KR101019561B1 - 원료 공급 유닛 및 이를 구비하는 박막 증착 장치 및 원료 공급 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부 공간에 원료 물질이 저장되고, 원료 물질이 증발되는 증발 통로를 구비하는 다수의 증발원과, 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나에서 증발된 원료 물질을 다수의 경로로 분기시켜 배출하는 분배 통로를 구비하는 분배부 및 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나의 증발 통로가 상기 분배부의 분배 통로와 연통되도록 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나를 선택하여 이송하는 이송부를 포함하는 원료 공급 유닛 및 이를 구비하는 박막 증착 장치 및 원료 공급 방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명은 챔버 내부에 원료 물질이 저장된 다수의 증발원을 마련해두고, 원료 물질이 소진되면 증발원을 교체하는 방식으로 원료 물질을 기판에 연속적으로 공급함으로써, 챔버를 개방하여 원료 물질을 교체하지 않고서도 원하는 만큼의 원료 물질을 충분히 공급할 수 있다. 또한, 본 발명은 다량의 원료 물질을 다수의 증발원에 분산시켜 소량으로 공급함으로써, 분말 원료의 기화 시간을 단축시켜 열에 의한 원료 물질의 변성을 방지할 수 있다.
챔버, 유기물, 증발원, 박막, 원료 공급 유닛
Description
본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다량의 원료 물질을 안정적으로 공급하기 위한 원료 공급 유닛 및 이를 구비하는 박막 증착 장치 및 원료 공급 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 소자(OLED: Organic Light Emitted Device)를 제작하는데 있어서, 가장 중요한 공정은 유기 박막을 형성하는 공정이며, 이러한 유기 박막을 형성하기 위해서는 진공 증착 방법이 주로 사용된다.
이러한 진공 증착 방법은 챔버 내에 글라스(glass)와 같은 기판과 파우더(powder) 형태의 원료 물질이 담긴 포인트 소스(point source) 또는 점 증발원과 같은 증발원을 대향 배치하고, 증발원 내에 담긴 파우더 형태의 원료 물질을 증발시켜 증발된 원료 물질을 분사함으로써 기판의 일면에 유기 박막을 형성한다. 최근에는 기판이 대면적화됨에 따라, 포인트 소스 또는 점 증발원으로 알려진 증발원 대신 대면적 기판의 박막 균일도가 확보되는 선형 증발원이 사용된다. 이러한 선형 증발원은 도가니 내에 원료 물질을 저장하고, 저장된 원료 물질을 증발시켜 기판을 향해 분사하는 서로 이격된 복수의 증발홀을 구비한다.
하지만, 기판이 더욱 대면적화됨에 따라 더욱 많은 양의 원료 물질이 필요하게 되었고, 다량의 원료 물질을 저장하기 위해 도가니의 크기도 상당히 커져야 하는 문제점이 발생된다. 또한, 다량의 원료 물질이 도가니 내에 저장된다 해도 다량의 원료 물질을 증발시키기 위해서는 약 144시간 이상으로 장시간 지속적으로 가열해야 하기 때문에, 분말 형태의 물질이 가열되어 증발되는 동안 원료 물질은 열에 의해 변성되는 문제점이 발생된다. 이와 같이 변성된 유기물이 기판의 일면에 증착되면 유기 소자는 발광 특성이 저하되고, 소자의 수명 또한 저하되는 문제점을 야기 시킨다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 원료 물질을 연속적으로 공급하기 위한 원료 공급 유닛 및 이를 구비하는 박막 증착 장치 및 원료 공급 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 원료 물질의 변성 없이 안정적으로 다량의 원료 물질을 공급하기 위한 원료 공급 유닛 및 이를 구비하는 박막 증착 장치 및 원료 공급 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 원료 공급 유닛은, 내부 공간에 원료 물질이 저장되고, 원료 물질이 증발되는 증발 통로를 구비하는 다수의 증발원; 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나에서 증발된 원료 물질을 다수의 경로로 분기시켜 배출하는 분배 통로를 구비하는 분배부; 및 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나의 증발 통로가 상기 분배부의 분배 통로와 연통되도록 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나를 선택하여 이송하는 이송부; 를 포함한다.
상기 이송부는 상기 다수의 증발원이 적재되는 이송 스테이지를 구비하고, 상기 이송 스테이지는 상하 이동, 좌우 이동 및 회전 이동 중 적어도 하나의 방식으로 증발원을 이송하는 것이 바람직하다.
상기 이송부는 상기 이송 스테이지의 상하를 관통하여 형성된 관통홀을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 관통홀을 통과하여 상기 이송 스테이지에 적재된 증발원을 승강시키는 승강부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 승강부는 증발원을 지지하는 지지대 및 상기 지지대에 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 승강부는 다수의 증발원을 동시에 승강시킬 수 있다. 이때, 상기 승강부는 다수의 증발원을 지지하는 다수의 지지대와, 상기 다수의 지지대를 연결하는 연결 부재 및 상기 연결 부재에 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 이송 스테이지 상에는 다수의 증발원이 일렬 구조로 적재되거나, 또는, 상기 이송 스테이지 상에는 다수의 증발원이 원형 구조 또는 다각형 구조로 적재될 수 있다.
상기 다수의 증발원은 증발 통로에서 연장되는 연결 튜브를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 다수의 증발원은 원료 물질의 잔량을 감지하는 센서를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 다수의 증발원은 원료 물질이 저장되는 용기를 더 포함하고, 상기 용기의 내부 또는 외부에 센서가 마련되는 것이 바람직하다.
상기 분배부의 분배 통로는 원료 물질이 공급되는 인입구와 원료 물질이 배출되는 배출구 및 상기 인입구와 상기 배출구 사이에 설치되는 배플판을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 배출구는 분배부의 중심에서 주변으로 갈수록 기판의 외측을 향해 더욱 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따른 박막 증착 장치는, 챔버; 상기 챔버 내에 마련되어 기판을 지지하는 기판 지지부; 및 상기 기판 지지부와 대향 배치되어 기판에 원료 물질을 증발시켜 공급하는 원료 공급 유닛; 를 포함하고, 상기 원료 공급 유닛은 다수의 증발원이 교체되면서 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나로부터 공급된 원료 물질을 공급받는다.
상기 원료 공급 유닛은, 내부 공간에 원료 물질이 저장되고, 원료 물질이 증발되는 증발 통로를 구비하는 다수의 증발원; 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나에서 증발된 원료 물질을 다수의 경로로 분기시켜 배출하는 분배 통로를 구비하는 분배부; 및 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나의 증발 통로가 상기 분배부의 분배 통로와 연통되도록 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나를 선택하여 이송하는 이송부; 를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 원료 공급 유닛 및 상기 기판 지지부 중 적어도 하나에는 기판과 분배부 상호 간의 상대적 이동을 위해 위한 구동 부재가 더 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 원료 공급 방법은, 원료 물질이 충진된 제 1 증발원을 분배부에 결합시켜 원료 물질을 상기 분배부로 공급하는 단계; 상기 원료 물질의 잔량을 감지하여 원료 물질이 소진되면 상기 제 1 증발원을 분리하는 단계; 및 원료 물질이 충진된 제 2 증발원을 상기 분배부에 결합시켜 원료 물질을 분배부로 공급하는 단계; 를 포함한다.
상기 분배부에는 기화 상태로 증발된 원료 물질을 공급되는 것이 바람직하다.
상기 제 1, 제 2 증발원은 동일 챔버 내에 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명은 챔버 내부에 원료 물질이 저장된 다수의 증발원을 마련해두고, 원료 물질이 소진되면 증발원을 교체하는 방식으로 원료 물질을 기판에 연속적으로 공급함으로써, 챔버를 개방하여 원료 물질을 교체하지 않고서도 원하는 만큼의 원료 물질을 충분히 공급할 수 있다.
또한, 본 발명은 다량의 원료 물질을 다수의 증발원에 분산시켜 소량으로 공급함으로써, 분말 원료의 기화 시간을 단축시켜 열에 의한 원료 물질의 변성을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 다수의 증발원에서 증발된 원료 물질을 동시에 또는 선택적으로 분배부에 공급함으로써, 박막 형성에 필요한 원료 물질을 원하는 시점에 충분히 공급할 수 있다. 따라서, 박막 품질을 더욱 향상시킬 수 있고 증착 시간을 더욱 단축시킬 수 있다.
이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다 른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 원료 공급 유닛을 구비하는 박막 증착 장치를 나타낸 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 원료 공급 유닛의 동작을 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 박막 증착 장치는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내에 마련되어 기판(S)을 지지하는 기판 지지부(200)와, 상기 기판 지지부(200)와 대향 배치되어 기판(S)에 원료 물질을 증발시켜 공급하는 원료 공급 유닛(300)을 포함한다. 여기서, 상기 원료 공급 유닛(300)은 다수의 증발원(320a~ 320c;320)이 교체되면서 다수의 증발원(320a~320c) 중에서 선택된 적어도 하나의 증발원(320a)으로부터 증발된 원료 물질을 공급받는다.
챔버(100)는 원통형 또는 사각 박스 형상으로 형성되며, 내부에는 기판(S)을 처리할 수 있도록 소정의 반응 공간이 마련된다. 상기에서는 챔버(100)를 원통형 또는 사각 박스 형상으로 형성하였으나, 이에 한정되지 않으며 기판(S)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 챔버(100)의 일측벽에는 기판(S)의 출입을 위한 게이트(110)가 형성될 수 있으며, 상기 챔버(100)의 타측벽에는 내부 배기를 위한 배기부(미도시)가 마련될 수 있다. 여기서, 게이트(110)는 슬릿 밸브(slit valve)로 구성될 수 있고, 배기부는 진공 펌프로 구성될 수 있다. 한편, 상기에서는 챔버(100)를 일체형으로 설명하였지만, 챔버(100)를 상부가 개방된 하부 챔버와, 하부 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드(lid)로 분리하여 구성할 수 있음은 물론이다.
기판 지지부(200)는 챔버(100) 내의 상부에 마련되며, 챔버(100) 내로 인입된 기판(S)을 지지하고, 지지된 기판(S)을 하부로 이동시키는 역할을 한다. 이러한 기판 지지부(200)는 하부면에 기판(S)을 지지하는 지지대(210)와, 상기 지지대(210)를 이동시키는 구동부(220)를 포함한다. 지지대(210)는 통상 기판(S)의 형상과 대응되는 형상으로 형성되며, 예를 들어, 기판(S)이 원형일 경우 지지대(210)는 이와 대응되는 원형 형상으로 형성되고, 기판(S)이 다각형일 경우 지지대(210)는 이와 대응되는 다각 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 지지대(210)의 내부에는 주변 온도를 제어하는 수단(미도시) 예를 들어, 저항 발열 히터, 램프 히터 등의 가열 수단 또는 냉각 라인과 같은 냉각 수단이 추가로 마련될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 본 실시예의 지지대(210)에는 기판(S)의 전단에 배치된 새도우 마스크(shadow mask)의 급격한 온도 상승을 방지하기 위해 냉각 라인이 매설된다. 구동부(220)는 지지대(210)의 상부에 연결되며, 기판(S)을 지지하는 지지대(210)를 하부로 이동시키는 역할을 한다. 즉, 구동부(220)는 기판(S)을 분배부(310)의 상부에서 분배부(310)와 중첩되도록 기판을 이동시킴으로써, 기판(S)에 균일한 박막이 증착되도록 이동시킨다. 예를 들어, 구동부(220)는 분배부(310)가 연장되는 방향과 교차하는 방향으로 지지대(210)를 이동시키므로, 분배부(310)에서 분사된 유기물이 기판(S)에 균일하게 도달되도록 한다. 여기서, 구동부(220)에 구동력을 제공하기 위해 구동부(220)는 전기 모터(230)와 같은 구동 부재를 포함할 수 있다. 그리고, 구동부(220)는 지지대(210)를 수직 또는 수평 방향으로 이동시키는 동시에 지지대(210)를 회전시킬 수도 있음은 물론이다.
원료 공급 유닛(300)은 기판 지지부(200)에 대향하는 챔버(100) 내의 하부에 마련되어 기판(S)에 원료 물질을 증발시켜 공급하는 역할을 한다. 이러한 원료 공급 유닛(300)에 대해서는 이후에 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
기판 지지부(200)와 원료 공급 유닛(300)의 사이에는 셔터(500)가 더 마련될 수 있으며, 이러한 셔터(500)는 증발된 원료 물질의 이동 경로를 제어하는 역할을 한다. 셔터(500)를 지지하기 위해 챔버(100)의 내측면에는 돌출부(120)가 형성될 수 있으며, 돌출부(120)의 상단에 셔터(500)를 안착시켜 고정시킬 수 있다. 여기서, 셔터(500)의 구조는 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다. 또한, 챔버(100)의 내측에는 기판(S)에 증착되는 박막 두께를 측정할 수 있도록 두께 측정기(미도시)가 더 구비될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 원료 공급 유닛(300)은 내부 공간에 원료 물질이 저장되고, 원료 물질이 증발되는 증발 통로를 구비하는 다수의 증발원(320a~320c;320)과, 상기 다수의 증발원(320a~320c;320) 중 적어도 하나(320a)에서 증발된 원료 물질을 다수의 경로로 분기시켜 배출하는 분배 통로를 구비하는 분배부(310) 및 상기 다수의 증발원(320a~320c;320) 중 적어도 하나(320a)의 증발 통로가 상기 분배부(310)의 분배 통로와 연통되도록 상기 다수의 증발원(320a~320c;320) 중 적어도 하나(320a)를 선택하여 이송하는 이송 부(330,340)를 포함한다. 또한, 도시되지는 않았지만, 상기 기판 지지부(200) 및 상기 공급 유닛(300) 중 적어도 하나에는 기판(S)과 분배부(310) 상호 간의 상대적 이동을 위한 별도의 구동 부재가 더 마련될 수 있다. 예를 들어, 기판(S)이 고정된 상태에서 분배부(310)를 왕복 이동시키거나 또는 이의 반대 동작을 수행하는 구동 부재가 마련됨으로써, 대면적의 기판(S)에 균일한 두께의 막을 형성할 수 있다.
분배부(310)는 챔버(100) 내의 하부에 마련되고, 구체적으로는 박막이 증착될 기판(S)의 일면과 대향하도록 이격 배치된다. 이러한 분배부(310)는 기판(S)의 일면에 증발된 원료 물질 예컨데, 유기물을 다수의 경로로 균일하게 분배하여 공급하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 분배부(310)는 승강부(330)에 의해 상부로 이동된 증발원(320a)이 인입되는 하측의 인입구(312)와 상기 인입구(312)를 통해 공급된 원료 물질을 다수의 경로로 분배하는 상측의 배출구(313)를 구비하고, 상기 인입구(312) 및 상기 배출구(313)와 상호 연통되며 증발된 원료 물질이 확산될 수 있는 소정의 확산 공간(311)이 내부에 형성된 몸체를 구비한다. 이때, 인입구(312), 인입구(312) 및 확산 공간(311)은 증발원(320a)에서 증발되어 분배부(310)로 공급되는 원료 물질이 다수의 경로로 분기되어 배출되는 분배 통로를 형성한다.
상기 몸체 내부의 확산 공간(311)에는 인입구(312)와 배출구(313) 사이에 배플판(314)을 더 설치하여, 배출구(313)의 전단에 공급되는 증발된 원료 물질의 분포를 더욱 균일하게 할 수 있다. 상기 배출구(313)는 확산 공간(311)에서 분배부(310)의 상면을 관통하도록 형성되어, 기판(S) 방향으로 증발된 원료 물질을 공 급하는 노즐 역할을 한다. 이때, 기판(S)의 중심부뿐만 아니라 기판(S)의 주변부에도 원료 물질이 균일하게 도달되도록, 분배부(310)의 중심부에 위치된 배출구는 출구가 기판면과 수직을 이루도록 형성되고, 분배부(310)의 주변부로 갈수록 배출구의 출구는 기판면의 외측을 향해 더욱 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 증발되는 원료 물질의 직진성이 커지도록 배출구(313)는 하부에서 상부 즉, 입구에서 출구로 갈수록 내부 직경이 점차 작아지게 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 실시예의 배출구(313)는 역 깔때기 형상의 수직 단면을 갖는 소정 길이의 파이프(pipe)로 구성된다. 물론, 상기의 배출구(313)는 단순하게 분배부(310)의 몸체 상면에 형성된 구멍 형태로 구성될 수도 있을 것이다.
증발원(320)은 분말 형태의 원료 물질을 증발시켜 증발된 원료 물질을 챔버(100) 내에 마련된 분배부(310)에 공급하는 역할을 하며, 다수의 증발원(320a~320c)이 번갈아가며 교체되어 분배부(310)에 증발된 원료 물질을 공급한다. 이러한 증발원(320)은 도가니(321)와, 도가니(321) 내에 마련된 용기(323)와, 상기 용기(323)와 도가니(321) 사이에 마련된 가열 부재(322)를 포함한다. 도가니(321)는 상부가 개방된 박스 형상으로 형성되며, 도가니(321)의 내부에는 분말 형태의 원료 물질이 채워진 용기(323)가 마련된다. 용기(323)의 상부는 개방되어 증발된 원료 물질이 외부로 배출되는 증발 통로를 형성한다. 이러한 용기(323)의 바닥에는 센서(324)가 마련되는 것이 바람직하다. 상기 센서(324)는 용기(323) 내에 저장된 원료 물질의 소모량을 체크하여 증발원(320)의 교체 시점을 알려주는 역할을 하며, 무게 또는 온도 등을 측정할 수 있는 공지의 다양한 센서로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도가니(321)에서 원료 물질이 증발되어 점차 양이 줄어들게 되면 도가니(321)의 내부 온도가 상승하게 된다. 이때, 어느 일정량의 원료 물질이 남았을 때의 온도를 측정하여 이때의 온도를 증발원(320)의 교체 시점으로 할 수 있다.
또한, 용기(323)와 도가니(321) 사이에는 히터 등의 가열 부재(322)가 더 마련될 수 있으며, 이러한 가열 부재(322)는 용기(323)에 열을 제공하여 용기(323) 내에 저장된 분말 형태의 원료 물질을 기화시키는 역할을 한다. 여기서, 가열 부재(324)는 용기(323)에 부착될 수 있으며, 도가니(321)의 내측벽에 부착되어 형성될 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 용기(323)에는 증발 통로에서 연장되는 연결 튜브(tube)가 더 마련되어, 이러한 연결 튜브가 분배부(310)의 인입구(312)의 내측으로 삽입되어 용기(323)의 분배 통로와 분배부(310)의 분배 통로가 더욱 용이하게 연통될 수 있다.
이송부(330,340)는 다수의 증발원(320a~320c) 중 적어도 하나(320a)의 증발 통로가 분배부(310)의 분배 통로와 연통되도록 다수의 증발원(320a~320c) 중 적어도 하나(320a)를 상하 이동, 좌우 이동 및 회전 이동 중 적어도 하나의 방식으로 이송한다. 예를 들어, 상기의 이송부(330,340)는 다수의 증발원(320a~320c)이 적재되는 이송 스테이지(stage)(340) 및 상기 이송 스테이지(340)에 적재된 다수의 증발원(320a~320c) 중 적어도 하나를 승강시키는 승강부(330)를 포함한다.
상기 이송 스테이지(340)는 다수의 증발원(320a~320c) 중 적어도 하나(320a)를 하강된 승강부(330)의 상부로 이동시킴으로써 새로운 증발원을 승강부(330)에 적재하거나, 또는 이의 반대 과정을 통해 사용된 증발원을 회수하는 역할을 한다. 이러한 이송 스테이지(340)는 분배부(310)와 챔버(100) 바닥의 사이에 설치되고, 일렬로 적재된 다수의 증발원(320a~320c)이 좌우로 이동되도록 구성된다. 물론, 이와는 달리, 상기의 이송 스테이지(340)는 원형 구조 또는 다각형 구조로 적재된 다수의 증발원(320a~320c)이 회전되도록 구성될 수도 있다. 한편, 각각의 증발원(320a~320c)이 적재된 이송 스테이지(341)의 소정 영역에는 상하로 관통 형성된 관통홀(341)이 마련되어, 상기의 관통홀(341)에 의해 각각의 증발원(320a~320c)의 하면 일부가 노출되는 것이 바람직하다.
상기 승강부(330)는 이송 스테이지(340)의 관통홀(340)을 통해 노출된 증발원(320a)의 하면을 지지함과 동시에 이송 스테이지(340)의 관통홀(340)을 통과하여 승강되도록 구성됨으로써, 이송 스테이지(340) 상에 적재된 증발원(320a)을 소정 높이로 승강시킨다. 이러한 승강부(330)는 상하로 이동가능한 지지대(331)와, 상기 지지대(331)에 구동력을 제공하는 구동부(332)를 포함하고, 상기 지지대(331)가 챔버(100) 외측으로 연장되는 경우에 있어서는 상기 지지대(331)와 상기 챔버(100)의 연결 영역에 설치되는 기밀 부재(333)를 더 포함할 수 있다. 상기 기밀 부재(333)로는 통상적인 벨로우즈(bellows)가 사용될 수 있고, 상기 구동부(332)로는 전기 모터와 같은 동력 수단이 사용될 수 있다.
일단, 챔버(100) 내부로 다수로 증발원(320a~320c)이 인입되면, 인입된 다수의 증발원(320a~320c)은 이송 스테이지(340) 상에 일렬로 적재되어 수평 방향으로 이동된다. 이어, 도 1에 도시된 바와 같이, 이송 방향의 전단에 위치된 증발원(320a)이 하강된 승강부(330)의 상부로 이송되면, 승강부(330)는 이송 스테이 지(340)에 형성된 관통홀(341)을 통해 증발원(320a)의 하면을 지지한 상태에서 소정 높이만큼 상승한다. 이어, 도 2에 도시된 바와 같이, 승강부(330)가 더욱 상승함에 따라 증발원(320a)도 함께 상승하여 증발원(320a)의 내부에 마련된 용기(323)의 증발 통로는 분배부(310)의 하부에 형성된 인입구(312)의 내측으로 삽입된다. 이어, 증발원(320a)에 마련된 가열 부재(322)에 의해 용기(323) 내에 저장된 분말 형태의 원료 물질은 기화되어 증발되고, 증발된 원료 물질은 분배부(310)의 확산 공간(311)으로 공급된다. 확산 공간(311)에 공급된 증발된 원료 물질은 분배부(310)의 내부에서 배플판(314)에 의해 균일한 분포를 가지게 되고, 분배부(310)의 상측에 형성된 배출구(312)를 통해 외부로 배출되어 기판(S)에 공급된다. 소정의 시간이 지나 증발원(320a)에 저장된 원료 물질이 소진되면, 원료 물질이 소진된 증발원(320a)은 승강부(330)에 의해 하강되어 이송 스테이지(340) 상에 적재되어 이송되고, 원료 물질이 저장된 다음의 증발원(320b)이 이송 스테이지(341) 상에 적재되어 하강된 승강부(330)의 상부로 이송된다. 이어, 전술한 바와 같은 동일한 방법으로, 승강부(330)에 의해 원료 물질이 충진된 증발원(320b)을 상승시켜, 증발원(320b)의 내부에 마련된 용기(323)의 증발 통로를 분배부(310)의 인입구(312) 내측으로 삽입시킨다. 이에 따라, 용기(323)의 분배 통로와 분배부(310)의 분배 통로가 상호 연통되면, 증발원(320b)에 저장된 원료 물질을 기화시켜 증발된 원료 물질을 분배부(310)에 공급한다. 즉, 원료 물질이 소진된 증발원(320a)을 원료 물질이 충진된 새로운 증발원(320b)으로 교체한다.
이와 같은 원료 공급 유닛은 챔버(100) 내부에 원료 물질이 저장된 다수의 증발원(320a~320c)을 마련해두고, 원료 물질이 소진되면 증발원을 즉각 교체하는 방식으로 균일하게 분배된 원료 물질을 기판(S)에 공급함으로써, 챔버(100)를 개방하여 원료 물질을 교체하지 않고서도 원하는 만큼의 원료 물질을 충분히 공급할 수 있다. 또한, 다량의 원료 물질을 다수의 증발원(320a~320c)에 분산시켜 소량으로 공급함으로써, 분말 원료의 기화 시간을 단축시켜 열에 의한 원료 물질의 변성을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 원료 공급 유닛은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 다양하게 변형될 수 있다. 여기서, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 원료 공급 유닛이 구비된 박막 증착 장치의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 원료 공급 유닛(600)은 소정 거리로 이격 배치된 다수의 증발원(620a~620c)과, 상기 다수의 증발원(620a~620c)을 지지하여 이송하는 이송 스테이지(640) 및 상기 이송 스테이지(640)에 의해 이송된 다수의 증발원(620a,620b)를 동시에 상부로 이동시키는 승강부(630)를 구비하는 이송부(630,640)와, 상부로 다수의 증발원(620a,620b)과 결합되어 원료 물질을 공급받는 분배부(610)를 포함한다. 여기서, 분배부(610)는 다수의 증발원(620a,620b)이 인입되어 결합될 수 있는 다수의 인입구(612a,612b)를 구비하며, 상기 다수의 인입구(612a,612b)를 통해 공급된 원료 물질을 내부에서 균일하게 하여 상부로 배출한다.
승강부(630)는 이송 스테이지(640)의 하부에 마련되어 상기 이송 스테이지(640)에 적재된 다수의 증발원(620a~620c) 중 일부 또는 전체를 동시에 승강시키 는 역할을 한다. 예를 들어, 본 실시예의 승강부(630)는 2개의 증발원(620a,620b)을 동시에 승강시킬 수 있도록, 수직으로 이격 배치된 제 1, 제 2 지지대(631a,631b)와, 제 1, 제 2 지지대(631a,631b)의 하부를 상호 연결하는 연결부(632) 및 상기 연결부(632)의 하측 중심에 결합된 구동부(633)를 포함한다. 상기 제 1, 제 2 지지대(631a,631b)는 이송 스테이지(640)의 관통홀(641)을 통과하여 이송 스테이지(640)에 적재된 2개의 증발원(620a,620b)을 상부로 이동시킨다. 상기 연결부(632)는 제 1, 제 2 지지대(631a,631b)의 하단을 상호 연결하여 동시에 지지하는 역할을 하며, 상기 연결부(632)의 하측 중심에 구동력을 제공하는 구동부(633)가 연결된다.
이송 스테이지(640) 상에 다수의 증발원(620a~620c)이 적재되어 소정 위치로 이송되면, 다수의 증발원(620a~620c) 중 일부 즉, 2개의 증발원(620a,620b)은 승강부(630)에 의해 동시에 상부로 이동되어 분배부(610)의 하부면에 마련된 인입구(612a,612b)에 삽입되고, 상기 2개의 증발원(620a,620b)에서 증발된 원료 물질을 상기 분배부(610)의 내부로 동시에 공급할 수 있다. 물론, 2개 이상의 증발원이 분배부(610)에 결합될 경우라면 분배부(610)의 하측에 형성된 인입구 또한 이에 대응하는 개수로 형성되어야 할 것이다.
이와 같은 원료 공급 유닛(600)은 다수의 증발원(620a,620b이 분배부(610)에 결합 가능하게 구성되므로, 다수의 증발원(620a,620b에서 증발된 원료 물질이 동시에 분배부(610)로 공급될 수 있다. 따라서, 박막 형성에 필요한 원료 물질을 원하는 만큼 충분히 공급할 수 있으므로, 박막 품질을 향상시킬 수 있고 증착 시간을 단축시킬 수 있다. 한편, 상기에서는 다수의 증발원(620a,620b)을 분배부(610)에 결합하여 동시에 증발된 원료 물질을 공급하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 분배부(610)에 결합된 다수의 증발원(620a,620b) 중 하나의 증발원(620a 또는 620b)에서만 증발된 원료 물질을 분배부(610)로 공급할 수 있다. 이는 하나의 증발원((620a 또는 620b)이 고장나더라도 공정의 중단 없이 지속적으로 공정을 진행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 원료 공급 유닛(700)은 소정 거리로 이격 배치된 다수의 증발원(720a~720c)과, 상기 다수의 증발원(720a~720c)을 지지하여 이송하는 이송 스테이지(740) 및 상기 이송 스테이지(740)에 의해 이송된 다수의 증발원(720a,720b) 각각을 상부로 이동시키는 다수의 승강부(730a,730b) 및 상부로 다수의 증발원(720a,720b)과 결합되어 원료 물질을 공급받는 분배부(710)를 포함한다. 여기서, 도 3과 중복되는 설명은 생략한다.
승강부(730)는 이송 스테이지(740)의 하부에 마련되어 이송 스테이지(740) 상에 적재된 다수의 증발원(720a~720c) 중 일부 또는 전체를 동시 또는 각각 승강시키는 역할을 한다. 예를 들어, 본 실시예의 승강부(730)는 2개의 증발원(720a,720b)을 동시에 또는 각각 승강시킬 수 있도록, 제 1 승강부(730a) 및 제 2 승강부(730b)를 포함한다. 이러한 제 1 승강부(730a) 및 제 2 승강부(730b)는 필요에 따라 2개의 증발원(720a,720b)을 동시에 또는 각각 상부로 이동시켜 분배부(710)로 공급되는 원료 물질의 증발량을 제어할 수 있다.
이와 같은 원료 공급 유닛(700)은 다수의 증발원(720a,720b)이 동시에 또는 각각 분배부(710)에 결합 가능하게 구성되므로, 다량의 원료 물질을 충분히 공급할 수 있는 동시에 증발원 교체시 교체된 증발원으로부터 원료 물질이 원활하게 공급되기까지의 대기 시간을 최소화할 수 있다.
한편, 전술한 원료 공급 유닛들(300,600,700)은 실시예에 따라 각각 설명하였지만, 이들이 조합되어 사용될 수 있음은 물론이다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 원료 공급 유닛을 구비하는 박막 증착 장치를 나타낸 개략 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 원료 공급 유닛의 동작을 설명하기 위한 개략 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 원료 공급 유닛이 구비된 박막 증착 장치의 변형예를 나타낸 개략 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 챔버 200: 기판 지지부
300: 원료 공급 유닛 310: 분배부
320: 증발원 330: 승강부
340: 이송 스테이지 321: 도가니
324: 센서
Claims (20)
- 내부 공간에 원료 물질이 저장되고, 원료 물질이 증발되는 증발 통로를 구비하는 다수의 증발원;상기 다수의 증발원 중 적어도 하나에서 증발된 원료 물질을 다수의 경로로 분기시켜 배출하는 분배 통로를 구비하는 분배부; 및상기 다수의 증발원 중 적어도 하나의 증발 통로가 상기 분배부의 분배 통로와 연통되도록, 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나를 선택하여 수평 방향으로 이송하는 이송 스테이지와 선택된 적어도 하나의 증발원을 승강시키는 승강부를 구비하는 이송부; 를 포함하는 원료 공급 유닛.
- 청구항 1에 있어서,상기 이송 스테이지는 상기 다수의 증발원이 적재되고,상기 이송 스테이지는 좌우 이동 및 회전 이동 중 적어도 하나의 방식으로 증발원을 수평 방향으로 이송하는 원료 공급 유닛.
- 청구항 2에 있어서,상기 이송부는 상기 이송 스테이지의 상하를 관통하여 형성된 관통홀을 포함하는 원료 공급 유닛.
- 청구항 3에 있어서,상기 승강부는 상기 관통홀을 통과하여 상기 이송 스테이지에 적재된 증발원을 승강시키는 원료 공급 유닛.
- 청구항 4에 있어서,상기 승강부는 증발원을 지지하는 지지대 및 상기 지지대에 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 원료 공급 유닛.
- 청구항 5에 있어서,상기 승강부는 다수의 증발원을 동시에 승강시키는 원료 공급 유닛.
- 청구항 6에 있어서,상기 승강부는 다수의 증발원을 지지하는 다수의 지지대와,상기 다수의 지지대를 연결하는 연결 부재 및상기 연결 부재에 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 원료 공급 유닛.
- 청구항 2에 있어서,상기 이송 스테이지 상에는 다수의 증발원이 일렬 구조로 적재되는 원료 공급 유닛.
- 청구항 2에 있어서,상기 이송 스테이지 상에는 다수의 증발원이 원형 구조 또는 다각형 구조로 적재되는 원료 공급 유닛.
- 청구항 1에 있어서상기 다수의 증발원은 증발 통로에서 연장되는 연결 튜브를 구비하는 원료 공급 유닛.
- 청구항 1에 있어서,상기 다수의 증발원은 원료 물질의 잔량을 감지하는 센서를 구비하는 원료 공급 유닛.
- 청구항 11에 있어서,상기 다수의 증발원은 원료 물질이 저장되는 용기를 더 포함하고, 상기 용기의 내부 또는 외부에 센서가 마련되는 원료 공급 유닛.
- 청구항 1에 있어서,상기 분배부의 분배 통로는 원료 물질이 공급되는 인입구와 원료 물질이 배출되는 배출구 및 상기 인입구와 상기 배출구 사이에 설치되는 배플판을 포함하는 원료 공급 유닛.
- 청구항 13에 있어서,상기 배출구는 분배부의 중심에서 주변으로 갈수록 기판의 외측을 향해 더욱 경사지게 배치되는 원료 공급 유닛.
- 챔버;상기 챔버 내에 마련되어 기판을 지지하는 기판 지지부; 및상기 기판 지지부와 대향 배치되어 기판에 원료 물질을 증발시켜 공급하는 원료 공급 유닛; 를 포함하고,상기 원료 공급 유닛은 다수의 증발원이 상기 챔버의 내부에서 교체되면서 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나로부터 공급된 원료 물질을 공급받는 박막 증착 장치.
- 청구항 15에 있어서,상기 원료 공급 유닛은,상기 챔버 내에 마련되어 내부 공간에 원료 물질이 저장되고, 원료 물질이 증발되는 증발 통로를 구비하는 다수의 증발원;상기 챔버 내에 마련되어 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나에서 증발된 원료 물질을 다수의 경로로 분기시켜 배출하는 분배 통로를 구비하는 분배부; 및상기 다수의 증발원 중 적어도 하나의 증발 통로가 상기 분배부의 분배 통로와 연통되도록 상기 다수의 증발원 중 적어도 하나를 선택하여 이송하는 이송부; 를 포함하는 박막 증착 장치.
- 청구항 16에 있어서상기 원료 공급 유닛 및 상기 기판 지지부 중 적어도 하나에는 기판과 분배부 상호 간의 상대적 이동을 위해 위한 구동 부재가 더 마련되는 박막 증착 장치.
- 원료 물질을 균일하게 분배하여 공급하는 원료 공급 방법에 있어서,원료 물질이 충진된 제 1 증발원을 분배부에 결합시켜 원료 물질을 상기 분배부로 공급하는 단계;상기 원료 물질의 잔량을 감지하여 원료 물질이 소진되면 상기 제 1 증발원을 분리하는 단계; 및원료 물질이 충진된 제 2 증발원을 상기 분배부에 결합시켜 원료 물질을 분배부로 공급하는 단계; 를 포함하는 원료 공급 방법.
- 청구항 18에 있어서,상기 분배부에는 기화 상태로 증발된 원료 물질이 공급되는 원료 공급 방법.
- 청구항 18에 있어서,상기 제 1, 제 2 증발원은 동일 챔버 내에 마련되는 원료 공급 방법.
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| KR1020080093167A KR101019561B1 (ko) | 2008-09-23 | 2008-09-23 | 원료 공급 유닛 및 이를 구비하는 박막 증착 장치 및 원료 공급 방법 |
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| KR1020080093167A KR101019561B1 (ko) | 2008-09-23 | 2008-09-23 | 원료 공급 유닛 및 이를 구비하는 박막 증착 장치 및 원료 공급 방법 |
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2008
- 2008-09-23 KR KR1020080093167A patent/KR101019561B1/ko active IP Right Grant
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