KR101778602B1 - 플라즈마 증착 장치용 전극 본체 구동수단 - Google Patents

플라즈마 증착 장치용 전극 본체 구동수단 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 증착 장치용 전극 본체 구동수단에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 진공 챔버의 외부에서 착탈식으로 진공 챔버 내부의 전극 본체와 체결되어, 진공 챔버 내부에서 자기장 발생영역(증착에 이용되는 영역)을 최대화할 수 있고, 고장 발생시 진공 챔버를 개방하지 않고 외부에서 간편하게 유지보수할 수 있으며, 전극 본체 내부의 마그넷과는 별개로 전극 본체만을 회전시킬 수 있는 플라즈마 증착 장치용 전극 본체 구동수단에 관한 것이다.

Description

플라즈마 증착 장치용 전극 본체 구동수단{driving means of electrode case for plasma deposition apparatus}
본 발명은 플라즈마 증착 장치용 전극 본체 구동수단에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 진공 챔버의 외부에서 착탈식으로 진공 챔버 내부의 전극 본체와 체결되어, 진공 챔버 내부에서 자기장 발생영역(증착에 이용되는 영역)을 최대화할 수 있고, 고장 발생시 진공 챔버를 개방하지 않고 외부에서 간편하게 유지보수할 수 있으며, 전극 본체 내부의 마그넷과는 별개로 전극 본체만을 회전시킬 수 있는 플라즈마 증착 장치용 전극 본체 구동수단에 관한 것이다.
증착 공정은 주로 반도체나 디스플레이, 태양전지 또는 터치 패널 등의 제조분야에서 기재에 박막을 증착하는데 이용된다.
이와 같은 증착 공정은 진공 증착법, 스퍼터링(Sputtering)법, 이온플레이팅법으로 분류되는 물리 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD)과 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD) 등으로 분류될 수 있다.
이 중, 스퍼터링 방식과 플라즈마 화학 기상 증착 방식은 비교적 낮은 진공도에서 플라스마를 발생시키고, 이온화된 아르곤 등의 가스를 가속하여 증착물질인 타켓에 충돌시켜, 목적의 원자를 분출하여 기판상에 박막이 증착되게 하는 박막 증착 공정이다.
이러한 스퍼터링 방식 또는 플라즈마 화학 기상 방식을 적용하여, 박막을 증착하는 플라즈마 증착 장치가 개발되고 이용되고 있으며, 본 출원인은 한국 등록특허 제10-1160680호(원통형 스퍼터링 캐소드)를 제안한 바 있다.
종래의 원통형 스퍼터링 캐소드는 전극과 마그넷이 서로 독립적으로 회전할 수 있어, 전극 표면의 자기장 세기나 위치를 효과적으로 조절할 수 있는 장점이 있으나, 마그넷을 회전시키기 위한 앤드 캡 축이 캡의 외측으로 돌출되어 있고, 엔드 캡 축을 회전시키기 위한 앤드 블럭이 본체(백킹 플레이트)의 양단 내측에 일체로 결합되어 있으므로, 캐소드 전체의 길이가 길어지는 문제점 있다.
이러한 문제점은 캐소드 전체에서 타켓이 코팅되는 영역을 제한하며, 이는 챔버 내부 전체에 증착물질이 균일하게 증착되지 못하므로 증착 품질이나 증착 효율을 떨어뜨리는 원인이 된다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 진공 챔버의 외부에서 착탈식으로 전극 본체와 체결되어, 캐소드 전극의 전체 길이는 축소할 수 있고, 전체 길이 대비 자기장 발생 영역(증착에 이용되는 영역)을 최대화할 수 있는 플라즈마 증착 장치용 전극 본체 구동수단을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 간단한 체결구조로 캐소드 전극 내부에 구비된 마그넷과는 별개로 전극 본체만을 회전시킬 수 있는 플라즈마 증착 장치용 전극 본체 구동수단을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 고장 발생시 진공 챔버를 개방하지 않고 외부에서 간편하게 유지보수할 수 있는 플라즈마 증착 장치용 전극 본체 구동수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 진공 챔버의 외벽을 관통하여 상기 진공 챔버 내부에 구비된 캐소드 전극의 전극 본체와 체결되어, 상기 전극 본체를 회전시키기 위한 전극 본체 구동수단으로, 소정 위치에 모터 구동축 삽입부가 형성된 케이스; 상기 케이스의 내부에서 회전가능하도록 구비되며, 상기 모터 구동축 삽입부에 삽입되는 모터 구동축에 의해 회전되는 동력전달 기어; 일측은 상기 동력전달 기어와 결합되고, 타측은 상기 전극 본체와 체결되어, 상기 동력전달 기어의 회전력에 의해 회전하여 상기 전극 본체를 회전시키는 샤프트;를 포함하고, 상기 샤프트는 상기 캐소드 전극의 내부에 구비된 마그넷과는 별개로 상기 전극 본체만을 회전시키는 것을 특징으로 하는 전극 본체 구동수단을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 모터 구동축을 갖고, 상기 케이스에 결합하여, 상기 동력전달 기어에 동력을 제공하는 모터;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 케이스의 일측은 상기 진공 챔버의 벽체에 관통하여 끼워진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 샤프트의 타측에는 상기 전극 본체와 치형 결합할 수 있는 치구가 형성된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 샤프트는 중공이 형성된 원통 형상으로, 상기 전극 본체와 체결되었을 때, 상기 중공과 상기 전극 본체의 내부공간이 서로 연통된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 케이스의 타측을 통해 삽입되며, 상기 샤프트의 일측 중공에 끼워져 외부의 냉각수를 상기 샤프트를 통해 상기 전극 본체의 내부 공간으로 공급할 수 있는 냉각수 공급라인;을 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 냉각수 공급라인의 외측에 끼워져, 상기 샤프트의 내측면과 상기 냉각수 공급라인의 외측면 사이의 틈을 차단하는 오일 씰;을 더 포함하여, 유입된 냉각수가 상기 샤프트의 일측으로 배출되지 않게 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 일측은 상기 샤프트의 중공에 끼워지고, 타측은 상기 샤프트의 타측 외부로 노출되는 스프링;을 더 포함하고, 상기 스프링은 상기 마그넷을 상기 샤프트의 축방향으로 이동되지 않게 탄성 가압하여 지지한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 샤프트의 일측 단부에 접촉하도록 체결되고, 외부의 전원을 인가 받는 전원 공급판;을 더 포함하고, 상기 전원 공급판에 인가된 전원은 상기 샤프트를 통해 상기 전극으로 전달된다.
또한, 본 발명은 증착 대상물인 기재를 내부공간에 위치시킬 수 있는 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내부에서 회전가능하도록 구비되는 전극 본체와 상기 전극 본체 내측에 구비되는 마그넷을 포함하여, 상기 기재를 향해 플라즈마를 발생시키는 캐소드 전극; 상기 전극 본체와 체결되어 상기 전극 본체를 회전시키는 본 발명에 따른 전극 본체 구동수단; 및 상기 마그넷과 체결되어 상기 마그넷을 회전시키는 마그넷 구동수단;을 포함하는 하는 플라즈마 증착 장치를 더 제공한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 플라즈마 증착 장치용 전극 본체 구동수단에 의하면, 진공 챔버의 외부에서 착탈식으로 전극 본체와 체결되어, 캐소드 전극의 전체 길이는 축소할 수 있고, 전체 길이 대비 자기장 발생 영역을 최대화할 수 있으므로, 챔버 내부에서 증착 물질이 균일하게 비산되게 하여 증착 품질, 증착 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 플라즈마 증착 장치용 전극 본체 구동수단에 의하면, 챔버의 외부에서 캐소드 전극의 전극 본체와 간단한 구조로 체결될 수 있는 장점을 지닌다.
또한, 본 발명의 플라즈마 증착 장치용 전극 본체 구동수단에 의하면, 고장 발생시 진공 챔버를 개방하지 않고 외부에서 간편하게 유지보수할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 본체 구동수단이 설치된 플라즈마 증착장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 증착장치의 캐소드 전극을 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 본체 구동수단을 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터가 설치된 전극 본체 구동수단을 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 본체 구동수단을 보여주는 단면도이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 본체 구동수단(100)이 설치된 플라즈마 증착장치를 보여주는 도면이고, 도 2는 상기 플라즈마 증착장치의 캐소드 전극을 보여주는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 본체 구동수단(100)은 진공 챔버(210)의 외벽을 관통하여, 상기 진공 챔버(210) 내부에 구비된 캐소드 전극(220)의 일측에 체결되어, 상기 캐소드 전극 중 전극 본체(221)만을 회전시키기 위한 구동수단이다.
또한, 상기 전극 본체 구동수단(100)은 상기 진공 챔버(210), 상기 캐소드 전극(220) 및 마그넷 구동수단(230)과 함께 하나의 플라즈마 증착 장치로 제공될 수 있다.
여기서, 상기 진공 챔버(210)의 내부 공간에는 증착 대상물인 기재가 위치하고, 상기 캐소드 전극(220)은 상기 기재를 향해 플라즈마를 발생시키는 전극이며, 물리 증착(PVD), 화학 기상 증착(CVD)용으로 이용이 가능하다.
또한, 상기 캐소드 전극(220)은 상기 전극 본체(221)와 상기 전극 본체(221) 내부에 구비되는 마그넷(222)을 포함하여 이루어지며, 상기 마그넷 구동수단(230)은 상기 캐소드 전극(220)의 마그넷(222)과 체결되어, 상기 마그넷(222)을 회전시킨다.
또한, 상기 마그넷 구동수단(230) 역시 상기 진공 챔버(210)의 외벽을 관통하여 상기 캐소드 전극(220)의 상기 마그넷(222)과 체결되며, 상기 전극 본체(221)와는 별개로 상기 마그넷(222)만을 회전시키는 역할을 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 본체 구동수단(100)의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 본체 구동수단(100)에 모터가 설치된 모습을 보여주는 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 본체 구동수단(100)의 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 본체 구동수단(100)은 진공 챔버(210)의 외벽을 관통하여 캐소드 전극(220)의 전극 본체(221)와 착탈식으로 체결되어, 상기 전극 본체(221)를 회전시키는 구동수단으로서, 케이스(110), 동력전달 기어(120), 샤프트(130)를 포함한다.
상기 케이스(110)는 내부에 상기 동력전달 기어(120)와 상기 샤프트(130)를 수용하는 케이스이다.
또한, 상기 케이스(110)의 일측(111)은 상기 진공 챔버(210)의 벽체에 관통하여 상기 전극 본체(221)와 체결될 수 있다.
상기 동력전달 기어(120)는 상기 케이스(110)의 내부에서 회전가능하도록 구비되는 기어로서, 외부의 모터의 구동력을 인가받아 상기 샤프트(130)로 구동력을 전달한다.
또한, 상기 케이스(110)의 소정 위치에는 모터 구동축 삽입부(110a)가 형성되며, 상기 모터 구동축 삽입부(110a)에 삽입되는 모터 구동축은 상기 동력전달 기어(120)와 기어결합(치합)된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전극 본체 구동수단(100)은 상기 모더 구동축을 갖고, 상기 케이스(110)에 결합하여, 상기 동력전달 기어(120)에 동력을 제공하는 모터(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 샤프트(130)는 일측이 상기 동력전달 기어(120)와 결합되고, 타측은 상기 전극 본체(221)와 체결되어, 상기 동력전달 기어(120)의 회전력에 의해 회전하여, 상기 전극 본체(221)를 회전시킨다.
또한, 상기 샤프트(130)의 타측에는 상기 전극 본체(211)와 치형 결합할 수 있는 치구(131)가 형성될 수 있다.
이는 상기 샤프트(120)와 상기 전극 본체(211)의 체결을 용이하게 하기 위함이다.
또한, 상기 샤프트(130)는 중공(130a)이 형성된 원통형상이며, 상기 전극 본체(211)와 체결되었을 때, 상기 중공(130a)과 상기 전극 본체(221)의 내부공간(221a)이 서로 연통되는 것이 바람직하다.
이는 외부의 냉각수가 상기 중공(130a)을 통해 상기 전극 본체(221)의 내부공간으로 유입되게 하여, 상기 전극 본체(221)와 상기 마그넷(222)을 냉각함으로써, 상기 전극 본체(221)와 상기 마그넷(222)의 열 손상을 방지할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 전극 본체 구동수단(100)은 냉각수 공급라인(150)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 냉각수 공급라인(150)은 상기 케이스(110)의 타측을 통해 삽입되고, 상기 샤프트(130)의 중공에 끼워져, 외부의 냉각수를 상기 샤프트(130)를 통해 상기 전극 본체(221)의 내부공간(221a)으로 공급할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 전극 본체 구동수단(100)은 상기 냉각수 공급라인(150)의 외측에 끼워지는 오일 씰(160)을 더 포함할 수 있다.
이는 상기 오일 씰(160)이 상기 샤프트(130)의 내측면과 상기 냉각수 공급라인(150)의 외측면 사이의 틈을 차단하여, 유입된 냉각수가 상기 샤프트(130)의 일측으로 배출되지 않게 하기 위함이다.
또한, 본 발명에 따른 전극 본체 구동수단(100)은 일측이 상기 샤프트(130)의 중공(130a)에 끼워지고, 타측은 상기 샤프트(130)의 타측 외부로 노출되는 스프링(170)을 더 포함할 수 있다.
이는 상기 스프링(130)이 상기 마그넷(222)을 상기 샤프트(130)의 축방향으로 이동되지 않게 탄성 가압하여 지지하기 위함이다.
또한, 본 발명에 따른 전극 본체 구동수단(100)은 전원 공급판(180)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전원 공급판(180)은 상기 샤프트(130)의 일측 단부에 접촉하도록 체결되고, 외부의 전원을 인가받아, 인가된 전원이 상기 샤프트(130)를 통해 상기 캐소드 전극(220)으로 전달되게 한다.
즉, 본 발명에 따른 전극 본체 구동수단(100)은 상기 캐소드 전극(220)의 내부에 구비된 마그넷(222)과는 별개로, 상기 전극 본체(221)만을 회전시킨다.
이에 따라, 증착 공정 중에, 상기 전극 본체(221)의 외부 전체 영역을 플라즈마 발생에 고루 이용할 수 있어, 상기 전극 본체(221)의 국부적인 손상을 방지할 수 있고, 상기 캐소드 전극(220)의 수명을 증가시킬 수 있게 된다.
특히, 본 발명에 따른 전극 본체 구동수단(100)은 상기 진공 챔버(210)의 외부에서 상기 진공 챔버(210)를 관통하여, 상기 캐소드 전극(220)의 전극 본체(221)와 착탈식으로 체결되므로, 종래의 구동수단과 전극 본체가 일체화된 캐소드 전극과 비교하여, 상기 캐소드 전극(220)의 전체 길이는 축소할 수 있다.
이는, 진공 챔버의 내부에는 마그넷이 구비된 전극 본체만이 위치하므로, 진공 챔버 내부 공간에서 자기장 발생 영역을 최대화할 수 있다는 것을 의미하며, 이에 따라 챔버 내부에서 증착 물질이 균일하게 비산되게 함으로써, 증착 품질 및 증착 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
또한, 고장 발생시 진공 챔버를 개방하지 않고, 외부에서 간편하게 유지보수할 수 있는 장점을 지닌다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
210 : 진공 챔버 220 : 캐소드 전극
221 : 전극 본체 222 : 마그넷
230 : 마그넷 구동수단
100 : 전극 본체 구동수단
110 : 케이스 120 : 동력 전달기어
130 : 샤프트 130a: 중공
131 : 치구 140 : 모터
150 : 냉각수 공급라인 160 : 오일 씰
170 : 스프링 180 : 전원 공급판

Claims (10)

  1. 진공 챔버의 외벽을 관통하여 상기 진공 챔버 내부에 구비된 캐소드 전극의 전극 본체와 체결되어, 상기 전극 본체를 회전시키기 위한 전극 본체 구동수단으로,
    소정 위치에 모터 구동축 삽입부가 형성된 케이스;
    상기 케이스의 내부에서 회전가능하도록 구비되며, 상기 모터 구동축 삽입부에 삽입되는 모터 구동축에 의해 회전되는 동력전달 기어;
    일측은 상기 동력전달 기어와 결합되고, 타측은 상기 전극 본체와 체결되어, 상기 동력전달 기어의 회전력에 의해 회전하여 상기 전극 본체를 회전시키는 샤프트;를 포함하고,
    상기 샤프트는 중공이 형성된 원통 형상으로, 상기 전극 본체와 체결되었을 때, 상기 중공과 상기 전극 본체의 내부공간이 서로 연통되게 하며, 상기 캐소드 전극의 내부에 구비된 마그넷과는 별개로 상기 전극 본체만을 회전시키고,
    상기 케이스의 타측을 통해 삽입되며, 상기 샤프트의 일측 중공에 끼워져 외부의 냉각수를 상기 샤프트를 통해 상기 전극 본체의 내부공간으로 공급할 수 있는 냉각수 공급라인; 및 상기 냉각수 공급라인의 외측에 끼워져, 상기 샤프트의 내측면과 상기 냉각수 공급라인의 외측면 사이의 틈을 차단하는 오일 씰;을 더 포함하며, 상기 오일씰은 유입된 냉각수가 상기 샤프트의 일측으로 배출되지 않게 하는 것을 특징으로 하는 전극 본체 구동수단.
  2. 제 1항에 있어서,
    모터 구동축을 갖고, 상기 케이스에 결합하여, 상기 동력전달 기어에 동력을 제공하는 모터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 본체 구동수단.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 케이스의 일측은 상기 진공 챔버의 벽체에 관통하여 끼워지는 것을 특징으로 하는 전극 본체 구동수단.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 샤프트의 타측에는 상기 전극 본체와 치형 결합할 수 있는 치구가 형성된 것을 특징으로 하는 전극 본체 구동수단.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 4항에 있어서,
    일측은 상기 샤프트의 중공에 끼워지고, 타측은 상기 샤프트의 타측 외부로 노출되는 스프링;을 더 포함하고,
    상기 스프링은 상기 마그넷을 상기 샤프트의 축방향으로 이동되지 않게 탄성 가압하여 지지하는 것을 특징으로 하는 전극 본체 구동수단.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 샤프트의 일측 단부에 접촉하도록 체결되고, 외부의 전원을 인가 받는 전원 공급판;을 더 포함하고,
    상기 전원 공급판에 인가된 전원은 상기 샤프트를 통해 상기 전극으로 전달되는 것을 특징으로 하는 전극 본체 구동수단.
  10. 증착 대상물인 기재를 내부공간에 위치시킬 수 있는 진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내부에서 회전가능하도록 구비되는 전극 본체와 상기 전극 본체 내측에 구비되는 마그넷을 포함하여, 상기 기재를 향해 플라즈마를 발생시키는 캐소드 전극;
    상기 전극 본체와 체결되어 상기 전극 본체를 회전시키는 제 1항 내지 제 4항, 제 8항 및 제 9항 중 어느 한 항의 전극 본체 구동수단; 및
    상기 마그넷과 체결되어 상기 마그넷을 회전시키는 마그넷 구동수단;을 포함하는 플라즈마 증착 장치.
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