KR101738880B1 - 소스헤드 - Google Patents

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Abstract

소스헤드가 개시된다. 본 발명에 따른 소스헤드는, 반도체공정 중 웨이퍼에 불순물을 주입하기 위하여 사용되는 소스헤드에 있어서, 열전자와 가스가 충돌하여 이온이 형성되는 공간을 이루는 아크챔버; 아크챔버 뒤쪽에 위치하고, 아크챔버가 고정결합되는 제1 플레이트가 구비되는 헤드본체; 및 아크챔버를 제1 플레이트 상에 고정시키는 후크조립체를 포함하고, 후크조립체는, 고온에 의한 열변형이 발생되더라도 상기 아크챔버의 고정상태를 유지할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 단순한 구조로 이루어지면서도 안정적이고 내구성이 우수하며 조립편의성이 향상된 소스헤드를 제공할 수 있게 된다.

Description

소스헤드{SOURCE HEAD}
본 발명은 소스헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체공정 중 웨이퍼에 불순물을 주입하기 위하여 사용되는 이온주입설비를 이루는 소스헤드에 관한 것이다.
이온주입법(ion implantation)은 불순물반도체를 만드는 방법의 하나로서, 이온 불순물을 가속하여 이온빔을 형성하고, 이를 반도체의 기판에 주입되도록 하는 것이다.
이온주입공정에서는 웨이퍼에 주입되는 이온화된 불순물을 형성하기 위한 장치로서 이온소스헤드(Ion source head)가 사용되며, 이온소스헤드에서 이온발생부는, 내부에서 이온이 발생되도록 이루어지는 반응챔버, 열전자를 방출하는 필라멘트, 필라멘트에서 방출된 열전자를 반사시키는 리펠러 등을 포함하여 이루어진다.
이러한 이온소스헤드 및 이온발생부와 관련하여, 한국등록특허 제10-1149826호는 "반도체 제조장비의 소스 헤드"를 개시하며, 구체적으로 내부에 공간을 가지는 수직의 관 부재로 이루어진 헤드 본체와, 헤드 본체의 상부에 지지되며 내부에서 서로 마주보며 위치되는 필라멘트와 리펠러를 가지는 아크 챔버와, 아크 챔버의 하단과 헤드 본체의 상단 사이에 위치되는 동시에 필라멘트측과 리펠러측에 각각 배속되는 필라멘트 인슐레이터 및 리펠러 인슐레이터에 의해 각각 지지되면서 필라멘트와 리펠러를 잡아주는 필라멘트 클램프 및 리펠러 클램프와, 헤드 본체의 내부 공간을 따라 수직으로 배치되며 그 상단부는 클램프측과 접속되어 있는 접속핀에 연결되는 제1피드스루 및 제2피드스루와, 헤드 본체의 내부 공간을 따라 수직으로 배치되며 그 상단부는 아크 챔버의 내부에 연통되는 가스공급관 등을 포함하도록 이루어지며, 이에 의할 때, 소스 헤드의 구성부품을 감소시키고 전체적인 구조의 단순화 비용을 절감할 수 있음을 기재하고 있다.
한편, 이온주입공정에서는, 전위차를 이용하여 이온발생부에서 발생된 이온을 추출하는 매니퓰레이터(Manipulator)가 사용되며, 이와 관련된 선행문헌으로서 한국공개특허 제10-2000-0015115호, 한국공개특허 제10-2004-0042918호 및 한국등록특허 제10-0997680호 등이 있다.
매니퓰레이터는 소스헤드 앞쪽(이온발생부가 형성되는 쪽)에서 일정 간격을 유지하며 별도로 조립되어 있으며, 2개의 이온통과부(슬롯 형태)를 구비하면서 이온발생부로부터의 이온이 각 이온통과부를 통하여 통과할 수 있도록 상하방향으로 이동을 하도록 이루어진다.
소스헤드를 포함한 종래의 이온주입설비는 다음과 같은 문제점이 있으며, 본 발명은 이러한 문제점을 해소하고자 한다.
우선, 소스헤드는 조립된 개별부품의 숫자가 많을 뿐 아니라 구조가 복잡하여 조립 및 분해에 많은 시간이 소요되며, 특히 소스헤드의 무게가 무거워 이를 더욱 곤란하게 하고, 최소 설치형태(정렬상태)가 변형될 수 있다.
그리고 매니퓰레이터는 소스헤드와 개별적으로 형성되어 별도의 조립체로 되어 있는데, 매니퓰레이터의 설치 및 연결을 위한 다수의 부품이 사용되게 되어 역시 중량체를 이루며, 또한 2개의 이온통과부를 구비함으로써 중량이 증가할 뿐 아니라 장착공간이 협소하여 탈부착에 어려움이 있게 된다.
특히, 이온발생부로부터의 이온빔이 매니퓰레이터의 이온통과부를 정확히 통과할 수 있도록 매니퓰레이터의 정렬이 필요하게 되는데, 정렬을 위한 구성이 증가될 뿐 아니라 2개의 이온통과부를 교대로 통과하도록 제어 및 정렬하여야 하므로 구조가 매우 복잡한 장치를 이루게 된다.
(0001) 대한민국등록특허 제10-1149826호(등록일: 2012.05.18) (0002) 대한민국등록특허 제10-0997680호(등록일: 2010.11.25)
본 발명의 목적은 내구성이 우수하고 구조를 단순화할 수 있는 소스헤드를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 반도체공정 중 웨이퍼에 불순물을 주입하기 위하여 사용되는 소스헤드에 있어서, 열전자와 가스가 충돌하여 이온이 형성되는 공간을 이루는 아크챔버; 상기 아크챔버 뒤쪽에 위치하고, 상기 아크챔버가 고정결합되는 제1 플레이트가 구비되는 헤드본체; 및 상기 아크챔버를 상기 제1 플레이트 상에 고정시키는 후크조립체를 포함하고, 상기 후크조립체는, 고온에 의한 열변형이 발생되더라도 상기 아크챔버의 고정상태를 유지할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 소스헤드에 의해 달성된다.
그리고 상기 후크조립체는, ㄷ자 형태로 이루어져 상기 아크챔버의 앞쪽 부분을 둘러싸고, 후단이 제1 플레이트 뒤쪽으로 돌출되는 후크; 상기 후크의 후단에 고정결합되는 제1 와셔; 상기 제1 와셔와 이격되어 상기 후크에 끼워지고, 전후방향으로 이동할 수 있도록 이루어지는 제2 와셔; 및 상기 제1 와셔와 상기 제2 와셔 사이에 위치하며, 상기 제2 와셔를 앞쪽으로 탄력지지하는 후크스프링을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 상기 아크챔버에서, 이온이 외부로 방출되는 통로를 이루는 슬릿이 형성되는 어퍼처는, 상기 아크챔버 내부를 이루는 면과 상기 아크챔버 외부를 이루는 면이 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다.
이때 상기 어퍼처는, 상기 아크챔버 내부면을 이루는 라이너부; 상기 아크챔버 외부면을 이루는 바디부; 및 상기 슬릿을 이루는 슬릿부를 포함하고, 상기 라이너부가 텅스텐으로 이루어지거나, 상기 라이너부 및 상기 슬릿부가 텅스텐으로 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 소스헤드에서 상기 헤드본체는, 원기둥형태로 이루어져 전후방향으로 길게 형성되는 중앙몸체; 상기 중앙몸체 내부에서 전후방향으로 길게 이루어지고, 관 형태로 이루어져 상기 아크챔버 내부에 공급되는 가스가 이동하는 가스라인; 및 상기 중앙몸체 내부에서 전후방향으로 길게 이루어지고, 관 형태로 이루어져 내부에 냉각수가 이동하는 쿨링라인을 포함하고, 상기 쿨링라인은, 냉각수의 유입 및 배출이 함께 이루어지도록, 이중관 형태로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 아크챔버 앞쪽에 위치하고, 상기 아크챔버에서 생성된 이온을 추출하는 매니퓰레이터를 포함하고, 상기 헤드본체는, 후단에서 직경이 확장되는 형태로 이루어지는 베이스플레이트를 포함하며, 상기 매니퓰레이터의 센싱라인 및 전류라인은, 상기 베이스플레이트에 장착되는 제1 피드스루 및 제2 피드스루를 통해 연결되도록 이루어질 수 있다.
여기서 상기 제1 피드스루는, 도체로 이루어져 상기 센싱라인과 연결되는 제1 통전핀; 절연체로 이루어져 상기 제1 통전핀의 뒤쪽을 둘러싸고 상기 베이스플레이트에 고정결합되는 제1 후방절연체; 및 절연체로 이루어져 상기 제1 통전핀의 앞쪽을 둘러싸고 상기 제1 후방절연체와 이격되는 제1 전방절연체를 포함하고, 상기 제2 피드스루는, 도체로 이루어져 상기 전류라인과 연결되는 제2 통전핀; 절연체로 이루어져 상기 제2 통전핀의 뒤쪽을 둘러싸고 상기 베이스플레이트에 고정결합되는 제2 후방절연체; 및 절연체로 이루어져 상기 제2 통전핀의 앞쪽을 둘러싸고 상기 제2 후방절연체와 이격되는 제2 전방절연체를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 단순한 구조로 이루어지면서도 안정적이고 내구성이 우수하며 조립편의성이 향상된 소스헤드를 제공할 수 있게 된다.
또한, 열전달이 우수하고 열변형에 강한 소재로 이루어짐은 물론, 열변형이 발생하더라도 후크스프링에 의한 탄성력이 지속적으로 작용하게 되고 제2 와셔는 제1 플레이트의 배면에 강하게 밀착되게 됨으로써 이온발생부의 안정적인 고정이 이루어지는 후크조립체에 의하여 아크챔버의 고정이 안정적으로 이루어지는 소스헤드를 제공할 수 있게 된다.
또한, 어퍼처가 라이너부, 바디부 및 슬릿부로 구분되어 이루어지도록 하면서 라이너부는 텅스텐으로 이루어지고 바디부는 흑연으로 이루어지도록 함으로써, 전체 무게를 줄이면서도 내구성이 우수한 어퍼처를 형성할 수 있게 된다.
또한, 쿨링라인을 중앙몸체 내부에 구비되도록 하면서 아울러 이중관 형태로 이루어지도록 하여 구조를 단순화하면서 효과적인 냉각이 이루어지는 소스헤드를 제공할 수 있다.
또한, 매니퓰레이터의 센싱라인 및 전류라인이 헤드본체를 이루는 베이스플레이트 쪽으로 연결됨으로써, 소스헤드 및 매니퓰레이터의 전체적인 구조를 단순화하고 베이스플레이트 상에서 모든 전기적수단이 결합되어 유지관리가 용이한 소스헤드를 제공할 수 있고, 매니퓰레이터의 센싱라인 및 전류라인은 제1 피드스루 및 제2 피드스루와 연결됨으로써 매니퓰레이터의 센싱라인 및 전류라인이 헤드본체와 전기적으로 단락되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 소스헤드를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스헤드를 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 소스헤드를 도시한 분해사시도,
도 3은 도 1에 도시된 소스헤드에서 하우징 부분만을 단면 표시한 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 소스헤드에서 하우징 및 하우징플렌지를 배제하여 도시한 분해사시도,
도 5는 도 4에 도시된 소스헤드의 일부 구성을 도시한 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 소스헤드에서 이온발생부의 각 구성을 설명하는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 어퍼처를 도시한 분해사시도,
도 8은 도 1에 도시된 소스헤드를 도시한 배면사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스헤드(1)를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 소스헤드(1)를 도시한 분해사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 소스헤드(1)에서 하우징(600) 부분만을 단면 표시한 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 소스헤드(1)에서 하우징(600) 및 하우징플렌지(700)를 배제하여 도시한 분해사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 소스헤드(1)의 일부 구성을 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 소스헤드(1)에서 이온발생부(100)의 각 구성을 설명하는 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 어퍼처(111)를 도시한 분해사시도이며, 도 8은 도 1에 도시된 소스헤드(1)를 도시한 배면사시도이다.
본 발명에 따른 소스헤드(1)는, 웨이퍼에 주입되는 이온화된 불순물을 형성하기 위한 장치로서, 아크챔버(110), 헤드본체(200), 매니퓰레이터(300) 및 고정바조립체(400)를 포함하여 이루어진다.
아크챔버(110) 내부에서 발생된 이온은 매니퓰레이터(300) 쪽으로 이동하며, 이처럼 이온빔의 전체적인 흐름은 아크챔버(110) 쪽에서 매니퓰레이터(300) 쪽으로 이동하면서 이루어진다.
이에 따라 본 발명에 따른 소스헤드(1)에 대한 설명에 있어서는, 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 매니퓰레이터(300) 쪽을 상대적으로 앞쪽으로 정하고, 헤드본체(200) 쪽을 상대적으로 뒤쪽으로 정하여 설명하도록 한다.
아크챔버(110)는 열전자와 가스가 충돌하여 이온이 형성되는 공간을 이루는 부분이며, 이온발생부(100)를 구성한다.
이온발생부(100)는, 아크챔버(110) 이외에, 필라멘트(120), 리펠러(130) 및 캐소드(140)를 더 포함하여 이루어진다.(도 6 참조)
아크챔버(110)의 어느 일측에 필라멘트(120) 및 캐소드(140)가 형성되고, 반대쪽에 리펠러(130)가 형성된다.
아크챔버(110)에는 가스(예컨대, BF3)가 주입되는 구멍이 형성되고, 아울러 아크챔버(110) 내부에서 형성된 이온이 배출되는 구멍이 형성된다.
필라멘트(120)는 공급되는 전기에너지에 의하여 가열되면서 열전자를 방출하고, 아크챔버(110) 내부로 공급되는 가스와 열전자가 충돌하여 반응하면서 아크챔버(110) 내부에 이온이 형성된다.
본 발명에 따른 소스헤드(1)에서, 필라멘트(120)는 클램핑바(150)에 고정결합된다.
그리고 클램핑바(150) 상에 필라멘트(120)가 안정적으로 고정될 수 있도록 고정스크류(160) 및 고정너트(170)가 구비된다.
고정스크류(160)는 클램핑바(150)를 관통하는 형태로 클램핑바(150)와 결합되며, 이러한 상태에서 고정너트(170)가 고정스크류(160)의 단부에 체결됨으로써 클램핑바(150) 상에 고정스크류(160) 및 고정너트(170)의 고정이 이루어진다.
다만, 클램핑바(150) 상에 고정스크류(160)가 완전히 결합되기 이전에 필라멘트(120)의 단부가 클램핑바(150) 및 고정스크류(160)를 관통하며, 이러한 상태에서 고정너트(170)가 고정스크류(160)와 체결되게 된다.
좀더 구체적으로 설명하면, 클램핑바(150)에는 제1 삽입공(151)이 형성되고 고정스크류(160)에는 제2 삽입공(161)이 형성되며, 고정스크류(160)가 클램핑바(150)에 체결된 상태에서 필라멘트(120)의 단부가 제1 삽입공(151) 및 제2 삽입공(161)에 삽입된 후 고정너트(170)가 고정스크류(160)에 체결됨으로써 클램핑바(150) 상에 필라멘트(120)의 결합이 완료된다.
종래 이온발생부를 이루는 필라멘트(120)의 결합은 장력(tension)을 이용하는 방식이 주로 사용되었는데, 이 경우 열에 의한 변형이 발생될 수 있으므로 필라멘트(120)의 불안정한 지지가 이루어지는 등 문제점이 있었으며, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 클램핑바(150), 고정스크류(160) 및 고정너트(170)에 의해 이루어짐으로써 필라멘트(120)의 안정적인 지지가 이루어질 수 있다.
한편, 고정너트(170)는, 사용온도 및 풀림성을 고려하여 세라믹절연체 또는 흑연으로 이루어지는 것이 바람직하다.
캐소드(140)는 필라멘트(120)를 둘러싸는 형태로 이루어지고 아크챔버(110) 내부를 향하여 노출된다.
리펠러(130)는 필라멘트(120)에 의하여 방출되는 열전자를 반사시키도록 이루어지며, 리펠러(130)에는 다수의 오목홈(131)이 형성될 수 있다.
이때, 오목홈(131)은 격자 형태로 이루어질 수 있다.
리펠러(130)에 오목홈(131)이 형성됨으로써 리펠러(130)의 표면적이 증가하게 된다.
이온발생부(100)의 사용에 따라 리펠러(130) 표면에 생성 화합물(예컨대, WFn 분자)이 증착되는 경우, 이러한 화합물 분자는 리펠러(130)의 오목홈(131)을 메우게 되므로, 화합물의 응집력을 약화시켜 성막(화합물 증착에 의해 형성되는 막)의 크기 증가를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 이온발생부(100)의 사용에 따라 화합물 막이 리펠러(130)에 형성되더라도 그 두께 및 크기 증가를 완화(오목홈(131)이 형성되지 않는 경우와 비교하여 오목홈(131)이 형성되는 경우 화합물 막의 두께 증가를 완화할 수 있음)할 수 있게 되며, 이에 따라 이온발생부(100)의 사용시간을 증가시킬 수 있게 된다.(막의 형성은 그 자체로 아크챔버(110) 내부의 단락(short)를 일으킬 수 있으며, 리펠러(130) 표면에서 막의 일부가 떨어져 나가는 경우 단락 위험성이 증가됨)
또한, 오목홈(131)이 형성된 리펠러(130) 상에 화합물 막이 증착되는 경우, 오목홈(131) 부분에서 화합물 막이 보다 강하게 결합되게 되므로, 화합물 막에서 일부 조각이 리펠러(130)에서 박리되는 것을 방지할 수 있으며, 이온발생부(100)의 사용 중 이러한 조각에 의한 단락현상 발생을 방지할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 소스헤드(1)에서는 아크챔버(110) 내측면에도, 상술한 오목홈(131)과 같은 형태의 오목홈(113이 형성될 수 있으며, 이에 따라 단락 위험성을 방지할 수 있게 된다.
한편 아크챔버(110)에는 어퍼처(111)가 구비되며, 어퍼처(111)는 이온이 빠져나가는 쪽 벽면(앞쪽 벽면)을 이룬다. 즉, 아크챔버(110)에서 이온이 배출되는 슬릿(112) 쪽의 벽면이 어퍼처(111)에 해당된다.(도 6 및 도 7 참조)
어퍼처(111)는 아크챔버(110)의 다른 부분과 분리되어 조립되며, 특히 본 발명에 따른 소스헤드(1)에서 어퍼처(111)는 라이너부(111d), 바디부(111b) 및 슬릿부(111c)로 구분되고, 이들 각 부분이 조립되어 어퍼처(111)를 이룬다.
라이너부(111d)는 어퍼처(111)의 내측면(아크챔버(110) 내부를 향하는 면)을 이루고, 바디부(111b)는 어퍼처(111)의 외측면(아크챔버(110) 외측면)을 이룬다. 라이너부(111d)와 바디부(111b)는 서로 다른 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
라이너부(111d)는 편평한 판 형태로 형성되고, 바디부(111b)에서 라이너부(111d)가 결합되는 쪽 면은 라이너부(111d)와 밀착되도록 편평한 판 형태로 형성된다.
슬릿부(111c)는 아크챔버(110)의 슬릿(112)을 이루는 부분이며, 슬릿부(111c)는 바디부(111b) 중앙에 개재되는 형태로 바디부(111b)와 결합되고, 이러한 상태에서 라이너부(111d)가 바디부(111b)에 결합되면서 어퍼처(111)의 조립이 이루어진다.
본 발명에 따른 소스헤드(1)에서 라이너부(111d)(또는 라이너부(111d) 및 슬릿부(111c))는 소결금속으로 이루어질 수 있고, 특히 텅스텐으로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 고온이 발생하는 아크챔버(110)에서 어퍼처(111)의 내구성을 확보할 수 있다.
한편 어퍼처(111)의 바디부(111b)는 흑연으로 이루어질 수 있는데, 어퍼처(111)가 이와 같이 이루어짐으로써 전체 어퍼처(111)의 무게를 줄이면서도 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
헤드본체(200)는 아크챔버(110) 뒤쪽에 위치하고, 헤드본체(200) 상에 아크챔버(110)가 고정결합된다.
본 발명에 따른 소스헤드(1)에서, 헤드본체(200)는 중앙몸체(210), 베이스플레이트(220) 및 제1 플레이트(230)를 포함하여 이루어지고, 또한 오염방지플레이트(240)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
중앙몸체(210)는, 대체로 전후방향을 따라 긴 원기둥 형태로 이루어진다.
중앙몸체(210)의 내부에는 가스라인(250) 및 쿨링라인(260)이 형성된다.(도 5 참조)
가스라인(250)은 중앙몸체(210)를 전후방향으로 관통하는 관 형태로 이루어지고, 이러한 가스라인(250)을 통하여 아크챔버(110) 내부에 가스를 주입하게 된다.
쿨링라인(260)은 중앙몸체(210)의 전후방향을 따라 긴 관 형태로 이루어지며, 특히 쿨링라인(260)은 이중관 형태로 이루어지고, 서로 이격된 내측관(261) 및 외측관(262)을 포함하여 이루어진다.
이에 따라, 예컨대, 소스헤드(1)의 냉각을 위해 쿨링라인(260)으로 주입된 냉각수는 외측관(262)을 통하여 중앙몸체(210)의 앞쪽으로 이동하며, 중앙몸체(210)를 거친 냉각수는 내측관(261)을 통하여 중앙몸체(210)의 뒤쪽으로 회수되도록 이루어질 수 있으며, 냉각수의 유입 및 배출이 하나의 라인을 통하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 소스헤드(1)에서는 이처럼 쿨링라인(260)을 중앙몸체(210) 내부에 구비되도록 하면서 아울러 이중관 형태로 이루어지도록 하여 구조를 단순화하면서 효과적인 냉각이 이루어지는 소스헤드(1)를 제공할 수 있다.
베이스플레이트(220)는 소스헤드(1)의 후단을 이루며 중앙몸체(210) 뒤쪽에서 직경이 확장되는 형태로 이루어지고 중앙몸체(210)와 일체로 이루어질 수 있다.
베이스플레이트(220)는 전체적으로 편평한 원판 형태로 이루어지고, 베이스플레이트(220)의 중앙에서 중앙몸체(210)가 앞쪽으로 돌출되는 형태를 이룬다. 즉, 베이스플레이트(220)의 중앙과 중앙몸체(210)의 중앙이 동일선상에서 이루어진다.
베이스플레이트(220) 상에는 챔버전원공급라인(270)의 고정부(271)가 장착되고, 아울러 제1 피드스루(280) 및 제2 피드스루(290)가 장착된다.
챔버전원공급라인(270)은, 아크챔버(110) 쪽으로 전원을 공급하는 라인이며, 리펠러(130)에 전원을 공급하는 도체 및 필라멘트(120)에 전원을 공급하는 도체가 이에 포함된다. 그리고 이러한 챔버전원공급라인(270)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 전후 방향으로 긴 막대 형태로 이루어지는 피드스루(272)를 포함하여 이루어질 수 있고, 이러한 피드스루(272)는 도체로 이루어지며 베이스플레이트(220)와 전기적으로 이격된다.
그리고 베이스플레이트(220)와 챔버전원공급라인(270)(피드스루(272))이 전기적으로 서로 절연되도록 하면서 베이스플레이트(220) 상에 챔버전원공급라인(270)(피드스루(272))의 안정된 고정을 위하여 고정부(271)가 구비되며, 고정부(271)는 절연체로 이루어져 베이스플레이트(220)에 직접 체결된다.
제1 피드스루(280)는 매니퓰레이터(300)의 센싱라인(330)에 연결되어 베이스플레이트(220)에 장착된다. 여기서 센싱라인(330)은, 이온발생부(100)로부터 매니퓰레이터(300)로 유입되는 이온빔의 양을 감지하고 또한 매니퓰레이터(300)의 정렬여부를 감지하기 위하여 구비되는 수단이며, 제1 피드스루(280)와 매니퓰레이터(300)를 전기적으로 연결한다.
제1 피드스루(280)는, 도체로 이루어지는 제1 통전핀(281), 절연체로 이루어져 제1 통전핀(281)의 뒤쪽을 둘러싸고 베이스플레이트(220)에 고정결합되는 제1 후방절연체(282), 절연체로 이루어져 제1 통전핀(281)의 앞쪽을 둘러싸고 제1 후방절연체(282)와 이격되는 제1 전방절연체(283)를 포함하여 이루어질 수 있다.
제1 통전핀(281)의 전단은 제1 전방절연체(283) 앞쪽으로 돌출되어 센싱라인(330)과 결합된다.
제2 피드스루(290)는 매니퓰레이터(300)의 전류라인(340)에 연결되어 베이스플레이트(220)에 장착된다. 여기서 전류라인(340)은, 매니퓰레이터(300)에 전류를 공급하기 위하여 구비되는 수단이며, 제2 피드스루(290)와 매니퓰레이터(300)를 전기적으로 연결한다.
제2 피드스루(290)는, 도체로 이루어지는 제2 통전핀(291), 절연체로 이루어져 제2 통전핀(291)의 뒤쪽을 둘러싸고 베이스플레이트(220)에 고정결합되는 제2 후방절연체(292), 절연체로 이루어져 제2 통전핀(291)의 앞쪽을 둘러싸고 제2 후방절연체(292)와 이격되는 제2 전방절연체(293)를 포함하여 이루어질 수 있다.
제2 통전핀(291)의 전단은 제2 전방절연체(293) 앞쪽으로 돌출되어 전류라인(340)과 결합된다.
본 발명에 따른 소스헤드(1)에서는, 이처럼 매니퓰레이터(300)의 센싱라인(330) 및 전류라인(340)이 헤드본체(200)를 이루는 베이스플레이트(220) 쪽으로 연결됨으로써, 소스헤드(1) 및 매니퓰레이터(300)의 전체적인 구조를 단순화할 수 있으며, 베이스플레이트(220) 상에서 모든 전기적수단이 결합되어 유지관리가 용이한 소스헤드(1)를 제공할 수 있다.
또한 매니퓰레이터(300)의 센싱라인(330) 및 전류라인(340)은 상술한 바와 같이 이루어지는 제1 피드스루(280) 및 제2 피드스루(290)와 연결됨으로써 매니퓰레이터(300)의 센싱라인(330) 및 전류라인(340)이 헤드본체(200)와 전기적으로 단락되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
오염방지플레이트(240)는 아크챔버(110)와 베이스플레이트(220) 사이에서 직경이 확장되는 형태로 형성된다.
오염방지플레이트(240)는 전체적으로 편평한 원판 형태로 이루어지고, 오염방지플레이트(240)의 중앙은 베이스플레이트(220)의 중앙과 동일선상에 형성되는 것이 바람직하며, 또한 즉, 오염방지플레이트(240)의 중앙과 중앙몸체(210)의 중앙이 동일선상에서 이루어진다.
오염방지플레이트(240)는 중앙몸체(210)와 개별적으로 이루어져 중앙몸체(210)에 결합될 수 있다.
오염방지플레이트(240)의 직경은, 후술할 하우징(600)의 내경과 이격되는 범위에서 충분히 크게 이루어질 수 있다. 다만, 오염방지플레이트(240)는 후술할 하우징플렌지(700)의 헤드삽입홀(710)의 직경보다 작게 이루어진다.
오염방지플레이트(240)는 아크챔버(110)와 이격되며 아울러 베이스플레이트(220)와 이격된다.
그리고 오염방지플레이트(240)는, 아크챔버(110) 쪽에서 바라보았을 때 챔버전원공급라인(270)의 고정부(271), 제1 피드스루(280) 및 제2 피드스루(290)가 가려질 수 있을 정도의 크기로 이루어진다.
또한 오염방지플레이트(240)는, 챔버전원공급라인(270), 매니퓰레이터(300)의 센싱라인(330) 및 전류라인(340)이 이를 관통할 수 있도록 이루어지며, 관통되는 부분에서 챔버전원공급라인(270), 매니퓰레이터(300)의 센싱라인(330) 및 전류라인(340)과 이격되도록 이루어진다.
이온발생부(100)에서 발생된 이온은 매니퓰레이터(300) 쪽을 향하여 이동하게 되나, 일부는 소스헤드(1) 쪽으로 진입할 수 있게 되는데, 본 발명에 따른 소스헤드(1)에서는 베이스플레이트(220) 앞쪽에 오염방지플레이트(240)가 구비되도록 함으로써 이온이 소스헤드(1) 상에 침전되어 단락을 발생시키거나 오염되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 특히, 오염방지플레이트(240)의 외경은 하우징(600)의 내경과 근접한 크기로 이루어짐으로써(오염방지플레이트(240)의 외경은 하우징(600)의 내경보다 약간 작음), 더욱 효과적으로 이온의 이동을 차단할 수 있게 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 베이스플레이트(220) 상에는 전기적 연결이 이루어지는 각종 라인(도체)이 결합되게 되는데, 본 발명에 따른 오염방지플레이트(240)는 챔버전원공급라인(270)의 고정부(271), 제1 피드스루(280) 및 제2 피드스루(290)를 가릴 수 있는 형태로 이루어짐으로써 베이스플레이트(220) 쪽으로 진입하는 이온을 효과적으로 차단할 수 있으며, 소스헤드(1)의 전체적인 수명을 증가시킬 수 있게 된다.
제1 플레이트(230)는 중앙몸체(210)의 전단에서 직경이 확장되는 형태로 형성된다.
제1 플레이트(230)는 전체적으로 편평한 원판 형태로 이루어지고, 제1 플레이트(230)의 중앙은 중앙몸체(210)의 중앙이 동일선상에서 이루어지는 것이 바람직하다.
제1 플레이트(230)의 직경은, 후술할 하우징(600)의 내경과 이격되는 범위에서 충분히 크게 이루어질 수 있다. 다만, 제1 플레이트(230)는 후술할 하우징플렌지(700)의 헤드삽입홀(710)의 직경보다 작게 이루어진다.
제1 플레이트(230)의 위쪽면에서 이온발생부(100)가 결합되며, 이온발생부(100)의 결합을 위하여 한 쌍의 후크조립체(500)가 구비된다.(도 6 참조)
어느 하나의 후크조립체(500)가 이온발생부(100)의 일측 단부를 고정시키고, 다른 하나의 후크조립체(500)가 이온발생부(100)의 타측 단부를 고정시키도록 이루어진다. 특히 후크조립체(500)는 이온발생부(100)의 아크챔버(110)를 제1 플레이트(230) 상에 고정시키며, 후술하는 바와 같이, 본 발명에 따른 후크조립체(500)는 고온에 의한 열변형이 발생되더라도 이온발생부(100)(특히, 아크챔버(110))의 고정상태를 유지할 수 있도록 이루어진다.
이를 위하여 본 발명에 따른 후크조립체(500)는 후크(510), 제1 와셔(520), 후크스프링(530) 및 제2 와셔(540)를 포함하여 이루어진다.
후크(510)는 대체로 ㄷ자 형태로 이루어지고 이온발생부(100)(아크챔버(110))의 앞쪽 부분을 둘러싸며 단부가 제1 플레이트(230) 뒤쪽으로 돌출된다.
특히 후크(510)는 이온발생부(100)의 어퍼처(111) 부분에 고정되며, 후크(510)와 어퍼처(111) 간의 안정된 결합을 위하여, 어퍼처(111) 상부면에는 후크(510)의 모서리 일부가 삽입되는 요홈이 형성된다.
제1 와셔(520)는 한 쌍으로 구비되며 후크(510)의 양쪽 단부에 고정결합된다. 제1 와셔(520)는 열전달을 고려하여 세라믹절연체로 이루어지는 것이 바람직하다.
후크조립체(500)가 소스헤드(1)에 결합된 상태에서 제1 와셔(520)는 제1 플레이트(230)의 뒤쪽에 위치하며, 제1 플레이트(230)와 이격된다.
제2 와셔(540) 또한 한 쌍으로 구비되며, 제1 와셔(520)와 이격되어 후크(510)에 끼워지는 형태로 후크(510)와 결합된다. 제2 와셔(540)는 후크(510)의 길이방향을 따라 이동할 수 있는 형태로 결합된다. 제2 와셔(540)는 열전달을 고려하여 세라믹절연체로 이루어지는 것이 바람직하다.
후크조립체(500)가 소스헤드(1)에 결합된 상태에서 제2 와셔(540)는 제1 플레이트(230)의 뒤쪽에 위치하며, 제1 플레이트(230)와 밀착된다. 즉, 제2 와셔(540)는 제1 플레이트(230)의 배면에 밀착된다.
후크스프링(530) 또한 한 쌍으로 구비되며 제1 와셔(520)와 제2 와셔(540) 사이에 개재된다.
후크스프링(530)은 통상의 코일스프링과 같은 형태로 이루어질 수 있으며, 후크조립체(500)가 소스헤드(1)에 결합된 상태에서 이온발생부(100)를 안정적으로 고정시킬 수 있도록 충분히 압축된 상태로 후크조립체(500)를 이룬다. 그리고 후크스프링(530)은 고온에 의한 열변형을 고려하여 내열스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 소스헤드(1)에 있어서는 이처럼 이온발생부(100)의 고정을 위하여 후크조립체(500)가 구비됨으로써 이온발생부(100)의 조립이 용이함은 물론, 열에 의한 지속적인 고정력을 보장할 수 있게 된다. 요컨대, 소스헤드(1)의 사용시 상당한 고온이 발생하게 되는데, 본 발명에 따른 후크조립체(500)는 열전달이 우수하고 열변형에 강한 소재로 이루어짐은 물론, 열변형이 발생하더라도 후크스프링(530)에 의한 탄성력이 지속적으로 작용하게 되고 제2 와셔(540)는 제1 플레이트(230)의 배면에 강하게 밀착되게 됨으로써 이온발생부(100)의 안정적인 고정이 이루어지게 된다.
매니퓰레이터(300)는 전위차를 이용하여 이온발생부(100)에서 발생된 이온을 추출하는 것으로서 본 발명에 따른 소스헤드(1)에서 매니퓰레이터(300)는 종래의 매니퓰레이터(Manipulator)와 동일한 작용을 하도록 이루어진다.
다만, 본 발명에 따른 매니퓰레이터(300)는 소스헤드(1)와 직접 결합되는 점 및 단일의 슬롯(320)이 구비되는 점에서 종래의 경우와 차별화된다.
이러한 매니퓰레이터(300)에는 제2 플레이트(310)가 구비되고, 제2 플레이트(310)는 매니퓰레이터(300)의 후단면을 이루며, 전체적으로 편평한 원판 형태로 이루어진다.
매니퓰레이터(300)가 헤드본체(200)에 결합됨에 있어서, 제2 플레이트(310)는 제1 플레이트(230)와 평행하게 이루어진다. 그리고 이때 제2 플레이트(310)의 중앙은 중앙몸체(210)의 중앙 및 제1 플레이트(230)의 중앙과 동일선상에서 이루어진다.
제2 플레이트(310)의 직경은, 후술할 하우징(600)의 내경과 이격되는 범위에서 충분히 크게 이루어질 수 있다. 다만, 제2 플레이트(310)는 후술할 하우징플렌지(700)의 헤드삽입홀(710)의 직경보다 작게 이루어진다.
매니퓰레이터(300)가 헤드본체(200)에 결합됨에 있어서 제2 플레이트(310)는 제1 플레이트(230)와 이격됨은 물론 이온발생부(100)의 어퍼처(111)와 이격된다. 이때 매니퓰레이터(300)의 단일 슬롯(320)은 이온발생부(100)의 어퍼처(111)에 형성된 슬릿(112)과 동일선상에 위치하도록 배열된다.
그리고 이러한 상태에서 매니퓰레이터(300)와 헤드본체(200) 간의 고정결합을 위하여 고정바조립체(400)가 이용된다.(도 4 및 도 5 참조)
본 발명에 따른 소스헤드(1)에서 고정바조립체(400)는 제1 고정바조립체(410) 및 제2 고정바조립체(420)로 구분될 수 있다.
제1 고정바조립체(410)는 중앙절연체(411), 후방커버(412) 및 전방커버(413)를 포함하여 이루어질 수 있다.
중앙절연체(411)는, 매니퓰레이터(300)와 헤드본체(200)간 절연을 위하여 세라믹으로 이루어진다.
후방커버(412)는 앞쪽으로 개구된 용기형태로 이루어지고, 원통형태로 이루어질 수 있으며, 그 내부에 중앙절연체(411)가 삽입된다. 후방커버(412)의 길이는 중앙절연체(411)의 길이보다 짧게 이루어지며, 이에 따라 후방커버(412)만 중앙절연체(411)에 결합된 상태에서 중앙절연체(411)의 앞쪽은 외부에 노출되게 된다.
후방커버(412)는, 중앙절연체(411)의 보호를 위하여 녹는점이 높은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 몰리브덴으로 이루어지는 것이 바람직하다.
후방커버(412)의 후단은 헤드본체(200) 쪽에 고정결합되며, 특히 제1 플레이트(230)의 앞쪽면에 고정결합된다.
전방커버(413)는 뒤쪽으로 개구된 용기형태로 이루어지고, 원통형태로 이루어질 수 있으며, 그 내부에 중앙절연체(411)가 삽입된다. 전방커버(413)의 길이는 중앙절연체(411)의 길이보다 짧게 이루어지며, 이에 따라 전방커버(413)만 중앙절연체(411)에 결합된 상태에서 중앙절연체(411)의 뒤쪽은 외부에 노출되게 된다.
전방커버(413)는 후방커버(412)와 이격되며, 다만 후방커버(412)와 전방커버(413) 중 어느 하나가 다른 하나의 적어도 일부를 둘러싸도록 이루어진다. 예컨대, 전방커버(413)는 후방커버(412)보다 직경이 크게 이루어지고, 전방커버(413)의 후단이 후방커버(412)의 전단 일부를 둘러싸도록 이루어질 수 있다.
전방커버(413) 또한, 중앙절연체(411)의 보호를 위하여 녹는점이 높은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 몰리브덴으로 이루어지는 것이 바람직하다.
전방커버(413)의 전단은 매니퓰레이터(300) 쪽에 고정결합되며, 특히 제2 플레이트(310)의 뒤쪽면에 고정결합된다.
제2 고정바조립체(420)는 고정바(421) 및 절연블록(422)을 포함하여 이루어질 수 있다.
고정바(421)는 상술한 센싱라인(330)과 전기적으로 연결되고, 그라파이트(graphite)로 이루어지는 것이 바람직하다. 고정바(421)는 제1 플레이트(230)를 이격되게 관통하고, 고정바(421)의 전단은 매니퓰레이터(300) 쪽에 고정결합되며, 특히 제2 플레이트(310)의 뒤쪽면에 고정결합된다.
절연블록(422)은 절연체로 이루어져 제1 플레이트(230)의 뒤쪽에서 고정바(421)와 헤드본체(200)를 서로 결합시킨다.
본 발명에 따른 소스헤드(1)에서는 이처럼 제1 고정바조립체(410) 및 제2 고정바조립체(420)에 의하여 매니퓰레이터(300)가 소스헤드(1)에 고정결합되도록 이루어짐으로써 안정된 결합이 이루어지고, 매니퓰레이터(300)의 고정을 위한 별도의 조립체를 형성할 필요가 없으므로 부품을 단순화하고 전체 중량을 감소시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에서는 매니퓰레이터(300)의 센싱라인(330)을 이루는 고정바(421)를 매니퓰레이터(300)의 고정수단으로 이용함으로써 구조를 더욱 단순화할 수 있다.
하우징(600)은 원통 형태로 이루어지고, 소스헤드(1)의 조립시 아크챔버(110) 및 헤드본체(200)를 둘러싸도록 이루어진다. 하우징(600)은, 이온이 소스헤드(1)의 표면에 들러붙어 오염시키는 것을 방지하거나 완화하기 위하여 사용되는 것이나, 하우징(600)이 소스헤드(1)의 표면을 완전히 밀폐할 수는 없는 것이므로, 하우징(600) 내부로 이온이 유입되는 것은 완벽하게 차단하는 것은 곤란하다.
다만, 본 발명에 따른 소스헤드(1)에서는, 하우징(600) 내부로 이온이 유입되더라도 이온에 의한 소스헤드(1)의 오염을 최대한 방지하도록 이루어지며, 이를 위한 주요한 수단으로서 오염방지플레이트(240) 및 오염방지턱(610)이 구비된다.
소스헤드(1)의 조립시 하우징(600) 내부에서 오염방지플레이트(240), 제1 플레이트(230) 및 제2 플레이트(310)의 각각의 테두리는 하우징(600) 내주면과 이격되고, 오염방지플레이트(240)와 하우징(600)간의 이격거리는 원주방향을 따라 일정하게 이루어진다.
제1 플레이트(230)와 하우징(600)간의 이격거리 또한 원주방향을 따라 일정하게 이루어지고, 제2 플레이트(310)와 하우징(600)간의 이격거리 또한 원주방향을 따라 일정하게 이루어진다.
그리고 본 발명에 따른 소스헤드(1)에서 하우징(600)의 내주면에는 앞서 언급한 오염방지턱(610)이 형성된다.
오염방지턱(610)은 하우징(600)의 내주면에서 내측방향으로 돌출형성되고, 오염방지턱(610)은 원주방향 전체에서 일정한 크기 및 돌출높이로 돌출되며, 이에 따라 오염방지턱(610)이 형성되는 부분에서 내경은 하우징(600)의 다른 부분의 내경보다 작게 이루어진다.
그리고 소스헤드(1)의 조립시 오염방지턱(610)은 오염방지플레이트(240)의 바로 앞쪽에 위치하고, 오염방지턱(610)의 내경은 오염방지플레이트(240)의 외경보다 작게 이루어진다.
이와 같이 이루어짐으로써 하우징(600) 앞쪽에서 내부로 유입된 이온은 하우징(600) 내측면을 타고 뒤쪽으로 이동하다가 상당부분이 오염방지턱(610) 상에서 응착되게 되며, 하우징(600) 뒤쪽으로 이동하는 것을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.
또한, 오염방지턱(610)을 넘어 하우징(600) 뒤쪽으로 이동하는 이온이 있는 경우에도, 오염방지플레이트(240)의 외경이 오염방지턱(610)의 내경보다 크게 이루어짐으로써 오염방지턱(610)과 오염방지플레이트(240) 사이의 틈으로 이동하는 것을 효과적으로 차단할 수 있고 대부분의 이온이 오염방지플레이트(240) 앞쪽 면에 응착되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 소스헤드(1)에 있어서 하우징(600)은 그 자체로 소스헤드(1)의 헤드본체(200)에 결합되는 것이 아니고, 하우징플렌지(700)를 통하여 헤드본체(200)에 결합된다. 즉, 하우징(600)은 하우징플렌지(700)와 결합되고 하우징플렌지(700)가 헤드본체(200)와 결합(특히, 베이스플레이트(220)에 결합됨)된다.
하우징플렌지(700)는 전체적으로 도넛 형태로 이루어지되 대체로 편평한 판 형태로 이루어진다.
하우징플렌지(700) 중앙에는 전후방향으로 관통된 헤드삽입홀(710)이 구비되고, 헤드삽입홀(710)의 앞쪽에 하우징(600)의 외경에 상응(하우징(600)의 외경과 동일하거나 약간 큼)하는 내경을 갖는 하우징안착부(720)가 구비되며, 헤드삽입홀(710)의 뒤쪽에 베이스플레이트(220)의 외경에 상응(베이스플레이트(220)의 외경과 동일하거나 약간 큼)하는 내경을 갖는 베이스안착부(730)가 구비된다.
헤드삽입홀(710)의 직경은 하우징(600)의 외경 및 베이스플레이트(220)의 외경보다 작게 이루어진다.
먼저 하우징(600)과 하우징플렌지(700) 간의 결합에 대하여 설명한다.
하우징(600)과 하우징플렌지(700)의 결합을 위하여 고정절편(721)이 구비되고, 고정절편(721)은 하우징플렌지(700)에서 결합되고 또한 분리될 수 있도록 이루어지며, 일측 단부가 하우징(600) 외측면의 홈(도면부호 미표시)에 걸리거나 삽입되도록 이루어질 수 있다.
하우징플렌지(700)의 하우징안착부(720) 상에 하우징(600)의 후단이 안착된 상태에서, 하우징플렌지(700)에는 볼트(722)를 통하여 고정절편(721)이 결합될 수 있으며, 이때 하우징(600)의 외측면 일부가 고정절편(721)에 걸림으로써 하우징플렌지(700)와 하우징(600)의 결합이 이루어진다.
그리고 고정절편(721) 및 볼트(722)는 각각 하우징(600)의 원주방향을 따라 다수 개로 구비될 수 있고, 이때 각 고정절편(721) 및 볼트(722)는 일정한 간격으로 배열되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 이와 같이 하우징(600)이 하우징플렌지(700)와 분리결합 가능하게 이루어짐으로써 소스헤드(1)로부터 하우징(600) 부분만을 용이하게 분리할 수 있으며, 아울러 하우징(600)의 결합 및 분리가 용이하게 이루어지게 된다.
다음으로 하우징플렌지(700)와 헤드본체(200)(특히, 베이스플레이트(220)) 간의 결합에 대하여 설명한다.
헤드본체(200)는 하우징플렌지(700)의 뒤쪽에서 앞쪽으로 이동하면서 헤드삽입홀(710)을 관통하고, 베이스플레이트(220)의 앞쪽 테두리가 베이스안착부(730) 후단에 밀착된다.
이러한 상태에서, 클램핑조립체(740)를 통하여 하우징플렌지(700)와 베이스플레이트(220) 간의 결합이 이루어지도록 할 수 있다.(도 8 참조)
구체적으로 클램핑조립체(740)는 베이스핀(741), 슬라이더(742), 핑거부(743) 및 베이스스프링(744)을 포함하여 이루어질 수 있다.
베이스핀(741)은 헤드삽입홀(710)의 바깥쪽에서 하우징플렌지(700)의 배면에 고정결합되며 전후방향으로 길게 이루어진다. 베이스핀(741)의 뒤쪽 단부에는 직경이 확장되는 형태로 이루어지고, 이러한 부분에 베이스스프링(744) 및 슬라이더(742)가 걸려 이탈하지 않도록 이루어진다.
베이스스프링(744)은 베이스핀(741)을 상대로 슬라이더(742)를 뒤쪽으로 탄력지지하도록 이루어지며, 이러한 베이스스프링(744)은 통상의 코일스프링과 같은 형태로 이루어지며 베이스핀(741)에 끼워질 수 있다. 그리고 베이스스프링(744)은 탄성력을 저장하도록 압축된 상태에서 베이스핀(741)과 슬라이더(742) 사이에 개재된다.
슬라이더(742)는 베이스핀(741) 및 베이스스프링(744)을 둘러싸는 형태로 이루어지고 베이스핀(741)의 길이방향(전후방향)을 따라 왕복이동할 수 있도록 이루어진다. 슬라이더(742)의 내부에는 베이스스프링(744)이 개재되는 공간이 구비되며 슬라이더(742)가 베이스핀(741)을 상대로 뒤쪽으로 이동할수록 베이스스프링(744)을 더욱 압축하며 베이스스프링(744)은 더욱 강한 탄성력을 저장하게 된다.
핑거부(743)는 슬라이더(742)에 고정결합되거나 슬라이더(742)와 일체로 이루어지고, 헤드삽입홀(710) 쪽을 향하여 돌출되며, 특히 그 단부가 베이스플레이트(220)의 뒤쪽면에 밀착될 수 있도록 이루어진다.
베이스스프링(744)를 압축하면서 슬라이더(742) 및 핑거부(743)가 베이스핀(741)의 뒤쪽으로 충분히 이동한 상태에서 베이스플레이트(220)는 베이스안착부(730) 상에 밀착될 수 있으며, 이러한 상태에서 슬라이더(742) 및 핑거부(743)를 전진시켜 베이스플레이트(220)를 고정시킬 수 있다.
이와 같이 이루어지는 클램핑조립체(740)는 하우징플렌지(700)의 원주방향을 따라 다수 개로 구비될 수 있고, 이때 각 클램핑조립체(740)는 일정한 간격으로 배열되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 이와 같이 이루어지는 클램핑조립체(740)가 구비됨으로써 하우징플렌지(700) 및 하우징(600)이 헤드본체(200)에 용이하게 결합될 수 있으며, 아울러 하우징(600)의 결합 및 분리가 용이하게 이루어지게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 소스헤드(1)에 의하면, 매니퓰레이터(300)가 소스헤드(1)에 일체로 고정되도록 이루어짐으로써 매니퓰레이터(300)의 설치 및 연결을 위한 구조를 단순화할 수 있고 또한 매니퓰레이터(300)의 슬롯(320)을 1개로 구비하여 이온빔 통과를 위한 매니퓰레이터(300)의 정렬이 용이한 소스헤드(1)를 제공할 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 소스헤드 100 : 이온발생부
110 : 아크챔버 111 : 어퍼처
112 : 슬릿 120 : 필라멘트
130 : 리펠러 131 : 오목홈
140 : 캐소드 150 : 클램핑바
151 : 제1 삽입공 160 : 고정스크류
161 : 제2 삽입공 170 : 고정너트
200 : 헤드본체 210 : 중앙몸체
220 : 베이스플레이트 230 : 제1 플레이트
240 : 오염방지플레이트 250 : 가스라인
260 : 쿨링라인 261 : 내측관
262 : 외측관 270 : 챔버전원공급라인
271 : 고정부 272 : 피드스루
280 : 제1 피드스루 281 : 제1 통전핀
282 : 제1 후방절연체 283 : 제1 전방절연체
290 : 제2 피드스루 291 : 제2 통전핀
292 : 제2 후방절연체 293 : 제2 전방절연체
300 : 매니퓰레이터 310 : 제2 플레이트
320 : 슬롯
400 : 고정바조립체 410 : 제1 고정바조립체
411 : 중앙절연체 412 : 후방커버
413 : 전방커버 420 : 제2 고정바조립체
421 : 고정바 422 : 절연블록
500 : 후크조립체 510 : 후크
520 : 제1 와셔 530 : 후크스프링
540 : 제2 와셔
600 : 하우징 610 : 오염방지턱
700 : 하우징플렌지 710 : 헤드삽입홀
720 : 하우징안착부 730 : 베이스안착부
740 : 클램핑조립체 741 : 베이스핀
742 : 슬라이더 743 : 핑거부
744 : 베이스스프링

Claims (7)

  1. 반도체공정 중 웨이퍼에 불순물을 주입하기 위하여 사용되는 소스헤드에 있어서,
    열전자와 가스가 충돌하여 이온이 형성되는 공간을 이루는 아크챔버;
    상기 아크챔버 뒤쪽에 위치하고, 상기 아크챔버가 고정결합되는 제1 플레이트가 구비되는 헤드본체; 및
    상기 아크챔버를 상기 제1 플레이트 상에 고정시키는 후크조립체를 포함하고,
    상기 후크조립체는, 고온에 의한 열변형이 발생되더라도 상기 아크챔버의 고정상태를 유지할 수 있도록 이루어지고,
    상기 후크조립체는,
    ㄷ자 형태로 이루어져 상기 아크챔버의 앞쪽 부분을 둘러싸고, 후단이 제1 플레이트 뒤쪽으로 돌출되는 후크;
    상기 후크의 후단에 고정결합되는 제1 와셔;
    상기 제1 와셔와 이격되어 상기 후크에 끼워지고, 전후방향으로 이동할 수 있도록 이루어지는 제2 와셔; 및
    상기 제1 와셔와 상기 제2 와셔 사이에 위치하며, 상기 제2 와셔를 앞쪽으로 탄력지지하는 후크스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 소스헤드.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아크챔버에서, 이온이 외부로 방출되는 통로를 이루는 슬릿이 형성되는 어퍼처는, 상기 아크챔버 내부를 이루는 면과 상기 아크챔버 외부를 이루는 면이 서로 다른 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소스헤드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 어퍼처는,
    상기 아크챔버 내부면을 이루는 라이너부;
    상기 아크챔버 외부면을 이루는 바디부; 및
    상기 슬릿을 이루는 슬릿부를 포함하고,
    상기 라이너부가 텅스텐으로 이루어지거나, 상기 라이너부 및 상기 슬릿부가 텅스텐으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소스헤드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 헤드본체는,
    원기둥형태로 이루어져 전후방향으로 길게 형성되는 중앙몸체;
    상기 중앙몸체 내부에서 전후방향으로 길게 이루어지고, 관 형태로 이루어져 상기 아크챔버 내부에 공급되는 가스가 이동하는 가스라인; 및
    상기 중앙몸체 내부에서 전후방향으로 길게 이루어지고, 관 형태로 이루어져 내부에 냉각수가 이동하는 쿨링라인을 포함하고,
    상기 쿨링라인은, 냉각수의 유입 및 배출이 함께 이루어지도록, 이중관 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소스헤드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 아크챔버 앞쪽에 위치하고, 상기 아크챔버에서 생성된 이온을 추출하는 매니퓰레이터를 포함하고,
    상기 헤드본체는, 후단에서 직경이 확장되는 형태로 이루어지는 베이스플레이트를 포함하며,
    상기 매니퓰레이터의 센싱라인 및 전류라인은, 상기 베이스플레이트에 장착되는 제1 피드스루 및 제2 피드스루를 통해 연결되는 것을 특징이로 하는 소스헤드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 피드스루는,
    도체로 이루어져 상기 센싱라인과 연결되는 제1 통전핀;
    절연체로 이루어져 상기 제1 통전핀의 뒤쪽을 둘러싸고 상기 베이스플레이트에 고정결합되는 제1 후방절연체; 및
    절연체로 이루어져 상기 제1 통전핀의 앞쪽을 둘러싸고 상기 제1 후방절연체와 이격되는 제1 전방절연체를 포함하고,
    상기 제2 피드스루는,
    도체로 이루어져 상기 전류라인과 연결되는 제2 통전핀;
    절연체로 이루어져 상기 제2 통전핀의 뒤쪽을 둘러싸고 상기 베이스플레이트에 고정결합되는 제2 후방절연체; 및
    절연체로 이루어져 상기 제2 통전핀의 앞쪽을 둘러싸고 상기 제2 후방절연체와 이격되는 제2 전방절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 소스헤드.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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