KR20060026521A - Cathode formation of source head of ion implantor - Google Patents

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KR20060026521A KR1020040074971A KR20040074971A KR20060026521A KR 20060026521 A KR20060026521 A KR 20060026521A KR 1020040074971 A KR1020040074971 A KR 1020040074971A KR 20040074971 A KR20040074971 A KR 20040074971A KR 20060026521 A KR20060026521 A KR 20060026521A
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Abstract

본 발명은 이온주입기 소스 헤드(ELS Source Head)의 캐소드(Cathode)에 관한 것으로, 캐소드의 열전자 방출면적에 있어서 캐소드가 제2열전자에 의해 데미지를 받아 두께가 얇아지므로써 열전자의 방출을 유지하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 본 발명은 종래 문제점을 개선하기 위해서, 원통형의 캐소드 몸체 내부에 필라멘트가 장착되고, 그 캐소드 몸체의 헤드부분에 캐소드를 함침시킨 이온주입기의 소스헤드 캐소드 구조에 있어서, 상기 캐소드의 직경을 기존의 10mm에서 14mm로 확장시켜 캐소드 면적을 확장시켜 구성하고, 상기 캐소드 몸체의 헤드부분을 연장시켜 캐소드와 일치하는 높이로 구성하여 제2열전자로부터 캐소드를 보호하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이온주입기의 소스헤드 캐소드 구조를 제공한다.The present invention relates to a cathode of an ELS source head, wherein the cathode is damaged by the second hot electrons in the hot electron emission area of the cathode and thus the thickness thereof becomes thin so that it cannot maintain the release of hot electrons. I have a problem. The present invention, in order to improve the conventional problem, the filament is mounted inside the cylindrical cathode body, the source head cathode structure of the ion implanter impregnated with a cathode in the head portion of the cathode body, the diameter of the cathode is 10mm And extend the cathode area to 14mm, and the source head cathode structure of the ion implanter, it is configured to extend the head portion of the cathode body to the same height as the cathode to protect the cathode from the second hot electrons To provide.

이온주입기, 소스 헤드, 캐소드, 면적, 제2열전자, 두께Ion implanter, source head, cathode, area, secondary thermoelectron, thickness

Description

이온주입기 소스 헤드의 캐소드 구조{Cathode formation of source head of Ion implantor}Cathode formation of source head of Ion implantor

도 1은 종래 이온주입기 소스 헤드의 구조를 보인 구성도.1 is a block diagram showing the structure of a conventional ion implanter source head.

도 2는 종래 이온주입기 소스헤드의 구조와 기능 설명도.2 is a diagram illustrating the structure and function of a conventional ion implanter source head.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 소스 헤드의 캐소드 면적 확장 구성 및 몸체 보호부를 구비한 구성도.3A and 3B are diagrams showing a cathode area expansion configuration and a body protector of a source head according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 아크 챔버 20 : 캐소드 어세이10: arc chamber 20: cathode assay

21 : 필라멘트 22 : 캐소드 몸체21: filament 22: cathode body

23 : 캐소드 30 : 리필러23: cathode 30: refiller

본 발명은 반도체 장비중 이온주입기의 소스 헤드에 있어서 캐소드 구조에 관한 것으로, 특히 캐소드의 열전자 방출 면적을 늘림으로써 라이프 타임(life time)을 길게 유지할 수 있도록 한 이온주입기 소스 헤드의 캐소드 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cathode structure in a source head of an ion implanter in semiconductor equipment, and more particularly to a cathode structure of an ion implanter source head capable of maintaining a long life time by increasing the hot electron emission area of the cathode. .

일반적으로 반도체 장비의 이온 주입기의 소스 헤드는, 도 1에 도시된 바와 같이, 아크 챔버(10)내에 그 아크 챔버(10)와 절연되게 리필러(30)가 설치되고, 그 리필러(30)에 대향하여 캐소드 어세이(20)가 장착된다. 캐소드 어세이(20)는 원통형 캐소드 몸체(22) 내부에 필라멘트(21)가 설치되며, 그 캐소드 몸체(22)의 상단부에 캐소드(23)가 설치되어 구성된다. 이와 같은 소스 헤드는, 필라멘트(21)에 전압 및 전류를 가하여 열전자를 방출하면 캐소드(23)가 가열되고, 그 캐소드(23)로부터 열전자가 방출되어 아크 챔버(10)내의 가스와 충돌시켜 이온화 되면서 아크 발생이 이루어지고, 리필러(30)를 통해서 이온이 외부의 타켓으로 방출된다. 소스헤드의 외부에는 마그네트가 설치되어 열전자의 나사형 운동을 유도하며 가스와의 충돌을 돕는다. 상기한 리필러(30)는, 리필러 스터드(Repeller stud)(31)가 원통형 아크 챔버 리필러(32)의 내부로 삽입되어 타측에서 리필러 절연부(33)에 결합되고, 그 리필러 절연부(33)가 절연 부싱(34)을 통해 상기 아크 챔버(10) 내부에 결합설치된다.In general, as shown in FIG. 1, the source head of the ion implanter of semiconductor equipment has a refiller 30 installed in the arc chamber 10 to be insulated from the arc chamber 10, and the refiller 30 is provided. The cathode assay 20 is mounted opposite. The cathode assay 20 is provided with a filament 21 inside the cylindrical cathode body 22, and a cathode 23 is installed at the upper end of the cathode body 22. In such a source head, when a voltage and a current are applied to the filament 21 to emit hot electrons, the cathode 23 is heated, the hot electrons are emitted from the cathode 23 and collide with the gas in the arc chamber 10 to be ionized. Arc generation occurs, and ions are released to the external target through the refiller 30. Magnets are installed on the outside of the source head to induce threaded motion of the hot electrons and to help collide with gases. In the refiller 30, a refiller stud 31 is inserted into the cylindrical arc chamber refiller 32 to be coupled to the refiller insulation 33 at the other side, and the refiller insulation The part 33 is coupled to the inside of the arc chamber 10 through the insulating bushing 34.

이와 같이 이루어진 소스 헤드에서, 필라멘트를 이용해 직접 열전자를 방출하도록 한다면, 아크 챔버 내의 낮은 진공으로 인하여 필라멘트를 온 하였을 경우, 쇼트의 원인이 된다. 따라서 필라멘트에서 발생된 열전자에 의해 캐소드를 가열하고 그 캐소드가 아크 챔버내에서 열전자를 방출하도록 구성하고 있다. 이로인해 필라멘트는 플라즈마에 직접 노출되지 않아서, 절연 불량 문제를 해결하고 아크 방전에도 강하게 되어 수명이 길어지게 된다.In such a source head, if the filament is used to directly emit hot electrons, it becomes a cause of short when the filament is turned on due to the low vacuum in the arc chamber. Therefore, the cathode is heated by hot electrons generated in the filament, and the cathode is configured to emit hot electrons in the arc chamber. As a result, the filament is not directly exposed to the plasma, thereby solving the problem of poor insulation and being resistant to arc discharge, resulting in a long service life.

한편, 상기 캐소드(23)는 열전자를 방출한후, 반사되어 되돌아오는 제2열전 자에 의해 데미지(Damege)를 받아 구멍이 생기게 되고 캐소드 두께가 불균일해지면서 균일하고 지속적인 열전자 발생이 이루어지지 않게되면서 수명을 다하게 되는 것이다. On the other hand, the cathode 23 receives the damage (Damege) by the second thermal electron that is reflected and returned after emitting the hot electrons to form a hole and the cathode thickness is uneven, so that uniform and continuous generation of hot electrons is not made It's going to run out.

그런데 현재의 소스 헤드의 문제점으로는 필라멘트의 자체적인 수명은 960hr인데 반하여 캐소드의 현재 수명은 480hr에 불과하다는 데 있다. 현재 캐소드의 표면 면적은 약φ10mm로 이루어져 있는데, 캐소드에 의하여 열전자가 아크 챔버에 방출이 되면서 자연스럽게 원자에 열이 가해지고 중성의 원자로부터 +극성을 띄게 하는데 이러한 열전자의 지속적인 방출이 이루어지지 못하면서 수명을 다하게되는 것이다.However, the problem with the current source head is that the filament itself has a life of 960hr, whereas the cathode has a life of only 480hr. At present, the surface area of the cathode is about φ10mm. The cathode emits hot electrons to the arc chamber, which naturally heats the atoms and causes them to be positively polarized from neutral atoms. Will be done.

이때 어느하나의 소모품의 수명이 다한다하여 그 소모품만 교체하는 것이 아니고 설비의 계획적인 유지력의 평형을 떨어뜨리지 않도록 하기 위해서는 일괄 교체해야하고 이로인해 설비 유지보수비를 가중하는 문제점이 있다. 따라서 캐소드의 수명으로 인하여 설비의 PM주기를 2주로 한다는 것은 불합리한 것이다.At this time, the life of any of the consumables does not replace only the consumables, but in order to prevent the equilibrium of the planned holding power of the facility to be dropped, there is a problem in that the replacement of the consumables increases the maintenance cost of the equipment. Therefore, it is unreasonable to have a PM cycle of 2 weeks because of the lifetime of the cathode.

이와같이 종래의 이온주입기에서 소스헤드의 캐소드 수명으로 인해 기타 다른 소모부품들까지 일괄교체하기 때문에 유지보수비가 증가된다는 문제점이 있는바, 본 발명은 이를 해결하기 위하여 캐소드의 수명을 연장시키는 구조를 제안하여 보다 낮은 비용으로 유지보수를 할 수 있도록 하기 위한 것이다.As such, there is a problem in that maintenance costs are increased because the entire life of cathodes of the source head is replaced due to the cathode life of the source head. Thus, the present invention proposes a structure to extend the life of the cathode to solve the problem. This is to allow maintenance at a lower cost.

본 발명은, 캐소드의 수명연장을 위해서 그 캐소드의 면적을 확장시킴으로써 수명을 연장시키키도록 하기 위한 것이다.The present invention is intended to extend the lifetime by extending the area of the cathode for extending the lifetime of the cathode.

또한 본 발명은 캐소드가 반사되어 되돌아오는 2차전자에 의한 데미지(Damege)를 분산시키고 일부를 커버할 수 있도록 몸체부의 헤드부분을 더 연장시켜 캐소드를 보호 할 수 있도록 함으로써 캐소드 수명을 연장 시키도록 하기 위한 것이다. In addition, the present invention is to extend the cathode life by protecting the cathode by further extending the head portion of the body to distribute the damage (damage) by the secondary electrons reflected back to the cathode and cover a part It is for.

이와 같은 본 발명은, 원통형의 캐소드 몸체 내부에 필라멘트가 장착되고, 그 캐소드 몸체의 헤드부분에 소정길이 노출시켜 캐소드를 함침시킨 캐소드 구조에 있어서, 상기 캐소드의 직경을 기존의 10mm에서 14mm로 확장시켜 캐소드 면적을 확장시키도록 구성함을 특징으로 한다.In the present invention, the filament is mounted inside the cylindrical cathode body, the cathode structure by impregnating the cathode by exposing a predetermined length to the head portion of the cathode body, by expanding the diameter of the cathode from the existing 10mm to 14mm And to expand the cathode area.

또한, 본 발명은, 캐소드 몸체의 헤드부분을 연장시켜 캐소드와 거의 일치하는 높이로 구성함으로써 2차전자에 의한 캐소드의 데미지를 방어 하도록 구성함을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that it is configured to protect the damage of the cathode by the secondary electrons by extending the head portion of the cathode body to a height substantially coincident with the cathode.

이와 같은 본 발명의 구성에 대한 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings an embodiment of the configuration of the present invention as follows.

도 3a는 본 발명에 의한 캐소드 구조의 실시예를 보인 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 원통형의 캐소드 몸체 내부에 필라멘트가 장착되고, 그 캐소드 몸체의 헤드부분에 소정길이 노출시켜 캐소드를 함침시킨 캐소드 구조에 있어서, 상기 캐소드(23)의 직경을 기존의 10mm에서 14mm로 확장시켜 캐소드 면적을 확장시키도록 구성한다. 여기서 'b'는 캐소그(23)의 두께를 의미하여 실시예에서는 6mm를 예신한다.Figure 3a is a cross-sectional view showing an embodiment of the cathode structure according to the present invention, as shown in the filament is mounted inside the cylindrical cathode body, the cathode impregnated with a predetermined length exposed to the head portion of the cathode body In the structure, the diameter of the cathode 23 is expanded from the existing 10mm to 14mm is configured to expand the cathode area. Here 'b' means the thickness of the casg 23, in the embodiment is 6mm.

이와같이 캐소드(23)의 직경을 14mm로 확장하게 되면 그 면적이 확장되면서 제2열전자로부터 영향을 받아 구멍이 발생하는 데미지를 분산 하는 효과가 생기고, 두깨의 변형을 억제하는 효과가 가지게 되므로 수명이 연장되는 효과가 있다. 또한, 본 발명에서는 확장된 면적으로 인하여 보다 많은 열전자를 방출 할 수 있도록 사이즈가 커진 만큼에 배해 열전자 방출량이 증가 하므로써 많은 빔을 생성할 수 있게된다.In this way, when the diameter of the cathode 23 is extended to 14 mm, the area is expanded and the effect of dispersing the damage generated by the hole is affected by the second hot electrons, and the effect of suppressing deformation of the head is extended, thus extending the life. It is effective. In addition, in the present invention, because of the enlarged area, many beams can be generated by increasing the amount of hot electron emission due to the size being increased to emit more hot electrons.

한편, 상기와 같이 캐소드의 면적을 확장시킴으로써, 더 보완적으로 제2의 열전자로부터 캐소드를 보호할 수 있도록 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 캐소드 몸체(22)의 헤드부분(22a)을 연장시켜 캐소드(23)와 캐소드 몸체(22)의 헤드부분(22a)이 거의 일치되게 하여 측면으로부터 캐소드(23)에 데미지를 줄 수 있는 제2열전자를 막아주는 역할을 할 수 있게된다. 도면의 미설명 부호 'b'는 캐소드 두께 6mm를 예시한다. 캐소드(23)의 면적을 확장시킴으로써, 열전자 방출량이 증가될 수 있기 때문에 캐소드의 측면을 상기 몸체의 헤드부분(22a)에 의해 가로 막더라도 충분한 열전자가 방출될 수 있어서 몸체 측면부를 확장시키는 것이 가능해지고, 이결과 캐소드의 측면을 제2열전자로부터 보호할 수 있어서 캐소드의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다. On the other hand, by expanding the area of the cathode as described above, as shown in Figure 3b to further protect the cathode from the second hot electrons, by extending the head portion 22a of the cathode body 22 The head portion 22a of the cathode 23 and the cathode body 22 are substantially matched to prevent the second hot electrons which may damage the cathode 23 from the side surface. Reference numeral 'b' in the drawings illustrates a cathode thickness of 6 mm. By expanding the area of the cathode 23, since the amount of hot electron emission can be increased, even if the side of the cathode is blocked by the head portion 22a of the body, sufficient hot electrons can be emitted, thereby making it possible to expand the body side portion. As a result, the side surface of the cathode can be protected from the second hot electrons, thereby extending the life of the cathode.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 상기한 캐소드의 면적을 확장시킴으로써, 제2열전자에 의한 데미지를 분산시켜 수명이 길어지는 효과가 있다. 또한, 캐스드의 면적을 확장시킴에 따라 그 측면을 보호하는 몸체부의 헤드부를 연장시켜 캐소드 측면을 보호함으로써, 캐소드 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다. 또한, 캐소드 수명을 연장 시키게 됨으로써, 장비의 소모부품 교체 주기를 길게 연장 할 수 있어서 전체적인 유지 보수비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention has the effect of extending the area of the cathode, thereby dispersing damage caused by the second hot electrons, and extending the life. In addition, by extending the area of the casing to protect the cathode side by extending the head of the body portion to protect the side, there is an effect that can extend the cathode life. In addition, by extending the life of the cathode, it is possible to extend the replacement cycle of the consumable parts of the equipment long, there is an effect that can reduce the overall maintenance cost.

Claims (2)

원통형의 캐소드 몸체 내부에 필라멘트가 장착되고, 그 캐소드 몸체의 헤드부분에 소정길이 노출시켜 캐소드를 함침시킨 이온주입기의 소스헤드 캐소드 구조에 있어서,In the source head cathode structure of the ion implanter in which the filament is mounted inside the cylindrical cathode body, and the cathode is impregnated by exposing a predetermined length to the head portion of the cathode body, 상기 캐소드의 직경을 기존의 10mm에서 14mm로 확장시켜 캐소드 면적을 확장시키도록 구성함을 특징으로 하는 이온주입기의 소스헤드 캐소드 구조.Source diameter cathode structure of the ion implanter, characterized in that configured to expand the cathode diameter to extend the cathode area from 10mm to 14mm. 원통형의 캐소드 몸체 내부에 필라멘트가 장착되고, 그 캐소드 몸체의 헤드부분에 캐소드를 함침시킨 이온주입기의 소스헤드 캐소드 구조에 있어서,In the source head cathode structure of the ion implanter in which the filament is mounted inside the cylindrical cathode body and the cathode is impregnated in the head portion of the cathode body, 상기 캐소드의 직경을 기존의 10mm에서 14mm로 확장시켜 캐소드 면적을 확장시켜 구성하고,The cathode diameter is extended from the existing 10mm to 14mm to expand the cathode area, and 상기 캐소드 몸체의 헤드부분을 연장시켜 캐소드와 일치하는 높이로 구성하여 제2열전자로부터 캐소드를 보호하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이온주입기의 소스헤드 캐소드 구조.And extending the head portion of the cathode body to a height consistent with the cathode to protect the cathode from the second hot electrons.
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