KR20070074199A - Plasma flood gun of an ion implanter - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 이온 주입 장치의 플라즈마 플러드 건을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view for explaining a plasma flood gun of a conventional ion implantation device.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이온 주입 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view for describing an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 플라즈마 플러드 건을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the plasma flood gun shown in FIG. 2.
도 4는 도 3에 도시된 와셔를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다.4 is a schematic exploded perspective view illustrating the washer shown in FIG. 3.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 이온 주입 장치 110 : 이온 소스100
112 : 아크 챔버 120 : 전송 유닛112: arc chamber 120: transmission unit
130 : 빔 라인 챔버 140 : 엔드 스테이션 챔버130: beam line chamber 140: end station chamber
142 : 이온 주입 챔버 148 : 패러데이 컵 조립체 142
150 : 플라즈마 플러드 건 152 : 필라멘트150: plasma flood gun 152: filament
154 : 절연부재 156 : 와셔 154: insulating member 156: washer
158 : 고정부재 158: fixing member
본 발명은 이온 주입 장치의 플라즈마 플러드 건에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이온 주입 장치에서 생성된 이온빔에 의한 반도체 기판의 차지 업(charge up) 현상을 방지하기 위한 이온 주입 장치의 플라즈마 플러드 건에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma flood gun of an ion implantation apparatus, and more particularly, to a plasma flood gun of an ion implantation apparatus for preventing the charge up of the semiconductor substrate by the ion beam generated in the ion implantation apparatus will be.
근래에 컴퓨터 등과 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 소자는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 지속적으로 발전되고 있다.In recent years, with the rapid spread of information media such as computers, semiconductor devices have also been developed rapidly. In terms of its function, the semiconductor device is required to operate at a high speed and to have a large storage capacity. In response to these demands, semiconductor technologies have been continuously developed in the direction of improving integration, reliability, and response speed.
일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판에 대하여 증착, 포토리소그래피, 식각, 이온주입, 연마, 세정 및 건조 등의 단위 공정을 순차적, 선택적, 반복적으로 수행함으로서 제조된다.In general, semiconductor devices are manufactured by sequentially, selectively and repeatedly performing unit processes such as deposition, photolithography, etching, ion implantation, polishing, cleaning, and drying on a semiconductor substrate.
상기 단위 공정들 중에서 이온 주입 공정은 반도체 기판의 특정 영역에 목적하는 이온들로 이루어지는 이온빔을 조사하여 상기 이온들을 주입하는 공정으로, 열확산 기술에 비하여, 상기 특정 영역에 주입되는 이온들의 수 및 주입 깊이 등을 조절할 수 있다는 장점이 있다.Among the unit processes, an ion implantation process is a process of implanting the ions by irradiating an ion beam made of desired ions to a specific region of the semiconductor substrate, compared to the thermal diffusion technology, the number and implantation depth of ions implanted in the specific region There is an advantage that can be adjusted.
상기 이온 주입 방법을 수행하기 위한 이온 주입 장치는 이온화된 불순물을 고에너지를 이용하여 가속시켜서 반도체 기판 표면에 이온빔을 주입시킨다.An ion implantation apparatus for performing the ion implantation method accelerates ionized impurities using high energy to inject an ion beam onto a surface of a semiconductor substrate.
상기 이온 주입 장치는 크게 이온 소스, 빔 라인 챔버, 엔드 스테이션 챔버로 구성되어 있다. 상기 이온 소스는 전자의 방출을 이용하여 소스 가스를 이온화하며, 상기 빔 라인 챔버는 상기 이온 소스로부터 제공되는 이온들을 엔드 스테이션 챔버로 유도하고, 상기 엔드 스테이션 챔버에는 적어도 하나 이상의 반도체 기판이 배치된다.The ion implantation apparatus is largely composed of an ion source, a beam line chamber, and an end station chamber. The ion source ionizes the source gas using the emission of electrons, the beam line chamber directs ions provided from the ion source to an end station chamber, and at least one semiconductor substrate is disposed in the end station chamber.
상기 이온 소스에서 방출한 이온들이 양전하의 극성으로 기판 내로 주입되면, 기판은 양전하의 극성으로 축전되고, 이것은 계속적으로 주입되는 이온빔에 대한 반발력으로 작용하게 됨으로써 공정 불량을 초래한다. 이러한 문제를 방지하기 위하여 상기 엔드 스테이션에는 기판 상에 불필요한 축전을 방지하기 위하여 플라즈마 플러드 건(plasma flood gun)이 구비되어 있다.If ions emitted from the ion source are injected into the substrate with a positive charge polarity, the substrate is stored with a positive charge polarity, which acts as a repulsive force for the ion beam continuously injected, resulting in process failure. To prevent this problem, the end station is equipped with a plasma flood gun to prevent unnecessary power storage on the substrate.
상기 플라즈마 플러드 건은 반도체 기판에 대한 이온 주입 공정에서 사용되는 이온빔의 진행 경로 상에서 설치되어 있으며, 상기 이온빔을 향하여 전자를 방출한다. 상기 전자는 양전하의 극성을 가진 이온빔을 중성화시킴으로써, 상기 이온빔이 기판 상에 주입되는 과정에서 발생되는 이온 축전 현상을 방지한다.The plasma flood gun is installed on a path of an ion beam used in an ion implantation process onto a semiconductor substrate, and emits electrons toward the ion beam. The electrons neutralize the ion beam having a positive polarity, thereby preventing the ion storage phenomenon generated during the injection of the ion beam onto the substrate.
구체적으로, 상기 플라즈마 플러드 건은 상기 엔드 스테이션 내의 구비된 자체의 반응실로 플라즈마 생성을 위한 가스를 공급하고, 상기 반응실 내부에 설치된 필라멘트에는 필라멘트 전원이 연결된다. 상기 플라즈마 플러드 건에 의해 발생된 플라즈마는 수평으로 진행되던 이온빔이 수직으로 세워진 기판에 도달하기 전에 상기 이온빔을 향하여 전자를 방출한다. 상기 전자에 의하여 상기 이온빔은 중성화되고, 이로 인하여 반도체 기판의 차지 업 현상이 방지된다.Specifically, the plasma flood gun supplies a gas for plasma generation to its own reaction chamber provided in the end station, and a filament power source is connected to the filament installed in the reaction chamber. The plasma generated by the plasma flood gun emits electrons toward the ion beam before the ion beam traveling horizontally reaches the vertically standing substrate. The ion beam is neutralized by the electrons, thereby preventing the charge-up phenomenon of the semiconductor substrate.
도 1은 종래 이온 주입 장치의 플라즈마 플러드 건을 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma flood gun of a conventional ion implantation device.
도 1을 참조하면, 도시된 종래의 플라즈마 플러드 건(10)은 필라멘트(12), 절연부재(14), 고정 부재(16)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the conventional
상기 필라멘트(12)는 상기 이온빔을 중성화시키기 위하여 전자들을 방출하며, 상기 절연 부재(14)는 상기 필라멘트(12)와 챔버(미도시됨)사이의 절연을 유지시키기 위하여 상기 필라멘트(12)와 상기 챔버 사이에 배치되어 있다.The
상기 고정 부재(16)는 상기 필라멘트(12), 상기 절연 부재(14) 및 상기 챔버를 통해 연장되며 상기 필라멘트(12)를 상기 챔버에 고정시킨다, 상기 절연부재(14)와 상기 필라멘트(12) 사이에는 상기 고정 부재(16)가 받는 하중을 분산시키기 위해 와셔(18)가 구비되어 있다.The
상기 이온 주입 장치의 챔버 내부에는 이온화 과정에서 유입된 가스, 이온화된 가스, 및 전자들이 혼재되어 있고, 그 일부는 상기 플라즈마 플러그 건(10)의 절연 부재(14)의 표면에 쌓여 도전층 등과 같은 오염물을 형성한다. 상기 절연 부재(14)에 형성된 도전층은 그 두께가 얇아도 전원을 단락시키는 등의 전기적인 문제점들을 발생시키며, 이러한 문제점들은 이온화 공정을 불안정하게 하는 주요 요인으로 작용한다. 즉, 상기 오염물에 의해 상기 필라멘트(12)로 흐르는 전류의 누설을 유발되고, 상기 절연 부재(14)의 절연 기능을 상실하게 만든다. 결과적으로, 이온 주입 공정을 불안정하게 할 뿐만 아니라, 플라즈마 플러드 건의 사용 수명이 짧아지게 한다.The gas, ionized gas, and electrons introduced during the ionization process are mixed in the chamber of the ion implantation device, and a part thereof is stacked on the surface of the insulating
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 절연 부재의 오염을 최소화하여, 상기 플라즈마 플러드 건의 사용 수명을 연장시킬 수 있도록 한 이온 주입 장치의 플라즈마 플러드 건을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a plasma flood gun of the ion implantation device to minimize the contamination of the insulating member, to extend the service life of the plasma flood gun.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 기판에 대한 이온 주입 공정에서 사용되는 이온빔의 진행 경로를 한정하는 챔버에 장착되며, 상기 이온빔을 중성화시키기 위하여 전자들을 방출하는 필라멘트와 상기 필라멘트와 상기 챔버 사이의 절연을 유지시키기 위하여 상기 필라멘트와 상기 챔버 사이에 배치된 절연 부재와 상기 필라멘트, 상기 절연 부재 및 상기 챔버를 통해 연장되며 상기 필라멘트를 상기 챔버에 고정시키기 위한 고정 부재와 상기 절연 부재와 상기 필라멘트 사이에 배치되며, 상기 고정 부재가 통과하는 중앙홀을 갖는 디스크(disk)와 상기 이온빔의 이온들에 의해 상기 절연 부재가 손상되는 것을 방지하기 위하여 상기 절연 부재를 감싸는 커버 링을 포함하는 와셔를 포함한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention, the filament and the filament is mounted in a chamber defining a path of the ion beam used in the ion implantation process for the semiconductor substrate, and emits electrons to neutralize the ion beam An insulating member disposed between the filament and the chamber, the fixing member and the insulating member extending through the filament, the insulating member, and the chamber to fix the filament to the chamber to maintain the insulation between the chambers; A washer disposed between the filaments and including a disk having a central hole through which the fixing member passes and a covering ring surrounding the insulating member to prevent the insulating member from being damaged by the ions of the ion beam. It includes.
상기 챔버에는 상기 고정 부재가 통과하는 홀이 형성되어 있으며, 상기 절연 부재는 상기 홀에 억지 끼움 결합되는 몸체와 상기 필라멘트와 상기 챔버 사이에서 일정 간격을 유지시키기 위한 헤드를 포함하며, 상기 커버 링은 상기 헤드를 감싸도록 배치된다. 이때, 상기 와셔는 몰리브덴(molybdenum) 재질로 이루어져 있다.The chamber is formed with a hole through which the fixing member passes, the insulating member includes a body to be fitted to the hole and a head for maintaining a predetermined distance between the filament and the chamber, the cover ring It is arranged to surround the head. At this time, the washer is made of molybdenum (molybdenum) material.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이온 주입 장치의 플라즈마 플러드 건은 기판으로 이온빔을 주입하는 과정에서 절연부재에 이물질층이 형성되는 것을 방지 한다. 따라서, 플라즈마 플러드 건의 수명을 연장하고, 이온 주입 장치의 정비 주기를 길게 하여 생산성의 향상을 도모한다.The plasma flood gun of the ion implantation apparatus according to the present invention configured as described above prevents the formation of a foreign material layer on the insulating member during the injection of the ion beam into the substrate. Therefore, the lifetime of the plasma flood gun is extended, and the maintenance period of the ion implantation apparatus is lengthened to improve the productivity.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온 주입 장치의 플라즈마 플러드 건에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a plasma flood gun of an ion implantation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이온 주입 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 플라즈마 플러드 건을 설명하기 위한 개략적인 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 와셔를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다.FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the plasma flood gun shown in FIG. 2, and FIG. 4 is shown in FIG. 3. Is a schematic exploded perspective view for explaining the washer.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 도시된 이온 주입 장치(100)는 이온 소스(110)와, 상기 이온 소스(110)로부터 제공되는 이온들을 실리콘기판과 같은 반도체 기판(미도시됨)의 소정 부위에 주입하기 위하여 상기 기판을 핸들링하는 엔드 스테이션 챔버(140)와, 상기 이온 소스(110)와 상기 엔드 스테이션 챔버(140)를 연결하고, 상기 이온들을 상기 이온 소스(110)로부터 상기 엔드 스테이션 챔버(140)로 전송하기 위한 전송 유닛(120)을 포함한다.2 to 4, the illustrated ion implantation apparatus 100 includes an
상기 이온 소스(110)는 이온들의 발생이 가능한 아크 챔버(112)와, 상기 아크 챔버(112) 내부로 전자적으로 전자를 방출하기 위한 아크 챔버(112)의 필라멘트(미도시됨)를 포함한다. 상기 아크 챔버(112)의 필라멘트에는 전자들을 방출하기 위한 필라멘트 전류가 인가되며, 상기 아크 챔버(112)에는 상기 필라멘트 전류에 대하여 바이어스된 아크 전압이 인가된다. 즉, 상기 아크 챔버(112)의 필라멘트는 음극(cathode)으로 사용되며 상기 아크 챔버(112)는 양극(anode)으로서 사용된다.The
상기 아크 챔버(112)로 공급된 소스 가스는 상기 전자와의 충돌에 의해 이온화될 수 있다. 이밖에도, 고주파(radio frequency)형 이중 플라즈마트론(duoplasmatron), 냉음극(cold cathode)형, 스퍼터(sputter)형, 페닝(penning ionization)형 등의 이온 소스(110)가 사용될 수 있다.The source gas supplied to the
상기 전송 유닛(120)은 이온빔의 진행 경로를 따라 배치된 추출 전극(122), 질량 분석기(124), 4극자 렌즈(126), 가속기(128), 빔 라인 챔버(130) 등을 포함한다. 상기 추출 전극(122)은 상기 아크 챔버(112)의 내부에서 형성된 이온들을 추출하여 이온빔으로 형성하며, 상기 추출 전극(122)을 통해 형성된 이온빔은 질량 분석기(124)로 유도된다. 상기 질량 분석기(124)는 상기 이온빔을 구성하는 이온들 중에서 반도체 기판으로 주입하기 위한 특정 이온들을 선별한다. 상기 질량 분석기(124)에 의해 선별된 이온들로 구성되는 이온빔은 상기 4극자 렌즈(126)에 의해 포커싱되며, 상기 가속기(128)에 의해 목적하는 에너지를 갖도록 가속된다.The
상기와 같이 가속된 이온빔은 엔드 스테이션 챔버(140)에 위치된 반도체 기판으로 유도된다. 상기 엔드 스테이션 챔버(140)는 적어도 하나 이상의 반도체 기판들이 위치되는 이온 주입 챔버(142)와, 상기 이온 주입 챔버(142) 내부에서 상기 반도체 기판들을 지지하는 기판 서포트(144, support)와, 상기 서포트(144)를 회전시키기 위한 모터(146a)와, 상기 서포트(144)를 직선 이동시키기 위한 리니어 모터(146b)와, 기판의 이온 주입 공정에 사용되는 이온빔이 진행 경로 상에 설치되는 플라즈마 플러드 건(150)과, 이온빔의 이온 전류를 측정하기 위한 패러데이 컵 조립체(148) 등을 포함한다.The accelerated ion beam is directed to a semiconductor substrate located in the
상기 기판 서포트(144, support)는 원반 형상을 갖고, 다수매의 반도체 기판(10)이 가장자리를 따라 배치된다. 상기 기판 서포트(144, support)상에는 상기 반도체 기판을 지지하기 위한 다수의 척(미도시)과 상기 이온빔을 통과시키기 위한 개구(142a)가 구비된다.The
상기 모터(146a)는 상기 서포트(144)의 후면과 연결되어 있으며, 상기 서포트(144)를 회전시키며, 상기 리니어 모터(146b)는 상기 서포트(144)를 직선 이동시킨다. 이온 주입 공정이 진행되는 동안, 상기 서포트(144)는 이온빔이 반도체 기판들에 전체적으로 주입되도록 상기 모터(146a) 및 리니어 모터(146b)에 의해 회전 및 수직 이동될 수 있다.The
상기 플라즈마 플러드 건(150)은 기판에 양전하가 축적되어 발생하는 차지 업 현상을 방지하기 위하여 구비되어 있다. 상기 플라즈마 플러드 건(150)은 이온 주입 공정에서 사용되는 이온빔들이 기판을 향하여 통과하는 진행 경로 상에 설치되어 있으며, 필라멘트(152), 절연부재(154), 와셔(156) 및 고정부재(158)로 구성되어 있다.The plasma flood gun 150 is provided to prevent a charge up phenomenon caused by accumulation of positive charges on a substrate. The plasma flood gun 150 is installed on a path through which ion beams used in an ion implantation process are directed toward a substrate, and includes a
이러한 플라즈마 플러드 건(150)은 상기 필라멘트(152)의 전자의 방출에 의해 기판으로 주입되는 양전하를 가진 이온빔을 중성화시킨다.The plasma flood gun 150 neutralizes an ion beam having positive charges injected into the substrate by the emission of electrons from the
상기 필라멘트(152)는 "U"자형의 형상으로 양단부가 후술되어지는 절연부재(154)의 일측면을 통하여 내설되어 있어 안정적으로 고정하며, 전기적으로 연결시키고 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 필라멘트(152)는 일반적으로, "U"자형의 형상을 가지고 있지만, 이와는 다르게 단위 용적에서 길이를 증가시킬 수 있도 록 나선형 구조를 가질 수 있다. 상기와 같은 나선형 구조를 가지고 있는 필라멘트는, 길이가 길고 이에 따라 다량의 전자를 방출할 수 있다. 결과적으로, 상기 챔버 내에 공급된 가스 원자들과 충돌하는 전자의 양이 많기 때문에 가스들을 이온화할 수 있는 이온화 효율을 높일 수 있다. 상기 필라멘트(152)의 양단부에는 필라멘트 전원 공급 장치(152a)와 연결되어 있으며, 상기 전원 공급 장치(152a)로부터 전원을 공급받아 전자를 방출한다.The
상기 절연부재(154)는 상기 필라멘트(152)와 상기 자체 반응실(160) 사이의 절연을 유지시키기 위하여 상기 필라멘트(152)와 상기 자체 반응실(160) 사이에 배치되어 있다. 상기 자체 반응실(160)의 측벽에는 상기 절연 부재(154)가 각각 삽입하며 고정되기 위한 두 개의 홀이 형성되어 있다. 상기 절연 부재(154)는 상기 자체 반응실(160)에 형성되어 있는 홀에 억지 끼움 결합되는 몸체와 상기 필라멘트와 상기 챔버 사이에서 일정 간격을 유지시키기 위한 헤드로 구성되어 있다. 상기 절연부재(154)에 의해 상기 필라멘트(152)는 위치가 더욱 견고하게 고정되고, 위치가 고정될 때 절연성을 유지하기 위하여 필라멘트(152)와 자체 반응실(160)이 접촉되지 않아야 한다.The insulating
상기 고정부재(158)는 핀이나 볼트 등이 사용될 수 있다. 상기 고정부재(158)는 상기 필라멘트(152), 상기 절연 부재(154) 및 상기 자체 반응실(160)을 통해 연장되며 상기 필라멘트(152)를 상기 자체 반응실(160)에 고정시키고 있다. 또한, 상기 고정부재(158)를 수용하기 위하여, 상기 자체 반응실(160)에는 상기 고정 부재가 통과하는 홀(158)이 형성되어 있다.The fixing
상기 절연 부재(154)와 상기 필라멘트(152) 사이에는 와셔(156)가 개재되어 있다. 상기 와셔(156)는 디스크(156a, disk)와 커버링(156b)으로 구성되어 있다.A
상기 디스크(156a)는 상기 고정 부재(158)가 통과하는 중앙홀을 갖으며, 상기 고정부재(158)의 헤드 부분이 받는 하중을 넓게 분산시킴으로써, 상기 고정부재(158)와 필라멘트(152)의 접촉면에서 발생할 수 있는 손상을 방지한다.The
상기 커버링(156b)은 상기 이온빔의 이온들에 의해 상기 절연 부재(154)가 손상되는 것을 방지하기 위하여 상기 절연 부재(154)를 감싸고 있다. 상기 커버링(156b)은 내부가 중공이고 일측에 개구부가 형성되어 있으며, 상기 헤드를 감싸도록 배치되어 있다. 상기 와셔(156)는 내부식성 및 내열성이 우수한 몰리브덴 재질로 이루어져 있다.The covering 156b surrounds the insulating
상기 플라즈마 플러드 건(150)이 설치된 엔드 스테이션 유닛(140)내에 리플렉터(미도시됨)가 더 구비될 수 있다. 상기 리플렉터는 상기 플라즈마 플러드 건(150)에 의해 상기 이온 주입 장치(100) 내에 발생된 전자가 충돌하여 고에너지의 2차 전자를 발생함으로써 이온빔의 중성화 효율을 더 높일 수 있고, 상기 2차 전자는 이온빔에 의해 경로가 변환되어 기판에 축적 된 양전하를 중성화시킬 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 플러드 건(150)은 가스 공급부(162)로부터 자체 반응실(160) 내부로 공급된 반응가스와 충돌함으로써 전자를 방출한다.A reflector (not shown) may be further provided in the
상기 플라즈마 플러드 건(150)의 결합을 살펴보면, 상기 자체 반응실(160)에는 상기 고정부재(158)가 삽입되기 위한 두개의 홀이 형성되어 있다. 상기 고정부재(158)는 상기 필라멘트(152)를 관통한 후 차례로 상기 와셔(156)와 상기 절연부 재(154)를 관통하여 최종적으로 상기 자체 반응실(160)에 체결되게 된다. 상기 절연 부재(154)에 의해 상기 필라멘트(152)와 상기 자체 반응실(160)은 접촉하지 않고 소정간격 이격되어 상기 고정부재(158)에 고정된다.Looking at the coupling of the plasma flood gun 150, two holes for the fixing
이와 같이 구성된 상기 플라즈마 플러드 건(150)은 이온화된 가스가 비산하는 외부 환경에 상기 절연 부재(154)가 노출되지 않게 되므로 상기 절연 부재(154)의 오염을 방지할 수 있는 것이다.The plasma flood gun 150 configured as described above does not expose the insulating
즉, 상기 절연 부재(154)는 상기 와셔(156)에 의해 외부 환경과 차단되어 있으므로, 상기 이온 주입 장치(142) 내부에는 이온화 과정에서 유입된 가스, 이온화된 가스, 및 전자들이 상기 절연 부재(154)의 표면에 흡착되는 것을 최소화할 수 있다.That is, since the insulating
상술한 바와 같이 구성된 플라즈마 플러드 건은 다음과 같은 작용을 나타낸다.The plasma flood gun configured as described above has the following effects.
이온 주입 공정을 수행하기 위하여 이온 소스로부터 이온빔이 발생한다. 상기 아크 챔버 내의 필라멘트에는 전자들을 방출하기 위한 필라멘트 전류가 인가되며, 상기 아크 챔버에는 상기 필라멘트 전류에 대하여 바이어스 된 아크 전압이 인가된다.An ion beam is generated from the ion source to perform the ion implantation process. A filament current for emitting electrons is applied to the filament in the arc chamber, and an arc voltage biased with respect to the filament current is applied to the arc chamber.
상기 이온 소스로부터 발생한 이온빔은 전송 유닛에 의하여 이온빔의 진행 경로로 전환되며, 목적하는 에너지를 갖도록 가속된다.The ion beam generated from the ion source is converted by the transmission unit into the traveling path of the ion beam and accelerated to have the desired energy.
상기와 같이 가속된 이온빔은 엔드 스테이션 유닛에 위치된 반도체 기판으로 유도된다. 이때, 상기 이온빔은 플라즈마 플러드 건에 의해 중성화되어 기판으로 주입된다.The accelerated ion beam is directed to a semiconductor substrate located in the end station unit. At this time, the ion beam is neutralized by the plasma flood gun and injected into the substrate.
구체적으로, 상기 플라즈마 플러드 건은 가스 공급부를 통하여 크세논(xenon) 가스가 공급됨과 동시에 필라멘트의 양단부에 연결된 필라멘트 전원 공급 장치에 고전압이 인가된다. 이때, 플라즈마 상태에서 전자 방출을 위한 필라멘트가 진공 상태로 형성된 엔드 스테이션 유닛의 자체 반응실 내에 인입되어 설치되어 있다. 상기 전원 공급 장치로부터 일정한 전원을 공급받은 필라멘트는 많은 전자를 방출한다. 상기 전자는 자체 반응실 내의 방출공을 통해 배출되어 기판에 대하여 이온 주입 공정을 하기 위한 이온빔의 경로 상에 뿌려진다.Specifically, in the plasma flood gun, xenon gas is supplied through a gas supply unit, and a high voltage is applied to a filament power supply device connected to both ends of the filament. At this time, the filament for electron emission in the plasma state is introduced into the reaction chamber of the end station unit formed in a vacuum state. The filament, which receives a constant power from the power supply, emits a lot of electrons. The electrons are discharged through the discharge holes in the reaction chamber and scattered on the path of the ion beam for ion implantation process to the substrate.
이에 따라, 상기 엔드 스테이션 유닛 내부에는 크세논의 최외각 전자와 상기 필라멘트에서 방출된 전자가 교체되고, 크세논에서 떨어져 나온 전자는 기판 상에 주입될 양전하와 재결합한다. 상기 이온 소스에서 공급되는 상기 이온빔은 중성화되어 수직으로 세워진 기판에 주입된다.Accordingly, the outermost electrons of xenon and electrons emitted from the filament are replaced inside the end station unit, and the electrons separated from the xenon are recombined with the positive charge to be injected onto the substrate. The ion beam supplied from the ion source is neutralized and injected into a vertically standing substrate.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 이온 주입 장치 내부에는 이온화 과정에서 유입된 가스, 이온화된 가스, 및 전자들과 같은 오염물이 절연 부재의 표면에 흡착되는 것을 최소화하여 상기 플라즈마 플러드 건의 단락을 방지할 수 있다.According to the present invention as described above, it is possible to prevent the short circuit of the plasma flood gun by minimizing the adsorption of contaminants such as gas, ionized gas, and electrons in the ionization process on the surface of the insulating member inside the ion implantation device. have.
결과적으로, 이온 주입 장치의 오작동 및 부품 손실을 방지함으로써, 이온 주입 공정의 불량률이 감소되며, 이온 주입 공정이 매우 안정적으로 수행될 수 있다.As a result, by preventing malfunction of the ion implantation apparatus and component loss, the defective rate of the ion implantation process is reduced, and the ion implantation process can be performed very stably.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020060002031A KR20070074199A (en) | 2006-01-07 | 2006-01-07 | Plasma flood gun of an ion implanter |
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KR1020060002031A KR20070074199A (en) | 2006-01-07 | 2006-01-07 | Plasma flood gun of an ion implanter |
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ID=38508407
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180095711A (en) * | 2016-01-14 | 2018-08-27 | 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. | Method for implanting semiconductor wafers with high bulk resistivity |
-
2006
- 2006-01-07 KR KR1020060002031A patent/KR20070074199A/en not_active Application Discontinuation
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