KR100793836B1 - Vacuum apparatus using liquidnitrogen - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체질소에서 얻어지는 냉기를 진공용기에 유입시켜 진공용기 내의 수분을 효과적으로 응축 제거함으로서 저비용으로 진공용기의 고진공을 효과적으로 얻을 수 있도록 하는 액체질소를 이용한 진공장치에 관한 것으로, 기판장착 회전홀더가 내부에 구비되고 측부에는 박막을 기판에 증착하는 박막 증착부가 구비되며 저진공 게이지와 고진공 게이지가 구비되어 있고 배기부를 포함하는 진공용기와, 진공용기내에 가스를 주입하기 위한 가스봄베, 및 상기 배기부에서 인출되며 제1 밸브가 구비된 제1 배기관을 통해 연결된 고진공 펌프와 이 고진공 펌프와 제3 밸브가 구비된 제3 배기관을 통해 연결되어 있는 저진공 펌프 및 상기 제1 배기관의 배기부와 제1 밸브의 사이에 일단부가 연결되고 상기 제3 배기관의 제3 밸브와 저진공 펌프의 사이에 타단부가 연결되어 있으며 제2 밸브를 포함하는 제2 배기관으로 구성된 배기수단을 포함하는 진공장치에 있어서; 상기 진공용기에는 냉기 인입부가 더 구비되어 있고; 상기 냉기 인입부에는 진공용기 내의 수증기를 액체질소 냉각용기 표면에 효과적으로 응축시켜 고진공을 얻을 수 있도록 하는 냉기 공급수단이 더 구비되어 있으며; 상기 장치를 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to a vacuum device using a liquid nitrogen to efficiently obtain a high vacuum of the vacuum container at low cost by introducing the cold air obtained from the liquid nitrogen into the vacuum container to effectively condensate and remove moisture in the vacuum container. It is provided inside and a thin film deposition unit for depositing a thin film on the substrate is provided with a low vacuum gauge and a high vacuum gauge is provided with a vacuum chamber including an exhaust, a gas cylinder for injecting gas into the vacuum container, and the exhaust The high vacuum pump, which is connected through a first exhaust pipe having a first valve and connected through a third exhaust pipe having a high vacuum pump and a third valve, and the exhaust part of the first exhaust pipe and the first exhaust pipe which are drawn out from the One end is connected between the valves, and between the third valve of the third exhaust pipe and the low vacuum pump The other end is connected and in the vacuum device including the exhaust means consisting of a second exhaust pipe and a second valve; The vacuum container further includes a cold air inlet; The cold air inlet further includes cold air supply means for effectively condensing water vapor in the vacuum container onto the surface of the liquid nitrogen cooling container to obtain a high vacuum; And a control unit for controlling the apparatus.

액체질소, 진공장치, 진공용기 Liquid nitrogen, vacuum device, vacuum container

Description

액체질소를 이용한 진공장치{Vacuum apparatus using liquidnitrogen}Vacuum apparatus using liquidnitrogen

도 1은 본 발명의 액체질소를 이용한 진공장치를 나타낸 전체 구성도.1 is an overall configuration diagram showing a vacuum device using a liquid nitrogen of the present invention.

도 2는 종래의 박막제작 공정에서 사용되는 진공장치를 나타낸 전체 구성도. Figure 2 is an overall configuration diagram showing a vacuum apparatus used in the conventional thin film production process.

도 3은 진공용기의 크기, 초기 진공도가 일정하다고 가정하여 진공용기에서 얻어지는 종래와 액체질소를 이용한 본 발명의 대한 시간당 진공도를 나타낸 비교 그래프.Figure 3 is a comparison graph showing the vacuum degree per hour of the present invention using a liquid nitrogen and conventional and obtained in a vacuum container assuming that the size of the vacuum vessel, the initial vacuum degree is constant.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

1 : 진공용기1: vacuum container

11 : 기판장착 회전홀더    11: PCB mounting rotation holder

12 : 박막 증착부    12: thin film deposition unit

13 : 저진공 게이지    13: low vacuum gauge

14 : 고진공 게이지    14: high vacuum gauge

15 : 배기부    15: exhaust

16 : 냉기 인입부    16: cold air inlet

2 : 가스봄베2: gas cylinder

3 : 배기수단3: exhaust means

31 : 저진공 펌프    31: low vacuum pump

32 : 고진공 펌프    32: high vacuum pump

33 : 제1 배기관    33: first exhaust pipe

331 : 제1 밸브         331: first valve

34 : 제2 배기관    34: second exhaust pipe

341 : 제2 밸브         341: second valve

35 : 제3 배기관    35: third exhaust pipe

351 : 제3 밸브         351: third valve

4 : 냉기 공급수단4: cold air supply means

41 : 플렌지    41: flange

42 : 냉각통    42: cooling bin

421 : 에어실린더형 평판밸브         421: air cylinder type flat valve

422 : 액체질소 냉각용기, 423 : 상부 개방부         422: liquid nitrogen cooling vessel, 423: upper opening

43 : 액체질소 봄베    43: liquid nitrogen cylinder

44 : 액체질소 유입관    44: liquid nitrogen inlet pipe

441 : 솔레노이드 밸브         441: Solenoid Valve

45 : 수위센서    45: water level sensor

5 : 제어부 5: control unit

6 : 알루미늄 방사판6: aluminum radiating plate

61 : 열교환체    61: heat exchanger

7 : 전원 공급부7: power supply

10 : 기판10: substrate

본 발명은 액체질소를 이용한 진공장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 액체질소에서 얻어지는 냉기를 진공용기에 유입시켜 진공용기 내의 수분을 효과적으로 응축 제거함으로서 저비용으로 진공용기의 고진공을 효과적으로 얻을 수 있도록 하는 액체질소를 이용한 진공장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum apparatus using liquid nitrogen, and more particularly, a liquid that can efficiently obtain a high vacuum of a vacuum container at low cost by effectively condensing and removing moisture in the vacuum container by introducing cold air obtained from the liquid nitrogen into the vacuum container. It relates to a vacuum device using nitrogen.

일반적으로 디스플레이, 반도체 및 전자부품 제작을 위한 진공장비에서 필수적인 공정인 박막제작 공정에서는 진공용기의 초기 진공도는 고진공(5 x 10-5torr 이하)이 요구된다. In general, in the thin film manufacturing process, which is an essential process for vacuum equipment for manufacturing displays, semiconductors and electronic components, the initial vacuum degree of the vacuum container is required to be high vacuum (5 x 10 -5 torr or less).

이에, 도 2는 종래의 박막제작 공정에서 사용되는 뱃치형(Batch type)의 진공장치를 나타낸 것이다. 2 shows a batch type vacuum apparatus used in a conventional thin film manufacturing process.

즉 종래의 뱃치형 진공장치(이하, "진공장치"라 칭함)는, 기판장착 회전홀더(101)가 내부에 구비되어 있고 측부에는 박막을 기판(10)에 증착하는 박막 증착부(102)가 구비되어 있으며 저진공 게이지(103)와 고진공 게이지(104)가 구비되어 있고 배기부(105)를 포함하는 진공용기(100)와, 진공용기(100) 내에 가스를 주입하기 위한 가스봄베(200), 및 상기 배기부(105)와 연결되는 배기수단(300)으로 구성됨을 특징으로 한다. That is, in the conventional batch vacuum apparatus (hereinafter referred to as "vacuum apparatus"), the substrate mounting rotary holder 101 is provided inside, and the thin film deposition unit 102 for depositing the thin film on the substrate 10 at the side thereof. It is provided with a low vacuum gauge 103 and a high vacuum gauge 104 is provided with a vacuum container 100 including an exhaust portion 105, and a gas cylinder 200 for injecting gas into the vacuum container 100 And an exhaust means 300 connected to the exhaust portion 105.

그리고 상기 저진공 게이지(103)는 10-4torr 이상의 저진공을 측정을 위한 것이고, 상기 고진공 게이지(104)는 10-5torr 이하의 고진공을 측정하기 위한 게이지이다. The low vacuum gauge 103 is for measuring low vacuum of 10 −4 torr or more, and the high vacuum gauge 104 is for measuring high vacuum of 10 −5 torr or less.

또한 상기 배기수단(300)은, 상기 배기부(105)에서 인출되며 제1 밸브(304)가 구비된 제1 배기관(303)을 통해 연결된 고진공 펌프(302)와, 이 고진공 펌프(302)와 제3 밸브(306)가 구비된 제3 배기관(305)을 통해 연결되어 있는 저진공 펌프(307), 및 상기 제1 배기관(303)의 배기부(105)와 제1 밸브(304)의 사이에 일단부가 연결되고 상기 제3 배기관(305)의 제3 밸브(306)와 저진공 펌프(307)의 사이에 타단부가 연결되어 있으며 제2 밸브(309)를 포함하는 제2 배기관(308)으로 구성되는 것이다. In addition, the exhaust means 300, the high vacuum pump 302, which is drawn out from the exhaust portion 105 and connected through a first exhaust pipe 303 provided with a first valve 304, and the high vacuum pump 302 and The low vacuum pump 307 connected through the third exhaust pipe 305 with the third valve 306, and between the exhaust portion 105 of the first exhaust pipe 303 and the first valve 304. A second end pipe 308 including a second valve 309 connected at one end thereof to a second end connected between the third valve 306 of the third exhaust pipe 305 and the low vacuum pump 307. It is composed of.

따라서 진공용기(100)를 고진공으로 달성하기 위해서 먼저 제2 밸브(309)를 개방하고 저진공 펌프(307)를 작동시켜 진공용기(100)의 내부 진공상태가 10-2 ~ 10-3 torr 정도까지 도달되도록 배기한다. Therefore, in order to achieve the high vacuum in the vacuum container 100, first, the second valve 309 is opened and the low vacuum pump 307 is operated so that the internal vacuum state of the vacuum container 100 is about 10 -2 to 10 -3 torr. Exhaust to reach.

다음 제2 밸브(309)를 닫고 제1,3 밸브(304)를 개방한 후 고진공 펌프(302)를 작동시켜 진공용기(100)를 배기해서 진공용기(100) 내부의 압력을 5 x 10-5 torr 이하로 만든다. Next, the second valve 309 is closed, the first and third valves 304 are opened, and the high vacuum pump 302 is operated to evacuate the vacuum container 100, thereby reducing the pressure inside the vacuum container 100 by 5 × 10 −. Make it less than 5 torr.

다음 박막제작 공정을 위해서 가스봄베(200)에서 진공용기(100)로 가스를 약 10-3torr 주입하고 박막 증착부(102)를 이용해서 기판에 박막을 증착한다. Next, about 10 −3 torr of gas is injected from the gas cylinder 200 into the vacuum vessel 100 for the thin film manufacturing process, and the thin film is deposited on the substrate using the thin film deposition unit 102.

그런데, 상기와 같이 5 x 10-5 torr 이하로 배기하기 위한 소요되는 시간이 짧을수록 단위시간당 처리할 수 있는 기판 생산량을 많아지게 되는데, 진공용기에 대한 배기시간은 진공용기의 크기, 펌프의 배기용량에 따라서 달라진다. However, the shorter the time required for evacuation to 5 x 10 -5 torr or less as described above, the greater the amount of substrates that can be processed per unit time. The evacuation time for the vacuum vessel is the size of the vacuum vessel and the exhaust of the pump. It depends on the dose.

즉 진공용기의 배기시간, T는 다음의 식으로 표시된다.That is, the evacuation time, T, of the vacuum vessel is expressed by the following equation.

T = (V/Seff)In(P1/P2)T = (V / S eff ) In (P 1 / P 2 )

여기서 V 는 진공용기의 크기, Seff 는 펌프의 실제 배기용량이며, P1은 초기 진공도를, P2 는 나중의 진공도를 나타낸다. Where V is the size of the vacuum vessel, S eff is the actual displacement of the pump, P 1 is the initial vacuum and P 2 is the later.

따라서 진공용기의 배기시간은 진공용기의 크기, 초기 진공도 및 나중의 진공도가 일정할 경우에는 진공펌프의 실제 배기용량에 반비례하는 것을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that the evacuation time of the vacuum vessel is inversely proportional to the actual evacuation capacity of the vacuum pump when the size of the vacuum vessel, the initial vacuum degree and the later vacuum degree are constant.

그러므로 진공펌프의 용량이 작은 상태에서 고진공을 얻을 경우에는 많은 시간이 걸리게 됨으로서 기판의 생산성이 저하되는 문제점이 있었다. Therefore, when a high vacuum is obtained in a state where the capacity of the vacuum pump is small, it takes a lot of time, there is a problem that the productivity of the substrate is lowered.

반대로 진공펌프의 용량을 늘려 고진공까지 도달되는 시간을 줄여 기판 생산성을 향상시키고자 할 경우에는, 진공펌프의 용량을 늘리는데 많은 비용이 들게 됨은 물론, 소비 전력도 높아지게 됨에 따라서 운전비용이 과다하게 들게 되는 문제가 발생된다. On the contrary, when the capacity of the vacuum pump is increased to shorten the time to reach the high vacuum to improve the substrate productivity, the cost of increasing the capacity of the vacuum pump is increased as well as the power consumption increases, resulting in excessive operating costs. Problems arise.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 액체 질소로부터 얻어진 냉기를 통해 박막 증착하는 진공용기의 진공도를 저비용으로 효과적으로 높일 수 있도록 하는 액체질소를 이용한 진공장치를 제공함을 목적으로 한다. Accordingly, the present invention has been invented to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a vacuum apparatus using liquid nitrogen that can effectively increase the vacuum degree of a vacuum container for depositing a thin film through cold air obtained from liquid nitrogen at low cost. .

즉 진공펌프의 용량을 늘리지 않고 신속히 진공용기의 내부를 고진공 상태로 만들 수 있는 목적을 가지고 있다. In other words, it has the purpose of making the inside of the vacuum container high vacuum quickly without increasing the capacity of the vacuum pump.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판장착 회전홀더가 내부에 구비되고 측부에는 박막을 기판에 증착하는 박막 증착부가 구비되며 저진공 게이지와 고진공 게이지가 구비되어 있고 배기부를 포함하는 진공용기와, 진공용기내에 가스를 주입하기 위한 가스봄베, 및 상기 배기부에서 인출되며 제1 밸브가 구비된 제1 배기관을 통해 연결된 고진공 펌프와 이 고진공 펌프와 제3 밸브가 구비된 제3 배기관을 통해 연결되어 있는 저진공 펌프 및 상기 제1 배기관의 배기부와 제1 밸브의 사이에 일단부가 연결되고 상기 제3 배기관의 제3 밸브와 저진공 펌프의 사이에 타단부가 연결되어 있으며 제2 밸브를 포함하는 제2 배기관으로 구성된 배기수단을 포함하는 진공장치에 있어서; 상기 진공용기에는 냉기 인입부가 더 구비되어 있고; 상기 냉기 인입부에는 진공용기 내의 수증기를 액체질소 냉각용기 표면에 효과적으로 응축시켜 고진공을 얻을 수 있도록 하는 냉기 공급수단이 더 구비되어 있으며; 상기 장치를 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a vacuum container including a substrate mounting rotary holder provided inside and a thin film deposition unit configured to deposit a thin film on a substrate, and having a low vacuum gauge and a high vacuum gauge and including an exhaust unit. And, through a gas cylinder for injecting gas into the vacuum vessel, and a high vacuum pump drawn out from the exhaust portion and connected through a first exhaust pipe provided with a first valve, and a third exhaust pipe provided with the high vacuum pump and a third valve. One end is connected between the low vacuum pump and the exhaust part of the first exhaust pipe and the first valve, and the other end is connected between the third valve and the low vacuum pump of the third exhaust pipe. A vacuum apparatus comprising exhaust means comprising a second exhaust pipe comprising; The vacuum container further includes a cold air inlet; The cold air inlet further includes cold air supply means for effectively condensing water vapor in the vacuum container onto the surface of the liquid nitrogen cooling container to obtain a high vacuum; And a control unit for controlling the apparatus.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 액체질소를 이용한 진공장치를 나타낸 전체 구성도이다. 1 is an overall configuration diagram showing a vacuum apparatus using the liquid nitrogen of the present invention.

이에 본 발명의 액체질소를 이용한 진공장치는; 기판장착 회전홀더(11)가 내부에 구비되고 측부에는 박막을 기판(10)에 증착하는 박막 증착부(12)가 구비되며 저진공 게이지(13)와 고진공 게이지(14)가 구비되어 있고 배기부(15)를 포함하는 진공용기(1)와; 진공용기(1) 내에 가스를 주입하기 위한 가스봄베(2); 및 상기 배기부(15)에서 인출되며 제1 밸브(331)가 구비된 제1 배기관(33)을 통해 연결된 고진공 펌프(32)와; 이 고진공 펌프(32)와 제3 밸브(351)가 구비된 제3 배기관(35)을 통해 연결되어 있는 저진공 펌프(31), 및 상기 제1 배기관(33)의 배기부(15)와 제1 밸브(331)의 사이에 일단부가 연결되고 상기 제3 배기관(35)의 제3 밸브(351)와 저진공 펌프(31)의 사이에 타단부가 연결되어 있으며 제2 밸브(341)를 포함하는 제2 배기관(34)으로 구성된 배기수단(3)을 포함하는 진공장치에 있어서; 상기 진공용기(1)에는 냉기 인입부(16)이 더 구비되어 있고; 상기 냉기 인입부(16)에는 진공용기(1) 내의 수증기를 액체질소 냉각용기(422) 표면에 효과적으로 응축시켜 고진공을 얻을 수 있도록 하는 냉기 공급수단(4)이 더 구비되어 있으며; 상기 장치를 제어하는 제어부(5)를 포함함을 특징으로 한다. The vacuum device using the liquid nitrogen of the present invention; The substrate mounting rotary holder 11 is provided therein, and a thin film deposition unit 12 for depositing a thin film on the substrate 10 is provided on the side, and a low vacuum gauge 13 and a high vacuum gauge 14 are provided. A vacuum container (1) comprising (15); A gas cylinder 2 for injecting gas into the vacuum container 1; And a high vacuum pump 32 drawn out of the exhaust unit 15 and connected through a first exhaust pipe 33 provided with a first valve 331. The low vacuum pump 31 connected with the high vacuum pump 32 and the third exhaust pipe 35 provided with the third valve 351, and the exhaust part 15 and the first exhaust pipe 33 of the first exhaust pipe 33. One end is connected between the first valve 331, the other end is connected between the third valve 351 of the third exhaust pipe 35 and the low vacuum pump 31, and includes a second valve 341. A vacuum apparatus comprising an exhaust means (3) composed of a second exhaust pipe (34) to make; The vacuum vessel (1) is further provided with a cold air inlet (16); The cold air inlet 16 further includes cold air supply means 4 for effectively condensing water vapor in the vacuum container 1 onto the surface of the liquid nitrogen cooling container 422 to obtain a high vacuum; And a controller 5 for controlling the apparatus.

즉 상기 냉기 공급수단(4)은 상기 진공용기(1)의 내부에 있는 수증기를 효과적으로 액체질소 냉각용기(422) 표면에 응축시킴으로써 진공용기(1)의 진공도를 저비용으로 효과적으로 높일 수 있도록 구성된 것으로, 내부에 에어실린더형 평판밸브(421)가 구비되어 있어 진공용기(1)의 진공도가 10-3 torr

Figure 112006044167765-pat00001
이하가 되었을 때 고진 공펌프(32)를 작동시키고 동시에 에어실린더형 평판밸브(421)를 개방하면 진공용기(1) 속에 들어있는 수증기를 효과적으로 액체질소 냉각용기(422) 표면에 응축시켜 고진공을 얻을 수 있도록 구성되는 것이다. That is, the cold air supply means 4 is configured to effectively increase the vacuum degree of the vacuum container 1 at low cost by condensing water vapor in the inside of the vacuum container 1 to the surface of the liquid nitrogen cooling container 422 effectively. An air cylinder type flat valve 421 is provided inside, so that the vacuum degree of the vacuum container 1 is 10 -3 torr.
Figure 112006044167765-pat00001
When the high vacuum pump 32 is operated and the air cylinder type flat valve 421 is opened at the same time, water vapor contained in the vacuum container 1 is effectively condensed on the surface of the liquid nitrogen cooling container 422 to obtain a high vacuum. It is configured to be.

좀더 구체적으로 상기 냉기 공급수단(4)을 설명하면, 상기 냉기 공급수단(4)은 상기 냉기 인입부(16)와 플렌지(41)로 연결되어 있고 내부 중간에는 진공용기(1)의 배기시에 개방되는 에어실린더형 평판밸브(421)가 구비되어 있으며 에어실린더형 평판밸브(421)의 상부에는 상부 개방부(423)를 포함하는 액체질소 냉각용기(422)가 구비되어 있는 진공용기(42)와, 상기 액체질소 냉각용기(422)로 액체질소 봄베(43)에 채워진 액체질소를 유입하는 솔레노이드밸브(441)가 구비된 액체질소 유입관(44)과, 상기 액체질소 냉각용기(422)에 구비되어 수위센서(45)를 포함한다. More specifically, the cold air supply means 4, the cold air supply means 4 is connected to the cold air inlet 16 and the flange 41, the middle of the inside of the evacuation of the vacuum container (1) An air cylinder type flat plate valve 421 is provided and a vacuum container 42 having a liquid nitrogen cooling container 422 including an upper opening portion 423 is provided on the top of the air cylinder type flat plate valve 421. And a liquid nitrogen inlet pipe 44 having a solenoid valve 441 for introducing liquid nitrogen filled into the liquid nitrogen cylinder 43 into the liquid nitrogen cooling container 422, and the liquid nitrogen cooling container 422. It is provided with a water level sensor 45.

아울러 상기 제어부(5)는 상기 수위센서(45)의 수위를 감지하여 솔레노이드 밸브(441)의 개폐 상태를 제어할 수 있도록 구성되는 것이다. In addition, the control unit 5 is configured to control the opening and closing state of the solenoid valve 441 by detecting the water level of the water level sensor 45.

그리고, 상기 에어실린더형 평판밸브(421)는 진공용기(1)에 진공이 걸리지 않을 경우에는 닫힌 상태를 유지하고, 진공용기(1)의 압력이 10-3 torr

Figure 112006044167765-pat00002
이하가 되어 고진공펌프(32)를 동작시킬 때만 에어실린더형 평판밸브(421)를 개방하도록 구성되어 있다. 따라서 에어실린더형 평판밸브는 항상 액체질소 냉각용기의 압력이 고진공이 유지될 수 있도록 기밀이 유지되어야 한다. In addition, the air cylinder-type flat valve 421 maintains a closed state when no vacuum is applied to the vacuum container 1, and the pressure of the vacuum container 1 is 10 -3 torr.
Figure 112006044167765-pat00002
The air cylinder type flat valve 421 is opened only when the high vacuum pump 32 is operated as follows. Therefore, the air cylinder type flat valve should always be kept airtight so that the pressure of the liquid nitrogen cooling container can be maintained in a high vacuum.

또한, 상기 액체질소 냉각용기(422)는 스테인리스강으로 구성되고, 상기 액 체질소 냉각용기(422)의 외측에는 방사에 의한 열손실과 열전도에 의한 열손실을 최소화하기 위하여 알루미늄 방사판(6)과 증발하는 액체질소가 알루미늄 방사판(6)을 냉각시킬 수 있도록 구성된 열교환체(61)가 더 구비되어 있는 것이다. 그리고 상기 알루미늄 방사판(6)은 액체질소 냉각용기(422)의 방사에 의한 손실과 열전도에 의한 열손실을 최소화하기 위하여 액체질소 냉각용기의 외면으로부터 약 5mm 떨어진 외부에 설치되고, 백색의 고 순도(99%이상)로 구성되어 고방사율을 가지는 것이다. 아울러 상기 알루미늄 방사판(6)과 연결된 열교환체(61)는 상부 개방부(423)와 연결되어 증발하는 액체질소가 알루미늄 방사판(6)을 냉각시킬 수 있도록 구성되어 펌프의 손실을 최소화 하고 있다.In addition, the liquid nitrogen cooling vessel 422 is made of stainless steel, the outer side of the liquid nitrogen cooling vessel 422 aluminum radiating plate (6) to minimize the heat loss due to radiation and heat conduction by radiation It is further provided with a heat exchanger 61 configured to allow the liquid nitrogen to evaporate to cool the aluminum radiating plate 6. The aluminum radiating plate 6 is installed outside about 5 mm from the outer surface of the liquid nitrogen cooling container in order to minimize the loss due to the radiation of the liquid nitrogen cooling container 422 and the heat loss due to the heat conduction. It consists of (more than 99%) and has high emissivity. In addition, the heat exchanger 61 connected to the aluminum radiating plate 6 is connected to the upper opening 423 so that the liquid nitrogen evaporated can cool the aluminum radiating plate 6 to minimize the loss of the pump. .

또 상기 액체질소 냉각용기(422)에는 전원의 인가를 통해 전기저항으로 가열하여 액체질소 냉각용기(422)의 외측에 생성되는 얼음을 제거하는 전원 공급부(7)가 더 연결 구비되어 있고, 상기 제어부(5)는 상기 전원 공급부(7)의 전원공급을 더 제어할 수 있도록 구성되는 것이다. 즉 상기 전원 공급부(7)는 본 발명에 따른 진공장치를 재생하여 연속적으로 사용할 경우에 작동시키는 것이다.In addition, the liquid nitrogen cooling vessel 422 is further provided with a power supply unit 7 for removing ice generated on the outside of the liquid nitrogen cooling vessel 422 by heating with an electrical resistance through the application of a power source, the control unit (5) is configured to further control the power supply of the power supply (7). In other words, the power supply unit 7 operates when the vacuum apparatus according to the present invention is reproduced and used continuously.

또 상부 개방부(423)은 냉각통(4)와 열손실을 최소화하기 위하여 단열되도록 구성되어 있다. 그리고 또 상기 액체질소 유입관(44)은 열손실을 줄일 수 있도록 단열관으로 구성되는 것이다. In addition, the upper opening 423 is configured to be insulated to minimize the heat loss with the cooling tube (4). In addition, the liquid nitrogen inlet pipe 44 is configured as a heat insulation pipe to reduce heat loss.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동관계를 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the operational relationship of the present invention configured as described above are as follows.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 진공용기를 고진공으로 만들기기 위한 과정을 설명하면, 먼저 제어부(5)를 통해 솔레노이드 밸브(441)를 개방하여 액체질소 봄베(43)로부터 액체질소가 액체질소 냉각용기(422)로 자동으로 공급되게 함으로서, 액체질소 냉각용기(422)가 계속적으로 저온으로 냉각되게 한다.As illustrated in FIG. 1, a process for making the vacuum container according to the present invention into a high vacuum will be described. First, the liquid nitrogen is released from the liquid nitrogen cylinder 43 by opening the solenoid valve 441 through the controller 5. By automatically supplying to the liquid nitrogen cooling vessel 422, the liquid nitrogen cooling vessel 422 is continuously cooled to low temperature.

다음 제어부(5)를 통해 제3 배기관(35)에 구비된 제3 밸브(351)를 개방하고 저진공 펌프(31)를 작동시켜 진공용기(1)의 진공도를 10-2 torr 이하로 배기한 후 제3 배기관(35)에 구비된 제3밸브(351)을 닫고, 제1 배기관에 구비된 제1밸브(331)를 개방하고 고진공펌프(32)를 작동시켜 진공용기(1)의 진공도를 10-4 torr 정도까지 얻는다.Next, the third valve 351 provided in the third exhaust pipe 35 is opened through the control unit 5, and the low vacuum pump 31 is operated to exhaust the vacuum degree of the vacuum container 1 to 10 −2 torr or less. Then, the third valve 351 provided in the third exhaust pipe 35 is closed, the first valve 331 provided in the first exhaust pipe is opened, and the high vacuum pump 32 is operated to improve the vacuum degree of the vacuum container 1. Get up to 10 -4 torr

그런 다음, 냉기공급수단(4)에 구비된 에어실린더형 평판밸브(421)를 개방하여 진공용기(1)속에 들어 있는 수증기를 효과적으로 액체질소 냉각용기(422) 표면에 응축시킴으로써 진공용기(1)의 압력을 고진공으로 배기한다. 이때 고진공펌프(32)도 같이 작동시킨다. 그러면 고진공펌프 단독으로 배기했을 때와 비교했을 때 시간을 단축은 물론, 진공용기(1)의 도달진공도도 향상(약10배정도)되게 되는 것이다. Thereafter, the air cylinder type flat valve 421 provided in the cold air supply means 4 is opened to effectively condense the water vapor contained in the vacuum container 1 onto the surface of the liquid nitrogen cooling container 422, thereby providing a vacuum container (1). Exhaust pressure at high vacuum. At this time, the high vacuum pump 32 is also operated. This shortens the time as compared to when evacuating the high vacuum pump alone, and also improves the degree of reaching vacuum of the vacuum container 1 (about 10 times).

즉 대기 중에는 질소(N2), 산소(O2) 가 대부분을 차지 하지만, 10-3 Torr 보다 낮은 진공에서는 90%이상이 수증기(H2O)이다. 따라서 진공용기(1)의 진공도를 향상하기 위해서는 수증기를 효과적으로 응축할 수 있도록 액체질소를 사용하여 온도를 섭씨 영하 200도 이하로 낮춤으로써, 진공용기(1)속의 수증기를 효과적으로 액체질소 냉각용기(422) 표면에 응축시켜 진공용기(1)의 진공도를 높일 수 있는 것이다. That is, in the atmosphere, nitrogen (N 2 ) and oxygen (O 2 ) occupy most of the atmosphere, but in a vacuum lower than 10 −3 Torr, more than 90% is water vapor (H 2 O). Therefore, in order to improve the degree of vacuum of the vacuum container 1, the temperature of the vapor in the vacuum container 1 is effectively reduced by lowering the temperature below 200 degrees Celsius using liquid nitrogen to effectively condense the vapor. By condensation on the surface it is possible to increase the vacuum degree of the vacuum container (1).

그리고 진공용기에서 5 x 10-6torr 이하로 진공이 달성되면 가스봄베(2)를 통해서 Ar가스를 진공용기에 주입하여 약 10-3 torr에서 박막 증착장치(3)로 박막을 기판(4)에 증착한다. 일정한 두께의 박막을 증착한 후에 제1 밸브(331)와 에어실린더형 평판밸브(421)를 닫고 진공용기(1)를 벤트해서 용기내부를 대기압으로 만든다. 이때 액체질소 냉각용기(422)는 에어실린더형 평판밸브로 잠겨지기 때문에 항상 고진공상태가 유지된다. 따라서 진공용기(1)를 벤트해서 용기내부를 대기압으로 만들어도 액체질소 냉각용기에 응축된 얼음이 녹아내리지 않기 때문에 10번 정도까지는 액체질소 냉각용기를 재생하지 않고 연속적으로 사용할 수 있다.When the vacuum is achieved in the vacuum vessel at 5 x 10 -6 torr or less, Ar gas is injected into the vacuum vessel through the gas cylinder (2), and the thin film is transferred to the thin film deposition apparatus (3) at about 10 -3 torr. To be deposited on. After depositing a thin film having a constant thickness, the first valve 331 and the air cylinder type flat valve 421 are closed and the vacuum container 1 is vented to make the inside of the container at atmospheric pressure. At this time, since the liquid nitrogen cooling container 422 is locked by the air cylinder type flat valve, the high vacuum state is always maintained. Therefore, even if the vacuum container 1 is vented to make the inside of the container at atmospheric pressure, the ice condensed in the liquid nitrogen cooling container does not melt, so that the liquid nitrogen cooling container can be continuously used up to 10 times without regeneration.

한편, 한달 정도 진공장치를 연속적으로 사용한 후 재생할 필요가 있을 경우에는 액체질소 냉각용기(422)의 표면에 부착되어 있는 얼음을 전원 공급부(7)의 전원 인가를 통한 전기저항 가열과 진공펌프의 펌핑으로 제거할 수 있는 것이다.On the other hand, when it is necessary to regenerate after using the vacuum device continuously for about a month, ice adhered to the surface of the liquid nitrogen cooling container 422 by heating the electrical resistance by applying power to the power supply unit 7 and pumping of the vacuum pump. Can be removed.

그러므로 액체질소 냉각용기(422)를 통해 박막제작 공정의 진공도를 저비용으로 효과적으로 높일 수 있는 것이다. 즉 진공펌프의 용량을 늘리지 않고도 빠른 시간 내에 신속히 진공용기를 고진공의 상태로 만들 수 있도록 함으로서, 진공펌프를 용량을 늘리는 비용을 절감하면서도 기판의 생산성을 향상시킬 수 있는 것이다. Therefore, the liquid nitrogen cooling vessel 422 can effectively increase the vacuum degree of the thin film manufacturing process at low cost. In other words, it is possible to improve the productivity of the substrate while reducing the cost of increasing the capacity of the vacuum pump by allowing the vacuum container to be quickly brought to a high vacuum state quickly without increasing the capacity of the vacuum pump.

또한 상기 냉기 공급수단(4)은 모터 등을 전혀 사용하지 않음에 따라서 반영구적으로 사용할 수 있음은 물론, 제작비용이 적게 들게 되는 장점이 있다. In addition, the cold air supply means 4 can be used semi-permanently as it does not use any motor, etc., there is an advantage that the manufacturing cost is low.

한편, 참고적으로 도 3은 진공용기의 크기, 초기 진공도가 일정하다고 가정하여 진공용기에서 얻어지는 그래프를 나타낸 것이다. On the other hand, Figure 3 shows a graph obtained in the vacuum vessel assuming that the size of the vacuum vessel, the initial vacuum degree is constant.

즉 도 3의 점선으로 표시된 부분은 종래의 진공장치를 사용하는 상태에서 배기시간당 진공도 변화를 나타낸 변화곡선으로서, 초기의 진공도가 약 2.5 x 10-5 torr 까지 달성하는 데에 약 25 분 소요되는 것을 보여준다. 그러므로 종래의 진공장치를 통해 고진공을 얻기 위한 시간은 과다하게 들게 됨으로서 기판의 생산성이 저하됨을 알 수 있다. That is, the dotted line in FIG. 3 is a change curve showing a change in vacuum degree per exhaust time in a state of using a conventional vacuum apparatus, and it takes about 25 minutes to achieve an initial vacuum degree of about 2.5 x 10 -5 torr. Shows. Therefore, it can be seen that the productivity of the substrate is lowered because the time for obtaining a high vacuum through the conventional vacuum device is excessively taken.

반대로 도 3의 실선으로 표시된 부분은 본 발명에 따른 냉기공급수단(4)의 에어실린더형 평판밸브(421)를 개방하여 고진공펌프와 동시에 작동시킨 결과 진공용기(1)의 배기시간당 진공도 변화를 나타낸 변화곡선으로서, 약 8 x 10-5 torr의 진공도를 얻는데 30초가 소요되고 약 2 x 10-6 torr를 얻는데 20분이 소요되어 배기속력뿐만 아니라 최종 진공도도 10배 이상 향상되었다. On the contrary, the portion indicated by the solid line in FIG. 3 shows the change in the degree of vacuum per exhaust time of the vacuum container 1 as a result of opening the air cylinder-type flat valve 421 of the cold air supply means 4 according to the present invention and simultaneously operating it with the high vacuum pump. As a change curve, it took 30 seconds to obtain a vacuum of about 8 x 10 -5 torr and 20 minutes to obtain about 2 x 10 -6 torr, which improved not only the exhaust speed but also the final vacuum by more than 10 times.

따라서 액체질소 냉각용기(422)를 통해 박막제작 공정의 진공도를 최대로 빠른 시간 내에 달성할 수 있음에 따라서 기판 생산성을 최대로 향상시킬 수 있는 것이다. 그리고 상술한 그래프에 도시된 바와 같이 진공펌프의 용량을 늘리지 않고도 충분한 진공도를 빠른 시간 안에 달성할 수 있음으로서, 생산성이 향상된 진공장치를 저비용으로 제작할 수 있음은 물론 운전비용을 최대로 절감할 수도 있는 진공장치를 제공할 수 있는 것이다. Therefore, through the liquid nitrogen cooling container 422 can achieve the maximum degree of vacuum in the thin film manufacturing process in the fastest time, it is possible to maximize the substrate productivity. In addition, as shown in the graph above, it is possible to achieve a sufficient degree of vacuum in a short time without increasing the capacity of the vacuum pump, thereby making it possible to manufacture a vacuum device with improved productivity at a low cost and also to maximize the operating cost. It is possible to provide a vacuum device.

상술한 바와 같은 본 발명은, 액체질소 냉각용기를 이용하여 진공펌프의 용량을 늘리지 않고도 빠른 시간 내로 신속이 진공용기를 고진공의 상태로 만들 수 있도록 함으로서, 저가의 제작이 가능하고 저비용으로 운전이 가능함은 물론 기판의 생산성을 최대로 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The present invention as described above, by using the liquid nitrogen cooling container to make the vacuum container in a high vacuum state quickly in a short time without increasing the capacity of the vacuum pump, it is possible to manufacture at low cost and low cost operation Of course, there is an effect that can maximize the productivity of the substrate.

Claims (4)

기판장착 회전홀더(11)가 내부에 구비되고 측부에는 박막을 기판(10)에 증착하는 박막 증착부(12)가 구비되며 저진공 게이지(13)와 고진공 게이지(14)가 구비되어 있고 배기부(15)를 포함하는 진공용기(1)와, 진공용기(1)내에 가스를 주입하기 위한 가스봄베(2), 및 상기 배기부(15)에서 인출되며 제1 밸브(331)가 구비된 제1 배기관(33)을 통해 연결된 고진공 펌프(32)와 이 고진공 펌프(32)와 제3 밸브(351)가 구비된 제3 배기관(35)을 통해 연결되어 있는 저진공 펌프(31) 및 상기 제1 배기관(33)의 배기부(15)와 제1 밸브(331)의 사이에 일단부가 연결되고 상기 제3 배기관(35)의 제3 밸브(351)와 저진공 펌프(31)의 사이에 타단부가 연결되어 있으며 제2 밸브(341)를 포함하는 제2 배기관(34)으로 구성된 배기수단(3)을 포함하는 진공장치에 있어서;The substrate mounting rotary holder 11 is provided therein, and a thin film deposition unit 12 for depositing a thin film on the substrate 10 is provided on the side, and a low vacuum gauge 13 and a high vacuum gauge 14 are provided. A vacuum container (1) comprising a (15), a gas cylinder (2) for injecting gas into the vacuum container (1), and a first valve (331) withdrawn from the exhaust part (15) The high vacuum pump 32 connected through the first exhaust pipe 33 and the low vacuum pump 31 connected through the high exhaust pump 32 and the third exhaust pipe 35 provided with the third valve 351 and the first agent. One end is connected between the exhaust part 15 of the 1st exhaust pipe 33, and the 1st valve 331, and is provided between the 3rd valve 351 of the 3rd exhaust pipe 35, and the low vacuum pump 31. 1. A vacuum apparatus comprising exhaust means (3) having an end connected and comprising a second exhaust pipe (34) comprising a second valve (341); 상기 진공용기(1)에는 냉기 인입부(16)가 더 구비되어 있고; The vacuum vessel (1) is further provided with a cold air inlet (16); 상기 냉기 인입부(16)에는 진공용기(1) 내의 수증기를 액체질소 냉각용기(422) 표면에 효과적으로 응축시켜 고진공을 얻을 수 있도록 하는 냉기 공급수단(4)이 더 구비되어 있으며; The cold air inlet 16 further includes cold air supply means 4 for effectively condensing water vapor in the vacuum container 1 onto the surface of the liquid nitrogen cooling container 422 to obtain a high vacuum; 상기 장치를 제어하는 제어부(5)를 포함하여 구성되며, It comprises a control unit 5 for controlling the device, 상기 냉기 공급수단(4)은, 상기 냉기 인입부(16)과 플렌지(41)로 연결되어 있고 내부 중간에는 진공용기의 배기시에 개방되는 에어실린더형 평판밸브(421)가 구비되어 있으며 에어실린더형 평판밸브(421)의 상부에는 상부 개방부(423)를 포함하는 액체질소 냉각용기(422)가 구비되어 있는 냉각통(42)과, 상기 액체질소 냉각용기(422)로 액체질소 봄베(43)에 채워진 액체질소를 유입하는 솔레노이드밸브(441)가 구비된 액체질소 유입관(44)과, 상기 액체질소 냉각용기(422)에 구비되어 수위센서(45)를 포함하고; The cold air supply means 4 is connected to the cold air inlet 16 and the flange 41 and has an air cylinder type flat valve 421 which is opened at the time of evacuation of the vacuum container in the middle of the air cylinder. A cooling cylinder 42 having a liquid nitrogen cooling container 422 including an upper opening 423 on the upper portion of the flat plate valve 421, and a liquid nitrogen cylinder 43 using the liquid nitrogen cooling container 422. A liquid nitrogen inflow pipe 44 having a solenoid valve 441 for introducing liquid nitrogen filled in the &lt; RTI ID = 0.0 &gt;), &lt; / RTI &gt; 상기 제어부(5)는 상기 수위센서(45)의 수위를 감지하여 솔레노이드 밸브(441)의 개폐 상태를 제어함을 특징으로 하는 액체질소를 이용한 진공장치. The control unit (5) using the liquid nitrogen, characterized in that for controlling the opening and closing state of the solenoid valve (441) by detecting the water level of the water level sensor (45). 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 액체질소 냉각용기는 스테인리스강으로 구성되고, According to claim 1, wherein the liquid nitrogen cooling vessel is made of stainless steel, 상기 액체질소 냉각용기의 외측에는 방사에 의한 열손실과 열전도에 의한 열손실을 최소화하기 위하여 알루미늄 방사판(6)과 증발하는 액체질소가 알루미늄 방사판(6)을 냉각시킬 수 있도록 열을 전달하는 열교환체(61)가 더 구비됨을 특징으로 하는 액체질소를 이용한 진공장치. In order to minimize heat loss due to radiation and heat loss due to heat conduction, the liquid nitrogen cooling vessel and the evaporating liquid nitrogen transfer heat to the outside of the liquid nitrogen cooling container to cool the aluminum radiating plate 6. Vacuum device using liquid nitrogen, characterized in that the heat exchanger 61 is further provided. 제 3항에 있어서, 상기 진공장치는, 상기 액체질소 냉각장치(422)에 전원의 인가를 통해 전기저항으로 가열되어 액체질소 냉각장치(422) 표면에 생성되는 얼음을 제거하는 전원 공급부(7)를 더 포함하고; 4. The power supply unit (7) according to claim 3, wherein the vacuum device is heated by an electrical resistance by applying power to the liquid nitrogen cooling device 422 to remove ice generated on the surface of the liquid nitrogen cooling device 422. Further comprising; 상기 제어부(5)은 상기 전원 공급부(7)의 전원공급을 더 제어함을 특징으로 하는 액체질소를 이용한 진공장치. The control unit (5) using a liquid nitrogen, characterized in that for further controlling the power supply of the power supply (7).
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