KR20000039736A - Ion implanter for semiconductor manufacture - Google Patents

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KR20000039736A
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박석만
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김영환
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    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation

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Abstract

PURPOSE: An ion implanter used for a manufacture of a semiconductor device is provided to prevent undesirable phenomena such as charging or channeling on wafer surfaces. CONSTITUTION: An ion implanter includes a reaction chamber(101) connected with an extraction power supply(109). The extraction power supply(109) is also connected with an extraction electrode(110). The ion implanter further includes a gas tank(102) containing reacting gas such as Ar, Xe, or Cs. The gas tank(102) is connected with the reaction chamber(101) to supply the reacting gas into the chamber(101). A shield plate(103) wound with RF coils(108) is disposed inside the chamber(101) to ionize the reacting gas, and a target(104) connected with a DC power supply(106) is also disposed inside the chamber(101) oppositely to the shield plate(103). In addition, an RF power supply(106) is connected with the RF coils(108) via an RF matching box(107). When the reacting gas is supplied into the chamber(101), the RF-powered shield plate(103) ionizes the reacting gas. Next, the ionized gas collides with the DC-powered target(104), and thereby negative ions are generated from the target(104). The negative ions are then implanted into a wafer.

Description

반도체 제조 공정의 이온 주입장치Ion implanter in semiconductor manufacturing process

본 발명은 반도체 제조 공정에 관한 것으로써, 좀 더 구체적으로는 반도체 제조 공정의 이온 주입장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing process, and more particularly to an ion implantation apparatus of a semiconductor manufacturing process.

종래 반도체 제조 공정의 이온 주입장치는 도 1에서 도시한 바와 같이, 아아크 챔버(1)와, 상기 아아크 챔버(1)의 외측에 아아크 챔버(1)와 연결되도록 설치되어 반응가스(Ar,Xe,Cs)가 담겨져 있는 반응가스통(2)과, 상기 아아크 챔버(1) 내에 설치되어 공급되는 전류에 의해 가열되어 열전자를 방출하는 필라멘트(3)와, 상기 아아크 챔버(1)의 외측에 설치되어 반응가스와 열전자의 충돌확률을 높이도록 하는 마그네트(4)와, 상기 아아크 챔버(1) 내에 설치되는 리플렉터(reflecter)(5)와, 상기 아아크 챔버(1)에 연결되어 ARC전압을 공급하는 ARC 파워 서프라이(6)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the ion implantation apparatus of the conventional semiconductor manufacturing process is installed to be connected to the arc chamber 1 and the arc chamber 1 outside of the arc chamber 1 so that the reaction gases Ar, Xe, A reaction gas cylinder 2 containing Cs), a filament 3 that is heated by a current provided in the arc chamber 1 to emit hot electrons, and is installed outside the arc chamber 1 to react ARC power connected to the magnet 4 to increase the probability of collision between gas and hot electrons, a reflector 5 installed in the arc chamber 1, and an arc chamber 1 to supply an ARC voltage. It consists of a supply 6.

이러한 구조의 반도체 제조 공정의 이온 주입장치는 아아크 챔버(1) 내로 상기 아아크 챔버(1)의 외측에 설치된 반응가스통(2)에 담겨 있는 반응가스가 유입됨과 함께 상기 아아크 챔버(1) 내에 설치된 필라멘트(3)는 공급되는 전원(전압 5V 전류 200A)에 의해 가열되면서 열전자를 방출한다.In the ion implantation apparatus of the semiconductor manufacturing process having such a structure, the reaction gas contained in the reaction gas cylinder 2 installed outside the arc chamber 1 flows into the arc chamber 1 and the filament installed in the arc chamber 1. (3) emits hot electrons while being heated by the supplied power supply (voltage 5V current 200A).

이 때, 상기 필라멘트(3)에서 방출되는 열전자는 아아크 챔버(1)에 연결된 ARC 파워 서프라이(6)에서 발생되는 ARC전압에 의해 상기 아아크 챔버(1)의 내측면으로 이동되고, 상기 아아크 챔버(1)의 내면측으로 이동되는 열전자와 아아크 챔버(1) 내로 유입되어 있는 반응가스가 충돌함에 따라 포지티브 이온(positive ion)이 발생된다.At this time, the hot electrons emitted from the filament (3) is moved to the inner surface of the arc chamber (1) by the ARC voltage generated in the ARC power supply (6) connected to the arc chamber (1), the arc chamber Positive ions are generated as the hot electrons moved to the inner surface side of (1) collide with the reaction gas flowing into the arc chamber 1.

상기와 같이 발생된 포지티브 이온은 추출 에너지(extraction voltage)로 상기 아아크 챔버(1)의 외부로 방출되어 웨이퍼에 주입된다.The positive ions generated as described above are released to the outside of the arc chamber 1 by extraction energy and are injected into the wafer.

여기서, 아아크 챔버(1)의 외측에는 마그네트(4)가 설치되어 있으므로 상기 마그네트(4)에 의해 아아크 챔버(1)의 내면측으로 열전자가 도달되는 거리를 멀어지도록 함에 따라 상기 열전자와 반응가스가 충돌하는 확률이 높아지므로 상기 반응가스의 이온화 가능성이 향상된다.Here, since the magnet 4 is installed outside the arc chamber 1, the hot electrons and the reaction gas collide with each other so that the distance from which the hot electrons reach the inner surface side of the arc chamber 1 is increased by the magnet 4. The probability of ionization of the reaction gas is improved because the probability of the reaction gas increases.

그러나, 이러한 종래 반도체 제조 공정의 이온 주입장치는 아아크 챔버(1) 내로 반응가스통(2)에서 유입된 반응가스와 필라멘트(3)에서 방출되는 열전자가 충돌함에 따라 포지티브 이온(positive ion)이 발생되고, 상기 포지티브 이온은 웨이퍼로 주입되는데, 이 때 웨이퍼로 주입되는 포지티브 이온에 의해 상기 웨이퍼 표면에는 챠지(charge)현상 및 채널링(channeling)현상이 발생되므로 상기 웨이퍼의 불량이 발생되는 문제점이 있었다.However, in the ion implantation apparatus of the conventional semiconductor manufacturing process, positive ions are generated as the reaction gas introduced from the reaction gas cylinder 2 and the hot electrons emitted from the filament 3 collide into the arc chamber 1. The positive ions are implanted into the wafer, and since the charge and channeling phenomena are generated on the surface of the wafer by the positive ions injected into the wafer, there is a problem in that the defect of the wafer is generated.

본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 반도체 제조 공정에서 웨이퍼로 이온을 주입하는 방식을 네가티브 이온(negative ion) 방식으로 변경하여 상기 네가티브 이온 방식에 의해 발생되는 네가티브 이온을 웨이퍼에 주입함에 따라 상기 웨이퍼의 표면에 챠지(charge)현상 및 채널링(channeling)현상을 방지하므로 상기 웨이퍼의 불량이 방지되도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the method of implanting ions into the wafer in the semiconductor manufacturing process by changing the negative ion (negative ion) method to the negative ion generated by the negative ion method to the wafer The injection is prevented from charging (charge) and channeling (channeling) on the surface of the wafer is to prevent the defect of the wafer.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 익스트랙션 전원이 공급되는 반응 챔버와, 상기 반응 챔버의 외측에 설치되어 반응가스가 담겨진 반응가스통과, 상기 반응 챔버 내에 설치되어 RF전원이 흐르는 RF 코일이 감겨지는 쉴드 플레이트와, 상기 반응 챔버 내에 설치되어 이온화된 반응가스와 충돌하면서 네가티브 이온을 생성하도록 디시(DC)전원이 공급되는 타겟으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정의 이온 주입장치가 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention is the reaction chamber is supplied with the extraction power, the reaction gas passage is installed outside the reaction chamber containing the reaction gas, the RF coil is installed in the reaction chamber flows RF power An ion implantation apparatus of a semiconductor manufacturing process is provided comprising a shield plate wound up and a target supplied with a dish (DC) power to generate negative ions while colliding with an ionized reaction gas in the reaction chamber.

도 1은 종래 반도체 제조 공정의 이온 주입장치 구조를 나타낸 구조도.1 is a structural diagram showing a structure of an ion implanter in a conventional semiconductor manufacturing process.

도 2는 본 발명 반도체 제조 공정의 이온 주입장치 구조를 나타낸 구조도.Figure 2 is a structural diagram showing the structure of the ion implanter in the semiconductor manufacturing process of the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

101: 반응 챔버 102: 반응가스통101: reaction chamber 102: reaction gas cylinder

103: 쉴드 플레이트 104: 타겟103: shield plate 104: target

105: 디씨 파워 서프라이 106: 알에프 파워 서프라이105: DC power supply 106: RF power supply

107: 알에프 메칭 박스 108: 알에프 코일107: RF matching box 108: RF coil

109: 익스트랙션 파워 서프라이 110: 익스트랙션 전극109: extraction power supply 110: extraction electrode

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부도면 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

반도체 제조 공정은 종래의 구성에서 언급한 바 있으므로 중복되는 부분은 그 설명을 생략하고, 동일한 구조에 한해서는 종래와 동일한 부호를 부여키로 한다.Since the semiconductor manufacturing process has been mentioned in the conventional configuration, overlapping portions are omitted, and only the same structure is assigned the same reference numeral.

도 2는 본 발명 반도체 제조 공정의 이온 주입장치 구조를 나타낸 구조도로써, 본 발명은 익스트랙션 전원이 공급되는 반응 챔버(101)와, 상기 반응 챔버(101)의 외측에는 반응 챔버(101)와 연결되어 반응 챔버(101) 내로 반응가스(Ar,Xe,Cs)가 유입되도록 상기 반응가스가 담겨져 있는 반응가스통(102)이 설치되어 있고, 상기 반응 챔버(101) 내에는 반응가스를 이온화시키도록 알에프(RF(radio frequency))전원이 흐르는 알에프 코일(RF(radio frequency) coil)(108)이 감겨져 있는 쉴드 플레이트(103)가 설치되어 있으며, 상기 반응 챔버(101) 내에는 디씨(DC)전원이 공급되어 이온화된 반응가스가 충돌됨에 따라 네가티브 이온(negative ion)을 생성하도록 디시(DC)전원이 공급되는 타켓(104)이 설치되어 있다.2 is a structural diagram showing the structure of an ion implanter in the semiconductor manufacturing process of the present invention, the present invention is connected to the reaction chamber 101 is supplied with the extraction power, the reaction chamber 101 outside the reaction chamber 101 The reaction gas container 102 containing the reaction gas is installed so that the reaction gas (Ar, Xe, Cs) flows into the reaction chamber 101, and inside the reaction chamber 101 to ionize the reaction gas. A shield plate 103 on which a radio frequency (RF) coil 108 is provided is wound, and a DC power source is installed in the reaction chamber 101. As the supplied and ionized reaction gas collides, a target 104 is provided to supply a DC power to generate negative ions.

상기 반응 챔버(101)의 외부에는 타겟(104)으로 디씨(DC)전원을 공급하는 디씨 파워 서프라이(DC power supply)(105)가 설치되어 있다.A DC power supply 105 for supplying DC power to the target 104 is installed outside the reaction chamber 101.

상기 반응 챔버(101)의 외측에는 RF전원을 발생시키는 RF 파워 서프라이(RF power supply)(106)가 설치되어 있고, 상기 RF 파워 서프라이(106)와 RF 코일(108) 사이에는 RF 파워 서프라이(106)에서 보내지는 RF전원을 RF 코일(108)로 보내주도록 하는 RF 메칭 박스(RF matching box)(107)가 설치되어 있다.An RF power supply 106 for generating RF power is installed outside the reaction chamber 101, and an RF power supply is provided between the RF power supply 106 and the RF coil 108. An RF matching box 107 is provided for sending RF power from the fryer 106 to the RF coil 108.

상기 RF 파워 서프라이(106)와 RF 메칭 박스(107) 및 RF 코일(108)은 연이어서 연결되어 있다.The RF power supply 106, the RF matching box 107, and the RF coil 108 are connected in series.

상기 반응 챔버(101)에는 익스트랙션 파워 서프라이(extraction power supply)(109)가 연결설치되어 있고, 상기 익스트랙션 파워 서프라이(109)에는 익스트랙션 전극(extraction electrode)(110)이 설치되어 있다.An extraction power supply 109 is connected and installed in the reaction chamber 101, and an extraction electrode 110 is provided in the extraction power supply 109. .

이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.The operation of the present invention configured as described above is as follows.

먼저, 반응 챔버(101) 내로 상기 반응 챔버(101)의 외측에 설치된 반응 가스통(102) 내에 담겨져 있는 반응가스가 유입되고, 상기 반응 챔버(101) 내로 유입된 반응가스는 반응 챔버(101) 내에서 이온화된다.First, the reaction gas contained in the reaction gas cylinder 102 installed outside the reaction chamber 101 flows into the reaction chamber 101, and the reaction gas introduced into the reaction chamber 101 flows into the reaction chamber 101. Ionized in.

즉, 상기 반응 챔버(101) 내에는 RF코일(108)이 감겨져 있는 쉴드 플레이트(103)가 설치되어 있고, 상기 RF코일(108)에는 RF전원을 공급하는 RF 파워 서프라이(106)과 RF 매칭 박스(107)가 연이이서 연결되어 있으므로 상기 RF 파워 서프라이(106)에서 공급되어 RF 매칭 박스(107)로 RF전원이 보내지고, 상기 RF전원이 RF 매칭 박스(107)에서 RF 코일(108)로 전달됨에 따라 상기 쉴드 플레이트(103)에 RF전원이 인가된다.That is, a shield plate 103 in which the RF coil 108 is wound is installed in the reaction chamber 101, and the RF coil 108 is RF matched with the RF power supply 106 that supplies RF power. Since the boxes 107 are connected in series, RF power is supplied from the RF power supply 106 to the RF matching box 107, and the RF power is supplied from the RF matching box 107 to the RF coil 108. RF power is applied to the shield plate 103 as it is transmitted to.

그러므로, 반응 챔버(101) 내로 유입된 반응가스는 상기 쉴드 플레이트(103)에 인가되는 RF전원에 의해 이온화되며, 상기 이온화된 반응가스가 반응 챔버(101) 내에 설치된 타겟(104)과 충돌하게 된다.Therefore, the reaction gas introduced into the reaction chamber 101 is ionized by the RF power applied to the shield plate 103, and the ionized reaction gas collides with the target 104 installed in the reaction chamber 101. .

상기 타겟(104)에는 디씨 파워 서프라이(105)가 연결되어 있으므로 상기 디씨 파워 서프라이(105)에서 발생되는 디씨 전원이 타겟(104)으로 공급됨에 따라 상기 타겟(104)에 충돌하는 이온화된 반응가스에 의해 상기 타겟(104)에서 네가티브 이온(negative ion)이 생성된다.Since the DC power supply 105 is connected to the target 104, an ionized reaction impinging on the target 104 as the DC power generated from the DC power supply 105 is supplied to the target 104. Gas generates negative ions at the target 104.

상기와 같이, 생성된 네가티브 이온은 추출 에너지로 반응 챔버(101)의 외부로 방출되어 웨이퍼에 주입된다.As described above, the generated negative ions are released to the outside of the reaction chamber 101 as extraction energy and injected into the wafer.

이상에서와 같이, 본 발명은 반도체 제조 공정의 이온 주입장치에 의해 반응 챔버에서 네가티브 이온을 형성함으로써, 상기 네가티브 이온을 반응 챔버의 외부로 방출하여 웨이퍼에 주입함에 따라 상기 웨이퍼의 표면에서 챠지(charge) 현상 및 채널링(channeling) 현상이 방지되므로 상기 웨이퍼의 불량이 방지되는 효과가 있다.As described above, the present invention forms the negative ions in the reaction chamber by the ion implanter of the semiconductor manufacturing process, so that the negative ions are discharged to the outside of the reaction chamber and injected into the wafer to charge on the surface of the wafer ) Phenomenon and channeling phenomenon are prevented, so that defects of the wafer can be prevented.

Claims (1)

익스트랙션 전원이 공급되는 반응 챔버와,A reaction chamber supplied with extraction power, 상기 반응 챔버의 외측에 설치되어 반응가스가 담겨진 반응가스통과,A reaction gas passage installed outside the reaction chamber and containing a reaction gas, 상기 반응 챔버 내에 설치되어 RF전원이 흐르는 RF 코일이 감겨지는 쉴드 플레이트와,A shield plate installed in the reaction chamber and wound with an RF coil through which RF power flows; 상기 반응 챔버 내에 설치되어 이온화된 반응가스와 충돌하면서 네가티브 이온을 생성하도록 디시(DC)전원이 공급되는 타겟으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정의 이온 주입장치.The ion implantation apparatus of the semiconductor manufacturing process, characterized in that the target chamber is provided in the reaction chamber is supplied with a DC power supply to generate negative ions while colliding with the ionized reaction gas.
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