KR102005555B1 - A vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures - Google Patents

A vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures Download PDF

Info

Publication number
KR102005555B1
KR102005555B1 KR1020170176341A KR20170176341A KR102005555B1 KR 102005555 B1 KR102005555 B1 KR 102005555B1 KR 1020170176341 A KR1020170176341 A KR 1020170176341A KR 20170176341 A KR20170176341 A KR 20170176341A KR 102005555 B1 KR102005555 B1 KR 102005555B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ingot
target structures
target
electron beam
insulating film
Prior art date
Application number
KR1020170176341A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190074760A (en
Inventor
오윤석
김형태
김성원
이성민
Original Assignee
한국세라믹기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국세라믹기술원 filed Critical 한국세라믹기술원
Priority to KR1020170176341A priority Critical patent/KR102005555B1/en
Publication of KR20190074760A publication Critical patent/KR20190074760A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102005555B1 publication Critical patent/KR102005555B1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
    • C23C14/30—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation by electron bombardment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • C23C14/505—Substrate holders for rotation of the substrates

Abstract

본 발명에 따른 진공증착장치는 복수의 타겟 구조체를 하나의 어셈블리로 제작함으로써, 복수의 타겟 구조체의 크기가 기존 하나의 타겟 구조체의 크기보다 커짐에 따라, 복수의 타겟 구조체보다 크기가 큰 잉곳의 전체 영역을 균일하게 용융시킬 수 있다. 따라서, 전자빔 증착용 잉곳의 효율적인 용융 공정을 확보하여 코팅의 균일도와 품질, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 진공증착장치는 진공챔버 내부의 상부 영역에 위치하고, 인가되는 전압에 의해 가열되어 전자를 방출하는 필라멘트를 포함하는 음극부; 상기 음극부의 하부 영역에 회전하도록 위치하고, 상기 음극부로부터 방출된 전자와의 충돌 및 반사에 의해 전자빔을 방출하는 복수의 타겟 구조체를 포함하는 양극부; 상기 양극부의 하부 영역에 대면하도록 위치하고, 상기 복수의 타겟 구조체로부터 방출되는 전자빔에 의해, 표면의 모든 영역이 균일하게 용융되어 기화되는 잉곳을 수용하는 잉곳 수용부; 및 상기 기화되는 잉곳 물질이 증착되도록 회전하는 기판;를 포함하고, 상기 복수의 타겟 구조체에서 전기적 간섭을 방지하기 위해, 각각의 타겟 구조체의 외곽에 링 형상의 절연막이 형성되는 것을 특징으로 한다.The vacuum evaporation apparatus according to the present invention makes the plurality of target structures in one assembly so that the size of the plurality of target structures becomes larger than the size of the existing one target structure, The area can be uniformly melted. Accordingly, it is possible to ensure an efficient melting process of the electron beam deposition ingot, thereby improving the uniformity of coating, quality, and productivity.
A vacuum deposition apparatus according to the present invention includes: a cathode section located in an upper region of a vacuum chamber and including a filament heated by an applied voltage to emit electrons; A plurality of target structures positioned to rotate in a lower region of the cathode portion and emitting electron beams by collision and reflection with electrons emitted from the cathode portion; An ingot accommodating portion positioned to face the lower region of the anode portion and accommodating an ingot in which all regions of the surface are uniformly melted and vaporized by an electron beam emitted from the plurality of target structures; And a substrate rotated to deposit the vaporized ingot material, wherein a ring-shaped insulating film is formed on the outer periphery of each target structure to prevent electrical interference in the plurality of target structures.

Description

복수의 타겟 구조체를 이용한 진공증착장치{A VACUUM DEPOSITION APPARATUS USING A PLURALITY OF TARGET STRUCTURES}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures,

본 발명은 진공증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 타겟 구조체를 포함하여 전자빔 증착용 잉곳의 효율적인 용융 공정을 확보하고, 코팅의 균일도와 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 진공증착장치에 관한 것이다. The present invention relates to a vacuum deposition apparatus, and more particularly, to a vacuum deposition apparatus including a plurality of target structures to secure an efficient melting process of an electron beam deposition ingot and improve uniformity of coating, quality and productivity will be.

전자빔 증착법(electron beam evaporation)은 물리적 기상 증착법(physical vapor deposion)의 일종으로, 전자빔으로 잉곳(ingot)을 휘발시켜서 기판(코팅모재)에 증착하는 방식이다. 전자빔 증착법은 수 keV 이상의 에너지로 전자를 가속시켜 코팅 소스인 잉곳에 조사하여 물질을 용융시키고 용융된 물질이 기체 상태로 이동하여 기판에 증착되는 막 형성 메카니즘을 갖는다. Electron beam evaporation is a type of physical vapor deposition in which an ingot is volatilized by an electron beam and deposited on a substrate (a coating base material). The electron beam deposition method has a film forming mechanism in which electrons are accelerated with an energy of several keV or more to irradiate an ingot as a coating source to melt the material, and the molten material moves to the gaseous state and is deposited on the substrate.

이때, 기판은 균일한 코팅막의 형성을 위하여 일정한 속도로 회전하며, 일정한 온도로 가열될 수 있다. 기판의 표면 온도에 따라 코팅막의 치밀도(밀도)가 달라지긴 하지만 코팅(증착) 상태의 내부 조직은 미세한 입자들이 일정한 방향으로 응집되어 있는 형태라 할 수 있다.At this time, the substrate rotates at a constant speed for forming a uniform coating film, and can be heated to a constant temperature. Although the density (density) of the coating film varies depending on the surface temperature of the substrate, the internal structure of the coating (deposition) state may be a form in which fine particles are agglomerated in a certain direction.

도 1은 종래의 진공증착장치를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 진공증착은 챔버(100) 내에 진공상태를 유지시키고 아래쪽에 증발시킬 재료(150)를 설치하게 되며, 위쪽으로는 코팅용 기판으로 금속, 세라믹, 유리 등과 같은 제품(200)을 회전판에 설치하여 회전하도록 한다. 1 is a cross-sectional view showing a conventional vacuum vapor deposition apparatus. Referring to FIG. 1, the vacuum deposition is performed by maintaining a vacuum state in the chamber 100 and installing a material 150 to be evaporated downward. On the upper side, a product 200 such as a metal, a ceramic, Is installed on the rotary plate and rotated.

진공증착에 이용되는 전자빔 장치는 필라멘트 음극부(250)와 타겟 양극부(300)로 이루어져 전자빔을 방출하게 된다. 이때, 전자빔에 의해 타겟의 크기 만큼만 잉곳 표면이 용융되므로, 잉곳의 크기가 타겟의 크기보다 큰 경우에는 잉곳 전체를 용융시키지 못하게 된다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 잉곳의 제1영역만 용융되고, 제2영역은 미용융된 것을 확인할 수 있다. The electron beam apparatus used for vacuum deposition comprises a filament cathode section 250 and a target anode section 300, and emits an electron beam. At this time, since the surface of the ingot is melted only by the size of the target by the electron beam, if the size of the ingot is larger than the size of the target, the entire ingot is not melted. 2 and 3, it can be seen that only the first region of the ingot is melted and the second region is unmelted.

이처럼, 용융 공정이 제대로 이루어지지 않는 경우, 상부의 코팅제품에 증착되는 효율이 저하되고 균일도와 품질, 생산성 모두 저하되는 문제점이 있다. If the melting process is not properly performed, the efficiency of deposition on the upper coating product is lowered, and uniformity, quality, and productivity are both lowered.

따라서, 전자빔 증착용 잉곳의 효율적인 용융 공정을 확보하여 코팅의 균일도와 품질, 생산성을 향상시킬 수 있는 진공증착장치가 필요하다.Accordingly, there is a need for a vacuum deposition apparatus capable of ensuring an efficient melting process of the electron beam deposition ingot to improve uniformity of coating, quality, and productivity.

본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0647579호(2006.11.17 등록)가 있으며, 상기 문헌에는 전자빔 증착 장치와, 이를 이용한 증착 방법이 기재되어 있다.The background art related to the present invention is Korean Patent Registration No. 10-0647579 (registered on November 17, 2006), which discloses an electron beam deposition apparatus and a deposition method using the same.

본 발명의 목적은 전자빔 증착용 잉곳의 효율적인 용융공정을 확보할 수 있는 복수의 타겟 구조체를 이용한 진공증착장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures capable of securing an efficient melting process of an electron beam deposition ingot.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진공증착장치는 진공챔버 내부의 상부 영역에 위치하고, 인가되는 전압에 의해 가열되어 전자를 방출하는 필라멘트를 포함하는 음극부; 상기 음극부의 하부 영역에 회전하도록 위치하고, 상기 음극부로부터 방출된 전자와의 충돌 및 반사에 의해 전자빔을 방출하는 복수의 타겟 구조체를 포함하는 양극부; 상기 양극부의 하부 영역에 대면하도록 위치하고, 상기 복수의 타겟 구조체로부터 방출되는 전자빔에 의해, 표면의 모든 영역이 균일하게 용융되어 기화되는 잉곳을 수용하는 잉곳 수용부; 및 상기 기화된According to an aspect of the present invention, there is provided a vacuum evaporation apparatus comprising: a cathode section positioned in an upper region of a vacuum chamber and including a filament heated by an applied voltage to emit electrons; A plurality of target structures positioned to rotate in a lower region of the cathode portion and emitting electron beams by collision and reflection with electrons emitted from the cathode portion; An ingot accommodating portion positioned to face the lower region of the anode portion and accommodating an ingot in which all regions of the surface are uniformly melted and vaporized by an electron beam emitted from the plurality of target structures; And the vaporized

되는 잉곳 물질이 증착되도록 회전하는 기판;를 포함하고, 상기 복수의 타겟 구조체에서 전기적 간섭을 방지하기 위해, 각각의 타겟 구조체의 외곽에 링 형상의 절연막이 형성되는 것을 특징으로 한다.A ring-shaped insulating film is formed on the outer periphery of each target structure in order to prevent electrical interference in the plurality of target structures.

상기 링 형상의 절연막은 절연파괴강도가 15kV/mm 이상인 고순도 알루미나로 형성될 수 있다.The ring-shaped insulating film may be formed of high purity alumina having an insulation breakdown strength of 15 kV / mm or more.

상기 링 형상의 절연막의 두께는 1~50mm일 수 있다.The thickness of the ring-shaped insulating film may be 1 to 50 mm.

상기 필라멘트는 상기 복수의 타겟 구조체의 개수와 대응되도록 복수의 필라멘트로 배치될 수 있다.The filaments may be arranged in a plurality of filaments to correspond to the number of the target structures.

상기 복수의 타겟 구조체에서 각각의 타겟 구조체의 평균 직경은 상기 잉곳의 직경보다 작은 것일 수 있다.The average diameter of each target structure in the plurality of target structures may be smaller than the diameter of the ingot.

본 발명에 따른 진공증착장치는 복수의 타겟 구조체를 하나의 어셈블리로 제작함으로써, 복수의 타겟 구조체의 크기가 기존 하나의 타겟 구조체의 크기보다 커짐에 따라, 복수의 타겟 구조체보다 크기가 큰 잉곳의 전체 영역을 균일하게 용융시킬 수 있다.The vacuum evaporation apparatus according to the present invention makes the plurality of target structures in one assembly so that the size of the plurality of target structures becomes larger than the size of the existing one target structure, The area can be uniformly melted.

따라서, 전자빔 증착용 잉곳의 효율적인 용융 공정을 확보하여 코팅의 균일도와 품질, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Accordingly, it is possible to ensure an efficient melting process of the electron beam deposition ingot, thereby improving the uniformity of coating, quality, and productivity.

도 1은 종래의 진공증착장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 잉곳의 용융 부분(제1영역), 미용용 부분(제2영역)을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 복수의 타겟 구조체를 이용한 진공증착장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 복수의 필라멘트를 포함하는 음극부의 확대도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 복수의 타겟 구조체를 포함하는 양극부의 확대도이다.
도 9는 본 발명에 따른 타겟 구조체와 절연막의 확대도이다.
도 10은 본 발명에 따른 음극부와 양극부를 포함하는 전자빔 장치의 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 복수의 타겟 구조체를 이용한 진공증착장치로부터 증착된 기판의 모습이다.
1 is a cross-sectional view showing a conventional vacuum vapor deposition apparatus.
Fig. 2 is a perspective view showing a melted portion (first region) and a cosmetic portion (second region) of the ingot according to Fig. 1;
3 is a cross-sectional view of Fig.
4 and 5 are cross-sectional views illustrating a vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures according to the present invention.
6 is an enlarged view of a cathode portion including a plurality of filaments according to the present invention.
7 and 8 are enlarged views of an anode portion including a plurality of target structures according to the present invention.
9 is an enlarged view of a target structure and an insulating film according to the present invention.
10 is a perspective view of an electron beam apparatus including a cathode portion and an anode portion according to the present invention.
11 is a view of a substrate deposited from a vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures according to the present invention.

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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 타겟 구조체를 이용한 진공증착장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 복수의 타겟 구조체를 이용한 진공증착장치를 나타낸 단면도이다.4 and 5 are cross-sectional views illustrating a vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures according to the present invention.

도 4 및 도 5을 참조하면, 본 발명에 따른 진공증착장치는 진공챔버(10), 음극부(20), 양극부(30), 잉곳 수용부(40) 및 기판(50)을 포함한다.4 and 5, a vacuum deposition apparatus according to the present invention includes a vacuum chamber 10, a cathode portion 20, an anode portion 30, an ingot accommodating portion 40, and a substrate 50.

상기 진공챔버(10)는 내부가 진공상태인 공간을 가리키며, 상기 진공챔버 내부에는 음극부(20), 양극부(30), 잉곳 수용부(40) 및 기판(50)이 설치되어 있다.The vacuum chamber 10 has a vacuum state and a cathode 20, an anode 30, an ingot accommodating portion 40 and a substrate 50 are provided in the vacuum chamber.

상기 진공챔버(10)의 상부에는 전원공급원(미도시)으로부터 상기 음극부(20)에 전원을 공급하기 위한 도선의 연결 통로가 형성될 수 있다. 상기 음극부(20)와 상기 양극부(30) 사이에는 전원공급원에 의해 전압이 인가되고, 전원공급원에 의해 음극부(20)와 양극부(30)에 제공되는 전력은 1∼100,000W(1~50,000V) 정도일 수 있다.A connection path of a wire for supplying power to the cathode part 20 from a power source (not shown) may be formed on the upper part of the vacuum chamber 10. A voltage is applied between the cathode portion 20 and the anode portion 30 by a power source and the power supplied to the cathode portion 20 and the anode portion 30 by the power source is 1 to 100,000 W ~ 50,000V).

상기 음극부(20)와 양극부(30)를 포함하는 전자빔 장치는 필라멘트(21)에 전원을 연결시키고 상기 필라멘트(21)에 마그네트를 설치하여 전자를 밀집시키며, 필라멘트(21) 주변에 필드 마그네트를 설치하여 밀집된 전자를 잉곳(41)으로 유도하는 장치이다. The electron beam apparatus including the cathode part 20 and the anode part 30 connects a power source to the filament 21 and a magnet is installed on the filament 21 to densify electrons. To guide the densely packed electrons to the ingot (41).

도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 음극부(20)는 진공챔버(10) 내부의 상부 영역에 위치하고, 인가되는 전압에 의해 가열되어 전자를 방출하는 필라멘트(21)를 포함한다. 상기 필라멘트(21)는 후술할 복수의 타겟 구조체(31)의 개수와 대응되도록 복수의 필라멘트(21)가 포함되는 것이 바람직하다. 4 to 6, the cathode 20 includes a filament 21 located in an upper region of the vacuum chamber 10 and heated by an applied voltage to emit electrons. The filament 21 preferably includes a plurality of filaments 21 corresponding to the number of the target structures 31 to be described later.

상기 필라멘트(21)는 전계에 의하여 전자를 방출할 수 있는 소재라면 제한없이 이용될 수 있다. 예를 들어, 전기적 특성이 우수한 다공질의 텅스텐, LaB6(란타늄 헥사보라이드) 등의 재질로 형성될 수 있다.The filament 21 can be used without restriction as long as it is a material capable of emitting electrons by an electric field. For example, it may be made of a material such as porous tungsten, LaB 6 (lanthanum hexaboride) having excellent electrical characteristics, or the like.

도 4 및 도 7을 참조하면, 상기 양극부(30)는 상기 음극부(20)의 하부 영역에 회전하도록 위치하고, 상기 음극부(20)로부터 방출된 전자와의 충돌 및 반사에 의해 전자빔을 방출하는 복수의 타겟 구조체(31)를 포함한다. 상기 복수의 타겟 구조체를 포함하는 양극부(30)는 외부로부터 인가된 전압에 의해 전계를 형성하여 상기 음극부(20)로부터 방출된 전자를 가속하여 복수의 타겟 구조체(31)에 충돌시킴으로써 전자빔을 방출할 수 있다.4 and 7, the anode portion 30 is positioned to rotate in a lower region of the cathode portion 20, and emits an electron beam by collision and reflection with electrons emitted from the cathode portion 20 A plurality of target structures 31 are formed. The anode portion 30 including the plurality of target structures forms an electric field by an externally applied voltage to accelerate the electrons emitted from the cathode portion 20 to impinge on the plurality of target structures 31, Can be released.

상기 복수의 타겟 구조체(31)는 회전체 상에 배치될 수 있다. 상기 복수의 타겟 구조체(31)는 전자가 충돌 및 반사하는 위치를 일정하게 유지하면서도 충돌되는 지점이 회전 방향에 따라 가변되므로 전자와의 충돌에 의해 발생하는 열을 분산시켜 과열을 방지하고 복수의 타겟 구조체(31)의 열적 손상을 방지할 수 있게 된다. The plurality of target structures 31 may be disposed on the rotating body. Since the plurality of target structures 31 maintain the positions where the electrons collide and reflect at a constant position while the points of collision are varied along the direction of rotation, the heat generated by the collision with electrons is dispersed to prevent overheating, The thermal damage of the structure 31 can be prevented.

상기 복수의 타겟 구조체(31)에서 각각의 타겟 구조체의 평균 직경(d1)은 잉곳의 직경보다 작은 것이 바람직하다. 잉곳에 조사되는 전자빔의 조사영역은 상기 각각의 타겟 구조체의 직경(d1)에 비례하며, 잉곳 하나의 면적 안에서 각각의 타겟 구조체(31)의 개수를 최대한 증가시켜, 복수의 타겟 구조체(31)로부터 잉곳의 전체 면적을 모두 균일하게 용융시키는 것이 중요하다.It is preferable that the average diameter d 1 of each target structure in the plurality of target structures 31 is smaller than the diameter of the ingot. The irradiation area of the electron beam irradiated on the ingot is proportional to the diameter d 1 of each target structure and maximizes the number of the target structures 31 within the area of one ingot so that the number of the target structures 31, It is important to melt the entire area of the ingot uniformly.

또한, 각각의 타겟 구조체를 하나의 어셈블리로 제작하는 경우, 타겟 구조체의 비표면적 및 크기의 총 합이 기존의 1개인 타겟 구조체보다 커지므로, 크기가 큰 잉곳의 전체 영역을 균일하게 용융시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, when each of the target structures is manufactured as one assembly, the total sum of the specific surface area and the size of the target structure is larger than that of the existing one target structure, so that the entire area of the large ingot can be uniformly melted It is effective.

예를 들어, 직경이 8~12mm인 타겟 구조체(31)를 복수개로 사용하여 직경이 50~60mm인 잉곳을 용융시킬 수 있다.For example, a plurality of target structures 31 having a diameter of 8 to 12 mm may be used to melt an ingot having a diameter of 50 to 60 mm.

또한, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 각각의 타겟 구조체의 평균 직경(d1)에 따라 타겟 구조체의 개수가 조절될 수 있으며, 복수의 타겟 구조체(31)가 일정 간격으로 배치되어 하부 영역에 위치한 잉곳(41)의 표면을 균일하게 용융시킬 수 있다.7 and 8, the number of target structures can be adjusted according to the average diameter d 1 of each target structure, and a plurality of target structures 31 are arranged at regular intervals, The surface of the ingot 41 located in the region can be uniformly melted.

상기 복수의 타겟 구조체(31)는 서로 다른 원소로 구성되거나, 동일한 원소로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 탄탈럼(Ta) 및 이들 원소의 복합조성 등에서 선택될 수 있다.The plurality of target structures 31 may be composed of different elements or may be composed of the same elements. For example, the target structures 31 may be formed of tungsten (W), molybdenum (Mo), copper (Cu), tantalum (Ta) The complex composition of the elements, and the like.

도 9에 도시한 바와 같이, 상기 복수의 타겟 구조체(31)에서 서로 간의 전기적 간섭을 방지하기 위해, 각각의 타겟 구조체의 외곽에 링 형상의 절연막(32)이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 링 형상은 대략 원반 형상, 타원 형상을 의미한다.As shown in FIG. 9, in order to prevent electrical interference between the target structures 31, a ring-shaped insulating film 32 is preferably formed on the outer periphery of each target structure. The ring shape means a substantially disk shape or an elliptical shape.

상기 링 형상의 절연막(32, 점선)은 절연파괴강도가 15kV/mm 이상인 고순도 알루미나로 형성될 수 있다. 상기 고순도 알루미나는 순도 99.5% 이상이고, 밀도가 3.9g/cm3 이상인 것을 가리킨다. 절연파괴강도가 15kV/mm 미만인 재질로 절연막을 형성하는 경우, 절연막의 절연특성이 미비하여 서로 간의 전기적 간섭을 방지하려는 효과가 불충분할 수 있다.The ring-shaped insulating film 32 (dotted line) may be formed of high purity alumina having an insulation breakdown strength of 15 kV / mm or more. The high purity alumina has a purity of 99.5% or more and a density of 3.9 g / cm 3 or more. When an insulating film is formed of a material having an insulation breakdown strength of less than 15 kV / mm, the insulating characteristics of the insulating film are insufficient and the effect of preventing electrical interference between each other may be insufficient.

상기 링 형상의 절연막(32)의 두께(d2)는 1~50mm일 수 있다. 두께가 1mm 미만인 경우, 두께가 너무 얇아 서로 간의 전기적 간섭을 방지하려는 효과가 불충분할 수 있고, 50mm를 초과하는 경우, 인접한 타겟 등 다른 부품과의 간섭배제, 유효한 어셈블리 및 절연효과의 큰 상승을 기대하기 어려울 수 있다.The thickness (d 2 ) of the ring-shaped insulating film 32 may be 1 to 50 mm. If the thickness is less than 1 mm, the thickness is too thin, and the effect of preventing electrical interference between each other may be insufficient. If the thickness exceeds 50 mm, interference with other parts such as adjacent targets and the like may be avoided. It can be difficult.

도 10을 참조하면, 잉곳 수용부(40)에 수용되는 잉곳(41)은 상기 양극부(30)의 하부 영역에 대면하도록 위치하되, 전자빔 조사 방향(d')과 상기 잉곳(41)의 상부면과 평행인 면(a')이 이루는 각도(θ)가 45~90˚인 것이 바람직하다. 이 각도(θ)는 수직에 가까운 각도를 의미하며, 통상적으로 기판에 증착되는 잉곳 입자의 이동에 간섭이 되지 않는 각도 범위를 포함할 수 있다.10, the ingot 41 received in the ingot accommodating portion 40 is positioned to face the lower region of the anode portion 30, and the electron beam irradiation direction d 'and the upper portion of the ingot 41 And the angle (?) Formed by the plane (a ') parallel to the plane is preferably 45 to 90 degrees. This angle means an angle close to vertical and may include an angular range that does not interfere with the movement of the ingot particles that are typically deposited on the substrate.

상기 복수의 타겟 구조체(31)로부터 방출되는 전자빔에 의해, 잉곳(41) 표면의 모든 영역이 균일하게 용융되어 기화된다. All the regions of the surface of the ingot 41 are uniformly melted and vaporized by the electron beam emitted from the plurality of target structures 31. [

본 발명에서는 복수의 타겟 구조체(31)를 포함하여 하나의 어셈블리로 제작함으로써, 잉곳(41)의 크기가 상기 복수의 타겟 구조체(31)의 크기보다 큰 경우에도 잉곳(41)의 모든 영역을 균일하게 용융시키는 효과가 있다. 상기 잉곳(41)은 전자빔 조사에 의해 상부면에 있는 입자들부터 휘발되어 기판 표면에 증착되고, 이러한 휘발이 계속되면서 잉곳(41)의 높이가 점차 감소하게 된다. Even if the size of the ingot 41 is larger than the size of the plurality of target structures 31, the entire area of the ingot 41 can be uniformly formed . The ingot 41 is evaporated from the particles on the upper surface by irradiation with an electron beam and deposited on the surface of the substrate, and the height of the ingot 41 gradually decreases as the volatilization continues.

상기 잉곳(41)은 전자빔 증착 대상이 되는 물질로 1종 이상의 금속 성분을 포함하는 복합산화물 등으로 이루어질 수 있으며, 원기둥, 각기둥, 사각기둥 등의 형태를 가질 수 있다.The ingot 41 may be formed of a composite oxide containing at least one metal component, and may have a shape of a cylinder, a prism, a square column, or the like.

기판(50)은 상기 기화된 잉곳(41) 물질이 증착되도록 회전 가능하며, 내열성이 우수한 금속, 금속 합금 또는 세라믹 기재로 이루어질 수 있다.The substrate 50 is rotatable to deposit the evaporated ingot 41 material, and may be made of a metal, a metal alloy, or a ceramic substrate having excellent heat resistance.

상기 기판(50)은 전자빔을 통해 균일하게 도포될 수 있도록 1∼100rpm의 일정한 속도로 회전하고, 상온(25℃)∼1100℃의 일정한 온도로 가열될 수 있다. 기판(50)에 증착되는 코팅층(51)의 두께는 검출센서(미도시)에 의해 검출될 수 있으며, 이를 이용하여 코팅층(51)의 두께를 제어할 수 있다. 상기 기판(50)은 가열수단(미도시)을 포함하는 지그에 의해 지지될 수 있으며, 상기 가열수단에 의하여 가열되어 일정한 온도로 유지될 수 있다.The substrate 50 may be rotated at a constant speed of 1 to 100 rpm and heated to a constant temperature of room temperature (25 캜) to 1100 캜 so as to be uniformly applied through the electron beam. The thickness of the coating layer 51 deposited on the substrate 50 can be detected by a detection sensor (not shown), and the thickness of the coating layer 51 can be controlled using the detection sensor. The substrate 50 may be supported by a jig including heating means (not shown), and may be heated to a predetermined temperature by the heating means.

본 발명에 따른 복수의 타겟 구조체를 이용한 진공증착장치의 작동 과정은 다음과 같다. The operation of the vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures according to the present invention is as follows.

챔버 내부를 10-6~10-2torr 정도의 진공 상태로 만든 후, 기판을 목표하는 온도로 가열한다. 잉곳 수용부에 수용된 잉곳은 전자빔 장치의 전자빔 조사 방향과 잉곳 물질의 증발 및 기판 증착에 간섭되지 않는 각도에 놓이도록 배치한다. 전자빔 장치로 전자빔을 조사함으로써, 복수의 타겟 구조체에서 전자빔이 방출되어 잉곳의 전체 영역을 균일하게 용융시켜 기화시키고 상기 기판 표면에 기화되는 잉곳 물질이 증착되도록 한다. The chamber is evacuated to 10 -6 to 10 -2 torr, and then the substrate is heated to the target temperature. The ingot housed in the ingot accommodating portion is disposed so as to be placed at an angle that does not interfere with the electron beam irradiation direction of the electron beam apparatus and evaporation of the ingot material and substrate deposition. By irradiating an electron beam with an electron beam device, electron beams are emitted from a plurality of target structures to uniformly melt and vaporize the entire area of the ingot and deposit the ingot material vaporized on the substrate surface.

본 발명의 전자빔 증착에 의한 코팅층의 두께는 대략 1~5000㎛일 수 있으며, 기존에 전자빔 증착에 의한 코팅층의 두께 대비 치밀하고 균일한 박막을 제조할 수 있다.The thickness of the coating layer by the electron beam deposition of the present invention may be approximately 1 to 5,000 탆, and a dense and uniform thin film can be prepared with respect to the thickness of the coating layer by electron beam deposition.

따라서, 본 발명에 따른 복수의 타겟 구조체를 이용한 진공증착장치는 소구경을 가지는 복수의 타겟 구조체를 하나의 어셈블리로 제작함으로써, 각각의 소구경을 가지는 타겟 구조체 크기의 총 합이 기존 1개인 타겟 구조체의 크기보다 커지므로 큰 잉곳의 전체 표면을 균일하게 용융시키는 효과가 있다.Therefore, a vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures according to the present invention can manufacture a plurality of target structures having small diameters in one assembly, so that the total sum of sizes of target structures having small diameters is smaller than that of a single target structure The entire surface of the large ingot is uniformly melted.

아울러, 전자빔 증착용 잉곳의 효율적인 용융 공정을 확보함으로써 코팅의 균일도와 품질, 생산성을 향상시킬 수 있다.In addition, the uniformity of the coating, the quality, and the productivity can be improved by securing an efficient melting process of the electron beam deposition ingot.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

10 : 진공챔버
20 : 음극부
30 : 양극부
40 : 잉곳 수용부
41 : 잉곳
50 : 기판
51 : 코팅층
d1 : 타겟 구조체의 직경
d2 : 절연막의 두께
d': 전자빔 조사 방향
a': 잉곳의 상부면과 평행인 면10: Vacuum chamber
20: cathode part
30: anode part
40: ingot accommodating portion
41: Ingots
50: substrate
51: Coating layer
d 1 : Diameter of the target structure
d 2 : thickness of insulating film
d ': electron beam irradiation direction
a ': a plane parallel to the upper surface of the ingot

Claims (5)

진공챔버 내부의 상부 영역에 위치하고, 인가되는 전압에 의해 가열되어 전자를 방출하는 필라멘트를 포함하는 음극부;
상기 음극부의 하부 영역에 회전하도록 위치하고, 상기 음극부로부터 방출된 전자와의 충돌 및 반사에 의해 전자빔을 방출하는 복수의 타겟 구조체를 포함하는 양극부;
상기 양극부의 하부 영역에 대면하도록 위치하고, 상기 복수의 타겟 구조체로부터 방출되는 전자빔에 의해, 표면의 모든 영역이 균일하게 용융되어 기화되는 잉곳을 수용하는 잉곳 수용부; 및
상기 기화되는 잉곳 물질이 증착되도록 회전하는 기판;을 포함하고,
상기 복수의 타겟 구조체에서 전기적 간섭을 방지하기 위해, 각각의 타겟 구조체의 외곽에 링 형상의 절연막이 형성되는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
A cathode portion located in an upper region of the inside of the vacuum chamber and including a filament heated by an applied voltage to emit electrons;
A plurality of target structures positioned to rotate in a lower region of the cathode portion and emitting electron beams by collision and reflection with electrons emitted from the cathode portion;
An ingot accommodating portion positioned to face the lower region of the anode portion and accommodating an ingot in which all regions of the surface are uniformly melted and vaporized by an electron beam emitted from the plurality of target structures; And
And a substrate rotated to deposit the vaporized ingot material,
Wherein a ring-shaped insulating film is formed on the outer periphery of each target structure to prevent electrical interference in the plurality of target structures.
제1항에 있어서,
상기 링 형상의 절연막은 절연파괴강도가 15kV/mm 이상인 고순도 알루미나로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
The method according to claim 1,
Wherein the ring-shaped insulating film is formed of high purity alumina having an insulation breakdown strength of 15 kV / mm or more.
제1항에 있어서,
상기 링 형상의 절연막의 두께는 1~50mm인 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
The method according to claim 1,
Wherein the ring-shaped insulating film has a thickness of 1 to 50 mm.
제1항에 있어서,
상기 필라멘트는 상기 복수의 타겟 구조체의 개수와 대응되도록 복수의 필라멘트로 배치되는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
The method according to claim 1,
Wherein the filaments are arranged in a plurality of filaments so as to correspond to the number of the target structures.
제1항에 있어서,
상기 복수의 타겟 구조체에서 각각의 타겟 구조체의 평균 직경은 상기 잉곳의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 진공증착장치.

The method according to claim 1,
Wherein the average diameter of each target structure in the plurality of target structures is smaller than the diameter of the ingot.

KR1020170176341A 2017-12-20 2017-12-20 A vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures KR102005555B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170176341A KR102005555B1 (en) 2017-12-20 2017-12-20 A vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170176341A KR102005555B1 (en) 2017-12-20 2017-12-20 A vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190074760A KR20190074760A (en) 2019-06-28
KR102005555B1 true KR102005555B1 (en) 2019-07-30

Family

ID=67066168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170176341A KR102005555B1 (en) 2017-12-20 2017-12-20 A vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102005555B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3100209B2 (en) 1991-12-20 2000-10-16 三菱重工業株式会社 Deflection electron gun for vacuum deposition
JP2001115255A (en) 1999-10-18 2001-04-24 Sony Corp Vapor deposition system
JP2005290510A (en) 2004-04-02 2005-10-20 Sodick Co Ltd Electron beam vapor deposition method and apparatus therefor
JP2010248574A (en) 2009-04-16 2010-11-04 Ulvac Japan Ltd Vapor deposition apparatus and vapor deposition method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102762762B (en) * 2010-02-22 2014-06-25 株式会社爱发科 Vacuum processing device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3100209B2 (en) 1991-12-20 2000-10-16 三菱重工業株式会社 Deflection electron gun for vacuum deposition
JP2001115255A (en) 1999-10-18 2001-04-24 Sony Corp Vapor deposition system
JP2005290510A (en) 2004-04-02 2005-10-20 Sodick Co Ltd Electron beam vapor deposition method and apparatus therefor
JP2010248574A (en) 2009-04-16 2010-11-04 Ulvac Japan Ltd Vapor deposition apparatus and vapor deposition method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190074760A (en) 2019-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8357241B2 (en) Method of organic material vacuum evaporation and apparatus thereof
US4511593A (en) Vapor deposition apparatus and method
JP3169151B2 (en) Thin film forming equipment
US10796878B2 (en) Repeller, cathode, chamber wall and slit member for ion implanter and ion generating devices including the same
JP2619068B2 (en) Thin film forming equipment
KR102005555B1 (en) A vacuum deposition apparatus using a plurality of target structures
JP2004256843A (en) Vacuum vapor deposition apparatus
KR101565916B1 (en) Repeller for ion implanter and ion generation device
JPH0770741A (en) Evaporation source
JP5962979B2 (en) Deposition equipment
JPS63472A (en) Vacuum device for forming film
JP6901328B2 (en) Indirect heat deposition source
KR101858921B1 (en) Cathode for ion implanter and ion generation device
JP2526182B2 (en) Method and apparatus for forming compound thin film
JPS5941509B2 (en) Equipment for depositing highly adhesive, particularly hard carbon layers over large areas
JP3717575B2 (en) Thin film forming equipment
US20220364221A1 (en) Method for forming coating layer having plasma resistance
KR100592238B1 (en) Thin film deposition method and device therefor
KR101582631B1 (en) Cathode for ion implanter and ion generation device
KR101582645B1 (en) Silt membrane for ion implanter and ion generation device
KR101582640B1 (en) Chamber wall for ion implanter and ion generation device
JPH08199345A (en) Film forming device and film formation
JPH0794412A (en) Thin film forming device
KR20210094226A (en) Operation method of turntable fixing jig of vacuum deposition apparatus
JP2004014226A (en) Pierce-type electron gun and vacuum evaporator provided with the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant