KR100681728B1 - 다기능 이온 게이지 - Google Patents

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KR100681728B1
KR100681728B1 KR1020050134931A KR20050134931A KR100681728B1 KR 100681728 B1 KR100681728 B1 KR 100681728B1 KR 1020050134931 A KR1020050134931 A KR 1020050134931A KR 20050134931 A KR20050134931 A KR 20050134931A KR 100681728 B1 KR100681728 B1 KR 100681728B1
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Abstract

본 발명은 다기능 이온 게이지에 관한 것으로서, 단일 장치로 진공챔버에 사용되어지는 이온 게이지의 기능을 수행하고 필요시 리크 디텍터와 이온 검출기의 기능을 함께 수행할 수 있도록 하였다. 또한 종래 고가에 제작 판매되던 장치들을 단순화 하고, 저가의 소모품 형태로 제작함을 특징으로 하고 있다. 본 장치는 이온빔 소스와 빔 편향 장치, 그리고 검출 시스템으로 구성되어지며, 전기적으로 이온빔을 집속 편향하여 원하는 위치로 제어하는 방식을 채택하였다. 그리고 이로 인해 발생하는 신호를 연산 증폭하여 위 세 가지 기능을 수행하도록 하였다.

Description

다기능 이온 게이지{MULTI-FUNCTIONAL ION GAUGE}
도1은 본 발명의 기본적인 다기능 이온 게이지를 도시한 구성도.
도2는 본 발명의 다기능 이온 게이지가 장착되어 사용되는 일 실시예로서의 구성을 나타내는 개략적 단면도.
도3은 본 발명의 이온빔 소스의 구조적 변화에 따른 실시 예로서의 구성을 나타내는 구조도.
도4는 본 발명의 디플렉터의 구조적 변화에 따른 실시 예로서의 구성을 나타내는 구조도.
도5는 본 발명의 실드 커버 및 콜렉터의 구조적 변화에 따른 실시 예로서의 구성을 나타내는 구조도.
도6은 본 발명의 이상적인 다기능 이온 게이지를 도시한 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101: 필라멘트 102: 애노드
103: 포커스 렌즈 104: 포커스 렌즈 홀
105: 디플렉터 106: 콜렉터
107: 실드 커버 108:실드 커버 홀
109,110: 절연체
201: 다기능 이온 게이지 202: 다기능 이온 게이지 컨트롤러
203: 진공챔버 204: 진공펌프
205: 리크(누출구) 206: 특정 가스
301: 세 층으로 된 포커스 렌즈
401: 두 전극의 높이가 서로 다르게 배열된 디플렉터
501: 와이어 형태의 콜렉터
502: 홀이 없는 실드 커버
A: 질량이 큰 양이온 B: 질량이 작은 양이온
C: 이온빔
Is: 실드 커버 전류 Ic: 콜렉터 전류
본 발명은 다기능 이온 게이지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공챔버 내부의 진공도를 표시하고, 진공챔버의 누출여부와 그에 따른 위치를 파악하며, 또한 진공챔버 내부 이온들의 종류와 양을 측정하는 다기능 이온 게이지에 관한 것이다.
현재 진공 시스템은 반도체, 자동차, 에어컨, 램프 회사 등 사용되어지는 분야가 급격히 늘고 있으며, 이로 인해 진공시스템에 필요시 되는 측정 장비 역시 많 은 연구와 개발이 이루어지고 있다.
진공챔버의 진공도는 생산 제품의 품질을 크게 좌우한다. 이런 이유로 리크 없는 챔버가 제작되어야 하며, 불활성 가스나 기타 가스를 사용하는 곳은 원하는 가스만이 챔버 내부에 잔류하도록 해야 한다.
본 발명과 관련되어 일반적으로 진공업체들은 단순히 진공 게이지 역할만 수행하는 장치만을 제조 판매하고 있을 뿐이다. 또한 진공 게이지의 역할은 단지 진공도의 표시만을 위한 장치임이 당연시 되어져 왔다. 현재 이러한 기능이 모두 필요한 곳에서는 고가 장비들을 각기 따로 구매하여 사용하고 있어, 이로 인한 장비 가격에 많은 부담을 가지게 되었으며, 사용상에 많은 불편함을 초래하고 있다.
이에 본 발명은, 상술한 바와 같이 종래 진공챔버에 사용되어진 장치를 간단한 단일 구조로 제작하고, 이로 인한 제조원가의 감소와 진공 이온 게이지, 리크 디텍터, 그리고 이온 검출기의 역할을 하나의 장치에서 수행할 수 있게 하여 사용상에 편리함을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 따른 다기능 이온 게이지(ion gauge)는 구조가 간단하고, 각기 구매 사용되어지던 것을 하나의 장치로 제작 가능하게 하였다. 본 발명에 따른 다기능 이온 게이지는 필라멘트(filament), 애노드(anode) 포커스 렌즈(focus lens), 디플렉터(deflector), 실드 커버(shield cover), 및 콜렉터(collector)를 포함하여 구성된다.
필라멘트의 재질은 흔히 사용되어지는 텅스텐(W)이나 이리듐을 사용하며, 코일 형태를 하고 있다. 그리고 포커스 렌즈는 금속판이나 실리콘 재질로서 두 층 또 는 세 층으로 이루어져 있다. 각 층의 중앙에는 홀이 형성되어 있으며 조건에 따라 상기 각 층의 홀 크기는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 또한 각 층 사이에는 파이렉스나 세라믹 종류의 절연체를 부착하여 서로 다른 전극을 이루게 한다. 상기 포커스 렌즈 위에는 이온빔을 편향시키기 위한 금속 재질의 디플렉터가 장착되어져 있다. 그리고 콜렉터는 금속 재질의 판이나 텅스텐 재질의 매우 얇은 와이어로써 이온빔의 경로에 위치하며 사용자가 원하는 특정 이온을 검출한다.
우선 전자빔의 소스가 되는 필라멘트에 전류를 흘리면 전자들이 방출되고, 애노드에 의해 상기 전자들은 외부로 가속되어 진다. 그리고 상기 가속된 전자들은 두 필라멘트 사이에 존재하는 분자들과 충돌하게 되는데, 이로써 상기 분자들은 전기적으로 이온화가 된다. 이 때 발생되는 양이온들을 포커스 렌즈의 (-)전압인가로 인해 디플렉터 방향으로 유도되고, 이곳을 통과하면서 산란된 양이온들은 상기 전압에 의해 집속되어 디플렉터 방향으로 이온빔이 발생하게 된다. 포커스 렌즈에서 양이온들을 집속하는 것은 최종적으로 콜렉터에서 얻어지는 전류값을 크게 하여 신호 판독에 이로운 효과가 있다. 상기 필라멘트, 애노드, 포커스 렌즈로 이루어진 이 부분이 이온빔 소스가 된다. 그리고 포커스 렌즈 위쪽에 두 전극으로 이루어진 디플렉터가 장착된다. 위에서도 언급했듯이 상기 디플렉터는 이온빔 소스에서 발생된 이온빔을 콜렉터 방향으로 편향시키는 역할을 한다. 여기에서 처음 두 필라멘트 사이에는 여러 종류의 분자들이 존재한다. 이 분자들은 각각 서로의 질량이 다르다. 따라서 분자들이 이온화되어 양이온들이 되더라도 이 양이온들 역시 질량이 서로 다르게 된다. 만약 디플렉터에 인가되는 전압이 일정할 때, 각각 질량에 따라 편향되는 각도가 서로 다르게 되어 콜렉터 부근에서의 이온빔은 상기 질량에 따른 양이온들의 분포가 이루어진다. 그리고 디플렉터에서 거리가 멀어질수록 점점 넓은 분포가 형성된다. 이렇게 분포되어진 이온빔은 금속 재질의 실드 커버에 도착하게 되는데, 상기 실드 커버의 한쪽 면에는 홀이 가공 되어져 있다. 따라서 이온빔에 속한 일부 양이온들이 상기 홀을 통과하게 되고, 상기 홀을 통과한 양이온들(이하 특정 양이온)은 최종적으로 실드 커버 홀 뒤에 위치한 콜렉터에 도착하게 된다. 콜렉터는 실드 커버 홀을 통과하는 이러한 특정 양이온들을 수집하는데 목적이 있다. 양이온들이 실드 커버나 콜렉터에 도착되면 외부에서 자유전자가 흘러 전류값을 가지게 되며, 이러한 전류값들을 이용하여 본 발명인 다기능 이온 게이지의 역할을 수행 할 수가 있다.
본 발명에서의 다기능 이온 게이지라 함은 종래에 각기 따로 사용되어지는 진공 이온 게이지, 리크 디텍터(leak detector), 및/또는 이온 검출기의 역할을 함께 수행한다는 것이다.
이하 각 기능과 작동 방법을 구체적으로 살펴본다.
고진공 이상의 진공챔버에는 정확한 진공도 측정을 위해 장비에 이온 게이지를 장착하게 된다. 진공도는 챔버에서 생산되는 제품의 품질을 결정짓는데 매우 중요한 요인이다.
다기능 이온 게이지의 콜렉터에 흐르는 전류값을 Ic, 실드 커버에 흐르는 전류값을 Is라 하면, 진공 이온 게이지 작동은 실드 커버와 이를 벗어나 콜렉터에 각 각 도착한 양이온들의 신호를 합함으로써, 즉 Ic+Is의 값에 의해 진공챔버 내부의 진공도를 확인하게 된다. 이 때 신호는 전류값(I)으로 얻어지며, 진공챔버내 압력이 낮아질수록 이온화 되는 분자의 수가 적어 전류는 점차 감소하는 값을 갖는다.
P ∝ I (P: 압력 I: 전류)
따라서 전류값과 압력은 서로 비례하게 된다. 이를 장치 컨트롤러에서 연산하여 수치로 나타내게 되면 진공 게이지의 일종인 진공 이온 게이지가 되는 것이다.
리크 디텍터 기능에 대해 살펴보면, 일반적으로 진공을 요하는 용기(진공챔버)의 미세 틈새, 즉 누출구를 리크라 하며 그 위치를 찾는데 도움을 주는 장비를 리크 디텍터라 한다. 만약 리크가 존재한다면 외부에서 특정 가스를 분사시켜 컨트롤러의 반응으로 리크의 위치를 찾을 수 있다.
리크 디텍터의 동작을 위해 디플렉터에 일정한 전압을 가하게 된다. 위에서도 언급했듯이 각 양이온들은 질량에 따라 서로 편향되는 각도가 다르므로 디플렉터의 전압을 조절하여 콜렉터에서 특정 가스의 양이온만을 검출하는 것이 가능하다. 기존의 리크 디텍터들과의 차이점은 우선 이온빔을 효과적으로 집속할 수 있는 적층형 포커스 렌즈의 장착과 영구자석이 아닌 전기적 에너지로서 빔을 편향한다는 것이다. 그리고 헬륨 가스에만 의존하던 기존의 장치와는 다르게 디플렉터의 전압변화로 사용자가 특정 가스를 선택하여 사용할 수 있다는 것이다.
상기 디플렉터에 전기적 에너지를 사용함으로써 리크 디텍터 기능뿐만 아니 라 가스 분석기 기능으로서의 사용을 가능하게 하였다.
가스 분석기는 진공챔버 내부에 존재하는 분자들의 종류와 양을 분석할 수 있는 장비이다. 작동원리는 디플렉터에 고정전압이 아닌 저전압에서 고전압으로 전압을 변화시키면서 신호를 얻어 이를 판독하는 것이다. 상기 디플렉터에 일정한 전압을 걸어 콜렉터 부근에서 각 질량에 따른 양이온들의 분포가 이루어지게 한 후, 디플렉터의 전압을 삼각파나 톱니파 형태로 변화시키면 콜렉터에서는 질량이 서로 다른 양이온들의 신호를 순차적으로 얻게 되어 최종적으로 두 필라멘트 사이에 존재하는 이온들의 종류와 양을 측정할 수 있다. 그러므로 가스 분석기로서의 역할을 수행하게 된다.
본 장치의 동작을 위한 컨트롤러의 구성으로는 필라멘트의 전자방출을 위한 약 10V의 DC 파워 서플라이와 상기 필라멘트에서 나온 전자들을 가속시키기 위한 애노드용으로 약 100~300V의 DC 파워 서플라이, 이온빔 집속을 위한 약 -200~-500V의 포커스 렌즈용 DC 파워 서플라이, 이온빔 편향을 위한 파형발생기와 약 100~200V의 디플렉터용 가변증폭기, 그리고 전류전압증폭기 등으로 이루어진다.
이온빔에 속한 양이온들이 포커스 렌즈와 디플렉터에 의해 집속 편향된 후 실드 커버나 콜렉터에 도착하면 외부에서 상기 양이온들 쪽으로 자유전자들이 흐르게 된다. 그 중간에 전류계를 장착하면 플러스(+) 전류값이 표시되어지며, 이 때 이 값은 매우 미세하여 컨트롤러 내부에서 이 값을 증폭시키는 전류전압증폭회로가 필요하게 된다. 상기 전류전압증폭회로를 통해 획득한 전류값은 전압값으로 증폭 변환되고, 이 전압값을 이용하여 사용자의 컴퓨터나 컨트롤러에서 이를 보정하고 연산하여 외부로 표시되어 진다.
본 다기능 이온 게이지의 작동 방법으로는 우선 본 장치가 장착된 진공챔버를 약 1×10-3torr 이하의 압력이 될 때까지 진공 펌프를 이용하여 펌핑한다. 이 장치는 필라멘트가 발열되어 작동하므로 필히 이와 같은 진공도를 유지하여야 한다. 진공도 확인 후 컨트롤러를 작동시키면 이미 세팅된 전압이 인가되어 필라멘트, 애노드, 포커스 렌즈, 디플렉터, 그리고 검출기인 콜렉터가 작동하게 되며, 각 기능에 알맞은 수치가 외부 모니터에 표시된다. 이러한 작동으로 실드 커버와 콜렉터 신호의 합(Ic+Is)으로써 이온게이지 역할을 수행하게 되며, 리크 디텍터 기능을 선택하면 컨트롤러 내부에서 실드 커버는 접지상태(GND)로 변환되고, 콜렉터의 신호(Ic)만을 얻게 된다. 만약 콜렉터에서 특정 가스로 인한 신호(Ic)가 나타나면 컨트롤러의 부저(buzzer)나 램프 등으로 외부로 표시가 된다. 또한 이 신호의 크기표시로 진공챔버 내부로 들어오는 가스의 양도 함께 측정할 수 있다. 마지막으로 가스 분석기 기능을 선택하면 실드 커버는 리크 디텍터 기능과 마찬가지로 접지상태가 되며, 이 때 디플렉터에 인가되는 전압은 삼각파나 톱니파 형태로 가변되고, 이로 인해 이온빔은 콜렉터가 위치한 실드 커버 위를 주사(scan)하게 된다. 이런 동안 콜렉터의 신호(Ic)를 판독하여 두 필라멘트 사이, 즉 진공챔버 내부 분자의 종류와 양을 측정하게 된다.
이와 같이 하나의 게이지만으로 위 세 가지 측정 장비의 역할을 모두 수행할 수 있게 되며, 사용자의 작동에 어려움 없이 매우 간단하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다기능 이온 게이지를 보다 구체적으로 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 다기능 이온 게이지를 도시화한 것이다. 우선 필라멘트(101)는, 상기 필라멘트(101)에서 발생되는 전자들이 소정의 방향으로 방출될 수 있도록 전자들의 출구를 제외하고 나머지는 애노드(102)로 둘러 싸여져 있으며, 상기 애노드(102)에는 (+)전압이 인가된다. 처음 필라멘트(101)에 전류를 인가하면 상기 필라멘트(101)가 발열되면서 전자들이 방출되고, 필라멘트(101) 주위에 둘러 싸여져 있는 애노드(102)의 전압에 의해 전자들은 상기 애노드(102) 외부로 가속되어진다. 이 때 전자들의 운동경로에 위치한 분자들은 상기 전자들과 충돌하고 상기 분자들은 전자 하나를 잃게 되어 전기적으로 이혼화가 된다. 여기에서 분자의 전기적 이온화를 효과적으로 하기위해 상기 애노드(102)를 포함한 필라멘트(101)를 양쪽 두 곳에 장착하였다. 그리고 두 필라멘트(101)를 중심으로 그 위쪽에 절연체(110)와 포커스 렌즈 홀(104)을 포함한 두 층으로 이루어진 포커스 렌즈(103)가 위치하고 있다. 앞서 언급한 분자의 전기적 이온화과정이 상기 포커스 렌즈(103) 밑에서 발생하게 되는 것이다. 그리고 포커스 렌즈(103)의 한 전극에 (-)전압을 인가하면, 상기 포커스 렌즈(103)와 생성된 양이온들 간에 당기는 힘이 발생하여 상기 양이온들은 포커스 렌즈(103) 방향으로 운동하게 된다. 또한 여기에서 포커스 렌즈의 홀(104)을 통과하게 되는 일부 양이온들이 발생하는데 이러한 것들이 모여서 이온빔(C)이 되고 포커스 렌즈(103) 위로 발진하게 된다. 또한 상기 디플렉터 홀(104)을 통과하면서 양이온들은 상기 포커스 렌즈(103)의 전압으로 인해 집속하게 된다. 그 위로 포커스 렌즈(103)를 기준하여 높이가 서로 동일한 두 개의 전극으로 이루어진 디플렉터(105)가 설치되어 있다. 포커스 렌즈(103)를 통과한 이온빔(C)은 상기 두 디플렉터(105) 사이로 운동하게 되는데, 상기 디플렉터(105)의 (+)전극에 전압을 인가하면, 상기 (+)전극과 이온빔(C)은 서로 밀치는 힘이 발생하여 (+)전극 반대방향으로 이온빔(C)의 운동궤도가 바뀌게 되어 편향하게 된다. 상기 편향된 이온빔(C)은 실드 커버(107)와 콜렉터(106)에 각각 도착하게 된다. 상기 실드 커버(107)는 ㄱ자 형태로 절연체(109)를 포함하여 장착되어지며 한쪽 면에는 홀(108)이 가공 되어져 있다. 그리고 상기 콜렉터(106)는 판 형태를 하고 있으며 실드 커버 홀(108) 뒤에 장착된다. 도1에 도시된 바와 같이 알맞은 정전압이 인가된 디플렉터(105)를 통과한 양이온들 가운데 무거운 양이온은 실드 커버 홀(108)의 위쪽에 도착되고, 그에 비해 가벼운 양이온은 그 아래쪽에 도착된다. 이것은 양이온들의 질량이 각각 서로 다르기 때문이다. 따라서 상기 실드 커버 홀(108) 주위에는 질량에 따른 양이온들의 분포가 이루어진다. 그리고 상기 실드 커버 홀(108)을 통과한 특정 양이온은 그 뒤에 장착한 콜렉터(106)에 도착하게 된다. 이로써 실드 커버의 신호(Is)와 콜렉터의 신호(Ic)를 얻을 수 있다.
도2에서는 본 다기능 이온 게이지(101)의 활용 예를 나타내었다. 진공펌프(204)가 장착된 진공챔버(203)의 내부에 본 다기능 이온 게이지(201)가 위치하고, 외부에 컨트롤러(202)가 위치하여 진공챔버(203) 내부의 상태를 외부로 나타낸다. 만약 리크(205)가 존재한다면, 진공챔버(203) 주위에 분사된 특정 가스(206)가 리 크(205)를 통해 진공챔버(203)내로 흡수되어 다기능 이온 게이지(201)의 반응을 초래하게 된다.
포커스 렌즈(103)의 전극은 도3에서 알 수 있듯이 두 층이나 세 층인 형태(301)로 제작할 수 있으며, 각 전극 사이에는 절연체(110)를 사용하여 서로 다른 전극이 되도록 하였다. 그리고 양이온들을 효과적으로 집속하기 위해 도3-2와 같이 두 층 보다는 세 층의 포커스 렌즈(301)를 제작하는 것이 더욱 이롭다 할 수 있다. 또한 보다 많은 양의 양이온들을 콜렉터(106)로 보내기 위해 전극 중앙의 홀(104)은 원형모양이 아닌 핀 홀 형태로 제작 될 수 있다.
도4와 같이 디플렉터(105)는 이온빔(C) 경로의 양쪽 옆에 위치하여 빔을 편향시킨다. 포커스 렌즈(103)를 통해 발생한 이온빔(C)은 상기 디플렉터(105)의 두 전극사이를 통과하게 되는데, 양이온들로 이루어진 상기 이온빔(C)은 (+)전극과 (-)전극의 전위차로 인해 (-)전극 방향으로 편향을 하게 된다. 상기 디플렉터(105)는 포커스 렌즈(103)를 기준하여 높이를 각각 동일하거나 다르게 설치할 수가 있다. 도4-1은 두 디플렉터(105)의 전극을 동일한 높이선상에 배열한 것이며, 도4-2는 (+)전극을 (-)전극보다 포커스 렌즈(103)를 기준하여 보다 더 위쪽으로 장착한 것을 도시화한 것이다. 도4-1과 같이 디플렉터(105)의 높이가 서로 동일하면, 이온빔(C)의 이동경로와 수직하여 보다 작은 각으로 편향하게 되고, 도4-2에서 도시한 바와 같이 (+)전극이 (-)전극보다 높이선상에 있어 위쪽에 위치한다면, (+)전극에서 (-)전극으로 향하는 전위와 이온빔(C)의 운동방향의 합에 의해 보다 더 많은 편향이 이루어진다. 만약 콜렉터(106)가 실드 커버(107)의 옆면 쪽에 위치한다면, 도4- 2와 같이 서로 높이가 다른 디플렉터(401)가 빔 편향을 더욱 효과적으로 할 수 있어 이온빔(C)을 콜렉터(106)의 위치로 보내는 것이 더욱 유리하다.
도5에서는 콜렉터(106)의 모양과 위치에 따라 검출하는 방법들을 각각 도시화하였다. 도5-1은 콜렉터(106)의 모양은 판 형태이고 실드 커버(107)의 옆면 쪽에 위치한 것이며, 도5-2는 도5-1과 콜렉터(106)의 위치는 동일하나, 와이어 형태를 하고 있는 것을 나타내고 있다. 도5-3은 도5-1과 콜렉터(106)의 모양은 동일하나, 위치가 실드 커버(107)의 위쪽에 장착됨을 보이며, 도5-4는 마찬 가지로 도5-3과 콜렉터(106)의 위치는 동일하나, 와이어 형태를 하고 있다. 그리고 도5-5와 5-6은 상기 도5-3, 5-4와 같이 콜렉터(106)의 모양이 각각 판과 와이어 형태를 나타내고 있으며, 이 때의 콜렉터(106) 위치는 대각선 방향을 하고 있다. 상기 콜렉터(106)는 모양에 따라 크게 도5-1, 5-3, 5-5와 같은 판 모양과 도5-2, 5-4, 5-6과 같은 와이어 모양으로 나뉠 수 있다. 상기 판 모양의 콜렉터(106)는 실드 커버(107)의 미세 홀(108)만을 통해 들어오는 특정 양이온들을 수집하는 역할을 수행한다. 만약 콜렉터를 와이어 형태(501)가 아닌 판 형태(106)로 제작 한다면, 미세 실드 커버 홀(108)의 가공이나 상기 홀 뒤쪽에 판 형태의 콜렉터(106)를 장착해야 한다는 단점이 있다. 따라서 가공조립측면에서 본다면 와이어 형태의 콜렉터(501)가 보다 더 유리하다. 이와 같이 콜렉터의 모양뿐만 아니라 상기 콜렉터의 위치를 변화하여 사용하는 것도 가능하다. 만약 콜렉터(106)의 위치를 실드 커버(107)의 옆면 쪽이 아닌 도5-3, 5-4와 같은 위면 쪽이나, 도5-5, 5-6과 같이 대각선으로 장착한다면, 디플렉터(105)는 보다 더 적은 에너지로 기능을 수행하게 된다는 장점이 있다. 하지 만 이온빔(C)의 편향각이 작고, 경로가 짧아져 양이온들의 분포범위가 좁게 되어 보다 정교한 검출을 요한다는 단점을 가지고 있다.
도6은 도1에서의 기본적인 다기능 이온 게이지를 위에서 언급한 이로운 점들을 조합하여 새롭게 도시화한 것이다. 도1과 다른 점은 우선 이온빔(C)을 효과적으로 집속하기 위해 두 층으로 된 포커스 렌즈(103)를 세 층(301)으로 변환하였으며, 디플렉터(105)도 포커스 렌즈(301)를 기준하여 서로 높이가 다른 것(401)을 선택하였다. 그리고 실드 커버(107)는 도1과 다르게 홀이 있는 것(108)에서 상기 실드 커버 홀이 없는 것(502)으로 바뀌었으며, 또한 콜렉터(106)도 판 형태가 아닌 와이어 형태(501)로 채택하였다.
상술한 바와 같이 본 발명인 다기능 이온 게이지의 각 구성요소는 다양한 조합을 가질 수 있다. 본 명세서에서 각 구성부분에 대한 설명을 참조하여 본 발명의 구성적 특징을 다양하게 변형 실시가 가능할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 단일 장치로 진공 이온 게이지, 리크 디텍터, 가스 분석기의 역할을 모두 수행하게 된다.
둘째, 가격측면에서 고가에 제작 판매되고 있는 장비를 소모품 형태로 단순화하여 생산원가의 절감이 가능하게 된다.
셋째, 미래 이온빔 미세가공 기술 분야로 응용되어 큰 성과를 기대할 수 있 다.

Claims (5)

  1. 전자를 방출하는 필라멘트(filament, 101);
    상기 방출된 전자를 외부로 가속시키는 역할을 하는 애노드(anode, 102);
    상기 가속된 전자에 의하여 발생된 양이온들을 끌어당기고, 상기 양이온들을 집속시키는 역할을 하는 두 층 또는 세 층으로 구성된 포커스 렌즈(focus lens, 301);
    두 개의 전극으로 이루어지며, 상기 포커스 렌즈(301)를 통과한 양이온들을 두 전극의 전위차를 이용해 두 전극 가운데 전위가 낮은 방향으로 편향시키는 디플렉터(401); 및
    상기 양이온들을 검출하는 콜렉터(collector, 501);
    를 포함하여 진공 이온 게이지(ion gauge), 리크 디텍터(leak detector), 또는 가스분석기 기능이 수행 가능한 것을 특징으로 하는 다기능 이온 게이지.
  2. 제 1항에 있어서, 세 가지 기능 중 리크 디텍터 또는 이온 검출기 기능을 수행함에 있어, 디플렉터(401)에서 이온빔(ion beam)을 편향시키기 위하여,
    이온빔을 편향하는 과정에서 디플렉터(401)에 인가되는 전압이 삼각파나 톱니파로 인가되어 콜렉터(501) 주위를 이온빔이 주사되는 것을 특징으로 하는 다기능 이온 게이지.
  3. 제 2항에 있어서, 디플렉터(401)의 구조에 따라 포커스 렌즈(301)를 통과한 이온빔을 효과적으로 편향시키기 위하여,
    두 전극으로 이루어진 디플렉터(401)의 위치가 포커스 렌즈(301)를 기준하여 같은 높이 선상에 위치하거나 또는 플러스 전극이 마이너스 전극보다 위쪽에 위치한 것을 특징으로 하는 다기능 이온 게이지.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 편향된 이온빔을 검출하기 위한 실드 커버(shield cover, 502)를 더 포함하고, 상기 실드 커버(502) 또는 콜렉터(501)에서 이온빔을 검출하기 위한 이들의 모양과 위치선정을 위하여,
    콜렉터(501)의 모양이 판 또는 와이어 형태인 것과, 실드 커버(502)의 홀과 상기 콜렉터(501)의 위치가 옆면 또는 윗면 또는 대각선 방향에 위치한 것을 특징으로 하는 다기능 이온 게이지.
  5. 제 4항에 있어서, 편향된 이온빔을 콜렉터(501)와 실드 커버(502) 두 곳에서 검출하고 신호를 얻기 위하여,
    디플렉터(401)에 의해 편향된 이온빔을 실드 커버(502)에서 검출하고, 판이나 와이어 형태의 콜렉터(501)가 상기 이온빔에 속한 특정 양이온을 검출하여 이를 이용해 리크 디텍터나 이온 검출기의 신호로 사용하는 것을 특징으로 하는 다기능 이온 게이지.
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