KR20080084002A - 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버를 개시한다. 개시된 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버는 가스가 주입되는 챔버; 상기 챔버에 설치되는 필라멘트; 상기 필라멘트에 열을 가해 열전자(熱電子)를 방출시키는 히터: 상기 히터를 구동시키는 전원 공급 부; 및 상기 필라멘트에서 방출된 열전자를 반사시키는 리플렉터를 포함한다.

아크 챔버, 가열봉, 히터

Description

이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버{Source Head Arc Chamber of Ion Injection Apparatus}

도 1은 종래 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버를 설명하기 위한 구성도

도 2는 본 발명에 따른 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버를 보인 구성도

*주요부분에 대한 도면부호

100 : 소스 헤드 아크챔버

110 : 챔버

120 : 필라멘트

130 : 히터

131 : 가열 봉

140 : 전원 공급 부

150 : 리플렉터

160 : 듀얼 가스 공급 라인

본 발명은 이온주입장치의 소스헤드 아크 챔버에 관한 것으로, 좀더 상세하 게는 필라멘트의 가열방식을 히터를 이용한 방열 식으로 개선한 이온주입장치의 소스헤드 아크 챔버에 관한 것이다.

일반적으로, 실리콘(Silicon) 및 게르마늄(Germanium)과 같은 반도체 물질은 N형 또는 P형 불순물의 첨가에 의해서 도전성이 제어되는 특징이 있다.

이와 같은 불순물의 첨가방법은 확산 또는 이온주입법을 사용하는 것이 일반적이며, 최근에는 이온주입량을 정확하게 조절할 수 있는 이온주입법이 주로 사용되고 있다.

여기서, 이온주입법은 원자 이온에 목표물의 표면을 뚫고 들어갈 만큼의 큰 에너지를 인가하여 목표물 속으로 원자 이온을 주입하는 방법으로서, 이러한 이온주입법을 구현하기 위해 이온주입장치를 사용한다.

이온주입장치는 이온빔을 생성하는 소스 헤드(Source Head)를 포함하며, 이러한 소스 헤드에서 이온빔이 만들어지는 공간을 아크 챔버(Arc Chamber)라 한다.

아크 챔버는 중성 원자에서 전자를 떼어내어 양으로 대전된 입자를 만들어 주는 설비로서, 가열된 필라멘트(Filament)로부터 나온 전자빔을 중성 원자에 쏘아 원자에 구속되어 있는 전자를 떼어낸다. 이렇게 발생된 양이온을 이온 공급 부에서 추출하여 이온 주입에 사용될 이온빔으로 만든다.

도 1은 종래 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버를 설명하기 위한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버에 있어서는, 챔버(1) 내에 가스공급을 위해 가스 유입 홀(3)이 형성되고, 상기 챔버(1)의 측벽에 는 필라멘트(4)에 전류를 가해 열전자(熱電子)를 방출시키는 전원 공급 부(5)와, 필라멘트(4)에서 방출된 열전자를 반사시키는 리플렉터(6:Reflector)가 대향 설치된다.

이에 따라, 상기 챔버(1)에서는, 상기 필라멘트(4)에서 방출된 열전자가 아크 챔버(1) 내에서의 방전 시에 아크 챔버(1) 내에 공급된 가스 도판트 분자와 충돌하여 이온화된 가스를 생성하게 된다.

이때, 챔버(1)의 외벽에 설치되는 마그네트(7)는 열전자의 회전운동을 촉진시켜 가스가 더 많이 충돌하도록 유도한다.

여기서, 필라멘트(4)의 열전자 방출은 전원 공급 부(5)에서 필라멘트(4)에 전압, 전류가 인가될 때, 필라멘트 자체가 가진 저항성분으로 인하여 열전 방출이 이루어지는 것이다.

그러나, 종래 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버에 있어서는, 필라멘트의 가열방식이 필라멘트 자체의 저항을 이용한 전기 가열방식이기 때문에 필라멘트가 와이어형 구조로 형성될 수밖에 없었고, 이로 인해 필라멘트가 쉽게 끊어지게 되어 사용수명이 단축되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 필라멘트의 가열방식을 히터를 이용한 방열 식으로 개선함으로써, 사용 수명 연장과 이온화 효율을 향상시킬 수 있는 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버를 제공함에 그 목적이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버는 가스가 주입되는 챔버; 상기 챔버에 설치되는 필라멘트; 상기 필라멘트에 열을 가해 열전자(熱電子)를 방출시키는 히터: 상기 히터를 구동시키는 전원 공급 부; 및 상기 필라멘트에서 방출된 열전자를 반사시키는 리플렉터로 구성된다.

상기 필라멘트는 히터에 직접 연결될 수도 있지만, 가열 봉을 통해 상기 히터에 연결되어 있다.

상기 리플렉터는 챔버의 양쪽 내 측벽에 서로 마주보는 위치에 설치되어 있다.

상기 챔버에 듀얼 가스 공급 라인이 설치되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버를 보인 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이온주입장치의 소스 헤드 아크챔버(100)는 가스가 주입되는 챔버(110)를 구비한다. 상기 챔버(110)는 구형(球形)으로 형성될 수 있다.

상기 챔버(110)의 내부에는 필라멘트(120)가 설치되어 있다.

상기 챔버(110)의 외부에는 히터(130)가 설치되고, 상기 필라멘트(120)와 히터(130)는 가열 봉(131)을 통해 서로 연결되어 있다.

상기 히터(130)는 상기 필라멘트(120)에 열을 가해 열전자(熱電子)를 방출시 키는 역할을 한다.

상기 히터(130)에는 그 히터(130)를 선택적으로 온/오프시키는 전원 공급 부(140)가 연결되어 있다.

상기 챔버(110)의 내부에는 상기 필라멘트(120)에서 방출된 열전자를 반사시키는 리플렉터(150)가 설치되어 있으며, 상기 리플렉터(150)는 서로 마주보는 위치에 설치되는 듀얼 타입(Dual Type)으로 배치되어 있다.

또, 상기 챔버(110)에는 듀얼 가스 공급 라인(160)이 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버(100)에 있어서는, 듀얼 가스 공급 라인(160)을 통해 챔버(110) 내부로 가스가 주입되며, 전원 공급 부(140)의 온 동작에 의해 히터(130)는 가열된다. 히터(130)의 가열은 가열 봉(131)을 통해 필라멘트(120)에 전달된다.

이때, 상기 필라멘트(120)의 가열에 의해 필라멘트(120)에서 열전자(熱電子)를 방출한다. 여기서, 상기 리플렉터(150)는 상기 필라멘트(120)에서 방출된 열전자를 반사시키는 역할을 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 필라멘트의 가열방식이 전기 가열방식이 아닌, 히터를 이용한 방열 방식이므로 필라멘트가 끊어질 염려가 없어 사용수명을 연장할 수 있고, 또 이온화 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 가스가 주입되는 챔버;

   상기 챔버에 설치되는 필라멘트;

   상기 필라멘트에 열을 가해 열전자(熱電子)를 방출시키는 히터:

   상기 히터를 구동시키는 전원 공급 부; 및

   상기 필라멘트에서 방출된 열전자를 반사시키는 리플렉터를 포함하는 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 필라멘트는 가열 봉을 통해 상기 히터에 연결되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 리플렉터는 서로 마주보는 위치에 설치되는 듀얼 타입인 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 챔버에 듀얼 가스 공급 라인이 설치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 챔버는 구형인 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 소스 헤드 아크 챔버.

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