KR20040101756A - A source head arc chamber of ion implantation machine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버에 관한 것이다.The present invention relates to a source head arc chamber of an ion implantation apparatus.
일반적으로, 반도체 웨이퍼상의 이온주입에 사용되는 이온주입장치에는 이온빔을 생성하는 소스 헤드가 포함된다. 이와같은 소스 헤드에서 이온빔이 만들어지는 공간을 아크챔버라 한다.In general, an ion implantation apparatus used for ion implantation on a semiconductor wafer includes a source head for generating an ion beam. The space where the ion beam is made in such a source head is called an arc chamber.
아크챔버는 중성 원자에서 전자를 떼어내어 양으로 대전된 입자를 만들어 주는 설비로서, 가열된 필라멘트로부터 나온 전자빔을 중성 원자에 쏘아 원자에 구속되어 있는 전자를 떼어낸다. 이렇게 발생된 양이온을 이온 공급부에서 추출하여 이온 주입에 사용될 이온빔으로 만든다.An arc chamber is a facility that removes electrons from a neutral atom to form positively charged particles. The arc chamber shoots an electron beam from a heated filament at a neutral atom to remove electrons bound to the atom. The cations thus generated are extracted from the ion supply to make an ion beam to be used for ion implantation.
도 1 은 종래 이온주입장치의 소스 헤드(200) 아크챔버(100)의 구성을 설명하기 위해 커버(140)가 분리된 상태의 아크챔버(100)를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view illustrating the arc chamber 100 in a state in which the cover 140 is separated to explain the configuration of the source chamber 200 of the conventional ion implantation apparatus 100.
도 1을 참조하면, 아크 챔버(100)는 베이스플레이트(110)의 일면에 사각펜스(120)를 돌출형성하여 이러한 사각펜스(120)내부에 아크생성실(130)을 마련하고, 상기 사각펜스(120)의 개방되는 상부면에 아크 슬릿(150)을 갖는 커버(140)를 설치하여 구성된다. 이와같은 아크생설실(130)에 위치하는 베이스플레이트(110)에는 가스공급을 위해 가스유입홀(191)을 갖는 유입구(190)가 형성된다.Referring to FIG. 1, the arc chamber 100 protrudes a square fence 120 on one surface of the base plate 110 to provide an arc generating chamber 130 inside the square fence 120, and the square fence 120. It is configured by installing a cover 140 having an arc slit 150 on the open upper surface of the 120. The inlet 190 having a gas inlet hole 191 is formed in the base plate 110 located in the arc production chamber 130 as described above.
또한, 상기 아크생성실(130)의 일측벽과 타측벽에는 필라멘트(160 : FILAMENT)에 전류를 가해서 열전자를 방출하는 캐소드(170 : CATHOD)와, 공급된 가스와 캐소드(170)에 의한 열전자(熱電子)의 충돌로 이온화된 가스가 증착되는 리펠러(180 : REPELLER)가 설치된다.In addition, one side wall and the other side wall of the arc generation chamber 130, the cathode 170 (CATHOD) for applying a current to the filament 160 (FILAMENT) to release the hot electrons, and the hot electrons by the supplied gas and cathode (170) A repeller 180 (REPELLER) in which ionized gas is deposited due to the collision of the electrons is installed.
이에 따라, 상기 아크생성실(130)에서는 필라멘트(160)에서 방출된 열전자가 캐소드(170)와의 전위차로 인해 캐소드(170)에 충돌하여 캐소드(170)를 가열한다. 가열된 캐소드(170)의 표면에서는 2차 열전자가 방출됨과 아울러 이러한 2차 열전자가 아크생성실(130)에 유입된 가스 도판트분자와 충돌하여 이온화된 가스를 생성하게 된다.Accordingly, in the arc generation chamber 130, hot electrons emitted from the filament 160 collide with the cathode 170 due to the potential difference with the cathode 170 to heat the cathode 170. Secondary hot electrons are emitted from the surface of the heated cathode 170 and the secondary hot electrons collide with gas dopant molecules introduced into the arc generation chamber 130 to generate ionized gas.
하지만, 종래 아크챔버(100)는 이온화된 가스를 형성하는 과정에서 아크생성실(130)내 가스이송홀(191) 주변 및 상기 리펠러(180)와 캐소드(170)가 부착되는 측벽을 부식 또는 식각시켜 손상을 주게 된다. 이와같은 손상은 아크챔버(100)의 수명을 단축시키는 요인으로 작용하게 되어 유지 비용이 많이 소모되는 문제점이 있다.However, the conventional arc chamber 100 corrodes or closes the gas transfer hole 191 in the arc generating chamber 130 and sidewalls to which the repeller 180 and the cathode 170 are attached in the process of forming the ionized gas. Etching can cause damage. Such damage is a factor that shortens the life of the arc chamber 100 has a problem that the maintenance cost is consumed a lot.
또한, 기존 유입구(190)의 가스이송홀(191)은 도 2에서와 같이 단순한 직선형태 관통홀로써 형성됨에 따라 이러한 가스이송홀(191)을 통해 유입되는 가스 도판트분자의 흐름이 느려 캐소드(170)표면에서 방출되는 열전자와의 충돌이 활성화되지 않아 이온화효율이 저하되는 문제점이 있다.In addition, since the gas transfer hole 191 of the existing inlet 190 is formed as a simple straight through hole as shown in FIG. 2, the flow of the gas dopant molecules introduced through the gas transfer hole 191 is slow, the cathode ( 170) There is a problem that the ionization efficiency is lowered because the collision with hot electrons emitted from the surface is not activated.
이에, 본 발명은 전술한 종래 이온주입장치의 소스헤드 아크챔버가 갖는 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로,Accordingly, the present invention was devised to solve the general problems of the source head arc chamber of the conventional ion implantation apparatus described above.
본 발명의 목적은 열전자와 도판트분자의 충돌에 의한 손상을 방지하여 사용수명을 연장할 수 있는 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a source head arc chamber of an ion implantation apparatus capable of preventing a damage caused by collision of hot electrons and dopant molecules to extend the service life thereof.
또 다르게는 가스이송홀의 구조를 개선하여 캐소드의 표면에서 방출된 2차열전자와 도판트분자와의 충돌을 활성화함에 따라 이온화효율을 향상시킬 수 있는 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버를 제공함에 있다.In another aspect, the present invention provides a source head arc chamber of an ion implantation apparatus that can improve ionization efficiency by activating collision between secondary heat electrons and dopant molecules emitted from the surface of the cathode by improving the structure of the gas transfer hole.
도 1 은 종래 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버의 구성을 설명하기 위해 커버가 분리된 상태의 아크챔버를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view illustrating an arc chamber in which a cover is removed to explain a configuration of a source head arc chamber of a conventional ion implantation apparatus.
도 2는 종래 아크챔버의 측단면도이다.2 is a side cross-sectional view of a conventional arc chamber.
도 3a는 본 발명에 따른 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버를 설명하기 위한 측단면도이다.Figure 3a is a side cross-sectional view for explaining the source head arc chamber of the ion implantation apparatus according to the present invention.
도 3b는 본 발명에 따른 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버를 설명하기 위한 평면도이다.3B is a plan view illustrating a source head arc chamber of the ion implantation apparatus according to the present invention.
도 4는 도 3a의 A부분 확대도이다.4 is an enlarged view of portion A of FIG. 3A.
<도면주요부위에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for major parts of drawing>
1 : 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버 2 : 베이스플레이트1: Source head arc chamber of ion implantation device 2: Base plate
3 : 사각펜스 4 : 이크생성실3: Square fence 4: Ich generating room
21 : 유입구 211 : 가스이송홀21: inlet 211: gas transfer hole
41 : 보호막41: protective film
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;As a specific means of the present invention for achieving the above object;
소스 헤드에 포함되며, 베이스플레이트의 일면에 돌출형성된 사각펜스의 내부공간에 아크생성실이 마련되는 본체;A main body included in the source head and provided with an arc generating chamber in an inner space of the rectangular fence protruding from one surface of the base plate;
상기 아크생성실의 개방되는 상부면에 설치되며, 아크슬릿이 구비되는 커버;A cover installed on an upper surface of the arc generating chamber and provided with an arc slit;
상기 아크생설실의 내부 일측벽 및 타측벽에 설치되는 캐소드 및 리펠러;A cathode and a repeller installed on one side wall and the other side wall of the arc production room;
상기 사각펜스의 일측 외벽에 설치되어 상기 캐소드에 전류를 공급하는 필라멘트;A filament installed at one outer wall of the square fence to supply current to the cathode;
상기 아크생성실 내부에 위치한 베이스플레이트의 소정부에 형성되며, 상기 아크생성실과 관통되는 가스유입홀이 구비되는 유입구;를 포함하며,And an inlet formed in a predetermined portion of the base plate located inside the arc generation chamber and having a gas inlet hole penetrating through the arc generation chamber.
상기 아크생성실의 내부면에는 보호막이 구비되고, 상기 가스유입홀은 입구 측에서 출구 측으로 갈수록 직경이 작아지는 노즐형태로 구성됨을 특징으로 하는 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버를 구비하므로서 달성된다.The inner surface of the arc generation chamber is provided with a protective film, the gas inlet hole is achieved by having a source head arc chamber of the ion implantation device, characterized in that it is configured in the form of a nozzle, the diameter decreases from the inlet side to the outlet side.
이때, 상기 보호막은 상기 아크생성실의 내부면에 대응하는 형태로 구성되어 상기 아크생성실의 내부면에 삽입설치된다.At this time, the protective film is formed in a form corresponding to the inner surface of the arc generating chamber is inserted into the inner surface of the arc generating chamber.
또한, 상기 보호막은 몰리브덴막으로 구성된다.The protective film is made of a molybdenum film.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a는 본 발명에 따른 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버를 설명하기 위한 측단면도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버를 설명하기 위한 평면도이며, 도 4는 도 3a의 A부분 확대도이다.Figure 3a is a side cross-sectional view for explaining the source head arc chamber of the ion implantation apparatus according to the present invention, Figure 3b is a plan view for explaining the source head arc chamber of the ion implantation device according to the invention, Figure 4a Part A enlarged view of.
도시된 바와같이 본 발명의 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버(1)는 베이스플레이트(2)의 일면에 돌출된 사각펜스(3)의 내부에 마련되는 아크생성실(4)에 보호막(41)을 구비하고, 이러한 아크생성실(4)에 위치되는 베이스플레이트(4)에 설치되는 유입구(21)의 가스이송홀(211)은 노즐형태로 구성된다.As shown, the source head arc chamber 1 of the ion implantation apparatus of the present invention has a protective film 41 in the arc generating chamber 4 provided inside the rectangular fence 3 protruding from one surface of the base plate 2. And a gas transfer hole 211 of the inlet port 21 installed in the base plate 4 positioned in the arc generating chamber 4 is configured in the form of a nozzle.
여기서, 본 발명의 아크챔버(1)는 기존의 그것과 상이함이 없이 베이스플레이트(2)에서 돌출된 사각펜스(3) 내부에 마련되는 아크생성실(4)에 캐소드 및 리펠러(도면에 미도시됨.)가 설치되고, 상기 사각펜스(3)에는 아크 슬릿을 갖는 커버(도면에 미도시됨.)가 설치되며, 상기 사각펜스(3)의 외벽에 필라멘트(도면에 미도시됨.)를 구비하여 구성된다.Here, the arc chamber 1 of the present invention is a cathode and a repeller (not shown) in the arc generating chamber 4 provided inside the rectangular fence 3 protruding from the base plate 2 without being different from the conventional one. Not shown.) Is installed, the cover having an arc slit (not shown in the drawing) is installed on the square fence (3), the filament (not shown in the drawing) on the outer wall of the square fence (3). ) Is configured.
이때, 본 발명에서는 상기한 아크생설실(4)의 내부면 즉, 사각펜스(3)의 내벽과 이러한 사각펜스(3)의 내부에 위치한 베이스플레이트(2)의 일면에는 보호막(41)이 설치된다. 이와같은 보호막(41)은 상기한 아크생성실(4)의 내부면형태와 대응하는 구조를 갖으며 두께가 얇은막형태로 구성된다. 이에 따라, 상기 보호막(41)은 삽입식으로 상기 아크생성실(4)의 내부면에 설치되며, 이러한 보호막(41)자체가 마모될 경우 교체할 수 있는 구조를 갖는다.At this time, in the present invention, the protective film 41 is installed on the inner surface of the arc production chamber 4, that is, the inner wall of the square fence 3 and one surface of the base plate 2 located inside the square fence 3. do. Such a protective film 41 has a structure corresponding to that of the inner surface of the arc generating chamber 4 and is formed in a thin film form. Accordingly, the protective film 41 is inserted into the inner surface of the arc generation chamber 4, and has a structure that can be replaced when the protective film 41 itself wears.
여기서, 상기 보호막(41)의 구성재질로는 내마모성이 우수한 몰리브덴을 적용함이 바람직하며, 이와같은 몰리브덴막을 보호막(41)으로 적용할 경우 경제성을고려하여 그 두께를 1.5mm로 설정함이 바람직하다.Here, as the constituent material of the protective film 41, it is preferable to apply molybdenum having excellent abrasion resistance, and when such a molybdenum film is applied as the protective film 41, it is preferable to set the thickness to 1.5 mm in consideration of economical efficiency. .
한편, 상기 아크생설실(41)내에 위치한 베이스플레이트(2)에 구비되는 유입구(21)는 가스를 아크생성실(4)의 내부에 유입시키기 위한 가스이송홀(211)을 구비하되, 이와같은 가스이송홀(211)은 도 4에서와 같이 갈수록 직경이 작아지는 노즐형태로 구성된다.On the other hand, the inlet 21 provided in the base plate 2 located in the arc production chamber 41 is provided with a gas transfer hole 211 for introducing gas into the interior of the arc generation chamber 4, such as The gas transfer hole 211 is configured in the form of a nozzle that is smaller in diameter as shown in FIG. 4.
여기서, 상기와 같이 노즐형태로 구성되는 유입구(21)의 가스이송홀(211)은 직경이 큰 입구 측을 지나는 유체의 속도보다 직경이 작은 출구 측을 지나는 유체의 속도가 빨라지게 되는 통상의 벤츄리관의 원리가 적용된다.Here, the gas transfer hole 211 of the inlet port 21 formed in the nozzle form as described above is a conventional venturi that the speed of the fluid passing through the outlet side is smaller than the speed of the fluid passing through the large inlet side diameter The principle of the tube applies.
이에, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 소스헤드 아크챔버(1)의 작용상태에 대하여 살펴보면;Thus, looking at the operating state of the source head arc chamber 1 according to the present invention having the configuration as described above;
본 발명의 아크챔버(1)는 아크생성실(4)의 내부면에 보호막(41)을 설치한 상태에서 캐소드 및 리펠러(도면에 미도시됨.)를 설치한 후, 사각펜스(3)의 개방되는 상부면에 아크 슬릿을 갖는 커버(도면에 미도시됨.)를 설치하여 그 조립이 완성된다.The arc chamber 1 of the present invention is a rectangular fence (3) after the cathode and the repeller (not shown in the figure) is installed in a state in which the protective film 41 is installed on the inner surface of the arc generating chamber (4) The assembly is completed by installing a cover (not shown in the figure) having an arc slit on the upper surface of which is opened.
이때, 아크생성실(4)의 내부에 설치된 보호막(41)은 아크생성실(4)에서 수행되는 이온화과정에서 열전자와 도판트분자의 충돌에 의해 아크생성실(4)의 내부면이 손상되는 것을 방지하게 된다.At this time, the protective film 41 installed inside the arc generating chamber 4 is damaged by the collision of hot electrons and dopant molecules in the ionization process performed in the arc generating chamber 4. Will be prevented.
또한, 아크생성실(4)로 가스를 공급하는 통로인 가스이송홀(211)은 노즐형태로 구성함에 따라 이러한 가스이송홀(211)을 지나는 가스가 빠른 이송속도를 갖도록하므로서 도판트분자들을 분사방식으로 아크생성실(4)에 공급되게 하여 2차 열전자와의 충돌을 활성화할 수 있다.In addition, the gas transfer hole 211, which is a passage for supplying gas to the arc generation chamber 4, is configured in the form of a nozzle to inject the dopant molecules while the gas passing through the gas transfer hole 211 has a high transfer speed. Can be supplied to the arc generation chamber 4 to activate the collision with the secondary hot electrons.
이상과 같이, 본 발명에 따른 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버는 아크생성실의 내부면에 보호막을 설치하여 열전자와 도판트분자의 충돌에 의한 아크생성실의 내부면이 손상되는 것을 방지함에 따라 사용수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.As described above, the source head arc chamber of the ion implantation apparatus according to the present invention is provided with a protective film on the inner surface of the arc generating chamber to prevent the inner surface of the arc generating chamber from being damaged by the collision of hot electrons and dopant molecules. It has the effect of extending the service life.
또한, 가스이송홀을 노즐형태로 구성함에 따라 도판트분자들을 분사방식으로 아크생성실에 공급할 수 있어, 캐소드의 표면에서 방출된 2차 열전자와의 충돌을 활성화하므로서 이온화효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the gas transfer hole is configured in the form of a nozzle, the dopant molecules can be supplied to the arc generating chamber by the spray method, thereby improving the ionization efficiency by activating a collision with the secondary hot electrons emitted from the surface of the cathode. There is.
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KR101053505B1 (en) * | 2009-05-11 | 2011-08-03 | (주)제이씨이노텍 | Regeneration Arc Chamber for Ion Injection Device and Regeneration Method of Arc Chamber |
KR101119506B1 (en) * | 2010-06-08 | 2012-02-28 | (주)제이씨이노텍 | Arch chamber for ion implantation apparatus and method for fabricating the same |
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- 2003-05-26 KR KR1020030033472A patent/KR20040101756A/en not_active Application Discontinuation
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