KR20060038108A - 이온 소스 및 이를 갖는 이온 주입 장치 - Google Patents

이온 소스 및 이를 갖는 이온 주입 장치 Download PDF

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KR20060038108A
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Abstract

반도체 기판을 도핑하기 위한 이온들을 생성하기 위한 이온 소스에 있어서, 상기 이온 소스는 소스 가스의 이온화를 수행하기 위한 공간을 제공하는 아크 챔버와 상기 이온화에 소요되는 전자들을 방출하기 위한 한 쌍의 필라멘트를 포함한다. 상기 소스 가스는 아크 챔버의 일측 벽에 형성된 가스 공급구를 통해 상기 필라멘트들 사이의 중심 부위로 직접적으로 공급된다. 따라서, 상기 소스 가스의 이온화 효율이 향상되며, 소스 가스의 과다 공급에 따른 오염 발생을 억제할 수 있다.

Description

이온 소스 및 이를 갖는 이온 주입 장치{Ion source and ion implanter having the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 주입 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이온 소스를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 필라멘트들과 가스 공급구를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 이온 소스와 연결되는 전기 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 이온 주입 장치 20 : 반도체 기판
100 : 이온 소스 110 : 아크 챔버
112 : 제1측벽 114 : 제2측벽
116 : 이온 추출구 120 : 가스 공급구
130 : 필라멘트 150 : 가스 공급관
160 : 애노드 링 170 : 필라멘트 파워 소스
172 : 아크 파워 소스 174 : 그라운드
176 : 추출 파워 소스 178 : 서프레션 파워 소스
200 : 엔드 스테이션 유닛 210 : 척
220 : 구동 유닛 300 : 전송 유닛
310 : 이온 추출기 320 : 질량 분석기
330 : 가속기 340 : 제1극성 변환기
350 : 제2극성 변환기 360 : 이온 필터
370 : 포커싱 렌즈
본 발명은 이온 소스와 이를 갖는 이온 주입 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 장치의 제조 공정에서 반도체 기판을 도핑하기 위한 이온들(도펀트)을 발생시키기 위한 이온 소스와 이를 갖는 이온 주입 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막 을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 이온들을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 세정된 웨이퍼를 건조시키기 위한 건조 공정과, 상기 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
상기 이온 주입 공정은 반도체 기판의 기 설정된 영역의 표면으로 상기 이온들을 주입하여 상기 영역을 도핑하기 위해 수행된다. 상기 이온 주입 공정을 수행하기 위한 이온 주입 장치는 상기 이온들을 발생시키기 위한 이온 소스를 포함한다.
상기 이온 소스의 일 예로서, 커스프(Cusp) 타입 상기 이온 소스는, 이온들의 발생이 가능한 아크 챔버와, 상기 아크 챔버 내부로 열전자적으로 전자들을 방출하기 위한 한 쌍의 필라멘트를 포함한다. 상기 필라멘트에는 상기 전자들을 방출하기 위한 필라멘트 전류가 인가되며, 상기 아크 챔버에는 상기 필라멘트 전류에 대하여 바이어스된 아크 전압이 인가된다. 즉, 상기 필라멘트는 음극(cathode)으로써 사용되며 상기 아크 챔버는 양극(anode)으로써 사용된다.
상기 필라멘트는 절연 부재에 의해 상기 아크 챔버에 대하여 전기적으로 격리되어 있으며, 상기 전자들은 필라멘트 전류의 인가에 의해 가열된 필라멘트로부터 열전자적으로 방출된다. 방출된 전자들은 아크 챔버 내부로 공급되는 소스 가스와 충돌하며, 상기 충돌에 의해 상기 이온들이 발생된다.
상기와 같은 종래의 이온 소스에 있어서, 소스 가스는 상기 필라멘트들의 일측에 형성된 가스 공급구를 통해 아크 챔버의 내부로 공급된다. 그러나, 상기 가스 공급구로부터 공급되는 소스 가스의 공급 방향은 필라멘트들의 일측, 즉 아크 챔버의 가장자리를 향하고 있으므로, 필라멘트로부터 제공된 열전자들과 소스 가스의 분자들과의 충돌 빈도가 낮아지며, 이로 인해 이온화 효율이 저하된다.
또한, 낮은 이온화 효율을 보상하기 위하여 과다하게 소스 가스를 공급할 경우, 아크 챔버의 오염과 절연 파괴 및 이에 따른 필라멘트의 수명 저하 등과 같은 추가적인 문제들을 양산하게 되며, 이러한 문제점들을 이온 주입 공정의 전체적인 효율을 저하시키게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1목적은 소스 가스의 이온화 효율을 향상시킬 수 있는 이온 소스를 제공하는데 있다.
본 발명의 제2목적은 상술한 바와 같은 이온 소스를 갖는 이온 주입 장치를 제공하는데 있다.
상기 제1목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이온 소스는, 소스 가스를 이온화하기 위한 공간을 제공하는 아크 챔버와, 상기 아크 챔버 내부에서 서로 마주하여 배치되며 상기 소스 가스를 이온화하기 위한 열전자들을 방출하는 한 쌍의 필라멘트를 포함한다. 여기서, 상기 아크 챔버의 제1측벽에는 상기 소스가스를 도입하기 위한 가스 공급구가 형성되어 있으며, 상기 소스 가스는 상기 가스 공급구를 통해 상기 필라멘트들 사이의 중심 부위로 공급된다. 또한, 상기 아크 챔버의 제1측벽과 마주하는 제2측벽에는 상기 공간에서 생성된 이온들을 추출하기 위 한 이온 추출구가 형성되어 있다.
상기 제2목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 이온 주입 장치는, 소스 가스를 이온화하기 위한 공간을 제공하는 아크 챔버 및 상기 아크 챔버 내부에서 서로 마주하여 배치되어 상기 소스 가스를 이온화하기 위한 열전자들을 방출하는 한 쌍의 필라멘트를 포함하는 이온 소스와, 상기 이온 소스로부터 제공되는 이온들을 상기 기판의 소정 부위에 주입하기 위하여 상기 기판을 핸들링하는 엔드 스테이션 유닛과, 상기 이온 소스와 상기 엔드 스테이션 유닛을 연결하고, 상기 이온들을 상기 이온 소스로부터 상기 엔드 스테이션 유닛으로 전송하기 위한 전송 유닛을 포함한다.
상술한 바와 같이, 소스 가스는 아크 챔버의 제1측벽으로부터 상기 필라멘트들 사이의 중심 부위로 직접적으로 공급되므로, 소스 가스의 이온화 효율이 향상된다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 주입 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 이온 주입 장치(10)는 반도체 기판(20)의 표면으로 주입되기 위한 이온들을 발생시키는 이온 소스(100)와, 상기 이온 소스(100)로부터 제공되는 이온들을 상기 반도체 기판(20)의 소정 부위에 주입하기 위해 상기 반도체 기판(20)을 핸들링하는 엔드 스테이션 유닛(200)과, 상기 이온 소스(100)와 상기 엔 드 스테이션 유닛(200)을 연결하며 상기 이온들을 상기 이온 소스(100)로부터 상기 엔드 스테이션 유닛(200)으로 전송하기 위한 전송 유닛(300)을 포함한다.
상기 이온 소스(100)는 이온들을 발생시키기 위한 공간을 제공하는 아크 챔버와, 상기 아크 챔버의 내부로 전자들을 제공하기 위한 한 쌍의 필라멘트를 포함한다. 상기 반도체 기판(20)의 표면으로 주입되기 위한 물질들을 포함하는 소스 가스는 상기 소스 가스 공급 배관을 통해 상기 아크 챔버로 공급되며, 상기 필라멘트로부터 방출된 전자들과 충돌한다. 상기 이온들은 상기 충돌에 의해 발생되며, 전송 유닛(300)을 통해 엔드 스테이션 유닛(200)의 내부에 배치된 반도체 기판(20)의 표면으로 주입된다.
상기 엔드 스테이션 유닛(200)은 상기 반도체 기판(20)을 지지하기 위한 척(210)과, 상기 척(210)과 연결된 구동 유닛(220)을 포함한다. 상기 척(210)과 구동 유닛(220)은 이온 주입 챔버(230) 내부에 배치되며, 상기 구동 유닛(220)은 척(210)에 지지된 반도체 기판(20)의 표면에 입사되는 이온빔의 입사각을 조절하기 위해 상기 척(210)을 틸팅시키고, 상기 이온빔이 상기 척(210)에 지지된 반도체 기판(20)을 스캔하도록 상기 척(210)을 수직 방향으로 이동시킨다.
상기 척(210)은 정전기력을 이용하여 상기 반도체 기판(20)을 파지하며, 상기 구동 유닛(220)은 상기 척(210)을 틸팅시키기 위한 제1구동부(222)와 상기 척(210)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 제2구동부(224)를 포함한다. 상기 제1구동부(222)는, 상기 이온들이 반도체 기판(20)의 표면으로 주입되는 동안, 반도체 기판(20)의 실리콘 결정 구조에 의해 발생되는 채널링 효과(channeling effect)를 방 지하기 위해 상기 반도체 기판(20)의 경사각을 조절한다. 예를 들면, 상기 이온빔이 수평 방향으로 조사되는 경우, 상기 제1구동부(222)는 상기 반도체 기판(20)이 수직선(vertical line)에 대하여 약 7°정도의 경사각을 갖도록 척(210)을 틸팅시킨다. 즉, 상기 이온빔은 약 83°정도의 입사각으로 상기 반도체 기판(20) 상에 조사된다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 이온 주입 공정을 수행하는 동안 상기 엔드 스테이션 유닛(200)은 반도체 기판(20) 상에 형성된 패턴들에 의해 발생되는 그림자 효과(shadow effect)를 방지하기 위해 상기 반도체 기판(20)을 일정한 주기로 회전시키기 위한 제3구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 반도체 기판(20)을 로딩 및 언로딩하기 위한 이송 로봇(미도시)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 상기 엔드 스테이션 유닛(200)을 개략적으로 설명하고 있으나, 상기 엔드 스테이션 유닛(200)의 구성은 본 발명의 범위를 한정하지 않으며, 본 기술 분야에서 숙련된 당업자에 의해 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에서는 매엽식 척을 개시하고 있으나, 다수의 반도체 기판들을 파지하는 배치식 회전척이 사용될 수도 있다.
상기 전송 유닛(300)은 상기 이온 소스(100)로부터 발생된 이온들을 추출하기 위한 이온 추출기(310)와, 상기 이온 추출기(310)에 의해 추출된 이온들 중에서 상기 반도체 기판(20)의 표면으로 주입되기 위한 이온들을 선별하기 위한 질량 분석기(320)와, 상기 질량 분석기(320)에 의해 선별된 이온들을 가속하기 위한 가속기(330)를 포함한다.
상기 이온 추출기(310)에는 상기 아크 챔버로부터 이온들을 추출하기 위한 추출 전압이 인가되며, 상기 이온들은 상기 추출 전압에 의해 상기 이온들을 포함하는 이온빔으로 형성된다.
상기 이온 추출기(310)와 질량 분석기(320) 사이에는 이온 추출기(310)에 의해 형성된 이온빔의 극성을 변환시키기 위한 제1극성 변환기(340)가 배치되며, 상기 제1극성 변환기(340)는 전자공여물질로 사용되는 고체 마그네슘과 히터를 포함한다. 상기 히터는 상기 고체 마그네슘을 450℃ 정도로 가열하며, 고체 마그네슘으로부터 방출된 기상의 마그네슘 분자는 상기 추출된 이온빔과 충돌된다. 상기 마그네슘 분자와 이온빔의 충돌에 의해 상기 이온빔은 마그네슘 분자로부터 전자를 얻어서 부의 성질을 갖는 이온빔으로 변환된다.
상기와 같이 부의 성질을 갖는 이온빔에 포함된 이온들은 질량 분석기(320)에 의해 선별된 이온빔으로 형성된다.
상기 선별된 이온빔에 포함된 이온들은 상기 가속기(330)에 의해 다양한 에너지 레벨들을 갖도록 가속된다. 또한, 상기 가속기(330)를 통과하는 이온들의 극성을 변환하기 위한 제2극성 변환기(350)가 상기 가속기(330)와 연결되며, 상기 제2극성 변환기(350)는 스트리핑 가스를 이용하여 상기 이온들의 극성을 변환시킨다. 상기 제2극성 변환기(350)는 스트리퍼(stripper)를 포함한다.
상기 가속기(330)는 부의 이온빔을 가속하기 위한 제1가속부와, 상기 제2극성 변환기(350)에 의해 변환된 정의 이온빔을 가속하기 위한 제2가속부를 포함한다. 제1가속부 및 제2가속부 사이에는 상기 제1가속부로 도입된 부의 이온빔을 정 의 이온빔으로 변환시키기 위해 상기 제2극성 변환기(350)가 연결된다. 상기 제1가속부에 의해 가속된 부의 이온빔은 제2극성 변환기(350)로부터 공급되는 스트리핑 가스에 의해 정의 이온빔으로 변환되고, 변환된 정의 이온빔은 상기 제2가속부에 의해 가속된다. 상기 스트리핑 가스로는 질소 또는 아르곤 가스가 사용될 수 있으며, 부의 이온빔에 포함된 부의 이온들은 상기 스트리핑 가스와의 충돌에 의해 정의 이온들로 변환된다.
또한, 상기 전송 유닛(300)은 기 설정된 에너지 준위를 갖는 이온들을 선별하기 위한 이온 필터(360)와, 상기 이온빔을 반도체 기판(20) 상에 수렴하기 위한 포커싱 렌즈(370)를 더 포함한다.
도시되지는 않았지만, 상기 이온빔이 반도체 기판(20)을 전체적으로 스캔하도록 상기 이온빔의 진행 방향을 조절하기 위한 스캐닝 전극들과, 잔여 가스(residual gas)와의 충돌에 의해 발생되는 파티클을 제거하기 위해 상기 이온빔을 편향시키는 편향 전극들을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 전송 유닛(300)은 상기 이온빔의 이온 전류를 측정하기 위한 이온 전류 측정부를 더 포함할 수 있으며, 상기 이온 전류 측정부는, 질량 분석기(320)와 가속기(330) 사이에 배치되며 부의 이온빔의 이온 전류를 측정하기 위한 제1패러데이 시스템과, 상기 가속기(330)와 이온 주입 챔버(230) 사이에 배치되며 정의 이온빔의 이온 전류를 측정하기 위한 제2패러데이 시스템을 포함한다.
상기와 같은 구성을 갖는 전송 유닛은 본 기술 분야에서 숙련된 당업자에 의해 다양하게 변경될 수 있으며, 상기와 같은 전송 유닛의 구성이 본 발명의 범위를 한정하지는 않는다.
도 2는 도 1에 도시된 이온 소스를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 필라멘트들과 가스 공급구를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 이온 소스(100)는 소스 가스를 이온화하기 위한 공간을 제공하는 아크 챔버(110)와, 상기 아크 챔버(110) 내부로 전자들을 제공하기 위한 한 쌍의 필라멘트들(130)을 포함한다.
상기 필라멘트들(130)은 아크 챔버(110)의 제1측벽(112)을 통해 아크 챔버(110)의 내부로 연장하며, 아크 챔버(110)의 내부에서 서로 마주하여 배치되며, 대략적으로 원형 링 형상을 이룬다.
아크 챔버(110)의 제1측벽(112)에는 소스 가스를 공급하기 위한 가스 공급관(150)이 연결되어 있으며, 가스 공급관(150)을 통해 공급되는 소스 가스를 필라멘트들(130) 사이의 중심 부위를 향하여 공급하기 위한 가스 공급구(120)가 형성되어 있다.
가스 공급구(120)는 소스 가스 공급관(150)과 연결되는 제1가스 공급구(122)와, 제1가스 공급구(122)와 연통되며 아크 챔버(110) 내부로 소스 가스를 도입하기 위한 다수의 제2가스 공급구(124)를 포함한다. 상기 제2가스 공급구들(124)은 아크 챔버(110) 내부로 균일하게 소스 가스를 공급하기 위하여 제공된다.
또한, 아크 챔버(110)의 제1측벽(112)에는 상기 필라멘트들(130)이 통과되는 다수의 홀들(120)이 형성되어 있으며, 각각의 필라멘트들(130)은 전자들을 방출하기 위한 전자 방출부(132)와, 상기 제1측벽(112)의 외측면(112b)으로부터 아크 챔 버(110)의 외부로 연장되는 한 쌍의 리드(134)와, 상기 전자 방출부(132)와 상기 리드들(134)을 연결하는 한 쌍의 로드(136)를 포함한다. 또한, 각각의 필라멘트(130)의 중앙 부위에는 열전자 방출 효과를 향상시키기 위한 코일부가 형성되어 있다.
전자 방출부들(132)은 원형 링 형상을 갖도록 아크 챔버(110)의 내부에 배치되며, 각각의 전자 방출부들(132)은 전자 방출 효율을 향상시키기 위한 코일부를 갖는다. 이때, 상기 가스 공급구(120)는 상기 전자 방출부들(132)이 구성하는 원형 링의 중심축 상에 위치되는 것이 바람직하다.
필라멘트들(130)로부터 방출된 전자들과 소스 가스의 분자들 사이의 충돌에 의해 생성된 이온들은 아크 챔버(110)의 제2측벽(114)에 형성된 이온 추출구(116)를 통해 이온빔의 형태로 추출된다.
상기 소스 가스는 반도체 기판의 표면 부위 또는 반도체 기판 상에 형성된 막의 전기적 특성을 변화시키기 위한 원소, 예를 들면 붕소(B), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, BF3 가스가 아크 챔버(110) 내부로 공급될 수 있으며, 아크 챔버(110) 내에서 상기 필라멘트(130)로부터 방출된 전자들과 BF3 분자들의 충돌에 의해 10B+, 10BF+, 10 BF3 +, 11B+, 11BF2 + 등과 같은 이온들이 발생된다. 또한, 상기 소스 가스로 아르곤, 질소 등과 같은 불활성 가스가 사용될 수도 있다.
한편, 필라멘트들(130)과 아크 챔버(110)의 제2측벽(114) 사이에는 상기 전 자 방출부들(132)로부터 방출된 전자들과 상기 이온들의 생성 과정에서 발생된 전자들을 포획하기 위한 애노드 링(160)이 배치된다. 상기 애노드 링(160)의 중심은 상기 원형 링의 중심축선상에 배치된다.
상기 필라멘트들(130)을 상기 아크 챔버(110)와 전기적으로 절연시키기 위해 상기 필라멘트 로드들(136)이 통과하는 제1측벽(112)의 홀들(126)은 필라멘트 로드(136)의 직경보다 큰 내경을 각각 갖는다.
상기 제1측벽(112)의 외측면(112b) 상에는 상기 홀들(126)과 대응하는 다수의 절연체 링들(152)이 상기 리드들(134)을 감싸도록 배치되며, 각각의 절연체 링(152)은 각각의 홀(126)과 동축선상에 배치된다. 각각의 절연체 링(152)은 각각의 홀(126)의 직경보다 큰 외경을 갖고, 리드들(134)은 절연체 링들(152)의 중심축을 따라 각각 연장된다. 따라서, 필라멘트들(130)은 상기 절연체 링들(152)과 상기 홀들(120)에 의해 아크 챔버(110)와 전기적으로 절연된다.
상기 필라멘트들(130)은 각각 필라멘트 파워 소스와 연결된 클램프들(158)에 의해 고정된다. 상기 클램프들(158)은 체결 부재들(예를 들면, 볼트와 너트)을 이용하여 상기 리드들(134)의 단부들을 고정시킨다.
상기 절연체 링들(152)과 클램프들(158) 사이에는 스페이서들(156)이 각각 개재되며, 상기 스페이서들(156)과 상기 절연체 링들(152) 사이에는 슬리브들(154)이 각각 개재된다.
한편, 도시되지는 않았으나, 상기 전자 방출부들(132)로부터 방출된 전자들의 거동을 조절하기 위한 자기장을 형성하는 영구 자석들이 상기 아크 챔버(110)와 인접하여 배치될 수 있다. 상기 영구 자석들은 상기 전자 방출부들(132)로부터 방출된 전자들이 곧바로 애노드 링(160)에 의해 포집되는 것을 방지하기 위하여 사용된다.
상기한 바에 따르면, 상기 이온 소스(100)는 한 쌍의 필라멘트(130)를 사용하여 전자들을 방출하고 있으나, 이온 소스(110)는 단지 하나만의 필라멘트를 사용하여 전자들을 방출할 수도 있다.
도 4는 도 2에 도시된 이온 소스와 연결되는 전기 회로도이다.
도 4를 참조하면, 아크 챔버(110)의 내부로 전자들을 열전자적으로 방출하기 위한 필라멘트(130)에는 필라멘트 전류가 인가되며, 아크 챔버(110)의 내부에 배치되는 애노드 링(160)에는 필라멘트 전류에 대하여 바이어스된 아크 전압이 인가된다. 상기 필라멘트(130)의 리드들은 필라멘트 파워 소스(170)의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되며, 상기 애노드 링(160)은 아크 파워 소스(172)의 양극 단자에 연결된다. 상기 아크 파워 소스(172)의 음극 단자는 필라멘트 파워 소스(170)의 음극 단자와 연결되며, 아크 챔버(110)의 측벽에는 상기 필라멘트 파워 소스(170) 및 아크 파워 소스(172)의 음극 단자들과 연결되며, 상기 필라멘트 파워 소스(170) 및 아크 파워 소스(172)의 음극 단자들은 소스 그라운드(174)와 연결된다.
한편, 이온 추출기(310)는 추출 전압을 인가하기 위한 추출 파워 소스(extraction power source, 176)의 음극 단자와 연결되며, 상기 이온 추출기(310)와 추출 파워 소스(176) 사이에는 방사선 발생을 방지하기 위한 서프레션 파워 소스(suppression power source, 178)가 연결되어 있다.
상기 필라멘트(130)는 필라멘트 전류에 의해 열전자 방출 온도(thermionic temperature; 예를 들면, 약 2500°)에 도달되며, 상기 온도에서 필라멘트(130)는 전자들을 아크 챔버(110) 내부로 방출한다.
아크 챔버(110)로 방출된 전자들은 소스 가스의 분자들과 충돌하며, 상기 충돌에 의해 소스 가스 이온들이 발생된다. 상기 이온들은 추출 전압이 인가된 이온 추출기(310)에 의해 아크 챔버(110)로부터 추출되며, 상기 전자들은 애노드 링(160)에 의해 아크 챔버(110)로부터 제거된다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소스 가스는 필라멘트들이 이루는 원형 링의 중심 부위를 향하여 직접적으로 공급된다. 따라서, 상기 소스 가스의 이온화 효율이 향상된다.
상기와 같이 이온화 효율이 향상됨에 따라 소스 가스의 공급량을 감소시킬 수 있으며, 소스 가스의 과다 공급에 따른 오염 발생을 억제할 수 있다. 추가적으로, 오염 처리를 위한 이온 소스 및 이온 주입 장치의 가동 휴지 기간을 감소시킬 수 있으므로, 이온 주입 장치의 가동 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 소스 가스를 이온화하기 위한 공간을 제공하는 아크 챔버; 및
    상기 아크 챔버 내부에서 서로 마주하여 배치되며 상기 소스 가스를 이온화하기 위한 열전자들을 방출하는 한 쌍의 필라멘트를 포함하되,
    상기 아크 챔버의 제1측벽에는 상기 소스 가스를 도입하기 위한 가스 공급구가 형성되어 있으며, 상기 소스 가스는 상기 가스 공급구를 통해 상기 필라멘트들 사이의 중심 부위로 공급되며, 상기 아크 챔버의 제1측벽과 마주하는 제2측벽에는 상기 공간에서 생성된 이온들을 추출하기 위한 이온 추출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아크 챔버의 제1측벽에는 상기 소스 가스를 공급하기 위한 다수의 가스 공급구들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 필라멘트들은 실질적으로 원형 링 형상을 이루며, 상기 소스 가스는 상기 원형 링의 중심축을 따라 공급되는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 필라멘트들과 상기 아크 챔버의 제2측벽 사이에 배치되어 상기 이온화 과정에서 생성된 전자들을 포획하기 위한 애노드 링을 더 포함하 는 것을 특징으로 하는 이온 소스.
  5. 소스 가스를 이온화하기 위한 공간을 제공하는 아크 챔버 및 상기 아크 챔버 내부에서 서로 마주하여 배치되어 상기 소스 가스를 이온화하기 위한 열전자들을 방출하는 한 쌍의 필라멘트를 포함하는 이온 소스;
    상기 이온 소스로부터 제공되는 이온들을 상기 기판의 소정 부위에 주입하기 위하여 상기 기판을 핸들링하는 엔드 스테이션 유닛; 및
    상기 이온 소스와 상기 엔드 스테이션 유닛을 연결하고, 상기 이온들을 상기 이온 소스로부터 상기 엔드 스테이션 유닛으로 전송하기 위한 전송 유닛을 포함하되,
    상기 아크 챔버의 제1측벽에는 상기 소스 가스를 도입하기 위한 가스 공급구가 형성되어 있으며, 상기 소스 가스는 상기 가스 공급구를 통해 상기 필라멘트들 사이의 중심 부위로 공급되며, 상기 아크 챔버의 제1측벽과 마주하는 제2측벽에는 상기 공간에서 생성된 이온들을 추출하기 위한 이온 추출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
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