KR101525423B1 - 이온발생장치 및 이를 이용한 이온주입장치 - Google Patents

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KR101525423B1 KR1020150052519A KR20150052519A KR101525423B1 KR 101525423 B1 KR101525423 B1 KR 101525423B1 KR 1020150052519 A KR1020150052519 A KR 1020150052519A KR 20150052519 A KR20150052519 A KR 20150052519A KR 101525423 B1 KR101525423 B1 KR 101525423B1
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    • H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation

Abstract

본 발명은 이온발생장치 및 이를 이용한 이온주입장치에 관한 것으로, 이온화효율을 향상시키고, 분해조립이 용이하여 생산원가를 절감하고 유지관리를 용이하게 할 수 있으며, 다양한 규격으로 용이하게 변형하여 사용할 수 있는 이온발생장치 및 이를 이용한 이온주입장치에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서의 본 발명은, 공기주입부와 공기배출구에 각각 구비되며 확장부가 서로 마주보도록 구비되는 한 쌍의 지지케이스; 상기 지지케이스의 확장부 내측에 각각 구비되는 지지링; 양단이 상기 지지링에 의하여 지지 되면서 상기 한 쌍의 지지케이스의 사이에 장착되는 케소드; 상기 케소드의 외측을 감싸면서 이격되도록 구비되는 어노드; 상기 어노드를 지지하면서 상기 한 쌍의 지지케이스의 확장부와 양단이 결합하는 보호케이스를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

이온발생장치 및 이를 이용한 이온주입장치{ION SOURCE AND ION IMPLANTER HAVING THE SAME}
본 발명은 이온발생장치 및 이를 이용한 이온주입장치에 관한 것으로, 이온화효율을 향상시키고, 분해조립이 용이하여 생산원가를 절감하고 유지관리를 용이하게 할 수 있으며, 다양한 규격으로 용이하게 변형하여 사용할 수 있는 이온발생장치 및 이를 이용한 이온주입장치에 관한 것이다.
반도체 칩 등의 전자부품의 제조 및 조립을 행하는 경우에 전자부품과 그 제조 및 조립을 행하는 장치에 정전기가 발생하면 전자부품의 제조 및 조립작업을 원활하게 수행할 수 없게 된다. 따라서 이오나이저(ionizer) 또는 이온발생기라고 불리는 이온발생장치를 사용하여 상기 부재에 이온화된 공기를 불어 넣어 정전기를 제거하게 된다. 이 외에도 유체를 안내하거나 이송하는 파이프, 로봇 및 파트 피더(parts feeder) 등 기계의 가동부 등에 있어서도 이들 부재의 표면에 정전기를 제거할 필요가 있는 경우에는 이온발생장치를 이용하여 상기 부재들의 표면에 이온화된 공기를 주입하여 대전을 중화시키기도 한다.
상기와 같은 용도로 사용되기 위하여 종래에 다양한 이온발생장치가 게시되어 있다. 대표적인 이온발생장치로 대한민국 공개특허 제10-2013-0104585호, 대한민국 등록특허 제10-1048589호, 대한민국 등록특허 제10-1175989호 등이 있다. 이들 이온발생장치를 코로나방전을 이용하여 공기를 이온화시키는 원리가 적용된다는 점에서 모두 유사하다. 그리고 전술한 종래기술들을 보면 이온화효율을 향상하거나 균일하게 하는 것이 이온발생장치에 있어서 중요한 과제임을 알 수 있다.
또한, 종래기술들을 보면 이온발생장치로 +,-이온을 생성하기 위하여 바늘 형상의 방전침에 고전압을 가하여 상기 방전침의 끝단에서 코로나 방전이 발생하도록 함으로서 공기를 이온화하는 방법이 많이 사용되고 있는데, 이와 같은 이온발생장치는 방전침의 마모가 심하여 주기적으로 방전침을 청소해 주거나 교체하여야 하는 문제점이 있다.
따라서 이온화효율을 향상시키고 유지관리가 용이한 이온화발생장치에 대한 연구개발이 필요한 것이 현실이다.
KR 10-0161363 B1 KR 10-1048589 B1 KR 10-1175989 B1 KR 10-2013-0104585 A
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 이온화발생장치의 어노드와 케소드 사이의 간격을 균일하게 하고, 케소드와 어노드의 길이를 다양하게 조절하여 이온화반응이 일어나는 면적을 자유롭게 조절할 수 있으며, 분해조립이 용이하여 생산비나 유지관리비용을 절감할 수 있는 이온발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서의 본 발명은, 공기주입부와 공기배출구에 각각 구비되며 확장부가 서로 마주보도록 구비되는 한 쌍의 지지케이스; 상기 지지케이스의 확장부 내측에 각각 구비되는 지지링; 양단이 상기 지지링에 의하여 지지 되면서 상기 한 쌍의 지지케이스의 사이에 장착되는 케소드; 상기 케소드의 외측을 감싸면서 이격되도록 구비되는 어노드; 상기 어노드를 지지하면서 상기 한 쌍의 지지케이스의 확장부와 양단이 결합하는 보호케이스를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 한 쌍의 지지케이스는 단면의 형상이 Y자 형상으로 구성되되, 상기 확장부의 끝단에는 수평방향으로 연장된 결합부가 형성되어 상기 결합부가 상기 보호케이스의 양단에 결합할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 지지케이스 및 상기 보호케이스는 원통형상으로 구성되어 탈부착가능하게 결합하고, 상기 어노드는 원통 형상으로 구성되어 외주면이 상기 보호케이스의 내측에 지지되면서 결합할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 어노드는 상기 보호케이스의 내측으로부터 이격되도록 구비되어 상기 보호케이스의 내측면과 상기 어노드의 외주면 사이에 지지대가 구비되고, 상기 지지케이스의 결합부는 상기 어노드와 상기 보호케이스의 내측면 사이에 삽입되면서 탈부착 가능하게 결합할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 케소드는 양단이 상기 지지케이스의 확장부 형상에 대응되도록 끝단으로 갈수록 가늘어지는 형상의 원주형으로 구성되어 양단이 상기 지지링에 의하여 지지될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 지지링은 가운데 부분에 상기 어노드의 양단이 삽입되면서 결합하는 결합구가 형성되어 있고, 몸체에는 지지케이스를 통과하는 공기가 지나가는 통기구가 관통되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 지지링의 결합구는 상기 어노드의 형상에 대응하도록 확장부의 반대방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 V자 형상으로 구성되고, 몸체의 가장자리는 상기 확장부의 내측에 대응하는 기울기로 경사지게 구성되며, 통기구가 형성되는 몸체는 상기 어노드의 단부와 확장부의 경사면에 대응하도록 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 이온발생장치를 이용한 이온주입장치는 주입되는 공기에 함유되어 있는 불순물을 걸러주는 필터부와, 상기 필터부를 통과한 공기를 증폭시키는 에어증폭기와, 상기 에어증폭기를 통과한 공기를 이온화시키는 이온발생장치 및 상기 이온발생장치에 의하여 이온화된 공기를 분사하는 이온분사노즐을 포함하여 구성되는 이온발생장치를 이용한 이온주입장치에 있어서, 상기 이온발생장치는, 공기주입부와 공기배출구에 각각 구비되며 확장부가 서로 마주보도록 구비되는 한 쌍의 지지케이스, 상기 지지케이스의 확장부 내측에 각각 구비되는 지지링, 양단이 상기 지지링에 의하여 지지 되면서 상기 한 쌍의 지지케이스의 사이에 장착되는 케소드, 상기 케소드의 외측을 감싸면서 이격되도록 구비되는 어노드, 상기 어노드를 지지하면서 상기 한 쌍의 지지케이스의 확장부와 양단이 결합하는 보호케이스를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 이온발생장치 및 이를 이용한 이온주입장치는 이온화반응이 일어나는 공간이 균일하여 통과하는 공기가 코로나방전에 균일하게 노출되어 이온화효율이 향상되는 이점이 있다. 또한, 다른 구성은 그대로 두고 케소드와 어노드의 길이를 변경하여 이온화반응이 발생하는 면적을 자유롭게 조절할 수 있는 이점이 있으며, 분해조립이 용이하여 유지관리비용이 절감된다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이온화발생장치를 이용한 이온주입장치의 구성을 개략적인 구성을 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 이온화발생장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 지지링과 케소드의 구성을 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 이온화발생장치를 이용한 이온주입장치의 구성을 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 이온화발생장치의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 지지링과 케소드의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이온주입장치는 주입되는 공기에 함유되어 있는 불순물을 걸러주는 필터부(10)와, 상기 필터부(10)를 통과한 공기를 증폭시키는 에어증폭기(30)와, 상기 에어증폭기(30)를 통과한 공기를 이온화시키는 이온발생장치(100) 및 상기 이온발생장치(100)에 의하여 이온화된 공기를 분사하는 이온분사노즐(50)을 포함하여 구성될 수 있으며,
상기 이온발생장치(100)는 한 쌍의 지지케이스(110), 상기 지지케이스(110)의 내측에 구비되는 지지링(130), 상기 지지케이스(110)의 사이에 구비되는 케소드(Cathode, 150), 상기 케소드(150)의 외측을 감싸도록 구비되는 어노드(Anode, 170), 상기 어노드(170)의 외측에 구비되는 보호케이스(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
지지케이스(110)는 한 쌍으로 구성되어, 한쪽은 에어증폭기(30)와 연결되어 공기가 유입되며, 다른 한쪽은 이온분사노즐(50)과 연결되어 이온화된 공기가 상기 이온분사노즐(50)쪽으로 배출한다.
공기주입부와 공기배출구에 각각 구비되는 한 쌍의 지지케이스(110)는 공기가 유입되거나 배출되는 부분(연결부, 111)은 각각 공기이송관 또는 상기 공기이송관을 연결하는 엑셀에 대응하는 형상으로 구성되어 상기 공기이송관 등과 결합하며, 연결부(111)의 반대방향에는 끝단으로 갈수록 넓어지는 확장부(113)가 형성되어 있다. 그리하여 길이방향의 단면형상이 도면에 도시된 바와 같이 Y자 형상 또는 이와 유사한 형상으로 구성될 수 있다. 그리고 확장부(113)의 끝단에는 수평방향으로 연장된 결합부(115)가 형성되어 보호케이스(190)와 결합하는 구조가 될 수 있다. 결합부(115)의 구성 및 상기 결합부(115)가 보호케이스(190)와 결합하는 방법에 관해서는 후술하여 설명한다.
이때, 지지케이스(110)는 상하방향 및 좌우방향이 서로 대칭이 되도록 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 보호케이스(190)의 길이방향에 대한 수직단면이 원형으로 구성된 원통 형상으로 구성되도록 할 수 있다. 다만, 이러한 구조는 후술하여 설명하는 바와 같이 지지케이스(110)와 보호케이스(190)의 결합이 용이하고, 케소드(150)와 어노드(170) 사이의 공간이 균일하게 되도록 하는데 가장 바람직한 일례로, 필요에 따라서는 상기의 목적이 훼손되지 않는 한도 내에서 다양한 설계변경이 가능함은 물론이다. 이하에서는 지지케이스(110)와 상기 지지케이스(110)에 결합되는 보호케이스(190)가 원통 형상으로 구성되는 것을 일 실시 예로 설명한다.
보호케이스(190)는 지지케이스(110)의 결합부(115)의 수직방향 단면에 대응하는 구조로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 전술하여 설명한 바와 같이 지지케이스(110)가 원통 형상으로 구성되는 경우에 보호케이스(190) 또한 원통 형상으로 구성될 수 있다. 필요에 따라서는 최소한 지지케이스(110)의 결합부(115)와 결합하는 보호케이스(190)의 양단은 상기 지지케이스(110)와 대응하는 형상으로 구성된다. 그리하여 상기 보호케이스(190)의 양단에 지지케이스(110)의 결합부(115)가 탈부착할 수 있도록 결합할 수 있다. 일례로, 지지케이스(110)의 결합부(115)와 보호케이스(190)의 양단에는 각각 나사부가 형성되어 상기 지지케이스(110)와 보호케이스(190)가 나사결합하도록 할 수 있다.
어노드(170)는 보호케이스(190)의 내주면의 형상에 대응하는 형상으로 구성된다. 즉, 보호케이스(190)가 전술하여 설명한 바와 같이 지지케이스(110)에 대응하는 원통 형상으로 구성되는 경우에 어노드(170) 또한 원통 형상으로 구성될 수 있다. 그리하여 어노드(170)가 보호케이스(190)의 내측에 지지 되면서 결합 될 수 있다. 본 발명의 일례로, 상기 어노드(170)는 보호케이스(190)의 내측으로부터 이격되도록 구비되어 상기 보호케이스(190)의 내측면과 상기 어노드(170)의 외주면 사이에 지지대(195)가 연결되도록 구비될 수 있다. 그리고 전술하여 설명한 지지케이스(110)의 결합부(115)가 어노드(170)와 보호케이스(190)의 내측면 사이에 삽입되면서 탈부착 가능하게 결합될 수 있다. 어노드(170)는 내측면에 코로나방전을 일으키는 방전침(175)이 구비될 수 있다.
케소드(150)는 양단이 지지링(130)에 의하여 지지 되면서 전술하여 설명한 한 쌍의 지지케이스(110)의 사이에 장착된다. 이때, 케소드(150)는 외주면이 어노드(170)의 내측면으로부터 이격되도록 구성되어, 상기 케소드(150)와 어노드(170)의 사이에 공기가 통과하는 균일한 공간이 형성된다. 따라서 이온화반응이 일어나는 공간이 균일하고 넓기 때문에 이온화효율이 향상되게 된다.
케소드(150)는 어노드(170)의 내측면 보다는 작은 크기의 원주형으로 구성되며, 양단은 지지케이스(110)의 확장부(113) 형상에 대응하도록 끝단으로 갈수록 가늘어지는 원추형으로 구성된다. 그리하여 원추형의 끝단이 지지링(130)에 의하여 지지 되어 어노드(170)의 내측에 떠있는 상태로 결합된다.
도 2 및 3을 참조하면, 케소드(150)를 지지하는 지지링(130)은 지지케이스(110)의 확장부(113) 내측에 각각 하나씩 구비된다. 지지링(130)은 가운데 부분에 원추형으로 구성된 어노드(170)의 양단이 삽입되면서 결합하는 결합구(133)가 형성되어 있고, 몸체에는 통기구(135)가 관통되면서 형성되어 있다. 그리하여 지지링(130)이 케소드(150)의 양단을 지지하는 동시에 이온화를 위하여 주입되는 공기는 용이하게 통과할 수 있도록 한다. 지지링(130)의 결합구(133)는 상기 결합구(133)에 결합하는 어노드(170)의 형상에 대응하도록 구성된다. 즉, 케소드(150)의 양단이 원추형으로 구성되는 경우에 상기 결합구(133)는 원추형의 케소드(150) 양단이 밀착하면서 결합할 수 있도록 확장부(113)에서 반대방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 V자 형상의 경사진 단면으로 구성된다. 그리고 몸체의 가장자리는 지지케이스(110)의 확장부(113)의 내측에 대응하는 형상으로 기울어져서 경사지게 구성된다. 이때, 통기구(135)가 형성되어 있는 몸체는 케소드(150)의 단부와 확장부(113)의 경사면에 대응하도록 경사지게 형성되어 상기 케소드(150)와 확장부(113) 사이에 위치하는 지지링(130)의 두께가 일정하게 되도록 한다. 이는 지지링(130)에 형성되어 있는 통기구(135)의 크기와 개수를 일정하게 하여 공기의 흐름에 병목현상이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 다만, 상기와 같은 구성은 본 발명의 바람직한 일례를 나타내는 것으로, 필요에 따라서는 지지링(130)의 도면을 기준으로 상하방향으로 수직이 되도록 할 수도 있다. 이러한 경우에는 지지링(130)의 일측(케소드(150)방향)이 타측 보다 좁게 되므로, 통기구(135) 또한 일측의 폭에 맞게 형성될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 이온발생장치(100)가 적용된 이온주입장치는 주입되는 공기에 함유되어 있는 불순물을 걸러주는 필터부(10)와, 상기 필터부(10)를 통과한 공기를 증폭하는 에어증폭기(30)와, 상기 에어증폭기(30)를 통과한 공기를 이온화시키는 이온발생장치(100) 및 상기 이온발생장치(100)에 의하여 이온화된 공기를 분사하는 이온분사노즐(50)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 이온발생장치(100)는 전술하여 설명한 구성이 적용될 수 있으며, 중복적인 설명은 생략한다.
상기와 같은 구성에서 본 발명에 따른 이온발생장치(100) 및 이를 이용한 이온주입장치의 작동을 살펴보면, 필터부(10)를 통과하면서 이물질이 제거된 공기는 에어증폭기(30)를 통하여 증폭된 후에 이온발생장치(100)에를 통화하면서 이온화된다. 이온발생장치(100)를 통과하면서 이온화된 공기는 이온분사노즐(50)을 통하여 필요한 곳에 분사된다.
한편, 에어증폭기(30)를 통과한 공기는 일측 지지케이스(110)에 구비되어 있는 지지링(130)에 형성되어 있는 통기구(135)를 지나서 케소드(150)의 일단과 일측에 구비된 지지케이스(110)의 확장부(113) 사이의 경사면을 통과한 수에 어노드(170)와 케소드(150) 사이의 공간을 지나면서 이온화된다. 그런 후에 다시 케소드(150)의 타단과 타측에 구비된 지지케이스(110)의 확장부(113) 사이의 경사면을 지나 타측에 구비되어 있는 지지링(130)의 통기구(135)를 지나 이온분사노즐(50) 쪽으로 배출된다. 이 과정에서 이온발생장치를 통과하는 기체는 케소드(150)와 어노드(170)사이에서 발생하는 코로나방전에 의하여 이온화된다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명을 하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 필터부
30: 에어증폭기
50: 이온분사노즐
100: 이온발생장치
110: 지지케이스
111: 연결부
113: 확장부
115: 결합부
130: 지지링
133: 결합구
135: 통기구
150: 케소드
170: 어노드
175: 방전침
190: 보호케이스
195: 지지대

Claims (8)

  1. 공기주입부와 공기배출구에 각각 구비되며 확장부가 서로 마주보도록 구비되는 한 쌍의 지지케이스;
    상기 지지케이스의 확장부 내측에 각각 구비되는 지지링;
    양단이 상기 지지링에 의하여 지지 되면서 상기 한 쌍의 지지케이스의 사이에 장착되는 케소드;
    상기 케소드의 외측을 감싸면서 이격되도록 구비되는 어노드;
    상기 어노드를 지지하면서 상기 한 쌍의 지지케이스의 확장부와 양단이 결합하는 보호케이스;
    를 포함하여 구성되는 이온발생장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 지지케이스는 단면의 형상이 Y자 형상으로 구성되되, 상기 확장부의 끝단에는 수평방향으로 연장된 결합부가 형성되어 상기 결합부가 상기 보호케이스의 양단에 결합하는 이온발생장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지케이스 및 상기 보호케이스는 원통형상으로 구성되어 탈부착가능하게 결합하고, 상기 어노드는 원통 형상으로 구성되어 외주면이 상기 보호케이스의 내측에 지지되면서 결합하는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 어노드는 상기 보호케이스의 내측으로부터 이격되도록 구비되어 상기 보호케이스의 내측면과 상기 어노드의 외주면 사이에 지지대가 구비되고, 상기 지지케이스의 결합부는 상기 어노드와 상기 보호케이스의 내측면 사이에 삽입되면서 탈부착 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 케소드는 양단이 상기 지지케이스의 확장부 형상에 대응되도록 끝단으로 갈수록 가늘어지는 형상의 원주형으로 구성되어 양단이 상기 지지링에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    지지링은 가운데 부분에 상기 어노드의 양단이 삽입되면서 결합하는 결합구가 형성되어 있고, 몸체에는 지지케이스를 통과하는 공기가 지나가는 통기구가 관통되도록 형성되어 있는 이온발생장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 지지링의 결합구는 상기 어노드의 형상에 대응하도록 확장부의 반대방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 V자 형상으로 구성되고, 몸체의 가장자리는 상기 확장부의 내측에 대응하는 기울기로 경사지게 구성되며, 통기구가 형성되는 몸체는 상기 어노드의 단부와 확장부의 경사면에 대응하도록 경사지게 형성되어 있는 이온발생장치.
  8. 주입되는 공기에 함유되어 있는 불순물을 걸러주는 필터부와, 상기 필터부를 통과한 공기를 증폭시키는 에어증폭기와, 상기 에어증폭기를 통과한 공기를 이온화시키는 이온발생장치 및 상기 이온발생장치에 의하여 이온화된 공기를 분사하는 이온분사노즐을 포함하여 구성되는 이온발생장치를 이용한 이온주입장치에 있어서,
    상기 이온발생장치는,
    공기주입부와 공기배출구에 각각 구비되며 확장부가 서로 마주보도록 구비되는 한 쌍의 지지케이스, 상기 지지케이스의 확장부 내측에 각각 구비되는 지지링, 양단이 상기 지지링에 의하여 지지 되면서 상기 한 쌍의 지지케이스의 사이에 장착되는 케소드, 상기 케소드의 외측을 감싸면서 이격되도록 구비되는 어노드, 상기 어노드를 지지하면서 상기 한 쌍의 지지케이스의 확장부와 양단이 결합하는 보호케이스를 포함하여 구성되는 이온발생장치를 이용한 이온주입장치.
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