KR20060108447A - Repeller of ion implantation apparatus - Google Patents
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Abstract
이온 주입 장치의 리펠러를 제공한다. 개시된 이온 주입 장치의 리펠러는 내부 바닥면에 돌출 형성된 수나사구를 갖는 컵 형상의 리펠러 플레이트와, 일측에 상기 수나사구와 나사체결되는 제 1 암나사구가 형성되고 타측에 제 2 암나사구가 형성된 리펠러 인설레이터와, 바닥부에 상기 제 2 암나사구에 대응하는 관통홀이 형성되고 상기 리펠러 플레이트보다 작은 직경을 갖는 컵 형상의 리펠러 쉴드와, 상기 관통홀을 관통하여 상기 제 2 암나사구에 나사체결됨으로써 상기 리펠러 쉴드 및 상기 리펠러 인설레이터를 아크 챔버의 일측벽에 고정하는 리펠러 스크류로 구성된다.Provided is a repeller of an ion implantation device. The repeller of the ion implantation apparatus disclosed herein has a cup-shaped repeller plate having a male threaded protrusion protruding from an inner bottom surface thereof, a first female threaded screw threaded to the male threaded thread on one side thereof, and a second female threaded thread formed on the other side thereof. A repeller insulator, a through hole corresponding to the second female threaded mouth at the bottom thereof, and a cup-shaped repeller shield having a diameter smaller than that of the repeller plate, and a second female threaded thread through the through hole. By screwing, the repeller shield and the repeller insulator are composed of a repeller screw that fixes one wall of the arc chamber.
이온 주입 설비, 아크 챔버, 캐소드, 리펠러 Ion Implantation Equipment, Arc Chamber, Cathodes, Repellers
Description
도 1은 종래 이온 주입 장치의 아크 챔버를 설명하기 위해 커버가 분리된 상태의 아크 챔버를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing the arc chamber with the cover removed to explain the arc chamber of the conventional ion implantation apparatus.
도 2는 도 1에 도시된 종래 리펠러의 분해 사시도이다.Figure 2 is an exploded perspective view of the conventional repeller shown in FIG.
도 3은 도 2의 I-I' 절단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 2.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리펠러의 분해 사시도이다.Figure 4 is an exploded perspective view of the repeller according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ' 절단면도이다.5 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 4.
**도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **
10 : 소스 헤드 100 : 아크 챔버10: source head 100: arc chamber
120 : 사각 펜스 220 : 리펠러 스터드120: square fence 220: repeller stud
310 : 리펠러 플레이트 312 : 수나사구310: repeller plate 312: male threaded ball
320 : 리펠러 인설레이터 322 : 제 1 암나사구320: Repeller insulator 322: first female threaded ball
324 : 제 2 암나사구 330 : 리펠러 쉴드324: 2nd female thread port 330: Repeller shield
332 : 관통홀 340 : 리펠러 스크류332: through hole 340: repeller screw
본 발명은 이온 주입 장치의 리펠러(Repeller)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캐소드(Cathod)에서 방출된 열전자의 운동량을 증가시켜 불순물 가스의 이온화를 촉진시키는 리펠러에 관한 것이다.The present invention relates to a repeller of an ion implantation apparatus, and more particularly, to a repeller that promotes ionization of impurity gas by increasing the momentum of hot electrons emitted from a cathode.
일반적으로 반도체 제조 공정은 확산 공정, 사진 공정, 금속 공정 및 이온 주입 공정 등의 단위 공정들이 유기적으로 연속되어 이루어진다. 이 중에서 이온 주입 공정은 반도체 기판인 웨이퍼 표면에 이온화된 불순물(Ionized dopant)을 주입하여 상기 웨이퍼 표면의 전도 형태와 저항성을 바꾸어 트랜지스터, 다이오드, 저항 등의 동작부를 구성하기 위한 공정으로서, 불순물 가스(Dopant gas)를 이온화시킨 다음 가속 에너지의 양을 조절하여 원하는 양의 이온화된 불순물을 웨이퍼 전면의 원하는 위치, 원하는 깊이까지 고르게 주입하는 공정이다.In general, semiconductor manufacturing processes are organically continuous unit processes such as a diffusion process, a photo process, a metal process, and an ion implantation process. The ion implantation process is a process for forming an operation unit such as a transistor, a diode, or a resistor by injecting ionized dopants into a wafer surface, which is a semiconductor substrate, to change the conductivity and resistance of the wafer surface. Dopant is ionized and then the amount of accelerated energy is adjusted to inject the desired amount of ionized impurities evenly to the desired location and desired depth on the front of the wafer.
이러한 이온 주입 공정은 정확한 주사 위치 및 주사 농도를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 주사 위치에서의 이온 주입물의 측면 퍼짐이 확산 공정에 비해 적다는 장점이 있다.Such an ion implantation process has the advantage of being able to control the precise scanning position and the scanning concentration, as well as less side spread of the ion implantation at the scanning position compared to the diffusion process.
상기한 이온 주입 공정을 수행하는 이온 주입 설비는 불순물 가스와 열전자가 충돌하도록 하여 이온을 발생시키는 이온 발생 장치와, 발생되는 이온 중 공정에 필요한 이온만을 추출하는 질량분석기와, 추출된 이온을 가속시켜 에너지를 갖도록 하는 빔 라인(Beam line)과, 높은 에너지를 갖는 이온이 원하는 기판상에 주입되도록 하는 엔드 스테이션(End station)이 순차적으로 연결되며, 상기와 같은 모든 작업은 고진공 환경에서 이루어진다.The ion implantation apparatus performing the ion implantation process includes an ion generating device which generates ions by causing impurity gas and hot electrons to collide, a mass spectrometer which extracts only ions necessary for the process among the generated ions, and accelerates the extracted ions. A beam line to have energy and an end station to inject high energy ions onto a desired substrate are sequentially connected, and all such operations are performed in a high vacuum environment.
도 1은 종래 이온 주입 장치의 소스 헤드(10) 아크 챔버(100)의 구성을 설명 하기 위해 커버(140)가 분리된 상태의 아크 챔버(100)를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view illustrating the
도 1을 참조하면, 아크 챔버(100)는 베이스 플레이트(110)의 일면에 사각 펜스(120)를 돌출형성하여 이러한 사각 펜스(120) 내부에 아크 생성실(130)을 마련한다. 상기 사각 펜스(120)의 개방되는 상부면에는 아크 슬릿(150)을 갖는 커버(140)가 설치된다. 상기 아크 생성실(130)이 위치하는 베이스 플레이트(110)에는 불순물 가스의 공급을 위한 가스 유입홀(190)이 마련된다. 또한, 상기 아크 생성실(130)의 일측벽에는 필라멘트(Filament : 160)에 전류를 가해 열전자를 방출하는 캐소드(Cathod : 170)가 설치되고, 상기 캐소드(170)가 설치된 일측벽과 대향되는 타측벽에는 리펠러(Repeller : 200)가 설치된다.Referring to FIG. 1, the
상기 아크 생성실(130)에서 이루어지는 반응에 대해 살펴보면, 필라멘트(160)에서 방출된 열전자가 캐소드(170)와의 전위차로 인해 캐소드(170)에 충돌하여 캐소드(170)를 가열한다. 이와 같이 가열된 캐소드(170)의 표면에서는 2차 열전자가 방출되고, 방출된 2차 열전자는 아크 생성실(130)에 유입된 불순물 가스를 구성하는 중성 원자와 충돌하여 상기 중성 원자를 양이온화시킴으로써 이온화된 불순물 가스를 생성하게 된다. Looking at the reaction in the
이때, 음전하로 대전된 상기 리펠러(200)는 캐소드(170)에서 방출된 2차 열전자에 척력을 작용하여 되돌아가게 함으로써 운동량을 증가시켜 불순물 가스를 구성하는 중성 원자와 2차 열전자가 더 많은 충돌을 일으키도록 하여 불순물 가스의 이온화를 촉진시키는 역할을 수행한다.At this time, the
도 2는 도 1에 도시된 종래 리펠러의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 I-I' 절단면도이다. FIG. 2 is an exploded perspective view of the conventional repeller shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line II ′ of FIG. 2.
도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 리펠러는 음전하로 대전되어 2차 열전자에 척력을 작용하여 되돌아가게 하는 컵 형상의 리펠러 플레이트(210)와, 상기 리펠러 플레이트(210) 보다 작은 직경을 갖는 컵 형상의 리펠러 쉴드(240)와, 상기 리펠러 플레이트(210)와 상기 리펠러 쉴드(240) 사이에 개재되는 리펠러 인설레이터(230)와, 상기 리펠러 플레이트(210)와 상기 리펠러 인설레이터(230)를 연결 고정하는 리펠러 스터드(220)와, 상기 리펠러 쉴드(240) 및 상기 리펠러 인설레이터(230)를 아크 챔버(100)의 사각 펜스(120) 일측벽에 고정하기 위한 리펠러 스크류(250)로 구성된다.2 and 3, the conventional repeller is charged with negative charge and has a cup-
그런데, 상기 리펠러 플레이트(210)의 내부 바닥부에는 리펠러 스터드(220)와의 나사 체결을 위한 암나사구(212)가 형성되어 있기 때문에 상기 암나사구(212)가 형성된 부분의 두께가 상기 바닥부의 다른 부분에 비해 그 두께가 얇아져 공정 진행 중 발생하는 열화가 심화됨으로써 상기 리펠러 플레이트(210)가 쉽게 손상되는 문제가 있다. 또한, 텅스텐 재질로 형성된 상기 리펠러 플레이트(210)는 불순물 가스를 이온화시키는 과정에서 열전자 및 이온화된 불순물과의 빈번한 충돌로 인하여 식각되거나 부식됨으로써 쉽게 손상되는 문제점이 있다. 이러한 손상들은 리펠러 플레이트(210)의 수명을 단축시키는 요인으로 작용하게 되어 잦은 교체에 따른 유지 비용의 증가로 연결되는 문제점을 야기한다.However, since the internal threaded
또한, 상기 리펠러를 상기 아크 챔버(100)의 사각 펜스(120) 일측벽에 고정하기 위해서는 먼저 리펠러 스터드(220)를 리펠러 인설레이터(230)에 체결한 후, 상기 리펠러 인설레이터(230)에 체결된 리펠러 스터드(220)에 다시 상기 리펠러 플레이트(210)를 체결해야만 하는 번거로움이 있다. 따라서 상기 리펠러의 조립 및 교체가 매우 불편한 문제점이 있다.In addition, in order to fix the repeller to one wall of the
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 리펠러의 조립 및 교체가 용이할 뿐만 아니라 리펠러 플레이트의 열화를 억제하도록 리펠러의 조립 구조를 단순화시킨 이온 주입 장치의 리펠러를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.The present invention has been made to overcome the disadvantages of the prior art, it is easy to assemble and replace the repeller, as well as simplify the assembly structure of the repeller to suppress the deterioration of the repeller plate of the ion implantation apparatus Providing a feller is a technical challenge.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이온 주입 장치의 리펠러는, 내부 바닥면에 돌출 형성된 수나사구를 갖는 컵 형상의 리펠러 플레이트와, 일측에 상기 수나사구와 나사체결되는 제 1 암나사구가 형성되고 타측에 제 2 암나사구가 형성된 리펠러 인설레이터와, 바닥부에 상기 제 2 암나사구에 대응하는 관통홀이 형성되고 상기 리펠러 플레이트보다 작은 직경을 갖는 컵 형상의 리펠러 쉴드와, 상기 관통홀을 관통하여 상기 제 2 암나사구에 나사체결됨으로써 상기 리펠러 쉴드 및 상기 리펠러 인설레이터를 아크 챔버의 일측벽에 고정하는 리펠러 스크류를 포함한다.Repeller of the ion implantation apparatus according to the present invention for achieving the above technical problem, a cup-shaped repeller plate having a male threaded projection protruding on the inner bottom surface, and the first female screw screwed into the male screwed sphere on one side A repeller insulator in which a sphere is formed and a second female threaded sphere is formed on the other side, a through-hole corresponding to the second female threaded sphere is formed in a bottom portion, and a cup-shaped repeller shield having a smaller diameter than the repeller plate; And a repeller screw that penetrates the through hole and is screwed to the second female threaded mouth to fix the repeller shield and the repeller insulator to one side wall of the arc chamber.
이때, 상기 리펠러 인설레이터는 절연물질로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 리펠러 플레이트는 흑연으로 제작되는 것이 바람직하다.In this case, the repeller insulator is preferably formed of an insulating material, the repeller plate is preferably made of graphite.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 주입 장치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리펠러의 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ' 절단면도이다. 여기서 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 4 is an exploded perspective view of a repeller according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional view taken along line II-II 'of FIG. 4. Here, like reference numerals denote like elements throughout the specification.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리펠러는 크게 리펠러 플레이트(310), 리펠러 인설레이터(320), 리펠러 쉴드(330), 및 리펠러 스크류(340)로 구성된다.As shown in Figure 4 and 5, the repeller according to an embodiment of the present invention is largely the
상기 리펠러 플레이트(310)는, 도 1을 통해 설명한 바와 같이, 캐소드에서 방출된 2차 열전자에 척력을 작용하여 되돌아가게 함으로써 운동량을 증가시켜 불순물 가스를 구성하는 중성 원자와 2차 열전자가 더 많은 충돌을 일으키도록 하여 불순물 가스의 이온화를 촉진시키는 역할을 수행하는 것으로서, 전체적으로 컵 형상을 갖는다. 이때, 컵 형상의 내부 바닥면에는 수나사구(312)가 돌출형성된다. 상기 수나사구(312)는 후술할 리펠러 인설레이터(320)의 일측에 형성된 제 1 암나사구(322)와 나사체결된다.As described above with reference to FIG. 1, the
한편, 상기 리펠러 플레이트(310)는 전술한 2차 열전자 및 이온화된 불순물 가스와의 잦은 충돌에 의한 열화 및 식각 내지 부식에 잘 견디도록 흑연 재질로 형성되는 것이 바람직하다.On the other hand, the
상기 흑연은 열팽창계수가 작고, 내열충격성, 내마모성 및 내부식성이 뛰어나기 때문에 리펠러 플레이트(310)를 흑연 재질로 형성함으로써, 불순물 가스의 이온화 과정에 발생하는 2차 열전자 및 이온화된 불순물 가스와의 잦은 충돌에 의한 리펠러 플레이트(310)의 열화 및 식각 내지 부식을 억제할 수 있다.Since the graphite has a low coefficient of thermal expansion and excellent thermal shock resistance, abrasion resistance, and corrosion resistance, the
또한, 흑연은 기계 가공이 용이하여 리펠러 플레이트(310)의 제작이 쉽고, 가격 면에서도 텅스텐에 비해 저렴하기 때문에 교체 비용의 절감이 가능하다.In addition, the graphite is easy to manufacture the
한편, 리펠러 인설레이터(320)는 전체적으로 원기둥 형상을 갖는다. 상기 리펠러 인설레이터(320)의 일측에는 상기 리펠러 플레이트(310)에 형성된 수나사구(312)와 나사체결되는 제 1 암나사구(322)가 형성되며, 타측에는 제 2 암나사구(324)가 형성되어 도 1을 통해 설명한 아크 챔버의 사각 펜스 일측벽 및 후술할 리펠러 쉴드(330)를 사이에 두고 리펠러 스크류(340)를 통해 나사체결됨으로써 상기 아크 챔버의 사각 펜스 일측벽에 상기 리펠러 쉴드(330)와 함게 고정된다.On the other hand, the
이때, 상기 리펠러 인설레이터(320)는 절연물질로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 리펠러 플레이트(310)와 상기 아크 챔버를 전기적으로 절연시키기 위함이다. 상기 리펠러 플레이트(310)는 캐소드에서 방출된 2차 열전자에 척력을 작용하여 되돌아가게 함으로써 운동량을 증가시키도록 음전하를 띠게끔 구성될 수 있고, 반면에 상기 아크 챔버는 도 1을 통해 설명한 커버의 아크 슬릿으로 이온화된 불순물의 방출을 촉진하도록 상기 아크 슬릿의 반대편 소정 부위가 양전하를 띠도록 구성하여야 하기 때문이다.In this case, the
한편, 리펠러 쉴드(330)는 불순물 가스의 이온화과정에서 발생하는 이온화된 불순물로부터 상기 리펠러 플레이트(310)의 내부를 보호하기 위한 것으로서, 상기 리펠러 플레이트(310) 보다 작은 직경을 갖는 컵 형상을 갖는다. 상기 리펠러 쉴드(330)의 바닥부에는 상기 리펠러 인설레이터(320)에 형성된 제 2 암나사구(324)에 대응하는 관통홀(332)이 형성된다.On the other hand, the
한편, 리펠러 스크류(340)는 상기 리펠러 쉴드(330) 및 리펠러 인설레이터(320)를 도 1을 통해 설명한 아크 챔버의 사각 펜스 일측벽에 고정하기 위한 것으로서, 먼저 상기 사각 펜스에 형성된 홀에 끼운 후, 상기 리펠러 쉴드(330)에 형성된 관통홀(332)을 관통하여 상기 리펠러 인설레이터(320)에 형성된 제 2 암나사구(324)과 나사체결하여 상기 리펠러 쉴드(330) 및 리펠러 인설레이터(320)를 상기 사각 펜스의 일측벽에 고정한다. 그 다음 상기 리펠러 플레이트(310)에 형성된 수나사구(312)와 상기 리펠러 인설레이터(320)에 형성된 제 1 암나사구(322)를 나사체결함으로써 리펠러의 설치를 완료한다.Meanwhile, the
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 리펠러는 종래의 리펠러와 같이 리펠러 스터드를 필요로 하지 않는 매우 간단한 구조를 갖기 때문에 리펠러의 조립 및 교체가 용이하다. 또한, 리펠러 스터드와의 나사체결을 위한 암나사구를 갖지 않기 때문에 리펠러 플레이트(310)의 바닥부 두께가 동일하여 열화에 취약한 부분을 갖지 않는다.As such, the repeller according to an embodiment of the present invention has a very simple structure that does not require a repeller stud like a conventional repeller, so that the repeller can be easily assembled and replaced. In addition, since the bottom portion of the
또한, 리펠러 플레이트(310)를 열팽창계수가 작고, 내열충격성, 내마모성 및 내부식성이 뛰어난 흑연 재질로 형성함으로써, 불순물 가스의 이온화 과정에 발생하는 2차 열전자 및 이온화된 불순물 가스와의 잦은 충돌에 의한 리펠러 플레이트(310)의 열화 및 식각 내지 부식을 억제할 수 있다.In addition, the
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가 진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention has been described with respect to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications without departing from the scope of the present invention Of course this is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the claims below, but also by the equivalents of the claims.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 리펠러의 조립 구조를 단순화시킴으로써 리펠러의 조립 및 교체가 용이한 이점이 있다. 또한, 리펠러 플레이트의 열화 및 식각이나 부식을 통한 손상을 최소화 함으로써 리펠러 플레이트의 잦은 교체에 따른 소모성 부품의 수급 비용을 최소화할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention having the configuration as described above, the assembly and replacement of the repeller is easy by simplifying the assembly structure of the repeller. In addition, by minimizing damage through deterioration and etching or corrosion of the repeller plate, there is an advantage of minimizing supply and demand for consumable parts due to frequent replacement of the repeller plate.
Claims (3)
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Family Applications (1)
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KR1020050030831A KR20060108447A (en) | 2005-04-13 | 2005-04-13 | Repeller of ion implantation apparatus |
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- 2005-04-13 KR KR1020050030831A patent/KR20060108447A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |