KR20190114997A - 세정 방법 - Google Patents

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KR20190114997A
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마틴 자흐라드카
미로슬라브 스트라실
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에드워즈 에스.알.오.
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Abstract

본 발명은 초고진공에서 사용하기 위한 부품을 세정하는 방법을 제공한다. 본 방법은 세정될 부품을 진공로 챔버 내에 배치하는 단계; 약 80 ℃ 초과의 온도에서 부품을 플라즈마 세정하는 단계; 약 10E-5 mbar 미만의 압력까지 챔버를 진공 배기하는 단계를 포함한다. 그러한 방법을 실행하는 장치, 및 상기 부품을 포함하는 키트가 또한 제공된다.

Description

세정 방법
본 발명은 초고진공(ultra-high vacuum; UHV)에서 사용하기 위한 부품을 세정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
표면이 진공 상태에 놓여지면, 표면으로부터 가스가 방출된다. 이 과정에 의한 가스의 생성이 아웃개싱(outgassing)으로 알려져 있다. 챔버가 대략 0.1 mbar 미만으로 떨어지면, 아웃개싱은 총 가스 부하의 점진적으로 중요한 부분이 된다. 초고진공 시스템(10-7 mbar 이하)의 경우, 아웃개싱은 탈기(degassing) 및 극한 압력까지의 시간에 영향을 미치는 가장 중요한 요소이다.
아웃개싱은 진공 펌프에서 엘라스토머(elastomer), 탄화수소 오일 및 그리스(grease)를 배제하는 것; 연강 또는 다공성 표면과 같이 아웃개싱 성능이 나쁜 것으로 알려진 다른 재료들을 회피하는 것; 진공 상태에서 부품을 베이킹(baking)하는 것; 및 오염을 방지하기 위해 클린룸(clean room) 기술을 사용하는 것에 의해 감소될 수 있다.
이러한 접근법을 사용하더라도 탄화수소 오염물이 여전히 발생할 수 있다. 이론에 구애됨이 없이, 원하지 않는 탄화수소가 금속성 부품의 주조 및 기계 가공 중에 도입될 수도 있다고 여겨진다(예컨대, 절삭제). 현재 탄화수소 오염물을 줄이기 위해 용매가 사용되지만, 이러한 접근법에 의해 그러한 오염물을 완전히 제거하는 것은 현재로서는 불가능하다. 따라서, UHV 장비 제조업체 또는 사용자는 진공 펌프가 극한 압력에 도달하기 전에 72 시간 이상 진공 펌프를 가동해야 할 수도 있다. 이러한 지연은 비용이 많이 들고 불편하다. 또한, 임의의 잔류 탄화수소 오염물은 질량 분석과 같은 특정 UHV 응용 분야에서 특히 문제가 될 수 있는데, 여기에서는 이들 오염물의 존재가 설비를 망가뜨리거나, 잘못된 결과를 제공할 수도 있다.
따라서, 종래 기술의 이들 문제점 및 다른 문제점을 해결하는, 초고진공 부품을 세정하기 위한 개선된 방법 및 장치가 필요하다.
따라서, 제 1 태양에서, 본 발명은 초고진공에서 사용하기 위한 부품, 및 특히 초고진공 펌프의 부품 또는 부품들을 세정하는 방법을 제공한다.
본 방법은 세정될 부품을 진공로 챔버(vacuum furnace chamber) 내에 배치하는 단계; 약 80 ℃ 초과, 바람직하게는 약 80 ℃ 내지 약 125 ℃, 보다 바람직하게는 약 100 ℃ 내지 약 120 ℃의 온도에서 부품을 플라즈마 세정하는 단계; 및 약 10E-5 mbar 미만, 바람직하게는 10E-6 mbar 미만의 압력까지 챔버를 진공 배기하는 단계를 포함할 수도 있다.
실시예에서, 본 방법은 플라즈마 세정 단계가 시작되기 전에 약 10E-5 mbar 미만, 바람직하게는 10E-6 mbar 이하의 압력까지 챔버를 진공 배기하는 단계를 포함할 수도 있으며, 바람직하게 챔버는 플라즈마 세정 단계의 전후에 그러한 정도까지 진공 배기된다. 최초 진공 배기 단계는 플라즈마 형성 가스가 대기 가스에 의해 현저하게 오염되지 않는 것을 보장하기 때문에 유익하다.
방법 단계들은 통상적으로 단일 진공로 내에서 순차로 실행될 것이다. 바람직하게는, 진공로는 그 자체가 클린룸 내에 위치될 것이다. 통상적으로, 샘플들은 본 방법이 완료될 때까지 진공로에서 나오지 않을 수도 있다.
플라즈마 세정 단계가 완료되면, 부품의 상승된 온도(예컨대, 적어도 80 ℃)는 그로부터의 아웃개싱을 가속시킨다. 따라서, 부품들이 냉각되기 전에 챔버를 극한 압력(예컨대, 10E-6 mbar 이하)까지 진공 배기하는 것이 유리하다. 추가적으로 또는 선택적으로, 부품은 아웃개싱 및 냉각의 연장된 기간 동안 진공로의 극한 압력에서 유지될 수도 있다. 실시예에서, 이는 부품의 크기에 따라 약 2 시간 내지 약 4 시간이 걸릴 수도 있다.
추가적으로 또는 선택적으로, 본 방법은 챔버를 반복적으로 플라즈마 세정 및 진공 배기하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 통상적으로 약 5 내지 약 25 사이클, 보다 바람직하게는 약 8 내지 12 사이클이 실행될 수도 있다. 하나의 예는 10 사이클이다. 실행되는 사이클의 수는 부품의 청정도(cleanliness)를 결정한다. 따라서, 부품의 용도는 채용되는 사이클 수를 결정할 수도 있다. 예컨대, 대략 10E-6 mbar의 극한 압력을 갖는 진공에서의 사용을 위해 탄화수소 오염물이 실질적으로 없는 부품이 사용자에게 요구되는 경우, 단지 1 사이클만이 채용될 수도 있다. 선택적으로, 사용자가 10E-11 mbar의 극한 압력을 가질 수 있는 진공 펌프에서 사용하기에 적합한 부품을 필요로 하는 경우, 각 사이클이 2 시간 이상의 아웃개싱 및 극한 압력에서의 서냉을 포함하는 10 사이클이 채용될 수도 있다. 후자의 방법을 사용하여 처리된 부품들은 실질적으로 탄화수소가 없고 매우 잘 탈기되어 있다.
본 발명의 방법에 따라 부품을 처리하는 것은, 미처리의 부품들이 사용되는 경우와 비교하여, 탄화수소 오염물을 현저히 감소시키며 초고진공이 극한 압력에 더 빨리 도달할 수 있게 하는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 목적 상, 부품은 복수의 부품을 포함한다. 통상적으로, 부품은, 진공 챔버, 진공 펌프 및/또는 초고진공 조립체의 진공 게이지의 부품들을 포함하여, 사용시에 초고진공에 노출되거나 초고진공을 생성하는 데 사용되는 부품일 것이다. 진공 조립체 부품은 스테이터, 로터, 블레이드형 디스크(bladed disc), 거리 링(distance ring), 몸체, 외피(envelope), 포트 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 추가적으로 또는 선택적으로, 부품은 초고진공 내에서 사용하기 위한 부품일 수도 있다. 진공 조립체에서 사용하기 위한 부품들은 배관, 헤더(header), 챔버, 밸브 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 통상적으로, 부품은 금속성, 예컨대, 티타늄 합금, 알루미늄 합금 또는 스테인리스 강일 것이다.
또한, 본 방법은 부품을 진공로 내에 배치하기 전에 용매로 세정하는 사전 세정 단계를 포함할 수도 있다. 유리하게, 이는 임의의 먼지 및/또는 절삭제와 같은 제조 공정으로부터의 오염물의 대부분을 제거하고, 표면 상에 잔존하는 것의 매우 얇은 막(1 또는 2 분자 층)만을 남긴다.
플라즈마 세정에는 일반적인 의미가 있다. 즉, 가스 종(gaseous species)으로부터 생성된 플라즈마에 표면을 노출시킴으로써 그 표면으로부터 불순물 및 오염물을 제거하는 것이다. 플라즈마 세정 단계에서, 통상적으로, 플라즈마를 형성하는 데 사용된 가스는 챔버로 들어간다. 통상적으로, 가스는 산소, 공기, 질소, 헬륨 및 아르곤으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 산소 및 플라즈마에서 생성된 산소 종이 탄화수소 오염물의 대부분의 유기 결합(예컨대, C-H, C-C, C=C, C-O 및 C-N)의 파괴, 및 특히 고 분자량의 오염물의 분해에 효과적이기 때문에, 산소가 특히 바람직하다. 플라즈마에서 형성된 산소 종은 유기 오염물과 반응하여 H2O, CO, CO2를 포함한 생성물과 저 분자량의 탄화수소를 형성한다.
통상적으로, 플라즈마 발생기는 약 1 ㎑ 내지 약 50 ㎑, 바람직하게는 약 20 ㎑ 내지 약 40 ㎑의 전압 주파수를 제공한다.
플라즈마 세정의 생성물은 플라즈마 세정 단계 전체에 걸쳐서 일정하게 제거될 수도 있고, 및/또는 진공 배기 단계 중에 챔버로부터 배출될 수도 있다. 부품이 쉽게 산화되는 물질을 포함하는 경우, 헬륨 또는 아르곤이 사용될 수도 있다.
통상적으로, 플라즈마를 형성하는 데 사용되는 가스(즉, 작동 가스)는 약 0.1 mbar 내지 약 1 mbar, 바람직하게는 약 0.5 mbar의 압력으로 도입된다. 통상적으로, 가스는 약 100 sccm 미만, 바람직하게는 약 50 sccm 미만, 바람직하게는 약 5 sccm 내지 약 20 sccm, 바람직하게는 약 10 sccm의 유량으로 도입된다. 유량 및 압력은 플라즈마 세정의 생성물을 포함하여 챔버로부터 가스를 제거하는 진공 펌프에 의해 플라즈마 세정 전체에 걸쳐서 유지될 수도 있다. 오해를 피하기 위해, sccm은 표준 상태에서의 분당 세제곱 센티미터(Standard Cubic Centimetres per Minute)이다.
달리 언급되지 않는 한, 측정은 273.15 °K(0 ℃, 32 ℉)의 온도 및 정확히 100 ㎪(1 bar)의 절대 압력으로서의 표준 온도 및 압력(standard temperature and pressure; STP)에서 이루어진다.
통상적으로, 진공로 챔버는 약 200 리터 내지 약 1000 리터, 바람직하게는 약 250 리터 내지 약 500 리터, 바람직하게는 약 300 리터의 체적을 갖는다. 이러한 크기의 챔버는 다수의 부품의 일괄 세정을 가능하게 하고 플라즈마 및 반응 생성물을 챔버 전체에 걸쳐서 용이하게 유동시킬 수 있기 때문에 유리하다. 그러나, 본 발명을 벗어나지 않으면서 상당히 더 작은 또는 더 큰 챔버가 사용될 수도 있음을 이해할 것이다.
추가적으로 또는 선택적으로, 진공로 챔버는 약 10E-6 mbar 미만, 보다 바람직하게는 약 10E-7 mbar 미만의 압력을 유지할 수 있는 펌프를 갖추고 있다. 펌프는 터보 분자 펌프를 포함하여 임의의 적절한 진공 펌프일 수도 있다. 바람직하게, 진공로 챔버는 약 10E-8 mbar 미만의 압력에 대해 기밀성을 유지한다.
통상적으로, 진공 배기 단계 이후에, 부품 및/또는 진공로 챔버가 냉각되고 건조 질소가 진공로 챔버로 도입되는 냉각 단계가 실행되며, 통상적으로 질소는 챔버 온도가 약 50 ℃ 밑으로 떨어지기 전에 챔버 내로 도입된다. 진공로 챔버를 질소로 퍼지(purge)하는 것은 유리하게는 건조한 분위기를 유지하여, 응축을 방지하고 증기 미스트(vapor mist)의 형성을 막는다. 통상적으로, 부품은 주위 온도(예컨대, 약 20 ℃)에 도달하면 진공로 챔버로부터 제거될 수도 있다.
추가적으로 또는 선택적으로, 공정이 다수의 플라즈마 세정 사이클을 포함하는 경우, 온도가 50 ℃ 미만으로 냉각되기 전에 후속 사이클의 플라즈마 세정 단계를 시작할 수도 있으며, 이에 따라 각 사이클 사이에 진공로를 질소로 퍼지할 필요가 없다.
실시예에서, 진공로 챔버는, 공정의 각 단계 동안 온도가 125 ℃ 이하로 유지될 수 있도록, 부품을 가열하기 위한 수단 및 냉각하기 위한 수단 모두를 포함한다. 125 ℃ 초과에서는 알루미늄 부품이 열화될 수도 있으며, 부품을 냉각하기 위한 수단이 없으면 온도가 플라즈마 세정 중에 이 온도 이상으로 상승할 수 있다. 적절한 가열 수단은 플라즈마 가열 또는 챔버 표면으로부터의 복사 가열로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 추가적으로 또는 선택적으로, 적절한 냉각 수단은 선반 냉각(예컨대, 폐쇄 오일 회로(closed oil circuit)에 의함) 또는 진공로 챔버를 통한 퍼지 가스 흐름으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다.
통상적으로, 본 방법은 자동화될 것이다. 즉, 본 방법은 사전 결정된(predetermined) 수의 플라즈마 세정 및 진공 배기 단계(예컨대, 10)를 포함할 것이며, 및/또는 플라즈마 세정 및/또는 진공 배기 단계의 길이가 사전 결정될 것이다. 요구되는 단계들의 수 및 길이는 진공 배기된 가스에 존재하는 유기 물질의 양 및/또는 세정된 부품을 수용한 진공의 극한 압력에 도달하는 데 걸리는 시간을 측정하는 일상적인 실험에 의해 결정될 수 있다. 본 방법은 통상적으로 미사용 부품들을 처음으로 사용하기 전에 이들 부품을 세정하는 데 사용된다.
통상적으로, 플라즈마 세정은 약 1 시간 미만, 바람직하게는 약 45 분 미만, 보다 바람직하게는 약 15 분 내지 약 35 분 동안 지속된다. 세정 방법은 시작부터 종료까지 총 약 1 시간 미만, 바람직하게는 약 45 분 미만, 보다 바람직하게는 약 15 분 내지 약 40 분 동안 지속될 수도 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 초고진공에서 사용하기 위한 부품을 세정하기 위한 진공로를 제공하는데, 진공로는 약 10E-6 mbar 미만의 압력을 유지하도록 구성된 진공 펌프를 포함한 진공 챔버, 및 플라즈마 발생기를 포함한다. 바람직하게, 진공로는 세정될 부품이 챔버에서 생성된 플라즈마에 노출되는 동안 그 부품을 약 80 ℃ 초과, 바람직하게는 약 80 ℃ 내지 약 125 ℃의 온도로 유지하도록 구성된다.
진공로는 세정될 부품이 플라즈마에 노출되는 플라즈마 세정 단계와, 진공 펌프가 챔버 내의 압력을 바람직하게는 약 10E-6 mbar 미만의 압력으로 낮추는 제 2 진공 배기 단계 사이를 전환하도록 구성될 수도 있다.
챔버에는 산소, 공기, 질소, 헬륨 또는 아르곤 플라즈마, 바람직하게는 산소 플라즈마가 포함되어 있을 수도 있다.
진공로 챔버는 200 리터 초과, 바람직하게는 약 200 리터 내지 약 1000 리터, 바람직하게는 약 250 리터 내지 약 400 리터의 체적을 가질 수도 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 진공 펌프로 조립하기 위한 키트를 제공하는데, 키트는 복수의 미조립, 미사용의 진공 펌프 부품을 포함하고, 상기 부품들 중 하나 이상은 본 발명의 방법에 따라 세정되었다. 이러한 키트는 유리하게는 탄화수소 오염물이 실질적으로 없고 다른 방법으로 세정된 펌프와 비교하여 상당히 감소된 시간에 펌프의 극한 압력에 도달할 수 있는 진공 펌프의 조립을 허용한다.
본 발명은 또한 약 80 ℃ 초과, 바람직하게는 약 80 ℃ 내지 약 125 ℃의 온도의 진공로에서 진공의 부품을 세정하기 위한 플라즈마의 용도를 제공한다.
다른 태양에 있어서, 본 발명은 초고진공 조립체를 제공하는데, 이 조립체의 최초 사용시에 조립체의 극한 압력은 48 시간 이내에 달성된다. 통상적으로, 초고진공 조립체는 약 10E-7 mbar 이하, 바람직하게는 10E-8 mbar 이하, 바람직하게는 약 10E-7 mbar 내지 약 10E-11 mbar의 극한 압력을 갖는다.
다른 태양에 있어서, 본 발명은 초고진공 조립체를 제공하는데, 이 조립체의 최초 사용시, C4H7의 분압은 30 분 미만 이후에 1.OOE-11 Torr 미만이다. 통상적으로는, 10E-8 mbar의 초고진공을 얻은 상태로 잔류 가스 분석기(residual gas analyser; RGA)[예컨대, Hiden Analytical HAL201]에서 측정한 대로임. 바람직하게는, 조립체의 최초 사용시, 2 시간에서의 AMU55(C4H7)의 분압은 약 1.00E-12 Torr 미만이다.
추가적으로 또는 선택적으로, 본 발명은 초고진공 펌프를 제공하는데, 이 펌프의 최초 사용시에 4 시간에서의 AMU55(C4H7)의 분압이 약 1.00E-13 Torr 미만, 바람직하게는 1.00E-14 Torr 이하이다.
본 발명의 바람직한 특징들은 이제 첨부 도면을 참조하여 예로서 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 진공로를 개시한다.
도 2는 본 발명에 따른 진공로를 개시한다.
도 3은 본 발명에 따라 처리된 샘플과 처리되지 않은 샘플 간의 비교를 제공한다.
도 4는 본 발명에 따라 처리된 샘플과 처리되지 않은 샘플 간의 추가 비교를 제공한다.
본 발명은 초고진공에서 사용하기 위한 부품을 세정하는 방법을 제공한다. 본 방법은 세정될 부품을 진공로 챔버 내에 배치하는 단계; 약 80 ℃ 초과, 바람직하게는 약 80 ℃ 내지 약 125 ℃의 온도에서 부품을 플라즈마 세정하는 단계; 및 약 10E-5 mbar 미만, 바람직하게는 약 10E-06 mbar 미만의 압력까지 챔버를 진공 배기하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 상기 방법에서 사용하기 위한 진공로를 제공한다.
본 발명의 목적 상, 진공로는 온도 제어된 진공 챔버이다. 본 출원의 다른 곳에서 논의된 바와 같이, 챔버는 세정될 부품 및/또는 챔버가 사전 결정된 온도 또는 사전 결정된 온도 범위 내에 유지될 수 있도록 가열 요소 및 냉각 요소 모두를 포함할 수도 있다. 가열은 통상적으로 플라즈마 자체에 의해 제공되는 반면, 냉각은 통상적으로 진공로로부터 부품을 제거하는 것을 용이하게 하기 위해 공정의 마지막에 사용된다. 진공로 챔버의 온도는 교환 가능한 방사선 흡수기(radiation absorber)를 구비한 프로브로 모니터링할 수 있는 반면, 부품을 수용한 챔버 내의 각각의 장비는 광케이블로 온도를 모니터링할 수도 있다. 통상적으로, 희망 온도에 도달하면 가열이 자동으로 중단될 것이다. 챔버 표면은 별도의 온도 프로브로 모니터링할 수도 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 2개의 진공로(1, 2)의 정면도 및 배면도를 도시한다. 진공로(1, 2)는 클린룸 내에 위치한다. 각 진공로는 진공 챔버(3, 4), 터보 분자 펌프(5, 6) 및 플라즈마 발생기(7, 8)를 포함한다. 로터리 펌프(9)는 챔버(4)가 초-진공 압력으로 진공 배기되기 전에 진공 배기 단계 동안 챔버(4)를 대략적인 진공으로 신속하게 펌핑하기 위해 터보 분자 펌프(6)에 연결된다. 적절한 터보 분자 펌프는 Edwards Vacuums™에서 입수 가능하다. 적절한 진공로는 Termobit™에서 입수 가능하다. 진공로는 챔버 내 온도를 모니터링하기 위한 온도 프로브, 및 특히 플라즈마 세정 단계 중에 진공로 내의 온도를 제어하기 위한 가열 및 냉각 요소(도시 생략)를 추가로 포함한다.
도시된 진공 챔버는 본 발명의 공정 동안 챔버(3, 4)의 내용물을 보기 위한 관측 창(10, 11)을 추가로 포함한다. 제 2 진공로(2)는 세정을 위해 부품이 그 위에 배치되는 선반 유닛(12)을 포함한다. 진공 챔버(3, 4)는 약 10E-8 mbar 미만의 압력에 대해 기밀성을 유지한다.
도시된 진공로는 진공로(1, 2)를 제어하고 및/또는 세정 공정 동안 진공로(1, 2)의 진행을 표시하는 디스플레이(13, 14)를 추가로 포함한다. 통상적으로, 진공로(1, 2)는 세정 공정을 각 단계가 사전 결정된 순서로 사전 결정된 시간 동안 실행되는 상태로 자동적으로 실행한다. 통상적으로, 사용자는 단일 "시작" 입력을 실행하여 공정을 개시한다. 그 후, 진공로는 세정 공정을 실행하고, 시각적 및/또는 청각적 신호에 의해 공정이 완료되었음을 사용자에게 나타낼 것이다. 세정된 부품들은 그 후에 초고진공에서 사용될 수도 있다. 특정 부품들을 충분히 세정하는 데 필요한 단계들의 길이 및 순서는 실험에 의해 결정될 수 있으며, 플라즈마 파워 및 흐름, 온도, 진공 배기 압력, 탄화수소 오염물의 초기 양 및/또는 요구되는 청정도의 수준에 따라 달라질 수도 있다.
플라즈마를 형성하는 데 사용되는 작동 가스(예컨대, 산소)는 흐름 제어형 통기구(flow-controlled vent)(도시 생략)를 통해 챔버로 들어간다. 진공 배기 단계가 완료되자마자 진공로를 퍼지하기 위해 사용되는 질소는 별도의 통기구(도시 생략)를 통해 들어간다.
이제 예를 참조하여 본 발명에 대해 설명할 것이지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
예
본 발명에 따른 전용의 진공로가 조립되었다. 진공로는 300 리터 진공 챔버[Termobit™], 터보 분자 펌프[Edwards™ Plasma Purifier 300 Twin], 플라즈마 발생기 및 온도 제어 시스템을 포함했다.
클린룸에서, 4개의 Edwards™ nEXT™ 터보 분자 펌프의 이전에 사용되지 않은 로터 및 스테이터가 먼지, 절삭제 및 기타 표면 오염물을 제거하기 위해 CHEMACID 5000; USF3을 사용하여 세정되었다.
그 후, 터보 분자 펌프들 중 2개의 펌프의 부품들을 진공로 내에 배치했다. 챔버를 밀봉하고 챔버로부터 공기를 제거하기 위해 10E-6 mbar까지 진공 배기했다. 이어서, 챔버를 작동 가스(산소)로 0.5 mbar의 압력으로 충전하고, 35 ㎑의 주파수 및 3 kW의 파워로 설정된 플라즈마 발생기를 사용하여 샘플을 80 ℃의 상승된 온도에서 30 분 동안 10 sccm의 유량으로 플라즈마 세정하였다.
플라즈마 세정 후, 작동 가스를 제거하기 위해 챔버를 1E-06 mbar까지 진공 배기했다. 일단 챔버가 그렇게 진공 배기되면, 샘플을 냉각시키고, 챔버의 온도가 약 50 ℃ 미만으로 떨어지기 전에 질소를 챔버에 도입하였다. 챔버가 대기압 및 실온에 있을 때, 진공 챔버를 개방하고 세정 부품이 제거되었다.
그 후, Edwards™ nEXT™ 터보 분자 펌프들이 조립되었다: 일부는 플라즈마 세정된 부품들로 조립되고 나머지는 처리되지 않은 부품들로 조립되었다. 모두가 10E-8 mbar에 대해 기밀한 별도의 진공 챔버에 연결되었다.
터보 분자 펌프 중 2개(하나는 플라즈마 세정되고 하나는 처리되지 않음)는 각각 별도의 가스 크로마토그래퍼/질량 분석기(gas-chromatographer/mass-spectrometer; GCMS)[2010 Plus 및 2010 Ultra]에 연결되었고, 나머지 2개는 각각 별도의 잔류 가스 분석기(RGA)[Hiden Analytical HAL201]에 연결되었다. 그 후, 터보 분자 펌프가 개시되어 10E-8 mbar의 초고진공이 얻어졌다. GCMS 및 RGA는 펌프가 탈기되었을 때의 펌프의 출력물을 모니터링하였다.
RGA 결과를 보여주는 도 3에 도시된 바와 같이, 플라즈마 세정된 터보 분자 펌프의 경우, AMU55(C4H7)에 대한 피크는 2 시간 이내에 장치의 최소 검출 한계(즉, 1.00E-14 Torr)에 도달한 반면에, 미처리의 장치는 대략 18 시간이 걸렸다.
마찬가지로, 도 4에 도시된 바와 같이, 플라즈마 세정된 터보 분자 펌프는 약 4 시간 후에 질량 분석에 사용하기에 충분히 청정한 반면, 미처리의 펌프는 유사하게 청정해지기까지 약 48 시간의 고온 운행을 요했다.
결과를 확인하기 위해, 30개가 넘는 진공 조립체를 연속으로 테스트했다. 플라즈마 세정된 모든 진공 조립체는 미처리의 표준 조립체에 비해 아웃개싱 시간이 크게 단축되었다.
특허법에 따라 해석되는 하기의 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 도시된 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (24)

  1. 초고진공(ultra-high vacuum)에서 사용하기 위한 부품을 세정하는 방법에 있어서,
    a) 세정될 부품을 진공로 챔버 내에 배치하는 단계;
    b) 약 80 ℃ 초과, 바람직하게는 약 80 ℃ 내지 약 125 ℃의 온도에서 상기 부품을 플라즈마 세정하는 단계; 및
    c) 상기 진공로 챔버를 약 10E-5 mbar 미만, 바람직하게는 약 10E-06 mbar 미만의 압력까지 진공 배기하는 단계를 포함하는
    세정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계 a) 이후이지만 단계 b) 이전에, 상기 진공로 챔버를 약 10E-5 mbar 미만, 바람직하게는 약 10E-6 mbar 미만의 압력까지 진공 배기하는 단계를 추가로 포함하는
    세정 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    단계 b) 내지 단계 c)를 바람직하게는 약 2회 내지 약 12회 반복하는 단계를 추가로 포함하는
    세정 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마를 형성하기 위한 가스는 산소, 공기, 질소, 헬륨 및 아르곤으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는
    세정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스는 산소인
    세정 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마를 형성하기 위한 가스는 약 0.1E+00 mbar 내지 약 1E+00 mbar의 압력 및/또는 약 50 sccm 미만, 바람직하게는 약 5 sccm 내지 약 20 sccm의 유량으로 도입되는
    세정 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공로 챔버는 200 리터 초과, 바람직하게는 약 200 리터 내지 약 1000 리터, 바람직하게는 약 250 리터 내지 약 350 리터의 체적을 갖는
    세정 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 c) 이후에, 상기 부품이 냉각되고 상기 진공로 챔버 내로 질소가 도입되는
    세정 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    플라즈마 발생기가 통상적으로는 약 20 ㎑ 내지 약 40 ㎑, 바람직하게는 약 35 ㎑의 전압 주파수로 사용되는
    세정 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 b)는 약 1 시간 미만, 바람직하게는 약 45 분 미만, 보다 바람직하게는 약 15 분 내지 약 35 분 동안, 예컨대 30 분 동안 지속되는
    세정 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 방법은 약 1 시간 미만, 바람직하게는 약 45 분 미만, 보다 바람직하게는 약 15 분 내지 약 40 분 동안 지속되는
    세정 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 c)는 약 1 시간 초과, 바람직하게는 약 2 시간 내지 약 4 시간 동안 지속되는
    세정 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부품은 상기 진공로 챔버 내에 배치되기 전에 용매로 세정되는
    세정 방법.
  14. 초고진공에서 사용하기 위한 부품을 세정하기 위한 진공로에 있어서,
    상기 진공로는, 진공로 챔버, 상기 진공로 챔버 내에 약 10E-5 mbar 미만, 바람직하게는 약 10E-6 mbar 미만의 압력을 유지하도록 구성된 진공 펌프, 및 플라즈마 발생기를 포함하고,
    상기 진공로는 세정될 부품을 플라즈마에 노출시키는 동안 상기 부품을 약 80 ℃ 초과, 바람직하게는 약 80 ℃ 내지 약 125 ℃의 온도로 유지하도록 구성되는
    진공로.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 진공로 챔버에는 산소, 공기, 질소, 헬륨 또는 아르곤 플라즈마, 바람직하게는 산소 플라즈마가 포함되어 있는
    진공로.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 진공로 챔버는 200 리터 초과, 바람직하게는 약 200 리터 내지 약 1000 리터, 바람직하게는 약 250 리터 내지 약 350 리터의 체적을 갖는
    진공로.
  17. 진공 펌프로 조립하기 위한 키트에 있어서,
    상기 키트는 복수의 미조립, 미사용의 진공 펌프 부품을 포함하고, 상기 부품 중 하나 이상은 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 세정된
    키트.
  18. 약 80 ℃ 초과, 바람직하게는 약 80 ℃ 내지 약 125 ℃의 온도의 진공로 내에서 진공의 부품을 세정하기 위한 플라즈마의 용도.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 플라즈마는 산소 플라즈마인
    플라즈마의 용도.
  20. 초고진공 조립체에 있어서,
    상기 조립체의 최초 사용시, 상기 조립체의 극한 압력은 48 시간 이내에 달성되는
    초고진공 조립체.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 조립체는 약 10E-7 mbar 내지 약 10E-11 mbar의 극한 압력을 갖는
    초고진공 조립체.
  22. 초고진공 조립체에 있어서,
    상기 조립체의 최초 사용시, C4H7의 분압이 30 분 미만 이후에 1.OOE-11 Torr 미만인
    초고진공 조립체.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 조립체의 최초 사용시, 2 시간에서의 C4H7의 분압이 약 1.00E-12 Torr 미만인
    초고진공 조립체.
  24. 초고진공 펌프에 있어서,
    상기 펌프의 최초 사용시, 4 시간에서의 C4H7의 분압이 약 1.00E-13 Torr 미만, 바람직하게는 1.00E-14 Torr 이하인
    초고진공 펌프.
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