KR100624745B1 - Hollow cathode discharge gun with stable discharge characteristics - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중공 캐소드 방전건(hollow cathode discharge gun)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장시간 동안 방전 유지가 가능한 중공 캐소드 방전건에 관한 것이다. 본 발명은 방전 공간을 포함하는 중공을 구비하고, 일단에 상기 중공으로 가스를 유입하기 위한 제1 개구부와 타단에 상기 중공으로부터 가스를 유출하기 위한 제2 개구부를 갖는 튜브, 상기 튜브에 길이 방향으로 삽입되는 필라멘트 및 상기 금속 튜브내의 상기 필라멘트 주위에 장착되며, 상기 필라멘트의 가열에 의해 2차 전자를 발생하며, 소정 간격으로 이격되는 최소한 둘 이상의 전자 방사 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 캐소드 방전건을 제공한다. 본 발명에 따르면, 안정적인 방전 유지 특성을 갖는 중공 캐소드 방전건을 제공할 수 있다.The present invention relates to a hollow cathode discharge gun, and more particularly to a hollow cathode discharge gun capable of maintaining the discharge for a long time. The present invention provides a tube having a hollow including a discharge space, and having a first opening for introducing gas into the hollow at one end and a second opening for discharging gas from the hollow at the other end thereof, the tube being in a longitudinal direction. A hollow cathode discharge gun mounted around said filament in said filament and said metal tube, said secondary electrons being generated by heating of said filament, and at least two electron emitting members spaced at predetermined intervals To provide. According to the present invention, it is possible to provide a hollow cathode discharge gun having a stable discharge retention characteristics.

중공 캐소드 방전건, 방전 안정성, 이온 플레이팅, 플라즈마 디스플레이 패널, 방전 영역, 전자 방사 부재Hollow cathode discharge gun, discharge stability, ion plating, plasma display panel, discharge area, electron emitting member

Description

방전 안정성이 우수한 중공 캐소드 방전건{HOLLOW CATHODE DISCHARGE GUN WITH STABLE DISCHARGE CHARACTERISTICS}Hollow cathode discharge gun with excellent discharge stability {HOLLOW CATHODE DISCHARGE GUN WITH STABLE DISCHARGE CHARACTERISTICS}

도 1은 종래의 중공 캐소드 방전건의 구조를 도시하는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional hollow cathode discharge gun.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중공 캐소드 방전건의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다. 2 is a view schematically showing the structure of a hollow cathode discharge gun according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공 캐소드 방전건의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.3 is a view schematically showing the structure of a hollow cathode discharge gun according to another embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 중공 캐소드 방전건이 장착된 이온 플레이팅 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 4 is a view schematically showing an ion plating apparatus equipped with the hollow cathode discharge gun of the present invention.

<도면의 부호에 대한 간략한 설명><Brief description of the symbols in the drawings>

100, 200 : 중공 캐소드 방전건 110, 210 : 지지체100, 200: hollow cathode discharge gun 110, 210: support

116, 216 : 냉각수 라인 120, 220 : 튜브116, 216: coolant line 120, 220: tube

130 : 탄탈봉 140, 242, 244 : 전자 방사 부재130: tantalum rod 140, 242, 244: electromagnetic radiation member

150, 250 : 개구부 230 : 필라멘트150, 250: opening 230: filament

310 : 증착 챔버 320 : 컨버젼스 코일310: deposition chamber 320: convergence coil

330 : 장착구 340 : 애노드330: mounting hole 340: anode

350 : 전원 회로부 351 : 제1 전극350: power supply circuit portion 351: first electrode

352 : 영구 자석 353 : 제2 전극352: permanent magnet 353: second electrode

354 : 전자기 코일354: electromagnetic coil

본 발명은 중공 캐소드 방전건(hollow cathode discharge gun)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장시간 동안 방전 유지가 가능한 중공 캐소드 방전건에 관한 것이다.The present invention relates to a hollow cathode discharge gun, and more particularly to a hollow cathode discharge gun capable of maintaining the discharge for a long time.

중공 캐소드 방전건은 1982년 나고야 핵융합 연구소에서 플라즈마의 생성을 보조하는 보조 장치로 개발된 것으로, 주로 핵융합 연구에 사용되어 왔다. 최근에는 이온 플레이팅 장치의 방전 가스 생성원으로 중공 캐소드 방전건을 사용하려는 시도가 있어 왔다. The hollow cathode discharge gun was developed in 1982 as an auxiliary device to assist the generation of plasma at the Nagoya Nuclear Research Institute. It has been used mainly for nuclear fusion research. In recent years, attempts have been made to use hollow cathode discharge guns as a source of discharge gas for ion plating apparatus.

도 1은 이와 같은 종래의 이온 플레이팅 장치에 사용되는 중공 캐소드 방전건의 구조를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a hollow cathode discharge gun used in such a conventional ion plating apparatus.

도 1을 참조하면, 중공 캐소드 방전건(100)은 지지체(110)에 부착된, 중공을 갖고 Mo와 같은 재질로 제작된 튜브(120)와 상기 튜브(120)에 축방향으로 삽입되는 Ta과 같은 재질로 된 봉(130)을 구비하고 있다. 또한, 상기 봉(130)의 끝단 부근에는 상기 봉을 둘러싸는 디스크형 전자 방사 부재(140)가 마련되어 있다. 상기 전자 방사 부재(140)는 통상 LaB6와 같은 재질로 만들어진다. Referring to Figure 1, the hollow cathode discharge gun 100 is attached to the support 110, the tube 120 is made of a material such as Mo and hollow and Ta is inserted into the tube 120 axially and The rod 130 is made of the same material. In addition, a disk-shaped electromagnetic radiation member 140 surrounding the rod is provided near the end of the rod 130. The electron emitting member 140 is usually made of a material such as LaB 6 .

상기 지지체(110)의 둘레에는 방전건(100)의 냉각을 위해 유입구/유출구(112, 114)를 갖는 냉각수 라인(116)이 구비되어 있다. 상기 봉(130)은 상기 지지체(110)를 관통하는 홈(118)과 연결되어 있으며, 상기 홈(118)과 상기 봉(130)의 내부가 형성하는 유로를 통해 Ar 가스와 같은 불활성 가스가 튜브 내로 유입된다. The support 110 has a coolant line 116 having inlets / outlets 112 and 114 for cooling the discharge gun 100. The rod 130 is connected to a groove 118 penetrating through the support 110, and an inert gas such as Ar gas is passed through a flow path formed between the groove 118 and the inside of the rod 130. Flows into.

부가적으로, 상기 지지체(110)와 인접한 상기 튜브(120)의 중공에는 상기 튜브(120)내에서 발생한 열을 차단하기 위한 열 차단 부재(122)가 설치된다. 상기 열 차단 부재(122)는 몰리브데늄과 같은 재질로 제작될 수 있다.In addition, a heat blocking member 122 for blocking heat generated in the tube 120 is installed in the hollow of the tube 120 adjacent to the support 110. The heat blocking member 122 may be made of a material such as molybdenum.

이상 설명한 구조를 갖는 중공 캐소드 방전건(100)은 다음과 같이 동작한다.The hollow cathode discharge gun 100 having the structure described above operates as follows.

외부에서 상기 봉(130)으로 전원이 공급되면, 상기 봉(130)은 상기 전자 방사 부재(140)를 고온으로 가열한다. 상기 튜브 내부의 방전 영역(A)이 약 1800 ℃ 이상의 온도로 유지되면, 상기 디스크형 부재로부터 2차 전자가 방출되기 시작한다. 2차 전자의 방출에 의해 상기 튜브 끝단의 방전 영역(A)은 높은 전류 밀도, 예컨대 약 40 A/cm2의 전류 밀도를 나타낸다. When power is supplied to the rod 130 from the outside, the rod 130 heats the electron emitting member 140 to a high temperature. When the discharge region A inside the tube is maintained at a temperature of about 1800 ° C. or more, secondary electrons start to be emitted from the disc-shaped member. The discharge region A at the end of the tube by the emission of secondary electrons exhibits a high current density, for example a current density of about 40 A / cm 2 .

상기 방전 영역(A)에 발생된 전자는 상기 방전 영역(A)으로 유입되는 Ar과 같은 불활성 가스와 충돌하여 방전이 발생한다. 방전에 의해 형성된 방전 가스는 상기 튜브(120) 끝단에 형성된 개구부(aperture, 150)를 통해 방출된다. 이를 위해 상기 방전건(100) 외부의 적절한 지점에는 생성된 방전 가스를 원하는 지점으로 유도하기 위한 제어 시스템(도시하지 않음)이 구비되어 있다. Electrons generated in the discharge region A collide with an inert gas such as Ar flowing into the discharge region A to generate a discharge. The discharge gas formed by the discharge is discharged through an aperture 150 formed at the end of the tube 120. To this end, a suitable system outside the discharge gun 100 is provided with a control system (not shown) for guiding the generated discharge gas to a desired point.

이와 같은 중공 캐소드 방전건을 이온 플레이팅의 방전 가스 생성원으로 이 용하기 위해서는 이온 플레이팅이 수행되는 동안 상기 중공 캐소드 방전건에서 방전이 안정적으로 유지될 수 있어야 한다. 그러나, 종래의 중공 캐소드 방전건은 이온 플레이팅 증착 도중 방전이 꺼져 버리는 일이 빈번히 발생한다는 문제점을 가지고 있다. In order to use such a hollow cathode discharge gun as a source of discharge gas for ion plating, discharge must be stably maintained in the hollow cathode discharge gun while ion plating is performed. However, the conventional hollow cathode discharge gun has a problem that the discharge is frequently turned off during ion plating deposition.

특히 이온 플레이팅 기술의 적용이 유망한 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP)의 산화마그네슘 보호막 증착 공정의 경우에 방전건의 불안정으로 인해 생산 라인에 미치는 영향은 심각하다. PDP 생산 라인에서 방전건의 재가동에는 통상 15시간 이상이 소요되며, 따라서 이 시간 동안 생산 라인이 멈추어야 하므로 생산성 측면에서 막대한 손실이 초래된다.In particular, in the case of the magnesium oxide protective film deposition process of the plasma display panel (PDP) promising application of ion plating technology, the impact on the production line due to the instability of the discharge gun is severe. Restarting the discharge gun in the PDP production line usually takes more than 15 hours, and therefore the production line must be stopped during this time, resulting in huge losses in terms of productivity.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 장시간 동안 안정적으로 방전을 유지하는 중공 캐소드 방전건을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention to provide a hollow cathode discharge gun that maintains a stable discharge for a long time.

또한 본 발명은 상기 중공 캐소드 방전건을 방전 가스 발생원으로 채용함으로써 종래에 비해 높은 생산성을 갖는 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a deposition apparatus having a higher productivity compared to the prior art by employing the hollow cathode discharge gun as a discharge gas generating source.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 방전 공간을 포함하는 중공을 구비하고, 일단에 상기 중공으로 가스를 유입하기 위한 제1 개구부와 타단에 상기 중공으로부터 가스를 유출하기 위한 제2 개구부를 갖는 튜브, 상기 튜브에 길이 방향으로 삽입되는 필라멘트 및 상기 금속 튜브내의 상기 필라멘트 주위에 장착되며, 상기 필라멘트의 가열에 의해 2차 전자를 발생하며, 소정 간격으로 이격되는 최소한 둘 이상의 전자 방사 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 캐소드 방전건을 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a tube including a hollow including a discharge space, and having a first opening for introducing gas into the hollow at one end and a second opening for discharging gas from the hollow at the other end. And at least two electron emitting members mounted around the filament inserted in the tube in the longitudinal direction and the filament in the metal tube, generating secondary electrons by heating the filament, and spaced at predetermined intervals. A hollow cathode discharge gun is provided.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 또한, 방전 공간을 포함하는 중공을 구비하고, 일단에 상기 중공으로 가스를 유입하기 위한 제1 개구부와 타단에 상기 중공으로부터 가스를 유출하기 위한 제2 개구부를 갖는 튜브, 상기 튜브에 길이 방향으로 삽입되는 텅스텐 필라멘트 및 상기 금속 튜브내의 상기 필라멘트 주위에 장착되며, 상기 필라멘트의 가열에 의해 2차 전자를 발생하는 전자 방사 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 캐소드 방전건을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention also has a hollow including a discharge space, the first opening for introducing gas into the hollow at one end and the second opening for outflow of gas from the hollow at the other end; And a tungsten filament inserted longitudinally into the tube and an electron emitting member mounted around the filament in the metal tube and generating secondary electrons by heating the filament. Provide the gun.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 상기 중공 캐소드 방전건이 장착되며 기밀 유지 가능하고 내부에 애노드를 구비하는 증착 챔버, 상기 중공 캐소드 방전건에서 발생한 방전 가스를 상기 증착 챔버내의 애노드로 유도하기 위한 제어 시스템 및 상기 중공 캐소드 방전건과 상기 애노드에 바이어스 전압을 인가하기 위한 전원 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치를 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a deposition chamber in which the hollow cathode discharge gun is mounted, which is airtight and has an anode therein, to guide discharge gas generated in the hollow cathode discharge gun to the anode in the deposition chamber. And a power supply circuit unit for applying a bias voltage to the hollow cathode discharge gun and the anode.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다. 후술하는 도면의 동일한 참조 번호는 동일 또는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 또한, 도시된 도면은 방전건의 내부 구조를 파악하기 용이하도록 단면도에 기초하여 도시하였으나, 구성 중 일부, 예컨대 필라멘트의 경우 단면도에 기초하여 도시하지는 않았다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings below refer to like or similar components. In addition, although shown in the drawings based on the cross-sectional view to facilitate the internal structure of the discharge gun, some of the configuration, for example, the filament is not shown based on the cross-sectional view.

본 발명은 전술한 종래의 방전건(100)의 방전 유지 안정성이 떨어지는 이유 가 방전에 사용되는 탄탈륨 봉의 열용량이 낮아 방전 공간의 온도를 안정적으로 유지할 수 없다는 것에 착안한 것이다. 또한, 본 발명자들은 보다 넓은 방전 공간을 확보하는 것이 방전의 유지에 유리하다는 것에 주목하였고, 후술하는 본 발명의 방전건의 구성은 이러한 착안에 기초하여 제시되는 것이다.The present invention focuses on the fact that the discharge capacity of the above-described conventional discharge gun 100 is inferior, and that the heat capacity of the tantalum rods used for the discharge is low to maintain the temperature of the discharge space stably. In addition, the inventors noted that securing a wider discharge space is advantageous for maintaining the discharge, and the configuration of the discharge gun of the present invention described later is presented based on this concept.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중공 캐소드 방전건(200)의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 2 is a view schematically showing the structure of a hollow cathode discharge gun 200 according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 방전건(200)은 Mo와 같은 재질의 중공을 갖는 튜브(220) 내에 필라멘트(230)가 상기 튜브의 길이 방향으로 삽입되어 있으며, 상기 튜브(220)의 일단은 스테인레스 스틸과 같은 금속 재질의 지지체(210)에 부착되어 있다. 상기 튜브는 양단에 불활성 가스의 유입을 위한 제1 개구부 및 내부의 방전 영역(B)에서 방전된 방전 가스를 유출하기 위한 제2 개구부(250)를 구비하고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 개구부는 상기 튜브의 일단에 부착된 상기 지지체(210)를 관통하여 상기 튜브의 중공으로 연결되는 유입 파이프(218)에 의해 구현될 수 있다.2, the discharge gun 200 of the present invention is a filament 230 is inserted in the longitudinal direction of the tube in the tube 220 having a hollow material such as Mo, one end of the tube 220 Silver is attached to the support 210 of a metal material such as stainless steel. The tube has a first opening for inflow of the inert gas and a second opening 250 for discharging the discharge gas discharged in the discharge region B therein. As shown, the first opening may be implemented by an inlet pipe 218 that passes through the support 210 attached to one end of the tube and is connected to the hollow of the tube.

본 발명은 보다 큰 열용량을 갖는 필라멘트를 사용함으로써 안정적으로 방전을 유지하는 것을 특징으로 한다. 이를 위해 본 발명에서 상기 필라멘트(230)는 텅스텐 또는 텅스텐 합금 재질인 것이 바람직하다. 텅스텐 필라멘트는 동일한 방전 전류 밀도 및 방전 공간의 온도 조건에서 탄탈륨이 할 수 있는 것보다 큰 부피의 방전 공간의 방전을 유지할 수 있게 한다. 이와 같이 방전 공간의 부피가 커짐에 따라 안정적인 방전이 유지되는 확률을 종래에 비해 높일 수 있다.The present invention is characterized by stably maintaining a discharge by using a filament having a larger heat capacity. To this end, in the present invention, the filament 230 is preferably made of tungsten or tungsten alloy material. Tungsten filaments make it possible to maintain a discharge of a larger volume of discharge space than tantalum can do at the same discharge current density and temperature conditions of the discharge space. As such, as the volume of the discharge space increases, the probability of maintaining a stable discharge can be increased as compared with the conventional art.

본 발명에서 상기 필라멘트(230)는 도시된 바와 권선된 형태로 제공될 수 있으나 이와 달리 권선되지 않은 U자형 필라멘트의 사용도 가능하다. 상기 필라멘트(230)는 도전 리드(232)를 통해 외부의 전원(도시하지 않음)과 연결된다. 이를 위해, 도시된 바와 같이 상기 도전 리드(232)의 최소한 하나는 상기 지지체(210)를 관통하여 외부로 노출되어 있으며, 노출된 도전 리드(232)의 외부는 지지체(210)와의 절연을 위해 알루미나와 같은 절연 물질(234)로 보호된다.In the present invention, the filament 230 may be provided in the form shown in the figure, but alternatively, the use of an unwound U-shaped filament is also possible. The filament 230 is connected to an external power source (not shown) through the conductive lead 232. To this end, as shown, at least one of the conductive leads 232 is exposed to the outside through the support 210, the outside of the exposed conductive lead 232 is alumina for insulation with the support 210 Protected with an insulating material 234, such as;

상기 튜브 내부의 상기 필라멘트(230) 주위에는 전자 방사 부재(242)가 장착된다. 상기 전자 방사 부재(242)는 상기 제2 개구부(250)와의 사이에 방전 영역(B)을 형성한다. 본 발명에서 상기 전자 방사 부재(242)의 장착 위치는 요구되는 방전 공간의 크기를 고려하여 결정될 수 있다.본 발명에서 상기 전자 방사 부재(242)로는 필라멘트(230)의 가열에 의해 2차 전자를 방사하는 물질이 사용되며, 바람직하게는 상기 전자 방사 부재는 LaB6이다.Electromagnetic radiation member 242 is mounted around the filament 230 inside the tube. The electron emission member 242 forms a discharge region B between the second opening 250. In the present invention, the mounting position of the electron emission member 242 may be determined in consideration of the size of the discharge space required. In the present invention, secondary electrons may be formed into the electron emission member 242 by heating the filament 230. A emitting material is used, preferably the electron emitting member is LaB 6 .

부가적으로, 본 발명의 상기 지지체(210)의 외주에는 냉각수 라인(216)이 구비될 수 있다.In addition, a cooling water line 216 may be provided at an outer circumference of the support 210 of the present invention.

도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 방전건의 동작은 다음과 같다. 수백 암페어의 교류 또는 직류 전류가 리드(232)를 통해 텅스텐 필라멘트(230)에 인가되면, 텅스텐 필라멘트의 가열에 의해 튜브(220) 내부의 온도가 1800 ℃ 이상으로 유지된다. LaB6와 같은 전자 방사 부재(242)는 이 온도에서 2차 전자를 방출하여 방전 영역(B)의 전류 밀도를 약 40 A/cm2로 유지한다. 이 때, 유입 파이프(218)을 통해 Ar 과 같은 가스가 방전건 내로 유입되면, 방전 영역(B)에 생성된 전자는 유입된 중성 원자와 충돌하여 플라즈마 방전 가스를 형성함으로써 방전이 개시된다. 방전 영역에 형성된 방전 가스는 제2 개구부(250)를 통해 후술하는 전극들(도 4의 351, 353) 및 컨버젼스 코일(도 4의 320)과 같은 제어 시스템에 의해 애노드(도 4의 340)로 유도된다.The operation of the discharge gun of the present invention described with reference to FIG. 2 is as follows. When an alternating current or direct current of several hundred amperes is applied to the tungsten filament 230 through the lead 232, the temperature inside the tube 220 is maintained at 1800 ° C. or more by heating the tungsten filament. An electron emitting member 242 such as LaB 6 emits secondary electrons at this temperature to maintain the current density of the discharge region B at about 40 A / cm 2 . At this time, when a gas such as Ar flows into the discharge gun through the inflow pipe 218, the electrons generated in the discharge region B collide with the introduced neutral atoms to form a plasma discharge gas to initiate discharge. The discharge gas formed in the discharge region is transferred to the anode (340 of FIG. 4) by a control system such as electrodes 351 and 353 of FIG. 4 and a convergence coil (320 of FIG. 4) described later through the second opening 250. Induced.

상기 제어 시스템에서 발생되는 자장(Bz)은 전자 방사 부재(242)의 표면에 대해 수직 방향으로 발생하도록 함으로써 마그네트론 컷 오프(cut off)의 영향을 배제할 수 있다.The magnetic field Bz generated in the control system may be generated in a direction perpendicular to the surface of the electromagnetic radiation member 242 to exclude the influence of the magnetron cut off.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공 캐소드 방전건의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.3 is a view schematically showing the structure of a hollow cathode discharge gun according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 중공 캐소드 방전건(200)은 제1 및 제2 전자 방사 부재(242, 244)를 구비하여, 방전 영역이 두 개의 방전 영역(B1, B2)으로 분할되어 있다는 점을 제외한 나머지 구성은 도 2의 중공 캐소드 방전건과 동일하다.Referring to FIG. 3, the hollow cathode discharge gun 200 includes first and second electrospinning members 242 and 244, indicating that the discharge region is divided into two discharge regions B1 and B2. Except the remaining configuration is the same as the hollow cathode discharge gun of FIG.

본 실시예에서는 방전 영역(B1, B2)의 부피에 있어서는 도 2의 방전건과 실질적으로 동일한 반면, 2차 전자를 제공하는 전자 방사 부재(244)가 추가로 제공되어 전자 방사 부재의 전자 방사 표면적이 실질적으로 증가하게 된다. 이에 따라, 방전 영역이 보다 안정적으로 방전 유지될 수 있다.In this embodiment, while the volume of the discharge regions B1 and B2 is substantially the same as the discharge gun of Fig. 2, an electron emission member 244 for providing secondary electrons is additionally provided to provide an electron emission surface area of the electron emission member. This will increase substantially. As a result, the discharge region can be maintained and discharged more stably.

한편, 도 3은 2개의 전자 방사 부재(242, 244)가 사용된 경우를 예시하고 있지만, 본 발명에서 상기 전자 방사 부재(242, 244)의 수는 방전 공간의 부피 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자라면 누구 나 잘 알 수 있을 것이다. Meanwhile, FIG. 3 illustrates a case where two electron emission members 242 and 244 are used, but the number of the electron emission members 242 and 244 may be appropriately selected in consideration of the volume of the discharge space. It will be appreciated by those skilled in the art to which the present invention pertains.

도 4는 본 발명의 중공 캐소드 방전건(200)을 채용한 이온 플레이팅 장치(300)의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.4 is a view schematically showing the structure of the ion plating apparatus 300 employing the hollow cathode discharge gun 200 of the present invention.

도 4를 참조하면, 이온 플레이팅 장치는 증착 챔버(310)와 상기 증착 챔버(310)의 일측에 장착된 중공 캐소드 방전건(200)을 포함하여 구성된다. 상기 증착 챔버(310) 내부에는 애노드(340)가 구비되어 있다. Referring to FIG. 4, the ion plating apparatus includes a deposition chamber 310 and a hollow cathode discharge gun 200 mounted at one side of the deposition chamber 310. An anode 340 is provided in the deposition chamber 310.

상기 중공 캐소드 방전건(200)은 튜브 형태의 장착구(330)에 장착된다. 상기 장착구(330)는, 예컨대 글래스 재질로 제작될 수 있다. 상기 중공 캐소드 방전건(200)과 상기 애노드(340) 사이에는 상기 중공 캐소드 방전건(200)으로부터 방출되는 방전 가스를 애노드(340)로 유도하기 위한 일련의 제어 장치가 구비된다. 상기 제어 장치는 고리형 영구 자석(342)을 내부에 구비하는 제1 전극(351), 전자기 코일(354)을 내부에 구비하는 제2 전극(353) 및 상기 증착 챔버의 외부에서 상기 증착 챔버의 외주를 따라 장착된 컨버젼스 코일(convergence coil, 320)을 포함한다. The hollow cathode discharge gun 200 is mounted to the mounting hole 330 in the form of a tube. The mounting hole 330 may be made of, for example, a glass material. A series of control devices are provided between the hollow cathode discharge gun 200 and the anode 340 to guide the discharge gas discharged from the hollow cathode discharge gun 200 to the anode 340. The control device may include a first electrode 351 having an annular permanent magnet 342 therein, a second electrode 353 having an electromagnetic coil 354 therein, and an outside of the deposition chamber. It includes a convergence coil 320 mounted along the outer circumference.

상기 이온 플레이팅 장치(300)는 상기 제1 및 제2 전극(351, 353), 상기 중공 캐소드 방전건(200), 상기 애노드(340)에 바이어스 전압을 공급하는 전원 공급 회로(350)를 포함한다. 또한 도시하지는 않았지만, 상기 전자기 코일(354) 및 상기 컨버젼스 코일(320)에 전류를 공급하는 별도의 전원이 상기 이온 플레이팅 장치(300)내에 구비될 수 있다.The ion plating apparatus 300 includes a power supply circuit 350 for supplying a bias voltage to the first and second electrodes 351 and 353, the hollow cathode discharge gun 200, and the anode 340. do. Although not shown, a separate power supply for supplying current to the electromagnetic coil 354 and the convergence coil 320 may be provided in the ion plating apparatus 300.

이상 설명한 이온 플레이팅 장치(300)의 세부 구성은 예시적인 것에 불과하며, 당업자에게 널리 알려져 있는 다른 구성에 따라 본 발명의 이온 플레이팅 장치 (300)가 제공될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 중공 캐소드 방전건이 비단 이온 플레이팅 장치 뿐만 아니라 방전 가스를 이용하는 여타의 증착 장치에도 적용될 수 있음은 이 분야의 당업자라면 누구나 알 수 있을 것이다.The detailed configuration of the ion plating apparatus 300 described above is merely exemplary, and of course, the ion plating apparatus 300 of the present invention may be provided according to other configurations well known to those skilled in the art. In addition, it will be appreciated by those skilled in the art that the hollow cathode discharge gun of the present invention can be applied to not only ion plating apparatus but also other deposition apparatus using discharge gas.

본 발명의 중공 캐소드 방전건은 텅스텐 필라멘트를 채용함으로써 보다 큰 열용량을 제공하고 상기 중공 캐소드 방전건 내부의 방전 공간의 부피를 보다 넓게 유지할 수 있게 되어 보다 안정적인 방전 유지 특성을 나타낸다. 또한, 본 발명의 중공 캐소드 방전건은 상기 방전건 내부의 방전 공간에 둘 이상의 전자 방사 부재를 채용함으로써 전자의 방사 표면적을 넓힐 수 있게 되어 방전 유지 특성을 보다 향상시킬 수 있게 한다.The hollow cathode discharge gun of the present invention employs tungsten filaments to provide greater heat capacity and to maintain a wider volume of discharge space inside the hollow cathode discharge gun, thereby exhibiting more stable discharge retention characteristics. In addition, in the hollow cathode discharge gun of the present invention, by employing two or more electron emission members in the discharge space inside the discharge gun, the radiation surface area of the electrons can be widened, thereby further improving discharge retention characteristics.

본 발명의 중공 캐소드 방전건은 방전이 갑자기 종료되는 등의 문제가 발생되지 않으므로, 증착 공정과 같은 지속적인 방전 유지가 요구되는 산업 분야에서 널리 사용될 수 있다.Since the hollow cathode discharge gun of the present invention does not cause a problem such as the discharge is terminated abruptly, it can be widely used in industrial fields that require continuous discharge maintenance, such as a deposition process.

Claims (9)

방전 공간을 포함하는 중공을 구비하고, 일단에 상기 중공으로 가스를 유입하기 위한 제1 개구부와 타단에 상기 중공으로부터 가스를 유출하기 위한 제2 개구부를 갖는 튜브;A tube having a hollow including a discharge space, the tube having a first opening for introducing gas into the hollow at one end and a second opening for discharging gas from the hollow at the other end; 상기 튜브에 길이 방향으로 삽입되는 필라멘트; 및A filament inserted into the tube in a longitudinal direction; And 상기 금속 튜브내의 상기 필라멘트 주위에 장착되며, 상기 필라멘트의 가열에 의해 2차 전자를 발생하며, 소정 간격으로 이격되는 최소한 둘 이상의 전자 방사 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 캐소드 방전건.And at least two electron emitting members mounted around the filaments in the metal tube and generating secondary electrons by heating the filaments and spaced at predetermined intervals. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 필라멘트는 텅스텐 필라멘트인 것을 특징으로 하는 중공 캐소드 방전건.Hollow cathode discharge gun, characterized in that the filament is a tungsten filament. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전자 방사 부재는 LaB6인 것을 특징으로 하는 중공 캐소드 방전건.The electron emitting member is a hollow cathode discharge gun, characterized in that LaB 6 . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 최소한 둘 이상의 전자 방사 부재는 상기 중공 내의 방전 공간을 최소 한 둘 이상의 방전 영역으로 분할하는 것을 특징으로 하는 중공 캐소드 방전건.And the at least two electron emitting members divide the discharge space in the hollow into at least one or more discharge regions. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 최소한 둘 이상의 전자 방사 부재는 디스크형 부재인 것을 특징으로 하는 중공 캐소드 방전건.And said at least two electron emitting members are disc shaped members. 삭제delete 기밀 유지 가능하며, 내부에 애노드를 구비하는 증착 챔버;A deposition chamber capable of being airtight and having an anode therein; 상기 증착 챔버에 장착되며, 방전 공간을 포함하는 중공을 구비하고 일단에 상기 중공으로 가스를 유입하기 위한 제1 개구부와 타단에 상기 중공으로부터 방전 가스를 유출하기 위한 제2 개구부를 갖는 튜브와, 상기 튜브에 길이 방향으로 삽입되는 필라멘트 및 상기 금속 튜브내의 상기 필라멘트 주위에 장착되며, 상기 필라멘트의 가열에 의해 2차 전자를 발생하며, 소정 간격으로 이격되는 최소한 둘 이상 의 전자 방사 부재를 포함하는 중공 캐소드 방전건; 상기 중공 캐소드 방전건에서 발생한 방전 가스를 상기 증착 챔버내의 애노드로 유도하기 위한 제어 시스템; 및 A tube mounted to the deposition chamber and having a hollow including a discharge space, and having a first opening for introducing gas into the hollow at one end and a second opening for discharging the discharge gas from the hollow at the other end thereof; A hollow cathode mounted around a filament inserted longitudinally into a tube and said filament in said metal tube, generating secondary electrons by heating of said filament, said hollow cathode comprising at least two electron emitting members spaced at predetermined intervals Discharge gun; A control system for directing a discharge gas generated in the hollow cathode discharge gun to an anode in the deposition chamber; And 상기 중공 캐소드 방전건과 상기 애노드에 바이어스 전압을 인가하기 위한 전원 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.And a power supply circuit unit for applying a bias voltage to the hollow cathode discharge gun and the anode. 삭제delete 삭제delete
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