KR100517150B1 - 절연부싱 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절연부싱 냉각장치에 관한 것이다.

본 발명의 절연부싱의 냉각장치는, 절연부싱의 내부 중심부와 내측의 각 돌기부 내부에 냉각오일이 순환되는 냉각라인이 원주 방향으로 설치되고; 상기 절연부싱을 순환하여 외부로 이어지는 상기 냉각라인 상에 순환펌프가 설치되고; 상기 순환펌프와 거리를 두고 상기 냉각라인 상에 상기 냉각오일의 공급과 배출이 이루어지도록 열교환기가 설치되는 구성임을 특징으로 한다. 따라서 냉각오일의 순환을 이용하여 절연부싱의 온도를 낮춤으로써, 이온에 의한 오염을 방지하여 좋은 절연 상태를 유지할 수 있다. 따라서 감전에 의한 위험과 장비 내부에서 발생하는 아킹(arking)을 방지하여 공정의 효율을 증가시키고 유지보수 시간의 단축 및 사용 수명을 증가시키는 효과가 있다.

Description

절연부싱 냉각장치{BUSHING COOLING DEVICE}

본 발명은 이온빔 발생장치에 관한 것으로써, 이온빔을 발생시키기 위해 고전압이 인가되는 빔라인 웰과 내측에 소스헤드가 장착되는 소스헤드 하우징 사이에 설치되어 이들을 절연시키는 절연부싱의 온도를 낮추어 이온에 의한 오염을 방지한 절연부싱 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위한 공정 중에서 이온주입공정은, 순수 실리콘(Si) 웨이퍼의 표면에 불순물을 플라즈마 상태의 이온빔 상태로 만든 후 웨이퍼 표면에 침투시켜 필요한 전도형 및 비저항의 소자를 얻는 공정이다.

이온주입공정을 수행하는 이온주입시스템은 이온빔을 발생하기 위한 이온빔 발생장치가 구비되며, 종래의 이온주입시스템의 이온빔 발생장치를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 이온주입시스템에서 이온빔 발생장치를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 이온빔을 발생시키기 위하여 고전압이 인가되며 일측에 개구를 형성하는 빔라인 웰(beam line well;10)과, 빔라인 웰(10)의 내측에 설치되는 일렉트로드(electrode;20)와, 빔라인 웰(10)의 개구측에 일측이 결합되며 내측에 삽입홀(31)이 형성되는 절연부싱(30)과, 절연부싱(30)의 삽입홀(31) 및 빔라인 웰(10)의 개구를 통해 삽입되어 플랜지(41)가 절연부싱(30)의 타측에 결합되는 소스헤드 하우징(source head housing;40)과, 소스헤드 하우징(40)의 내측에 장착되는 소스 헤드(50)를 포함한다.

빔라인 웰(10)은 개구의 반대편에 이온빔이 통과하는 애퍼처(11)가 형성되고, 내측에 일정 두께를 가진 라이너(liner;12)의 플랜지(12a)가 복수의 스크류(S)로 결합된다.

또한, 빔라인 웰(10)의 라이너(12)의 내측에 일렉트로드(20)가 설치된다.

일렉트로드(20)는 후술하는 소스헤드(50)로부터 발생되는 각종의 이온들에 전기장을 걸어 빔라인 웰(10)의 애퍼처(11)로 추출시킨다.

절연부싱(30)은 절연재질로 형성되고, 양측이 빔라인 웰(10)의 개구측에 위치하는 라이너(12) 플랜지(12a)의 상면에 복수개 돌출된 가이드 핀(13)에 끼워지며, 소스헤드 하우징(40)의 플랜지(41)에 각각 복수의 스크류(S)로 결합되며, 고전압이 인가되는 빔라인 웰(10)과 전압이 거의 영인 상태의 소스헤드 하우징(40)을 서로 절연시킨다.

소스헤드 하우징(40)은 절연부싱(30)의 삽입홀(31)과 빔라인 웰(10)의 개구를 통해 삽입되어 일측에 형성된 플랜지(41)가 절연부싱(30)에 스크류(S)로 결합된다.

또한, 소스헤드 하우징(40)의 내측에 소스 헤드(50)가 장착된다.

소스 헤드(50)는 일측에 아크 챔버(51)가 구비되며, 소스 가스를 아크 챔버(51)의 내측에 설치된 필라멘트(filament;미도시)에서 방출되는 열전자와 강제 충돌시켜 이온화시킨다.

이러한 종래의 이온빔발생장치는 소스 헤드(50)의 아크 챔버(51)에서 소스 가스를 열전자와 강제 충돌시킴으로써 발생된 이온들이 아크 챔버(51)의 슬릿(미도시)을 통과하여 일렉트로드(20)에 의해 빔라인 웰(10)의 애퍼처(11)를 통해 이온주입챔버(미도시)로 제어된 통로를 따라 이동한다. 이 때, 빔라인 웰(10)의 애퍼처(11)를 통과하는 이온들은 빔라인 웰(10)에 인가된 80KeV 정도의 고전압에 의해 에너지를 얻게 된다.

한 편, 빔라인 웰(10)과 소스헤드 하우징(40)을 절연시키는 절연부싱(30)은 단면 사시도에 나타난 도 2와 같이, 라이너(12)의 플랜지(12a)의 가이드 핀(13)에 끼워질 수 있도록 복수개의 가이드 홀(32)이 형성되며, 내주면을 따라 두 개의 돌출부(33)가 형성되어 있다. 따라서, 빔라인 웰(10)에 인가되는 고전압이 소스헤드 하우징(40)측의 소스 헤드(50)로 흐르는 것을 차단시킨다.

그러나 고온이 발생하는 절연부싱에 많은 양의 이온들이 모여들어 오염이 발생하게 된다. 즉, 절연부싱의 오염은 절연의 제기능을 수행하지 못하게 되어 안전 사고를 비롯한 많은 사고와 연결된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, 냉각오일의 순환을 이용하여 절연부싱의 온도를 낮춤으로써, 이온에 의한 오염을 방지한 절연부싱 냉각장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 절연부싱의 냉각장치에 있어서; 상기 절연부싱의 내부 중심부와 내측의 각 돌기부 내부에 냉각오일이 순환되는 냉각라인이 원주 방향으로 설치되고; 상기 절연부싱을 순환하여 외부로 이어지는 상기 냉각라인 상에 순환펌프가 설치되고; 상기 순환펌프와 거리를 두고 상기 냉각라인 상에 상기 냉각오일의 공급과 배출이 이루어지도록 열교환기가 설치되는 구성임을 특징으로 하는 절연부싱 냉각장치를 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 이온빔 발생장치의 절연부싱 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 절연부싱 냉각장치의 구성도이다.

종래와 동일 부품에 대해서는 동일 번호를 부여하였으며, 중복 부품에 대해서는 설명을 생략하였다.

종래 도 1을 참조하면 절연부싱(30)은, 절연재질로 형성되고, 양측이 빔라인 웰(10)의 개구측에 위치하는 라이너(12) 플랜지(12a)의 상면에 복수개 돌출된 가이드 핀(13)에 끼워지며, 소스헤드 하우징(40)의 플랜지(41)에 각각 복수의 스크류(S)로 결합되며, 고전압이 인가되는 빔라인 웰(10)과 전압이 거의 영인 상태의 소스헤드 하우징(40)을 서로 절연시킨다.

한 편, 절연부싱(30)은 라이너(12)의 플랜지(12a)의 가이드 핀(13)에 끼워질 수 있도록 복수개의 가이드 홀(32)이 형성되며, 내주면을 따라 두 개의 돌출부(33)가 형성되어 있다. 따라서, 빔라인 웰(10)에 인가되는 고전압이 소스헤드 하우징(40)측의 소스 헤드(50)로 흐르는 것을 차단시킨다.

그리고 본 발명의 특징에 따라 도 3 및 도 4를 참조하면, 절연부싱(30)의 냉각장치는 내부를 순환하는 냉각라인(60)과 순환펌프(62), 열교환기(64)로 구성된다.

냉각라인(60)은 절연부싱(30)의 금형 제작시 내부에 미리 삽입되어 설치되는 것으로서, 하부의 돌기부(33)를 거쳐 중심부로 이어지고 이어서 상부측의 돌기부(33)를 순환하여 설치된다. 이러한 냉각라인(60)은 냉각오일의 누유를 방지하기 위하여 2중관으로 형성되며, 그 2중관의 외부면에 고무 튜브 타입으로 내부에 열전도성이 우수한 구리선이 촘촘히 배열되어 설치된다. 그리고 절연부싱(30)을 통과한 냉각라인(60) 상에는 순환펌프(62)와 순환펌프(62)와 이격된 거리를 두고 열교환기(64)가 설치된다.

삭제

열교환기(64)의 하측으로는 냉각오일의 공급 및 배출을 위하여 냉각오일 공급라인(65) 및 냉각오일 배출라인(66)이 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 절연부싱의 냉각장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 4를 참조하면, 소스 헤드(50)의 아크 챔버(51)에서 소스 가스를 열전자와 강제 충돌시킴으로써 발생된 이온들이 고온의 절연부싱(30)에 모여 오염의 원인이 될 수 있다. 이를 냉각장치로 하여 방지할 수 있다.

냉각장치는, 순환펌프(62)의 작동으로 냉각라인(60)을 따라 흐르는 냉각오일이 절연부싱(30)의 각 내부를 통과하면서 절연부싱(30)의 온도를 저하시키게 된다.

따라서 온도가 저하된 절연부싱(30)에는 이온이 모여드는 것이 방지된다.

한 편, 열교환기(64)에서는 냉각오일의 온도가 일정 온도 이상일 경우에 냉각오일 배출라인(66)을 통하여 일정량을 배츨시키고, 그 만큼 냉각오일 공급라인(65)으로 충전시키게 된다. 그리고 냉각오일의 온도가 필요 이상으로 떨어져 있는 경우에는 히터의 열로 가열하여 일정 온도로 유지하게 된다.

따라서 냉각오일의 순환으로 온도가 저하된 절연부싱(30)은 이온에 의한 오염이 방지되어 절연 상태를 일정하게 유지할 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 절연부싱 냉각장치는, 냉각오일의 순환을 이용하여 절연부싱의 온도를 낮춤으로써, 이온에 의한 오염을 방지하여 좋은 절연 상태를 유지할 수 있다. 따라서 감전에 의한 위험과 장비 내부에서 발생하는 아킹(arking)을 방지하여 공정의 효율을 증가시키고 유지보수 시간의 단축 및 사용 수명을 증가시키는 효과가 있다.

도 1은 종래의 이온주입시스템에서 이온빔 발생장치를 도시한 단면도이고,

도 2는 종래의 이온빔 발생장치에서 절연부싱을 도시한 단면 사시도이고,

도 3은 본 발명에 따른 이온빔 발생장치의 절연부싱 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 절연부싱 냉각장치의 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30 : 절연부싱 32 : 가이드 홀

33 : 돌기부 60 : 냉각라인

62 : 순환펌프 64 : 열교환기

65 : 냉각오일 공급라인 66 : 냉각오일 배출라인

Claims (5)

1. 절연부싱의 냉각장치에 있어서;

   상기 절연부싱의 내부 중심부와 내측의 각 돌기부 내부에 냉각오일이 순환되는 냉각라인이 원주 방향으로 설치되고;

   상기 절연부싱을 순환하여 외부로 이어지는 상기 냉각라인 상에 순환펌프가 설치되고;

   상기 순환펌프와 거리를 두고 상기 냉각라인 상에 상기 냉각오일의 공급과 배출이 이루어지도록 열교환기가 설치되는 구성임을 특징으로 하는 절연부싱 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉각라인은 냉각오일의 누유를 방지하기 위하여 2중관으로 형성한 것을 특징으로 하는 절연부싱 냉각장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉각라인은 고무 튜브 타입으로 내부에 열전도성이 우수한 구리선이 촘촘히 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 절연부싱 냉각장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 열교환기의 하측에 냉각오일의 공급 및 배출을 위하여 냉각오일 공급라인 및 냉각오일 배출라인이 설치되는 것을 특징으로 하는 절연부싱 냉각장치.