KR20010056958A - 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치 - Google Patents

이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치 Download PDF

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KR20010056958A
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주영병
김창진
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윤종용
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Abstract

본 발명은 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치에 관한 것으로서, 아크 챔버 내부로 필라멘트 및 애노드가 각 각 삽입될 수 있는 통공을 갖춘 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 저면에 상기 필라멘트 및 애노드의 둘레를 따라 각 각 삽입 결합되는 제 1 절연 부재와, 상기 필라멘트 및 애노드의 둘레에 각 각 끼워지는 슬리이브와, 상기 슬리이브와 제 1 절연 부재 사이에 절연성을 보강할 수 있도록 각 각 삽입 개재되는 제 2 절연 부재와, 상기 슬리이브와 고정 브라켓 사이에 각 각 삽입되는 스페이서 클램프와, 적어도 필라멘트 둘레의 축 방향으로 삽입 개재되어 스페이서 클램프와 나선 체결되도록 하향 연장되는 보조 슬리이브를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 의하면 필라멘트 및 애노드의 절연성이 파괴되지 않는 절연 구조를 갖추어 안정된 필라멘트 전류와 애노드 전압을 공급케 함으로써 아크 전류의 안정화와 필라멘트의 수명을 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치{Device for insulating filament and anode for ion implantation process}
본 발명은 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절연 구조를 개선함으로써 필라멘트의 전류와 애노드의 전압을 안정적으로 공급할 수 있도록 하는 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정 중 이온 주입 공정은 반도체가 전기적 특성을 갖도록 하기 위하여 불순물을 주입시키는 방법 중의 하나로서, 원하는 종류의 이온(불순물)을 가속시켜 필요한 양이나 깊이로 웨이퍼 전체에 골고루 혹은 필요한 부분에만 선택적으로 주입시키는 것이다. 이렇게 주입된 이온이 실리콘 격자와 결합되면, P 형 또는 N 형의 반도체 특성을 갖게 된다.
이러한 이온 주입 공정 설비는 크게 이온 소스(Ion Source), 빔 라인 조립체(Beam Line Assembly), 그리고 엔드 스테이션(End Station)으로 나뉘어질 수 있다. 여기서, 이온 소스는 공급 가스의 분자를 이온화시켜 이러한 이온들을 수십 KV 의 강한 전계로 축출하여 이온 빔(Ion Beam) 상태로 만드는 이온 발생 장치이다. 빔 라인 조립체에서는 출력된 필요한 이온만을 분리 선택하는 질량 분석기(Mass Analyzer), 이온빔을 가속시키는 가속기(Accelerator), 이온빔을 웨이퍼 상에 균일하게 주사시킬 수 있도록 편향시키는 편향 장치(Scanning system) 등으로 구성된다. 그리고 엔드 스테이션은 이온 주입될 웨이퍼가 탑재되는 곳으로, 기타 웨이퍼 이송 장치들이 포함되어 있다.
이러한 이온 소스는, 예를 들면, 프리맨(Freeman) 이온 소스, 버나스(Bernas) 이온 소스, 크스프(CUSP) 이온 소스, 고주파 플라즈마(RF Plasma)이온 소스와 같은 여러 종류가 있으며, 본 명세서에서는 크스프 이온 소스에 적용되는 것을 예시하고 있다.
도 1 은 종래의 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치를 나타낸 결합 단면도로서, (a)는 필라멘트의 조립도이고, (b)는 애노드의 조립도이다.
도 1(a)에서 보면, 아크 챔버(Arc Chamber)(1)의 하단에 위치한 베이스 부재(2)에 통공(2a)이 형성되고, 상기 통공(2a)을 통하여 열 전자를 방출할 수 있는 필라멘트(Filament)(3)가 챔버(1) 내부로 삽입되어 있다. 상기 필라멘트(3)는 브라켓(7) 상에 고정되고, 상기 브라켓(7)과 베이스 부재(2) 사이의 필라멘트(3) 둘레에는 절연 부재(4), 몰리브덴(Mo)과 같은 금속 재질의 슬리이브(Sleeve)(5)와, 흑연 재질의 스페이서 클램프(Spacer Clamp)(6)가 위에서 아래로 순차 삽입된다.
또한, 도 1(b)에서 보면, 베이스 부재(2)의 다른 통공(2b)에는 양극 전압을 걸어서 전자 흐름을 흡인하는 애노드(Anode)(8)가 챔버(1) 내부로 삽입되고, 상기 애노드(8)는 다른 브라켓(7a) 상에 고정된다. 상기 애노드(8) 둘레에도 상술한 필라멘트(3)의 절연 구조와 동일한 형상으로 이루어진 절연 부재(4a), 슬리이브(5a), 그리고 스페이서 클램프(6a)가 순차로 삽입 개재된다. 여기서, 상기 슬리이브(5a)는 필라멘트(3) 쪽의 슬리이브(5)와 같이 절연 부재(4a)의 내경 쪽까지를 커버하도록 연장 형성되지는 않는다.
이와 같이 구비된 종래의 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치에서는 슬리이브(5)(5a), 스페이스 클램프(6)(6a) 및 브라켓(7)(7a)이 동일 전위가 되는 반면에 베이스 부재(2)를 포함하는 아크 챔버(1)는 기준 전위가 되는데, 아크챔버(1) 내에서 아크(Arc)를 형성할 때 발생되는 오염 현상으로 인하여 절연 부재(4)(4a)만으로는 두 전위의 절연을 유지하는데 많은 한계가 따른다.
이렇게 되면, 아크 챔버(1)에 노출되는 절연 부재(4)(4a)의 표면에 침적(Deposition) 현상이 이루어지고, 이로 인하여 절연성이 파괴될 수 있으므로 필라멘트(3)와 애노드(8)가 서로 단락(Short)될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 필라멘트 및 애노드의 절연성을 보강하여 안정된 필라멘트 전류와 애노드 전압을 공급케 함으로써 아크 전류의 안정화와 필라멘트의 수명을 향상시킬 수 있도록 하는 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치를 제공하는 데 있다.
도 1 은 종래의 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치를 나타낸 결합 단면도로서, (a)는 필라멘트의 조립도이고, (b)는 애노드의 조립도.
도 2 는 본 고안에 따른 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치를 나타낸 결합 단면도로서, (a)는 필라멘트의 조립도이고, (b)는 애노드의 조립도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 아크 챔버, 20 : 베이스 부재,
22, 24 : 통공, 30 : 필라멘트,
40, 42 : 제 1 절연 부재, 50, 52 : 슬리이브,
60, 62 : 스페이서 클램프, 70, 72 : 브라켓,
80 : 애노드, 90, 92 : 제 2 절연 부재,
100 : 보조 슬리이브.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치는, 아크 챔버 내부로 필라멘트 및 애노드가 각 각 삽입될 수 있는 통공을 갖춘 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 저면에 상기 필라멘트 및 애노드의 둘레를 따라 각 각 삽입 결합되는 제 1 절연 부재와, 상기 필라멘트 및 애노드의 둘레에 각 각 끼워지는 슬리이브와, 상기 슬리이브와 제 1 절연 부재 사이에 절연성을 보강할 수 있도록 각 각 삽입 개재되는 제 2 절연 부재와, 상기 슬리이브와 고정 브라켓 사이에 각 각 삽입되는 스페이서 클램프와, 적어도 필라멘트 둘레의 축 방향으로 삽입 개재되어 스페이서 클램프와 나선 체결되도록 하향 연장되는 보조 슬리이브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.
도 2 는 본 고안에 따른 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치를 나타낸 결합 단면도로서, (a)는 필라멘트의 조립도이고, (b)는 애노드의 조립도이다.
도 2(a)에서, 부호 30 은 열 전자를 방출하는 필라멘트(Filament)로서, 이는 아크 챔버(10)의 하단에 위치한 베이스 부재(20) 상에 형성된 통공(22)을 통하여 챔버(10) 내부로 삽입된다. 이 필라멘트(30)는 챔버(10) 외부의 브라켓(70) 상에 고정되고, 상기 브라켓(70)과 베이스 부재(20) 사이에는 필라멘트(3) 둘레를 따라 여러 절연 수단이 삽입 개재된다. 즉, 상기 절연 수단은, 베이스 부재(20)의 저면에 제 1 절연 부재(40)가 밀착 결합되고, 순차적으로 몰리브덴(Mo)과 같은 금속 재질의 슬리이브(Sleeve)(50)와, 흑연 재질의 스페이서 클램프(Spacer Clamp)(60)가 위에서 아래로 삽입된다.
특히, 본 실시예에서는 종래와는 달리 상기 슬리이브(50)와 제 1 절연 부재(40) 사이에 제 2 절연 부재(90)가 절연성을 더욱 보강할 수 있도록 더 삽입 개재된다. 또한, 필라멘트(30) 둘레에는 보조 슬리이브(100)가 상측의 제 1 절연 부재(40)로부터 하측의 스페이서 클램프(60)의 위치에 이르기까지 축 방향으로 더 삽입 개재된다. 이 보조 슬리이브(100)는 스페이서 클램프(60)와 나선 체결되고, 그 재질은 보론 니트라이드(Boron Nitride)로 이루어지면 바람직하다.
한편, 도 2(b)에서, 부호 80 은 양극 전압을 걸어서 전자 흐름을 흡인하는 애노드(Anode) 전극으로서, 이는 베이스 부재(20)의 다른 통공(24)을 통하여 챔버(10) 내부로 삽입된다. 상기 애노드(80)는 다른 브라켓(72) 상에 고정되고, 상기 애노드(80) 둘레에도 상술한 필라멘트(30)의 절연 구조와 같이 제 1 절연 부재(42), 제 2 절연 부재(92), 슬리이브(52), 그리고 스페이서 클램프(62)가 순차적으로 삽입 개재된다. 물론, 상기 애노드(80) 둘레에도 필라멘트(30) 쪽과 같이 보조 슬리이브(100)를 더 삽입 개재시키면 바람직하지만, 도시된 바와 같이 없어도 무방하다.
이와 같이 구비된 본 실시예에 따른 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치에서는, 종래에 비하여 필라멘트(30)와 애노드(80) 전극 둘레에 제 2 절연 부재(90)(92)를 더 구비케 함으로써 절연성을 더욱 보강하고 있다. 상대적으로 스페이서 클램프(60)(62)의 길이를 더 줄일 수 있게 된다.
더욱이, 적어도 필라멘트(30) 쪽에는 보조 슬리이브(100)를 별도로 나선 체결될 수 있도록 구비하고, 종래와 같이 제 1 절연 부재(40) 쪽으로만 (상방으로)연장되던 것을 스페이서 클램프(60) 쪽으로도 하향 연장시키게 된다.
따라서, 필라멘트(30)의 전면에 걸쳐 챔버(10)로부터의 아크 방전시 발생되는 침적 현상을 막을 수 있게 되므로 절연성이 더욱 강화되어 절연 파괴로 인한 필라멘트(30)와 애노드(80) 사이의 쇼트(Short) 현상을 막을 수 있다.
상술한 본 발명에 의하면, 필라멘트 및 애노드의 절연성이 파괴되지 않는 절연 구조를 갖추어 안정된 필라멘트 전류와 애노드 전압을 공급케 함으로써 아크 전류의 안정화와 필라멘트의 수명을 더욱 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

  1. 아크 챔버 내부로 필라멘트 및 애노드가 각 각 삽입될 수 있는 통공을 갖춘 베이스 부재와,
    상기 베이스 부재의 저면에 상기 필라멘트 및 애노드의 둘레를 따라 각 각 삽입 결합되는 제 1 절연 부재와,
    상기 필라멘트 및 애노드의 둘레에 각 각 끼워지는 슬리이브와,
    상기 슬리이브와 제 1 절연 부재 사이에 절연성을 보강할 수 있도록 각 각 삽입 개재되는 제 2 절연 부재와,
    상기 슬리이브와 고정 브라켓 사이에 각 각 삽입되는 스페이서 클램프와,
    적어도 필라멘트 둘레에 축 방향으로 삽입 개재되어 스페이서 클램프와 나선 체결되도록 하향 연장되는 보조 슬리이브를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치.
KR1019990058658A 1999-12-17 1999-12-17 이온 주입 공정용 필라멘트 및 애노드의 절연 장치 KR20010056958A (ko)

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