KR100706374B1 - 이온주입기의 분리형 피드 쓰루 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 오링을 구비시켜 진공 내압을 향상시키고 오염에 대한 구간을 외부로 노출시키지 않도록 하기 위한 이온주입기의 분리형 피드 쓰루에 관한 것으로서, 이온주입장치의 분리형 피드 쓰루에 있어서, 하단부로 내려갈수록 직경이 작아지는 하우징이 구비되고, 끝단부에 나사산이 형성되어 있는 선로가 내측에 삽입, 고정되고, 선로가 삽입된 상태에서 외압에 의해 하우징과 결합될 때 그 일단부의 노출길이를 결정하는 단턱이 형성되고, 단턱 하단에 제 1 오링이 끼워져 결합되는 홈이 형성되어 있는 제 1 절연부재가 구비되고, 중공으로 상기 제 1 절연부재의 노출부위를 삽입시킨 상태에서 일단부가 상기 하우징의 하단에 끼워져 고정되고 복수의 단턱이 형성되어 있는 제 2 절연부재가 구비되어 있고, 내측에 상기 선로에 형성된 나사산과 결합되어 선로에 고정되는 고전압인입부재가 구비되어 있고, 상기 고전압인입부재가 상기 선로에 고정될 때 챔버 내측벽에 밀착고정되어 챔버에 대해 지지 및 절연하는 고정부재가 고전압인입부재 일단부에 고정 결합되는 것을 특징으로 한다.
이온주입기, 피드 쓰루, 분리형, 오링

Description

이온주입기의 분리형 피드 쓰루{SEPARATION TYPE FEED THROUGH OF ION INJECTION APPARATUS}
도 1은 종래 기술에 따른 이온주입기의 일체형 피드 쓰루의 단면을 도시한 도면,
도 2는 종래의 피드 쓰루에서 진공내압의 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 3은 종래의 피드 쓰루에서 전압내압의 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 이온주입기의 분리형 피드 쓰루의 단면을 도시한 도면,
도 5는 본 발명이 적용된 피드 쓰루에서 진공내압이 유지되는 원리를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 이온주입기의 분리형 피드 쓰루의 분해사시도이다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ***
20, 22, 24 : 오링 21 : 하우징
26 : 선로 28 : 제 1 절연부재
30 : 제 2 절연부재 34 : 고정부재
본 발명은 이온주입기의 분리형 피드 쓰루에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 복수의 오링을 구비시켜 진공 내압을 향상시키고 오염에 대한 구간을 외부로 노출시키지 않도록 하기 위한 이온주입기의 분리형 피드 쓰루에 관한 것이다.
반도체 소자를 형성하기 위해 반도체 웨이퍼 표면에 이온을 주입하는 공정이 실시된다. 이온주입공정은 반도체 웨이퍼 표면을 불순물을 주입하여 반도체 소장의 채널을 형성하거나 박막에 불순을 주입하기 위해 사용된다. 반도체 웨이퍼나 박막에 불순물을 주입하기 위해 이온주입장치가 사용되며 이온주입장치는 크게 이온 소스 발생부, 질량분석부, 가속부, 빔직속부, 빔주사부 및 반도체 웨이퍼의 반송장치 등으로 크게 분리된다.
이온 소스 발생부는 고전류 전극 어셈블리에서 발생되는 전원을 공급받아 이온 소스 에너지를 발생하고 발생된 이온소스에너지는 가속부에서 가속되어, 빔집속부 및 주사부에 의해 반도체 웨이퍼의 이송장치에 의해 이송되어 작업 위치로 이동된 반도체 웨이퍼 표면에 이온 소스를 주입하게 된다.
즉, 이온 소스 발생부는 고전압장비를 이용하여 이온 소스로부터 원자의 최외각 전자를 양성자로부터 이탈시켜 원자의 단위에서 양성자의 성질을 가질 수 있 도록 하는 것으로 원자에 고유 극성을 제공하여 원자의 이동방향을 제어한다.
상기 고전압장치에 사용되고 있는 피드 쓰루는 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(14)과 인슐레이터(16)가 일체형으로 이루어져 있다. 그리고 인슐레이터(16)단부에는 고전압인입부재(18)가 마련되어 있으며, 상기 인슐레이터(16)와 고전압인입부재(18) 사이에 오링(10)이 끼워져 결합되어 있다.
상기와 같이 하우징(14)과 인슐레이터(16)가 일체형으로 형성된 피드 쓰루는 첨부 도면 도 2에 도시된 바와 같이 챔버와 결합되는 부위에 오링이 1개만 구비되어 있어, 오링(10)의 방향성이 낮은 압력쪽으로 방향이 위치되어 있어 챔버 외부의 높은 압력에 의해 오링이 챔버측으로 밀릴 뿐만 아니라 오링(10)의 옆면만을 이용하므로 오링(10)의 조립상태가 챔버의 진공내압을 유지시키지 못해 챔버 내부로 대기분자가 유입되게 된다. 상기 진공내압이란 챔버 내부에 빔을 형성하고 플라즈마를 형성하기 위하여 대기내에 있는 분자를 최소화하여 챔버 내부에 압력을 대기압력보다 낮은 압력을 사용하는 10e-6이하에 환경 속에서 외부와 내부 사이의 진공을 유지하려는 성질을 의미한다.
상기와 같이 챔버의 진공내압이 유지되지 않는 경우 이온 빔에 대한 재현성을 유지할 수 없을 뿐만 아니라 전압내압이 떨어지게 되므로 20Kv의 전압 데미지(damage)가 발생하여 접지 상단에 노이즈가 발생하고, 상기 노이즈에 의해 각종 제어시스템이 영향을 받게 되어 고장이 유발될 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 첨부 도면 도 3에 도시된 바와 같이 고전압장치에 사용되고 있는 일체 형 피드 쓰루는 오염을 피할 수 있는 면적에 대한 공간이 짧게 설계되어 있음을 알 수 있으며, 이로 인해 고전압 내압을 유지하는 시간이 짧게 작용하고 있다. 도면상에 인슐레이터(16)를 따라 도시된 점선 라인은 오염에 의하여 고전압 내압이 파괴되는 구간을 나타낸다.
상기 고전압 내압이란 설비에서 발생하고 있는 20Kv의 전압에 대한 내압(절연)을 가질 수 있도록 피드 쓰루가 디자인되어야 하며, 전압에 대한 arcing을 억제하고 있어야 만 빔에 대한 제어를 용이하게 할 수 있다. 이때 빔이란 필요에 의한 분자 플라즈마에 대한 전극성을 가진 분자 이동수단에 의한 변화된 이온을 의미한다. 상기와 같은 빔은 같은 극성을 가지고 있기 때문에 서로 반발하는 성질을 가지고 있다. 그리고 빔의 초점을 유지하는 기능을 수행하기 위해 빔이 가지고 있는 빔의 속도 및 운동에너지를 고려하여 전압을 공급하는 기능을 가지는 피드 쓰루의 자체 전압 내압을 유지하지 못할 경우 빔 초점에 대한 유지력이 떨어져 더 이상에 장치 설비는 가동할 수 없게 된다는 문제점이 있다.
또한 상기 고전압장치에 사용되고 있는 일체형 피드 쓰루는 각 부분이 일체형으로 이루어져 있기 때문에 오염에 대한 교체 작업시 피드 쓰루 전체를 교체하여야 하므로 교체 작업시 많은 비용이 발생하며, 진공내압 및 전압내압에 대한 영향성이 매우 크게 발생하며, 정밀가공을 요하므로 제작 단가가 상승한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같이 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 오링을 구비시켜 진공 내압을 향상시키고 오염에 대한 구간을 외부로 노출시키지 않도록 하기 위한 이온주입장치의 분리형 피드 쓰루를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 높은 압력에서 낮은 압력 측으로 3개의 오링이 압착될 수 있는 구조를 가지도록 하여, 즉 낮은 압력쪽 반대방향에 기존의 경우보다 2개의 오링을 더 구비시켜 진공 내압이 더욱더 우수한 내압으로 유지되도록 하는 이온주입장치의 분리형 피드 쓰루를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 선로가 탑재되는 제 1 절연부재와 상기 하우징에 끼워져 상기 제 1 절연부재의 일단부와 결합되는 제 2 절연부재를 구비시켜 일체형에 비하여 오염을 피할 수 있는 면적을 2.5배 정도 확장시키므로 오염에 대한 구간이 외부에 노출되지 않도록 하는 이온주입장치의 분리형 피드 쓰루를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 분리형 피드 쓰루를 제공하므로써 교체하고자 하는 부품만 분리시켜 교체할 수 있도록 하는 이온주입장치의 분리형 피드 쓰루를 제공함에 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명의 일 실시예는, 이온주입장치의 분리형 피드 쓰루에 있어서, 하단부로 내려갈수록 내경이 작아지는 하우징이 구비되고, 끝단부에 나사산이 형성되어 있는 선로가 내측에 삽입, 고정되고, 선로가 삽입된 상태에서 외압에 의해 하우징과 결합될 때 그 일단부의 노출길이를 결정하는 단턱이 형성되고, 단턱 하단에 제 1 오링이 끼워져 결합되는 홈이 형성되어 있는 제 1 절연부재가 구비되고, 중공으로 상기 제 1 절연부재의 노출부위를 삽입시킨 상태에서 일단부가 상기 하우징의 하단에 끼워져 고정되고 복수의 단턱이 형성되어 있는 제 2 절연부재가 구비되어 있고, 내측에 상기 선로에 형성된 나사산과 결합되어 선로에 고정되는 고전압인입부재가 구비되어 있고, 상기 고전압인입부재가 상기 선로에 고정될 때 챔버 내측벽에 밀착고정되어 챔버에 대해 지지 및 절연하는 고정부재가 고전압인입부재 일단부에 고정 결합되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 이온주입장치의 분리형 피드 쓰루에 대해 상세하게 설명한다.
첨부 도면 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명이 적용된 이온주입장치의 분리형 피드 쓰루는 하단부로 내려갈수록 직경이 작아지는 하우징(21)이 구비된다.
그리고, 끝단부에 나사산이 형성되어 있는 선로(26)가 내측에 삽입, 고정되고, 선로(26)가 삽입된 상태에서 외압에 의해 하우징(21)과 결합될 때 그 일단부의 노출길이를 결정하는 단턱(29)이 형성되고, 단턱(29) 하단에 제 1 오링(22)이 끼워져 결합되는 홈(25)이 형성되어 있는 제 1 절연부재(28)가 구비된다.
그리고, 중공으로 상기 제 1 절연부재(28)의 노출부위를 삽입시킨 상태에서 일단부가 상기 하우징(21)의 하단에 끼워져 고정되고 복수의 단턱이 형성되어 있는 제 2 절연부재(30)가 구비된다.
그리고, 내측에 상기 선로(26)에 형성된 나사산과 결합되어 선로(26)에 고정되는 고전압인입부재(35)가 구비된다.
그리고, 상기 고전압인입부재(35)가 상기 선로(26)에 고정될 때 챔버 내측벽에 밀착고정되어 챔버에 대해 지지 및 절연하는 고정부재(34)가 고전압 인입부재(35) 일단부에 고정 결합되므로 해서 형성된다.
그리고, 상기 선로(26)에 끼워져 상기 제 2절연부재(30)의 하단부에 밀착, 결합되는 제2 오링(24)이 더 구비된다.
그리고, 상기 제 2 오링(24)과 대향되도록 상기 선로(26)의 타 끝단부에 형성된 홈(27)에 제 3 오링(20)이 끼워져 결합된다.
이에, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 이온주입장치의 분리형 피드 쓰루의 작용상태에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저 선로(26)에 끝단부에 형성된 홈(27)에 제 3 오링(20)이 끼워진 후 나사선이 형성된 끝단부를 제외한 나머지 부분이 제 1 절연부재(28)의 내측으로 삽입되어 고정, 결합된다.
그리고, 상기 제 1 절연부재(28)의 단턱(29) 하부에 형성된 홈(25)에 제 1 오링(22)이 끼워지고, 상기 제 1 절연부재(28)의 하단에 밀착되도록 선로(26) 끝단 부에 제 2 오링(24)이 끼워진다.
상기와 같이 제 1 절연부재(28)에 제 1, 제 2 오링(22)(24)을 끼우고 선로(26)를 고정시킨 후 상기 제 1 절연부재(28) 하부에 돌출된 선로(26)가 하우징(21)의 하단을 향하도록 한 후 상기 제 1 절연부재(28)가 하우징(21)의 상단에서 하단으로 밀려들어 가도록 외부에서 힘을 가한다.
이때 외부에서 가해지는 힘의 정도는 제 1 절연부재(28)가 더 이상 밀려 내려가지 않을 정도까지 이다. 즉, 하우징(21)의 내경은 상측에서 하측으로 내려가면서 작아져, 어느 순간 상기 제 1 절연부재(28)의 단턱(29)이 하우징(21)의 내경에 꽉 끼워져 밀려가지 않는 것이다.
그리고, 상기와 같이 하우징(21) 하단으로 돌출된 제 1 절연부재(28)를 제 2 절연부재(30)의 중공에 삽입시킨 후, 제 2 절연부재(30)의 끝단부가 하우징(21)의 내측으로 삽입되어 고정될 수 있도록 한다. 즉, 상기 제 2 절연부재(30)의 끝단부는 하우징(21)의 내경에 끼워져 고정될 수 있는 크기의 외경을 갖는다.
그리고, 상기 선로(26)의 나사산에 고전압 인입부재(35)의 나사산이 나사결합되어 고전압 인입부재(35)와 선로(26)가 연결된다.
상기와 같이 선로(26)에 고전압 인입부재(35)가 나사 결합되므로 해서 상기 제 2 절연부재(30)의 일측단과 상기 제 2 절연부재(30)의 일측단과 마주하는 고정부재(34)의 일측단은 챔버에 밀착되어, 선로(26)를 통해 고전압 인입부재(35)에 고전압이 인가될 때 챔버가 절연되도록 한다.
또한, 본 발명은 선로가 탑재되는 제 1 절연부재(28)와 상기 하우징(21)에 끼워져 상기 제 1 절연부재(28)의 일단부와 결합되는 제 2 절연부재(30)를 구비시켜 일체형에 비하여 오염을 피할 수 있는 면적을 첨부 도면 도 5에 도시된 바와 같이 2.5배 정도 확장시키므로 오염에 대한 구간이 외부에 노출되지 않도록 한다.
이상의 본 발명은 상기 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 포함되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명은 높은 압력에서 낮은 압력 측으로 3개의 오링이 압착될 수 있는 구조를 가지도록 하여, 즉 낮은 압력쪽 반대방향에 기존의 경우보다 2개의 오링을 더 구비시켜 진공 내압이 더욱더 우수한 내압으로 유지될 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 선로가 탑재되는 제 1 절연부재와 상기 하우징에 끼워져 상기 제 1 절연부재의 일단부와 결합되는 제 2 절연부재를 구비시켜 일체형에 비하여 오염을 피할 수 있는 면적을 2.5배 정도 확장시키므로 오염에 대한 구간이 외부에 노출되지 않도록 하여 오염으로부터 우수한 효과를 기대할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 분리형 피드 쓰루를 제공하므로써 교체하고자 하는 부품만 분리시켜 교체할 수 있도록 하므로써, 유지보수 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 이온주입장치의 분리형 피드 쓰루에 있어서,
    하단부로 내려갈수록 내경이 작아지는 하우징이 구비되고,
    끝단부에 나사산이 형성되어 있는 선로가 내측에 삽입, 고정되고, 선로가 삽입된 상태에서 외압에 의해 하우징과 결합될 때 그 일단부의 노출길이를 결정하는 단턱이 형성되고, 단턱 하단에 제 1 오링이 끼워져 결합되는 홈이 형성되어 있는 제 1 절연부재가 구비되고,
    중공으로 상기 제 1 절연부재의 노출부위를 삽입시킨 상태에서 일단부가 상기 하우징의 하단에 끼워져 고정되고 복수의 단턱이 형성되어 있는 제 2 절연부재가 구비되어 있고,
    상기 선로에 끼워져 상기 제 2절연부재의 하단부에 밀착, 결합되는 제2 오링이 구비되고,
    내측에 상기 선로에 형성된 나사산과 결합되어 선로에 고정되는 고전압인입부재가 구비되어 있고,
    상기 고전압인입부재가 상기 선로에 고정될 때 챔버 내측벽에 밀착고정되어 챔버에 대해 지지 및 절연하는 고정부재가 고전압인입부재 일단부에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 분리형 피드 쓰루.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 오링과 대향되도록 상기 선로의 타끝단부에 형성된 홈에 제 3 오링이 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 분리형 피드 쓰루.
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