KR100489192B1 - Shielding apparatus of electrical particle for ultrahigh vacuum chamber and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 로드락이나 진공장치의 개폐장치 앞에서 미세 전계를 형성하여 미세 먼저 등의 불순물이 진공장치 안으로 유입되지 않도록 하여 진공장치의 초기 고진공을 확보하는 시간을 절감하는 불순물 유입차단장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention provides an impurity inlet blocking device that forms a fine electric field in front of the switchgear of the load lock or the vacuum device so that impurities such as fine particles do not flow into the vacuum device, thereby reducing the time for securing the initial high vacuum of the vacuum device. The purpose is.
본 발명의 장치는, 진공장치의 개폐장치에 설치되어 그 전방에 위치하는 지지대(1)와, 지지대(1)에 설치되어 전계를 형성하는 데 사용되는 양극전극(3) 및 음극전극(4, 5)과, 전극(3, 4, 5)들에 전원을 공급하는 전원공급부(6)를 포함하며, 전원공급부(6)는 양극전극(3)에만 +극이 접속되고, -극은 플로팅(floating)되어 음극전극(4, 5)에서 접지될 수 있도록 구성되어 있어, 양극전극(3)과 음극전극(4, 5)에 의해서는 약한 타원형의 전계가 형성되고, 이런 전계에 의해 불순물이 진공장치의 내부로 유입되는 것을 차단한다. 진공장치와 지지대(1)의 사이에는 절연판(7)이 설치되고, 전원공급부(6)는 2V ∼ 10V 사이의 인가전압을 사용한다. The apparatus of the present invention is provided with a support (1) installed in the opening and closing device of the vacuum apparatus, and the anode electrode (3) and the cathode electrode (4), which are provided on the support (1) and used to form an electric field. 5) and a power supply unit 6 for supplying power to the electrodes 3, 4, and 5, wherein the power supply unit 6 has a positive electrode connected only to the positive electrode 3, and the negative pole is floating. It is configured to be floating and grounded at the cathode electrodes 4 and 5, so that a weak elliptical electric field is formed by the anode electrode 3 and the cathode electrodes 4 and 5, and impurities are evacuated by the electric field. To prevent it from entering the interior of the device. The insulating plate 7 is provided between the vacuum apparatus and the support 1, and the power supply part 6 uses an applied voltage between 2V and 10V.
Description
본 발명은 불순물 유입차단장치에 관한 것이며, 특히, 초고진공장치에 시편을 장입할 경우에 원하지 않는 먼지 입자들이 진공장치 안으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 초고진공장치 안으로 불순물이 유입되는 것을 차단하는 방법에 관한 것이기도 하다. The present invention relates to an impurity inlet blocking device, and more particularly, to an apparatus capable of preventing unwanted dust particles from entering a vacuum device when a specimen is loaded into an ultrahigh vacuum device. In addition, the present invention also relates to a method for blocking the introduction of impurities into the ultra-high vacuum apparatus.
진공장치에 시편을 장입할 경우에 먼지 입자들은 장입하는 시편 표면에 흡착하거나 진공장치 안에 흡착, 혹은 부유하면서 들어가 외부에서 진공펌프로 배기시킬 때 초기 고진공을 확보하는 데 시간적 제약으로 작용하며, 최종적으로 장치안에 장입한 시편의 사용목적의 특성을 변화시키는 결과를 초래한다. When the specimen is loaded into the vacuum device, the dust particles are adsorbed on the surface of the loaded specimen, adsorbed in the vacuum device, or suspended while entering and evacuated by a vacuum pump from the outside. This results in a change in the characteristics of the intended use of the specimen loaded in the device.
그래서, 종래의 장치들은 이런 문제점을 보완하기 위하여 로드락 시스템을 도입하고 있지만, 이러한 로드락 시스템 또한 일단은 시편을 장입할 경우에 시편이 외부공기에 노출된다. 시편장입시에 외부공기가 진공장치 안으로 들어가는 것은 당연한 것이지만, 시편장입시에 최소한의 먼지와 같은 불순물 등은 제거한 상태가 되어야 진공장치의 성능을 보존하고 성능을 향상시킬 수 있다. Thus, while the conventional devices introduce a load lock system to compensate for this problem, the load lock system also exposes the specimen to external air once the specimen is charged. While it is natural that external air enters the vacuum device when the specimen is loaded, the minimum amount of impurities such as dust should be removed when loading the specimen to preserve the performance and improve the performance of the vacuum apparatus.
그래서, 종래의 로드락 시스템을 사용하는 대부분의 진공장치나 진공장치가 설치된 곳을 초청정 룸으로 하여 공기중의 미세 먼지 입자들을 제거하는 방법들이 널리 이용되고 있다. 그러나, 이러한 방법들은 고가의 장치나 설비를 필요로 하기 때문에 경제적으로 간편하게 이용할 수 있는 방법은 아직까지 없는 실정이다.Therefore, a method of removing fine dust particles in the air by using a vacuum chamber or a place where most vacuum apparatuses using a conventional load lock system are installed is widely used. However, since these methods require expensive equipment or facilities, there is no method that can be used economically and conveniently.
따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 로드락이나 진공장치의 개폐장치 앞에서 미세 전계를 형성하여 미세 먼저 등의 불순물이 진공장치 안으로 유입되지 않도록 하여 진공장치의 초기 고진공을 확보하는 시간을 절감하는 불순물 유입차단장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, by forming a fine electric field in front of the opening and closing device of the load lock or vacuum device to prevent the impurities such as fine first to be introduced into the vacuum device. An object of the present invention is to provide an impurity inlet blocking device and a method for reducing the time for securing an initial high vacuum of the same.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 로드락이나 진공장치의 개폐장치의 전방에 결합되는 관통형 지지대와, 상기 지지대의 내측면에 설치되어 전계를 형성하는 데 사용되는 양극전극 및 음극전극과, 상기 전극들에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하며, 상기 전원공급부는 +극이 상기 양극전극에만 접속되고, -극은 플로팅(floating - 외부의 영향을 받지 않고 독립적으로 시스템을 보호하도록 전기적으로 isolation(절연)됨]되어 상기 음극전극에 접지되는 것을 특징으로 한다. The apparatus of the present invention for achieving the above object is a through-type support coupled to the front of the opening and closing device of the load lock or vacuum device, the anode electrode and the cathode used to form an electric field is installed on the inner surface of the support An electrode and a power supply for supplying power to the electrodes, the power supply being connected to the positive electrode only with the positive pole floating to protect the system independently without external influences. Electrically isolated, and grounded to the cathode electrode.
또한, 위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 상기와 같이 구성된 불순물 유입차단장치를 이용하여 불순물이 진공장치의 내부로 유입되는 것을 차단하는 것으로서, 상기 전원발생부의 +극을 상기 양극전극에만 접속하고, -극을 플로팅하여 상기 음극전극에 접지시킨 후, 전원을 인가하여 상기 양극전극과 상기 음극전극에 의해 형성되는 타원형의 전계를 상기 개폐장치의 전방에서 형성하는 것을 특징으로 한다. In addition, the method of the present invention for achieving the above object, by using the impurity inlet blocking device configured as described above to block the inflow of impurities into the interior of the vacuum apparatus, the positive electrode of the power generating portion of the positive electrode After connecting only to, and-ground the negative electrode by floating the pole, by applying a power source is characterized in that to form an elliptical electric field formed by the positive electrode and the negative electrode in front of the switchgear.
본 발명은 진공장치안에 시편을 장입함에 있어서, 로드락이 없는 장치에도 시편장입을 위한 개폐장치가 있으므로 개폐장치의 크기에 관계없이 미세 전계가 걸리도록 고안한 것이다. The present invention is designed to take a fine electric field regardless of the size of the switchgear in loading the test piece in the vacuum device, because there is a switchgear for loading the specimen even in the device without a load lock.
그리고, 진공장치의 개폐장치는 주로 스테인레스(SUS) 재질로 되어 있으므로, 본 발명에서는 이와 동일한 재질로 지지대를 제작하고, 진공장치와 전기적으로 절연을 위하여 절연판을 지지대에 부착하여 진공장치의 개폐장치와 절연되도록 하였다. In addition, in the present invention, since the opening and closing device of the vacuum device is mainly made of stainless steel (SUS), the supporter is made of the same material, and the insulating plate is attached to the support for electrically insulating the vacuum device. It was insulated.
또한, 시편을 장입할 시에 전계발생으로부터 사소한 스파크를 제어할 목적으로 접지를 하였고, 전계경로가 시편장입 개폐장치로부터 바깥쪽 방향으로 향하도록 하여 양전하를 띠는 먼지 등이 진공장치 바깥으로 향하도록 하였다. 이 때, 전계의 방향은 직선적으로 분포하지 않고 타원형으로 분포하도록 고안하였다. In addition, when loading the specimen, grounding was performed for the purpose of controlling minor sparks from electric field generation, and the electric field path was directed outward from the specimen loading switch so that positively charged dust and the like were directed out of the vacuum apparatus. It was. At this time, the direction of the electric field is designed to be distributed in an elliptical shape rather than linearly distributed.
아래에서, 본 발명에 따른 초고진공장치로의 불순물 유입차단장치 및 그 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the impurity inlet blocking device and the method to the ultra-high vacuum apparatus according to the present invention will be described in detail.
도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 초고진공장치로의 불순물 유입차단장치의 구성요소들을 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 불순물 유입차단장치에 의한 전계경로를 도시한 도면이다. 1 is a cross-sectional view for explaining the components of the impurity inlet blocking device to the ultra-high vacuum apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a field path by the impurity inlet blocking device shown in FIG. Figure is shown.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 불순물 유입차단장치는 진공장치의 개폐장치(1)에 설치되는 지지대(2)와, 이런 지지대(2)에 설치되어 전계를 형성하는 데 사용되는 양극전극(3) 및 2개의 음극전극(4, 5)과, 이들 전극(3, 4, 5)에 DC 전원을 공급하는 전원공급부(6) 및, 진공장치에 전류가 흐르지 않도록 개폐장치(1)와 지지대(2)의 사이에 위치하는 절연판(7)으로 구성되어 있다. As shown in Figure 1, the impurity inlet blocking device of the present invention is a support (2) is installed in the opening and closing device (1) of the vacuum device, and the anode electrode is installed in such a support (2) used to form an electric field (3) and two cathode electrodes (4, 5), a power supply (6) for supplying DC power to these electrodes (3, 4, 5), and the switching device (1) so that no current flows through the vacuum device; It is comprised by the insulating plate 7 located between the support stands 2.
상기 전원공급부(6)는 양극전극(3)에만 +극이 접속되고, -극은 플로팅(floating)되어 제1, 제2 음극전극(4, 5)에서 접지될 수 있도록 구성되어 있어, 양극전극(3)과 제1, 제2 음극전극(4, 5)에 의해서는 약한 전계경로만이 형성된다. 이렇게 약한 전계경로만이 형성되도록 하는 것은 제어장치 및 그 속에 삽입되는 시편에 영향을 주지 않기 위해서다. 그리고, 양극전극(3)과 제1, 제2 음극전극(4, 5)은 소정의 두께와 폭을 갖는 원형으로서, 제1 음극전극(4)의 직경이 제일 크고, 다음으로는 제2 음극전극(5)의 직경이 크고, 양극전극(3)의 직경이 제일 작다. The power supply unit 6 is configured such that a positive electrode is connected only to the positive electrode 3, and the negative electrode is floating to be grounded at the first and second negative electrode electrodes 4 and 5. Only the weak electric field path is formed by (3) and the first and second cathode electrodes 4 and 5. This weak field path is formed only so as not to affect the control device and the specimen inserted therein. The anode electrode 3 and the first and second cathode electrodes 4 and 5 are circular having a predetermined thickness and width, and the diameter of the first cathode electrode 4 is the largest, and the second cathode is next. The diameter of the electrode 5 is large and the diameter of the anode electrode 3 is the smallest.
상기 지지대(2)는 대부분의 표면이 개방된 원통으로 형성된 것으로서, 개폐장치(1)의 전방에 위치하도록 개폐장치(1)에 설치된다. 이런 형태의 지지대(2)의 고정단부를 기준으로 제일 안쪽에는 그 둘레를 따라 양극전극(3)이 형성되는 데, 이 때 양극전극(3)은 지지대(2)의 표면에서 안쪽방향으로 양극전극(3)의 두께만큼 돌출되게 배치된다. The support 2 is formed in a cylinder with most of the surface open, it is installed in the opening and closing device 1 to be located in front of the opening and closing device (1). On the innermost side of the fixed end of the support 2 of this type, an anode electrode 3 is formed along the circumference thereof, wherein the anode electrode 3 is an anode electrode inward from the surface of the support 2. It is arranged to protrude by the thickness of (3).
이렇게 설치된 양극전극(3)의 바깥쪽에는 제1 음극전극(4)이 지지대(2)의 둘레를 따라 형성되는 데, 이 때 제1 음극전극(4)은 양극전극(3)보다는 조금만 돌출된다. 이렇게 배치하는 것은, 전계경로가 타원형을 형성함에 따라 미세 불순물이 전계경로를 따라 제1 음극전극(4)의 바깥쪽으로 이동될 수 있도록 하기 위해서다. The first cathode electrode 4 is formed along the circumference of the support 2 at the outer side of the anode electrode 3 installed as described above, wherein the first cathode electrode 4 protrudes only slightly than the anode electrode 3. . This arrangement is made so that fine impurities can be moved to the outside of the first cathode electrode 4 along the electric field path as the electric field path forms an ellipse.
그리고, 제1 음극전극(4)의 바깥쪽에는 제2 음극전극(5)이 지지대(2)의 둘레를 따라 형성되는 데, 이 때 제2 음극전극(5)은 양극전극(3)보다는 조금만 돌출되고 제1 음극전극(4)보다는 더 많이 돌출된다. 이렇게 배치한 것은 양극전극(3)과 제1 음극전극(4), 양극전극(3)과 제2 음극전극(5) 모두에 전계경로가 생성되고, 전계경로가 타원형을 형성함에 따라 미세 불순물이 전계경로를 따라 제2 음극전극(5)의 바깥쪽으로 이동될 수 있도록 하기 위해서다. In addition, a second cathode electrode 5 is formed along the circumference of the support 2 at the outside of the first cathode electrode 4, where the second cathode electrode 5 is slightly smaller than the anode electrode 3. It protrudes and protrudes more than the first cathode electrode 4. In this arrangement, an electric field path is generated in both the anode electrode 3 and the first cathode electrode 4, the anode electrode 3, and the second cathode electrode 5, and as the field path forms an ellipse, fine impurities are formed. In order to be able to move to the outside of the second cathode electrode 5 along the electric field path.
이런 형태로 양극전극(3)과 제1, 제2 음극전극(4, 5)을 지지대(2)에 각각 설치함으로써, 시편 진입로의 중앙에 위치하거나 진입되는 시편에 흡착되어 있는 불순물은 양극전극(3)과 제2 음극전극(5)에 의해 형성되는 전계흐름에 의해 제거되고, 시편 진입로의 바깥 부위에서 부유되어 유입되는 불순물은 양극전극(3)과 제1 음극전극(4)에 의해 형성되는 전계흐름에 의해 제거된다. In this manner, the anode electrode 3 and the first and second cathode electrodes 4 and 5 are provided on the support 2, respectively, so that impurities adsorbed on the specimen placed in the center of the specimen entrance path or entering the anode electrode ( 3) and impurities removed by the electric field flow formed by the second cathode electrode 5 and floating in the outer portion of the specimen entrance path are formed by the anode electrode 3 and the first cathode electrode 4. It is removed by electric field flow.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 양극전극(3)과 제1, 제2 음극전극(4, 5)에 의한 전계경로가 중심에서 바깥쪽으로 타원형 모양으로 형성되고, 바깥쪽의 제1, 제2 음극전극(4, 5)에서는 미세하지만 전계가 형성된다. 이 때, 불순물들은 전계에 의해 제1, 제2 음극전극(4, 5)쪽으로 몰리는 현상이 있으나, 전체적인 전계가 미약한 관계로 제1, 제2 음극전극(4, 5)에서 흡착되지는 않고 바깥쪽으로 밀려나게 된다. That is, as shown in FIG. 2, the electric field paths formed by the anode electrode 3 and the first and second cathode electrodes 4 and 5 are formed in an elliptical shape from the center to the outside thereof. In the second cathode electrodes 4 and 5, a fine but electric field is formed. At this time, impurities are driven toward the first and second cathode electrodes 4 and 5 by an electric field, but are not adsorbed by the first and second cathode electrodes 4 and 5 because the entire electric field is weak. It is pushed out.
이 때, 도 2에 도시된 바와 같은 전계경로는 거의 관찰할 수 없는 수준으로서, 단지 전계경로가 있음으로 내부에서는 일정 흐름의 전계가 형성되는 것이다. 즉, 내부에서는 pA(picoampere) 수준의 전류가 양극전극(3)과 제1, 제2 음극전극(4, 5) 사이에서 형성됨을 알 수 있다. 또한, pA(picoampere) 수준의 전류에 인해, 진공장치 또는 그 내부로 진입되는 시편에는 아무런 영향을 주지 않게 된다. At this time, the electric field path as shown in FIG. 2 is hardly observable, and since only the electric field path exists, an electric field of a certain flow is formed therein. That is, it can be seen that a current having a pA (picoampere) level is formed between the anode electrode 3 and the first and second cathode electrodes 4 and 5. In addition, due to the current at the pA (picoampere) level, there is no effect on the specimen entering the vacuum device or inside.
표 1은 본 발명의 불순물 유입차단장치가 설치된 진공장치의 진공도 변화와, 이를 설치하지 않은 진공장치와의 시간에 따른 진공도 변화를 관찰한 것이다. Table 1 is to observe the change in the vacuum degree of the vacuum device equipped with the impurity inlet blocking device of the present invention, and the change in the degree of vacuum over time with the vacuum device not installed.
표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 장치가 설치된 경우가 그렇지 않은 경우에 대해서, 로터리와 터보 펌프를 사용하여 초기 5E-8torr의 진공도를 획득하는 데 걸리는 시간이 대략적으로 1/2로 감소함을 알 수 있다. As can be seen from Table 1, for the case where the apparatus of the present invention is not installed, the time taken to obtain the initial degree of vacuum of the 5E-8torr using a rotary and turbo pump is reduced by approximately 1/2. Able to know.
그러나, DC 전압이 10V 이상에서는 진공도는 향상되나, 스파크 등이 발생할 수 있으므로 안정성을 고려할 경우 10V 이하에서 운영할 필요가 있다. However, when the DC voltage is 10V or more, the degree of vacuum is improved, but sparks may occur, so when operating in consideration of stability, it is necessary to operate at 10V or less.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 불순물 유입차단장치는 로드락이나 진공장치의 개폐장치 앞에서 미세 전계를 형성하여 미세 먼저 등의 불순물이 진공장치 안으로 유입되지 않도록 하여 진공장치의 성능을 보존하는 효과가 있다. As described in detail above, the impurity inlet blocking device of the present invention has the effect of preserving the performance of the vacuum apparatus by forming a fine electric field in front of the load lock or the opening and closing device of the vacuum apparatus so that impurities such as fine particles do not flow into the vacuum apparatus. .
또한, 본 발명의 불순물 유입차단장치는 불순문이 유입되지 않도록 함으로써, 진공장치의 진공도를 획득하는 데 걸리는 시간을 획기적으로 줄일 수 있다. In addition, the impurity inlet blocking device of the present invention can significantly reduce the time it takes to obtain the degree of vacuum of the vacuum apparatus by preventing the impurity inflow.
이상에서 본 발명의 불순물 유입차단장치에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. The technical details of the impurity inlet blocking device of the present invention have been described above with the accompanying drawings, but this is by way of example and not by way of limitation.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 초고진공장치로의 불순물 유입차단장치의 구성요소들을 설명하기 위한 단면도이고, 1 is a cross-sectional view for explaining the components of the impurity inlet blocking device to the ultra-high vacuum apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1에 도시된 불순물 유입차단장치에 의한 전계경로를 도시한 도면이다. 2 is a view showing an electric field path by the impurity inlet blocking device shown in FIG.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠ ♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawing ♠
1 : 개폐장치 2 : 지지대1: switchgear 2: support
3 : 양극전극 4, 5 : 음극전극3: anode electrode 4, 5: cathode electrode
6 : 전원공급부 7 : 절연판6: power supply unit 7: insulating plate
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20120412 Year of fee payment: 8 |
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| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130502 Year of fee payment: 9 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |