KR200440988Y1 - 이온주입장치의 소스헤드 조립체 - Google Patents

이온주입장치의 소스헤드 조립체 Download PDF

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KR200440988Y1
KR200440988Y1 KR2020070001406U KR20070001406U KR200440988Y1 KR 200440988 Y1 KR200440988 Y1 KR 200440988Y1 KR 2020070001406 U KR2020070001406 U KR 2020070001406U KR 20070001406 U KR20070001406 U KR 20070001406U KR 200440988 Y1 KR200440988 Y1 KR 200440988Y1
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노대섭
김병훈
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(주)거성
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Abstract

본 고안은 이온주입장치의 소스헤드 조립체에서 캐소드 결합부는 캐소드 엔드 캡의 홀과 정확한 동심을 맞추기가 힘들고, 사용시 열에 의한 클램프의 변형으로 캐소드가 움직여 제품이 오염되거나 쇼트가 발생되는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 캐소드 및 필라멘트를 포함하는 이온주입장치의 소스헤드 조립체로서, 상기 캐소드가 삽입 결합되는 삽입공이 형성된 캐소드 서포트; 상기 캐소드 서포트와 이격되고, 상기 캐소드가 삽입 결합되는 삽입공이 형성되며 챔버의 벽을 이루는 캐소드 엔드 캡; 상기 캐소드 엔드 캡과 캐소드 서포트 사이에 구비되는 인슐레이터; 및 상기 캐소드와 캐소드 서포트 사이에 위치되는 캐소드 얼라인 지그를 포함하는 이온주입장치 조립체에 관한 것이다.
따라서, 본 고안에 의하면 캐소드 서포트 및 인슐레이터를 구비하고, 상기 캐소드와 캐소드 엔드 캡과의 거리가 일정하게 유지함에 따라, 가스의 과다유출과 챔버외부의 오염이 방지되고, 캐소드 엔드 캡과 캐소드의 동심거리를 일정하게 유지함에 따라 쇼트가 방지되고, 필라멘트와 캐소드 내부 벽면과의 간격 맞춤이 용이한 이온주입장치의 소스헤드 조립체를 제공하는 효과를 갖는다
캐소드, 임플란트, 캐소드 조립체, 필라멘트, 소스헤드

Description

이온주입장치의 소스헤드 조립체{Source head assembly for ion injecting machine}
도1은 종래기술에 따른 이온주입장치의 소스헤드 조립체를 개략적으로 나타낸 사시도.
도2는 도1에 나타낸 이온주입장치의 소스헤드 조립체에 대한 개략적인 분해사시도.
도3은 도1에 나타낸 이온주입장치의 소스헤드 조립체에 대한 개략적인 단면도.
도4는 본 고안에 따른 이온주입장치의 소스헤드 조립체를 개략적으로 나타낸 사시도.
도5은 도4에 나타낸 이온주입장치의 소스헤드 조립체에 대한 개략적인 분해사시도.
도6은 도4에 나타낸 이온주입장치의 소스헤드 조립체에 대한 개략적인 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100: 이온주입장치의 소스헤드 조립체 110: 캐소드
120: 필라멘트 111: 로드부
140: 클램프 150: 필라멘트 클램프
200: 이온주입장치의 소스헤드 조립체 210: 캐소드
220: 캐소드 서포트 230: 캐소드 클램프
240: 캐소드 엔드 캡 250: 인슐레이터
260: 필라멘트 270: 필라멘트 클램프
280: 캐소드 얼라인 지그
본 고안은 이온주입장치의 소스헤드 조립체에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 고안은 반도체 이온주입공정인 임플란트(Implant)시 이온주입장치의 조립체를 캐소드 서포트, 캐소드 얼라인 지그 및 인슐레이터를 이용하여 캐소드와 캐소드 엔드 캡 사이를 일정간격으로 정렬시키고, 캐소드와 캐소드 엔드 캡 홀의 정확한 동심이 유지되도록 고정되는 이온주입장치의 소스헤드 조립체에 관한 것이다.
일반적으로, 임플란트는 반도체공정 중에서 웨이퍼(Wafer)에 이온을 주입하기 위한 공정이다. 그리고, 이온의 형성원리는 고진공 상태에서 아크챔버에 있는 필라멘트에 일정전류를 흘려줌으로써 필라멘트에서 열전자가 방출되고, 방출된 상 기 열전자는 캐소드의 내부 벽면과 충돌되어, 캐소드 외부에서 2차적인 열전자가 방출된다. 그리고, 리펠러는 아크챔버내 캐소드 반대편에 위치되어 캐소드로부터 방출된 열전자를 반사시켜주어 열전자를 아크챔버 중앙으로 모아주는 역할을 한다.
그리고, 방출된 열전자는 자유전자 형태로 필라멘트와 아크챔버간의 전위차에 의해 아크챔버쪽으로 끌려가는 도중에, 내부에 공급된 가스와 충돌하게 됨으로서 가스가 최 외각 전자를 잃게 되어 이온화가 된다. 이 경우, 아크챔버 주위에 있는 소스마그넷에 전류를 흘려주는 방식으로, 필라멘트에서 발생되는 열전자를 나선운동시키고, 가스와의 충돌횟수는 증가되어 이온화 양이 증대된다.
이와 같은 방법으로 형성된 이온 빔들은 아크챔버 앞에 위치한 추출전극(EXTRACTION ELECTRODE)에 마이너스 전압을 걸어주어 전위차에 의해 아크챔버 내부로부터 밖으로 추출시킨다. 그리고, 추출된 이온빔들은 추출(EXTRACTION)전압에 의해 높은 에너지를 가지고 에널라이져 마그넷(ANALYZER MAGNET)에 전류를 흘려줌으로서 플레밍의 왼손법칙에 의해 질량이 각기 다른 이온들 중에서 필요한 이온만을 분석하여 웨이퍼가 있는 쪽으로 보내고 장비마다 다른 각 스캔방식에 따라 웨이퍼에 주입된다.
보다 구체적으로, 종래의 기술에 따른 이온주입장치의 소스헤드 조립체(100)는 도1의 사시도, 도2의 분해사시도, 도3의 단면도에 나타낸 바와같이, 캐소드(110), 필라멘트(120), 캐소드 엔드 캡(130), 캐소드 클램프(140) 및 필라멘트 클램프(150)를 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 캐소드에 형성된 로드부(111)를 캐소드 클램프(140)가 잡고, 필라멘트(120)를 필라멘트 클램프(150)가 잡고, 필라 멘트(120)와 캐소드(110)의 내부간격을 유지시킨다.
이와 같이 이루어짐에 따라, 종래기술에 따른 이온주입장치의 소스헤드 조립체(100)는 상기 캐소드 클램프(140)와 캐소드(110)의 결합부가 열변형에 의해 벌어짐에 따라 캐소드 로드부(111)가 유동되어, 내부의 가스가 외부로 다량 유출될 수 있는 문제점을 지니고 있고, 상기 필라멘트(120)와 캐소드(110) 사이에 쇼트가 발생될 수 있다. 또한, 상기 캐소드 조립부의 반대방향에 위치되는 리펠러(160)는 단순히 리펠러 클램프(170)에 고정되는 방식으로 조립됨에 따라, 열에 의한 유동이 발생될 수 있는 문제점을 지니고 있다.
그리고, 이온주입장치의 소스헤드 조립체는 조립품이기 때문에 어느 정도의 유격이 발생할 수 있는 사항이 있어 조립 후, 캐소드(110)과 캐소드 엔드 캡(130)의 홀과 정확한 동심을 맞추기 어려운 문제점을 지니고 있다.
따라서, 본 고안은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 고안의 목적은 고온의 열변형시 각각의 부품들의 유동이 방지되고, 정확한 조립성을 갖는 조립체로 구현될 수 있는 이온주입장치의 소스헤드 조립체를 제공하기 위한 것이다.
본 고안의 다른 목적은 캐소드 엔드 캡과 캐소드 사이에 구비되는 전기적 절연체인 인슐레이터를 더 포함하고, 상기 캐소드와 캐소드 엔드 캡과의 거리가 일정하게 유지함에 따라, 가스의 과다유출과 챔버외부의 오염이 방지되는 이온주입장치 의 소스헤드 조립체를 제공하기 위한 것이다.
본 고안의 다른 목적은 캐소드 엔드 캡과 캐소드의 동심거리를 일정하게 유지함에 따라 쇼트가 방지되고, 수명이 연장될 뿐만 아니라, 작업효율을 향상시킬 수 있는 이온주입장치의 소스헤드 조립체를 제공하기 위한 것이다.
본 고안의 또 다른 목적은 필라멘트와 캐소드 내부 벽면과의 간격 맞춤이 용이한 이온주입장치의 소스헤드 조립체를 제공하기 위한 것이다.
본 고안의 또 다른 목적은 리펠러를 리펠러 클램프로 고정하고, 고정너트로 리펠러의 단부를 체결함에 따라 열변형에 의한 유동을 방지할 수 있는 이온주입장치의 소스헤드 조립체를 제공하기 위한 것이다.
본 고안의 또 다른 목적은 필라멘트의 전체적인 형상이 중심을 기준으로 상·하, 좌·우 대칭인 원형으로 제작되어 있고 또한 열전자 방출부를 평면 또는 로드(원형)으로 형성시켜 캐소드의 전면부로 열전자가 고르게 전달될 수 있는 이온주입장치의 소스헤드 조립체를 제공하기 위한 것이다.
본 고안은 캐소드 및 필라멘트를 포함하는 이온주입장치의 소스헤드 조립체로서, 상기 캐소드가 삽입 결합되는 삽입공이 형성된 캐소드 서포트; 상기 캐소드 서포트와 이격되고, 상기 캐소드가 삽입 결합되는 삽입공이 형성되며 챔버의 벽을 이루는 캐소드 엔드 캡; 상기 캐소드 엔드 캡과 캐소드 서포트 사이에 구비되는 인슐레이터; 및 상기 캐소드와 캐소드 서포트 사이에 위치되는 캐소드 얼라인 지그를 포함하는 이온주입장치조립체 에 관한 것이다.
이하, 본 고안에 따른 이온주입장치의 소스헤드 조립체에 대한 바람직한 구체예의 구성, 기능 및 효과에 대하여 상세하게 설명한다.
도4는 본 고안에 따른 이온주입장치의 소스헤드 조립체를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도5은 도4에 나타낸 이온주입장치의 소스헤드 조립체에 대한 개략적인 분해사시도이고, 도6은 도4에 나타낸 이온주입장치의 소스헤드 조립체에 대한 개략적인 단면도이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 상기 이온주입장치의 소스헤드 조립체(200)는 캐소드(210), 캐소드 서포트(220), 캐소드 클램프(230), 캐소드 엔드 캡(240), 인슐레이터(250), 필라멘트(260), 필라멘트 클램프(270) 및 캐소드 얼라인 지그(280)를 포함하여 이루어진다.
상기 캐소드(210)는 필라멘트(260)에서 방출된 열전자를 챔버내부로 전달하기 위한 것으로서, 일단으로 캐소드(210)의 단부 돌기부(211)가 형성된다.
상기 캐소드 서포트(220)는 상기 캐소드(210)가 삽입고정되는 삽입공(221)이 형성되고, 상기 삽입공(221)은 캐소드(210)의 외경과 대응되고, 캐소드(210)의 단부 돌기부(211)보다 작은 직경으로 형성된다. 또한, 상기 캐소드 서포트(220)는 상기 캐소드 클램프(230)에 결합되고, 정확한 동심을 이루기 위해 캐소드 엔드 캡(240) 및 캐소드 클램프(230)와 결합되기 위한 체결부(222)이 형성된다.
또한, 캐소드 서포트(220)는 캐소드(210)을 고정시키기 위한 탭(미도시)이 형성되고, 상기 탭에 캐소드가 삽입되어 고정될 수 있다. 그리고, 상기 필라멘 트(260)와 캐소드(210) 내부의 간격을 맞추기 위해 지그(미도시)를 사용한다.
상기 캐소드 엔드 캡(240)은 챔버의 벽을 이루고 있는 부분으로서, 캐소드(210)가 일정간격을 두고 내부로 삽입되는 관통공(241)이 형성되고, 상기 캐소드 서포트의 체결부(222)에 대응하는 체결부(242)가 형성된다. 또한, 상기 캐소드 엔드 캡(240)은 재질(W)의 특성을 고려하여 분리형으로 제작될 수 있다.
그리고, 상기 인슐레이터(250)는 전기적 절연체로 이루어지고, 캐소드 엔드 캡(240)과 캐소드 서포트(220)의 정확한 간격을 유지시키기 위한 것으로서, 캐소드 엔드 캡(240)과 캐소드 서포트(220)의 사이에 구비된다. 또한, 상기 인슐레이터(250)는 상기 캐소드 서포트(220)의 체결부(222) 및 캐소드 엔드 캡의 체결부(242)에 대응되는 체결부(251)가 형성된다. 그리고, 상기 인슐레이터(250)는 세라믹과 같은 전기적 절연체로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 같이 형성되고, 본 고안에 따른 이온주입장치의 소스헤드 조립체(100)는 체결부재(300)를 더 포함하고, 상기 체결부재(300)에 의해 캐소드 서포트(210), 인슐레이터(250) 및 캐소드 엔드 캡(240)이 체결되어 고정된다. 상기 체결부재는 고정볼트 및 고정핀 등으로 다양하게 구현될 수 있다.
상기 필라멘트(260)는 전체적으로 곡선으로 형성되며, 전체적으로 곡선으로 형성되고, 열전자 방출부의 전체적인 형상은 중심을 기준으로 상·하, 좌·우 대칭인 원형형태로 형성되며, 전면부는 원형형태로 절단이 되지 않거나, 일정부분 절단된 평면으로 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 필라멘트 클램프(270)는 필라멘트를 고정하기 위한 것으로 도5에 나타낸 바와 같이, 필라멘트 클램프 바디(271)를 포함하는 분리형태로 이루어진다.
또한, 상기 캐소드 얼라인 지그(280)는 캐소드의 내부 벽과 필라멘트의 단부 사이의 간격을 맞추기 위한 것으로서, 판형으로 형성되고, 캐소드(210)의 단부 돌기부(211)와 캐소드 서포트(220) 사이에 장착된다. 그리고, 상기 캐소드 얼라인 지그(280)는 판형으로 형성됨에 따라, 두께값을 달리하여 원하는 간격으로 필라멘트 단부와 캐소드의 간격을 설정할 수 있다.
또한, 본 고안에 따른 구성요소 중 일부는 챔부 내에서 고온(1000도)의 영향을 받기 때문에 분말소결합금(몰리브덴, 텅스텐, TZM 등)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 상기 캐소드 서포트는 그래파이트(Graphite), 몰리브덴(Mo), 스테인레스스틸(SUS) 중 하나가 선택되어 이루어진다.
아울러, 본 고안의 각 구성요소는 장착 및 고정상태를 강화하기 위해 체결볼트를 더 포함하고, 상기 체결부재 및 체결부의 결합에 의해 선택적으로 체결력을 강화할 수 있다.
또한, 본 고안에 따른 이온주입장치의 소스헤드 조립체(200)는 상기 캐소드(210)의 반대 방향으로 위치되는 리펠러(290), 리펠러 클렘프(291), 리펠러 엔드 캡(292) 및 고정너트(293)를 더 포함하고, 상기 리펠러(290)의 단부에는 상기 고정너트(292)의 내주면에 형성된 나사산과 대응되는 나사산이 형성되고, 상기 리펠러 앤트 캡(292)는 리펠러에 대응되는 삽입공이 형성된다. 이와 같이 이루어지고, 상기 리펠러(290)는 리펠러 엔드 캡(292)의 삽입공에 삽입되고, 리펠러 클렘부(291) 에 고정된 상태로, 고정너트(293)에 체결된다.
이와 같이 이루어짐에 따라, 본 고안에 따른 이온주입장치의 소스헤드 조립체(200)에서 필레멘트(260)의 외부에는 캐소드(210)가 캐소드 서포트(220)에 장착되어 위치되고, 필라멘트(260)와 캐소드(210)는 일정간격으로 유지된다. 그리고 상기 캐소드 서포트(220)는 캐소드 클램프(230)에 일차적으로 고정되고, 인슐레이트(250)에 이차적으로 고정된다. 그리고 아크 챔버 체결시, 캐소드(210)와 캐소드 엔드 캡(240)의 간격을 일정하게 유지 및 고정되고, 캐소드와 엔드 캡 내의 동심이 정확히 일치되도록 배열된다.
이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환 및 변경이 가능하다는 것이 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백할 것이다.
상술된 바와 같이, 본 고안에 의하면 고온의 열변형시 각각의 부품들의 유동이 방지되고, 정확한 위치의 조립체가 구현될 수 있고, 캐소드 엔드 캡과 캐소드 사이에 구비되는 전기적 절연체인 인슐레이터를 더 포함하고, 상기 캐소드와 캐소드 엔드 캡과의 거리가 일정하게 유지함에 따라, 가스의 과다유출과 챔버외부의 오염이 방지되고, 캐소드 엔드 캡과 캐소드의 동심거리를 일정하게 유지함에 따라 쇼트가 방지되고, 수명이 연장될 뿐만 아니라, 작업효율을 향상시킬 수 있고, 필라멘 트와 캐소드 내부 벽면과의 간격 맞춤이 용이하고, 리펠러를 리펠러 클램프로 고정하고, 고정너트로 리펠러의 단부를 체결함에 따라 열변형에 의한 유동을 방지할 수 있고, 필라멘트의 전체적인 형상이 중심을 기준으로 상·하, 좌·우 대칭인 원형으로 제작되어 있고 또한 열전자 방출부를 평면 또는 로드(원형)으로 형성시켜 캐소드의 전면부로 열전자가 고르게 전달될 수 있는 이온주입장치의 소스헤드 조립체를 제공하는 효과를 갖는다.

Claims (9)

  1. 캐소드 및 필라멘트를 포함하는 이온주입장치의 소스헤드 조립체로서,
    상기 캐소드가 삽입 결합되는 삽입공이 형성된 캐소드 서포트;
    상기 캐소드 서포트와 이격되고, 상기 캐소드가 삽입 결합되는 삽입공이 형성되며 챔버의 벽을 이루는 캐소드 엔드 캡;
    상기 캐소드 엔드 캡과 캐소드 서포트 사이에 구비되는 인슐레이터; 및
    상기 캐소드와 캐소드 서포트 사이에 위치되는 캐소드 얼라인 지그를 포함하는
    이온주입장치의 소스헤드 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐소드는 일단으로 캐소드 단부 돌기부가 형성되고, 상기 캐소드 얼라인 지그는 판형으로 형성되고, 캐소드 단부 돌기부 및 캐소드 서포트 사이에 장착되는
    이온주입장치의 소스헤드 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이온주입장치의 소스헤드 조립체는 체결부재를 더 포함하고,
    상기 캐소드 서포트는 상기 체결부재에 대응하는 체결부가 형성되고, 상기 인슐레이터에는 상기 체결부재에 대응하는 체결부가 형성되고, 상기 캐소드 엔드 캡에는 체결부재에 대응하는 체결부가 형성되고, 상기 체결부재에 의해 캐소드 서포트, 인슐레이터 및 캐소드 엔드 캡이 체결고정되는
    이온주입장치의 소스헤드 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 체결부재는 고정볼트 및 고정핀 중 하나를 선택하여 이루어지는
    이온주입장치의 소스헤드 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 필라멘트는 곡선으로 형성되고, 열전자 방출부의 형상은 중심을 기준으로 상·하, 좌·우 대칭인 원형형태로 형성되며, 전면부는 원형형태로 절단이 되지 않거나, 일정부분 절단된 평면으로 형성된
    이온주입장치의 소스헤드 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 필라멘트를 고정하는 필라멘트 클램프를 더 포함하고,
    상기 필라멘트 필라멘트는 클램프 바디를 포함하는 분리형태로 이루어진
    이온주입장치의 소스헤드 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 캐소드 서포트의 하부로 결합되는 캐소드 클램프를 더 포함하는
    이온주입장치의 소스헤드 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캐소드 서포트는 그래파이트, 몰리브덴, 스테인레스스틸 중 하나로 이루어지는
    이온주입장치의 소스헤드 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이온주입장치의 소스헤드 조립체는
    상기 캐소드의 반대 방향으로 위치되고 단부에 나사산이 형성된 리펠러;
    상기 리펠러가 삽입고정되는 리펠러 삽입공이 형성된 리펠러 엔드 캡;
    상기 리펠러의 단부를 고정하는 리펠러 클렘프; 및
    상기 리펠러의 단부에 형성된 나사산에 대응되는 나사산이 형성되고, 리펠러의 단부를 체결하는 고정너트를 더 포함하는
    이온주입장치의 소스헤드 조립체.
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