KR20000024901A - 이온 주입기의 이온 소오스 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼에 주사하기 위한 이온 빔을 발생시키는 이온 주입기의 소오스 모듈에 관한 것으로서, 반응이 일어나는 아크 반응실, 이온 빔을 형성하기 위한 가스를 상기 아크 반응실에 공급하기 위한 가스 공급관, 아크 반응실 내부에 설치되어 열전자를 방출하는 필라멘트, 아크 반응실 양단에 설치되어 전압을 인가하는 소오스 전극, 아크 반응실에 결합되어 있으며 아크 반응실 내부에서 발생된 이온 빔을 추출하기 위한 구멍이 형성된 소오스 애퍼쳐, 아크 반응실에 결합되어 소오스 애퍼쳐와 동일한 위치와 크기의 구멍이 형성된 후면 슬릿부, 및 아크 반응실 내부에서 발생된 이온을 유도해내는 추출전극을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 소오스 애퍼쳐의 구멍주위가 이온 빔에 의해 마모되기 전에 후면 슬릿부의 구멍주위가 먼저 마모된다. 따라서, 고가의 소오스 애퍼쳐의 교체없이 후면 슬릿부만을 교체하여 주어 작업을 진행할 수 있기 때문에 반도체 제품의 제조에 소요되는 비용이 절감될 수 있다.

Description

이온 주입기의 이온 소오스 모듈(ion source module of ion implanter)
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼에 주사하기 위한 이온 빔을 발생시키는 이온 주입기의 소오스 모듈에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중의 핵심 공정의 하나로 이온 주입 공정이 있다. 부도체인 실리콘 웨이퍼에 전기적 특성을 가진 원자나 분자를 특정한 에너지로 가속 침투시켜 반도체를 형성시키는 공정이다. 가속 에너지 범위는 1KeV에서 수 MeV까지 다양하다.
반도체 제조 공정에서 사용되는 이온 주입기는 공정의 필요에 따라 중전류 이온주입기, 고전류 이온 주입기, 고전압 이온주입기, 초 저전압 이온 주입기 등이 있다.
이온 주입기는 가스로부터 이온 빔을 추출하기 위한 이온주입 소오스 모듈, 추출된 이온 빔을 가속화시키고 가속화된 이온 빔을 전기 또는 자기 렌즈를 이용하여 직경 약 1㎝로 좁혀 균일한 주사를 하는 빔라인 모듈, 및 웨이퍼를 고정하여 이온 빔을 주사받을 수 있도록 하는 타겟/엔드스테이션 모듈로 구분될 수 있다. 여기서, 이온주입 소오스 모듈은 반응이 일어나는 아크 반응실(arc chamber)과 추출전극(suppression electrode)를 가지고 있는 데 그 구성을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 이온주입 소오스 모듈의 아크 반응실에서 이온 빔이 추출되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 이온주입 소오스 모듈은 소정의 가스가 아크 반응실(11)에 주입되어 그 가스를 전기적 반응에 의해 그 가스의 원자 또는 분자를 여러 가지 이온종을 형성하며 그 이온들 중에서 양이온을 추출하여 이온 빔(12)을 발생시키는 장치이다.
여기서 아크 반응실(11)에서 발생된 이온 빔(12)을 추출하기 위해 아크 반응실(11)에는 소오스 애퍼쳐(source aperture;13)가 결합되어 있다. 이 소오스 애퍼쳐(13)에 이온 빔(12)을 추출하기 위한 구멍(14)이 형성되어 이를 통하여 이온 빔이 추출전극(15) 방향으로 이동된다. 소오스 애퍼쳐(13)는 캡(cap)의 형태로 아크 반응실(11)에 탈착이 가능하다.
그런데 이와 같은 구조를 갖는 이온 주입기의 소오스 모듈에서 이온 빔에 의해 소오스 애퍼쳐의 구멍이 이온 빔에 의해 마모되는 현상이 발생하고 있다. 소오스 애퍼쳐의 구멍이 이온 빔에 의해 마모되면 추출되는 이온 빔의 포커싱에 영향을 주어 추출전극의 조기 증착 및 절연파괴를 유발하기도 한다.
그래서 현재는 소오스 애퍼쳐의 구멍이 마모될 경우 새로운 소오스 애퍼쳐로 교체해주고 있다. 그러나, 소오스 애퍼쳐는 고가이기 때문에 소오스 애퍼쳐 자체의 교체는 생산비를 증가시키는 원인이 된다. 물론, 소오스 애퍼처 자체의 재질을 변경하거나 설계를 변경하는 것도 생각해 볼 수 있으나 시간적으로나 비용적으로 볼 때 비효율적이다.
따라서 본 발명의 목적은 기존의 소오스 애퍼쳐 구조를 유지하면서 부품의 마모를 최소화하여 수명을 연장시킬 수 있는 이온 주입기의 이온 소오스 모듈을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 이온주입 소오스 모듈의 아크 반응실에서 이온 빔이 추출되는 상태를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 이온주입 소오스 모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 이온주입 소오스 모듈에서 이온 빔의 추출이 이루어지는 상태를 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20; 소오스 모듈 21; 아크 반응실(arc chamber)
22; 가스 공급관 23; 필라멘트
24; 소오스 전극 25; 소오스 애퍼쳐(source aperture)
26; 애퍼쳐 구멍 27; 후면 슬릿부
28; 슬릿부 구멍 29; 추출 전극
30; 이온 빔(ion beam)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이온 소오스 모듈은 반응이 일어나는 아크 반응실과 그 아크 반응실에 소정의 가스를 공급하는 가스 공급관을 가지고 있다. 아크 반응실의 내부에는 열전자를 방출하는 필라멘트가 설치되어 있고, 아크 반응실의 양단에 전압을 인가하는 소오스 전극이 결합되어 있다. 그리고, 아크 반응실에는 아크 반응실 내부에서 발생된 이온 빔을 추출하기 위한 구멍이 형성된 소오스 애퍼쳐가 결합되어 있으며, 그 소오스 애퍼쳐와 아크 반응실의 사이에는 굴곡된 판 형태의 후면 슬릿부가 개재되어 있는 데, 그 후면 슬릿부는 소오스 애퍼쳐에 형성된 구멍과 대응되어 동일한 위치와 크기를 갖는 구멍이 형성되어 있다. 또한, 아크 반응실 내부에서 발생된 이온을 유도해내기 위하여 아크 반응실과 소정의 간격을 두고 추출전극이 위치하고 있다.
아크 반응실과 소오스 애퍼쳐의 사이에 개재되는 후면 슬릿부는 소오스 애퍼쳐를 아크 반응실로부터 분리할 때 함께 분리될 수 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이온 주입기의 소오스 모듈을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 이온주입 소오스 모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 이온주입 소오스 모듈은 반응이 일어나는 아크 반응실(21), 이온 빔(30)을 형성하기 위한 가스를 그 아크 반응실(21)에 공급하기 위한 가스 공급관(22), 반응실(21) 내부에 설치되어 열전자를 방출하는 필라멘트(23), 아크 반응실 양단에 설치되어 전압을 인가하는 소오스 전극(24), 아크 반응실(21)에 결합되어 있으며 아크 반응실 내부에서 발생된 이온 빔(30)을 추출하기 위한 구(26)멍이 형성된 소오스 애퍼쳐(25), 아크 반응실(21)과 소오스 애퍼쳐(25) 사이에 결합되며, 소오스 애퍼쳐(25)와 동일한 위치와 크기의 구멍(28)이 형성된 후면 슬릿부(27), 및 아크 반응실 내부에서 발생된 이온을 유도해내는 추출전극(29)을 구비하고 있다.
아크 반응실(21) 내의 필라멘트(23)에서 방출되는 열전자가 가스 공급관(22)으로부터 공급되는 가스의 원자 도는 분자와 충돌하여 여러 가지 이온종을 형성한다. 이때 아크 반응실(21) 양단의 소오스 전극(24)으로부터 자기장을 걸어주어 열전자 및 이온들은 나선형 운동을 하여 상호 충돌하는 가스의 확률을 증대시킨다. 이렇게 생성된 양이온들은 아크 반응실(21)과 소정 간격으로 이격되어 있는 추출 전극(29)에 인가되는 고전압에 의해 소오스 애퍼쳐(25)를 통해 빔 라인으로 진행된다. 이때 소오스 애퍼쳐(25)는 추출되는 이온 빔을 포커싱(fucusing)하는 역할도 함께한다.
이와 같은 구조의 소오스 모듈 구조를 갖는 이온 주입기로 작업을 진행할 경우에 이온 빔(30)이 소오스 애퍼쳐(25)의 구멍(26)으로 배출되는 과정에서 구멍 주위에서 발생되는 이온 빔(30)에 의한 마모는 1차적으로 후면 슬릿부(27)에 먼저 발생하게 된다. 어느 정도 마모가 진행될 경우에는 소오스 애퍼쳐(25)를 분리하고 새로운 후면 슬릿부로 교체하여 준다.
이상에서 살펴본 본 발명에 의한 이온 주입기의 소오스 모듈은 아크 반응실과 소오스 애퍼쳐의 사이에 후면 슬릿부를 개재하므로써, 소오스 애퍼쳐의 구멍주위가 이온 빔에 의해 마모되기 전에 후면 슬릿부의 구멍주위가 먼저 마모된다. 따라서, 고가의 소오수 애퍼쳐의 교체없이 후면 슬릿부만을 교체하여 주어 작업을 계속 진행할 수 있다. 이에 의해 반도체 제품의 제조에 소요되는 비용이 절감될 수 있다.

Claims (1)

  1. 반응이 일어나는 아크 반응실, 이온 빔을 형성하기 위한 가스를 상기 아크 반응실에 공급하기 위한 가스 공급관, 상기 아크 반응실 내부에 설치되어 열전자를 방출하는 필라멘트, 상기 아크 반응실 양단에 설치되어 전압을 인가하는 소오스 전극, 상기 아크 반응실에 결합되어 있으며 상기 아크 반응실 내부에서 발생된 이온 빔을 추출하기 위한 구멍이 형성된 소오스 애퍼쳐, 상기 아크 반응실에 결합되어 상기 소오스 애퍼쳐와 동일한 위치와 크기의 구멍이 형성된 후면 슬릿부, 및 상기 아크 반응실 내부에서 발생된 이온을 유도해내는 추출전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기의 소오스 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100810434B1 (ko) * 2003-12-10 2008-03-04 동부일렉트로닉스 주식회사 이온주입기
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