KR100644048B1 - Electrode head for ion beam generator - Google Patents

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KR100644048B1 KR1020050083303A KR20050083303A KR100644048B1 KR 100644048 B1 KR100644048 B1 KR 100644048B1 KR 1020050083303 A KR1020050083303 A KR 1020050083303A KR 20050083303 A KR20050083303 A KR 20050083303A KR 100644048 B1 KR100644048 B1 KR 100644048B1
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강중배
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Abstract

An electrode head of an ion beam generator is provided to improve the density of an ion beam and to increase the lifetime of the ion beam generator by focusing ions to a center portion of a chamber body using an electromagnet. An electrode head comprises a chamber body(10) for extracting ions, a suppression electrode(20) at one side of the chamber body, a ground electrode(30) in the chamber body corresponding to the suppression electrode, and an electromagnet. The electromagnet(40) is connected to a predetermined portion between the ground electrode and the chamber body through a spacer to connect the ground electrode to the chamber body. A plurality of electromagnets are used for supporting stably the ground electrode.

Description

이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드 {electrode head for ion beam generator}Electrode head for ion beam generator

도1은 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드의 정면도이다.1 is a front view of an electrorod head of an ion beam generator.

도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 본 발명의 일 실시예에 따른 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드의 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of an electrorod head of an ion beam generator according to an embodiment of the present invention, taken along line II-II of FIG. 1.

도3은 일렉트로 마그네트에서 전류와 자기장과의 관계를 도시한 상태도이다.3 is a state diagram showing a relationship between current and a magnetic field in an electromagnet.

도4는 복수의 일렉트로 마그네트에 의하여 형성된 자기장과 이에 따른 포커싱 된 이온빔의 정면도이다.4 is a front view of a magnetic field formed by a plurality of electromagnets and thus a focused ion beam.

도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드에서 이온빔이 포커싱 되는 상태도이다.5 is a state diagram in which an ion beam is focused in an electrorod head of an ion beam generator according to an embodiment of the present invention.

도6은 종래기술에 따른 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of an electrorod head of the ion beam generator according to the prior art.

도7은 종래기술에 따른 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드에서 이온빔이 주위에 떠돌아다니는 상태도이다.7 is a state diagram in which ion beams float around in an electrorod head of an ion beam generator according to the prior art.

본 발명은 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세 하게는 소스 헤드에서 발생시킨 이온을 포커싱 하여 이온빔의 밀도를 향상시키고 장비의 라이프 타임 증대로 생산성을 향상시키는 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electroload head of an ion beam generator, and more particularly, to an electroload head of an ion beam generator that improves productivity by focusing ions generated from a source head to improve ion density and increase equipment life time It is about.

일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위하여 여러 가지 단위 공정이 실시된다. 이 단위 공정 중에서 이온 주입 공정은 웨이퍼 표면에 불순물을 플라즈마 상태, 즉 이온빔 상태로 만든 후, 웨이퍼 표면에 침투시켜 필요한 전도형 및 비저항의 소자를 얻기 위한 공정이다.Generally, various unit processes are performed to manufacture a semiconductor device. In this unit process, an ion implantation process is a process for making impurities into a plasma state, ie, an ion beam state, on a wafer surface, and then penetrating into the wafer surface to obtain a device of required conductivity and resistivity.

이온 주입 공정을 실시하기 위해, 사용되는 이온빔 발생장치는 소스 헤드(source head)의 아크 챔버(arc chamber)로부터 발생되는 각종의 이온들에 전기장을 걸어 이온빔으로 추출하는 일렉트로드 헤드(electrode head)를 포함한다.In order to carry out the ion implantation process, the ion beam generator used is an electrode head which extracts an ion beam by applying an electric field to various ions generated from an arc chamber of a source head. Include.

이 일렉트로드 헤드는 도6에 도시된 바와 같이, 소스 헤드(미도시)의 아크 챔버로부터 발생되는 각종의 이온들이 통과하도록 챔버 바디(61)의 정면에 구비되어 슬릿(slit)을 형성하는 고전압용 및 저전압용의 서프레션 일렉트로드(62, 63) 쌍과, 이에 대응하여 형성되는 그라운드 일렉트로드(64, 65), 및 이 그라운드 일렉트로드(64, 65)를 지지하는 다수의 그라운드 일렉트로드 스페이서(66)를 포함한다.As shown in FIG. 6, the electrorod head is provided for the high voltage which is provided at the front of the chamber body 61 so as to pass various ions generated from the arc chamber of the source head (not shown) to form a slit. And a pair of low-voltage suppression electrodes 62 and 63, a ground electrode 64 and 65 formed corresponding thereto, and a plurality of ground electrode rods 64 and 65 supporting the ground electrode 16 and 65; 66).

이 소스 헤드에서 발생되는 이온들은 슬릿을 통해 통과하지만 챔버 바디(61) 주위나 벽에 튀어나가서 생기는 빔, 즉 2차 전자들을 발생시키기도 한다. 이 2차 전자들은 서프레션 일렉트로드(62, 63) 부위에 부딪히게 되어 서프레션 커런트(suppression current)를 증가시킨다.The ions generated in this source head pass through the slit but also generate beams, ie secondary electrons, which bounce around or on the wall of the chamber body 61. These secondary electrons strike the site of the suppression electric rods 62 and 63, increasing the suppression current.

이때, 발생되는 X선(X-ray)들은 이온빔 형성에 나쁜 영향을 미치게 된다. 따 라서 그만큼 이온빔의 밀도와 순도는 떨어지게 되어 거친(rough) 이온빔이 추출된다.At this time, the generated X-rays (X-rays) have a bad effect on the ion beam formation. Therefore, the density and purity of the ion beam are reduced by that much, and the rough ion beam is extracted.

서프레션 일렉트로드(62, 63)에 대응하는 그라운드 일렉트로드(64, 65)가 어느 정도 이온빔의 포커싱 역할을 하지만, 이는 이온빔들이 슬릿을 통하여 들어오게 하여 주위 이온빔들을 막아주는 역할만 할 뿐이다.The ground electrods 64, 65 corresponding to the suppression electrodes 62, 63 play a role of focusing the ion beams to some extent, but this only serves to block the surrounding ion beams by allowing the ion beams to enter through the slit.

소스 헤드에서 나오는 이온빔들의 형태에 따라 여러 가지 파라메터들이 달라지곤 하는데, 이는 웨이퍼의 저항 정도 및 균일성(uniformity)을 변하게 하는 요인이다. 따라서 서프레션 커런트를 줄이기 위한 방안이 강구되고 있다.Many parameters vary depending on the type of ion beams coming out of the source head, which changes the degree of resistance and uniformity of the wafer. Therefore, measures to reduce suppression current have been taken.

도7을 보면, 소스 헤드에서 나온 이온들(IB)이 슬릿을 통하여 서프레션 일렉트로드(62, 63)와 그라운드 일렉트로드(64, 65)를 통과한 후, 포커싱 되지 못하고 챔버 바디(61) 내에서 떠돌아다님으로 인하여, 빔 효율 및 빔 밀도가 떨어지는 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 7, after the ions IB from the source head pass through the slit through the suppression electrods 62 and 63 and the ground electrods 64 and 65, they cannot be focused and are in the chamber body 61. Due to the hovering at, it can be seen that the beam efficiency and beam density fall.

이는 곧 서프레션 커런트를 증가시키고, 또한 장비의 라이프 타임을 감소시키며, 생산성을 저하시키게 된다.This, in turn, increases the suppression current, also reduces the machine's lifespan and reduces productivity.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 그 목적은 소스 헤드에서 발생시킨 이온을 포커싱 하여 이온빔의 밀도를 향상시키고 장비의 라이프 타임 증대로 생산성을 향상시키는 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드를 제공하는 데 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and an object thereof is to focus on the ions generated from the source head to improve the density of the ion beam and improve the productivity by increasing the life time of the equipment. To provide the head.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드는,
발생된 이온들을 추출하는 챔버 바디; 상기 챔버 바디의 일측에 형성되는 서프레션 일렉트로드; 상기 서프레션 일렉트로드에 대응하여 상기 챔버 바디 내에 형성되는 그라운드 일렉트로드; 및 상기 그라운드 일렉트로드가 상기 챔버 바디에 연결되도록, 상기 그라운드 일렉트로드와 챔버 바디 사이에 스페이서로 연결되는 일렉트로 마그네트를 포함한다.
상기 서프레션 일렉트로드와 상기 그라운드 일렉트로드는 각각 쌍으로 형성될 수 있다.In order to achieve the above object, the electrode of the ion beam generating apparatus according to an embodiment of the present invention,
A chamber body for extracting generated ions; A suppression electrode formed on one side of the chamber body; A ground electro rod formed in the chamber body corresponding to the suppression electro rod; And an electromagnet connected with a spacer between the ground electrorod and the chamber body such that the ground electrorod is connected to the chamber body.
The suppression electrode and the ground electrode may each be formed in pairs.

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상기 일렉트로 마그네트는 상기 그라운드 일렉트로드를 상기 챔버 바디 내의 다수의 위치에서 지지하도록 복수로 구비될 수 있다.The electromagnet may be provided in plurality so as to support the ground electrorod at a plurality of positions in the chamber body.

상기 일렉트로 마그네트는 상기 그라운드 일렉트로드를 상기 챔버 바디 내에서 등 간격으로 지지하도록 복수로 구비될 수 있다.The electromagnet may be provided in plurality so as to support the ground electrorod at equal intervals in the chamber body.

상기 일렉트로 마그네트는 상기 챔버 바디의 중심을 중심으로 하여, 등 간격의 원형으로 배치될 수 있다.The electromagnet may be arranged in a circle at equal intervals with respect to the center of the chamber body.

상기 일렉트로 마그네트에서, 전류의 방향은 상기 이온의 진행 방향과 같을 수 있다.In the electromagnet, the direction of the current may be the same as the direction of travel of the ions.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드의 정면도이고, 도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 본 발명의 일 실시예에 따른 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드의 단면도이다.FIG. 1 is a front view of an electrified head of an ion beam generator, and FIG. 2 is a sectional view of an electrified head of an ion beam generator according to an embodiment of the present invention, taken along line II-II of FIG.

이 도면들을 참조하면, 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드는, 소스 헤드(미도시)에서 나오는 이온들에 서프레션 커런트를 가하여 이온빔을 추출함에 있어서, 자기장을 더 가하여 이온빔을 포커싱 하여 보다 효과적으로 추출할 수 있도록 구성된다. 이를 위하여, 일렉트로드 헤드는 챔버 바디(10), 서프레션 일렉트로드(20), 그라운드 일렉트로드(30), 및 일렉트로 마그네트(40)를 포함하여 구성된다.Referring to these drawings, the electrorod head of the ion beam generator may extract the ion beam by applying a suppression current to the ions coming from the source head (not shown), and thus may be extracted more effectively by focusing the ion beam by applying a magnetic field. It is configured to. To this end, the electrorod head includes a chamber body 10, a suppression electrorod 20, a ground electrorod 30, and an electromagnet 40.

이 챔버 바디(10)는 일렉트로드 헤드의 전체적인 형상을 형성하며, 소스 헤드에서 발생된 이온들을 추출하여 웨이퍼에 침투시킬 이온빔으로 생성할 수 있도록 상기 구성 요소들을 구비 또는 내장하고 있다.The chamber body 10 forms the overall shape of the electrorod head and includes or includes the above components so that the ions generated at the source head can be extracted and formed into an ion beam to penetrate the wafer.

서프레션 일렉트로드(20)는 챔버 바디(10)의 개방 측(도2의 좌측)에 장착되어, 챔버 바디(10)의 개방 측을 폐쇄시킨다. 이 서프레션 일렉트로드(20)는 챔버 바디(10)에서 소스 헤드 측에 구비되고, 이 소스 헤드에서 발생된 이온들이 들어올 수 있도록 슬릿(21)을 형성하고 있다.The suppression electric rod 20 is mounted on the open side (left side of FIG. 2) of the chamber body 10 to close the open side of the chamber body 10. The suppression electrod 20 is provided on the source head side in the chamber body 10 and forms a slit 21 to allow ions generated in the source head to enter.

또한, 이 서프레션 일렉트로드(20)는 고압용 서프레션 일렉트로드(22)와 저압용 서프레션 일렉트로드(23)로 구성되며, 이 2개 한 쌍의 서프레션 일렉트로드(22, 23)에 의하여 상기 슬릿(21)을 형성한다.In addition, the suppression electric rod 20 is composed of a high pressure suppressor electric rod 22 and a low pressure suppressor electric rod 23. Thereby forming the slit 21.

그라운드 일렉트로드(30)는 서프레션 일렉트로드(20)에 대응하여, 챔버 바디(10) 내에 장착된다. 이 그라운드 일렉트로드(30)는 서프레션 일렉트로드(20)의 슬 릿(21)을 통과한 이온들이 들어올 수 있도록 상기 슬릿(21)에 대응하는 슬릿(31)을 형성하고 있다.The ground electrorod 30 is mounted in the chamber body 10 in correspondence with the suppression electrorod 20. The ground electrod 30 forms a slit 31 corresponding to the slit 21 so that ions passing through the slit 21 of the suppression electrod 20 can enter.

또한, 이 그라운드 일렉트로드(30)는 상기 고압용 서프레션 일렉트로드(22)와 저압용 서프레션 일렉트로드(23) 각각에 대응하는 한 쌍의 그라운드 일렉트로드(31, 32)로 형성되며, 이 2개 한 쌍의 그라운드 일렉트로드(31, 32)에 의하여 상기 슬릿(31)을 형성한다.In addition, the ground elector rod 30 is formed of a pair of ground electret rods 31 and 32 corresponding to each of the high-pressure suppression electrode 22 and the low-pressure suppression electrode 23. The slit 31 is formed by two pairs of ground electrorods 31 and 32.

상기 서프레션 일렉트로드(20)는 챔버 바디(10)에 직접 연결되고, 그라운드 일렉트로드(30)는 서프레션 일렉트로드(20)와 이격되어 챔버 바디(10) 내에 배치된다.The suppression electrode 20 is directly connected to the chamber body 10, and the ground electrode 10 is spaced apart from the suppression electrode 20 and disposed in the chamber body 10.

일렉트로 마그네트(40)는 그라운드 일렉트로드들(30)을 지지하여, 챔버 바디(10)에 연결한다. 즉 그라운드 일렉트로드(30)는 일렉트로 마그네트(40)를 스페이서로 사용하여 챔버 바디(10)에 간접적으로 연결된다.The electromagnet 40 supports the ground electrorods 30 and connects it to the chamber body 10. That is, the ground electrorod 30 is indirectly connected to the chamber body 10 using the electromagnet 40 as a spacer.

이 일렉트로 마그네트(40)는 도3에 도시된 바와 같이, 도체로 이루어지는 코아(41)와 이 코아(41)를 감고 있는 원형 코일(42)로 형성된다. 이 원형 코일(42)에 전압를 인가함에 따라 앙페르의 오른나사의 법칙에 의하여 코아(41)의 주위에 자기장(MF)이 형성된다.As shown in FIG. 3, the electromagnet 40 is formed of a core 41 made of a conductor and a circular coil 42 wound around the core 41. As shown in FIG. As a voltage is applied to the circular coil 42, a magnetic field MF is formed around the core 41 according to the law of the right screw of Enper.

이 일렉트로 마그네트(40)에서 형성되는 자기장(MF)은 챔버 바디(10) 내에서 이온들에 자기장(MF)을 가하여 이온들이 도 4에 도시된 바와 같이 챔버 바디(10)의 중앙에 포커싱 된 이온빔(FI)으로 형성되게 한다.The magnetic field MF formed in the electromagnet 40 applies the magnetic field MF to the ions in the chamber body 10 so that the ions are focused in the center of the chamber body 10 as shown in FIG. 4. (FI).

이를 위하여, 일렉트로 마그네트(40)는 그라운드 일렉트로드(30)를 챔버 바 디(10) 내에서 다수의 위치에서 지지할 수 있도록 복수로 구비된다.To this end, the electromagnet 40 is provided in plurality so as to support the ground electrorod 30 in a plurality of positions within the chamber body 10.

또한, 일렉트로 마그네트(40)는 복수로 구비되어 라운드 일렉트로드(30)를 챔버 바디(10) 내에서 등 간격으로 지지하며, 또한 각각에서 형성되는 자기장(MF)이 챔버 바디(10) 내에서 원형으로 배치되게 한다(도4 참조).In addition, a plurality of electromagnets 40 are provided to support the round electrorods 30 at equal intervals in the chamber body 10, and a magnetic field MF formed in each of them is circular in the chamber body 10. (See Fig. 4).

그리고, 일렉트로 마그네트(40)에서 코아(41)를 감고 있는 원형 코일(42)은 포커싱된 이온빔(FI)의 진행 방향을 따라 전진하는 방향으로 감긴다. 따라서 이 원형 코일(42)에 전압을 인가하면 전류의 방향은 포커싱된 이온빔(FI)의 진행 방향과 같은 방향을 형성하게 된다.The circular coil 42 wound around the core 41 in the electromagnet 40 is wound in a forward direction along the traveling direction of the focused ion beam FI. Therefore, when a voltage is applied to the circular coil 42, the direction of the current forms the same direction as the traveling direction of the focused ion beam FI.

상기와 같이 일렉트로 마그네트(40)에 의하여 형성되는 자기장(MF)은 도 5에 도시된 바와 같이, 서프레션 일렉트로드(20)와 그라운드 일렉트로드(30)의 각 슬릿(21, 31)을 통과한 이온들에 작용하여, 챔버 바디(20)의 중심에 포커싱 된 이온빔(FI)을 형성한다.As described above, the magnetic field MF formed by the electromagnet 40 passes through the slits 21 and 31 of the suppression electric rod 20 and the ground electrorod 30, as shown in FIG. It acts on the ions to form a focused ion beam FI in the center of the chamber body 20.

이와 같이 포커싱 된 이온빔(FI)은 챔버 바디(10) 내에서 주위로 떠돌아다니지 않게 되므로 장비의 라이프 타임을 연장시키고, 순수한 이온빔의 형성 균일도를 향상시켜 빔 효율을 극대화시킬 수 있다. 따라서 수율 향상과 생산성 향상으로 이어진다.Since the focused ion beam FI does not float around in the chamber body 10, the life time of the equipment may be extended, and the uniformity of the pure ion beam may be improved to maximize beam efficiency. This leads to higher yields and higher productivity.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드에 의하면, 일렉트로 마그네트로 형성하여, 그라운드 일렉트로드를 지지하는 스페이서로도 이용하므로, 그라운드 일렉트로드를 지지하면서 챔버 바디 내에서 자기장을 형성하여 서프레션 일렉트로드와 그라운드 일렉트로를 통과한 이온들을 챔버 바디의 중심에 포커싱 함으로써, 이온빔의 밀도를 향상시키고 장비의 라이프 타임 증대로 생산성을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the electrorod head of the ion beam generator according to the present invention is formed of an electromagnet and used as a spacer for supporting the ground electrorod, thereby forming a magnetic field in the chamber body while supporting the ground electrorod. By focusing the ions passing through the suppression electrode and the ground electrode in the center of the chamber body, the ion beam density is improved and productivity is increased by increasing the life time of the equipment.

Claims (6)

발생된 이온들을 추출하는 챔버 바디;A chamber body for extracting generated ions; 상기 챔버 바디의 일측에 형성되는 서프레션 일렉트로드;A suppression electrode formed on one side of the chamber body; 상기 서프레션 일렉트로드에 대응하여 상기 챔버 바디 내에 형성되는 그라운드 일렉트로드; 및A ground electro rod formed in the chamber body corresponding to the suppression electro rod; And 상기 그라운드 일렉트로드가 상기 챔버 바디에 연결되도록, 상기 그라운드 일렉트로드와 챔버 바디 사이에 스페이서로 연결되는 일렉트로 마그네트를 포함하는 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드.And an electromagnet connected by a spacer between the ground electrorod and the chamber body such that the ground electrorod is connected to the chamber body. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 서프레션 일렉트로드와 상기 그라운드 일렉트로드는 각각 쌍으로 형성되는 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드.And the suppression electrode and the ground electrode are formed in pairs, respectively. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 일렉트로 마그네트는 상기 그라운드 일렉트로드를 상기 챔버 바디 내의 다수의 위치에서 지지하도록 복수로 구비되는 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드.The electromagnet is provided with a plurality of the electromagnet of the ion beam generating device for supporting the ground electrorod in a plurality of positions in the chamber body. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 일렉트로 마그네트는 상기 그라운드 일렉트로드를 상기 챔버 바디 내에서 등 간격으로 지지하도록 복수로 구비되는 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드.The electromagnet is provided with a plurality of the electromagnet of the ion beam generating device provided to support the ground electrorod at equal intervals in the chamber body. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 일렉트로 마그네트는 상기 챔버 바디의 중심을 중심으로 하여, 등 간격의 원형으로 배치되어 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드.The electromagnet is disposed around the center of the chamber body, the circularly spaced at equal intervals of the electro-rod head of the ion beam generator. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 일렉트로 마그네트에서, 전류의 방향은 상기 이온들의 진행 방향과 같은 이온빔 발생장치의 일렉트로드 헤드.In the electromagnet, the direction of the current is the same as the traveling direction of the ions.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002075232A (en) 2000-09-05 2002-03-15 Showa Shinku:Kk Large diameter ion source

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