KR20060015806A - 이온주입 장치의 소스헤드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이온 주입 장치의 소스 헤드에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이온 주입 장치의 소스헤드는, 이온 주입 공정용 가스가 주입되는 아크 챔버와; 상기 아크 챔버 내부의 가스를 이온화시키기 위한 열전자를 방출하는 필라멘트와; 상기 필라멘트의 일단을 고정하며 상기 필라멘트가 관통하는 음극 플레이트와; 상기 필라멘트와 상기 아크 챔버와의 절연을 위해 구성되고 상기 음극 플레이트를 관통하며, 상기 음극 플레이트와의 관통부위에 인접하여 접촉되는 면이 둥글게 형성된 절연체를 구비함을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 절연체의 열화 및 파손을 방지 또는 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이온주입, 소스헤드, 절연체, 필라멘트
Description
도 1은 종래의 이온주입 장치의 소스헤드부를 나타낸 도면
도 2는 상기 도1의 절연체의 구조 및 파손 예를 보인 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연체의 구조를 보인 도면
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 음극 플레이트 112 : 절연체
120 : 절연체의 음극 플레이트와의 접촉부위
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 반도체소자를 제조하기 위하여 웨이퍼의 표면에 불순물을 주입하는 불순물 주입단계(doping process)에 사용되는 이온주입 장치(ion implanters)의 소스 헤드에 관한 것이다.
반도체소자 제조 공정 중 불순물 주입단계는 반도체 결정에 불순물(dopant) 을 넣는 공정이다. 주입된 불순물은 웨이퍼 표면의 전도형태와 저항성을 바꾸어 트랜지스터, 다이오드, 저항 등의 동작부를 구성하게 된다. 도핑하는 방법에는 열적 확산과 이온주입이 있는데 열적 확산 방법은 정밀한 형상의 제어가 곤란하다는 단점이 있어 근래에는 이온주입 장치를 주로 채용하고 있다.
이온주입 장치는 이온화된 불순물을 가속시켜서 마스킹된 웨이퍼의 표면에 도핑하는 설비이다. 이온주입기는 빔 전류량에 따라 크게 두 종류로 분류되는데 하나는 빔전류량이 0.5mA ~ 2mA 범위에 속하는 중전류 이온주입기(medium current implanters)이고 다른 하나는 2mA ~ 30mA 의 빔전류를 발생시키는 대전류 이온주입기(high current implanters)이다.
상술한 이온주입장치는 이온빔을 생성하는 이온 소스 헤드(ion source head), 생성된 이온을 분류하는 이온분석부(ion analyzer), 분류된 이온의 주사 방향을 유도하는 이온주사부(beam gate), 주사된 이온이 웨이퍼 표면에 주입되는 이온주입부(target) 및 각 부분의 기계적 동작을 보조하는 보조설비(utility) 등을 포함하는 구성을 가진다.
도 1은 종래의 이온주입 장치의 소스 헤드를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 종래의 이온주입장치의 소스 헤드는, 아크 챔버(14), 절연체(12), 음극 플레이트(10) 및 필라멘트(16)를 구비한다
상기 아크 챔버(14)는 가스 공급 장치(미도시)로부터 공급받는 가스 분자를 이온화시키고 이러한 이온들을 수십 KV의 강한 전계로 추출하여 이온빔 상태로 만드는 장치이다.
상기 절연체(12)는 상기 아크 챔버(14) 및 상기 필라멘트(16)와의 전기적인 절연을 위해 설치된다.
상기 음극 플레이트(10)는 전자의 운동방향을 조절하여 이온화의 효율을 더욱 높이기 위한 것이다.
상기 필라멘트(16)는 고전압을 인가하기 위한 전원이 연결되며 아아크 방전을 일으키며 소정의 에너지를 갖는 열전자를 방출하기 위한 것으로 아크 챔버와의 절연이 확실하게 유지되어야 제 역할을 할 수 있다.
상기한 바와 같은 종래의 이온주입 장치에서의 이온빔 발생 과정을 상술하면 다음과 같다.
아크챔버(14)와 필라멘트(16)에 전원이 공급되면 필라멘트(16)의 온도가 상승하게 되고 일정한 온도에 도달하면 필라멘트(16)에서 전자가 방출된다. 방출된 전자는 아크챔버(14) 안에 분포되어 있는 이온 가스분자와 충돌하여 가스 분자를 분해한다. 이 때 여러 종류의 이온과 전자로 구성된 플라즈마가 발생되며 발생한 이온들은 이온빔 출구를 통해 분출되어 선별과정과 가속과정 및 주사과정을 거쳐 웨이퍼에 주입된다.
도 2는 상기 도 1의 절연체와 음극 플레이트의 구조 및 절연체의 파손을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 이온주입장치의 소스헤드의 경우에 이온주입장치의 구조적인 문제로 인하여 절연체(12)의 이온에 의한 노출부위(18)에 불순물 이온이 증착될 경우가 있다. 따라서, 상기 음극 플레이트(10)와 상기 절연체의 접촉부 위인 불순물이 증착된 부분이 전기적인 충격에 취약하게 될 가능성이 크다.
즉, 상기 절연체(12)의 상기 아크 챔버(14)의 내부에 노출되는 부위의 표면에 오염으로 인하여 흡착성 불순물인 이온이 증착된다. 상기 증착된 이온의 전하가 표면을 타고 흐르면서 상기 절연체(12)의 상기 음극 플레이트(10)에의 접촉부위(18)의 모서리에 집중되는 현상이 발생된다. 이러한 현상은 상기 절연체(12)의 상기 모서리 부위(20)의 열화 및 파손을 가져오게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 이온 주입 장치의 소스헤드를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 절연체의 열화 및 파손을 방지 또는 최소화할 수 있는 이온주입 장치의 소스헤드를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 양상(aspect)에 따라, 본 발명에 따른 이온 주입 장치의 소스 헤드는, 이온 주입 공정용 가스가 주입되는 아크 챔버와; 상기 아크 챔버 내부의 가스를 이온화시키기 위한 열전자를 방출하는 필라멘트와; 상기 필라멘트의 일단을 고정하며 상기 필라멘트가 관통하는 음극 플레이트와; 상기 필라멘트와 상기 아크 챔버와의 절연을 위해 구성되고 상기 음극 플레이트를 관통하며, 상기 음극 플레이트와의 관통부위에 인접하여 접촉되는 면이 둥글게 형성된 절연체를 구비함을 특징으로 한다.
상기 필라멘트는 상기 절연체의 내부를 관통하여 형성될 수 있으며, 상기 절 연체의 상기 음극 플레이트와의 관통부위에 인접하여 접촉되는 면은 오목형으로 둥글게 형성될 수 있다.
또한, 상기 절연체는, 원통형으로 상기 음극 플레이트를 관통하는 하부 부위와, 상기 하부부위에서 상기 음극 플레이트)의 관통이 끝나는 부위에서 직경이 확장되어 상기 음극 플레이트에 접촉하는 부위를 가지면서 상부로 상기 아크 챔버까지 확장되는 중간부위와, 상기 하부부위와 동일한 직경으로 축소되어 상기 아크 챔버를 관통하는 상부부위를 가질 수 있다.
상기한 장치적 구성에 따르면, 상기 절연체의 음극 플레이트와의 접촉부위를 둥글게 형성함에 의하여 절연체의 열화 및 파손을 방지 또는 최소화할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 장치의 소스 헤드를 구성하는 절연체(112) 및 음극 플레이트(110)의 구조를 보인 도면이다.
일반적으로 이온주입 장치의 소스 헤드는, 아크 챔버(미도시), 절연체(112), 음극 플레이트(110) 및 필라멘트(미도시)를 구비한다.
상기 아크 챔버는 가스 공급 장치(미도시)로부터 공급받는 가스 분자를 이온화시키고 이러한 이온들을 수십 KV의 강한 전계로 추출하여 이온빔 상태로 만드는 장치이다.
상기 절연체(112)는 상기 아크 챔버 및 상기 필라멘트와의 전기적인 절연을 위해 설치된다.
상기 음극 플레이트(110)는 전자의 운동방향을 조절하여 이온화의 효율을 더욱 높이기 위한 것이다. 상기 음극 플레이트(110)는 상기 필라멘트의 일단을 고정하며 상기 필라멘트가 관통한다.
상기 필라멘트는 고전압을 인가하기 위한 전원이 연결되며 아아크 방전을 일으키며 소정의 에너지를 갖는 열전자를 방출하기 위한 것으로 아크 챔버와의 절연이 확실하게 유지되어야 제 역할을 할 수 있다. 상기 필라멘트는 상기 절연체의 내부를 관통하여 형성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 절연체(112)는, 상기 필라멘트와 상기 아크 챔버와의 절연을 위해 구성되고 상기 음극 플레이트(110)를 관통하며, 상기 음극 플레이트(110)와의 관통부위에 인접하여 접촉되는 면이 둥글게 형성된다.
상기 절연체(112)의 상기 음극 플레이트(110)와의 관통부위에 인접하여 접촉되는 부위(120)는 오목형으로 둥글게 형성될 수 있다. 즉, 상기 절연체(112)의 전하가 집중되는 부위(120)를 오목으로 둥글게 형성함으로써 상기 절연체(112)의 열화 및 파손을 방지 또는 최소화할 수 있다.
상기 절연체(112)는 원통형으로 상기 음극 플레이트(110)를 관통하는 하부 부위와, 상기 하부부위에서 상기 음극 플레이트(110)의 관통이 끝나는 부위에서 직경이 확장되어 상기 음극 플레이트(110)에 접촉하는 부위를 가지면서 상부로 상기 아크 챔버까지 확장되는 중간부위와 상기 하부부위와 동일한 직경으로 축소되어 상기 아크 챔버를 관통하는 상부부위를 구비한다. 여기서 상기 중간부위의 상기 음극 플레이트와 접촉되는 부위(120)는 오목으로 둥글게 형성될 수 있다.
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상기 절연체의 음극 플레이트와의 접축부위를 오목형으로 둥글게 형성함에 의하여 상기 절연체의 열화 및 파손을 방지 또는 최소화 할 수 있다.
Claims (5)
- 이온 주입 장치의 소스 헤드에 있어서:이온 주입 공정용 가스가 주입되는 아크 챔버와;상기 아크 챔버 내부의 가스를 이온화시키기 위한 열전자를 방출하는 필라멘트와;상기 필라멘트의 일단을 고정하며 상기 필라멘트가 관통하는 음극 플레이트와;상기 필라멘트와 상기 아크 챔버와의 절연을 위해 구성되고 상기 음극 플레이트를 관통하며, 상기 음극 플레이트와의 관통부위에 인접하여 접촉되는 면이 둥글게 형성된 절연체를 구비함을 특징으로 하는 이온 주입 장치의 소스 헤드.
- 제1항에 있어서,상기 필라멘트는 상기 절연체의 내부를 관통하여 형성됨을 특징으로 하는 이온 주입 장치의 소스 헤드.
- 제2항에 있어서,상기 절연체의 상기 음극 플레이트와의 관통부위에 인접하여 접촉되는 면은 오목형으로 둥글게 형성됨을 특징으로 하는 이온주입 장치의 소스헤드.
- 제2항에 있어서,상기 절연체는, 원통형으로 상기 음극 플레이트를 관통하는 하부 부위와, 상기 하부부위에서 상기 음극 플레이트)의 관통이 끝나는 부위에서 직경이 확장되어 상기 음극 플레이트에 접촉하는 부위를 가지면서 상부로 상기 아크 챔버까지 확장되는 중간부위와, 상기 하부부위와 동일한 직경으로 축소되어 상기 아크 챔버를 관통하는 상부부위를 가짐을 특징으로 하는 이온주입 장치의 소스헤드.
- 제4항에 있어서,상기 절연체의 중간부위의 상기 음극 플레이트에 접촉하는 부위는 오목형으로 둥글게 형성됨을 특징으로 하는 이온주입 장치의 소스헤드.
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Cited By (1)
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| KR100903915B1 (ko) * | 2009-04-27 | 2009-06-19 | 민용준 | 이온주입기의 피드스루 |
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2004
- 2004-08-16 KR KR1020040064172A patent/KR20060015806A/ko not_active Application Discontinuation
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| KR100903915B1 (ko) * | 2009-04-27 | 2009-06-19 | 민용준 | 이온주입기의 피드스루 |
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