(57)【要約】 【課題】  イオンソースとこれを有するイオン注入装置とを提供する。【解決手段】  半導体基板の表面に注入されるイオンはイオンソース１００から生成される。前記イオンソース１００は、アークチャンバー１１０と第１フィラメント１３０ａ及び第２フィラメントとを含み、第１フィラメント１３０ａの第１フィラメントロッド１３２ａは電子放出部１３８ａと、リード１４０ａと、電子放出部１３８ａとリード１４０ａを連結する連結部１４２ａとを含む。電子放出部１３８ａには熱的ストレスに起因する劣化を抑制するための第１コイル１３４ａがワインディングされ、連結部１４２ａには電子放出部１３８ａに比べて電気抵抗を減少させるための第２コイル１３６ａがワインディングされる。フィラメントの使用年限が増加され、イオンソース１００を含むイオン注入装置の稼動中止時間が減少される。【選択図】    図２
2005183382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アークチャンバーと、前記アークチャンバーの内部に電子を提供するためのフィラメントとを備えるイオンソースにおいて、
前記フィラメントは、
前記アークチャンバーの内部に配置され、前記電子を前記アークチャンバーの内部に放出し、凹凸表面を有する電子放出部と、
前記アークチャンバーの側壁から前記アークチャンバーの外部に延び、フィラメントパワーソースと連結されるリードと、
前記アークチャンバーの側壁を通じて前記アークチャンバーの内部に延び、前記リードと前記電子放出部とを連結し、前記電子放出部より小さい電気抵抗を有する連結部と、
を有することを特徴とするイオンソース。
【請求項２】
前記凹凸表面は、前記電子放出部にワインディングされたコイルによって形成されることを特徴とする請求項１記載のイオンソース。
【請求項３】
前記アークチャンバーの内部に露出した連結部の全体にワインディングされた第２コイルを更に備えることを特徴とする請求項２記載のイオンソース。
【請求項４】
前記電子放出部の直径は、前記連結部の直径と同じであることを特徴とする請求項３記載のイオンソース。
【請求項５】
前記コイルの素線径は、前記第２コイルの素線径より小さいことを特徴とする請求項４記載のイオンソース。
【請求項６】
前記コイルがワインディングされた電子放出部の平均径は、前記第２コイルがワインディングされた連結部の平均径より小さいことを特徴とする請求項３記載のイオンソース。
【請求項７】
前記凹凸表面は、ねじ山形状を有することを特徴とする請求項１記載のイオンソース。
【請求項８】
前記連結部は、前記アークチャンバーの内部に露出した連結部の全面に形成されねじ山形状を有する第２凹凸表面を有することを特徴とする請求項７記載のイオンソース。
【請求項９】
前記電子放出部の平均径は、前記連結部の平均径より小さいことを特徴とする請求項８記載のイオンソース。
【請求項１０】
前記凹凸表面は、前記電子放出部を囲む複数のリングによって形成され、前記リングは、前記電子放出部の表面に密着することを特徴とする請求項１記載のイオンソース。
【請求項１１】
前記アークチャンバーの内部に露出した連結部を囲むように配置される複数の第２リングを更に備え、前記第２リングは前記連結部の表面に密着することを特徴とする請求項１０記載のイオンソース。
【請求項１２】
前記電子放出部の直径と前記連結部の直径とは、互いに同じであることを特徴とする請求項１１記載のイオンソース。
【請求項１３】
前記リングの平均径は、前記第２リングの平均径より小さいことを特徴とする請求項１２記載のイオンソース。
【請求項１４】
前記凹凸表面は、複数の環形突出部によって形成されることを特徴とする請求項１記載のイオンソース。
【請求項１５】
前記連結部の全面には、複数の第２環形突出部が形成されていることを特徴とする請求項１４記載のイオンソース。
【請求項１６】
前記電子放出部の平均径は、前記連結部の平均径より小さいことを特徴とする請求項１５記載のイオンソース。
【請求項１７】
アークチャンバーと、前記アークチャンバーの内部に電子を提供するためのフィラメントとを備えるイオンソースにおいて、
前記フィラメントは、
前記アークチャンバーの内部に配置されて電子を前記アークチャンバーの内部に放出するための電子放出部と、
前記アークチャンバーの側壁から前記アークチャンバーの外部に延び、フィラメントパワーソースと連結されるリードと、
前記アークチャンバーの側壁を通じて前記アークチャンバーの内部に延び、前記リードと前記電子放出部とを連結し、前記電子放出部より小さい電気抵抗を有し、前記アークチャンバーの内部に露出した凹凸表面を有する連結部と、
を有することを特徴とするイオンソース。
【請求項１８】
前記凹凸表面は、前記連結部の全体にワインディングされたコイルによって形成されることを特徴とする請求項１７記載のイオンソース。
【請求項１９】
前記凹凸表面は、前記連結部の全体に形成されたねじ山によって形成されることを特徴とする請求項１７記載のイオンソース。
【請求項２０】
前記凹凸表面は、前記連結部の全体を囲む複数のリングによって形成されることを特徴とする請求項１７記載のイオンソース。
【請求項２１】
前記凹凸表面は、前記連結部の全体に形成された複数の環形突出部によって形成されることを特徴とする請求項１７記載のイオンソース。
【請求項２２】
アークチャンバー、及び前記アークチャンバーの内部に電子を提供するためのフィラメントを有するイオンソースと、
前記イオンソースから提供されるイオンを基板の所定部位に注入するために前記基板をハンドリングするエンドステーションユニットと、
前記イオンソースと前記エンドステーションユニットとを連結し、前記イオンを前記イオンソースから前記エンドステーションユニットに伝送するための伝送ユニットとを備え、
前記フィラメントは、
前記アークチャンバーの内部に配置されて前記電子を前記アークチャンバーの内部に放出し、凹凸表面を有する電子放出部と、
前記アークチャンバーの側壁から前記アークチャンバーの外部に延び、フィラメントパワーソースと連結されるリードと、
前記アークチャンバーの側壁を通じて前記アークチャンバーの内部に延び、前記リードと前記電子放出部とを連結し、前記電子放出部より小さい電気抵抗を有する連結部と、
を有することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２３】
前記凹凸表面は、前記電子放出部にワインディングされたコイルによって形成されることを特徴とする請求項２２記載のイオン注入装置。
【請求項２４】
前記アークチャンバーの内部に露出した連結部に全体的にワインディングされた第２コイルを更に備えることを特徴とする請求項２３記載のイオン注入装置。
【請求項２５】
前記電子放出部の直径は、前記連結部の直径と同じであることを特徴とする請求項２４記載のイオン注入装置。
【請求項２６】
前記コイルの素線径は、前記第２コイルの素線径より小さいことを特徴とする請求項２５記載のイオン注入装置。
【請求項２７】
前記コイルがワインディングされた電子放出部の平均径は、前記第２コイルがワインディングされた連結部の平均径より小さいことを特徴とする請求項２４記載のイオン注入装置。
【請求項２８】
前記凹凸表面は、ねじ山形状を有することを特徴とする請求項２２記載のイオン注入装置。
【請求項２９】
前記連結部は、前記アークチャンバーの内部に露出した連結部の全体表面に形成されねじ山形状を有する第２凹凸表面を有することを特徴とする請求項２８記載のイオン注入装置。
【請求項３０】
前記電子放出部の平均径は、前記連結部の平均径より小さいことを特徴とする請求項２９記載のイオン注入装置。
【請求項３１】
前記凹凸表面は、前記電子放出部を囲む複数のリングによって形成され、前記リングは前記電子放出部の表面に密着することを特徴とする請求項２２記載のイオン注入装置。
【請求項３２】
前記アークチャンバーの内部に露出した連結部を囲むように配置される複数の第２リングを更に備え、前記第２リングは前記連結部の表面に密着することを特徴とする請求項３１記載のイオン注入装置。
【請求項３３】
前記電子放出部の直径と前記連結部の直径とは、互いに同じであることを特徴とする請求項３２記載のイオン注入装置。
【請求項３４】
前記リングの平均径は、前記第２リングの平均径より小さいことを特徴とする請求項３３記載のイオン注入装置。
【請求項３５】
前記凹凸表面は、複数の環形突出部によって形成されることを特徴とする請求項２２記載のイオン注入装置。
【請求項３６】
前記連結部の全面には、複数の第２環形突出部が形成されていることを特徴とする請求項３５記載のイオン注入装置。
【請求項３７】
前記電子放出部の平均径は、前記連結部の平均径より小さいことを特徴とする請求項３６記載のイオン注入装置。
【請求項３８】
アークチャンバー、及び前記アークチャンバーの内部に電子を提供するためのフィラメントを有するイオンソースと、
前記イオンソースから提供されるイオンを基板の所定部位に注入するために前記基板をハンドリングするエンドステーションユニットと、
前記イオンソースと前記エンドステーションユニットとを連結し、前記イオンを前記イオンソースから前記エンドステーションユニットに伝送するための伝送ユニットとを備え、
前記フィラメントは、
前記アークチャンバーの内部に配置され、電子を前記アークチャンバーの内部に放出する電子放出部と、
前記アークチャンバーの側壁から前記アークチャンバーの外部に延び、フィラメントパワーソースと連結されるリードと、
前記アークチャンバーの側壁を通じて前記アークチャンバーの内部に延び、前記リードと前記電子放出部とを連結し、前記電子放出部より小さい電気抵抗を有し、前記アークチャンバーの内部に露出した凹凸表面を有する連結部と、
を有することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項３９】
前記凹凸表面は、前記連結部の全体にワインディングされたコイルによって形成されることを特徴とする請求項３８記載のイオン注入装置。
【請求項４０】
前記凹凸表面は、前記連結部の全体に形成されたねじ山によって形成されることを特徴とする請求項３８記載のイオン注入装置。
【請求項４１】
前記凹凸表面は、前記連結部の全体を囲む複数のリングによって形成されることを特徴とする請求項３８記載のイオン注入装置。
【請求項４２】
前記凹凸表面は、前記連結部の全体に形成された複数の環形突出部によって形成されることを特徴とする請求項３８記載のイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンソースとこれを有するイオン注入装置に係わる。より詳細には、半導体装置の製造工程で半導体基板をドーピングするためのイオン（ドーパント）を発生させるためのイオンソースとこれを有するイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体装置は半導体基板として用いられるシリコンウエハー上に電気的な回路を形成するファブ（Ｆａｂ）工程と、前記ファブ工程で形成された半導体装置の電気的な特性を検査するＥＤＳ（ｅｌｃｔｒｉｃａｌ  ｄｉｅ  ｓｏｒｔｉｎｇ）工程と、前記半導体装置の各々をエポキシ樹脂で封止し、個別化するためのパッケージ組み立て工程とを通じて製造される。
【０００３】
前記ファブ工程は、ウエハー上に膜を形成するための蒸着工程と、前記膜を平坦化するための化学的機械的研磨工程と、前記膜上にフォトレジストパターンを形成するためのフォトリソグラフィ工程と、前記フォトレジストパターンを用いて前記膜を電気的な特性を有するパターンに形成するためのエッチング工程と、ウエハーの所定領域にイオンを注入するためのイオン注入工程と、ウエハー上の不純物を除去するための洗浄工程と、前記洗浄されたウエハーを乾燥させるための乾燥工程と、前記膜又はパターンの欠陥を検査するための検査工程などを含む。
【０００４】
前記イオン注入工程は、半導体基板の既に設定された領域の表面にイオンを注入して前記領域をドーピングするために遂行される。前記イオン注入工程を遂行するためのイオン注入装置は前記イオンを発生させるためのイオンソースを含む。前記イオンソースについての例は特許文献１、特許文献２及び特許文献３に開示されている。
【０００５】
前記イオンソースは、イオンを発生可能なアークチャンバーと、前記アークチャンバー内部に熱電子的に電子を放出するためのフィラメントとを含む。前記フィラメントには、前記電子を放出させるためのフィラメント電流が印加され、前記アークチャンバーには前記フィラメント電流に対してバイアスされたアーク電圧が印加される。即ち、前記フィラメントは、陰極（ｃａｔｈｏｄｅ）として用いられ、前記アークチャンバーは陽極（ａｎｏｄｅ）として用いられる。
【０００６】
前記フィラメントは、絶縁部材によって前記アークチャンバーに対して電気的に隔離されており、前記電子はフィラメント電流の印加によって加熱されたフィラメントから熱電子的に放出される。放出された電子はアークチャンバーの内部に供給されるソースガスと衝突し、前記衝突によって前記イオンが発生する。
【０００７】
前記フィラメントから電子が放出される間、前記フィラメントは高温による熱的ストレス（ｔｈｅｒｍａｌ  ｓｔｒｅｓｓ）によって劣化する。前記劣化は、前記電子が主に放出される中心部位と前記アークチャンバーと隣接した部位とで発生し、前記のようなフィラメントの劣化はイオンソースの効率を低下させる。また、前記のような劣化によってフィラメントが破断する場合、イオンソース及びイオン注入装置の稼動中止期間（ｄｏｗｎｔｉｍｅ）を増加させる原因となる。
【特許文献１】米国特許第６，０２２，２５８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，１８４，５３２号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／０１８５６０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記のような問題点を解決するための本発明の第１目的は、熱的ストレスによる劣化を抑制して使用年限を増加させたフィラメントを有するイオンソースを提供することにある。
本発明の第２目的は、前述したようなイオンソースを有するイオン注入装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記のような本発明の目的を達成するための本発明の望ましい一実施例によると、イオン注入装置は、アークチャンバー、及び前記アークチャンバーの内部に電子を提供するためのフィラメントを有するイオンソースと、前記イオンソースから提供されるイオンを基板の所定部位に注入するために前記基板をハンドリングするエンドステーションユニットと、前記イオンソースと前記エンドステーションユニットとを連結し、前記イオンを前記イオンソースから前記エンドステーションユニットに伝送するための伝送ユニットとを備える。
【００１０】
前記基板の表面に注入される物質を含むソースガスは、アークチャンバーの内部に提供され、前記フィラメントから提供された電子との衝突によってイオン化される。
【００１１】
前記フィラメントは、前記アークチャンバーの内部から前記アークチャンバーの側壁を通じて前記アークチャンバーの外部に延びらるフィラメントロッドを含む。前記フィラメントロッドは、前記アークチャンバーの内部に配置され前記電子を前記アークチャンバーの内部に熱電子的に放出するための電子放出部と、前記アークチャンバーから前記アークチャンバーの外部に延び、フィラメントパワーソースと連結される一対のリードと、前記アークチャンバーの側壁を通じて前記アークチャンバーの内部に延び、前記一対のリードと前記電子放出部を連結し、前記電子放出部より小さい電気抵抗を有する一対の連結部とを含む。ここで、前記電子放出部は、前記フィラメントロッドの中央部位に該当し、前記連結部は前記アークチャンバーの側壁の内側面と隣接する両側部位に該当する。
【００１２】
前記電子放出部には、熱的ストレスによる劣化を抑制するための第１コイルがワインディングされ、前記連結部には前記連結部の電気抵抗を減少させるための一対の第２コイルが各々ワインディングされる。前記第１コイルの素線径は、各々の第２コイルの素線径より小さく、前記フィラメントロッド、第１コイル及び第２コイルは、タングステン又はタンタルからなることが望ましい。
【００１３】
前記電子は、前記電子放出部と前記連結部との間の抵抗差によって連結部よりは前記電子放出部から放出される。したがって、前記フィラメントの使用年限が増加され、これによってイオン注入装置の稼動中止期間が短縮される。
【００１４】
前記フィラメントの他の例として、フィラメントは、前記アークチャンバーの内部に配置され前記電子を前記アークチャンバーの内部に熱電子的に放出するための電子放出部と、前記アークチャンバーの側壁から前記アークチャンバーの外部に延び、フィラメントパワーソースと連結される一対のリードと、前記アークチャンバーの側壁を通じて前記アークチャンバーの内部に延び、前記一対のリードと前記電子放出部とを連結し、前記電子放出部より小さい電気抵抗を有するように前記電子放出部の直径より大きい平均直径を有し凹凸表面を有する一対の連結部とを含む。
【００１５】
前記凹凸表面は、前記一対の連結部に各々ワインディングされるコイル、又は前記一対の連結部を囲むように配置される複数のリングによって形成することができる。また、前記凹凸表面は、前記一対の連結部の表面に形成されたねじ山又は複数の環形突出部によって形成することができる。
【００１６】
前記フィラメントのまた他の例として、フィラメントは、前記アークチャンバーの内部に配置されて前記電子を前記アークチャンバーの内部に熱電子的に放出し、前記電子が放出される活性表面積を増加させるための凹凸表面を有する電子放出部と、前記アークチャンバーの外側表面から前記アークチャンバーの外部に延び、フィラメントパワーソースと連結される一対のリードと、前記アークチャンバーの外側表面から前記アークチャンバーの側壁を通じて前記アークチャンバーの内部に延び、前記一対のリードと前記電子放出部とを連結し、前記電子放出部より小さい電気抵抗を有する一対の連結部とを含む。
【００１７】
前記フィラメントのまた他の例として、フィラメントは、前記アークチャンバーの内部に配置され前記電子を前記アークチャンバーの内部に熱電気的に放出し、前記電子が放出される活性表面積を増加させるための第１凹凸表面を有する電子放出部と、前記アークチャンバーの外側表面から前記アークチャンバーの外部に延び、フィラメントパワーソースと連結される一対のリードと、前記アークチャンバーの外側表面から前記アークチャンバーの側壁を通じて前記アークチャンバーの内部に延び、前記一対のリードと前記電子放出部とを連結し、前記電子放出部より小さい電気抵抗を有するように前記電子放出部の平均径より大きい直径を有する第２凹凸表面を有する一対の連結部を含む。
【００１８】
前記第１凹凸表面は、前記電子放出部にワインディングされる第１コイルによって形成することができ、前記第２凹凸表面は、前記一対の連結部に各々連結される第２コイルによって形成することができる。前記第１コイルは、各々の第２コイルより小さい素線径を有することが望ましい。
【００１９】
前記フィラメントのまた他の例として、フィラメントは、前記アークチャンバーの内部に配置され前記電子を前記アークチャンバーの内部に熱電気的に放出するための電子放出部と、前記アークチャンバーの外側表面から前記アークチャンバーの外部に延び、フィラメントパワーソースと連結される一対のリードと、前記アークチャンバーの外側表面から前記アークチャンバーの内部に延び、前記一対のリードと前記電子放出部とを連結するための一対の連結部と、熱的ストレスによる前記電子放出部の劣化を抑制するために前記電子放出部にワインディングされる第１コイルと、前記一対の連結部の電気抵抗を前記電子放出部の電気抵抗より相対的に小さくするために前記一対の連結部に各々ワインディングされ、前記第１コイルより大きい素線径を有する一対の第２コイルとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明による望ましい実施例を添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例によるイオン注入装置を示す概略的な構成図である。
【００２１】
図１を参照すると、イオン注入装置１０は、半導体基板２０の表面に注入されるイオンを発生させるイオンソースと１００と、前記イオンソース１００から提供されるイオンを前記半導体基板２０の所定部位に注入するために前記半導体基板２０をハンドリングするエンドステーションユニット２００と、前記イオンソース１００と前記エンドステーションユニット２００とを連結し、前記イオンを前記イオンソース１００から前記エンドステーションユニット２００に伝送するための伝送ユニット３００とを含む。
【００２２】
前記イオンソース１００は、イオンを発生するための空間を提供するアークチャンバーと、前記アークチャンバーの内部に電子を提供するためのフィラメントとを含む。前記半導体基板２０の表面に注入される物質を含むソースガスは、ソースガス供給配管を通して前記アークチャンバーに供給され、前記フィラメントから放出された電子と衝突する。前記イオンは、前記衝突によって発生し、伝送ユニット３００を通じてエンドステーションユニット２００の内部に配置された半導体基板２０の表面に注入される。
【００２３】
前記エンドステーションユニット２００は、前記半導体基板２０を支持するためのチャック２１０と、前記チャック２１０と連結された駆動ユニット２２０とを含む。前記チャック２１０と駆動ユニット２２０は、イオン注入チャンバー２３０の内部に配置され、前記駆動ユニット２２０はチャック２１０に支持された半導体基板２０の表面に入射されるイオンビームの入射角を調節するために前記チャック２１０をチルティングさせ、前記イオンビームが前記チャック２１０に支持された半導体基板２０をスキャンするように前記チャック２１０を垂直方向に移動させる。
【００２４】
前記チャック２１０は、静電気力を利用して前記半導体基板２０を把持し、前記駆動ユニット２２０は、前記チャック２１０をチルティングさせるための第１駆動部２２２と前記チャック２１０を垂直方向に移動させるための第２駆動部２２４とを含む。前記第１駆動部２２２は、前記イオンが半導体基板２０の表面に注入される間、半導体基板２０のシリコン決定構造によって発生するチャンネリング効果を防止するために、前記半導体基板２０の傾斜角を調節する。例えば、前記イオンビームが水平方向に走査する場合、前記第１駆動部２２２は、前記半導体基板２０が垂直線に対して約７・程度の傾斜角を有するようにチャック２１０をチルティングさせる。即ち、前記イオンビームは、約８３・程度の入射角で前記半導体基板２０上を走査する。
【００２５】
一方、図示していないが、イオン注入工程を遂行する間、前記エンドステーションユニット２００は、半導体基板２０上に形成されたパターンによって発生する影効果を防止するために前記半導体基板２０を一定周期で回転させるための第３駆動部(図示せず)を更に含むことができる。また、前記半導体基板２０をローディング及びアンローディングするための移送ロボット(図示せず)を更に含むことができる。
【００２６】
本発明の実施例では、前記エンドステーションユニット２００を概略的に説明しているものの、前記エンドステーションユニット２００の構成は本発明の範囲を限定せず、本技術分野での当業者によって容易に変形することができる。例えば、本発明の実施例では、枚葉式チャックを開示しているが、複数の半導体基板を把持する配置式回転チャックを用いることもできる。
【００２７】
前記伝送ユニット３００は、前記イオンソース１００から発生したイオンを抽出するためのイオン抽出器３１０と、前記イオン抽出器３１０によって抽出されたイオンのうち、前記半導体基板２０の表面に注入されるイオンを選別するための質量分析器３２０と、前記質量分析器３２０によって選別されたイオンを加速するための加速器３３０とを含む。
【００２８】
前記イオン抽出器３１０には、前記アークチャンバーからイオンを抽出するための抽出電圧が印加され、前記イオンは前記抽出電圧によって前記イオンを含むイオンビームに形成される。
【００２９】
前記イオン抽出器３１０と質量分析器３２０との間には、イオン抽出器３１０によって形成されたイオンビームの極性を変換するための第１極性変換器３４０が配置され、前記第１極性変換器３４０は、電子供与物質として用いられる固体マグネシウムとヒーターとを含む。前記ヒーターは、前記固体マグネシウムを４５０℃程度に加熱し、固体マグネシウムから放出された気相のマグネシウム分子は、前記抽出されたイオンビームと衝突する。前記マグネシウム分子とイオンビームとの衝突によって前記イオンビームは、マグネシウム分子から電子を得て負の性質を有するイオンビームに変換される。
【００３０】
前記のように、負の性質を有するイオンビームに含まれたイオンは質量分析器３２０によって選別されたイオンビームに形成される。
【００３１】
前記選別されたイオンビームに含まれたイオンは前記加速器３３０によって多様なエネルギーレベルを有するように加速される。また、前記加速器３３０を通過するイオンの極性を変換するための第２極性変換器３５０が前記加速器３３０と連結され、前記第２極性変換器３５０はストリッピングガスを用いて前記イオンの極性を変換させる。前記第２極性変換器３５０はストリッパーを含む。
【００３２】
前記加速器３３０は、負のイオンビームを加速するための第１加速部と、前記第２極性変換器３５０によって変換された正のイオンビームを加速するための第２加速部とを含む。第１加速部と第２加速部との間には前記第１加速部に導入された負のイオンビームを正のイオンビームに変換させるために、前記第２極性変換器３５０が連結される。前記第１加速部によって加速された負のイオンビームは、第２極性変換器３５０から供給されるストリッピングガスによって正のイオンビームに変換され、変換された正のイオンビームは、前記第２加速部によって加速される。前記ストリッピングガスとしては窒素又はアルゴンガスを用いることができ、負のイオンビームに含まれたイオンは前記ストリッピングガスとの衝突によって正のイオンに変換される。
【００３３】
また、前記伝送ユニット３００は、既に設定されていたエネルギー準位を有するイオンを選別するためのイオンフィルター３６０と、前記イオンビームを半導体基板２０上に収束するためのフォカシングレンズ３７０とを更に含む。
【００３４】
図示していないが、前記イオンビームが半導体基板２０を全体的にスキャンするように前記イオンビームの進行方向を調節するためのスキャニング電極と、残余ガスとの衝突によって発生するパーティクルを除去するために、前記イオンビームを偏向させる偏向電極とを更に含むことができる。また、前記伝送ユニット３００は、前記イオンビームのイオン電流を測定するためのイオン電流測定部を更に含むことができ、前記イオン電流測定部は、質量分析器３２０と加速器３３０との間に配置され、負のイオンビームのイオン電流を測定するための第１ファラデーシステムと、前記加速器３３０とイオン注入チャンバー２３０との間に配置され、正のイオン電流を測定するための第２ファラデーシステムとを含む。
【００３５】
前記のような構成を有する伝送ユニットは、本技術分野に習熟する当業者によって容易に変更することができ、前記のような伝送ユニットの構成が本発明の範囲を限定することはない。
【００３６】
図２は、図１に示したイオンソースを示す概略的な断面図であり、図３は、図２に示した第１フィラメント及び第２フィラメントの第１フィラメントロッド及び第２フィラメントロッドを示す斜視図であり、図４は、図２に示した第１フィラメントを示す拡大断面図である。
【００３７】
図２から図４を参照すると、前記イオンソース１００は、ソースガスをイオン化するための空間を提供するアークチャンバー１１０と、前記アークチャンバー１１０の内部に電子を提供するための第１フィラメント１３０ａ及び第２フィラメント１３０ｂとを含む。
【００３８】
前記アークチャンバー１１０は、第１側壁１１２と第２側壁１１４によってカバーされたシリンダー形状を有し、第１側壁１１２には前記ソースガスを供給するためのソースガス供給配管１１６が連結され、前記第２側壁１１４にはアークチャンバー１１０の内部からイオンを抽出するための抽出ホール１１８が形成されている。
【００３９】
前記第１フィラメント１３０ａは、アークチャンバー１１０の内部からアークチャンバー１１０の第１側壁１１２を通してアークチャンバー１１０の外部に延び、一定の直径を有する第１フィラメントロッド１３２ａと、前記第１フィラメントロッド１３２ａの中央部に均一にワインディングされた第１コイル１３４ａと、前記第１側壁１１２の内側面１１２ａに隣接する第１フィラメントロッド１３２ａの両側部位に各々均一にワインディングされる一対の第２コイル１３６ａとを含む。
【００４０】
前記アークチャンバー１１０の第１側壁１１２には、前記第１フィラメント１３０ａ及び第２フィラメント１３０ｂが通過する複数のホール１２０が形成されており、前記第１フィラメントロッド１３２ａは、前記アークチャンバー１１０の内部に配置され、前記電子を放出するための電子放出部１３８ａと、前記第１側壁１１２の外側面１１２ｂからアークチャンバー１１０の外部に延びる一対のリード１４０ａと、前記第１側壁１１２の外側面１１２ｂからアークチャンバー１１０の内部に延び、前記電子放出部１３８ａと一対のリード１４０ａを各々連結する一対の連結部１４２ａとを含む。
【００４１】
前記電子放出部１３８ａは、アーチ形状を有し、前記第１側壁１１２と平行な方向に配置され、一対のリード１４０ａは、前記第１側壁１１２と垂直な方向に前記アークチャンバー１１０の外部に延びる。一対の連結部１４２ａは、前記第１側壁１１２を通じて前記アークチャンバー１１０の内部に延び、第１側壁１１２から所定距離に離隔された地点で前記電子放出部１３８ａに向かって各々延びる。前記第１コイル１３４ａは、前記電子放出部１３８ａにワインディングされ、熱的ストレスによる電子放出部１３８ａの劣化を抑制する。また、前記第１コイル１３４ａは、電子放出部１３８ａの活性表面を増加させて電子放出の効率を向上させることができる。
【００４２】
前記第２コイル１３６ａの各々は、前記連結部１４２ａの各々の全体にワインディングされ、前記連結部１４２ａの電気抵抗を前記電子放出部１３８ａの電気抵抗より小さくする。また、前記第１コイル１３６ａは、前記第１コイル１３４ａの素線径より大きい素線径を有し、前記第１コイル１３４ａと第２コイル１３６ａは、互いに同じ材質からなる。即ち、前記第１コイル１３４ａの内径と各第２コイル１３６ａの内径とは互いに同じであり、前記第１コイル１３４ａの外径は各第２コイル１３６ａの外径より小さい。したがって、各第２コイル１３６ａの平均径は第１コイル１３４ａの平均径より大きく、前記電子は前記連結部１４２ａよりは電子放出部１３８ａからアークチャンバー１１０の内部に熱電子的に放出される。
【００４３】
望ましくは、前記第１フィラメントロッド１３２ａ、前記第１コイル１３４ａ及び第２コイル１３６ａは、タングステン又はタンタルからなる。本発明の実施例によると、前記第１フィラメントロッド１３２ａ及び第２フィラメントロッド１３２ｂは、タングステンからなり、前記第１コイル１３４ａ及び第２コイル１３６ａはタンタルからなる。約２００Ａのフィラメント電流と約１０Ｖ程度のフィラメント電圧が第１フィラメント１３０ａに印加される場合、第１フィラメントロッド１３２ａの直径は約１．９ｍｍから２．１ｍｍ程度であり、前記第１コイル１３４ａの素線径は約０．３ｍｍから０．３５ｍｍ程度であり、前記第２コイル１３６ａの素線径は約０．７ｍｍから０．８ｍｍであることが望ましい。前記のような第１フィラメントロッド１３２ａの直径、第１コイル１３４ａの素線径及び第２コイル１３６ａの素線径は第１フィラメント１３０ａに印加されるフィラメントパワーによって変更される。
【００４４】
前記第２フィラメント１３０ｂは、前記第１フィラメント１３０ａと同じ構成を有し前記第１フィラメント１３０ａと隣接して配置される。前記第２フィラメント１３０ｂは、第２フィラメントロッド１３２ｂと、第２フィラメントロッド１３２ｂの電子放出部１３８ｂにワインディングされる第３コイル１３４ｂと、第２フィラメントロッド１３２ｂの連結部１４２ｂに各々ワインディングされる第４コイル１３６ｂとを含む。
【００４５】
前記第１フィラメントロッド１３２ａ及び第２フィラメントロッド１３２ｂの電子放出部１３８ａ、１３８ｂは実質的に円を形成するようにアークチャンバー１１０の内部に配置され、前記ソースガスは前記ソースガス供給配管１１６から前記円の中心に向かって供給され、前記ソースガス供給配管１１６と連通する前記第１側壁１１２のソースガス供給ホール１２２は、前記円の中心軸線上に配置される。前記円の中心軸は前記第１側壁１１２に対して垂直方向に延びる。
【００４６】
前記電子放出部１３８ａ、１３８ｂから熱電子的に放出された電子は、ソースガス供給配管１１６を通して供給されたソースガスに含まれた分子と衝突し、前記衝突によってイオンが発生する。前記イオンはイオン抽出器３１０によってアークチャンバー１１０から抽出され、前記電子放出部１３８ａ、１３８ｂから放出された電子と前記イオンの生成過程から発生した電子とはアノードリング１５０によってアークチャンバー１１０から除去される。前記アノードリング１５０は、前記電子放出部１３８ａ、１３８ｂを基準として前記第１側壁１１２に対向して配置され、前記アノードリング１５０の中心は前記円の中心軸線上に配置される。一方、前記電子を捕集するためのアーク電圧が前記アノードリング１５０に印加される。
【００４７】
前記第１フィラメント１３０ａ及び第２フィラメント１３０ｂを前記アークチャンバー１１０と電気的に絶縁させるために前記第１フィラメントロッド１３２ａ及び第２フィラメントロッド１３２ｂが通過する第１側壁１１２のホール１２０は前記第１フィラメントロッド１３２ａ及び第２フィラメントロッド１３２ｂの直径より大きい内径を有する。
【００４８】
前記第１側壁１１２の外側面１１２ｂ上には、前記ホール１２０と対応する複数の絶縁体リング１５２が前記第１フィラメントロッド１３２ａ、第２フィラメントロッド１３２ｂのリード１４０ａ、１４０ｂを囲むように配置され、絶縁体リング１５２の各々はホール１２０の各々と同軸線上に配置される。各絶縁体リング１５２は各ホール１２０の直径より大きい外径を有し、リード１４０ａ、１４０ｂは、絶縁体リング１５２の中心軸に沿って各々延びる。したがって、第１フィラメントロッド１３２ａ及び第２フィラメントロッド１３２ｂは前記絶縁体リング１５２と前記ホール１２０によってアークチャンバー１１０と電気的に絶縁される。
【００４９】
前記第１フィラメント１３０ａ及び第２フィラメント１３０ｂは、各々フィラメントパワーソースと連結されたクランプ１５８によって固定される。前記クランプ１５８には、締結部材（例えば、ボルトとナット）を用い、前記リード１４０ａ、１４０ｂの端部を固定させる。
【００５０】
前記絶縁体リング１５２とクランプ１５８との間にはスペーサ１５６が各々介在し、前記スペーサ１５６と前記絶縁体リング１５２との間にはスリーブ１５４が各々介在する。スリーブ１５４の各々は上部シリンダ部１５４ａと下部シリンダ部１５４ｂを含み、上部シリンダ部１５４ａは絶縁体リング１５２に挿入され、下部シリンダ部１５４ｂは絶縁体リング１５２側面上に配置される。前記絶縁体リング１５２の各々には前記上部シリンダ部１５４ａの外径と対応する内径を有するホールが形成されており、前記リード１４０ａ、１４０ｂは、絶縁体リング１５２、スリーブ１５４及びスペーサ１５６を通して前記クランプ１５８に締結される。前記スリーブ１５４とスペーサ１５６は導電性物質からなる。したがって、前記リード１４０ａ、１４０ｂの電気抵抗は前記連結部１４２ａ、１４２ｂより大きくなる。
【００５１】
一方、図示していないが、前記電子放出部１３８ａ、１３８ｂから放出された電子の挙動を調節するための磁気場を形成する永久磁石を前記アークチャンバー１１０と隣接させて配置することができる。前記永久磁石は、前記電子放出部１３８ａ、１３８ｂから放出された電子が直ちにアノードリング１５０によって捕集されることを防止するために用いられる。
【００５２】
前記によると、前記イオンソース１００は一対のフィラメント１３０ａ、１３０ｂを用いて電子を放出しているが、イオンソースはただ一つのフィラメントを用いて電子を放出することもできる。
【００５３】
図５は、図２に示したイオンソースと連結される電気回路図である。
図５を参照すると、アークチャンバー１１０の内部に電子を熱電子的に放出するためのフィラメント１３０にはフィラメント電流が印加され、アークチャンバー１１０の内部に配置されるアノードリング１５０にはフィラメント電流に対してバイアスされたアーク電圧が印加される。前記フィラメント１３０のリードはフィラメントパワーソース１６０の陽極端子及び陰極端子に各々連結され、前記アノードリング１５０は、アークパワーソース１６２の陽極端子に連結される。前記アークパワーソース１６２の陰極端子はフィラメントパワーソース１６０の陰極端子と連結され、アークチャンバー１１０の側壁は前記フィラメントパワーソース１６０及びアークパワーソース１６２の陰極端子と連結され、前記フィラメントパワーソース１６０及びアークパワーソース１６２の陰極端子はソースグラウンド１６４と連結される。
【００５４】
一方、イオン抽出器３１０は、抽出電圧を印加するための抽出パワーソース１６６の陰極端子と連結され、前記イオン抽出器３１０と抽出パワーソース１６６との間には放射線発生を防止するためのサプレッションパワーソース１６８が連結されている。
【００５５】
前記フィラメント１３０は、フィラメント電流によって熱電子放出温度（例えば、約２５００℃）に到達し、前記温度でフィラメント１３０は電子をアークチャンバー１１０の内部に放出する。
【００５６】
アークチャンバー１１０に放出された電子はソースガスの分子と衝突し、前記衝突によってソースガスイオンが発生する。前記イオンは抽出電圧が印加されたイオン抽出器３１０によってアークチャンバー１１０から抽出され、前記電子はアノードリング１５０によってアークチャンバー１１０から除去される。
【００５７】
図６は、図１に示したイオンソースの他の例を示す概略的な断面図であり、図７は、図６に示したイオンソースと連結される電気回路図である。
図６及び図７を参照すると、イオンソース４００は、半導体基板の表面に注入される物質を含むソースガスをイオン化するための空間を提供するアークチャンバー４１０と、前記アークチャンバー４１０の内部に電子を提供するための第１フィラメント４３０ａ及び第２フィラメント４３０ｂとを含む。
【００５８】
前記アークチャンバー４１０は、複数の側壁、上部パネル及び下部パネルによって限定される。前記アークチャンバー４１０の第１側壁４１１には前記第１フィラメント４３０ａ及び第２フィラメント４３０ｂが通過するホール４２０が形成されており、前記第１側壁４１１と向い合って配置される第２側壁４１２は前記第１側壁４１１と平行に延びる。前記第１側壁４１１に対して垂直な第３側壁４１３には前記ソースガスを供給するためのソースガス供給配管４１６と連通するソースガス供給ホール４２２が形成されており、前記第３側壁４１３と向い合う第４側壁４１４にはイオン抽出器３１０を用いてアークチャンバー４１０の内部から生成されたイオンを抽出するための抽出ホール４１８が形成されている。
【００５９】
前記第１フィラメント４３０ａは、アークチャンバー４１０の内部から前記第１側壁４１１を通してアークチャンバー４１０の外部に延びる第１フィラメントロッド４３２ａと、第１コイル４３４ａ及び一対の第２コイル４３６ａとを含む。前記第１フィラメントロッド４３２ａは、前記電子を熱電子的に放出するための電子放出部と、アークチャンバー４１０の外部に延び、フィラメントパワーソース４６０と連結される一対のリードと、アークチャンバー４１０の第１側壁４１１を通してアークチャンバー４１０の内部に延び、前記電子放出部と一対のリードを連結する一対の連結部とを含む。前記第１コイル４３４ａは、電子放出部にワインディングされ、前記第２コイル４３６ａは連結部に各々ワインディングされる。前記第１コイル４３４ａは、電子放出部の劣化を抑制するために用いられ、前記第１コイル４３４ａの素線径より大きい素線径を有する前記第２コイル４３６ａは連結部の電気抵抗を電子放出部の電気抵抗より小さくするために用いられる。
【００６０】
前記第２フィラメント４３０ｂは、前記第１フィラメント４３０ａと隣接して配置され、第２フィラメントロッド４３２ｂと、第３コイル４３４ｂ及び第４コイル４３６ｂとを含む。前記第１フィラメントロッド４３２ａ及び第２フィラメントロッド４３２ｂは、電源供給部が実質的に円を形成するように配置され、前記第１側壁４１１のホール４２０を通してアークチャンバー４１０の外部に延びる。各ホール４２０は、第１フィラメントロッド４３２ａ及び第２フィラメントロッド４３２ｂの直径より大きい内径を有し、前記第１フィラメント４３０ａ及び第２フィラメント４３０ｂは、絶縁体リング４５２によってアークチャンバー４１０と絶縁される。
【００６１】
前記リードはクランプ４５８によって固定され、クランプ４５８と絶縁体リング４５２との間にはスペーサ４５４とスリーブ４５６が配置される。
前述したことによると、前記イオンソース４００は、一対のフィラメント４３０ａ、４３０ｂを用いて電子を放出しているものの、前記イオンソース４００は一つのフィラメントのみを用いて電子を放出することもできる。
【００６２】
前記フィラメント４３０から出射された電子は、ソースガス供給配管４１６からアークチャンバー４１０の内部に供給されたソースガス分子と衝突し、前記衝突によってイオンが発生する。前記イオンは、前記イオン抽出器３１０によってイオンビームに形成され、前記電子はアークチャンバー４１０の側壁４１１、４１２、４１３、４１４に印加されたアーク電圧によってアークチャンバー４１０から除去される。
【００６３】
前記フィラメント４３０から放出された電子を反射させるためのリフレクター４７０は前記フィラメント４３０と向い合って配置され、アークチャンバー４１０の第２側壁４１２を通してアークチャンバー４１０の外部に延び、フィラメントパワーソース４６０の陰極端子と連結される。また、選択的に、電気的にフローティングされるリペラーを前記フィラメント４３０と向い合わせて配置することもできる。
【００６４】
一方、図示していないが、前記フィラメント４３０から放出された電子とソースガス分子との間に発生する衝突の頻度を増加させるための磁気場を形成するソレノイドを更に設置することができる。これによると、前記フィラメント４３０から放出された電子が直ちにアーク電極が印加されたアークチャンバー４１０の側壁４１１、４１２、４１３、４１４によって捕集されることを防止し、イオン発生効率を増加させることができる。
【００６５】
アークチャンバー４１０の内部に電子を熱電子的に放出するための前記フィラメント４３０にはフィラメント電流が印加され、前記アークチャンバー４３０の側壁には前記フィラメント電流に対してバイアスされたアーク電圧が印加される。前記フィラメント４３０のリードはフィラメントパワーソース４６０の陽極端子及び陰極端子に各々連結され、前記アークチャンバー４１０の側壁はアークパワーソース４６２の陽極端子に連結される。前記アークパワーソース４６２の陰極端子はフィラメントパワーソース４６０の陰極端子と連結され、前記フィラメントパワーソース４６０及びアークパワーソース４６２の陰極端子はソースグラウンド４６４と連結される。
【００６６】
一方、イオン抽出器３１０は、抽出電圧を印加するための抽出パワーソース４６６の陰極端子と連結され、前記イオン抽出器３１０と抽出パワーソース４６６との間には放射線の発生を防止するためのサプレッションパワーソース４６８が連結されている。
【００６７】
前記のようなイオンソースの構成要素は、図２から図５を参照して説明したイオンソースと類似であるので省略する。
【００６８】
図８は、電子を放出するためのフィラメントの他の例を示す概略的な断面図である。
図８を参照すると、フィラメント５３０は、アークチャンバー１１０の内部に配置される電子放出部５３８と、前記アークチャンバー１１０の側壁１１２からアークチャンバー１１０の外部に延びる一対のリード５４０と、前記アークチャンバー１１０の側壁１１２を通してアークチャンバー１１０の内部に延び、前記電子放出部５３８とリード５４０を連結する一対の連結部５４２とを含む。
【００６９】
前記電子放出部５３８は、アーチ形状を有して前記アークチャンバー１１０の側壁１１２と平行に配置され、前記リード５４０は、アークチャンバー１１０の側壁１１２に対して垂直方向に延びる。前記連結部５４２はアークチャンバー１１０の側面１１２に対して垂直方向に延び、アークチャンバー１１０の側壁１１２の内側面１１２ａから所定距離に離隔された支点からアークチャンバー１１０の側壁１１２と平行な方向に各々延びる。
【００７０】
前記電子放出部５３８は、前記連結部５４２及びリード５４０より小さい直径を有し、連結部５４２の各々は前記リード５４０と同じ直径を有する。したがって、前記電子放出部５３８の電気抵抗が前記連結部５４２及びリード５４０より大きくなり、これによって電子は前記連結部５４２よりは前記電子放出部５３８からアークチャンバー１１０の内部に放出され、連結部５４２の熱的損傷が抑制される。
【００７１】
前記フィラメント５３０は、絶縁体リング５５２によってアークチャンバー１１０の側壁１１２と絶縁され、スリーブ５５４及びスペーサ５５６によって保護され、クランプ５５８によって固定される。
【００７２】
図９は、電子を放出するためのフィラメントのまた他の例を示す概略的な断面図である。
図９を参照すると、フィラメント６３０は、アークチャンバー１１０の内部に配置される電子放出部６３８と、前記アークチャンバー１１０の側壁１１２からアークチャンバー１１０の外部に延びる一対のリード６４０と、前記アークチャンバー１１０の側壁を通してアークチャンバー１１０の内部に延び、前記電子放出部６３８とリード６４０を連結する一対の連結部６４２とを含む。
【００７３】
前記電子放出部６３８の表面には、第１ねじ山６３４が形成されており、連結部６４２の各々の全面には第２ねじ山６３６が形成されている。前記第１ねじ山６３４は、前記第２ねじ山６３６より小さいピッチを有する。前記連結部６４２の平均径は電子放出部６３８の平均径より大きく、前記連結部６４２の外径は電子放出部６３８の外径より大きいことが望ましい。これとは違って、前記連結部６４２の凹径は前記電子放出部６３８の凹径と同じであるか、大きいことが望ましい。
【００７４】
前記第２ねじ山６３６は、連結部６４２の電気抵抗を電子放出部６３８の電気抵抗より小さくし、第１ねじ山６３４は電子が放出される電子放出部６３８の活性表面積を増加させ、熱的ストレスによる電子放出部６３８の劣化を抑制する。したがって、フィラメント６３０の寿命を延ばすことができるのである。
【００７５】
図示したように、前記第１ねじ山６３４及び第２ねじ山６３６は、三角ねじ山を含む。しかし、前記第１ねじ山６３４及び第２ねじ山６３６として四角ねじ山、梯形ねじ山、丸いねじ山などを用いることができる。
【００７６】
一方、前記フィラメント６３０は、絶縁体リング６５２によってアークチャンバー１１０の側壁１１２と絶縁され、スリーブ６５４及びスペーサ６５６によって保護され、クランプ６５８によって固定される。
【００７７】
前記のような構成要素に対する追加的な詳細な説明は、図３及び図４を参照して前述した第１フィラメントの構成要素と類似であるので省略する。
図１０は、電子を放出するためのフィラメントのまた他の例を示す概略的な断面図である。
【００７８】
図１０を参照すると、フィラメント７３０は、アークチャンバー１１０の内部から側壁１１２を通してアークチャンバー１１０の外部に延び、一定の直径を有するフィラメントロード７３２と、前記フィラメントロード７３２を囲むように配置される複数の第１リング７３４及び複数の第２リング７３６とを含む。
【００７９】
前記フィラメントロード７３２は、アークチャンバー１１０の内部に配置され、熱電子的に電子を放出するための電子放出部７３８と、前記アークチャンバー１１０の外部に延びる一対のリード７４０と、アークチャンバー１１０の側壁１１２を通してアークチャンバー１１０の内部に延び、前記電子放出部７３８とリード７４０を連結する一対の連結部７４２とを含む。
【００８０】
第１リング７３４の各々は、第２リング７３６の各々より小さい断面積を有し、第２リング７３６の各々より小さい外径を有する。また、第１リング７３４の各々は、第２リング７３６の各々と同じ内径を有する。前記第１リング７３４は、前記電子放出部７３８を囲むように配置され、前記電子放出部７３８の表面と密着し、互いに接触する。前記第２リング７３６は、各連結部７４２の全体を囲むように配置され、前記連結部７４２の表面と密着し、互いに接触する。前記フィラメントロッド７３２は、第１リング７３４及び第２リング７３６に密着するように挿入されることが望ましく、前記第１リング７３４及び第２リング７３６は互いに完全に密着することが望ましい。
【００８１】
前記第１リング７３４と第２リング７３６によって、電子は相対的に電気抵抗が高い電子放出部７３８から放出され、電子放出部７３８の活性表面積が増加されるので、電子放出効率が向上する。また、第１リング７３４は、電子放出部７３８の劣化を抑制することができ、これによってフィラメント７３０の寿命が延びるようになる。
【００８２】
図示した実施例によると、第１リング７３４と第２リング７３６は、各々円形断面を有しているが、断面形状は本発明の範囲を限定しない。
図面符号７５２は絶縁体リングを示し、７５４はスリーブを示し、７５６はスペーサを示し、そして７５８はクランプを示す。前記のような構成要素に対する追加的詳細な説明は、図３及び図４で説明された第１フィラメントの構成要素と類似であるので省略する。
【００８３】
図１１は、電子を放出するためのフィラメントのまた他の例を示す概略的な断面図である。
図１１を参照すると、フィラメント８３０は、アークチャンバー１１０の内部に配置される電子放出部８３８と、前記アークチャンバー１１０の側壁１１２からアークチャンバー１１０の外部に延びる一対のリード８４０と、前記アークチャンバー１１０の側壁１１２を通じてアークチャンバー１１０の内部に延び、前記電子放出部８３８とリード８４０を連結する一対の連結部８４２とを含む。
【００８４】
前記電子放出部８３８の表面には、複数の第１環形突出部８３４が電子放出部８３８が延びる方向に沿って連続的に形成されており、連結部８４２の各々の全面には連結部８４２が延びる方向に沿って複数の第２環形突出部８３６が連続的に形成されている。
【００８５】
第１環形突出部８３４の各々は、第２環形突出部８３６の各々より小さい断面積を有し、電子放出部８３８は連結部８４２の外径より小さい外径を有することが望ましい。前記第１環形突出部８３４及び第２環形突出部８３６は、各々半円形断面を有しているが、前記第１環形突出部８３４及び第２環形突出部８３６の断面形状は多様に変更することができる。
【００８６】
前記第２環形突出部８３６は、連結部８４２の電気抵抗を電子放出部８３８の電気抵抗より小さくし、第１環形突出部８３４は電子が放出される電子放出部８３８の活性表面積を増加させ、熱的ストレスによる電子放出部８３８の劣化を抑制する。したがって、フィラメント８３８の寿命を延ばすことができる。
【００８７】
図面符号８５２は絶縁体リングを示し、８５４はスリーブを示し、８５６はスペーサを示し、そして８５８はクランプを示す。前記のような構成要素に対する追加的詳細な説明は、図３及び図４で説明された第１フィラメントの構成要素と類似であるので省略する。
（産業上の利用可能性）
【００８８】
前記のような本発明によると、イオンソースは半導体基板の表面に注入されるイオンを発生するためのアークチャンバーと、前記アークチャンバーの内部に電子を提供するためのフィラメントとを含む。前記フィラメントの電子放出部には熱的ストレスに起因する劣化を抑制し、電子が放出される活性表面積を増加させるための第１コイルがワインディングされ、連結部には電子放出部に比べて相対的に電気抵抗を減少させるための第２コイルがワインディングされる。
【００８９】
したがって、前記電子は連結部よりは電子放出部からアークチャンバーの内部に放出され、電子放出効率が向上する。また、フィラメントの使用年限が増加されるので、イオンソースを含むイオン注入装置の稼動中止時間を減少させることができる。
【００９０】
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離脱することなく、本発明を修正または変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の一実施例によるイオン注入装置を示す概略的な構成図である。
【図２】本発明の一実施例によるイオンソースを示す概略的な断面図である。
【図３】本発明の一実施例によるイオンソースの第１フィラメントロッド及び第２フィラメントロッドを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施例によるイオンソースの第１フィラメントを示す拡大断面図である。
【図５】本発明の一実施例によるイオンソースと連結される電気回路の回路図である。
【図６】本発明の一実施例によるイオンソースの変形例を示す概略的な断面図である。
【図７】図６に示すイオンソースと連結される電気回路の回路図である。
【図８】本発明の一実施例によるイオンソースのフィラメントの変形例を示す概略的な断面図である。
【図９】本発明の一実施例によるイオンソースのフィラメントの変形例を示す概略的な断面図である。
【図１０】本発明の一実施例によるイオンソースのフィラメントの変形例を示す概略的な断面図である。
【図１１】本発明の一実施例によるイオンソースのフィラメントの変形例を示す概略的な断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  イオン注入装置、２０  半導体基板、１００  イオンソース、１１０  アークチャンバー、１１２  第１側壁、１１４  第２側壁、１１６  ソースガス供給配管、１３０  フィラメント、１３２  フィラメントロッド、１３４  第１コイル、１３６  第２コイル、１３８  電子放出部、１４０  リード、１４２  連結部、１５０  アノードリング、１５２  絶縁体リング、１５４  スリーブ、１５６  スペーサ、１５８  クランプ、１６０  フィラメントパワーソース、１６２  アークパワーソース、１６４  グラウンド、１６６  抽出パワーソース、１６８  サプレッションパワーソース、２００  エンドステーションユニット、２１０  チャック、２２０  駆動ユニット、３００  伝送ユニット、３１０  イオン抽出器、３２０  質量分析器、３３０  加速器、３４０  第１極性変換器、３５０  第２極性変換器、３６０  イオンフィルター、３７０  フォカシングレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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