KR20040069447A - 이온 주입 장치의 이온소스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온 주입될 양이온을 생성시키는 반도체 이온주입장치의 이온소스에 관한 것으로, 본 발명은 이온 주입 공정용 가스가 주입되는 아크챔버, 상기 아크챔버 내부의 가스를 이온화시키기 위한 열전자를 방출하는 필라멘트 및 상기 필라멘트와 대향하여 열전자를 반발시키기 위하여 리플렉터를 포함한다. 여기서, 상기 리플렉터는 상기 아크챔버의 중앙에 위치된다. 그리고 상기 리플렉터는 사각형 타입으로 이루어진다.

Description

이온 주입 장치의 이온소스{ION SOURCE OF ION IMPLANTER}

본 발명은 이온 주입 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 이온 주입될 양이온을 생성시키는 반도체 이온주입장치의 이온소스에 관한 것이다.

웨이퍼를 가공하는 공정에서, 웨이퍼의 표면에 회로 패턴을 형성하기 위하여 박막, 사진, 식각 및 확산 등의 공정이 반복적으로 수행되며 이러한 공정 중에서 웨이퍼 표면에 불순물을 주입하는 공정의 한 가지 수단으로 이온 주입 장치가 이용된다.

이온 주입 장치는 이온을 생성하는 이온 소스(ion source), 생성된 이온을 분류하는 이온 분석부(ionanalyzer), 분류된 이온의 주사 방향을 유도하는 이온 주사부(beam gate), 주사된 이온이 웨이퍼 표면에 주입되는 이온주입부(target) 및 각 부분의 기계적 동작을 보조하는 보조 설비(utility) 등을 포함한 구성을 갖는다.

도 1을 참조하면, 이온 소스(10)는 다음과 같은 구조를 갖는다. 필라멘트(14)가 설치된 아크챔버(arc chamber;12)과, 아크챔버 내부를 고 진공상태로 유지시키는 진공 펌프를 갖는 구조를 가지며, 아크챔버 내부로 가스 및 고주파 전원이 공급되어 이온이 생성된다.

도 1에 나타난 바와 같이, 이온소스(10)의 아크 챔버(12)에는 필라멘트(14)에서 발생하는 전자들을 아크 챔버의 중심으로 모아주는 역할을 하는 리플렉터(reflector;16)가 설치된다. 원형 타입의 리플렉터(16)는 아크 챔버(12)의 end cap(도면에서 점선으로 표시한 "a"부분)을 충분하게 보호하지 못하기 때문에 빔 생성시 아크 챔버의 end cap 손상을 가속화시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 아크 챔버 내부에 플라즈마 생성을 효율적으로 할 수 있는 그리고 빔 생성시 아크 챔버의 end cap을 보호할 수 있는 새로운 형태의 이온주입장치의 이온소스를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 이온 주입 장치의 이온소스의 개략도;

도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온 소tm가 적용된 이온 주입 설비의 개략적인 구성도;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온 주입 장치의 이온 소스의 개략도;

도 4는 도 3에 표시된 리플렉터의 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110 : 이온 소스

112 : 아크챔버

114 : 필라멘트

116 : 리플렉터

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 이온 주입 장치의 이온소스는 이온 주입 공정용 가스가 주입되는 아크챔버와; 상기 아크챔버 내부의 가스를 이온화시키기 위한 열전자를 방출하는 필라멘트 및; 상기 필라멘트와 대향하여 열전자를 반발시키기 위하여 리플렉터를 포함하되; 상기 리플렉터는 상기 아크챔버의 중앙에 위치된다. 본 발명에서 상기 리플렉터는 사각형 타입으로 이루어진다. 본 발명에서 상기 리플렉터는 라운딩된 모서리를 갖는다.

예컨대, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 2 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 또 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.

도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온 소스가 적용된 이온 주입 설비의 개략적인 구성도이다. 도 2를 참고하면, 이온 주입 설비(100)는 반응 가스를 이온화하여 이온빔을 형성하는 이온소스(110), 이온빔으로부터 바람직하지 않은 종류를 분리하는 분석기(130), 일정 범위(예를 들면, 2KeV 내지 200KeV의 범위)의 에너지로 이온빔을 가속시키기 위한 가속기(140), 그리고 이온 주입 챔버(150)를 포함하고 있다.

도 3을 참고하면, 상기 이온 소스(110)는 반응 가스를 이온화시키는 아크 챔버(112)를 구비한다. 상기 아크 챔버(112)의 베이스 플레이트(113a)에는 가스 도입구(inlet port;120)가 형성되어 있으며, 이 가스 도입구(120)에는 아크 챔버(112)내로 이온의 원천이 되는 가스를 공급하는 가스 공급관(180)이 연결되어 있다. 상기 가스 도입구(120)와 대향되는 상기 아크 챔버의 전면(front) 플레이트(113b)에는 이온화된 이온빔이 빠져나가는 출구(118)가 형성되어 있다.

한편, 상기 아크 챔버(112)내에는 전류가 인가되어 열전자를 발생하는 필라멘트(114)가 설치되어 있다. 상기 아크 챔버(110)내에는 음극 전류가 인가되는 리플렉터(116)가 설치되어 있다. 상기 필라멘트(114)와 상기 리플렉터(116)는 상기 아크 챔버(112)내에 서로 대향되게(마주보게) 배치된다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 리플렉터(116)는 사각 슬리브 타입으로 이루어지며, 곡률진 모서리들을 갖는다. 이 사각 슬리브타입의 리플렉터(116)는 아크 챔버(112)의 중앙에 충분히 위치하도록 지지바(116a)의 길이를 기존보다 5-8mm 길게 형성하였다.

이처럼, 상기 리플렉터(116)를 아크 챔버의 중앙에 위치시킴으로써, 아크챔버 내부에 플라즈마 생성을 효율적으로 할 수 있도록 충분히 가두어 둘 수 있는 것이다. 또한, 빔 생성시 아크 챔버의 end cap을 보호할 수 있으며, 안정된 빔을 통한 소스 라이프 타임을 향상시킬 수 있는 각별한 효과가 있다.

예컨대, 반응 가스 저장소로부터 As, P, B, Ar 등과 같은 불순물을 포함하는 반응 가스는 상기 가스 도입구(120)를 통해서 상기 아크 챔버(112) 내로 빠른 유속을 가지고 공급된다. 반응 가스가 상기 아크 챔버(112)내로 제공되면, 전류가 상기 필라멘트(114)에 인가되고 필라멘트(114)로부터 열전자가 발생된다. 상기 필라멘트(114)에서 발생된 열전자들은 반응 가스와 충돌하면서 반응 가스 원자 또는 분자내의 전자들을 방출시켜 반응 가스를 이온화 시킨다. 이온화된 반응 가스(이온 빔)는 아크 챔버의 출구(118)를 통하여 배출되어 가속기에서 소정의 에너지를 갖도록 가속되어 이온 주입 공정에 사용된다. 상기 필라멘트(114)에서 방출된 열전자는 상기 아크 챔버(112)와 필라멘트(114) 간의 전위차에 의하여 아크 챔버(112)의 벽쪽으로 향하면서 상기 반응 가스와 충돌하여 이온화를 진행시킨다. 여기서, 반응 가스는 상기 가스 도입구(120)를 통해 플로우된다.

이상에서는 바람직한 실시예들을 예시하고 그 것을 통해서 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 거기에 한정되는 것이 아님을 유의해야 하며, 본 발명의 사상과 기술적 범위를 벗어나지 않는 선에서 다양한 실시예들 및 변형예들이 있을 수 있다는 것을 잘 이해해야 한다.

이상에서, 본 발명에 따른 이온 소스의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

이와 같은 본 발명을 적용하면, 아크 챔버 내부에 플라즈마 생성을 효율적으로 할 수 있으며, 빔 생성시 아크 챔버의 end cap을 보호할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 이온 주입 장치의 이온소스에 있어서:

   이온 주입 공정용 가스가 주입되는 아크챔버와;

   상기 아크챔버 내부의 가스를 이온화시키기 위한 열전자를 방출하는 필라멘트 및;

   상기 필라멘트와 대향하여 열전자를 반발시키기 위하여 리플렉터를 포함하되;

   상기 리플렉터는

   상기 아크챔버의 중앙에 위치되어 상기 아크챔버 내부에 플라즈마 생성을 효율적으로 할 수 있도록 가두어 둘 수 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치의 이온소스.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 리플렉터는 사각형 타입으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치의 이온소스.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 리플렉터는 라운딩된 모서리를 갖는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치의 이온소스.