KR102289120B1 - 전자현미경용 이온 스퍼터 및 이온 스퍼터용 시료 회전장치 - Google Patents

전자현미경용 이온 스퍼터 및 이온 스퍼터용 시료 회전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자현미경으로 비 도전성 시료를 관찰할 수 있도록 비 도전성 시료의 표면에 도전성 박막을 균일하게 코팅하는 전자현미경용 이온 스퍼터와 이온 스퍼터가 시료 표면에 도전성 박막 코팅 시, 비 도전성 시료의 측면을 포함하는 표면 전체에 균일하게 도전성 박막이 코팅될 수 있도록 시료가 안착하는 시료대가 수평 또는 경사 회전되도록 하는 이온 스퍼터용 시료 회전장치에 관한 발명이다.

Description

전자현미경용 이온 스퍼터 및 이온 스퍼터용 시료 회전장치{An Ion sputter for an electron microscope and specimen rotation device for Ion sputter}
본 발명은 전자현미경용 이온 스퍼터에 관한 것으로, 상세하게는 전자현미경으로 비 도전성 시료를 관찰할 수 있도록 비 도전성 시료의 표면에 도전성 박막을 코팅하는 전자현미경용 이온 스퍼터에 관한 기술이다.
또한, 본 발명은 이온 스퍼터용 시료 회전장치에 관한 것으로, 상세하게는 전자현미경으로 비 도전성 시료를 관찰할 수 있도록 비 도전성 시료의 표면에 도전성 박막을 코팅하는 이온 스퍼터가 시료 표면에 도전성 박막 코팅 시, 비 도전성 시료의 측면을 포함하는 표면 전체에 균일하게 도전성 박막이 코팅될 수 있도록 시료가 안착하는 시료대가 수평 또는 경사 회전되도록 하는 이온 스퍼터용 시료 회전장치에 관한 기술이다.
과학과 기술의 발달로 사람의 육안으로는 확인하기 힘든 미세한 물체, 조직, 세포 등을 확대하여 관찰할 수 있도록 사용되는 현미경 기술이 발달하였다.
현미경의 시초는 17세기 유럽에서 시작되었으며 현미경의 개발은 여러 학문과 과학기술 발달에 크게 일조하면서, 현재는 많은 종류의 현미경이 개발되었으며, 시료를 관찰하는 방식에 따라 광학 현미경, 전자현미경, 주사 탐침 현미경으로 구분된다.
광학 현미경의 경우 가시광선 파장대로는 일정 수준 이상의 해상력을 얻을 수 없어서, 빛 대신 전자를 통해 상을 얻고 원자까지 관찰할 수 있는 전자현미경이 개발되었다.
특히, 전자현미경의 종류는 크게 주사 전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)과 투과 전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)으로 구분되는데, 일반적으로 주사 전자현미경이 가장 널리 사용되고 있다.
주사 전자현미경은 도전성 시료만 관찰이 가능하며, 비 도전성 시료는 시료 표면에 도전성 박막 코팅을 선행해야 관찰이 가능해진다.
즉, 주사 전자현미경으로 비 도전성 시료에 도전성 박막 코팅을 하지 않은 상태에서 관찰하면, 시료 표면 및 내부에서 차지 업(Charge-up) 및 방전 현상이 발생하여 정상적인 형상 관찰이 불가능하다.
따라서 주사 전자현미경으로 비 도전성 시료를 관찰하기 위해서는 이온 스퍼터를 이용하여 비 도전성 시료 표면에 도전성 박막 코팅을 선행하는 것이 필요하다.
이때, 이온 스퍼터를 통한 박막 코팅은 시료 전 부분이 골고루 균일하게 코팅되도록 해야 하고 코팅된 박막도 필요한 두께로 코팅되어야 한다.
하지만, 종래의 이온 스퍼터는 시료를 수평 시료대 상에 안착하고 관찰조건에 따라 수동으로 수평 시료대를 상하이동 시킨 후에 직접 나사를 돌려 고정하는 방식이어서 요구하는 박막의 조건을 맞추기에 불편하고, 코팅 진행 중에는 상하이동도 불가능한 실정이다.
또한, 시료를 챔버 중앙의 수평 시료대에 놓고 코팅을 진행하기 때문에, 시료의 상단 부분은 코팅의 박막 밀도가 균일하나 측면과 저면 부분은 박막 밀도가 적어 상대적으로 전도도가 낮아져 방전 현상이 발생하기 쉽다.
따라서 본 발명은 전자현미경으로 비 도전성 시료를 관찰할 수 있도록 비 도전성 시료의 표면에 도전성 박막 코팅 시, 비 도전성 시료의 측면을 포함하는 표면 전체에 균일하게 도전성 박막이 코팅될 수 있도록 시료가 안착하는 시료대가 수평 또는 경사 회전되도록 하는 이온 스퍼터와 이온 스퍼터용 시료 회전장치에 관한 기술을 제안하고자 한다.
다음은 이와 관련한 종래의 선행기술들이다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-1047215호 주사전자현미경〔ＳＥＭ〕용 전도성 콜드 마운팅 시편의 제작방법 2. 대한민국 등록특허공보 제10-1161808호 주사전자현미경(ＳＥＭ)용 전도성 콜드 마운팅 시편의 제작방법
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하도록,
본 발명은 전자현미경으로 비 도전성 시료를 관찰할 수 있도록 비 도전성 시료의 표면에 도전성 박막을 코팅하는 전자현미경용 이온 스퍼터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전자현미경으로 비 도전성 시료를 관찰할 수 있도록 비 도전성 시료의 표면에 도전성 박막을 코팅하는 이온 스퍼터가 시료 표면에 도전성 박막 코팅 시, 비 도전성 시료의 측면을 포함하는 표면 전체에 균일하게 도전성 박막이 코팅될 수 있도록 시료가 안착하는 시료대가 수평 또는 경사 회전되도록 하는 이온 스퍼터용 시료 회전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명인 전자현미경용 이온 스퍼터는,
금속 박막 타겟부(200)의 제어, 진공 형성부(400)의 제어, 시료 회전부(500)의 제어를 진행하는 장치 본체(100)와;
플라즈마를 발생시켜 시료에 금속 박막이 코팅되도록 상기 장치 본체(100) 상측에 설치되는 금속 박막 타겟부(200)와;
시료에 금속 박막이 코팅되는 공간인 코팅 챔버가 형성될 수 있도록 상기 장치 본체(100) 상측에 분리형으로 설치되고, 상측과 하측에 개구부가 형성된 원통형의 챔버 케이스(300)와;
코팅 챔버 내부 공기를 흡입하여 진공상태인 코팅 챔버가 형성되도록 하는 진공 형성부(400)와;
금속 박막이 코팅되는 대상인 시료를 수평 회전, 경사 회전, 승/하강시키는 시료 회전부(500)와,
장치 본체(100)의 설치구(130)에 설치되고, 원통형의 챔버 케이스(300) 하측이 삽입될 수 있도록 원통형의 오목한 바닥면을 갖는 진공 베이스(600)를 포함하는 것을 특징으로 하고,
또한, 본 발명인 이온 스퍼터용 시료 회전장치는,
시료가 안착하고, 수평 베벨기어(520) 또는 경사 베벨기어(530)에 삽입되는 삽입봉(511)이 형성된 시료대(510)와,
상기 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되는 제1 삽입홈(521)이 형성되고, 회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)에 의해 수평 회전하여 시료대(510)를 수평 회전시키도록 수평 설치되는 수평 베벨기어(520)와,
상기 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되는 제2 삽입홈(531)이 형성되고, 수평 설치된 수평 베벨기어(520)에 일정 경사 각도로 기어 결합하고, 수평 베벨기어(520)의 회전력에 의해 경사 회전하여 시료대(510)를 경사 회전시키도록 기어 마운트(540) 상에 일정 각도로 경사 설치되는 경사 베벨기어(530)와,
회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 관통 결합 되고, 회전 및 승/하강 수단(550)에 의해 승/하강하는 기어 마운트(540)와,
상기 수평 베벨기어(520)를 회전시키고, 기어 마운트(540)를 승/하강시키는 회전 및 승/하강 수단(550)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전자현미경으로 비 도전성 시료를 관찰할 수 있도록 비 도전성 시료의 측면을 포함하는 표면에 도전성 박막을 균일하게 코팅할 수 있어 전자현미경을 통한 비 도전성 시료 관찰 시, 차지 업(Charge-up) 및 방전 현상을 방지하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 전자현미경으로 비 도전성 시료를 관찰할 수 있도록 비 도전성 시료의 표면에 도전성 박막을 코팅하는 이온 스퍼터가 시료 표면에 도전성 박막 코팅 시, 시료가 안착하는 시료대가 수평 또는 경사 회전되도록 하여 비 도전성 시료의 측면을 포함하는 표면 전체에 균일하게 도전성 박막이 코팅될 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 전자현미경용 이온 스퍼터 전체 구성도
도 2는 본 발명의 전자현미경용 이온 스퍼터 구성 블록도
도 3은 본 발명의 전자현미경용 이온 스퍼터 분해도
도 4는 본 발명의 금속 박막 타겟부가 개방된 예시도
도 5는 본 발명의 금속 박막 타겟부에 의한 이온 코팅 상태도
도 6은 본 발명의 전자현미경용 이온 스퍼터의 시료 회전부 세부 구성도
도 7은 본 발명의 전자현미경용 이온 스퍼터의 시료 회전부 분해도
도 8은 본 발명의 시료대의 수평 또는 경사 회전 예시도
도 9는 본 발명의 시료대의 상, 하 이동 예시도
도 10은 본 발명의 이온 스퍼터용 시료 회전장치 구성 블록도
본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 전자현미경용 이온 스퍼터는 주사 전자현미경으로 비 도전성 시료(1)를 관찰할 수 있도록 비 도전성 시료(1)의 표면에 도전성 박막을 코팅하여 주사 전자현미경으로 비 도전성 시료(1) 관찰 시, 차지 업(Charge-up) 및 방전 현상을 방지할 수 있도록 하는 전자현미경용 이온 스퍼터(10)이며, 특히, 도전성 박막 코팅 시, 시료가 안착하는 시료대가 수평 또는 경사 회전되도록 하여 비 도전성 시료의 측면을 포함하는 시료 표면 전체에 균일하게 도전성 박막이 코팅될 수 있도록 하는 발명이다.
도 2를 참조하면, 본 발명(10)은 장치 본체(100), 금속 박막 타겟부(200), 챔버 케이스(300), 진공 형성부(400), 시료 회전부(500), 진공 베이스(600)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 본 발명의 전자현미경용 이온 스퍼터는, 도 2, 3에 도시된 바와 같이,
금속 박막 타겟부(200)의 제어, 진공 형성부(400)의 제어, 시료 회전부(500)의 제어를 진행하는 장치 본체(100)와;
플라즈마를 발생시켜 시료에 금속 박막이 코팅되도록 상기 장치 본체(100) 상측에 설치되는 금속 박막 타겟부(200)와;
시료에 금속 박막이 코팅되는 공간인 코팅 챔버가 형성될 수 있도록 상기 장치 본체(100) 상측에 분리형으로 설치되고, 상측과 하측에 개구부가 형성된 원통형의 챔버 케이스(300)와;
코팅 챔버 내부 공기를 흡입하여 진공상태인 코팅 챔버가 형성되도록 하는 진공 형성부(400)와;
금속 박막이 코팅되는 대상인 시료를 수평 회전, 경사 회전, 승/하강시키는 시료 회전부(500)와,
장치 본체(100)의 설치구(130)에 설치되고, 원통형의 챔버 케이스(300) 하측이 삽입될 수 있도록 원통형의 오목한 바닥면을 갖는 진공 베이스(600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 3을 참조하면, 상기 장치 본체(100)는 일정한 크기로 형성되어 금속 박막 타겟부(200), 챔버 케이스(300), 진공 형성부(400), 시료 회전부(500), 진공 베이스(600)가 설치되는 공간을 제공하고, 금속 박막 타겟부(200)의 제어, 진공 형성부(400)의 제어, 시료 회전부(500)의 제어를 수행하는 구성으로, 본체 케이스(110), 터치형 제어 디스플레이(120), 설치구(130), 제어부(140)를 포함하여 구성된다.
상기 본체 케이스(110)는 일정한 크기로 형성되어 상측에 금속 박막 타겟부(200)와 챔버 케이스(300)가 설치되고, 내부에 제어부(140)가 설치되며 전면에는 터치형 제어 디스플레이(120)가 설치된다.
상기 터치형 제어 디스플레이(120)는 본체 케이스(110) 전면에 설치된 일종의 터치스크린 방식의 디스플레이로서, 금속 박막 타겟부(200)의 제어, 진공 형성부(400)의 제어, 시료 회전부(500)의 제어를 사용자가 터치 방식으로 할 수 있도록 하는 제어 메뉴들이 표시된다.
사용자는 터치형 제어 디스플레이(120)에 표시된 제어 메뉴들을 터치하여 금속 박막 타겟부(200), 진공 형성부(400), 시료 회전부(500)의 작동을 제어할 수 있다. 즉, 제어 메뉴들에 대한 사용자 터치는 제어 명령으로 제어부(140)에 전달되어 금속 박막 타겟부(200), 진공 형성부(400), 시료 회전부(500)가 각각 제어된다.
상기 설치구(130)는 본체 케이스(110) 상측면에 일정한 크기의 원형 구멍으로 형성되는 구성으로, 상기 설치구(130)에 진공 베이스(600)가 설치되고 진공 베이스(600) 상측 면에 챔버 케이스(300)가 위치하면 시료에 금속 박막을 코팅할 수 있는 공간인 코팅 챔버가 형성된다.
상기 제어부(140)는 사용자가 터치형 제어 디스플레이(120)에 표시된 제어 메뉴들을 터치하는 제어 입력에 따라 금속 박막 타겟부(200)를 통한 플라즈마 발생을 제어하거나, 진공 형성부(400)를 통한 코팅 챔버의 진공을 제어하거나, 시료 회전부(500)를 통한 시료의 회전 및 승/하강 제어를 진행하여 비 도전성 시료(1)에 도전성 금속 박막이 균일하게 코팅되도록 한다.
도 3, 4를 참조하면, 상기 금속 박막 타겟부(200)는 장치 본체(100)의 본체 케이스(110) 상측에 설치되어, 챔버 케이스(300)에 의해 형성된 코팅 챔버 내부에 위치하는 시료(1)에 금속 박막이 코팅되도록 하는 플라즈마를 발생시키는 구성으로, 지지대(210), 플라즈마 발생기(220)를 포함하여 구성된다.
도 4를 참조하면, 상기 지지대(210)는 장치 본체(100)의 본체 케이스(110) 상측에 수직 하게 형성되어 플라즈마 발생기(220)를 일정 높이로 지지하고, 상측에 플라즈마 발생기(220)가 힌지 결합 된다.
상기 플라즈마 발생기(220)는 지지대(210) 상측에 힌지 결합 되어, 힌지 회동하며, 힌지 회동 시, 도 5와 같이, 챔버 케이스(300) 상측 개구부를 밀폐시켜 시료가 코팅되는 코팅 챔버가 형성되도록 한다.
또한, 플라즈마 발생기(220)는 챔버 케이스(300) 상측 개구부를 밀폐시켜 시료가 코팅되는 코팅 챔버가 형성되도록 한 후, 플라즈마를 발생시켜 시료(1)에 금속 박막이 코팅되도록 한다.
도 3 내지 5를 참조하면, 상기 챔버 케이스(300)는 시료(1)에 금속 박막이 코팅되는 공간인 코팅 챔버가 형성될 수 있도록 장치 본체(100)의 본체 케이스(110) 상측에 분리형으로 설치되며, 상측과 하측에 개구부가 형성된 원통형으로 형성되며, 도 3과 같이, 투명 케이스(310), 제1 기밀부재(320), 제2 기밀부재(330)를 포함하여 구성된다.
상기 투명 케이스(310)는 원통형이고 플라즈마의 온도를 견딜 수 있는 재질이 적용되고, 본체 케이스(110) 상측에 코팅 챔버가 형성되어 시료(1)에 금속 박막이 코팅될 때 사용자가 코팅 챔버를 관찰할 수 있도록 투명 재질로 형성된다.
또한, 상기 제1 기밀부재(320)와 제2 기밀부재(330)는 각각 투명 케이스(310)의 상측과 하측 개구부에 형성되는데, 도 5와 같이 상측에 형성되는 제1 기밀부재(320)에는 플라즈마 발생기(220)가 면 접촉하고, 하측에 형성되는 제2 기밀부재(330)에는 진공 베이스(600)의 원통형의 오목한 바닥 면이 면 접촉하여 후술할 진공 형성부(400)에 의해 코팅 챔버 내부가 진공상태가 될 수 있도록 기밀을 유지한다.
도 3을 참조하면, 상기 진공 형성부(400)는 코팅 챔버 내부 공기를 흡입하여 진공상태인 코팅 챔버가 형성되도록 하는 구성으로, 흡입 노즐(410)과 공기 이송관(420)을 포함하여 구성된다.
상기 흡입 노즐(410)은 진공을 형성하기 위해 코팅 챔버 내부의 공기가 흡입되도록 코팅 챔버 내부에 설치된다.
상기 공기 이송관(420)은 진공 형성을 위해 흡입 노즐(410)을 통해 흡입된 코팅 챔버 내부의 공기가 이송되어 외부로 배출되는 관로로서, 공기 이송관(420)의 일측 끝단은 흡입 노즐(410)에 연결되고, 타측 끝단은 외부의 진공 펌프에 각각 연결되어, 진공 펌프의 흡입력을 흡입 노즐(410)로 전달한다.
도 6, 7을 참조하면, 상기 시료 회전부(500)는 금속 박막이 코팅되는 대상인 시료를 수평 회전, 경사 회전, 승/하강시키는 구성으로, 시료대(510), 수평 베벨기어(520), 경사 베벨기어(530), 기어 마운트(540), 회전 및 승/하강 수단(550)을 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 시료 회전부(500)는,
시료가 안착하고, 수평 베벨기어(520) 또는 경사 베벨기어(530)에 삽입되는 삽입봉(511)이 형성된 시료대(510)와,
상기 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되는 제1 삽입홈(521)이 형성되고, 회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)에 의해 수평 회전하여 시료대(510)를 수평 회전시키도록 수평 설치되는 수평 베벨기어(520)와,
상기 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되는 제2 삽입홈(531)이 형성되고, 수평 설치된 수평 베벨기어(520)에 일정 경사 각도로 기어 결합하고, 수평 베벨기어(520)의 회전력에 의해 경사 회전하여 시료대(510)를 경사 회전시키도록 기어 마운트(540) 상에 일정 각도로 경사 설치되는 경사 베벨기어(530)와,
회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 관통 결합 되고, 회전 및 승/하강 수단(550)에 의해 승/하강하는 기어 마운트(540)와,
상기 수평 베벨기어(520)를 회전시키고, 기어 마운트(540)를 승/하강시키는 회전 및 승/하강 수단(550)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 6을 참조하면, 상기 시료대(510)는 시료(1)가 안착하도록 일정한 크기로 형성되고, 하측에 일정 길이의 삽입봉(511)이 형성되어, 수평 베벨기어(520)의 제1 삽입홈(521) 또는 경사 베벨기어(530)의 제2 삽입홈(531)에 시료대(510)가 삽입될 수 있도록 한다.
따라서 상기 시료대(510)의 상측면에 시료(1)가 안착 된 상태에서, 도 8의 상단 그림과 같이, 상기 시료대(510)의 삽입봉(511)이 수평 베벨기어(520)의 제1 삽입홈(521)에 삽입되는 경우, 수평 베벨기어(520)의 수평 회전에 따라 시료대(510)가 수평 회전된다.
또한, 도 8의 하단 그림과 같이, 상기 시료대(510)의 삽입봉(511)이 경사 베벨기어(530)의 제2 삽입홈(531)에 삽입되는 경우, 경사 베벨기어(530)의 경사 회전에 따라 시료대(510)가 경사 회전된다.
도 6, 8을 참조하면, 상기 수평 베벨기어(520)는 제1 삽입홈(521)이 형성되어 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되도록 하고, 후술할 회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 축결합 되어, 기어 회전축(551)에 의해 수평 회전하여 시료대(510)를 수평 회전시키도록 수평 설치된다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 수평 베벨기어(520)의 상측에는 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되는 제1 삽입홈(521)이 형성되고, 하측에는 회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 축결합 되어 기어 회전축(551)의 회전에 의해 수평 회전한다.
도 6, 8을 참조하면, 상기 경사 베벨기어(530)는 제2 삽입홈(531)이 형성되어 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되도록 하고, 수평 설치된 수평 베벨기어(520)에 일정 경사 각도로 기어 결합하고, 수평 베벨기어(520)의 회전력에 의해 경사 회전하여 시료대(510)를 경사 회전시키도록 경사 설치된다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 경사 베벨기어(530)의 상측에는 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되는 제2 삽입홈(531)이 형성되고, 외부 표면에 형성된 기어를 통해 수평 설치된 수평 베벨기어(520)에 일정 경사 각도로 맞물리는 기어 결합하여 상기 수평 베벨기어(520)의 회전력에 의해 경사 회전한다.
특히, 상기 경사 베벨기어(530)의 하측은 수평 베벨기어(520)의 회전력에 의해 일정 경사 각도로 자유 회전할 수 있도록 기어 마운트(540) 상에 일정 경사 각도로 베어링 결합한다.
도 7, 8을 참조하면, 상기 기어 마운트(540)는 회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 관통 결합 되고, 회전 및 승/하강 수단(550)에 의해 승/하강하는 구성으로, 안내 축(541), 제1 볼베어링(542), 제2 볼베어링(543)을 포함하여 구성된다.
상기 안내 축(541)은 기어 마운트(540) 하측에 형성되어 기어 마운트(540)의 승/하강 시, 안정된 기어 마운트(540)의 승/하강이 안내되도록 후술할 진공 베이스(600)의 축 관통구(620)에 삽입되는 구성으로, 안정적인 기어 마운트(540)의 승/하강이 안내되도록 상기 안내 축(541)은 2개로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 볼베어링(542)은 회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 기어 마운트(540)에 관통 결합 된 상태에서 안정적으로 회전할 수 있도록 기어 회전축(551)이 기어 마운트(540)에 베어링 결합 되도록 하는 구성이다.
상기 제2 볼베어링(543)은 경사 베벨기어(530)가 기어 마운트(540) 상에서 일정 각도로 경사 회전할 수 있도록 경사 베벨기어(530)가 기어 마운트(540)에 베어링 결합 되도록 하는 구성이다.
도 7을 참조하면, 상기 회전 및 승/하강 수단(550)은 수평 베벨기어(520)를 회전시키고, 기어 마운트(540)를 승/하강시키는 구성으로, 기어 회전축(551), 제1 모터(552), 제1 모터 마운트(5521), 한 쌍의 가이드 축(553), 높이조절 회전축(554), 제2 모터(555), 제2 모터 마운트(5551)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 회전 및 승/하강 수단(550)은,
일측은 수평 베벨기어(520)에 연결되고 타측은 제1 모터(512)에 연결되며, 진공 베이스(600)와 기어 마운트(540)를 관통한 상태에서 제1 모터(552)의 회전력에 의해 회전하여 수평 베벨기어(520)를 회전시키고, 제1 모터 마운트(5521)의 승/하강에 따라 승/하강하여 기어 마운트(540)를 승/하강시키는 기어 회전축(551)과,
상기 기어 회전축(551)을 회전시키는 제1 모터(552)와,
제1 모터(552)가 상측에 안착 결합하고, 높이조절 회전축(554)의 승/하강에 따라 가이드 축(553) 상에서 승/하강하는 제1 모터 마운트(5521)와,
상기 제1 모터 마운트(5521)의 승/하강을 안내하기 위해, 상측은 진공 베이스(600) 하측에 연결되고, 하측은 제2 모터 마운트(5531)에 연결되는 한 쌍의 가이드 축(553)과,
제1 모터 마운트(5521)에 연결되고, 제2 모터(555)의 회전력에 의해 회전하면서 승/하강하여 제1 모터 마운트(5521)를 승/하강시키도록 나사산이 형성된 높이조절 회전축(554)과,
나사산이 형성된 상기 높이조절 회전축(554)을 회전시키도록 제1 모터(552) 하측에 설치되는 제2 모터(555)와,
제2 모터(553)가 상측에 안착 결합하고, 높이조절 회전축(554)이 관통되고, 한 쌍의 가이드 축(553)의 하측이 연결되는 제2 모터 마운트(5551)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 9를 참조하면, 상기 기어 회전축(551)은 일측이 수평 베벨기어(520)에 연결되고, 타측이 제1 모터(512)에 연결되며, 진공 베이스(600)와 기어 마운트(540)를 관통한 상태에서 제1 모터(552)의 회전력에 의해 회전하여 수평 베벨기어(520)를 회전시키는 구성이다.
특히, 상기 기어 회전축(551)은 수평 베벨기어(520)를 회전시키기 위해, 관통 하는 기어 마운트(540)와 베어링 결합한다. 즉, 기어 마운트(540)에 형성된 제1 볼베어링(542)에 의해 기어 회전축(551)은 기어 마운트(540)와 베어링 결합한다.
상기 기어 회전축(551)은 제1 볼베어링(542)에 의해 기어 마운트(540)와 베어링 결합 된 상태에서 제1 모터(512)의 회전력에 의해 회전하여 수평 베벨기어(520)를 수평 회전시킨다.
한편, 상기 기어 회전축(551)은 제1 모터(512)에 축결합 되어 있어, 제1 모터(512)가 안착 위치하는 제1 모터 마운트(5521)의 승/하강에 따라 승/하강하여, 베어링 결합 된 기어 마운트(540)를 승/하강시키고, 시료가 안착한 시료대(510) 역시 승/하강시킨다.
도 9를 참조하면, 상기 제1 모터(552)는 기어 회전축(551)을 회전시키는 구동장치로, 기어 회전축(551)이 축결합 되고, 제1 모터 마운트(5521) 상측에 안착 결합한다.
도 9를 참조하면, 상기 제1 모터 마운트(5521)는 제1 모터(552)가 상측에 안착 결합하고, 높이조절 회전축(554)의 승/하강에 따라 가이드 축(553) 상에서 승/하강하는 구성이다.
즉, 제1 모터 마운트(5521) 하측에 높이조절 회전축(554)이 연결되고 제1 모터 마운트(5521) 양측에 가이드 축(553)이 관통되어 높이조절 회전축(554)의 승/하강에 따라 제1 모터 마운트(5521)는 가이드 축(553) 상에서 승/하강하며, 이로 인해 제1 모터 마운트(5521) 상측에 안착 결합 된 제1 모터(552)가 승/하강하고, 제1 모터(552)에 축결합 된 기어 회전축(551)이 승/하강한다.
도 9를 참조하면, 상기 한 쌍의 가이드 축(553)은 제1 모터(552)의 승/하강을 안내하기 위해, 상측은 진공 베이스(600) 하측에 연결되고, 하측은 제2 모터 마운트(5531)에 연결된다.
즉, 상기 한 쌍의 가이드 축(553)은 제1 모터 마운트(5521)가 높이조절 회전축(554)에 의해 승/하강 시, 안정적인 승/하강이 이루어지도록 안내한다.
도 9를 참조하면, 상기 높이조절 회전축(554)은 제1 모터 마운트(5521)에 연결되고, 제2 모터(555)의 회전력에 의해 회전하면서 승/하강하여 제1 모터 마운트(5521)를 승/하강시키도록 나사산이 형성된 일정 길이의 일종의 나사봉이다.
즉, 상기 높이조절 회전축(554)의 상측은 제1 모터(552)가 안착 위치하는 제1 모터 마운트(5521)의 하측에 연결되어 제2 모터(555)의 회전력에 의해 회전하게 되는데, 회전 방향에 따라 상승하거나 하강하여 제1 모터(552)가 안착 위치하는 제1 모터 마운트(5521)를 승/하강시키게 된다.
도 9를 참조하면, 상기 제2 모터(555)는 나사산이 형성된 높이조절 회전축(554)을 회전시키는 구동장치로, 나사산이 형성된 높이조절 회전축(554)이 관통 결합한다.
즉, 상기 제2 모터(555)의 회전축에는 중공이 형성되어 나사산이 형성된 높이조절 회전축(554)이 관통 결합하는데, 제2 모터(555)의 회전축에 형성된 중공 내측 면에는 나사산이 형성되어 중공을 관통하는 높이조절 회전축(554)과 나사 결합하여 제2 모터(555)의 회전 방향에 따라 높이조절 회전축(554)은 상승하거나 하강하게 된다.
도 9를 참조하면, 상기 제2 모터 마운트(5551)는 제2 모터(553)가 상측에 안착 결합하고, 높이조절 회전축(554)이 관통되고, 한 쌍의 가이드 축(553)의 하측이 연결되는 구성이다.
도 4, 6, 7, 9를 참조하면, 상기 진공 베이스(600)는 장치 본체(100)의 설치구(130)에 설치되고, 원통형의 챔버 케이스(300) 하측이 삽입될 수 있도록 원통형의 오목한 바닥 면을 갖는 구성으로, 마운트 삽입 홈(610), 복수의 축 관통구(620)를 포함하여 구성된다.
진공 베이스(600)의 중앙에 형성된 오목한 바닥 면에 원통형의 챔버 케이스(300) 하측이 삽입되면 도 1, 5와 같이 금속 박막 타겟부(200)에 의해 시료에 금속 박막이 코팅되는 공간인 코팅 챔버가 형성된다.
상기 마운트 삽입 홈(610)은 승, 하강하는 기어 마운트(540)가 하강 시, 하강한 기어 마운트(540)가 삽입되도록 도 7과 같이, 진공 베이스(600)의 중앙에 형성된 오목한 바닥 면 일측에 일정 깊이로 형성된다.
즉, 상술한 바와 같이 기어 마운트(540)는 기어 회전축(551)에 의해 승/하강하는데, 하강 시, 도 6에 도시된 바와 같이, 진공 베이스(600)의 중앙에 형성된 오목한 바닥 면 일측에 일정 깊이로 형성된 마운트 삽입 홈(610)에 삽입 안착한다.
상기 복수의 축 관통구(620)는 기어 마운트(540)의 안내 축(541)과 회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 관통할 수 있도록 도 7에 도시된 바와 같이, 마운트 삽입 홈(610) 저면에 형성된다.
한편, 본 발명의 다른 실시 발명인 이온 스퍼터용 시료 회전장치(20)는 비 도전성 시료에 금속 박막을 코팅하는 이온 스퍼터에 설치되어, 금속 박막이 코팅되는 시료를 수평 하게 또는 경사지게 회전시키는 장치로서, 상술한 전자현미경용 이온 스퍼터의 시료 회전부(500)에 해당한다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시 발명인 이온 스퍼터용 시료 회전 장치(20)는, 도 10에 도시된 바와 같이,
시료가 안착하고, 수평 베벨기어(520) 또는 경사 베벨기어(530)에 삽입되는 삽입봉(511)이 형성된 시료대(510)와,
상기 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되는 제1 삽입홈(521)이 형성되고, 회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)에 의해 수평 회전하여 시료대(510)를 수평 회전시키도록 수평 설치되는 수평 베벨기어(520)와,
상기 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되는 제2 삽입홈(531)이 형성되고, 수평 설치된 수평 베벨기어(520)에 일정 경사 각도로 기어 결합하고, 수평 베벨기어(520)의 회전력에 의해 경사 회전하여 시료대(510)를 경사 회전시키도록 기어 마운트(540) 상에 일정 각도로 경사 설치되는 경사 베벨기어(530)와,
회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 관통 결합 되고, 회전 및 승/하강 수단(550)에 의해 승/하강하는 기어 마운트(540)와,
상기 수평 베벨기어(520)를 회전시키고, 기어 마운트(540)를 승/하강시키는 회전 및 승/하강 수단(550)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이온 스퍼터용 시료 회전 장치(20)의 상기 기어 마운트(540)는,
기어 마운트(540)의 승/하강 시, 안정된 승/하강을 안내하기 위해 기어 마운트(540) 하측에 설치되는 안내 축(541)과,
회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 기어 마운트(540)에 관통 결합 된 상태에서 회전할 수 있도록 하는 제1 볼베어링(542)과,
경사 베벨기어(530)가 기어 마운트(540) 상에서 일정 각도로 경사 회전할 수 있도록 하는 제2 볼베어링(543)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이온 스퍼터용 시료 회전 장치(20)의 회전 및 승/하강 수단(550)은,
일측은 수평 베벨기어(520)에 연결되고 타측은 제1 모터(512)에 연결되며, 기어 마운트(540)를 관통한 상태에서 제1 모터(552)의 회전력에 의해 회전하여 수평 베벨기어(520)를 회전시키고, 제1 모터 마운트(5521)의 승/하강에 따라 승/하강하여 기어 마운트(540)를 승/하강시키는 기어 회전축(551)과,
상기 기어 회전축(551)을 회전시키는 제1 모터(552)와,
제1 모터(552)가 상측에 안착 결합하고, 높이조절 회전축(554)의 승/하강에 따라 가이드 축(553) 상에서 승/하강하는 제1 모터 마운트(5521)와,
상기 제1 모터 마운트(5521)의 승/하강을 안내하기 위해, 제1 모터 마운트(5521) 양측을 관통하고, 하측이 제2 모터 마운트(5531)에 연결되는 한 쌍의 가이드 축(553)과,
제1 모터 마운트(5521)에 연결되고, 제2 모터(555)의 회전력에 의해 회전하면서 승/하강하여 제1 모터 마운트(5521)를 승/하강시키도록 나사산이 형성된 높이조절 회전축(554)과,
나사산이 형성된 상기 높이조절 회전축(554)을 회전시키도록 제1 모터(552) 하측에 설치되는 제2 모터(555)와,
제2 모터(553)가 상측에 안착 결합하고, 높이조절 회전축(554)이 관통되고, 한 쌍의 가이드 축(553)의 하측이 연결되는 제2 모터 마운트(5551)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 발명인 이온 스퍼터용 시료 회전장치(20)를 구성하는 구성들인 시료대(510), 수평 베벨기어(520), 경사 베벨기어(530), 기어 마운트(540), 회전 및 승/하강 수단(550)의 구체적 특징은 상술한 전자현미경용 이온 스퍼터의 시료 회전부(500) 부분에서 상세하게 설명한바, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10 : 전자현미경용 이온 스퍼터
20 : 이온 스퍼터용 시료 회전장치
100 : 장치 본체
200 : 금속 박막 타겟부
300 : 챔버 케이스
400 : 진공 형성부
500 : 시료 회전부
600 : 진공 베이스

Claims (11)

  1. 비 도전성 시료에 도전성 금속을 균일하게 박막코팅하는 전자현미경용 이온 스퍼터에 있어서,
    금속 박막 타겟부(200)의 제어, 진공 형성부(400)의 제어, 시료 회전부(500)의 제어를 진행하는 장치 본체(100)와;
    플라즈마를 발생시켜 시료에 금속 박막이 코팅되도록 상기 장치 본체(100) 상측에 설치되는 금속 박막 타겟부(200)와;
    시료에 금속 박막이 코팅되는 공간인 코팅 챔버가 형성될 수 있도록 상기 장치 본체(100) 상측에 분리형으로 설치되고, 상측과 하측에 개구부가 형성된 원통형의 챔버 케이스(300)와;
    코팅 챔버 내부 공기를 흡입하여 진공상태인 코팅 챔버가 형성되도록 하는 진공 형성부(400)와;
    금속 박막이 코팅되는 대상인 시료를 수평 회전, 경사 회전, 승/하강시키는 시료 회전부(500)와,
    장치 본체(100)의 설치구(130)에 설치되고, 원통형의 챔버 케이스(300) 하측이 삽입될 수 있도록 원통형의 오목한 바닥 면을 갖는 진공 베이스(600)를 포함하되,

    상기 시료 회전부(500)는,
    시료가 안착하고, 수평 베벨기어(520) 또는 경사 베벨기어(530)에 삽입되는 삽입봉(511)이 형성된 시료대(510)와,
    상기 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되는 제1 삽입홈(521)이 형성되고, 회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)에 의해 수평 회전하여 시료대(510)를 수평 회전시키도록 수평 설치되는 수평 베벨기어(520)와,
    상기 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되는 제2 삽입홈(531)이 형성되고, 수평 설치된 수평 베벨기어(520)에 일정 경사 각도로 기어 결합하고, 수평 베벨기어(520)의 회전력에 의해 경사 회전하여 시료대(510)를 경사 회전시키도록 기어 마운트(540) 상에 일정 각도로 경사 설치되는 경사 베벨기어(530)와,
    회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 관통 결합 되고, 회전 및 승/하강 수단(550)에 의해 승/하강하는 기어 마운트(540)와,
    상기 수평 베벨기어(520)를 회전시키고, 기어 마운트(540)를 승/하강시키는 회전 및 승/하강 수단(550)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 이온 스퍼터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장치 본체(100)는,
    상측에 금속 박막 타겟부(200)와 챔버 케이스(300)가 설치되고, 내부에 제어부(140)가 설치되는 본체 케이스(110)와,
    금속 박막 타겟부(200)의 제어, 진공 형성부(400)의 제어, 시료 회전부(500)의 제어를 사용자가 터치 방식으로 할 수 있도록 본체 케이스(110) 전면에 설치되는 터치형 제어 디스플레이(120)와,
    진공 베이스(600)가 설치되도록 본체 케이스(110) 상측면에 형성되는 원형 구멍인 설치구(130)와,
    상기 터치형 제어 디스플레이(120)에 대한 사용자 제어 터치에 따라 금속 박막 타겟부(200)를 통한 플라즈마 발생 제어, 진공 형성부(400)를 통한 코팅 챔버의 진공 제어, 시료 회전부(500)를 통한 시료의 회전 및 승/하강 제어를 진행하는 제어부(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 이온 스퍼터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 박막 타겟부(200)는,
    장치 본체(100)의 본체 케이스(110) 상측에 수직 하게 형성되는 지지대(210)와,
    상기 지지대(210)에 힌지 결합 되고, 힌지 회동하여 챔버 케이스(300) 상측 개구부를 밀폐시키고, 시료를 금속 박막으로 코팅하기 위한 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생기(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 이온 스퍼터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진공 형성부(400)는,
    진공을 형성하기 위해 코팅 챔버 내부의 공기가 흡입되도록 코팅 챔버 내부에 설치되는 흡입 노즐(410)과,
    일측 끝단은 상기 흡입 노즐(410)에 연결되고, 타측 끝단은 외부의 진공 펌프에 연결되어, 진공 펌프의 흡입력을 흡입 노즐(410)로 전달하는 공기 이송관(420)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 이온 스퍼터.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기어 마운트(540)는,
    승/하강 시, 안정된 승/하강을 안내하도록 진공 베이스(600)의 축 관통구(620)에 삽입되는 안내 축(541)과,
    회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 기어 마운트(540)에 관통 결합 된 상태에서 회전할 수 있도록 하는 제1 볼베어링(542)과,
    경사 베벨기어(530)가 기어 마운트(540) 상에서 일정 각도로 경사 회전할 수 있도록 하는 제2 볼베어링(543)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 이온 스퍼터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회전 및 승/하강 수단(550)은,
    일측은 수평 베벨기어(520)에 연결되고 타측은 제1 모터(512)에 연결되며, 진공 베이스(600)와 기어 마운트(540)를 관통한 상태에서 제1 모터(552)의 회전력에 의해 회전하여 수평 베벨기어(520)를 회전시키고, 제1 모터 마운트(5521)의 승/하강에 따라 승/하강하여 기어 마운트(540)를 승/하강시키는 기어 회전축(551)과,
    상기 기어 회전축(551)을 회전시키는 제1 모터(552)와,
    제1 모터(552)가 상측에 안착 결합하고, 높이조절 회전축(554)의 승/하강에 따라 가이드 축(553) 상에서 승/하강하는 제1 모터 마운트(5521)와,
    상기 제1 모터 마운트(5521)의 승/하강을 안내하기 위해, 상측은 진공 베이스(600) 하측에 연결되고, 하측은 제2 모터 마운트(5531)에 연결되는 한 쌍의 가이드 축(553)과,
    제1 모터 마운트(5521)에 연결되고, 제2 모터(555)의 회전력에 의해 회전하면서 승/하강하여 제1 모터 마운트(5521)를 승/하강시키도록 나사산이 형성된 높이조절 회전축(554)과,
    나사산이 형성된 상기 높이조절 회전축(554)을 회전시키도록 제1 모터(552) 하측에 설치되는 제2 모터(555)와,
    제2 모터(553)가 상측에 안착 결합하고, 높이조절 회전축(554)이 관통되고, 한 쌍의 가이드 축(553)의 하측이 연결되는 제2 모터 마운트(5551)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 이온 스퍼터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 진공 베이스(600)는,
    시료 회전부(500)의 승, 하강하는 기어 마운트(540)가 하강 시, 하강한 기어 마운트(540)가 삽입되도록 오목한 바닥 면 일측에 일정 깊이로 형성되는 마운트 삽입 홈(610)과,
    상기 기어 마운트(540)의 안내 축(541)과 회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 관통할 수 있도록 마운트 삽입 홈(610) 저면에 형성되는 복수의 축 관통구(620)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자현미경용 이온 스퍼터.
  9. 금속 박막이 코팅되는 시료를 수평 하게 또는 경사지게 회전시키는 이온 스퍼터용 시료 회전장치에 있어서,
    시료가 안착하고, 수평 베벨기어(520) 또는 경사 베벨기어(530)에 삽입되는 삽입봉(511)이 형성된 시료대(510)와,
    상기 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되는 제1 삽입홈(521)이 형성되고, 회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)에 의해 수평 회전하여 시료대(510)를 수평 회전시키도록 수평 설치되는 수평 베벨기어(520)와,
    상기 시료대(510)의 삽입봉(511)이 삽입되는 제2 삽입홈(531)이 형성되고, 수평 설치된 수평 베벨기어(520)에 일정 경사 각도로 기어 결합하고, 수평 베벨기어(520)의 회전력에 의해 경사 회전하여 시료대(510)를 경사 회전시키도록 기어 마운트(540) 상에 일정 각도로 경사 설치되는 경사 베벨기어(530)와,
    회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 관통 결합 되고, 회전 및 승/하강 수단(550)에 의해 승/하강하는 기어 마운트(540)와,
    상기 수평 베벨기어(520)를 회전시키고, 기어 마운트(540)를 승/하강시키는 회전 및 승/하강 수단(550)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 스퍼터용 시료 회전장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기어 마운트(540)는,
    기어 마운트(540)의 승/하강 시, 안정된 승/하강을 안내하기 위해 기어 마운트(540) 하측에 설치되는 안내 축(541)과,
    회전 및 승/하강 수단(550)의 기어 회전축(551)이 기어 마운트(540)에 관통 결합 된 상태에서 회전할 수 있도록 하는 제1 볼베어링(542)과,
    경사 베벨기어(530)가 기어 마운트(540) 상에서 일정 각도로 경사 회전할 수 있도록 하는 제2 볼베어링(543)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 스퍼터용 시료 회전장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 회전 및 승/하강 수단(550)은,
    일측은 수평 베벨기어(520)에 연결되고 타측은 제1 모터(512)에 연결되며, 기어 마운트(540)를 관통한 상태에서 제1 모터(552)의 회전력에 의해 회전하여 수평 베벨기어(520)를 회전시키고, 제1 모터 마운트(5521)의 승/하강에 따라 승/하강하여 기어 마운트(540)를 승/하강시키는 기어 회전축(551)과,
    상기 기어 회전축(551)을 회전시키는 제1 모터(552)와,
    제1 모터(552)가 상측에 안착 결합하고, 높이조절 회전축(554)의 승/하강에 따라 가이드 축(553) 상에서 승/하강하는 제1 모터 마운트(5521)와,
    상기 제1 모터 마운트(5521)의 승/하강을 안내하기 위해, 제1 모터 마운트(5521) 양측을 관통하고, 하측이 제2 모터 마운트(5551)에 연결되는 한 쌍의 가이드 축(553)과,
    제1 모터 마운트(5521)에 연결되고, 제2 모터(555)의 회전력에 의해 회전하면서 승/하강하여 제1 모터 마운트(5521)를 승/하강시키도록 나사산이 형성된 높이조절 회전축(554)과,
    나사산이 형성된 상기 높이조절 회전축(554)을 회전시키도록 제1 모터(552) 하측에 설치되는 제2 모터(555)와,
    제2 모터(553)가 상측에 안착 결합하고, 높이조절 회전축(554)이 관통되고, 한 쌍의 가이드 축(553)의 하측이 연결되는 제2 모터 마운트(5551)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 스퍼터용 시료 회전장치.
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JPS59105865A (ja) * 1982-12-07 1984-06-19 Fujitsu Ltd スプレ−処理装置
KR100546873B1 (ko) * 2004-11-23 2006-01-26 삼성전자주식회사 기판홀더 구동장치
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