KR100903915B1 - 이온주입기의 피드스루 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이온주입기의 피드스루에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 이온주입기의 피드스루는 내측에 관통공이 형성된 몸체와, 상기 몸체의 일단부로부터 연장되어 공정챔버에 결합되는 제1결합부가 형성된 하우징;과, 내부에 축방향으로 삽입공이 관통형성되어 상기 하우징의 관통공으로 삽입되는 관체와, 상기 관체의 단부에 형성되어 상기 하우징의 관통공에 나사결합되는 제2결합부와, 외측면에 요철이 마련되어 상기 제2결합부의 타단부에 형성되는 굴곡부가 형성된 절연부재;와, 상기 절연부재의 삽입공으로 삽입되는 로드와, 상기 로드의 일단부측에 마련되어 상기 굴곡부의 외측단부에 맞닿는 돌출부와, 상기 관체의 외측면에 형성되어 상기 절연부재의 삽입공에 나사결합되는 제3결합부가 형성된 고전압인입부; 및, 상기 공정챔버와 하우징의 결합부와, 상기 하우징과 절연부재의 결합부와, 상기 절연부재와 고전압인입부의 결합부에 각각 마련되는 실링부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이온주입, 피드스루(feed through), 실링부재, 세라믹, 테프론
Description
본 발명은 이온주입기의 피드스루에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정챔버의 진공압 누설을 방지하면서 분해조립이 가능하게 조립되어, 절연부재의 절연파괴시 해당 절연부재만 개별적으로 교체할 수 있도록 함으로서 유지보수 비용을 절감하는 것은 물론, 각 조립면에 개재되는 실링부재의 설치위치가 고정되도록 함으로써 실링부재의 임의이탈을 방지할 수 있는 이온주입기의 피드스루에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위하여 여러 가지 단위공정이 실시되며, 이러한 단위공정중 순수 실리콘 웨이퍼의 표면에 불순물을 플라즈마 상태의 이온빔 상태로 만든 후 웨이퍼 표면에 침투시켜 필요한 전도형 및 비저항의 소자를 얻기위해 이온주입공정이 실시된다.
이온주입(ion implantation)공정이란 원하는 불순물 원자를 가스 상태의 이온으로 만들고, 가스 상태로 된 이온에 에너지(가속 전압)를 가하여 이를 웨이퍼에 주입하는 공정이다. 웨이퍼에 주입된 이온은 웨이퍼(또는 웨이퍼 상의 물질막)내의원자핵 및 전자와 충돌하여 에너지를 잃고 일정한 깊이에서 멈추게 된다.
이온주입공정을 실시하기 위해 이온빔을 발생하기 위한 장치가 구비되며, 이온주입장비는 이온소스(Ion Source)로부터 발생한 이온은 다음 단계인 일렉트로드(Extraction Electrode)에서 전기장을 걸어 이온주입에 필요한 에너지를 가지며 이온빔으로 추출된다.
도 1은 종래 이온주입기의 피드스루를 나타내는 단면도이다.
상기 도면에서 도시하는 바와 같이 반도체 이온주입공정챔버(M)에 설치되는 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 내측에 삽입되는 고전압인입부(20)와, 하우징(10)을 상기 고전압인입부(20)로부터 전기적으로 절연시키기 위해 상기 하우징(10)과 고전압인입부(20)의 사이에 개재되는 절연부재(30)로 이루어지며, 챔버내부의 진공압이 상기 하우징(10)과 고전압인입부(20)의 조립면 사이를 통해 누설되는 것을 방지하기 위해 상기 하우징(10)과 절연부재(30) 및 절연부재(30)와 고전압인입부(20)의 조립부위는 액상의 절연수지(S)가 채워진 상태에서 경화되어 일체형으로 구성된다.
이때, 상기 피드스루의 절연부재(30)는 이온빔에 노출되기 때문에 이온에 의한 오염이 진행되는데, 장기간 이온빔에 노출되면 절연부재(30)의 절연파괴(Deposition)가 일어나 이온빔이 그대로 하우징(10)으로 흐르게 되어 빔의 불균일성이 생기게 된다.
종래에는 상기와 같은 절연부재(30)의 절연파괴에 의한 이온빔의 불균일성을 방지하기 위해서 일체형으로 이루어진 피드스루(1)를 정기적으로 교체하여 하여야만 하는 불편함이 있으며, 절연파괴된 절연부재(30)만의 교체를 위해 일체로 구성 된 하우징(10)과 고전압인입부(20)를 함께 폐기하여야 하는 것이므로 유지보수 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 피드스루는 원형단면을 갖는 고무재질의 오링(40)을 하우징(10)과 공정챔버의 사이에서 개재시켜 진공압 누설을 방지하고 있는데, 상기 오링(40)이 하우징(10)의 일측면에 임의로 끼워진 상태에서 조립되는 것이어서, 조립시 오링(40)이 임의로 위치이동하게 되는 등, 오링의 위치고정이 어려운 문제점이 있다.
이로인해, 하우징(10)에 오링(40)을 위치시킨 상태에서 하우징(10)을 공정챔버에 조립하는 과정에서 충격이 가해지거나 흔들리는 경우 오링(40)의 위치가 임의로 이동하게 되면서 진공압이 누설되는 등의 문제점을 유발하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공정챔버의 진공압 누설을 방지하면서 분해조립이 가능하게 조립되어, 절연부재의 절연파괴시 해당 절연부재만 개별적으로 교체할 수 있도록 함으로서 유지보수 비용을 절감할 수 있는 이온주입기의 피드스루를 제공함에 있다.
또한, 각 구성요소간의 조립부위에 삽입되는 실링부재가 임의로 위치이동하는 것을 방지할 수 있는 이온주입기의 피드스루를 제공함에 있다.
또한, 실링부재를 테프론 재질로 구성하여 열악한 환경에서도 기밀을 유지할 수 있도록 하는 이온주입기의 피드스루를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 내측에 관통공이 형성된 몸체와, 상기 몸체의 일단부로부터 연장되어 공정챔버에 결합되는 제1결합부가 형성된 하우징;과, 내부에 축방향으로 삽입공이 관통형성되어 상기 하우징의 관통공으로 삽입되는 관체와, 상기 관체의 단부에 형성되어 상기 하우징의 관통공에 나사결합되는 제2결합부와, 외측면에 요철이 마련되어 상기 제2결합부의 타단부에 형성되는 굴곡부가 형성된 절연부재;와, 상기 절연부재의 삽입공으로 삽입되는 로드와, 상기 로드의 일단부측에 마련되어 상기 굴곡부의 외측단부에 맞닿는 돌출부와, 상기 관체의 외측면에 형성되어 상기 절연부재의 삽입공에 나사결합되는 제3결합부가 형성된 고전압인입부; 및, 상기 공정챔버와 하우징의 결합부와, 상기 하우징과 절연부재의 결합부와, 상 기 절연부재와 고전압인입부의 결합부에 각각 마련되는 실링부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입기의 피드스루에 의해 달성된다.
여기서, 상기 공정챔버와 맞닿는 상기 하우징의 몸체 일측면과, 상기 하우징과 맞닿는 상기 절연부재의 제2결합부 일측면과, 상기 절연부재와 맞닿는 상기 고전압인입부의 돌출부 일측면에는 삽입홈이 각각 마련되고, 상기 실링부재는 상기 삽입홈에 일부분이 삽입되어 위치고정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 삽입홈은 내측이 확장된 형태의 단면으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실링부재는 상기 삽입홈으로 삽입되는 일측단부가 확장된 형태의 단면으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 절연부재는 세라믹재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 실링부재는 테프론재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 공정챔버의 진공압 누설을 방지하면서 분해조립이 가능하게 조립되어, 절연부재의 절연파괴시 해당 절연부재만 개별적으로 교체할 수 있도록 함으로서 유지보수 비용을 절감할 수 있는 이온주입기의 피드스루가 제공된다.
또한, 각 구성요소간의 조립부위에 삽입되는 실링부재가 임의로 위치이동하는 것을 방지할 수 있는 이온주입기의 피드스루가 제공된다.
또한, 실링부재를 테프론 재질로 구성하여 열악한 환경에서도 기밀을 유지할 수 있도록 하는 이온주입기의 피드스루가 제공된다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 이온주입기의 피드스루에 대하여 상세하게 설명한다.
첨부도면 중 도 2는 본 발명 이온주입기의 피드스루의 사시도이고, 도 3은 본 발명 이온주입기의 피드스루의 분해사시도이다.
상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명 이온주입기의 피드스루는 공정챔버에 설치되는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 내측으로 조립되는 절연부재(120)와, 상기 절연부재(120)의 내측으로 조립되어 절연부재(120)에 의해 하우징(110)과 전기적으로 절연되는 고전압인입부(130) 및, 상기 공정챔버와 하우징(110)의 조립면과 상기 하우징(110)과 절연부재(120)의 조립면 및 상기 절연부재(120)와 고전압인입부(130)의 조립면에 삽입되는 실링부재(140)를 포함하여 구성된다.
상기 하우징(110)은 내부에 축방향으로 관통공(112)이 관통형성된 몸체(111)와, 상기 관통공(112)의 직경보다 크게 형성되고 내측에 암나사가 가공되어 상기 관통공(112)의 일측단부에 형성되는 제1체결부(113)와, 상기 몸체(111)보다 작은 직경으로 몸체(111)의 일단부로부터 돌출되어 공정챔버에 조립되는 제1결합부(114)와, 상기 공정챔버와 면접하는 상기 몸체(111)의 일측면에 내측이 입구측보다 확장 된 형태의 단면으로 이루어지는 삽입홈(115)이 형성된다.
상기 절연부재(120)는 절연을 위한 세라믹(Ceramic)재질로 이루어지는 것으로서, 내부에 축방향으로 삽입공(124)이 관통형성되어 상기 하우징(110)의 관통공(112)으로 삽입되는 관체(121)와, 상기 하우징(110)의 제1체결부(113)에 나사결합되도록 외측에 숫나사가 가공되어 상기 관체(121)의 일단부에 형성되는 제2결합부(122)와, 외측면에 요철이 마련되어 상기 제2결합부(122)의 타단부에 형성되는 굴곡부(123)와, 내측에 암나사가 가공되어 상기 삽입공(124)의 일측에 형성되는 제2체결부(125)와, 상기 하우징(110)의 관통공(112)과 제1체결부(113) 사이의 단차면과 대향하는 상기 제2결합부(122)의 일측면에 내측이 입구측보다 확장된 형태의 단면으로 이루어지는 삽입홈(126)이 형성된다.
상기 고전압인입부(130)는 상기 절연부재(120)의 삽입공(124)으로 삽입되는 로드(131)와, 상기 절연부재(120)의 제2체결부(125)에 나사결합되도록 외측에 숫나사가 가공되어 상기 로드(131)의 일단부에 형성되는 제3결합부(132)와, 상기 제2숫나사부의 타단부에 형성되어 상기 굴곡부(123)의 외측단부에 맞닿는 돌출부(133)와, 상기 굴곡부(123)와 면접하는 상기 돌출부(133)의 일측면에 내측이 입구측보다 확장된 형태의 단면으로 이루어지는 삽입홈(134)이 형성된다.
상기 실링부재(140)는 테프론(Teflon)재질로 이루어지며, 일측은 단면이 확장된 형태의 삽입부(141)가 형성되어 상기 하우징(110)의 삽입홈(115)과 상기 절연부재(120)의 삽입홈(126)과 상기 고전압인입부(130)의 삽입홈(134)에 각각 삽입설치된다. 따라서, 상기 삽입부(141)가 삽입홈(115,126,134)에 삽입되는 것에 의해 실링부재(140)의 설치위치가 고정되는 것은 물론, 삽입홈(115,126,134)으로부터 실링부재(140)가 임의로 이탈하는 것이 방지된다.
지금부터는 상술한 이온주입기의 피드스루의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
첨부도면 중 도 4는 본 발명 이온주입기의 피드스루의 단면도이고, 도 5는 도 4의 "A", "B", "C"부분의 확대단면도이다.
상기 도면에서 도시하는 바와 같이 절연부재(120)의 제2결합부(122) 일측면에 형성된 삽입홈(126)으로 링형 실링부재(140)의 일측부를 끼워넣은 상태에서, 하우징(110)의 내측에 축방향으로 관통형성된 관통공(112)으로 절연부재(120)의 관체(121)를 삽입한 다음, 하우징(110)의 제1체결부(113)에 절연부재(120)의 제2결합부(122)를 나사결합하여 하우징(110)의 내측에 절연부재(120)를 조립한다.
이어서, 고전압인입부(130)의 돌출부(133) 일측면에 형성된 삽입홈(134)으로 링형 실링부재(140)의 일측부를 끼워넣은 상태에서, 상기 절연부재(120)의 삽입공(124)으로 고전압인입부(130)의 로드(131)를 삽입한 다음, 절연부재(120)의 제2체결부(125)에 고전압인입부(130)의 제3결합부(132)를 나사결합하여 절연부재(120)의 내측에 고전압인입부(130)를 조립한다.
상기와 같이 하우징(110)의 내측으로 세라믹 재질의 절연부재(120)를 조립하고, 상기 절연부재(120)의 내측으로 고전압인입부(130)를 조립함에 따라, 상기 하우징(110)은 절연부재(120)에 의해 고전압인입부(130)와 전기적으로 절연된다.
한편, 상기 하우징(110)의 몸체(111) 일측면에 형성된 삽입홈(115)으로도 링형의 실링부재(140)의 일측부를 끼워넣은 상태에서, 상기 하우징(110)의 제1결합부(114)를 공정챔버의 조립공에 조립하여 본원발명의 피드스루의 설치가 완료된다.
상기와 같이 조립된 상태에서 도 5의 (A)와 같이 상기 절연부재(120)의 삽입홈(126)에 일측부가 끼워진 실링부재(140)의 타측부는 상기 하우징(110)의 관통공(112)과 제1체결부(113) 사이의 단차면에 밀착되면서 상기 하우징(110)과 절연부재(120)의 조립부위에 기밀성을 제공한다. 또한, 도 5의 (B)와 같이 상기 고전압인입부(130)의 삽입홈(134)에 일측부가 끼워진 실링부재(140)의 타측부가 절연부재(120)의 굴곡부(123)의 단부에 밀착되면서 상기 절연부재(120)와 고전압인입부(130)의 조립부위에 기밀성을 제공한다. 또한, 도 5의 (C)와 같이 상기 하우징(110)의 삽입홈(115)에 일측부가 끼워진 실링부재(140)의 타측부는 공정챔버의 외측면에 밀착되면서 상기 하우징(110)과 공정챔버의 조립부위에 기밀성을 제공한다. 따라서, 공정챔버 내부의 진공압이 상기 공정챔버의 조립공에 설치되는 본 발명의 피드스루의 조립부위를 통해 누설되는 것이 방지된다.
특히, 본 발명 이온주입기의 피드스루는 도면에서 도시하는 바와 같이 하우징(110)과 절연부재(120)와 고전압인입부(130)에 각각 형성되는 삽입홈(115,126,134)이 입구측보다 내측이 확장된 형태의 단면을 이루고 있으며, 상기 삽입홈(115,126,134)들로 실링부재(140)의 일측부가 각각 끼워지면서 실링부재(140)의 위치가 고정된다.
아울러, 상기 실링부재(140)의 삽입측 단부에 형성된 삽입부(141)는 확장된 형태의 단면을 이루고 있으므로, 상기 삽입홈(115,126,134)으로 삽입된 실링부재(140)가 임의로 이탈하는 것이 방지되는 이점을 제공하게 된다. 따라서, 부품의 조립시 링형의 실링부재(140)가 임의로 위치이동하는 것에 의해 기밀성이 저하되거나, 진공압이 누설되는 것을 방지한다.
첨부도면 중 도 6은 본 발명 이온주입기의 피드스루의 분해상태를 나타낸 단면도이다.
상기 도면에서와 같이 절연부재(120)가 장기간 이온빔에 노출되어 절연파괴된 경우, 하우징(110)의 관통공(112)으로 삽입되어 제1체결부(113)와 나사결합된 절연부재(120)의 제2결합부(122)를 고정해제방향으로 회전시켜 하우징(110)으로부터 절연부재(120)를 분리시킨 다음, 상기 절연부재(120)의 삽입공(124)에 삽입되어 제2체결부(125)와 나사결합된 고전압인입부(130)의 제3결합부(132)를 고정해제방향으로 회전시켜 절연부재(120)로부터 고전압인입부(130)를 분리시킨다.
상기와 같이 하우징(110)과 절연부재(120)와 고전압인입부(130)가 서로 분리된 상태에서 절연파괴된 절연부재(120)를 교체하여 분해의 역순으로 다시 조립하는 것에 의해 절연부재(120)를 교체하는 것이 가능하게 되므로, 유지보수 비용을 절감할 수 있게 된다.
이때 상기 하우징(110)과 절연부재(120)와 고전압인입부(130)의 조립면에는 각각 실링부재(140)가 삽입되어 기밀성을 유지하게 되며, 절연부재(120)의 삽입 홈(126) 및 고전압인입부(130)의 삽입홈(134)에 각각 실링부재(140)가 이탈이 방지된 상태로 설치되어 있으므로, 분해조립시 실링부재(140)의 위치가 임의로 이동하여 진공압이 누출되는 것이 방지된다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
도 1은 종래 일체형으로 구성된 이온주입기의 피드스루의 단면도,
도 2는 본 발명 이온주입기의 피드스루의 사시도,
도 3은 본 발명 이온주입기의 피드스루의 분해사시도
도 4는 본 발명 이온주입기의 피드스루의 단면도,
도 5는 도 4의 "A","B","C"부분의 확대도,
도 6은 본 발명 이온주입기의 피드스루의 분해상태를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110:하우징, 111:몸체, 112:관통공, 113:제1체결부, 114:제1결합부,
115:삽입홈, 120:절연부재, 121:관체, 122:제2결합부, 123:굴곡부,
124:관체, 125:제2체결부, 126:삽입홈, 130:고전압인입부, 131:로드,
132:제3결합부,133:돌출부, 134:삽입홈, 140:실링부재, 141:삽입부
Claims (6)
- 내측에 관통공이 형성된 몸체와, 상기 몸체의 일단부로부터 연장되어 공정챔버에 결합되는 제1결합부가 형성된 하우징;내부에 축방향으로 삽입공이 관통형성되어 상기 하우징의 관통공으로 삽입되는 관체와, 상기 관체의 단부에 형성되어 상기 하우징의 관통공에 나사결합되는 제2결합부와, 외측면에 요철이 마련되어 상기 제2결합부의 타단부에 형성되는 굴곡부가 형성된 절연부재;상기 절연부재의 삽입공으로 삽입되는 로드와, 상기 로드의 일단부측에 마련되어 상기 굴곡부의 외측단부에 맞닿는 돌출부와, 상기 관체의 외측면에 형성되어 상기 절연부재의 삽입공에 나사결합되는 제3결합부가 형성된 고전압인입부; 및,상기 공정챔버와 하우징의 결합부와, 상기 하우징과 절연부재의 결합부와, 상기 절연부재와 고전압인입부의 결합부에 각각 마련되는 실링부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입기의 피드스루.
- 제 1항에 있어서,상기 공정챔버와 맞닿는 상기 하우징의 몸체 일측면과, 상기 하우징과 맞닿는 상기 절연부재의 제2결합부 일측면과, 상기 절연부재와 맞닿는 상기 고전압인입부의 돌출부 일측면에는 삽입홈이 각각 마련되고,상기 실링부재는 상기 삽입홈에 일부분이 삽입되어 위치고정되는 것을 특징 으로하는 이온주입기의 피드스루.
- 제 2항에 있어서,상기 삽입홈은 내측이 확장된 형태의 단면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온주입기의 피드스루.
- 제 3항에 있어서,상기 실링부재는 상기 삽입홈으로 삽입되는 일측단부가 확장된 형태의 단면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온주입기의 피드스루.
- 제 4항에 있어서,상기 절연부재는 세라믹재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온주입기의 피드스루.
- 제 5항에 있어서,상기 실링부재는 테프론재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온주입기의 피드스루.
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