KR200435257Y1 - 진공 증착기 - Google Patents

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KR200435257Y1
KR200435257Y1 KR2020060027047U KR20060027047U KR200435257Y1 KR 200435257 Y1 KR200435257 Y1 KR 200435257Y1 KR 2020060027047 U KR2020060027047 U KR 2020060027047U KR 20060027047 U KR20060027047 U KR 20060027047U KR 200435257 Y1 KR200435257 Y1 KR 200435257Y1
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Abstract

본 고안의 진공 증착기는 일면에 일부가 절개된 절개부가 형성된 챔버와, 상기 챔버의 상부에 위치하여 기판을 지지하는 기판 지지대와, 상기 기판 지지대와 대향 위치하는 증발원과, 상기 챔버의 일측에 두께 측정부 및 상기 두께 측정부를 구동하는 구동부를 포함하는 두께 측정 장치를 포함하고, 상기 두께 측정부는 상기 절개부를 통해 상기 챔버 내부에 마련되고, 상기 구동부는 상기 챔버의 외부에 마련된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 고안은 상기 구동부에 코팅 물질이 증착되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 고안의 두께 측정 장치는 상기 챔버와 분리될 수 있도록 구성함으로써, 상기 두께 측정 장치의 고장 시 수리 및 교체가 용이한 효과가 있다.
두께 측정부, 구동부, 챔버, 기판 지지대, 증발원

Description

진공 증착기{VACUUM EVAPORATION COATER}
도 1은 종래 진공 증착기를 나타낸 개략 단면도이다.
도 2는 본 고안에 따른 두께 측정 장치가 구비된 진공 증착기를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 고안의 두께 측정 장치의 두께 측정부를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 고안의 두께 측정 장치의 구동부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 고안에 따른 두께 측정 장치가 구비된 진공 증착기의 일부를 나타낸 변형예이다.
< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 챔버 210: 기판 지지대
300: 증발원 400: 셔터
500: 진공 형성 수단 610: 바스켓
620: 두께 측정부 630: 구동부
본 고안은 두께 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두께 측정부를 구동시키는 구동부에 코팅 물질이 증착되는 것을 방지하기 위한 두께 측정 장치 및 이를 포함하는 진공 증착기에 관한 것이다.
최근 카메라 렌즈의 무반사 코팅, 레이저 공명기용 거울 등의 고반사율 코팅, 밴드 패스 필터 또는 간섭 필터용 등 광학계의 각종 분야별로 최적의 광학적 특성을 갖는 고기능성 광학 제품에 대한 요구가 증대되고 있다.
이러한 고기능성 광학 제품은 Cr, Al, Cu, Ag 등과 같은 단일금속, Al2O3, SiO2, TiO2, ZnO2 등과 같은 산화물 또는 TiN, Si3N4, MgF2 등과 같은 화합물들을 수십에서 수천 nm 단위로 유리나 고분자 기판 위에 단일층 또는 다중층으로 코팅하여 제조된다.
코팅 작업은 일반적으로 진공 증착기를 이용하여 행하여지는데, 이에 따른 코팅 과정을 살펴보면, 사출 및 절단 공정과 세척 건조 등 일련의 과정을 거친 렌즈 등의 피증착물(이하에서는 "모제"라고 함.)이 진공 상태인 진공 증착기 내부의 회전판에 장착되어 회전한다. 이때 진공 증착기 내부의 전자총으로부터 코팅 화합물이 용융 증발되어 렌즈의 표면에 증착됨으로써 코팅막이 형성되고 렌즈에 코팅이 이루어지게 된다.
도 1은 종래 진공 증착기를 나타낸 개략 단면도이다.
도면을 참조하면, 상기 진공 증착기는 챔버(10)와, 상기 챔버(10) 내의 상부에 위치한 기판 지지대(20)와, 상기 기판 지지대(20)와 대향 위치한 도가니(40)와, 상기 도가니(40) 일측에 설치된 전자총(50)과, 상기 챔버(10)의 일측에 마련된 두께 측정 장치(80)를 포함한다.
상기와 같은 진공 증착기는 챔버(10)의 하부에 마련된 전자총(50)으로부터 코팅 물질을 용융 증발시켜 상기 코팅 물질을 챔버(10) 내의 상부에 마련된 기판 지지대(20)의 하부에 마련된 기판(G)에 증착시킴으로써 일정 두께의 코팅막을 코팅한다.
이때, 상기 챔버(10)의 일측에는 두께 측정 장치(80)가 마련되고, 상기 두께 측정 장치(80)는 기판(G)에 코팅되는 코팅 물질의 두께를 측정하는 역할을 하며, 두께 측정부(60)와 상기 두께 측정부(60)를 구동하는 구동부(70)로 구성되어 있다.
따라서, 증착이 시작되면, 상기 두께 측정부(60)는 구동부(70)에 의해 챔버(10)의 벽면에서 기판 지지대(20)의 하부에 배치되도록 이동하여 코팅 물질의 두께를 측정하고, 증착을 마치면 상기 두께 측정부(60)는 구동부(70)에 의해 선회하여 기판 지지대(20)의 하부에서 챔버(10)의 벽면에 접근하도록 이동한다.
하지만, 상기 구동부(70)는 챔버 내부에 위치하기 때문에 기판(G)에 코팅 물질을 증착할 시, 상기 구동부(70)에도 상기 코팅 물질이 증착되고, 이에 잦은 고장이 발생된다.
또한, 고장난 두께 측정 장치(80)를 수리 및 교체하기 위해서는 상기 챔버(10)를 분리하여 상기 구동부(70)를 수리해야 하므로, 상기 두께 측정 장치(80)와 챔버(10)를 분리하는데 상당한 시간이 소요된다. 또한, 이는 전체적인 공정 수율을 떨어뜨리는 문제점을 야기시킨다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 고안은 두께 측정부를 구동시키는 구동부에 코팅 물질이 증착되는 것을 방지하기 위한 진공 증착기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 고안은 챔버를 분리하지 않고도 두께 측정기를 용이하게 분리하기 위한 진공 증착기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서 본 고안의 진공 증착기는 일면에 일부가 절개된 절개부가 형성된 챔버와, 상기 챔버의 상부에 위치하여 기판을 지지하는 기판 지지대와, 상기 기판 지지대와 대향 위치하는 증발원과, 상기 챔버의 일측에 두께 측정부 및 상기 두께 측정부를 구동하는 구동부를 포함하는 두께 측정 장치를 포함하고, 상기 두께 측정부는 상기 절개부를 통해 상기 챔버 내부에 마련되고, 상기 구동부는 상기 챔버의 외부에 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 두께 측정 장치는 상기 절개부에 삽입되는 바스켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 바스켓은 베이스와, 상기 베이스에 수직으로 형성된 돌출부를 포함하고, 상기 절개부는 상기 베이스가 안착되도록 단턱면이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 절개부는 챔버의 측면에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 구동부는 유압 실린더 또는 공압 실린더인 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위해서 본 고안의 두께 측정 장치는 일측 및 타측이 관통 형성된 바스켓과, 상기 바스켓의 일측에 위치한 두께 측정부와, 상기 두께 측정부를 구동하도록 연결되어 상기 바스켓의 타측에 위치한 구동부를 포함한다.
상기 구동부는 유압 실린더 또는 공압 실린더인 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 고안은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현된 것이며, 단지 본 실시예들은 본 고안의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 고안에 따른 두께 측정 장치가 구비된 진공 증착기를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 고안의 두께 측정 장치의 두께 측정부를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 고안의 두께 측정 장치의 구동부를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 고안에 따른 두께 측정 장치가 구비된 진공 증착기의 일부를 나타낸 변형예이다.
도 2를 참조하면, 상기 진공 증착기는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내부의 상부에 위치한 기판 지지대(210)와, 상기 기판 지지대(210)와 대향 위치하는 열전달 증발기(e-beam evaporator, 이하 "증발원"이라 칭함, 300)와, 상기 챔버(100)의 일측에 마련된 두께 측정 장치(600)를 포함한다.
상기 챔버(100)는 통상적으로 기판 지지대(210)의 형상과 대응하는 형상이고, 상기 챔버(100)의 일측에는 일부가 절개된 절개부(110)가 형성되어 있다. 또한, 상기 챔버(100)의 일측에는 상기 챔버(100) 내를 소정의 감압 분위기로 형성하기 위한 진공 형성 수단(500)이 연결되어 있다.
상기 진공 형성 수단(500)은 저진공 펌프(540)와 고진공 펌프(550)로 구성되고, 상기 저진공 펌프(540) 및 고진공 펌프(550)와 챔버(100) 사이에는 주밸브(510, 530) 및 보조 밸브(520)가 연결되어 있다.
따라서, 챔버(100) 내를 저진공 펌프(540)에 의해 저진공도 분위기로 형성시킨 후, 고진공 펌프(550)를 사용하여 고진공도 분위기를 형성한다. 이때, 진공 형성 수단(500)은 여러 가지 진공 펌프를 이용하여 다양한 변경이 가능함은 물론이다. 또한, 도면에서는 상기 진공 형성 수단(500)이 챔버(100)의 측벽에 형성된 것으로 도시하였으나, 상기 챔버(100)의 하부면에 형성될 수 있다.
상기 챔버(100) 내의 상부에는 돔(Dome) 형상의 기판 지지대(210)가 마련되어 있으며, 상기 기판 지지대(210)와 챔버(100) 사이에는 회전축(220)이 형성되어 있다. 또한, 상기 회전축(220)에는 상기 회전축(220)을 회전시킬 수 있는 구동부(미도시)가 연결되어 있다. 따라서, 상기 구동부에 의해 상기 회전축(220)이 회전되고, 상기 회전축(220)에 연결된 기판 지지대(210)가 회전하면서 코팅 공정이 수행된다.
또한, 상기 기판 지지대(210)에는 안착된 기판(G)을 가열시키도록 기판 가열기(미도시)가 더 설치될 수 있다. 즉, 상기 기판 가열기는 기판 지지대(210)의 하 부면에 형성되어 기판(G)을 가열시킬 수도 있고, 기판 지지대(210)의 상부에 연결되어 기판 지지대(210) 자체를 가열하여 기판(G)에 그 열을 전달할 수도 있다.
상기 증발원(300)은 상기 기판 지지대(210)와 대향 위치하도록 상기 챔버(100) 내의 하부에 위치하고, 상기 증발원(300)은 도가니(310)와, 전자총(320)과 및 영구 자석(330)을 포함한다.
상기 도가니(310)의 인접한 곳에 전자총(320)이 마련되어 있으며, 상기 도가니(310)와 전자총(320) 사이에는 상기 전자총(320)으로부터 조사된 전자빔을 자장에 의하여 편향시켜 상기 도가니(310)에 입사시키도록 영구 자석(330)이 마련된다. 이때, 상기 전자빔(320)은 도가니(310)에 수용되어 있는 코팅 물질을 국부적으로 가열 및 증발되도록 한다.
상기에서는 도가니(310), 전자총(320) 및 영구 자석(330)이 일체로 형성된 모습을 도시하였으나, 개별적으로 설치될 수 있음은 물론이다.
상기 증발원(300)의 상부에는 상기 증발원(300)이 가열 및 용융될 때까지 상기 기판(G)의 증착 경로를 차단하는 셔터(400)가 마련되어 있다. 즉, 상기 셔터(400)는 챔버(100) 내에서 도면상 횡방향으로 이동가능하도록 설치되며, 상기 증발원(300) 내에서 코팅 물질의 증발이 준비되는 동안에는 상기 증발원(300)의 상부에 위치하여 증착 경로를 차단하고, 코팅 물질의 증발 준비가 완료되어, 상기 코팅 물질이 충분히 증발되는 조건에 도달하면, 상기 셔터(400)를 개방하여 상기 증발된 코팅 물질의 입자를 증착 경로에 따라 상부로 진행시켜, 상기 기판 지지대(210)의 하부에 장착된 기판(G)의 일면에 증착되도록 한다.
한편, 상기 챔버(100)의 측벽의 일부가 절개된 절개부(110)에는 두께 측정 장치(600)가 마련되고, 상기 두께 측정 장치(600)는 코팅 물질이 기판(G)에 원하는 두께로 증착되도록 상기 코팅 물질의 두께를 측정하는 역할을 한다. 이때, 상기 절개부(110)와 두께 측정 장치(600)는 설명의 편의상 기밀하지 않도록 나타내었다.
상기 두께 측정 장치(600)는 바스켓(Basket, 610)과, 상기 바스켓(610)의 일측에 마련된 두께 측정부(620)와, 상기 챔버(100)의 외부에 마련되며 상기 두께 측정부(620)와 연결된 상기 두께 측정부(620)를 구동시키는 구동부(630)를 포함한다.
상기 바스켓(610)은 상기 두께 측정부(620)와 구동부(630)의 연결부를 보호 지지하고, 상기 챔버(100)의 절개부(110)에 삽입되어, 상기 두께 측정부(620)와 구동부(630)의 연결부를 보호함과 동시에 상기 챔버(100)와 두께 측정 장치(600)를 분리 가능하게 하여준다. 이때, 상기 바스켓(610)은 상기 챔버(100)의 재질과 동일한 재질로 형성됨이 바람직하다.
상기 두께 측정부(620)는 상기 바스켓(610)의 일측, 즉 챔버(100)의 내부에 마련되고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 두께 측정부(620)는 구동 로드(621)와, 상기 구동 로드(621)의 일단에 연결된 연결 브라켓(622)과, 상기 연결 브라켓(622)과 연결되어 상기 연결 브라켓(622)을 구동시키는 힌지축(624)과, 상기 연결 브라켓(622) 및 힌지축(624)을 지지하며 상기 챔버(100)의 일측벽에 고정되는 힌지 브라켓(623)과, 상기 힌지축(624)에 연결 브라켓(622)이 연결되어 상기 힌지축(624)을 중심으로 절첩가능하게 형성된 연동 로드(625)와, 상기 연동 로드(625)의 상부에 위치하는 두께 측정을 위한 마스크(626)를 포함한다.
또한, 상기 구동 로드(621)의 타단에는 상기 구동 로드(621)의 승강을 위한 캠축(627)이 회전축(629)에 연결되며, 상기 회전축(629)은 고정판(628)에 고정된다. 이때, 상기 캠축(627), 회전축(629) 및 고정판(628)은 상기 두께 측정부(620)를 구동시키기 위한 구동부(630)와 연결된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 구동부(630)는 상기 바스켓(610)의 타측에 설치되며 실린더(631)와, 상기 실린더(631)에 유체를 공급하는 유통구(632, 633)와, 상기 유입된 유체에 의해 상하로 승강하는 로드(634)와, 상기 두께 측정부(620)의 끝단 즉, 구동 로드(621)의 타단과 연결된 캠축(627), 회전축(629) 및 고정판(628)을 포함한다.
즉, 유통구(632, 633)에 유입된 유체의 유압에 의해 로드(634)가 승하강하여 회전축(629)을 회전 구동하게 되고, 상기 회전축(629)에 연결된 상기 캠축(627)에 의해 상기 두께 측정부(620)의 구동 로드(621)를 상하로 구동시켜 구동 로드(621)의 끝단에 연결된 연결 브라켓(622)을 구동하게 된다. 또한, 상기 연결 브라켓(622)은 챔버(100) 내벽에 고정되는 힌지 브라켓(623)에 힌지축(624)으로 유동가능하게 연결되어 힌지축(624)을 중심으로 회전 구동이 가능하게된다. 따라서, 이에 의해 연결 브라켓(622)에 연결된 연동 로드(625)는 선회 이동하여 상기 연동 로드(625)에 고정된 마스크(626)를 상하로 접거나 펼치게 된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 바스켓(610)을 변형하여 챔버(100)와 기밀하게 접속할 수도 있다. 즉, 상기 바스켓(610)은 베이스(610a)와, 상기 베이스(610a)의 일측에 수직으로 돌출 형성된 돌출부(610b)로 구성되고, 상기 챔 버(100)의 일측은 이에 대응되도록 단턱면(112)이 형성된다.
따라서, 상기 바스켓(610)의 베이스(610a)는 상기 챔버(100)의 단턱면(112)에 안착되고, 상기 돌출부(610b)는 챔버(100)의 절개부(110)에 삽입되어 결합함으로써, 상기 챔버(100)와 결합을 더욱 기밀하게 유지할 수 있다. 이때, 상기 베이스(610a)와 단턱면(112) 사이에는 기밀한 접속을 위해 실링이 더 포함될 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여, 상기 진공 증착기를 이용한 증착 방법을 설명한다.
먼저, 챔버(100)의 일측에 마련된 게이트(미도시)를 통해 외부 로봇암(미도시)으로부터 상기 기판(G)을 기판 지지대(210)에 안착시킨다. 이때, 상기 기판 지지대(210)에는 복수개의 기판(G)이 안착되며, 하나의 기판(G)이 안착되어도 무방하다.
이후, 상기 기판 지지대(210)에 기판(G)이 안착되면, 상기 챔버(100)의 측벽에 마련된 진공 형성 수단(500)을 통해 저진공 및 고진공을 차례대로 형성시킨다. 이때, 상기 챔버(100)의 진공도는 2.0*10-5 Torr 이하가 바람직하다.
상기 챔버(100) 내에 소정의 진공도가 완성되면, 상기 챔버(100)의 외부에 마련된 두께 측정 장치(600)의 구동부(630)를 구동하여, 챔버(100) 내부에 있는 두께 측정부(620)를 구동시키고, 이에 의해 상기 두께 측정부(620)에 마련된 마스크(626)를 상기 기판 지지대(210)의 하부면에 대향하도록 위치시킨다. 이때, 상기에서는 상기 두께 측정부(620)를 진공도가 완성된 상태에서 이동하였지만, 진공을 형성하기 전에 상기 마스크(626)를 기판 지지대(210)의 하부로 대향하도록 이동하여도 무방하다.
이후, 도가니(310)의 일측에 마련된 전자총(320)으로부터 전자빔을 발생시켜 상기 도가니(310)에 조사시키고, 상기 도가니(310)에 마련된 코팅 물질을 가열 및 증발시킨다. 이후, 증발원(300) 상부에 위치한 셔터(400)를 이동하고, 증발된 코팅 물질은 기판(G)을 향해 분사시켜 조밀하고 밀착성이 높은 코팅막을 형성시킨다.
이때, 상기 두께 측정부(620)에는 증착되는 코팅 물질의 두께가 센싱되어 측정되고, 이에 상기 코팅 물질이 일정하게 코팅되도록 감시한다.
상기와 같이, 증착 공정을 마치면, 상기 챔버(100) 내의 진공을 제거하고, 증착된 기판(G)을 언로딩 하여 증착 공정을 마치게 된다. 이때, 상기 두께 측정부(620)는 챔버(100) 외부에 마련된 구동부(630)로부터 구동되어, 상기 두께 측정부(620)를 챔버(100)의 내벽에 가까워지도록 이동하고, 필요시 상기 두께 측정 장치(600)를 분리하여 수리하거나 교체하여 다음 공정을 준비하게 된다.
상기에서는 유압에 의해 구동하는 유압 실린더를 구동부(630)의 일예로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 공압 실린더를 구동부(630)로 구성할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기에서는 두께 측정 장치(600)를 챔버(100)의 일측벽에 형성하였지만, 일측벽과 대향하는 타측벽 또는 챔버(100)의 하방에 구비될 수 있음은 물론이다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙 련된 당업자는 하기의 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 진공 증착기는 상기 두께 측정기를 구동하는 구동부를 챔버의 외부에 마련하도록 구성하였다. 그러므로, 상기 구동부에 코팅 물질이 증착되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 고안의 두께 측정 장치는 상기 챔버와 분리될 수 있도록 구성함으로써, 상기 두께 측정 장치의 고장 시 수리 및 교체가 용이한 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 일면에 일부가 절개된 절개부가 형성된 챔버와,
    상기 챔버의 상부에 위치하여 기판을 지지하는 기판 지지대와,
    상기 기판 지지대와 대향 위치하는 증발원과,
    상기 챔버의 일측에 두께 측정부 및 상기 두께 측정부를 구동하는 구동부를 포함하는 두께 측정 장치를 포함하고,
    상기 두께 측정부는 상기 절개부를 통해 상기 챔버 내부에 마련되고, 상기 구동부는 상기 챔버의 외부에 마련된 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 두께 측정 장치는 상기 절개부에 삽입되는 바스켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 바스켓은 베이스와, 상기 베이스에 수직으로 형성된 돌출부를 포함하고, 상기 절개부는 상기 베이스가 안착되도록 단턱면이 형성된 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절개부는 챔버의 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동부는 유압 실린더 또는 공압 실린더인 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
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