KR20030040725A

KR20030040725A - Arc chamber for implanter

Info

Publication number: KR20030040725A
Application number: KR1020010071143A
Authority: KR
Inventors: 윤상진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2003-05-23

Abstract

PURPOSE: An arc chamber for ion implantation equipment is provided to prevent the leakage of gas by using a connection tube for connecting directly the arc chamber with a gas supply tube. CONSTITUTION: A cathode(110) is inserted into one side of a chamber(100). A filament(120) is installed in the inside of the cathode. A filament power source(190) is used for supplying the power to the filament. Thermoelectron is emitted into the inside of the chamber. A repeller plate(130) is installed on a bottom of the chamber. A reaction gas is supplied to a hole formed at one side of the chamber. A connection tube(200) is installed at the hole of the chamber. A gas supply tube(160) is coupled with the connection tube.

Description

Arc chamber for ion implantation device

본 발명은 이온주입장치용 아크 챔버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온을 생성하는 아크 챔버와 가스공급관의 결합부분을 개선한 이온주입장치용 아크 챔버에 관한 것이다.The present invention relates to an arc chamber for ion implantation apparatus, and more particularly, to an arc chamber for ion implantation apparatus that improves the coupling portion of the arc chamber and the gas supply pipe for generating ions.

일반적으로 반도체 제조공정에서는 반도체 층에 p형 혹은 n형 불순물을 주입시켜 반도체장치의 작용을 위한 접합을 이루고, 전류 캐리어를 공급하는 이온주입공정이 적용된다. 이 이온주입공정은 특정 불순물 입자를 웨이퍼상의 특정 물질 층에 투입하여 물질 층의 조성과 전기적 특성을 바꾸는 것이다.In general, in the semiconductor manufacturing process, an ion implantation process is performed by injecting p-type or n-type impurities into the semiconductor layer to form a junction for the operation of the semiconductor device and supplying a current carrier. This ion implantation process involves injecting certain impurity particles into a specific material layer on the wafer to alter the composition and electrical properties of the material layer.

이온이 투입되는 영역을 살펴보면, 이온주입은 웨이퍼 전면에 걸쳐서 이루어지기도 하고, 이온주입마스크로 보호되지 않는 노출된 곳에서만 이루어지기도 한다. 이온주입의 깊이는 주로 이온주입장비에서 이온에 인가되는 전압에 의해 불순물 이온이 갖는 에너지에 비례하며, 이온주입 된 물질 층의 불순물 농도는 이온주입되는 불순물의 양에 의존하는 것이다.Looking at the region where ions are implanted, ion implantation may occur over the entire surface of the wafer, or only in exposed areas that are not protected by an ion implantation mask. The depth of ion implantation is mainly proportional to the energy of impurity ions by the voltage applied to the ions in the ion implantation equipment, and the impurity concentration of the ion implanted material layer depends on the amount of impurities implanted.

이러한 이온주입공정에 사용되는 이온주입장치는 크게 불순물을 투입시켜 이온화하고 이온화된 불순물을 웨이퍼에 주입시키기 위해 추출하는 부분, 추출된 불순물 이온을 가속시키고 필요한 특정의 불순물만을 선별하여 진행시키는 부분, 웨이퍼를 설치하여 가속된 불순물 이온이 주입되도록 하는 부분 등으로 나눌 수 있는데 모든 작업은 고진공 환경에서 이루어진다.The ion implantation apparatus used in such an ion implantation process includes a portion for greatly adding impurities to ionize and extract ionized impurities to be implanted into the wafer, a portion for accelerating the extracted impurity ions, and selectively selecting only specific impurities, and a wafer. It can be divided into parts to be injected to accelerate the impurity ion implantation, all work is done in a high vacuum environment.

불순물을 이온화시키고 추출하는 기능은 이온주입설비의 소오스 헤드(source head)에서 이루어지며 이 소오스 헤드에서 중요한 부분을 구성하는 것으로 아크 챔버가 있다.The function of ionizing and extracting impurities is performed at the source head of the ion implantation facility, and an arc chamber constitutes an important part of the source head.

종래의 이온주입장치용 아크 챔버는 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(10)에 가스가 공급하도록 챔버(10)의 측부에 설치된 가스공급관(16)과 필라멘트 전원(19)으로부터 전원을 공급받는 필라멘트(12)와 이 필라멘트(12) 주변으로 설치되는 캐소드(11)를 구비한다. 그리고 챔버(10)의 바닥에는 리펠러 플레이트(Repeller plate:13)가 설치된다.The arc chamber for a conventional ion implanter is a filament supplied with power from the gas supply pipe 16 and the filament power source 19 installed on the side of the chamber 10 to supply gas to the chamber 10 as shown in FIG. (12) and a cathode (11) provided around the filament (12). A repeller plate 13 is installed at the bottom of the chamber 10.

여기서 가스공급관(16)의 결합부분은 챔버(10)의 가스 공급구에 설치된 소켓(14)과 이 소켓(14)의 외면에 형성된 반구형 홈에 접하게 되는 볼조인트(15) 그리고 볼조인트(15)의 내경으로 삽입되는 가스공급관(16)과 이 가스공급관(16)의 외주에 형성된 지지판(18)과 볼조인트(15)의 외측면 사이에 지지된 스프링(17)으로 구현된다.Here, the coupling portion of the gas supply pipe 16 is a ball joint 15 and a ball joint 15 contacting a socket 14 installed at a gas supply port of the chamber 10 and a hemispherical groove formed on an outer surface of the socket 14. The gas supply pipe 16 is inserted into the inner diameter of the gas supply pipe 16 and the support plate 18 formed on the outer periphery of the ball joint (15) is supported by the spring 17 is supported.

이러한 종래의 아크 챔버에서의 가스공급관(16) 결합구조는 챔버(10)가 상하 좌우로 유동함에 따른 가스공급관(16) 결합부분의 파손을 방지하기 위한 것이다. 따라서 챔버(10)의 상하 좌우로의 유동이 발생하더라도 볼조인트(15)가 계속된 접촉상태를 유지할 수 있도록 하고 있다.The coupling structure of the gas supply pipe 16 in the conventional arc chamber is to prevent damage to the coupling portion of the gas supply pipe 16 as the chamber 10 flows up, down, left and right. Therefore, the ball joint 15 can maintain the continuous contact state even if the flow of the chamber 10 is moved up, down, left and right.

그런데. 이와 같이 종래의 가스공급관(16)의 결합구조에서 비록 볼조인트(15)가 스프링(17)의 탄성력으로 소켓(14)의 반구형홈에 밀착된 상태라고 하더라도 완전히 밀폐된 상태로 결합되어 있지 않으므로 해서 반응가스의 일부가 누설될 우려가 있다. 그리고 실질적으로 챔버(10)는 견고하게 고정된 상태를 유지하고 있기 때문에 유동이 발생할 염려가 거의 없고, 유동이 발생하더라도 거의 미세하게 발생하므로 이러한 간접 결합형태가 큰 효과를 발휘하지 못한다.By the way. Thus, in the coupling structure of the conventional gas supply pipe 16, even if the ball joint 15 is in close contact with the hemispherical groove of the socket 14 by the elastic force of the spring 17, it is not coupled in a completely sealed state Part of the reaction gas may leak. In addition, since the chamber 10 is firmly fixed, there is almost no fear of flow, and even if the flow occurs, the minute is generated in such a minute that such an indirect coupling form does not exert a great effect.

더욱이 공정 진행 중 발생한 고열로 인하여 스프링(17)의 탄성력이 떨어질 경우 이에 비례하여 볼조인트(15)의 밀착 상태 또한 느슨해지게 됨으로써 반응가스의 누설이 더욱 크게 발생하는 문제점이 있다.In addition, when the elastic force of the spring 17 is dropped due to the high temperature generated during the process, the contact state of the ball joint 15 is also loosened in proportion to this, thereby causing a greater leakage of the reaction gas.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 가스의 누설을 방지하도록 아크 챔버와 가스 공급관을 직접 결합시키도록 하는 연결관을 가진 이온주입장치용 아크 챔버를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an arc chamber for an ion implantation apparatus having a connecting tube for directly coupling the arc chamber and the gas supply pipe to prevent the leakage of gas.

전술한 목적과 관련된 본 발명의 다른 목적은 가스 공급관과 아크 챔버를 서로 연통 결합시키는 연결관에 소정의 탄성력을 부여한 이온주입장치용 아크 챔버를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention in connection with the above object is to provide an arc chamber for an ion implantation apparatus that imparts a predetermined elastic force to a connecting tube for communicating a gas supply pipe and an arc chamber to each other.

도 1은 종래의 이온주입장치용 아크 챔버를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an arc chamber for a conventional ion implantation device.

도 2는 본 발명에 따른 이온주입장치용 아크 챔버를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an arc chamber for an ion implantation apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 이온주입장치용 아크 챔버의 가스관 결합부를 확대 도시한 단면도이다.Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of the gas pipe coupling portion of the arc chamber for the ion implantation apparatus according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 이온주입장치용 아크 챔버의 가스관 결합부의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.Figure 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the gas pipe coupling portion of the arc chamber for the ion implantation apparatus according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100...챔버100 ... chamber

110...캐소드110 cathode

120...필라멘트120 filament

160...가스공급관160.Gas Supply Pipe

190...필라멘트 전원190 Filament Power

200...연결관200 ... connector

210...주름부210.Wrinkle

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이온주입장치용 아크 챔버는 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되며 열전자를 상기 챔버 내부로 방출하는 필라멘트; 상기 필라멘트로부터 방출된 열전자와 충돌하여 이온을 형성하도록 상기 챔버의 내부로 반응가스를 공급하는 가스공급관; 상기 챔버의 일측에 형성된 홀에 일단이 결합되고 타단이 상기 가스공급관과 직접 연결된 연결관을 구비한다.Arc chamber for the ion implantation apparatus according to the present invention for achieving the above object is a chamber; A filament installed inside the chamber and emitting hot electrons into the chamber; A gas supply tube supplying a reaction gas into the chamber to collide with hot electrons emitted from the filament to form ions; One end is coupled to the hole formed on one side of the chamber and the other end is provided with a connection pipe directly connected to the gas supply pipe.

그리고 바람직하게 상기 연결관은 소정의 탄성력을 가지는 주름부를 구비한 것을 특징으로 한다.And preferably, the connecting tube is characterized in that provided with a wrinkle portion having a predetermined elastic force.

이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 이온주입장치용 아크 챔버는 도 2에 도시된 바와 같이 함체 형태로 형성된 챔버(100)와 이 챔버(100)의 일측으로 삽입 설치되는 캐소드(110)를 구비한다.The arc chamber for the ion implantation apparatus according to the present invention includes a chamber 100 formed in an enclosure form and a cathode 110 inserted into one side of the chamber 100 as shown in FIG. 2.

그리고 캐소드(110)의 내부로는 필라멘트(120)가 내설되고, 이 필라멘트(120)로 전원을 공급하기 위한 필라멘트 전원(190)이 마련되어 필라멘트(120)로부터 열전자가 챔버(100) 내부로 방출되게 되어 있다. 그리고 챔버(100)의 바닥에는 리펠러 플레이트(130)가 설치된다.In addition, the filament 120 is installed inside the cathode 110, and a filament power source 190 for supplying power to the filament 120 is provided such that hot electrons are discharged from the filament 120 into the chamber 100. It is. The repeller plate 130 is installed at the bottom of the chamber 100.

한편, 챔버(100)의 일측면에는 도 3에 도시된 바와 같이 반응가스가 공급되는 홀(미부호)이 형성되고, 이 홀에는 홀에 직접 고정 결합되는 연결관(200)이 장착된다. 그리고 연결관(200)의 외측단에는 가스공급관(160)이 연결관(200)의 내경으로 직접 삽입되어 고정 장착되어 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, one side of the chamber 100 is provided with a hole (unsigned) through which a reaction gas is supplied, and the connection pipe 200 directly fixed to the hole is mounted in the hole. The gas supply pipe 160 is directly inserted into and fixed to the inner diameter of the connection pipe 200 at the outer end of the connection pipe 200.

여기서 연결관(200)은 도 4에 도시된 바와 같이 소정의 탄성력을 가지는 주름부(210)를 함께 구현할 수 있는데, 이것은 챔버(100)의 유동에 따른 연결관(200)과 가스공급관(160)의 결합 상태의 원활한 유지를 위하여 적용된다.Wherein the connection pipe 200 may be implemented with a corrugated portion 210 having a predetermined elastic force as shown in Figure 4, which is the connection pipe 200 and the gas supply pipe 160 according to the flow of the chamber 100 It is applied to keep the combined state of

이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 이온주입장치용 아크 챔버의 작용상태에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation state of the arc chamber for the ion implantation apparatus according to the present invention configured as described above will be described.

본 발명에 따른 이온주입장치용 아크 챔버는 반도체 제조공정중 이온주입공정에서 웨이퍼에 이온을 주입하기 위하여 이온을 발생시키는 소오스 헤드(source head)에 위치한 것이다.The arc chamber for an ion implantation apparatus according to the present invention is located in a source head for generating ions to inject ions into a wafer in an ion implantation process during a semiconductor manufacturing process.

그 작동은 먼저 필라멘트 전원(190)으로부터 필라멘트(120)에 전원을 공급하면 필라멘트(120)는 다수의 열전자를 캐소드(110)를 거쳐 챔버(100) 내부로 방출한다. 그리고 동시에 가스공급관(160)으로부터는 반응가스가 챔버(100) 내부로 공급되게 되고, 이때 공급된 반응가스는 필라멘트(120)로부터 방출된 열전자와 충돌하여 공정에 필요한 이온을 생성하게 된다.The operation is first supplied from the filament power source 190 to the filament 120, the filament 120 emits a plurality of hot electrons through the cathode 110 into the chamber 100. At the same time, the reaction gas is supplied from the gas supply pipe 160 into the chamber 100, and the supplied reaction gas collides with the hot electrons emitted from the filament 120 to generate ions required for the process.

한편, 가스공급관(160)은 종래와 같이 볼조인트(15)에 의하여 간접 결합된 상태가 아니라 연결관(200)에 직접 결합된 상태이기 때문에 볼조인트의 밀착 불량에 의한 가스 누설이 발생하지 않는다.Meanwhile, since the gas supply pipe 160 is not directly indirectly coupled by the ball joint 15 as in the related art, the gas supply pipe 160 is directly coupled to the connection pipe 200, so that gas leakage due to poor adhesion of the ball joint does not occur.

더욱이 연결관(200)에 주름부(210)를 구현함으로써 만약 발생할 챔버(100)의 유동에 의한 연결관(200)과 가스 공급관(160)에 외부 부하가 작용하더라도 이 주름부(210)에서 충분히 이때의 부하에 대한 완충을 수행함으로 안정된 직접 결합상태를 유지시킨다.Furthermore, by implementing the corrugation portion 210 in the connecting pipe 200, even if an external load acts on the connecting pipe 200 and the gas supply pipe 160 due to the flow of the chamber 100 to be generated, it is sufficient in the corrugating portion 210. By performing the buffer against the load at this time to maintain a stable direct coupling state.

상술한 바와 같이 본 발명은 가스공급관(160)과 챔버(100)를 연결관(200)을 통하여 직접 결합된 상태를 유지하도록 한 것이고, 이에 더하여 연결관(200)에 소정의 탄성력을 가지는 주름부(210)를 구현하도록 한 것이다.As described above, the present invention is to maintain the gas supply pipe 160 and the chamber 100 directly coupled through the connection pipe 200, in addition to the wrinkle portion having a predetermined elastic force in the connection pipe 200 (210).

그러나 이와 달리 연결관(200)의 재질자체를 탄성력을 가지는 내열성 수지재질로도 구현할 수 있고, 그 외의 다양한 구성으로 챔버(100)에 가스공급관(160)이 직접 연결한 상태로 제작할 수 있으나, 기본적으로 본 발명에서와 같이 가스공급관(160)과의 직접 연결방식을 채택한 것이라면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.However, unlike this, the material of the connection pipe 200 may be realized as a heat-resistant resin material having elasticity, and the gas supply pipe 160 may be directly connected to the chamber 100 in various other configurations, but basically, As such, if it adopts a direct connection with the gas supply pipe 160 as in the present invention should be considered to be included in the technical scope of the present invention.

이상과 같은 본 발명에 따른 이온주입장치용 아크 챔버는 가스공급관과 아크 챔버의 연결부분을 종래의 간접 밀착 결합에서 직접 결합방식으로 개선함으로써 가스공급관의 결합 및 접촉 불량에 의한 반응가스의 누설 및 공급 불량을 방지할 수 있도록 하여 보다 안정된 이온주입공정이 이루어지도록 하는 효과가 있다.The arc chamber for ion implantation apparatus according to the present invention as described above improves the connection portion between the gas supply pipe and the arc chamber in a direct coupling method in the conventional indirect close coupling, the leakage and supply of the reaction gas due to the coupling and poor contact of the gas supply pipe It is possible to prevent defects to effect a more stable ion implantation process.

Claims

chamber;

A filament installed inside the chamber and emitting hot electrons into the chamber;

A gas supply tube supplying a reaction gas into the chamber to collide with hot electrons emitted from the filament to form ions;

One end is coupled to the hole formed in one side of the chamber and the other end arc chamber for the ion implantation device, characterized in that it comprises a connection pipe directly connected to the gas supply pipe.

The arc chamber of claim 1, wherein the connection pipe has a corrugation portion having a predetermined elastic force.