KR960000144Y1 - 이온주입기의 이온소오스 생성장치 - Google Patents

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김일권
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금성일렉트론 주식회사
문정환
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Abstract

내용 없음.

Description

이온주입기의 이온소오스 생성장치
제 1 도는 종래 이온주입기의 이온소오스 생성장치의 구성도
제 2 도는 본 고안의 이온주입기의 이온소오스 생성장치의 구성도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 플라즈마 생성장치 11 : 필라멘트
12 : 세라믹 플로팅 전극 13 : 애노드플레이트
14 : 비활성가스주입구 15 : 세리믹절연체
16 : 절연체 20 : 플라즈마 챔버
21 : 소오스 가스 주입구 22 : 플라즈마 챔버내벽
23 : 원형슬릿 30 : 애노드링
본 고안은 이온주입장치의 이온소오스(Ion Source)생성장치에 관한 것으로, 특히 이온소오스의 라이프타임(Llfe time)을 증가시키고 안정되고 많은 양의 이온빔(Beam)을 만들수 있는 플라즈마 캐소드(Plasmacathode)방식을 사용한 이온소오스 생성장치에 관한 것이다.
종래의 이온주입장치의 이온소오스 생성장치를 제 1 도에 개략적으로 나타내었다.
제 1 도에 도시한 종래의 이온소오스 생성장치는 필라멘트(I) 아크챔버(Arc chamber) (2),마그네트(Magnet)(3), 및 소오스 가스 주입구(4)로 구성되며, 일반적으로 필라멘트(1)에 전류를 흘릴때 발생하는 열전자가 아크챔버(2)내에서의 방전시에 공급되는 소오스 가스와 cnd돌하여 플라즈마를 형성한다.
이때 아크방전이 일어나는 전자의 경도를 최적화하기 위해, 측 공급가스와의 충돌 확률을 최대화시키기 위해 마그네틱 필드(3)를 인가한다.
상기 종래의 이온소오스 생성장치는 필라멘트의 열전자 방출이 많아짐에 따라 필라멘트가 소모되어 주기적인 교체가 필요하다.
이는 이온주입량이 적을 때는 문제가 되지 않지만 이온주입기를 사용하여 소자 분리를 위한 두꺼운 절연막을 형성하는 공정등의 경우에는 많은 양의 이온주입이 필요하므로 상기 종래의 방식으로는 이온소오스 생성부에서 형성하는 플라즈마 양으로는 불가능하며 균일하고 넓은 영역의 이온빔도 형성이 불가능하다.
또한 필라멘트의 잦은 교체로 이온소오스의 PM이 잦아 공정진행이 불가능한 문제가 있다.
본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 이온소오스의 라이프 타임을 증가시키고 안정되고 많은 양의 이온빔을 만들수 있는 이온소오스 생성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 고안의 이온주입기의 이온소오스 생성장치는 필라멘트(11)에 형성되는 열전자와 비활성가스와의 방전에 의해 고에너지로 이온화된 플라즈마를 형성하는 플라즈마 생성장치(10)와, 상기 플라즈마 생성장치(10)로부터 공급되는 고에너지로 이온화된 플라즈마와를 형성하는 플라즈마 생성장치(10)와, 상기 플라즈마 생성장치(10)로부터 공급되는 고에너지로 이온화된 플라즈마와의 충돌 및 아크방전에 의해 소오스가스를 이온화시켜 이온소오스를 형성하는 플라즈마챔버(20), 상기 플라즈마챔버(20) 상부에 형성되어 상기 형성된 이온소오스를 배출시키기 위한 원형슬릿(23)을 갖춘 애노드링(30)을 구비하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명한다.
제 2 도에 본 고안의 이온소오스 생성장치의 구성을 나타내었다.
본 고안의 이온소오스 생성장치는 플라즈마 생성장치(Plasma generator)(10).플라즈마 챔버(20) 및 애노드링(Amode rlng) (30)의 3부분으로 이루어진다.
상기 플라즈마 생성장치(10)와 플라즈마 챔버(20)는 중심부에 직경 1mm의 개구(opening)(a)를 가진 세라믹 절연체(15)을 가지며, 상, 하부에 절연체(16)를 가진 애노드 플레이트(Anode plate)(13)에 의해 나누어진다.
이와 같이 애노드 플레이트(13)에 의해 구분되는 플라즈마 생성장치(l0)는 필라멘트(11), 세라믹 플로팅 전극(ceramic floating electrode)(12),애노드 플레이트(Anode plate)(13) 및 비활성가스 공급을 위한 주입구(14)로 이루어지며, 플라즈마 챔버(20)는 소오스 가스 주입구(21)와 플라즈마 방전시 애노드로 사용되는 내벽(22)을 가진 길이 40mm, 직경 35mm의 실린더 형태로 되어 있다..
상기 플라즈마 챔버(30)상부에는 절연체(16)를 개재하여 애노드링(30)에 설치되어 있으며, 애노드링(30)에는 플라즈마 챔버내에서 생성된 플라즈마를 장치 외부로 뽑아내기 위한 원형의 슬럿(Slit)(23)이 구비되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 고안의 이온소오스 생성장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 0.1∼1 Torr의 높은 압력하에서 플라즈마 생성장치(10)의 비활성가스 주입구(14)를 통해 비활성가스가 공급되면 필라멘트(11)에 형성된 열전자에 의해 기존의 이온소오스 생성방식과 같은 방법으로 플라즈마가 생성되며 애노드 플레이트(13)의 작은 개구(a)의 내부 표면과 필라멘트(11)사이에서 방전이 일어나게 된다.
이와 같이 형성된 플라즈마는 플라즈마 생성장치(10)와 플라즈마 챔버(20)간의 큰 압력차(10-4∼10-3Toor)에 의해 플라즈마 챔버 (20)내로 이동하게 되고 이와 같이 이동된 플라즈마는 음극성을 가지므로 플라즈마 챔버(20)내에서 소오스 가스를 이온화시킬수 있는 플라즈마 캐소드(Plasma Cathode)로 작용하게 된다.
플라즈마 챔버(20)에서의 아크방전은 챔버의 내벽(22)과 상기와 같이 형성된 플라즈마 캐소드 사이에서 이루어지는데, 플라즈마 챔버의 소오스 가스주입구(21)를 통해 원하는 이온소오스를 얻기 위한 소오스 가스가 공급되면 이 소오스 가스는 높은 온도, 밀도 및 고이온화된 플라즈마 캐소드의 충돌 및 아크방전에 의해 이온화된다.
이때 플라즈마 캠버(20)내의 중성원자(Neutral atom) 및 이온들은 상기한 바대로 높은 압력차에 의해 플라즈마 생성장치(10)로 역류되는 일은 없다.
상기와 같이 플라즈마 챔버내에서 형성된 이온소오스는 애노드링(30)의 원형슬릿(23)을 통해 이온주입장치로 배출되게 되는데, 이와 같이 원형슬릿(23)을 가진 애노드링을 사용함으로써 균일하고 넓은 영역을 갖는 이온빔을 얻을수 있다.
이상 상술한 바와 같이 본 고안의 이온주입기의 이온소오스 생성장치는 종래 급속핫캐소드 대신에 플라즈마 생성장치에서 생성된 음극성을 갖는 플라즈마를 캐소드로 이용한 플라즈마 캐소드를 사용하여 원하는 소오스 가스를 이온화시켜 이온소오스를 형성하며 이와 같이 형성된 이온소오스를 원형슬릿을 갖춘 애노드링을 통해 배출함으로써 긴 라이프타임과 균일하고 넓은 이온빔을 얻을수 있게 된다.
본 고안의 이온소오스 생성장치는 특히 이온주입방법에 의해 소자분리를 위한 두꺼운 절연막을 형성하는 경우(SIMOX)에 특히 유용하다.

Claims (5)

  1. 필라멘트 (11)에 형성되는 열전자와 비활성가스와의 방전에 의해 고에너지로 이온화된 플라즈마를 형성하는 플라즈마 생성장치(10)와,
    상기 플라즈마 생성장치(10)로부터 공급되는 고에너지로 이온화된 플라즈마와의 충돌 및 아크방전에 의해 소오스 가스를 이온화시켜 이온소오스를 형성하는 플라즈마 챔버(20).
    상기 플라즈마 챔버(20)상부에 형성되어 상기 형성된 이온소오스를 배출시키기 위한 원형슬릿(23)을 갖춘 애노드링(30)을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 이온주입기의 이온소오스 생성장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 생성장치(1)는 필라멘트(11)와 세라믹 플로팅전극(12), 애노드 플레이트(13) 및 비활성가스 주입구(14)로 구성되는 것을 특징으로 하는 이온주입기의 이온소오스 생성장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 챔버 (20)는 원하는 이온소오스를 얻기 위한 소오스 가스 주입구(21)와 플라즈마 방전시 애노드로 사용되는 내벽(22)을 구비한 것을 특징으로 하는 이온주입기의 이온소오스 생성장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 생성장치(l0)와 플라즈마 챔버(20)사이에 그 중심부에는 개구를 가진 세라믹 절연체(15)를 가지며, 그 상,하부에는 절연체(16)를 갖춘 애노드 플레이트(13)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 이온주입기의 이온소오스 생성장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 애노드링(30)과 플라즈마 챔버(20)사이에 질연체(16)가 개재된 것을 특징으로 하는 이온주입개기의 이온소오스 생성장치.
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