KR20060030427A - 진공 증착기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공 증착기에 관한 것으로서, 크리스탈 센서의 전면에 분당 회전수를 측정할 수 있는 광 센서가 구비되는 회전판을 설치하여 진공 챔버 내에서도 상기 회전판의 제어를 가능하게 함으로써 상기 크리스탈 센서가 열손상되는 것을 방지하고 크리스탈 센서 전체 표면에 기화 또는 승화된 증착 재료가 증착되어 크리스탈 센서의 감도(activity)를 저하시키는 것을 방지하는 동시에 막 두께 인식에 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 크리스탈 센서의 수명(life)를 연장시킬 수 있는 기술이다.
크리스탈 센서, 회전판, 광 센서

Description

진공 증착기{Vacuum evaporating apparatus}
도 1 은 종래기술에 따른 진공 증착기를 구성하는 두께 측정 헤드를 도시한 사시도.
도 2a 및 도 2b 는 본 발명에 따른 진공 증착기를 구성하는 두께 측정 헤드를 도시한 사시도.
도 3a 내지 도 3c 는 본 발명에 따른 진공 증착기를 구성하는 회전판을 도시한 사시도.
도 4 는 본 발명에 따른 진공 증착기의 회전판, 모터부 및 광 센서부를 개략적으로 도시한 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200 : 두께 측정 헤드 110, 210 : 크리스탈 센서
120 : 회전판 130, 230 : 모터부
220 : 제1회전판 222 : 회전축
240 : 광 센서 250 : 제2회전판
본 발명은 진공 증착기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공 챔버 내에 광 센서가 구비되는 회전판을 설치하여 박막의 증착 두께를 효율적으로 제어할 수 있는 진공 증착기에 관한 것이다.
일반적으로 유기막을 형성하기 위하여 진공증착법이 주로 사용되고 있다.
상기 진공증착법은 진공챔버의 하부에 증착원과 그 상부에 성막용 기판인 피처리기판을 설치하여 박막을 형성하는 것으로서, 진공증착법을 이용한 유기박막 형성장치의 개략적인 구성을 살펴보면, 진공챔버에 연결된 진공배기계가 존재하며 이를 이용하여 진공챔버의 내부를 일정한 진공을 유지시킨 후, 진공챔버의 하부에 배치된 적어도 하나 이상의 증착원으로부터 증착 재료를 증발시키도록 구성된다.
상기 증착원은 그 내부에 박막재료인 유기물재료가 수용되는 도가니(crucible)와 상기 도가니의 주변에 감겨져 전기적으로 가열하는 가열장치로 구성된다. 따라서, 상기 가열장치의 온도가 상승함에 따라 상기 도가니도 함께 가열되어 일정 온도가 되면 유기물이 증발되기 시작한다.
상기 진공챔버의 내부에는 상기 증착원의 상부로부터 일정거리 떨어진 곳에 박막이 형성될 피처리기판이 위치하게 된다.
상기 피처리기판의 일측에는 두께 측정 헤드(thickness monitor head)가 구비되고, 상기 두께 측정 헤드 내부에 상기 피처리기판에 증착되는 박막의 두께의 두께를 측정하기 위한 크리스탈 센서가 구비된다.
상기 증착원으로부터 증발된 유기물은 상기 피처리기판으로 이동되어 흡착, 증착, 재 증발 등의 연속적 과정을 거쳐 상기 피처리기판 위에 고체화되어 얇은 박 막을 형성한다. 이때, 상기 피처리기판 상에 형성되는 박막의 두께는 상기 크리스탈 센서에 의해 성막 속도를 측정하여 결정된다.
상기와 같이 종래기술에 따르면, 피처리기판에 박막을 증착하는 동안에 진공 증착기 상부 일측에 구비되는 크리스탈 센서의 표면에 증착 재료가 증착되어 크리스탈 센서에 스트레스(stress)를 가하고, 증착 재료를 증발시키기 위한 열에 의해 손상되어 크리스탈 센서의 감도를 저하시킨다. 이로 인하여 피처리기판에 증착되는 박막의 두께를 정확하게 측정하기 어렵고, 크리스탈 센서의 수명을 단축시켜 진공 증착기의 유지 비용이 증가하는 문제점이 있다.
이를 방지하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 크리스탈 센서(110)의 전면에 상기 크리스탈 센서(110)를 노출시키는 홀(hole)이 형성된 회전판(120)을 설치하였다. 상기 회전판(120)은 상기 크리스탈 센서(110) 전면에 구비되며, 증착 공정 중 회전되며 상기 크리스탈 센서(110)의 노출시간을 줄임으로써 상기 크리스탈 센서(110) 표면에 증착 재료가 증착되거나 상기 크리스탈 센서(110)가 열에 의해 손상되는 것을 방지한다.
상기 크리스탈 센서(110) 전면에 회전판(120)를 설치하는 경우 상기 회전판(120)를 구동하기 위한 모터부(130)의 분당 회전수(revolutions per minute ; RPM)을 정확히 인식하여 피처리기판에 증착되는 박막 전체 두께를 조절하여야 한다. 상기 모터부(130)의 분당회전수를 정확하게 인식하기 위해서는 LRC 회로를 사용하여 인코딩(encoding)을 하여야 한다. 그러나, 상기 LRC 회로 중 캐패시터는 진공 중에서 사용하지 못하기 때문에 진공 증착기 외부에서 인코딩(encoding)을 하기 위한 미니 챔버를 별도로 구성하거나, 상기 진공 증착기 내부에 대기압을 갖는 미니 챔버를 별도로 구성하여 인코딩을 하여야하는 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 회전판을 구동하기 위한 모터부에 진공 중에서도 인코딩이 가능한 광 센서를 구비하여 크리스탈 센서의 감도 및 수명이 저하되는 것을 방지하는 동시에 피처리기판에 증착되는 박막 두께의 제어를 용이하게 할 수 있는 진공 증착기를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진공 증착기는,
진공 챔버와,
상기 진공 챔버 저부에 구비되고 그 내부에 증착재료를 수용하며 그 외부에 가열 장치가 구비되는 증착원과,
상기 증착원 상측에 구비되고, 상기 증착원으로부터 기화 또는 승화된 증착 재료가 증착되는 피처리기판과,
상기 피처리기판의 일측에 구비되고, 크리스탈 센서를 포함하는 두께 측정 헤드로 이루어지고,
상기 두께 측정 헤드는 상기 두께 측정 헤드에 고정 장치에 의해 고정되는 회전축과, 상기 회전축의 일측에 상기 크리스탈 센서를 노출시키는 하나 이상의 홀이 형성된 제1회전판과, 상기 회전축의 타측에 하나 이상의 홈이 형성된 제2회전판 과, 상기 회전축을 구동하여 상기 제1회전판과 제2회전판을 회전시키는 모터부와, 상기 모터부에 고정되어 상기 제2회전판의 분당회전수를 측정하는 광 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 진공 증착기에 대하여 설명한다.
도 2a 및 도 2b 는 본 발명에 따른 진공 증착기를 구성하는 두께 측정 헤드를 도시한 사시도이고, 도 3a 내지 도 3c 는 본 발명에 따른 진공 증착기를 구성하는 회전판을 도시한 사시도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 진공 증착기의 회전판, 모터부 및 광 센서부를 개략적으로 도시한 사시도로서, 서로 연관지어 설명한다. 특히, 크리스탈 센서(210)가 구비되는 두께 측정 헤드(200) 부분에 대하여 중점적으로 설명한다.
진공 증착기는 진공 챔버(도시 안됨)와 상기 진공 챔버 상부에 기판 고정 장치(도시 안됨)에 의해 고정되어 있는 피처리기판(도시 안됨)과, 상기 피처리기판 일측에 크리스탈 센서(210)를 구비하는 두께 측정 헤드(200)가 구비되며, 상기 진공 챔버 하부에 구비되는 증착원(도시 안됨)으로 이루어져 있다.
여기서, 상기 진공 증착기는 유기 또는 무기 재료를 증착 재료로 사용할 수 있다.
상기 두께 측정 헤드(200)는 피처리기판 상에 증착되는 박막의 두께를 측정하기 위한 것으로, 크리스탈 센서(210)가 지지대에 의해 고정되어 있다. 상기 크리스탈 센서(210)의 일측 뒷부분에 상기 크리스탈 센서(210)를 열 및 증착 재료로부 터 보호하기 위한 보호장치가 구비된다. 상기 크리스탈 센서(210) 보호장치는 상기 크리스탈 센서(210) 뒷부분에 결합장치에 의해 고정된다. 상기 보호장치는 회전축(222)과 상기 회전축(222)의 일측에 구비되며 상기 크리스탈 센서(210)를 노출시키는 하나 이상의 홀(hole)이 형성된 제1회전판(220)과 상기 회전측(222)의 타측에 구비되며 하나 이상의 홈이 형성된 제2회전판(250)과, 상기 제1회전판(220)과 제2회전판(250) 사이에 구비되며 상기 제1회전판(220)과 제2회전판(250)을 구동시키는 모터부(230)와, 상기 모터부(230)에 고정되어 상기 제2회전판(250)의 분당 회전수를 측정하는 광 센서(240)로 이루어진다.
상기 제1회전판(220)은 도 3a 및 도 3b 에 도시된 바와 같이 상기 크리스탈 센서(210)를 노출시킬 수 있는 홀이 다수 개 형성되어 있는 원판일 수 있고, 도 3c에 도시된 바와 같이 다수 개의 홈이 형성된 바람개비 형태의 판(plate)일 수도 있다. 상기 제1회전판(220)은 진공 증착 시 상기 크리스탈 센서(210)에 증착 재료가 증착되는 것을 감소시켜 상기 크리스탈 센서(210)의 수명 및 감도를 향상시키기 위하여 형성되는 것으로 금속재질로 형성될 수 있다. 상기 크리스탈 센서(210) 전면에 상기 제1회전판(220)의 홀이 위치할 때 피처리기판에 증착되는 박막의 두께가 측정된다.
상기 제2회전판(250)은 상기 제1회전판(220)의 분당회전수를 측정하기 위해 구비되는 것으로서, 하나 이상의 홈이 형성되어 있는 원판일 수 있다. 상기 제2회전판(250)은 상기 제1회전판(220)과 같은 재질로 형성될 수도 있고, 진공 증착 시 열에 견딜 수 있는 다른 재질로 형성될 수도 있다.
상기 모터부(230)는 상기 회전축(222)을 구동함으로써 상기 제1회전판(220)과 제2회전판(250)을 회전시킨다.
상기 광 센서(240)는 상기 모터부(230)에 고정되어 있으며, 상기 제2회전판(250)의 가장자리에 맞물려있다. 상기 광 센서(240)는 상기 제2회전판(250)의 가장자리에 형성된 홈을 인식하여 상기 제2회전판(250)의 분당 회전수를 측정한다. 상기 제2회전판(250)과 제1회전판(220)은 동시에 회전하기 때문에 상기 제2회전판(250)의 분당 회전수를 측정함으로써 상기 제1회전판(220)의 분당 회전수를 측정할 수 있다. 상기 제1회전판(220)의 분당회전수를 정확하게 측정하여 피처리기판에 증착되는 박막의 두께를 정확하게 제어할 수 있다. 이때, 상기 제1회전판(220)에 형성된 홀의 개수도 피처리기판에 증착되는 박막의 두께를 측정하는데 영향을 미친다.
하기의 표 1은 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예로서, 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Figure 112004045216770-PAT00001
상기 표 1에 의하면, 30, 40, 60, 100 및 200으로 세팅한 분당 회전수가 시가이 경과하더라도 일정하게 확보됨을 알 수 있다. 이는 모터부에 부착된 광 센서에 의해 제2회전판의 분당 회전수를 측정하여 크리스탈 센서 전면에 구비되는 제1회전판의 분당 회전수를 효율적으로 제어할 수 있기 때문이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 회전판을 구동하기 위한 모터부에 진공 중에서도 인코딩이 가능한 광 센서를 구비하여 크리스탈 센서의 감도 및 수명이 저하되는 것을 방지하는 동시에 피처리기판에 증착되는 박막 두께를 효율적으로 제어할 수 있는 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 진공 챔버와,
    상기 진공 챔버 저부에 구비되고 그 내부에 증착재료를 수용하며 그 외부에 가열 장치가 구비되는 증착원과,
    상기 증착원 상측에 구비되고, 상기 증착원으로부터 기화 또는 승화된 증착 재료가 증착되는 피처리기판과,
    상기 피처리기판의 일측에 구비되고, 크리스탈 센서를 포함하는 두께 측정 헤드로 이루어지고,
    상기 두께 측정 헤드는 상기 두께 측정 헤드에 고정 장치에 의해 고정되는 회전축과, 상기 회전축의 일측에 상기 크리스탈 센서를 노출시키는 하나 이상의 홀이 형성된 제1회전판과, 상기 회전축의 타측에 하나 이상의 홈이 형성된 제2회전판과, 상기 회전축을 구동하여 상기 제1회전판과 제2회전판을 회전시키는 모터부와, 상기 모터부에 고정되어 상기 제2회전판의 분당 회전수를 측정하는 광 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착재료는 유기물 또는 무기물인 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1회전판은 하나 이상의 홀이 형성된 원판인 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1회전판은 하나 이상의 홈이 형성된 바람개비 형태의 판인 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2회전판은 하나 이상의 홈이 형성된 원판인 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1회전판과 제2회전판은 금속재질로 형성된 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2회전판에 형성된 홈은 상기 제2회전판의 가장자리에 형성된 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광센서는 상기 제2회전판의 가장자리에 맞물려 구비되는 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광센서는 상기 진공 증착기의 진공 챔버 내에 구비되는 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
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