KR20100043298A - Ion doping apparatus - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An ion doping device is provided to improve the stability of plasma by forming an isolation structure between the top and the bottom electrode. CONSTITUTION: An upper chamber(10) comprises plasma generation electrodes(11a,11b). The upper chamber generates the plasma. A lower chamber(20) is communicated with the lower part of the upper chamber. The lower chamber forms an enclosure. The lower chamber injects the ion into a substrate. The upper chamber comprises an upper electrode(30a) and a bottom electrode(30b). The upper electrode and the bottom electrode accelerates the plasma. A separator member(40) is formed between the upper electrode and the bottom electrode. The separator member comprises a plurality of through holes.

Description

이온 도핑 장치{Ion Doping Apparatus}Ion Doping Apparatus

본 발명은 이온 도핑장치에 관한 것으로, 이온 도핑 장치의 이온을 가속하기 위한 상부 및 하부전극 사이에 절연특성이 우수한 절연구조물을 형성함으로써, 상부 및 하부전극의 하부에서 가스를 주입하더라도 일정한 압력을 유지할 수 있도록 해, 플라즈마의 안정성을 향상시키며, 특히, 상부챔버에 도핑량을 조절하는 조절막을 형성하여, 고농도 및 저농도 도핑을 가능하게 하며, 나아가 고밀도 플라즈마를 부분적으로 분리하여 가속되는 이온의 양을 조절할 있는 이온 도핑 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ion doping apparatus, by forming an insulating structure having excellent insulating properties between the upper and lower electrodes for accelerating ions of the ion doping apparatus, to maintain a constant pressure even if gas is injected from the lower portion of the upper and lower electrodes It is possible to improve the stability of the plasma, and in particular, to form a control film to control the doping amount in the upper chamber, to enable high concentration and low concentration doping, and further to control the amount of accelerated ions by partially separating the high density plasma The present invention relates to an ion doping apparatus.

반도체 집적회로 등의 제작에 있어서, 반도체 내에 N형이나 P형의 불순물 영역을 형성하는 경우, N형이나 P형의 도전형을 띄게 하는 불순물(N형 불순물/P형 불순물) 이온을 높은 전압으로 가속해서 조사·주입하는 방법이 알려져 있다. When fabricating an N-type or P-type impurity region in a semiconductor in the fabrication of a semiconductor integrated circuit or the like, impurities (N-type impurity / P-type impurity) ions which exhibit an N-type or P-type conductive type at high voltage The method of accelerating irradiation and injecting is known.

특히 이온의 질량과 전하비를 분리하는 방법은 이온 주입법이라 칭하고 반도체 집적회로를 제작할 때에 널리 사용되고 있다. 그 밖에도 N/P형 불순물을 갖는 플라즈마를 발생시키고, 이 플라즈마 내의 이온을 높은 전압에 의해 가속하여 이온흐름으로서 반도체 내에 주입하는 방법이 알려져 있다. 이 방법은 이온 도핑법 혹 은 플라즈마 도핑법이라 칭한다.In particular, a method of separating the mass and the charge ratio of ions is called an ion implantation method and is widely used when fabricating a semiconductor integrated circuit. In addition, a method of generating a plasma having N / P-type impurities and accelerating ions in the plasma by a high voltage is implanted into the semiconductor as an ion flow. This method is called ion doping or plasma doping.

이온 도핑법에 의한 도핑 장치의 구조는 이온 주입법에 의한 도핑 장치에 비교해서 간단하다. 예를 들면 P형 불순물로서 붕소를 주입하는 경우, 붕소 화합물인 디보란(B2H2) 등의 기체에 있어서 RF방전 또는 그 밖의 방법에 의해 플라즈마를 발생시키고, 이것에 높은 전압을 걸어서 붕소를 가진 이온을 끌어내어 반도체 내에 조사한다. 플라즈마를 발생시키기 위해 기상(氣相)방전이 수행되기 때문에, 도핑 장치 내의 진공도가 비교적 높다.The structure of the doping apparatus by the ion doping method is simple compared with the doping apparatus by the ion implantation method. For example, when boron is injected as a P-type impurity, plasma is generated by RF discharge or other method in a gas such as diborane (B 2 H 2 ), which is a boron compound, and a high voltage is applied to the boron. The excited ions are extracted and irradiated into the semiconductor. Since gas phase discharge is performed to generate plasma, the degree of vacuum in the doping apparatus is relatively high.

현재, 이온 도핑 장치가 비교적 대면적의 기판에 대해 불순물을 균일하게 첨가하는데 흔히 사용되고 있다. 이는, 큰 면적을 커버할 수 있는 이온빔이, 질량 분리를 하지 않는 이온 도핑 장치 내에서 비교적 용이하게 얻어지기 때문이다. 반면, 이온주입 장치는 질량분리를 해야 하기 때문에 이온의 균일성을 유지하면서 빔의 면적을 크게 하기 어렵다. 따라서, 이온 주입장치는 대면적 기판에는 부적당하다.At present, ion doping apparatus is commonly used to uniformly add impurities to a relatively large area substrate. This is because an ion beam capable of covering a large area can be obtained relatively easily in an ion doping apparatus which does not perform mass separation. On the other hand, since the ion implantation apparatus must perform mass separation, it is difficult to increase the area of the beam while maintaining uniformity of ions. Thus, the ion implanter is inadequate for large area substrates.

그런데, 일반적인 이온 도핑 장치는 챔버 내부의 플라즈마 가스의 상태를 안정되도록 유지하는데 한계를 가지고 있고, 기판에 이온을 도핑할 때, 필수적으로 필요로 하는 플라즈마 가스의 가속 문제도 해결하지 못하고 있으며, 생성된 플라즈마 가스의 이탈 문제도 완벽하게 해결하지 못하고 있는 실정이다.However, the general ion doping apparatus has a limit in maintaining the state of plasma gas inside the chamber to be stable, and does not solve the problem of acceleration of plasma gas, which is necessary when doping ions to the substrate. The problem of escape of plasma gas is not completely solved.

도 1은 종래의 이온 도핑 장치를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a conventional ion doping apparatus.

도시된 바와 같이, 종래의 이온도핑장치는 가스 주입라인(110)을 통해 들어오는 가스를 이용하여 플라즈마 가스를 생성시키는 플라즈마 생성 챔버(100)와 상 기 플라즈마 생성 챔버(100)의 하부측과 연통되도록 연결되어 밀폐공간을 형성시키는 이온주입 챔버(200)를 포함하여 구성된다.As shown, the conventional ion doping apparatus is to be in communication with the lower side of the plasma generation chamber 100 and the plasma generation chamber 100 for generating a plasma gas using the gas coming through the gas injection line 110. It is configured to include an ion implantation chamber 200 is connected to form a closed space.

아울러 상기 플라즈마 생성 챔버(100)에는 RF 파워 공급장치(미도시)로부터 전원을 인가받아 상기 플라즈마 생성 챔버(100) 내로 들어오는 가스를 분해하여 플라즈마 가스를 생성시키는 두 개의 가스 주입라인(110)을 통해 들어오는 가스를 이용하여 플라즈마 가스를 생성시키는 플라즈마 생성 챔버(100)와 상기 플라즈마 생성 챔버(100)의 하부측과 연통되도록 연결되어 밀폐공간을 형성시키는 이온주입 챔버(200)를 포함하여 구성된다.In addition, the plasma generation chamber 100 receives power from an RF power supply device (not shown) through two gas injection lines 110 for decomposing gas into the plasma generation chamber 100 to generate plasma gas. It includes a plasma generation chamber 100 for generating a plasma gas using the incoming gas and the ion implantation chamber 200 is connected to communicate with the lower side of the plasma generation chamber 100 to form a sealed space.

상기 플라즈마 생성 챔버(100)에는 RF 파워 공급장치(미도시)로부터 전원을 인가받아 상기 플라즈마 생성 챔버(100) 내로 들어오는 가스를 분해하여 플라즈마 가스를 생성시키는 두 개의 RF 파워 전극(120a, 120b)이 구비된다. Two RF power electrodes 120a and 120b are applied to the plasma generation chamber 100 to receive a power from an RF power supply (not shown) to decompose a gas entering the plasma generation chamber 100 to generate plasma gas. It is provided.

그리고 상기 플라즈마 생성 챔버(100) 하측 내부에는 적어도 두 개 이상의 고압의 상부 및 하부전극(130)이 구비되어, 상기 플라즈마 가스의 이온들의 가속을 향상시킬 수 있도록 한다. 아울러 상기 플라즈마 생성 챔버(100)와 함께 밀폐공간을 형성시키는 상기 이온주입 챔버(200)의 내부 바닥에는 이온 주입될 기판이 놓여지는 기판홀더(210)가 구비되기도 한다.In addition, at least two or more high-pressure upper and lower electrodes 130 are provided in the lower side of the plasma generation chamber 100 to improve acceleration of the ions of the plasma gas. In addition, a substrate holder 210 in which a substrate to be ion implanted is placed may be provided at an inner bottom of the ion implantation chamber 200 that forms a closed space together with the plasma generation chamber 100.

그러나 상술한 종래의 이온 도핑 장치에 있어서, 발생하는 플라즈마 이온을 가속하기 위한 상부의 전극은 이온을 가속하기 위하여 수V~수백KV의 전압이 가해지며 하부전극은 접지되게 되는데, 이러한 고전압을 인가하는 경우에는 플라즈마의 안정성이 떨어져 RF Power에 따른 도핑량을 조절하기가 어려운 문제가 발생하였다.However, in the above-described conventional ion doping apparatus, the upper electrode for accelerating the generated plasma ions is applied a voltage of several V to several hundred KV to accelerate the ions and the lower electrode is grounded. In this case, there is a problem that it is difficult to control the doping amount according to RF power due to the stability of the plasma.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이온 도핑 장치의 이온을 가속하기 위한 상부 및 하부전극 사이에 절연특성이 우수한 절연구조물을 형성함으로써, 상부 및 하부전극의 하부에서 가스를 주입하더라도 일정한 압력을 유지할 수 있도록 해, 플라즈마의 안정성을 향상시킬 수 있는 이온 도핑장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to form an insulating structure having excellent insulating properties between the upper and lower electrodes for accelerating the ions of the ion doping device, the lower portion of the upper and lower electrodes The present invention provides an ion doping apparatus that can maintain a constant pressure even when gas is injected, thereby improving the stability of plasma.

또한, 본 발명의 다른 목적은 이온 도핑 장치의 상부챔버에 도핑 농도를 조절하는 도핑 농도 조절막을 형성하여, 고농도 및 저농도 도핑을 가능하게 하며, 나아가 고밀도 플라즈마를 부분적으로 분리하여 가속되는 이온의 양을 조절할 수도 있어 이온양을 조절하는 도핑시스템을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to form a doping concentration control film for adjusting the doping concentration in the upper chamber of the ion doping apparatus, to enable high concentration and low concentration doping, and further to separate the high-density plasma to partially reduce the amount of ions accelerated The present invention also provides a doping system for controlling the amount of ions.

본 발명은 상술한 과제를 하기 위한 구성으로서, 플라즈마 발생전극을 포함하며 플라즈마를 발생시키는 상부챔버와 상기 상부챔버의 하부와 연통되도록 연결되어 밀폐공간을 형성시키며 기판에 이온을 주입하는 하부챔버를 포함하여 구성되되, 상기 상부챔버에는 플라즈마를 가속시키기 위한 상부전극 및 하부전극이 구비되며, 상기 상부전극과 하부전극 사이에는 다수의 연통홀이 형성되는 분리부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치를 제공한다. 이를 통해서 고전압을 가지는 전극의 하부에서 가스가 주입되더라도 일정압력을 유지할 수 있도록 해 플라즈마의 안정성을 확보할 수 있도록 한다.The present invention provides a configuration for accomplishing the above-mentioned object, comprising a plasma generating electrode and an upper chamber for generating a plasma and a lower chamber connected to communicate with a lower portion of the upper chamber to form a sealed space and injecting ions into a substrate. The upper chamber is provided with an upper electrode and a lower electrode for accelerating the plasma, and a separation member having a plurality of communication holes formed between the upper electrode and the lower electrode is formed. to provide. Through this, even if gas is injected from the lower portion of the electrode having a high voltage to maintain a constant pressure to ensure the stability of the plasma.

또한, 상술한 분리부재는 절연특성이 우수한 절연체로 형성함이 바람직하다.In addition, the above-mentioned separating member is preferably formed of an insulator having excellent insulating properties.

또한, 본 발명의 상기 분리부재는 메쉬 구조로 형성하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the separating member of the present invention is more preferably formed in a mesh structure.

또한, 본 발명에 따른 상기 이온 도핑 장치는 상기 상부전극 상부에 도핑농도를 조절하는 도핑 농도 조절막이 형성되는 것이 바람직하다. 이로써 상부챔버의 고밀도 플라즈마를 부분적으로 하부의 고전압을 발생시키는 전압영역과 분리시킬 수 있도록 하여 가속되는 이온의 양을 조절할 수 있도록 한다.In addition, the ion doping apparatus according to the present invention is preferably formed with a doping concentration control film for controlling the doping concentration on the upper electrode. This allows the high-density plasma of the upper chamber to be partially separated from the voltage region generating the high voltage of the lower part, thereby controlling the amount of accelerated ions.

또한, 본 발명에 따른 상기 도핑 농도 조절막은 다수의 농도조절 홀을 구비하는 것을 특징으로 하며, 보다 바람직하게는 상기 도핑 농도 조절막의 농도 조절 홀은 메쉬구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치를 제공할 수 있도록 한다.In addition, the doping concentration control film according to the invention is characterized in that it comprises a plurality of concentration control holes, more preferably the concentration control hole of the doping concentration control film is an ion doping apparatus characterized in that formed in a mesh structure Make it available.

상술한 도핑 농도 조절막을 통한 도핑 농도의 조절을 농도조절 홀의 크기 또는 개수를 조정하여 이루어질 수 있으며, 특히 상기 도핑 농도 조절막은 절연체, 절연코팅된 전도체 또는 전도체 중에서 선택되는 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.The control of the doping concentration through the above-described doping concentration adjusting film may be performed by adjusting the size or number of concentration adjusting holes. In particular, the doping concentration adjusting film may be formed of any one selected from an insulator, an insulated coated conductor, or a conductor.

또한, 본 발명의 상기 하부챔버는 가스주입을 위한 가스주입부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치를 제공할 수 있도록 한다. 이는 본 발명에서의 분리부재과 도핑 농도 조절막의 배치로 인해 플라즈마의 안정성을 확보가 구현될 수 있으므로 하부챔버에서의 가스주입을 하더라도 플라즈마의 안정성이 확보되게 된다.In addition, the lower chamber of the present invention is to provide an ion doping apparatus characterized in that it further comprises a gas injection unit for gas injection. This can ensure the stability of the plasma due to the arrangement of the separation member and the doping concentration control film in the present invention, even if the gas injection in the lower chamber to ensure the stability of the plasma.

본 발명에 따르면, 이온 도핑 장치의 이온을 가속하기 위한 상부 및 하부전극 사이에 절연특성이 우수한 절연구조물을 형성함으로써, 상부 및 하부전극의 하부에서 가스를 주입하더라도 일정한 압력을 유지할 수 있도록 해, 플라즈마의 안정성을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 절연특성이 우수한 절연구조물은 상부 및 하부전극 사이에 고전압이 인가 되었을 때에 고전압 상부와 하부전극 사이에서 고농도의 플라즈마생성을 억제함으로써, 고전압 상부전극 및 하부전극사이의 전류량을 낮게 유지할 수 있게 된다. 따라서, 기존의 구조에 비해서 고전압 상부 전극과 하부 전극사이의 전압을 높게 인가 할 수 있게 된다.According to the present invention, by forming an insulating structure having excellent insulating properties between the upper and lower electrodes for accelerating ions of the ion doping apparatus, it is possible to maintain a constant pressure even if gas is injected from the lower and upper electrodes, plasma There is an effect of improving the stability of. In addition, the insulating structure having excellent insulation characteristics can maintain a low current amount between the high voltage upper electrode and the lower electrode by suppressing the high concentration of plasma generated between the high voltage upper and the lower electrode when a high voltage is applied between the upper and lower electrodes. . Therefore, the voltage between the high voltage upper electrode and the lower electrode can be higher than the conventional structure.

특히, 상부챔버에 도핑량을 조절하는 조절막을 형성하여, 고농도 및 저농도 도핑을 가능하게 하며, 나아가 고밀도 플라즈마를 부분적으로 분리하여 가속되는 이온의 양을 조절할 수도 있어 이온 양을 조절하는 도핑시스템을 구현하게 하는 효과도 있다. In particular, by forming a control film to control the amount of doping in the upper chamber, to enable high concentration and low concentration doping, and also to control the amount of ions accelerated by partially separating the high-density plasma to implement a doping system to control the amount of ions It also has an effect.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이온 도핑 장치의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the ion doping apparatus according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이온 도핑 장치는 주입되는 가스를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 상부챔버(10)와 상기 상부챔버와 일정부분 연통되는 구조로 상부챔버에서 발생한 플라즈마를 이용하여 소정의 기판에 이온을 주입하는 하부챔버(20)가 구비되며, 상기 상부챔버의 하부에는 상부전극 및 하부전극(30a,30b) 이 형성되며, 상기 상부전극(30a) 상부에는 도핑량을 조절하는 도핑농도 조절막(50)이 배치되며, 상기 상부전극과 하부전극 사이에는 절연성이 우수한 분리부재(40)가 배치될 수 있으며, 상기 하부챔버 내부에는 이온을 주입할 기판 등이 높이는 기판홀더(60)가 마련될 수 있다.Referring to FIG. 2, the ion doping apparatus according to the present invention has a structure in which the upper chamber 10 generating plasma using the injected gas and a portion of the upper chamber 10 communicate with the upper chamber in a predetermined manner. A lower chamber 20 for injecting ions into the substrate is provided, and upper and lower electrodes 30a and 30b are formed below the upper chamber, and a doping concentration to adjust the doping amount is formed on the upper electrode 30a. The control layer 50 is disposed, and a separation member 40 having excellent insulating properties may be disposed between the upper electrode and the lower electrode, and a substrate holder 60 having a substrate for implanting ions therein is provided inside the lower chamber. Can be prepared.

상기 상부챔버(10)와 하부챔버(20)은 서로 연통되는 구조를 형성하되, 전체적으로는 밀폐된 공간을 형성한다. 상기 상부챔버(10)는 기본적으로 절연체로 형성하여 플라즈마의 가스상태가 안정되게 머물수 있도록 하며, 이러한 절연체로는 석영이 사용될 수 있다. 아울러 상기 상부챔버(10)의 덮개(C)부분도 절연체로 형성하여 상부로 흘러들어 가는 전류를 억제하여 도펀트의 손실을 막을 수 있게 함이 바람직하다.The upper chamber 10 and the lower chamber 20 form a structure in communication with each other, but overall forms a closed space. The upper chamber 10 is basically formed of an insulator to maintain a stable gas state of the plasma, and quartz may be used as the insulator. In addition, the cover (C) of the upper chamber 10 is also preferably formed of an insulator to suppress the current flowing into the upper portion to prevent the loss of the dopant.

상기 상부챔버(10)는 플라즈마를 발생시키도록 방전을 실시하는 플라즈마 발생전극(11a,11b)가 적어도 1 이상 형성되며, 상기 상부챔버의 하부에는 플라즈마를 가속시킬 수 있도록 고전압을 인가하는 고전압 상부전극(30a)과 접지되는 하부전극(30b)이 구비된다.상기 상부전극(30a)은 이온을 가속하기 위하여 수V 내지 수백KV의 전압이 인가되며, 하부전극(30b)은 접지된다.The upper chamber 10 has at least one plasma generating electrode 11a, 11b for discharging to generate a plasma, and a high voltage upper electrode for applying a high voltage to accelerate the plasma below the upper chamber. A lower electrode 30b which is grounded with the 30a is provided. A voltage of several V to several hundred KV is applied to the upper electrode 30a to accelerate ions, and the lower electrode 30b is grounded.

또한, 상기 상부챔버(10)의 하부에 형성되는 상부전극과 하부전극(30a, 30b) 사이에는 다수의 연통홀이 형성되는 분리부재(40)이 형성된다. 상기 분리부재(40)은 상부챔버와 하부챔버를 일정 정도 분리시켜 플라즈마를 부분적으로 하부의 고전압 영역과 분리시키는 역할을 하며, 고전압을 발생시키는 전극 부분의 하부에서 가스가 주입되더라도 상부챔버가 일정한 압력을 유지할 수 있도록 하여 상부챔버 내 부의 플라즈마의 안정성을 구현할 수 있도록 한다.In addition, a separating member 40 having a plurality of communication holes is formed between the upper electrode and the lower electrode 30a, 30b formed under the upper chamber 10. The separating member 40 serves to separate the upper chamber and the lower chamber to a certain degree to partially separate the plasma from the lower high voltage region, and even if the gas is injected from the lower portion of the electrode generating the high voltage, the upper chamber has a constant pressure. It is possible to maintain the stability of the plasma in the upper chamber to be maintained.

즉, 상기 분리부재(40)는 소정의 연통홀이 구비된 구조물로 형성시킴이 바람직하다. 분리부재의 구조물은 소정의 두께를 가지고 다수의 연통홀이 구비되도록 함으로써, 플라즈마가 완전하게 차단되지 않고 하부챔버로 이동할 있도록 함이 바람직하다. 상기 연통홀은 일반적으로 분리부재에 플라즈마 상태의 이온이 상부챔버에서 하부챔버로 원할이 이동할 수 있도록 하며, 본 바람직한 일 실시예에서는 상기 분리부재를 형성하고 연통홀을 별도로 형성시키는 것 외에도 분리부재 자체를 메쉬(mesh)형 구조물로 형성시킴이 바람직하다(도 3의 부호 '40' 참조). 이러한 메쉬형 구조물로 형성되는 분리부재는 절연특성이 우수한 절연체로 형성함이 바람직하다. That is, the separating member 40 is preferably formed of a structure having a predetermined communication hole. It is preferable that the structure of the separating member is provided with a plurality of communication holes having a predetermined thickness, so that the plasma is not completely blocked and moved to the lower chamber. The communication hole generally allows the ions in the plasma state to move to the separation chamber from the upper chamber to the lower chamber, and in the preferred embodiment, in addition to forming the separation member and separately forming the communication hole, the separation member itself. It is preferable to form a mesh (mesh) structure (see reference numeral '40' of FIG. 3). The separating member formed of such a mesh structure is preferably formed of an insulator having excellent insulating properties.

상술한 바와 같이 분리부재는 하부챔버에서 가스가 주입되더라도 상부 챔버의 압력이 일정하도록 하여 플라즈마의 안정성을 유지하며, 이 분리부재의 존재로 인해 플라즈마는 또한 동시에 상부에 국한되어 플라즈마의 안정성은 더욱 좋아지는 장점이 있게 된다.As described above, the separating member maintains the stability of the plasma by maintaining a constant pressure in the upper chamber even when gas is injected from the lower chamber, and the presence of the separating member also confines the plasma at the same time, thereby improving stability of the plasma. There is an advantage.

또한, 상기 도핑 농도 조절막(50)은 상기 상부전극(30a)의 상부에 형성되며, 다수의 농도조절 홀(미도시)을 구비하는 것이 바람직하다. 특히 상기 도핑 농도 조절막(50)은 판재형상으로 구성시키되, 판재를 관통하는 다수의 홀로 농도조절홀을 마련할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 도핑 농도 조절막 자체를 메쉬형 구조물로 형성시킬 수 있다(도 3의 '50'참조). 즉 도핑량을 조절하기 위하여 메쉬형 판재로 형성시킬 수 있게 된다. In addition, the doping concentration adjusting film 50 may be formed on the upper electrode 30a and include a plurality of concentration adjusting holes (not shown). In particular, the doping concentration adjusting film 50 may be configured in a plate shape, and may provide a concentration adjusting hole with a plurality of holes penetrating the plate, and more preferably, the doping concentration adjusting film itself may be formed as a mesh structure. (See '50' in Figure 3). In other words, it is possible to form a mesh-like plate to control the amount of doping.

상기 도핑 농도 조절막(50)은 상부챔버에서 발생한 고밀도의 플라즈마를 부분적으로 하부의 고전압 영역과 분리시키는 역할을 함과 동시에 가속되는 이온의 양을 조절할 수 있게 된다. 이온의 농도 조절은 일반적으로 농도조절홀의 갯수와 크기를 조절함으로써 구현되며, 이로써 반도체 공정에서 저농도의 도핑 공정이나 고농도의 도핑 공정을 시행하고자 하는 경우, 손쉽게 이온의 양을 조절함으로써, 기존의 이온 샤워에서는 구현될 수 없었던 공정이 가능하게 되는 특유의 장점을 구현할 수 있게 된다.The doping concentration control film 50 serves to separate the high-density plasma generated in the upper chamber from the high voltage region in the lower portion and to adjust the amount of accelerated ions. Ion concentration control is generally implemented by controlling the number and size of the concentration control holes. Thus, if a low concentration doping process or a high concentration doping process is to be performed in the semiconductor process, the ion concentration can be easily adjusted by easily adjusting the amount of ions. It is possible to realize the unique advantages of enabling a process that could not be realized.

또한, 본 발명에 따른 이온 도핑 장치에 플라즈마를 형성하기 위한 가스의 주입은 하부챔버에서 공급될 수 있으며, 상술한 바와 같이 절연성을 갖는 분리부재나 도핑 농도 조절막을 구비함으로써, 일정부분 상부챔버의 플라즈마의 분리 및 압력을 안정화시켜 종래의 플라즈마의 불안정성과 높은 가속 전압 인가 및 도핑량의 조절의 어려운 문제를 일거에 해결할 수 있도록 한다.In addition, the injection of the gas for forming the plasma in the ion doping apparatus according to the present invention may be supplied from the lower chamber, and as described above by providing a separation member having an insulating property or a doping concentration adjusting film, the plasma of the upper chamber By separating the pressure and stabilization of the conventional plasma instability and high acceleration voltage application and the difficult problems of the adjustment of the doping amount can be solved at once.

또한, 상기 하부챔버(20)는 표면이 산화된 금속으로 처리될 수 있으며, 그 외벽은 절연물질로 코팅될 수 있다. 상기 하부챔버(20)를 형성시키는 상기 표면이 산화된 금속은 도 2에 도시된 바와 같이, 접지되는 것이 바람직하다.In addition, the lower chamber 20 may be treated with a metal whose surface is oxidized, and an outer wall thereof may be coated with an insulating material. The metal oxidized the surface forming the lower chamber 20 is preferably grounded, as shown in FIG.

상기와 같이 표면이 산화된 금속이 (-)극의 GND로 접지되기 때문에, 전기장(Electric Field)에 의해 절연물질 표면에 (+) 전하들이 모여들어, (+) 이온의 도펀트(dopant)가 이온주입 챔버인 하부챔버(20) 외벽으로 흡수되지 못하도록 한다. 결과적으로 상기 (+) 이온의 도펀트(dopant)들은 상기 기판홀더(60) 쪽으로 계속 가속되기 때문에 도핑 효율을 증대시킬 수 있다. 또한, 기판이 놓여지는 상기 기판홀더(60)는 절연물질로 전체가 코팅되어 형성되고, 도 2에 도시된 바와 같이 접지되는 것이 바람직하다. Since the metal oxidized on the surface is grounded to the GND of the negative electrode, positive charges are collected on the surface of the insulating material by the electric field, and the dopant of the positive ion is obtained. It is prevented from being absorbed into the outer wall of the lower chamber 20 which is the injection chamber. As a result, the dopants of the positive ions continue to accelerate toward the substrate holder 60, thereby increasing the doping efficiency. In addition, the substrate holder 60 on which the substrate is placed is formed by coating the whole with an insulating material, and is preferably grounded as shown in FIG. 2.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, many modifications are possible without departing from the scope of the invention. The technical idea of the present invention should not be limited to the embodiments of the present invention but should be determined by the equivalents of the claims and the claims.

도 1은 종래의 이온 도핑 장치에 대한 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional ion doping apparatus.

도 2는 본 발명에 따른 이온 도핑 장치의 요부 단면도이다.2 is a sectional view of principal parts of the ion doping apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 이온 도핑 장치의 단면 사시도이다.3 is a cross-sectional perspective view of the ion doping apparatus according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 이온 도핑 장치의 개략도이다.4 is a schematic diagram of an ion doping apparatus according to the present invention.

Claims (9)

이온 도핑 장치에 있어서,In an ion doping apparatus, 플라즈마 발생전극을 포함하며 플라즈마를 발생시키는 상부챔버와 An upper chamber including a plasma generating electrode and generating a plasma; 상기 상부챔버의 하부와 연통되도록 연결되어 밀폐공간을 형성시키며 기판에 이온을 주입하는 하부챔버를 포함하여 구성되되,Is connected to communicate with the lower portion of the upper chamber to form a closed space and comprises a lower chamber for injecting ions into the substrate, 상기 상부챔버에는 플라즈마를 가속시키기 위한 상부전극 및 하부전극이 구비되며, The upper chamber is provided with an upper electrode and a lower electrode for accelerating the plasma, 상기 상부전극과 하부전극 사이에는 다수의 연통홀이 형성되는 분리부재를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치. An ion doping apparatus is formed between the upper electrode and the lower electrode including a separation member formed with a plurality of communication holes. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 분리부재는 절연특성이 우수한 절연체인 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.The separating member is an ion doping apparatus, characterized in that the insulator excellent in insulating properties. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 분리부재는 메쉬 구조로 형성 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.The separation member is an ion doping apparatus, characterized in that formed in a mesh structure. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3, 상기 이온 도핑 장치는 상기 상부전극 상부에 도핑농도를 조절하는 도핑 농도 조절막이 형성되는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.The ion doping apparatus is an ion doping apparatus, characterized in that the doping concentration control film is formed on the upper electrode to adjust the doping concentration. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 도핑 농도 조절막은 다수의 농도조절 홀(hole)을 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.The doping concentration adjusting membrane is an ion doping apparatus, characterized in that it comprises a plurality of concentration adjusting holes (hole). 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 도핑 농도 조절막의 농도 조절 홀은 메쉬구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.Ion doping apparatus characterized in that the concentration control hole of the doping concentration control film is formed in a mesh structure. 청구항 5 또는 6에 있어서,The method according to claim 5 or 6, 상기 이온 도핑 장치는 도핑 농도의 조절을 농도조절 홀의 크기 또는 개수를 조정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.The ion doping apparatus is an ion doping apparatus characterized in that the adjustment of the doping concentration by adjusting the size or number of concentration adjusting holes. 청구항 5 또는 6에 있어서, The method according to claim 5 or 6, 상기 도핑 농도 조절막은 절연체, 절연코팅된 전도체 또는 전도체 중에서 선택되는 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.The doping concentration control film is an ion doping apparatus, characterized in that formed of any one selected from insulators, insulated coated conductors or conductors. 청구항 1 또는 4에 있어서,The method according to claim 1 or 4, 상기 하부챔버는 가스주입을 위한 가스주입부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.The lower chamber is an ion doping apparatus further comprises a gas injection unit for gas injection.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0521393A (en) * 1991-07-11 1993-01-29 Sony Corp Plasma processor
KR100759084B1 (en) * 2006-12-07 2007-09-19 실리콘 디스플레이 (주) Ion doping apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117460142A (en) * 2023-09-22 2024-01-26 北京核力同创科技有限公司 Multimodal field negative hydrogen ion source extraction structure
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