KR102346196B1 - Ion Beam Generating Device - Google Patents
Ion Beam Generating Device Download PDFInfo
- Publication number
- KR102346196B1 KR102346196B1 KR1020190157667A KR20190157667A KR102346196B1 KR 102346196 B1 KR102346196 B1 KR 102346196B1 KR 1020190157667 A KR1020190157667 A KR 1020190157667A KR 20190157667 A KR20190157667 A KR 20190157667A KR 102346196 B1 KR102346196 B1 KR 102346196B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- anode
- cathode
- anode part
- casing
- ion beam
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/022—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/002—Cooling arrangements
Abstract
이 발명은 내부 공간을 가지며 상면이 개방되고, 내부 공간으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀들을 갖는 케이싱, 케이싱의 상면에 배치되고, 케이싱이 내부 공간을 노출하는 개구를 갖는 음극, 및 케이싱의 내부 공간에 음극과 이격되도록 배치되며, 음극의 저면과 대향하는 상면을 갖는 양극을 포함하여 구성되고, 음극에 의해 형성되는 전기장과 양극과 음극 사이의 전기장에 의해 공급되는 가스를 이온화하여 개구로 이온빔을 방출하는 이온빔 발생 장치에 관한 것으로서, 이 발명의 이온빔 발생 장치는, 양극은 음극의 저면과 대향하는 상기 상면을 갖는 제1 양극부와 냉각수가 유통되는 냉각 채널이 마련되고 제1 양극부의 하부에 배치되는 제2 양극부를 포함하며, 제1 양극부와 제2 양극부는 서로 분해 가능하게 결합되고, 제2 양극부에는 케이싱을 관통하여 냉각 채널에 냉매가 유입되는 유입구 및 냉각 채널로부터 냉매가 유출되는 유출구가 배치되는 것이다.The present invention relates to a casing having an inner space and an open upper surface, having gas supply holes for supplying gas to the inner space, a cathode disposed on the upper surface of the casing, and having an opening through which the casing exposes the inner space, and the interior of the casing It is arranged to be spaced apart from the cathode in space, and is configured to include an anode having an upper surface opposite to the bottom surface of the cathode, and ionizes a gas supplied by an electric field formed by the cathode and an electric field between the anode and the cathode to ionize the ion beam through the opening An ion beam generating device for emitting radiation, wherein the anode has a first anode portion having an upper surface opposite to a bottom surface of a cathode, and a cooling channel through which cooling water flows, and is disposed under the first anode portion and a second anode part which becomes will be placed
Description
이 발명은 이온빔 발생 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 서로 대향하는 한쌍의 음극과 양극 사이에 전기장이 형성되고 한쌍의 음극 사이에는 자기장이 형성되어 이 공간에 주입되는 가스가 이온화하여 음극 사이의 이온 방출 간극으로 이온빔을 방출하도록 구성되는 이온빔 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ion beam generating device. Specifically, an electric field is formed between a pair of cathodes and an anode facing each other, and a magnetic field is formed between the pair of cathodes, and the gas injected into this space is ionized to release ions between the cathodes. It relates to an ion beam generating device configured to emit an ion beam into a gap.
임플란팅(implanting), 스퍼터링(sputtering), 식각(reactive ion etching), 증착(deposition) 및 표면처리 등에 이온빔이 널리 이용되고 있고, 최근에는 소재의 연속 처리 및 대면적 처리를 위한 선형 이온빔 소스 및 공정기술이 개발되고 있다. Ion beams are widely used in implanting, sputtering, reactive ion etching, deposition, and surface treatment. Process technology is being developed.
이온빔을 발생하는 장치는 전기장과 자기장이 수직으로 교차하는 구조를 형성하기 위한 전극으로 구성되어 있다. 이온빔 발생 장치에 배치되는 영구자석 혹은 전류가 인가되는 코일에 의해 발생되는 자기장은 전압이 인가되는 양극과 접지 상태인 음극 간에 발생하는 전기장과 수직으로 교차한다. An ion beam generating device consists of electrodes for forming a structure in which an electric field and a magnetic field intersect vertically. A magnetic field generated by a permanent magnet disposed in the ion beam generator or a coil to which a current is applied crosses perpendicularly to an electric field generated between an anode to which a voltage is applied and a cathode to be grounded.
수직으로 교차하는 전자기장 내에서 전하를 띈 입자는 로렌츠 힘에 의해 힘을 받아 운동하게 된다. 하전 입자가 운동하는 경로가 폐회로 운동(Closed Drift)을 할 수 있게 되면 일정 공간에 하전 입자를 가둘 수 있다. 일반적으로 질량이 작은 전자는 전자기장에 구속되며, 회전운동을 하면서 중성입자와 충돌하여 이온 및 전자를 발생시킨다. In an electromagnetic field that intersects vertically, charged particles move under the force of the Lorentz force. If the path through which the charged particles move can make a closed drift, the charged particles can be confined in a certain space. In general, electrons with a small mass are bound by an electromagnetic field and, while rotating, collide with neutral particles to generate ions and electrons.
이렇게 발생된 전자는 다시 이온화에 기여하여 방전을 유지시키며, 발생된 이온은 전자에 비해 질량이 자기장에 구속되지 않고 전기장에 의해 가속되어 인출된다. 선형 이온빔을 발생시키는 방법 중 폐회로 운동 원리를 이용한 다양한 선형 이온빔 발생 장치가 개발되어 사용되고 있다. The generated electrons contribute to ionization again to maintain the discharge, and the generated ions are accelerated and extracted by the electric field without being constrained by the magnetic field, compared to the electrons. Among the methods for generating a linear ion beam, various linear ion beam generating devices using the closed-loop motion principle have been developed and used.
이러한 이온빔 발생 장치에 대해서는 이 출원의 출원인이 출원하여 등록된 대한민국 특허 제1188604호(문헌 1)와 대한민국 특허 제1495424호(문헌 2) 및 미국 특허 제7718983호(문헌 3) 등의 다양한 문헌에서 전극 구조 등을 개시하고 있다.For such an ion beam generating device, the applicant of this application applied and registered the electrode in various documents such as Korean Patent No. 1188604 (Document 1), Korean Patent No. 1495424 (Document 2), and US Patent No. 7718983 (Document 3). structure and the like are disclosed.
그러나, 이러한 폐회로 운동 원리를 이용하는 이온빔 발생 장치는 장시간 사용할 경우 인출되는 이온빔에 의해 음극이 식각되고 음극과 대면하는 양극의 표면이 오염되는 문제가 있다. 따라서, 음극은 교체의 필요성이 발생하며, 양극은 일정 시간 사용후에 장치로부터 분해하여 오염 물질을 세척하여야 한다.However, the ion beam generator using the closed-loop motion principle has a problem in that, when used for a long time, the cathode is etched by the extracted ion beam and the surface of the anode facing the cathode is contaminated. Therefore, the anode needs to be replaced, and the anode needs to be disassembled from the device after use for a certain period of time to clean contaminants.
그런데, 이온빔 발생 장치에서 음극들과 양극 및 이들이 수용되는 케이싱에는 이온빔 발생 시에 발생하는 열에 의한 온도 상승을 억제하기 위한 냉매가 순환하고, 냉매를 공급하기 위한 도관들이 연결되어 있다.However, in the ion beam generating apparatus, a refrigerant for suppressing a temperature increase due to heat generated during generation of the ion beam circulates and conduits for supplying the refrigerant are connected to the cathodes, the anodes, and the casing in which they are accommodated.
예컨대, 문헌 2에서 개시하는 이온 빔 소스에서는 양극을 케이싱에 지지하는 지지 구조물을 관통하여 양극 내에 형성된 냉매 순환로에 냉매가 공급되므로, 양극을 세척하려는 경우에 지지 구조물에 결합된 냉매 공급 도관을 분리하고 양극 구조물을 분해하여야 케이싱으로부터 양극이 분리되어 세척 작업을 할 수 있게 된다.For example, in the ion beam source disclosed in Document 2, the refrigerant is supplied to the refrigerant circuit formed in the anode through the support structure supporting the anode to the casing. When the anode structure is disassembled, the anode is separated from the casing so that cleaning can be performed.
이러한 분리 및 재조립은 상당한 시간이 소요되므로 이온빔 발생 장치의 유지 보수를 어렵게 하고 유지 비용을 높이는 요인이 된다.Since such separation and reassembly takes a considerable amount of time, it becomes difficult to maintain the ion beam generator and increases the maintenance cost.
이 발명은 종래 기술의 이온빔 발생 장치의 문제점을 고려하여 양극의 유지 보수가 용이한 구성의 이온빔 발생 장치를 제공하려는 것이다.An object of the present invention is to provide an ion beam generating device having a configuration that facilitates maintenance of an anode in consideration of the problems of the ion beam generating device of the prior art.
구체적으로, 이 발명은 운전 과정에서 오염 물질이 부착되는 양극의 표면, 즉 음극과 대면하고 방전 공간이 형성되는 양극의 표면의 세척이 용이하도록 분해 및 조립이 용이한 구성의 이온빔 발생 장치를 제공하려는 것이다.Specifically, the present invention intends to provide an ion beam generating device having a configuration that is easy to disassemble and assemble so as to facilitate cleaning of the surface of the anode to which contaminants are attached during operation, that is, the surface of the anode facing the cathode and forming a discharge space. will be.
전술한 이 발명이 해결하고자 하는 과제는, 내부 공간을 가지며 상면이 개방되고, 내부 공간으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀들을 갖는 케이싱, 케이싱의 상면에 배치되고, 케이싱이 내부 공간을 노출하는 개구를 갖는 음극, 및 케이싱의 내부 공간에 음극과 이격되도록 배치되며, 음극의 저면과 대향하는 상면을 갖는 양극을 포함하여 구성되고, 음극에 의해 형성되는 전기장과 양극과 음극 사이의 전기장에 의해 공급되는 가스를 이온화하여 개구로 이온빔을 방출하는 것인 이 발명에 따른 이온빔 발생 장치에 의해 달성된다.The above-described problem to be solved by the present invention is a casing having an inner space and an open upper surface, a casing having gas supply holes for supplying gas to the inner space, disposed on the upper surface of the casing, and the casing is an opening exposing the inner space is arranged to be spaced apart from the negative electrode in the inner space of the casing, and is configured to include an anode having an upper surface opposite to the bottom surface of the negative electrode, and is supplied by an electric field formed by the negative electrode and an electric field between the positive electrode and the negative electrode This is achieved by the ion beam generating apparatus according to the present invention, which ionizes the gas and emits an ion beam into the opening.
이 발명의 이온빔 발생 장치는, The ion beam generator of the present invention comprises:
양극은 음극의 저면과 대향하는 상기 상면을 갖는 제1 양극부와 냉각수가 유통되는 냉각 채널이 마련되고 제1 양극부의 하부에 배치되는 제2 양극부를 포함하며, The anode includes a first anode part having the upper surface opposite to the bottom surface of the cathode, a cooling channel through which cooling water flows, and a second anode part disposed under the first anode part,
제1 양극부와 제2 양극부는 서로 분해 가능하게 결합되고, 제2 양극부에는 케이싱을 관통하여 냉각 채널에 냉매가 유입되는 유입구 및 냉각 채널로부터 냉매가 유출되는 유출구가 배치되는 것이다.The first anode portion and the second anode portion are decomposedly coupled to each other, and an inlet through which the refrigerant flows into the cooling channel through the casing and an outlet through which the refrigerant flows out from the cooling channel are disposed in the second anode portion.
이러한 구성에 따른 이온 빔 발생 장치는 양극과 음극 사이에 형성되는 전기장과 자기장에 의해 내부 공간으로 공급되는 가스가 이온화하여 개구를 통해 이온빔으로서 방출된다.In the ion beam generating device according to this configuration, gas supplied to the inner space is ionized by an electric field and a magnetic field formed between the anode and the cathode, and is emitted as an ion beam through the opening.
이러한 이온빔의 생성 과정에서 음극과 대면하는 양극의 상면에는 음극 등의 식각에 따른 물질 등이 퇴적되어 오염된다. 따라서, 일정 시간의 사용 후에는 양극을 분리하여 세척하는 등의 유지 보수를 행하여야 한다.In the process of generating the ion beam, a material resulting from etching of the cathode is deposited and contaminated on the upper surface of the anode facing the cathode. Therefore, after use for a certain period of time, maintenance such as removing and washing the positive electrode must be performed.
이러한 양극의 세척 작업을 위해서는 먼저 양극의 상면을 덮는 음극을 분리하고 제1 양극부와 제2 양극부 사이의 결합을 해제하고 제1 양극부를 분리하여 세척한 후에 다시 제2 양극부에 결합한다.In order to clean the positive electrode, first, the negative electrode covering the upper surface of the positive electrode is separated, the coupling between the first positive electrode part and the second positive electrode part is released, the first positive electrode part is separated and washed, and then the negative electrode part is connected to the second positive electrode part again.
제2 양극부에는 냉각 채널이 형성되어 있고 냉각 채널에는 냉매의 유출구와 유입구가 배치되므로 양극의 세척을 위한 작업에서 제1 양극부만 분리하므로, 냉매의 순환을 위한 구성을 분리하는 일이 없이 제1 양극부만 분리하여 세척할 수 있다.A cooling channel is formed in the second anode part, and an outlet and an inlet of a refrigerant are disposed in the cooling channel. Therefore, only the first anode part is separated in the work for cleaning the anode, so that it is not necessary to separate the configuration for the circulation of the refrigerant. 1 Only the positive electrode can be removed and washed.
이 발명의 부가적 특징으로서, 이 발명의 이온빔 발생 장치에서, As an additional feature of the present invention, in the ion beam generating apparatus of the present invention,
제1 양극부와 제2 양극부가 서로 대면하는 표면에 서로 상보하는 홈과 돌기가 형성되고 제1 양극부와 제2 양극부는 홈과 돌기의 결합에 의해 서로에 대해 위치 정합되는 것으로 구성할 수 있다.Complementary grooves and protrusions are formed on the surfaces of the first anode part and the second anode part facing each other, and the first anode part and the second anode part are aligned with each other by coupling the grooves and the protrusions. .
이러한 구성에 따라, 제1 양극부와 제2 양극부를 서로 결합할 때에 정확한 위치 맞춤을 위한 작업이 없이, 단지 제1 양극부와 제2 양극부의 홈과 돌기를 결합하는 것으로 위치 정합이 이루어진다.According to this configuration, when the first anode part and the second anode part are coupled to each other, there is no work for accurate positioning, and the alignment is achieved by simply coupling the grooves and the protrusions of the first anode part and the second anode part.
이 발명의 부가의 특징으로서, 이 발명의 이온빔 발생 장치는, As an additional feature of the present invention, the ion beam generating apparatus of the present invention comprises:
제2 양극부에는 제1 양극부와 마주하는 표면으로부터 하부로 연장되는 홈이 길이 방향을 따라 형성되고, 냉각 채널은 홈에 배치되는 제1 튜브로 이루어지며, 제1 양극부에는 홈에 삽입되는 돌기가 마련되어 홈을 폐쇄하고, 돌기와 홈의 결합에 의해 제1 양극부와 제2 양극부의 위치 정합이 이루어지는 것으로 구성할 수 있다.A groove extending downward from the surface facing the first anode part is formed in the second anode part in the longitudinal direction, the cooling channel is made of a first tube disposed in the groove, and the first anode part is inserted into the groove The protrusion may be provided to close the groove, and the first anode portion and the second anode portion may be aligned by the combination of the protrusion and the groove.
이러한 부가의 특징에 따르면, 제2 양극부의 상면에 홈을 가공하여, 이 홈이 냉각 채널이 되는 제1 튜브가 배치되는 공간이 됨과 동시에 제1 양극부의 돌기와 맞물리는 요소가 되므로, 냉각 채널의 구성과 제1 양극부의 정합을 위한 구성이 하나의 요소에 의해 달성된다.According to this additional feature, a groove is machined on the upper surface of the second anode part, and the groove becomes a space in which the first tube serving as the cooling channel is disposed and at the same time becomes an element engaged with the protrusion of the first anode part, so that the cooling channel is configured and a configuration for matching the first anode portion is achieved by one element.
또한, 제1 양극부와 제2 양극부를 분리함으로써 제2 양극부에 냉각 채널을 배치하기 위한 공간, 즉 홈을 형성하는 작업이, 단지 제2 양극부의 상면으로부터 하측으로 홈을 가공하는 작업으로 이루어지므로 냉각 채널의 형성이 용이하게 된다.In addition, by separating the first anode part and the second anode part, the space for arranging the cooling channel in the second anode part, that is, forming a groove, consists only of machining the groove from the upper surface of the second anode part to the lower side. Therefore, it is easy to form a cooling channel.
이러한 구성에 있어서, 냉각 채널의 유입구 및 유출구에는 외부의 냉매 공급원에 연결되는 제2 튜브가 고정 결합되는 것으로 구성하는 것이 바람직하다.In this configuration, it is preferable that the second tube connected to the external refrigerant supply source is fixedly coupled to the inlet and outlet of the cooling channel.
이와 같이 구성하면, 냉각 채널이 되는 제1 튜브와 냉매의 유입 및 유출구가 되는 제2 튜브가 서로 고정 결합되어 일체를 이루므로, 장치의 조립 및 분해 시에 제2 튜브를 별도로 고정하거나 분리하는 일이 없이 제1 튜브와 함께 조립 및 분해할 수 있고, 특히 제2 튜브를 제2 양극부의 상면으로부터 삽입하거나 빼낼 수 있어서 조립 및 분해가 용이하다.With this configuration, the first tube serving as the cooling channel and the second tube serving as the inlet and outlet of the refrigerant are fixedly coupled to each other to form an integral body, so that the second tube is separately fixed or separated when assembling and disassembling the device. It can be assembled and disassembled together with the first tube without this, and in particular, the second tube can be inserted or removed from the upper surface of the second anode part, so assembly and disassembly are easy.
이 발명의 다른 특징으로서, 냉각 채널을 별도의 튜브로 구성하지 않고, 제2 양극부를 길이 방향으로 관통하여 형성되는 관통홀로 냉각 채널을 형성할 수 있다.As another feature of the present invention, the cooling channel may be formed as a through hole formed by penetrating the second anode in the longitudinal direction without configuring the cooling channel as a separate tube.
이러한 구성에서는 별도의 튜브를 사용하지 않고 냉각 채널을 형성하므로 장치의 구성이 간단하게 된다.In this configuration, a cooling channel is formed without using a separate tube, thereby simplifying the configuration of the device.
또한, 이러한 구성에서도 냉각 채널의 유입구 및 유출구에는 외부의 냉매 공급원에 연결되는 제2 튜브가 고정 결합되는 것으로 구성할 수 있다.In addition, even in this configuration, the second tube connected to the external refrigerant supply source may be fixedly coupled to the inlet and outlet of the cooling channel.
이러한 구성에 따르면, 제2 양극부에 제2 튜브가 고정 결합되므로, 제2 튜브를 제2 양극부와 함께 케이싱에 조립하거나 함께 분해할 수 있으므로 제2 튜브의 분해 조립이 매우 용이하게 된다.According to this configuration, since the second tube is fixedly coupled to the second anode part, the second tube can be assembled or disassembled together with the casing together with the second anode part, so that the disassembly and assembly of the second tube is very easy.
도 1과 도 2는 이 발명이 적용되는 통상적인 구성의 이온빔 발생 장치의 사시도와 분해 사시도로서, 케이싱과 음극 및 양극만을 간략히 도시한 것이다.
도 3과 도 4는 이 발명의 제1 실시예의 이온빔 발생 장치를 도 1의 선 A-A 및 선 B-B에 따라 절단한 종단면도이다.
도 5와 도 6은 이 발명의 제2 실시예의 이온빔 발생 장치를 도 1의 선 A-A 및 선 B-B에 따라 절단한 종단면도이다.1 and 2 are a perspective view and an exploded perspective view of an ion beam generating device having a conventional configuration to which the present invention is applied, and only a casing, a cathode, and an anode are schematically shown.
3 and 4 are longitudinal cross-sectional views of the ion beam generating apparatus according to the first embodiment of the present invention taken along lines AA and BB in FIG. 1 .
5 and 6 are longitudinal cross-sectional views of the ion beam generating apparatus according to the second embodiment of the present invention taken along lines AA and BB in FIG. 1 .
이하, 이 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로서 이 발명에 따른 실시예들의 이온빔 발생 장치의 구성과 작용을 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the ion beam generating apparatus of the embodiments according to the present invention will be described as specific content for carrying out the present invention.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 이온빔 발생 장치의 전체적인 구성과 작용을 설명한다.First, the overall configuration and operation of the ion beam generating apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .
이온 빔 소스(100)는 대별하여 케이싱(10), 음극(21, 22) 및 양극(30)으로 구성되어 있다.The
케이싱(10)는 내부 공간(11)을 가지며 상면이 개방된 대략 직육면체 형상을 갖는다. 내부 공간(11)은 케이싱(10)의 연장 방향을 따라 연장되어 전체적으로 직선부와 곡선부를 갖는 링 형태를 갖는다. The
케이싱(10)은 측벽(12)과 내부 공간(11)의 중심에 놓이는 중앙벽(13) 및 저면에 놓이는 저면벽(14)이 마련되고, 저면벽(14)의 하측에 볼트들(151)에 의해 지지 패널(15)이 결합되어 구성되어 있다.The
중앙벽(13)에는 가스 공급홀(131)이 형성되어 있다. 가스 공급홀(131)은 케이싱(10)의 저면벽(14)을 관통하여 형성되고, 케이싱(10)의 내부 공간(11)으로 가스를 공급한다. 가스 공급홀(131)은 케이싱(10)의 연장 방향을 따라 다수개가 일정 간격만큼 이격되도록 배치되어, 가스 공급홀들(131)을 통해 내부 공간(11)으로 가스가 균일하게 공급된다.A
음극(21, 22)으로서는 서로 동심으로 배치되는 제1 음극(21) 및 제2 음극(22)이 마련되어 있는데, 제1 음극(21)은 케이싱의 측벽(12)의 상면 가장자리를 따라 구비되며, 직선 영역과 곡선 영역을 가지는 전체적으로 링 형태로 구성되어 있다. 제2 음극(22)은 양 단부가 제1 음극(21)의 곡선부 형태에 맞추어 반원 형태인 전체적으로 바(bar) 형태를 가지며, 케이싱의 중앙벽(13)의 상면에 놓여 있다. 제1 음극(21)과 제2 음극(22)은 각각 볼트(24)에 의해 케이싱(10)에 나사 결합되어 있다. As the
제1 음극(21)과 제2 음극(22)은 서로 일정한 간격만큼 이격되어 이들 사이에 케이싱의 내부 공간(11)으로부터 이온빔이 방사되는 개구(23)가 형성되어 있다. 개구(23)는 제1 음극(21)과 마찬가지로 곡선부와 직선부를 갖는 링 형태로 형성되어 있다.The
양극(31, 32)은 케이싱(110)을 관통하여 배치되어 양극(31, 32)을 지지하는 지지 구조물인 복수 개의 양극 지지부(40)에 의해 지지되어 내부 공간(11)에 배치되어 있다. 양극(31, 32)은 케이싱(10)의 내측면 및 음극(20)의 저면과 이격되어 일정 거리를 유지하는 상태로 배치되어 있다. The
양극(31, 32)은 전체적으로 직사각형 단면의 형태를 가지며 케이싱(10)의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장된 링 형태로 구성되어 있다. The
양극 지지부(40)는 케이싱의 저면벽(14)을 따라 복수 개가 마련되어 있다. 이 실시예에서 양극 지지부(40)는 케이싱(110)의 저면벽(14)을 따라 배치되어 있지만, 케이싱의 측벽(12)에 마련될 수도 있다.A plurality of anode support portions 40 are provided along the
각각의 양극 지지부(40)는 저면벽(14)을 관통하여 배치되고 상면이 양극(110)의 저면에 마련되는 홈에 삽입되는 제1 블록(41), 제1 블록(41)을 둘러싸고 내부 공간(11)에 배치되어 하면이 저면벽(14)에 맞닿고 상면이 양극(30)에 맞닿아 배치되어 있는 제2 블록(42) 및 케이싱(10)의 외부로부터 제1 블록(41)을 관통하여 양극(30)에 나사 결합되는 볼트(43)로 구성되어 있다.Each of the positive electrode supports 40 is disposed through the
제1 및 제2 블록(41, 42)은 세라믹이나 PEEK(Poly-Ether Ether Ketone) 등의 절연 재료로 구성되어 양극(30)을 절연 상태로 케이싱(10)에 대해 지지하고 있으며, 전기 전도성의 볼트(43)를 통하여 양극(31, 32)에 전력이 공급될 수 있다.The first and
케이싱(10)의 측벽(12)과 중앙벽(13)에는 케이싱(10)과 음극들(21, 22)을 냉각하기 위한 냉매가 유통되는 채널(112, 132)이 형성되어 있다. 또한, 양극(31, 32)에도 냉각 채널(33)이 형성되어 있다. 이 채널들에는 외부로부터 냉매가 유입되어 순환함으로써 이온빔의 발생 과정에서 인가되는 전력에 의한 온도의 상승을 방지한다.
한편, 양극(31, 32)은 음극(21, 22)의 저면과 대향하는 상면을 갖는 제1 양극부(31)와 냉각수가 유통되는 냉각 채널(33)이 마련되고 제1 양극부(31)의 하부에 배치되는 제2 양극부(32)로 이루어져 있다.On the other hand, the
제2 양극부(32)는 사각형 단면으로 구성되고 상면의 폭방향 중심에서 하측으로 형성되는 홈(321)이 마련되어 있고, 이 홈(321)에는 냉매가 유통되는 제1 튜브(34)가 배치되어 있다.The
제1 양극부(31)는 전체적으로 편평한 패널 형태로 구성되어 제2 양극부(32)의 상면을 덮는 형태로 구성되어 있고, 저면 중앙에는 제2 양극부(32)의 홈(321)으로 돌출되는 돌기(311)가 형성되어 있다.The
제1 양극부의 돌기(311)가 제2 양극부의 홈(321)에 삽입되어 제1 양극부(31)와 제2 양극부(32)의 위치 정합이 이루어지고, 홈(321)을 폐쇄한다. 제1 양극부(31)의 상면으로부터 체결 볼트(312)가 삽입되어 제2 양극부(32)에 나사 결합되어 양자가 결합되어 있다.The
이러한 구성에 의해 제1 양극부(31)와 제2 양극부(32)가 위치 정합되어 체결되며, 음극들(21, 22)을 케이싱(10)으로부터 분리하여 케이싱(10)의 상면이 노출되면, 체결 볼트(312)를 푸는 간단한 동작에 의해 제1 양극부(31)를 제2 양극부(32)로부터 분리하고 이온빔 발생 장치로부터 분리해내어 세척 작업 등을 할 수 있다.With this configuration, the
또한, 냉각 채널로서의 제1 튜브(34)가 배치되는 홈(321)이 제2 양극부(32)의 상면으로부터 하측으로 형성되므로 홈(321)의 가공이 용이하다. 또한, 이 홈(321)에 제1 양극부의 돌기(311)가 삽입되어 정합되므로, 제1 튜브(34)가 배치되는 공간을 폐쇄하는 구성과 제1 및 제2 양극부(31, 32)의 위치 정합을 위한 구성이 동시에 구현된다.In addition, since the
다음으로, 도 4를 참조하여 냉각 채널로서의 제1 튜브(34)에 외부로부터 냉매가 유입 및 유출되는 구성에 대해 설명한다.Next, a configuration in which the refrigerant flows into and out of the
제1 튜브(34)는 제2 양극부(32) 내의 길이 방향 일측 단부에서 타측 단부로 연장되는 2개가 병렬로 배치되어 있고, 각각의 제1 튜브(34)의 양 단부가 배치되는 위치에는 제2 양극부(32)의 홈(321)에 하측을 향하여 연장되어 제2 양극부(32)를 관통하는 관통홀(322)이 형성되어 있다.Two
각각의 관통홀(322)에는 냉매의 공급원(미도시)과 냉매가 유통되는 제2 튜브(35)가 삽입되어 있다. 제2 튜브(35)는 각각의 제1 튜브(34)의 양 단부에 용접되어 있어서 제1 튜브(34)와 냉매의 누설 없이 냉매가 제1 튜브(34)와 제2 튜브(35) 사이에서 유통된다.A supply source (not shown) of a refrigerant and a
일측의 제2 튜브(35)로는 냉매가 공급되어 제1 튜브(34)로 유입되고 타측의 제2 튜브(35)로는 냉매가 유출되어 제1 튜브(34)에서의 냉매의 순환이 이루어진다.The refrigerant is supplied to the
제2 튜브(35)는 케이싱의 저면벽(14)과 지지 패널(15)을 관통하여 하측으로 연장되고, 케이싱의 지지 구조체(50)를 관통하여 냉매 공급원(미도시)로 연장되어 있다.The
이 제1 실시예에서는 제2 양극부(32)에 2개의 제1 튜브(34)를 배치하고 있지만, 제1 튜브를 제2 양극부(32) 전체에 걸쳐 놓이는 고리형으로 구성하고 양단에 각각 제2 튜브를 연결하여, 일측의 제2 튜브에서는 냉매를 공급하고 타측의 제2 튜브에서는 연결하여 일측에서 공급되는 냉매가 제2 양극부 전체를 순환한 후에 유출되도록 구성할 수도 있다.Although the two
제2 튜브(35)는 제1 튜브(34)와 마찬가지로 열전도성이 높은 금속으로 이루어지며, 케이싱(10) 및 지지 구조체(50)와의 전기 절연을 위하여 제2 튜브(35)를 둘러싸는 절연 구조물(36)이 마련되어 있다.Like the
절연 구조물(36)은 PEEK 등의 절연 수지로 이루어지는 튜브 형태로 구성된 것이며, 제2 양극부(32)의 저면으로부터 케이싱의 저벽(14)과 지지 패널(15)을 포함한 요소들을 관통하여 배치되어 제2 튜브(35)를 다른 구조물들과 절연하여 주고 있다.The insulating
절연 구조물(36)의 하단(361)은 지지 구조체(50)에 맞닿아서 직경 방향으로 확장되는 확장되는 형태로 구성되어 있고, 하단(361)의 하측에는 절연 패드(362)가 놓여 지지 구조체(50)에 절연 구조물(36)을 지지하여 주고 있다.The
제1 튜브(34)와 제2 튜브(35)는 미리 용접되어 하나의 구조물을 이룬 상태에서, 제2 양극부(32)의 홈(321)에 배치되고, 이어서 제1 양극부(31)가 제2 양극부(32)의 상면을 덮어 결합된다. 이 때, 제2 튜브(35)는 제2 양극부(32)와 케이싱(10)에 미리 설치되어 있는 절연 구조물(36)에 삽입되어 배치된다.The
이상과 같이 구성되는 제1 실시예의 이온빔 발생 장치에는 양극(31, 32)에 양의 전압이 인가되고 음극(21, 22)은 접지되어 양극과 음극 사이에 전기장이 형성되고, 음극 사이에는 자기장이 형성되며, 가스 공급홀(131)을 통하여 케이싱의 내부 공간(11)에 가스가 공급되어 개구(23)로부터 이온빔이 방출된다.In the ion beam generating device of the first embodiment configured as described above, positive voltage is applied to the
다음으로, 도 5와 도 6을 참조하여 이 발명의 제2 실시예에 따른 이온빔 발생 장치의 구성을 설명한다.Next, a configuration of an ion beam generating apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6 .
이하의 설명에서는 제1 실시예와 차이나는 구성에 대해서만 설명하고, 도면에서는 동일한 구성 요소에는 동일한 번호를 부여한다.In the following description, only configurations different from those of the first embodiment will be described, and in the drawings, identical components are assigned the same numbers.
제2 실시예 따른 이온빔 발생 장치에서 제2 양극부(32')에는 제2 양극부를 길이 방향으로 관통하는 관통홀이 냉각 채널(34')로서 마련되어 있다. 이러한 냉각 채널(34')은 드릴링 등 의해 제2 양극부(32')를 관통하는 홀을 가공하는 것이지만, 제1 실시예에서와 같이, 제2 양극부의 상면으로부터 하측으로 홈을 가공하고 제1 양극부의 돌기로 이 홈을 폐쇄하여 형성되는 홀로 이루어질 수도 있다.In the ion beam generating apparatus according to the second embodiment, a through-hole penetrating the second anode part in the longitudinal direction is provided as a cooling channel 34' in the second anode part 32'. This cooling channel 34' is to process a hole passing through the second anode part 32' by drilling or the like, but as in the first embodiment, a groove is machined from the upper surface of the second anode part to the lower side, and the first The hole may be formed by closing the groove with the protrusion of the anode.
냉각 채널(34')의 단부에는 제2 양극부(32')의 저면을 관통하는 관통홀(322)이 형성되고, 이 관통홀(322)의 단부가 놓이는 위치에는 외부의 냉매 공급원과 연결되는 제2 튜브(35')가 용접 등에 의해 제2 양극부(32')의 저면에 결합되어 있다.At the end of the cooling channel 34', a through
이에 따라, 냉매는 냉각 채널(34')의 일 단부에 형성한 관통홀(322)에 결합된 제2 튜브(35')를 통하여 공급되는 냉매가 냉각 채널(34')을 따라 흐른 후에 다른 쪽 단부에 형성한 관통홀(322)을 통하여 다른 제2 튜브(35')를 통하어 냉매 공급원으로 복귀한다.Accordingly, the refrigerant is supplied through the second tube 35' coupled to the through-
이러한 제2 실시예의 구성에 따르면, 제2 튜브(35')는 제2 양극부(32)와 결합되어 일체로 취급되며, 조립 시에 제2 양극부(32')이 케이싱의 내부 공간(11)에 배치될 때에 케이싱(10)을 관통하여 배치되는 절연 구조물(36)에 삽입되어 외부로 연장되도록 배치된다.According to the configuration of this second embodiment, the second tube 35' is combined with the
이상 설명한 바의 제1 실시예와 제2 실시예의 이온빔 발생 장치의 구성에서는 양극이 서로 별개로 구성되어 서로 결합되는 제1 양극부(31)와 제2 양극부(32, 32')로 분할되어 구성되어 있다.In the configuration of the ion beam generating apparatus of the first and second embodiments as described above, the anode is divided into a
제1 양극부(31)는 플라즈마 환경 하에서 이온이 발생하는 위치, 즉 음극과 양극이 대면하는 방전 공간에 놓이는 상면을 포함하고, 제2 양극부(32)는 제1 양극부의 하측에 놓이며 양극을 냉각하는 냉각 채널(34, 34')이 마련되어 있다.The
따라서, 이온빔 발생 장치의 작동 과정에서 각종 침식물 등에 의해 오염되는 양극의 상면을 세척하고자 할 때에, 케이싱(10)으로부터 음극(21, 22)을 분리하고 제2 양극부(32, 32')에 체결된 볼트(312)를 풀면 제1 양극부(31)만을 분리하여 세척할 수 있다.Therefore, when cleaning the upper surface of the anode contaminated by various erosions during the operation of the ion beam generator, the
따라서, 냉각 채녈(34, 34')이 형성된 제2 양극부(32, 32')를 분리하기 위하여 양극을 지지하는 지지 구조물(40)을 분리하고 냉매를 공급하는 제2 튜브(35)를 분리하는 일이 없이, 제1 양극부(31)만을 분리하여 세척할 수 있으므로, 양극의 유지 보수 작업이 매우 용이하게 된다.Accordingly, in order to separate the
또한, 제1 실시예에서는 제2 양극부(32)에 홈에 삽입되는 냉각 채널로서의 제1 튜브(34)에는 냉매의 유입 및 유출을 위한 제2 튜브(35)가 결합되어 있고, 제2 실시에에서는 제2 양극부(32')에 제2 튜브(35')가 결합되어 있으므로, 양극을 조립한 후에 제2 튜브를 하측으로부터 삽입하여 조립하거나 양극의 분해 전에 제2 튜브를 분해하는 등의 번거로운 작업이 생략되므로 장치의 분해 조립이 용이하게 된다.In addition, in the first embodiment, the
이상, 이 발명의 실시예들의 구성과 작용을 설명하였는바, 이 발명은 이러한 실시예들의 구성에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재한 범위에서 다양한 변경과 변형, 수정 및 구성 요소의 부가가 가능하다.As described above, the configuration and operation of the embodiments of the present invention have been described, and the present invention is not limited to the configuration of these embodiments, and various changes, modifications, modifications and additions of components are possible within the scope described in the claims. .
10: 케이싱 21: 제1 음극
22: 제2 음극 31: 제1 양극부
32: 제2 양극부 40: 지지 구조물10: casing 21: first negative electrode
22: second negative electrode 31: first positive electrode part
32: second anode part 40: support structure
Claims (6)
상기 양극은, 상기 음극의 저면과 대향하는 상기 상면을 갖는 제1 양극부와, 냉각수가 유통되는 냉각 채널이 마련되고 상기 제1 양극부의 하부에 배치되는 제2 양극부를 포함하며,
상기 제1 양극부와 제2 양극부는 서로 분해 가능하게 결합되고, 상기 제2 양극부에는 케이싱을 관통하여 냉각 채널에 냉매가 유입되는 유입구 및 냉각 채널로부터 냉매가 유출되는 유출구가 배치되어, 유지 보수 시 상기 냉각 채널이 구비된 상기 제2 양극부를 분리하지 않고 상기 제1 양극부만을 분리하여 상기 제1 양극부 상면의 오염을 세척할 수 있으며,
상기 제1 양극부와 제2 양극부가 서로 대면하는 표면에 서로 상보하는 홈과 돌기가 형성되고 제1 양극부와 제2 양극부는 홈과 돌기의 결합에 의해 서로에 대해 위치 정합되는 것인, 이온 빔 발생 장치.A casing having an inner space and an open upper surface and having gas supply holes for supplying gas to the inner space, a cathode disposed on the upper surface of the casing and having an opening through which the casing exposes the inner space, and a cathode in the inner space of the casing An ion beam disposed to be spaced apart from the cathode and configured to include an anode having an upper surface opposite to the lower surface of the cathode, and ionizes gas supplied by an electric field formed by the cathode and an electric field between the anode and the cathode to emit an ion beam through an opening A generating device comprising:
The anode includes a first anode part having the upper surface opposite to the bottom surface of the cathode, and a second anode part provided with a cooling channel through which cooling water flows and disposed under the first anode part,
The first anode part and the second anode part are decomposedly coupled to each other, and an inlet through which the refrigerant flows into the cooling channel through the casing and an outlet through which the refrigerant flows out of the cooling channel are disposed in the second anode part, for maintenance The contamination on the upper surface of the first anode part can be cleaned by separating only the first anode part without separating the second anode part provided with the cooling channel,
Complementary grooves and protrusions are formed on the surfaces of the first anode part and the second anode part facing each other, and the first anode part and the second anode part are aligned with each other by coupling the grooves and the protrusions. Beam generator.
냉각 채널은 제2 양극부를 길이 방향으로 관통하여 형성되는 관통홀로 구성되는 것인, 이온빔 발생 장치.The method according to claim 1,
The cooling channel is composed of a through hole formed by penetrating the second anode in the longitudinal direction, the ion beam generating device.
제2 양극부에는 제1 양극부와 마주하는 표면으로부터 하부로 연장되는 홈이 길이 방향을 따라 형성되고, 냉각 채널은 홈에 배치되는 제1 튜브로 이루어지며, 제1 양극부에는 홈에 삽입되는 돌기가 마련되어 홈을 폐쇄하고, 돌기와 홈의 결합에 의해 제1 양극부와 제2 양극부의 위치 정합이 이루어지는 것인, 이온빔 발생 장치.The method according to claim 1,
A groove extending downward from the surface facing the first anode part is formed in the second anode part in the longitudinal direction, the cooling channel is made of a first tube disposed in the groove, and the first anode part is inserted into the groove The ion beam generating apparatus according to claim 1, wherein the protrusion is provided to close the groove, and the first anode portion and the second anode portion are aligned by the combination of the protrusion and the groove.
냉각 채널의 유입구 및 유출구에는 외부의 냉매 공급원에 연결되는 제2 튜브가 고정 결합되는 것인, 이온빔 발생 장치.5. The method according to claim 3 or 4,
A second tube connected to an external refrigerant supply source is fixedly coupled to the inlet and outlet of the cooling channel.
양극에는 양의 전압이 인가되고 음극은 접지되어 양극과 음극 사이에 전기장이 형성되고, 음극은 서로 동심으로 배치되는 제1 음극과 제2 음극으로 이루어져, 제1 음극과 제2 음극 사이에 상기 개구가 마련되며, 상기 개구는 양극의 상면의 상측에 배치되는 것인, 이온빔 발생 장치.
The method according to any one of claims 1, 3, 4,
A positive voltage is applied to the anode and the cathode is grounded to form an electric field between the anode and the cathode, and the cathode consists of a first cathode and a second cathode disposed concentrically with each other, so that the opening between the first cathode and the second cathode is provided, and the opening is disposed above the upper surface of the anode, the ion beam generating device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190157667A KR102346196B1 (en) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | Ion Beam Generating Device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190157667A KR102346196B1 (en) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | Ion Beam Generating Device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210067747A KR20210067747A (en) | 2021-06-08 |
KR102346196B1 true KR102346196B1 (en) | 2022-01-04 |
Family
ID=76399943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190157667A KR102346196B1 (en) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | Ion Beam Generating Device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102346196B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102367377B1 (en) * | 2021-07-29 | 2022-02-24 | 이종문 | Ion beam source with improved anode cooling capability |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100898386B1 (en) * | 2008-12-05 | 2009-05-18 | 씨디에스(주) | Linear ion thruster device |
JP2011076937A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Toshiba Corp | Electrode for ion source |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7718983B2 (en) | 2003-08-20 | 2010-05-18 | Veeco Instruments, Inc. | Sputtered contamination shielding for an ion source |
KR101188604B1 (en) | 2011-04-28 | 2012-10-08 | 한국기계연구원 | Ion beam generating device |
KR101495424B1 (en) | 2013-06-04 | 2015-02-23 | 한국기계연구원 | Ion beam source |
-
2019
- 2019-11-29 KR KR1020190157667A patent/KR102346196B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100898386B1 (en) * | 2008-12-05 | 2009-05-18 | 씨디에스(주) | Linear ion thruster device |
JP2011076937A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Toshiba Corp | Electrode for ion source |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20210067747A (en) | 2021-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6849854B2 (en) | Ion source | |
US4277304A (en) | Ion source and ion etching process | |
US8525419B2 (en) | High voltage isolation and cooling for an inductively coupled plasma ion source | |
EP1719147B1 (en) | Fluid-cooled ion source | |
JP2828247B2 (en) | Ion beam generator | |
US7176469B2 (en) | Negative ion source with external RF antenna | |
KR910010099B1 (en) | Electron cyclotron resonance ion source | |
EP0184812A2 (en) | High frequency plasma generation apparatus | |
US20100243620A1 (en) | Plasma processing apparatus | |
US7624566B1 (en) | Magnetic circuit for hall effect plasma accelerator | |
US20060103319A1 (en) | Ion source with substantially planar design | |
US8796649B2 (en) | Ion implanter | |
EP0249658B1 (en) | Ion source device | |
KR102346196B1 (en) | Ion Beam Generating Device | |
JP2019527671A (en) | Ozone generator unit and ozone generator system | |
KR100898386B1 (en) | Linear ion thruster device | |
US11346330B1 (en) | Additively manufactured components for electric propulsion thrusters | |
KR101353773B1 (en) | Ion beam source | |
KR101495424B1 (en) | Ion beam source | |
JP3169134U (en) | Plasma processing equipment | |
RU2151438C1 (en) | Ribbon-beam ion plasma source (design versions) | |
JPH07296988A (en) | Sheet plasma device | |
WO2002025685A1 (en) | Ion source magnet assembly | |
KR20040096044A (en) | Inductive plasma chamber having multi discharge tube bridge | |
JPH09259781A (en) | Ion source device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |