KR20040078350A - 이온주입장치의 그라운드플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 이온주입 장치에서 분리 및 조립이 간편하고 스크류의 열팽창으로 인한 파손을 방지하는 그라운드 플레이트 구조에 관한 것이다.

이를 위한 이온주입장치의 그라운드 전극판은, 그라운드보디와 그라운드 플레이트가 일체형으로 형성되어 있으며, 원주방향으로 일정 간격마다 스크류를 삽입하기 위해 형성된 복수 개의 홀을 구비한다.

Description

이온주입장치의 그라운드플레이트{GROUND PLATE OF ION IMPLANTER}

본 발명은 반도체 이온주입장치의 그라운드 플레이트 구조에 관한 것으로, 특히 반도체 이온주입 장치에서 분리 및 조립이 간편하고 스크류의 열팽창으로 인한 파손을 방지하는 그라운드 플레이트 구조에 관한 것이다.

반도체 제조공정은 확산(Diffusion)공정, 사진(Photo-lithography)공정, 금속공정 및 이온 주입 공정 등의 단위 공정들이 유기적으로 연속되어 이루어진다. 이 중에서 이온주입 공정은, 불순물 이온을 형성한 후 가속에너지의 양을 조절하여 원하는 양의 불순물 이온을 반도체 기판 전면의 원하는 깊이까지 고르게 주입하는 공정이다. 상기 불순물 이온은 붕소(B), 인(P), 비소(As) 등을 가리킨다.

반도체장치의 제조에서 중요한 공정으로 이온 주입공정을 들 수 있으며, 반도체장치는 도체와 절연체, 반도체의 박막을 형성하고 이를 패터닝하여 전자회로의 소자를 형성하고 결합시켜서 이루어진 장치이다. 소자의 형성에서 특히 반도체의 특성을 이용하게 되는데 반도체는 순수한 실리콘 등의 물질만으로 이용되기 보다는 소자의 특성을 원하는 사양에 맞게 제조할 수 있도록 해주고 소자의 특성을 필요에 따라 향상시키기 위해서 반도체를 이루는 물질에 일정 농도의 불순물을 포함시킨다.

이 불순물이 전자나 정공 같은 전하 캐리어 공급원의 역할을 하여 소자는 더 작은 전압에서도 작동이 가능해지고, 서로 다른 불순물을 첨가시킨 반도체 층을 접하게 하여 다양한 기능의 반도체장치를 구성 할 수 있다.

반도체에 전하 캐리어의 소오스가 되는 불순물을 공급하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있으며 이온 주입법도 그 가운데 중요한 하나가 된다. 특히 이온 주입법은 고도로 정밀하게 이루어진 설비 조절기와 계측기를 통해 원하는 물질 층의 원하는 깊이에 원하는 농도로 불순물을 주입하여 반도체의 불순물 농도를 조절하고 그 특성을 조절할 수 있으므로 많이 사용되고 있다.

이온주입장비는 이온빔을 구성하는 불순물 원소를 가스형태로 공급하여 아크 방전 등의 방법으로 이온을 발생시키고 발생된 이온이 전계를 형성하여 가속시켜 타겟에 놓인 웨이퍼 면에 주입시키는 형태를 가지고 있다. 그리고 이온주입장비는 원하는 불순물을 선별하기 위해 이온빔 경로 상에 자계를 형성하여 물질들을 편향시키고 그 편향정도에 따라 좁은 슬릿을 두어 일정 성분만 통과하게 함으로써 일종의 필터의 역할을 하는 부분을 구비한다.

또한 이온빔의 경로는 고 진공을 유지하여 경로상의 다른 기체와 이온빔 물질이 충돌하여 농도나 투입 깊이 조절을 방해하지 않도록 설치된다.

도 1은 일반적인 이온주입장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 이온발생을 위한 이온발생기(10)와, 상기 이온발생기(10)로부터 발생된 이온들 중에서 원하는 이온빔만을 선택하여 통과시키는 질량분석기(12)와, 상기 질량분석기(12)를 통과한 이온빔을 이온주입 시 원하는 에너지를 갖도록 가속하는 빔 가속기(14)와, 상기 빔 가속기(14)로부터 가속된 이온빔을 포커싱하는 포커스 렌즈(16)와, 상기 포커스 렌즈(16)로부터 포커싱 이온 빔 중에서 중성 빔을 제거하기 위한 정전분류기(18)와, 상기 정전분류기(18)를 통과한 이온빔을 X축으로 주사하기 위한 X축 주사기(20)와, 상기 이온빔의 흐름을 조정하기 위한 빔게이트(22)와, 상기 빔게이트(22)를 통과한 이온빔을 Y축으로 주사하기 위한 Y축 주사기(24)로 구성되어 있다.

이온발생기(10)로부터 방출된 이온빔은 원하지 않는 종류의 이온들을 제거하기 위하여 질량 분석기(12)를 통과한다. 상기 질량분석기(12)는 자기장 내에서 같은 에너지를 갖는 이온들이라도 질량이 다르면 굽는 효과(bending effect)가 다른 원리를 이용하여 원하는 이온빔만을 선택하여 통과시키는 기능을 한다. 상기 질량 분석기(12)를 통과한 이온빔은 빔 가속기(14)를 통과하면서 이온주입 시 원하는 에너지를 갖도록 가속된다. 상기 빔 가속기(14)를 통과하면서 가속된 이온빔은 포커스 렌즈(16)에 의해 포커싱되고, 다시 정전 분류기(18)에 의해 중성 빔이 제거된다. 상기 정전 분류기(18)를 통과한 이온빔은 Y축 주사기(20)와 게이트(22) 및 Y축 주사기(24)를 통과하여 최종적으로 반도체 웨이퍼(26)에 도달된다.

도 2는 종래의 반도체 이온주입설비의 이온발생기(10)의 구성도이다.

그라운드바디(42)에 나사로 고정되고 이온소스로부터 추출된 이온빔의 경로를 유도하기 위해 양극의 전압이 인가되는 그라운드 전극판(40)과, 상기 그라운드전극판(40)과 소정의 거리로 이격되게 설치되고 경로를 이탈한 상기 이온빔으로부터 유도되는 2차전자가 상기 이온소스로 역류하는 것을 방지하도록 음극의 전압이인가되는 서프레션전극판(36)과, 상기 그라운드전극판(40) 서프레션전극판(36) 사이에 설치되어 상기 그라운드 전극판(40)과 서프레션전극판(36)을 서로 절연시키는 인슐레이터(38)와, 상기 서프레션전극판(36)에 나사로 고정되어 상기 이온빔이 중심부 관통홀을 통해 통과되도록 형성된 깔대기형상의 서프레션캡(32)과, 상기 그라운드전극판(36)에 고정되어 상기 이온빔이 통과되도록 관형상의 그라운드캡(44)과, 상기 서프레션전극판(36)을 보호하고 상기 이온빔이 통과되도록 형성된 익스트랙션애퍼처(30)로 구성되어 있다.

이온빔은 익스트렉션 애퍼처(30)를 통과하여 서프레션캡(32)을 통과하여 그라운드캡(44)으로 빠져나가면서 빔 가속기(14)로 공급된다. 이때 이온빔은 양극을 띠는 그라운드전극판(40)에 유도되고 상기 이온빔에 의해 발생하는 2차전자는 음극을 띠는 서프레션전극판(36)에 의해 아크챔버로 역류되는 것을 방지한다.

이와 같은 종래의 이온주입설비의 이온소스발생기에서 그라운드 플레이트는 도 3과 같은 구성을 갖는다.

그라운드보디(50)와, 상기 그라운드보디(50)위에 형성되는 그라운드 플레이트(52)로 구성되어 있다. 그라운드보디(50)에는 원형으로 형성되어 스크류를 각각 삽입하기 위한 8개의 홀(54)이 형성되어 있고, 상기 그라운드 플레이트(52)는 상기 그라운드보디(50) 위에 얹혀지며, 스크류를 삽입하기 위한 4개의 홀(56)이 형성되어 있다. 따라서 상기 그라운드보디(50)와 그라운드 플레이트(52)는 8개의 홀(54) 및 4개의 홀(56)에 스크류를 각각 삽입하여 체결 고정된다.

상기와 같은 종래의 그라운드 전극판은 그라운드보디(50)와 그라운드 플레이트(52)가 같은 전위임에 불구하고 2개로 분리되어 있어 조립 및 분리가 복잡하고, 조립 및 분리 시 고열로 인한 스크류의 팽창으로 스크류의 브로큰 및 스크류 탭(Screw Tap)의 마모로 인해 설비가 파손되는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 조립 및 분리가 용이하고 스큐류의 수를 줄여 스크류의 브로큰 및 탭마모를 줄일 수 있는 그라운드 전극판을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 이온주입장치의 그라운드 전극판은, 원형으로 이루어진 원형판과, 상기 원형판의 중앙부에 형성된 중앙홀과, 상기 원평판에 원주방향으로 일정 간격마다 스크류를 삽입하기 위해 형성된 복수 개의 홀을 포함함을 특징으로 한다.

상기 중앙홀의 종단부에 일정 높이를 갖도록 상기 원형판과 일체형으로 형성된 돌출부를 더 포함함을 특징으로 한다.

상기 복수 개의 홀은 6개임을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 이온주입장치의 그라운드 전극판은, 그라운드보디와 그라운드 플레이트가 일체형으로 형성되어 있으며, 원주방향으로 일정 간격마다 스크류를 삽입하기 위해 형성된 복수 개의 홀을 구비함을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 이온주입장치의 구성도

도 2는 종래의 반도체 이온주입설비의 이온발생기(10)의 구성도

도 3은 종래 그라운드 전극판 구조도

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 그라운드 전극판 구조도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 이온발생기 12: 질량분석기

14: 빔가속기 16: 포커스렌즈

18: 정전분류기 20: Y축주사기

22: 빔게이트 24: X축 주사기

26: 웨이퍼 30: 익스트렉션 애퍼처

32: 서프레션캡

36: 서프레션전극판 38: 절연부

40, 60: 그라운드 전극판 42, 50: 그라운드보디

52: 그라운드 플레이트 54: 8개의 홀

56: 4개의 홀 62: 돌출부

64: 6개의 홀 66: 중앙홀

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 그라운드 전극판의 구조도이다.

원형으로 이루어진 원형판(60)과, 중앙부에 일정크기의 중앙홀(66)이 형성되어 있고, 상기 중앙홀(66)의 종단부에 일정 높이를 갖는 돌출부(62)가 일체형으로 형성되어 있다. 상기 그라운드 플레이트(60)는 원주방향으로 일정 간격마다 스크류를 삽입하는 6개의 홀(64)이 형성 되어있다.

따라서 종래의 그라운드 전극판은 도 3과 같이 그라운드보디(50)와 그라운드 플레이트(52)로 구성되어 2개로 각각 분리되어 있기 때문에 그라운드보디(50)와 그라운드 플레이트(52)를 각각 고정하기 위해 그라운드보디(50)에 8개의 홀(54)이 형성되어 있고, 그라운드 플레이트(52)에 4개의 홀(56)이 형성되어 있다.

그러나 본 발명의 그라운드 전극판(60)에서는 그라운드보디(50)와 그라운드 플레이트(52)를 일체형으로 형성하여 스크류를 이용하여 조립 및 분해를 위한 홀을 종래의 12개에서 6개로 줄임으로서, 분해/조립 시 스크류의 열팽창으로 인한 그라운드 전극판(60)이 파손되는 문제를 해결하여 설비의 수명을 연장할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 2개로 분리되어 있는 그라운드 전극판을 하나로 제작하여 조립이나 분해 시 작업시간을 단축하여 생산성을 높일 수 있고, 또한분해나 조립 시 스크류의 브로큰이나 스크류 탭 마모로 인한 설비의 파손을 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 이온주입장치의 그라운드 전극판에 있어서,

   원형으로 이루어진 원형판과,

   상기 원형판의 중앙부에 형성된 중앙홀과,

   상기 원평판에 원주방향으로 일정 간격마다 스크류를 삽입하기 위해 형성된 복수 개의 홀을 포함함을 특징으로 하는 이온주입장치의 그라운드 전극판.
2. 제1항에 있어서,

   상기 중앙홀의 종단부에 일정 높이를 갖도록 상기 원형판과 일체형으로 형성된 돌출부를 더 포함함을 특징으로 하는 이온주입장치의 그라운드 전극판.
3. 제2항에 있어서,

   상기 복수 개의 홀은 6개임을 특징으로 하는 이온주입장치의 그라운드 전극판.
4. 이온주입장치의 그라운드 전극판에 있어서,

   그라운드보디와 그라운드 플레이트가 일체형으로 형성되어 있으며, 원주방향으로 일정 간격마다 스크류를 삽입하기 위해 형성된 복수 개의 홀을 구비함을 특징으로 하는 이온주입장치의 그라운드 전극판.
5. 제4항에 있어서,

   상기 복수 개의 홀은 6개임을 특징으로 하는 이온주입장치의 그라운드 전극판.