KR20100078892A - 이온 빔 발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온 빔 발생 장치를 제공하는 데 있다. 이 장치는 서프레션 전압이 인가되는 서프레션 플레이트와, 바디 접지되는 접지 플레이트와, 서프레션 플레이트와 접지 플레이트 사이에 형성된 절연체를 구비하고, 서프레션 전압과 바디 접지 사이의 전위차와 이온 빔의 극성을 이용하여 이온 빔이 전기적인 힘에 의해 유도되어 절연체와 접촉하는 것을 방해하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 절연체의 성능을 유지시켜 소스 필라멘트(source filament)의 정상적인 성능인 400시간 내지 500 시간 동안 절연체를 완전히 사용하도록 하여, 이온 빔 발생 장치의 가동율을 향상시키고 절연체의 오염으로 인해 소요되는 수선 및 교체비를 절감시키고, 특히 빔 조건(beam condition)을 일정하게 유지시켜 공정 시간을 단축시키고 안정적인 이온 량(dose)이 주입되도록 하여 반도체 소자의 일정한 품질을 유지하도록 하는 효과들을 갖는다.

서프레션 플레이트(Suppression plate), 접지 플레이트(ground plate), 절연체, 오염

Description

이온 빔 발생 장치{Apparatus for generating ion beam}

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 특히, 불순물 이온을 반도체 소자 등에 주입할 때 사용되는 이온 빔 발생 장치에 관한 것이다.

이하, 일반적인 이온 빔 발생 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 1은 일반적인 이온 빔 주입 장치의 외관을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 이온 빔 주입 장치의 경우, 서프레션 플레이트(Suppression plate)(12)와 접지 플레이트(ground plate)(10)의 사이에 배치되는 절연체(insulator)(16)는 이온 빔에 의한 오염(contamination)될 수 있다. 이러한 오염을 방지하기 위해, 절연체(16)의 외측을 차폐 부재((shield cup)(14)로 감싸준다.

이와 같이, 일반적인 이온 빔 발생 장치의 경우, 차폐 부재(14)에 의해 절연체(16)를 간접적으로 덮어서 보호한다. 그러나, 이온 빔은 전위만 존재하면 어떤 곳이든 이동이 가능한 성질을 가지므로 있기 때문에, 차폐 부재(14)에 의해 보호되는 절연체(16)는 소스 생명(Source life time)이 200시간을 경과하면, 오염이 될 수 밖에 없다. 이로 인하여, 서프레션 플레이트(12)와 접지 플레이트(10)의 사이의 분리(isolation)가 파괴되어 전위가 걸리지 못할 수 있다. 전위가 걸리지 못할 경우, 빔 포커싱(Beam focusing)이 이루어지지 않기 때문에, 이온 빔 발생 장치의 빔 효율성을 저하되고, 이로 인해 장비 가동율도 저하되고 필요 이상으로 절연체(16)의 수선 교체비를 부담시키는 제반 문제들이 발생한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 서프레션 플레이트와 접지 플레이트 사이에 배치되는 절연체의 오염을 효율적으로 방지하여 최소화시킬 수 있는 이온 빔 발생 장치를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 이온 빔 발생 장치는, 서프레션 전압이 인가되는 서프레션 플레이트와, 바디 접지되는 접지 플레이트와, 상기 서프레션 플레이트와 상기 접지 플레이트 사이에 형성된 절연체로 구성되고, 상기 서프레션 전압과 상기 바디 접지 사이의 전위차와 이온 빔의 극성을 이용하여 이온 빔이 전기적인 힘에 의해 유도되어 상기 절연체와 접촉하는 것을 방해하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 이온 빔 발생 장치는 서프레션 플레이트에 걸리는 음(-)의 전위와 접지 플레이트 사이에서 발생하는 전위차를 이용하여 이온 빔이 전기적인 힘에 의해 유도되어 절연체와 접촉하는 것을 방해하기 때문에, 절연체의 성능을 유지시켜 소스 필라멘트(source filament)의 정상적인 성능인 400시간 내지 500 시간 동안 절연체를 완전히 사용하도록 하여, 이온 빔 발생 장치의 가동율을 향상시키고 절연체의 오염으로 인해 소요되는 수선 및 교체비를 절감시키고, 특히 빔 조건(beam condition)을 일정하게 유지시켜 공정 시간을 단축시키고 안정적인 이온 량(dose)이 주입되도록 하여 반도체 소자의 일정한 품질을 유지하도록 하는 효과들을 갖는다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 이온 빔 발생 장치를 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 이온 빔 발생 장치(ion beam generator)의 외관을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 이온 빔 발생 장치는 접지 플레이트(ground plate)(100), 서프레션(supression) 플레이트(plate)(120) 및 절연체(30)로 구성된다.

여기서, 서프레션 플레이트(120)는 서프레션 전압 예를 들면, 음(-)의 전압이 인가되는 부분이고, 접지 플레이트(100)는 바디 접지(body ground)되는 부분이다. 서프레션 플레이트(120)와 접지 플레이트(100) 사이에는 절연체(30)가 형성되어 있다.

본 발명에 의한 이온 빔 발생 장치는, 서프레션 플레이트(120)에 인가되는 서프레션 전압과 접지 플레이트(100)가 연결된 바디 접지 사이의 전위 차와 이온 빔의 극성을 이용하여 이온 빔이 전기적인 힘에 의해 유도되어 절연체(30)와 접촉하는 것을 방해하도록 작동한다. 즉, 서프레션 플레이트(120)에 인가되는 서프레션 전압이 음(-)의 전압이고 이온 빔의 극성이 양(+)인 것을 이용하여, 절연체(30)의 오염을 최소화시킴을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 도 2에 도시된 이온 빔 발생 장치는 제1 및 제2 차폐(shield) 부재들(40 및 42)를 더 가질 수 있다.

제1 차폐 부재(40)는 절연체(30)가 그 안쪽으로 끼워져서 삽입되며, 접지 플레이트(100)로부터 이격되고 서프레션 플레이트(120) 쪽으로 배치된다. 제1 차폐 부재(40)는 알루미늄(Al)으로 구현될 수 있다.

제2 차폐 부재(42)는 절연체(30)가 그 안쪽으로 끼워져서 삽입되며, 서프레션 플레이트(120)로부터 이격되고 접지 플레이트(100) 쪽으로 배치된다. 제2 차폐 부재(42)는 제1 차폐 부재(40)보다 더 적은 직경과 길이를 갖는다.

전술한 구성을 갖는 각 소자들을 결합한다. 즉, 제2 차폐 부재(42)를 접지 플레이트(100) 쪽에 장착한 후, 제1 및 제2 차폐 부재들(40 및 42)의 내측에 절연체(30)를 삽입한다.

이와 같이, 본 발명에 의한 이온 빔 발생 장치는 제1 차폐 부재(40) 이외에 제2 차폐 부재(42)를 더 이용하기 때문에, 양의 이온이 절연체(30)로 칩입하는 것을 더 효율적으로 방지할 수 있다.

도 3 (a) 및 (b)는 도 1 및 도 2에 도시된 절연체(16 및 30)의 모습을 각각 나타낸다.

도 3 (a)에 도시된 일반적인 절연체(16)가 높이(h1)와 폭(d1)을 갖는 반면, 도 3 (b)에 도시된 본 발명에 의한 절연체(30)는 높이(h1)보다 더 낮은 높이(h2)를 갖고 폭(d1) 보다 더 작은 폭(d2)을 갖는다. 예를 들어, 일반적인 절연체(16)의 높이(h1)는 대략 78㎜인 반면, 본 발명에 의한 절연체(30)의 높이(h2)는 75㎜이하일 수 있다.

도 4 (a) 및 도 4(b)는 도 1 및 도 2에 도시된 차폐 부재(14 및 40)의 모습을 각각 나타낸다.

도 4 (a)에 도시된 일반적인 차폐 부재(14)가 직경(Φ1)과 외곽 두께(w2) 및 폭(w1)의 홀을 갖는 반면, 도 4 (b)에 도시된 본 발명에 의한 제1 차폐 부재(40A)는 직경(Φ1)보다 작은 직경(Φ2)을 갖는다. 도 4 (b)에 도시된 본 발명에 의한 제1 차폐 부재(40)의 외곽 두께(w4) 및 홀의 폭(w3)은 도 4 (a)에 도시된 일반적인 차폐 부재(14)의 외곽 두께(w2) 및 홀의 폭(w1)과 각각 동일할 수도 있고, 더 작을 수도 있다.

도 5는 서프레션 플레이트(120)와 접지 플레이트(100)가 절연체(30)를 사이에 두고 서로 결합되기 이전의 모습을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 이온 빔 발생 장치는 방패막(50)을 더 가질 수 있다. 여기서, 방패막(50)은 정상적인 빔 경로를 이탈하여 부풀어 오르는(blow up) 이온 빔들이 절연체(30)로 향하는 것을 차단하는 역할을 한다.

도 6은 도 5에 도시된 방패막(50)의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 6에 도시된 방패막(50)은 이온이 절연체(30)로 향하는 것을 차단할 수 있는 물질이면 충분한다. 도 6에 도시된 방패막(50)의 높이(h3)와 폭(w5) 역시 이온을 차단할 정도의 높이와 폭을 갖는다.

도 7은 본 발명에 의한 이온 빔 발생 장치를 상부에 바라본 도면이다

일반적인 절연체(16)의 경우 절연체(16)가 플레이트(120 또는 100)의 외곽 위치(70, 72 및 74)에 형성되는 반면, 본 발명에 의한 절연체(30)는 양(+) 이온의 빔들이 침투하는 방향(60 및 62)으로부터 벗어나기 위해, 외곽으로부터 안쪽으로 들어온 위치(80 및 82)에 배치될 수 있다.

도 8 (a), (b) 및 (c)들은 절연체(30)의 형성 위치가 변경됨에 따라 변경된 본 발명에 의한 플레이트(100 및 120)의 모습을 나타내는 도면이다.

도 8 (a)는 통상 흑연으로 이루어질 수 있는 접지 플레이트(100)를 밑에서 바라본 도면이다. 도 8 (a) 및 (c)에 도시된 본 발명에 의한 접지 플레이트(100)는 도 8 (b)에 도시된 일반적인 접지 플레이트(10)보다 외곽쪽이 둥그스런 모습으로 돌출될 필요가 없이, 반듯한 모양을 가질 수 있다. 왜냐하면, 절연체(30)가 도 7에 도시된 바와 같이 바깥쪽의 위치(72)보다 안쪽(80 및 82)의 위치에 형성되기 때문이다. 따라서, 도 8 (c)에 도시된 바와 같이 플레이트(100)의 크기가 더 작아지기 때문에, 이온 빔 발생 장치가 배치되는 작업장의 공간이 더 넓혀주는 효과를 갖는다.

결국, 전술한 구성을 갖는 본 발명에 의한 이온 빔 발생 장치의 경우, 제1 차폐 부재(14)가 접지 플레이트(10)에 붙어 있는 도 1에 도시된 일반적인 장치와 반대로, 제1 차폐 부재(40)가 서프레션 플레이트(120) 쪽으로 이동되어 배치된다. 도 1에 도시된 장치와 달리, 제1 차폐 부재(40)를 서프레션 플레이트(120) 쪽으로 이동시킨 이유는, 부풀어 오르는(blow up) 양(+)의 이온 빔을 음(-) 극이 대전된 서프레션 플레이트(120) 쪽으로 대부분 집중시키고 나머지를 접지 플레이트(100) 쪽으로 이동시키기 위함이다. 이와 같은 구조를 가질 경우, 제2 차폐 부재(42) 쪽으로 칩입한 이온 소스들은 절연체(30) 쪽으로 올라가지 못하고 하단 부분에서 소멸될 수 있다. 또한, 제1 차폐 부재(42)를 서프레션 플레이트(120) 쪽으로 이동시킬 경우, 제1 차폐 부재(40)와 제2 차폐 부재(42)의 사이의 틈으로 들어온 이온 빔은 다시 서프레션 플레이트(120) 쪽의 제1 차폐 부재(40) 내측 부분으로 대전되어, 절연체(30)의 오염이 이중으로 방지될 수 있다.

게다가, 정상적인 진행 경로를 벗어난 이온 빔들이 벌집 모양(5)으로 생긴 공간으로 들어와 절연체(30)에 영향을 주지 않도록 하기 위해, 본 발명에 의한 이온 빔 발생 장치는 방패막(50)을 부가적으로 더 마련하여 이온 빔이 절연체(30)로 향하는 것을 원천적으로 차단하였다.

예를 들어, 전술한 본 발명에 의한 이온 빔 발생 장치를 사용할 경우, 소스의 수명(life time)은 112시간 이상이나 향상될 수 있고, 절연체(30)의 오염으로 인한 장비의 교체 횟수를 48%나 감소시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

도 1은 일반적인 이온 빔 주입 장치의 외관을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 이온 빔 발생 장치의 외관을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3 (a) 및 (b)는 도 1 및 도 2에 도시된 절연체의 모습을 각각 나타낸다.

도 4 (a) 및 도 4(b)는 도 1 및 도 2에 도시된 차폐 부재의 모습을 각각 나타낸다.

도 5는 서프레션 플레이트와 접지 플레이트가 절연체를 사이에 두고 서로 결합되기 이전의 모습을 나타낸다.

도 6은 도 5에 도시된 방패막의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명에 의한 이온 빔 발생 장치를 상부에 바라본 도면이다

도 8 (a), (b) 및 (c)들은 절연체의 형성 위치가 변경됨에 따라 변경된 본 발명에 의한 플레이트의 모습을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 절연체 40 : 제1 차폐 부재

42 : 제2 차폐 부재 50 : 방패막

100 : 접지 플레이트 120 : 서프레션 플레이트

Claims (6)

1. 서프레션 전압이 인가되는 서프레션 플레이트;

   바디 접지되는 접지 플레이트; 및

   상기 서프레션 플레이트와 상기 접지 플레이트 사이에 형성된 절연체를 구비하고,

   상기 서프레션 전압과 상기 바디 접지 사이의 전위차와 이온 빔의 극성을 이용하여 이온 빔이 전기적인 힘에 의해 유도되어 상기 절연체와 접촉하는 것을 방해하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 발생 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 절연체가 삽입되며, 상기 접지 플레이트로부터 이격되고 상기 서프레션 플레이트 쪽에 배치되는 제1 차폐 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 발생 장치.
3. 제2 항에 있어서, 상기 절연체가 삽입되며, 상기 서프레션 플레이트로부터 이격되고 상기 접지 플레이트 쪽에 배치되며, 상기 제1 차폐 부재보다 더 적은 직경과 길이를 갖는 제2 차폐 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 발생 장치.
4. 제1 항에 있어서, 상기 절연체의 높이는 75㎜이하인 것을 특징으로 하는 이 온 빔 발생 장치.
5. 제1 항에 있어서, 정상적인 빔 경로를 이탈한 이온 빔들이 상기 절연체로 향하는 것을 차단하는 방패막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 발생 장치.
6. 제1 항에 있어서, 상기 절연체는 상기 이온 빔의 침투 방향으로부터 벗어나서 배치되는 것을 특징으로 하는 이온 빔 발생 장치.

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