KR950009618B1 - 타원형 이온비임의 배출방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

타원형 이온비임의 배출방법 및 장치

제1도는 실리콘 웨이퍼를 비임처리 하기에 알맞는 이온이식시스템의 개략도.

제2도는 타원모양의 이온비임을 제공하는 이온비임소오스와 추출전국 구조를 나타내는 단면도.

제3도는 제2도의 선 3-3에서 본 단면도.

제4도는 이온비임을 배출하는 이온 비임소오스를 가속시키는 추출전극의 평면도.

제5도는 제4도의 선 5-5에서 본 단면도.

제6도는 이온소오스 안쪽에서 보았을때 구멍형성판의 평면도.

제7도는 제6도의 선 7-7에 형성된 평면에서 보았을때의 구멍판의 단면도.

제8도는 바깥쪽으로 마주한 구멍판의 면에서본 구멍판의 평면도.

제9도는 제7도의 선 9-9에 의해 형성된 평면에서 본 단면도.

제10도는 제9도의 단면도의 확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

16 : 이온제한실 10 : 이온소오스

18 : 전자소오스 22 : 질량분석기수단

32 : 비임가속수단 60, 62 : 추출전극 어셈블리

54 : 벽부제 120 : 트로프

본 발명은 공작물을 처리하기 위해 이온비임을 제공하는 이온소오스에 관한것이고 특히, 반도체 재료를 만들기 위해 기판을 이온도핑하는 이온소오스에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼를 도핑하는 과정에 있어서, 일반적인 기술은 고정된 이온비임에 대해 웨이퍼를 제어된 통로를 따라 이동시키르로서 웨이퍼와 충돌하는 이온비임의 세기를 일정하게 하고 웨이퍼의 비상경로를 수정하므로서 이온비임에 대한 웨이퍼의 운동을 조절할 수 있다.

이온이식기의 부품은 이온소오스, 이온소오스에서 방출된 이온을 적당한 에너지레벨로 가속시키는 가속장치, 반도체 웨이퍼와 같은 공작물의 이온비임처리에 사용되는 이온의 고유질양을 제외한 이온비임을 분리하는 질량분석기와같은 분석수단을 각각 포함한다.

이온비임을 트리프트공간 및 종래의 광학장치를 효과적으로 통과하게 하려면 이온비임의 세기의 붙포를 일정하게 해야한다.

이온비임의 이동로에서 실리콘웨이퍼를 제어하는 일반적인 기술은 음으로 대전된 입자들을 제어된 세기로 이온비임에 주입시켜 비임공간전하를 중화시키는 공간대전 중화기술이 있다.

이러한 과정은 공간전하에 의해 유도된 반발작용을 줄이므로서 비임내의 이온이 이동로를 마라 충돌위치에 이동하에 따라 이온비임을 확산시키는 경향이 있다.

종래의 기술에 있어서, 횡단면의 이온비임 제어하는 대표적인 기술은 이온비임내의 이온을 편향시켜 비임비상경로를 따라 이온비임를 효과적으로 제어하는 비임촛점장치를 포함한다.

이러한 노력의 일환으로 비임모형을 제작하여 특별한 모양을 한 이온비임의 공간전하의 반발작용을 예측할 수 있도록 했다.

특히 직각단면 및 원형단면을 갖는 이온비임이 이론적으로 제조된 이후로 이 종래의 기술을 이용해 왔다. 이온비임으로 대전된 모양의 전하분포 및 전하 균일성에 대한 이론적인 모형제작은 전기장기울기가 직사각형 비임에는 존재하지 않는다고 가정했다.

그러나 직사각형 비임의 일정한 비임세기에서 전기장기울기 분포는 비임의 모서리가 매우 불연속적이다.

이것이 긴 이온비임 비상경로를 유지시킬수 없는 이유였다.

따라서 비임분포 및 이에 따드는 공간전하 기울기가 직사각형 비임에서 일어나고 비임촛점을 약하게 하는 분산이 직사각형 비임에서 발생한다는 문제점이 일어난다.

직사각형 비임에서 발생하는 전기기울의 뾰족한 비균일성이 원형비임에서는 발생하지 않는다.

그러나 전류세기는 방사선처럼 떨어져 비임중심을 증가시킨다.

이것은 이온비임 모형제작을 매우 간단히 할수 있으나 전류가 낮으므로서 이온이식을 효과적으로 할수 없다.

따라서 본 발명은 이온비임을 더좋게 유지시키는 이온소오스용 장치 및 방법을 제공하여 직사각형 비임시스템에서 발생한 전기장 기울기의 뾰족한 불균일을 제거하는 것에 관한 것이다.

본 발명에 따라 제조된 이온이식시스템은 이온의 비임을 이동경로를 따라 공작물에 충돌시킨다.

이 시스템은 타원형을 만드는 배출구멍용 신장술롯을 갖는 이온제한실을 포함한다.

따라서 이온을 배출하는 이온제한실은 타원모양의 이온비임을 형성한다.

질량분석기는 이온비임에서 나오는 이온비임을 차단시켜서 충돌비상통로를 겨친후 공작물에 이식시킨다.

공작물 이식저장소의 구조는 이온충돌비상경로를 거치는 이온들로 이온 비임처리해야 할 하나이상의 공작물이 위치해 있다.

이온소오스에서의 타원형 구멍을 사용하면 이온전류의 과다한 손실없이 이온비임의 길이에 따라 이온비임을 쉽게 제한할 수 있다.

이온비임을 쉽게 유지할수 있으므로 비임경로를 따르는 구조가 간단하고 가격도 저렴해진다.

또한 이온소오스와 공작물처리장소 사이에 물리적인 분리를 크게 할수 있다.

이온소오스에 인접배치된 추출전극 어셈블리는 이온을 이온소오스로 가속시키는 다수의 전극을 갖는다.

바람직한 추출에너지에 따라 다중의 세트는 고유추출에너지에 위치한 다음 질량분석기에 다달아 이온을 가속시킨다.

본 발명의 구체적인 실시예를 수반된 도면과 관련지어 상세히 설명할 것이다.

도면은 실리콘 웨이퍼와 같은 공작물을 처리하기에 알맞는 이온비임을 발생케하는 이온소오스(10)을 예시했다.

이온소오스(10)은 접지된 진공실(10)에 위치하여 조절가능한 지지대(14)에 설치되어 있다.

특히, 제1도에 예시된 이온소오스(10)은 이온화가스를 이온실(16)에 유도할 수 있는 형태이고 실내에 지지된 필라멘트(18)은 에너지전자를 이온실에 방출시켜 이온을 발생시키는 가스분자와 충돌시킨다.

이온들은 추출전극 어셈블리(20)에 의해 발생한 전기장의 영향하에서 이온소오스(10)에서 발생한다.

이전기장은 이온들을 처음 비상경로를 따라 가속시킨후 분해자석(22)에 유도시킨다.

분해자석(22)은 이온질량에 따라 이온을 편향시켜 이온비임을 분해한다.

고유이온질량을 제외한 질량을 갖는 이온소오스에서 발생하는 이온들은 이온비임으로 분해된다.

적당한 양의 이온들이 분해자석으로 배줄되어 부가적인 전극구조(32)에 의해 직선통로(30)을 따라 가속된다.

바람직한 이식에너지로 가속된 이온들은 이온을 조절하는 이동로를 따라 다수의 실리콘웨이퍼를 작동시키는 웨이퍼 지지대를 수용하는 제2진공실(34)에 투입된다.

이것은 실리콘웨이퍼를 도핑시켜 반도체특성을 갖게하고 직접회로등과 같은 제조에 사용된다. 또한 웨이퍼처리 작업실에 대한 상세한 설명은 다음에 기재되었다.(참조 : 1983년 12월 6일에 발행된 Benveniste의 특허번호 제4,419,584) 또한 이를 여기에 포함했다.

이온소오스(10)은 제2도 및 제3도에서 더 상세히 설명되어 있다.

이온실(16)은 직사각형 모양을 하고 있으머 바람직한 이온비임 에너지를 따르는 50㎸-80㎸의 포텐셜로바이어스되어 있다.

이온실(16)은 이온실내의 이온화가스를 바람직하게 집중화시키는 평면, 즉, 안쪽으로 마주한 벽에 의해 경계가 되어 있다.

이 가스는 가스의 소오스(도시되지 않음)에 연결된 통로를 경유하여 뒷벽(41)의 구멍(40)을 통해 이온실 안쪽에 전달된다.

필라멘트(18)(제3도)는 하나의 도선으로 만들어져 있고 필라멘트를 수용하는 두개의 구멍을 갖는 끝벽(42)에 의해 지지되어 있다.

절연체(43)은 필라멘트(18)에 적용된 전기바이어스와 끝벽(42)를 전기적으로 고립시킨다.

필라멘트(8)이 외부소오스에 의해 약 100V로 전류를 흐르게 하면 높은 에너지전자가 방출되어 이온실을 통하여 이온실(16)내의 가스분자오 충돌한다.

가스분자와 충돌하지 않은 전자들은 음의 포텐셜(약 -105볼토)를 가지고 절연체(46)에 의해 지지실벽(45)에서 공간을 둔 반사전극판(44)에 의해 이온실의 중심에 이동된다.

이온화가 시작되면, 이온실내의 이온들이 집중화되어 어떤 이온들은 타원모양의 구멍 또는 앞벽(52)의 구멍(50)을 통해 배출된다.

구멍치 형성된 앞벽(52)는 뒷벽(42)와 공간을 두고 평행하게 위치되어 있다.

벽(52)는 이온실(16)과 본리할 수 있는 가공된 금속구멍판(54)(제6도)이 형성되어 있다.

이것은 다른 모양의 배출구멍을 단일이온실과 함께 사용할뿐 아니라 이온소오스의 주기유지에도 이용된다.

제2도의 부분단면도에서 볼수 있듯이 추출전극 어셈불리(20)은 구멍판(52)의 구멍(50)에 대해 위치한 추출전극(60),(62)(제2도)를 형성하는 두개의 전기장을 포함한다.

전극(60)은 -20㎸로 바이어스 되어 구멍(50)에 도달하는 이온들을 가속시키는 전기장을 형성하게끔 접지되어 있다.

구멍(50)에 인접배치된 첫번째 전극(50)은 원형이고 전극(60)을 지지부재(66)에 연결시키는 세개의 연결봉(64)에 의해 지지되어 있다.

전극(60)은 신장부재(67), (68)이 서로 평행하게 놓여 있다.

두개의 술롯(67), (68) 중 하나가 구멍(50)을 통해 이온실(16)에서 배출된 이온들을 전극(60)을 통해 가속되도륵 하는 전극 어셉불리(20)이 위치되어 있다.

제2도의 단면도는 술롯(67) 부근에서 안쪽전극(60)에서 공간을 둔 제2바깥쪽전극(62)을 도시하고 대지퍼텐셜로 유지된다.

제2 및 제4도에서 명확히 알 수 있듯이 직사각형 모양을 한 지지대부제(70)은 전극(62)를 연결시키는 지지대(70)을 통해 연장된 연결자(63)에 의해 제2전극(62)에 고정되어 있다.

다음에, 지지대(70)은 연결자(73)에 의해 브래킷(72)에 연결되어 있다.

연결자(73)을 풀고 브래킷(72)에 대해 지지대(70)을 위 아래로 움직이므로서 판(60)에 대해 판(62)의 위치를 조정할 수 있다.

또한 평면이 직사각형이고 이온비임 비상경로를 따라 연장한 금속시일드(76)을 적당히 나사깍이된 연결자(74)에 의해 지지대(70)에 부착 할 수 있다.

이온비임이 구멍판(60)의 신장술롯(67)을 통과할때 이것은 전극(62)의 구멍(77), (78) 및 지지대(70)을 통과하여 시일드(76)에 의해 차폐된 거리를 가로지른다.

연결자(80)은 지지대(70)을 통해 전극판(60)과 지지대(70)사이에 고정된 비전도 역전류기(82)에 전기적으로 연결된다.

이와 유사한 연결자(도시하지 않음) 역시 전극판(60)을 통해 비전도 역전류기(82)에 연결된다.

전극 어셈블리(20)은 제2추출 전극구성에 의해 다른 이온추출에너지를 제공한다.

지지대(70)을 측면에 이동시키므로서 판(60)의 제2신장 술롯(68)(제5도)은 이온배출구멍(50)을 전극(60)을 통과하게끔 위치한다.

이렇게 위치될때 이온들 또한 나사깍이된 연결자(86)에 의해 전극판(60)에 부착된 금속판(84)의 술롯(83)을 통과했다.

지지대(70)은 이온을 통과시키는 신장술롯(90)이 형성되어 있다.

구멍판(54)과 구멍(50)의 상세한 설명은 제6-10도에 도시되어 있다. 판(54)는 금속이고 주조유리판을 가공하여 만든다.

판(54)의 네개의 모퉁이에는 술롯(110)이 제공되어 판(54)를 이온실(16)에 부착시킨다.

이온배출구멍(50)은 타원모양으로 신장되어 있다.

구멍의 최대지름(길이)은 약 2.00인치이고 최소지름(폭)은 약 0.157 인치이다.

판 바깥쪽의 모서리에서 구멍(50)의 부근 안쪽으로 판을 가공하여 두께를 감소시킨다.

구멍(50)의 측면은 구멍(50)을 형성하는 타원형 모서리(115)을 따라 만나는 기울어지면(112), (114)을 형성하게끔 사각으로 되어 있다.

이온실 안쏙(제6)과 마주하고 있는 판(54)의 평면도에서 알수 있듯이 사각으로 된 면(112)는 구멍(5)로부터 기울어지고 타원모양을 한 이동선(116)을 따라 평면벽면(52a)와 만난다.

제7, 8 및 9도에서 명확히 알 수 있듯이, 바깥쪽으로 마주한 판(54)의 면위의 경사진면(114)는 판(54)의 길이를 따라 세로로 놓인 트로프(120)을 형성한다.

신장부재(122), (124)는 판(54)의 양측 모서리를 연장하고 있다.

낮은 에너지에 대하여, 이온추출 전극어셈불리(20)은 이온실(16)에 접근하여 이동한다.

제2 및 5도에서 알 수 있듯이, 전극(60)(또는 전지(60)에 부착된 판(84))은 전극을 통과하는 이온 영역에서 약간 블록하다.

노치(124), (124)는 전극형태가 구멍판(54)에 접근하지 못하게 하며 판(54)와 접촉하지도 못하게 한다.

트로프(120)은 사용할때 전극부분을 이온실(16)에 매우 근점되게 위치시킨다.

트로프(120) 및 경사진면(112)의 모양은 이온을 이온소오스에서 전극 어셈블리(20)을 통해 가속시키는 구멍(50)의 영역에서 전기장을 형성하는데 도움을 준다.

본 발명의 실시예가 어느정도 특이성을 가지고 설명했지만 그것은 첨부한 청구범위의 정신에 위배됨 없이 본 발명은 모든 수정과 변경을 포함하려는 의도에서이다.

Claims (12)

1. 이온제한실(16)을 연결하는 구조를 갖는 이온소오스(10), 에너지 전자를 이온제한실내의 가스분자와 충돌시켜 이 가스분자를 이온화시키는 이온실내에 설치된 전자소오스(18), 이온비임을 차단시커 적당한 질량의 이온을 공작물의 충돌비상경로 방출시키는 질량분석기단(22), 이온충돌비상 경로를 따르는 이온들을 이용하여 이온비임 처리해야 할 하나이상의 공작물이 위치한 공작물 이식저장소(35)를 형성하는 구조, 이온들을 바람직한 에너지로 가속시켜 공작물 이식 저장소에서 하나이상의 공작물과 충돌시키는 비임가속수단(32) 등을 포함하는 이온비임을 이동로를 따라 공작물에 충돌시키는 상기 이온 이식시스템에 있어서, 이온제한실은 이온을 이온제한실에서 방출시키는 타원모양의 구멍(50)을 포함하여 타원모양의 이온비임을 형성하는 것을 특징으로 하는 상기 이온이식시스템.
2. 제1항에 있어서, 추출 전극 어셈블리(21)이 이온을 타원모양의 구멍을 통해 가속시켜 그 이온을 두개이상의 서로 다른 모양을 한 연속하는 구멍의 세트중 하나에 통과시키게끔하는 상기 세트를 형성하는 이온 소오스에 대해 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온이식 시스템.
3. 제1항에 있어서, 타원모양의 구멍(50)은 바깥 모서리 주위의 제1두께에서 타원모양의 구멍에 연결된 얇은 두께부분으로 기울어진 바깥모서리 주위에 제1두께를 갖는 이온실의 벽부재(54)에 형성된 것을 특징으로 하는 이온이식시스템.
4. 제3항에 있어서, 타원모양의 구멍이 형성된 벽부재(54)는 벽부재의 두 측면에서 안으로 경사진 것을 특징으로 하는 이온이식시스템.
5. 이온을 이온 제한실에서 배출시켜 이온비임을 형성하는 이온배출구멍(50)을 포함하는 이온제한실(16)을 연결하는 구조를 갖는 이온소오스(10), 에너지전자를 이온제한실내의 가스분자와 충돌시켜 이 가스분자를 이온화시키는 이온실내에 설치된 전자소오스(18), 비임내의 이온을 이온소오스로 가속시키는 비임 추출수단(20), 이온비임을 차단시켜 적당한 질량의 이온을 공작물의 충돌비상경로에 방출시키는 질량분석기 수단(22), 이온충돌비상경로를 따르는 이온들을 이용하여 이온 비임처리해야 할 하나이상의 공작물이 위치한 공작물 이식저장소(35)를 형성하는 구조등을 포함하는 이온비임을 이동로를 따라 공작물에 충돌시키는 이온이식시스템에 있어서, 배출구멍을 중심부분이 최대나비이고 최대나비에서 굽은 끝쪽으로 좁아지는 신장술롯을 특징으로 하는 상기 이온이식시스템.
6. 제5항에 있어서, 추출수단은 이온을 배출구멍을 통해 배출시켜 그 이온을 두개이상의 서로 다른 모양을 한 연속하는 구멍(67), (68)의 세트중 하나에 통과시키게끔 대해 위치한 추출전극 어셈블리(60) ,(62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온이식 시스템.
7. 제5항에 있어서, 배출구멍(50)은 벽의 바깥 모서리 주위의 제1두께에서 배출구멍의 신장술롯이 연결된 부분으로 기울어진 이온실의 벽(54)에 형성된 것을 특징으로 하는 이온이식시스템.
8. 제5항에 있어서, 배출구멍의 최대나비는 신장술롯의 길이 1/10 보다 작은 것을 특징으로 하는 이온이식시스템.
9. 제7항에 있어서, 구멍을 형성하는 이온실벽은 벽의 양측면에서 신장슬롯을 연결하는 부분 안쪽으로 기울어진 것을 특징으로 하는 이온이식시스템.
10. 제9항에 있어서, 벽의 배출측면을 형성하는 안쪽으로 기울어진 벽의 단면은 구멍을 연결하고 구멍부분에서 부분적으로 전기장을 형성하는 트로프(120)을 형성하는 것을 특징으로 하는 이온이식시스템.
11. 고 에너지 전자를 이온화 가스로 충만된 영역으로 방출시켜 가스분자를 이온화시키고 그 영역에서 발생한 이온을 상기 영역에서 타원모양으로된 여러나비를 갖는 신장배출구멍(50)을 통해 배출시키고, 슬롯을 갖는 두개이상의 공간을 둔 추출전극(60), (62)의 세트를 바이어스 하므로서 배출구멍과 이온을 가속시키는 추출전극 사이에 가속전기장을 형성하여 배출구멍을 통해 방출된 이온들을 슬롯들에 주입시키는 단계를 포함하는 이온비임을 발생하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 두개이상의 추출전극의 두개이상의 세트는 지지대 구조에 설치되어 있으며 두개이상의 세트중 적당한 한 세트는 이온들을 상기 세트중 적당한 세트에 주입시키는 배출구멍에 대해 위치된 것을 특징으로 하는 이온비임을 발생하는 방법.