KR100758692B1

KR100758692B1 - 박막 증착을 위한 증발원 장치

Info

Publication number: KR100758692B1
Application number: KR1020060045856A
Authority: KR
Inventors: 노일호
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2007-09-13

Abstract

박막 증착을 위한 증발원 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착을 위한 증발원 장치는 증착 공정이 이루어지는 챔버 내부에서 증착 물질을 증발시키는 증발원과 챔버 외부에 배치된 예비 증발원, 증발원을 좌우로 이동시키는 이송장치 및 이송장치에 의해 증발원이 챔버 내외부를 출입하도록 챔버를 개폐하는 개폐부를 포함한다.

메탈 소스, 유기물, 증착, 증발원, 점증발원, 선형증발원

Description

박막 증착을 위한 증발원 장치 {Evaporator appratus for thin film vapor deposition}

도 1a와 도 1b는 종래의 연속적으로 증발물질을 공급하기 위한 증발원 장치의 개념도이다.

도 2a와 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적으로 증발물질을 공급하는 증발원 장치를 보여주는 박막제작을 위한 증착 장치의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점증발원을 일렬로 배열한 단일체로 형성된 증발원을 보여주는 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형증발원으로 형성된 증발원을 보여주는 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송장치 중 슬라이드 시스템을 나타내는 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 기판 110 : 증발원

111 : 예비증발원 112 : 점증발원

113 : 도가니 114 : 선형증발원

115 : 증발원 하우징 120 : 이송장치

130 : 챔버 개폐부 140 : 스톡 공간

200 : 챔버

본 발명은 박막 증착을 위한 증발원 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버 외 스톡(stock) 공간에 다수의 예비 증발원을 준비하여 연속적으로 증착 공정이 이루어지도록 증발원을 공급하는 박막 증착을 위한 증발원 장치에 관한 것이다.

기상 증착 장치는 반도체 소자의 제작이나, 평판 디스플레이 소자의 제작에 널리 사용되고 있다. 증착물질을 증발시켜 기판에 박막을 형성하는 기상 증착은 주로 열 증착 공정에 의하여 고진공 챔버 내에서 이루어진다. 즉, 고진공의 챔버 내 상부에는 기판이 설치되고 하부에는 증발원이 설치되어, 증발원에 담긴 증착물질을 가열하여 증착물질이 증발되도록 하여 기체가 고진공에서 상승하여 기판에 닿게 되면 응고되면서 기판상에 박막을 형성하는 것이다. 이때, 증착율을 조절과 효율적인 증착을 위하여 증착 공정은 고진공의 챔버 내에서 이루어진다.

일반적으로, 기상 증착 공정은 기판 이송장치에 의해 기판이 연속적으로 챔버 내에 공급되면서 이루어진다. 따라서, 양산성을 높이기 위해서는 증발원으로부터 증착물질을 연속적으로 공급하는 것이 중요하다. 증발원 내에 증착물질이 소진되거나 증발원으로부터 증착물질을 원활하게 공급하지 못하는 경우, 증발원 내에 증착물질을 공급하거나 증발원을 교체하기 위해 챔버 내의 진공을 깨게 되어 증착 공정이 중단되기 때문이다.

도 1a을 참조하여 설명하면, 점증발원(112)이 일렬로 배열되어 있고 각 점증발원(112)은 공통전극(10)을 통해 각각 전력이 공급되어 점증발원(112)을 가열하게 된다. 그리고, 일렬로 배열된 증발원에서 일정 간격을 두고 예비 증발원(111)을 형성한다. 공통전극(10)에 의해 각 점증발원(112)은 연결되어 있는데, 공통전극(10)을 기준으로 좌측은 활성화 전극(11) 상태이고 우측은 비활성화 전극(12) 상태이다. 따라서, 좌측에 있는 일렬도 배열된 점증발원(112)에서 증착물질이 기판에 공급된다.

증발원(112) 중 일부의 점증발원(112)에서 원활하게 증착물질을 공급하지 못하는 경우, 원활하게 작동하지 않는 점증발원(112)과 같은 행에 있는 예비 증발원(111)에 있는 점증발원(112)의 전극이 가변스위칭을 통하여 활성화 전극(11) 상태가 된다. 따라서, 도 1b와 같이 원활하게 작동하지 않는 점증발원(112) 대신 같은 행에 있는 예비 증발원(111)을 통해 증착물질을 공급하여 증착이 이루어지게 된다.

그러나, 박막의 균일도를 보장하기 위해서는 기본 증발원과 예비 증발원의 간격이 일정하게 유지되어야 한다. 따라서, 종래에는 여러 개의 예비 증발원을 배열할 수가 없기 때문에, 특정 행에 있는 점증발원이 연속적으로 원활하게 증착물질을 공급하지 못하는 경우에는 증착 공정이 중단되어야 한다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 챔버 외 스톡 공간에 다수의 예비 증발원을 준비하여 챔버 내 증발원에서 증착물질을 원활하게 공급하지 못하는 경우, 이송장치를 통하여 예비 증발원을 챔버 내에 공급하여 연속적으로 증착 공정이 이루어지도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착을 위한 증발원 장치는 증착 공정이 이루어지는 챔버 내부에서 증착 물질을 증발시키는 증발원, 챔버 외부에 배치된 예비 증발원, 증발원을 좌우로 이동시키는 이송장치 및 이송장치에 의해 증발원이 챔버 내외부를 출입하도록 챔버를 개폐하는 개폐부를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 박막 증착을 위한 증발원 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

본 발명의 박막제작을 위한 증착장치는 증착 공정이 이루어지는 챔버(200) 내부에 형성된 증발원(110)과 챔버(200) 외부의 스톡 공간(140)에 있는 예비 증발원(111), 증발원(110)을 좌우로 이동시키는 이송장치(120), 증발원(110)이 챔버(200) 내외부를 출입하도록 챔버(200)를 개폐하는 개폐부(130)를 포함하여 구성된다.

증발원은 챔버(200) 내부와 외부에 걸쳐서 일정한 간격으로 일렬로 배치된다. 이하 설명을 위해 챔버(200) 내 증발원(110)에서 원활하게 증착물질을 공급하지 못하는 경우를 대비해 챔버(200) 밖에 대기하고 있는 증발원(110)을 예비 증발원(111)이라고 한다. 예비 증발원(111)의 수는 작업의 연속성(예를 들어, 각각의 증발원(110)으로부터 증착물질을 24시간 공급할 수 있고 144시간 연속 공정이 필요할 때에는 5개의 예비 증발원(111)이 필요하다.), 예비 증발원(111)이 놓여지는 공간의 확보여부 등을 고려하여 정하여진다. 본 발명에 있어서 챔버(200)는 T자형 형상을 가지는 것이 바람직하다. 도면에 나타난 바와 같이 T자형 챔버(200)의 경우 증발원(110)이 놓여지는 챔버(200) 좌우에 스톡 공간(140)을 확보할 수 있다. 따라서 스톡 공간(140)을 활용하여 예비 증발원(111)을 배치할 수 있고 후술할 이송장치(120)도 설치할 수 있다.

챔버(200) 내 증발원(110)의 좌 또는 우측에 있는 예비 증발원(111)은 챔버(200) 내 증발원(110)이 원활하게 증착물질을 공급하지 못하는 경우에 즉시 이송장치(120)에 의해 대체될 수 있도록 웜업(worm-up) 상태로 운전하는 것이 바람직하다. 웜업 상태란 증착물질이 증발되는 온도에는 미치지 못하지만 그 온도보다 약간 낮은 온도로 증착물질이 가열된 상태를 말한다. 예비 증발원(111)이 챔버(200) 내부로 들어와서 증착 공정을 하는 경우 즉각적으로 증착물질이 증발되어야지 증착 공정이 연속적으로 이루어지기 때문에 예비 증발원(111)은 웜업 상태로 가열되어야 하는 것이 바람직하다.

증발원은 후술할 이동장치에 연결되어 일체로 움직이게 된다. 이때, 증발원(110)이 챔버(200) 내외부를 관통해야 할 경우 챔버(200)에 설치된 개폐부(130)가 열리면서 증발원(110)은 챔버(200)를 통과하여 지나갈 수 있다. 증발원(110)의 형상은 도5와 도6을 참조하여 후술하기로 한다.

이송장치(120)는 증발원(110)과 연결되어 증발원(110)을 일체로 움직이게 한다. 일체로 움직이기 때문에 챔버(200) 내부에 있는 증발원(110)이 챔버(200) 밖으로 이동하면, 동시에 챔버(200) 밖에서 대기하고 있던 예비 증발원(111)이 챔버(200) 안으로 이동하게 된다.

바람직하게, 이송장치(120)는 컨베이어 시스템으로 구성된다. 도면과 같이 컨베이어 시스템 위에 증발원(110)은 일정한 간격으로 배치된다. 컨베이어 시스템에 있는 모터가 구동되면서 위에 놓여진 증발원(110)은 일체로 움직이게 된다. 또한 이동장치는 도 5와 같이 슬라이드 시스템으로 구성할 수도 있다. 슬라이드 시스템을 사용하는 경우 챔버 외부에 모터나 실린더를 사용하여 증발원이 슬라이드 운동을 하면서 이동될 수 있도록 할 수 있을 것이다. 이송장치(120)는 상기한 방법뿐만 아니라 이송장치(120)가 공간을 많이 차지하지 않고 안전하게 증발원(110)을 이송시킬 수만 있다면 다양한 방법으로 형성될 수 있다.

개폐부(130)는 이송장치(120)에 의해 증발원(110)이 이동하는 경우 챔버(200) 내외부를 관통할 수 있도록 챔버(200)를 개폐한다. 개폐부(130)가 없다면 챔버(200) 내 증발원(110)에서 증발된 증착물질이 스톡 공간(140)으로 유입되기 때문에 유기물 효율을 떨어뜨릴 수 있고, 스톡 공간(140)을 증착물질로 오염시킬 수도 있다. 따라서, 증발원(110)을 이송시키는 경우가 아니라면 개폐부(130)를 닫아서 스톡 공간(140)과 챔버(200)를 분리시키는 것이 바람직하다.

공정은 고진공 상태에서 이루어지기 때문에 개폐부(130)가 열릴 경우 진공도가 깨질 염려가 있기 때문에 스톡 공간(140)도 진공상태가 되도록 하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점증발원을 일렬로 배열한 단일체로 형성된 증발원(110)을 보여주는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형증발원으로 형성된 증발원(110)을 보여주는 사시도이다.

증발원(110)은 증발원 하우징(115)에 점증발원(112)이 일렬로 배열되어 단일 체로 형성된다. 증발원 하우징(115)은 이송장치(120)에 연결되어 이송장치(120)에 의해 증발원(110)은 이동하게 된다. 이송장치(120)로 컨베이어 시스템을 사용하는 경우에는 컨베이어 시스템의 위에 증발원 하우징(115) 하단이 연결되어 증발원(110)을 이송시킬 수 있다.

또한, 증발원(110)은 도 4와 같이 선형증발원으로 형성될 수도 있다. 도면에는 도가니(113)와 슬릿(114)으로 이루어진 선형증발원을 도시하고 있으나 선형증발원은 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 마찬가지로 선형증발원은 증발원 하우징(115)에 넣어져 이송장치(120)와 연결된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 박막 증착을 위한 증발원 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

챔버(200) 내 증발원(110)은 증착물질을 증발시켜 챔버(200) 상부에 있는 기판(100)에 박막을 증착시키게 된다. 이때 챔버(200)에 있는 개폐부(130)는 닫혀진 상태로 되어 챔버(200) 외부의 스톡 공간(140)과 분리시킨다. 스톡 공간(140)에 배치된 예비 증발원(111)은 챔버(200) 내부로 이송 시 즉각적으로 증착물질을 증발시킬 수 있도록 웜업 상태로 가열된다.

챔버(200) 내 증발원(110)에서 증발물질이 모두 소진되거나 증발원(110)으로부터 원활하게 증발물질을 공급하지 못하는 경우에 센서 등이 감지하여 증발원(110)이 교체되게 된다. 챔버(200)의 개폐부(130)가 열리고 이송장치(120)에 의해 증발원(110)이 일체로 좌 또는 우로 움직이게 된다. 기존에 챔버(200) 내에 있던 증발원(110)은 챔버(200) 외 스톡 공간(140)으로 이동하게 되고 동시에 챔 버(200) 외에 있던 예비 증발원(111)이 챔버(200) 내부로 들어와서 연속적으로 증착공정이 이루어지게 되는 것이다.

예비 증발원(111)은 웜업 상태로 가열된 상태이기 때문에 챔버(200) 내로 이동된 경우에도 증발원(110)의 온도를 조금만 높인다면 즉각적으로 증착물질을 증발시킬 수가 있다. 그리고, 스톡 공간(140)도 챔버(200) 내부와 마찬가지로 고진공 상태이기 때문에 개폐부(130)가 열리더라도 챔버(200) 내부의 진공 상태가 깨지지 않는다. 따라서, 예비 증발원(111)이 챔버(200) 안으로 들어온 다음 개폐부(130)가 닫히면서 연속적으로 증착 공정이 이루어질 수 있다.

챔버(200) 안으로 들어온 증발원(110)에 다시 증발물질이 모두 소진되거나, 원활하게 증발물질을 공급하지 못하는 경우, 상기와 같은 방법으로 다른 예비 증발원(111)이 챔버(200) 안으로 들어와서 연속적으로 증착 공정이 이루어지게 된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 박막 증착을 위한 증발원 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 챔버 외 스톡 공간에 다수의 예비 증발원을 준비하여 챔버 내 증착원에서 증착물질이 소진되거나 원활하게 증착물질을 공급하지 못하는 경우, 이송장치를 통하여 예비 증발원을 챔버 안으로 이송하여 연속적으로 증착 공정이 이루어지도록 하는 장점이 있다.

둘째,　스톡 공간을 활용하여 2개 이상의 다수의 예비 증발원을 배치할 수 있으므로 더 장시간을 연속적으로 증착할 수 있다는 장점도 있다.

Claims

증착 공정이 이루어지는 챔버 내부에서 증착 물질을 증발시키는 증발원,

상기 챔버 외부에 배치된 예비 증발원;

상기 증발원과 상기 예비 증발원을 일체로 좌우 이동시키는 이송장치; 및

상기 이송장치에 의해 상기 증발원이 상기 챔버 내외부를 출입하도록 상기 챔버를 개폐하는 개폐부를 포함하는 박막 증착을 위한 증발원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 증발원과 상기 예비 증발원 각각은 점증발원을 일렬로 배열한 단일체로 형성된 박막 증착을 위한 증발원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 증발원과 상기 예비 증발원 각각은 선형증발원으로 형성된 박막 증착을 위한 증발원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 이송장치는 상기 증발원과 상기 예비 증발원의 하부에 컨베이어 시스템으로 형성된 박막 증착을 위한 증발원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 이송장치는 상기 증발원과 상기 예비 증발원의 하부에 슬라이드 시스템으로 형성된 박막 증착을 위한 증발원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 챔버는 T자형 챔버이고, 상기 T자형 챔버의 양 옆의 스톡 공간에 상기 예비 증발원과 상기 이송장치가 형성되는 박막 증착을 위한 증발원 장치.