KR101616855B1 - 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치 - Google Patents

플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아크 증발부 및 상기 아크 증발부로부터 발생된 하전입자를 기판으로 유도하기 위한 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치에 있어서, 상기 아크 증발부는 제1타겟부재 및 상기 제1타겟부재와 인접하여 위치하는 제2타겟부재를 포함하고, 상기 플라즈마 덕트부는 상기 제1타겟부재의 끝단과 인접하여 위치하는 제1배플부재 및 상기 제2타겟부재의 끝단과 인접하여 위치하는 제2배플부재를 포함하는 진공 아크 증착 장치에 관한 것으로, 상기 아크 증발부는 적어도 2개 이상의 타겟부재를 포함하고 있기 때문에, 진공아크를 이용한 박막을 증착함에 있어서, 하전입자가 발생되는 부분이 복수개에 해당하므로, 공정 시간이 감소할 뿐만 아니라, 대면적의 박막을 증착하는 데에 유리한 장점이 있다.

Description

플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치{A VACUUM ARC DEPOSITION DEVICE COMPRISING PLASMA DUCT}
본 발명은 음극 아크 방전에 의해 증착물질의 하전입자가 발생되는 아크증발부와, 상기 하전입자가 증착되는 기판 및 상기 아크증발부를 수용하여 대기와 차단시키며 굴곡부를 가지는 플라즈마 덕트와, 자장 형성에 의해 상기 하전입자를 상기 기판으로 이동시키기 위하여 상기 플라즈마 덕트 외주에 설치되는 자기장발생수단을 포함하는 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치에 관한 것이다.
일반적으로 진공 코팅 방법 중 물리적 증발 증착법의 한가지인 아크 증착방법은 타겟 전단에 플라즈마 덕트를 부착하여 타겟으로부터 아크 방전에 의해 발생된 하전입자, 다시 말하면 플라즈마를 코팅 대상 기판까지 수송하여, 이 기판 상에 박막을 증착하는 방법이다.
이러한 아크 증착방법을 단순한 절삭공구 및 일반금형 뿐만 아니라, 정밀금형의 코팅 및 반도체소자 개발에도 응용될 수 있도록 하기 위하여, 아크 증착방법에 의해 생성된 막의 질을 저하시키는 원인이 되는 대형 미립자(Macroparticle)가 코팅 대상 기판에 증착되지 않도록 할 수 있는 진공아크를 이용한 박막 증착장치를 만들기 위한 여러 방안이 모색되고 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 덕트를 포함하는 진공 아크 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 플라즈마 덕트를 포함하는 진공 아크 증착 장치(300)는 아크를 발생시키기 위한 아크 발생부(310) 및 상기 아크 발생부(310)로부터 발생된 아크가 공급되는 진공 챔버부(320)를 포함한다.
상기 아크 발생부(310)는 카본 아크 타겟(311)을 포함하는 아크 증발부(312)를 포함하며, 상기 아크 증발부(312)로 발생된 아크를 여과하기 위한 필터부(313)을 포함하고 있다.
이때, 상기 필터부(313)는 자장 여과 필터일 수 있으며, 이는 아크 방전 분야에서 자명한 사항이므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
즉, 일반적인 플라즈마 덕트를 포함하는 진공 아크 증착 장치는 상기 아크 증발부(312)로 부터 발생된 증발물 중 전기를 띤 하전입자인 플라즈마는 잘 통과하게 만들면서 불순물인 미립자(macro-particle)는 상기 필터부(313)를 통해 여과함으로써, 상기 진공 챔버부(320)에 불순물이 포함되지 않는 코팅막을 증착할 수 있게 하는 자장 여과 아크 소스에 해당한다.
한편, 상기 아크 발생부(310)는 상기 아크 증발부에 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급부를 더 포함할 수 있다.
계속해서, 도 1을 참조하면, 상기 진공 챔버부(320)는 반응챔버(321) 및 상기 반응 챔버의 내부에 위치하고, 모재(또는, 기판)(100)를 안착시키기 위한 지그부(322)를 포함하며, 상기 반응 챔버(320)에 전원을 인가하기 위한 전원 인가부(323) 및 상기 반응 챔버(320)의 진공을 제어하기 위한 진공 펌프부(324)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 지그부(322)는 회전이 가능한 회전 지그일 수 있다.
이때, 일반적인 플라즈마 덕트를 포함하는 진공 아크 증착 장치(300)에서의 상기 아크 증발부(312)는 단일의 카본 아크 타겟(311)을 포함하고 있어, 진공아크를 이용한 박막을 증착함에 있어서, 공정 시간이 증가할 뿐만 아니라, 대면적의 박막을 증착하는 데에 한계가 있는 문제점이 있다.
한국공개특허 10-2010-0095204
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 진공 아크를 이용한 박막의 증착에 있어서, 공정시간을 감소시키고, 대면적의 막을 증착할 수 있는 플라즈마 덕트를 포함하는 진공 아크 증착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 아크 증발부 및 상기 아크 증발부로부터 발생된 하전입자를 기판으로 유도하기 위한 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치에 있어서, 상기 아크 증발부는 제1타겟부재 및 상기 제1타겟부재와 인접하여 위치하는 제2타겟부재를 포함하고, 상기 플라즈마 덕트부는 상기 제1타겟부재의 끝단과 인접하여 위치하는 제1배플부재 및 상기 제2타겟부재의 끝단과 인접하여 위치하는 제2배플부재를 포함하는 진공 아크 증착 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1타겟부재를 지지하기 위한 제1음극체 및 상기 제2타겟부재를 지지하기 위한 제2음극체를 더 포함하고, 상기 아크 증발부는 몸체부를 더 포함하며, 상기 몸체부는 상기 제1음극체 및 제2음극체를 지지하는 진공 아크 증착 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 아크 증발부는 상기 제1타겟부재 및 상기 제2타겟부재의 외측에 위치하여, 상기 제1타겟부재 및 상기 제2타겟부재의 각각의 아크발생면에서 아크의 운동을 조절하는 아크조절 자장원을 더 포함하는 진공 아크 증착 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 플라즈마 덕트부는 상기 제1배플부재를 지지하기 위한 제1배플부재 지지부 및 상기 제2배플부재를 지지하기 위한 제2배플부재 지지부를 더 포함하는 진공 아크 증착 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 아크 증발부는 상기 제1타겟부재의 전부를 커버하는 제1커버부재 및 상기 제2타겟부재의 전부를 커버하는 제2커버부재를 더 포함하는 진공 아크 증착 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1배플부재 지지부는 상기 제1커버부재와 일체로 형성되고, 상기 제2배플부재 지지부는 상기 제2커버부재와 일체로 형성되는 진공 아크 증착 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 플라즈마 덕트부는, 상기 아크 증발부와 동일 선상에 위치하는 직선부 및 상기 직선부로부터 휘어진 굴곡부를 포함하는 플라즈마 덕트를 포함하며, 상기 플라즈마 덕트의 굴곡부의 내측에 위치하고, 아크 증발물질의 일부를 흡착 제거하기 위한 배플을 더 포함하는 진공 아크 증착 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1배플부재 및 상기 제2배플부재는 상기 플라즈마 덕트의 직선부의 내측에 위치하는 진공 아크 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1배플부재와 연속적으로 배치되고, 상기 플라즈마 덕트의 굴곡부의 내측에 위치하는 제1보조배플부재 및 상기 제2배플부재와 연속적으로 배치되고, 상기 플라즈마 덕트의 굴곡부의 내측에 위치하는 제2보조배플부재를 더 포함하는 진공 아크 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1보조배플부재를 지지하기 위한 제1보조배플부재 지지부 및 상기 제2보조배플부재를 지지하기 위한 제2보조배플부재 지지부를 더 포함하는 진공 아크 장치를 제공한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 상기 아크 증발부는 적어도 2개 이상의 타겟부재를 포함하고 있기 때문에, 진공아크를 이용한 박막을 증착함에 있어서, 하전입자가 발생되는 부분이 복수개에 해당하므로, 공정 시간이 감소할 뿐만 아니라, 대면적의 박막을 증착하는 데에 유리한 장점이 있다.
또한, 본 발명에서는 제1타겟부재 내지 제3타겟부재의 끝단과 각각 인접하여 위치하는 상기 제1배플부재 내지 상기 제3배플부재를 통하여, 플라즈마 덕트의 내측 공간이 증가함에 따른 미소입자 및 중성입자의 기판 도달 가능성을 감소시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 덕트를 포함하는 진공 아크 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 2는 일반적인 구조의 플라즈마 덕트를 포함하는 진공 아크 증착 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치를 도시하는 개략적인 도면이고, 도 3c는 도 3a의 수직 단면을 도시하는 개략적인 도면이다.
도 4a는 복수의 타겟부재를 포함하는 진공 아크 장치를 도시한 개략적인 모식도이다.
도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 복수의 타겟부재를 포함하는 진공 아크 장치를 도시한 개략적인 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 덕트부를 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 제1실시예에 따른 아크 증발부를 도시한 개략적인 분리 사시도이고, 도 6b는 본 발명의 제1실시예에 따른 아크 증발부를 도시한 개략적인 결합 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 8a는 본 발명에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치의 다른 예를 도시한 개략적인 도면이고, 도 8b는 8a의 I-I선 및 II-II선에 따른 단면의 일예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치를 도시하는 개략적인 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 일반적인 구조의 플라즈마 덕트를 포함하는 진공 아크 증착 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다. 이때, 도 2에 도시된 진공 아크 증착 장치는 특허등록 제230279호에 개시되어 있는 박막 증착장치의 일부를 도시하였다.
도 2를 참조하면, 일반적인 구조의 플라즈마 덕트를 포함하는 진공 아크 증착 장치는 음극 아크 방전에 의해 증착 물질의 하전입자가 발생되는 아크증발부(10) 및 상기 아크 증발부(10)로부터 발생된 하전입자를 기판(미도시)으로 유도하기 위한 플라즈마 덕트부(20)를 포함한다.
상기 아크 증발부(10)는 아크 증발물질을 방출하는 타겟부재(12) 및 상기 타겟부재(12)를 지지하기 위한 음극체(11)를 포함하며, 또한, 상기 타겟부재(12)와 접촉하여 아크를 발생시키기 위한 촉발전극, 상기 타겟부재(12)의 외주에 설치되어 방전 아크를 구속하는 아크방전 구속링(14) 및 상기 타겟부재(12)의 아크발생면에서 아크의 운동을 조절하는 아크조절 자장원(13)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 타겟부재(12)를 지지하는 상기 음극체(11)는 대략 0∼-100V의 음전압(0∼300A의 전류)이 출력되는 아크전원공급부(40)의 음전극에 연결되어 있으며, 상기 타겟부재(12)는 상기 음극체(11)와 통전된다.
상기 타겟부재(12)에 음전압이 걸려 있는 상태에서 상기 플라즈마 덕트부(20)의 일측에 회동 가능하게 마련된 상기 촉발전극이 접촉되었다가 떨어지면서 아크 방전이 일어나게 되고, 이에 따라 상기 타겟부재(12)의 표면 즉, 아크발생면에서 아크 증발물질 예컨대, 하전입자가 발생하게 된다.
또한, 상기 아크 방전 구속링(14)은 타겟부재(12)의 아크발생면에서 발생되는 아크 방전에 의한 아크와 상호작용할 수 있도록 링형의 자성체로 구비될 수 있다.
상기 아크조절 자장원(13)은 상기 음극체(11) 내측의 상기 타겟부재(12)의 배면에 설치되어 상기 타겟부재(12)의 아크발생면에서 발생되는 아크의 운동을 조절할 수 있다.
계속해서 도 2를 참조하면, 상기 플라즈마 덕트부(20)는 상기 아크 증발부(10)와 연속되며, 직선부 및 상기 직선부로부터 휘어지는 굴곡부를 포함하는 플라즈마 덕트(21)를 포함할 수 있다.
상기 굴곡부는 상기 아크 증발물질 중 미소입자 및 중성입자 등이 진공 챔버부(미도시) 내의 모재 또는 기판(미도시)에 도달되지 못하도록 이 플라즈마 덕트(21)의 중심축을 따라 대략 30도 내지 120도 사이의 각도로 휘어진 통형으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 굴곡부가 대략 60도 구부러지게 구비되어, 자기장발생수단(31, 32, 33)에 의해 가이드된 하전입자만이 기판(미도시)에 도달될 수 있도록 구비된다.
이때 상기 플라즈마 덕트(21)의 직선부는 상기 타겟부재(12)에서 기판쪽으로 진행하는 중성입자 및 미소입자가 직선으로 진행했을 때, 상기 기판에 도달될 수 없도록 소정 길이 이상으로 만들어 질 수 있다.
즉, 상기 자기장발생수단에 의해 상기 플라즈마 덕트(21) 내에 형성된 자기장에 영향을 받지 않는 미소입자 및 중성입자 등이 상기 플라즈마 덕트(21)의 직선부에서 직진했을 때, 플라즈마 덕트(21)의 내벽에 흡착될 수 있도록, 플라즈마 덕트(21)의 굴곡부에서 다른 직선부까지의 길이가 그 구부러진 각에 따라 소정 길이 이상으로 구비되어, 상기 타겟부재(12)와 기판이 차단될 수 있도록 마련될 수 있다.
계속해서 도 2를 참조하면, 상기 플라즈마 덕트부(20)는 상기 플라즈마 덕트(21)의 내측에 위치하고, 상기 아크 증발물질의 일부를 흡착 제거하기 위한 배플(22)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 배플(22)은 상기 플라즈마 덕트(21)의 내측벽에 위치하여, 상기 아크 증발물질 중 상기 플라즈마 덕트(21) 내로 진행하는 미소입자 및 중성입자를 흡착 제거하여, 상기 미소입자 및 상기 중성입자가 상기 기판에 도달되지 않도록 차단할 수 있다.
이때, 상기 배플(22)은 상기 플라즈마 덕트(21)의 내벽으로부터 중심축으로 돌출되게 설치된 다수의 플레이트가 연속적으로 구비된 형태에 해당할 수 있으며, 당업계에서 상기 배플은 자명한 것이므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 플라즈마 덕트부(20)는 상기 플라즈마 덕트(21)의 외측에 위치하는 자기장 발생수단(31, 32, 33)을 포함할 수 있으며, 상기 자기장 발생수단은 상기 플라즈마 덕트(21)를 둘러싸고, 상기 아크 증발부(10) 주위에 배치되는 제1자장원(31) 및 상기 플라즈마 덕트(21)를 둘러싸고, 상기 기판의 주위에 배치되는 제2자장원(33)을 포함할 수 있으며, 상기 제1자장원(31) 및 상기 제2자장원(33)의 사이에 배치되는 유도자장원(32)을 포함할 수 있다.
상기 제1자장원(31)은 아크발생면에서 발생된 하전입자가 플라즈마 덕트(21)의 일 직선부를 진행하도록 유도하며, 상기 유도자장원(32)은 굴곡부에서 하전입자가 플라즈마 덕트(21)의 내벽에 부딪히지 않도록 하전입자의 방향을 바꾸어 줄 수 있다.
또한, 상기 제2자장원(33)은 제1자장원(31)과 유도자장원(32)에 의해 방향이 바뀐 하전입자의 기판에서의 분포 및 방향을 조절할 수 있다.
이러한, 자기장 발생수단은 당업계에서 자명한 것이므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 제1자장원(31), 상기 제2자장원(33), 상기 유도자장원(32) 및 아크조절 자장원(13)은 각각 코일전원공급기(50)로부터 전류를 공급받을 수 있다.
또한, 일반적인 구조의 플라즈마 덕트를 포함하는 진공 아크 증착 장치는 상기 기판에 화합물의 증착 즉, 코팅이 가능하도록 N2, AR, O2 등의 기체를 공급하는 기체 공급기(42)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은, 플라즈마 덕트를 포함하는 진공 아크 증착 장치는 타겟부재(12)에 음전압이 가해진 상태에서 촉발전극이 상기 타겟부재(12)에 접촉되었다가 떨어지면 아크 방전이 일어나게 되고, 이에 따른 아크는 상기 아크 방전 구속링(14), 상기 아크조절 자장원(13)에서 발생된 자기장에 의해 상기 타겟부재(12)의 아크발생면 상에서 구속되어 이동되면서, 하전입자를 발생시킨다.
상기 하전입자(타겟부재(12)의 이온, 전자, 대전된 하전입자)는 제1자장원(31)에 의해 유도되어 플라즈마 덕트(21)의 일 직선부을 진행하고, 유도자장원(32)에 의해 플라즈마 덕트(21)의 굴곡부에서 방향이 바뀌어 기판쪽을 향하여 진행하게 되며, 제2자장원(33)에 의해 조절되어 기판 상에 증착되게 된다.
이때, 상기 아크발생면에서 상기 하전입자와 함께 발생되는 미소입자 및 중성입자 중 일부는 플라즈마 덕트(21) 내부에서 일부 하전입자와의 충돌에 의해 이온화되어 상기 하전 입자와 마찬가지로 기판 상에 증착되게 된다.
그리고 전하를 띄지 않은 중성입자 및 미소입자는 자기장에 영향을 받지 않으므로, 직선 이동을 하면서 굴곡부를 가지는 플라즈마 덕트(21)의 내벽 및 배플(21)에 부착되어 제거된다.
따라서, 상기 중성입자 및 상기 미소입자는 상기 기판쪽으로 거의 도달되지 않게 될 수 있다.
하지만, 상술한 바와 같이, 일반적인 플라즈마 덕트를 포함하는 진공 아크 증착 장치에서의 상기 아크 증발부(10)는 타겟부재(12)를 포함하고 있으며, 진공아크를 이용한 박막을 증착함에 있어서, 하전입자가 발생되는 부분이 단일에 해당하므로, 공정 시간이 증가할 뿐만 아니라, 대면적의 박막을 증착하는 데에 한계가 있는 문제점이 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치를 도시하는 개략적인 도면이고, 도 3c는 도 3a의 수직 단면을 도시하는 개략적인 도면이다. 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치는 후술하는 바를 제외하고는 상술한 도 2의 일반적인 구조의 진공 아크 증착 장치와 동일할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치(100)는 음극 아크 방전에 의해 증착 물질의 하전입자가 발생되는 아크 증발부(110) 및 상기 아크 증발부(110)로부터 발생된 하전입자를 기판(미도시)으로 유도하기 위한 플라즈마 덕트부(120)를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치에서 상기 아크 증발부(110)는 상기 플라즈마 덕트부(120)를 개폐하기 위한 도어의 형태로 구성될 수 있으며, 도 3a는 상기 아크 증발부가 상기 플라즈마 덕트부를 개구한 상태를 도시하고 있으며, 도 3b는 상기 아크 증발부가 상기 플라즈마 덕트부를 폐구한 상태를 도시하고 있다.
다만, 본 발명에서, 상기 아크 증발부는 도어의 형태로 구성되지 않을 수도 있으며, 따라서, 본 발명은 아크 증발부가 도어 형태인지 여부에 제한되지 않는다.
상기 아크 증발부(110)는 아크 증발물질을 방출하는 적어도 2개 이상의 타겟부재(113a, 113b, 113c) 및 상기 적어도 2개 이상의 타겟부재(113a, 113b, 113c)를 각각 지지하기 위한 적어도 2개 이상의 음극체(112a, 112b, 112c)를 포함한다.
즉, 상기 아크 증발부(110)는 제1타겟부재(113a), 상기 제1타겟부재(113a)와 인접하여 위치하는 제2타겟부재(113b) 및 상기 제2타겟부재(113b)와 인접하여 위치하는 제3타겟부재(113c)를 포함하며, 상기 제1타겟부재(113a)를 지지하기 위한 제1음극체(112a), 상기 제2타겟부재(113b)를 지지하기 위한 제2음극체(112b) 및 상기 제3타겟부재(113c)를 지지하기 위한 제3음극체(112c)를 포함할 수 있다.
한편, 도면에서는 상기 타겟부재 및 상기 음극체가 각각 3개인 것으로 도시하고 있으나, 이와는 달리, 상기 타겟부재 및 상기 음극체는 적어도 2개 이상일 수 있다.
또한, 상기 아크 증발부(110)는 몸체부(111)를 포함하며, 상기 몸체부(111)는 상기 제1음극체 내지 제3음극체를 지지할 수 있다.
또한, 상기 아크 증발부(110)는 상기 제1타겟부재 내지 상기 제3타겟부재의 외측에 위치하여, 상기 제1타겟부재 내지 상기 제3타겟부재의 아크발생면에서 아크의 운동을 조절하는 아크조절 자장원(117)을 포함할 수 있으며, 이때, 상기 아크조절 자장원(117)는 상기 몸체부(111)에 체결될 수 있다.
이때, 상기 제1음극체 내지 상기 제3음극체는 대략 0∼-100V의 음전압(0∼300A의 전류)이 출력되는 아크전원공급부(미도시)의 음전극에 연결되어 있으며, 상기 각각의 타겟부재는 상기 각각의 음극체와 통전될 수 있다.
계속해서 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 상기 플라즈마 덕트부(120)는 상기 아크 증발부(110)와 연속되는 플라즈마 덕트(121)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 플라즈마 덕트(121)는 상기 아크 증발부와 동일 선상에 위치하는 직선부와 상기 직선부로부터 휘어진 굴곡부를 포함할 수 있다.
상기 굴곡부는 상기 아크 증발물질 중 미소입자 및 중성입자 등이 진공 챔버부(미도시) 내의 모재 또는 기판(미도시)에 도달되지 못하도록 이 플라즈마 덕트(121)의 중심축을 따라 대략 30도 내지 120도 사이의 각도로 휘어진 통형으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 직선부로부터 상기 굴곡부가 대략 60도 구부러지게 구비되어, 자기장발생수단(131, 132, 133)에 의해 가이드된 하전입자만이 기판(미도시)에 도달될 수 있도록 구비된다.
이는 상술한 도 2와 동일하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
계속해서 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 상기 플라즈마 덕트부(120)는 상기 플라즈마 덕트(121)의 굴곡부의 내측에 위치하고, 상기 아크 증발물질의 일부를 흡착 제거하기 위한 배플(122)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 배플(122)은 상기 플라즈마 덕트(121)의 굴곡부의 내측벽에 위치하여, 상기 아크 증발물질 중 상기 플라즈마 덕트(121) 내로 진행하는 미소입자 및 중성입자를 흡착 제거하여, 상기 미소입자 및 상기 중성입자가 상기 기판에 도달되지 않도록 차단할 수 있다.
이때, 상기 배플(122)은 상기 플라즈마 덕트(121)의 굴곡부의 내벽으로부터 중심축으로 돌출되게 설치된 다수의 플레이트가 연속적으로 구비된 형태에 해당할 수 있으며, 이는 상술한 도 2와 동일하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 플라즈마 덕트부(120)는 상기 플라즈마 덕트(121)의 외측에 위치하는 자기장 발생수단(131, 132, 133)을 포함할 수 있으며, 상기 자기장 발생수단은 상기 플라즈마 덕트(121)의 직선부를 둘러싸고, 상기 아크 증발부(110) 주위에 배치되는 제1자장원(131) 및 상기 플라즈마 덕트(121)의 굴곡부를 둘러싸고, 상기 기판의 주위에 배치되는 제2자장원(133)을 포함할 수 있으며, 상기 제1자장원(131) 및 상기 제2자장원(133)의 사이에 배치되는 유도자장원(132)을 포함할 수 있다.
상기 제1자장원(131)은 아크발생면에서 발생된 하전입자가 플라즈마 덕트(121)의 직선부를 진행하도록 유도하며, 상기 유도자장원(132)은 하전입자가 플라즈마 덕트(121)의 굴곡부의 내벽에 부딪히지 않도록 하전입자의 방향을 바꾸어 줄 수 있다.
또한, 상기 제2자장원(133)은 제1자장원(131)과 유도자장원(132)에 의해 방향이 바뀐 하전입자의 기판에서의 분포 및 방향을 조절할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에서는 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치에서의 상기 아크 증발부(110)는 적어도 2개 이상의 타겟부재를 포함하고 있기 때문에, 진공아크를 이용한 박막을 증착함에 있어서, 하전입자가 발생되는 부분이 복수개에 해당하므로, 공정 시간이 감소할 뿐만 아니라, 대면적의 박막을 증착하는 데에 유리한 장점이 있다.
다만, 상기 아크 증발부(110)가 적어도 2개 이상의 타겟부재를 포함함에 따라, 상기 아크 증발부(110)로부터 발생된 하전입자를 기판(미도시)으로 유도하기 위한 플라즈마 덕트부(120)의 크기도 증대되어야 한다.
이를 도 4a를 통해 설명하면 다음과 같다.
도 4a는 복수의 타겟부재를 포함하는 진공 아크 장치를 도시한 개략적인 모식도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 진공 아크 장치에서 복수의 타겟부재(13a, 13b, 13c)를 포함한다고 가정시, 상기 복수의 타겟부재의 면적과 대응되어 플라즈마 덕트부의 크기도 증대되어야 한다.상기 플라즈마 덕트부의 크기의 증대는 결국 플라즈마 덕트(21)의 내측 공간의 증대를 의미하며, 이는 상기 배플(21)에 의해 커버되지 않는 플라즈마 덕트의 내측 공간이 증가함을 의미한다.
즉, 상술한 바와 같이, 상기 배플(22)은 상기 플라즈마 덕트(21)의 내측벽에 위치하여, 상기 아크 증발물질 중 상기 플라즈마 덕트(121) 내로 진행하는 미소입자 및 중성입자를 흡착 제거하여, 상기 미소입자 및 상기 중성입자가 상기 기판에 도달되지 않도록 차단하여야 한다.
하지만, 상기 배플(22)이 플라즈마 덕트(21)의 내측벽에 위치하는 경우, 상기 배플(22)에 의해 커버되지 않는 플라즈마 덕트의 내측 공간이 증가하기 때문에, 그만큼 미소입자 및 중성입자가 흡착 제거되지 않고 기판에 도달될 수 있는 가능성이 증가함을 의미한다.
도 4a에서는 화살표를 통하여 제1타겟부재(13a)에서의 미소입자 및 중성입자의 진행방향을 도시하고 있으나, 이는 제2타겟부재(13b) 및 제3타겟부재(13c)에서도 동일하다.
한편, 미설명부호 12a, 12b, 12c는 음극체에 해당한다.
따라서, 본 발명에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치는 상기 제1타겟부재 내지 상기 제3타겟부재의 각각의 끝단과 인접하여 위치하는 배플부재를 포함한다.
이에 대해서는 도 3c 및 도 5를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 덕트부를 도시하는 개략적인 사시도이다.도 3c 및 도 5를 참조하면, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 아크 증발부는 제1타겟부재(113a), 상기 제1타겟부재(113a)와 인접하여 위치하는 제2타겟부재(113b) 및 상기 제2타겟부재(113b)와 인접하여 위치하는 제3타겟부재(113c)를 포함하며, 상기 제1타겟부재(113a)를 지지하기 위한 제1음극체(112a), 상기 제2타겟부재(113b)를 지지하기 위한 제2음극체(112b) 및 상기 제3타겟부재(113c)를 지지하기 위한 제3음극체(112c)를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명에서, 상기 플라즈마 덕트부(120)는, 상기 제1타겟부재(113a)의 끝단과 인접하여 위치하는 제1배플부재(116a), 상기 제2타겟부재(113b)의 끝단과 인접하여 위치하는 제2배플부재(116b) 및 상기 제3타겟부재(113c)의 끝단과 인접하여 위치하는 제3배플부재(116c)를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 제1배플부재 내지 상기 제3배플부재는 각각의 일측 끝단이 각각 상기 제1타겟부재 내지 상기 제3타겟부재의 끝단과 인접하여 위치하며, 이때, 본 발명에서 끝단과 인접하여 위치한다 함은, 상기 제1배플부재 내지 상기 제3배플부재는 각각의 일측 끝단이 각각 제1타겟부재 내지 상기 제3타겟부재의 끝단과 일정 간격 이격되어 있거나, 또는, 상기 제1배플부재 내지 상기 제3배플부재는 각각의 일측 끝단이 각각 제1타겟부재 내지 상기 제3타겟부재의 끝단의 일부를 커버하고 있음을 포함하는 의미이다.
도 3c에서는 상기 제1배플부재 내지 상기 제3배플부재는 각각의 일측 끝단이 각각 제1타겟부재 내지 상기 제3타겟부재의 끝단과 일정 간격 이격되어 있는 상태를 도시하고 있다.
즉, 본 발명에서는 상기 제1배플부재 내지 상기 제3배플부재가 각각 제1타겟부재 내지 제3타겟부재의 끝단과 인접하여 위치함으로써, 상술한 플라즈마 덕트의 내측에 위치하는 배플에 의해 커버되지 않는 영역의 아크 증발물질 중 상기 플라즈마 덕트(121) 내로 진행하는 미소입자 및 중성입자를 1차적으로 흡착 제거할 수 있다.
이를 도 4b를 통해 설명하면 다음과 같다.
도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 복수의 타겟부재를 포함하는 진공 아크 장치를 도시한 개략적인 모식도이다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 진공 아크 장치에서 복수의 타겟부재(113a, 113b, 113c)를 포함한다고 가정시, 상기 복수의 타겟부재의 면적과 대응되어 플라즈마 덕트부의 크기도 증대되어야 한다.
이때, 도 4a에서와 같이, 상기 배플이 플라즈마 덕트의 내측벽에 위치하는 경우, 상기 배플에 의해 커버되지 않는 플라즈마 덕트의 내측 공간이 증가하기 때문에, 그만큼 미소입자 및 중성입자가 흡착 제거되지 않고 기판에 도달될 수 있는 가능성이 증가함을 의미한다.
하지만, 본 발명에서는 제1타겟부재 내지 제3타겟부재의 끝단과 각각 인접하여 위치하는 상기 제1배플부재 내지 상기 제3배플부재를 통하여, 각각의 타켓부재에서 발생되는 미소입자 및 중성입자를 흡착 제거함으로써, 플라즈마 덕트의 내측 공간이 증가함에 따른 미소입자 및 중성입자의 기판 도달 가능성을 감소시킬 수 있다.
한편, 도 4b에서는 화살표를 통하여 제1타겟부재(113a)에서의 미소입자 및 중성입자의 진행방향을 도시하고 있으나, 이는 제2타겟부재(113b) 및 제3타겟부재(113c)에서도 동일하다.
이때, 상기 배플부재의 크기(예를 들면, 직경)는 상기 타겟부재의 크기의 80 내지 250% 일 수 있다.상기 배플부재의 크기가 상기 타겟부재의 크기의 80% 미만인 경우는 증착에 필요한 플라즈마의 양도 감소하는 경향이 있으며, 상기 배플부재의 크기가 상기 타겟부재의 크기의 250%를 초과하는 경우, 상기 배플부재를 통과하는 미소입자의 양이 증가하며, 전체적인 장치의 크기도 증대할 수 있으므로, 따라서, 본 발명에서 상기 배플부재의 크기(예를 들면, 직경)는 상기 타겟부재의 크기의 80 내지 250% 일 수 있다.
계속해서, 도 3c 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 덕트부(120)는 상기 제1배플부재(116a)를 지지하기 위한 제1배플부재 지지부(115a), 상기 제2배플부재(116b)를 지지하기 위한 제2배플부재 지지부(115b) 및 상기 제3배플부재(116c)를 지지하기 위한 제3배플부재 지지부(115c)를 포함한다.
즉, 상기 제1배플부재 내지 상기 제3배플부재는 각각 상기 제1배플부재 지지부 내지 상기 제3배플부재 지지부에 의해 지지될 수 있다.
한편, 상기 제1타겟부재 내지 상기 제3타겟부재는, 아크 방전에 의한 부산물이 상기 각각의 타겟부재의 주변에 분포될 수 있다.
예를 들어, 제1타겟부재가 가장 상부에 위치하고, 제2타겟부재가 중앙에 위치하며, 제3타겟부재가 가장 하부에 위치하는 경우, 제1타겟부재의 가벼운 덩어리 상태의 부산물이 제2타겟부재 및 제3타겟부재에 축적되거나 비산하여 플라즈마 덕트 전체로 퍼질 수 있다.
즉, 본 발명에서는 복수개의 타겟부재를 포함하기 때문에, 어느 하나의 타겟부재의 부산물이 다른 하나의 타겟부재에 흘러내려 축적되거나 비산됨으로써, 증착 공정에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 어느 하나의 타겟부재의 부산물이 축적되거나 비산되지 않도록, 상기 타겟부재를 커버하는 커버부재를 포함할 수 있다.
이를 도 6을 통해 설명하면 다음과 같다.
도 6a는 본 발명의 제1실시예에 따른 아크 증발부를 도시한 개략적인 분리 사시도이고, 도 6b는 본 발명의 제1실시예에 따른 아크 증발부를 도시한 개략적인 결합 사시도이다. 이때, 도 6a 및 도 6b의 단면구조는 도 3c를 참조하기로 한다.즉, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 아크 증발부는 상기 제1타겟부재(113a)의 전부를 커버하는 제1커버부재(114a), 상기 제2타겟부재(113b)의 전부를 커버하는 제2커버부재(114b) 및 상기 제3타겟부재(113c)의 전부를 커버하는 제3커버부재(114c)를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치를 도시하는 개략적인 도면이다. 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 덕트부는 후술할 바를 제외하고는 상술한 제1실시예를 참조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에서, 상기 플라즈마 덕트부(120)는, 상기 제1타겟부재(113a)의 끝단과 인접하여 위치하는 제1배플부재(116a), 상기 제2타겟부재(113b)의 끝단과 인접하여 위치하는 제2배플부재(116b) 및 상기 제3타겟부재(113c)의 끝단과 인접하여 위치하는 제3배플부재(116c)를 포함한다.
즉, 상기 플라즈마 덕트부(120)에 위치하고, 제1타겟부재 내지 제3타겟부재의 끝단과 각각 인접하여 위치하는 상기 제1배플부재 내지 상기 제3배플부재를 통하여, 각각의 타겟부재에서 발생되는 미소입자 및 중성입자를 흡착 제거할 수 있다.
이때, 본 발명의 제2실시예에서는 상기 플라즈마 덕트부(120) 뿐만 아니라, 아크 증발부(110)에도 별도의 배플부재(219a)를 포함할 수 있다.
상기 아크 증발부에 포함되는 배플부재 역시 상기 플라즈마 덕트부에 포함되는 배플부재와 동일한 역할을 수행할 수 있다.
다만, 도면에서는 아크 증발부에 포함되는 배플부재와 플라즈마 덕트부에 포함되는 배플부재가 별도의 구성으로 배치되어 있으나, 이와는 달리, 아크 증발부에 포함되는 배플부재와 플라즈마 덕트부에 포함되는 배플부재가 일체화되어 연속적으로 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 제2실시예에서는 상기 아크 증발부(110)의 배플부재(219a)를 지지하기 위한 배플부재 지지부(218a)를 더 포함할 수 있으며, 이때, 상기 배플부재 지지부(218a)는 상술한 커버부재(114a)의 내측에 위치할 수 있다.
이때, 도면에서는 상기 커버부재(114a)가 상기 배플부재 지지부(218a)와 별도의 구성으로 배치되는 것을 도시하고 있으나, 이와는 달리, 상기 배플부재 지지부(218a)가 상기 타겟부재(113a)의 전부를 커버하도록 함으로써, 상기 커버부재(114a)와 상기 배플부재 지지부(218a)가 일체화될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치의 다른예를 설명하기로 한다.
도 8a는 본 발명에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치의 다른 예를 도시한 개략적인 도면이고, 도 8b는 8a의 I-I선 및 II-II선에 따른 단면의 일예를 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치의 다른 예는 후술할 바를 제외하고는, 도 3 내지 도 7의 진공 아크 증착 장치와 동일할 수 있다.
먼저, 본 발명에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치의 다른 예는, 상술한 도 3a와 비교하여, 아크증발부 및 플라즈마 덕트부가 복수개로 구성된 예에 해당한다.
도 8a를 참조하면, 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치의 다른 예는 음극 아크 방전에 의해 증착 물질의 하전입자가 발생되는 제1아크 증발부(310) 및 상기 제1아크 증발부(310)로부터 발생된 하전입자를 기판(미도시)으로 유도하기 위한 제1플라즈마 덕트부(320)를 포함한다.
상기 제1아크 증발부(310)는 아크 증발물질을 방출하는 적어도 2개 이상의 타겟부재(313a) 및 상기 적어도 2개 이상의 타겟부재(313a)를 각각 지지하기 위한 적어도 2개 이상의 음극체(112a)를 포함한다.
즉, 상기 제1아크 증발부(310)는 제1타겟부재(313a), 상기 제1타겟부재(313a)와 인접하여 위치하는 제2타겟부재(미도시) 및 상기 제2타겟부재(미도시)와 인접하여 위치하는 제3타겟부재(미도시)를 포함하며, 상기 제1타겟부재(313a)를 지지하기 위한 제1음극체(312a), 상기 제2타겟부재(미도시)를 지지하기 위한 제2음극체(미도시) 및 상기 제3타겟부재(미도시)를 지지하기 위한 제3음극체(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1아크 증발부(310)는 몸체부(311)를 포함하며, 상기 몸체부(311)는 상기 제1음극체 내지 제3음극체를 지지할 수 있다.
계속해서 도 8a를 참조하면, 상기 제1플라즈마 덕트부(320)는 상기 제1아크 증발부(310)와 연속되는 제1플라즈마 덕트(321a, 321b)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1플라즈마 덕트(321a, 321b)는 상기 아크 증발부와 동일 선상에 위치하는 직선부(321a)와 상기 직선부로부터 휘어진 굴곡부(321b)를 포함할 수 있다.
상기 굴곡부(321b)는 상기 아크 증발물질 중 미소입자 및 중성입자 등이 진공 챔버부(미도시) 내의 모재 또는 기판(미도시)에 도달되지 못하도록 상기 제1플라즈마 덕트의 직선부(321a)의 중심축을 따라 대략 90도의 각도로 휘어진 통형으로 형성될 수 있다.
계속해서 도 8a를 참조하면, 상기 제1플라즈마 덕트부(320)는 상기 제1플라즈마 덕트의 굴곡부(321b)의 내측에 위치하고, 상기 아크 증발물질의 일부를 흡착 제거하기 위한 배플(322)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1플라즈마 덕트부(320)는, 상기 제1타겟부재(313a)의 끝단과 인접하여 위치하는 제1배플부재(316a), 상기 제2타겟부재(미도시)의 끝단과 인접하여 위치하는 제2배플부재(미도시) 및 상기 제3타겟부재(미도시)의 끝단과 인접하여 위치하는 제3배플부재(미도시)를 포함한다.
계속해서, 도 8a를 참조하면, 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치의 다른 예는 상기 제1아크 증발부(310)와 대칭되어 위치하는 제2아크 증발부(410) 및 상기 제2아크 증발부(410)로부터 발생된 하전입자를 기판(미도시)으로 유도하기 위한 제2플라즈마 덕트부(420)를 포함한다.
이때, 상기 제2플라즈마 덕트부(420)는 상기 제1플라즈마 덕트부(410)과 대칭되어 위치할 수 있다.
상기 제2아크 증발부(310)는 아크 증발물질을 방출하는 적어도 2개 이상의 타겟부재(413a) 및 상기 적어도 2개 이상의 타겟부재(413a)를 각각 지지하기 위한 적어도 2개 이상의 음극체(412a)를 포함한다.
즉, 상기 제2아크 증발부(410)는 제1타겟부재(413a), 상기 제1타겟부재(413a)와 인접하여 위치하는 제2타겟부재(미도시) 및 상기 제2타겟부재(미도시)와 인접하여 위치하는 제3타겟부재(미도시)를 포함하며, 상기 제1타겟부재(313a)를 지지하기 위한 제1음극체(412a), 상기 제2타겟부재(미도시)를 지지하기 위한 제2음극체(미도시) 및 상기 제3타겟부재(미도시)를 지지하기 위한 제3음극체(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2아크 증발부(410)는 몸체부(411)를 포함하며, 상기 몸체부(411)는 상기 제1음극체 내지 제3음극체를 지지할 수 있다.
계속해서 도 8a를 참조하면, 상기 제2플라즈마 덕트부(420)는 상기 제2아크 증발부(410)와 연속되는 제2플라즈마 덕트(421a, 421b)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1플라즈마 덕트(421a, 421b)는 상기 아크 증발부와 동일 선상에 위치하는 직선부(421a)와 상기 직선부로부터 휘어진 굴곡부(421b)를 포함할 수 있다.
상기 굴곡부(421b)는 상기 아크 증발물질 중 미소입자 및 중성입자 등이 진공 챔버부(미도시) 내의 모재 또는 기판(미도시)에 도달되지 못하도록 상기 제1플라즈마 덕트의 직선부(321a)의 중심축을 따라 대략 90도의 각도로 휘어진 통형으로 형성될 수 있다.
계속해서 도 8a를 참조하면, 상기 제2플라즈마 덕트부(420)는 상기 제2플라즈마 덕트의 굴곡부(421b)의 내측에 위치하고, 상기 아크 증발물질의 일부를 흡착 제거하기 위한 배플(322)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2플라즈마 덕트부(420)는, 상기 제1타겟부재(413a)의 끝단과 인접하여 위치하는 제1배플부재(416a), 상기 제2타겟부재(미도시)의 끝단과 인접하여 위치하는 제2배플부재(미도시) 및 상기 제3타겟부재(미도시)의 끝단과 인접하여 위치하는 제3배플부재(미도시)를 포함한다.
이때, 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 제1플라즈마 덕트의 굴곡부(321b)와 상기 제2플라즈마 덕트의 굴곡부(421b)는 동일한 구성에 해당한다.
즉, 본 발명에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치의 다른 예는, 플라즈마 덕트의 굴곡부를 기준으로, 일측에 제1아크 증발부(310) 및 제1플라즈마 덕트의 직선부(321a)가 배치되며, 타측에 제2아크 증발부(410) 및 제1플라즈마 덕트의 직선부(421a)가 배치되는 구성에 해당한다.
이와 같은, 아크증발부 및 플라즈마 덕트부가 복수개로 구성된 예는 당업계에서 자명한 사항으로, 도 8a에서는 도 2 내지 7에 따른 본 발명에 따른 구조를 도 8a에 따른 구조에 적용시킬 수 있음을 설명하는 것으로 이해될 수 있다.
다음으로, 도 8b는 8a의 I-I선 및 II-II선에 따른 단면의 일예를 도시한 도면으로, 도 8b에서는 타겟부재, 상기 타겟부재를 지지하기 위한 음극체 및 상기 타겟부재와 대응되어 위치하는 배플부재의 배치를 설명하고자 한다.
즉, I-I선에 따른 단면도에 따르면, 배플부재(316a, 316b, 316c)가 홀수개로 배치될 수 있으며, II-II선에 따른 단면도에 따르면, 배플부재(416a, 416b)가 짝수개로 배치될 수 있음을 도시하고 있다.
이들 배플부재의 개수에 따라, 상기 타겟부재 및 상기 타겟부재를 지지하기 위한 음극체의 개수도 결정될 수 있다.
즉, 아크증발부 및 플라즈마 덕트부가 복수개로 구성되는 경우, 일측에 위치하는 아크증발부 및 플라즈마 덕트부에는 2n+1(단,n은 자연수)개의 타겟부재, 상기 타겟부재를 지지하기 위한 음극체 및 상기 타겟부재와 대응되어 위치하는 배플부재가 배치될 수 있으며, 또한, 타측에 위치하는 아크증발부 및 플라즈마 덕트부에는 2n(단,n은 자연수)개의 타겟부재, 상기 타겟부재를 지지하기 위한 음극체 및 상기 타겟부재와 대응되어 위치하는 배플부재가 배치될 수 있음을 의미한다.
다만, 본 발명에서 이들 타겟부재, 상기 타겟부재를 지지하기 위한 음극체 및 상기 타겟부재와 대응되어 위치하는 배플부재의 배치 개수를 제한하는 것은 아니다.
즉, 도면에서는 I-I선에 따른 단면도에 따르면, 배플부재(316a, 316b, 316c)가 홀수개로 배치될 수 있으며, II-II선에 따른 단면도에 따르면, 배플부재(416a, 416b)가 짝수개로 배치될 수 있음을 도시하고 있으나, 이와는 달리, 이들의 개수가 동일할 수도 있음은 당연한 것이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치를 도시하는 개략적인 도면이다. 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치는 후술하는 바를 제외하고는 상술한 제1실시예의 진공 아크 증착 장치와 동일할 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치(100)는 음극 아크 방전에 의해 증착 물질의 하전입자가 발생되는 아크 증발부(110) 및 상기 아크 증발부(110)로부터 발생된 하전입자를 기판(미도시)으로 유도하기 위한 플라즈마 덕트부(120)를 포함한다.
상기 아크 증발부(110)는 아크 증발물질을 방출하는 적어도 2개 이상의 타겟부재(113a, 113b, 113c) 및 상기 적어도 2개 이상의 타겟부재(113a, 113b, 113c)를 각각 지지하기 위한 적어도 2개 이상의 음극체(112a, 112b, 112c)를 포함한다. 이는 제1실시예와 동일하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 아크 증발부(110)는 몸체부(111)를 포함하며, 상기 몸체부(111)는 상기 제1음극체 내지 제3음극체를 지지할 수 있다.
계속해서 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 상기 플라즈마 덕트부(120)는 상기 아크 증발부(110)와 연속되는 플라즈마 덕트(121)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 플라즈마 덕트(121)는 상기 아크 증발부와 동일 선상에 위치하는 직선부와 상기 직선부로부터 휘어진 굴곡부를 포함할 수 있다.
상술한 제1실시예에서와 같이, 본 발명의 제3실시예에서도, 상기 플라즈마 덕트부(120)는, 상기 제1타겟부재(113a)의 끝단과 인접하여 위치하는 제1배플부재(116a), 상기 제2타겟부재(113b)의 끝단과 인접하여 위치하는 제2배플부재(116b) 및 상기 제3타겟부재(113c)의 끝단과 인접하여 위치하는 제3배플부재(116c)를 포함한다. 이들 배플부재의 역할은 상술한 제1실시예와 동일하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명의 제1실시예에서는 상기 플라즈마 덕트(121)의 굴곡부의 내측에 위치하고, 상기 아크 증발물질의 일부를 흡착 제거하기 위한 배플(122)을 포함하는 구성에 해당한다.
하지만, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에서는 상기 플라즈마 덕트의 굴곡부의 내측에 위치하는 배플(122)의 구성이 배제될 수 있다.
다만, 제1실시예에서의 배플(122)의 구성을 배제하는 대신, 본 발명의 제3실시예에서는 상기 제1배플부재(116a)와 연속적으로 배치되고, 상기 플라즈마 덕트의 굴곡부의 내측에 위치하는 제1보조배플부재(119a)를 포함하며,
또한, 상기 제2배플부재(미도시)와 연속적으로 배치되고, 상기 플라즈마 덕트의 굴곡부의 내측에 위치하는 제2보조배플부재(미도시) 및 상기 제3배플부재(미도시)와 연속적으로 배치되고, 상기 플라즈마 덕트의 굴곡부의 내측에 위치하는 제3보조배플부재(미도시)를 포함한다.
즉, 본 발명의 제3실시예에서는 상기 제1보조배플부재 내지 상기 제3보조배플부재가 상술한 제1실시예에서의 배플의 역할을 대신할 수 있다.
한편, 미설명부호 118a는 제1보조배플부재(119a)를 지지하기 위한 제1보조배플부재 지지부로써, 즉, 본 발명의 제3실시예에서는 제1보조배플부재(119a)를 지지하기 위한 제1보조배플부재 지지부(119a), 제2보조배플부재(미도시)를 지지하기 위한 제2보조배플부재 지지부(미도시) 및 제3보조배플부재(미도시)를 지지하기 위한 제3보조배플부재 지지부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 아크 증발부 및 상기 아크 증발부로부터 발생된 하전입자를 기판으로 유도하기 위한 플라즈마 덕트부를 포함하는 진공 아크 증착 장치에 있어서,
    상기 아크 증발부는, 제1타겟부재 및 상기 제1타겟부재와 인접하여 위치하는 제2타겟부재를 포함하고,
    상기 플라즈마 덕트부는 상기 제1타겟부재의 끝단과 인접하여 위치하는 제1배플부재 및 상기 제2타겟부재의 끝단과 인접하여 위치하는 제2배플부재를 포함하고,
    상기 아크 증발부는,
    상기 제1타겟부재를 커버하는 제1커버부재 및 상기 제2타겟부재를 커버하는 제2커버부재를 더 포함하는 진공 아크 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1타겟부재를 지지하기 위한 제1음극체 및 상기 제2타겟부재를 지지하기 위한 제2음극체를 더 포함하고, 상기 아크 증발부는 몸체부를 더 포함하며,
    상기 몸체부는 상기 제1음극체 및 제2음극체를 지지하는 진공 아크 증착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크 증발부는 상기 제1타겟부재 및 상기 제2타겟부재의 외측에 위치하여, 상기 제1타겟부재 및 상기 제2타겟부재의 각각의 아크발생면에서 아크의 운동을 조절하는 아크조절 자장원을 더 포함하는 진공 아크 증착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 덕트부는,
    상기 제1배플부재를 지지하기 위한 제1배플부재 지지부 및 상기 제2배플부재를 지지하기 위한 제2배플부재 지지부를 더 포함하는 진공 아크 증착 장치.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1배플부재 지지부는 상기 제1커버부재와 일체로 형성되고, 상기 제2배플부재 지지부는 상기 제2커버부재와 일체로 형성되는 진공 아크 증착 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 덕트부는,
    상기 아크 증발부와 동일 선상에 위치하는 직선부 및 상기 직선부로부터 휘어진 굴곡부를 포함하는 플라즈마 덕트를 포함하며,
    상기 플라즈마 덕트의 굴곡부의 내측에 위치하고, 아크 증발물질의 일부를 흡착 제거하기 위한 배플을 더 포함하는 진공 아크 증착 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1배플부재 및 상기 제2배플부재는 상기 플라즈마 덕트의 직선부의 내측에 위치하는 진공 아크 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1배플부재와 연속적으로 배치되고, 상기 플라즈마 덕트의 굴곡부의 내측에 위치하는 제1보조배플부재 및 상기 제2배플부재와 연속적으로 배치되고, 상기 플라즈마 덕트의 굴곡부의 내측에 위치하는 제2보조배플부재를 더 포함하는 진공 아크 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1보조배플부재를 지지하기 위한 제1보조배플부재 지지부 및 상기 제2보조배플부재를 지지하기 위한 제2보조배플부재 지지부를 더 포함하는 진공 아크 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996026531A2 (en) * 1995-02-20 1996-08-29 Avimo Group Limited Filtered cathodic arc source
KR19980075592A (ko) * 1997-03-31 1998-11-16 윤종용 음극 아크 방전을 이용한 박막 증착장치
JP2002105628A (ja) * 2000-10-03 2002-04-10 Nissin Electric Co Ltd 真空アーク蒸着装置
US20080264341A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-30 Veeco Instruments Inc. Apparatus for cathodic vacuum-arc coating deposition
KR20100095204A (ko) 2009-02-20 2010-08-30 한국기계연구원 이중굴곡 플라즈마 덕트를 구비한 진공아크 증착장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996026531A2 (en) * 1995-02-20 1996-08-29 Avimo Group Limited Filtered cathodic arc source
KR19980075592A (ko) * 1997-03-31 1998-11-16 윤종용 음극 아크 방전을 이용한 박막 증착장치
JP2002105628A (ja) * 2000-10-03 2002-04-10 Nissin Electric Co Ltd 真空アーク蒸着装置
US20080264341A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-30 Veeco Instruments Inc. Apparatus for cathodic vacuum-arc coating deposition
KR20100095204A (ko) 2009-02-20 2010-08-30 한국기계연구원 이중굴곡 플라즈마 덕트를 구비한 진공아크 증착장치

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