KR101018644B1

KR101018644B1 - 증착장치 및 이를 이용한 증착방법

Info

Publication number: KR101018644B1
Application number: KR1020080087763A
Authority: KR
Inventors: 강창호; 권현구; 남궁성태; 손성관
Original assignee: 에스엔유 프리시젼 주식회사
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2011-03-03
Also published as: JP5280542B2; CN102217038B; KR20100028836A; TWI410604B; TW201024656A; CN102217038A; WO2010027178A3; JP2012502177A; WO2010027178A2

Abstract

본 발명에 따른 증착장치는 반응 공간을 형성하는 공정 챔버와, 공정 챔버에 연결된 이송 챔버와, 공정 챔버 내에 위치하여 기판을 안치하는 기판안치수단과, 기판안치수단과 대향 배치되고 원료물질을 저장하는 증착원과, 이송 챔버에 설치되어 기판에 증착된 증착막의 실제 두께를 직접 측정하는 두께 측정 수단을 포함한다.

본 발명은 두께 측정 수단을 구비하는 증착장치를 이용하여 박막이 증착되는 기판에 형성된 증착막의 실제 두께를 직접 측정하여 모니터링 할 수 있다. 이에, 기판에 증착된 증착막의 실제 두께를 실시간으로 모니터링하고, 상기 증착막의 실제 두께를 제어하는 증착 제어 두께를 실시간으로 보정함으로써, 증착막의 두께를 정확하게 제어할 수 있다. 이로 인해, 기판에 형성되는 소자의 신뢰성 및 생산 수율을 향상시킬 수 있다.

두께측정, 두께 측정 수단

Description

증착장치 및 이를 이용한 증착방법{Evaporation apparatus and evaporation method the same}

본 발명은 증착장치 및 이를 이용한 증착방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판에 증착되는 증착막의 실제 두께를 실시간으로 모니터링할 수 있는 증착장치 및 증착방법에 관한 것이다.

액정표지장치(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 디스플레이 장치(Plasma Display panel : PDP)에 이어 유기발광소자(Organic Light Emitting Deivce : OLED)는 차세대 주목받고 있는 디스플레이 장치이다.

이러한 유기발광소자는 기판상에 양전극, 유기물층, 음전극을 순서대로 형성하고, 양전극과 음전극 사이에 전압을 걸어줌으로써 전자와 정공이 각각 유기물층으로 이동한 후 재결합하여 빛을 발생시키는 방식이다. 이때 전술한 여러 가지 층 중에서 유기물층은 일반적으로 열증착(Thermal Deposition)방법에 의하여 형성된다. 종래의 유기물층을 형성하기 위한 증착장치에는 기판에 증착되는 증착막의 두께를 모니터링하기 위하여 센서가 마련된다. 이 센서는 유기물을 가열하여 증발시키는 증착원에 노출되도록 배치되어, 센서에 부착되어 감지되는 유기물의 양을 검 출하여 증착막의 두께로 환산한다. 즉, 센서를 이용하여 간접적으로 기판에 증착되는 증착막의 두께를 감지한다. 그러나 이러한 방식은 실제로 기판에 증착되는 증착막의 두께를 측정하지 않는 간접적인 방식이므로 두께 측정의 정확도가 떨어지며, 증착막의 실제 두께를 실시간으로 모니터링하지 못하는 문제점이 있다. 또한, 실제 증착막의 두께를 확인할 방법이 없어, 증착 공정이 종료된 후 소자의 특성 평가시에 두께 불량이 발견되어 소자 생산수율을 감소시키는 문제가 야기된다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 기판에 증착되는 증착막의 실제 두께를 측정할 수 있는 두께 측정 수단을 구비하는 증착장치 및 이를 이용한 증착방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 증착장치는 반응 공간을 형성하는 공정 챔버와, 상기 공정 챔버에 연결된 이송 챔버와,상기 공정 챔버 내에 위치하여 기판을 안치하는 기판안치수단과, 상기 기판안치수단과 대향 배치되고 원료물질을 저장하는 증착원과, 상기 이송 챔버에 설치되어 기판에 증착된 증착막의 실제 두께를 직접 측정하는 두께 측정 수단을 포함한다.

상기 두께 측정 수단으로 엘립소미터를 사용한다.

상기 엘립소미터가 배치된 이송 챔버의 일단부에는 투과창이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 공정 챔버 내 일측에 마련되어 증착원으로부터 증발되는 원료물질의 양을 감지하여 증착막의 환산 두께로 산출하는 센서를 포함한다.

상기 공정 챔버 및 이송 챔버를 복수개로 마련하여 일방향으로 연결하고, 상기 복수의 공정 챔버 각각에는 증착원이 설치되고, 상기 복수의 이송 챔버 각각에는 두께 측정 수단이 설치된다.

상기 센서에 연결되어 기판에 증착되는 증착막의 두께를 조절하는 모니터링 부를 포함한다.

상기 모니터링부는 증착원과 연결되어 상기 증착원에 공급되는 전원 및 증착 공정 시간을 제어하는 제어부가 연결된다.

상기 기판안치수단의 하부에는 마스크 홀더가 연결되고, 상기 마스크 홀더에는 쉐도우 마스크가 장착된다.

상기 쉐도우 마스크의 개방된 영역 중 상기 기판의 비활성 영역에 대응 배치되고, 적어도 하나의 마스크 패턴을 포함하는 보조 마스크를 더 포함한다.

상기 보조 마스크의 양 끝단에는 상기 보조 마스크를 이동시켜, 마스크 패턴의 위치를 변경시키는 구동부가 연결되고, 상기 구동부는 마스크 홀더에 연결된다.

본 발명에 따른 증착 방법은 챔버 내에 기판을 마련하는 단계와, 상기 기판에 증착막을 형성하는 단계와, 상기 기판을 이송 챔버 내로 이동시켜, 상기 기판에 형성된 증착막의 실제 두께를 직접 측정하는 단계와, 상기 증착막의 실제 두께와 목표 두께를 비교하는 단계와, 상기 두께 비교 결과에 따라 공정 조건을 조절하는 단계를 포함한다.

상기 공정 조건을 조절하는 단계 후에, 다음 공정에서 이어지는 증착막은 조절된 공정 조건에 의해 형성된다.

상기 기판에 증착막을 형성하는 단계 전에 목표 두께 및 증착 제어 두께를 설정하는 단계를 포함한다.

상기 기판에 증착막을 형성하는 동안 센서에서 원료물질의 양을 감지하여 증착막의 환산 두께로 산출하는 단계를 포함한다.

상기 환산 두께가 증착 제어 두께에 도달할 때 증착 공정을 중지한다.

상기 두께 비교 결과에 따라 공정 조건을 조절하는 단계는 증착 제어 두께의 설정값을 변경한다.

상기 기판은 활성 영역과 비활성 영역을 포함하며, 상기 비활성 영역에 형성된 증착막의 실제 두께를 측정한다.

상기 조절된 공정 조건에 의해 형성된 증착막의 실제 두께와 이전 공정에서 형성된 증착막의 실제 두께의 평균 두께를 목표 두께와 비교한다.

상기 증착막의 실제 두께와 목표 두께를 비교하여 공정 조건을 조절한 후, 상기 기판에 연속적으로 다른 원료물질을 증착한다.

상기 증착막이 형성된 기판이 안치된 기판안치수단을 일 방향으로 연결된 복수개의 공정 챔버 중 어느 하나의 공정 챔버 내로 이동시켜, 상기 기판에 연속적으로 다른 원료물질을 증착한다.

상기 기판에 연속적으로 다른 원료물질을 증착하는 단계 전에 보조 마스크의 마스크 패턴의 위치를 변경하여, 상기 마스크 패턴에 의해 노출되는 상기 기판의 비활성 영역의 위치를 변경하는 단계를 더 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 두께 측정 수단을 구비하는 증착장치를 이용하여 박막이 증착되는 기판에 형성된 증착막의 실제 두께를 직접 측정하여 모니터링 할 수 있다. 이에, 본 발명은 기판에 증착된 증착막의 실제 두께를 실시간으로 모니터링하고, 상기 증착막의 실제 두께를 제어하는 증착 제어 두께를 실시간으로 보 정함으로써, 증착막의 두께를 정확하게 제어할 수 있다. 이로 인해, 기판에 형성되는 소자의 신뢰성 및 생산 수율을 향상시킬 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증착장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 증착장치는 공정 챔버(100)와, 공정 챔버(100)의 상측 측부에 연결된 이송 챔버(110)와, 공정 챔버(100) 내 상부에 연결되고 기판(200)이 안치되는 기판안치수단(300)과, 기판안치수단(300)의 하부에 연결된 마스크 홀더(320)와, 마스크 홀더(320)에 장착되는 쉐도우 마스크(330)와, 기판안치수단(300)과 대향 배치된 증착원(400)과, 이송 챔버(110) 하부의 외벽에 설치된 두께 측정 수단(500)과, 이송 챔버(110) 내에 설치되어 공정 챔버(100) 내에 기판(200)을 상기 이송 챔버(110) 내로 이동시키는 로봇암(150)을 포함한다. 또한, 공정 챔버(100) 내 일측에 위치하여 증착원(400)에서 증발되는 원료물질의 양을 감지하는 센서(600)와, 기판안치수단(300)과 증착원(400) 사이 공간에 위치하는 셔터(미도시)를 포함한다. 그리고, 공정 챔버(100)의 일측에 마련된 진공 조절부(700)와, 공정 챔버(100)의 측벽에 위치하는 제 1 기판 출입구(801)와, 공정 챔버(100)와 이송 챔버(110) 사이에 위치하는 도어(미도시)와, 이송 챔버(110)의 측벽에 위치하는 제 2 기판 출입구(802)를 포함한다.

공정 챔버(100)는 원통 형상 또는 사각 박스 형상으로 제작되며, 내부에는 기판(200)을 처리할 수 있는 소정의 반응공간이 마련된다. 이에 한정되지 않고, 공정 챔버(100)는 기판(200)의 형상에 대응 되도록 제작되는 것이 바람직하다. 공정 챔버(100)의 일측벽에는 기판(200)의 인입이 이루어지는 제 1 기판 출입구(801)가 형성되며, 이러한 기판 출입구(801)는 공정 챔버(100)의 타측벽에도 형성될 수 있다. 또한, 공정 챔버(100)에 설치되는 진공 조절부(700)는 공정 챔버(100)의 일측에 결합되는 게이트(710)와, 게이트(710)와 연결된 배관(720)과, 배관(720)과 연결된 진공펌프(730)를 포함한다. 게이트(710)는 공정 챔버(100) 내를 밀폐 또는 개방시키는 역할을 하며 상기 게이트(710)에는 배관(720) 및 진공 펌프(730)가 연결된다. 이로부터, 게이트(710)를 개방하고 진공펌프(730)를 이용하여 공정 챔버(100)내의 진공을 형성할 수 있다.

기판안치수단(300)은 공정 챔버(100) 내 상측에 마련되어 공정 챔버(100) 내로 인입된 기판(200)을 지지하는 역할을 한다. 이러한 기판안치수단(300)은 기판(200)을 지지하는 지지부(301)와, 지지부(301)의 상부에 연결되어 지지부(301)를 회전시키는 구동축(302)을 포함한다. 이때, 구동축(302)에는 상기 구동축(302)을 회전시키는 동력부(미도시)와 연결된다.

마스크 홀더(320)는 기판안치수단(300)의 하부에 연결되며, 상기 마스크 홀더(320)에 증착용 쉐도우 마스크(330)가 안치된다. 여기서 쉐도우 마스크(330)는 기판(200)상에 원료물질이 패터닝되어 증착될 수 있도록 한다.

증착원(400)은 기판안치수단(300)과 대응 배치되어 증착원(400)의 내부공간에 저장된 원료물질을 증발시켜 증발된 원료물질을 기판(200)의 일면에 제공하는 역할을 한다. 여기서, 본 실시예에 따른 증착원(400)은 점 증착원(400)이다. 물론 이에 한정되지 않고, 증착원(400)은 선형증착원으로 제작될 수도 있다. 증착원(400)은 도가니(411)와, 상기 도가니(411)를 가열시키는 히터(412)를 포함한다. 여기서, 도가니(411)는 상부가 개방되고 내부에 원료물질을 저장할 수 있는 소정 공간이 마련된 형상으로 제작된다. 히터(412)는 도가니(411)의 측면 및 하부 중 적어도 어느 하나의 영역에 배치된다. 상기 히터(412)를 이용하여 도가니(411)를 가열시켜 도가니(411)의 내부공간에 저장된 원료물질 예를 들면, 유기물을 가열시켜 증발시킬 수 있다. 히터(412)는 온도 조절부(130)와 연결되고, 상기 온도 조절부(130)에서 히터(412)로 전원을 공급한다. 이때, 온도 조절부(130)에서 히터(412)로 공급되는 전원에 따라 도가니(411) 내의 온도가 달라진다. 또한, 온도 조절부(130)는 제어부(120)와 연결된다. 제어부(120)는 기판(200)에 증착된 증착막의 실제 두께에 따라 온도 조절부(130)로부터 히터(412)에 가해지는 전원을 조절하는 역할을 한다.

기판안치수단(300)과 증착원(400) 사이에는 셔터(미도시)가 더 마련될 수 있으며, 이러한 셔터(미도시)는 증발된 원료물질의 이동 경로를 제어하는 역할을 한다. 여기서 셔터(미도시)의 형상은 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

공정 챔버(100) 내 일측에는 증착원(400)에서 증발되는 원료물질의 양을 감 지하는 센서(600)가 마련된다. 원료물질이 증발되면, 센서(600)는 이를 감지하여 상기 센서(600)에서 감지되는 원료물질의 양을 증착두께로 환산한다. 즉, 센서(600)에 감지되는 원료물질의 양을 센서(600)에 증착되는 증착막의 환산 두께로 산출한다. 따라서, 증착이 진행되는 동안 실시간으로 센서(600)에 증착된 증착막의 환산 두께를 통해 기판(200)에 증착되는 증착막의 두께를 간접적으로 검출한다. 하지만, 센서(600)에 의해 검출된 증착막의 두께는 센서(600)에 감지되는 원료물질의 양으로부터 검출한 간접적인 두께이기 때문에, 기판(200)에 증착된 증착막의 실제 두께와 다를 수 있다. 센서(600)는 증착원(400)에서 증발되어 분사되는 원료물질의 양을 감지할 수 있는 어떠한 센서(600)도 사용할 수 있다. 예를 들면, 수정진동자를 구비하는 센서(600)일 수 있다.

센서(600)는 증착이 진행되는 동안 상기 센서(600)로부터 얻어지는 증착막의 두께를 실시간으로 디스플레이하고, 센서(600)에 증착되는 증착막의 두께를 제어하는 모니터링부(140)와 연결된다. 모니터링부(140)에는 기판(200) 상에 증착하고자 하는 목표 두께 및 센서(600)에 증착되는 증착막의 두께를 조절하는 증착 제어 두께가 입력된다. 이러한, 모니터링부(140)는 증착원(400)에 가해지는 전원을 제어하는 제어부(120)와 연결된다. 이에, 증착원(400)을 가열하여 원료물질을 기판(200)에 증착하는 동안 센서(600)에서는 상기 센서(600)에 감지되는 원료물질의 양을 센서(600)에 증착된 증착 두께로 환산하고, 증착막의 환산 두께가 증착 제어 두께에 도달하면 증착공정이 중지된다. 즉, 모니터링부(140)에서 제어부(120)로 신호를 보내면, 상기 제어부(120)는 온도 조절부(130)를 제어하여 히터(412)에 가해지는 전 원 공급을 중지하고, 증착 공정을 중지시킨다.

이송 챔버(110)는 증착 공정을 실시하는 공정 챔버(100)의 측부에 연결된다. 또한, 이송 챔버(110)는 원통 형상 또는 사각 박스 형상으로 제작될 수 있다. 이에 한정되지 않고 이송 챔버(110)는 기판(200)의 형상에 대응 되도록 제작되는 것이 바람직하다. 이송 챔버(110)의 일측벽에는 기판(200)의 반출이 이루어지는 제 2 기판 출입구(802)가 위치한다. 또한 도시되지는 않았지만, 이송 챔버(110)에는 상기 이송 챔버(110)의 내부를 진공 및 대기압으로 변화 가능하도록하는 진공 조절부(미도시)가 연결된다.

로봇암(150)은 공정 챔버(100) 내에 위치하여, 원료 물질이 증착된 기판(200)을 이송 챔버(110) 내로 이송시킨다. 여기서, 로봇암(150)은 공정 챔버(100) 내의 기판(200)을 이송 챔버(110) 내로 이동시킬 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하다. 본 실시예에 따른 로봇암(150)은 안테나와 같이 신장 및 수축이 가능한 장치를 사용한다. 이러한 로봇암(150)을 이용하여 공정 챔버(100) 내에 위치하는 기판(200)을 이송 챔버(110) 하부의 외벽에 위치하는 두께 측정 수단(500)과 대응 배치되도록 이동시킨다. 이후, 기판(200)이 로봇암(150)에 안치된 상태에서, 상기 기판(200) 상에 형성된 증착막의 실제 두께를 두께 측정 수단(500)을 이용하여 측정한다. 그리고, 로봇암(150)을 이용하여 기판(200)을 이송 챔버(110)의 일측벽에 배치된 제 2 기판 출입구(802)를 통해 배출한다.

본 실시예에 따른 증착장치는 기판(200)에 증착된 증착막의 실제 두께를 측정할 수 있는 두께 측정 수단(500)을 구비한다. 도 1 을 참조하면, 두께 측정 수 단(500)은 이송 챔버(110) 하부의 외벽에 설치된다. 두께 측정 수단(500)은 기판(200)상에 증착된 증착막의 두께를 직접 측정함으로써 상기 증착막의 실제 두께를 산출할 수 있다. 본 실시예에 따른 두께 측정 수단(500)은 광을 이용하여 증착막의 실제 두께를 측정하는 엘립소미터(ellipsometer)이다. 엘립소미터는 측정 대상막에 레이저 등의 광을 조사하고, 이 측정 대상막의 표면으로부터 반사하는 광의 편광 상태의 변화를 해석함으로써, 증착막의 두께를 측정한다. 두께 측정 수단(500)은 레이저광 등의 광을 조사하는 광 조사수단(511)과, 증착된 박막에서 반사된 광을 검출하는 검출수단(512)을 포함한다. 그리고, 두께 측정 수단(500)이 배치된 이송 챔버(110) 하부에는 광 조사수단(511)으로부터 방사되는 광을 투과하기 위한 제 1 플레이트(521)와, 증착막에서 반사된 광이 검출수단(512)이 위치한 방향으로 투과될 수 있도록 하는 제 2 플레이트(522)가 마련된다. 이때, 제 1 및 제 2 플레이트(521, 522)는 광을 투과하는 광 투과성 물질로 제작된다. 기판(200)에 증착된 증착막의 두께 측정을 위해 광이 조사되는 측정점은 기판(200)의 비활성 영역인 것이 바람직하다. 이를 위해, 로봇암(150)을 이용하여 기판(200)을 이동시켜, 상기 로봇암(150)에 안치된 기판(200)의 비활성 영역이 두께 측정 수단(500)에 대응 위치하도록 한다. 이와 같이, 기판(200)의 비활성 영역에 증착된 증착막의 실제 두께를 측정함으로써, 상기 기판(100)의 활성 영역에 증착된 증착막의 실제 두께를 알 수 있다. 이때, 두께 측정 수단(500)은 모니터링부(140)와 연결된다.

하기에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 증착장치를 이용하여 증착막의 두께를 제어하는 과정을 설명한다.

도 2는 실시예에 따른 증착장치를 이용하여 증착막의 두께를 제어하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

먼저, 모니터링부(140)에 증착하고자 하는 목표 두께 및 증착 제어 두께를 설정한다(S100). 증착 제어 두께의 초기값은 목표 두께와 동일하다. 그리고, 온도 조절부(130)를 통해 히터(412)에 전원을 공급하고, 원료물질이 저장된 도가니(411)를 가열하여 기판(200)상에 증착막을 형성한다(S200). 증착막이 형성되는 동안 센서(600)는 상기 센서(600)에 감지되는 원료물질의 양을 실시간으로 감지하고, 감지된 원료물질의 양을 증착막의 환산 두께로 산출한다(S300). 이렇게 산출된 증착막의 환산 두께는 모니터링부(140)에 실시간으로 디스플레이된다. 센서(600)에 의해 산출된 증착막의 환산 두께와 모니터링부(140)에 설정된 증착 제어 두께를 계속 비교하여(S400), 환산 두께가 증착 제어 두께에 도달하면 증착 공정이 중지된다. 증착 제어 두께에 의해 조절되어 공정이 중지된 후, 기판(200)에 증착된 증착막의 실제 두께를 두께 측정 수단(500)을 통해 측정한다(S500). 이때, 공정 챔버(100)와 이송 챔버(110) 사이에 배치된 도어(미도시)를 오픈하고, 로봇암(150)을 이용하여 기판(200)을 이송 챔버(110) 내로 이동시킨 후, 상기 이송 챔버(110) 하부의 외벽에 배치된 두께 측정 수단(500)을 이용하여 증착막의 실제 두께를 측정한다(S500).

이어서, 증착막의 실제 두께를 목표 두께와 비교하거나, 실제 두께의 평균값을 목표 두께와 비교한다(S600). 예를 들어, 공정 챔버(100) 내로 인입되어 증착막이 형성된 제 1 기판의 경우, 상기 제 1 기판에 형성된 증착막의 실제 두께와 목표 두께를 비교한다. 그리고, 제 1 기판에 이어서 제 2 기판에 증착막이 형성되면, 제 1 기판과 제 2 기판에 형성된 증착막의 실제 두께의 평균값과 목표 두께를 비교한다. 또한, 제 2 기판에 이어서 제 3 기판 내지 제 10 기판에 연속적으로 증착막이 형성되면, 매 증착 공정 시마다 제 1 기판 내지 제 10 기판에 형성된 증착막의 실제 두께의 평균값을 목표 두께와 비교한다. 본 실시예에서는 최근 10개의 기판(200)을 대상으로 각 기판(200)에 형성된 증착막의 실제 두께의 평균값을 계산하여 목표 두께와 비교한다. 예를 들어, 제 10 기판에 이어서 제 11 기판에 증착막이 형성되면, 제 2 기판 내지 제 11 기판에 형성된 증착막의 실제 두께의 평균값을 목표 두께와 비교한다. 물론 이에 한정되지 않고 다양한 개수의 기판(200)을 대상으로 평균값을 계산하고, 이를 목표 두께와 비교할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는 매 증착 공정 시마다 기판(200)상에 형성된 증착막의 실제 두께를 목표 두께와 비교하거나, 증착막의 실제 두께의 평균값을 목표 두께와 비교 한 후(S600), 증착 제어 두께를 보정한다(S700). 그리고, 다음 공정에서 이어지는 증착막의 두께는 보정된 증착 제어 두께에 의해 조절되어 형성된다(S800). 따라서, 매 증착 공정시마다 기판(200)상에 형성된 증착막의 실제 두께를 측정하고 목표 두께와 비교하여 증착 제어 두께를 보정함으로써, 기판(200)상에 신뢰할 수 있는 두께의 증착막을 형성할 수 있다.

본 실시예에서는 센서(600)에서 산출되는 증착막의 환산 두께를 이용하여 기판(200)에 증착되는 증착막의 두께를 조절하였으나, 이에 한정되지 않고, 증착막의 환산 두께를 이용하지 않고도 기판(200)에 증착되는 증착막의 두께를 제어할 수 있다. 즉, 모니터링부(140)에 증착하고자 하는 목표 두께를 설정한다. 그리고, 히 터(412)에 전원을 공급하여 원료물질이 저장된 도가니(411)를 가열하고, 기판(100) 상에 증착막을 형성한다. 증착 공정 종료 후, 기판(200)에 형성된 증착막의 실제 두께를 두께 측정 수단(500)을 이용하여 측정하고, 이를 목표 두께와 비교한다. 증착막의 실제 두께가 목표 두께와 일치하지 않은 경우, 증착 속도 및 히터(412)에 가해지는 전원 등의 공정 조건을 수정한다. 그리고, 다음 공정에서는 수정한 공정 조건에 의해 조절되어 증착막이 형성된다.

도 3은 본 발명의 실시예의 변형예에 따른 증착장치의 요부를 나타낸 계략도이다. 도 4(a)는 변형예에 따른 도 3의 A영역의 평면도이다. 도 4(b)는 도 4(a) 의 B-B' 선에 대해 자른 단면도이다. 도 4(c)는 변형예에 따른 보조 마스크를 계략적으로 도시한 개념도이다.

하기에서는 도 3을 참조하여 실시예의 변형예에 따른 증착장치를 설명한다.

도 3을 참조하면 변형예에 따른 증착장치는 인라인(in-line) 증착장치로써, 복수의 공정 챔버(100a, 100b, 100c) 및 복수의 이송 챔버(110a, 110b, 110c : 110)가 일 방향으로 나열된 형상으로 제작된다. 예를 들면, 도 1의 증착 공정 챔버(100) 및 이송 챔버(110)를 복수개로 마련하여 일방향으로 연결하여 제작할 수 있다. 이에, 변형예에 따른 증착장치를 이용하여 단일 기판(200)에 연속적으로 증착막을 형성할 수 있다. 본 변형예에서는 3개의 공정 챔버(100a, 100b, 100c) 및 3개의 이송 챔버(110a, 110b, 110c)를 포함한 인라인(in-line) 증착장치를 제작하였으나 이에 한정되지 않고 다양한 개수로 제작될 수 있다.

도 3을 참조하면, 공정 챔버(100a, 100b, 100c : 100) 각각에는 증착 원(400a, 400b, 400c)을 포함한다. 각 증착원(400a, 400b, 400c)은 서로 다른 원료물질을 저장하는 것이 바람직하다. 또한, 각 공정 챔버(100a, 100b, 100c)의 사이에는 이송 챔버(110)가 배치되며, 각 이송 챔버(110a, 110b, 110c)의 하부 외벽에는 기판(200)에 증착된 증착막의 실제 두께를 측정하는 두께 측정 수단(500a, 500b, 500c)이 구비된다. 그리고, 복수의 증착원(400a, 400b, 400c) 및 복수의 두께 측정 수단(500a, 500b, 500c)과 대향 배치된 가이드 부재(310)와, 가이드부재(310)에 연결된 기판안치수단(300)과, 기판안치수단(300)의 하부에 연결된 마스크 홀더(320)와, 마스크 홀더(320)에 장착된 쉐도우 마스크(330)와, 마스크 홀더(320)에 연결되어 쉐도우 마스크(330)의 개방된 영역 중 기판(200)의 비활성 영역(200b)에 대응 배치된 보조 마스크(340)를 포함한다. 그리고, 각 공정 챔버(100a, 100b, 100c)와 이송 챔버(110a, 110b, 110c) 사이에는 도어(미도시)가 설치되고, 도어(미도시)가 개방될 때에 기판안치수단(300)이 각 이송 챔버(110a, 110b, 110c) 또는 공정 챔버(100a, 100b, 100c)로 이동한다.

가이드부재(130)는 기판(200)이 안치된 기판안치수단(300)이 각 공정 챔버(110a, 110b, 110c) 및 각 이송 챔버(110a, 110b, 110c) 사이를 이동할 수 있도록 하는 역할을 한다. 여기서 가이드부재(130)는 복수의 증착원(400a, 400b, 400c) 및 복수의 두께 측정 수단(500a, 500b, 500c)이 나열된 연장 방향과 대응되는 형상으로 제작된다. 이에, 가이드부재(310)에 연결된 기판안치수단(300)은 상기 가이드부재(310)를 따라 각 공정 챔버(100a, 100b, 100c)와 각 이송 챔버(110a, 110b, 110c) 사이를 이동할 수 있다.

보조 마스크(340)는 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 쉐도우 마스크(330)의 개방된 영역 중 기판(200)의 비활성 영역(200b)에 대응하여 배치된다. 이러한 보조 마스크(340)는 마스크 패턴(341)을 포함한다. 마스크 패턴(341)은 다양한 개수로 마련될 수 있다. 도 4(b)를 참조하면, 보조 마스크(340)의 마스크 패턴(342)은 쉐도우 마스크(330)의 개방된 영역 중 어느 특정 영역을 노출한다. 이로 인해, 기판(200)의 비활성 영역(200b)에는 보조 마스크(340)의 마스크 패턴(341)에 의해 노출된 영역에 원료물질이 증착된다. 또한, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 보조 마스크(340)의 마스크 패턴(341)은 그 위치가 변경될 수 있다. 이로 인해, 기판(200)의 비활성 영역(200b) 중 마스크 패턴(341)에 의해 노출되는 영역의 위치가 변경된다. 도 4(c)를 참조하면, 보조 마스크(340)의 장 방향의 양 끝단에는 기어부재(342)가 연결되며, 기어부재(342)에는 구동모터(343)가 연결된다. 기어부재(342)는 도 3 및 도 4(a)에 도시된 바와 같이 마스크 홀더(320)에 연결된다. 그리고, 구동모터(343)는 보조 마스크(340)의 정밀한 이동 제어가 가능한 마이크로 무빙 모터 및 스템핑 모터 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한, 보조 마스크(340)의 하부에는 기어부재(342)의 미세 톱니와 결합되어 보조 마스크(340)를 이동시키는 홀(미도시)이 마련된다. 변형예에서는 보조 마스크(340)를 기어부재(342) 및 구동모터(343)를 이용하여 이동시켰으나, 이에 한정되지 않고, 상기 보조 마스크(340)의 마스크 패턴(341)의 위치를 이동시킬 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하다.

단일 기판(200)에 연속적으로 원료물질을 증착할 경우, 제 1 증착원(400a)을 이용하여 원료물질을 증착한 후에 보조 마스크(340)의 마스크 패턴(341)을 이동시키고, 제 2 증착원(400b)을 이용하여 원료물질을 증착한다. 이로 인해, 보조 마스크(340)를 통해 증착된 기판(200)의 비활성 영역(200b)에는 제 1 증착원(400a)을 통해 증착된 제 1 증착막과 제 2 증착원(400b)를 통해 증착된 제 2 증착막이 서로 이격되도록 형성된다.

하기에서는 도 3을 참조하여 변형예에 따른 증착장치의 동작을 설명한다.

먼저, 모니터링부(140)에 증착하고자 하는 목표 두께 및 증착 제어 두께를 설정한다. 그리고, 기판(200)을 제 1 기판 출입구(801)를 통해 제 1 챔버(100a) 내로 인입시키고, 기판(200)을 기판안치수단(300)의 지지부(301)에 안착시킨다. 이때, 제 1 증착원(400a), 제 2 증착원(400b) 및 제 3 증착원(400c)에 저장된 원료물질은 분말형태의 각기 다른 유기물을 사용한다. 기판안치수단(300)의 하부에 연결된 마스크 홀더(320)에는 쉐도우 마스크(330)가 장착되며, 쉐도우 마스크(330)의 개방된 영역 중 기판(200)의 비활성 영역(200b)에 대응하는 위치에는 보조 마스크(340)가 배치된다. 그리고, 기판안치수단(300)의 구동축(302)을 가이드부재(310)를 따라 이동시켜, 구동축(302)에 연결된 지지부(301)가 제 1 증착원(400a) 바로 상측에 위치하도록 한다. 이어서, 제 1 도가니(411a)에 충진된 제 1 유기물(401)을 가열하여 증발시켜, 기판(200) 상에 증착막을 형성한다. 증착막을 형성하는 동안, 제 1 챔버(100a) 내의 일측에 배치된 제 1 센서(600a)는 제 1 유기물(401)의 양을 실시간으로 감지하여 제 1 유기물막(400a)의 환산 두께로 산출한다. 제 1 센서(600a)에 의해 산출된 제 1 유기물막(400a)의 환산 두께가 증착 제어 두께에 도 달하면 증착 공정이 중지된다. 이를 통해, 도 5에 도시된 바와 같이 기판(200)의 활성 영역 (200a) 및 비활성 영역(200b) 각각에 제 1 유기물막(401a)이 형성된다. 이어서, 제 1 유기물막(401a)이 형성된 기판(200)을 제 1 이송 챔버(110a)로 이동시키고, 상기 제 1 이송 챔버(110a)의 하부 외벽에 설치된 제 1 두께 측정 수단(500a)을 이용하여 기판(200)의 비활성 영역(200b)에 증착된 제 1 유기물막(401a)의 실제 두께를 측정한다. 그리고, 제 1 유기물막(401a)의 실제 두께와 목표 두께를 비교하거나, 제 1 유기물막(401a)의 실제 두께의 평균값과 목표 두께를 비교한다. 즉, 공정 챔버(100) 내로 인입되어 제 1 유기물막(401a)이 형성되는 제 1 기판인 경우, 상기 제 1 기판에 형성된 제 1 유기물막(401a)의 실제 두꼐와 목표 두께를 비교한다. 또한, 연속적으로 공정 챔버(100a) 내로 인입되는 복수의 기판(200)중에 제 1 유기물막(401a)이 형성되는 복수번째 기판(200)인 경우, 앞서 제 1 유기물막(401a)이 형성된 복수개의 기판(200) 및 상기 복수번째 기판(200)에 각기 형성된 제 1 유기물막(401a)의 실제 두께의 평균값을 목표 두께와 비교한다. 그리고, 모니터링부(140)의 증착 제어 두께를 보정한 후, 다음 공정에서 제 1 유기물막(401a)의 두께는 보정된 증착 제어 두께에 의해 조절되어 형성된다.

이후, 제 1 유기물막(400a)이 형성된 기판(200)을 제 2 공정 챔버(100b) 및 제 2 이송 챔버(110b) 그리고 제 3 공정 챔버(100c) 및 제 3 이송 챔버(110c) 내로 이동시킨 후, 제 1 공정 챔버(100a) 및 제 2 이송 챔버(110c) 내에서 진행된 과정을 반복한다. 단, 제 2 유기물(402) 및 제 3 유기물(403)을 증착하는 단계 전에, 보조 마스크(340)에 연결된 기어부재(342)를 회전시켜 보조 마스크(340)의 마스크 패턴(341)의 위치를 변경시킨다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(200)의 비활성 영역(200b)에 형성되는 제 1 유기물막(401a), 제 2 유기물막(402a) 및 제 3 유기물막(403a)이 서로 이격되어 형성되도록 보조 마스크(430)의 위치를 변경시킨다. 그리고, 제 1 유기물막(401a), 제 2 유기물막(402a) 및 제 3 유기물막(403a)이 형성된 기판(200)을 제 2 기판 출입구(802)를 통해 반출한다.

또한 변형예에 따른 증착원(400a, 400b, 400c)은 점 증착원을 사용하였으나, 이에 한정되지 않고, 증착원(400a, 400b, 400c)으로 선형 증착원을 사용할 수도 있다. 그리고, 두께 측정 수단(500)을 통해 측정되는 유기물막의 측정점의 위치를 서로 다르게 하여 복수번 측정한다. 이를 통해, 서로 다른 위치에서 측정된 유기물막의 두께를 비교함으로써, 기판(200) 상에 형성된 증착막의 균일도, 선형증착원을 구성하는 각 개구부의 막힘 여부 및 증착율을 확인할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 원료물질로 유기물을 사용하였으나 이에 한정되지 않고 무기물 및 금속 등 다양한 재료들이 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증착장치를 나타낸 도면.

도 2는 본 실시예에 따른 증착장치를 이용하여 증착막의 두께를 제어하는 과정을 설명하기 위한 순서도.

도 3은 본 발명의 실시예의 변형예에 따른 증착장치의 요부를 나타낸 계략도.

도 4(a)는 변형예에 따른 도 3의 A 영역의 평면도.

도 4(b)는 도 4(a)의 B-B' 선에 대해 자른 단면도.

도 4(c)는 변형예에 따른 보조 마스크를 계략적으로 도시한 개념도.

<도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명>

100 : 공정 챔버 110 : 이송 챔버

140: 모니터링부 200: 기판

500 : 두께 측정 수단 600 : 센서

Claims

반응 공간을 형성하는 공정 챔버;

상기 공정 챔버에 연결된 이송 챔버;

상기 공정 챔버 내에 위치하여 기판을 안치하는 기판안치수단;

상기 기판안치수단과 대향 배치되고 원료물질을 저장하는 증착원;

상기 이송 챔버에 설치되어 기판에 증착된 증착막의 실제 두께를 직접 측정하는 두께 측정 수단을 포함하는 증착장치.
청구항 1에 있어서,

상기 두께 측정 수단으로 엘립소미터를 사용하는 증착장치.
청구항 2에 있어서,

상기 엘립소미터가 배치된 이송 챔버의 일단부에는 투과창이 설치되는 증착장치.
청구항 1에 있어서,

상기 공정 챔버 내 일측에 마련되어 증착원으로부터 증발되는 원료물질의 양을 감지하여 증착막의 환산 두께로 산출하는 센서를 포함하는 증착장치.
청구항 1에 있어서,

상기 공정 챔버 및 이송 챔버를 복수개로 마련하여 일방향으로 연결하고, 상기 복수의 공정 챔버 각각에는 증착원이 설치되고, 상기 복수의 이송 챔버 각각에는 두께 측정 수단이 설치되는 증착장치.
청구항 4에 있어서,

상기 센서에 연결되어 기판에 증착되는 증착막의 두께를 조절하는 모니터링부를 포함하는 증착장치.
청구항 6에 있어서,

상기 모니터링부는 증착원과 연결되어 상기 증착원에 공급되는 전원 및 증착 공정 시간을 제어하는 제어부 및 두께 측정 수단과 연결되는 증착장치.
청구항 1에 있어서,

상기 기판안치수단의 하부에는 마스크 홀더가 연결되고, 상기 마스크 홀더에는 쉐도우 마스크가 장착되는 증착장치.
청구항 8에 있어서,

상기 쉐도우 마스크의 개방된 영역 중 상기 기판의 비활성 영역에 대응 배치되고, 적어도 하나의 마스크 패턴을 포함하는 보조 마스크를 더 포함하는 증착장 치.
청구항 9에 있어서,

상기 보조 마스크의 양 끝단에는 상기 보조 마스크를 이동시켜, 마스크 패턴의 위치를 변경시키는 구동부가 연결되고, 상기 구동부는 마스크 홀더에 연결되는 증착장치.
반응 공간이 마련된 챔버, 상기 챔버에 연결된 이송 챔버를 구비하는 증착장치의 증착방법에 있어서,

상기 챔버 내에 기판을 마련하는 단계;

상기 기판에 증착막을 형성하는 단계;

상기 기판을 상기 이송 챔버 내로 이동시켜, 상기 기판에 형성된 증착막의 실제 두께를 직접 측정하는 단계;

상기 증착막의 실제 두께와 목표 두께를 비교하는 단계;

상기 두께 비교 결과에 따라 공정 조건을 조절하는 단계를 포함하는 증착방법.
청구항 11에 있어서,

상기 공정 조건을 조절하는 단계 후에, 다음 공정에서 이어지는 증착막은 조절된 공정 조건에 의해 형성되는 증착방법.
청구항 11에 있어서,

상기 기판에 증착막을 형성하는 단계 전에 목표 두께 및 증착 제어 두께를 설정하는 단계를 포함하는 증착방법.
청구항 11에 있어서,

상기 기판에 증착막을 형성하는 동안 원료물질의 양을 감지하여 증착막의 환산 두께로 산출하는 단계를 포함하는 증착방법.
청구항 14에 있어서,

상기 환산 두께가 증착 제어 두께에 도달할 때 증착 공정을 중지하는 증착방법.
청구항 11 내지 15 중 하나에 있어서,

상기 두께 비교 결과에 따라 공정 조건을 조절하는 단계는 증착 제어 두께의 설정값을 변경하는 증착방법.
청구항 11에 있어서,

상기 기판은 활성 영역과 비활성 영역을 포함하며, 상기 비활성 영역에 형성된 증착막의 실제 두께를 측정하는 증착방법.
청구항 12에 있어서,

상기 조절된 공정 조건에 의해 형성된 증착막의 실제 두께와 이전 공정에서 형성된 증착막의 실제 두께의 평균값을 목표 두께와 비교하는 증착방법.
청구항 11에 있어서,

상기 증착막의 실제 두께와 목표 두께를 비교하여 공정 조건을 조절한 후, 상기 기판에 연속적으로 다른 원료물질을 증착하는 증착방법.
청구항 19에 있어서,

상기 기판에 연속적으로 다른 원료물질을 증착하는 단계에 있어서, 상기 기판을 상기 챔버가 배치된 방향으로 이동시켜, 상기 기판의 비활성 영역에 연속적으로 다른 원료물질을 증착하는 증착방법.
청구항 19에 있어서,

상기 기판에 연속적으로 다른 원료물질을 증착하는 단계에 있어서, 상기 다른 원료물질이 상기 기판의 비활성 영역의 서로 다른 위치에 증착되도록 하는 증착방법.