집속이온빔 장치는 진공도가 시스템 성능에 크게 영향을 미치므로 안정적인 품질을 위해서는 진공시스템의 설계기술이 중요하다. 본 시스템 전체 구성은 크게 이온컬럼과 메인챔버로 구성되고, 이온컬럼은 이온소스, 정전렌즈, 디플렉터, 등으로 구성되고 메인챔버는 5축 스테이지를 포함하는 박스형태의 모양으로 구성되어 있다. 일반적으로 메인 챔버는 10^(-6)Torr의 진공도가 필요하며 컬럼은 5×10^(-7)Torr가 요구되어, 메인 챔버에는 로터리 펌프와 ...
집속이온빔 장치는 진공도가 시스템 성능에 크게 영향을 미치므로 안정적인 품질을 위해서는 진공시스템의 설계기술이 중요하다. 본 시스템 전체 구성은 크게 이온컬럼과 메인챔버로 구성되고, 이온컬럼은 이온소스, 정전렌즈, 디플렉터, 등으로 구성되고 메인챔버는 5축 스테이지를 포함하는 박스형태의 모양으로 구성되어 있다. 일반적으로 메인 챔버는 10^(-6)Torr의 진공도가 필요하며 컬럼은 5×10^(-7)Torr가 요구되어, 메인 챔버에는 로터리 펌프와 터보 분자 펌프에 의한 2단 제어되도록 설계 되어 있다. 본 논문에서는 집속이온빔 장치의 고진공 설계에 절대적으로 필요한 경통 및 메인 챔버의 부품 설계, 제작 공정관리 등에서 발생되는 문제점과 그 해결 방법에 대하여 연구한 결과는 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다. 1. 조립과 관련하여 진공도에 미치는 영향은 다음과 같다. (1) 초기 조립시 터보 분자 펌프와 챔버 플랜지 연결부위, 클램핑 오류로 인해 초기 진공도에 영향을 미치는 것 을 알 수 있었다. (2) 터보분자 펌프의 소음과 진동이 볼트 체결부위에 영향을 주어 진공도에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 2. 진공장치의 리크와 지그셋팅이 진공도에 미치는 영향은 다음과 같다. (1) 용접부위와 오링이 접촉되는 부위에서 리크가 발생되는 것을 알 수 있었다. (2) 이온발생 장치와 지그 셋팅 오차에도 진공도에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 3. 모의 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다. (1) 모의실험 한 결과 목표압력인 1×10^(-7)Torr 까지의 배기시간은 약 23분이 소요 되었으나 실제 제작된 집속이온빔 장치에서 배기시간을 측정한 결과 목표 압력인 2×10^(-6)Torr 까지의 배기시간은 약 60분이 소요 되었으며, 모의 실험한 결과에 비해 약 3배 이상의 배기시간이 필요하였다. 그 이유는 프로그램 계산시 사용된 시스템은 이론적 장치에 근거한 데이터이고, 실제 제작된 장비에 경우 챔버안에 제거되지 않은 극소량의 오일, 수분, 가공표면의 미세한 가공홈등이 원인이 되어 실제 배기시간보다 더 길게 나온다.
집속이온빔 장치는 진공도가 시스템 성능에 크게 영향을 미치므로 안정적인 품질을 위해서는 진공시스템의 설계기술이 중요하다. 본 시스템 전체 구성은 크게 이온컬럼과 메인챔버로 구성되고, 이온컬럼은 이온소스, 정전렌즈, 디플렉터, 등으로 구성되고 메인챔버는 5축 스테이지를 포함하는 박스형태의 모양으로 구성되어 있다. 일반적으로 메인 챔버는 10^(-6)Torr의 진공도가 필요하며 컬럼은 5×10^(-7)Torr가 요구되어, 메인 챔버에는 로터리 펌프와 터보 분자 펌프에 의한 2단 제어되도록 설계 되어 있다. 본 논문에서는 집속이온빔 장치의 고진공 설계에 절대적으로 필요한 경통 및 메인 챔버의 부품 설계, 제작 공정관리 등에서 발생되는 문제점과 그 해결 방법에 대하여 연구한 결과는 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다. 1. 조립과 관련하여 진공도에 미치는 영향은 다음과 같다. (1) 초기 조립시 터보 분자 펌프와 챔버 플랜지 연결부위, 클램핑 오류로 인해 초기 진공도에 영향을 미치는 것 을 알 수 있었다. (2) 터보분자 펌프의 소음과 진동이 볼트 체결부위에 영향을 주어 진공도에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 2. 진공장치의 리크와 지그 셋팅이 진공도에 미치는 영향은 다음과 같다. (1) 용접부위와 오링이 접촉되는 부위에서 리크가 발생되는 것을 알 수 있었다. (2) 이온발생 장치와 지그 셋팅 오차에도 진공도에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 3. 모의 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다. (1) 모의실험 한 결과 목표압력인 1×10^(-7)Torr 까지의 배기시간은 약 23분이 소요 되었으나 실제 제작된 집속이온빔 장치에서 배기시간을 측정한 결과 목표 압력인 2×10^(-6)Torr 까지의 배기시간은 약 60분이 소요 되었으며, 모의 실험한 결과에 비해 약 3배 이상의 배기시간이 필요하였다. 그 이유는 프로그램 계산시 사용된 시스템은 이론적 장치에 근거한 데이터이고, 실제 제작된 장비에 경우 챔버안에 제거되지 않은 극소량의 오일, 수분, 가공표면의 미세한 가공홈등이 원인이 되어 실제 배기시간보다 더 길게 나온다.
It is important to design the vacuum system in order to get the stable quality, because the level of the vacuum largely affects the performance of the focused-ion-beam system. This system consists of the ion column and the main chamber; The ion column have an ion source, two electrostatics lenses, a...
It is important to design the vacuum system in order to get the stable quality, because the level of the vacuum largely affects the performance of the focused-ion-beam system. This system consists of the ion column and the main chamber; The ion column have an ion source, two electrostatics lenses, and a deflector. The main chamber have 5 axis stage and various measurement systems. The vacuum level of 10^(-6) Torr in the main chamber and 5×10^(-7) Torr in the ion column is needed. In particular, the vacuum of the main chamber is designed to control two stages using a rotary pump and a turbo molecular pump. In this work, we have studied problems and solutions which are related to the designed and manufacture of components in the ion column and the main chamber. 1. The effects occurred during assembly are as follows. (1) It was proven that the base pressure was affected by connection and clamping between TMP and chamber flange. (2) The TMP noise and vibration affect bolt connection, which finally brings base pressure change in the system. 2. The effects on the leak in the vacuum system and the jig setting are as follows. (1) It was proven that the leakage occurred at the interface of welded part and O-ring. (2) Base pressure was affected by the conditions of ion gun assembly and jig blockage. 3. Simulation results (1) It takes about 23 minutes of exhausting time in order to get the target pressure of 1×10-7 Torr from the simulation. (2) The exhausting time of about 60 minutes in fabricated focused-ion-beam system is needed to get the pressure of 2×10-6 Torr. The exhausting time of the fabricated system takes about three times than the one of simulation, because the lack of pump capacity and the out gas generating the increase surface area.
It is important to design the vacuum system in order to get the stable quality, because the level of the vacuum largely affects the performance of the focused-ion-beam system. This system consists of the ion column and the main chamber; The ion column have an ion source, two electrostatics lenses, and a deflector. The main chamber have 5 axis stage and various measurement systems. The vacuum level of 10^(-6) Torr in the main chamber and 5×10^(-7) Torr in the ion column is needed. In particular, the vacuum of the main chamber is designed to control two stages using a rotary pump and a turbo molecular pump. In this work, we have studied problems and solutions which are related to the designed and manufacture of components in the ion column and the main chamber. 1. The effects occurred during assembly are as follows. (1) It was proven that the base pressure was affected by connection and clamping between TMP and chamber flange. (2) The TMP noise and vibration affect bolt connection, which finally brings base pressure change in the system. 2. The effects on the leak in the vacuum system and the jig setting are as follows. (1) It was proven that the leakage occurred at the interface of welded part and O-ring. (2) Base pressure was affected by the conditions of ion gun assembly and jig blockage. 3. Simulation results (1) It takes about 23 minutes of exhausting time in order to get the target pressure of 1×10-7 Torr from the simulation. (2) The exhausting time of about 60 minutes in fabricated focused-ion-beam system is needed to get the pressure of 2×10-6 Torr. The exhausting time of the fabricated system takes about three times than the one of simulation, because the lack of pump capacity and the out gas generating the increase surface area.
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