KR100599037B1 - 이온 소스 및 이를 갖는 이온 주입 장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 기판에 대한 이온 주입 공정에 사용되는 이온을 형성하기 위한 이온 소스에서, 아크 챔버는 서로 대향하는 제1측벽 및 제2측벽을 가지며, 아크 챔버의 내부로 소스 가스를 이온화하기 위한 전자들을 방출하는 전자 방출부는 상기 제1측벽과 인접하여 배치되고 상기 전자들을 반발시키기 위한 전자 반발부는 상기 제2측벽과 인접하여 배치된다. 소스 가스 공급부는 상기 전자 방출부와 아크 챔버 사이의 제1 내부 공간과, 상기 전자 반발부와 상기 아크 챔버의 중심 사이의 제2 내부 공간으로 소스 가스를 각각 공급한다. 따라서, 상기 소스 가스의 이온화 효율이 향상되며, 상기 아크 챔버에서 형성된 이온들을 포함하는 이온빔의 균일도가 향상된다.

Description

이온 소스 및 이를 갖는 이온 주입 장치{Ion source and ion implanter having the same}
도 1은 종래의 이온 소스를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이온 소스의 개략적인 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 소스를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 이온 소스의 개략적인 종단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 필라멘트에 연결된 필라멘트 파워 소스와, 도 3에 도시된 아크 챔버와 연결된 아크 파워 소스를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 6은 전자 방출부의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 도 3에 도시된 가스 공급부의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 8은 도 3에 도시된 가스 공급부의 또 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 9는 도 3에 도시된 가스 공급구에 결합되기 위한 가스 인젝터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 도 3에 도시된 이온 소스를 갖는 이온 주입 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 11은 도 10 도시된 엔드 스테이션 유닛을 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 종래의 이온 소스를 사용하여 형성된 이온빔들로부터 측정된 이온 전류들과 도 3 및 도 4에 도시된 이온 소스를 사용하여 형성된 이온빔들로부터 측정된 이온 전류들을 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 이온 주입 장치 20 : 반도체 기판
100 : 이온 소스 102 : 아크 챔버
104a, 104b : 제1 및 제2 가스 공급구
106a, 106b : 제1 및 제2 내부 공간
110 : 필라멘트 112 : 리플렉터
120 : 가스 공급부 122 : 가스 저장부
124 : 제1 배관 126 : 제2 배관
200 : 엔드 스테이션 유닛 300 : 전송 유닛
본 발명은 이온 소스와 이를 갖는 이온 주입 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 장치의 제조 공정에서 반도체 기판을 도핑하기 위한 이온들(도펀트)을 발생시키기 위한 이온 소스와 이를 갖는 이온 주입 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 이온들을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 세정된 웨이퍼를 건조시키기 위한 건조 공정과, 상기 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
상기 이온 주입 공정은 반도체 기판의 기 설정된 영역의 표면으로 상기 이온들을 주입하여 상기 영역을 도핑하기 위해 수행된다. 상기 이온 주입 공정을 수행하기 위한 이온 주입 장치는 상기 이온들을 발생시키기 위한 이온 소스를 포함한다. 상기 이온 소스에 대한 예들은 미합중국 특허 제5,262,652호(issued to Bright et al.), 제6,022,258호(issued to Abbott et al.), 제6,184,532호(issued to Dudnikov et al.) 및 미합중국 공개특허 제2002/0185607호 등에 개시되어 있다.
상기 이온 소스는 이온들의 발생이 가능한 아크 챔버와, 상기 아크 챔버 내부로 열전자적으로 전자들을 방출하기 위한 필라멘트를 포함한다. 상기 필라멘트에 는 상기 전자들을 방출하기 위한 필라멘트 전류가 인가되며, 상기 아크 챔버에는 상기 필라멘트 전류에 대하여 바이어스된 아크 전압이 인가된다. 즉, 상기 필라멘트는 음극(cathode)으로써 사용되며 상기 아크 챔버는 양극(anode)으로써 사용된다.
상기 필라멘트는 절연 부재에 의해 상기 아크 챔버에 대하여 전기적으로 격리되어 있으며, 상기 전자들은 필라멘트 전류의 인가에 의해 가열된 필라멘트로부터 열전자적으로 방출된다. 방출된 전자들은 아크 챔버 내부로 공급되는 소스 가스와 충돌하며, 상기 충돌에 의해 상기 이온들이 발생된다.
도 1은 종래의 이온 소스를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 이온 소스의 개략적인 종단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 종래의 이온 소스(30)는 아크 챔버(32)와, 필라멘트(34), 리플렉터(36)를 포함한다.
상기 필라멘트(34)는 상기 아크 챔버(32)의 제1측벽(32a)에 인접하도록 상기 아크 챔버(32)의 내부에 배치되며, 제1절연 부재(38)에 의해 아크 챔버(32)의 제1측벽(32a)과 전기적으로 절연된다. 상기 리플렉터(36)는 상기 제1측벽(32a)과 대향하여 배치되는 제2측벽(32b)에 인접하도록 아크 챔버(32)의 내부에 배치되며, 제2절연 부재(40)에 의해 아크 챔버(32)의 제2측벽(32b)과 전기적으로 절연된다.
상기 필라멘트(34)는 필라멘트 파워 소스(미도시)와 연결되며 아크 챔버(32)의 내부로 전자들을 방출한다. 상기 리플렉터(36)에는 음전압이 인가되며, 아크 챔버(32)의 제2측벽(32b)을 향하여 이동하는 전자들을 다시 아크 챔버(32)의 내부로 반발시켜 이온화 효율을 상승시키는 기능을 수행한다. 이때, 아크 챔버(32)의 측벽들에는 전자들과 소스 가스의 분자들 사이의 충돌에 의해 형성된 이온들을 반발시키기 위하여 양전압이 인가된다.
상기 제1측벽(32a) 및 제2측벽(32b)과 수직하는 제3측벽(32c)의 중앙 부위에는 상기 소스 가스를 아크 챔버(32)의 내부로 도입하기 위한 가스 공급구(42)가 형성되어 있으며, 상기 제3측벽(32c)과 대향하는 제4측벽(32d)에는 이온들을 추출하기 위한 이온 추출구(44)가 형성되어 있다. 상기 가스 공급구(42)는 소스 가스를 공급하기 위한 가스 공급 배관(46)과 연결되어 있다.
상술한 바와 같은 종래의 이온 소스에서, 소스 가스의 이온화가 가장 활발하게 이루어지는 부위는 전자들을 방출하는 필라멘트(34)와 인접한 제1부위(48a)와 전자들을 반발시키는 리플렉터(36)와 인접한 제2부위(48b)이다. 이는 상기 필라멘트(34)와 리플렉터(36)에 인접한 부위들(48a, 48b)에서 전자들의 운동 에너지가 가장 크기 때문이다.
그러나, 상기 소스 가스 공급구(42)가 상기 제1부위(48a)와 제2부위(48b) 사이에 위치되어 소스 가스가 상기 제1부위(48a)와 제2부위(48b)로 직접적으로 공급되지 않으므로 이온화 효율이 저하되는 문제점이 발생된다. 따라서, 상기 종래의 이온 소스(30)를 사용하는 이온 주입 공정의 쓰루풋(throughput)이 저하되며, 이온화되지 않은 소스 가스는 이온 주입 장치의 내부를 오염시키는 원인으로 작용한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 소스 가스의 이온화 효율을 향상시킬 수 있는 이온 소스와 이를 갖는 이온 주입 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이온 소스는, 소스 가스를 이온화하기 위한 공간을 제공하는 아크 챔버와, 상기 아크 챔버의 내부에 배치되며 상기 소스 가스를 이온화하기 위한 전자들을 상기 아크 챔버의 내부로 방출하기 위한 전자 방출부와, 상기 아크 챔버의 내부에서 상기 전자 방출부와 마주하여 배치되며, 상기 전자 방출부로부터 방출된 전자들을 상기 아크 챔버의 내부로 다시 반발시키기 위한 전자 반발부와, 상기 아크 챔버의 내부 공간으로 상기 소스 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함하며, 상기 아크 챔버의 내부 공간은 상기 전자 방출부와 상기 아크 챔버의 중심 사이의 제1 내부 공간과 상기 전자 반발부와 상기 아크 챔버의 중심 사이의 제2 내부 공간을 포함하며, 상기 가스 공급부는 상기 제1 및 제2 내부 공간들에서 소스 가스 분자들의 밀도가 상기 아크 챔버의 중심에서보다 높게 되도록 상기 제1 및 제2 내부 공간들로 상기 소스 가스를 직접적으로 각각 공급한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아크 챔버는 상기 전자 방출부와 인접한 제1 측벽과, 상기 전자 반발부와 인접하며 상기 제1 측벽에 대하여 마주하는 제2 측벽과, 상기 제1 측벽 및 제2 측벽에 대하여 수직하며 상기 가스 공급부와 연결된 제3 측벽을 갖는다. 상기 제3 측벽에는 상기 제1 및 제2 내부 공간들로 소스 가스를 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 가스 공급구들이 형성되어 있으며, 상기 가스 공급부는 상기 소스 가스를 저장하기 위한 가스 저장부와, 상기 소스 가스를 상기 제1 및 제2 가스 공급구들을 통해 상기 제1 및 제2 내부 공간으로 공급하기 위한 배관들을 포함한다.
상기 전자 방출부의 일 예로서, 필라멘트 파워 소스와 연결되며, 상기 아크 챔버의 측벽을 통해 상기 아크 챔버의 내부로 연장된 필라멘트가 사용될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 전자 방출부는, 상기 아크 챔버의 측벽을 통해 상기 아크 챔버의 내부로 연장된 관형 부재와, 상기 아크 챔버의 내부로 연장된 관형 부재의 단부에 연결된 음극 캡(cathode cap)과, 상기 관형 부재의 내부에 배치되며 필라멘트 파워 소스와 연결된 필라멘트를 포함할 수 있다.
상기 전자 반발부의 일 예로서, 음전위(negative potential)와 연결된 리플렉터(reflector)가 사용될 수 있으며, 또한 전기적으로 플로팅된 리펠러(repeller)가 사용될 수도 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 이온 주입 장치는, 기판으로 주입되기 위한 물질을 포함하는 소스 가스를 이온화하기 위한 이온 소스와, 상기 이온 소스로부터 제공되는 이온들을 상기 기판의 표면 부위에 주입하기 위하여 상기 기판을 핸들링하는 엔드 스테이션 유닛과, 상기 이온 소스와 상기 엔드 스테이션 유닛을 연결하고, 상기 이온들을 상기 이온 소스로부터 상기 엔드 스테이션 유닛으로 전송하기 위한 전송 유닛을 포함한다. 상기 이온 소스는, 소스 가스를 이온화하기 위한 공간을 제공하는 아크 챔버와, 상기 아크 챔버의 내부에 배치되며 상기 소스 가스를 이온화하기 위한 전자들을 상기 아크 챔버의 내부로 방출하기 위한 전자 방출부와, 상기 아크 챔버의 내부에서 상기 전자 방출부와 마주하여 배치되며, 상기 전자 방출부로부터 방출된 전자들을 상기 아크 챔버의 내부로 다시 반발시키기 위한 전자 반발부와, 상기 아크 챔버의 내부 공간으로 상기 소스 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함하고, 상기 아크 챔버의 내부 공간은 상기 전자 방출부와 상기 아크 챔버의 중심 사이의 제1 내부 공간과 상기 전자 반발부와 상기 아크 챔버의 중심 사이의 제2 내부 공간을 포함하며, 상기 가스 공급부는 상기 제1 및 제2 내부 공간들에서 소스 가스 분자들의 밀도가 상기 아크 챔버의 중심에서보다 높게 되도록 상기 제1 및 제2 내부 공간들로 상기 소스 가스를 직접적으로 각각 공급한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 상기 전자 방출부와 상기 전자 반발부에 각각 인접하도록 배치된 상기 제1 및 제2 가스 공급구로부터 상기 제1 및 제2 내부 공간들로 소스 가스가 각각 공급되므로, 상기 소스 가스의 이온화 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 전송 유닛을 통해 상기 엔드 스테이션 유닛의 내부에 배치된 기판 상으로 유도되는 이온빔의 이온 밀도가 증가되므로 이온 주입 공정의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이온화되지 않은 소스 가스에 의한 오염을 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 소스를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 이온 소스의 개략적인 종단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 일 실시예에 따른 이온 소스(100)는 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 기판에 대한 이온 주입 공정에 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 이온 소스(100)는 소스 가스를 이온화하기 위한 공간을 제공하는 아크 챔버(102)와, 상기 소스 가스의 이온화를 위한 전자들을 아크 챔버(102)의 내부로 방출하기 위한 필라멘트(110)와, 방출된 전자들을 다시 아크 챔버(102) 내부로 반발시키기 위한 리플렉터(112)를 포함한다.
상기 아크 챔버(102)는 서로 대향하는 제1측벽(102a)과 제2측벽(102b), 그리고, 제1측벽(102a) 및 제2측벽(102b)에 수직하며 서로 대향하는 제3측벽(102c)과 제4측벽(102d)을 갖는다.
상기 필라멘트(110)는 제1측벽(102a)과 인접하도록 아크 챔버(102)의 내부에 배치되며, 제1측벽(102a)을 관통하여 아크 챔버(102)의 외부로 연장된다. 상기 리플렉터(112)는 제2측벽(102b)과 인접하도록 아크 챔버(102) 내부에 배치되며, 제2측벽(102b)을 통해 아크 챔버(102)의 외부로 연장된다. 즉, 필라멘트(110)와 리플렉터(112)는 아크 챔버(102)의 내부에서 서로 마주하여 배치된다.
상기 필라멘트(110)와 리플렉터(112)는 제1절연 부재(114) 및 제2절연 부재(116)에 의해 각각 제1측벽(102a) 및 제2측벽(102b)에 대하여 전기적으로 절연되어 있다. 이와는 다르게, 상기 필라멘트(110)와 리플렉터(112)는 상기 아크 챔버(102)의 제1측벽(102a) 및 제2측벽(102b)과 각각 이격됨으로써 상기 아크 챔버(102)에 대하여 전기적으로 절연될 수도 있다. 구체적으로, 상기 아크 챔버(102)의 제1측벽(102a)에는 상기 필라멘트(110)가 통과하는 관통홀들이 형성되어 있으며, 상기 관통홀들은 각각 상기 필라멘트(110)의 직경보다 큰 내경을 갖는다. 즉, 상기 필라멘트(110)와 상기 관통홀들 사이의 간극들에 의해 상기 필라멘트(110)는 상기 아크 챔버(102)에 대하여 전기적으로 절연된다. 이와 유사하게, 상기 리플렉터(112)도 상기 아크 챔버(102)의 제2측벽(102b)에 직접적으로 접촉되지 않도록 배치됨으로써 상기 아크 챔버(102)에 대하여 전기적으로 절연될 수 있다.
아크 챔버(102)의 제3측벽(102c)에는 상기 소스 가스를 아크 챔버(102)의 내부로 공급하기 위한 제1 가스 공급구(104a) 및 제2 가스 공급구(104b)가 형성되어 있다. 상기 제1 가스 공급구(104a)는 상기 필라멘트(110)와 상기 아크 챔버(102)의 중심 사이에 위치하는 제1 내부 공간(106a)으로 소스 가스를 공급하기 위해 형성되며, 상기 제2 가스 공급구(104b)는 상기 리플렉터(112)와 상기 아크 챔버(102)의 중심 사이에 위치하는 제2 내부 공간(106b)으로 소스 가스를 공급하기 위해 형성된다.
구체적으로, 상기 제1 가스 공급구(104a)는 상기 필라멘트(110)와 인접하는 제1 내부 공간(106a)에 인접하도록 형성되어 있으며, 상기 제2 가스 공급구(104b)는 상기 리플렉터(112)와 인접하는 제2 내부 공간(106b)에 인접하도록 형성되어 있다. 예를 들면, 상기 제1 가스 공급구(104a)의 중심축과 상기 필라멘트(110) 사이의 제1 거리(d1)와, 상기 제2 가스 공급구(104b)의 중심축과 상기 리플렉터(112) 사이의 제2 거리(d2)는 각각 약 5mm 내지 15mm 정도인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 및 제2 가스 공급구(104a, 104b)의 직경은 각각 약 3mm 내지 5mm 정도로 형성될 수 있다.
한편, 상기 아크 챔버(102)와 가스 공급부(120)를 연결하기 위한 제1 및 제2 연결 부재들(108)이 상기 제3측벽(102c)의 외측면으로부터 돌출되어 있으며, 상기 제1 및 제2 가스 공급구들(104a, 104b)은 상기 제1 및 제2 연결 부재들(108)을 통해 각각 연장된다.
상기 가스 공급부(120)는 상기 소스 가스를 저장하기 위한 가스 저장부(122)와, 상기 가스 저장부(122)로부터 상기 소스 가스를 운반하기 위한 제1 배관(124)과, 상기 제1 배관(124)으로부터 분기되어 상기 연결 부재들(108)을 통해 상기 제1 및 제2 가스 공급구들(104a, 104b)에 각각 연결되는 제2 배관들(126)을 포함한다. 상기 제1 배관(124)에는 게이트 밸브(128)와 소스 가스의 유량을 조절하기 위한 질량 유량 조절기(130, mass flow controller; MFC)가 설치되어 있다.
상기 소스 가스는 반도체 기판의 표면 부위 또는 반도체 기판 상에 형성된 막의 전기적 특성을 변화시키기 위한 원소, 예를 들면 붕소(B), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 예를 들어 BF3 가스가 아크 챔버(102) 내부로 공급될 수 있으며, 아크 챔버(102) 내에서 상기 필라멘트(110)로부터 방출된 전자들과 BF3 분자들의 충돌에 의해 10B+, 10BF+, 10BF3 +, 11B+, 11BF2 + 등과 같은 이온들이 발생된다. 또한, 상기 소스 가스는 아르곤, 질소 등과 같은 불활성 가스가 사용될 수도 있다.
도 5는 도 3에 도시된 필라멘트에 연결된 필라멘트 파워 소스와, 도 3에 도시된 아크 챔버와 연결된 아크 파워 소스를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 아크 챔버(102)의 내부로 전자들을 열전자적으로 방출하기 위한 상기 필라멘트(110)에는 필라멘트 전류가 인가되며, 상기 아크 챔버(102)에는 상기 필라멘트 전류에 대하여 바이어스된 아크 전압이 인가된다. 상기 아크 챔버(102)의 외부로 연장된 상기 필라멘트(110)의 양측 단부는 필라멘트 파워 소스(140)의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되고, 상기 아크 챔버(102)는 아크 파워 소스(142)의 양극 단자에 연결된다. 상기 아크 파워 소스(142)의 음극 단자는 필라멘트 파워 소스(140)의 음극 단자와 연결되며, 상기 필라멘트 파워 소스(140) 및 아크 파워 소스(142)의 음극 단자는 소스 그라운드(144)와 연결된다.
한편, 아크 챔버(102)의 제4측벽(102d)에 형성된 이온 추출구(109)를 통해 이온들을 추출하기 위한 이온 추출기(310)는 추출 전압을 인가하기 위한 추출 파워 소스(146)의 음극 단자와 연결되며, 상기 이온 추출기(310)와 추출 파워 소스(146) 사이에는 방사선 발생을 방지하기 위한 서프레션 파워 소스(148)가 연결되어 있다.
상기 리플렉터(112)는 필라멘트(110)로부터 아크 챔버(102)의 내부로 방출된 전자들을 반발시키기 위하여 음전위(negative potential)와 연결된다. 도시된 바에 의하면, 상기 리플렉터(112)는 필라멘트 파워 소스(140)의 음극 단자와 연결된다. 이와는 다르게, 전기적으로 플로팅(floating)되는 리펠러(repeller)가 전자 반발부로서 선택적으로 사용될 수도 있다. 상기 리펠러가 사용되는 경우, 아크 챔버(102)의 내부로 방출된 전자들은 전기적으로 플로팅된 상기 리펠러에 의해 포집된다. 상기 포집된 전자들에 의해 리펠러가 음의 극성을 갖게 되면, 상기 리펠러는 필라멘트(110)로부터 방출된 전자들을 반발시켜 소스 가스의 이온화 효율을 향상시킨다.
한편, 상기 이온 소스(100)는 전자들을 아크 챔버(102)의 내부로 방출하기 위한 전자 방출부로서 음극 캡(cathode cap)을 사용할 수도 있다.
도 6은 전자 방출부의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 전자 방출부는, 상기 아크 챔버(102)의 제1 측벽(102a)을 통해 아크 챔버(102)의 내부로 연장된 관형 부재(150)와, 상기 아크 챔버(102)의 내부로 연장된 관형 부재(150)의 단부에 연결된 음극 캡(152)과, 상기 관형 부재(150)의 내부에 배치되며 상기 필라멘트 파워 소스(140)와 연결된 필라멘트(154)를 포함할 수 있다. 상기 관형 부재(150)는 절연 부재(156)에 의해 상기 아크 챔버(102)로부터 전기적으로 절연되어 있다.
상기 필라멘트(154)로부터 방출된 전자들은 음극 캡(152)과 충돌하며, 상기 전자들의 충돌에 의해 상기 음극 캡(152)이 충분히 가열되면, 상기 음극 캡(152)으로부터 아크 챔버(102)의 내부로 전자들이 방출된다.
도시된 바에 의하면, 상기 아크 챔버(102)의 내부에는 상기 음극 캡(152)과 마주하여 전기적으로 플로팅된 리펠러(158)가 배치되어 있다. 상기 리펠러(158)는 아크 챔버(102)로부터 전기적으로 절연되어 있다.
도 7은 도 3에 도시된 가스 공급부의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이며, 도 8은 도 3에 도시된 가스 공급부의 또 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 7을 참조하면, 가스 공급부(160)는 가스 저장부(162)와, 제1 배관(164)과, 제2 배관들(166)과, 게이트 밸브(168)와, 제1 및 제2 질량 유량 제어기들(169a, 169b)을 포함한다. 상기 가스 저장부(162)와 연결된 제1배관(164)에는 게이트 밸브(168)가 설치되어 있으며, 제1배관(164)으로부터 분기되어 제1 및 제2 가스 공급구(104a, 104b)와 연결된 제2 배관들(166)에는 제1 및 제2 내부 공간(106a, 106b)으로 각각 공급되는 소스 가스의 유량들을 조절하기 위한 제1 및 제2 질량 유량 제어기(169a, 169b)가 각각 설치되어 있다. 여기서, 상기 제1 내부 공간(106a)으로 공급되는 소스 가스의 제1 유량은 상기 제2 내부 공간(106b)으로 공급되는 소스 가스의 제2 유량과 같거나, 큰 것이 바람직하다. 이는 필라멘트(110)와 인접한 제1 내부 공간(106a)에서의 전자 밀도가 상기 리플렉터(112)와 인접한 제2 내부 공 간(106b)에서의 전자 밀도보다 상대적으로 크기 때문이다. 상기 제1 유량과 제2 유량 사이의 비율은 약 1 내지 2 : 1 정도가 바람직하다.
도 8을 참조하면, 가스 공급부(170)는 아크 챔버(102)의 제3 측벽(102c)에 형성된 제1 및 제2 가스 공급구(104a, 104b)를 통해 가스 저장부(172)로부터 소스 가스를 공급하기 위한 제1 배관(174)과 제2 배관(176)을 포함한다. 또한, 각각의 배관들(174, 176)에는 게이트 밸브(178)와 질량 유량 제어기(179)가 설치되어 있다.
도 9는 도 3에 도시된 가스 공급구에 결합되기 위한 가스 인젝터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3 및 도 9를 참조하면, 상기 이온 소스(100)는 제1 및 제2 가스 공급구(104a, 104b)에 결합되는 가스 인젝터들(180)을 더 포함할 수 있다. 각각의 가스 인젝터(180)는 제1 또는 제2 가스 공급구(104a, 104b)에 삽입되는 바디부(182)와, 아크 챔버(102)의 제3 측벽(102c)의 내측면 상에 위치되는 헤드부(184)를 포함한다. 상기 바디부(182)와 헤드부(184)는 일체로 형성되며, 다수의 가스 분사홀들(186)이 상기 바디부(182)와 헤드부(184)를 통해 형성되어 있다.
상기와 같은 이온 소스에 있어서, 상기 필라멘트(110)와 인접한 제1 내부 공간(106a) 및 상기 리플렉터(112)와 인접한 제2 내부 공간(106b)으로 소스 가스가 직접적으로 공급되므로, 소스 가스의 이온화 효율이 향상된다.
도 10은 도 3에 도시된 이온 소스를 갖는 이온 주입 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이며, 도 11은 도 10 도시된 엔드 스테이션 유닛을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 이온 주입 장치(10)는 반도체 기판(20)의 표면으로 주입되기 위한 이온들을 발생시키는 이온 소스(100)와, 상기 이온 소스(100)로부터 제공되는 이온들을 상기 반도체 기판(20)의 소정 부위에 주입하기 위해 상기 반도체 기판(20)을 핸들링하는 엔드 스테이션 유닛(200)과, 상기 이온 소스(100)와 상기 엔드 스테이션 유닛(200)을 연결하며 상기 이온들을 상기 이온 소스(100)로부터 상기 엔드 스테이션 유닛(200)으로 전송하기 위한 전송 유닛(300)을 포함한다.
상기 이온 소스(100)는 이온들을 발생시키기 위한 공간을 제공하는 아크 챔버와, 상기 아크 챔버의 내부로 전자들을 제공하기 위한 전자 방출부와, 상기 전자들을 반발시키기 위한 전자 반발부 및 상기 아크 챔버의 내부로 소스 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함한다. 상기 이온 소스로부터 발생된 이온들은 전송 유닛(300)을 통해 엔드 스테이션 유닛(200)의 내부에 배치된 반도체 기판(20)의 표면 부위로 주입된다. 여기서, 상기 이온 소스(100)에 대한 상세 설명은 도 3 및 도 4를 참조하여 기 설명된 바와 동일하므로 생략하기로 한다.
상기 엔드 스테이션 유닛(200)은 상기 반도체 기판(20)을 지지하기 위한 척(210)과, 상기 척(210)과 연결된 구동 유닛(220)을 포함한다. 상기 척(210)과 구동 유닛(220)은 이온 주입 챔버(230) 내부에 배치되며, 상기 구동 유닛(220)은 척(210)에 지지된 반도체 기판(20)의 표면에 입사되는 이온빔의 입사각을 조절하기 위해 상기 척(210)을 틸팅시키고, 상기 이온빔이 상기 척(210)에 지지된 반도체 기 판(20)을 스캔하도록 상기 척(210)을 수직 방향으로 이동시킨다.
상기 척(210)은 정전기력을 이용하여 상기 반도체 기판(20)을 파지하며, 상기 구동 유닛(220)은 상기 척(210)을 틸팅시키기 위한 제1구동부(222)와 상기 척(210)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 제2구동부(224)를 포함한다. 상기 제1구동부(222)는, 상기 이온들이 반도체 기판(20)의 표면으로 주입되는 동안, 반도체 기판(20)의 실리콘 결정 구조에 의해 발생되는 채널링 효과(channeling effect)를 방지하기 위해 상기 반도체 기판(20)의 경사각을 조절한다. 예를 들면, 상기 이온빔이 수평 방향으로 조사되는 경우, 상기 제1구동부(222)는 상기 반도체 기판(20)이 수직선(vertical line)에 대하여 약 ±7°정도의 경사각을 갖도록 척(210)을 틸팅시킨다. 즉, 상기 이온빔은 약 83°정도의 입사각으로 상기 반도체 기판(20) 상에 조사된다.
본 발명의 실시예는 상기 엔드 스테이션 유닛(200)을 개략적으로 설명하고 있으나, 상기 엔드 스테이션 유닛(200)의 구성은 본 발명의 범위를 한정하지 않으며, 본 기술 분야에서 숙련된 당업자에 의해 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에서는 매엽식 척을 개시하고 있으나, 다수의 반도체 기판들을 파지하는 배치식 회전척이 사용될 수도 있다.
상기 전송 유닛(300)은 상기 이온 소스(100)로부터 발생된 이온들을 추출하기 위한 이온 추출기(310)와, 상기 이온 추출기(310)에 의해 추출된 이온들 중에서 상기 반도체 기판(20)의 표면으로 주입되기 위한 이온들을 선별하기 위한 분석 마그넷(320, analyzer magnet)과, 상기 분석 마그넷(320)에 의해 선별된 이온들을 가 속하기 위한 가속기(330)를 포함한다.
상기 이온 추출기(310)에는 상기 아크 챔버(102)로부터 이온들을 추출하기 위한 추출 전압이 인가되며, 상기 추출된 이온들은 이온빔으로 형성된다.
상기 이온 추출기(310)와 분석 마그넷(320) 사이에는 이온 추출기(310)에 의해 형성된 이온빔의 극성을 변환시키기 위한 제1극성 변환기(340)가 배치되며, 상기 제1극성 변환기(340)는 전자공여물질로 사용되는 고체 마그네슘과 히터를 포함한다. 상기 히터는 상기 고체 마그네슘을 450℃ 정도로 가열하며, 고체 마그네슘으로부터 방출된 기상의 마그네슘 분자는 상기 추출된 이온들과 충돌된다. 상기 마그네슘 분자와 상기 이온들의 충돌에 의해 상기 이온빔의 극성은 정의 극성에서 부의 극성으로 변환된다.
분석 마그넷(320)은 상기와 같이 부의 성질을 갖는 이온빔의 이온들 중에서 목적하는 이온들을 선별한다.
상기 선별된 이온들로 구성된 이온빔은 가속기(330)로 유도되며, 상기 선별된 이온들은 상기 가속기(330)에 의해 다양한 에너지 레벨들을 갖도록 가속된다. 또한, 상기 가속기(330)를 통과하는 이온들의 극성을 변환하기 위한 제2극성 변환기(350)가 상기 가속기(330) 내에 배치되며, 상기 제2극성 변환기(350)는 스트리핑 가스를 이용하여 상기 이온들의 극성을 변환시킨다. 상기 제2극성 변환기(350)는 스트리퍼(stripper)를 포함한다.
상기 가속기(330)는 부의 이온빔을 가속하기 위한 제1가속부와, 상기 제2극성 변환기(350)에 의해 변환된 정의 이온빔을 가속하기 위한 제2가속부를 포함한 다. 제1가속부 및 제2가속부 사이에는 상기 제1가속부로 도입된 부의 이온빔을 정의 이온빔으로 변환시키기 위해 상기 제2극성 변환기(350)가 배치된다. 상기 제1가속부에 의해 가속된 부의 이온빔은 제2극성 변환기(350)로부터 공급되는 스트리핑 가스에 의해 정의 이온빔으로 변환되고, 변환된 정의 이온빔은 상기 제2가속부에 의해 가속된다. 상기 스트리핑 가스로는 질소 또는 아르곤 가스가 사용될 수 있으며, 부의 이온빔에 포함된 부의 이온들은 상기 스트리핑 가스와의 충돌에 의해 정의 이온들로 변환된다.
상기 전송 유닛(300)은 기 설정된 에너지 준위를 갖는 이온들을 선별하기 위한 이온 필터(360)와, 상기 이온빔을 수평 방향으로 확장시키기 위해 상기 이온빔을 스캐닝하는 스캐너 마그넷(370, scanner magnet)과, 상기 이온빔이 전체 스켄 영역에서 평행하도록 하는 콜리메이터 마그넷(380, collimator magnet)을 더 포함한다.
또한, 도시되지는 않았으나, 상기 이온 주입 장치(10)는, 상기 스케너 마그넷(370)과 콜리메이터 마그넷(380)에 의해 형성된 리본 형상의 이온빔의 이온 전류 균일도와, 이온 도즈량을 측정하기 위해 상기 엔드 스테이션 유닛(200) 내부에 배치되는 이동 패러데이 컵 시스템과, 도즈 패러데이 컵 시스템을 더 포함할 수 있다. 상기 이동 패러데이 컵 시스템은 이온빔의 확장 방향을 따라 이동가능하도록 배치되며, 상기 도즈 패러데이 컵 시스템은 상기 척(210)의 후방에 배치된다.
상기와 같은 구성을 갖는 전송 유닛은 본 기술 분야에서 숙련된 당업자에 의해 다양하게 변경될 수 있으며, 상기와 같은 전송 유닛의 구성이 본 발명의 범위를 한정하지는 않는다.
한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 소스(100)를 사용함으로써 향상된 이온화 효율은 종래의 이온 소스를 사용하여 형성된 이온빔의 이온 전류와 도 3 및 도 4에 도시된 이온 소스(100)를 사용하여 형성된 이온빔의 이온 전류를 비교함으로써 확인될 수 있다.
[표 1]은 종래의 이온 소스를 사용하여 형성된 이온빔들로부터 측정된 이온 전류들과 도 3 및 도 4에 도시된 이온 소스를 사용하여 형성된 이온빔들로부터 측정된 이온 전류들을 나타낸다.
가속에너지 비교예 (mA) 실시예1 (mA) 실시예2 (mA) 실시예3 (mA) 실시예4 (mA) 실시예5 (mA) 실시예6 (mA) 결과
0.5KeV 1.65 2.16 1.84 1.77 1.81 1.88 1.9 14%상승
0.6KeV 1.88 2.12 2.33 2.34 2.27 2.17 2.07 19%상승
0.7KeV 1.8 2.96 2.89 2.84 2.88 2.71 2.24 52%상승
1KeV 2.64 2.65 2.69 2.75 2.92 2.6 2.68 동일
2KeV 3.96 6.26 6.48 6.52 6.06 5.89 5.77 55%상승
3KeV 5.62 7.26 7.56 7.31 7.35 6.23 6.78 26%상승
4KeV 4.78 6.63 6.89 7.02 6.84 6.51 5.82 38%상승
5KeV 5.62 7.44 7.68 7.95 7.49 6.46 5.57 26%상승
도 12는 종래의 이온 소스를 사용하여 형성된 이온빔들로부터 측정된 이온 전류들과 도 3 및 도 4에 도시된 이온 소스를 사용하여 형성된 이온빔들로부터 측정된 이온 전류들을 나타내는 그래프이다.
상기 비교예는 도 1 및 도 2를 참조하여 기 설명된 종래의 이온 소스(30)를 사용하여 형성된 이온빔들로부터 측정된 이온 전류들을 나타내며, 상기 실시예 1 내지 실시예 6은 도 3 및 도 4에 도시된 이온 소스(100)를 사용하여 반복적으로 형 성된 이온빔들로부터 측정된 이온 전류들을 나타낸다.
여기서, 소스 가스로는 BF3 가스가 사용되었으며, 분석 마그넷(320)을 이용하여 이온 소스(100)로부터 형성된 이온들로부터 11B+ 이온들로 이루어진 이온빔을 형성하였다. 상기 측정값들은 상기 이동 패러데이 컵 시스템과 도즈 패러데이 컵 시스템을 이용하여 측정되었다.
표 1 및 도 12를 참조하면, 이온빔에 인가된 가속 에너지에 따라 이온 전류의 변화가 발생되고 있으나, 종래의 이온 소스보다 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 소스가 향상된 이온화 효율을 갖는다는 것을 쉽게 확인할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 상기 소스 가스는 제1 및 제2 가스 공급구를 통해 상기 아크 챔버 내에 배치된 전자 방출부 및 전자 반발부와 각각 인접하는 제1 및 제2 내부 공간으로 직접 공급되므로, 소스 가스의 이온화 효율이 향상된다. 이에 따라, 이에 따라 이온화되지 않은 소스 가스에 의해 발생되는 오염을 감소시킬 수 있으며, 이온빔의 이온 밀도가 향상됨에 따라 이온빔의 확장 방향으로 이온빔의 균일도가 향상될 수 있다.
또한, 이온화 효율이 향상된 상기 이온 소스를 사용하는 이온 주입 공정의 쓰루풋이 향상될 수 있다. 실제로, 25매의 반도체 기판에 대한 이온 주입 공정을 수행하는데 소요되는 시간이 약 66분 30초에서 약 49분 50초로 감소되었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (32)

  1. 소스 가스를 이온화하기 위한 공간을 제공하는 아크 챔버;
    상기 아크 챔버의 내부에 배치되며 상기 소스 가스를 이온화하기 위한 전자들을 상기 아크 챔버의 내부로 방출하기 위한 전자 방출부;
    상기 아크 챔버의 내부에서 상기 전자 방출부와 마주하여 배치되며, 상기 전자 방출부로부터 방출된 전자들을 상기 아크 챔버의 내부로 다시 반발시키기 위한 전자 반발부; 및
    상기 아크 챔버의 내부 공간으로 상기 소스 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함하며,
    상기 아크 챔버의 내부 공간은 상기 전자 방출부와 상기 아크 챔버의 중심 사이의 제1 내부 공간과 상기 전자 반발부와 상기 아크 챔버의 중심 사이의 제2 내부 공간을 포함하며, 상기 가스 공급부는 상기 제1 및 제2 내부 공간들에서 소스 가스 분자들의 밀도가 상기 아크 챔버의 중심에서보다 높게 되도록 상기 제1 및 제2 내부 공간들로 상기 소스 가스를 직접적으로 각각 공급하는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아크 챔버는 상기 전자 방출부와 인접한 제1 측벽과, 상기 전자 반발부와 인접하며 상기 제1 측벽에 대하여 마주하는 제2 측벽과, 상기 제1 측벽 및 제2 측벽에 대하여 수직하며 상기 가스 공급부와 연결된 제3 측벽을 갖는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제3 측벽에는 상기 제1 및 제2 내부 공간들로 소스 가스를 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 가스 공급구들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가스 공급부는, 상기 소스 가스를 저장하는 가스 저장부와, 상기 가스 저장부로부터 상기 소스 가스를 운반하기 위한 제1 배관과, 상기 제1 배관으로부터 분기되어 상기 제1 및 제2 가스 공급구들에 각각 제2 배관들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가스 공급부는, 상기 제1 배관 중에 설치된 게이트 밸브와 질량 유량 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  6. 제4항에 있어서, 상기 가스 공급부는, 상기 제1 배관 중에 설치된 게이트 밸브와, 상기 제2 배관들에 각각 설치된 질량 유량 제어기들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 가스 공급구는 각각 3mm 내지 5mm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 이온 소소.
  8. 제3항에 있어서, 상기 제1 가스 공급구의 중심축과 상기 전자 방출부 사이의 거리는 5mm 내지 15mm인 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  9. 제3항에 있어서, 상기 제2 가스 공급구의 중심축과 상기 전자 반발부 사이의 거리는 5mm 내지 15mm인 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  10. 제3항에 있어서, 상기 가스 공급부는, 상기 소스 가스를 저장하는 가스 저장부와, 상기 소스 가스를 상기 제1 내부 공간으로 공급하기 위해 상기 가스 저장부와 상기 제1 가스 공급구를 연결하는 제1 배관과, 상기 소스 가스를 상기 제2 내부 공간으로 공급하기 위해 상기 가스 저장부와 상기 제2 가스 공급구를 연결하는 제2 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 가스 공급부는, 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관에 각각 설치된 게이트 밸브들과 질량 유량 제어기들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 내부 공간으로 공급되는 소스 가스의 제1유량은 상기 제2 내부 공간으로 공급되는 소스 가스의 제2유량과 같거나, 상기 제2유량보다 큰 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부 공간들을 향해 상기 소스 가스를 분사하기 위한 가스 인젝터들을 더 포함하며, 상기 가스 인젝터들은 상기 제1 및 제2 내부 공간들과 인접하도록 상기 아크 챔버의 측벽에 형성된 가스 공급구들에 결합되는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 가스 인젝터들 각각은 상기 소스 가스를 분사하기 위한 다수의 가스 분사홀들을 갖는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  15. 제1항에 있어서, 상기 전자 방출부는 필라멘트 파워 소스와 연결되며, 상기 아크 챔버의 측벽을 통해 상기 아크 챔버의 내부로 연장된 필라멘트인 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 아크 챔버의 측벽과 상기 필라멘트 사이에 배치된 절연 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  17. 제1항에 있어서, 상기 전자 방출부는, 상기 아크 챔버의 측벽을 통해 상기 아크 챔버의 내부로 연장된 관형 부재와, 상기 아크 챔버의 내부로 연장된 관형 부재의 단부에 연결된 음극 캡(cathode cap)과, 상기 관형 부재의 내부에 배치되며 필라멘트 파워 소스와 연결된 필라멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 관형 부재와 상기 아크 챔버의 측벽 사이에 배치된 절연 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  19. 제1항에 있어서, 상기 전자 반발부는 음전위(negative potential)와 연결된 리플렉터(reflector)인 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  20. 제1항에 있어서, 상기 전자 반발부는 전기적으로 플로팅된 리펠러(repeller)인 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  21. 기판으로 주입되기 위한 물질을 포함하는 소스 가스를 이온화하기 위한 이온 소스;
    상기 이온 소스로부터 제공되는 이온들을 상기 기판의 표면 부위에 주입하기 위하여 상기 기판을 핸들링하는 엔드 스테이션 유닛; 및
    상기 이온 소스와 상기 엔드 스테이션 유닛을 연결하고, 상기 이온들을 상기 이온 소스로부터 상기 엔드 스테이션 유닛으로 전송하기 위한 전송 유닛을 포함하며,
    상기 이온 소스는,
    소스 가스를 이온화하기 위한 공간을 제공하는 아크 챔버와,
    상기 아크 챔버의 내부에 배치되며 상기 소스 가스를 이온화하기 위한 전자들을 상기 아크 챔버의 내부로 방출하기 위한 전자 방출부와,
    상기 아크 챔버의 내부에서 상기 전자 방출부와 마주하여 배치되며, 상기 전자 방출부로부터 방출된 전자들을 상기 아크 챔버의 내부로 다시 반발시키기 위한 전자 반발부와,
    상기 아크 챔버의 내부 공간으로 상기 소스 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함하고,
    상기 아크 챔버의 내부 공간은 상기 전자 방출부와 상기 아크 챔버의 중심 사이의 제1 내부 공간과 상기 전자 반발부와 상기 아크 챔버의 중심 사이의 제2 내부 공간을 포함하며, 상기 가스 공급부는 상기 제1 및 제2 내부 공간들에서 소스 가스 분자들의 밀도가 상기 아크 챔버의 중심에서보다 높게 되도록 상기 제1 및 제2 내부 공간들로 상기 소스 가스를 직접적으로 각각 공급하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 엔드 스테이션 유닛은,
    상기 기판을 지지하기 위한 척과,
    상기 이온들을 포함하는 이온빔이 상기 척에 지지된 기판 상으로 입사되는 각도를 조절하기 위해 상기 척을 틸팅시키며, 상기 이온빔이 상기 척에 지지된 기판의 표면을 스캔하도록 상기 척을 이동시키는 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 전송 유닛은,
    상기 이온 소스로부터 상기 이온들을 추출하여 제1 이온빔을 형성하기 위한 이온 추출기;
    상기 이온들 중에서 상기 기판의 표면으로 주입되기 위한 이온들을 선별하기 위한 분석 마그넷(analyzer magnet); 및
    상기 질량 분석기에 의해 선별된 이온들을 포함하는 제2 이온빔을 기 설정된 에너지를 갖도록 가속하기 위한 가속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 아크 챔버는 상기 전자 방출부와 인접한 제1 측벽과, 상기 전자 반발부와 인접하며 상기 제1 측벽에 대하여 마주하는 제2 측벽과, 상기 제1 측벽 및 제2 측벽에 대하여 수직하며 상기 가스 공급부와 연결된 제3 측벽을 갖는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제3 측벽에는 상기 제1 및 제2 내부 공간들로 소스 가스를 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 가스 공급구들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 가스 공급부는, 상기 소스 가스를 저장하는 가스 저장부와, 상기 가스 저장부로부터 상기 소스 가스를 운반하기 위한 제1 배관과, 상기 제1 배관으로부터 분기되어 상기 제1 및 제2 가스 공급구들에 각각 제2 배관들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  27. 제21항에 있어서, 상기 제1 내부 공간으로 공급되는 소스 가스의 제1유량은 상기 제2 내부 공간으로 공급되는 소스 가스의 제2유량과 같거나, 상기 제2유량보다 큰 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  28. 제21항에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부 공간들을 향해 상기 소스 가스를 분사하기 위한 가스 인젝터들을 더 포함하며, 상기 가스 인젝터들은 상기 제1 및 제2 내부 공간들과 인접하도록 상기 아크 챔버의 측벽에 형성된 가스 공급구들에 결합 되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  29. 제21항에 있어서, 상기 전자 방출부는 필라멘트 파워 소스와 연결되며, 상기 아크 챔버의 측벽을 통해 상기 아크 챔버의 내부로 연장된 필라멘트인 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  30. 제21항에 있어서, 상기 전자 방출부는, 상기 아크 챔버의 측벽을 통해 상기 아크 챔버의 내부로 연장된 관형 부재와, 상기 아크 챔버의 내부로 연장된 관형 부재의 단부에 연결된 음극 캡(cathode cap)과, 상기 관형 부재의 내부에 배치되며 필라멘트 파워 소스와 연결된 필라멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  31. 제21항에 있어서, 상기 전자 반발부는 음전위(negative potential)와 연결된 리플렉터(reflector)인 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  32. 제21항에 있어서, 상기 전자 반발부는 전기적으로 플로팅된 리펠러(repeller)인 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
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