KR20120059814A - 온도 측정 방식을 개선한 ｐｖｄ 코팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코팅재 제조시 증착물질의 이동도 및 물질 합성에 주요한 영향을 미치는 공정 온도를 보다 정확하게 관리할 수 있도록 개선된 온도 측정 방식을 제공하는 PVD 코팅 장치에 관한 것이다.
이에 따라 본 발명에서는 PVD 코팅 장치의 진공 챔버(100) 내 전체가 열적 평형 상태에 있음을 확인할 수 있는 서로 다른 위치 상에 2개의 온도 센서를 배치시켜, 각각의 온도 센서로부터의 측정 결과를 모니터링함으로써 신뢰성 있는 공정 온도를 검출할 수 있도록 구성된 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치를 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에서는 챔버 내의 타겟면에 대향하여 시편이 장착되는 지그를 포함하는 PVD 코팅 장치에 있어서, 상기 챔버 내벽에 설치되는 제1온도 센서와, 상기 챔버 내에서 상기 제1온도 센서와는 상이한 위치, 특히 챔버 내부에서 열전달이 가장 어려운 지그의 내부 공간에 설치되는 제2온도 센서를 포함하며, 이러한 제1온도 센서 및 상기 제2온도 센서에 의하여 상기 챔버 내의 열적 평형 상태를 확인하고, 이로부터 시편의 실제 온도를 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치를 제공한다.

Description

온도 측정 방식을 개선한 ＰＶＤ 코팅 장치{PVD coating device with improved temperature measurement}

본 발명은 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코팅재 제조시 증착물질의 이동도 및 물질 합성에 주요한 영향을 미치는 공정 온도를 보다 정확하게 관리할 수 있도록 개선된 온도 측정 방식을 제공하는 PVD 코팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로, PVD 코팅 장치는 반도체, 디스플레이, 회로기판 등의 분야에서 금속 배선, 배리어층, 투명전극, 광학막 등의 다양한 박막 형성에 사용되고 있다. 이러한 PVD 코팅 공정은 기판상에 증착될 박막과 동일한 재질의 입자를 진공 중에서 여러 가지 물리적인 방법에 의해 증착시키는 물리적 기상 증착법을 말하는 것으로, 진공 상태에서 아르곤(Ar)과 같은 비활성 가스를 주입한 상태에서 금속 또는 금속 화합물로 이루어진 타켓에 고전압을 가하여 타겟 주위에 플라즈마 방전을 발생시켜 플라즈마 방전 영역 내의 양이온들이 전기적인 힘에 의해 타겟 표면을 가격하여 원자들을 방출시켜 그 원자들을 기판 상에 코팅시키는 것이다. 이러한 PVD 코팅에 의해 표면에 스퍼터링된 입자의 박막을 형성함으로써, 표면의 기계적 물성이 향상된다.

종래의 PVD 코팅 장치에서는 진공 챔버 내에 회전 대차 및 지그를 설치하고, 상기 회전 대차 및 지그가 회전하면서 상기 진공 챔버 내의 타겟으로부터 방출되는 입자들에 의하여 시편에 대한 코팅이 이루어지도록 구성된다.

이러한 구성을 갖는 PVD 코팅 장치에서 공정 온도를 측정하는 것은 증착이 이루어지는 시편에서의 실제 온도를 측정하고자 함이며, 측정된 공정 온도는 증착물질의 이동도 및 물질 합성에 중요한 영향을 미치는 인자로, 시편을 코팅하는 박막 형성의 과정에서 매우 중요하게 작용하게 된다.

이와 같이, PVD 코팅 장치에서의 공정 온도는 매우 정밀한 측정이 필요함에도 불구하고, 종래의 PVD 코팅 장치에서는 전기단락의 문제로 인하여 증착기판의 온도를 직접 측정하지 못하고, 열전대를 이용해 코팅이 이루어지는 진공 챔버 내의 분위기 온도를 측정함으로써, 실제 시편에서의 온도를 간접적으로 측정하는 방식을 사용하고 있었다.

예를 들어, 종래의 PVD 코팅 장치에서는 챔버 내 상단에 열전대를 설치하고, 상기 열전대로부터 챔버 내의 분위기 온도를 측정하도록 구성되었다.

이를 통해, 종래에는 상기 열전대로부터 챔버 내의 분위기 온도가 측정되고, 이러한 챔버 내 온도 정보에 따라 히터(미도시)를 제어함으로써 챔버 내의 공정 온도를 조절하는 방식이 이용되었다.

그러나, 이러한 종래의 PVD 코팅 장치의 경우, 챔버 내 대기와 코팅 시편 및 지그의 열전도율이 서로 달라, 츨정되는 온도와 실제 코팅이 이루어지는 시편 온도의 차이가 발생하였다.

이와 같이, 종래의 PVD 코팅 장치에서는 챔버 내의 열전대를 이용해 코팅이 이루어지는 챔버 내의 분위기 온도만을 측정하는 데 그치므로, 실제 시편의 온도에 대한 정확한 측정이 이루어지지 못하는 문제점이 존재하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 PVD 코팅 장치의 진공 챔버 내 전체가 열적 평형 상태에 있음을 확인할 수 있는 서로 다른 위치 상에 2개의 온도 센서를 배치시켜, 각각의 온도 센서로부터의 측정 결과를 모니터링함으로써 신뢰성 있는 공정 온도를 검출할 수 있도록 구성된 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치를 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 챔버 내의 타겟면에 대향하여 시편이 장착되는 지그를 포함하는 PVD 코팅 장치에 있어서, 상기 챔버 내벽에 설치되는 제1온도 센서와; 상기 챔버 내에서 상기 제1온도 센서와는 상이한 위치에 설치되는 제2온도 센서;를 포함하며, 상기 제1온도 센서 및 상기 제2온도 센서에 의하여 상기 챔버 내의 열적 평형 상태를 확인하고, 이로부터 시편의 실제 온도를 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치를 제공한다.

또한, 상기 제2온도 센서는 상기 지그의 내부 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치를 제공한다.

또한, 상기 제1온도 센서 및 상기 제2온도 센서는 열전대(thermo couple)인 것을 특징으로 하는 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치는 챔버 내 열전달이 이루어지기 어려운 위치를 포함하는 서로 다른 두 위치에서 온도 센서를 설치함으로써 챔버 전체의 열적 평형 상태를 확인하고, 이를 통해 공정 온도를 정확하게 해석할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 이와 같은 방식을 통해 공정 온도를 정확하게 해석함으로써 코팅 공정의 정확도가 향상되고, 코팅재의 품질이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 PVD 코팅 장치의 개략적인 구성을 도시하고 있는 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치에서 내부 공간에 제2온도 센서가 설치된 지그를 도시하고 있는 구성도이다.

본 발명은 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치에 관한 것으로, 코팅재 제조 과정에서 중요한 인자로 작용하는 공정 온도를 보다 정확하게 측정할 수 있도록 챔버 내 열적 평형 상태를 확인가능한 서로 다른 두 개의 열전대를 포함하는 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치를 제공한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치에 관하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치의 구체적인 구성을 도시하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치는 PVD 코팅이 이루어지는 진공 챔버(100), 상기 진공 챔버(100) 내에서 코팅 입자를 방출하는 타겟(130), 이러한 진공 챔버(100) 내에서 타겟(130)에 대하여 회전가능하도록 구성되는 회전 대차(110) 및 상기 회전 대차(110) 상에 설치되고, 코팅하고자 하는 시편(160)을 장착하도록 구성된 지그(120)를 포함하여 이루어진다.

PVD 코팅 장치에 관한 도 1의 예를 보다 구체적으로 살펴보면, 도 1의 PVD 코팅 장치에서는 진공 챔버(100)의 측벽을 따라 타겟(130)이 설치되고, 상기 진공 챔버(100)의 저면에 회전 대차(110)가 설치된다.

또한, 이러한 회전 대차(110)의 상면에는 다수의 지그(120)가 설치되며, 상기 타겟(130)에 대향하는 지그(120)의 측면에 코팅하고자 하는 시편(160)이 장착된다.

상기 진공 챔버(100) 내에 설치되는 회전 대차(110) 및 지그(120)는 타겟(130)으로부터 방출되는 입자가 용이하게 증착될 수 있도록, 상기 지그(120)에는 타겟(130)에 대향되는 다수의 측면이 형성되고, 이러한 다수의 측면에 대한 코팅이 균일하게 이루어질 수 있도록 상기 회전 대차(110) 및 지그(120)가 회전가능하도록 구성된다.

바람직하게는 상기 지그(120)는 회전 대차(110)에 대하여 회전 가능하도록 구성되며, 상기 회전 대차(110)의 회전 및 상기 지그(120)의 회전에 따라 시편(160)이 상기 회전 대차(110)의 중심에 대한 자전 및 공전을 수행하도록 구성된다.

따라서, 피코팅물인 상기 시편(160)을 챔버 중심에 대하여 자전 및 공전하도록 구성함으로써, 상기 진공 챔버(100) 내의 타겟(130)으로부터 방출되는 입자들에 의한 효과적인 코팅이 이루어지게 된다.

한편, 본 발명에 따른 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치에서는 두 개의 온도 센서가 포함된다.

도 2는 이러한 두 개의 온도 센서 중, 본 발명에 따른 PVD 코팅 장치 중 지그(120)의 내부 공간에 제2온도 센서(150)를 설치한 구성을 확대 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치에서는 종래 기술에서와 같이 챔버 내측 상단에 설치되는 제1온도 센서(140)와 함께 상기 제1온도 센서(140)와 상이한 위치 상에 형성되는 제2온도 센서(150)를 포함하여 이루어진다.

그러므로, 상기 제2온도 센서(150)는 챔버 내에서 상기 제1온도 센서(140)와는 상이한 지점에서의 온도를 측정하는 것이고, 본 발명에서는 이와 같이 서로 다른 위치에 설치된 온도 센서로부터 측정된 해당 위치에서의 온도 정보를 이용하여 현재 챔버 내의 열적 평형 상태를 확인하게 된다.

이를 위해 본 발명에서는 챔버 내의 상단부에서의 분위기 온도를 측정하는 제1온도 센서(140)와는 달리, 증착하고자 하는 시편(160)과 가까우면서 챔버 내 열전달이 이루어지기 어려운 위치에 상기 제2온도 센서(150)를 설치함으로써, 상기 진공 챔버(100) 내의 열평형이 이루어졌음을 용이하게 판단할 수 있다.

도 1 및 도 2의 예를 참조하면, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 상기 지그(120) 내부에 소정의 공간을 형성하기 위하여 중공형의 지그(120)를 제작하고, 상기 지그(120) 상면을 폐쇄함으로써 지그(120) 내부의 닫힌 공간을 형성한 다음, 상기 지그(120)의 내부에 상기 제2온도 센서(150)를 설치한다.

이와 같이 본 발명의 구현예에서 설정된 상기 제2온도 센서(150)의 위치인 상기 지그(120)의 내부 공간은 상기 시편(160)과 인접하면서, 열전달이 거의 이루어지지 않는 위치로서, 상기 지그(120)의 내부 공간에 설치된 제2온도 센서(150)는 상기 제1온도 센서(140)와 함께 진공 챔버(100) 내의 열적 평형 상태를 판단하도록 기능한다.

따라서, 본 발명에 따른 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치에서는 서로 다른 두 위치, 특히, 지그(120) 내부 공간을 포함한 서로 다른 두 위치에서의 온도를 각각 측정함으로써, 챔버 내 열적 평형 상태를 확인하고, 이를 통해 시편(160)에서의 온도를 정확하게 검출할 수 있게 된다.

본 발명에서 사용되는 온도 센서로는 금속 양단의 온도 차에 의하여 기전력이 발생하는 효과를 이용하는 열전대가 이용될 수 있다.

또한, 도시되지는 않았으나, 상기 회전 대차(110) 상에 다수의 지그(120)가 설치되고, 이러한 다수의 지그(120) 중 다수에 상기 제2온도 센서(150)가 각각 설치됨에 따라 보다 정확한 온도 정보를 검출할 수 있는 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치를 구현할 수도 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 특별한 상황들이나 재료에 대하여 많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.

100: 진공 챔버 110: 회전 대차
120: 지그 130: 타겟
140: 제1온도 센서 150: 제2온도 센서
160: 시편

Claims (3)

1. 챔버 내의 타겟면에 대향하여 시편이 장착되는 지그를 포함하는 PVD 코팅 장치에 있어서,
   상기 챔버 내벽에 설치되는 제1온도 센서와;
   상기 챔버 내에서 상기 제1온도 센서와는 상이한 위치에 설치되는 제2온도 센서;를 포함하며,
   상기 제1온도 센서 및 상기 제2온도 센서에 의하여 상기 챔버 내의 열적 평형 상태를 확인하고, 이로부터 시편의 실제 온도를 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2온도 센서는 상기 지그의 내부 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제1온도 센서 및 상기 제2온도 센서는 열전대(thermo couple)인 것을 특징으로 하는 온도 측정 방식을 개선한 PVD 코팅 장치.

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