KR102169507B1 - 필터링 기능을 구비하는 아크 이온 플레이팅장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치는, 기판이 수용되는 챔버; 음극 아크 방전에 의해 증착물질의 하전입자가 발생되는 아크증발부; 길이방향 일측이 상기 아크증발부에 연결되고 길이방향 타측이 하향으로 경사지게 연장되는 경사덕트와, 길이방향 일측이 상기 경사덕트의 길이방향 타측에 연결되고 길이방향 타측이 수평방향으로 연장되어 상기 챔버에 연결되는 수평덕트를 구비하는 플라즈마덕트; 상기 경사덕트의 길이방향을 따라 이동 가능한 구조로 상기 경사덕트에 결합되어, 상기 경사덕트 내부로 유입된 하전입자를 상기 수평덕트 측으로 유동시키기 위한 자장을 형성하는 제1 자기장발생수단; 상기 수평덕트에 결합되어, 상기 수평덕트 내부로 유입된 하전입자를 상기 챔버 측으로 유동시키기 위한 자장을 형성하는 제2 자기장발생수단;을 포함하여 구성된다.

Description

필터링 기능을 구비하는 아크 이온 플레이팅장치 {Arc ion plating apparatus with filtering function}
본 발명은 대상 샘플에 피막을 형성하는 아크 이온 플레이팅장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 아크 방전에 의해 발생된 하전입자를 중량 기준으로 선별하여 기판에 증착시킬 수 있는 아크 이온 플레이팅장치에 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.
일반적으로 음극 아크 방전을 이용한 직렬형 박막 증착장치는 아크 증발물질이 발생되는 타겟과, 이 타겟이 전단에 마련된 플라즈마 덕트와, 상기 타겟에서 발생된 아크 증발물질이 상기 타겟에 대향되게 설치된 기판에 증착될 수 있도록 상기 아크 증발물질을 가이드하는 원통형 전자석을 포함하여 구성된다.
타겟에서 발생된 아크 증발물질(전자, 타겟이온, 중성입자, 대형 미립자, 대전된 대형 미립자)중 하전입자(전자, 타겟이온, 대전된 대형 미립자)는 상기 전자석에 전류를 인가함에 따라 발생되는 자장의 자기력선을 따라 이동되어 기판에 증착된다. 그리고 대형 미립자와 중성입자는 전자석의 중심에서 고밀도의 플라즈마(전자와 이온)에 의해 그 일부가 이온화되어 기판에 증착되고, 나머지는 플라즈마 덕트 내벽 등에 부착되게 된다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 음극 아크 방전을 이용한 직렬형 박막 증착장치는 타겟과 기판이 직접 마주하고 있어, 이온화되지 않은 대형 미립자의 일부가 기판에 증착되게 되므로 박막의 질이 저하된다는 문제점이 있다.
그러므로 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 플라즈마 덕트가 구부러져 있고, 이 플라즈마 덕트 내의 자기장이 상기 플라즈마 덕트를 따라 분포되는 음극 아크 방전을 이용한 박막 증착장치가 제안된 바 있다.
도 1은 종래의 음극 아크 방전을 이용한 박막 증착장치의 개략도이고, 도 2는 도 1에서의 자기장 분포를 도시하는 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 음극 아크 방전을 이용한 박막 증착장치는, 아크 증발물질이 발생되는 타겟(33)과, 상기 타겟(33)에 음전압이 인가된 상태에서 이 타겟(33)에 접촉되는 촉발전극(35)과, 대략 90°의 각도로 구부러진 플라즈마 덕트(39)와, 타겟(33)이 설치된 플라즈마 덕트(39)의 외측에 마련된 제1 전자석(46)과, 상기 플라즈마 덕트(39)의 구부러진 부분에 마련된 제2 전자석(48)과, 상기 플라즈마 덕트(39)의 출구쪽에 이 플라즈마덕트(39)를 감싸도록 마련된 제3 전자석(50)으로 구성된다.
상기한 바와 같이 구성된 종래의 음극 아크 방전을 이용한 박막 증착장치는 타겟(33)에 전압이 인가된 상태에서 상기 촉발전극(35)이 이 타겟(33)에 접촉되면, 순간적으로 아크가 발생되어 이 아크가 타겟(33) 표면상에 장시간 돌아다니면서 아크 증발물질을 방출하게 된다. 이때 제1, 제2 및 제3 전자석(46)(48)(50)에 전류를 인가하면, 도 2에 도시된 바와 같이 플라즈마 덕트(39)를 따라 자기력선(40)이 구부러지게 분포된다. 그러므로 타겟(33)으로부터 발생된 아크 증발물질 중 하전입자는 자기력선(40)을 따라 기판에 증착되며, 플라즈마 덕트(39) 내부에서 고밀도의 플라즈마에 의해 이온화된 일부 중성입자 및 대형 미립자도 자기력선(40)을 따라 기판에 증착되게 된다. 그리고, 이온화되지 않은 중성입자 및 대형 미립자는 플라즈마 덕트(39)에 부딪혀 기판까지 도달되지 못하고, 플라즈마 덕트(39)와 이 플라즈마 덕트(39)의 내벽에 마련된 배플(52)에 부착되게 된다. 그러므로 상기한 바와 같은 종래의 음극 아크 방전을 이용한 박막 증착장치에서 대형 미립자는 플라즈마 덕트(39)내를 진행하면서 거의 전부가 플라즈마 덕트(39) 벽면이나 배플(52)에 부착되어 제거된다.
그러나 이와 같이 구성된 종래의 음극 아크 방전을 이용한 박막 증착장치는, 플라즈마 덕트(39)의 구부러진 부위에서의 자기력선(40)의 일부가 상기 플라즈마 덕트(39)와 교차하여 분포되어 있기 때문에, 하전입자(전자 및 타겟이온 등)의 일부가 이 플라즈마 덕트(39)의 구부러진 부위 내벽으로 유도되어 충돌한 후 소실되므로, 박막의 증착률이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
또한, 종래의 음극 아크 방전을 이용한 박막 증착장치는 플라즈마 덕트(39) 내부에 형성되는 자기력선(40)이 일정하게 고정되어 있으므로, 기판에 증착되는 입자의 크기를 조절할 수 없다는 단점이 있다.
KR 10-1902778 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 아크 방전에 의해 발생된 하전입자를 중량 기준으로 선별하여 기판에 증착시킴으로써 증착층의 거칠기를 조절할 수 있고, 플라즈마 덕트 내부를 통과하는 하전입자의 운동성을 개선시켜 증착 효율을 높일 수 있는 아크 이온 플레이팅장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치는, 기판이 수용되는 챔버; 음극 아크 방전에 의해 증착물질의 하전입자가 발생되는 아크증발부; 길이방향 일측이 상기 아크증발부에 연결되고 길이방향 타측이 하향으로 경사지게 연장되는 경사덕트와, 길이방향 일측이 상기 경사덕트의 길이방향 타측에 연결되고 길이방향 타측이 수평방향으로 연장되어 상기 챔버에 연결되는 수평덕트를 구비하는 플라즈마덕트; 상기 경사덕트의 길이방향을 따라 이동 가능한 구조로 상기 경사덕트에 결합되어, 상기 경사덕트 내부로 유입된 하전입자를 상기 수평덕트 측으로 유동시키기 위한 자장을 형성하는 제1 자기장발생수단; 상기 수평덕트에 결합되어, 상기 수평덕트 내부로 유입된 하전입자를 상기 챔버 측으로 유동시키기 위한 자장을 형성하는 제2 자기장발생수단;을 포함하여 구성된다.
상기 경사덕트의 외측면에는 상기 경사덕트의 길이방향을 따라 연장되는 슬라이드레일이 형성되고, 상기 제1 자기장발생수단은 상기 슬라이드레일을 따라 이동 가능한 구조로 장착된다.
상기 경사덕트의 외측면에는 수나사산이 형성되고, 상기 제1 자기장발생수단은 상기 수나사산과 나사결합되도록 상기 경사덕트에 장착된다.
상기 제2 자기장발생수단은, 상기 수평덕트의 외주면을 둘러싸되 상기 수평덕트의 길이방향 중심축을 회전축으로 회전하면서 상기 수평덕트의 길이방향을 따라 이동 가능한 구조로 상기 수평덕트에 결합되고,
상기 수평덕트의 길이방향 중심축을 중심으로 방사형으로 배열되도록 상기 제2 자기장발생수단에 결합되는 다수 개의 자석을 더 포함한다.
상기 제2 자기장발생수단은 상기 수평덕트에 나사결합구조로 결합되어, 상기 수평덕트의 길이방향 중심축을 회전축으로 회전될 때 상기 수평덕트의 길이방향으로 이동된다.
상기 자석은, 상기 수평덕트의 길이방향 중심축과의 거리가 조절 가능한 구조로 상기 제2 자기장 발생수단에 결합된다.
상기 수평덕트의 횡방향과 교차하는 방향으로 연장되도록 상기 제2 자기장발생수단에 결합되는 나사홀브라켓과, 상기 나사홀브라켓에 나사결합되어 회전방향에 따라 상기 수평덕트의 길이방향 중심축과 멀어지거나 가까워지는 승강나사를 더 포함하고, 상기 자석은 상기 승강나사에 결합된다.
본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치를 이용하면, 아크 방전에 의해 발생된 하전입자를 중량 기준으로 선별하여 기판에 증착시킴으로써 증착층의 거칠기를 조절할 수 있고, 플라즈마 덕트 내부를 통과하는 하전입자의 운동성을 개선시켜 증착 효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 음극 아크 방전을 이용한 박막 증착장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에서의 자기장 분포를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치의 측면도이다.
도 4 및 도 5는 제1 자기장발생수단의 위치에 따른 하전입자의 필터링과정을 도시하는 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치의 종단면도이다.
도 6 및 도 7은 제1 자기장발생수단의 결합구조를 도시하는 측면도이다.
도 8은 제2 자기장발생수단의 결합구조를 도시하는 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치의 종단면도이다.
도 9는 자석의 배열구조를 도시하는 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치의 횡단면도이다.
도 10은 자석의 결합구조를 도시하는 확대단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치의 측면도이고, 도 4 및 도 5는 제1 자기장발생수단의 위치에 따른 하전입자의 필터링과정을 도시하는 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치의 종단면도이다.
본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치는 아크 방전 시 발생되는 증착물질의 하전입자를 가공대상 기판(110)에 증착시키기 위한 장치로서, 기판(110)에 증착되는 하전입자의 크기를 선별함으로써 기판(110)의 증착면 거칠기를 조절할 수 있다는 점에 가장 큰 특징이 있다.
즉, 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치는, 기판(110)이 수용되는 챔버(100)와, 음극 아크 방전에 의해 증착물질의 하전입자가 발생되는 아크증발부(200)와, 아크증발부(200)에서 발생된 하전입자를 챔버(100)로 안내하기 위한 플라즈마덕트와, 플라즈마덕트 내부의 하전입자의 유동성을 증가시키기 위한 제1 자기장발생수단(410) 및 제2 자기장발생수단(420)을 기본 구성요소로 구비하되, 상기 플라즈마덕트는 길이방향 일측이 상기 아크증발부(200)에 연결되고 길이방향 타측이 하향으로 경사지게 연장되는 경사덕트(310)와 길이방향 일측이 상기 경사덕트(310)의 길이방향 타측에 연결되고 길이방향 타측이 수평방향으로 연장되어 상기 챔버(100)에 연결되는 수평덕트(320)로 이루어지고, 상기 제1 자기장발생수단(410)은 상기 경사덕트(310)의 길이방향을 따라 이동 가능한 구조로 상기 경사덕트(310)에 결합된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.
상기 제1 자기장발생수단(410)은 아크증발부(200)에서 발생되어 경사덕트(310) 내부로 유입된 하전입자를 수평덕트(320) 측으로 유동시키기 위한 구성요소로서, 경사덕트(310) 내부에 하전입자의 유동을 가이드하기 위한 자기력선을 발생시킨다. 본 실시예에서는 상기 제1 자기장발생수단(410)이 경사덕트(310)를 둘러싸는 코일 구조로 이루어져 전력 인가 시 자장을 형성하는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 제1 자기장발생수단(410)은 경사덕트(310) 내부에 하전입자 이동을 유도하는 자장을 형성할 수 있다면 어떠한 구조로도 변경될 수 있다. 또한 상기 제1 자기장발생수단(410)에 의해 발생되는 자기력선은 도 2에 도시된 종래의 전자석(46, 48, 50)에 의해 발생되는 자기력선과 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 제1 자기장발생수단(410)에 의해 경사덕트(310) 내부에 자장이 형성된 상태에서 하전입자가 경사덕트(310)로 유입되면, 상기 하전 입자는 상기 제1 자기장발생수단(410)에 의해 발생된 자기력선을 따라 이동하게 되는데, 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치는 제1 자기장발생수단(410)의 위치가 변경 가능하므로 수평덕트(320)로 유입되는 하전입자의 크기를 선별할 수 있게 된다.
예를 들어 상기 제1 자기장발생수단(410)이 경사덕트(310)를 둘러싸는 도넛 형상으로 형성되는 경우, 상기 경사덕트(310)의 내부에는 제1 자기장발생수단(410)을 감싸는 방향으로 만곡된 자기력선이 발생하게 되는바 상기 경사덕트(310) 내부로 유입된 하전입자는 경사덕트(310)의 천정면을 향해 휘어지는 방향으로 이동하게 된다.
이때, 상대적으로 중량이 작은 하전입자(14)는 자기력선을 따라 이동하지만, 상대적으로 중량이 큰 하전입자(12)는 자기력선을 따라 이동하되 자중에 의해 약간 아래로 처지는 방향으로 이동하게 된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 자기장발생수단(410)이 경사덕트(310) 중 아크증발부(200)와 가까운 측에 위치되었을 경우, 중량이 큰 하전입자(12)는 대부분 수평덕트(320) 측으로 유입되지만 중량이 작은 하전입자(14)는 대부분 경사덕트(310)의 천정면에 부착되는바, 챔버(100) 내부의 기판(110)에는 중량이 큰 하전입자(12)만이 증착된다. 이와 같이 기판(110)에 중량이 큰 하전입자(12)만 증착되면 기판(110)의 표면 거칠기가 는 결과가 발생된다.
반대로 도 5에 도시된 바와 같이 제1 자기장발생수단(410)이 경사덕트(310) 중 아크증발부(200)와 먼 측에 위치되었을 경우, 중량이 작은 하전입자(14)는 대부분 수평덕트(320) 측으로 유입되지만 중량이 큰 하전입자(12)는 대부분 수평덕트(320)의 바닥면에 부착되는바, 챔버(100) 내부의 기판(110)에는 중량이 작은 하전입자(14)만이 증착된다. 이와 같이 기판(110)에 중량이 작은 하전입자(14)만 증착되면 기판(110)의 표면 거칠기가 낮아지는 결과가 발생된다.
이와 같이 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치를 이용하면, 제1 자기장발생수단(410)을 경사덕트(310)의 어느 측에 위치시키는지에 따라 기판(110)의 표면 거칠기를 증감시킬 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상기 제2 자기장발생수단(420)은 수평덕트(320)로 유입된 하전입자를 챔버(100)로 내보내기 위한 구성요소로서, 제1 자기장발생수단(410)과 마찬가지로 수평덕트(320) 내부에 자장을 형성함으로써 상기 수평덕트(320) 내부를 이동하는 하전입자를 흔들어 입사 범위 및 입사 속도를 증가시키는 역할을 수행한다. 본 실시예에서는 상기 제2 자기장발생수단(420)이 수평덕트(320)를 둘러싸도록 권취되는 코일 구조로 구성되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 제2 자기장발생수단(420)은 수평덕트(320) 내부에 자장을 형성할 수 있다면 어떠한 구조로도 변경될 수 있다.
또한 상기 제2 자기장발생수단(420)에는 상기 수평덕트(320)를 둘러싸도록 배열되는 복수 개의 자석(430)이 구비될 수 있다. 상기 자석(430)들은 각각 수평덕트(320) 내부에 자장을 형성함으로써 상기 수평덕트(320) 내부를 지나는 하전입자들이 보다 고르게 기판(110)에 입사되도록 하는 역할을 수행한다. 상기 언급한 제2 자기장발생수단(420) 및 이에 결합된 자석(430)은 종래의 아크 이온 플레이팅장치에도 실질적으로 동일하게 적용되고 있는바, 상기 제2 자기장발생수단(420) 및 자석(430)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이때, 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치는 제2 자기장발생수단(420)에 결합된 자석(430)의 위치가 일정하게 고정되어 있는 것이 아니라, 수평덕트(320)의 길이방향 중심축을 중심으로 회전하면서 상기 수평덕트(320)의 길이방향으로 왕복 이동 가능하도록 구성된다는 점에 또 다른 특징이 있는데, 이와 같은 특징에 대해서는 이하 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6 및 도 7은 제1 자기장발생수단(410)의 결합구조를 도시하는 측면도이다.
본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치는 제1 자기장발생수단(410)이 경사덕트(310)의 길이방향을 따라 안정적으로 왕복 이송이 가능하도록, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1 자기장발생수단(410)의 이동경로를 가이드하는 슬라이드레일(312)이 구비될 수 있다. 상기 슬라이드레일(312)은 상기 경사덕트(310)의 길이방향을 따라 상기 경사덕트(310)의 외측면에 형성되고, 상기 제1 자기장발생수단(410)은 상기 슬라이드레일(312)을 따라 이동 가능하도록 장착된다.
이와 같이 경사덕트(310)의 외측면에 슬라이드레일(312)이 구비되면, 상기 제1 자기장발생수단(410)은 경사덕트(310)의 길이방향을 따라 안정적으로 이동 가능할 뿐만 아니라, 제1 자기장발생수단(410)의 이동거리를 정밀하게 조절할 수 있으므로 하전입자의 필터링 기능이 향상된다는 장점이 있다. 이때 상기 제1 자기장발생수단(410)은 작업자에 의해 수동으로 이동될 수도 있고, 별도의 구동모터에 의해 자동으로 이송되도록 구성될 수도 있다.
또한 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치는 제1 자기장발생수단(410)의 이동거리를 더욱 정밀하게 조정할 수 있도록, 제1 자기장발생수단(410)이 경사덕트(310)에 나사결합 구조로 장착될 수 있다. 즉, 상기 경사덕트(310)의 외측면에는 수나사산(314)이 형성되고, 상기 제1 자기장발생수단(410)은 상기 수나사산(314)과 나사결합되도록 상기 경사덕트(310)에 장착되어 회전 방향에 따라 이동방향이 결정되도록 구성될 수 있다.
이와 같이 제1 자기장발생수단(410)이 경사덕트(310)에 나사결합 구조로 장착되면, 제1 자기장발생수단(410)을 직선으로 왕복 이동시키는 경우에 비해 상기 제1 자기장발생수단(410)의 이송거리를 정밀하게 제어할 수 있다는 장점이 있다.
도 8은 제2 자기장발생수단(420)의 결합구조를 도시하는 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치의 종단면도이다.
본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치는 수평덕트(320)로 유입된 하전입자의 입사 범위 및 입사 속도를 증가시키기 위하여 제2 자기장발생수단(420)을 구비하고 상기 제2 자기장발생수단(420)에 다수 개의 자석(430)이 장착된다.
제2 자기장발생수단(420)에 다수 개의 자석(430)이 장착되면, 수평덕트(320) 내부에는 제2 자기장발생수단(420)에 의해 형성된 자력선과 자석(430)에 의해 형성된 자력선이 혼재하게 되므로, 상기 수평덕트(320) 내부로 유입된 하전입자는 수평덕트(320)를 통과하면서 흔들리게 되어 운동에너지가 증가하고, 이에 따라 입사 범위가 확장되고 입사 속도가 증가하게 되어 기판(110)의 넓은 범위에 걸쳐 박막이 형성된다는 장점이 있다.
이때, 제2 자기장발생수단(420)에 장착된 자석(430)의 위치가 고정되면 상기 자석(430)에 의해 형성된 자력선의 위치 역시 고정되므로, 수평덕트(320) 내부로 유입된 모든 하전입자의 운동에너지를 증대시키는데 어려움이 있다. 따라서 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치는, 상기 제2 자기장발생수단(420)이 상기 수평덕트(320)의 외주면을 둘러싸되 상기 수평덕트(320)의 길이방향 중심축을 회전축으로 회전하면서 상기 수평덕트(320)의 길이방향을 따라 이동 가능한 구조로 장착된다는 점에 또 다른 특징이 있다.
이와 같이 제2 자기장발생수단(420)이 수평덕트(320)의 길이방향 중심축을 중심으로 회전하게 되면, 제2 자기장발생수단(420)에 결합된 자석(430)의 위치가 변화하게 되므로 수평덕트(320) 내부에 형성된 자력선 역시 움직이게 되는바, 상기 수평덕트(320) 내부를 지나는 하전입자를 보다 효과적으로 흔들 수 있고 이에 따라 하전입자의 운동에너지 증가효율이 향상될 수 있다.
한편 상기 제2 자기장발생수단(420)은 회전과 수평이동이 동시에 구현될 수 있도록, 도 7에 도시된 제1 자기장발생수단(410)과 같이 상기 수평덕트(320)에 나사결합구조로 결합될 수 있다. 이와 같이 제2 자기장발생수단(420)이 수평덕트(320)에 나사결합구조로 결합되면, 상기 제2 자기장발생수단(420)을 회전시키는 조작만으로 제2 자기장발생수단(420)의 수평방향 이동까지 한 번에 구현되는바, 수평덕트(320) 내부에 자력선을 보다 효과적으로 분포시킬 수 있고, 이에 따라 하전입자의 운동량 증가 효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.
도 9는 자석(430)의 배열구조를 도시하는 본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치의 횡단면도이고, 도 10은 자석(430)의 결합구조를 도시하는 확대단면도이다.
본 발명에 포함되는 복수 개의 자석(430)들이 도 9(a)에 도시된 바와 같이 수평덕트(320)의 외측면에 접하도록 배치되면, 상기 제2 자기장발생수단(420)이 수평덕트(320)의 회전축을 중심으로 회전한다 하더라도 상기 자석(430)들의 배열중심(C)은 항상 수평덕트(320)의 중심에 위치하게 된다. 따라서 자석(430)들의 배열중심(C)에 자력선이 형성되지 아니하는 경우, 상기 수평덕트(320)의 회전축을 따라 이동하는 하전입자는 운동량이 증가하지 아니한다는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 즉, 수평덕트(320)의 내부공간 중 자력선이 형성되지 아니하는 부위가 발생되지 아니하도록, 상기 다수 개의 자석(430)은 상기 수평덕트(320)의 길이방향 중심축과의 거리가 조절 가능한 구조로 상기 제2 자기장 발생수단에 결합될 수 있다.
예를 들어 도 9(b)에 도시된 바와 같이 상측에 위치하는 자석(430)이 상향으로 일정 거리 이동되면, 각 자석(430)들의 배열중심은 C0에서 C1으로 변경되는바, 수평덕트(320)의 길이방향 중심축 상에도 자력선이 형성될 수 있다. 따라서 각 자석(430)들이 수평덕트(320)의 지름방향으로 지속적으로 이동하게 되면, 수평덕트(320)의 내부공간 전체에 걸쳐 고르게 자력선이 발생될 수 있으므로, 수평덕트(320) 내부를 지나는 모든 하전입자들의 운동에너지가 고르게 증가될 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상기 자석(430)이 제2 자기장발생수단(420)에 결합된 상태를 유지하면서 수평덕트(320)의 지름방향으로 이동 가능하도록, 상기 수평덕트(320)의 횡방향과 교차하는 방향으로 연장되도록 상기 제2 자기장발생수단(420)에 결합되는 나사홀브라켓(422)과, 상기 나사홀브라켓(422)에 나사결합되어 회전방향에 따라 상기 수평덕트(320)의 길이방향 중심축과 멀어지거나 가까워지는 승강나사(424)를 추가로 구비할 수 있다. 이와 같이 나사홀브라켓(422)과 승강나사(424)가 추가로 구비되는 경우 상기 자석(430)은 상기 승강나사(424)에 결합되는바, 상기 승강나사(424)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전함에 따라 상기 자석(430)은 수평덕트(320)와 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동이 가능해질 수 있다.
본 발명에 의한 아크 이온 플레이팅장치는 제2 자기장발생수단(420)에 장착된 자석(430)들을 수평덕트(320)의 지름방향을 따라 개별적으로 이동시킬 수 있다면, 도 10에 도시된 구성 이외에 다양한 구조로 변경될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100 : 챔버 110 : 기판
200 : 아크증발부 310 : 경사덕트
312 : 슬라이드레일 314 : 수나사산
320 : 수평덕트 410 : 제1 자기장발생수단
420 : 제2 자기장발생수단 422 : 나사홀브라켓
424 : 승강나사 430 : 자석

Claims (7)

  1. 기판이 수용되는 챔버;
    음극 아크 방전에 의해 증착물질의 하전입자가 발생되는 아크증발부;
    길이방향 일측이 상기 아크증발부에 연결되고 길이방향 타측이 하향으로 경사지게 연장되는 경사덕트와, 길이방향 일측이 상기 경사덕트의 길이방향 타측에 연결되고 길이방향 타측이 수평방향으로 연장되어 상기 챔버에 연결되는 수평덕트를 구비하는 플라즈마덕트;
    상기 경사덕트의 길이방향을 따라 이동 가능한 구조로 상기 경사덕트에 결합되어, 상기 경사덕트 내부로 유입된 하전입자를 상기 수평덕트 측으로 유동시키기 위한 자장을 형성하는 제1 자기장발생수단;
    상기 수평덕트에 결합되어, 상기 수평덕트 내부로 유입된 하전입자를 상기 챔버 측으로 유동시키기 위한 자장을 형성하는 제2 자기장발생수단;을 포함하고,
    상기 제2 자기장발생수단은, 상기 수평덕트의 외주면을 둘러싸되 상기 수평덕트의 길이방향 중심축을 회전축으로 회전하면서 상기 수평덕트의 길이방향을 따라 이동 가능한 구조로 상기 수평덕트에 결합되고,
    상기 수평덕트의 길이방향 중심축을 중심으로 방사형으로 배열되도록 상기 제2 자기장발생수단에 결합되는 다수 개의 자석을 더 포함하고,
    상기 제2 자기장발생수단은 상기 수평덕트에 나사결합구조로 결합되어, 상기 수평덕트의 길이방향 중심축을 회전축으로 회전될 때 상기 수평덕트의 길이방향으로 이동되고,
    상기 자석은, 상기 수평덕트의 길이방향 중심축과의 거리가 조절 가능한 구조로 상기 제2 자기장 발생수단에 결합되는 것을 특징으로 하는 아크 이온 플레이팅장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사덕트의 외측면에는 상기 경사덕트의 길이방향을 따라 연장되는 슬라이드레일이 형성되고,
    상기 제1 자기장발생수단은 상기 슬라이드레일을 따라 이동 가능한 구조로 장착되는 것을 특징으로 하는 아크 이온 플레이팅장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사덕트의 외측면에는 수나사산이 형성되고,
    상기 제1 자기장발생수단은 상기 수나사산과 나사결합되도록 상기 경사덕트에 장착되는 것을 특징으로 하는 아크 이온 플레이팅장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평덕트의 횡방향과 교차하는 방향으로 연장되도록 상기 제2 자기장발생수단에 결합되는 나사홀브라켓과, 상기 나사홀브라켓에 나사결합되어 회전방향에 따라 상기 수평덕트의 길이방향 중심축과 멀어지거나 가까워지는 승강나사를 더 포함하고,
    상기 자석은 상기 승강나사에 결합되는 것을 특징으로 하는 아크 이온 플레이팅장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230053919A (ko) * 2021-10-15 2023-04-24 박민석 대형미립자 여과수단을 구비하는 아크 증발장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030035444A (ko) * 2001-10-31 2003-05-09 한국과학기술연구원 실리콘을 함유한 초경질 다이아몬드상 탄소박막 및 그제조방법
KR20060010835A (ko) * 2003-06-13 2006-02-02 닛신덴키 가부시키 가이샤 편향자장형 진공아크 증착장치
KR20100095204A (ko) * 2009-02-20 2010-08-30 한국기계연구원 이중굴곡 플라즈마 덕트를 구비한 진공아크 증착장치
KR20180066371A (ko) * 2016-12-08 2018-06-19 한국생산기술연구원 네스트유닛을 포함하는 아크이온플레이팅장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030035444A (ko) * 2001-10-31 2003-05-09 한국과학기술연구원 실리콘을 함유한 초경질 다이아몬드상 탄소박막 및 그제조방법
KR20060010835A (ko) * 2003-06-13 2006-02-02 닛신덴키 가부시키 가이샤 편향자장형 진공아크 증착장치
KR20100095204A (ko) * 2009-02-20 2010-08-30 한국기계연구원 이중굴곡 플라즈마 덕트를 구비한 진공아크 증착장치
KR20180066371A (ko) * 2016-12-08 2018-06-19 한국생산기술연구원 네스트유닛을 포함하는 아크이온플레이팅장치
KR101902778B1 (ko) 2016-12-08 2018-10-02 한국생산기술연구원 네스트유닛을 포함하는 아크이온플레이팅장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230053919A (ko) * 2021-10-15 2023-04-24 박민석 대형미립자 여과수단을 구비하는 아크 증발장치
KR102602127B1 (ko) * 2021-10-15 2023-11-13 박민석 대형미립자 여과수단을 구비하는 아크 증발장치

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