KR102337327B1 - 전하 교환 셀용 챔버 - Google Patents
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Abstract
전하 교환 셀용 챔버가 개시된다. 본 발명의 전하 교환 셀용 챔버는, 양이온 소스(positive ion source) 또는 터보 펌프(turbo pump)가 설치되는 제1 포트와, 90도 분석 자석(90-degree analyzing magnet)과 연결된 제2 포트를 구비하는 하우징; 제2 포트에 탈착 가능하게 결합되고, 제1 관통홀을 형성하는 캡; 및 제1 관통홀에 삽입되고, 양이온 소스가 생성한 빔이 통과하는 제2 관통홀을 형성하는 부시(bush)를 포함하고, 하우징으로부터 캡을 분리하고, 부시를 교체하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 전문 세정인력이 아니더라도 챔버 내면에 부착된 오염물질의 완전하고 신속한 세정이 가능하고, 그래파이트 부시의 교체를 신속하게 수행할 수 있으며, 그래파이트 부시를 교체하더라도 빔의 얼라인먼트 작업을 다시 진행할 필요가 없도록 이루어지는 전하 교환 셀용 챔버를 제공할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 전하 교환 셀용 챔버에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이온 주입(ion implantation) 설비에서 양이온 소스(positive ion source)와 90도 분석 자석(90-degree analyzing magnet) 사이에 구비되도록 이루어지는 전하 교환 셀용 챔버에 관한 것이다.
최근 반도체의 고집적화(high accumulation)에 따라 실리콘 기판 내부의 불순물 프로파일(impurity profile)을 자유롭게 제어할 수 있는 고에너지 주입공정(high energy implant process)의 중요성이 높아지고 있다.
이온을 고에너지로 가속하고 실리콘 기판에 주입하는 방법으로 직렬 가속 원리(tandem acceleration principles)가 널리 사용되고 있다.
직렬 가속 원리에서 음이온 빔(negative ion beam)은 양이온 소스(positive ion source)와 전하 교환 셀(charge exchange cell)을 결합하거나, 스퍼터 타입 음이온 소스(sputter type negative ion source)를 사용하여 생성된다. 이 음이온 빔은 높은 양의 전압(high positive voltage)으로 유지되고, 터미널 전압(terminal voltage)으로 가속되는 가속기 단자(accelerator terminal)로 향한다.
가속기 단자의 가속된 음이온 빔은 가스 또는 얇은 포일을 통과하며 전자가 제거되고, 빔은 양이온 빔(positive ion beam)으로 변환된다. 이 양이온 빔은 높은 양의 전위로 유지되는 가속기 단자에서 다시 접지 전위(ground potential)로 가속되어 최종 에너지를 획득하게 된다.
이와 관련하여 미국 등록특허공보 제5300891호(이하 '선행문헌')는 이온 가속기(ion accelerator)를 개시하고 있다.
선행문헌의 이온 가속기에서 양이온은 열음극 PIG 이온 소스(hot-cathode PIG ion source)에 의해 생성된다. 양이온은 이온 소스에 높은 양의 전압을 가하여 빔으로 추출된다. 추출된 양이온 빔은 추출 전극 시스템 직후에 설치된 전하 교환 셀을 통과할 때 마그네슘 증기(magnesium vapor)와 충돌하며, 양이온 빔의 일부 양이온은 마그네슘에서 두 개의 전자를 픽업(pick up)하여 음이온 빔으로 변환된다.
전하 교환 셀을 통과한 후, 이 빔은 90도 분석 자석(90-degree analyzing magnet)을 통해 전하 상태 및 이온 질량에 따라 분석되고, 원하는 음이온만 직렬 가속기(tandem accelerator)에 주입된다.
도 1은 종래 전하 교환 셀용 챔버를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 종래 전하 교환 셀용 챔버의 A-A' 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 전하 교환 셀용 챔버는 직육면체 형태를 형성한다. 종래 전하 교환 셀용 챔버의 각 면에는 포트가 형성된다. 포트는 포트A, 포트B, 포트C, 포트D, 포트E, 포트F를 포함한다. 도시되지는 않았으나, 투명창이 설치되는 포트를 더 포함한다.
포트A에 양이온 소스(positive ion source) 또는 터보 펌프(turbo pump)가 설치된다. 포트B는 양이온 소스에서 생성된 빔이 통과하는 홀을 형성한다. 빔은 포트B를 통과하여 90도 분석 자석(90-degree analyzing magnet) 쪽으로 진입한다. 포트C에 양이온 소스 또는 터보 펌프가 설치된다.
포트D에 셀 오븐(cell oven)이 설치된다. 대한민국 공개특허공보 제호에 개시된 바와 같이, 이온주입설비의 셀 오븐은 공지된 기술이므로 이의 자세한 설명은 생략하고자 한다.
포트E 및 포트F에 매니퓰레이터(manipulator), 서프레션 피드스루(suppression feedthrough)가 설치된다. 매니퓰레이터, 서프레션 피드스루는 이온주입설비에 널리 사용되는 장치이므로 이의 자세한 설명은 생략하고자 한다.
이온 주입 공정을 진행할 때 장비를 장시간 사용하게 되면, 보론(boron), 인(phosphine) 등 부산물이 챔버(chamber) 내에 형성된다. 부산물은 필라멘트 전류(filamnet current)를 증가시키고, 장비 내의 절연 부분을 연결시켜 비정상적인 아크 플라스마(arc plasma)를 형성하는 요인으로 작용한다. 따라서, 부산물이 발생하면 빔(beam)의 포커싱 악화, 소스(source) 수명 단축 등의 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 챔버 내면에 부착된 부산물은 주기적으로 완전히 제거되어야 한다.
이온 주입 공정의 전체 생산성을 향상시키려면, 부산물의 완벽한 제거는 물론, 부산물 세정시간의 단축이 요구된다. 부산물 세정은 이를 전담하는 전문인력에 의해 수행되고 있다. 그러나 전문인력이라고 할지라도 부산물 세정시간의 단축에는 일정한 한계가 있다.
종래 전하 교환 셀용 챔버 내부에 링 형태의 그래파이트 부시(graphite bush)가 구비된다. 그래파이트 부시는 홀(1H)을 통과하는 빔을 포커싱(focusing)하고 필터링(filtering)하는 기능을 한다. 그래파이트 부시는 부산물에 의한 오염되면 교체되는 소모성 자재이다.
빔이 정확하게 포커싱되려면, 이온 소스, 서프레션 피드스루, 그래파이트 부시 등의 구성품들의 정확한 얼라인먼트가 중요하다. 그러나 종래 전하 교환 셀용 챔버는 서프레션 피드스루 등 구성품에 그래파이트 부시가 결합됨에 따라, 그래파이트 부시의 교체시마다 서프레션 피드스루 등 구성품들의 얼라인먼트 작업을 다시 수행해야 하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 전문 세정인력이 아니더라도 챔버 내면에 부착된 오염물질의 완전하고 신속한 세정이 가능하고, 그래파이트 부시의 교체를 신속하게 수행할 수 있으며, 그래파이트 부시를 교체하더라도 챔버에 설치되는 구성품들의 얼라인먼트 작업을 다시 진행할 필요가 없도록 이루어지는 전하 교환 셀용 챔버를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 양이온 소스(positive ion source) 또는 터보 펌프(turbo pump)가 설치되는 제1 포트와, 90도 분석 자석(90-degree analyzing magnet)과 연결된 제2 포트를 구비하는 하우징; 상기 제2 포트에 탈착 가능하게 결합되고, 제1 관통홀을 형성하는 캡; 및 상기 제1 관통홀에 삽입되고, 상기 양이온 소스가 생성한 빔이 통과하는 제2 관통홀을 형성하는 부시(bush)를 포함하고, 상기 하우징으로부터 상기 캡을 분리하고, 상기 부시를 교체하는 것을 특징으로 하는 전하 교환 셀용 챔버에 의하여 달성된다.
상기 캡은 상기 하우징에 제1볼트에 의해 체결되고, 상기 캡은 얼라인먼트 핀에 의해 상기 제1볼트에 의한 체결위치가 정렬되도록 이루어질 수 있다.
상기 90도 분석 자석에 제2볼트에 의해 체결되고, 상기 캡이 삽입되는 제3 관통홀을 형성하는 블록을 더 포함하고, 상기 하우징은 상기 블록에 제3볼트에 의해 체결되고, 상기 하우징과 상기 블록 사이에 실링부재가 개재되도록 이루어질 수 있다.
공정 부산물에 의한 상기 하우징 내면의 오염이 차단되도록, 상기 하우징의 내면에 부착되는 실드를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 하우징에 제3 포트 및 제4 포트가 더 구비되고, 상기 실드는, 상기 제1 포트를 통해 상기 하우징 내부에 제1방향으로 삽입되는 제1 실드; 상기 제1 포트를 통해 상기 하우징 내부에 상기 제1방향과 동일한 제2방향으로 삽입되고, 상기 캡의 가장자리를 덮는 제2 실드; 상기 제3 포트를 통해 상기 하우징 내부에 제3방향으로 삽입되는 제3 실드; 및 상기 제4 포트를 통해 상기 하우징 내부에 제4방향으로 삽입되는 제4 실드를 포함하며, 상기 제1방향, 상기 제3방향 및 상기 제4방향은 서로 직각을 이루도록 이루어질 수 있다.
상기 제1 실드는, 상기 제2 실드가 상기 제1방향으로 안착되는 턱부를 포함하고, 상기 제2 실드는, 상기 제3 실드에 상기 제1방향으로 안착되는 연장부를 포함하며, 상기 제2 실드는 상기 턱부 및 상기 연장부에 의해 상기 캡과 이격되도록 이루어질 수 있다.
상기 하우징에 제5 포트가 더 구비되고, 상기 실드는, 상기 제5 포트에 상기 제3방향으로 삽입되는 제5 실드를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 제1 실드 및 제2 실드는 제1 포트를 통해 하우징 내부에 제1방향으로 삽입되고, 제3 실드는 제3 포트를 통해 하우징 내부에 제3방향으로 삽입되며, 제4 실드는 제4 포트를 통해 하우징 내부에 제4방향으로 삽입되면, 실드가 공정 부산물에 의한 상기 하우징 내면의 오염을 차단함으로써, 전문 세정인력이 아니더라도 챔버 내면에 부착된 오염물질의 완전하고 신속한 세정이 가능하도록 이루어지는 전하 교환 셀용 챔버를 제공할 수 있게 된다.
또한, 캡이 하우징의 제2 포트에 탈착 가능하게 결합되고, 부시가 캡의 제1 관통홀에 삽입되어, 하우징으로부터 캡을 분리하고 나서, 간단히 부시를 교체할 수 있음에 따라, 그래파이트 부시의 교체를 신속하게 수행할 수 있도록 이루어지는 전하 교환 셀용 챔버를 제공할 수 있게 된다.
또한, 캡은 하우징에 제1볼트에 의해 체결되고, 캡은 얼라인먼트 핀에 의해 제1볼트에 의한 체결위치가 정렬됨으로써, 그래파이트 부시를 교체하더라도 챔버에 설치되는 구성품들의 얼라인먼트 작업을 다시 진행할 필요가 없도록 이루어지는 전하 교환 셀용 챔버를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 종래 전하 교환 셀용 챔버를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 종래 전하 교환 셀용 챔버의 A-A' 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 교환 셀용 챔버를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 전하 교환 셀용 챔버의 하우징과 실드의 분해사시도이다.
도 5는 도 3의 전하 교환 셀용 챔버의 하우징과 캡 및 부시의 분해사시도이다.
도 6은 도 3의 전하 교환 셀용 챔버의 단면도이다.
도 7(a)는 도 6의 전하 교환 셀용 챔버의 A 부분 확대도이다.
도 7(b)는 도 6의 전하 교환 셀용 챔버의 B 부분 확대도이다.
도 8은 도 3의 전하 교환 셀용 챔버의 단면도이다.
도 9(a)는 도 8의 전하 교환 셀용 챔버의 C 부분 확대도이다.
도 9(b)는 도 8의 전하 교환 셀용 챔버의 D 부분 확대도이다.
도 9(c)는 도 8의 전하 교환 셀용 챔버의 E 부분 확대도이다.
도 9(d)는 도 8의 전하 교환 셀용 챔버의 F 부분 확대도이다.
도 10은 도 3의 전하 교환 셀용 챔버의 실드를 나타내는 전면사시도이다.
도 11은 도 3의 전하 교환 셀용 챔버의 실드를 나타내는 후면사시도이다.
도 2는 도 1의 종래 전하 교환 셀용 챔버의 A-A' 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 교환 셀용 챔버를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 전하 교환 셀용 챔버의 하우징과 실드의 분해사시도이다.
도 5는 도 3의 전하 교환 셀용 챔버의 하우징과 캡 및 부시의 분해사시도이다.
도 6은 도 3의 전하 교환 셀용 챔버의 단면도이다.
도 7(a)는 도 6의 전하 교환 셀용 챔버의 A 부분 확대도이다.
도 7(b)는 도 6의 전하 교환 셀용 챔버의 B 부분 확대도이다.
도 8은 도 3의 전하 교환 셀용 챔버의 단면도이다.
도 9(a)는 도 8의 전하 교환 셀용 챔버의 C 부분 확대도이다.
도 9(b)는 도 8의 전하 교환 셀용 챔버의 D 부분 확대도이다.
도 9(c)는 도 8의 전하 교환 셀용 챔버의 E 부분 확대도이다.
도 9(d)는 도 8의 전하 교환 셀용 챔버의 F 부분 확대도이다.
도 10은 도 3의 전하 교환 셀용 챔버의 실드를 나타내는 전면사시도이다.
도 11은 도 3의 전하 교환 셀용 챔버의 실드를 나타내는 후면사시도이다.
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.
본 발명의 전하 교환 셀용 챔버(10)는, 전문 세정인력이 아니더라도 챔버(10) 내면에 부착된 오염물질의 완전하고 신속한 세정이 가능하고, 그래파이트 부시(300)의 교체를 신속하게 수행할 수 있으며, 그래파이트 부시(300)를 교체하더라도 챔버(10)에 설치되는 구성품들의 얼라인먼트 작업을 다시 진행할 필요가 없도록 이루어진다.
미국 등록특허공보 제5300891호를 참조하면, 전하 교환 셀용 챔버는 이온 주입(ion implantation) 설비에서 양이온 소스(positive ion source)와 90도 분석 자석(90-degree analyzing magnet) 사이에 구비된다.
이온 가속기에서 양이온은 열음극 양이온 소스에 의해 생성된다. 양이온은 양이온 소스에 높은 양의 전압을 가하여 빔으로 추출된다. 추출된 양이온 빔은 전하 교환 셀을 통과할 때 마그네슘 증기(magnesium vapor)와 충돌하며, 양이온 빔의 일부 양이온은 마그네슘에서 두 개의 전자를 픽업(pick up)하여 음이온 빔으로 변환된다.
전하 교환 셀을 통과한 후, 빔은 90도 분석 자석을 통해 전하 상태 및 이온 질량에 따라 분석되고, 원하는 음이온만 직렬 가속기(tandem accelerator)에 주입된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전하 교환 셀용 챔버(10)는 종래 전하 교환 셀용 챔버(1)를 상술한 목적에 따라 개량한 것으로 이해되어야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 교환 셀용 챔버(10)를 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 3의 전하 교환 셀용 챔버(10)의 하우징(100)과 실드(500)의 분해사시도이다. 도 5는 도 3의 전하 교환 셀용 챔버(10)의 하우징(100)과 캡(200) 및 부시(300)의 분해사시도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 이하에서 본 발명의 용이한 이해를 위해 3차원 직각좌표(three dimentional space cartesian coordinates)를 사용하여 방향을 구분하고자 한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 교환 셀용 챔버(10)는 하우징(100), 캡(200), 부시(300), 블록(400) 및 실드(500)를 포함한다.
하우징(100)은 대략 직육면체 형태를 형성한다. 하우징(100)은 AL6061 등 알루미늄 합금 재질로 제조될 수 있다. 하우징(100)의 각 면에는 각각 포트가 형성된다. 포트는 하우징(100)의 개구부로 이해될 수 있다.
포트는 제1 포트(101), 제2 포트(102), 제3 포트(103), 제4 포트(104), 제5 포트(105), 제6 포트(106) 및 제7 포트(107)를 포함한다.
제1 포트(101)에 양이온 소스(positive ion source)가 설치(연결)된다. 제1 포트(101)는 원형 홀 형태를 형성할 수 있다. 제1 포트(101)는 하우징(100) 외벽을 Z축방향으로 관통하는 홀 형태를 형성한다. 하우징(100) 내면의 일부(이하 '제1 내면(F1)')는 제1 포트(101)의 내면으로부터 제1방향으로 연장된 형태를 형성한다. 여기서 제1방향은 Z축방향과 반대방향을 의미한다.
제2 포트(102)는 양이온 소스에서 생성된 빔이 통과하는 홀을 형성한다. 제2 포트(102)는 90도 분석 자석과 연결된다. 제2 포트(102)는 원형 홀 형태를 형성할 수 있다. 제2 포트(102)는 하우징(100) 외벽을 Z축방향으로 관통하는 홀 형태를 형성한다. 빔은 제2 포트(102)를 통과하여 90도 분석 자석(90-degree analyzing magnet) 쪽으로 진입한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(100)은 제3볼트(B3)에 의해 블록(400)에 체결된다. 하우징(100)은 제1 얼라인먼트 핀(AP1)에 의해 제3볼트(B3)에 의한 체결위치가 정렬된다. 블록(400)은 XY평면 방향으로 넓은 블록(400) 형태를 형성한다. 블록(400)은 90도 분석 자석의 케이스에 제2볼트(B2)에 의해 체결된다.
블록(400)은 캡(200)이 삽입되는 제3 관통홀(401)을 형성한다. 제3 관통홀(401)은 원형 홀 형태를 형성할 수 있다. 제3 관통홀(401)은 제2 포트(102)와 동일한 반경으로 형성된다. 제2 포트(102)는 제3 관통홀(401)과 연결된다.
하우징(100)과 블록(400) 사이에 오링(oring) 등 실링부재(OR)가 개재된다. 블록(400)에 제3 관통홀(401)의 둘레를 따라 원형 홈이 형성된다. 실링부재(OR)는 홈에 삽입된다. 고에너지 주입공정(high energy implant process)에서 하우징(100) 내부는 진공을 형성한다. 실링부재(OR)는 하우징(100)과 블록(400) 사이를 통한 외부 기체의 유입을 차단한다.
제3 포트(103)에 터보 펌프(turbo pump)가 설치(연결)된다. 제3 포트(103)는 원형 홀 형태를 형성할 수 있다. 제3 포트(103)는 하우징(100) 외벽을 Y축방향으로 관통하는 홀 형태를 형성한다.
경우에 따라, 제1 포트(101)에 터보 펌프가 설치(연결)되고, 제3 포트(103)에 양이온 소스가 설치(연결)될 수도 있다.
하우징(100) 내면의 일부(이하 '제3 내면(F3)')는 제3 포트(103)의 내면으로부터 제3방향으로 연장된 형태를 형성한다. 여기서 제3방향은 Y축방향과 반대방향을 의미한다.
제4 포트(104)에 투명창이 설치된다. 작업자는 투명창을 통해 하우징(100) 내부를 시각적으로 확인할 수 있다. 제4 포트(104)는 사각형 홀 형태를 형성할 수 있다. 제4 포트(104)는 하우징(100) 외벽을 X축방향으로 관통하는 홀 형태를 형성한다.
하우징(100) 내면의 일부(이하 '제4 내면(F4)')는 제4 포트(104)의 내면으로부터 제4방향으로 연장된 형태를 형성한다. 여기서 제4방향은 X축방향과 반대방향을 의미한다. 따라서, 제1방향, 제3방향 및 제4방향은 서로 직각을 형성한다.
제1 내면(F1), 제3 내면(F3) 및 제4 내면(F4)은 하우징(100) 내부에서 서로 연결된다. 제1 내면(F1), 제3 내면(F3) 및 제4 내면(F4)은 제2 포트(102)의 둘레부(이하 '제2 내면(F2)')와 함께 하우징(100)의 내면을 형성한다.
제5 포트(105)에 셀 오븐(cell oven)이 설치(연결)된다. 제5 포트(105)는 원형 홀 형태를 형성할 수 있다. 제5 포트(105)는 하우징(100) 외벽을 Y축방향으로 관통하는 홀 형태를 형성한다. 대한민국 공개특허공보 제호에 개시된 바와 같이, 이온주입설비의 셀 오븐은 공지된 기술이므로 이의 자세한 설명은 생략하고자 한다.
제6 포트(106)에 매니퓰레이터(manipulator)가 설치(연결)된다. 제6 포트(106)는 원형 홀 형태를 형성할 수 있다. 제6 포트(106)는 하우징(100) 외벽을 X축방향으로 관통하는 홀 형태를 형성한다.
포트7에 서프레션 피드스루(suppression feedthrough)가 설치(연결)된다. 제7 포트(107)는 원형 홀 형태를 형성할 수 있다. 제7 포트(107)는 하우징(100) 외벽을 X축방향으로 관통하는 홀 형태를 형성한다. 매니퓰레이터, 서프레션 피드스루는 이온주입설비에 널리 사용되는 장치이므로 이의 자세한 설명은 생략하고자 한다.
도 6은 도 3의 전하 교환 셀용 챔버(10)의 단면도이다.
도 7(a)는 도 6의 전하 교환 셀용 챔버(10)의 A 부분 확대도이다. 도 7(b)는 도 6의 전하 교환 셀용 챔버(10)의 B 부분 확대도이다.
도 8은 도 3의 전하 교환 셀용 챔버(10)의 단면도이다.
도 9(a)는 도 8의 전하 교환 셀용 챔버(10)의 C 부분 확대도이다. 도 9(b)는 도 8의 전하 교환 셀용 챔버(10)의 D 부분 확대도이다.
도 9(c)는 도 8의 전하 교환 셀용 챔버(10)의 E 부분 확대도이다. 도 9(d)는 도 8의 전하 교환 셀용 챔버(10)의 F 부분 확대도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 캡(200)은 제2 포트(102)에 삽입된다. 캡(200)은 제2 포트(102)에 탈착 가능하게 결합된다. 캡(200)은 대략 원통 형태를 형성한다. 캡(200)은 AL6061 등 알루미늄 합금 재질로 제조될 수 있다.
캡(200)은 제1 관통홀(201)을 형성한다. 캡(200)은 플랜지부(202)를 포함한다. 하우징(100)에 플랜지부(202)가 제2방향으로 안착되는 안착부(108)가 형성된다. 플랜지부(202)에 제1볼트(B1)가 삽입되는 홀이 형성된다. 캡(200)은 제1볼트(B1)에 의해 안착부(108)에 체결된다. 캡(200)은 제2 얼라인먼트 핀(AP2)에 의해 제1볼트(B1)에 의한 체결위치가 정렬된다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 부시(300)는 제1 관통홀(201)에 삽입된다. 부시(300)는 제1 관통홀(201)에 탈착 가능하게 결합된다. 부시(300)는 대략 원통 형태를 형성한다. 흑연(graphite)은 내열성 및 전도성이 우수하고, 이온 빔에 의한 부식에 강한 재질이다. 부시(300)는 흑연 재질로 제조된다.
부시(300)는 양이온 소스가 생성한 빔이 통과하는 제2 관통홀(301)을 형성한다. 부시(300)는 플랜지부(302)를 포함한다. 캡(200)에 플랜지부(302)가 제2방향으로 안착되는 안착부(203)가 형성된다. 안착부(203)에 제4볼트(B4)가 삽입되는 홀이 형성된다. 부시(300)는 제4볼트(B4)에 의해 안착부(203)에 체결된다.
종래 전하 교환 셀용 챔버(1) 내부에 링 형태의 그래파이트 부시(graphite bush)가 구비된다. 그래파이트 부시는 홀을 통과하는 빔을 포커싱(focusing)하고 필터링(filtering)하는 기능을 한다. 그래파이트 부시는 부산물에 의한 오염되면 교체되는 소모성 자재이다.
빔이 정확하게 포커싱되려면, 이온 소스, 서프레션 피드스루, 그래파이트 부시 등의 구성품들의 정확한 얼라인먼트가 중요하다. 그러나 종래 전하 교환 셀용 챔버(1)는 서프레션 피드스루 등 구성품에 그래파이트 부시가 결합됨에 따라, 그래파이트 부시의 교체시마다 서프레션 피드스루 등 구성품들의 얼라인먼트 작업을 다시 수행해야 하는 문제가 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전하 교환 셀용 챔버(10)는, 캡(200)이 하우징(100)의 제2 포트(102)에 탈착 가능하게 결합되고, 부시(300)가 캡(200)의 제1 관통홀(201)에 삽입되어, 하우징(100)으로부터 캡(200)을 분리하고 나서, 간단히 부시(300)를 교체할 수 있음에 따라, 그래파이트 부시(300)의 교체를 신속하게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 교환 셀용 챔버(10)는, 캡(200)은 하우징(100)에 제1볼트(B1)에 의해 체결되고, 캡(200)은 얼라인먼트 핀에 의해 제1볼트(B1)에 의한 체결위치가 정렬됨으로써, 그래파이트 부시(300)를 교체하더라도 챔버(10)에 설치(연결)되는 구성품들의 얼라인먼트 작업을 다시 진행할 필요가 없다. 따라서, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하게 된다.
도 10은 도 3의 전하 교환 셀용 챔버(10)의 실드(500)를 나타내는 전면사시도이다. 도 11은 도 3의 전하 교환 셀용 챔버(10)의 실드(500)를 나타내는 후면사시도이다.
도 4, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 실드(500)는 공정 부산물에 의한 하우징(100) 내면의 오염을 차단하는 구성이다. 실드(500)는 하우징(100)의 내면에 부착된다. 실드(500)는 금속 판재를 절단 내지 절곡하여 제작될 수 있다.
실드(500)는 AL5052 등 알루미늄 합금 재질로 제조될 수 있다. 실드(500)는 제1 실드(510), 제2 실드(520), 제3 실드(530), 제4 실드(540) 및 제5 실드(550)를 포함한다.
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 실드(510)는 제1 포트(101)를 통해 하우징(100) 내부에 제1방향으로 삽입된다. 제1 실드(510)는 외면은 제1 내면(F1)에 대응하는 형태를 형성한다.
즉, 제1 실드(510)는 대략 제1 포트(101)의 내면으로부터 제1방향으로 연장된 형태를 형성한다. 제1 실드(510)는 제1 내면(F1)에 부착된다. 제1 실드(510)에 볼트(B5)가 삽입되는 홀(H)이 형성된다. 제1 실드(510)는 제1 내면(F1)에 볼트(B5)로 체결된다.
제1 실드(510)는, 제2 실드(520)가 제1방향으로 안착되는 턱부(511)를 포함한다. 턱부(511)는 제2 포트(102)의 둘레 일부를 덮는 형태를 형성한다.
제2 실드(520)는 제1 포트(101)를 통해 하우징(100) 내부에 제2방향으로 삽입된다. 제2방향은 제1방향과 동일한 방향으로 이해되어야 한다. 제2 실드(520)는 대략 원판 형태를 형성한다.
제2 실드(520)는 캡(200)의 가장자리를 덮는 형태로 하우징(100)에 부착된다. 도 7(a), 도 9(c)에 도시된 바와 같이, 제2 실드(520)에 볼트(B5)가 삽입되는 홀(H)이 형성된다. 제2 실드(520)는 캡(200)의 가장자리를 따라 턱부(511)와 함께 하우징(100)에 볼트(B5)로 체결된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제2 실드(520)는, 제3 실드(530)에 제1방향으로 안착되는 연장부(521)를 포함한다. 제2 실드(520)로부터 연장부(521)는 제1방향으로 절곡된 형태를 형성한다. 제2 실드(520)는 턱부(511) 및 연장부(521)에 의해 캡(200)으로부터 Z축방향으로 이격된다.
제3 실드(530)는 제3 포트(103)를 통해 하우징(100) 내부에 제3방향으로 삽입된다. 제3 실드(530)는 외면은 제3 내면(F3)에 대응하는 형태를 형성한다. 즉, 제3 실드(530)는 대략 제3 포트(103)의 내면으로부터 제3방향으로 연장된 형태를 형성한다.
제3 실드(530)는 제3 내면(F3)에 부착된다. 제3 실드(530)에 볼트(B5)가 삽입되는 홀(H)이 형성된다. 제3 실드(530)는 제3 내면(F3)에 볼트(B5)로 체결된다.
제4 실드(540)는 제4 포트(104)를 통해 하우징(100) 내부에 제4방향으로 삽입된다. 제4 실드(540)는 외면은 제4 내면(F4)에 대응하는 형태를 형성한다. 즉, 제4 실드(540)는 대략 제4 포트(104)의 내면으로부터 제4방향으로 연장된 형태를 형성한다.
제4 실드(540)는 제4 내면(F4)에 부착된다. 제4 실드(540)에 볼트(B5)가 삽입되는 홀(H)이 형성된다. 제4 실드(540)는 제4 내면(F4)에 볼트(B5)로 체결된다.
제5 실드(550)는 제3 포트(103)를 통해 하우징(100) 내부에 제3방향으로 삽입된 다음 제5 포트(105)에 제3방향으로 삽입될 수 있다. 제5 실드(550)는 제5 포트(105)의 내면을 덮는다. 제5 실드(550)에 볼트(B5)가 삽입되는 홀(H)이 형성된다. 제5 실드(550)는 하우징(100) 내면에 볼트(B5)로 체결된다.
상술한 바와 같이, 제1 내면(F1), 제2 내면(F2), 제3 내면(F3) 및 제4 내면(F4)은 하우징(100) 내부에서 서로 연결되어 하우징(100)의 내면을 형성한다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 실드(510), 제2 실드(520), 제3 실드(530), 제4 실드(540) 및 제5 실드(550)는 하우징(100)의 내면에 대응되는 형태를 형성한다. 따라서, 실드(500)는 고에너지 공정 부산물에 의한 상기 하우징(100) 내면의 오염을 차단하게 된다.
이온 주입 공정을 진행할 때 장비를 장시간 사용하게 되면, 보론(boron), 인(phosphine) 등 부산물이 챔버(1;chamber) 내에 형성된다. 부산물은 필라멘트 전류(filamnet current)를 증가시키고, 장비 내의 절연 부분을 연결시켜 비정상적인 아크 플라스마(arc plasma)를 형성하는 요인으로 작용한다.
따라서, 부산물이 발생하면 빔(beam)의 포커싱 악화, 소스(source) 수명 단축 등의 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 챔버(1) 내면에 부착된 부산물은 주기적으로 완전히 제거되어야 한다.
이온 주입 공정의 전체 생산성을 향상시키려면, 부산물의 완벽한 제거는 물론, 부산물 세정시간의 단축이 요구된다. 부산물 세정은 이를 전담하는 전문인력에 의해 수행되고 있다. 그러나 전문인력이라고 할지라도 부산물 세정시간의 단축에는 일정한 한계가 있다.
하우징(100) 내부 세정시 제1 실드(510) 및 제2 실드(520)는 제1 포트(101)를 통해 하우징(100) 외부로 인출된다. 그리고 제3 실드(530) 및 제5 실드(550)는 제3 포트(103)를 통해 하우징(100) 외부로 인출된다. 그리고 제4 실드(540)는 제4 포트(104)를 통해 하우징(100) 외부로 인출된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 교환 셀용 챔버(10)는, 실드(500)를 포트를 통해 배출한 다음, 제1 실드(510), 제2 실드(520), 제3 실드(530), 제4 실드(540) 및 제5 실드(550)가 서로 연결되는 부분만 세정하면, 전문 세정인력이 아니더라도 챔버(10) 내면에 부착된 오염물질의 완전하고 신속한 세정이 가능함으로써, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하게 된다.
본 발명에 의하면, 제1 실드(510) 및 제2 실드(520)는 제1 포트(101)를 통해 하우징(100) 내부에 제1방향으로 삽입되고, 제3 실드(530)는 제3 포트(103)를 통해 하우징(100) 내부에 제3방향으로 삽입되며, 제4 실드(540)는 제4 포트(104)를 통해 하우징(100) 내부에 제4방향으로 삽입되면, 실드(500)가 공정 부산물에 의한 상기 하우징(100) 내면의 오염을 차단함으로써, 전문 세정인력이 아니더라도 챔버(10) 내면에 부착된 오염물질의 완전하고 신속한 세정이 가능하도록 이루어지는 전하 교환 셀용 챔버(10)를 제공할 수 있게 된다.
또한, 캡(200)이 하우징(100)의 제2 포트(102)에 탈착 가능하게 결합되고, 부시(300)가 캡(200)의 제1 관통홀(201)에 삽입되어, 하우징(100)으로부터 캡(200)을 분리하고 나서, 간단히 부시(300)를 교체할 수 있음에 따라, 그래파이트 부시(300)의 교체를 신속하게 수행할 수 있도록 이루어지는 전하 교환 셀용 챔버(10)를 제공할 수 있게 된다.
또한, 캡(200)은 하우징(100)에 제1볼트(B1)에 의해 체결되고, 캡(200)은 얼라인먼트 핀에 의해 제1볼트(B1)에 의한 체결위치가 정렬됨으로써, 그래파이트 부시(300)를 교체하더라도 챔버(10)에 설치(연결)되는 구성품들의 얼라인먼트 작업을 다시 진행할 필요가 없도록 이루어지는 전하 교환 셀용 챔버(10)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.
10 : 챔버
100 : 하우징 300 : 부시
101 : 제1 포트 301 : 제2 관통홀
102 : 제2 포트 302 : 플랜지부
103 : 제3 포트 B4 : 제4볼트
104 : 제4 포트 400 : 블록
105 : 제5 포트 401 : 제3 관통홀
106 : 제6 포트 B2 : 제2볼트
107 : 제7 포트 500 : 실드
108 : 안착부 510 : 제1 실드
F1 : 제1 내면 511 : 턱부
F2 : 둘레부 520 : 제2 실드
F3 : 제3 내면 521 : 연장부
F4 : 제4 내면 530 : 제3 실드
B3 : 제3볼트 540 : 제4 실드
OR : 실링부재 550 : 제5 실드
AP1 : 제1 얼라인먼트 핀
200 : 캡
201 : 제1 관통홀
202 : 플랜지부
203 : 안착부
AP2 : 제2 얼라인먼트 핀
B1 : 제1볼트
100 : 하우징 300 : 부시
101 : 제1 포트 301 : 제2 관통홀
102 : 제2 포트 302 : 플랜지부
103 : 제3 포트 B4 : 제4볼트
104 : 제4 포트 400 : 블록
105 : 제5 포트 401 : 제3 관통홀
106 : 제6 포트 B2 : 제2볼트
107 : 제7 포트 500 : 실드
108 : 안착부 510 : 제1 실드
F1 : 제1 내면 511 : 턱부
F2 : 둘레부 520 : 제2 실드
F3 : 제3 내면 521 : 연장부
F4 : 제4 내면 530 : 제3 실드
B3 : 제3볼트 540 : 제4 실드
OR : 실링부재 550 : 제5 실드
AP1 : 제1 얼라인먼트 핀
200 : 캡
201 : 제1 관통홀
202 : 플랜지부
203 : 안착부
AP2 : 제2 얼라인먼트 핀
B1 : 제1볼트
Claims (7)
- 양이온 소스(positive ion source) 또는 터보 펌프(turbo pump)가 설치되는 제1 포트와, 90도 분석 자석(90-degree analyzing magnet)과 연결된 제2 포트를 구비하는 하우징;
상기 제2 포트에 탈착 가능하게 결합되고, 제1 관통홀을 형성하는 캡; 및
상기 제1 관통홀에 삽입되고, 상기 양이온 소스가 생성한 빔이 통과하는 제2 관통홀을 형성하는 부시(bush)를 포함하고,
상기 하우징으로부터 상기 캡을 분리하고, 상기 부시를 교체하는 것을 특징으로 하는 전하 교환 셀용 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 캡은 상기 하우징에 제1볼트에 의해 체결되고,
상기 캡은 얼라인먼트 핀에 의해 상기 제1볼트에 의한 체결위치가 정렬되는 것을 특징으로 하는 전하 교환 셀용 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 90도 분석 자석에 제2볼트에 의해 체결되고, 상기 캡이 삽입되는 제3 관통홀을 형성하는 블록을 더 포함하고,
상기 하우징은 상기 블록에 제3볼트에 의해 체결되고,
상기 하우징과 상기 블록 사이에 실링부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 전하 교환 셀용 챔버. - 제1항에 있어서,
공정 부산물에 의한 상기 하우징 내면의 오염이 차단되도록, 상기 하우징의 내면에 부착되는 실드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전하 교환 셀용 챔버. - 제4항에 있어서,
상기 하우징에 제3 포트 및 제4 포트가 더 구비되고,
상기 실드는,
상기 제1 포트를 통해 상기 하우징 내부에 제1방향으로 삽입되는 제1 실드;
상기 제1 포트를 통해 상기 하우징 내부에 상기 제1방향과 동일한 제2방향으로 삽입되고, 상기 캡의 가장자리를 덮는 제2 실드;
상기 제3 포트를 통해 상기 하우징 내부에 제3방향으로 삽입되는 제3 실드; 및
상기 제4 포트를 통해 상기 하우징 내부에 제4방향으로 삽입되는 제4 실드를 포함하며,
상기 제1방향, 상기 제3방향 및 상기 제4방향은 서로 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 전하 교환 셀용 챔버. - 제5항에 있어서,
상기 제1 실드는, 상기 제2 실드가 상기 제1방향으로 안착되는 턱부를 포함하고,
상기 제2 실드는, 상기 제3 실드에 상기 제1방향으로 안착되는 연장부를 포함하며,
상기 제2 실드는 상기 턱부 및 상기 연장부에 의해 상기 캡과 이격되는 것을 특징으로 하는 전하 교환 셀용 챔버. - 제5항에 있어서,
상기 하우징에 제5 포트가 더 구비되고,
상기 실드는,
상기 제5 포트에 상기 제3방향으로 삽입되는 제5 실드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전하 교환 셀용 챔버.
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| KR1020210064294A KR102337327B1 (ko) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | 전하 교환 셀용 챔버 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210064294A KR102337327B1 (ko) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | 전하 교환 셀용 챔버 |
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| KR1020210064294A KR102337327B1 (ko) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | 전하 교환 셀용 챔버 |
Country Status (1)
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5300891A (en) | 1992-05-01 | 1994-04-05 | Genus, Inc. | Ion accelerator |
| KR20060060535A (ko) * | 2004-11-30 | 2006-06-05 | 스미토모이튼노바 가부시키가이샤 | 빔 공간전하 보상장치 및 이를 구비한 이온 주입 시스템 |
| KR100655079B1 (ko) * | 2005-11-11 | 2006-12-08 | 삼성전자주식회사 | 트랜스퍼 챔버와 프로세스 챔버 사이의 기밀유지장치 |
| WO2013148286A1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Method and apparatus for generating a high current negative hydrogen ion beam |
-
2021
- 2021-05-18 KR KR1020210064294A patent/KR102337327B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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