KR20070100497A

KR20070100497A - 반도체 소자 제조를 위한 이온주입 장치

Info

Publication number: KR20070100497A
Application number: KR1020060031838A
Authority: KR
Inventors: 안상진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-11

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조를 위한 이온주입 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른반도체 소자 제조를 위한 이온주입 장치는, 아크 챔버의 내측면에 설치되며, 접속부가 스크류 타입으로 구비된 캐소드와; 상기 캐소드의 내측에 위치되며, 열전자를 방출하기 위한 필라멘트와; 상기 캐소드를 홀딩하기 위하여 상기 캐소드의 접속부가 접속되기 위한 스크류 형태의 홈을 구비하며, 상기 필라멘트를 고정하는 클램프를 구비한다. 본 발명에 따르면, 캐소드와 필라멘트 사이의 갭을 일정거리로 정확하게 유지할 수 있어, 배드 얼라인을 방지 또는 최소화시킬 수 있다.

캐소드, 필라멘트, 클램프, 갭, 얼라인, 인스톨

Description

반도체 소자 제조를 위한 이온주입 장치{Ion implant apparatus for fabricating semiconductor device}

도 1은 종래의 캐소드와 클램프의 구조를 나타낸 도면

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온주입 장치를 구성하는 캐소드와 클램프의 구조를 나타낸 도면

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

113,115 : 클램프 112 : 홈

120 : 캐소드 122 : 접속부

본 발명은 반도체 소자 제조를 위한 이온주입 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 이온주입장치의 소스헤드를 구성하는 캐소드와 클램프의 구조를 개선한 반도체 소자 제조를 위한 이온주입장치에 관한 것이다.

반도체 소자를 형성하기 위하여 반도체 기판에 반도체 소자를 패터닝(Patterning)한 후 특정 단계에서 불순물을 주입한다. 이러한 불순물 주입 단계에 서 사용하는 장비가 이온주입장치이다.

상기 불순물 주입 단계는 상기 반도체 소자별로 다르나 특히 상기 반도체 기판에 소오스 및 드레인 영역 형성 단계, 또는 폴리실리콘(poly silicon)에 대한 불순물 주입단계 등에서는 특히 상기 고전력 이온주입장치를 사용한다.

일반적인 이온주입 장치는 크게 이온소스(ion source), 빔 라인 어셈블리, 엔드 스테이션(end station)으로 나누어질 수 있다. 반도체 기판은 엔드 스테이션(end station)내에 안착된다.

여기서, 이온 소스는 공급 가스의 분자를 이온화시켜 이러한 이온들을 수십 kV의 강한 전계로 축출하여 이온 빔(Ion Beam) 상태로 만드는 아크 챔버와 필요한 이온만을 선택하는 매니플레이터로 구성된다.

빔 라인 어셈블리에서는 출력된 필요한 이온만을 선택하는 질량 분석기(Mass Analyzer), 상기 질량 분석기(Mass analyzer)에서 선택된 이온을 반도체 기판에 주입을 위해 정열 시키는 셋업 컵(setup cup), 상기 이온빔을 가속시키는 가속기 튜브(Accelerator tube), 상기 이온빔을 반도체 기판 상에 균일하게 주사시킬 수 있도록 편향시키는 편향 장치(Scanning system)등으로 구성된다.

그리고 엔드 스테이션은 이온 주입될 반도체 기판이 탑재되는 곳으로, 반도체 기판을 고정하는 반도체 기판 고정척과 기타 반도체 기판의 이송 장치들이 포함되어 있다.

이러한 이온주입장치에는 B+, P+ 등의 순수 이온빔을 발생하는 이온 빔 발생장치가 구비되어 있다. 이온 빔 발생장치는 아크(arc) 방전에 의해 발생된 이온을 전극간의 높은 전위차에 의해 집속 및 가속하여 이온 빔을 발생한다.

이온 빔 발생장치에는 도펀트(dopant)를 이온화시키는 부분이 구비되어 있는데, 이 부분이 소스 헤드(source head)이다. 소스 헤드는 아크 챔버(arc chamber), 필라멘트(filament), 캐소드(cathode) 및 캐소드 절연체(cathode insulator) 등을 포함하여 구성된다.

소스 헤드에서 도펀트를 이온화하는 과정은 다음과 같다.

먼저 필라멘트에 전류를 흘리게 되면, 필라멘트가 가열된다. 가열된 필라멘트에서는 열전자가 방출되는데, 이 열전자는 캐소드와의 전위차로 인하여 캐소드와 충돌하게 되어, 2차적으로 캐소드를 가열시키게 된다.

가열된 캐소드의 표면(즉, 아크 챔버의 내부면)에서는 2차 열전자가 방출되는데, 아크 챔버에서의 전위차에 의하여 도펀트 분자와 충돌하면, 도펀트 분자가 이온화된다. 그리고, 이와 같이 이온화된 도펀트는 높은 전위차를 이용하여 집속 및 가속함으로써, 이온 빔을 생성시킬 수 있다.

여기서 상기 필라멘트와 상기 캐소드는 항상 일정한 간격(예를들면, 0.024inch)을 유지하여야한다.

도 1은 종래의 이온주입 장치에서의 캐소드, 클램프의 구조를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 클램프(10)의 캐소드(20)를 인스톨 또는 홀 딩하는 방법은 다음과 같다. 즉 벌림툴(30)을 벌림공간(12)에 집어넣어 상기 클램프를 강제로 벌린다. 다음에 캐소드(20)를 클램프(10)와 가까워지는 방향으로 밀어준다. 이러한 동작은 벌림툴(30)에 걸려 상기 캐소드(20)가 움직이지 않을 때까지 계속된다.

다음으로 이러한 상태를 유지하고 있는 상태에서, 필라멘트(미도시)를 캐소드(20) 쪽으로 밀어넣어 필라멘트와 캐소드(20)가 서로 닿게 한다.

이후 필라멘트를 상기 클램프(10)로 고정하고, 이후에 상기 필라멘트와 상기 캐소드(20)가 일정 간격(예를 들면, 0.024 inch)을 유지할 수 있도록 조정할 수 상기 벌림툴을 제거한다. 이러한 과정에 의하여 인스톨 과정이 수행된다.

상술한 바와 같은 방법은, 재사용시에 열팽창, 변형등으로 인하여 벌림툴이 상기 클램프의 홈에 들어가지 않는 문제점이 발생되어 배드 얼라인(bad align) 문제를 자주 발생시키고 있다. 또한 클램프의 헐거워짐으로 인하여 캐소드를 홀딩하지 못하는 문제점이 자주 발생된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 반도체 소자 제조를 위한 이온주입 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 배드 얼라인을 방지 또는 최소화시킬 수 있는 반도체 소자 제조를 위한 이온주입 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 캐소드와 필라멘트 사이의 갭을 일정거리로 정확 하게 유지할 수 있는 반도체 소자 제조를 위한 이온주입 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 양상(aspect)에 따라, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조를 위한 이온주입 장치는, 아크 챔버의 내측면에 설치되며, 접속부가 스크류 타입으로 구비된 캐소드와; 상기 캐소드의 내측에 위치되며, 열전자를 방출하기 위한 필라멘트와; 상기 캐소드를 홀딩하기 위하여 상기 캐소드의 접속부가 접속되기 위한 스크류 형태의 홈을 구비하며, 상기 필라멘트를 고정하는 클램프를 구비한다.

상기 클램프는 분리형으로 구비될 수 있으며, 상기 캐소드는 상기 접속부가 상기 클램프의 홈에 접속될 때, 상기 필라멘트와의 일정 갭을 유지하기 위하여, 일정 길이 이후에는 더 이상 접속 되지 않도록 제한할 수 있다. 또한, 상기 필라멘트와 상기 캐소드와의 갭은 0.024inch 일 수 있다.

상기한 구성에 따르면, 캐소드와 필라멘트 사이의 갭을 일정거리로 정확하게 유지할 수 있어, 배드 얼라인을 방지 또는 최소화시킬 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조를 위한 이온주입 장치 의 일부를 나타낸 개략도이다.

일반적으로 이온주입 장치는, 이온소스(ion source), 빔 라인 어셈블리, 엔드 스테이션(end station)으로 나누어질 수 있다. 반도체 기판은 엔드 스테이션(end station)내에 안착된다.

소스 헤드에서 도펀트를 이온화하는 과정은 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 소자 제조를 위한 이온주입 장치는 캐소드(120), 및 클램프(110)를 구비한다.

상기 캐소드(120)는 아크 챔버의 내측면에 설치되며, 접속부(122)가 스크류 타입으로 구비된다. 상기 접속부(122)도출부위에 나사선이 형성된 수나사 형태로 구비된다.

그리고, 상기 캐소드(120)의 내측에 열전자를 방출하기 위한 필라멘트(미도시)가 구비될 수 있다.

상기 클램프(110)는 상부(115)와 하부(113)로 분리될 수 있도록 구비되며, 상부(115)에 홈(112)을 구비한다. 상기 홈(112)은 상기 캐소드(120)를 홀딩하기 위하여 상기 캐소드(120)의 접속부(122)가 접속되기 위한 것으로 스크류 형태로 구비 된다. 상기 스크류 형태의 홈(112)은 상기 캐소드(120)의 접속부(122)와 정확히 얼라인 되도록 구성된다.

또한, 상기 캐소드(120)는, 상기 접속부(122)가 상기 클램프(110)의 홈(112)에 접속될 때, 상기 필라멘트와의 일정 갭을 유지하기 위하여, 일정 길이 이후에는 더 이상 접속 되지 않도록 제한하는 구성을 가지고 있다. 여기서 상기 필라멘트와 상기 캐소드(120)와의 갭은 0.024inch 일 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 클램프와 캐소드를 인스톨 하기 위하여 캐소드와 클램프의 결합부분을 스크류 타입으로 변경함으로써 클램프의 고장과 열팽창으로 인한 배드 얼라인을 방지 또는 최소화시킬 수 있게 되며, 캐소드와 필라멘트 사이의 갭을 일정거리로 정확하게 유지할 수 있게 된다.

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 기술 분야에서 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, 클램프와 캐소드를 인스톨 하기 위하여 캐소드와 클램프의 결합부분을 스크류 타입으로 변경함으로써 클램프의 고장과 열팽창으로 인한 배드 얼라인을 방지 또는 최소화시킬 수 있게 되며, 캐소드 와 필라멘트 사이의 갭을 일정거리로 정확하게 유지할 수 있게 된다.

Claims

반도체 소자 제조를 위한 이온주입 장치에 있어서:

아크 챔버의 내측면에 설치되며, 접속부가 스크류 타입으로 구비된 캐소드와;

상기 캐소드의 내측에 위치되며, 열전자를 방출하기 위한 필라멘트와;

상기 캐소드를 홀딩하기 위하여 상기 캐소드의 접속부가 접속되기 위한 스크류 형태의 홈을 구비하며, 상기 필라멘트를 고정하는 클램프를 구비함을 특징으로 하는 이온주입장치.
제1항에 있어서,

상기 클램프는 분리형으로 구비됨을 특징으로 하는 이온주입 장치.
제2항에 있어서,

상기 캐소드는 상기 접속부가 상기 클램프의 홈에 접속될 때, 상기 필라멘트와의 일정 갭을 유지하기 위하여, 일정 길이 이후에는 더 이상 접속 되지 않도록 제한함을 특징으로 하는 이온주입장치.
제3항에 있어서,

상기 필라멘트와 상기 캐소드와의 갭은 0.024inch 임을 특징으로 하는 이온주입 장치.