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주사전자현미경의 시료 제작을 위한 금속 박막 스퍼터링 자동화 장치
AUTOMATED SPUTTERING APPARATUS OF METAL THIN FILM FOR MANUFACTURING SAMPLE OF SCANNING ELECTRON MICROSCOPE
특허 요약
본 발명은 주사전자현미경의 시료 제작을 위한 금속 박막 스퍼터링 자동화 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 진공 챔버; 음극(-)과 연결되어 있으며, 진공 챔버의 내부 일 영역에서 도체로 이루어진 타깃 물질이 장착되는 타깃 물질 장착부; 양극(+)과 연결되어 있고, 진공 챔버의 내부 일 영역 중 타깃 물질 장착부와 대향하는 위치에 존재하며, 타깃 물질의 증착 대상이 되는 시료가 장착되는 시료 장착부; 진공 챔버 내부로 불활성 가스를 주입하는 가스 주입부; 불활성 가스가 주입된 진공 챔버 내부로 전압을 인가하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부; 및, 진공 챔버, 가스 주입부 및 플라즈마 생성부의 구동을 기 설정된 처리 조건에 따라 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항
번호청구항
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주사전자현미경의 시료 제작을 위한 금속 박막 스퍼터링 자동화 장치에 있어서,진공 챔버;음극(-)과 연결되어 있으며, 상기 진공 챔버의 내부 일 영역에서 도체로 이루어진 타깃 물질이 장착되는 타깃 물질 장착부;양극(+)과 연결되어 있고, 상기 진공 챔버의 내부 일 영역 중 상기 타깃 물질 장착부와 대향하는 위치에 존재하며, 상기 타깃 물질의 증착 대상이 되는 시료가 장착되는 시료 장착부;상기 진공 챔버 내부로 불활성 가스를 주입하는 가스 주입부;상기 불활성 가스가 주입된 진공 챔버 내부로 전압을 인가하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부; 및,상기 진공 챔버, 상기 가스 주입부 및 상기 플라즈마 생성부의 구동을 기 설정된 처리 조건에 따라 제어하는 제어부;를 포함하되,상기 제어부는,상기 주사전자현미경의 시료 제작을 위한 금속 박막 스퍼터링 자동화 장치에 대한 전원 공급을 제어하는 전원 제어부; 및,상기 플라즈마 생성에 따른 금속 박막 코팅 처리 조건을 제어하는 처리 조건 제어부;를 포함하되,상기 처리 조건 제어부에서는,진공 펌프의 구동 제어, 상기 가스 주입부의 불활성 가스 주입량 제어, 상기 진공 챔버 내부에 흐르는 전류량 제어 및, 상기 시료의 플라즈마 표면 처리 시간 제어 중 적어도 어느 하나를 포함하는 처리 조건을 제어하도록 하고,상기 처리 조건 제어부는,상기 시료의 플라즈마 노출 시간을 제어함으로써, 상기 시료의 표면에 코팅되는 금속 박막의 두께를 제어하되,본체 일 영역에는, 상기 시료에 대하여 서로 다른 플라즈마 표면 처리 시간이 설정된 복수의 제어 버튼이 구비되어 있으며,상기 주사전자현미경의 시료 제작을 위한 금속 박막 스퍼터링 자동화 장치는,상기 진공 챔버 내부에 설치되되, 상기 시료와 상기 타깃 물질 사이를 개방 또는 차폐하도록 기능하는 셔터가 구비된 셔터부;가 더 포함될 수 있고,상기 처리 조건 제어부에서는, 상기 셔터부의 셔터의 개방 또는 차폐에 대한 제어를 수행하되,상기 시료에 대한 플라즈마 표면 처리 수행 시, 상기 셔터부의 셔터를 차폐하여 임계 시간 동안 예비 스퍼터링이 수행되도록 함으로써 타깃 물질의 표면에 존재하는 불순물이 시료로 코팅되는 것을 방지하도록 하고, 상기 임계 시간 경과 시, 상기 셔터부의 셔터를 개방하여 본 스퍼터링이 수행되도록 하며, 상기 셔터부의 셔터가 개방된 시점을 기준으로 시간을 카운트하여 기 설정된 플라즈마 표면 처리 시간에 도달 시, 개방 상태의 셔터를 차폐 처리하도록 하는 것을 특징으로 하고,상기 처리 조건 제어부는, 상기 일 제어 버튼에 대한 입력 신호의 발생 시, 상기 진공 펌프를 구동하여 상기 진공 챔버에 대한 감압을 수행하여 상기 진공 챔버 내부를 진공 상태로 조성하고,상기 기 설정된 플라즈마 표면 처리 시간에 도달하여 본 스퍼터링이 완료될 시,벤트 밸브를 개방하여 상기 진공 챔버 내부로 외기를 유입시켜 상기 진공 챔버 내부를 대기압에 대응되는 수준으로 가압하는 벤트 처리가 수행되도록 하며,상기 진공 챔버는,본체에 설치되되, 개방된 상면을 갖는 제1 챔버 하우징과, 상기 제1 챔버 하우징과 분리 가능한 구조이되, 상기 제1 챔버 하우징의 상부에서 맞물려 상기 진공 챔버 내부를 밀폐할 수 있는 제2 챔버 하우징으로 구비되되,상기 제2 챔버 하우징은,상기 제2 챔버 하우징을 제1 챔버 하우징과 맞물리는 방향으로 이동시키거나, 상기 제1 챔버 하우징과 분리되는 방향으로 이동시키는 유압식 이동 수단과 일 측이 연결되어 있고,상기 처리 조건 제어부는 상기 유압식 이동 수단의 구동을 제어하되,상기 시료에 대한 플라즈마 표면 처리 수행 시, 상기 제2 챔버 하우징을 상기 제1 챔버 하우징과 맞물리도록 하여 상기 진공 챔버가 밀폐 처리되도록 하고, 상기 시료에 대한 플라즈마 표면 처리 완료된 후 상기 벤트 처리까지 완료될 시, 상기 제2 챔버 하우징을 상기 제1 챔버 하우징에서 분리되도록 상기 유압식 이동 수단의 구동을 제어하고,상기 플라즈마 생성부에서는,상기 진공 챔버로 전압 인가 시, FET 또는 IGBT 스위칭 소자를 사용하여 고주파 또는 고속 스위칭하는 스위치 모드 전원 공급 장치(SMPS, Switch Mode Power Supply)로 전압을 인가하여 플라즈마를 생성함으로써 생성된 플라즈마의 안정화를 도모하는 것을 특징으로 하는 주사전자현미경의 시료 제작을 위한 금속 박막 스퍼터링 자동화 장치.

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제1항에 있어서,상기 처리 조건 제어부는,상기 진공 챔버에 대한 벤트 처리 시,냉각 수단을 이용하여 전체 벤트 처리 시간으로 할당된 시간 동안, 상기 진공 챔버 내부로 유입되는 외기의 온도가 점진적으로 낮춰질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 주사전자현미경의 시료 제작을 위한 금속 박막 스퍼터링 자동화 장치.

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제1항에 있어서,상기 시료 장착부에는 장착된 시료를 일 방향으로 회전 구동시키도록 하는 회전 수단이 구비되고,상기 처리 조건 제어부에서는, 상기 회전 수단의 회전 방향 및 회전 속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 요소를 제어하여, 상기 시료에 대한 플라즈마 표면 처리 수행 시, 상기 시료가 상기 진공 챔버 내에서 회전 구동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 주사전자현미경의 시료 제작을 위한 금속 박막 스퍼터링 자동화 장치.

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제1항에 있어서,상기 타깃 물질 장착부에는,중심 일 영역에 형성된 제1 타깃 물질 장착 영역과, 상기 제1 타깃 물질 장착 영역을 기준으로 방사상으로 이격된 복수 개의 제2 타깃 물질 장착 영역이 구비됨으로써, 복수개의 타깃 물질을 동시 장착하여 이용할 수 있는 것을 특징으로 하는 주사전자현미경의 시료 제작을 위한 금속 박막 스퍼터링 자동화 장치.

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