KR100867738B1 - Atmospheric apparatus for forming thin metal using laser - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막증착 장치에 관한 것으로서, 특히 챔버에 투입되는 가스의 종류·용도별 유로를 형성하여 박막을 효율적으로 증착하기 위한 레이저를 이용한 대기압 박막증착 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film deposition apparatus, and more particularly, to an atmospheric pressure thin film deposition apparatus using a laser for efficiently depositing a thin film by forming a flow path according to the type and use of a gas introduced into a chamber.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 대기압 박막증착 장치는, 대상체에 금속박막을 형성할 때, 금속박막 상단에 보호막 또는 절연막을 형성하기 위한 보호막용 원료를 저장하고 있는 보호막용 원료 저장부와, 상기 보호막용 원료 저장부로 보호막용 가스를 공급하여 상기 챔버에 보호막용 원료를 공급하도록 하는 보호막용 가스 공급부를 포함한다. Atmospheric pressure thin film deposition apparatus using a laser according to the present invention, when forming a metal thin film on the object, a protective film raw material storage unit for storing a protective film raw material for forming a protective film or insulating film on the top of the metal thin film, and the protective film A protective film gas supply unit for supplying a protective film gas to the raw material storage unit to supply the protective film material to the chamber.
본 발명의 특징에 따라 챔버는 상호 착탈 가능한 상부챔버와 하부챔버로 이루어져 있고, 상기 상부챔버와 하부챔버의 사이에는 박막증착용 가스 및 보호막용 가스를 공급하고 박막증착 후 발생하는 잔류 금속 및 가스를 배출시키기 위한 가스 유로가 형성되어 있는 제 1 유로 형성판 및 제 2 유로 형성판과, 상기 제 1 및 제 2 유로 형성판과 상부챔버 및 하부챔버의 접속부위에 형성되는 제 1 실링부재, 제 2 실링부재 및 제 3 실링부재로 구성된다. According to a feature of the present invention, the chamber is formed of a detachable upper chamber and a lower chamber, and the thin film deposition gas and the protective film gas are supplied between the upper chamber and the lower chamber and residual metals and gases generated after the thin film deposition are provided. A first flow passage forming plate and a second flow passage forming plate, on which a gas flow path for discharge is formed, a first sealing member formed at a connection portion between the first and second flow passage forming plates, the upper chamber and the lower chamber, and a second It consists of a sealing member and a third sealing member.
챔버, 박막, 금속원료 Chamber, Thin Film, Metal Raw Materials
Description
도 1 은 본 발명에 따른 박막증착 장치의 개략도.1 is a schematic view of a thin film deposition apparatus according to the present invention.
도 2 는 본 발명에 따른 챔버의 전체 구성도.2 is an overall configuration diagram of a chamber according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 따른 상부챔버의 세부 구성도.Figure 3 is a detailed configuration of the upper chamber according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 따른 제 1 실링부재의 세부 구성도.4 is a detailed configuration diagram of the first sealing member according to the present invention.
도 5 는 본 발명에 따른 제 1 유로 형성판의 세부 구성도.5 is a detailed configuration diagram of the first flow path forming plate according to the present invention.
도 6 은 본 발명에 따른 제 1 유로 형성판의 평면도.6 is a plan view of a first flow path forming plate according to the present invention;
도 7 은 본 발명에 따른 제 1 유로 형성판의 A-A 단면도.7 is a cross-sectional view A-A of the first flow path forming plate according to the present invention;
도 8 은 본 발명에 따른 제 2 실링부재의 세부 구성도.8 is a detailed configuration diagram of a second sealing member according to the present invention.
도 9 는 본 발명에 따른 제 2 유로 형성판의 세부 구성도.9 is a detailed configuration diagram of the second flow path forming plate according to the present invention.
도 10 은 본 발명에 따른 제 3 실링부재의 세부 구성도.10 is a detailed configuration diagram of the third sealing member according to the present invention.
도 11a 및 도 11b 는 본 발명에 따른 하부챔버의 평면도.11A and 11B are plan views of the lower chamber according to the present invention.
도 12 는 본 발명에 따른 하부챔버의 B-B 단면도.12 is a cross-sectional view B-B of the lower chamber according to the present invention.
도 13 은 본 발명에 따른 박막증착 방법에 관한 전체 흐름도.13 is an overall flowchart of a thin film deposition method according to the present invention.
** 도면의 주요 부호에 대한 설명 **** Description of the main symbols in the drawings **
100: 챔버 110: 상부챔버100: chamber 110: upper chamber
111: 금속원료 주입구 112: 보호막용 가스 주입구111: metal raw material inlet 112: protective film gas inlet
113a: 제 1 고압가스 주입구 113b: 제 2 고압가스 주입구113a: first high pressure gas inlet 113b: second high pressure gas inlet
114a: 제 1 배기구 114b: 제 2 배기구114a: first exhaust port 114b: second exhaust port
120: 제 1 실링부재 121: 제 1 금속원료 공급유로120: first sealing member 121: first metal raw material supply passage
122: 제 1 보호막용 가스 공급유로 130: 제 1 유로 형성판122: gas supply flow path for first protective film 130: first flow path forming plate
131: 제 2 금속원료 공급유로 132: 제 2 보호막용 가스 공급유로131: second metal raw material supply passage 132: second protective film gas supply passage
140: 제 2 실링부재 150: 제 2 유로 형성판140: second sealing member 150: second flow path forming plate
141,151: 제 1 고압가스 공급유로 142,152: 제 2 고압가스 공급유로 141,151: first high pressure gas supply passage 142,152: second high pressure gas supply passage
143,153: 제 1 배출유로 160: 제 3 실링부재143, 153: first discharge passage 160: third sealing member
161: 제 1 동심원 유로 162: 제 2 동심원 유로161: first concentric euro 162: second concentric euro
163: 제 3 동심원 유로 164: 제 2 배출유로163: third concentric euro 164: second discharge euro
170: 하부챔버 171: 제 1 챔버 동심원 유로170: lower chamber 171: first chamber concentric flow path
172: 제 2 챔버 동심원 유로 173: 제 3 챔버 동심원 유로172: second chamber concentric channel 173: third chamber concentric channel
174: 정화가스 주입구 175: 정화가스 분사구174: purge gas inlet 175: purge gas injection
200: 박막증착용 금속원료 저장부 300: 보호막용 원료 저장부200: metal raw material storage unit for thin film deposition 300: raw material storage unit for the protective film
400: 박막증착용 가스 공급부 500: 보호막용 가스 공급부400: thin film deposition gas supply unit 500: protective film gas supply unit
600: 배기부 P: 박막 대상체600: exhaust portion P: thin film object
본 발명은 박막증착 장치에 관한 것으로서, 특히 챔버에 투입되는 가스의 종류와 용도에 따라 유로를 형성하여 효율적으로 박막을 증착하기 위한 레이저를 이용한 대기압 박막증착 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film deposition apparatus, and more particularly, to an atmospheric pressure thin film deposition apparatus using a laser for efficiently depositing a thin film by forming a flow path according to the type and use of a gas introduced into a chamber.
박막(Thin Film)이란, 기계가공으로는 실현 불가능한 두께 수 μm 이하의 엷은 막을 말한다. 수면의 기름막, 비누방울이 아롱진 막, 금속 표면의 녹, 함석, 생철의 아연막, 주석막 등이 박막에 속하지만, 이 밖에 여러 가지 금속이나 반도체 또는 절연물 등을 재료로 삼아 금속박막, 반도체박막, 절연박막, 화합물 반도체박막, 자성박막, 유전체박막, 집적회로, 초전도박막 등이 소정의 진공증착법(증기건조법)을 위시하여 전기도금법, 기체 또는 액체 속의 산화법, 화합물 열분해법, 전자빔 증착법, 레이저빔 증착법 등에 의해 만들어진다.Thin film means a thin film having a thickness of several μm or less that cannot be realized by machining. The oil film on the surface of the water, the film of the soap bubbles, the rust of the metal surface, the tin, the zinc film of tin metal, the tin film, etc. are included in the thin film, but other metals, semiconductors, or insulators are used as materials. Thin films, insulating thin films, compound semiconductor thin films, magnetic thin films, dielectric thin films, integrated circuits, superconducting thin films, etc., may be subjected to a predetermined vacuum deposition method (vapor drying method) using electroplating, oxidation in a gas or liquid, compound pyrolysis, electron beam deposition, laser It is made by the beam deposition method or the like.
물질은 박막상태가 되면 물리·화학적 성질이 크게 변한다. 예컨대, 불에 타지 않는 금속도 박막 상태가 되면 타는 경우가 있다. 일반적으로 점성이 커지고 표면장력이 작아지며 빛의 간섭에 의해 착색현상이 일어난다. 이러한 특성은 각종 이화학 원리의 실험이나 화학기계 제작에 원용되고 있다.When a substance becomes a thin film, its physical and chemical properties change greatly. For example, a metal which is not burned may burn when it is in a thin film state. In general, the viscosity is increased, the surface tension is reduced and the coloration phenomenon is caused by the interference of light. These characteristics are used for experiments on various physics principles and for the manufacture of chemical machines.
반도체 박막은 통상적으로 증착에 의한 방법을 이용하여 제조된다. 증착에는 여러 가지 방법이 있지만, 통상적으로 진공증착과 증착도금 방식이 사용된다. 진공증착이란, 금속 또는 비금속의 작은 조각을 진공 속에서 가열하여 그 증기를 물체면에 부착시키는 것을 말한다. 증착도금은 진공 속에서 물건과 도금할 금속을 넣 고, 금속을 가열하여 휘산시킴으로써 물건의 표면에 응축시켜 표면에 얇은 층을 만드는 방법이다. Semiconductor thin films are typically manufactured using methods by vapor deposition. There are many methods for deposition, but vacuum deposition and deposition plating are commonly used. Vacuum evaporation refers to the heating of a small piece of metal or nonmetal in a vacuum to attach the vapor to an object surface. Deposition plating is a method of forming a thin layer on the surface by putting the object and the metal to be plated in a vacuum and heating the metal to condense on the surface of the object.
그러나 이러한 증착도금 방법은 진공이 형성된 진공탱크(챔버)내에 증착 대상의 반도체나 평면 디스플레이를 넣어 두고, 레이저를 이용하여 금속을 불어 넣는 방식이기 때문에 부피가 큰 것에는 적용하기 어려울 뿐만 아니라, 진공분위기로 만들어야 하기 때문에 제조상의 어려움은 물론이고 고비용이 발생한다.However, this deposition plating method is difficult to apply to bulky ones because it is a method of placing a semiconductor or flat panel display to be deposited in a vacuum tank (chamber) in which a vacuum is formed and blowing a metal using a laser. Because of the manufacturing difficulties, as well as high cost occurs.
종래의 이러한 문제점을 개선하기 위하여 최근에는 대기 중에서 박막을 증착하는 방법이 사용되고 있다.In order to improve such a conventional problem, a method of depositing a thin film in the air has recently been used.
특히, 박막트랜지스터 액정패널(Thin Film Transistor Liquid Crystal Panel, TFT-LCD)이 최근 많이 사용되고 있는데, 이 같은 액정표시장치용 기판의 제조 후에는 원치 않게 합선(short)된 배선패턴을 끊거나 단선(open)된 배선패턴을 연결시키는 등의 리페어(repair) 공정이 후속되어 불량을 줄이고 수율을 증가시키는데, 이때 사용되는 장치가 박막증착 장치이다. In particular, thin film transistor liquid crystal panels (TFT-LCDs) have been widely used in recent years. After fabrication of such a liquid crystal display substrate, undesired short-circuit wiring patterns may be disconnected or opened. A repair process such as connecting the wiring patterns) is followed to reduce defects and increase yield. The apparatus used at this time is a thin film deposition apparatus.
이러한 리페어용 박막증착 장치의 원리는 간단하게 레이저 국소증착법(laser-induced chemical vapour deposition method)을 응용한 것으로, 증착 대상물질이 함유된 전구체(precursor) 가스 분위기 하에서 기판의 일부로 레이저빔을 조사하여 초점에서 국소적 화학기상증착을 일으키고, 이를 통해서 형성된 박막패턴으로 단선된 배선패턴을 연결하기도 하고, 원하는 부위에 금속박막을 증착하기도 한다. The principle of the thin film deposition apparatus for repair is simply the application of a laser-induced chemical vapor deposition method, which focuses by irradiating a laser beam to a part of a substrate under a precursor gas atmosphere containing a deposition target material. Local chemical vapor deposition is caused at, and the wiring pattern is disconnected by the thin film pattern formed through this, and a metal thin film is deposited on a desired portion.
이러한 박막증착 장치는 과거 진공 챔버와 같이 대형화된 밀폐 장비를 요구 하였지만 최근에는 개방된 대기압에서 공정 진행이 가능한 리페어용 박막증착 장치가 널리 이용되고 있다. Such thin film deposition apparatuses require large sized closed equipment such as vacuum chambers in recent years, but recently, a thin film deposition apparatus for repairs, which can be processed at an open atmospheric pressure, is widely used.
그러나 이러한 종래의 박막증착 장치는 박막증착 후 접착력이 약하여 박막증착 후의 공정, 예를 들면 세정 공정 등으로 인해 증착된 박막이 박리되는 문제점이 있다. However, such a conventional thin film deposition apparatus has a weak adhesive strength after thin film deposition, there is a problem that the deposited thin film is peeled off due to a process after thin film deposition, for example, a cleaning process.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 박막증착 장치의 챔버에 보호막 형성을 위한 고압가스 주입구를 형성하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, it is an object to form a high-pressure gas inlet for forming a protective film in the chamber of the thin film deposition apparatus.
또한, 본 발명은 금속박막증착을 위한 금속원료 가스와 보호막 형성을 위한 보호막용 가스 주입구를 챔버에 별도로 형성하고, 이들 가스의 유로가 형성된 박막증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a thin film deposition apparatus in which a metal raw material gas for metal thin film deposition and a gas injection port for a protective film for forming a protective film are separately formed in a chamber, and flow paths of these gases are formed.
그리고, 본 발명은 챔버에 각각의 유로가 형성된 유로 형성판과 유로 형성판 사이에 유로 형성판에 형성된 유로와 동일한 모양의 유로가 형성된 실링부재를 삽입 접착함으로써 가스가 새는 것을 방지할 수 있는 박막증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention is a thin film deposition that can prevent the leakage of gas by inserting and bonding a sealing member formed with a flow path having the same shape as the flow path formed in the flow path forming plate between the flow path forming plate and the flow path forming plate formed in each chamber in the chamber It is an object to provide a device.
본 발명은 레이저를 이용한 대기압 박막증착 장치에 관한 것으로서, 박막증착 대상체로부터 소정 간격으로 이격되어 배치되며, 광학창을 구비하고 상기 광학 창 아래에는 고압가스를 수용할 수 있는 빈 공간이 형성되어 있는 챔버와, 상기 챔버에 박막증착용 금속원료를 저장하고 있는 박막증착용 금속원료 저장부와, 상기 박막증착용 금속원료 저장부로 박막증착용 가스를 공급하여 상기 챔버에 박막증착용 금속원료를 공급하도록 하는 박막증착용 가스 공급부와, 상기 챔버와 연결되어 공급된 금속원료 및 고압가스를 펌핑하는 배기부를 포함하는 레이저를 이용한 대기압 박막증착 장치에 있어서, 상기 대상체에 금속박막을 형성할 때, 금속박막 상단에 보호막 또는 절연막을 형성하기 위한 보호막용 원료를 저장하고 있는 보호막용 원료 저장부와, 상기 보호막용 원료 저장부로 보호막용 가스를 공급하여 상기 챔버에 보호막용 원료를 공급하도록 하는 보호막용 가스 공급부를 더 포함하고, 상기 챔버는 상호 착탈 가능한 상부챔버와 하부챔버로 이루어져 있고, 상기 상부챔버와 하부챔버의 사이에는 박막증착용 가스 및 보호막용 가스를 공급하고 박막증착 후 발생하는 잔류 금속 및 가스를 배출시키기 위한 가스 유로가 형성되어 있는 제 1 유로 형성판 및 제 2 유로 형성판과, 상기 제 1 및 제 2 유로 형성판과 상부챔버 및 하부챔버의 접속부위에 형성되는 제 1 실링부재, 제 2 실링부재 및 제 3 실링부재로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an atmospheric pressure thin film deposition apparatus using a laser, the chamber is spaced apart from the thin film deposition object at a predetermined interval, the chamber having an optical window and an empty space for accommodating a high pressure gas is formed below the optical window. And a thin film deposition metal raw material storage unit storing the thin film deposition metal raw material in the chamber, and a thin film deposition gas supplied to the thin film deposition metal raw material storage unit to supply the thin film deposition metal raw material to the chamber. An atmospheric pressure thin film deposition apparatus using a laser including a gas supply unit for thin film deposition, and an exhaust unit for pumping a metal raw material and a high pressure gas supplied to the chamber, when forming a metal thin film on the object, the upper portion of the metal thin film. A protective film raw material storage unit for storing a protective film raw material for forming a protective film or an insulating film; A protective film gas supply unit for supplying the protective film gas to the protective film raw material storage unit for supplying the protective film raw material to the chamber, wherein the chamber is composed of a removable upper chamber and the lower chamber, the upper chamber and A first flow path forming plate and a second flow path forming plate having a gas flow path for supplying the thin film deposition gas and the protective film gas and discharging the remaining metal and gas generated after the thin film deposition between the lower chambers; And a first sealing member, a second sealing member, and a third sealing member formed at a connection portion between the first and second flow path forming plates, the upper chamber, and the lower chamber.
바람직하게는 상기 상부챔버는, 상기 박막증착용 금속원료 저장부와 연결되어 박막증착용 금속원료를 공급하기 위한 금속원료 주입구와, 상기 보호막용 가스 공급부와 연결되어 보호막용 가스를 공급하기 위한 보호막용 가스 주입구와, 상기 박막증착용 가스 공급부와 연결되어 박막증착용 가스를 공급하기 위한 2개의 고압가스 주입구 및 박막증착 후 발생하는 잔류 금속 및 고압가스를 배출시키는 2개의 배기구가 형성되어 있고, 상기 하부챔버는, 상기 주입구 또는 배기구와 연결된 동심원 모양의 제 1 챔버 동심원 유로, 제 2 챔버 동심원 유로 및 제 3 챔버 동심원 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. Preferably, the upper chamber is connected to the metal raw material storage unit for thin film deposition, a metal raw material inlet for supplying a metal raw material for thin film deposition, and a protective film for supplying a gas for the protective layer connected to the protective gas supply unit. A gas inlet, two high pressure gas inlets connected to the thin film deposition gas supply unit to supply the thin film deposition gas, and two exhaust ports for discharging residual metal and high pressure gas generated after the thin film deposition are formed, The chamber is characterized in that the concentric circular first chamber concentric flow path, the second chamber concentric flow path and the third chamber concentric flow path connected to the inlet or exhaust port are formed.
한편, 레이저를 이용한 대기압 박막증착 방법에 있어서, 박막증착 대상체의 상부에 소정의 이격간격을 두고 챔버를 배치하는 제 1 단계; 박막증착용 가스를 이용하여 상기 챔버에 박막증착용 금속원료를 공급하는 제 2 단계; 상기 챔버에 레이저를 조사하여 박막을 증착하는 제 3 단계; 보호막용 가스를 이용하여 상기 챔버에 보호막용 원료를 공급하는 제 4 단계; 상기 챔버에 레이저를 조사하여 보호막을 증착하는 제 5 단계; 및 상기 증착 후 잔류하는 가스를 챔버의 배기유로를 통해 배출하는 제 6 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the atmospheric pressure thin film deposition method using a laser, the first step of arranging the chamber at a predetermined interval on the thin film deposition object; A second step of supplying a thin film deposition metal raw material to the chamber using a thin film deposition gas; A third step of depositing a thin film by irradiating the chamber with a laser; A fourth step of supplying a protective film material to the chamber by using a gas for the protective film; A fifth step of depositing a protective film by irradiating the chamber with a laser; And discharging the gas remaining after the deposition through an exhaust channel of the chamber. Characterized in that it comprises a.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 1 은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 대기압 박막증착 장치(이하, '박막증착 장치')를 개략적으로 도시한 구성도로서, 그 개략적인 구성을 살펴보면, 박막증착 대상체(P)로부터 소정의 간격 이격되어 배치되는 챔버(100)와, 박막증착용 금속원료를 저장하고 있는 박막증착용 금속원료 저장부(200)와, 상기 박막증착 대상체(P)에 금속박막을 형성할 경우, 금속박막 상단에 보호막 또는 절연막을 형성하기 위한 보호막용 원료를 저장하고 있는 보호막용 원료 저장부(300)와, 상기 박막증착용 금속원료 저장부(200)로 고압의 가스를 공급하여 상기 챔버(100)에 박막증착용 금속원료를 공급하도록 하는 박막증착용 가스 공급부(400)와, 상기 보호막용 원료 저장부(300)로 고압의 가스를 공급하여 상기 챔버(100)에 보호막용 원료를 공급하도록 하는 보호막용 가스 공급부(500), 그리고 상기 챔버(100)와 연결되어 공급된 금속원료 및 고압가스를 펌핑(pumping)하는 배기부(600)를 포함한다. 1 is a schematic view showing an atmospheric pressure thin film deposition apparatus (hereinafter, referred to as a 'thin film deposition apparatus') using a laser according to the present invention. Referring to the schematic configuration, a predetermined interval is spaced from the thin film deposition object P. Referring to FIG. To form the chamber 100, the thin film deposition metal raw
상기 박막증착용 금속원료 저장부(200)에 저장되는 금속원료는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 철(Fe), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 니켈(Ni), 탄탈(Ta) 또는 티타늄(Ti) 등 다양한 금속이 될 수 있다. 여기서, 박막증착용 금속원료 저장부(200)와 보호막용 원료 저장부(300)는 원료의 종류로 구분되는 것이 아니라 목적에 따라 구분되는 것이다. 즉, 두 원료 저장부(200,300)는 동일한 원료를 공급할 수도 있다. 다만, 목적에 따라 원료를 챔버로 공급하기 위한 공급가스가 상이하다. 예컨대, 박막증착용 금속원료 저장부(200)로 공급되는 고압가스(이하, '박막증착용 가스')는 질소가스 또는 아르곤 등의 불활성 가스이며, 보호막용 원료 저장부(300)로 공급되는 고압가스(이하, '보호막용 가스')는 통상 반도체 또는 디스플레이 분야에서 보호막 또는 절연막을 증착하기 위한 가스가 사용된다. The metal raw material stored in the thin film deposition metal raw
상기 보호막용 가스 공급부(500)는 보호막용 가스를 보호막용 원료 저장부(300)를 경유하여 챔버(100)로 주입하되, 그 일부는 보호막용 원료 저장부(300)를 경유하지 않고 곧바로 챔버(100)로 주입한다. The protective
이때, 보호막용 원료 저장부(300)를 경유한 보호막용 가스와 경유하지 않은 가스는 챔버(100)에 도달하기 전에 혼합되어 챔버(100)로 주입되며, 상기 보호막용 원료 저장부(300)를 경유하는 가스와 경유하지 않는 가스는 유량 제어를 통해 그 농도가 조절된다. At this time, the protective film gas and the gas not passing through the protective film raw
상기 박막증착용 금속원료 저장부(200)에 저장된 박막증착용 금속원료는 고압가스에 의해 챔버(100)내로 공급되어 박막증착에 이용된다. 상기 고압가스는 금속원료를 공급하는 데에 사용될 뿐만 아니라, 챔버(100)의 광학창에 박막이 증착되는 것을 방지하기 위해 주입되기도 하고, 챔버(100)내에서 에어커튼을 형성하여 외부 공기와 원료가스를 차단하기 위해 주입되기도 한다. 상기와 같은 목적에 따라 가스이송라인이 별도로 형성되어 있다. 가스이송라인에는 도시하지 않았으나 가스의 유량을 조절하고 각 라인의 개폐를 위한 유량조절장치와 밸브가 형성되어 있다. The thin film deposition metal raw material stored in the thin film deposition metal raw
상기 광학창의 아래에는 일정한 빈 공간이 형성되어 있어 주입된 고압가스가 저장되어 있다가 레이저가 조사되면 대상체에 박막을 증착하게 된다. A certain empty space is formed under the optical window, and the injected high pressure gas is stored, and when a laser is irradiated, a thin film is deposited on the object.
물론 이러한 구성들 외에도 챔버를 배치하기 위한 수단이나 각종 테이블, 혹은 기판, 즉 박막을 증착하고자 하는 대상체를 로딩 또는 언로딩하기 위한 장치들이 더 필요하겠지만 나머지 구성들은 본 발명과 직접적인 관계가 없으므로 그 설명을 생략하기로 한다. Of course, in addition to these configurations, a means for arranging the chamber, various tables, or apparatuses for loading or unloading a substrate, ie, an object to be deposited, will be needed, but the rest of the configurations are not directly related to the present invention. It will be omitted.
도 2 는 본 발명에 따른 챔버에 관한 전체 구성도로서, 도시된 바와 같이 상기 상부챔버(110)의 일측에 박막증착 장치에 챔버를 장착시키기 위한 장착 브래킷(B)이 부착되어 있으며, 상기 장착 브래킷(B)에는 다수의 장착공이 형성되어 있다. 2 is an overall configuration of the chamber according to the present invention, as shown in the mounting bracket (B) for mounting the chamber to the thin film deposition apparatus on one side of the
또한, 상기 장착 브래킷(B)에는 가스 주입을 위한 다수의 가스 주입구와 배기구가 형성되어 있다. 상기 가수 주입구 및 배기구는 상부챔버(110)와 연결되어 가스를 주입 또는 배기한다. In addition, the mounting bracket B is provided with a plurality of gas inlets and exhaust ports for gas injection. The gas injection port and the exhaust port are connected to the
상기 상부챔버(110)는, 세 개의 동심원(안쪽부터 차례로 제 1 동심원, 제 2 동심원 및 제 3 동심원으로 칭한다) 모양의 유로가 형성되어 있는 하부챔버(170)와 결합되어 있다.The
상기 상부챔버(110)와 하부챔버(170) 사이에는 가스의 주입 및 배기를 위한 2 장의 유로 형성판(130, 150)이 있으며, 이들 유로 형성판 사이에는 가스가 새는 것을 방지하기 위한 실링부재(120, 140, 160)가 형성되어 있다. Between the
상기 상부챔버(110)에는 광학창이 형성되어 있어 레이저 빔이 투과될 수 있고, 상기 광학창과 상부챔버(110) 사이에는 가스가 새는 것을 방지하기 위해 오(O)링이 형성되어 있다. 또한, 상기 광학창의 아래에는 일정한 빈 공간(챔버의 내부)으로 가스가 주입되어야 하기 때문에 상기 유로 형성판(130, 150)과 실링부재(120, 140, 160)의 광학창 아래 부분에는 가스가 이동할 수 있도록 홀(hole)이 형성되어 있다. An optical window is formed in the
도 3 은 상부챔버(110)에 관한 세부 구성도로서, 도 3 에 도시된 바와 같이, 상부챔버(110)에는 박막증착용 금속원료 저장부(200)와 연결되어 박막증착용 금속원료를 공급하기 위한 금속원료 주입구(111), 보호막용 가스 공급부(500)와 연결되어 보호막용 가스를 공급하기 위한 보호막용 가스 주입구(112), 박막증착용 가스 공급부(400)와 연결되어 박막증착용 가스를 공급하기 위한 2개의 고압가스 주입구(113:113a,113b), 박막증착 후 발생하는 잔류 금속 및 가스를 배출시키는 2개의 배기구(114:114a,114b), 및 레이저 빔을 투과시킬 수 있는 광학창이 형성되어 있다. 그리고 다수의 체결공이 형성되어 있다. 상기 체결공은 본 발명의 유로 형성과 는 직접적인 관련이 없는 것이므로 도면 부호는 생략하였다. 3 is a detailed configuration diagram of the
도 4 는 제 1 실링부재(120)에 관한 세부 구성도이며, 도 5 는 제 1 유로 형성판(130)에 관한 세부 구성도로서, 도시된 바와 같이 제 1 실링부재(120)와 제 1 유로 형성판(130)에는 동일한 모양의 유로가 형성되어 있다. 4 is a detailed configuration diagram of the
도 4 에 도시된 바와 같이 제 1 실링부재(120)는 금속원료 주입구(111)를 통해 공급되는 금속원료를 광학창 아래로 공급하는 제 1 금속원료 공급유로(121)와, 보호막용 가스 주입구(112)를 통해 공급되는 보호막용 가스를 광학창 아래로 공급하는 제 1 보호막용 가스 공급유로(122)가 형성되어 있다.As shown in FIG. 4, the
제 1 유로 형성판(130)은 도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 실링부재(120)와 동일하게, 금속원료 주입구(111)를 통해 공급되는 금속원료를 광학창 아래로 공급하는 제 2 금속원료 공급유로(131)와, 보호막용 가스 주입구(112)를 통해 공급되는 보호막용 가스를 광학창 아래로 공급하는 제 2 보호막용 가스 공급유로(132)가 형성되어 있다. As shown in FIG. 5, the first flow
즉, 상부챔버(110)로 주입된 가스는 상기와 같은 보호막용 가스 공급유로(122,132)에 의해 광학창 바로 아래의 빈 공간까지 이동하게 되고, 레이저 빔을 조사할 때 레이저에 의해 금속박막을 증착하여 불량을 수정하거나 보호막을 증착하는데 이동되는 것이다. That is, the gas injected into the
도 6 은 제 1 유로 형성판(130)의 평면도이며, 도 7 은 상기 도 6 의 A-A 선에 따른 단면도로서, 도시된 바와 같이 제 2 금속원료 공급유로(131) 및 제 2 보호막용 가스 공급유로(132)는 원형의 유로와 연결되어 있고, 원형의 유로 내부에는 홀(hole)이 형성되어 있다. 이때, r1은 원형 유로 내부의 홀의 지름을 표시한 것이고, r3는 원형 유로의 지름을 표시한 것이고, r2는 원형 유로와 홀 사이의 경계(a)를 표시한 것이다. FIG. 6 is a plan view of the first flow
도 7 에 나타낸 바와 같이, r1과 r2에 해당하는 두께(A)는 원형 유로의 두께(r3) 보다 얕게 형성되어 있는 바, 유입된 가스는 단차에 의한 압력으로 인해 자연스럽게 홀(r1)로 이동하게 되어 광학창 아래의 빈 공간에 주입된 가스가 모이게 된다. 상기 도면에서는 압력차에 의해서만 가스가 이동하는 경우를 나타내었지만, 상기 도 6 의 경계(a)에 홈을 내어 보다 쉽게 가스가 이동하도록 할 수 도 있다.As shown in FIG. 7, the thickness A corresponding to r1 and r2 is formed to be shallower than the thickness r3 of the circular flow path, so that the introduced gas naturally moves to the hole r1 due to the pressure caused by the step. The gas injected into the empty space under the optical window is collected. In the drawing, the gas is moved only by the pressure difference, but the gas may be moved more easily by making a groove in the boundary (a) of FIG.
도 8 은 제 2 실링부재(140)에 관한 세부 구성도이며, 도 9 는 제 2 유로 형성판(150)에 관한 세부 구성도로서, 도시된 바와 같이 제 2 실링부재(140)와 제 2 유로 형성판(150)에는 동일한 모양의 유로가 형성되어 있다. FIG. 8 is a detailed configuration diagram of the
도 8 및 도 9 에 도시된 바와 같이, 제 2 실링부재(140)는 박막증착용 금속원료 저장부(200)를 통해 공급되는 금속원료가 외부 대기와 격리될 수 있도록 상기 박막증착용 가스 공급부(400)로부터 공급되는 박막증착용 가스를 챔버 내부로 전달하는 제 1 고압가스 공급유로(141,151)와, 상기 박막증착용 금속원료 저장부(200)를 통해 공급되는 박막증착용 금속원료 입자가 광학창에 증착되는 것을 방지하기 위해 박막증착용 가스를 상기 광학창으로 공급하는 제 2 고압가스 공급유로(142,152), 그리고 박막증착 후 발생하는 잔류 금속 및 가스를 배출하는 제 1 배출유로(143,153)가 형성되어 있다. As shown in FIGS. 8 and 9, the
그리고 제 2 유로 형성판(150)에 형성된 유로들(151,152,153)의 끝단에는 홀(151a,152a,153a)이 형성되어 있어 유로를 통해 유입된 가스가 하부챔버(170)의 동심원 유로로 이동할 수 있다. In addition,
즉, 고압가스 중 일부는 제 1 고압가스 주입구(113a)를 통해 주입되어 제 1 고압가스 공급유로(141,151)를 통해 챔버 내로 이동하며, 제 1 고압가스 공급유로(141,151)를 통해 이동한 가스는 에어커튼을 형성하여 외부와의 공기를 차단한다. That is, some of the high pressure gas is injected through the first high
또한, 일부는 상부챔버(110)의 제 2 고압가스 주입구(113b)를 통해 주입되고, 제 2 고압가스 공급유로(142,152)를 통해 챔버 내로 이동하여 광학창에 박막이 증착되는 것을 방지하기 위해 광학창 방향으로 분사된다. 광학창에 금속박막이 증착된다면 레이저가 잘 투과하지 못하고, 효율이 떨어질 수 있으므로 이를 방지하기 위한 것이다.In addition, a portion is injected through the second high pressure gas inlet 113b of the
상기 제 1 배출유로(143,153)는 상부챔버(110)의 제 1 배기구(114a)와 연결되어 있어, 박막증착 후 증착에 참여하지 않은 잔류가스의 대부분은 제 1 배출유로(143,153)를 따라 제 1 배기구(114a)를 통해 배기부(600)로 배출된다. The
후술되는 제 3 실링부재(160) 및 하부챔버(170)의 동심원 유로에는 다수의 가스 분사구가 형성되어 있어, 주입된 고압가스가 이들 가스 분사구를 통해 외부로 분사되면서 에어커튼을 형성하여 외부 대기와 챔버 내부를 차단한다. 이러한 에어커튼의 형성으로 인해 가상의 밀폐된 공간을 형성할 수 있다. 따라서, 금속 입자가 기판 등의 대상체(P)에 증착되는 과정에서 대기 중에 포함된 산소나 질소 등의 불순물로 인해 순수 금속이 증착되지 않는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 에어 커튼식의 가스 분사 방식을 사용함으로써, 대기 중에서도 사용할 수 있는 장점이 있다. A plurality of gas injection holes are formed in the concentric circular flow paths of the
상기 제 2 유로 형성판(150)의 배면에는, 세 개의 동심원 모양의 유로와 박막증착 후 발생하는 잔류 금속 및 가스를 배출하는 제 2 배출유로(164)가 형성되어 있다. 제 2 배출유로(164)는 상부챔버(110)에 형성되어 있는 제 2 배기구(114b)와 연결되어 있어, 잔류가스가 배출된다. 대부분의 잔류가스는 제 1 배기구(114a)를 통해 배출되지만 일부 배출되지 않은 잔류가스는 제 2 배기구(114b)를 통해 배기부(600)로 배출된다. On the back surface of the second flow
도 10 은 제 3 실링부재(160)에 관한 세부 구성도로서, 도시된 바와 같이 제 3 실링부재(160)에는 상기 제 2 유로 형성판(150)의 배면과 동일한 모양의 제 1 동심원 유로(161), 제 2 동심원 유로(162), 제 3 동심원 유로(163)가 형성되어 있으며, 제 3 동심원 유로(163)와 연결된 제 2 배출유로(164)가 형성되어 있다. FIG. 10 is a detailed configuration diagram of the
상기 제 1, 2, 3 실링부재(120,140,160)는 가스가 새는 것을 방지할 수 있는 재질로서 다양하게 사용될 수 있고, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 재질을 사용하는 것이 바람직하다. The first, second, and
도 11a 및 도 11b는 하부챔버(170)의 평면도로서, 도시된 바와 같이 하부챔버(170)에는 세 개의 동심원 유로, 바람직하게 제 1 챔버 동심원 유로(171), 제 2 챔버 동심원 유로(172), 제 3 챔버 동심원 유로(173)가 형성되어 있으며, 동심원 유로에는 다수의 홀(가스 분사구 및 가스 흡입구)이 형성되어 있다. 11A and 11B are top views of the
또한, 제 1 챔버 동심원 유로(171)의 내부에는 홀이 형성되어 있고, 상기 홀 에는 다수개의 정화가스 주입구(174)가 형성되어 있다. In addition, a hole is formed in the first chamber
제 1 유로 형성판(130)의 금속원료 공급유로(131)와, 보호막용 가스 공급유로(132)는 상기 제 1 챔버 동심원 유로(171)까지 형성되어 있다. 제 2 유로 형성판(150)의 제 1 배출유로(153) 또한 제 1 챔버 동심원 유로(171)까지 형성되어 있어, 박막증착 후 잔류가스를 제 1 배출유로(153)를 통해 제 1 배기구(114a)로 배출할 수 있다. The metal raw
제 2 유로 형성판(150)의 제 1 고압가스 공급유로(151)는 제 2 챔버 동심원 유로(172)까지 형성되어 있고, 제 2 챔버 동심원 유로(172)까지 주입된 가스는 제 2 챔버 동심원 유로(172)에 형성된 정화가스 분사구(175)를 통해 챔버 외부로 강하게 분사되고, 분사된 가스는 다시 제 1 챔버 동심원 유로(171) 및 제 3 챔버 동심원 유로(173)에 형성되어 있는 홀(가스 흡입구)로 흡입되어 들어가면서 에어커튼이 형성된다. The first high pressure
배기부(600)에서 펌프를 이용하여 공기를 흡입하면, 하부챔버에 형성되어 대상체(P)와 챔버 사이의 공간 내에 존재하는 부산물, 고압가스 및 대기 중의 가스를 흡입하게 되고, 흡입된 가스는 상기의 제 1 및 제 2 배출유로(153,164)를 따라 이동하여 배기구(114a,114b)를 통해 배출된다. When the air is sucked in by using the pump in the
이때, 다수개의 정화가스 분사구가 하부챔버의 제 2 챔버 동심원 유로(172)에 형성되어 있어, 많은 양의 금속입자, 고압가스 및 대기 중의 가스를 균일하게 빠른 시간에 배출할 수 있으며, 제 1 챔버 동심원 유로(171) 및 제 3 챔버 동심원 유로(173)에 형성되어 있는 다수개의 가스 흡입구는 제 2 챔버 동심원 유로(172)의 가스 분사구보다 크게 형성되어 있는 것이 바람직하다. In this case, a plurality of purge gas injection holes are formed in the second chamber
또한, 상기 정화가스 주입구(174)는 제 2 유로 형성판(130)의 제 2 고압가스 공급유로(152)와 연결이 되어 있어, 주입된 고압가스는 광학창에 분사된다. In addition, the
도 12 는 도 11b 의 B-B선에 따른 단면도로서, 도시된 바와 같이 제 2 고압가스 공급유로(152)로 유입된 가스는 정화가스 주입구(174)와 정화 가스 분사구(175)를 통해 광학창으로 분사된다. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 11B, in which the gas introduced into the second high pressure
상기 정화가스 분사구(175)는 비스듬하게 형성되어 있으며, 수평과 65도 정도로 형성되는 것이 바람직하다. 도면에서 153은 제 1 배출 유로, 151은 제 1 고압가스 공급유로, 164는 제 2 배출유로를 표시한 것이다. The purge
주입된 고압가스 중 일부는 제 1 고압가스 공급유로(151)를 통해 기판 등의 대상체(P)로 분사되고 제 1 배출유로(153) 또는 제 2 배출 유로(164)로 흡입되면서 에어커튼을 형성하게 된다. Some of the injected high pressure gas is injected into the object P such as a substrate through the first high pressure
도 13 은 본 발명의 일실시예에 따른 박막증착 방법에 관한 전체 흐름도로서, 도시된 바와 같이 박막증착 대상체(P)의 상부에 소정의 이격간격을 두고 챔버(100)를 배치하고(S100), 박막증착용 가스를 이용하여 챔버(100)에 박막증착용 금속원료를 공급한 후(S200), 상기 챔버에 레이저를 조사하여 박막을 증착한다(300).FIG. 13 is a flowchart illustrating a thin film deposition method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, a chamber 100 is disposed at a predetermined interval on the thin film deposition object P (S100). After supplying the thin film deposition metal raw material to the chamber 100 by using the thin film deposition gas (S200), a laser is irradiated to the chamber to deposit a thin film (300).
이후, 보호막용 가스를 이용하여 상기 챔버에 보호막용 원료를 공급한 후(S400), 챔버에 레이저를 조사하여 보호막을 증착하며(S500), 상기 증착 후 잔류 하는 가스를 챔버의 제 1 배출유로(153) 및 제 2 배출유로(164)를 통해 배출한다(S600).Thereafter, after supplying the protective film raw material to the chamber using the gas for the protective film (S400), by irradiating a laser to the chamber to deposit a protective film (S500), the gas remaining after the deposition to the first discharge passage of the chamber ( 153 and the
이상 상술한 것과 같이, 본 발명에 의하면, 박막증착을 위한 금속원료와 보호막 증착을 위한 원료 주입을 위한 유로가 별개로 형성된 박막증착 장치를 제공할 수 있다. 따라서, 상기와 같은 박막증착 장치를 이용하면, 박막증착 후 보호막을 증착하여 금속박막을 보호할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a thin film deposition apparatus in which a metal material for thin film deposition and a flow path for raw material injection for protective film deposition are separately formed. Therefore, using the thin film deposition apparatus as described above, it is possible to protect the metal thin film by depositing a protective film after thin film deposition.
또한 본 발명에 의하면, 챔버 내부에 유로 형성판을 구비하여 챔버 내부로 주입되는 주입가스의 유로를 조절하여 목적과 기능에 따라 가스의 유로를 조절할 수 있다. In addition, according to the present invention, by providing a flow path forming plate in the chamber, it is possible to control the flow path of the injection gas injected into the chamber according to the purpose and function of the gas flow path.
그리고 본 발명에 의하면, 챔버에 형성된 2장의 유로 형성판 사이에, 동일한 모양의 유로가 형성된 실링부재를 삽입 접착함으로써 가스가 새는 것을 방지할 수 있다. According to the present invention, gas leakage can be prevented by inserting and bonding the sealing member in which the flow path of the same shape was formed between two flow path forming plates formed in the chamber.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. As described above and described with reference to a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as described above, it is a deviation from the scope of the technical idea It will be understood by those skilled in the art that many modifications and variations can be made to the invention without departing from the scope of the invention. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.
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