KR20020080934A - 이온주입장치의 매니플레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온주입장치의 매니플레이터에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이온주입장치의 매니플레이터는 이온빔이 관통하되 소정전압이 인가되어 2차 전자를 억제하는 억제부; 이 억제부를 통과한 이온빔중 선택된 이온만을 추출하여 통과시키고 나머지 전자들을 추출하도록 그라운드 되어있는 추출전극; 그리고 억제부와 추출전극 사이를 절연하도록 억제부와 추출전극 사이에 개재된 절연부재; 절연부재의 억제부와 인접하는 부분에 형성되어 절연부재의 가장자리 단부가 억제부에 닿는 것을 방지하도록 하는 접촉방지부를 구비한 것으로, 이러한 본 발명에 따른 이온주입장치의 매니플레이터는 억제부와 절연부재의 단부 가장자리가 서로 접촉하는 것을 최소화함과 동시에 이 부분으로 전자가 유입되어 전자오염이 발생하는 것을 줄일 수 있도록 함으로써 이온주입장치의 사용수명을 보다 향상시키고, 동시에 매니플레이터의 사용효율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

이온주입장치의 매니플레이터{A manipulator for implanter}

본 발명은 반도체 제조공정에 사용되는 이온주입장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 매니플레이터의 추출전극과 억제부 사이에 마련된 절연부재를 개선한 이온주입장치의 매니플레이터에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정에서의 이온주입공정은 반도체 웨이퍼에 B, P, As등의 불순물을 이온화상태로 주입시켜 전기적인 특성을 갖게 하는 공정으로, 도핑 시키고자 하는 물질을 이온화시킨 후 가속시켜 크게 증가된 운동에너지를 갖게 하여 웨이퍼의 표면에 강제 주입시키는 기술이다.

이러한 이온주입방법은 종전의 확산에 의한 불순물 주입방법보다 낮은 농도 영역에서의 농도 조절이 보다 쉽고, 불순물이 웨이퍼에 파고드는 접합깊이의 조절 또한 쉽다. 그리고 주입된 불순물이 수직영역으로 주입됨으로써 소자 상에서 실제 원하는 영역을 정확하게 형성할 수 있는 이점이 있다.

이와 같은 이유로 근래의 거의 모든 반도체 제조공정에서 불순물 주입을 위한 공정에서는 이온주입공정이 적용되고 있다.

종래의 이온주입장치의 구성을 설명하면, 먼저 이온빔을 생성하는 이온소오스부와 이 이온소오스부에서 발진한 이온을 충분한 에너지로 가속하는 가속기를 구비하고, 또한 가속기를 거친 이온빔 중의 원하는 이온만을 분리하는 분류기를 포함한다. 그리고 이온이 주입되는 웨이퍼 탑재실을 구비하고 있다.

여기서 종래의 이온주입장치의 이온소오스부는 이온을 생성하는 역할을 수행하는 이온반응실인 아크챔버와 이 아크챔버로부터 발생한 이온 중에서 양이온만을 추출하는 매니플레이터를 구비하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같은 종래의 매니플레이터(10)는 양이온만을 추출하는 역할을 수행하며 그라운드 되어 있는 추출전극(extraction electrode)(40)과, 추출전극(40)을 빠져나가지 못하고 추출전극(40)을 맞고 튀어나온 2차 전자를 억제하는 역할을 하는 억제부(suppression assembly)(20) 및 억제부(20)에 -2KeV를 인가하는 억제부 전원부(30)로 구성된다.

또한, 이 매니플레이터(10)의 추출전극(40)과 억제부(20)의 사이에는 별도의 절연부재(50)가 설치된다. 이 절연부재(50)는 절연 처리된 원기둥 형상으로 된 것으로, 서로 다른 전극이 인가되는 억제부(20)와 추출전극(40) 사이를 서로 절연하는 역할을 하는 것이다.

그런데, 종래의 절연부재(50)는 그 형체가 일체형으로 형성되어 있기 때문에 그 표면 전체에 억제부(20)를 통과한 후 추출전극(40)에 충돌하여 나온 2차 전자와 억제부(20)를 통과하면서 확산된 그 외의 전자들에 의한 전자 오염(contamination)이 빨리 이루어지게 된다.

이렇게 전자 오염이 빨리 진행되면 추출전극(40)과 억제부(20) 사이의 절연파괴의 원인이 되고, 이때의 절연파괴는 억제부(20)의 전압이 오프되는 문제를 유발시키게 되며, 이와 같은 빠른 절연파괴로 인한 매니플레이터(10)의 사용효율과 작동효율을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 매니플레이터의 억제부와 추출전극 사이에 설치되는 절연부재의 구조를 개선하여 이온빔및 2차 전자에 의하여 절연부재가 오염되는 속도 및 정도를 최소화 할 수 있도록 한 이온주입장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래의 이온주입기에 마련된 매니플레이터를 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 이온주입기에 마련된 매니플레이터를 도시한 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 매니플레이터에 설치된 절연부재를 도시한 확대 사시도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100...매니플레이터(manipulator)

200...억제부(suppression assembly)

400...추출전극(extraction electrode)

500...절연부재

520...접촉방지벽

530...접촉방지홈

540,,,차단벽

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이온주입장치의 매니플레이터는 이온빔이 관통하되 소정전압이 인가되어 2차 전자를 억제하는 억제부; 상기 억제부를 통과한 이온빔중 선택된 이온만을 추출하여 통과시키고 나머지 전자들을 추출하도록 그라운드 되어 있는 추출전극; 상기 억제부와 상기 추출전극 사이를 절연하도록 상기 억제부와 상기 추출전극 사이에 개재된 절연부재; 상기 절연부재의 상기 억제부와 인접하는 부분에 형성되어 상기 절연부재의 가장자리 단부가 상기 억제부에 닿는 것을 방지하도록 하는 접촉방지부를 구비한다.

그리고 바람직하게 상기 접촉방지부는 상기 절연부재의 단부에 단차지게 형성된 접촉방지벽과 상기 접촉방지벽과 상기 절연부재의 몸체 사이를 소정간격 이격시키는 접촉방지홈을 포함한다.

또한 바람직하게 상기 접촉방지벽의 단부에는 상기 절연부재 측으로 진행한 이온들이 상기 접촉방지홈의 내측으로 진입하는 것을 차단하도록 상기 접촉방지홈의 내측으로 절곡된 차단벽을 구비한 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 하되, 본 발명과 관련된 이온주입장치의 다른 구성들은 통상적인 종래 기술을 적용할 수 있을 것이다.

그러므로 이하에서는 본 발명과 직접적으로 관련된 이온주입장치의 매니플레이터의 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 이온주입장치의 매니플레이터는 60KeV의 전압이 인가되어 있는 소오스 전원과 후술할 추출전극 사이의 전위차로 가속되어 뽑아져 나온 이온들이 통과하는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 매니플레이터(100)는 이온빔이 통과하도록 통과홀(210)이 형성되며, 억제 전압인 -2KeV의 전원이 억제 전원부(suppression power supply)(300)에 의하여 인가되어 있는 억제부(200)를 구비한다.

그리고 이 억제부(200)의 전방으로 억제부(200)로부터 소정간격 이격된 상태에서 그라운드 되어있으며, 억제부(200)를 지난 이온중의 양이온만을 추출하여 통과시키는 통과홀(410)을 가지며 추출전극(400)을 구비한다.

또한, 억제부(200)와 추출전극(400) 사이에는 억제부(200)와 추출전극(400) 사이를 절연하여 억제부(200)를 통과하면서 확산된 전자들에 의한 쇼트가 발생하는 것을 방지하기 위한 절연부재(500)가 설치된다.

이 절연부재(500)는 양단이 억제부(200)와 추출전극(400) 사이에 별도의 체결부재(560)에 의하여 결합되어 있다.

보다 상세하게 이 절연부재(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 그 외관 형상이 대략 원기둥 형상으로 마련되며 양단에 추출전극(400) 및 억제부(200)와 체결부재(560)에 의하여 체결되도록 하기 위한 체결홀(550)이 형성되어 있는 몸체(510)를 구비하고 있다.

그리고 몸체(510)의 일단 즉 억제부(200)와 접하는 단부의 외주부분에는 억제부(200)의 통과홀(210)을 통과한 후 추출전극(400)을 통하여 수거된 전자들이 절연부재(500)의 몸체(510)와 억제부(200)와 접촉부분으로 진행하는 것을 방지하기 위한 접촉방지부가 마련된다.

이 접촉방지부는 절연부재(500)의 억제부(200)와 접하는 단부에 소정폭을 가지도록 단차지게 형성되며 몸체(510)와 일체로 형성된 접촉방지벽(520)을 구비하고, 이 접촉방지벽(520)과 절연부재(500)가 몸체(510) 사이를 소정간격으로 이격시키도록 절개 형성된 접촉방지홈(530)을 포함한다.

그리고 접촉방지벽(520)의 단부에는 다시 내측으로 절곡되어 이온이 접촉방지홈(530)의 내측으로 진행하는 것을 최대한 차단하기 위하여 접촉방지홈(530)의 입구 측으로 절곡되어 있는 차단벽(540)이 형성되어 있다.

이러한 접촉방지벽(520)과 접촉방지홈(530) 그리고 차단벽(540)은 모두 절연부재(500)와 억제부(200) 사이의 접촉부분에서의 전자 오염이 발생하는 것을 최대한 억제시키기 위한 구성으로 절연부재(500)의 몸체(510)와 일체로 형성되어 있다.

이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 이온주입장치의 매니플레이터의 작용상태에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 이온주입장치는 62KeV를 이용하여 추출된 이온이 매니플레이터(100)로 진입하면 먼저 억제부(200)의 통과홀(210)을 통과하게 된다. 이때 억제부(200)를 통과하는 이온중의 양이온은 직진하여 추출전극(400)의 통과홀을 통과하게 되고, 그 외의 전자들은 주변으로 확산되거나 추출전극(400)으로 추출되게 된다.

여기서 직진한 양이온은 가속기로 향하게 되고, 전자들은 그라운드 되어 있는 추출전극(400)을 통하여 추출되게 되는데, 이때 추출전극(400)으로 미쳐 진행하지 못하고, 억제부(400)를 통과하면서 확산된 전자중의 일부는 절연부재(500)에 충돌하여 절연부재(500)와의 충돌부분을 전자 오염시키게 된다.

또한, 추출전극(400)에 충돌하여 튀는 2차 전자들은 억제부(200)의 -2KeV에 의해 억제부(200) 측으로의 진행이 억제되어 다시 추출전극(400)으로 진행하게 되는데, 이때에도 미쳐 되튀어서 추출전극(400) 측으로 진행하지 못한 일부 전자들은 절연부재(500)의 표면에 충돌하여 절연부재(500)를 전자 오염시키게 된다.

한편, 위와 같이 절연부재(500)에 충돌한 전자들로 인해 절연부재(500)의 전자 오염(contamination)부위는 절연부재(500)의 표면과 절연부재(500)의 표면과 일체로 된 접촉방지벽(520)의 외면에서 이루어지기 때문에 접촉방지벽(520)의 내면과 절연부재(500)의 억제부(200)와 접한 부분에서의 오염은 최소화되게 된다.

이때, 확산된 전자와 추출전극에서 튀어나온 2차 전자들의 일부는 억제부(200)에 인접한 부분의 접촉방지홈(530) 내측으로 진행하게 된다. 그러나 이때의 이러한 전자들은 접촉방지벽(510)의 단부에 형성된 차단벽(540)에 의하여 접촉방지홈(530) 내부로 진입하는 것이 차단하기 때문에 접촉방지홈(530) 내부에서의 오염이 최소화되게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 이온주입장치의 매니플레이터(100)는 억제부(200)와 추출전극(400) 사이의 절연부재(500) 측으로 진행한 전자들에 의하여 절연부재(500)와 억제부(200)의 접촉부분이 오염되는 것을 최소화하도록 절연부재(500)의 구성을 개선한 것이다.

한편, 위와 같은 본 발명의 실시예와 달리 접촉방지벽(520)과 접촉방지홈(530) 그리고 차단벽(540)의 형상 및 구성을 일부 변형한 다른 실시예가 구현될 수 있는데, 예를 든다면 차단벽(540)을 접촉방지벽(520)의 외측으로 절곡시키거나 또는 다수의 요철부를 접촉방지벽(520)과 차단벽(540)에 형성시킬 수 도 있을 것이다.

그러나 기본적으로 절연부재(500)와 억제부(200)의 접촉부분으로 전자 오염이 이루어지는 것을 방지하도록 접촉방지부를 구비한 구성이라면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 이온주입장치의 매니플레이터는 억제부와 절연부재의 단부 가장자리가 서로 접촉하는 것을 최소화함과 동시에 이 부분으로 전자가 유입되어 전자오염이 발생하는 것을 줄일 수 있도록 함으로써 이온주입장치의 사용수명을 보다 향상시키고, 동시에 매니플레이터의 사용효율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 이온빔이 관통하되 소정전압이 인가되어 2차 전자를 억제하는 억제부;

   상기 억제부를 통과한 이온빔중 선택된 이온만을 추출하여 통과시키고 나머지 전자들을 추출하도록 그라운드 되어 있는 추출전극;

   상기 억제부와 상기 추출전극 사이를 절연하도록 상기 억제부와 상기 추출전극 사이에 개재된 절연부재;

   상기 절연부재의 상기 억제부와 인접하는 부분에 형성되어 상기 절연부재의 가장자리 단부가 상기 억제부에 닿는 것을 방지하도록 하는 접촉방지부를 구비한 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 매니플레이터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 접촉방지부는 상기 절연부재의 단부에 단차지게 형성된 접촉방지벽과 상기 접촉방지벽과 상기 절연부재의 몸체 사이를 소정간격 이격시키는 접촉방지홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 매니플레이터.
3. 제 2항에 있어서, 상기 접촉방지벽의 단부에는 상기 절연부재 측으로 진행한 이온들이 상기 접촉방지홈의 내측으로 진입하는 것을 차단하도록 상기 접촉방지홈의 내측으로 절곡된 차단벽을 구비한 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 매니플레이터.