KR101107575B1 - 진공 챔버 내에서 진공을 깨뜨리지 않고 도가니를 교체할 수 있는 진공 증착 장치 - Google Patents

진공 챔버 내에서 진공을 깨뜨리지 않고 도가니를 교체할 수 있는 진공 증착 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공 증착 장비에 관한 것으로, 진공 상태를 깨뜨리지 않은 상태로 물질을 다 소모한 도가니를 새로 교체할 수 있는 증착 장비 및 도가니 교체 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 진공 증착 장비는, 증착 공정을 수행하는 제1 진공 챔버와 별도로 교체할 도가니를 예비하여 두기 위한 제2 진공 챔버를 구비하며, 상기 제1 진공 챔버와 제2 진공 챔버 사이를 개폐하는 도어부와, 상기 제1 진공 챔버로부터 물질이 소모된 도가니를 제2 진공 챔버로 이송하기 위해, 소스 이송 선로와 도가니 엘리베이터를 구비하며, 제2 진공 챔버에 예비해 놓은 새 도가니를 제1 진공 챔버로 이송하기 위해 도가니 정렬 수단을 제2 진공 챔버에 구비한다.
진공 증착, 소스, 도가니 교체

Description

진공 챔버 내에서 진공을 깨뜨리지 않고 도가니를 교체할 수 있는 진공 증착 장치{A Vacuum Deposition Apparatus With Crucibles Interchangeable Without Beaking Vacuum State In A Vacuum Chamber}
본 발명은 진공 증착 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 진공 증착 장치에서 진공을 파괴하지 않은 상태로 도가니를 교체할 수 있는 진공 증착 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 진공 증착 장비에서 도가니를 교체하는 경우, 진공 챔버를 개방하고 교체하여야 한다. 이러한 진공 챔버의 개방으로 진공 상태는 파괴되고, 도가니를 담은 소스에 새로운 도가니를 넣어 교체한 후, 다시 진공 챔버 내를 진공 펌프의 작동으로 재 진공화한 후, 증착 공정을 수행하여야 한다.
따라서, 이러한 진공 증착 공정 중 도가니 교체 작업이 수반될 때마다 진공화 작업에 따르는 부수적인 작업이 뒤따르게 되어 여러 가지 노력과 에너지를 소모하게 되며, 챔버를 재 진공화하는 데 상당한 시간이 걸려 전체적인 생산성을 낮춘다.
특히, OLED 와 같은 디스플레이 소자를 제작하기 위한 증착 공정에서는 가급 적 장기간 증착 공정을 연속적으로 수행하여야 그 생산 단가를 낮출 수 있어 가격 경쟁력을 지니는 점을 고려할 때, 증착 공정을 수행하면서 도가니를 새롭게 교체할 수 있다면 생산성 향상으로 제품 가격의 경쟁력을 확보할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 진공 증착 공정 중 도가니의 교체를 요할 경우, 진공 챔버 내의 진공 상태를 파손하지 않고 유지하면서 도가니를 교체할 수 있는 진공 증착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 증착 공정이 수행되는 제1 진공 챔버와 접합 된 별도의 제2 진공 챔버를 구비하고, 상기 제2 진공 챔버 내에 예비 도가니를 예비하여 물질이 소모된 도가니를 자동 제어에 의해 상기 제1 진공 챔버 내에서 제2 진공 챔버로 이송하고, 상기 예비 도가니를 상기 제1 진공 챔버 내로 이송하여, 진공을 파손하지 않고도 도가니를 교체할 수 있는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치로서, 상기 제1 진공 챔버와 상기 제2 진공 챔버의 접합부에 착설 되어 개폐되는 도어부;
상기 소스 안에 들어가는 도가니를 수직 상승 또는 하강시킬 수 있는 도가니 엘리베이터; 및
상기 제2 진공 챔버 내에 장착되고 병진 운동이 가능한, 도가니를 탑재할 수 있는 도가니 정렬수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치를 제공할 수 있다.
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또한, 본 발명은, 증착 공정이 수행되는 제1 챔버 내의 소스 배치 지점으로 부터 상기 도어부에 이르기까지 뻗어있는 소스 이송 선로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 진공 증착 장치에 있어서,
상기 도가니 정렬수단은,
소모된 도가니가 상승하고, 예비 도가니가 하강할 수 있는 통로를 제공하는 개구부; 및
상기 도가니들이 각각 탑재될 수 있는 각각의 도가니 받침대;를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 도가니 정렬수단에 있어서, 상기 도가니 받침대는 상기 도가니 정렬수단의 양단부에 갈고리 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 진공 증착 장치에 있어서, 상기 도가니 엘리베이터는 그 단부에 도가니를 탑재할 수 있는 도가니 지지대를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 진공 증착 장치에 있어서, 상기 소스의 히터 저면부는 상기 도가니 엘리베이터의 도가니 지지대가 상기 도가니 가열용 히터 안에 들어있는 도가니를 탑재하여 상승 또는 하강시킬 수 있도록 상기 도가니 지지대를 통과시킬 수 있는 히터 개구부가 천설되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 진공 증착 장치에 있어서, 상기 도가니 지지대는 상 기 도가니 정렬수단의 도가니 받침대와 상보적으로 맞물릴 수 있는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 증착 공정이 수행되는 제1 진공 챔버 내에 있는 소모된 도가니를 예비 도가니가 들어 있는 제2 진공 챔버로 이송하는 단계;
상기 예비 도가니를 제1 진공 챔버 내로 이송하는 단계;및
상기 제1 진공 챔버와 제2 진공 챔버 사이는 폐쇄하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 진공 챔버에서는 연속적인 증착 공정이 수행되고,
상기 제2 진공 챔버를 개방하여 소모된 도가니를 새로운 예비 도가니로 재 충진하여 재 진공화하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치에서의 도가니 교체 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 진공 증착 공정에서 소모된 도가니를 교체하기 위해 진공 챔버의 도어를 개방하여 진공을 파손하지 않고 진공이 유지된 상태에서 도가니를 교체할 수 있으므로, 진공 챔버의 재 진공화 공정을 필요로 하지 않으므로 공정 시간을 단축할 수 있고, 재 진공화에 따른 노력과 비용을 절감할 수 있다.
따라서, 연속적으로 장기간 증착할 수 있어 증착을 요하는 제품의 생산성을 향상시켜 가격 경쟁력을 갖출 수 있다.
이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 진공 유지상태에서 도가니를 교체할 수 있는 증착원의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 진공 챔버 구조를 보여주는 개략적인 사시도이다.
증착 공정이 수행되는 제1 진공 챔버(100)와 그에 인접하여 설치된 제2 진공 챔버(200)가 도시되며,상기 제2 진공 챔버(200) 내에는 도가니 교체를 위해 예비 된 예비 도가니(220)가 들어 있다. 도 1의 진공 챔버 구조로부터 예측할 수 있듯이, 제1 진공 챔버(100)에서 증착 공정을 수행하여 물질이 소모된 도가니를 제2 진공 챔버(200)에 예비된 예비 도가니(220)로 교체하는 것이 본 실시예에 의해 진공 유지 상태에서 실행될 수 있다.
도 2는 본 실시예의 도가니 교체를 위한 진공 챔버 내 구조물들을 보여주는 사시도이다.
제1 진공 챔버(100) 내에는 물질을 담은 도가니(160)를 안착하고 있는 하우징 형태의 히터(150)로 구성된 소스(170)가 도가니 교체를 위해 이동할 수 있도록, 소스 이송 선로(110)가 상기 제1 진공 챔버(100) 내의 길이 방향으로 설치된다. 도가니(160) 안에 담긴 물질이 증착 공정을 통해 모두 소모되면, 상기 소스(170)는 상기 이송 선로(110)를 타고 도가니(160)의 교체를 위해 제2 진공 챔버(200)와 인접한 위치까지 이동된다. 상기 이송 선로(110)에서의 이동을 용이하게 하도록 상기 소스(170)는 이송 선로(110)에 장착된 소스 탑재대(140) 위에 탑재되어 있고, 자동 제어 장치를 이용하여 상기 소스 탑재대(140)의 이동을 조정한다.
본 실시예에서는, 제2 진공 챔버(200)는 제1 진공 챔버(100)의 상부에 인접 하여 설치하였으나, 그 위치는 대등한 높이에서 측부에 설치할 수도 있고 아래쪽에 설치할 수도 있다. 제1 진공 챔버(100)와 제2 진공 챔버(200)는 진공이 유지되는 접합부(190)(도 3에 도시됨)에 의해 연결된다.
본 실시예의 동작에 대한 이해를 돕기 위해, 도 3에 소스(170)와 예비 도가니(220)의 상대적인 위치관계를 보여주는 단면도를 제시하였다. 즉, 도 3은 도가니 교체 직전, 동작이 멈춘 상태에서 제1 진공 챔버(100)와 제2 진공 챔버(200) 안에 각각 위치한 소스(170)와 예비 도가니(220)의 상대적인 위치를 보여주는 단면도이다. 상기에서 제1 진공 챔버(100), 제2 진공 챔버(200) 및 그 사이에 위치하는 접합부(190)는 모두 진공이 유지될 수 있다.
제1 진공 챔버(100) 안에 멈춰 있는 소스(170)의 바로 위쪽에는 접합부(190)의 중앙에 형성된 통로부(185)가 위치하며, 상기 통로부(185) 위쪽에는 제2 진공 챔버(200)에 설치된 도가니 정렬 수단(210)의 개구부(211)가 위치하고 있다. 상기 도가니 정렬 수단(210)의 양단에는 도가니를 탑재할 수 있는 도가니 받침대(215)가 형성되어 있고, 그중 한쪽에 예비 도가니(220)가 탑재되어 있다.
도가니 교체 동작을 도 3을 참조하여 상세 설명하면 다음과 같다.
상기 소스 탑재대(140)가 상기 제2 진공 챔버(200)의 바로 아래쪽에 도달하게 되면 일단 정지하며, 상기 도가니(160)를 수직으로 승 하강시킬 수 있는 도가니 엘리베이터(130)가 동작하게 된다. 상기 도가니 엘리베이터(130)는 상기 소스 탑재대(140) 안쪽으로 승 하강할 수 있는 규모의 폭으로 구성되며, 본 실시예에서는 세 개의 수직 선로로 구성하고, 상기 수직 선로 각각에 수평 하게 놓인 도가니 지지대(120)(도 3에 도시됨)를 제공한다. 상기 소스(170)의 히터(150) 하단부에는 상기 도가니 지지대(120)가 상기 히터(150) 안에 안착 된 도가니(160)를 지지하여 들어올릴 수 있도록 도가니 지지대(120)를 수용 및 통과시킬 수 있는 히터 개구부(155)가 천설 되어 있다. 상기 도가니 엘리베이터(130)의 상승으로 상기 도가니 지지대(120)가 상기 히터 개구부(155)를 통해, 도가니(160)의 저면에 접촉하여 상기 도가니(160)를 싣게 되면, 제1 진공 챔버(100)와 제2 진공 챔버(200)의 접합부(190)에 설치된 도어부(180)가 열리게 된다. 상기 도어부(180)가 열리면, 상기 도가니 엘리베이터(130)가 도가니(160)를 승강시켜 상기 통로부(185)와 개구부(211)를 통해 상승하여 제2 진공 챔버(200)로 이송된다. 제2 진공 챔버(200)로 이송된 도가니(160)는 일단 정지하며, 상기 도가니 정렬 수단(210)이 도가니 정렬수단 이송 선로(212)를 타고 이동하여(도 2에서는 오른쪽으로 이동) 승강 된 도가니(160)를 도가니 정렬 수단(210)의 양단에 착설 된 도가니 받침대(215)로 받쳐 싣는다.
상기 도가니 지지대는 상기 도가니 정렬수단의 도가니 받침대와 상보적으로 맞물릴 수 있게 구성된다. 즉, 상기 도가니 받침대(215)의 형상은 갈고리와 같이 사이사이 빈 공백이 있어서, 상기 빈 공백에 도가니 엘리베이터(130) 단부에 착설 된 도가니 지지대(120)가 위치하여 도가니(160)는 일시적으로 도가니 받침대(215)와 도가니 지지대(120)라는 두 개의 수단에 의해 지지 된다. 이러한 상태, 즉, 도가니 엘리베이터(130)의 도가니 지지대(120)가 고정된 상태에서 도가니 엘리베이터(130)는 약간 하강하여 도가니(160)로부터 이격되며, 도가니(160)가 도 가니 받침대(215)만으로 지지 되도록 하고, 도가니 정렬 수단(210)은 왼편으로 이동하여 예비 도가니(220)가 상기 도가니 엘리베이터(130)의 도가니 지지대(120)의 바로 상부에 위치하게끔 정렬한 다음, 도가니 엘리베이터(130)는 다시 약간 상승하여 예비 도가니(220)가 도가니 지지대(120)에 탑재되도록 한다. 결과적으로 예비 도가니(220)는 통로부(185)의 바로 상부에 위치하게 되고(도 4 참조), 그에 따라 도가니 엘리베이터(130)의 하강 구동을 통해 제1 진공 챔버(100) 쪽으로 이송되어, 히터(150)에 안착 되고, 도어부(180)가 원위치로 구동되어 제1 진공 챔버(100)를 폐쇄한다. 새로 교체된 도가니를 탑재한 소스(170)는 다시 소스 이송 선로(110)를 타고 증착 공정을 수행하기 위해 이송된다.
상기와 같은 순차적인 동작은 모두 자동 제어 장치에 의해 동작 되며, 이를 위해, 도가니 지지대(120)에 접촉 센서 등을 구비하여 신호 처리에 의해 도어부(180)의 개폐 동작, 도가니 엘리베이터(130)의 승 하강 동작 및 도가니 정렬수단의 이동을 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 도어부(180)가 증착 공정을 수행하는 제1 진공 챔버(100)를 폐쇄하고 있기 때문에 제2 진공 챔버(200)를 개방하여 물질이 소모된 도가니를 꺼내고 새 도가니를 제2 진공 챔버(200)에 넣은 후 제2 진공 챔버(200)만을 새로 진공화 시킨다. 이 때 제1 진공 챔버(100)에서는 증착 공정을 계속 수행할 수 있기 때문에 생산성을 높일 수 있을 뿐 아니라, 재진공은 챔버의 크기가 작은 제2 진공 챔버(200)에 한하여 수행되기 때문에 재 진공에 드는 시간과 노력과 비용을 모두 절약할 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
도 1은 본 발명의 진공 챔버 구조를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 실시예의 도가니 교체를 위한 진공 챔버 내 구조물들을 보여주는 사시도이다.
도 3은 제1 진공 챔버(100)와 제2 진공 챔버(200) 안에 각각 위치한 소스(170)와 예비 도가니(220)의 상대적인 위치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 실시예의 도가니 교체 과정을 보여주는 사시도 이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100: 제1 진공 챔버 200: 제2 진공 챔버
220; 예비 도가니 110: 소스 이송 선로
120: 도가니 지지대 130: 도가니 엘리베이터
140: 소스 탑재부 150: 히터
160: 도가니 170: 소스
180: 도어부 210: 도가니 정렬수단
211: 개구부 212: 도가니 정렬수단 이송 선로
215: 도가니 받침대

Claims (8)

  1. 증착 공정이 수행되는 제1 진공 챔버와 접합 된 별도의 제2 진공 챔버를 구비하고, 상기 제2 진공 챔버 내에 예비 도가니를 예비하여 물질이 소모된 도가니를 자동 제어에 의해 상기 제1 진공 챔버 내에서 제2 진공 챔버로 이송하고, 상기 예비 도가니를 상기 제1 진공 챔버 내로 이송하여, 진공을 파손하지 않고도 도가니를 교체할 수 있는 진공 증착 장치로서,
    상기 제1 진공 챔버와 상기 제2 진공 챔버의 접합부에 착설 되어 개폐되는 도어부;
    물질을 담는 도가니를 도가니 가열용 히터 안에 안착하여 구성하는 소스 중 히터 안에 들어있는 도가니를 수직 상승 또는 하강시킬 수 있는 도가니 엘리베이터; 및
    상기 제2 진공 챔버 내에 장착되고 병진 운동이 가능한, 도가니를 탑재할 수 있는 도가니 정렬수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 증착 공정이 수행되는 제1 챔버 내의 소스 배치 지점으로부터 상기 도어부에 이르기까지 뻗어있는 소스 이송 선로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 도가니 정렬수단은,
    소모된 도가니가 상승하고, 예비 도가니가 하강할 수 있는 통로를 제공하는 개구부; 및
    상기 도가니들이 각각 탑재될 수 있는 각각의 도가니 받침대;를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 도가니 받침대는 상기 도가니 정렬수단의 양단부에 갈고리 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
  6. 제1 또는 5항에 있어서, 상기 도가니 엘리베이터는 그 단부에 도가니를 탑재할 수 있는 도가니 지지대를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 소스의 히터 저면부는 상기 도가니 엘리베이터의 도가니 지지대가 상기 도가니 가열용 히터 안에 들어있는 도가니를 탑재하여 상승 또는 하강시킬 수 있도록 상기 도가니 지지대를 통과시킬 수 있는 히터 개구부가 천설(穿設)되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 도가니 지지대는 상기 도가니 정렬수단의 도가니 받침대와 상보적으로 맞물릴 수 있는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
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