KR100250211B1 - Vacuum chamber for deposition - Google Patents

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KR100250211B1
KR100250211B1 KR1019950056119A KR19950056119A KR100250211B1 KR 100250211 B1 KR100250211 B1 KR 100250211B1 KR 1019950056119 A KR1019950056119 A KR 1019950056119A KR 19950056119 A KR19950056119 A KR 19950056119A KR 100250211 B1 KR100250211 B1 KR 100250211B1
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vacuum chamber
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rotating
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양충진
손영근
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이구택
포항종합제철주식회사
신현준
재단법인 포항산업과학연구원
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
    • C23C14/566Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases using a load-lock chamber

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Abstract

PURPOSE: A multipurpose vacuum chamber for deposition is provided to improve the quality of a thin film by forming a rotary circle including a target holder, a substrate holder, and a gauge for measuring a thickness of a thin film located on a concentric circle. CONSTITUTION: A lock chamber(5) is connected directly to a vacuum chamber(4) in order to prevent the pollution of the vacuum chamber(4) from evaporated organic molecules by using an exhaust pump. The vacuum chamber(4) is combined with a flange(4a) in order to adhere an evaporator to a lower end of the vacuum chamber(4). A target holder(6), a substrate holder(7), a gauge for measuring a thickness of a thin film(8), and an optical glass(9) are located on a concentric circle of a rotary axis of a rotary circle(1).

Description

증착용 다목적 진공챔버Multi-Purpose Vacuum Chamber for Deposition

제 1도는 본 발명은 증착용 다목적 진공챔버를 나타낸 전체 사시도1 is an overall perspective view showing a multi-purpose vacuum chamber for vapor deposition of the present invention

제 2도는 본 발명의 증착용 다목적 진공챔버를 나타낸 분해 사시도2 is an exploded perspective view showing a multi-purpose vacuum chamber for deposition of the present invention

제 3도는 본 발명의 증착용 다목적 진공챔버를 나타낸 정면도3 is a front view showing the multipurpose vacuum chamber for vapor deposition of the present invention.

제 4도는 본 발명의 스틱홀더 및 스틱을 나타낸 분해 사시도4 is an exploded perspective view showing the stick holder and the stick of the present invention

제 5도는 본 발명의 레이저 증착시의 각 구성품의 기하학적 배치를 나타낸 정면도5 is a front view showing the geometric arrangement of each component during laser deposition of the present invention.

제 6도는 본 발명의 증착완료 후, 기판교환시의 회전 써클의 기하학적 배치를 나타낸 정면도6 is a front view showing the geometrical arrangement of the rotating circle during substrate exchange after the deposition of the present invention is completed.

제 7도는 본 발명의 타겟교환시의 회전써클의 기하학적 배치를 나타낸 정면도7 is a front view showing the geometrical arrangement of the rotating circle at the target exchange of the present invention

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 회전써클 2 : 회전지지대1: rotating circle 2: rotating support

3a : 핸들 3 : 회전기구3a: handle 3: rotating mechanism

4 : 진공 챔버 4a : 플랜지4: vacuum chamber 4a: flange

5 : 로크챔버 6 : 타겟홀더5: Lock chamber 6: Target holder

7 : 기판홀더 8 : 박막두께 측정게이지7: substrate holder 8: thin film thickness measuring gauge

9 : 광학글라스 10 : 밸런서(balancer)9: optical glass 10: balancer

11 : 평기어 12 : 메니플레이터11: spur gear 12: manipulator

13 : 워엄 드라이버 14 : 게이트 밸브13: Worm Driver 14: Gate Valve

15 : 스틱 16 : 스틱홀더15 stick 16: stick holder

16a : 걸림봉 17 : 홀더 결합구16a: locking rod 17: holder coupler

17a : 걸림홈 20 : 텅스텐 필라멘트17a: locking groove 20: tungsten filament

30,32 : 측판30,32: side plate

본 발명은 증착용 다목적 진공챔버에 관한 것으로, 특히 레이저를 타겟상에 조사하거나, 혹은 증착하고자 하는 물질을 증발시킴으로서 초고진공중에서 양질의 박막을 용이하게 제작할 수 있는 다목적 진공챔버에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-purpose vacuum chamber for vapor deposition, and more particularly, to a multi-purpose vacuum chamber for easily producing a high quality thin film in ultra high vacuum by irradiating a laser onto a target or by evaporating a material to be deposited.

박막을 제작하는 진공증착법에는 스퍼터링법, 증발법(evaporation), 분자선 결정성장법(molecular beam epitaxy) 등이 주로 사용되고 있으며, 최근 레이저 응용기술의 급속한 발전에 힘입어 재료과학분야에서도 레이저의 특성을 적극활용한 다양한 진공증착 기술이 개발되어 보급되고 있다.Sputtering, evaporation, and molecular beam epitaxy are mainly used for vacuum evaporation to produce thin films. Recently, due to the rapid development of laser application technology, the characteristics of laser are also active in material science. Various vacuum deposition techniques have been developed and spread.

기존의 증착기술에 레이저 응용기술을 접목시킨 레이저 응용 물리증착법, 종래의 증착기술을 보다 개선시킨 펄스 레이저증착법(pulsed laser deposition) 등이 그 일례라고 할 수 있으며, 이중에서도 펄스 레이저 증착법(K. L. Saenger; Processing of advanced Materials, 2, pl, 1993)은 산화물을 포함한 모든 금속, 비금속 재료를 박막 형태로 제작할 수 있는 기술로 최근 동 기술에 대한 관심이 고조되고 있는 추세이다.For example, a laser applied physical vapor deposition method that combines a laser application technology with a conventional vapor deposition technology, and a pulsed laser deposition method that improves on the conventional deposition technology, and the like, may be one example, among which a pulse laser deposition method (KL Saenger; Processing of advanced Materials, 2, pl, 1993) is a technology that can produce all metal and nonmetal materials including oxides in the form of a thin film, and the interest in the technology is increasing recently.

레이저증착법을 이용한 박막제조에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있는 이유로써는, 동 기술을 이용하여 고온 초전도체를 비롯한 유전체 박막, 초격자, 다이아몬드 박막 등에 이르기까지 다종다양한 박막재료의 제작이 가능하기 때문이다.The reason for the active research on thin film fabrication using laser deposition is that it is possible to manufacture various thin film materials including high temperature superconductor, dielectric thin film, superlattice, diamond thin film and so on.

일반적으로 레이저 증착기술의 장점은, 첫째 타겟의 화학적 양론비와 동일한 재료의 제작이 가능하며, 둘째 스퍼터링법처럼 방전에 필요한 불활성가스를 사용하지 않기 때문에 박막 내에 가스원자의 혼입을 방지할 수 있고 셋째 타겟의 형태나 크기에 제한을 두지 않기 때문에 고가의 타겟을 경제적으로 사용할수 있는 장점을 겸비하고 있다.In general, the advantages of laser deposition technology can be the same material as the stoichiometric ratio of the first target, and second, because it does not use the inert gas required for the discharge, such as sputtering method, it is possible to prevent the incorporation of gas atoms in the thin film. Since there is no restriction on the shape or size of the target, it has the advantage of using an expensive target economically.

그러나 레이저 증착법은 레이저 빔이 진공챔버 내에 설치된 타켓이 입사되어 플룸(plume : 타겟재료에서 분리된 원자, 이론, 자유전자 등의 집합체)이 발생되므로써, 증착이 이루어지므로 레이저 증착법은 레이저 빔의 입사각, 타겟위치 및 기판위치의 최적조건을 도출해야 하는 등 종래의 진공증착방법과는 다른 특징이 있다(J. T. Cheung, G. Niizawa, J. Moyle, N. P. Ong, B. M. Paine and T. Vreeland, Jr. : J. of Vacc. Sci. and Tech. A, 4, 1986, p2086, D. Lubben, S. A. Barnett, K. Suzuki, S. Gorbatkin and J. E. Green : J. of Vace. Sci. and Tech. B, 3, 1985, p968, T. Venkatesan, X. D. Wu, A. Inam and J. Watchman : Appl. Phys. Lett., 52, 1988, p.1193).However, in the laser deposition method, the deposition is performed by generating a plume (a collection of atoms, theory, free electrons, etc. separated from the target material) by injecting a target in which the laser beam is installed in the vacuum chamber. It has different characteristics from the conventional vacuum deposition method such as the optimum condition of target position and substrate position (JT Cheung, G. Niizawa, J. Moyle, NP Ong, BM Paine and T. Vreeland, Jr.: J of Vacc.Sci. and Tech.A, 4, 1986, p2086, D. Lubben, SA Barnett, K. Suzuki, S. Gorbatkin and JE Green: J. of Vace.Sci. and Tech.B, 3, 1985. , p968, T. Venkatesan, XD Wu, A. Inam and J. Watchman: Appl. Phys. Lett., 52, 1988, p. 1193).

따라서, 레이저 증착법이 갖는 장점을 최대한으로 활용하여 양질의 박막을 제작하기 위해서는 초고진공 상태를 유지하면서 진공챔버 내에서 레이저빔 입사각, 기판 및 타겟 간의 상대적인 기하학적 조건을 만족시키는 챔버설계가 선행되어야 하며 또한, 타겟 및 기판등의 교환이 빈번히 이루어지므로 진공챔버가 초진공 상태의 유지에 무리가 없는 효율적인 진공챔버가 요구된다.Therefore, in order to make a high quality thin film utilizing the advantages of the laser deposition method to the maximum, the chamber design that satisfies the laser beam incident angle, the relative geometric conditions between the substrate and the target in the vacuum chamber while maintaining the ultra-high vacuum state must be preceded. Because of the frequent exchange of targets and substrates, an efficient vacuum chamber is required to maintain the vacuum chamber in an ultra-vacuum state.

종래의 진공챔버는 대기중에서 타겟 및 기판 등의 교환을 행하므로, 일단 진공챔버가 대기중에 개방되면 증착재개시 초고진공을 만드는데 상당한 시간과 에너지가 소요되어 비효율적이며, 진공챔버 자체가 직접 대기중과 접촉됨으로써 대기중의 유기가스 성분 등 불순물이 진공챔버의 내벽에 흡착되었다가 배기과정중 재방출되므로 초고진공 상태에서 양질의 박막을 제작하는 데 어려운 단점이 있다.Conventional vacuum chambers exchange targets and substrates in the atmosphere, so once the vacuum chamber is opened in the atmosphere, it takes considerable time and energy to create ultra-high vacuum when re-starting deposition, and the vacuum chamber itself is By contacting, impurities such as organic gas components in the atmosphere are adsorbed on the inner wall of the vacuum chamber and re-emitted during the exhausting process, which makes it difficult to produce a high quality thin film in an ultra-high vacuum state.

본 발명은 전술한 종래의 진공챔버가 갖는 단점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 타겟홀더, 기판홀더 및 두께측정 게이지 등이 모두 동심원상에 위치하도록 회전써클을 제작하여 진공챔버 내에 설치한 증착용 다목적 진공챔버를 제공하기 위한 것이다.The present invention has been invented to solve the above-mentioned disadvantages of the conventional vacuum chamber, and the object of the present invention is to produce a vacuum by rotating the circle so that the target holder, the substrate holder, the thickness gauge, and the like are all located on the concentric circles. An object of the present invention is to provide a multi-purpose vacuum chamber installed in a chamber.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 증착용 다목적 진공챔버는, 회전 써클, 회전지지대 및 회전기구가 장착된 진공챔버와, 홀더교환시 사용되는 로크챔버로 구성되며, 상기 로크챔버는 증착이 이루어지는 진공챔버와 직접 연결되고, 상기 회전써클에서 타겟홀더, 기판홀더, 박막두께 측정게이지 및 광학글라스가 회전축의 동심원상에 위치하고 있는 구성이다.The multipurpose vacuum chamber for vapor deposition of the present invention for achieving the above object comprises a vacuum chamber equipped with a rotating circle, a rotating support and a rotating mechanism, and a lock chamber used for holder replacement, and the lock chamber is a vacuum in which deposition is performed. Directly connected to the chamber, in the rotating circle, the target holder, the substrate holder, the thin film thickness measuring gauge and the optical glass are located on the concentric circle of the rotation axis.

상기 회전써클은 자신의 회전을 원활하게 하기 위해서 하중분산용 밸런서를 가지는 것과, 상기 회전 지지대는 회전기구와 평기어 및 회전써클을 지지하여 결합하도록 되어 있는 것과, 상기 회전기구 메니플레이터와 워엄 드라이버로 구성되며, 메니플레이터의 핸들을 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전시킴으로써, 메니플레이터에 부착된 워엄 드라이버와 맞물려 있는 회전지지대의 평기어를 구동하여 회전써클이 회전하도록 되어 있는 것과, 상기 진공챔버는 하단에 증발기가 부착되기 위한 플랜지를 가지는 것과, 상기 로크챔버는 오일을 사용하지 않는 배기펌프를 이용하여 배기시키며, 홀더 결합구를 가지는 홀더스틱 및 스틱홀더가 내장되는 것이 바람직하다.The rotating circle has a load balancing balancer for smooth rotation thereof, and the rotating support is configured to support and couple the rotating mechanism, the spur gear and the rotating circle, and the rotating mechanism manipulator and worm driver. And rotating the handle of the manipulator clockwise or counterclockwise, thereby driving the spur gear of the rotary support engaged with the worm driver attached to the manipulator so that the rotating circle rotates. The chamber has a flange for attaching the evaporator to the bottom, and the lock chamber is exhausted by using an oil-free exhaust pump, it is preferable that a holder stick and a stick holder having a holder coupling.

그리고 상기 홀더 결합구는 상기 스틱홀더의 걸림봉에 결합하기 위한 걸림홈이 형성되어 있는 것과, 상기 타겟홀더는 증착시에 광학글라스(9)를 통하여 입사되는 레이저 빔의 입사각이 45도를 유지하도록 하고, 타겟에서 발생된 플룸의 수직 상방향에 기판홀더가 위치하도록 하며, 증착속도를 측정하기 위하여 박막두께 측정게이지를 기판홀더 측에 가까이 위치시킨 것과, 상기 타겟홀더는 타겟의 방향을 타겟의 로드축을 중심으로 좌우 45 도까지 변화시킬 수 있고, 증착속도를 조정하기 위하여 로드의 길이조정이 가능한 것과, 상기 기판홀더의 이면에는 텅스텐 필라멘트를 부착시켜 기판을 가열하면서 증착할 수 있게 한 것과, 상기 회전서클은 상기 로크챔버 내의 공간을 유효 적절하게 이용하기 위하여 반원 형상으로 형성되는 것과, 상기 광학글라스는, 자신의 임의교환 및 입사시의 빔에너지 저하를 방지하기 위한 광학글라스용 홀더를 더욱 포함하는 것이 바람직하다.The holder coupler is provided with a locking groove for engaging the stick rod of the stick holder, and the target holder maintains the incident angle of the laser beam incident through the optical glass 9 at the time of deposition to 45 degrees. The substrate holder is positioned in the vertically upward direction of the plume generated at the target, and the thin film thickness measurement gauge is positioned close to the substrate holder side to measure the deposition rate. It is possible to change the left and right by 45 degrees in the center, the rod length can be adjusted to adjust the deposition rate, the tungsten filament is attached to the back of the substrate holder to be deposited while heating the substrate, the rotating circle Is formed in a semi-circular shape to effectively use the space in the lock chamber, and the optical glass It is preferable that the optical glass holder further includes a holder for preventing the self-exchange and the beam energy deterioration upon incident.

따라서, 증착시에 타겟에 조사되는 레이저 빔의 입사각이 항시 45도로 일정하게 유지되고, 기판홀더는 타겟의 수직상부에 위치하도록 기하하적 배치를 하여 증착이 이루어진다.Therefore, the incident angle of the laser beam irradiated to the target at the time of deposition is constantly maintained at 45 degrees, and the substrate holder is deposited by geometric arrangement so as to be located on the vertical portion of the target.

또한, 회전써클이 회전지지대의 축을 중심으로 360 도까지 회전시킬 수 있도록 설계함으로써 챔버의 측면에 있는 로크챔버를 통하여 기판 혹은 타겟의 교환이 용이한 효과가 있다.In addition, the rotation circle is designed to rotate 360 degrees around the axis of the rotation support has the effect of easy replacement of the substrate or target through the lock chamber on the side of the chamber.

또한, 회전써클, 회전기구 등을 설계제작하여 진공챔버 내에 장착함으로써 진공챔버를 대기 중에 개방하지 않고도 로크챔버를 이용하여 타겟 혹은 기판의 교환을 용이하게 할 수 있으며, 초고진공 상태를 유지한 상태에서 양질의 박막을 제작할 수 있도록 함으로서 종래의 진공 챔버의 단점을 해결하며, 진공챔버 하단에 증발기(evaporator)를 부착시킴으로써 레이저 증착뿐만 아니라 증발법으로도 진공증착 및 결정 성장을 할 수 있는 다목적 진공챔버를 제공하는 것도 또 하나의 특징이다.In addition, by designing and manufacturing a rotating circle, a rotating mechanism, and the like in the vacuum chamber, it is possible to easily change the target or the substrate using the lock chamber without opening the vacuum chamber in the air, and maintain the ultra-high vacuum state. By making high quality thin film, it solves the shortcomings of the conventional vacuum chamber. By attaching an evaporator to the bottom of the vacuum chamber, a multi-purpose vacuum chamber capable of vacuum deposition and crystal growth not only by laser deposition but also by evaporation method is provided. Providing is another feature.

[실시예]EXAMPLE

이하, 본 발명의 증착용 다목적 진공챔버에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the multipurpose vacuum chamber for vapor deposition of this invention is demonstrated in detail with reference to an accompanying drawing.

제 1도는 본 발명의 증착용 다목적 진공챔버를 나타낸 전체 사시도, 제 2도는 본 발명의 증착용 다목적 진공챔버를 나타낸 분해 사시도, 제 3도는 본 발명의 증착용 다목적 진공챔버를 나타낸 정면도이다.1 is an overall perspective view showing a multipurpose vacuum chamber for vapor deposition of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a multipurpose vacuum chamber for vapor deposition of the present invention, and FIG. 3 is a front view showing a multipurpose vacuum chamber for vapor deposition of the present invention.

본 발명은 크게 회전써클(1), 회전지지대(2) 및 회전기구(3)가 장착된 진공챔버(4)와, 홀더교환시 사용되는 로크챔버(5)로 구성된다.The present invention largely consists of a vacuum chamber (4) equipped with a rotating circle (1), a rotating support (2) and a rotating mechanism (3), and a lock chamber (5) used for holder replacement.

상기 로크챔버(5)는 증착이 이루어지는 진공챔버(4)와 직접 연결되어 있으므로, 오일을 사용하지 않는 배기펌프를 이용하여 배기시킴으로써 진공챔버(4)가 기화된 유기 분자에 오염이 되지 않도록 설계되어 있다.Since the lock chamber 5 is directly connected to the vacuum chamber 4 in which the deposition is performed, the vacuum chamber 4 is designed so that the vacuum chamber 4 is not contaminated by vaporized organic molecules by exhausting it using an oil-free exhaust pump. have.

또, 다목적 진공챔버(4)는 하단에 증발기(evaporator)가 부착되도록 플랜지(4a)로 체결되어 있으므로 탈착이 용이하도록 하는데 주안점을 두었다.In addition, since the multi-purpose vacuum chamber 4 is fastened by a flange 4a so that an evaporator is attached to the lower end, the multipurpose vacuum chamber 4 focuses on making it easy to detach.

상기 회전써클(1)에는 타겟홀더(6), 기판홀더(7), 박막두께 측정게이지(8) 및 광학글라스(9)가 회전축의 동심원상에 위치하고 있다.In the rotating circle 1, a target holder 6, a substrate holder 7, a thin film thickness measuring gauge 8 and an optical glass 9 are located on the concentric circle of the rotation axis.

상기 회전챔버(1)는 상기 진공챔버(4) 내의 공간을 유효적절하게 이용하기 위하여 반원상으로 하중을 고려하여 설계하면 좋다.The rotary chamber 1 may be designed in consideration of the load in a semicircle in order to effectively use the space in the vacuum chamber 4.

상기 타겟홀더(6)는 증착시에 광학글라스(9)를 통하여 입사되는 레이저빔의 입사각이 45도를 유지하도록 하고, 타겟에서 발생된 플룸의 수직 상방향에 기판홀더(7)가 위치하도록 하였으며, 증착속도를 측정하기 위하여 박막두께 측정게이지(8)를 도도록 기판홀더(7) 측에 가까이 위치하도록 하면 좋다.The target holder 6 maintains the incidence angle of the laser beam incident through the optical glass 9 at the time of deposition to 45 degrees, and the substrate holder 7 is located in the vertical upward direction of the plume generated at the target. In order to measure the deposition rate, the thin film thickness measuring gauge 8 may be positioned close to the substrate holder 7 side.

또한, 기판홀더(7)의 이면에는 텅스텐 필라멘트(20)를 부착시켜 기판을 가열하면서 증착할 수 잇도록 하고 있다.Further, a tungsten filament 20 is attached to the back surface of the substrate holder 7 so that the substrate can be deposited while heating.

장시간 증착시에는 광학글라스(9)가 혼탁하게 되어 입사시의 빔에너지를 저하시키므로 이를 방지하기 위하여 광학 글라스용 홀더를 제작하여 광학 글라스(9)를 임의로 교환이 가능하도록 하였다.In the case of prolonged deposition, the optical glass 9 becomes cloudy, which lowers the beam energy at the time of incidence. Thus, in order to prevent the optical glass 9, the optical glass 9 may be arbitrarily exchanged.

상기 타겟홀더(6)는 타겟의 방향을 타겟의 로드(rod)축을 중심으로 좌우 45도 까지 변화시킬 수 있으며 증착속도를 조정하기 위하여 로드의 길이를 조정할 수 있도록 제작하였다.The target holder 6 can change the direction of the target to the left and right 45 degrees around the rod axis of the target and was manufactured to adjust the length of the rod to adjust the deposition rate.

상기 회전 지지대(2)는 회전기구(3)와 평기어(11) 및 회전써클(1)을 지지하여 결합하도록 되어 있으며, 회전써클(1)의 회전기구(3)와 진공챔버(4) 내의 공간을 고려하여 설계하는 것이 좋다.The rotary support 2 is configured to support and couple the rotary mechanism 3, the spur gear 11, and the rotary circle 1, and in the rotary mechanism 3 and the vacuum chamber 4 of the rotary circle 1. It is better to design in consideration of space.

상기 회전기구(3)는 메니플레이터(manipulator)(12)와 워엄 드라이버(13)로 구성되며, 메니플레이터(12)의 핸들(3a)을 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전시킴으로써, 메니플레이터(12)에 부착된 워엄 드라이버(13)와 맞물려있는 회전지지대(2)의 평기어(11)를 구동하여 회전써클(1)이 회전하도록 되어 있다.The rotating mechanism 3 is composed of a manipulator 12 and a worm driver 13, and by rotating the handle 3a of the manipulator 12 clockwise or counterclockwise, the manipulator The rotating circle 1 is rotated by driving the spur gear 11 of the rotation support 2 engaged with the worm driver 13 attached to the rotor 12.

또, 회전써클(1)만을 회전시킬 때에는 회전써클(1) 상에 광학글라스 홀더, 두께 측정게이지(8), 기판홀더(7)가 한곳에 편중, 배치되어 메니플레이터(12)에 미치는 토크가 크게 되어 회전이 어렵게 되는 경우가 발생한다.When rotating only the rotating circle 1, the optical glass holder, the thickness measuring gauge 8, and the substrate holder 7 are arranged in one place on the rotating circle 1 so that the torque applied to the manipulator 12 is increased. It becomes large and becomes difficult to rotate.

따라서, 본 발명에서는 회전써클(1)의 회전을 원활하게 하기 위해서 회전써클(1)에 가해지는 하중을 분산시키기 위하여, 회전써클(1)의 하중을 고려한 밸런서(balancer)(10)를 제작하여 기하학적인 배치로 회전써클(1)에 부착하고 있다.Accordingly, in the present invention, in order to distribute the load applied to the rotating circle 1 in order to smoothly rotate the rotating circle 1, a balancer 10 in consideration of the load of the rotating circle 1 is manufactured, It is attached to the rotating circle 1 by geometric arrangement.

제 4도는 본 발명의 원통형 스틱홀더(16) 및 스틱(15)을 나타낸 분해사시도이다.4 is an exploded perspective view showing the cylindrical stick holder 16 and the stick 15 of the present invention.

상기 홀더스틱(15) 단부에는 홀더 결합구(17)가 형성되어 있다. 이 홀더 결합구(17)는 상기 스틱홀더(16)의 걸림봉(16a)에 결합하기 위한 걸림홈(17a)이 형성되어 있다.A holder coupler 17 is formed at an end of the holder stick 15. The holder coupler 17 is formed with a locking groove 17a for engaging with the locking rod 16a of the stick holder 16.

상기 걸림홈(17a)은, 교환하려는 홀더가 일단 홀더스틱(15)에 끼워지면 이탈되지 아니하도록 하는 기능을 가지고 있다.The locking groove 17a has a function of preventing the holder from being detached once the holder to be replaced is inserted into the holder stick 15.

이어서, 본 발명의 증착용 다목적 진공챔버(4)의 작용에 대하여 설명한다.Next, the effect | action of the multipurpose vacuum chamber 4 for vapor deposition of this invention is demonstrated.

증착이 완료된 기판, 혹은 타겟의 교환 등을 행할시에는 다음과 같은 공정순서로 진행한다.When exchanging the substrate or the target where deposition is completed, the process proceeds as follows.

제 5도는 본 발명의 레이저 증착시의 각 구성품의 기하학적 배치를 나타낸 정면도, 제 6도는 본 발명의 증착완료 후, 기판교환시의 회전써클의 기하학적 배치를 나타낸 정면도, 제 7도는 본 발명의 타겟 교환시의 회전써클의 기하학적 배치를 나타낸 정면도이다.5 is a front view showing the geometrical arrangement of each component during laser deposition of the present invention, FIG. 6 is a front view showing the geometrical arrangement of the rotating circle when the substrate is replaced after completion of the deposition of the present invention, and FIG. The front view which shows the geometrical arrangement of the rotating circle at the time of target replacement.

먼저, 로크챔버(5)를 10-3torr 이하로 충분히 진공배기시킨 후에 게이트밸브(14)를 열고 홀더스틱(15)을 진공챔버(4)까지 집어넣는다.First, after fully evacuating the lock chamber 5 to 10 −3 torr or less, the gate valve 14 is opened and the holder stick 15 is inserted into the vacuum chamber 4.

상기 홀더스틱(15) 단부에 형성된 홀더 결합구(17)를 이용하여 홀더(기판 혹은 타겟용 홀더)(16)를 회전써클(1)로부터 분리하여 홀더결합구(17)에 결합시키고 홀더스틱(15)을 로크챔버(5)까지 빼낸 후, 로크챔버(5)의 상기 게이트 밸브(14)를 담는다. 로크챔버(5)를 대기중에 리크시켜 홀더스틱(15)을 꺼내고 타겟 혹은 기판을 교환한다.The holder (substrate or target holder) 16 is separated from the rotating circle 1 by using the holder coupling hole 17 formed at the end of the holder stick 15 to be coupled to the holder coupling hole 17 and the holder stick ( After 15) is pulled out to the lock chamber 5, the gate valve 14 of the lock chamber 5 is contained. The lock chamber 5 is leaked in the air, and the holder stick 15 is taken out to replace the target or the substrate.

홀더를 진공챔버(4) 내에 장입할 시에는 로크챔버(5)를 이용하여 홀더를 진공챔버(4)에서 꺼낼 때와는 역순으로 작업을 진행하면 된다. 즉, 홀더스틱(15)을 로크챔버(5)에 넣어 밀폐시킨 후, 로크챔버(5)를 솝션펌프(sorption pump)로 10-3torr까지 배기시킨 후, 게이트 밸브(14)를 열고 기판홀더를 진공챔버(4) 내에 장입하도록 되어 있다.When charging the holder into the vacuum chamber 4, the work may be performed in the reverse order as when the holder is taken out of the vacuum chamber 4 using the lock chamber 5. That is, after the holder stick 15 is sealed in the lock chamber 5, the lock chamber 5 is exhausted to 10 -3 torr by a suction pump, and then the gate valve 14 is opened to open the substrate holder. Is charged in the vacuum chamber 4.

제 5도는 레이저증착 시의 각 구성품의 기하학적인 배치를 나타내는 것으로, 레이저 빔 가이드 포트(27)를 통하여 입사된 빔이 타겟홀더를 조사하여 플룸을 발생시키고 기판상에 플룸을 증착하는 과정을 나타내고 있다.FIG. 5 shows the geometric arrangement of each component during laser deposition. The beam incident through the laser beam guide port 27 irradiates the target holder to generate the plum and deposit the plum on the substrate. .

즉, 타겟에 조사되는 빔의 입사각이 항상 45도를 유지하도록 하였으며, 기판의 위치 또한, 항상 플룸의 발생방향과 수직을 이루도록 하기 위하여 타겟홀더 및 기판홀더의 기하학적 배치를 고려하여 회전써클(1) 상에 각 홀더의 위치를 고정하여 각 부품의 일체가 되도록 되어 있다.That is, the angle of incidence of the beam irradiated onto the target is always maintained at 45 degrees, and the rotational circle 1 is considered in consideration of the geometric arrangement of the target holder and the substrate holder so that the position of the substrate is always perpendicular to the direction in which the plume is generated. The position of each holder is fixed on the surface so as to be an integral part of each component.

제 6도는 증착이 왼료된 후, 기판을 교환할시에 각 구성품의 기하학적 배치를 나타낸 도면이다. 본 발명에서는 기판교환시에 진공챔버(4)를 대기중에 개방하지 않도록 하기 위해서 진공챔버(4)에 로크챔버(5)를 연결시키고, 이 로크챔버(5)를 통하여 교환이 이루어지도록 하고 있다.FIG. 6 shows the geometric arrangement of each component upon exchanging substrates after deposition has finished. In the present invention, the lock chamber 5 is connected to the vacuum chamber 4 so as not to open the vacuum chamber 4 in the air during substrate exchange, and the exchange is performed through the lock chamber 5.

따라서, 기판교환시에는 회전 메카니즘의 메니플레이터 핸들을 이용하여 제 5도의 기판위치에서 회전써클(1)을 시계방향으로 90도 회전시킴으로써 기판홀더를 로크챔버(5)의 측면까지 이동시켜 홀더스틱(15)을 이용하여 기판의 교환이 용이하도록 하는 단계를 나타내고 있다.Therefore, when replacing the substrate, the substrate holder is moved to the side surface of the lock chamber 5 by rotating the rotation circle 1 clockwise by 90 degrees at the substrate position of FIG. 5 by using the manipulator handle of the rotation mechanism. (15) shows a step of facilitating exchange of the substrate.

제 7도는 타겟홀더 교환시의 각 부품의 배치를 나타낸 도면으로 제 5도의 위치에서 회전써클(1)을 시계방향으로 315도 회전시켜 타겟홀더를 로크챔버(5)의 측면까지 이동시켜 홀더스틱(15)을 이용하여 타겟의 교환이 용이하도록 한 단계를 나타내고 있다.FIG. 7 is a view showing the arrangement of each component when the target holder is replaced. At the position shown in FIG. 5, the rotating circle 1 is rotated 315 degrees clockwise to move the target holder to the side of the lock chamber 5 to hold the holder stick ( 15), one step is shown to facilitate the exchange of the target.

따라서, 본 발명인 다목적 진공챔버는 기존의 진공챔버와는 달리 직접 대기 중에 개방하지 않도록하여 기판홀더(혹은 타겟홀더)(6),(7)의 교환을 가능하도록 한 장치가 제공된다.Therefore, unlike the conventional vacuum chamber, the present invention provides a device that enables the exchange of the substrate holders (or target holders) 6 and 7 so as not to open directly to the atmosphere.

Claims (13)

회전써클(1), 회전지지대(2) 및 회전기구(3)가 장착된 진공챔버(4)와, 홀더교환시 사용되는 로크챔버(5)로 구성되며,It consists of a vacuum chamber (4) equipped with a rotating circle (1), a rotating support (2) and a rotating mechanism (3), and a lock chamber (5) used for holder replacement. 상기 로크챔버(5)는 증착이 이루어지는 진공챔버(4)와 직접 연결되고,The lock chamber 5 is directly connected to the vacuum chamber 4 is deposited, 상기 회전써클(1)에는 타겟홀더(6), 기판홀더(7), 박막두께 측정게이지(8) 및 광학글라스(9)가 회전축의 동심원상에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 증착용 다목적 진공챔버.And a target holder (6), a substrate holder (7), a thin film thickness measuring gauge (8) and an optical glass (9) on the concentric circle of the rotating shaft. 제 1항에 있어서, 상기 회전써클(1)은 자신의 회전을 원활하게 하기 위해서 하중분산용 밸러서(10)를 가지는 것을 특징으로 하는 증착용 다목적 진공챔버.The multipurpose vacuum chamber according to claim 1, wherein the rotating circle (1) has a load balancing balancer (10) for smoothing its rotation. 제 1항에 있어서, 상기 회전 지지대(2)는 회전기구(3)와 평기어(11) 및 회전써클(1)을 지지하여 결합하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 증착용 다목적 진공챔버.2. The multipurpose vacuum chamber according to claim 1, wherein the rotary support (2) supports and combines the rotary mechanism (3), the spur gear (11) and the rotary circle (1). 제 1항에 있어서, 상기 회전기구(3)는 메니플레이터(12)와 워엄 드라이버(13)로 구성되며, 메니플레이터(12)의 핸들(3a)을 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전시킴으로써, 메니플레이터(12)에 부착된 워엄 드라이버(13)와 맞물려있는 회전지지대(2)의 평기어(11)를 구동하여 회전써클(1)이 회전하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 증착용 다목적 진공챔버.2. The rotating mechanism (3) according to claim 1, comprising a manipulator (12) and a worm driver (13), by rotating the handle (3a) of the manipulator (12) clockwise or counterclockwise. , The multipurpose vacuum for vapor deposition, characterized in that the rotating circle 1 is rotated by driving the spur gear 11 of the rotation support 2 engaged with the worm driver 13 attached to the manipulator 12. chamber. 제 1항에 있어서, 상기 진공챔버(4)는 하단에 증발기가 부착되기 위한 플랜지(4a)를 가지는 것을 특징으로 하는 증착용 다목적 진공챔버.2. The multipurpose vacuum chamber according to claim 1, wherein the vacuum chamber (4) has a flange (4a) to which an evaporator is attached at its lower end. 제 1항에 있어서, 상기 로크챔버(5)는 오일을 사용하지 않는 배기펌프를 이용하여 배기시키는 것을 특징으로 하는 증착용 다목적 진공챔버.2. The multipurpose vacuum chamber according to claim 1, wherein the lock chamber (5) is evacuated by using an oil free exhaust pump. 제 1항에 있어서, 상기 로크챔버(5)에는 홀더 결합구(17)를 가지는 홀더스틱(15) 및 스틱홀더(16)가 내장되는 것을 특징으로 하는 증착용 다목적 진공챔버.2. The multipurpose vacuum chamber according to claim 1, wherein the lock chamber (5) is provided with a holder stick (15) having a holder coupler (17) and a stick holder (16). 제 6항에 있어서, 상기 홀더 결합구(17)는 상기 스틱홀더(16)의 걸림봉(16a)에 결합하기 위한 걸림홈(17a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 증착용 다목적 진공챔버.7. The multi-purpose vacuum chamber as claimed in claim 6, wherein the holder coupler has a locking groove (17a) for engaging the locking rod (16a) of the stick holder (16). 제 1항에 있어서, 상기 타겟홀더(6)는 증착시에 광학글라스(9)를 통하여 입사되는 레이저 빔의 입사각이 45도를 유지하도록 하고, 타겟에서 발생된 플룸의 수직 상방향에 기판홀더(7)가 위치하도록 하며, 증착속도를 측정하기 위하여 박막두께 측정게이지(8)를 기판홀더(7) 측에 가까이 위치시킨 것을 특징으로 하는 증착용 다목적 진공챔버.The target holder (6) according to claim 1, wherein the target holder (6) maintains the incidence angle of the laser beam incident through the optical glass (9) at the time of deposition to 45 degrees, and the substrate holder (in the vertically upward direction of the plume generated at the target). 7) is positioned, the multi-purpose vacuum chamber for deposition, characterized in that the thin film thickness measuring gauge (8) is placed close to the substrate holder (7) side in order to measure the deposition rate. 제 1항에 있어서, 상기 타겟홀더(6)는 타겟의 방향을 타겟의 로드축을 중심으로 좌우 45 도까지 변화시킬 수 있고, 증착속도를 조정하기 위하여 로드의 길이조정이 가능한 것을 특징으로 하는 증착용 다목적 진공챔버.The deposition method of claim 1, wherein the target holder 6 can change the direction of the target by 45 degrees to the left and right about the rod axis of the target, and the length of the rod can be adjusted to adjust the deposition rate. Multipurpose vacuum chamber. 제 1항에 있어서, 상기 기판홀더(7)의 이면에는 텅스텐 필라멘트(20)를 부착시켜 기판을 가열하면서 증착할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 증착용 다목적 진공챔버.2. The multipurpose vacuum chamber according to claim 1, wherein a tungsten filament (20) is attached to the rear surface of the substrate holder (7) to deposit the substrate while the substrate is heated. 제 1항에 있어서, 상기 회전써클(1)은 상기 진공챔버(4) 내의 공간을 유효적절하게 이용하기 위하여 반원 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 증착용 다목적 진공챔버.2. The multipurpose vacuum chamber according to claim 1, wherein the rotating circle (1) is formed in a semicircular shape in order to effectively use the space in the vacuum chamber (4). 제 1항에 있어서, 상기 광학글라스(9)는, 자신의 임의교환 및 입사시의 빔에너지 저하를 방지하기 위한 광학 글라스용 홀더를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 증착용 다목적 진공챔버.The vapor deposition multipurpose vacuum chamber according to claim 1, wherein the optical glass (9) further comprises a holder for an optical glass for preventing the exchange of beam energy at the time of its arbitrary exchange and incidence thereof.
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