KR20120085043A - 박막 코팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 원통형 박막 코팅 장치로서, 내부 공간을 갖는 진공 챔버; 피코팅물이 장착되어, 상기 진공 챔버 내에서 수직 축 회전하는 지그 플레이트; 상기 진공 챔버 내부로 상기 피코팅물에 코팅될 코팅 물질을 공급하는 코팅물질 공급수단; 및 상기 지그 플레이트에 장착된 피코팅물을 수평방향으로 일정 각도 회전시키기 위한 피코팅물 회전수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅 장치이며, 이와 같은 본 발명에 의하면 코팅공정 중에 피코팅물을 수평방향으로 180도 회전시켜 균질의 코팅막을 형성시킬 수 있다.

Description

박막 코팅 장치{Thin film deposition apparatus}

본 발명은 박막 코팅 장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 피코팅물이 장착되어 수직축 회전하는 지그 플레이트와 균질의 코팅막을 형성시키기 위하여 코팅 공정 중에 피코팅물을 수평방향으로 180도 회전시키기 위한 피코팅물 회전수단을 구비한 원반형 박막 코팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 스퍼터링 코팅 공정은 반도체, 디스플레이, 회로기판 등의 분야에서 금속 배선, 배리어층, 투명전극, 광학막 등의 다양한 박막의 형성에 사용되고 있다.

이러한 스퍼터링 코팅 공정은 기판상에 증착될 박막과 동일한 재질의 입자를 진공 중에서 여러 가지 물리적인 방법에 의해 증착시키는 물리적 기상 증착법의 일종으로서, 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 기판상에 코팅시키는 것이다.

스퍼터링 코팅 공정은 플라즈마 방전 방식에 따라 직류 전압 또는 고주파 전압을 이용하는 방식과 마그네트론 방식으로 구별된다. 직류 전압 스퍼터링 증착법은 금속의 타겟을 증착할 경우에 주로 이용되고, 고주파 전압 스퍼터링 증착법은 산화물 또는 절연체의 타겟을 증착할 경우에 주로 사용된다.

마그네트론 스퍼터링 증착법은 직류 전압 또는 고주파 전압을 이용하는 방식과 유사한 개념으로 사용되지만, 타겟 표면 부근에 자기장을 형성하기 위하여 영구자석 또는 전자석을 타겟면 주위에 설치하여 캐소드에서 애노드로 방출되는 전자를 캐소드 표면 근처에서 포집하고, 포집된 전자를 아르곤 가스와 충돌시켜 아르곤 양이온(Ar+)을 캐소드 표면의 타겟에 충돌시킴으로써 박막을 증착하는 방식으로서, 이것은 상대적으로 증착률이 높고, 넓은 면적의 증착이 가능하며, 캐소드가 가열되는 온도가 낮은 장점이 있어 널리 사용되고 있다.

그리고 스퍼터링 코팅 장치는 형태에 따라 인라인 형과 배치형으로 나뉘는데 인라인 형은 대량의 연속 생산을 목적으로 하며 2차원 코팅용으로 주로 사용된다. 이의 대표적인 분야는 평면에 코팅을 하게 되는 LCD 스퍼터 공정이다.

이와 같은 종래기술의 인라인 스퍼터는 코팅과 냉각 및 가열을 반복하기 위해서는 그 만큼의 긴 거리의 장치 구조물이 필요하기 때문에, 수차례의 코팅 단계를 반복 수행하기 위한 장치를 설치하기는 현실적으로 어려울 뿐만 아니라 하드웨어의 구성에 따른 비용도 상당히 많이 소요될 우려가 있고, 또한 선형 레일을 따라 이송시키는 구조이기 때문에 고속 이송이 어렵게 되는 등의 문제점을 가지고 있다.

그리고 수직 지그축을 갖는 원반형 스퍼터는 구조적으로 피코팅물의 중심과 가장자리의 코팅 균일도를 맞출 수 없게 되어 코팅의 균일성이 떨어지게 되는 등의 문제점을 갖고 있다.

나아가서 지그에 피코팅물의 장착시에 피코팅물을 테이프 부착 방식으로 고정시키는데, 이와 같은 테이프 부착 방식은 고온 공정시 테이프의 접착력이 약화되고 이로 인해 지그가 고속 회전하며 작동하는 도중에 장착된 피코팅물이 이탈되는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 원통형 스퍼터에서 구조적으로 피코팅물의 중심과 가장자리의 코팅 균일도가 서로 상이하여 전체적인 코팅막의 균일성이 떨어지는 문제점을 해결하고자 한다.

또한 박막 코팅 장치의 코팅 공정 수행시 한번에 하나의 피코팅물에 대한 코팅 공정을 수행함에 따른 경제적면과 시간적면에서의 낮은 효율을 향상시키고자 한다.

나아가서 코팅 장치의 지그에 피코팅물을 테이프 부착 방식으로 고정시켜 코팅 공정의 수행중에 고속 회전의 관성 및 고온에 의해 테이프의 접착력이 약화되어 피코팅물이 떨어져 이탈되는 현상을 방지하고 한다.

한걸음 더 나아가서 코팅 공정의 수행과정에서 이물질이 혼합되어 코팅막의 순도가 떨어지는 문제점을 해결하고자 한다.

상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, 내부 공간을 갖는 진공 챔버; 피코팅물이 장착되어, 상기 진공 챔버 내에서 수직 축 회전하는 지그 플레이트; 상기 진공 챔버 내부로 상기 피코팅물에 코팅될 코팅 물질을 공급하는 코팅물질 공급수단; 및 상기 지그 플레이트에 장착된 피코팅물을 수평방향으로 일정 각도 회전시키기 위한 피코팅물 회전수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅 장치이다.

바람직하게는 상기 지그 플레이트는, 피코팅물이 장착되는 부위의 일부분이 관통되어 형성되고, 상기 피코팅물 회전수단은, 상기 지그 플레이트의 관통된 부위를 통해 상기 지그 플레이트에 장착된 피코팅물과 접촉되어 상기 피코팅물을 지지하는 피코팅물 받침부; 상기 피코팅물 받침부와 연결되어 상기 피코팅물 받침부를 일정 높이 들어올리거나 내려서 상기 지그 플레이트에 장착된 피코팅물을 인출하거나 인출된 피코팅물을 상기 지그 플레이트에 장착하기 위한 에어실린더; 및 상기 피코팅물 받침부를 회전시켜 인출된 피코팅물을 수평방향으로 180도 회전시키는 엑츄레이터를 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 진공 챔버는, 원형으로 형성되고 서로 대응되어 상대이동하며, 그 끝단의 테두리가 서로 맞물려서 결합되어 상기 지그 플레이트가 위치되는 내부 공간을 형성하는 상부 본체와 하부 본체를 포함할 수 있다.

여기서 상기 지그 플레이트는, 장착되는 피코팅물의 면적에 대응하여 관통 부위가 형성되어 피코팅물이 상기 관통 부위에 삽입되어 장착되며, 상기 관통 부위의 끝단에는 장착된 피코팅물을 지지하도록 돌출부가 형성될 수 있다.

나아가서 상기 코팅물질 공급수단이 상기 상부 본체와 하부 본체의 내면에 각각 원주 방향으로 서로 이격되어 복수개가 설치되되, 상기 코팅물질 공급수단의 코팅물질을 공급하는 일측면이 상기 지그 플레이트를 향하도록 배치될 수 있다.

바람직하게는 상기 상부 본체와 하부 본체의 내면에 원주 방향으로 서로 이격되어 설치되어 코팅 중인 피코팅물의 온도를 조절하기 위한 복수개의 온도조절수단을 더 포함할 수 있다.

또한 세정 가스를 공급하는 가스 소스원 및 플라즈마를 공급하는 플라즈마 소스원을 포함하는 플라즈마 세정수단을 더 포함하되, 상기 플라즈마 세정수단은, 상기 상부 본체와 하부 본체의 내면에 각각 설치될 수 있다.

바람직하게는 상기 피코팅물 회전수단은, 상기 하부 본체의 외면으로부터 내면을 관통하여 설치되되, 상기 피코팅물 회전수단의 상기 피코팅물 받침부가 상기 지그 플레이트의 관통 부위에 대응되도록 위치될 수 있다.

나아가서 상기 지그 플레이트는, 원형으로 형성되며, 원주 방향으로 일정 간격씩 이격되어 복수개의 상기 관통 부위가 형성되며, 상기 하부 본체의 중심부에 수직으로 위치하며 상기 지그 플레이트의 중심부에 일측이 연결되어 상기 지그 플레이트를 지지하는 지그 플레이트 지지부; 및 상기 지지부의 타측에 연결되어 상기 지그 플레이트를 회전시키는 구동 수단을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 지그 플레이트에 장착된 피코팅물을 확인할 수 있도록 상기 상부 본체를 관통하여 형성된 투시창을 더 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 상부 본체를 고정시켜 지지하며, 상기 하부 본체를 상기 상부 본체에 대응시켜 상하로 상대이동시키기 위한 이동 수단을 포함하는 본체 지지대를 더 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 코팅 공정의 진행시에 일정주기에 따라 또는 선택적으로 장착된 피코팅물을 수평방향으로 180도 회전시켜 원주 차이로 인한 피코팅물의 부위별 박막 증착량의 편차를 줄일 수 있어 신뢰성 높은 균질의 코팅막을 형성할 수 있다.

또한 박막 코팅 장치의 지그 플레이트에 복수의 피코팅물을 장착시킬 수 있으며, 피코팅물을 지그 플레이트에 삽입하여 고정시키는 방식이므로 지그 플레이트가 고온, 고속회전하며 작동시에 테이프 접착 방식의 접착력 저하로 인한 피코팅물의 이탈 문제를 해결할 수 있다.

나아가서 지그 플레이트의 피코팅물이 장착되는 부위가 관통되어 형성되고 피코팅물의 상부와 하부에서 동시에 코팅물질을 공급하므로 피코팅물의 양면 코팅이 가능하며, 지그 플레이트를 고속 회전시키면서 반복적으로 피코팅물을 코팅하므로 초박막 다층 코팅물을 용이하게 얻을 수 있다.

한걸음 더 나아가서 온도조절수단을 통해 코팅 공정의 진행시에 피코팅물의 코팅온도 편차를 줄일 수 있으며, 피코팅물의 코팅막에 이물질이 코팅되지 않도록 플라즈마 세정 수단을 통해 피코팅물을 세정하여 이물질을 제거하면서 코팅 공정을 진행하므로 순도 높은 코팅막을 형성시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에 대한 종단면도를 도시하며,
도 2는 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에 대한 횡단면도를 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에서 상부 본체의 평면도를 도시하며,
도 4는 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에서 하부 본체의 평면도를 도시하며,
도 5는 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에서 지그 플레이트의 평면도를 도시하며,
도 6은 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에서 지그 플레이트의 단면도를 도시하며,
도 7은 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에서 피코팅물 회전 수단의 동작도를 도시하며,
도 8은 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예의 동작 개념도를 도시한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.

먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 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.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 한 번의 코팅 공정 수행으로 균질하며 순도 높은 다수의 초박막 다층 코팅물을 제조할 수 있는 박막 코팅 장치에 대한 것이다.

도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 일 실시예를 도시하는데, 이하에서 이를 참조하여 본 발명에 따른 박막 코팅 장치에 대하여 살펴보기로 한다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에 대한 종단면도 및 횡단면도를 도시한다.

본 발명에 따른 박막 코팅 장치는 개략적으로 진공 챔버(10), 지그 플레이트(300), 코팅물질 공급수단(110a, 110b, 110c, 210a, 210b, 210c), 피코팅물 회전수단(500)을 포함한다.

각각의 구성을 상기 도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보면, 진공 챔버(10)는 상부 본체(100)와 하부 본체(200)를 포함하며, 상부 본체(100)와 하부 본체(200)는 원형으로 형성되고 각각의 끝단 테두리가 서로 맞물려서 결합되어 진공의 내부 공간(20)이 형성될 수 있는데, 본 실시예에서는 상부 본체(100)의 끝단 테두리에 오링 등의 실링부재(160)를 설치하여 상부 본체(100)와 하부 본체(200)가 결합시에 형성되는 내부 공간(20)을 진공으로 만들 수 있다.

하부 본체(200)에 피코팅물이 장착되는 지그 플레이트(300)가 설치되며, 지그 플레이트(300)는 피코팅물이 장착되는 부위가 관통되어 형성되고 피코팅물이 관통 부위에 삽입되어 걸쳐지도록 상기 관통 부위의 끝단에는 돌출부가 형성되어 있으며, 지그 플레이트(300)의 지지대(310)가 지그 플레이트 구동 모터(350)와 연결되어 지그 플레이트 구동 모터(350)의 동작에 의해 지그 플레이트(300)가 회전하게 된다.

이와 같은 지그 플레이트(300)에 대해서는 하기에서 지그 플레이트의 실시예인 도 5 및 도 6을 참조하여 좀 더 살펴보겠으며, 반복적인 설명을 피하기 위해 지그 플레이트(300)에 대한 자세한 설명은 남겨두기로 한다.

그리고 상부 본체(100)와 하부 본체(200)의 내면에는 각각 복수개의 코팅물질 공급수단(110a,110b,110c,210a,210b,210c)이 설치되는데, 각각의 코팅물질 공급수단(110a,110b,110c,210a,210b,210c)은 코팅물질을 공급하는 일측면이 지그 플레이트(300)를 향하도록 배치된다.

코팅물질 공급수단(110a,110b,110c,210a,210b,210c)은 피코팅물의 코팅막을 형성시키기 위한 코팅 물질을 공급하는데, 상기 도 1 및 도 2에는 도시되어 있지 않지만 스퍼터나 진공아크증착처럼 고체 타겟을 사용하는 경우에는 코팅 물질이 공급되면서 피코팅물을 향해서 배치하는 타겟과 상기 타겟 상에 플라즈마를 형성시키기 위한 전극구조물과 상기 전극구조물을 절연하고 진공 챔버(10)에 접지하여 부착시킬 수 있는 전극구조물 하우징과 상기 전극구조물에 전원을 인가하기 위한 전원공급부 등의 구성을 포함한다.

상기의 타겟, 전극구조물, 전극구조물 절연 하우징 및 전원공급부 등을 포함하는 어셈블리를 코팅물질 공급수단이라고 칭하였으며, 이와 같은 어셈블리는 일반적인 구성이며 본원 발명의 주된 특징이 아니므로 도시하지 않았다.

나아가서 코팅 장치의 구조, 코팅 방식 등에 따라 다양한 구성 요소를 갖는 코팅물질 공급수단이 될 수 있으며, 스퍼터나 진공아크증발장치의 경우는 코팅물질의 공급을 동일 재질을 포함한 고체 타겟을 사용하지만, 플라즈마화학증착(PECVD)의 경우에는 코팅소스에 타겟이 없고 대신 코팅물을 포함한 기체를 플라즈마화해서 코팅소스로 구성할 수 있다.

본 발명에서는 이와 같은 코팅물질 공급수단을 상부 본체(100) 및 하부 본체(200)의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 복수개 배치되며, 코팅물질 공급수단(110a,110b,110c)으로는 스퍼터링 캐소드나 아크증발 캐소드를 사용하거나 또는 스퍼터링 캐소드와 아크증발 캐소드를 혼용하여 사용할 수도 있다.

또한 상부 본체(100)에 배치된 코팅물질 공급수단(110a,110b,110c)은 지그 플레이트(300)의 상부로 코팅물질을 공급하고, 하부 본체(200)에 배치된 코팅물질 공급수단(210a,210b,210c)은 지그 플레이트(300)의 하부로 코팅물질을 공급하여 지그 플레이트(300)에 장착된 피코팅물의 상면과 하면에 대하여 동시에 양면 코팅이 가능하다.

코팅물질 공급수단(210a,210b,210c)의 배치에 대해서는 하기에서 도 3의 상부 본체의 실시예에 대한 평면도 및 도 4의 하부 본체의 실시예에 대한 평면도에서 좀 더 살펴보기로 한다. 또한 상부 본체(100)와 하부 본체(200)에는 코팅 중인 피코팅물의 온도를 조절하기 위한 온도조절수단이 설치되고 피코팅물을 세정하기 위한 플라즈마 세정수단는데 이또한 하기에서 도 3 및 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.

그리고 본 발명의 또 다른 특징적인 구성으로서, 코팅 공정의 진행시에 일정주기에 따라 또는 선택적으로 지그 플레이트(300)에 장착된 피코팅물을 인출하여 수평방향으로 180도 회전시키고 다시 인출된 피코팅물을 지그 플레이트(300)에 삽입시키는 피코팅물 회전수단(500)이 설치되는데, 상기 도 1의 실시예에 도시된 바와 같이 피코팅물 회전수단(500)은 하부 본체(200)의 외면으로부터 내면을 관통하여 지그 플레이트(300)에 대응되어 설치된다. 이와 같은 피코팅물 회전수단(500)의 구성 및 동작 관계는 하기에서 도 7을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.

또한 피코팅물의 코팅 공정을 수행하면서 장착된 피코팅물의 상태를 확인할 수 있도록 상부 본체(100)에는 투시창(150)이 형성될 수 있는데, 바람직하게는 투시창(150)이 지그 플레이트(300)에 장착된 피코팅물의 위치에 대응되도록 형성되어야 할 것이다.

상부 본체(100)와 하부 본체(200)는 서로 대응되어 어느 하나가 상대이동하면서 그 내부 공간(20)이 개방 또는 폐쇄될 수 있는데, 상기 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서는 본체 지지대(600)의 상부에 상부 본체(100)가 고정되며 하부 본체(200)가 본체 지지대(600)를 따라 상하 이동하면서 상부 본체(100)와 하부 본체(200)가 결합 또는 분리되어 내부 공간(20)을 개방 또는 폐쇄시키게 된다.

이를 위하여 상기 도 1 및 도 2에는 도시되지 않았지만 본체 지지대(600)에는 하부 본체(200)를 지지시키면서 하부 본체(200)를 상하 이동시키기 위한 이동 수단이 구비되는데, 가령 본체 지지대(600)의 기둥을 따라 일정 길이의 기어 레일이 형성되고 하부 본체(200)의 측면 상에 상기 기어 레일에 대응되는 기어가 장착된 모터가 설치되며, 상기 기어 레일과 상기 모터에 장착된 기어가 맞물려서 하부 본체(200)를 지지시키면서 상기 모터의 구동에 따라 하부 본체(200)가 상하 이동할 수 있다.

나아가서 하부 본체(200)를 상하 이동시키기 위하여 상기 본체 지지대(600)에 형성된 기어 레일에 대응하여 하부 본체(200)의 측면에 돌기가 형성되고 상기 기어 레일에 상기 돌기가 끼워진 상대에서 고정될 수 있도록 고정수단을 구비시켜 수동으로 하부 본체(200)를 상하 이동시킨 후 상기 고정수단으로 하부 본체(200)를 원하는 높이에 위치시킬 수도 있을 것이며, 이외에도 다양한 이동수단으로 하부 본체(200)를 상하 이동시킬 수 있을 것이다.

이와 같은 본 발명의 실시예에서 챔버(10) 내부를 진공으로 밀폐된 공간으로 형성시켜야하므로 바람직하게는 피코팅물 회전수단(500), 코팅물질 공급수단(110a,110b,110c,210a,210b,210c), 상기 온도조절수단, 상기 플라즈마 세정수단, 투시창(150) 등의 구성요소들이 각각 상부 본체(100)와 하부 본체(200)에 배치 또는 설치되면서 이로 인한 틈이 형성될 수 있으므로 상기의 구성요소들의 테두리를 오링 등의 실링부재로 마감처리하여 챔버(10) 내부 공간과 외부 간을 진공차단하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에서 상부 본체의 평면도를 도시한다.

상기 도 3은 상기 도 1 및 도 2의 본 발명에 따른 실시예에서 상부 본체만을 살펴보기 위한 평면도이므로, 상기 도 1 및 도 2를 같이 참조하여 설명하기로 한다.

상기 도 3의 실시예에서 상부 본체(100)는 원형으로 형성되어 있으며, 상부 본체(100)의 내면측으로 코팅물질 공급수단(110a,110b,110c), 온도조절수단(120a,120b,120c), 플라즈마 세정수단(130) 및 투시창(150)이 배치되어 있다.

상기의 구성들은 상부 본체(100)의 내면 상에서 원주방향을 따라 이격되어 설치되어 있는데, 코팅물질 공급수단(110a,110b,110c)과 온도조절수단(120a,120b,120c)은 서로 교번하여 일정 간격씩 이격되어 원주방향을 따라 설치되어 있으며, 마지막 온도조절수단(110c) 옆에 이격되어 플라즈마 세정수단(130)이 설치되고, 플라즈마 세정수단(130)옆에 이격되어 투시창(150)이 형성되어 있다.

도 4는 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에서 하부 본체의 평면도를 도시한다.

상기 도 4에 도시된 하부 본체(200)는 상기 도 3에 도시된 상부 본체(100)에 대응되어, 상부 본체(100)와 하부 본체(200)가 진공 챔버(10)를 구성하며, 상기 도 4 역시 상기 도 1 및 도 2의 본 발명에 따른 실시예에서 하부 본체만을 살펴보기 위한 평면도이므로, 상기 도 1 및 도 2를 같이 참조하여 설명하기로 한다.

상기 도 4의 실시예에서 하부 본체(200)는 상부 본체(100)에 대응되므로 상부 본체(100)와 같은 원형으로 형성되어 있으며, 하부 본체(200)의 내면측으로 코팅물질 공급수단(210a,210b,210c), 온도조절수단(220a,220b,220c), 플라즈마 세정수단(230) 및 피코팅물 받침부(510)이 배치되어 있다.

상기의 구성들은 하부 본체(200)의 내면 상에서 원주방향을 따라 이격되어 설치되어 있는데, 코팅물질 공급수단(210a,210b,210c)과 온도조절수단(220a,220b,220c)은 서로 교번하여 일정 간격씩 이격되어 원주방향을 따라 설치되어 있으며, 마지막 온도조절수단(210c) 옆에 이격되어 플라즈마 세정수단(230)가 설치되어 있다.

하부 본체(200)에 설치된 코팅물질 공급수단(210a,210b,210c), 온도조절수단(220a,220b,220c) 및 플라즈마 세정수단(230)는 각각 상부 본체(100)의 코팅물질 공급수단(110a,110b,110c), 온도조절수단(120a,120b,120c) 및 플라즈마 세정수단(130)에 대응되는 위치에 배치되면, 이와 같은 배치를 통해 장착된 피코팅물의 양면 코팅이 가능하게 된다.

앞서 상기 도 1 및 2에서 살펴본 바와 같이 하부 본체(200)의 외면으로부터 내면을 관통하여 피코팅물 회전수단(500)이 설치되는데, 상기 도 4의 하부 본체(200) 단면도에 도시된 피코팅물 받침부(510)는 피코팅물 회전수단(500)의 구성요소로서 지그 플레이트(300)에 장착된 피코팅물과 접촉되어 피코팅물을 지지하면서 피코팅물 회전수단(500)의 구동에 따라 피코팅물을 지그 플레이트(300)에서 들어올려 인출하는 기능을 수행하므로, 지그 플레이트(300)에 장착된 피코팅물의 위치에 대응되도록 하부 본체(200)에 배치된다.

나아가서 상기 도 3에 도시된 상부 본체(100)와 상기 도 4에 도시된 하부 본체(200)의 테두리에는 상부 본체(100)와 하부 본체(200)의 결합시에 내부 공간을 밀폐시키기 위한 오링의 실링부재(160)가 설치될 수 있다.

또한 상기 도 3 및 도 4에 도시된 각 구성요소의 배치는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 상황과 조건에 따라 각각의 배치 형태가 변형될 수 있는 것은 당연하다.

도 5는 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에서 지그 플레이트의 평면도를 도시한다.

상기 도 5는 상기 도 1 및 도 2의 본 발명에 따른 실시예에서 지그 플레이트(300)를 살펴보기 위한 평면도이므로, 상기 도 1 및 도 2를 같이 참조하여 설명하기로 한다.

상기 도 5에 도시된 실시예에서 지그 플레이트(300)는 원형으로 형성되며, 원주 방향으로 일정 간격씩 이격되어 4개의 관통부위(320a,320b,320c,320d)가 형성되어 있다. 피코팅물은 지그 플레이트(300)의 관통부위(320a,320b,320c,320d)에 삽입되어 장착되며, 삽입되는 피코팅물이 안착될 수 있도록 관통부위(320a,320b,320c,320d)의 끝단에는 돌출부(330a,330b,330c,330d)가 형성된다.

지그 플레이트(300)에 피코팅물의 장착은, 피코팅물을 관통부위(320a,320b,320c,320d)에 삽입하여 돌출부(330a,330b,330c,330d)에 피코팅물의 끝단이 걸쳐져서 장착되는데, 바람직하게는 지그 플레이트(300)의 관통부위(320a,320b,320c,320d) 크기를 피코팅물의 단면적과 거의 동일하거나 조금 더 크게 형성시켜서 피코팅물이 관통부위(320a,320b,320c,320d)에 끼워져서 장착될 수 있다.

지그 플레이트(300)의 관통부위(320a,320b,320c,320d)의 위치는 각각 상부 본체(100)와 하부 본체(200)에 배치된 각각의 구성 요소들인 코팅물질 공급수단(110a, 110b, 110c, 210a, 210b, 210c), 온도조절수단(120a, 120b, 120c, 220a, 220b, 220c) 및 플라즈마 세정수단(130, 230) 등에 대응된다.

도 6은 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에서 지그 플레이트의 단면도를 도시하는데, 상기 도 6의 단면도는 상기 도 5의 평면도에 대응되므로, 상기 도 1 및 도 2를 같이 참조하여 설명하기로 한다.

상기 도 6에 도시된 바와 같이 지그 플레이트(300)의 관통부위(330a)에 피코팅물(50)이 삽입되어 돌출부(330a)에 걸쳐져서 장착되는데, 관통부위(330a)의 크기가 피코팅물(50)의 단면적과 거의 동일하므로 피코팅물(50)이 관통부위(320a)에 끼워져서 안정적으로 장착되게 된다.

지그 플레이트(300)의 중심부에는 지그 플레이트 지지부(310)의 일측이 수직으로 연결되어 지그 플레이트(300)를 지지하며, 지그 플레이트 지지부(310)의 타측은 구동 수단(350)과 연결된다. 상기 도 6에서는 지그 플레이트 지지부(310)의 타측에 장착된 기어(315)와 모터인 구동 수단(350)에 장착된 기어(355)가 서로 맞물려서 연결되며, 구동 수단(350)의 동작에 따라 지그 플레이트 지지부(310)를 회전시켜 지그 플레이트 지지부(310)의 일측에 연결된 지그 플레이트(300)가 회전하게 된다.

상기 도 6에 도시되지 않았지만, 지그 플레이트(300)의 회전을 제어하기 위하여 구동 수단(350)을 제어하는 제어부가 설치될 수 있으며, 지그 플레이트(300)의 회전 속도는 상부 본체(100)와 하부 본체(200)에 각각 배치된 코팅물질 공급수단(110a, 110b, 110c, 210a, 210b, 210c), 온도조절수단(120a, 120b, 120c, 220a, 220b, 220c) 및 플라즈마 세정수단(130, 230) 등에 의한 공정 수행에 따라 조절되며, 또한 형성되는 코팅막의 두께 등도 고려하여 회전속도가 조절될 수 있다.

이와 같이 지그 플레이트(300)의 관통부위(320a,320b,320c,320d)에 피코팅물(50)이 장착되므로, 장착된 피코팅물(50)의 상면은 상부 본체(100)에 배치된 각각의 구성요소들에 의해서 코팅 공정이 수행되고 동시에 장착된 피코팅물(50)의 하면은 하부 본체(200)에 배치된 각각의 구성요소들에 의해서 코팅 공정이 수행되므로, 한번의 공정으로 피코팅물(50)의 양면을 코팅할 수 있다.

나아가서 지그 플레이트(300)에 한번에 4개의 피코팅물이 장착되므로 코팅물의 생산성을 향상시킬 수 있게 되며, 지그 플레이트(300)가 회전하면서 상하 3쌍의 코팅물질 공급수단(110a,110b,110c,210a,210b,210c)에 의해 코팅공정이 수행하여 빠른 시간내에 반복적으로 피코팅물을 코팅하므로 초박막 다층 코팅물을 용이하게 얻을 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에서 피코팅물 회전 수단의 구성 및 동작도를 도시한다.

상기 도 7는 상기 도 1 및 도 2의 본 발명에 따른 실시예에서 피코팅물 회전수단(500)를 살펴보기 위한 도면이므로, 상기 도 1 및 도 2를 같이 참조하여 설명한다.

상기 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 피코팅물 회전수단(500)은 개략적으로 피코팅물 받침부(510), 엑츄레이터(530) 및 에어실린더(550)를 포함한다.

피코팅물 받침부(510)는, 피코팅물(50)의 회전 작업 수행시에 지그 플레이트(300)에 장착된 피코팅물(50)과 접촉되어 피코팅물(50)을 지지하면서, 에어실린더(550)의 동작에 따라 피코팅물(50)을 들어올리거나 내리며, 엑츄레이터(530)의 동작에 따라 피코팅물(50)을 일정 각도로 회전시킨다.

엑츄레이터(530)는 피코팅물 받침부(510)와 지지대(560)로 연결되어 피코팅물 받침부(510)를 회전시켜 피코팅물 받침부(510)에 의해 지지되는 피코팅물(50)을 일정 각도 회전시키는데, 피코팅물(50)을 수평 방향으로 180도 회전시키는 것이 바람직하다.

에어실린더(550)는 엑츄레이터(530)와 연결되어 피코팅물 받침부(510)를 일정 높이 상하 이동시켜 지그 플레이트(300)에서 장착된 피코팅물(50)을 인출하거나 인출된 피코팅물(50)을 다시 지그 플레이트(300)로 삽입시켜 장착시킨다.

상기 도 7의 (a) 내지 (e)를 통해 발명에 따른 실시예에서 피코팅물 회전수단(500)의 동작을 살펴보면, 피코팅물(50)에 대한 코팅 공정 수행 중에 평시에는 상기 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 피코팅물 받침부(510)가 피코팅물(50)과 접촉되지 않은 상태로 내려와 있다.

피코팅물(50)에 대한 코팅 공정 수행 중에 피코팅물(50)을 회전시켜야 하는 경우, 상기 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 에어실린더(550)가 구동되어 피코팅물 받침부(510)를 피코팅물(50)까지 올려 피코팅물 받침부(510)를 피코팅물(50)에 접촉시키고, 상기 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 에어실린더(550)가 피코팅물 받침부(510)를 일정 높이까지 더 올려 피코팅물 받침부(510)에 의해 지지되고 있는 피코팅물(50)을 지그 플레이트(300)에서 상부로 인출한다.

그리고 상기 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이 엑츄레이터(530)가 구동되어 피코팅물 받침부(510)를 180도 회전시켜 피코팅물 받침부(510)에 의해 지지되고 있는 피코팅물(50)을 180도 회전시킨다.

상기 도 7에서 피코팅물 회전수단(500)에 의해 피코팅물(50)이 180도 회전됨을 보이기 위하여 피코팅물(50)의 양 끝단을 각각 A와 B로 표시하였는데, 상기 도 7의 (b)와 (c)에서는 피코팅물(50)의 좌측이 A이고 우측이 B이지만, 피코팅물 회전수단(500)에 의해 피코팅물(50)이 180도 회전한 후에는 상기 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이 피코팅물(50)의 좌측이 B이고 우측이 A가 된다.

피코팅물(50)을 회전시킨 후 상기 도 7의 (e)에 도시된 바와 같이 에어실린더(550)가 구동되어 피코팅물 받침부(510)를 하강시켜 피코팅물 받침부(510)에 의해 지지되던 피코팅물(50)을 다시 지그 플레이트(300)에 삽입하여 장착시키고, 다음 코팅 공정 수행을 위하여 피코팅물 받침부(510)를 피코팅물(50)에 접촉되지 않도록 하강시킨다.

이와 같은 피코팅물(50)의 회전 공정은 형성되는 코팅막의 두께, 코팅물질의 성질 등에 따른 피코팅물의 부위별 박막 증착 정도를 고려하여 수행되며, 코팅 공정의 진행시에 일정주기에 따라 또는 선택적으로 장착된 피코팅물을 수평방향으로 180도 회전시켜 원주 차이로 인한 피코팅물의 부위별 박막 증착량의 편차를 줄일 수 있어 신뢰성 높은 균질의 코팅막을 형성할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예의 동작 개념도를 도시한다.

상기 도 1 내지 도 7에 도시된 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에서는 코팅물질 공급수단과 온도조절수단이 각각 3 쌍 배치되었으며, 또한 1쌍의 플라즈마 세정수단이 배치되었다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 박막 코팅 장치의 실시예에 대한 동작을 상기 도 8을 참조하여 살펴보기로 하는데, 여기서 S1, S2, S3는 상부 본체(100)와 하부 본체(200)에 각각 쌍으로 배치된 코팅물질 공급수단을 나타내고, H1, H2, H3는 상부 본체(100)와 하부 본체(200)에 각각 쌍으로 배치된 온도조절수단을 나타내고, P는 상부 본체(100)와 하부 본체(200)에 쌍으로 배치된 플라즈마 세정수단를 나타내고, R은 하부 본체(200)에 배치된 피코팅물 회전수단(500)을 나타낸다.

본 발명의 실시예에 의한 코팅 공정의 수행은, 우선 플라즈마 세정수단를 통해 장착된 피코팅물의 양면을 세정하고, 시계방향으로 회전하여 온도조절수단 H1에 의해 피코팅물의 표면을 건조시킨다.

그리고 순차적으로 코팅물질 공급수단 S1, 온도조절수단 H2, 코팅물질 공급수단 S2, 온도조절수단 H3, 코팅물질 공급수단 S3를 통해 각각의 공정을 거치며, 코팅물질의 성질이나 형성시키는 코팅막의 두께 등을 고려하여 각 공정 진행 속도를 조절하고 또한 다시 상기 공정을 반복적으로 수행할 수도 있다.

나아가서 피코팅물의 부위별 박막 증착량의 편차를 줄이기 위하여 기설정된 공정 진행 횟수나 시간에 따라서 또는 사용자의 선택에 의해 피코팅물 회전수단 R을 통해 피코팅물을 수평방향으로 180도 회전시켜 피코팅물의 코팅되는 방향을 변경시켜준다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 박막 코팅 장치의 지그 플레이트에 복수의 피코팅물을 장착시킬 수 있으며, 피코팅물을 지그 플레이트에 삽입하여 고정시키는 방식이므로 지그 플레이트가 고온, 고속회전하며 작동시에 테이프 접착 방식의 접착력 저하로 인한 피코팅물의 이탈 문제를 해결할 수 있다.

또한 지그 플레이트의 피코팅물이 장착되는 부위가 관통되어 형성되고 피코팅물의 상부와 하부에서 동시에 코팅물질을 공급하므로 피코팅물의 양면 코팅이 가능하며, 지그 플레이트를 고속 회전시키면서 반복적으로 피코팅물을 코팅하므로 초박막 다층 코팅물을 용이하게 얻을 수 있다.

나아가서 코팅 공정의 진행시에 일정주기에 따라 또는 선택적으로 장착된 피코팅물을 수평방향으로 180도 회전시켜 원주 차이로 인한 피코팅물의 부위별 박막 증착량의 편차를 줄일 수 있어 신뢰성 높은 균질의 코팅막을 형성할 수 있다.

한걸음 더 나아가서 온도조절수단을 통해 코팅 공정의 진행시에 피코팅물의 코팅온도 편차를 줄일 수 있으며, 피코팅물의 코팅막에 이물질이 코팅되지 않도록 플라즈마 세정 수단을 통해 피코팅물을 세정하여 이물질을 제거하면서 코팅 공정을 진행하므로 순도 높은 코팅막을 형성시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 진공 챔버, 50 : 피코팅물,
100 : 상부 본체, 200 : 하부 본체,
110a, 110b, 110c, 210a, 210b, 210c : 코팅물질 공급수단,
120a, 120b, 120c, 220a, 220b, 220c : 온도조절수단,
130, 230 : 플라즈마 세정수단, 150 : 투시창,
300 : 지그 플레이트,
310 : 지그 플레이트 지지대,
320a, 320b, 320c, 320d : 관통부위,
330a, 330b, 330c, 330d : 돌출부,
350 : 구동 수단,
500 : 피코팅물 회전수단,
510 : 피코팅물 받침부, 530 : 엑츄레이터,
550 : 에어실린더,
600 : 본체 지지대.

Claims (11)

1. 내부 공간을 갖는 진공 챔버;
   피코팅물이 장착되어, 상기 진공 챔버 내에서 수직 축 회전하는 지그 플레이트;
   상기 진공 챔버 내부로 상기 피코팅물에 코팅될 코팅 물질을 공급하는 코팅물질 공급수단; 및
   상기 지그 플레이트에 장착된 피코팅물을 수평방향으로 일정 각도 회전시키기 위한 피코팅물 회전수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지그 플레이트는, 피코팅물이 장착되는 부위의 일부분이 관통되어 형성되고,
   상기 피코팅물 회전수단은,
   상기 지그 플레이트의 관통된 부위를 통해 상기 지그 플레이트에 장착된 피코팅물과 접촉되어 상기 피코팅물을 지지하는 피코팅물 받침부;
   상기 피코팅물 받침부와 연결되어 상기 피코팅물 받침부를 일정 높이 들어올리거나 내려서 상기 지그 플레이트에 장착된 피코팅물을 인출하거나 인출된 피코팅물을 상기 지그 플레이트에 장착하기 위한 에어실린더; 및
   상기 피코팅물 받침부를 회전시켜 인출된 피코팅물을 수평방향으로 180도 회전시키는 엑츄레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 진공 챔버는,
   원형으로 형성되고 서로 대응되어 상대이동하며, 그 끝단의 테두리가 서로 맞물려서 결합되어 상기 지그 플레이트가 위치되는 내부 공간을 형성하는 상부 본체와 하부 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 지그 플레이트는,
   장착되는 피코팅물의 면적에 대응하여 관통 부위가 형성되어 피코팅물이 상기 관통 부위에 삽입되어 장착되며,
   상기 관통 부위의 끝단에는 장착된 피코팅물을 지지하도록 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 박막 코팅 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 코팅물질 공급수단이 상기 상부 본체와 하부 본체의 내면에 각각 원주 방향으로 서로 이격되어 복수개가 설치되되,
   상기 코팅물질 공급수단의 코팅물질을 공급하는 일측면이 상기 지그 플레이트를 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 박막 코팅 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 상부 본체와 하부 본체의 내면에 원주 방향으로 서로 이격되어 설치되어 코팅 중인 피코팅물의 온도를 조절하기 위한 복수개의 온도조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   세정 가스를 공급하는 가스 소스원 및 플라즈마를 공급하는 플라즈마 소스원을 포함하는 플라즈마 세정수단을 더 포함하되,
   상기 플라즈마 세정수단은, 상기 상부 본체와 하부 본체의 내면에 각각 설치된 것을 특징으로 하는 박막 코팅 장치.
8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피코팅물 회전수단은, 상기 하부 본체의 외면으로부터 내면을 관통하여 설치되되,
   상기 피코팅물 회전수단의 상기 피코팅물 받침부가 상기 지그 플레이트의 관통 부위에 대응되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 박막 코팅 장치.
9. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 지그 플레이트는, 원형으로 형성되며, 원주 방향으로 일정 간격씩 이격되어 복수개의 상기 관통 부위가 형성되며,
   상기 하부 본체의 중심부에 수직으로 위치하며 상기 지그 플레이트의 중심부에 일측이 연결되어 상기 지그 플레이트를 지지하는 지그 플레이트 지지부; 및
   상기 지지부의 타측에 연결되어 상기 지그 플레이트를 회전시키는 구동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅 장치.
10. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지그 플레이트에 장착된 피코팅물을 확인할 수 있도록 상기 상부 본체를 관통하여 형성된 투시창을 더 포함하는 것 특징으로 하는 박막 코팅 장치.
11. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 본체를 고정시켜 지지하며,
    상기 하부 본체를 상기 상부 본체에 대응시켜 상하로 상대이동시키기 위한 이동 수단을 포함하는 본체 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅 장치.
    
    

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