KR100268418B1 - 이온주입기의 배기 시스템 및 배기방법 - Google Patents

이온주입기의 배기 시스템 및 배기방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이온주입기의 배기 시스템을 개시한 것으로서, 이온주입공정중에 발생된 가스를 배출시킬 때, 이 가스에 함유된 수분 및 특정한 성분의 가스를 제거하고 소음발생을 억제하는 스크루버를 이온주입기의 내부에 위치한 배기라인상에 설치한 구조를 갖는다. 스페이스의 제약을 극복하고 또한 특정한 성분의 가스를 선택적으로 제거하기 위해 카트리지 타입의 복수의 스크루버를 설치할 수 있다. 이온주입기로부터 배기가스가 배출되기 전에, 배기라인의 내벽에 부착된 수분을 제거하기 위하여 질소가스를 주입하는 구조에 의해 배기라인의 내벽에서 코로나 방전이 발생되지 않게 되어 그 배기라인이 타버리게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한 이온주입공정중에 발생된 배기가스에 함유된 유독가스를 수분과 함께 제거하고 그리고 소음의 발생을 방지할 수 있다.

Description

이온주입기의배기시스템및배기방법
본 발명은 반도체소자를 제조하는 데 사용되는 이온주입기의 배기 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 이온주입기의 내부에 위치한 배기라인에 필터를 설치하여 수분(H2O)이 그 배기라인의 내벽에 형성되지 않도록 함은 물론 배기가스중 특정한 가스를 제거하여 그 배기라인내에서 코로나 방전 (Corona Discharge) 발생을 억제할 수 있도록 한 이온주입기의 배기 시스템 및 그 배기방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조에 사용되는 이온주입기는 이온화된 도펀트(dopant)를 고속으로 가속시켜서 마스킹된 웨이퍼의 표면에 주입시키는 설비이다. 이 장비는 웨이퍼에 불순물을 주입해서 불순물의 양과 그 분포 현황을 손쉽게 조절할 수 있다는 점에서 최근 들어 그 기술이 급속히 발전해왔다.
이와 같은 이온주입기는 빔전류량에 따라 크게 두 종류로 나눌 수 있는데, 그 중 하나는 빔전류량 0.5mA~2mA를 필요로 하는 중전류이온주입기이며, 다른 하나는 2mA~30mA를 필요로 하는 대전류이온주입기이다.
한편, 웨이퍼를 한 장씩 가공실에 넣은 후 처리하는 웨이퍼 대 웨이퍼(wafer to wafer)방식의 이온주입기는 완성도는 높지만, 단위 시간당 처리량이 낮아 실용화된 이후 기술적인 발전이 더딘 상태였다. 최근에는 시간당 처리량을 향상시킬 수 있는 더블(double) 웨이퍼가공실을 이용하는 이온주입기가 실용화되고 있다.
상술한 이온주입기는 불순물이온을 생성하는 이온소스부(ion source section)와; 생성된 이온에 필요한 에너지를 부여하는 빔라인부(beam line section)와; 웨이퍼 가공실의 진공 및 대기상태를 조절하여 웨이퍼의 로딩 및 언로딩을 원활하게 할 수 있도록 하는 로드록부(load-lock portion)를 포함하는 엔드스테이션부 (endstation section)및 상기 이온주입기의 이온주입공정이 완료된 후, 이온주입기의 내부에 남아 있는 배기가스를 배출하는 배기 시스템(exhaust system)으로 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이온주입기(10)는 전체 시스템의 바디 또는 그라운드(ground)(2)로부터 절연체(insulator)(6)에 의해서 전기적으로 격리되어 배치되는 터미널(terminal)(4)이 설치된다. 상기 터미널(4)의 내부에는 이온을 발생시키는 프로세서 챔버인 이온 발생부(18)와 조절 밸브(19)를 통하여 상기 이온 발생부(18)와 연결된 배기펌프(12) 등이 설치된다. 상기 배기펌프(12)는 상기 이온주입기(10)의 콘트롤러(미도시됨)에서 제공된 작동신호에 응답하여 이온주입기(10) 내부의 배기가스를 배출하는 기능을 한다. 이와 같은 이온주입기(10)에는 배기 시스템이 구성된다. 이 배기 시스템은 한쪽 끝이 상기 배기펌프(12)에 연결되어 있고 그리고 다른 쪽 끝은 이온주입기(10)의 외부에 설치된 메인배기덕트(14)에 연결되어 있는 배기라인(16,16')을 구비하고 있다. 이 배기라인(16,16')은 배기펌프(12)로부터 나오는 배출가스를 외부로 운반하기 위하여 제공되어 있다. 상기 배기라인(16,16')은 상기 터미널(4)의 내부에 위치되는 부분(16')과 상기 터미널(4)과 상기 그라운드(ground)(2) 사이에 위치되는 부분(16)을 갖는다.
일반적으로, 상기 이온 발생부(18)에서는 30KeV에서 1200KeV까지의 전원이 사용된다. 이와 같은 고전압의 전원이 사용되므로 상기 이온주입기(10)에서 상기 터미널(4)은 상기 그라운드(2)와 절연체(6)에 의해서 절연되어 있다. 따라서, 상기 터미널(4)은 전기적인 측면에서 상기 그라운드(2)와 떨어진 상태를 유지하고 있다.
상기 배기라인(16,16')은 상기 터미널(4)의 내부에 설치된 배기펌프(12)와 상기 터미널(4)의 외부에 설치된 메인배기덕트(14)를 연결하고 있다. 따라서, 상기 배기라인(16,16')은 일반적으로 200KeV 정도의 전압차가 있는 상기 터미널(4)과 상기 그라운드(2) 사이를 지나게 된다. 이와 같은 이유로, 상기 터미널(4)과 상기 그라운드(2) 사이에 위치되는 상기 배기라인의 일부분(16)은 항상 일정한 절연내력(絶緣耐力; Dielectric Strenght)을 유지하여 고전압을 견딜 수 있는 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride : PVC)로 형성되어 있다.
이와 같은 이온주입기의 작동중에 발생된 부산물(by-product)이 배기펌프(12)에 의해 배출되면, 상기 터미널(4)과 상기 그라운드(2) 사이의 배기라인(16)의 내면에 부착된 차가운 부산물(예를들어, Fe+H2O+PVC)과 배기펌프(12)에서 배출된 뜨거운 부산물이 서로 접촉하여 응축된다. 이때 H2O가 함유된 Fe+H2O+(AsH3+PH3+BF3)가 새로운 부산물로서 형성되어서 상기 배기라인(16)의 내벽에 부착된다.
특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 다음의 반응식 (Ⅰ) 및 (Ⅱ)에 의하여 생성되는 As2O5및 P2O5성분, 또한 Fe 성분과 H2O 성분이 배기라인(16)의 내벽을 오염시켜 내벽의 절연내력을 급속히 약화시킨다. 그 결과, 이온주입기에 인가되는 고전압에 의해 배기라인(16)의 절연이 파괴되면서 상기 배기라인(16) 내부에서 코로나 방전(corona discharge)이 발생된다.
2AsH3+ + 5H2O = As2O5+ 8H2↑ (1)
2PH3+ + 5H2O = P2O5+ 8H2↑ (2)
상술한 메커니즘에 의해서 배기라인(16)의 내부에서 발생하는 코로나 방전 현상은 이온주입기의 안정된 고전압상태를 불안정한 상태로 만들어 반도체 장치의특성에 나쁜 영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.
이와 같은 코로나 방전 현상이 배기라인(16)의 내부에 자주 발생하고 그 세기가 커지게 되면, 촉매 역할을 하는 부산물 속의 수소 화합물이 코로나 방전에 의해 점화되면서 PVC재인 상기 배기라인(16)이 타 버린다.
상술한 코로나 방전 현상은 일으키는 주요한 요소로는 세 가지를 들 수 있는데, 그 중 하나는 배기펌프, 즉 드라이 펌프(Dry Pump)에서 발생하여 배기라인(16)의 내부로 유입되는 Fe 성분이다. 다른 하나는 H2O로서, 이는 배기라인(16)의 외부에서 내부로 침투하거나 배기펌프(12)로부터 새롭게 배출되는 뜨거운 부산물과 이미 배기라인(16)내에 존재하는 차가운 부산물과의 접촉에 따른 응측 현상에 의해 발생한다. 또한 나머지 하나는 상기 배기라인(16)의 재질인 PVC화합물도 코로나 방전 현상을 일으키는 요소로 작용한다.
이와 같은 발생요소 중에서 어느 하나만 배기 시스템의 상기 배기라인(16)내에 존재하지 않는다면 코로나 방전이 일어나지 않으므로 상기 배기라인(16)이 타는 것을 방지할 수 있다. 이들 요소 중 Fe는 배기펌프(12)를 사용하는 한 사실상 제거가 불가능하며, 그리고 상기 배기라인(16)으로 쓰이는 PVC는 고전압에 대한 절연 내력이 뛰어나기 때문에 반드시 사용해야 한다. 따라서, 배기라인내의 코로나 방전 현상을 방지하기 위해서는 상기 배기라인(16)내에 코로나 방전 현상을 일으키는 요소가 유입되지 않도록 하거나, H2O가 발생하지 않도록 하는 것이 현재로서는 필연적이다.
앞서 설명한 바와 같이, 배기라인내의 수분은 크랙(crack) 등으로 인하여 배기라인내에 H2O가 침투될 수도 있으나, 대부분 배기펌프에 의해서 배출되는 뜨거운 부산물이 배기라인의 내측벽에 붙어 있는 차가운 부산물 등에 의해 급격히 식으면서 발생한다.
본 발명은 이와 같은 종래의 코로나 방전 현상 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 코로나 방전 메커니즘의 연결고리를 끊어서 이러한 방전이 이온주입기내에 위치한 배기라인내에서 발생되지 않도록 하는 이온주입기의 배기시스템을 제공하는 데 주 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 코로나 방전 메커니즘의 요소중 수분(H2O)을 제거하여 배기라인내에서 코로나 방전의 발생을 방지하는 이온주입기의 배기시스템 및 그 배기방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이온주입기의 내부에 위치한 배기라인내에 고온의 질소가스를 주입하여 그 배기라인내에 있는 수분(H2O)을 제거하는 이온주입기의 배기시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 이온주입기의 내부에 위치한 배기라인의 소정위치에 가스 및 소음제거용 스크루버(scrubber)를 설치한 이온주입기의 배기시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 프로세스 챔버(또는 튜브)로부터 배출되는 혼합가스로부터 여러 특정한 가스를 제거하는 카트리지 타입(catridge type)의 복수의 스크루버를 설치한 이온주입기의 배기시스템을 제공하는 데 있다.
제1도는 종래 이온주입기의 배기 시스템을 보여주는 개략적인 구성도.
제2도는 제1도에 도시된 종래 배기 시스템의 배기라인내에서 발생되는 응축 작용을 설명하기 위한 배기라인의 부분단면도.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입기의 배기 시스템을 나타내는 전체구성도이며,
제4도는 제3도에 도시된 본 발명의 배기 시스템의 배기라인 내부에 고온의 질소 가스가 유입되어 작용하는 상태를 나타내는 부분단면도이고,
제5도는 본 발명의 이온주입기의 배기 시스템에 사용되는 스크루버의 다른 예를 보여주는 도면이며,
제6도는 제3도에 도시된 이온주입기의 배기 시스템에서 실행되는 배기가스의 배기방법을 보여주고 있는 플로우 챠트이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10a : 이온주입기 12a : 배기펌프
14a : 메인배기덕트 16a : 배기라인
20 : 가스유입부 24 : 히이터부
30 : 라인형 스크루버 50 : 질소가스저장탱크
60 : 카트리지형 스크루버
본 발명의 일특징에 의하면, 본 발명은 이온주입기의 바디 또는 그라운드로부터 절연체에 의해서 전기적으로 격리되어 배치되는 터미널내에 설치된 이온 발생부로부터 배기가스를 이온주입기의 외부로 배출시키기 위한 이온주입기의 배기 시스템을 제공한다. 이 배기 시스템은 상기 이온 발생부와 연결되어 상기 터미널내에 설치되는 배기펌프와; 상기 이온주입기의 외부에 설치되는 메인배기덕트와; 상기 배기퍼프에 의해서 배출되는 배기가스가 상기 메인배기덕트로 흐르도록 상기 배기펌프와 상기 메인배기덕트를 연결하는 배기라인 및; 상기 터미널내에서 상기 배기라인상에 설치되어 상기 배기라인을 흐르는 배기가스 성분을 제거하기 위한 스크루버를 포함한다. 이와 같은 이온주입기의 배기 시스템은 상기 배기가스에 의해 상기 배기라인내에서 코로나 방전이 발생되는 것을 방지한다.
이와 같은 본 발명에 따른 배기 시스템은 상기 배기라인내로 고온의 수분제거용 가스를 유입시키기 위한 수단을 더 포함하되, 상기 가스유입수단은 상기 수분제거용 가스를 저장하는 탱크와, 상기 탱크와 상기 배기라인사이에 설치되어 있고 그리고 상기 수분제거용 가스를 상기 배기라인으로 공급하는 가스공급라인과, 상기 가스공급라인상에 설치되어 있고 그리고 상기 수분제거용 가스를 가열하는 히이터를 포함할 수 있다. 또, 상기 수분제거용 가스는 질소가스일 수 있으며, 상기 가스공급라인은 상기 스크루버와 상기 배기펌프사이에 있는 배기라인에 연통되어 있을 수 있다.
상기 스크루버는 라인형의 건식 가스 스크루버 또는 카트리지형으로 된 복수개의 건식 가스 스크루버로 구성된다. 카트리지형 스크루버를 사용할 경우에는, 특히 배기라인주위의 공간제약을 극복할 수 있다. 상기 스크루버는 보론가스(BF3), 포스핀 가스(PH3) 그리고 아르신 가스(AsH3)를 각각 제거하는 또는 그들의 혼합가스를제거하는 금속산화물들로 충전되어 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 이온주입기의 터미널내에 설치되는 이온 발생부로부터 배기가스를 배출하기 위하여, 이온주입기의 제반기능을 제어하는 콘트롤러와, 상기 이온 발생부와 연결되어 상기 터미널내에 설치되는 배기펌프와, 상기이온주입기의 외부에 설치되어 있는 메인배기덕트와, 상기 배기펌프와 상기 메인배기덕트를 연결하는 배기라인과, 상기 터미널내에서 상기 배기라인상에 설치되어 상기 배기라인을 흐르는 배기가스에 함유된 특정한 성분을 제거하기 위한 스크루버 및 상기 배기라인내로 고온의 수분제거용 가스를 유입시키기 위한 수단을 포함하는 배기 시스템의 배기방법은, 상기 이온주입기에서 진행되는 이온주입이 종료되었는지를 검출하는 단계와; 이온주입의 종료시에 상기 고온의 수분제거용 가스를 상기 배기라인내로 주입하는 단계와; 상기 배기펌프에 의해 상기 이온 발생부내의 배기가스가 상기 배기라인으로 흐르도록 상기 이온 발생부로부터 배출시키는 단계와; 상기 스크루버에서 상기 배기라인을 통과하는 상기 배기가스에 함유된 가스 성분을 제거하여 상기 터미널의 외부로 배출되도록 하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명한다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 이온주입기(10a)의 신규한 배기시스템은, 상기 이온주입기(10a)의 외부에 설치된 메인배기덕트(14a)를 갖고, 배기펌프(12a)사이에 설치되어 있고 그리고 상기 배기펌프(12a)에 의해 프로세스 챔버인 이온 발생부(18a)로부터 배출되는 배기가스를 상기 메인배기덕트(14a)로 배출시키는 배기라인(16a, 16a')과, 상기 배기라인(16a, 16a')에서 상기 이온주입기(10a)의 터미널(4a)의 내측에 위치되는 부분에 설치되어서 배출되는 배기가스에 함유된 특정한 가스 및 수분을 제거하는 스크루버(30)를 구비하고 있다. 또한, 상기 이온주입기(10a)의 외부에 있는 질소 가스 탱크(N2gas tank : 50)로부터 제공되는 수분제거용 질소가스를 상기 배기라인(16a)내로 공급하는 가스유입부(20)를 구비하고 있다.
이와 같은 상기 이온주입기(10a)는 전체 시스템의 바디 또는 그라운드(2a)로부터 절연체(6a)에 의해서 전기적으로 격리되어 배치되는 터미널(4a)이 설치된다. 상기 터미널(4a)의 내부에는 이온을 발생시키는 프로세스 챔버인 상기 이온발생부(18a)와 조절 밸브(19a)를 통하여 상기 이온 발생부(18a)와 연결된 상기 배기펌프(12a) 등이 설치된다. 또한, 상기 이온주입기(10a)에서 상기 터미널(4a)은 상기 그라운드(2a)와 절연체(6a)에 의해서 절연되어 있으므로, 상기 터미널(4a)은 전기적인 측면에서 상기 그라운드(2a)와 떨어진 상태를 유지하고 있다. 따라서, 상기 이온주입기(10a)에서 상기 배기라인(16a, 16a')은 상기 그라운드(2a)와 상기 터미널(4a) 사이의 전압차 때문에 상기 터미널(4a)과 상기 그라운드(2a) 사이에 위치되는 부분(16a)이 폴리염화비닐(PVC)로 형성된다.
이러한 구성에 의해서, 상기 터미널(4a)과 상기 그라운드(2a) 사이의 상기 배기라인(16a)의 내벽에 부산물의 부착을 억제할 수 있기 때문에 이온주입기로 공급되는 고전압에 의해 발생되는 코로나 방전의 발생을 줄일 수 있다. 또한, 상기 터미널(4a)의 내부에 설치된 상기 스크루버(30)에 의해서 배기가스에 함유되어 있는 보론가스(BF3), 포스핀 가스(PF3) 그리고 아르신 가스(AsH3)를 각각 제거하거나, 그들의 혼합가스를 제거하여 상기 터미널(4a)과 상기 그라운드(2a) 사이의 상기 배기라인(16a)의 수명을 늘릴 수 있다. 즉, 부산물이 내측벽에 부착되는 것에 의해서 상기 배기라인(16a)이 교체되는 주기를 연장할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 배기 시스템은 상기 이온주입기(10a)의 터미널(4a)에 설치되어 있는 배기펌프(1a)와, 한쪽 끝은 상기 배기펌프(12a)에 그리고 다른 쪽 끝은 이온주입기(10a)의 외부에 설치된 메인배기덕트(14a)에 연결되어 있는 배기라인(16a, 16a') 및, 상기 배기라인(16a, 16a')에 연결되어 있는 가스유입부(20)를 구비하고 있다. 특히 상기 배기시스템은 배기라인(16a, 16a')의 소정위치에, 구체적으로는 상기 배기라인(16a, 16a')의 가스유입구와 메인배기덕트(14a)사이에, 설치되어 있는 스크루버(30)를 부가한다. 즉 상기 스크루버(30)는 상기 이온주입기(10)의 내부에 위치한 상기 터미널(4a)의 내부에서 상기 배기라인(16a)상에 설치되어 있다. 이 스크루버(30)는 이온주입공정중에 발생된 배기가스를 배출시킬 때 이 배기가스에 함유된 특정한 가스, 예를들어, 보론가스(BF3), 포스핀 가스(PH3) 그리고 아르신 가스(AsH3)를 각각 제거하거나, 그들의 혼합가스를 제거하고 또한 수분제거 및 소음발생을 억제하기 위하여 제공되어 있는 것이다.
도 3을 다시 참고하면, 상기 가스유입부(20)는 배기펌프(12a)에서 나오는 배출가스와 배기라인(16a, 16a')내벽에 남아 있는 부산물과의 접촉에 기인하여 발생할 수 있는 오염 물질이 상기 배기라인(16a, 16a')에서 생성되는 것을 방지하는 기능을 한다. 또한, 상기 가스유입부(20)는 상기 배기라인(16a, 16a')과 상기 배기 시스템의 외부사이에 연결되어서 상기 배기라인(16a, 16a')으로 고온의 가열용 질소가스를 공급하기 위해 제공된 것이다. 상기 가스유입부(20)는 수분제거용 질소가스를 저장하는 가스저장탱크(50)와, 이 탱크(50)와 상기 배기라인(16a, 16a')사이에 연결되어 있는 가스공급라인(22)과, 상기 가스공급라인(22)의 소정 위치에 고정적으로 배치되어서 상기 가스공급라인(22)를 통하여 흐르는 질소가스를 가열하는 히이터부(24)를 구비하고 있다.
도 3에 도시된 바와같이, 상기 배기펌프(12a)는 상기 이온주입기(10a)의 제반기능을 제어하기 위한 콘트롤러(40)로부터 제공된 작동 신호에 따라 구동되어 이온주입기의 내부에 남아 있는 배기가스를 배출하는 기능을 한다. 상기 배기라인(16a, 16a')은 이온 발생부(18a)내에 있는 배기가스를 배기펌프(12a)로부터 외부로 내보내는 역할을 한다. 전술한 바와 같이, 상기 터미널(4a)과 상기 그라운드(2a) 사이의 상기 배기라인(16a) 역시 PVC(polyvinyl chloride)로 만들어져 있는데, 이는 안정된 절연내력을 갖고 있어 고전압에 매우 강하다.
상술한 배기시스템과 관련하여, 상기 배기펌프(12a)의 작동에 의해 이온주입기(10a)에서 이온 발생부(18a)의 내부에 남아 있는 배기가스가 배출되기 전에, 탱크내에 저장된 질소가스가 가스유입부(20)에 의하여 배기라인(16a, 16a')의 내부로 공급된다. 상기 가스공급라인(22)을 통해 흐르는 질소가스는 히이터부(24)에 의하여 고온상태로 가열되어 배기라인(16a, 16a')으로 유입된다.
상기 가열된 질소가스가, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 배기라인(16a, 16a')의 내부로 유입되면, 배기라인(16a, 16a')의 내벽에 남아 있는 부산물이 가열된 질소가스에 의해 가열될 뿐만아니라 수분등이 질소가스와 함께 메인배기덕트로 배출된다. 그 결과, 상기 이온 발생부(18a)로부터 배출되는 배기가스가 배기라인(16a, 16a')내에 유입되더라도, 배기라인의 내측벽에 붙어 있는 부산물도 상기 고온의 질소가스에 의해 가열된 상태이기 때문에 배기라인내에서 응축현상을 억제할 수 있다. 이는 배기라인(16a, 16a')의 내벽에 남아 있는 부산물이 상기 가열된 질소가스에 의해 미리 가열되어 있기 때문이다. 또한 상기 질소가스가 상기 스크루버(30)를 통하여 메인배기덕트(14a)로 배출된 다음, 상기 배기펌프(12a)에 의해 배출되는 배기가스도 상기 스크루버(30)를 통과하여 메인배기덕트(14a)로 제공된다. 이때, 배기가스의 수분을 포함하는 특정한 가스는 상기 스크루버(30)에 의해 제거된다. 따라서, 상기 터미널(4a)과 상기 그라운드(2a) 사이의 상기 배기라인(16a)내 H2O의 생성을 억제할 수 있어, 상기 H2O와 다른 부산물인 As3, PH3사이에서 화학반응이 일어나지 않아 As2O5및 P2O5가 생성되지 않는다. 상기 실시예에서는, 가스유입부(20)와 스크루버(30)를 함께 설치한 배기시스템을 보여주고 있다.
그러나, 상기 터미널(4a) 내부의 상기 배기라인(16a')에 설치된 스크루버(30)에 의해서 배기가스의 특정한 가스를 제거하는 것은 물론 그 배기가스에 함유되는 수분도 제거할 수 있기 때문에, 상기 배기라인(16a, 16a')에 가스유입부(20)를 설치하지 않고 상기 스크루버(30)만을 설치하여도 수분제거효과를 얻을 수 있다.
또한 상기 스크루버(30)는 라인 타입(line type)의 건식 가스 스크루버(dry gas scrubber)로 구성되어 있다. 이 실시예에서, 단일의 라인 타입의 건식 가스 스크루버(30)가 상기 터미널(4a) 내의 상기 배기라인(16a)에 설치되어 있는 것을 예시하고 있다. 만일 복수개의 건식 가스 스크루버를 배기라인(16a)에 설치하는 것은 그 공간제약으로 인하여 매우 곤란하다.
이러한 이온주입기(10a)의 스페이스 제약을 해결하기 위하여, 도 5에서와 같이 카트리지타입의 스크루버(60)가 상기 터미널(4a)과 상기 그라운드(2a) 사이의 배기라인(16a)에 설치되어 있다.
이와같이 카트리지 타입의 스크루버(60)는 서로 나란히 접속되어 있는 복수개의 건식 가스 스크루버(60a, 60b)로 구성되어 있어서, 배기가스중 특정한 가스를 제거하는 금속산화물이 각 스크루버(60a, 60b)에 충전될 수 있고, 또한 여러 가스를 제거하기 위한 금속산화물이 혼합하여 충전될 수 있다. 그 결과, 배기가스중 여러 특정한 가스를 제거할 수 있을 뿐만아니라 수분제거 및 소음발생을 줄일 수 있다.
게다가, 카트리지 타입의 스크루버를 사용할 경우에는, 그 배기라인의 교체 주기를 더욱 연장시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 배기시스템에서, 이온주입기의 프로세스 챔버로부터 배기가스를 배출하는 수순을 보여주고 있다. 이러한 수순은 이온주입기의 제반기능을 제어하는 콘트롤러(40 : 도 3을 참조)에 의해 실행된다.
먼저, 상기 콘트롤러(40)의 제어에 따라 프로세스 챔버내에서 이온주입이 실행되면(단계 S10), 그 제어는 단계 S20으로 진행되어서 이온주입공정이 종료되었는지를 검출한다. 만일 이온주입이 종료되지 않으면 그 제어는 계속해서 이온주입을 실행하고, 그리고 이온주입이 종료되면 그 제어는 단계S30으로 진행하여서 수분제거용 질소가스가 탱크(50)로부터 가스공급라인(22)내로 유입된다. 이때, 상기 질소가스는 히이터(24)에 의해서 고온상태로 가열된 다음 상기 배기라인(16a, 16a')내로 유입된다. 그 결과, 배기라인(16a, 16a')내벽에 있는 부산물을 가열하고 그리고 동시에 수분을 메인배기덕트(14a)로 배출시킨다.
질소가스의 유입후, 그 제어는 단계 S40으로 진행하여서 이온주입기의 배기가스를 배출되도록 배기펌프(12a)를 작동시킨다. 이와같이 배기가스가 상기 배기라인(16a, 16a')을 통하여 배출될 때, 상기 터미널(4A) 내부의 상기 배기라인(16a')상에 있는 스크루버(30)에 의해서 배기가스에 함유된 특정한 가스들을 선택적으로 제거할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 배기시스템을 이온주입기에 적용하면, H〈SB〉2〈/SB〉O와 As〈SB〉2〈/SB〉O〈SB〉5〈/SB〉,〈SB〉 〈/SB〉P〈SB〉2〈/SB〉O〈SB〉5〈/SB〉의 발생을 억제하기 때문에 이온주입기내의 배기라인의 절연내력이 갑자기 떨어지거나 고전압에 의한 절연파괴 현상이 감소된다. 따라서, 이온주입기내의 배기라인내에서 코로나 방전이 거의 발생하지 않아 배기라인의 타버림 현상을 방지할 수 있어서, 배기라인의 교체주기가 연장된다.
게다가, 이온주입공정중에 발생된 배기가스에 함유된 가스를 선택적으로 제거할 수 있고, 배기가스의 배출시 발생되는 소음도 억제할 수 있다.

Claims (8)

  1. 이온주입기의 바디 또는 그라운드로부터 절연체에 의해서 전기적으로 격리되어 배치되는 터미널내에 설치된 이온 발생부로부터 배기가스를 이온주입기의 외부로 배출시키기 위한 이온주입기의 배기 시스템에 있어서, 상기 이온 발생부와 연결되어 상기 터미널내에 설치되는 배기펌프와; 상기 이온주입기의 외부에 설치되는 메인배기덕트와; 상기 배기퍼프에 의해서 배출되는 배기가스가 상기 메인배기덕트로 흐르도록 상기 배기펌프와 상기 메인배기덕트를 연결하는 배기라인 및; 상기 터미널내에서 상기 배기라인상에 설치되어 상기 배기라인을 흐르는 배기가스 성분을 제거하기 위한 스크루버를 포함하여, 상기 배기가스에 의해 상기 배기라인내에서 코로나 방전이 발생되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 이온주입기의 배기 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배기라인내로 고온의 수분제거용 가스를 유입시키기 위한 수단을 더 포함하되, 상기 가스유입수단은 상기 수분제거용 가스를 저장하는 탱크와, 상기 탱크와 상기 배기라인사이에 설치되어 있고 그리고 상기 수분제거용 가스를 상기 배기라인으로 공급하는 가스공급라인과, 상기 가스공급라인상에 설치되어 있고 그리고 상기 수분제거용 가스를 가열하는 히이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입기의 배기 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수분제거용 가스는 질소가스인 것을 특징으로 하는 이온주입기의 배기 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 가스공급라인은 상기 스크루버와 상기 배기펌프사이에 있는 배기라인에 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 이온주입기의 배기 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스크루버는 라인형(line type)의 건식 가스 스크루버로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온주입기의 배기 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스크루버는 카트리지형(catridge type)으로 된 복수개의 건식 가스 스크루버로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온주입기의 배기 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 스크루버는 보론가스(BF3), 포스핀 가스(PH3) 그리고 아르신 가스(AsH3)를 각각 제거하는 또는 그들의 혼합가스를 제거하는 금속산화물들을 갖는 것을 특징으로 하는 이온주입기의 배기 시스템.
  8. 이온주입기의 터미널내에 설치되는 이온 발생부로부터 배기가스를 배출하기 위하여, 이온주입기의 제반기능을 제어하는 콘트롤러와, 상기 이온 발생부와 연결되어 상기 터미널내에 설치되는 배기펌프와, 상기 이온주입기의 외부에 설치되어 있는 메인배기덕트와, 상기 배기펌프와 상기 메인배기덕트를 연결하는 배기라인과, 상기 터미널내에서 상기 배기라인상에 설치되어 상기 배기라인을 흐르는 배기가스에 함유된 특정한 성분을 제거하기 위한 스크루버 및 상기 배기라인내로 고온의 수분제거용 가스를 유입시키기 위한 수단을 포함하는 배기 시스템의 배기방법에 있어서, 상기 이온주입기에서 진행되는 이온주입이 종료되었는지를 검출하는 단계와; 이온주입의 종료시에 상기 고온의 수분제거용 가스를 상기 배기라인내로 주입하는 단계와; 상기 배기펌프에 의해 상기 이온 발생부내의 배기가스가 상기 배기라인으로 흐르도록 상기 이온 발생부로부터 배출시키는 단계와; 상기 스크루버에서 상기 배기라인을 통과하는 상기 배기가스에 함유된 가스 성분을 제거하여 상기 터미널의 외부로 배출되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템의 배기방법.
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