KR19990049868A

KR19990049868A - 이온주입 장치의 필라멘트

Info

Publication number: KR19990049868A
Application number: KR1019970068872A
Authority: KR
Inventors: 조성은
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 1999-07-05

Abstract

수명이 연장되고 장비 가동율을 높일 수 있는 이온주입 장치의 필라멘트에 관하여 개시한다. 이를 위해 본 발명은, 텅스텐을 재질로 하는 필라멘트 본체와, 상기 필라멘트 본체 표면에 코팅된 란탄늄 핵사보러이드(Lanthanum Hexabrride)층를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온주입 장치의 필라멘트를 제공한다.

Description

이온주입 장치의 필라멘트

본 발명은 반도체 소자의 제조공정에 사용되는 이온주입 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온주입 장치 내에서 이온들을 만드는데 사용되는 필라멘트에 관한 것이다.

이온 주입 장비는 불순물을 이온 상태로 만든 후, 이를 가속하여 마스크가 형성된 웨이퍼에 조사함으로써 원하는 영역에 적정량의 불순물을 이온 주입하는 장비이다. 일반적으로 모든 이온 주입 장비는 이온 소스부, 이온화 반응부, 질량 분석부, 빔 가속부, 빔 포커스부, 빔 주사부 및 목표물 로딩부로 구성된다. 여기서, 불순물을 이온화시키는 방법은 고온 필라멘트(Hot Filament), 또는 냉음극 캐소오드(Cold Cathode)를 사용하여 전자(electron)를 만들어서 이온화 반응실에 들어온 불순물 분자를 포격함으로써 이온화된 도펀트(Dopant)를 얻을 수 있다.

기존에는, 고온 필라멘트 방식으로 열전자를 만드는 경우에 필라멘트의 재질로 텅스텐(W)을 사용한다. 다른 재질로 란탄늄 핵사보러이드(Lanthanum Hexaboride)가 사용되고 있지만 가격이 너무 비싸서 대중화하는데는 문제를 가지고 있다. 일반적인 텅스텐 재질의 필라멘트를 사용하면 높은 에너지의 고전류, 고전압이 필라멘트에 가해져, 중전류 이상의 이온주입 장비에는 텅스텐 필라멘트의 수명은 2∼3일밖에 못가는 실정이다. 또한, 한번 필라멘트를 교체하는데도 필라멘트가 있는 램프를 고진공 상태로 만들어서 시스템을 다시 셋엎(Set-up)하는데 적게는 8시간에서 심한 경우에는 24시간이나 소요되는 문제점이 있다. 따라서, 설비 한 대당 한달에 약 20일밖에 쓸수가 없으며, 한달 평균 100회 이상의 예방정비를 해야만 하는 운영상의 어려움이 발생한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 텅스텐 재질의 필라멘트 표면에 란탄늄 핵사보러이드(Lanthanum Hexaboride)층을 코팅해 사용함으로써 필라멘트의 수명을 연장하고 장비 가동률을 늘릴 수 있는 이온주입 장치의 필라멘트를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 이온주입 장치의 필라멘트를 설명하기 위해 도시한 개략도이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 텅스텐을 재질로 하는 필라멘트 본체와, 상기 필라멘트 본체 표면에 코팅된 란탄늄 핵사보러이드(Lanthanum Hexaboride)층을 구비하는 것을 특징으로 하는 이온주입 장치의 필라멘트를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 필라멘트 본체 표면에 코팅된 란탄늄 핵사보러이드(Lanthanum Hexaboride)층은 두께가 1∼10㎚의 범위로 구성된 것이 적합하다.

본 발명에 따르면, 이온주입 장비의 필라멘트로 란탄늄 핵사보로이드(LaB₆)가 코딩된 필라멘트를 사용하여 필라멘트의 수명을 연장시키고 설비 가동률을 향상시킬 수 있다.

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

도 1을 참조하면, 텅스텐 필라멘트 본체(100) 표면에 란탄늄 핵사보러이드(Lanthanum Hexaboride, 102)층이 코팅(coating)되어 있는 상태를 보여준다. 도면에서 란탄늄 핵사보러이드(Lanthanum Hexabrride)층(102)은 텅스텐 필라멘트 본체(100) 전체를 덮고 있으나 설명을 위해 일부만을 덮는 것으로 도시하였다. 이러한 란탄늄 핵사보러이드(Lanthanum Hexaboride)층의 두께는 1에서 10 ㎚사이 범위에서 코팅을 하는 것이 적합하다. 여기서, 텅스텐을 필라멘트 재질로 사용할 경우에는 일함수가 4.5eV, 방출전류 밀도가 1∼3 A/㎤, 작동온도가 2800。K이고, 수명은 약 25시간에 필라멘트의 진공도는 10^-2∼10^-3pa의 진공도가 요구되는 반면에, 란탄늄 핵사보러이드(LaB₆)를 필라멘트 재질로 사용하는 경우에는 일함수가 2.7eV, 방출전류 밀도가 25 A/㎤, 작동온도가 1400∼2000。K이고, 수명은 약 150∼200시간으로 연장되고, 필라멘트의 진공도는 10^-3∼10^-5pa 정도로 낮아지게 된다. 따라서, 본 발명과 같이 란탄늄 핵사보러이드(Lanthanum Hexaboride)층을 텅스텐 필라멘트의 표면에 코팅한 경우에는 비용을 절감하면서 일함수가 낮고, 쉽게 열이온 방출이 가능하며, 수명 또한 5∼6배나 길어지게 된다. 또한 고밀도 이온주입 장비(High Density Ion Implanter)에서는 소스부(Source part) 및 인젝터부(Injector part)의 진공도가 10^-3∼10^-5pa이므로 필라멘트를 교체하고 새로 셋엎시(Set-up) 진공형성을 위한 아웃게싱 시간(out-gas time)을 줄일 수 있다. 상기 란탄늄 핵사보러이드(Lanthanum Hexaboride)층을 텅스텐의 표면에 형성하는 방법은 스퍼터링(Sputtering) 등을 이용하여 코팅이 가능하다.

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, 이온주입 장비의 필라멘트로 란탄늄 핵사보로이드(LaB₆)층이 코딩된 필라멘트를 사용하여 필라멘트의 수명을 연장시키고 설비 가동률을 향상시킬 수 있다.

Claims

텅스텐을 재질로 하는 필라멘트 본체; 및

상기 필라멘트 본체 표면에 입혀진 란탄늄 핵사보러이드(Lanthanum Hexaboride)층을 구비하는 것을 특징으로 하는 이온주입 장치의 필라멘트.
제 1항에 있어서, 상기 란탄늄 핵사보러이드(Lanthanum Hexaboride)층의 두께는 1∼10㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 이온주입 장치의 필라멘트.