KR101055979B1 - 원료 공급 장치와 원료 공급 방법 및 박막 증착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분말 원료를 저장하여 공급하는 저장실과, 상기 저장실과 연결되어 상기 분말 원료가 공급되는 공급구 및 상기 분말 원료가 외부 장치로 이송되는 이송구를 구비하는 이송실과, 상기 이송실에 마련되어 상기 공급구를 통해 공급되는 분말 원료가 적재되는 적재판 및 상기 적재판에 적재된 분말 원료가 적하되도록 상기 적재판을 회전 구동시키는 구동부를 포함하고, 상기 적재판의 하면에는 상기 적재판에 적재되는 분말 원료의 적재 하중을 측정하는 하중 센서부가 마련되는 원료 공급 장치를 제공하고, 이와 관련된 원료 공급 방법 및 박막 증착 장치를 제공한다.

이와 같은 본 발명은, 저장실로부터 공급받은 분말 원료를 외부 장치로 이송하는 이송실에 하중 센서가 마련되어, 상기 하중 센서를 통해 적재판에 적재되는 분말 원료의 하중을 측정하여 분말 원료의 측정 하중이 목표 하중에 도달하면 이를 외부 장치에 공급하여 줌으로써 언제나 정량의 분말 원료를 공급할 수 있다.

로드 셀, 하중 센서, 이송 장치, 분말 원료, 박막 증착

Description

원료 공급 장치와 원료 공급 방법 및 박막 증착 장치{APPARATUS FOR SUPPLYING SOURCE AND METHOD FOR SUPPLYING SOURCE AND APPARATUS FOR DEPOSITIONING THIN FILM}

본 발명은 원료 공급 장치와 원료 공급 방법 및 박막 증착 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 증착 재료가 되는 분말 원료를 정량적으로 공급할 수 있는 원료 공급 장치와 원료 공급 방법 및 박막 증착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 박막을 형성하는 방법은 스퍼터링(Sputtering)법과 같이 물리적인 충돌을 이용하여 박막을 형성하는 PVD(Physical Vapor Deposition)법과, 화학반응을 이용하여 박막을 형성하는 CVD(Chemical Vapor Deposition)법으로 크게 구분할 수 있다.

CVD법에서는 일반적으로 기체 상태의 반응원료를 이용하지만 반응 원료에 원자량이 큰 무거운 원소가 함유되어 기체 상태의 반응 원료를 제작하기 어려운 경우에는 고체 상태의 분말 원료를 기화시킨 다음 기화된 원료 가스를 이용하여 박막을 증착한다. 예를 들어, 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diode; OLED)의 경우 발광층으로 기능하는 유기 박막은 고체 상태의 분말 원료가 사용된다. 따라서, CVD법을 이용하는 유기 박막 증착 장치는 별도 용기(canister)에 저장된 분말 원료를 챔버(chamber) 내부로 공급하는 적어도 하나의 원료 공급 장치를 구비하는 것이 보통이다.

한편, 일반적인 원료 공급 장치는 압력차를 이용하는 방식 또는 나사선을 이용하는 방식으로 용기에 저장된 분말 원료를 챔버 내부로 공급한다. 먼저, 압력차를 이용하는 방식은 용기 내부로 가압 가스를 불어넣어 용기와 챔버 사이에 압력차를 발생시키고, 상기 압력차에 의해 분말 원료가 용기 외측으로 분출되어 챔버 내부로 공급되게 하는 방식으로, 상기 가압 가스의 분사 압력에 의해 분말 원료의 공급량이 조절된다. 그러나, 이 방식은 용기 내부에 남아있는 분말 원료의 양, 종류, 습기 및 정전기 등에 의해 영향을 받게 되어 공급되는 분말 원료의 양이 매번 달라지는 문제점이 있다. 반면, 나사선을 이용하는 방식은 용기 내부에 나사선이 형성된 회전축을 설치하여 상기 회전축을 회전시키고, 상기 회전축의 회전에 의해 분말 원료가 나사선을 타고 용기 외측으로 분출되어 챔버 내부로 공급되게 하는 방식으로, 상기 나사선의 피치(pitch) 및 상기 나사선의 회전 속도에 의해 분말 원료의 공급량이 조절된다. 그러나, 이 방식은 분말 원료의 입자가 치밀해지면 나사선 사이에 분말 원료가 끼인 상태로 존재하여 챔버 내부로 공급되지 않을 수도 있기 때문에 미량의 원료를 공급하기에는 적합하지 않고, 공급되는 분말 원료의 양 또한 매번 달라지는 문제점이 있다.

이처럼, 종래 기술에 따른 유기 박막 증착 장치에서는 증착 재료가 되는 원료가 정량적으로 공급되기 어렵고, 원료가 미량으로 공급되기 어렵기 때문에 박막 두께를 균일하게 제어하기 곤란하고, 막질 특성이 저하되는 등 여러 문제가 발생하여 박막 공정을 안정적으로 수행하기 어려웠다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 하중 센서를 통해 외부 장치로 공급할 분말 원료의 하중을 측정하여, 분말 원료의 하중이 목표 하중에 도달하면 이를 외부 장치에 공급함으로써, 정량의 분말 원료를 공급할 수 있는 원료 공급 장치와 원료 공급 방법 및 박막 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 미량의 분말 원료를 정량적으로 공급하여 박막 공정이 안정적으로 수행될 수 있도록 하는 원료 공급 장치와 원료 공급 방법 및 박막 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 원료 공급 장치는, 분말 원료를 저장하여 공급하는 저장실; 상기 저장실과 연결되어 상기 분말 원료가 공급되는 공급구 및 상기 분말 원료가 외부 장치로 이송되는 이송구를 구비하는 이송실; 상기 이송실에 마련되어 상기 공급구를 통해 공급되는 분말 원료가 적재되는 적재판; 및 상기 적재판에 적재된 분말 원료가 적하되도록 상기 적재판을 회전 구동시키는 구동부; 를 포함하고, 상기 적재판의 하면에는 상기 적재판에 적재되는 분말 원료의 적재 하중을 측정하는 하중 센서부; 가 마련된다.

상기 저장실에는 저장된 분말 원료를 상기 이송실로 공급하기 위한 배출 수단을 마련되는 것이 바람직하다.

상기 배출 수단은 압력차 발생 수단, 나사선 수단 및 피스톤 수단 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 저장실에는 저장된 분말 원료를 혼합하기 위한 혼합 수단이 마련되는 것이 바람직하다.

상기 이송실은 이송 가스가 유입되는 적어도 하나의 유입구를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 구동부를 통해 상기 적재판의 회전 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제어부는 상기 하중 센서부를 통해 측정된 분말 원료의 적재 하중이 목표 하중에 도달하면 상기 적재판이 뒤집어지도록 제어하는 것이 바람직하다.

상기의 발명은, 상기 저장실과 상기 이송실의 연결 통로에 설치되는 제 1 개폐 부재 및 상기 이송실과 상기 외부 장치의 연결 통로에 설치되는 제 2 개폐 부재를 더 포함하며, 상기 제 1 개폐 부재, 제 2 개폐 부재의 개폐 동작은 상기 제어부에 의해 제어되는 것이 바람직하다.

상기의 발명은, 상기 저장실과 상기 이송실의 연결 통로에 설치되는 제 1 개폐 부재 및 상기 이송실을 분말 원료가 공급되는 상측의 제 1 공간과 분말 원료가 이송되는 하측의 제 2 공간으로 구분하는 제 2 개폐 부재를 더 포함하며, 상기 제 1 개폐 부재, 제 2 개폐 부재의 개폐 동작은 상기 제어부에 의해 제어되는 것이 바람직하다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 원료 공급 방법 은, 분말 원료의 저장을 위한 저장실과, 분말 원료의 이송을 위한 이송실을 구비하는 원료 공급 장치의 원료 공급 방법에 있어서, 상기 저장실에 분말 원료를 저장하는 단계; 상기 저장실의 분말 원료를 상기 이송실로 공급하여 상기 이송실에 마련된 적재판에 적재하는 단계; 상기 적재판에 적재된 분말 원료의 적재 하중을 측정하는 단계; 상기 분말 원료의 적재 하중이 목표 하중에 도달하면 상기 적재판에 적재된 분말 원료를 하측으로 적하하는 단계; 및 상기 적재판에 적하된 분말 원료를 외부 장치로 이송하는 단계; 를 포함한다.

상기 적하 단계는 상기 적재판을 반회전시켜 뒤집어주는 것이 바람직하다.

상기 적재 단계 이전에, 상기 저장실에 저장된 분말 원료를 혼합하는 단계; 및 혼합된 분말 원료를 상기 이송실로 공급하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 혼합 단계 및 상기 공급 단계는 시간차를 두어 실시하거나, 또는 동시에 실시하거나, 또는 규칙적으로 반복 실시하는 것이 바람직하다.

상기 측정 단계 이전은, 상기 저장실과 상기 이송실 사이에 형성되는 분말 원료의 공급 경로를 개방하고, 상기 이송실과 상기 외부 장치 사이에 형성되는 분말 원료의 이송 경로를 폐쇄하고 실시하는 것이 바람직하다.

상기 적하 단계 이후는, 상기 저장실과 상기 이송실 사이에 형성되는 분말 원료의 공급 경로를 폐쇄하고, 상기 이송실과 상기 외부 장치 사이에 형성되는 분말 원료의 이송 경로를 개방하고 실시하는 것이 바람직하다.

상기 적하 단계는 상기 이송실로 이송 가스를 공급하면서 실시하는 것이 바 람직하다.

상기 이송 단계 이후에, 상기 분말 원료를 혼합하면서 대기하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 박막 증착 장치는, 기판 상에 박막을 형성하기 위한 챔버; 및 상기 챔버에 박막 원료를 공급하기 위한 원료 공급 유닛; 을 포함하고, 상기 원료 공급 유닛은, 분말 원료를 저장하여 공급하는 저장실; 상기 저장실과 연결되어 상기 분말 원료가 공급되는 공급구 및 상기 분말 원료가 외부 장치로 이송되는 이송구를 구비하는 이송실; 상기 이송실에 마련되어 상기 공급구를 통해 공급되는 분말 원료가 적재되는 적재판; 및 상기 적재판에 적재된 분말 원료가 적하되도록 상기 적재판을 회전 구동시키는 구동부; 를 포함하고, 상기 적재판의 하면에는 상기 적재판에 적재되는 분말 원료의 적재 하중을 측정하는 하중 센서부; 를 포함한다.

상기의 발명은, 상기 저장실과 상기 이송실의 연결 통로에 설치되는 제 1 개폐 부재 및 상기 이송실과 상기 외부 장치의 연결 통로에 설치되는 제 2 개폐 부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기의 발명은, 상기 저장실과 상기 이송실의 연결 통로에 설치되는 제 1 개폐 부재 및 상기 이송실을 분말 원료가 공급되는 상측의 제 1 공간과 분말 원료가 이송되는 하측의 제 2 공간으로 구분하는 제 2 개폐 부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 저장실로부터 공급받은 분말 원료를 외부 장치로 이송하는 이송실에 하중 센서가 마련되어, 상기 하중 센서를 통해 적재판에 적재되는 분말 원료의 하중을 측정하여 분말 원료의 측정 하중이 목표 하중에 도달하면 이를 외부 장치에 공급하여 줌으로써 언제나 정량의 분말 원료를 공급할 수 있다.

또한, 본 발명은 다량의 분말 원료뿐만 아니라 미량의 분말 원료까지도 정량적으로 공급할 수 있다. 따라서, 박막 두께를 용이하게 제어할 수 있는 등 박막 공정을 더욱 안정적으로 실시할 수 있으므로 보다 고효율 및 고품위의 박막 제품을 제조할 수 있다.

이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 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 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

<제 1 실시예>

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원료 공급 장치의 모식도이고, 도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 나타낸 확대도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 원료 공급 장치는, 분말 원료(10)를 저장하여 공급하는 저장실(100)과, 상기 저장실(100)과 연결되어 상기 분말 원료(10) 가 공급되는 공급구(210) 및 상기 분말 원료(10)가 외부 장치로 이송되는 이송구(220)를 구비하는 이송실(200)을 포함한다.

저장실(100)은 분말 원료(10)가 저장되는 소정 공간을 제공하는 용기 본체(101)와, 용기 본체(101)의 개구 영역을 덮어주는 용기 리드(lid)(102)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 용기 본체(101)에는 증착 원료로 사용되는 분말 원료(10), 예를 들어 유기 박막 증착 공정의 경우에는 유기 원료가 고체 상태의 분말 형태로 저장된다. 상기 용기 본체(101)의 상부에는 용기 리드(102)가 분리 또는 개폐 가능하게 결합된다. 이로 인해, 용기 본체(101)로부터 용기 리드(102)를 분리 또는 개방시켜 용기 본체(101)의 내부 공간에 분말 원료(10)를 용이하게 투입할 수 있다. 또한, 저장실(100)의 적어도 일측에는 내부에 저장된 분말 원료(10)가 외부로 배출되는 적어도 하나의 배출구(110)가 형성된다. 도시하지는 않았지만, 상기 저장실(100)에는 내부에 저장된 분말 원료(10)를 혼합하기 위한 혼합 수단이 마련될 수 있다. 예를 들어, 용기 본체(101)에는 바이브레이터(vibrator)가 마련되어 분말 원료(10)를 수시로 혼합하여 줌으로써, 분말 원료(10)의 뭉침을 방지할 수 있다. 물론, 상기 혼합 수단은 이에 한정되지 않으며, 저장실(100)에 저장된 분말 원료(10)를 혼합할 수 있다면 어떠한 수단 예를 들어, 스크류 수단으로 대체될 수도 있다.

이송실(200)의 상단에는 분말 원료(10)를 공급받기 위한 적어도 하나의 공급구(210)가 마련되고, 하단에는 분말 원료(10)를 외부 장치로 이송하기 위한 적어도 하나의 이송구(220)가 마련되며, 측벽에는 이송 가스를 유입하기 위한 적어도 하나 의 유입구(240)가 마련된다. 상기 공급구(210), 이송구(220) 및 유입구(240)는 이송실(200)의 일부 영역을 개구시켜 형성할 수 있고, 또는 이송실(200))의 일부 영역에 배관을 매설하여 형성할 수도 있다. 이때, 이송구(220)를 이루는 배관은 이송실(200)의 외측으로 연장되어 그 끝단이 원료 분말(10)을 공급할 외부 장치에 연결되고, 그 중간에 밸브(미도시)가 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이송실(200)에는 저장실(100)로부터 공급되는 분말 원료(10)가 적재되는 적재판(310) 및 상기 적재판(310)의 하면에 결합되어 상기 적재판(310)에 적재되는 분말 원료(10)의 적재 하중을 측정하는 하중 센서부(320)가 마련된다. 이러한 적재판(310) 및 하중 센서부(320)는 상기 저장실(100)로부터 공급되는 분말 원료(10)가 미리 정해진 양 즉, 목표 하중만큼 적재되면, 적재판(310)에 적재된 분말 원료(10)가 하부로 적하되도록 구동부(350)에 의해 일체로 반회전되어 뒤집어진다.

상기 적재판(310)은 상면 전체가 평평하게 형성되거나, 상면 중앙이 오목하게 형성되어 저장실(100)에서 배출된 분말 원료(10)는 자유 낙하에 의해 이곳에 적재된다. 상기 하중 센서부(320)는 적재판(310)에 적재된 분말 원료(10)의 하중을 측정하기 위해 마련되며, 로드 셀(Load Cell)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 로드 셀(320)은 스트레인 게이지(Strain Guage)를 금속 탄성체에 점착시켜 구성한 것으로서, 탄성체에 하중을 가했을 때 탄성체의 스트레인을 스트레인 게이지의 저항값 변화로서 가해진 하중의 크기에 비례한 전기적 출력신호를 얻을 수 있다. 이때, 스트레인이란 어떤 탄성체를 당기거나 밀면 변형이 일어나고 이때 줄거나 늘어난 양을 의미하며, 이 미세한 변형량을 측정하기 위해 스트레인 게이지를 사용하게 된다. 로드 셀(320)은 이러한 특성을 이용하여 변형량을 하중으로 변환하여 측정한다. 이러한 로드 셀(320)에 미세 분말이 침투하여 오동작하는 것을 방지하도록 상기의 로드 셀(320)의 하면은 평평한 받침대(330)에 안착되어 보호되고, 측면은 상기 받침대(330)의 가장자리에서 수직 절곡되어 상방으로 연장되는 측벽부(340)에 의해 둘러싸여 보호되는 것이 바람직하다. 이때, 측벽부(340)의 높이는 로드 셀(320)의 두께보다는 작게 형성되어 로드 셀(320)의 상면이 적재판(310)의 하면에 직접 접촉하도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 구동부(350)는 적재판(310)의 상면이 이송구(220)가 마련된 이송실(200)의 하측을 향하도록 반회전시켜, 적재판(310)에 적재된 분말 원료(10)를 하부로 적하시켜 준다. 본 실시예의 구동부(350)는 이송실(200)의 외측에 마련되는 회전 구동부(351) 및 상기 이송실(200)의 내측으로 연장되어 적재판(310) 또는 하중 센서부(320)의 측면에 결합되는 회전 구동축(352)을 포함한다. 이때, 도 2와 같이, 회전 구동축(352)이 관통되는 이송실(200)의 관통 영역에는 상호간의 마찰력을 줄여주기 위해 링 베어링과 같은 윤활 부재(250)가 마련되는 것이 바람직하다. 또한, 회전 구동부(351)는 회전 각도를 정교하게 제어할 수 있는 수단 예를 들어, 서보 모터(servo motor) 또는 스텝 모터(step motor)로 구성되는 것이 바람직하다. 잘 알려진 바와 같이, 서보 모터 또는 스텝 모터는 마이콤(micom) 등의 전자 제어 회로를 이용하여 정해진 각도만큼만 회전되도록 정밀하게 제어할 수 있다. 이로 인해, 원료 적재시에는 적재판(310)의 상면이 상측 즉, 공급구(210) 측을 향하도록 위치되고, 원료 적하시에는 반대로 뒤 집혀서 적재판(310)의 상면이 하측 즉, 이송구(220) 측을 향하도록 위치된다.

상기 저장실(100) 및 상기 이송실(200)에는 각각의 내부 공간을 분말 원료(10)를 공급할 외부 장치와 같은 진공 상태로 유지하기 위한 진공 수단이 구비된다. 예를 들어, 상기 저장실(100)에는 제 1 배기구(120)가 형성되어 외측에 마련된 제 1 펌프(121)와 연결되고, 상기 이송실(200)에는 제 2 배기구(230)가 형성되어 외측에 마련된 제 2 펌프(231)와 연결된다. 물론, 상기 제 1 펌프(121)와 상기 제 2 펌프(231)는 혼용되어 이중 어느 하나가 생략될 수도 있을 것이다. 상기 진공 수단에 의해 저장실(100)은 이송실(200)보다 낮은 진공 상태, 이송실(200)은 외부 장치보다 낮은 진공 상태로 유지됨으로써 상호간의 압력차가 발생되고, 상기 압력차에 의해 저장실(100)의 분말 원료가 이송실(200)을 거쳐 외부 장치로 자연스럽게 이동될 수 있다.

상기 저장실(100)과 상기 이송실(200)의 연결 통로에는 제 1 개폐 부재(510)가 마련되고, 상기 이송실(200)과 외부 장치의 연결 통로에는 제 2 개폐 부재(520)가 마련된다. 예를 들어, 본 실시에는 저장실(100)의 배출구(110)에 제 1 개폐 부재(510)가 마련되고, 이송실(200)의 이송구(220)에 제 2 개폐 부재(520)가 마련된다. 이러한 제 1, 제 2 개폐 부재(510,520)는 전기 모터 등의 동력 수단(511,521)에 연결되어 자동으로 제어되어 개폐되는 것이 바람직하며, 게이트 밸브 등 공지된 다양한 밸브를 사용할 수 있다.

한편, 상기의 저장실(100), 이송실(200) 및 이에 장착된 각종 장치들의 동작은 제어부(400)에 의해 전자적으로 제어된다. 예를 들어, 상기 제어부(400)는 적어 도 하나의 프로세서(processor) 및 메모리(memory)를 포함하며, 이를 통해 원료 공급을 위한 전반적인 제어를 담당하여, 저장실(100)에서 이송실(200)로 분말 원료(10)가 공급되는 시점, 이송실(200)에서 외부 장치로 분말 원료(10)가 이송되는 시점 및 이송되는 분말 원료(10)의 양을 조절한다. 즉, 제어부(400)는 제 1, 제 2 펌프(121,231)의 펑핑 동작을 제어하여 저장실(100)과 이송실(200)의 진공 압력을 조절하고, 제 1 개폐 부재(510)의 개폐 동작을 제어하여 이송실(200)로 공급되는 분말 원료(10)의 공급 시점을 조절하며, 제 2 개폐 부재(520)의 개폐 동작을 제어하여 외부 장치로 이송되는 분말 원료(10)의 이송 시점을 조절한다. 또한, 제어부(400)는 공급할 분말 원료(10)의 목표 하중을 설정하고, 하중 센서부(320)를 통해 분말 원료(10)의 하중 정보를 취득하여, 적재판(310)에 적재된 분말 원료(10)가 목표 하중에 도달하면 구동부(350)를 동작시켜 적재판(310)을 뒤집어준다.

이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 원료 공급 장치의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원료 공급 장치의 동작 설명을 위한 모식도이다.

우선, 도 3a과 같이, 용기 리드(102)를 분리시켜 용기 본체(101)에 소정량의 분말 원료(10)를 채운 다음 용기 리드(102)를 다시 결합한다. 이때, 용기 본체(101)에 채워진 분말 원료(10)는 혼합 수단의 가동에 의해 박막 공정에 적합한 치밀한 조직을 갖도록 파쇄 및 압축될 수 있다. 이어, 제어부(400)를 통해 제 1, 제 2 펌프(121,231)를 가동시켜 저장실(100) 및 이송실(200)을 각각 진공 배기한 다. 이때, 저장실(100)의 분말 원료(10)가 이송실(200)을 거쳐 외부 장치로 자연스럽게 이동될 수 있도록, 저장실(100)은 이송실(200)보다 낮은 진공 상태, 이송실(200)은 외부 장치보다 낮은 진공 상태로 각각 진공 배기되는 것이 바람직하다. 이후, 제어부(400)에 의해 배출구(110) 측에 마련된 제 1 개폐 부재(510)가 개방되면 분말 원료(10)는 조금씩 이송실(200)로 공급된다. 이에 따라, 저장실(100)의 분말 원료(10)는 두 공간의 압력차 및 자유 낙하에 의해 이송실(200)에 마련된 적재판(310)의 상면에 차곡차곡 적재된다. 한편, 상기 과정에서 분말 원료(10)의 혼합 과정과 분말 원료(10)의 공급 과정은 시간차를 두어 실시될 수도 있고, 또는 동시에 실시될 수도 있고, 또는 미리 정해진 동작 패턴에 의해 규칙적으로 반복 실시될 수도 있다. 또한, 분말 원료(10)의 혼합 과정은 분말 원료(10)의 초기 공급 후 다음 공급까지 대기하는 동안에도 계속하여 실시되는 것이 바람직하다. 이를 통해 분말 원료(10)의 뭉침을 방지함으로써 안정적인 원료 공급이 가능하다. 한편, 상기 분말 원료(10)의 적재 과정에서 적재 하중은 센서부(320)를 통해 계속적으로 측정되고, 측정된 하중 정보는 제어부(400)로 전송되어 모니터링(monitoring)된다.

이어, 도 3b와 같이, 적재판(310)에 적재된 분말 원료(10)가 목표 하중에 도달하면, 제어부(400)는 이송구(220) 측에 마련된 제 2 개폐 부재(520)를 개방하고 구동부(350)를 제어하여 적재판(310)을 반회전시켜 뒤집어준다. 이에 따라, 적재판(310)에 적재된 분말 원료(10)는 자유 낙하 또는 압력차에 의해 이송실(200)의 하측으로 적하된다. 이때, 분말 원료(10)의 적하 시간을 단축하기 위해 또는 분말 원료(10)의 적하 압력을 제공하기 위해 유입구(240)를 통해 이송실(200)의 상측으 로 이송 가스를 공급할 수 있다. 또한, 적재판(310)에서 적하되지 않고 잔류된 분말 원료(10)를 완전히 털어내기 위해 유입구(240)를 통해 이송실(200)의 상측으로 이송 가스를 공급할 수도 있다. 이에 따라, 이송실(200)로 유입된 분말 원료(10)는 자유 낙하되거나 또는 압력차에 의해 또는 이송 가스에 혼합되어 이송구(220)를 통해 분말 원료(10)를 필요로 하는 외부 장치로 공급된다.

이와 같은 원료 공급 방법에서, 외부 장치로 공급되는 분말 원료(10)의 양은 하중 센서부(320)과 제어부(400)를 통해 정량적으로 제어된다. 특히, 하중 센서부(320)로 사용되는 로드 셀은 매우 미세한 하중까지도 정밀하게 측정할 수 있으므로, 대량 공급뿐만 아니라 수 mg ~ 수백 mg 정도의 미량 공급까지도 정량적으로 제어할 수 있다.

<제 2 실시예>

한편, 전술한 원료 공급 장치는 전술한 구성에 한정되지 않고, 다양한 실시예가 가능하다. 하기에서는, 이러한 가능성의 일예로 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원료 공급 장치에 관해 설명한다. 이때, 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원료 공급 장치의 모식도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 원료 공급 장치는, 분말 원료(10)를 저장하여 공급하는 저장실(100)과, 상기 저장실(100)과 연결되어 상기 분말 원료(10)가 공급되는 공급구(210) 및 상기 분말 원료(10)가 외부 장치로 이송되는 이송 구(220)를 구비하는 이송실(200)을 포함한다.

상기 저장실(100)과 상기 이송실(200)의 연결 통로에는 제 1 개폐 부재(610)가 설치된다. 또한, 상기 이송실(200)은 제 2 개폐 부재(620)에 의해 분말 원료(10)가 공급되는 제 1 공간(S1)과 분말 원료(10)가 이송되는 제 2 공간(S2)으로 구분되며, 상기 제 1 공간(S1)에는 저장실(100)로부터 공급되는 분말 원료(10)가 적재되는 적재판(310) 및 상기 적재판(310)의 하면에 결합되어 상기 적재판(310)에 적재되는 분말 원료(10)의 적재 하중을 측정하는 하중 센서부(320)가 마련된다. 이러한 적재판(310) 및 하중 센서부(320)는 상기 저장실(100)로부터 공급되는 분말 원료(10)가 목표 하중만큼 적재되면, 적재판(310)에 적재된 분말 원료(10)가 하부로 적하되도록 구동부(350)에 의해 일체로 반회전되어 뒤집어진다. 한편, 상기의 제 1, 제 2 개폐 부재(610,620)는 전기 모터 등의 동력 수단(611,621)에 연결되어 자동으로 제어되어 개폐되는 것이 바람직하다.

저장실(100)은 용기 본체(101)와 용기 리드(102)가 일체로 형성되며, 저장실(100)의 상단에는 분말 원료(10)를 투입할 수 있는 적어도 하나의 투입구(130)가 마련된다. 또한, 상기 저장실(100)에는 저장된 분말 원료(10)를 외부로 배출하기 위한 나사선 방식의 배출 수단(630)이 마련된다. 즉, 외주면에 나사선이 형성된 회전축(632)의 일단은 저장실(100)의 배출구(110) 방향에 끼워지고, 타단은 저장실(100)의 상단부를 관통하여 저장실(100) 외측에 마련된 전기 모터와 같은 회전 구동 수단(631)에 연결됨으로써, 상기 회전 구동 수단(631)에 의해 회전축(632)이 회전되면 내부의 분말 원료(10)는 나사선을 타고 배출구(100) 방향으로 이동되어 이송실(200)로 공급된다. 물론, 상기 배출 수단(630)은 이에 한정되지 않으며, 저장실(100)에 저장된 분말 원료(10)를 외측으로 배출할 수 있다면 어떠한 수단 예를 들어, 진공 배기를 통한 압력차 발생 수단 또는 피스톤 수단으로 대체될 수도 있다.

이송실(200)의 상단에는 분말 원료(10)를 공급받기 위한 적어도 하나의 공급구(210)가 마련되고, 하단에는 분말 원료(10)를 외부 장치로 이송하기 위한 적어도 하나의 이송구(220)가 마련되며, 측벽에는 이송 가스를 유입하기 위한 적어도 하나의 유입구(240)가 마련된다. 이때, 공급구(210) 및 유입구(240)는 제 1 공간(S1)과 연통 가능하게 구성되고, 이송구(220)는 제 2 공간(S2)과 연통 가능하게 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 실시예에 따른 분말 원료 공급 장치는, 이송실(200)이 제 2 개폐 부재(630)에 의해 제 1 공간(S1)과 제 2 공간(S2)으로 구분되는데, 분말 원료(10)의 이송을 위한 제 2 공간(S2)이 제 1 실시예에 따른 분말 원료 장치에 비하여 상대적으로 넓게 형성되어, 이곳에서 분말 원료(10)와 이송 가스가 용이하게 혼합될 수 있으므로, 분말 원료(10)를 외부 장치로 안정적으로 공급할 수 있다.

도 5는 본 발명의 원료 공급 장치를 구비하는 박막 증착 장치의 모식도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 유기 박막 증착 장치는, 기판(20) 상에 박막을 형성하기 위한 챔버(700) 및 상기 챔버(700)에 박막 원료를 공급하기 위한 원료 공급 유닛(800)을 포함한다. 상기 기판(20) 상에는 유기 박막이 증착되며, 원 료 공급 유닛(800)은 유기 박막의 증착 재료가 되는 유기 원료를 분말 형태로 공급한다.

챔버(700)는 밀폐된 소정의 반응 공간을 형성한다. 상기 챔버(700)의 내부 하부에는 기판이 안치되는 기판 지지부(710)가 마련되고, 상기 기판 지지부(710)에 대향하는 상기 챔버(700)의 내부 상부에는 원료 분사부(720)가 마련된다. 또한, 상기 챔버(700)에는 기판의 출입을 위한 별도의 개폐 수단(730) 및 내부의 배기를 위한 별도의 배기 수단(740)이 더 마련될 수 있다.

상기 기판 지지부(710)는 기판(20)이 안착되는 지지대(711)를 포함한다. 상기 지지대(711)에는 그 외측 또는 그 내부에 기판(20)의 온도를 일정하게 유지하기 위한 냉각 수단 또는 기판(20)을 공정 온도로 가열하기 위한 가열 수단이 마련될 수 있다. 또한, 상기 지지대(711)는 승강 및 회전 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 지지대(711)의 하면에는 회전축(712)이 결합되고, 상기 회전축(712)은 챔버(700)의 외측으로 연장되어 상기 회전축(712)에 회전력을 인가하는 구동부(713)에 결합된다. 이를 통해, 지지대(711)를 회전시켜 기판(20)의 전체면에 균일하게 박막을 증착시킬 수 있다

상기 원료 분사부(720)는 분말 원료(10)를 공급받아 기화시키고, 기화된 원료 가스를 기판(20)에 분사한다. 이러한 원료 분사부(720)는 분말 원료(10)를 공급받는 공급구(721)와, 원료 가스를 기판(20)에 분사하는 노즐부(722) 및 상기 분말 원료(10)를 상기 원료 가스로 기화시키는 가열 수단(723)을 포함한다. 본 실시예는 원료 분사부(720)의 몸체 내부에 히팅 코일(heating coil), 램프 히터(lamp heater) 등의 가열 부재(723)가 매설되고, 상기 가열 부재(723)에 의해 분말 형태의 원료 물질(10)이 가열되어 가스 형태의 원료 물질로 기화된다. 물론, 상기 가열 수단(723)은 이에 한정되지 않고, 공지의 다양한 가열 부재로 구성될 수 있다. 한편, 상기 원료 분사부(720)는 고정 설치될 수도 있지만, 적어도 하나의 구동 수단에 연결되어 회전 운동 또는 좌우/전후 운동이 가능하게 설치될 수도 있다. 이를 통해, 기판(20)과의 거리를 조절하여 공정 조건을 변경할 수 있고, 기판(20)의 전체면에 균일하게 원료 가스를 분사시킬 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 상기 원료 분사부(720)와 상기 원료 공급 유닛(800) 사이에는 분말 원료(10)를 예열하는 예열 수단이 추가로 마련될 수도 있다. 이를 통해, 상기 원료 분사부(720) 내에서의 분말 원료(10)의 기화 속도를 높여 박막 증착 속도를 더욱 향상시킬 수 있다.

원료 공급 유닛(800)은 자유 낙하 방식 또는 이송 가스를 이용하여 저장실(100)에 저장된 분말 원료(10)를 챔버(700) 내부의 원료 분사부(720)으로 공급한다. 이러한 원료 공급 유닛(800)은 분말 원료(10)를 저장하여 공급하기 위한 저장실(100) 및 상기 저장실(100)에 연결되어 상기 저장실(100)로부터 공급된 분말 원료(10)를 외부로 이송하기 위한 이송실(200)을 포함한다. 이때, 원료 분사부(720)과 분말 원료 유닛(800) 사이에는 이송 배관(900)이 마련되고, 그 중간에 밸브(910)가 연결되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 분말 원료 유닛(800)는 전술한 제 1, 제 2 실시예에 따른 원료 공급 장치 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 원료 공급 장치는 상기 저장실(100)로부터 공급된 분말 원료(10)의 하중을 측정하여 외부 장치로 이송할 분말 원료(10)의 양을 조절하므로, 대량 공급뿐 만 아니라 수 mg ~ 수백 mg 정도의 미량 공급까지도 정량적으로 제어할 수 있다.

이처럼, 본 발명은 다량의 분말 원료뿐만 아니라 미량의 분말 원료까지도 정량적으로 공급할 수 있다. 따라서, 박막 두께를 용이하게 제어할 수 있는 등 박막 공정을 더욱 안정적으로 실시할 수 있으므로, 보다 고효율 및 고품위의 박막 제품을 제조할 수 있다.

한편, 전술한 실시예에서는 유기 박막을 형성하기 위해 유기 재료를 공급받는 유기 박막 장치를 예시하였으나, 본 발명에 따른 원료 공급 장치는 이에 한정되지 않으며, 분말 형태의 원료 공급이 필요한 장치라면 어떠한 장치에도 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

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 발명의 제 1 실시예에 따른 원료 공급 장치의 모식.

도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 나타낸 확대도.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원료 공급 장치의 동작 설명을 위한 모식도.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원료 공급 장치의 모식도.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기 박막 증착 장치의 모식도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 분말 20: 기판

100: 저장실 110: 배출구

120: 제 1 배기구 130: 투입구

200: 이송실 210: 공급구

220: 이송구 230: 제 2 배기구

240: 유입구 310: 적재판

320: 하중 센서부 400: 제어부

510: 제 1 개폐 부재 520: 제 2 개폐 부재

700: 챔버 710: 기판 지지부

720: 원료 분사부 800: 원료 공급 유닛

Claims (20)

1. 분말 원료를 저장하여 공급하는 저장실;

   상기 저장실과 연결되어 상기 분말 원료가 공급되는 공급구 및 상기 분말 원료가 외부 장치로 이송되는 이송구를 구비하는 이송실;

   상기 이송실에 마련되어 상기 공급구를 통해 공급되는 분말 원료가 적재되는 적재판; 및

   상기 적재판에 적재된 분말 원료가 적하되도록 상기 적재판을 회전 구동시키는 구동부; 를 포함하고,

   상기 적재판의 하면에는 상기 적재판에 적재되는 분말 원료의 적재 하중을 측정하는 하중 센서부; 가 마련되는 원료 공급 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 저장실에는 저장된 분말 원료를 상기 이송실로 공급하기 위한 배출 수단을 마련되는 원료 공급 장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 배출 수단은 압력차 발생 수단, 나사선 수단 및 피스톤 수단 적어도 어느 하나를 포함하는 원료 공급 장치.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 저장실에는 저장된 분말 원료를 혼합하기 위한 혼합 수단이 마련되는 원료 공급 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 이송실은 이송 가스가 유입되는 적어도 하나의 유입구를 더 구비하는 원료 공급 장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 구동부를 통해 상기 적재판의 회전 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 원료 공급 장치.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 제어부는 상기 하중 센서부를 통해 측정된 분말 원료의 적재 하중이 목표 하중에 도달하면 상기 적재판이 반회전되어 뒤집어 지도록 제어하는 원료 공급 장치.
8. 청구항 6에 있어서,

   상기 저장실과 상기 이송실의 연결 통로에 설치되는 제 1 개폐 부재; 및

   상기 이송실과 상기 외부 장치의 연결 통로에 설치되는 제 2 개폐 부재; 를 더 포함하며,

   상기 제 1 개폐 부재, 제 2 개폐 부재의 개폐 동작은 상기 제어부에 의해 제어되는 원료 공급 장치
9. 청구항 6에 있어서,

   상기 저장실과 상기 이송실의 연결 통로에 설치되는 제 1 개폐 부재; 및

   상기 이송실을 분말 원료가 공급되는 상측의 제 1 공간과 분말 원료가 이송되는 하측의 제 2 공간으로 구분하는 제 2 개폐 부재; 를 더 포함하며,

   상기 제 1 개폐 부재, 제 2 개폐 부재의 개폐 동작은 상기 제어부에 의해 제어되는 원료 공급 장치.
10. 분말 원료의 저장을 위한 저장실과, 분말 원료의 이송을 위한 이송실을 구비하는 원료 공급 장치의 원료 공급 방법에 있어서,

    상기 저장실에 분말 원료를 저장하는 단계;

    상기 저장실의 분말 원료를 상기 이송실로 공급하여 상기 이송실에 마련된 적재판에 적재하는 단계;

    상기 적재판에 적재된 분말 원료의 적재 하중을 측정하는 단계;

    상기 분말 원료의 적재 하중이 목표 하중에 도달하면 상기 적재판에 적재된 분말 원료를 하측으로 적하하는 단계; 및

    상기 적재판에 적하된 분말 원료를 외부 장치로 이송하는 단계; 를 포함하는 원료 공급 방법.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 적하 단계는 상기 적재판을 반회전시켜 뒤집어주는 원료 공급 방법.
12. 청구항 10에 있어서,

    상기 적재 단계 이전에,

    상기 저장실에 저장된 분말 원료를 혼합하는 단계; 및

    혼합된 분말 원료를 상기 이송실로 공급하는 단계; 를 더 포함하는 원료 공급 방법.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 혼합 단계 및 상기 공급 단계는 시간차를 두어 실시하거나, 또는 동시에 실시하거나, 또는 규칙적으로 반복 실시하는 원료 공급 방법.
14. 청구항 10에 있어서,

    상기 측정 단계 이전은,

    상기 저장실과 상기 이송실 사이에 형성되는 분말 원료의 공급 경로를 개방하고, 상기 이송실과 상기 외부 장치 사이에 형성되는 분말 원료의 이송 경로를 폐쇄하고 실시하는 원료 공급 방법.
15. 청구항 10에 있어서,

    상기 적하 단계 이후는,

    상기 저장실과 상기 이송실 사이에 형성되는 분말 원료의 공급 경로를 폐쇄하고, 상기 이송실과 상기 외부 장치 사이에 형성되는 분말 원료의 이송 경로를 개방하고 실시하는 원료 공급 방법.
16. 청구항 10에 있어서,

    상기 적하 단계는 상기 이송실로 이송 가스를 공급하면서 실시하는 원료 공급 방법.
17. 청구항 10에 있어서,

    상기 이송 단계 이후에 상기 분말 원료를 혼합하면서 대기하는 단계; 를 더 포함하는 원료 공급 방법.
18. 기판 상에 박막을 형성하기 위한 챔버; 및

    상기 챔버에 박막 원료를 공급하기 위한 원료 공급 유닛; 을 포함하고,

    상기 원료 공급 유닛은,

    분말 원료를 저장하여 공급하는 저장실;

    상기 저장실과 연결되어 상기 분말 원료가 공급되는 공급구 및 상기 분말 원 료가 외부 장치로 이송되는 이송구를 구비하는 이송실;

    상기 이송실에 마련되어 상기 공급구를 통해 공급되는 분말 원료가 적재되는 적재판; 및

    상기 적재판에 적재된 분말 원료가 적하되도록 상기 적재판을 회전 구동시키는 구동부; 를 포함하고,

    상기 적재판의 하면에는 상기 적재판에 적재되는 분말 원료의 적재 하중을 측정하는 하중 센서부; 를 포함하는 박막 증착 장치.
19. 청구항 18에 있어서,

    상기 저장실과 상기 이송실의 연결 통로에 설치되는 제 1 개폐 부재; 및

    상기 이송실과 상기 외부 장치의 연결 통로에 설치되는 제 2 개폐 부재; 를 더 포함하는 박막 증착 장치.
20. 청구항 18에 있어서,

    상기 저장실과 상기 이송실의 연결 통로에 설치되는 제 1 개폐 부재; 및

    상기 이송실을 분말 원료가 공급되는 상측의 제 1 공간과 분말 원료가 이송되는 하측의 제 2 공간으로 구분하는 제 2 개폐 부재; 를 더 포함하는 박막 증착 장치.

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