KR19990000029A - 자장방향 전환장치, 이 장치를 구비하는 반도체 제조설비의 이온발생장치 및 이를 이용한 이온형성방법 - Google Patents

자장방향 전환장치, 이 장치를 구비하는 반도체 제조설비의 이온발생장치 및 이를 이용한 이온형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자장방향 전환장치, 이 장치를 구비하는 반도체 제조설비의 이온발생장치 및 이를 이용한 이온형성방법에 관해 개시한다. 본 발명의 이온발생장치는 자장방향 전환장치를 이용하여 상기 반응챔버내에 발생되는 자장의 방향을 전환시켜 반응챔버내에 발생되는 열전자들의 이동방향이 자장발생수단의 어느 한 방향으로 치우쳐서 어느 한 필라멘트의 포텐셜 에너지가 높아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서 열전자들에 집중과 충돌에 의한 필라멘트의 비 대칭적 손상을 방지하여 이온발생부의 순환주기를 길게할 수 있다.

Description

자장방향 전환장치, 이 장치를 구비하는 반도체 제조설비의 이온발생장치 및 이를 이용한 이온형성방법
(1) 발명의 분야(Field of the Invention)
본 발명은 자장방향 전환장치, 이 장치를 구비하는 반도체 제조설비 특히, 이온발생장치 및 이를 이용한 이온형성방법에 관한 것이다.
(2) 관련 기술의 설명(Description of the Related Art)
반도체장치의 제조과정에서 이온주입에 사용하는 이온발생장치는 원하는 에너지를 갖는 이온을 발생시켜야 한다. 또한, 반도체장치의 제조공정을 짧게하기 위해 이온주입시간은 짧게 할 필요가 있다. 아울러 이온발생장치에서 발생되는 이온들중 불필요한 불순물 함량은 가능한 작게 할 필요가 있다.
도 1은 현재 반도체 장치의 제조설비의 이온발생장치의 각 부분을 블록으로 나타낸 블록도이다.
도 1에서 참조번호 4, 6 및 8은 각각 이온 발생부, 이온 선별/편향부 및 이온 가속부에 해당하는 블록들이다.
이온 발생부(4)에는 이온을 발생시키는 듀얼헤드(dual head)와 듀얼헤드에 전원을 공급하는 전원부와 기타 부속설비들이 포함되어 있다.
이온 선별/편향부(6)는 이온 발생부(4)에서 형성된 이온들중 필요한 이온들을 선별하는 기능과 선별된 이온들을 웨이퍼가 로딩되어 있는 반응챔버로 편향시키는 기능을 한다. 통상, 이온들중 필요한 이온을 선별하는 기능과 선별된 이온들을 편향시키는 기능을 동시에 이루어진다.
이온가속부(8)는 이온 선별/편향부(6)를 통과한 이온들은 가속하는 기능을 한다. 이온가속부(8)에서 이루어지는 이온들의 가속정도는 웨이퍼에 주입될 때 필요한 이온들의 주입 에너지가 어느 정도인가에 따라 결정된다. 이온 가속부(8)를 나오는 이온들은 웨이퍼의 전면 또는 정해진 영역에 주입된다.
상술한 바와 같이, 이온 발생부(4)를 구성하는 한 요소인 듀얼 헤드에서 형성된 이온들의 선별과 가속(주입에너지)은 이온이 형성된 후에 결정된다. 하지만, 발생되는 이온들의 양은 듀얼 헤드내에서 결정된다. 즉, 듀얼헤드 내에 유입되는 이온발생용 소오스 가스와 소오스 가스를 이온화시키는 수단으로 이용하는 열전자의 방출과 이들의 운용에 따라 듀얼헤드에서 발생되는 이온량이 결정된다.
도 2를 참조하여, 이 사실을 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 종래 기술에 의한 이온발생수단을 구비하는 반도체 제조장치의 이온 발생부(10)을 구성하는 한 요소인 듀얼헤드를 나타낸 도면이다. 이를 참조하면, 듀얼 헤드는 이온이 발생되는 반응챔버(10)와 반응챔버(10)의 양 사이드에 있는 전자석들(20a, 20b)로 구비되어 있는데, 전자석들(20a, 20b)은 공동전원(P4)에 연결되어 있다. 반응챔버(10)는 아크 챔버로서 외부에서 아크전압(P1)이 인가되어 있다. 반응챔버(10)에는 필라멘트(12a, 12b)가 구비되어 있고 필라멘트(12a, 12b)에도 외부전원(P2, P3)이 연결되어 있다. 필라멘트(12a, 12b)는 실질적으로 이온 발생수단으로 사용하는 열전자들(22)을 방출시킨다. 열전자들의 방출량은 인가되는 외부전원(P2, P3)에 따라 결정된다. 전자석들(20a, 20b)의 코일에도 외부전원(P2, P3)이 인가되어 있어 그 사이에 놓여 있는 반응챔버(10)에는 일정한 세기의 자장(24)이 형성된다. 반응챔버(10) 내부를 보면, 서로 마주보는 내벽에는 플로팅 레펠러(floating repeller)(14a, 14b)가 구비되어 있다. 레펠러(14a, 14b)는 반응챔버(10) 벽에 있는 절연체들(16a, 16b)을 통해서 반응챔버(10)외부로 통해있다. 레펠러(14a, 14b)는 반응챔버(10)내에서 발생되는 이온들이 방출되기 쉽게 이온들을 반응챔버(10)의 가운데로 모으는 역할을 한다. 필라멘트(12a, 12b)의 상단은 레펠러(14a, 14b) 사이에 놓여 있다. 반응챔버(10)는 필라멘트(12a, 12b)의 상단이 향하고 있는 방향에 있는 이온들이 방출될 수 있는 방출구(18)를 제외하고는 완전히 밀폐되어 있다.
듀얼 헤드에서 이온들이 발생되는 과정을 도 2를 참조하여 간략히 설명한다. 반응챔버(10)내에 있는 필라멘트(12a, 12b)에 전압이 인가되면 필라멘트(12a, 12b)의 상단에서는 열전자들(22)이 방출된다. 열전자들(22)의 방출량은 상술한 바와 같이 인가되는 전압을 조절하여 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 열전자들(22)은 반응챔버(10)에 유입되는 이온 발생용 소오스 가스들(도시하지 않음)과 충돌하게 되고 이 결과 소오스 가스들은 이온화되고 다량의 이온들이 반응챔버(10)내에 형성된다. 형성된 이온들은 레펠러(14a, 14b)에 의해 반응챔버(10)의 가운데로 모여서 방출구(18)를 통해서 반응챔버(10)를 벗어나게 된다. 반응챔버(10)를 벗어난 이온들은 상기 언급한 이온 선별/편향부(도 1의 12)와 이온 가속부(도 1의 14)를 거쳐서 웨이퍼에 주입된다.
반응챔버(10)내에 소오스가스의 이온화율을 높이기 위해서는 필라멘트(12a, 12b)에서 열전자가 방출되는 양은 높이는 방법이 있고, 방출된 열전자들(22)의 운용을 통한 소오스 가스의 이온화율을 높이는 방법이 있다. 하지만, 열전자 방출량은 높이는 방법은 인가전압을 증가시켜야 하므로 에너지 소모가 증가되어 바람직하지 않다. 따라서, 발생된 열전자들의 운용을 적절히 하는 것이 필요하다. 다행히, 반응챔버(10)는 전자석들(20a, 20b)에 의해 발생되는 자장내에 놓여 있다. 따라서 필라멘트(12a, 12b)에서 방출되는 열전자들(22)은 방출과 동시에 전자기 이론에 따라 자장내에서 나선운동을 하게 된다. 나선 운동동안에 열전자들(22)은 소오스가스들과 더 많이 충돌하게 되어 반응챔버(10) 내에서 이온방출량은 증가된다.
상술한 바와 같이, 종래 기술에 의한 이온 발생 장치를 구비하는 반도체 제조장치에서는 반응챔버내에 자장을 발생시켜 열전자들이 나선운동을 따르게 하여 반응챔버내에 유입되는 소오스 가스들의 이온화율을 높이는 잇점이 있다. 하지만, 열전자들이 자장내에서 나선운동를 하면서 동시에 전자석의 어느 한쪽으로 치우치게 된다. 즉, 열전자들은 전자석들(20a, 20b)중 S극으로 치우치게 된다. 이 원인은 전자석들(20a, 20b)에서 발생되는 전자력이 N극에서 S극으로 향하기 때문이다. 이 힘에 의해 열전자들은 전자석의 S극으로 나선운동을 하면서 이동하게 된다. 전자석들(20a, 20b)의 S극과 가까운 위치에 있는 필라멘트(12a)는 위치에너지가 커지게되고 N극에 가까이 있는 필라멘트(12b)가 방출하는 열전자양보다 더 많은 열전자들을 방출하게 된다. 이러한 결과에 의해 레펠러(14a, 14b)중 S극에 가까이 있는 레펠러(14a)에는 열전자들의 충돌이 많아지고 충돌된 열전자들중 많은 양은 다시 S극에 가까이 있는 필라멘트(12a)와 충돌하게 된다. 이 결과 필라멘트의 수명이 짧아지고 전체적으로 이온 발생부의 교환주기가 짧아진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위한 것으로서 자장의 방향을 전환할 수 있는 자장방향 전환장치를 제공함에 있다.
본 발명의 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 자장방향 전환장치를 구비하는 반도체 조설비의 이온발생장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 이온발생장치를 이용한 이온형성방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 반도체 장치의 제조설비의 이온발생장치의 각 부분을 나타낸 블록도이다.
도 2는 종래 기술에 의한 반도체 제조설비에서 이온발생수단을 구비하는 이온 발생부를 구성하는 한 요소인 듀얼헤드를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 자장방향 전환장치를 구비하는 반도체 제조설비의 이온발생장치를 나타낸 도면이다.
도면의 주요부분에 대한 부호설명
40:듀얼 헤드부(dual head part). 42:자장방향 전환장치부.
44:이온 반응챔버. 44a:방출구.
46a, 46b:제1 및 제2 전자석.
48a, 48b:제1 및 제2 필라멘트.
50a, 50b:제1 및 제2 플로팅 레펠러(floating repeller).
52a, 52b:제1 및 제2 절연체.
53:전류전환 스위치. 54:릴레이(relay).
56:가변 전원공급기. 58: 릴레이 신호입력단.
60:릴레이 제어신호 발생부.
62:트랜지스터. 64:인버터(inverter).
66:낸드 게이트(NAND gate).
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 자장방향 전환장치는 전류방향 전환장치와 상기 전류방향 전환장치에 연결된 자장발생수단으로 구비되어 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 전류방향 전환장치는 전류방향 전환수단과 상기 전류방향 전환수단에 각각 연결된 전원공급기와 자장 제어신호 발생부를 구비한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 전류방향 전환수단은 전류전환 스위치와 신호입력단을 구비하고 있는 릴레이(relay)이다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 전원공급기는 가변 전원공급기이다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 자장 제어신호 발생부는 릴레이 제어 신호발생부이다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 릴레이 제어 신호발생부는 한 개의 트랜지스터와 한 개의 엔드 게이트 또는 한 개의 트랜지스터와 한 개의 인버터와 한 개의 낸드 게이트로 구성되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 자장발생수단은 전자석이다.
본 발명에 의한 다른 자장방향 전환장치는 자장발생수단과 상기 자장발생수단을 회전시키는 회전장치로 구성되어 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 자장발생수단은 전자석 또는 영구자석이다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 회전장치는 회전모터이다.
본 발명에 의한 또 다른 자장방향 전환장치는 복수개의 자장발생수단과 상기 복수개의 자장발생수단에 각각 연결된 독립된 전원공급기와 상기 자장발생수단과 전원공급기사이에 구비되어 있는 전류방향 전환수단을 구비한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 반도체 제조설비의 이온발생장치는 이온이 발생되는 듀얼 헤드(dual head)부와 상기 듀얼 헤드부내에 발생되는 자장의 방향을 전환시키는 자장방향 전환장치를 구비한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 듀얼헤드부에는 열전자 방출수단을 구비하는 이온 반응챔버을 구비하고 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이온발생장치는 상기 듀얼헤드부에서 방출되는 이온들을 선별/편향시키는 이온 선별/편향부와 상기 이온 선별/편향부 에서 나오는 이온들을 가속시키는 이온 가속부를 더 구비한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이온 반응챔버에는 열전자방출 수단으로서 복수개의 필라멘트가 구비되어 있다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 이온형성방법은 (a) 이온 반응챔버에 자장방향 전환장치를 이용하여 자장을 발생시킨다. (b) 상기 이온 반응챔버내에 이온형성용 소오스가스들을 주입한다. (c) 상기 소오스 가스들을 이온화시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이온 반응챔버에 발생된 자장의 방향은 상기 자장방향 전환장치에 제어신호를 입력하여 전환한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 소오스가스들은 열전자들을 이용하여 이온화시킨다.
본 발명에 의한 자장방향 전환장치, 이 장치를 구비하는 반도체 제조설비의 이온발생장치 및 이를 이용한 이온형성방법은 이온 반응챔버내에 발생되는 자장의 방향을 전환시킬 수 있는 자장방향 전환장치를 구비하고 있다. 상기 자장방향 전환장치를 이용하여 상기 자장의 방향을 전환시켜 반응챔버내에 발생되는 열전자들의 이동방향이 자장발생수단의 어느 한 방향으로 치우치지 않게 한다. 따라서 열전자들에 의한 필라멘트의 급격한 손상을 방지하여 이온발생부의 순환주기를 늘일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의한 자장방향 전환장치, 이 장치를 구비하는 반도체 제조설비의 이온발생장치 및 이를 이용한 이온형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 자장방향 전환장치를 구비하는 반도체 제조설비의 이온발생장치를 나타낸 도면이다.
먼저, 본 발명의 제1 실시예에 의한 자장방향 전환장치를 설명한다. 도 3에서 자장변환 전환장치부(42)를 참조하면, 제1 실시예에 의한 자장변환 장치는 크게 전류방향 전환장치와 상기 전류방향 전환장치에 연결된 자장발생수단으로 구성되어 있고, 상기 전류방향 전환장치는 전류방향 전환수단과 상기 전류방향 전환수단에 각각 연결된 전원공급기와 자장 제어신호 발생부로 구성되어 있다.
구체적으로, 상기 전류방향 전환수단은 전류전환 스위치(53)와 신호입력단(58)을 구비하고 있는 릴레이(relay)(54)이다. 상기 전원공급기는 상기 상기 릴레이(54)의 전류전환 스위치(53)와 연결되어 있고 상기 릴레이(54)에 전원을 공급하는 전원(P/S:56)이다. 상기 자장 제어신호 발생부는 상기 릴레이(54)의 신호입력단(58)에 연결되어 상기 릴레이(54)를 통과하는 전류방향 제어신호를 상기 릴레이(54)에 제공하는 릴레이 제어신호 발생부(60)이다. 상기 릴레이 제어 신호발생부(60)는 한 개의 트랜지스터(62)와 한 개의 인버터(inverter)(64) 및 한 개의 낸드 게이트(66)로 구성되어 있다. 상기 릴레이 신호 발생부(60)는 도면에 도시하지는 않았지만 한 개의 트랜지스터(62)와 한 개의 낸드 게이트(66)로 구성할 수도 있다. 도 3에서 상기 트랜지스터(62)는 접합형 트랜지스터이지만, 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor)로 대체되어도 무방하다. 상기 트랜지스터(62)의 에미터(emitter)는 상기 릴레이 신호입력단(58)과 연결되어 있고, 베이스는 상기 인버터(64)의 출력단과 직렬로 연결되어 있다. 상기 트랜지스터(62)의 컬렉터는 Vcc전원과 연결되어 있다. 상기 인버터(64)의 입력단에는 상기 낸드 게이트(66)의 출력단이 직렬로 연결되어 있다.
상기 릴레이 제어신호 발생부(60)가 한 개의 트랜지스터와 한 개의 낸드 게이트로만 구성되는 경우, 상기 트랜지스터의 베이스는 상기 낸드 게이트의 출력단에 직렬로 연결된다.
상기 낸드 게이트(66)에는 복수개의 입력단 예컨데 제1, 제2 및 제3 신호입력단(66a, 66b, 66c)이 구비되어 있다. 상기 제1 내지 제3 신호입력단(66a, 66b, 66c)에는 릴레이 제어 신호들이 입력된다. 상기 제1 내지 제3 신호입력단들(66a, 66b, 66c)중 제1 신호입력단(66a)은 터미널 입력단으로 이온이 주입되는 반응챔버의 압력이 고 진공(high vacuum)인지 아닌지를 결정하는 신호가 입력되는 입력단이다. 상기 제2 신호입력단(66b)은 빔 게이트 입력단으로서 이온발생장치의 빔 게이트가 닫혀있는지 아닌지를 결정하는 신호가 입력되는 입력단이다. 그리고 상기 제3 신호입력단(66c)은 가변타이머가 연결된 입력단으로서 상기 자장발생수단에 의해 발생되는 자장방향 전환주기가 입력되는 입력단이다. 상기 자장방향 전환주기는 0∼8시간이다. 상기 제1 내지 제3 입력단들(66a, 66b, 66c)에 입력되는 신호들의 부정논리곱(NAND)(상기 인버터(64)가 없을 경우에는 논리곱(AND))의 결과에 따라 상기 릴레이(54)의 전류 전환스위치(53)가 조작된다.
상기 자장발생수단은 복수개의 전자석들 예컨데, 제1 및 제2 전자석(46a, 46b)이다. 상기 제1 및 제2 전자석들(46a, 46b)중 어느 한 전자석 예컨데, 제1 전자석(46a)은 N극이고 나머지 한 전자석 예컨데, 제2 전자석(46b)은 S극이다. 상기 제1 및 제2 전자석(46a, 46b)에 감긴 코일에는 상기 전원(56)으로부터 릴레이(54)를 거쳐서 전류가 공급된다.
상기 제1 및 제2 전자석들(46a, 46b)과 상기 전류방향 전환장치간의 연결관계를 설명하면, 상기 가변 전원(56)은 상기 릴레이(54)를 거쳐서 상기 제1 및 제2 전자석들(46a, 46b)과 연결되어 있는데, 구체적으로, 상기 릴레이(54)에 구성되어 있는 전류전환 스위치(53)의 한 단자에서 나온 전류는 상기 제1 및 제2 전자석들(46a, 46b)을 감고 있는 코일을 타고 상기 두 전자석들(46a, 46b)중 어느 한 전자석 예컨대, 제1 전자석(46a)의 입력단으로 흐른 다음, 출력단으로 나와서 상기 제2 전자석(46b)의 입력단으로 흘러 들어가서 출력단으로 나온 다음 상기 릴레이(54)의 전류전환 스위치(53)의 다른 단자를 거쳐서 상기 가변 전원(56)으로 들어간다. 이와 같은 전류의 흐름은 상기 릴레이(54)의 전환스위치의 접점을 다른 접점으로 전환함으로써 반대가 된다.
본 발명의 제2 실시예에 의한 자장방향 전환장치는 자장발생수단과 상기 자장발생수단을 회전시키는 회전장치로 구성되어 있다. 구체적으로, 상기 자장발생수단은 복수개의 대향하고 있는 전자석 예컨데, 서로 소정간격 이격되어 있는 제1 및 제2 전자석이다. 또한, 상기 자장발생수단은 영구자석일 수도 있다. 상기 제1 및 제2 전자석들은 공동전원에 연결되어 있거나 각각 독립된 전원에 연결되어 있다. 상기 회전장치로는 회전모터를 들 수 있다.
상기 자장발생수단으로서 제1 및 제2 전자석들이나 영구자석을 정해진 주기로 회전시키면 상기 제1 실시예에 의한 자장방향 전환장치와 동일한 자장발생효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 의한 자장방향 전환장치는 복수개의 자장발생수단과 상기 복수개의 자장발생수단에 각각 연결된 독립된 전원공급기와 상기 자장발생수단과 전원공급기사이에 구비되어 있는 전류방향 전환수단을 구비하고 있다. 상기 복수개의 자장발생수단들은 복수개의 전자석들이다. 또한, 상기 전류방향 전환수단은 상기 제1 실시예에 상술한 바와 같은 릴레이등이 해당될 수 있다. 상기 복수개의 전자석들 예컨데, 제1 및 제2 전자석들은 각각 독립된 전원공급기와 전류방향 전환수단을 구비하고 있으므로 임의로 전자석에 흐르는 전류의 방향을 전환할 수 있다.
일반적으로, 이온발생장치에서는 한 개의 전자석이 사용되는 경우는 거의 없고 적어도 두 개의 전자석이 사용된다. 따라서 상기 제3 실시예에 의한 자장방향 전환장치에서는 적어도 대향하고 있는 두 개의 전자석에 흐르는 전류는 동시에 전환되는 것이 바람직하다. 그러므로, 상기 전류방향 전환수단인 각 릴레이에는 전류전환 스위치를 동시에 전환시킬 수 있는 수단이 별도로 더 구비되어 있다. 즉, 본 발명의 제3 실시예에 의한 자장방향 전환장치에서는 선택된 한 릴레이의 전류전환 스위치와 선택된 다른 릴레이의 전류전환 스위치를 동시에 전환시킬 수 있는 동기수단이 더 구비되어 있다.
다음에는 본 발명의 실시예에 의한 자장방향 전환장치를 구비하는 반도체 제조설비의 이온발생장치에 관해 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 이온발생장치는 크게 듀얼 헤드부(40)와 자장방향 전환장치(42)로 나누어진다. 상기 자장방향 전환장치(42)는 상술한 바 있으므로 생략한다.
상기 듀얼헤드부(40)는 내부에 열 전자방출 수단을 구비하는 이온 반응챔버(44)을 구비하고 있는데,상기 이온 반응챔버(44)는 상기 자장방향 전환장치(42)의 자장발생수단인 제1 및 제2 전자석들(46a, 46b)사이에 위치해 있다. 상기 이온 반응챔버(44)는 아크 챔버로서 외부의 가변 제1 전원(P/S:S)과 연결되어 있다. 상기 제1 전원(S)은 상기 이온 반응챔버(44)에 아크 전압을 공급하는 전원으로 70V∼100V정도의 전압을 상기 이온 반응챔버(44)에 공급한다. 상기 이온 반응챔버(44)내에는 복수개의 필라멘트들 예컨대, 제1 및 제2 필라멘트(48a, 48b)가 구비되어 있다. 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)은 서로 소정 간격이격되어 있다. 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)각각은 가변 제2 및 제3 전원들(P/S:S1, S2)과 연결되어 있다. 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)은 직접적으로 이온을 발생시키는 수단이 되는 열전자방출 수단이다. 즉, 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)에 전압이 인가되면 상기 각 필라멘트들(48a, 48b)의 상단에서 열전자들이 방출된다. 열전자들의 방출량은 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)에 인가되는 전압에 의해 결정된다. 상기 제1 및 제2 전자석들(46a, 46b)을 감고 있는 코일은 상기 전류방향 전환장치의 가변 전원(56)과 연결되어 있다. 따라서 상기 제1 및 제2 전자석들(46a, 46b)사이에 놓여 있는 상기 이온 반응챔버(44)에는 일정한 세기의 균일한 자장이 발생되어 있다.
상기 이온 반응챔버(44) 내부를 보면, 내벽에는 상기 이온 반응챔버(44)에 복수개의 플로팅 레펠러들(floating repeller) 예컨대, 제1 및 제2 플로팅 레펠러들(floating repeller)(50a, 50b)이 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)을 사이에 두고 서로 대향하도록 구비되어 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)의 열전자들이 방출되는 상단부는 상기 제1 및 제2 플로팅 레펠러들(50a, 50b) 사이에 위치해 있다. 상기 제1 및 제2 플로팅 레펠러들(50a, 50b)은 상기 이온 반응챔버(44)에 발생되는 이온들을 상기 반응챔버(44)의 중앙으로 집중시키는 역할을 하는 수단이다. 상기 제1 및 제2 플로팅 레펠러들(50a, 50b)은 (+)전압이 인가될 수도 있고 본 발명의 실시예에 의한 경우처럼 중성상태(0V)로 있을 수도 있다. 상기 제1 및 제2 플로팅 레펠러들(50a, 50b)은 각각 상기 반응챔버(44) 벽에 있는 제1 및 제2 절연체들(52a, 52b)를 통해서 상기 이온 반응챔버(44)외부와 통해있다. 따라서 상기 제1 및 제2 레펠러들(50a, 50b)은 상기 아크 전압이 인가되어 있는 상기 이온 반응챔버(44)와는 절연되어 있다. 상기 이온 반응챔버(44)에는 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)의 상단이 향하고 있는 방향에 있는 이온들이 방출될 수 있도록 방출구(44a)가 구비되어 있다. 상기 반응챔버(44)는 상기 방출구(44a)를 제외하고는 사면이 완전히 밀폐되어 있다.
상기 본 발명의 실시예에 의한 자장방향 전환장치를 구비하는 이온발생장치는 상기 자장방향 전환장치의 제2 및 3 실시예에 기술된 것과 같은 자장방향 전환장치를 구비함으로써 더욱 다양한 실시예의 이온발생장치가 있을 수 있다.
이하, 상기 듀얼 헤드부(40)에서 이온을 발생시키는 과정과 이 과정에서 상기 자장방향 전환장치(42)가 동작되는 과정의 설명을 통해서 본 발명의 실시예에 의한 자장방향 전환장치를 구비하는 이온발생장치를 사용하여 상기 이온 반응챔버내에 이온들을 형성하는 방법을 상세하게 설명한다.
먼저, 상기 듀얼 헤드부(40)에서 이온이 발생되는 되는 과정을 설명한다. 도 3을 참조하면, 상기 듀얼 헤드부(40)에서 상기 반응챔버(44)내에 있는 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)에 전압이 인가되면 상기 두 필라멘트들(48a, 48b)의 상단에서 열전자들(도시하지 않음)이 방출된다. 상기 열전자들의 방출량은 상술한 바와 같이 인가되는 전압을 조절하여 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 상기 열전자들은 상기 반응챔버(44)에 유입되는 이온 형성용 소오스 가스들(도시하지 않음)과 충돌하게 되고 그 결과 상기 반응챔버(44)내에는 이온화된 소오스가스들이 형성된다. 상기 형성된 이온들은 상기 제1 및 제2 레펠러들(50a, 50b)에 의해 상기 반응챔버(44)의 가운데로 모여서 방출구(44a)를 통해서 상기 반응챔버(44)를 벗어나게 된다. 상기 반응챔버(44)를 벗어난 이온들은 이온 선별/편향부에서 주입에 필요한 이온들이 선별되고 웨이퍼가 로딩된 방향으로 편향된다. 상기 편향된 이온들은 이온 가속부에서 주입에 알맞은 에너지까지 가속되어 상기 웨이퍼에 주입된다.
한편, 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)에 의해 상기 반응챔버(44)내에 열전자들이 방출되기 전에 상기 반응챔버(44)내에는 상기 제1 및 제2 플로팅 레펠러들(50a, 50b)과 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)과 동일선상에 놓인 상기 제1 및 제2 전자석들(46a, 46b)에 의해 자장이 발생된다. 이에 따라 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)에서 발생되는 상기 열전자들은 발생과 동시에 상기 자장내에서 나선운동을 하게 된다. 상기 나선운동에 의해 상기 열전자들과 상기 소오스 가스들 사이에는 더 많은 충돌이 있게 되고, 그 결과 상기 소오스 가스들의 이온화율은 높아진다. 따라서 상기 반응챔버(44)내에는 이온 발생량이 증가된다.
상기 소오스 가스들의 이온화율을 높이는 방법은 상기 열전자들을 나선운동시키는 것외에도 단순히 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)에서 열전자가 많이 방출되게 하여 상기 반응챔버(44)내에서 열전자들의 밀도를 높이는 방법도 있다. 하지만, 이러한 방법은 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)에 과도하게 높은 전압을 인가해야 하므로 전력소모가 증대되는 문제가 있다.
다음에는 상기 반응챔버(44)내에서 이온들이 발생되는 동안에 상기 자장방향 전환장치부(42)가 어떻게 동작되는 가를 설명한다.
언급하지는 않았지만, 상기 이온발생과정에서 상기 자장은 일정한 세기를 유지한다. 그러므로 이 상태로 계속 이온을 발생시키는 경우, 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)중 어느 한 필라멘트는 종래 기술의 기술과정에서 지적한 바와 같은 상황에 직면하게 된다. 즉, 상기 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)중 S극에 해당하는 전자석에 가까이 위치한 제2 필라멘트(48b)는 N극에 가까이 위치한 제1 필라멘트(48a)보다 더 빨리 손상된다. 이러한 결과를 방지하기 위해 상기 이온 발생과정에서 상기 자장의 방향을 주기적 또는 비 주기적으로 전환시킨다. 상기 자장 방향은 상기 제1 및 제2 전자석들(46a, 46b)에 흐르는 전류의 방향을 반대로 바꿔서 전환한다. 상기 전류의 방향전환은 상기 릴레이(54)에 구비된 전류 전환 스위치(53)을 조작함으로써 이루어진다. 또한, 상기 자장 방향을 주기적으로 전환하는냐 또는 비 주기적으로 전환하느냐는 상기 릴레이 제어 신호발생부(60)에서 발생되는 신호에 의해 결정된다. 상기 릴레이 제어 신호발생부(60)에서 제어신호가 발생되는 과정은 두가지 경우로 나누어서 설명할 수 있다. 첫 번째 경우는 한 개의 트랜지스터(62)와 한 개의 인버터(64)와 한 개의 낸드 게이트(66)로 상기 릴레이 제어신호 발생부(60)을 형성하는 경우이다. 이 경우, 상기 낸드 게이트(66)에 구비된 제1 내지 제3 입력단(66a, 66b 66c)에 제어신호들이 입력되면 이들 신호들의 부정논리곱 결과가 상기 낸드 게이트(66)의 출력단을 통해서 출력되어, 상기 인버터(64)의 입력단으로 입력된다. 상기 인버터(64)에 입력된 신호는 인버트되어 상기 인버터(64)의 출력단으로 출력되어 상기 트랜지스터(62)의 베이스를 통해서 입력된다. 상기 트랜지스터(62)에 입력된 신호는 증폭되고 증폭된 신호는 상기 릴레이(54)의 신호입력단(58)으로 입력되어 상기 전류 전환 스위치(53)의 조작이 이루어진다. 이 결과 상기 제1 및 제2 전자석들(46a, 46b)에 흐르는 전류의 방향이 반대방향으로 바뀌게되어 상기 자장의 방향이 반대방향으로 바뀌게된다.
상기 낸드 게이트(66)의 제1 내지 제3 입력단(66a, 66b, 66c)중 상기 제1 입력단(66a)에는 이온이 주입되는 반응챔버내의 압력상태와 관련된 신호가 입력된다. 예컨대, 상기 제1 입력단(66a)에는 상기 이온이 주입되는 반응챔버의 압력이 고 진공인지 아닌지를 나타내는 신호를 입력한다. 그리고 상기 제2 입력단(66b)에는 이온발생장치의 빔 게이트가 닫혔있는지 아닌지를 나타내는 신호를 입력한다. 또한, 상기 제3 입력단(66c)에는 자장방향 전환주기값을 입력된다.
상기 자장방향 전환장치를 이용하여 상기 자장의 방향을 전환하기 위해서는 상기 이온이 주입되는 반응챔버의 압력은 항시 고 진공상태이고 상기 빔 게이트는 닫혀 있는 상태인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 반응챔버가 고 진공상태가 아니고 상기 빔 게이트가 열려있는 상태에서 상기 이온 반응챔버(44)내의 자장방향을 전환하는 경우, 발생되는 이온밀도가 변하여 이온주입과정에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 따라서 상기 반응챔버가 고 진공상태이고 빔 게이트가 닫혀있을 때, 상기 자장의 방향을 전환하기 위해서는 상기 인버터(64)의 출력단에서는 1이라는 신호 곧, 상기 릴레이(54)의 전류전환 스위치(53)를 전환시켜라 하는 신호가 발생되어야 한다. 따라서 상기 낸드 게이트(66)의 제1 내지 제3 입력단(66a, 66b, 66c)에는 모두 1이라는 신호가 입력되어야 한다. 상기 제1 내지 제3 입력단(66a, 66b, 66c)의 각각에 1이라는 신호를 입력하기 위해서는 상기 반응챔버가 고 진공상태인 경우를 1에 대응시키고 그렇지 않은 경우를 0에 대응시키며, 상기 빔 게이트가 닫혀있는 경우를 1에 대응시키고, 그렇지 않은 경우를 0에 대응시키며, 상기 제3 입력단(66c)에 입력되는 가변타이머 값이 0인 경우에는 0에 대응시키고 0이 아닌경우에는 1에 대응시키면 된다. 상기 제3 입력단(66c)에 입력되는 가변 타이머 값은 0∼8시간으로 상기한 바와 같이 상기 자장방향 전환주기를 결정한다. 예컨데, 상기 제1 및 제2 입력단(66a, 66b)에 1이라는 신호를 입력하고 상기 제3 입력단(66c)에 가변타이머 값을 2시간으로 하여 1이라는 신호를 입력한 경우 상기 인버터(64)의 출력단에서는 1이라는 신호가 발생되므로 상기 전류전환 스위치(53)는 전환되는데, 상기 가변타이머 값이 2시간으로 설정되어 있으므로 매 2시간마다 상기 반응가스가 고 진공상태이고 상기 빔 게이트가 닫혀있는 상태에서 전환되어 상기 자장방향이 반대로 전환된다.
두 번째 경우로서 상기 릴레이 제어 신호부(60)를 한 개의 트랜지스터와 한 개의 낸드 게이트로 형성하는 경우, 상기 낸드 게이트의 출력단으로부터 출력되는 신호가 상기 전류전환 스위치의 전환을 결정한다. 이 경우, 상기 낸드 게이트의 출력단에 출력되는 신호가 0인 경우 상기 자장방향이 전환되도록 한다. 따라서 상기 이온이 주입되는 반응챔버의 압력이 고 진공이고 상기 빔 게이트의 문이 닫혀있으며, 상기 가변 타이머의 시간값이 0인 아닌경우를 각각 1이라는 신호에 대응시키고 그렇지 않은 경우를 각각 0이라는 신호에 대응시킨다. 상기 자장방향 전환주기를 2시간으로 하는 경우 상기 제3 입력단(66c)에 1이라는 신호가 입력되는 것이므로 상기 낸드 게이트의 제1 내지 제3 입력단(66a, 66b, 66c)에는 (1,1,1)에 대응하는 신호가 입력되고 상기 낸드게이트의 출력단에는 0의 신호가 출력된다. 따라서 상기 릴레이(54)의 전류전환 스위치(53)는 매 2시간마다 전환되고 그 결과 상기 자장의 방향은 전환된다. 상기한 바와 같이, 상기 자장의 방향전환은 상기 이온 주입 반응챔버가 고 진공상태로 유지되고, 상기 빔 게이트가 닫혀 있는 조건하에서 이루어지는 것이 바람직하므로 상기 낸드 게이트의 제1 및 제2 입력단(66a, 66b)에 입력되는 신호값은 항시 동일하다. 즉, (1, 1) 아니면, (0, 0)이다. 따라서 상기 제3 입력단(66c)에 0의 신호값이 입력되는 경우에는 상기 제1 및 제2 신호입력단(66a, 66b)에 어떠한 값이 입력되더라도 상기 자장방향은 전환되지 않는다.
상기 가변 타이머 값을 0∼8시간의 범위내에서 변경하여 상기 반응챔버(44)내에 발생되는 자장의 방향을 수시로 전환한다.
이와 같이 상기 이온 반응챔버(44)내에 발생되는 자장의 방향을 주기적으로 또는 비 주기적으로 전환함에 따라 상기 열전자들이 상기 제1 및 제2 전자석들(46a, 46b)중 어느 한 전자석으로 치우치는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 상기 열전자들이 상기 플로팅 레펠러들(50a, 50b)중 어느 한 레펠러의 근처에 집중됨이 없이 상기 제1 및 제2 필라멘트(48a, 48b)를 중심으로 상기 이온 반응챔버(44)내에서 균일하게 분포하게 되어 상기 소오스 가스의 이온화는 상기 이온 반응챔버(44)의 제1 및 제2 필라멘트들(48a, 48b)의 주위에서 균일하게 일어나고 상기 제1 및 제2 플로팅 레펠러들(50a, 50b)은 상기 이온 반응챔버(44)와의 절연성이 파괴됨이 없이 건전한 상태로 유지된다.
상기 자장발생수단으로는 상기 전자석외에도 영구자석을 사용할 수 있다. 단, 이 경우에는 상기 영구자석을 고정시켜두면 상기 반응챔버(44)내에 발생되는 자장의 방향이 고정된다. 따라서 상기 영구자석을 회전모터와 같은 회전수단을 사용하여 소정의 주기로 회전시킨다. 상기 영구자석의 회전주기는 임의로 정할 수 있다.
상기 자장방향 전환장치부(42)는 독립적인 장치로서 그 적용이 상기 듀얼헤드부(40)와 연결되어 이온발생장치를 구성하는데만 한정되지 않고 다른 장치를 구성하는데도 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 전자석을 제거한 상기 자장방향 전환장치부는 외부조건에 따라 특정장치에 유입 또는 유출되는 전류의 흐르는 방향을 수시로 변경하는 수단이 필요한 장치에 구비될 수 있다. 이 경우에는 상기 자장방향 전환장치는 자장 방향을 변화시키는 결과보다는 전류의 흐름 방향을 제어하는 결과를 가져오므로 전류의 흐름 방향제어 수단으로 사용한다.
이상으로, 본 발명에 의한 이온발생장치 및 이를 이용한 이온형성방법은 이온 반응챔버내에 발생되는 자장의 방향을 전환시킬 수 있는 자장방향 전환장치를 구비하고 있다. 상기 반응챔버에 발생되는 자장의 방향을 주기적으로 또는 비 주기적으로 전환함으로써 상기 반응챔버내에 발생된 열전자들이 자장발생수단의 어느 한쪽으로 치우치지 않게 할 수 있다. 이 결과 상기 필라멘트 주위에 열전자들이 균일하게 분포하게 되어 어느 한 필라멘트만 집중적으로 소모되는 비 대칭적인 필라멘트 소모가 방지되므로 듀얼헤드부가 구비된 이온발생부의 순환주기를 길게 할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서의 통상의 지식을 가진자에 의하여 실시가능함은 명백하다.

Claims (75)

  1. 전류방향 전환장치; 및
    상기 전류방향 전환장치에 연결된 자장발생수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전류방향 전환장치는 전류방향 전환수단과 상기 전류방향 전환수단에 각각 연결된 가변 전원공급기와 자장 제어신호 발생부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전류방향 전환수단은 릴레이(relay)인 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 릴레이는 전류전환 스위치와 신호입력단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 자장 제어신호 발생부는 릴레이 제어 신호발생부인 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 릴레이 제어 신호발생부는 한 개의 트랜지스터와 한 개의 낸드 게이트로 구성된 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 릴레이 제어신호 발생부는 한 개의 트랜지스터와 한 개의 인버터와 한 개의 낸드 게이트로 구성된 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 자장발생수단은 대향하고 있는 복수개의 전자석들인 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 가변 전원공급기는 상기 릴레이의 전류전환 스위치 와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 트랜지스터는 접합형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 접합형 트랜지스터의 에미터(emitter)는 상기 릴레이 신호입력단과 연결되어 있고, 베이스는 상기 인버터의 출력단과 직렬로 연결되어 있으며, 컬렉터는 Vcc전원과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  12. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 낸드 게이트는 복수개의 신호 입력단을 구비한 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 낸드 게이트의 복수개의 신호입력단은 제1 내지 제3 신호입력단인 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제1 신호입력단은 이온주입 반응챔버의 고 진공 상태를 확인하는 신호가 입력되는 입력단이고, 상기 제2 신호입력단은 빔 게이트의 닫힘여부를 확인하는 신호가 입력되는 입력단이며, 상기 제3 신호입력단은 자장방향 전환주기를 결정하는 가변타이머가 연결된 입력단인 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제3 신호입력단에는 0∼8시간범위내에서 자장방향 전환주기를 결정하는 가변타이머가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  16. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 트랜지스터는 전계효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  17. 자장발생수단; 및
    상기 자장발생수단을 회전시키는 회전장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 자장발생수단은 전자석인 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 자장발생수단은 영구자석인 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 회전장치는 회전모터인 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  21. 복수개의 자장발생수단;
    상기 복수개의 자장발생수단에 각각 독립적으로 연결된 가변 전원공급기;
    상기 자장발생수단과 가변 전원공급기사이에 구비되어 있는 전류방향 전환수단; 및
    상기 전류방향 전환수단에 연결되어 있는 동기수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 복수개의 자장발생수단은 제1 및 제2 전자석인 것을 특징으로 하는 자장방향 전환장치.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 전류방향 전환수단은 릴레이인 것을 특징으로 하는 자장방향 전환수단.
  24. 이온이 발생되는 듀얼 헤드(dual head)부; 및
    상기 듀얼 헤드부내에 발생되는 자장의 방향을 전환시키는 자장방향 전환장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 듀얼헤드부에는 열전자 방출수단을 구비하는 이온 반응챔버가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 열전자 방출수단은 복수개의 필라멘트인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 복수개의 필라멘트는 제1 및 제2 필라멘트인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 이온 반응챔버의 벽에는 복수개의 플로팅 레펠러들(floating repeller)이 대향하고 있는데, 상기 반응챔버와는 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 복수개의 플로팅 레펠러는 제1 및 제2 플로팅 레펠러인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 플로팅 레펠러에는 (+)전압이 인가되어 있는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 플로팅 레펠러는 중성상태(0V)에 있는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 레펄러는 각각 제1 및 제2 절연체에 의해서 상기 반응챔버와 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  33. 제 25 항에 있어서, 상기 이온 반응챔버에는 70V∼100V정도의 아크 전압이 인가되어 있는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  34. 제 24 항에 있어서, 상기 자장방향 전환장치는
    전류방향 전환장치; 및
    상기 전류방향 전환장치에 연결된 자장발생수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 전류방향 전환장치는 전류방향 전환수단과 상기 전류방향 전환수단에 각각 연결된 가변 전원공급기와 자장 제어신호 발생부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 전류방향 전환수단은 릴레이(relay)인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 릴레이는 전류전환 스위치와 신호입력단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 자장 제어신호 발생부는 릴레이 제어 신호발생부인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 릴레이 제어 신호발생부는 한 개의 트랜지스터와 한 개의 낸드 게이트로 구성된 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  40. 제 38 항에 있어서, 상기 릴레이 제어신호 발생부는 한 개의 트랜지스터와 한 개의 인버터와 한 개의 낸드 게이트로 구성된 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  41. 제 34 항에 있어서, 상기 자장발생수단은 대향하고 있는 복수개의 전자석들인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  42. 제 37 항에 있어서, 상기 가변 전원공급기는 상기 릴레이의 전류전환 스위치 와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  43. 제 39 항 또는 제 40 항에 있어서, 상기 트랜지스터는 접합형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 접합형 트랜지스터의 에미터(emitter)는 상기 릴레이 신호입력단과 연결되어 있고, 베이스는 상기 인버터의 출력단과 직렬로 연결되어 있으며, 컬렉터는 Vcc전원과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  45. 제 39 항 또는 제 40 항에 있어서, 상기 낸드 게이트는 복수개의 신호 입력단을 구비한 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 낸드 게이트의 복수개의 신호입력단은 제1 내지 제3 신호입력단인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 제1 신호입력단은 이온주입 반응챔버의 고 진공 상태를 확인하는 신호가 입력되는 입력단이고, 상기 제2 신호입력단은 빔 게이트의 닫힘여부를 확인하는 신호가 입력되는 입력단이며, 상기 제3 신호입력단은 자장방향 전환주기를 결정하는 가변타이머가 연결된 입력단인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  48. 제 39 항 또는 제 40 항에 있어서, 상기 트랜지스터는 전계효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  49. 제 24 항에 있어서, 상기 자장방향 전환수단은
    자장발생수단; 및
    상기 자장발생수단을 회전시키는 회전장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  50. 제 49 항에 있어서, 상기 자장발생수단은 대향하는 전자석인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  51. 제 49 항에 있어서, 상기 자장발생수단은 영구자석인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  52. 제 49 항에 있어서, 상기 회전장치는 회전모터인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  53. 제 24 항에 있어서, 상기 자장방향 전환장치는
    복수개의 자장발생수단;
    상기 복수개의 자장발생수단에 각각 독립적으로 연결된 가변 전원공급기;
    상기 자장발생수단과 가변 전원공급기사이에 구비되어 있는 전류방향 전환수단; 및
    상기 전류방향 전환수단에 연결되어 동기수단을 구비한 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  54. 제 53 항에 있어서, 상기 전류방향 전환수단은 릴레이인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  55. 제 24 항에 있어서, 상기 듀얼헤드부에서 방출되는 이온들을 선별하고 편향시키는 이온 선별/편향부 및 상기 이온 선별/편향부에서 나오는 이온들을 가속시키는 이온 가속부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  56. (a) 이온 반응챔버에 자장방향 전환장치를 이용하여 자장을 발생시키는 단계;
    (b) 상기 이온 반응챔버내에 이온형성용 소오스가스들을 주입하는 단계; 및
    (c) 상기 소오스 가스들을 이온화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 이온 반응챔버에 발생된 자장의 방향은 상기 자장방향 전환장치에 제어신호를 입력하여 전환하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  58. 제 56 항에 있어서, 상기 소오스가스들은 열전자들을 이용하여 이온화시키는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  59. 제 56 항에 있어서, 상기 자장방향 전환장치는
    전류방향 전환장치; 및
    상기 전류방향 전환장치에 연결된 자장발생수단으로 구성하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  60. 제 59 항에 있어서, 상기 전류방향 전환장치는 전류방향 전환수단과 상기 전류방향 전환수단에 각각 연결된 가변 전원공급기와 자장 제어신호 발생부로 구성하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  61. 제 60 항에 있어서, 상기 전류방향 전환수단으로 릴레이를 사용하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  62. 제 61 항에 있어서, 상기 자장 제어신호 발생부로는 릴레이 제어신호 발생부를 사용하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  63. 제 62 항에 있어서, 상기 릴레이 제어 신호발생부는 한 개의 트랜지스터와 한 개의 인버터 및 한 개의 낸드 게이트를 직렬로 연결하여 구성하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  64. 제 59 항에 있어서, 상기 자장발생수단으로 대향하고 있는 복수개의 전자석들을 사용하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  65. 제 63 항에 있어서, 상기 트랜지스터는 접합형 트랜지스터나 전계효과 트랜지스터중 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  66. 제 63 항에 있어서, 상기 릴레이 제어신호 발생부에는 제1 내지 제3 신호입력단을 구비하는 낸드 게이트를 사용하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  67. 제 66 항에 있어서, 상기 제1 신호입력단에는 이온주입 반응챔버의 고 진공 상태를 확인하는 신호를 입력하고 상기 제2 신호입력단에는 빔 게이트의 닫힘여부를 확인하는 신호를 입력하며, 상기 제3 신호입력단에는 자장방향 전환주기를 입력하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  68. 제 67 항에 있어서, 상기 제3 신호입력단에는 0∼8시간범위내에서 선택된 자장방향 전환주기를 입력하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  69. 제 67 항 또는 제 68 항에 있어서, 상기 자장방향 전환주기는 상기 제3 신호입력단에 연결되어 있는 가변 타이머(variable timer)를 조절하여 입력하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  70. 제 56 항에 있어서, 상기 자장방향 전환장치는
    자장발생수단; 및
    상기 자장발생수단을 회전시키는 회전장치를 이용하여 구성하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  71. 제 70 항에 있어서, 상기 자장발생수단은 전자석이나 영구자석중 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  72. 제 70 항에 있어서, 상기 회전장치로는 모터를 사용하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  73. 제 56 항에 있어서, 상기 자장방향 전환장치는
    복수개의 자장발생수단;
    상기 복수개의 자장발생수단에 각각 독립적으로 연결된 가변 전원공급기;
    상기 자장발생수단과 가변 전원공급기사이에 구비되어 있는 전류방향 전환수단; 및
    상기 전류방향 전환수단에 연결되어 동기수단을 이용하여 구성하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  74. 제 73 항에 있어서, 상기 복수개의 자장발생수단으로서 제1 및 제2 전자석을 사용하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
  75. 제 73 항에 있어서, 상기 전류방향 전환수단으로서 릴레이를 사용하는 것을 특징으로 하는 이온형성방법.
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