KR20030032744A - 고전압 절연용 부시 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고전압 절연용 부시 및 그 개선된 절연부시를 갖는 이온주입설비에 관한 것이다.

그 내부로 가스를 공급받음과 아울러 필라멘트를 구비한 아크챔버로 구성되는 소스헤드와; 내부 중앙부에 이온추출전극이 설치됨과 아울러 그 일단에 부시를 매개로 상기 소스헤드를 결합시키는 소스챔버를 구비한 이온주입설비에 있어서, 상기 부시는 알루미나(Al₂0₃) 및 레진(resin)이 소정량 혼합되어 부시몸체를 형성하고, 상기 부시몸체의 내부에 납(Pb₂O₅)성분을 갖는 보조판이 삽입되어 제작되며, 그 부시몸체의 내주면에는 다수의 요철부가 형성되고, 상기 요부에는 보조요부를 추가로 마련하여 그 표면적을 증대시키도록 구성된다.

상술한 바와 같이 구성함에 따라 부시에 크랙이 발생되는 것을 줄임으로써 수명을 연장시킴은 물론 절연효과를 향상시킬 수 있게 되며, 그와 같이 절연성이 향상된 부시를 이온주입설비에 적용시킴에 따라 설비 가동율를 높임과 아울러 예방정비(PREVENTIVE MAINTENANCE)로스(LOSS)를 줄일 수 있는 이점을 갖게 되는 것이다.

Description

고전압 절연용 부시{INSULATION BUSH FOR HIGH VOLTAGE}

본 발명은 고전압 절연용 부시(예컨대, 반도체 제조용 이온주입설비의 부시)에 관한 것으로서, 특히, 상기 이온주입설비를 이루는 이온빔발생부의 소스헤드 및 소스챔버의 연결부를 절연 가능하게 연결시키는 부시의 재질 및 구조를 개선하여 절연효과를 향상시키는 고전압 절연용 부시에 관한 것이다.

일반적으로, 이온주입공정은 특정 불순물 입자를 웨이퍼상의 특정 물질층에 투입하여 물질층의 조성과 전기적 특성을 바꾸는 것으로 이온주입설비에서 이루어진다. 이온이 투입되는 영역을 살펴보면, 이온주입은 웨이퍼 전면에 걸쳐서 이루어지기도 하고, 이온주입마스크로 보호되지 않는 노출된 곳에서만 이루어지기도 한다. 이온주입의 깊이는 주로 이온주입설비에서 이온에 인가되는 전압에 의해 불순물 이온이 갖는 에너지에 비례하며, 이온 주입된 물질층의 불순물 농도는 이온 주입되는 불순물의 양에 의존하는 것이다.

도 1은 일반적인 이온주입설비의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 도면에 도시된 바와 같이 바와 같이 이온주입장치(1)는 크게 이온을 발생시키는 이온빔발생부(10)와, 이온 빔 가속을 위한 이온빔가속기(30)와, 웨이퍼(W)가 로딩되는 엔드스테이션(50)으로 구성된다.

상기 이온빔발생부(10)에는 케이스를 이루는 소스챔버(11)와, 상기 소스챔버(11)의 일단에 부시(12)를 매개로 설치되어 불순물을 이온화시키고 추출하는 기능을 수행하는 소스헤드(13)와, 이온 빔 추출을 위해 상기 소스챔버(11)의 내부에 설치되는 이온추출전극(14)과, 원하는 질량의 이온 빔 만이 통과하도록 하는질량분석기(15)와, 상기 질량분석기(15)를 지난 이온빔이 통과하는 분석슬릿(16)과, 이온 빔을 집속시키기 위한 자기4극자쌍(17)과, 이온빔을 편향시키기 위한 정전편향기(18)와, 이온빔이 웨이퍼(W) 표면에 대해 수직방향으로 나아가도록 하기 위한 2극자렌즈마그네트(19)가 구성된다.

상기 소스헤드(13)는 불순물을 이온화시키고 추출하는 기능을 수행하는 곳으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 소스헤드(13)에는 불순물이온의 소오스 가스가 투입되는 아크챔버(13a)를 이루며, 상기 아크챔버(13a)의 내부에는 전원을 공급받아 열전자를 방출시키는 필라멘트(미도시)가 마련된다.

상기 부시(12)는 상기 소스챔버(11)에서 발생되는 방사능이 누설됨을 방지하고, 추출전압의 절연을 위해서 사용되는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 그 내주면에 열전이를 작게 하기 위하여 다수의 요철부(12a,12b)가 마련되며, 그 재질은 칼슘카보나이트(Ca₂Co₃) 50~55%, 납(Pb₂O₅) : 30~35%, 레진(RESIN) : 20%정도의 함량을 혼합하여 사출 성형하여 이루어지게 된다.

상기 납(Pb₂O₅)을 사용함은 빔 생성시 발생되는 X광선을 차단하기 위함이다.

이와 같이 구성된 종래의 이온주입설비(100)는 먼저, 아크챔버(13a)의 내부에 마련된 필라멘트(미도시) 양단에 전원이 공급되며, 그때 발생하는 열에 의해 필라멘트에서 전자가 방출되고, 음(-)전위를 띤 이 전자는 양(+)전위를 가진 아크챔버(13a)의 벽면으로 끌려가게 된다. 이렇게 음(-)전위의 전자들이 아크챔버(13a)의 벽면으로 끌려가면서 상기 아크챔버(13a)의 내부로 공급되는 가스분자와 충돌을 일으키게 되고, 그 에너지에 의해 최외각 전자 한 개 또는 두 개를 잃어 양(+)전위를 띤 이온과 전자로 분리된다.

여기서, 양(+)전위를 띤 이온은 소스챔버(11)의 후단에 있는 음(-)전위를 이온추출전극(14)에 의해 전위차 만큼의 에너지를 가지고 가속되어 상기 이온추출전극(14) 쪽으로 끌려나가 질량분석기(15)에 의해 필요한 종류만 구분되고, 분석슬릿(16), 자기4극자쌍(17), 정전편향기(18), 2극자렌즈마그네트(19)를 순차적으로 통과하여 이온빔가속기(30)를 통해 가속되어 엔드스테이션(50)에 로딩된 웨이퍼(W) 상면에 주입된다.

그러나, 이와 같이 동작하는 종래의 이온주입설비(1)에서 상기 부시(12)가 고전압하에서 취약하게 설계되어 절연효과가 저하되어 설비 고장률을 증대시키게 된다는 문제점이 있다.

즉, 상기 부시(12)는 칼슘카보나이트(Ca₂Co₃) 50~55%, 납(Pb₂O₅) : 30~35%, 레진(RESIN) : 20%정도의 함량을 혼합하여 사출 성형하여 이루어진 것인데, 상기 칼슘카보나이트(Ca₂Co₃) 성분이 전열계수가 낮아 빔 발생 시 생성된 열의 방출이 나빠 열로 인해 부시(12)에 크랙이 발생하게 되는 요인을 제공한다는 문제점이 있다.

또한, 상기 X 광선의 차단을 위해 사용된 납(Pb₂O₅)성분이 열에 약한 이유로 상술한 칼슘카보나이트 및 레진과 혼합되어 부시(12)몸체를 이루어 과열되면 부시(12) 몸체 끝단이 녹아 내리는 경향이 있어 이 또한, 크랙 발생의 원인이 된다는 문제점이 있다.

또한, 상기 부시(12)의 내주면에 형성된 요철부(12a,12b)에서 그 요부(12b)의 깊이가 깊지가 않아 열전이가 쉽게 되어 미세한 아크에도 부시 전체에 크랙이 발생하게 된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 부시의 재질 및 구조를 개선하여 크랙 발생률을 줄임으로써 부시의 수명을 연장시킴은 그 개선된 절연부시를 이온주입설비에 적용시켜 절연 효과 향상에 따른 설비 가동률을 향상시키는 고전압 절연용 부시를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 알루미나(Al₂0₃) 및 레진(resin)이 소정량 혼합되어 부시몸체를 형성하고, 상기 부시몸체의 내부에 납(Pb₂O₅)성분을 갖는 보조판을 삽입하여 제작한다.

또한, 상기 부시의 내주면은 열전이 면적을 확대시키도록 다수의 요철부를 마련하고, 그 요부에는 추가 요부를 형성한다.

또한, 상술한 부시를 적용하여 이온주입설비의 소스헤드 및 소스챔버를 연결시킴으로써 그 절연효과의 향상에 따른 설비 가동율을 향상시키도록 한다.

도 1은 종래의 이온주입설비의 구성을 개략적으로 도시한 전체 구성도,

도 2는 상기 도 1의 소스헤드 및 소스챔버가 결합된 구성을 확대해서 도시한 일부 확대구성도,

도 3은 상기 도 1에 도시된 부시의 일부 측단면도를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 고전압 절연용 부시의 구조를 도시한 전체 사시도,

도 5는 상기 도 4의 A-A′를 따른 단면도,

도 6은 상기 도 4 및 도 5에 도시된 개선된 부시를 이온주입설비의 이온생성부에 적용시킨 상태를 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

60 : 부시61 : 부시몸체

61a,61b : 요철부61a′ : 추가요부

63 : 보조판71 : 이온추출전극

73 : 소스챔버75 : 소스헤드

이하 첨부된 도면 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 구성 및 작용에 대해서 더욱 상세히 설명한다.

상기 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 고전압 절연용 부시(60)는 알루미나(Al₂0₃) 및 레진(resin)이 소정량 혼합되어 부시몸체(61)를 형성하고, 상기 부시몸체(61)의 내부에 납(Pb₂O₅)성분을 갖는 보조판(63)이 삽입되어 제작된다.

상기 알루미나(Al₂0₃)는 종래의 칼슘카보나이트(Ca₂Co₃)에 비해 그 전열계수가 높아 열 발생 시 열을 쉽게 방출하도록 하여 부시몸체(61)에 크랙이 발생하게 되는 문제점을 해소시키도록 한다.

또한, 상기 부시몸체(61)의 내부에 형성된 납(Pb₂O₅)으로 이루어진 보조판(63)은 상기 부시몸체(61)와 혼합되어 일체로 사출 성형된 종래의 구조와는 달리 상기 부시몸체(61)의 내부에 마련됨에 따라 이온 빔 생성시 발생되는 X광선을 차단시키는 기본적인 목적달성을 이룸은 물론 상기 부시몸체(61)의 내부에 설치되어 융점이 낮은 이유로 고온의 열로 인해 녹아내려 크랙 발생의 원인을 제공하는 것을 해소시키게 된다.

상기 부시몸체(61)의 내주면에는 열전이 면적을 확대하기 위하여 다수의 요철부(61a,61b)가 마련되는데, 상기 요부(61a)에는 소정의 깊이(D)를 갖는 보조요부(61a′)를 추가로 구성하여 그 내부 표면적을 확대시킴으로써 종래에 비하여 열전이도를 감소시키도록 한다.

상술한 바와 같은 부시(60)는 이온주입설비에서 이온을 생성하는 이온생성부에 적용시킬 수 있다.

도 6은 상술한 개선된 부시를 적용한 이온주입설비용 이온생성부의 구성을 나타낸 도면으로서, 도면에 도시된 바와 같이 그 내부에 이온추출전극(71)이 마련된 소스챔버(73)가 있고, 상기 소스챔버(73)의 일단에는 상술한 부시(60)를 매개로 소스헤드(75)가 설치된다.

상기 소스헤드(75)는 불순물을 이온화시키고 추출하는 기능을 수행하는 곳으로서, 도시되지 안은 가스공급부로부터 불순물이온의 소스가스가 공급되는 아크챔버(75a)를 이루며, 상기 아크챔버(75a)의 내부에는 전원을 공급받아 열전자를 방출시키는 필라멘트(미도시)가 마련된다.

이와 같이 구성된 이온주입설비용 이온생성부는 먼저, 아크챔버(75a)의 내부에 마련된 필라멘트(미도시) 양단에 전원이 공급되며, 그때 발생하는 열에 의해 필라멘트에서 전자가 방출되고, 음(-)전위를 띤 이 전자는 양(+)전위를 가진 아크챔버(75a)의 벽면으로 끌려가게 된다. 이렇게 음전위의 전자들이 아크챔버(75a)의 벽면으로 끌려가면서 상기 아크챔버(75a)의 내부로 공급되는 가스분자와 충돌을 일으키게 되고, 그 에너지에 의해 최외각 전자 한 개 또는 두 개를 잃어 양(+)전위를 띤 이온과 전자로 분리된다.

여기서, 양(+)전위를 띤 이온은 소스챔버(73)의 후단에 있는 음(-)전위를 이온추출전극(71)에 의해 전위차 만큼의 에너지를 가지고 가속되어 상기 이온추출전극(71) 쪽으로 끌려나가는 동작을 행하게 된다.

이때, 상기 부시(60)는 그 전열계수가 높은 알루미나(Al₂0₃) 재질로 성형됨에 따라 상기 소스헤드(75) 및 소스챔버(73)로부터 방출되는 열을 쉽게 전열시켜 방출시킴으로써 그 부시(60)에 크랙이 발생되는 비율을 종래에 비하여 줄일 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 부시몸체(61)의 내부에 마련된 납(Pb₂O₅)성분을 갖는 보조판(63)은 X광선 차단하게 되며, 부시몸체(61)와 혼합되지 않음으로 고온의 열로 인해 녹아 내리는 위험성을 해소시키게 된다.

한편, 상기 부시(60)의 내주면에는 열전이 면적을 확대시키기 위하여 다수의 요철부(61a, 61b)를 마련하고, 또한, 상기 요부(61a)에 추가요부(61a′)를 마련하여 그 표면적을 더욱더 넓게 함으로써 그 만큼 크랙 발생률을 줄일 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 고전압 절연용 부시의 재질 및 구조를 개선하여 부시에 크랙이 발생되는 것을 줄임으로써 수명을 연장시킴은 물론 절연효과를 향상시킬 수 있게 되며, 그와 같이 절연성이 향상된 부시를 이온주입설비에 적용시킴에 따라 설비 가동률을 높임과 아울러 예방정비(PREVENTIVE MAINTENANCE)로스(LOSS)를 줄일 수 있는 이점을 갖게 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 알루미나(Al₂0₃) 및 레진(resin)이 소정량 혼합되어 부시몸체를 형성하고, 상기 부시몸체의 내부에 납(Pb₂O₅)성분을 갖는 보조판이 삽입되어 제작된 것을 특징으로 하는 고전압 절연용 부시.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 부시의 내주면에는 요철부가 마련되고,

   상기 요부에는 소정의 깊이로 보조요부가 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 고전압 절연용 부시.
3. 그 내부로 가스를 공급받음과 아울러 필라멘트를 구비한 아크챔버로 구성되는 소스헤드;

   내부 중앙부에 이온추출전극이 설치됨과 아울러 그 일단에 부시를 매개로 상기 소스헤드를 결합시키는 소스챔버를 구비한 이온주입설비에 있어서,

   상기 부시는 알루미나(Al₂0₃) 및 레진(resin)이 소정량 혼합되어 부시몸체를 형성하고, 상기 부시몸체의 내부에 납(Pb₂O₅)성분을 갖는 보조판이 삽입되어 제작된 것을 특징으로 하는 개선된 절연부시를 갖는 이온주입설비.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 부시의 내주면은 열전이 면적을 증대시키도록 다수의 요철부가 형성되고, 그 요부에는 보조요부가 추가로 형성되어 표면적을 증대시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 개선된 절연부시를 갖는 이온주입설비.