KR100620227B1 - 이온 주입 장치의 증발기 조절 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온 주입 장치의 증발기 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 증발기 온도를 100℃에 세팅한 후 100℃에 도달하면 5분간 대기하는 단계, 상기 증발기 온도가 일정 온도 간격에서 온도를 10℃씩 단계적으로 증가 시키는 단계, 상기 온도를 단계적으로 상승 후 일정 온도에 도달하게 되면 10 내지 20분 대기하는 단계, 상기 증발 조절이 완료되면 증발기의 온도를 일정 온도에서 세팅 후 빔 구성 하는 단계로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.

따라서, 본 발명의 이온 주입 장치의 증발기 조절은 인듐 이온 주입 시 가수분해 온도이상으로 가열되기 전 수분을 제거하기 위해 증발기를 조절함으로써, 고체 소스인 인듐의 증발을 향상시키는 효과가 있다.

인듐 이온주입, 증발기

Description

이온 주입 장치의 증발기 조절 방법{Method for control of ion implanter vaporizer}

본 발명은 이온 주입 장치의 증발기 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 다른 불순물과 달리 고체 소스인 인듐 이온 주입 시 증발기의 온도가 세팅 후 100℃에 도달하여 5분간 대기 중 가수분해 반응을 통해 염산이 형성되는 것을 막기 위해 가수분해 온도 이상으로 가열되기 전 수분의 생성을 제거에 관한 것이다.

집적 회로 소자의 제작에서, 이온 비임(ion beam)을 진공에서 반도체 웨이퍼에 적용하는 것을 포함하여 여러가지 방법이 확립되어 있다. 이러한 방법들은 이온 주입, 이온 빔 밀링(ion beam milling) 및 이온 반응 에칭을 포함한다. 각각의 경우에서, 이온의 한 빔은 하나의 이온원에서 발생되어 가속화 시켜 과녁을 향해 나간다. 이온 주입은 반도체 웨이퍼에 불순물을 주입하는 표준 기술로 되어 있다. 불순물은 반도체 재료의 결정 격자에 이온을 주입 수단으로써 이온 에너지의 모멘트를 이용함에 의하여 반도체 웨이퍼의 주입면적에 주입된다. 또한 이온주입은 금속 및 중합체의 성질을 변경하는 때에도 사용되고 있다.

이온 빔을 생성하기 위한 이온원은 필요한 종류의 분자를 이온화하기 위하여 전기장 및 자기장이 적절히 가해진 챔버(chamber)를 포함한다. 이온화되어야 할 원료물질(source material)은 연속적인 빔을 형성하기 위해서 연속적으로 이온화하기 위한 이온원으로 공급된다. 원료물질은 화학 및 물리적 성질에 의존하여 기체 또는 고체로써 공급될 수 있다. 고체 재료가 사용될때, 도가니내의 원료물질을 제어된 증기량을 생성하는 온도로 가열하는 증발기내에 고체 재료를 둔다. 그때 증기는 도관을 통해 이온화를 위한 이온원으로 공급된다.

이온 주입 장치는 고체 소스(soild source)를 사용할 경우에는 이온 주입을 실시하기 위해 증발기(vaporizer)를 필요로 한다. 인듐(indium)은 원활한 증발를 실시해 주기위해서 증발기에 처음 주입한 후에는 증발기 조건(vaporizer conditioning)을 맞춰 주어야 한다. 만약 상기 절차를 생략할 경우 수분이 제거 되지 않거나 고체 소스가 굳어 버리는 경우가 발생하여 원하는 이온을 형성 하지 못한다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다른 불순물과 달리 고체 소스인 인듐 이온 주입 시 증발기의 온도가 세팅 후 100℃에 도달하면 5분간 대기 중 가수분해 반응을 통해 염산이 형성되는 것을 막기 위해 가수분해 온도 이상으로 가열되기 전 수분의 생성을 제거하는 증발기 조절을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 이온 주입 장치의 증발기 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 증발기 온도를 100℃에 세팅한 후 100℃에 도달하면 5분간 대기하는 단계, 상기 증발기 온도가 일정 온도 간격에서 온도를 10℃씩 단계적으로 증가 시키는 단계, 상기 온도를 단계적으로 상승 후 일정 온도에 도달하게 되면 10 내지 20분 대기하는 단계, 상기 증발 조절이 완료되면 증발기의 온도를 일정 온도에서 세팅 후 빔 구성(beam set up) 하는 단계로 이루어진 이온 주입 장치의 증발기 조절에 의해 달성된다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면(또는, 본 발명의 명세서에 첨부된 도면)을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

증발기 온도는 100℃에 세팅한 후 100℃에 도달하면 5분간 대기한다. 상기 과정은 수분을 제거하기 위한 것이다. InCl₃의 완전한 수산화된 화합물은 InCl₃·4H₂O이다. 상기 화합물은 100℃에서 사라진다. 그러나, 온도가 계속 상승하여 1m Torr 압력에서 230℃에 도달하면 아래와 같은 가수분해 반응(hydrolysis reaction)이 발생한다.

InCl₃(c) + 3/2H₂O(c) -> 1/2In₂O₃(c) + 3HCl(g)

상기 화학식 1에 표현된 바와 같이 HCl 형성을 방지하기 위해서 가수분해 온도 이상으로 가열되기 전에 수분을 제거해야 한다.

증발 조건은 증발기에 인듐을 처음 주입한 후 다음과 같은 절차로 실시 해야 한다.

먼저 100℃ 내지 250℃의 온도는 10℃씩 단계적으로 증가 시킨다. 온도가 10℃ 증가시키면 처음 소스 압력(source pressure)이 증가했다가 시간이 지나면 기존의 소스 압력에 도달하게 된다. 상기 온도는 다시 10℃ 올려주면 된다. 상기 공정을 수행 시 소스 압력이 1E-5Torr가 넘지 않게 한다. 온도가 250℃ 도달 후 10 내지 20분정도 대기한다. 상기 조건은 증발기의 조절을 위한 것이다.

다음 증발기 조절이 완료되면 증발기의 온도를 330℃ 내지 380℃로 세팅 후 빔 구성을 실시한다. 상기 온도는 인듐 가스가 가장 원할하게 나오는 온도이다.

상술한 본 발명 실시예는 다른 불순물과 달리 고체 소스인 인듐 이온 주입 시 증발기의 온도가 세팅 후 100℃에 도달하여 5분간 대기 중 가수분해 반응을 통해서 염산이 형성되는 것을 막기 위해 가수분해 온도 이상으로 가열되기 전 수분의 생성을 제거한다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명의 이온 주입 장치의 증발기 장치는 인듐 이온 주입 시 가수분해 온도이상으로 가열되기 전 수분을 제거하기 위해 증발기을 조절함으로써, 고체 소스인 인듐의 증발을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 이온 주입 장치에서 인듐 고체 소스를 사용하여 이온 주입하기 위한 증발기 조절 방법에 있어서,

   증발기 온도가 제1온도에 도달하면 일정 시간 대기하는 단계;

   상기 제1온도에 도달된 증발기 온도를 단계적으로 증가 시키는 단계;

   상기 증발기 온도가 제2온도에 도달하면 10분 내지 20분 대기하는 단계; 및

   상기 증발기의 온도를 제3온도에서 세팅 후 빔 구성 하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치의 증발기 조절 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 증발기의 온도는 100℃ 내지 250℃ 범위에서 단계적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치의 증발기 조절 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 증발기의 온도를 단계적으로 증가 시킴에 있어서 소스 압력이 1E-5Torr가 넘지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치의 증발기 조절 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제2온도는 250℃ 임을 특징으로 하는 이온 주입 장치의 증발기 조절 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제3온도가 330℃ 내지 380℃ 임을 특징으로 하는 이온 주입 장치의 증발기 조절 방법.