KR100518528B1

KR100518528B1 - 2차 전자의 영향을 감쇄시킬 수 있는 이온주입장치의 이온소오스부

Info

Publication number: KR100518528B1
Application number: KR10-1999-0022313A
Authority: KR
Inventors: 김원주; 유형찬
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2005-10-04
Also published as: KR20010002493A

Abstract

이온소오스부에서 양이온을 추출시에 발생하는 2차 전자에 의해 아크챔버의 기능이 불안정해지는 것을 억제할 수 있는 2차 전자의 영향을 감쇄시킬 수 있는 이온주입장치의 이온소오스부에 관해 개시한다. 이를 위해 본 발명은 이온주입 설비에서 이온을 생성하는 기능을 수행하는 아크챔버(arc chamber)와, 상기 아크챔버에서 이온이 나오는 방향에 구성된 추출전극(suppression electrode)과, 상기 이온이 나오는 방향을 기준으로 상기 추출전극 뒤에 구성된 그라운드 전극(ground electrode)과, 상기 아크챔버에서 이온이 나오는 방향에서 이온이 나오는 입구를 제외한 부분을 덮는 중성화 전극(neutral electrode)을 구비하는 것을 특징으로 하는 2차 전자의 영향을 감쇄시킬 수 있는 이온주입장치의 이온소오스부를 제공한다.

Description

2차 전자의 영향을 감쇄시킬 수 있는 이온주입장치의 이온소오스부{ion source portion of implanter reducing a secondary election activation}

본 발명은 반도체 소자의 제조공정에 이용되는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온주입장치의 이온소오스부에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조공정에 이용되는 이온주입장치(implanter)의 이온소오스부(ion source portion)는 이온을 생성하는 역할을 수행하는 이온반응실인 아크챔버(arc chamber)와, 상기 아크챔버로부터 발생한 이온중에서 양이온만을 추출하는 역할을 수행하는 추출전극(suppression electrode) 및 그라운드 전극(ground electrode)으로 구성된 매니플레이터(manipulator)로 이루어진다.

따라서 아크챔버에서 생성되고, 높은 에너지를 이용하여 추출된 상태로 매니플레이터를 통과한 양이온을 포함하는 이온빔은 다시 질량분석기(analyzer)를 통과하면서 필요한 질량의 이온만을 제외하고 다시 분류되어 제거된다. 이렇게 분류되어 필요한 질량의 양이온만을 포함하는 이온빔은 가속되어 최종적으로 실리콘 웨이퍼에 주입되게 된다.

도 1은 종래 기술에 의한 이온주입장치의 이온소오스부를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 기존의 이온주입장치의 이온소오스부의 구성을 설명하면 필라멘트용 전원공급장치(53)와 충전용 전원공급장치(55)에 의해 전원이 공급되는 챔버에서 이온을 생성하는 기능을 수행하는 ① 아크챔버(51)와, 상기 아크챔버(51)에서 이온이 나가는 방향으로 순차적으로 구성된 ② 추출전극(57) 및 ③ 그라운드전극(59)으로 구성된다. 이때 양이온(61)을 추출하는 원리는 상기 아크챔버(51)와 그라운드전극(59) 사이에 -0∼80KeV의 에너지를 가하면 아크챔버(51)에서 생성된 양이온(61)들은 추출전극(57)의 방향으로 끌러 나오게 된다. 이때 추출전극(57)의 역할은 양이온과 함께 끌려나온 음이온인 전자(electron)가 통과하지 못하도록 -0∼40KeV의 음전하를 인가하여 막아내는 것이다.

그러나 상술한 종래 기술에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 추출전극(57)과 그라운드전극(59)을 통과하지 못한 전자(electron)와 에너지를 얻은 양이온이 추출전극(57)에 부딪쳐서 발생하는 2차 전자(63)들은 아크챔버(51)쪽으로 다시 끌려가서 아크챔버의 벽에 부딪치게 된다. 이렇게 부딪치는 2차 전자들로 인하여 아크챔버(51)의 흐르는 전류(current)에 불규칙한 변화를 가져오고, 더 심해지면 추출에너지의 저하 현상(breakdown)까지 발생할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 2차 전자의 영향을 감쇄시켜 아크챔버의 안정화를 도모할 수 있는 이온주입장치의 이온소오스부를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 이온주입 설비에서 이온을 생성하는 기능을 수행하는 아크챔버(arc chamber)와, 상기 아크챔버에서 이온이 나오는 방향에 구성된 추출전극(suppression electrode)과, 상기 이온이 나오는 방향을 기준으로 상기 추출전극 뒤에 구성된 그라운드 전극(ground electrode)과, 상기 아크챔버에서 이온이 나오는 방향에서 이온이 나오는 입구를 제외한 부분을 덮는 중성화 전극(neutral electrode)을 구비하는 것을 특징으로 하는 2차 전자의 영향을 감쇄시킬 수 있는 이온주입장치의 이온소오스부를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 중성화 전극은 전기적으로 중성의 상태로 상기 아크챔버와 절연체를 이용하여 연결되고, 세라믹(ceramic) 또는 보론나이트라이드(boronnitride)를 재질로 하는 것이 적합하다.

또한, 상기 아크챔버는 필라멘트용과, 방전용 전원공급 장치를 더 구비하는 것이 적합하다.

본 발명에 따르면, 아크챔버에 생성된 이온중 양이온을 추출할 때, 2차 전자가 발생하여 아크챔버에 영향을 주는 것을 중성화 전극을 통해 억제함으로써 아크챔버의 안정적인 동작을 도모할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 이온주입장치의 이온소오스부를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 이온주입장치의 이온소오스부의 구성은 ① 이온주입 설비에서 이온을 생성하는 기능을 수행하는 아크챔버(arc chamber, 100)와, ② 상기 아크챔버(100)에서 이온이 나오는 방향에 구성된 추출전극(suppression electrode, 106)과, ③ 상기 이온이 나오는 방향을 기준으로 상기 추출전극(106) 뒤에 구성된 그라운드 전극(ground electrode, 108)과, ④ 상기 아크챔버(100)에서 이온이 나오는 방향에서 이온이 나오는 입구를 제외한 부분을 덮는 중성화 전극(neutral electrode, 110)으로 이루어진다.

여기서, 본 발명에 의해 추가된 중성화 전극(110)은 본 발명의 목적을 달성하는 가장 큰 핵심사상이 된다. 즉, 추출전극(106)에 부딪쳐서 발생하는 2차 전자(114)들이 아크챔버(100)쪽으로 끌려와서 아크챔버(100)의 벽에 부딪치게 될 때, 이를 중성화시키는 역할을 수행하게 된다. 그러므로 2차 전자(114)가 가속되어 아크챔버(100)에 악영향이 미치는 것을 억제하여 아크챔버의 작동에 안정화를 도모할 수 있게 되는 것이다. 이를 위해 상기 중성화전극(110)은 전기전도도가 10^-4㏁ 이하의 특성을 갖는 세라믹(ceramic)이나 보론나이트라이드(BN)를 재질로 구성한다. 그리고 아크챔버(100)와는 절연체(112)를 이용하여 서로 연결시킴으로써 중성화전극(110)이 양전하(116) 또는 음전하로 대전되는 것을 가급적 억제하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 아크챔버(100)는 양이온은 끌어낼 수 있는 전계를 인가하기 위해 필라멘트용과 충전용 전원공급장치(102, 104)를 추가로 구비한다.

본 발명에서는 상기 중성화 전극의 모양을 한정하지 않은 이유는 모든 기하학적인 형태로도 본 발명에서 목적하는 효과를 얻을 수 있기 때문에 이를 구체적으로 한정하지 않았다. 따라서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.

따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 아크챔버에 생성된 이온중 양이온을 추출할 때, 2차 전자가 발생하여 아크챔버에 영향을 주는 것을 중성화 전극을 통해 억제함으로써 아크챔버의 안정적인 동작을 도모할 수 있다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 아크챔버, 102: 필라멘트용 전원공급장치,

104: 방전용 전원공급장치, 106: 추출전극,

108: 그라운드 전극, 110: 중성화전극,

112: 절연체, 114: 2차 전자,

116: 양이온.

Claims

이온주입 설비에서 이온을 생성하는 기능을 수행하는 아크챔버(arc chamber);

상기 아크챔버에서 이온이 나오는 방향에 구성된 추출전극(suppression electrode);

상기 이온이 나오는 방향을 기준으로 상기 추출전극 뒤에 구성된 그라운드 전극(ground electrode); 및

상기 아크챔버에서 이온이 나오는 방향에서 이온이 나오는 입구를 제외한 부분을 덮는 중성화 전극(neutral electrode)을 구비하는 것을 특징으로 하는 2차 전자의 영향을 감쇄시킬 수 있는 이온주입장치의 이온소오스부.
제1항에 있어서,

상기 중성화 전극은 전기적으로 중성의 상태로 상기 아크챔버와 절연체를 이용하여 연결되는 것을 특징으로 하는 2차 전자의 영향을 감쇄시킬 수 있는 이온주입장치의 이온소오스부.
제1항에 있어서,

상기 중성화 전극은 세라믹(ceramic) 또는 보론나이트라이드(boronnitride)를 재질로 하는 것을 특징으로 하는 2차 전자의 영향을 감쇄시킬 수 있는 이온주입장치의 이온소오스부.
제1항에 있어서,

상기 아크챔버는 필라멘트용과, 방전용 전원공급 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 2차 전자의 영향을 감쇄시킬 수 있는 이온주입장치의 이온소오스부.