JP3376899B2 - Electrical insulation structure in vacuum equipment - Google Patents

Electrical insulation structure in vacuum equipment

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JP3376899B2 JP35605197A JP35605197A JP3376899B2 JP 3376899 B2 JP3376899 B2 JP 3376899B2 JP 35605197 A JP35605197 A JP 35605197A JP 35605197 A JP35605197 A JP 35605197A JP 3376899 B2 JP3376899 B2 JP 3376899B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、イオン
注入装置、荷電粒子(イオンビームや電子ビーム)加速
装置等であって、真空容器に、高電圧が印加される金属
板を環状の絶縁碍子を介して取り付けた構造の真空装置
において、その絶縁碍子を挟む金属板と真空容器との間
で放電が起こりにくくした電気絶縁構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, an ion implantation device, a charged particle (ion beam or electron beam) accelerating device, etc., in which a metal plate to which a high voltage is applied is attached to a vacuum container in an annular insulator. The present invention relates to an electrical insulating structure in which a discharge is less likely to occur between a metal plate sandwiching the insulator and a vacuum container in a vacuum device having a structure attached via.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7に、真空装置の一例であるイオン注
入装置の一例を示す。このイオン注入装置は、イオン源
2から引き出したイオンビーム4を、筒状または管状の
真空容器10内を通して処理室12に導いてターゲット
(例えば半導体基板)14に照射して、当該ターゲット
14にイオン注入を行うよう構成されている。真空容器
10および処理室12内は、イオンビーム4の損失を防
止する等のために、図示しない真空排気装置によって真
空(例えば10-5〜10-7Torr程度)に排気され
る。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows an example of an ion implantation apparatus which is an example of a vacuum apparatus. This ion implantation apparatus introduces an ion beam 4 extracted from an ion source 2 into a processing chamber 12 through a cylindrical or tubular vacuum container 10 to irradiate a target (for example, a semiconductor substrate) 14 with ions to the target 14. It is configured to make an injection. The inside of the vacuum container 10 and the processing chamber 12 is evacuated to a vacuum (for example, about 10 −5 to 10 −7 Torr) by a vacuum exhaust device (not shown) in order to prevent loss of the ion beam 4.

【0003】イオン源2は金属板(この例では金属フラ
ンジ。以下同じ)6に取り付けられており、これらに
は、高電圧電源16から、イオンビーム4を引き出すた
めの正の高電圧(例えば10kV〜100kV程度)が
印加される。一方、真空容器10やそれにつながる処理
室12は、安全確保等のために通常は接地されている。
そのために、金属板6およびイオン源2は、環状の絶縁
碍子8を介して真空容器10に取り付け、この絶縁碍子
8を介してイオン源2と真空容器10とを連通させてい
る。従って絶縁碍子8の内側8aも真空雰囲気となる。
絶縁碍子8の外側8bは大気圧である。
The ion source 2 is attached to a metal plate (in this example, a metal flange; the same applies hereinafter) 6, to which a high positive voltage (for example, 10 kV) for extracting the ion beam 4 from a high voltage power source 16 is attached. (Approx. 100 kV) is applied. On the other hand, the vacuum container 10 and the processing chamber 12 connected to the vacuum container 10 are normally grounded for safety reasons.
Therefore, the metal plate 6 and the ion source 2 are attached to the vacuum container 10 via the annular insulator 8, and the ion source 2 and the vacuum container 10 are connected to each other via the insulator 8. Therefore, the inside 8a of the insulator 8 is also in a vacuum atmosphere.
The outside 8b of the insulator 8 is at atmospheric pressure.

【0004】この絶縁碍子8の二つの端面18とそれに
対向する金属板6および真空容器10との間には、真空
シール用のパッキン20をそれぞれ設けている。各パッ
キン20は、リング状をしていて絶縁物から成る。例え
ば、各パッキン20は、バイトン(フッ素ゴムの商品
名。以下同じ)やシリコーンゴムから成るOリングや角
リングである。
Between the two end faces 18 of the insulator 8 and the metal plate 6 and the vacuum container 10 facing the end faces 18, a packing 20 for vacuum sealing is provided, respectively. Each packing 20 has a ring shape and is made of an insulating material. For example, each packing 20 is an O-ring or a square ring made of Viton (a trade name of fluororubber; the same applies hereinafter) or silicone rubber.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記絶縁碍子8の端面
18と金属板6および真空容器10との間には、真空シ
ール用のパッキン20が入っているため、厳密に見る
と、絶縁碍子8の端面18と金属板6および真空容器1
0との間はぴったりと接触しているわけではなく、図8
に拡大して示すように、微小な隙間24がそれぞれ存在
する。なお、パッキン20は、通常は、図示のように、
金属板6および真空容器10に設けた溝22に収納され
ている。
Since the packing 20 for vacuum sealing is provided between the end face 18 of the above-mentioned insulator 8 and the metal plate 6 and the vacuum container 10, the insulator 8 is strictly viewed. End surface 18 of the metal plate 6 and the vacuum container 1
There is no close contact with 0, as shown in FIG.
As shown in the enlarged view, there are minute gaps 24, respectively. In addition, the packing 20 is usually, as shown in the figure,
It is housed in the groove 22 provided in the metal plate 6 and the vacuum container 10.

【0006】このような隙間24が存在する状態で、金
属板6に、即ち金属板6と真空容器10との間に、上記
のような高電圧を印加すると、この微小な隙間24の部
分に強い電界が発生する。そのシミュレーション結果の
一例を図9に示す。
When such a high voltage as described above is applied to the metal plate 6, that is, between the metal plate 6 and the vacuum vessel 10 in the state where such a gap 24 exists, the minute gap 24 is applied to the portion. A strong electric field is generated. An example of the simulation result is shown in FIG.

【0007】この図9は、絶縁碍子8の片側(金属板6
側)をシミュレーションしたものであり、絶縁碍子8の
軸長方向(図7のイオンビーム4の進行方向)の中央部
に電位0Vの接地電位部26を配置し、その反対側の端
面18に対向する金属板6に+50kVの電圧を印加し
た場合の、金属板6と接地電位部26との間の等電位線
28を計算によって求めたものである。絶縁碍子8の図
とは反対側(真空容器10側)も、金属板6側と同様の
構造をしているので、図9と同様の結果が得られる。パ
ッキン20は、Oリングを圧縮した形状をシミュレーシ
ョンするため、ここでは角リングとした。絶縁碍子8お
よびパッキン20の比誘電率は、この例では共に、セラ
ミックスの値に近い9.0とした。金属板6と接地電位
部26との間に40本の等電位線28を表しているの
で、2本の等電位線28間の電位差はこの例では1.2
5kVである。以上のシミュレーション条件は、後述す
る図5および図6の場合も同じである。
FIG. 9 shows one side of the insulator 8 (metal plate 6).
A side) is simulated, and a ground potential portion 26 having a potential of 0 V is arranged in the central portion of the insulator 8 in the axial direction (the traveling direction of the ion beam 4 in FIG. 7) and is opposed to the opposite end face 18. This is a calculation of an equipotential line 28 between the metal plate 6 and the ground potential portion 26 when a voltage of +50 kV is applied to the metal plate 6 to be charged. The other side of the insulator 8 (vacuum container 10 side) also has the same structure as the metal plate 6 side, so that the same result as in FIG. 9 is obtained. The packing 20 is a square ring here because it simulates a compressed O-ring shape. In this example, the dielectric constants of the insulator 8 and the packing 20 were both 9.0, which was close to the value of ceramics. Since 40 equipotential lines 28 are shown between the metal plate 6 and the ground potential portion 26, the potential difference between the two equipotential lines 28 is 1.2 in this example.
It is 5 kV. The above simulation conditions are the same in the cases of FIGS. 5 and 6 described later.

【0008】この図9から、絶縁碍子8の端面18と金
属板6との間の隙間24では等電位線28の密度が高
く、この隙間24の電界が強いことが分かる。具体的に
はこの例では、隙間24に11本の等電位線28が集中
しているので、この隙間24には約14kVの電位差が
生じている。従って、隙間24の距離(即ち絶縁碍子8
の端面18と金属板6間の距離)を例えば0.1mmと
すると、この隙間24には約1.4×108 V/mとい
う強い電界が生じることになる。しかもよく見ると、同
じ隙間24の内でも、パッキン20とは反対側の端部3
0付近において等電位線28の密度がより高くなって、
電界がより強くなっていることが分かる。
From FIG. 9, it can be seen that the equipotential lines 28 have a high density in the gap 24 between the end face 18 of the insulator 8 and the metal plate 6, and the electric field in this gap 24 is strong. Specifically, in this example, since 11 equipotential lines 28 are concentrated in the gap 24, a potential difference of about 14 kV is generated in the gap 24. Therefore, the distance of the gap 24 (that is, the insulator 8
If the distance between the end face 18 and the metal plate 6) is set to 0.1 mm, a strong electric field of about 1.4 × 10 8 V / m will be generated in this gap 24. Moreover, looking closely, even within the same gap 24, the end portion 3 on the side opposite to the packing 20
The density of equipotential lines 28 becomes higher near 0,
It can be seen that the electric field is stronger.

【0009】図8に戻って、上記のように絶縁碍子8と
金属板6および真空容器10との間の隙間24に強い電
界が生じると、絶縁碍子8の内側8aの真空側では、隙
間24に向いた金属板6や真空容器10の表面から電界
放出によって電子が発生し、この電子が強い電界によっ
て加速されて絶縁碍子8の表面に衝突してそこから更に
二次電子を発生させ、この二次電子の連鎖放出によって
遂には金属板6と真空容器10との間で絶縁碍子8の表
面に沿って放電(フラッシオーバ)が起こる。また、絶
縁碍子8の外側8bの大気側でも、隙間24の強い電界
によって、その隙間24付近から絶縁碍子8の表面に沿
って金属板6と真空容器10との間でコロナ放電が起こ
る。
Returning to FIG. 8, when a strong electric field is generated in the gap 24 between the insulator 8 and the metal plate 6 and the vacuum container 10 as described above, the gap 24 is formed on the vacuum side of the inside 8a of the insulator 8. Electrons are generated by the field emission from the surface of the metal plate 6 or the vacuum container 10 facing toward, and the electrons are accelerated by a strong electric field and collide with the surface of the insulator 8 to further generate secondary electrons. Finally, due to the secondary emission of secondary electrons, a discharge (flashover) occurs between the metal plate 6 and the vacuum container 10 along the surface of the insulator 8. Also on the atmosphere side of the outer side 8b of the insulator 8, due to the strong electric field of the gap 24, corona discharge occurs between the metal plate 6 and the vacuum container 10 along the surface of the insulator 8 from the vicinity of the gap 24.

【0010】金属板6と真空容器10との間で絶縁碍子
8の表面に沿って上記のような放電(フラッシオーバや
コロナ放電)が起こると、特にそれが頻繁に起こると、
電源(高電圧電源16)に大きな負荷がかかったり絶縁
碍子8が損傷を受ける等の不具合が生じるので、金属板
6と真空容器10との間に正常に電圧を印加することが
できなくなり、装置の動作が不安定になったり、不具合
停止したりする。例えば図7に示したイオン注入装置の
場合は、イオン源2からイオンビーム4を安定して引き
出すことが困難になり、ターゲット14の処理に不具合
が生じる。また、上記のような放電が頻繁に起こると、
当該イオン注入装置の不具合停止時間が長くなって、装
置の信頼性およびスループットが低下する。
When the above-mentioned discharge (flashover or corona discharge) occurs along the surface of the insulator 8 between the metal plate 6 and the vacuum container 10, particularly when it frequently occurs,
Since a large load is applied to the power source (high-voltage power source 16) and the insulator 8 is damaged, a voltage cannot be normally applied between the metal plate 6 and the vacuum container 10, and the device May become unstable or may stop malfunctioning. For example, in the case of the ion implanter shown in FIG. 7, it is difficult to stably extract the ion beam 4 from the ion source 2, and a problem occurs in the processing of the target 14. In addition, if the above discharge occurs frequently,
The failure stoppage time of the ion implantation apparatus becomes long, and the reliability and throughput of the apparatus decrease.

【0011】そこでこの発明は、上記のような絶縁碍子
を挟む金属板と真空容器との間で放電が起こりにくくす
ることを主たる目的とする。
Therefore, the main object of the present invention is to make it difficult for electric discharge to occur between the metal plate sandwiching the above-mentioned insulator and the vacuum container.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この発明に係る第1の電
気絶縁構造は、前記各パッキンを前記絶縁碍子の各端面
の一方の端部付近に寄せて配置し、同各端面の他方の端
部付近に、当該各端面とそれに対向する前記真空容器お
よび金属板とにそれぞれ接していて弾性を有する絶縁体
リングをそれぞれ設けたことを特徴としている(請求項
1)。
According to a first electrically insulating structure of the present invention, the packings are arranged close to one end of each end face of the insulator, and the other end of each end face is arranged. Insulator rings having elasticity are provided in the vicinity of the portions, respectively, which are in contact with the respective end faces and the vacuum container and the metal plate which face the respective end faces, and which have elasticity (claim 1).

【0013】この発明に係る第2の電気絶縁構造は、前
記各パッキンを前記絶縁碍子の各端面の一方の端部付近
に寄せて配置し、同各端面の他方の端部付近に、当該各
端面とそれに対向する前記真空容器および金属板とにそ
れぞれ接していて弾性を有する導体リングをそれぞれ設
けたことを特徴としている(請求項2)。
In a second electrically insulating structure according to the present invention, the packings are arranged near one end of each end face of the insulator, and the packings are provided near the other end of each end face. It is characterized in that elastic conductor rings are provided respectively in contact with the end face and the vacuum container and the metal plate facing the end face, respectively (claim 2).

【0014】この発明に係る第3の電気絶縁構造は、前
記各パッキンを前記絶縁碍子の各端面の中央部付近に配
置し、同各端面の両端部付近に、当該各端面とそれに対
向する前記真空容器および金属板とにそれぞれ接してい
て弾性を有する導体リングをそれぞれ設けたことを特徴
としている(請求項3)。
In a third electrically insulating structure according to the present invention, the packings are arranged in the vicinity of the central portion of each end face of the insulator, and in the vicinity of both end portions of each end face, the respective end faces and the opposing ones are provided. A conductive ring having elasticity and being in contact with the vacuum container and the metal plate, respectively, is provided (Claim 3).

【0015】上記いずれの電気絶縁構造においても、パ
ッキンの他に設けた絶縁体リングや導体リングによっ
て、絶縁碍子の端面と金属板および真空容器との間に存
在する隙間での電圧分担を緩和することができるので、
当該隙間での電界が弱まる。その結果、絶縁碍子を挟む
金属板と真空容器との間で放電が起こりにくくなる。
In any of the above electric insulation structures, the insulator ring or the conductor ring provided in addition to the packing reduces the voltage sharing in the gap existing between the end face of the insulator and the metal plate and the vacuum container. Because you can
The electric field in the gap weakens. As a result, electric discharge is less likely to occur between the metal plate sandwiching the insulator and the vacuum container.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は、この発明に係る電気絶縁
構造の一例を示す断面図である。図8の従来例と同一ま
たは相当する部分には同一符号を付し、以下においては
当該従来例との相違点を主に説明する。また、イオン注
入装置としての構成は、前述した図7およびその説明を
参照するものとする。
1 is a sectional view showing an example of an electrical insulating structure according to the present invention. The same or corresponding portions as those of the conventional example in FIG. 8 are designated by the same reference numerals, and the differences from the conventional example will be mainly described below. For the configuration of the ion implantation apparatus, refer to FIG. 7 described above and the description thereof.

【0017】この実施例においては、前述した各パッキ
ン20を、絶縁碍子8の各端面18の一方の端部付近、
即ちこの例では内側8a寄りの端部付近に寄せて配置
し、当該各端面18の他方の端部付近、即ち外側8b寄
りの端部付近に、当該各端面18とそれに対向する金属
板6および真空容器10との間にそれぞれ接していて弾
性を有する絶縁体リング34をそれぞれ設けている。各
絶縁体リング34は、この例では、金属板6および真空
容器10に設けた溝32にそれぞれ収納している。
In this embodiment, the above-mentioned packings 20 are provided in the vicinity of one end of each end face 18 of the insulator 8.
That is, in this example, the end faces 18 and the metal plate 6 facing the end faces 18 are arranged near the other end of each end face 18, that is, near the end closer to the outer side 8b. Insulating rings 34 having elasticity are provided in contact with the vacuum container 10 respectively. In this example, each insulator ring 34 is housed in the groove 32 provided in the metal plate 6 and the vacuum container 10, respectively.

【0018】各絶縁体リング34は、例えば、バイトン
やシリコーンゴム等から成るOリングや角リングであ
る。但し、これ以外の材質および断面形状でも良い。
Each insulator ring 34 is an O-ring or a square ring made of, for example, Viton or silicone rubber. However, other materials and cross-sectional shapes may be used.

【0019】この図1の電気絶縁構造に相当する構造に
おける電界分布のシミュレーション結果の一例を図5に
示す。なお、前述したように、この図5(および後述す
る図6)におけるシミュレーション条件は、図9の場合
と同じである。絶縁体リング34については、パッキン
20の場合と同様に、比誘電率を9.0とし、かつ角リ
ング状としてシミュレーションを行った。
FIG. 5 shows an example of the simulation result of the electric field distribution in the structure corresponding to the electric insulation structure of FIG. As described above, the simulation conditions in FIG. 5 (and FIG. 6 described later) are the same as those in FIG. As for the insulator ring 34, similar to the case of the packing 20, a simulation was performed with a relative dielectric constant of 9.0 and a square ring shape.

【0020】この図5から、絶縁碍子8の端面18と金
属板6との間の隙間24における等電位線28の密度
は、図9に示した従来例の場合よりもかなり低くなって
おり、この隙間24での電界が弱められている(緩和さ
れている)ことが分かる。具体的にはこの例では、隙間
24に多く見ても7本の等電位線28しか存在しないの
で、この隙間24での電位差は約9kVになり、隙間2
4の距離を従来例と同様に例えば0.1mmとすると、
この隙間24での電界は約9×107 V/mに弱まって
いる。
From FIG. 5, the density of equipotential lines 28 in the gap 24 between the end face 18 of the insulator 8 and the metal plate 6 is considerably lower than that in the conventional example shown in FIG. It can be seen that the electric field in this gap 24 is weakened (relaxed). Specifically, in this example, even if there are many gaps 24, there are only seven equipotential lines 28, so the potential difference in this gap 24 is approximately 9 kV, and
If the distance of 4 is set to 0.1 mm as in the conventional example,
The electric field in the gap 24 is weakened to about 9 × 10 7 V / m.

【0021】しかも、図9の従来例では、前述したよう
に、パッキン20の反対側の端部30付近で電界が特に
強くなっていたのに対して、この実施例では、絶縁碍子
8の端面18の内側の端部付近と外側の端部付近とにパ
ッキン20と絶縁体リング34をバランス良く分散して
配置しているので、電界が特に強くなる領域の発生を防
止することができている。
Moreover, in the conventional example shown in FIG. 9, the electric field is particularly strong in the vicinity of the end portion 30 on the opposite side of the packing 20 as described above, whereas in this embodiment, the end surface of the insulator 8 is formed. Since the packing 20 and the insulator ring 34 are distributed in a well-balanced manner near the inner end and the outer end of the 18, the generation of a region where the electric field is particularly strong can be prevented. .

【0022】絶縁碍子8の図とは反対側(真空容器10
側)も、金属板6側と同様の構造をしているので、図5
と同様の結果が得られる。後述する他の実施例において
も同様である。
The side of the insulator 8 opposite to the one shown in FIG.
Since the side) also has the same structure as the metal plate 6 side,
Similar results are obtained. The same applies to other embodiments described later.

【0023】このように、絶縁碍子8の端面18と金属
板6および真空容器10との間の隙間24での電界が弱
まるので、絶縁碍子8を挟む金属板6と真空容器10と
の間で、前述した電界放出に起因するフラッシオーバや
コロナ放電が起こりにくくなる。従って、このような電
気絶縁構造を採用したイオン注入装置等の真空装置の信
頼性が向上すると共に、放電に起因する不具合停止時間
を減少させることができる。
In this way, the electric field in the gap 24 between the end face 18 of the insulator 8 and the metal plate 6 and the vacuum container 10 is weakened, so that the metal plate 6 sandwiching the insulator 8 and the vacuum container 10 are sandwiched. The flashover and corona discharge due to the field emission described above are less likely to occur. Therefore, it is possible to improve the reliability of the vacuum device such as the ion implantation device which adopts such an electric insulation structure and reduce the failure stop time due to the discharge.

【0024】なお、絶縁碍子8と金属板6および真空容
器10との間の真空シールはパッキン20によって行っ
ているので、上記絶縁体リング34に真空シール機能を
持たせる必要はないけれども、持たせても良い。後述す
る導体リング36についても同様である。
It should be noted that since the vacuum sealing between the insulator 8 and the metal plate 6 and the vacuum container 10 is performed by the packing 20, it is not necessary to give the insulating ring 34 a vacuum sealing function, but it is necessary. May be. The same applies to the conductor ring 36 described later.

【0025】また、パッキン20と絶縁体リング34と
を内外逆に、即ちパッキン20を絶縁碍子8の外側8b
寄りに設け、絶縁体リング34を内側8a寄りに設けて
も良いけれども、絶縁体リング34に真空シール機能を
持たせない場合は、真空側へのアウトガス(放出ガス)
をできる限り少なくする観点から、この例のようにパッ
キン20を内側8a寄りに設ける方が好ましい。後述す
る導体リング36とパッキン20との関係についても同
様である。
Further, the packing 20 and the insulator ring 34 are turned inside out, that is, the packing 20 is placed outside the insulator 8b.
The insulator ring 34 may be provided closer to the inner side 8a, but if the insulator ring 34 does not have a vacuum sealing function, outgas to the vacuum side (release gas)
From the viewpoint of minimizing the number of cases, it is preferable to provide the packing 20 closer to the inner side 8a as in this example. The same applies to the relationship between the conductor ring 36 and the packing 20 described later.

【0026】次に他の実施例について、図1の実施例と
の相違点を主体に説明する。
Next, another embodiment will be described focusing on the differences from the embodiment of FIG.

【0027】図2の実施例は、図1の実施例の絶縁体リ
ング34の代わりに導体リング36を設けたものであ
る。即ち、図1の実施例の絶縁体リング34と同様の位
置に、即ち絶縁碍子8の各端面18の外側8b寄りの端
部付近に、当該各端面18とそれに対向する金属板6お
よび真空容器10とにそれぞれ接していて弾性を有する
導体リング36をそれぞれ設けている。各導体リング3
6は、この例でも、金属板6および真空容器10に設け
た溝32にそれぞれ収納している。
In the embodiment of FIG. 2, a conductor ring 36 is provided instead of the insulator ring 34 of the embodiment of FIG. That is, at the same position as that of the insulator ring 34 of the embodiment of FIG. 1, that is, near each end face 18 of the insulator 8 near the outside 8b, each end face 18 and the metal plate 6 and the vacuum container facing it. 10 and 10 are respectively provided with elastic conductor rings 36. Each conductor ring 3
Also in this example, 6 are housed in the grooves 32 provided in the metal plate 6 and the vacuum container 10, respectively.

【0028】各導体リング36は、例えば、金属製のO
リング(即ちメタルOリング)、導電ゴム製のリング状
のパッキン(例えばOリングや角リング)、導体(例え
ばベリリウム銅)を細いコイル状に巻いて全体をリング
状にしたもの等である。
Each conductor ring 36 is made of metal O, for example.
A ring (that is, a metal O-ring), a ring-shaped packing made of conductive rubber (for example, an O-ring or a square ring), and a conductor (for example, beryllium copper) are wound in a thin coil shape to form a ring shape.

【0029】この図2の電気絶縁構造に相当する構造に
おける電界分布のシミュレーション結果の一例を図6に
示す。導体リング36は、パッキン20の場合と同様
に、この例では角リング状としてシミュレーションを行
った。
FIG. 6 shows an example of the simulation result of the electric field distribution in the structure corresponding to the electrically insulating structure of FIG. Similar to the case of the packing 20, the conductor ring 36 has a square ring shape in this example for simulation.

【0030】この図6から、絶縁碍子8の端面18と金
属板6との間の隙間24における等電位線28の密度
は、図9に示した従来例の場合よりも非常に低くなって
おり、この隙間24での電界が弱められていることが分
かる。具体的にはこの例では、隙間24に多く見ても4
本の等電位線28しか存在しないので、この隙間24で
の電位差は約5kVになり、隙間24の距離を前記と同
様に例えば0.1mmとすると、この隙間24での電界
は約5×106 V/mに弱まっている。即ち、従来例よ
りも2桁も低下している。
From FIG. 6, the density of equipotential lines 28 in the gap 24 between the end face 18 of the insulator 8 and the metal plate 6 is much lower than in the case of the conventional example shown in FIG. It can be seen that the electric field in this gap 24 is weakened. Specifically, in this example, even if many gaps 24 are seen,
Since there are only equipotential lines 28 of the book, the potential difference in the gap 24 is about 5 kV. If the distance of the gap 24 is, for example, 0.1 mm as described above, the electric field in the gap 24 is about 5 × 10. Weakened to 6 V / m. That is, it is two orders of magnitude lower than in the conventional example.

【0031】その結果、この実施例の場合も、絶縁碍子
8を挟む金属板6と真空容器10との間で、前述したよ
うな放電が起こりにくくなる。
As a result, also in the case of this embodiment, the above-mentioned discharge is unlikely to occur between the metal plate 6 sandwiching the insulator 8 and the vacuum container 10.

【0032】上記絶縁体リング34および導体リング3
6は、図3に示す実施例のように、絶縁碍子8の各端面
18の外側8b(大気側)寄りの角部に設けても良く、
この場合も、図5および図6とほぼ同様の電界分布が得
られることは、即ち隙間24での電界が弱められること
は、図5および図6を参照すれば容易に理解できるであ
ろう。
The insulator ring 34 and the conductor ring 3
As in the embodiment shown in FIG. 3, 6 may be provided at a corner portion of each end face 18 of the insulator 8 toward the outside 8b (atmosphere side),
Also in this case, it can be easily understood with reference to FIGS. 5 and 6 that an electric field distribution substantially similar to that in FIGS. 5 and 6 is obtained, that is, the electric field in the gap 24 is weakened.

【0033】図4の実施例では、前述したパッキン20
を、絶縁碍子8の各端面18の中央部付近に配置し、当
該各端面18の両端部付近に、図2の実施例の場合と同
様の導体リング36を、即ち当該各端面18とそれに対
向する金属板6および真空容器10とにそれぞれ接して
いて弾性を有する導体リング36をそれぞれ設けてい
る。各導体リング36は、この例でも、金属板6および
真空容器10に設けた溝32にそれぞれ収納している。
各導体リング36の材質等については前述のとおりであ
る。
In the embodiment of FIG. 4, the packing 20 described above is used.
Is arranged near the center of each end surface 18 of the insulator 8, and the conductor rings 36 similar to those in the embodiment of FIG. The elastic conductive rings 36 are provided so as to be in contact with the metal plate 6 and the vacuum container 10, respectively. Also in this example, each conductor ring 36 is housed in the groove 32 provided in the metal plate 6 and the vacuum container 10, respectively.
The material and the like of each conductor ring 36 are as described above.

【0034】この図4の実施例の場合も、各隙間24で
の電界が弱められることは、図6を参照すれば容易に理
解できるであろう。
It can be easily understood that the electric field in each gap 24 is weakened also in the embodiment of FIG. 4 by referring to FIG.

【0035】この図4の実施例においては、パッキン2
0と導体リング36の位置を入れ換えても良く、即ち各
端面18の中央部付近に導体リング36を設け、両端部
付近にパッキン20を設けても良く、この場合も、両端
部の電界が若干強くなるけれども、図4の実施例の場合
とほぼ同様の効果が得られる。
In the embodiment of FIG. 4, the packing 2
The positions of 0 and the conductor ring 36 may be exchanged, that is, the conductor ring 36 may be provided near the center of each end face 18 and the packings 20 may be provided near both ends thereof. Although it becomes stronger, the same effect as in the case of the embodiment of FIG. 4 can be obtained.

【0036】なお、上記のような電気絶縁構造は、図7
に示したイオン注入装置以外の真空装置、例えば正また
は負の高電圧が印加される荷電粒子源(即ちイオン源や
電子ビーム源等)を金属フランジに取り付け、その金属
フランジを環状の絶縁碍子を介して真空容器に取り付け
たような構造の真空装置にも適用することができる。
The electrical insulation structure as described above is shown in FIG.
A vacuum device other than the ion implantation device shown in, for example, a charged particle source (that is, an ion source, an electron beam source, etc.) to which a high positive or negative voltage is applied is attached to a metal flange, and the metal flange is attached to an annular insulator. It can also be applied to a vacuum device having a structure attached to a vacuum container via

【0037】[0037]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、パッキ
ンの他に設けた絶縁体リングや導体リングによって、絶
縁碍子の端面と金属板および真空容器との間に存在する
隙間での電圧分担を緩和することができるので、当該隙
間での電界が弱まる。その結果、絶縁碍子を挟む金属板
と真空容器との間で放電が起こりにくくなる。従って、
このような電気絶縁構造を採用した真空装置の信頼性が
向上すると共に、放電に起因する不具合停止時間を減少
させることができる。
As described above, according to the present invention, the voltage sharing in the gap existing between the end face of the insulator and the metal plate and the vacuum container is achieved by the insulator ring and the conductor ring provided in addition to the packing. Can be alleviated, the electric field in the gap is weakened. As a result, electric discharge is less likely to occur between the metal plate sandwiching the insulator and the vacuum container. Therefore,
It is possible to improve the reliability of the vacuum device that employs such an electrical insulation structure and reduce the failure stop time due to discharge.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明に係る電気絶縁構造の一例を示す断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an electrically insulating structure according to the present invention.

【図2】この発明に係る電気絶縁構造の他の例を示す断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the electrically insulating structure according to the present invention.

【図3】この発明に係る電気絶縁構造の他の例を示す断
面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the electrically insulating structure according to the present invention.

【図4】この発明に係る電気絶縁構造の他の例を示す断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the electrically insulating structure according to the present invention.

【図5】図1の電気絶縁構造に相当する構造における電
界分布のシミュレーション結果の一例を示す図である。
5 is a diagram showing an example of a simulation result of an electric field distribution in a structure corresponding to the electrically insulating structure of FIG.

【図6】図2の電気絶縁構造に相当する構造における電
界分布のシミュレーション結果の一例を示す図である。
6 is a diagram showing an example of a simulation result of an electric field distribution in a structure corresponding to the electrically insulating structure of FIG.

【図7】真空装置の一例であるイオン注入装置の一例を
示す概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of an ion implantation apparatus which is an example of a vacuum apparatus.

【図8】図7中の絶縁碍子周りの拡大断面図である。FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view around an insulator in FIG.

【図9】図8の構造に相当する構造における電界分布の
シミュレーション結果の一例を示す図である。
9 is a diagram showing an example of a simulation result of an electric field distribution in a structure corresponding to the structure of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 イオン源 6 金属板 8 絶縁碍子 10 真空容器 18 端面 20 パッキン 24 隙間 34 絶縁体リング 36 導体リング 2 Ion source 6 metal plate 8 Insulator 10 vacuum container 18 end face 20 packing 24 gaps 34 Insulator ring 36 conductor ring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/18 B01J 3/00 H01L 21/265 603 H05K 7/14 H01J 37/317 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 37/18 B01J 3/00 H01L 21/265 603 H05K 7/14 H01J 37/317

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 真空容器に、高電圧が印加される金属板
を環状の絶縁碍子を介して取り付け、かつこの絶縁碍子
の二端面とそれに対向する真空容器および金属板との間
に、リング状の絶縁物から成る真空シール用のパッキン
をそれぞれ設けている真空装置において、前記各パッキ
ンを前記絶縁碍子の各端面の一方の端部付近に寄せて配
置し、同各端面の他方の端部付近に、当該各端面とそれ
に対向する前記真空容器および金属板とにそれぞれ接し
ていて弾性を有する絶縁体リングをそれぞれ設けたこと
を特徴とする、真空装置における電気絶縁構造。
1. A vacuum vessel, to which a metal plate to which a high voltage is applied is attached via an annular insulator, and a ring shape is provided between two end faces of the insulator and the vacuum vessel and the metal plate facing the two end faces. In a vacuum device provided with packings for vacuum seals each made of an insulating material, the packings are arranged close to one end of each end face of the insulator, and the other end of each end face is arranged near the end face. An electrically insulating structure in a vacuum device, wherein each of the end faces is provided with an elastic insulator ring which is in contact with the vacuum container and the metal plate facing the end face.
【請求項2】 真空容器に、高電圧が印加される金属板
を環状の絶縁碍子を介して取り付け、かつこの絶縁碍子
の二端面とそれに対向する真空容器および金属板との間
に、リング状の絶縁物から成る真空シール用のパッキン
をそれぞれ設けている真空装置において、前記各パッキ
ンを前記絶縁碍子の各端面の一方の端部付近に寄せて配
置し、同各端面の他方の端部付近に、当該各端面とそれ
に対向する前記真空容器および金属板とにそれぞれ接し
ていて弾性を有する導体リングをそれぞれ設けたことを
特徴とする、真空装置における電気絶縁構造。
2. A metal plate to which a high voltage is applied is attached to a vacuum container via an annular insulator, and a ring shape is formed between the two end faces of the insulator and the vacuum container and the metal plate facing the two end faces. In a vacuum device provided with packings for vacuum seals each made of an insulating material, the packings are arranged close to one end of each end face of the insulator, and the other end of each end face is arranged near the end face. An electrically insulating structure in a vacuum device, wherein each of the end faces is provided with an elastic conductor ring in contact with the vacuum container and the metal plate facing the end face.
【請求項3】 真空容器に、高電圧が印加される金属板
を環状の絶縁碍子を介して取り付け、かつこの絶縁碍子
の二端面とそれに対向する真空容器および金属板との間
に、リング状の絶縁物から成る真空シール用のパッキン
をそれぞれ設けている真空装置において、前記各パッキ
ンを前記絶縁碍子の各端面の中央部付近に配置し、同各
端面の両端部付近に、当該各端面とそれに対向する前記
真空容器および金属板とにそれぞれ接していて弾性を有
する導体リングをそれぞれ設けたことを特徴とする、真
空装置における電気絶縁構造。
3. A metal plate to which a high voltage is applied is attached to a vacuum container via an annular insulator, and a ring shape is provided between two end faces of the insulator and the vacuum container and the metal plate facing the two end faces. In a vacuum device provided with packings for vacuum seals each made of an insulating material, each packing is arranged near the center of each end face of the insulator, and in the vicinity of both end parts of each end face, each end face is An electrically insulating structure in a vacuum device, characterized in that conductive rings having elasticity are respectively provided in contact with the vacuum container and the metal plate facing each other.
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