KR101114832B1 - 진공증착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공증착장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 진공증착장치는 진공의 챔버 내에 배치되는 기판에 소스를 증착하기 위한 진공증착장치에 있어서, 내부에 오일유동로가 형성되며 상기 기판을 이송하는 이송롤러를 구비하는 기판이송부; 상기 기판 이송부와 대향되게 배치되며, 상기 기판 이송부 상에 배치되는 기판에 소스를 분사하는 노즐; 상기 기판 이송부에 소스가 증착되는 것이 방지되도록 회전하는 상태의 상기 이송롤러 내의 오일유동로와의 사이에서 가열된 오일을 순환시켜 상기 기판이송부의 표면온도를 제어하는 온도제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 소스가 기판을 이송하는 기판이송부 상에 입자화되어 증착됨으로써 발생하는 생산성 저하를 최소화할 수 있는 진공증착장치가 제공된다.

Description

진공증착장치{APPARATUS FOR VACUUM DEPOSITION}
본 발명은 진공증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소스 증착이 방지되는 기판이송부를 구비하여 생산성을 향상시킬 수 있는 진공증착장치에 관한 것이다.
디스플레이 제조나 태양전지 제조에 있어서, 기판에 박막을 형성하기 위한 물리적 증착 방법으로서 진공증착장치가 이용되고 있다. 이러한 진공증착장치에 의하면 진공 상태의 챔버 내에서 물리적 방법 또는 화학적 방법을 통하여 원자 또는 분자 단위의 증착물질을 피증착 기판의 표면에 응고되도록 함으로써 박막을 형성한다.
한편, 이송롤러에 의하여 연속적으로 이송되는 기판 상에 증착물질을 분사하는 방법을 통하여, 공정의 인라인(in-line)화를 도모하고, 처리대상 기판을 대면적화하고 있다.
그러나, 이러한 종래의 진공증착장치에 의하면, 노즐로부터 입자상태로 분사되는 증착물질은 표적영역이 정확히 정해지지 않고 기판측으로 분사되므로, 기판 뿐만 아니라 기판을 인라인 이송하는 이송롤러에 까지 확장된 영역으로 증착되는 문제가 있다.
불필요한 위치에 증착되는 증착물질입자는 이송롤러를 오염시켜 수명을 단축시키고, 생산성 및 효율을 저해하는 요소가 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소스가 기판을 이송하는 기판이송부 상에 입자화되어 증착됨으로써 발생하는 생산성 저하를 최소화할 수 있는 진공증착장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 진공의 챔버 내에 배치되는 기판에 소스를 증착하기 위한 진공증착장치에 있어서, 내부에 오일유동로가 형성되며 상기 기판을 이송하는 이송롤러를 구비하는 기판이송부; 상기 기판 이송부와 대향되게 배치되며, 상기 기판 이송부 상에 배치되는 기판에 소스를 분사하는 노즐; 상기 기판 이송부에 소스가 증착되는 것이 방지되도록 회전하는 상태의 상기 이송롤러 내의 오일유동로와의 사이에서 가열된 오일을 순환시켜 상기 기판이송부의 표면온도를 제어하는 온도제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공증착장치에 의해 달성된다.
또한, 상기 온도제어부는 상기 기판이송부 내부에 가열된 유체를 주입함으로써 상기 기판이송부의 표면온도를 제어할 수 있다.
또한, 상기 온도제어부는 상기 챔버의 외측에 마련되며 가열된 오일이 저장되는 오일공급부; 상기 오일공급부와 상기 기판 이송부의 단부를 상호 연결함으로써, 상기 오일을 순환시키는 연결관;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 이송부는 내부에 상기 오일이 유동하는 오일유동로가 형성되되, 기판의 폭방향을 따라서 길게 마련되는 이송롤러를 포함하며, 상기 연결관은 상기 오일유동로 내로 오일을 주입하도록 상기 오일유동로의 일단부와 상기 오일공급부를 상호 연결하는 주입관; 상기 오일유동로로부터 오일을 회수하도록 상기 오일유동로의 타단부와 상기 오일공급부를 상호 연결하는 회수관;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 이송부는 기판의 양측단을 접촉지지하면서 이송하도록 상호 대향되게 배치되는 한 쌍의 이송롤러를 포함하고, 상기 각각의 이송롤러에는 오일주입구와 상기 오일주입구와 연통되는 오일회수구가 형성되며, 상기 연결관은 상기 각각의 이송롤러의 오일주입구와 상기 오일공급부를 연결하는 주입관; 상기 각각의 이송롤러의 오일회수구와 상기 오일공급부를 연결하는 회수관;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 이송롤러의 내부에는 오일주입구로부터 연장되어 공급받은 오일을 상기 챔버의 내부 방향으로 유동시키는 제1오일유동로가 형성되고, 상기 이송롤러의 내부에 상기 제1오일유동로의 외면을 감싸되 상기 제1오일유동로와 연통되어 상기 제1오일유동로로부터 제공되는 오일을 상기 오일회수구 측으로 유동시키는 제2오일유동로가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판이송부의 표면온도를 제어함으로써 기판이송부 상에서 소스가 입자화되어 증착되는 것을 방지할 수 있는 진공증착장치가 제공된다.
또한, 기판이송부와 오일공급부와의 사이에서 오일을 순환시켜 기판이송부의 표면온도를 제어할 수 있다.
또한, 기판이송부를 이격되는 한 쌍의 이송롤러로 구성하여, 길이를 최소화하고 열전달면적을 최소화함으로써, 표면온도 제어용 에너지 소모를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 진공증착장치의 단면도이고,
도 2는 도 1의 진공증착장치를 II - II' 선을 따라 절단한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 진공증착장치의 단면도이고,
도 4는 도 2의 진공증착장치를 IV - IV' 선을 따라 절단한 단면도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 진공증착장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 진공증착장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 진공증착장치를 II - II' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 진공증착장치(100)는 챔버(110)와 기판이송부(120)와 노즐(130)과 온도제어부(140)를 포함한다.
상기 챔버(110)는 후술하는 노즐(120)로부터 분사되는 소스에 증착되는 대상 기판(10)을 수용하는 부재이다. 챔버(110)는 내부의 압력 조절이 가능하도록 구성되며, 내부에는 증착 공정시 기판(10)을 이송하기 위한 기판이송부(120)가 마련된다.
챔버(110)에는 외부와의 압력차를 발생시키고 기화된 소스가 노즐(130)로부터 하측의 기판(10)에 안착될 수 있도록 소정의 진공펌프(미도시)가 설치됨으로써, 챔버(110) 내부는 진공상태가 유지되는 것이 바람직하다.
또한, 챔버(110)의 상측에는 소정의 저장부와 연결됨으로써 기판(10)을 증착하는데 이용되지 않는 기체 상태의 소스를 흡입하기 위한 콜드트랩(111)이 마련될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 단일의 챔버(110) 내에서 증착공정이 진행되는 것으로 설명하나, 이에 제한되는 것은 아니고, 다수개의 챔버(110)가 연속적으로 연됨으로써 증착되는 기판(10)을 더욱 대면적화할 수 있다.
상기 기판이송부(120)는 챔버(110) 내에 수용되어 기판을 연속적으로 이송하기 위한 부재로서, 다수개의 이송롤러(121)를 포함한다.
상기 이송롤러(121)는 챔버(110)의 내벽면의 일측에서 타측까지 연장됨으로써 기판(10)의 폭방향을 따라서 길게 마련되는 것으로서, 기판(10)의 이송방향을 따라서 다수개가 이격되게 마련된다.
이송롤러(121)의 내부에는 표면 온도조절을 위하여 공급되는 오일이 유동할 수 있는 유로로서 오일유동로(122)가 형성된다. 오일유동로(122)는 일단부에서부터 타단부까지 이송롤러(121)를 길이방향으로 관통함으로써 형성되는 것으로서, 오일유동로(122)의 직경은 이송롤러)(121)의 내구성과 관련이 있으므로 주입되는 오일, 챔버(1100 내부의 온도, 기판(10)의 면적 및 하중 등을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.
상기 노즐(130)은 외부로부터 소스를 공급받아 하방의 기판(10)에 기체의 소스를 분사하고, 증착하기 위한 부재이다.
상기 온도제어부(140)는 오일을 순환시켜 상술한 이송롤러(121) 내로 주입하여 표면온도를 조절하기 위한 것으로서, 오일공급부(141)와 연결관(142)과 가열부재(미도시)와 강제순환부(미도시)를 포함한다.
상기 오일공급부(141)는 가열된 오일을 저장하여 이송롤러(121) 내로 주입하거나, 이송롤러(121)로부터 오일을 회수함으로써, 순환 대상이 되는 오일을 저장 및 공급하기 위한 저장소의 역할을 한다.
상기 연결관(142)은 이송롤러(121)와 오일공급부(141)를 상호 연결하기 위한 통로로서, 주입관(143)과 회수관(144)을 포함한다.
상기 주입관(143)은 오일공급부(141)에 저장된 오일을 이송롤러(121) 내로 주입하기 위해 마련되는 것으로서, 이송롤러(121)의 오일유동로(122)의 일단부와 오일공급부(141)를 상호 연결하는 관형태로 구성된다.
상기 회수관(144)은 이송롤러(121)의 일단부로 유입되어 오일유동로(122)의 내부를 유동한 후에 이송롤러(121)의 타단부를 통하여 배출되는 오일을 오일공급부(141) 내로 회수하기 위하여 마련되는 것으로서, 주입관(143)이 연결되는 반대편 단부의 오일유동로(122)와 오일공급부(141)를 상호 연결하는 관형태로 구성된다.
상기 가열부재(미도시)는 오일공급부(141)에 장착되며, 임시 저장되는 오일이 오일유동로(122)에 주입하기에 적합한 온도를 유지하도록 오일을 가열하기 위한 부재이다.
상기 강제순환부(미도시)는 오일이 오일공급부(141), 주입관(143), 오일유동로(122) 및 회수관(144)을 반복하여 순환하도록 강제적인 압력을 제공하는 부재로서, 전원이 인가되어 압력차를 발생시키는 소정의 펌프로 마련될 수 있다.
한편, 오일공급부(141)로부터 이송롤러(121)를 순환하는 오일은 이송롤러 (121)내로의 주입온도에서 기화되지 않고, 액상으로 순환할 수 있도록 기화점이 높은 것을 이용하는 것이 바람직하다.
지금부터는 상술한 진공증착장치(100)의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 진공 상태의 챔버(110)내에서 이송롤러(121)에 의하여 기판(10)이 이송되면, 외부 소정의 공급처로부터 기체인 소스가 노즐(130)내로 공급되고, 공급된 기체 상태의 소스는 노즐(130)로부터 기판(10)을 향해 분사된다.
노즐(130)로부터 분사되는 소스는 정확한 방향성을 가지고 분사되는 것이 아니므로, 증착 대상인 기판(10) 외에 의도하지 않은 챔버(110) 내의 영역에도 분사되며, 특히, 이송롤러(121) 상에 증착되어 이송롤러(121)를 오염시킨다.
이때, 노즐(130)의 소스 분사와 함께 오일공급부(141)로부터 가열된 오일이 강제순환부에 의하여 주입관(143)을 통하여 이송롤러(121) 내부에 형성된 오일유동로(122)로 주입된다.
주입된 고온의 오일이 오일유동로(122) 내를 유동함으로써 이송롤러(121)의 표면과 열교환을 수행하고, 이송롤러(121)의 표면은 고온을 유지하게 된다. 표면의 높은 온도로 인하여 이송롤러(121) 표면에 도포되는 기체상태의 소스는 입자화되지 못하고, 기체 상태를 유지한다.
이러한 기체 상태의 소스는 콜드트랩(111)을 통하여 소정의 저장부에 흡입, 저장됨으로써, 불필요한 챔버(110) 내의 위치에 증착되는 것을 방지하게 된다.
오일유동로(122)를 유동하며 이송롤러(121) 표면과 열전달을 한 오일은 상대적으로 온도가 떨어진 상태로 이송롤러(121)로부터 배출되고, 회수관(144)을 통하여 오일공급부(141)로 회수된다. 이때, 오일공급부(141)에는 소정의 가열부재(미도시)가 구비되어, 추후 이송롤러(121)에 재공급시에 필요한 온도로 오일을 가열하게 된다.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 진공증착장치(200)에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 진공증착장치의 단면도이고, 도 4는 도 2의 진공증착장치를 IV - IV' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 진공증착장치(200)는 챔버(110)와 기판이송부(220)와 노즐(130)과 온도제어부(240)를 포함한다. 상기 챔버(110)와 노즐(130)은 제1실시예에서 상술한 구성과 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
제1실시예의 기판이송부(120)는 단일의 이송롤러(121)가 기판(10)의 폭방향으로 길게 형성됨으로써 기판(10)을 폭방향을 따라서 전면(全面) 지지하도록 구성된 것과는 달리, 제2실시예의 상기 기판이송부(220)는 기판(10)의 양측부만을 지지하도록, 상호 이격되는 한 쌍의 이송롤러(221)로 구성되며, 한 쌍의 이송롤러(221)는 상호 대향되게 배치된다.
본 실시예의 이송롤러(221)의 일단부는 챔버(110) 내부를 향하고, 타단부는 챔버(110)의 외부에 노출되도록 장착되며, 챔버(110)의 외측으로 노출되는 이송롤러(221)의 단부에는 오일이 주입되는 오일주입구(222)와, 주입된 오일이 회수되는 오일회수구(223)가 형성된다.
또한, 오일주입구(222)로부터 유입되는 오일이 유동할 수 있도록 각각의 이송롤러(221)의 내부에 오일주입구(222)와 연통되는 제1오일유동로(224)가 형성되며, 이송롤러(221) 내부에는 오일회수구(223)와 연통되는 제2오일유동로(225)가 형성된다.
전체적으로 실린더 형상의 이송롤러(221)의 중심에는 제1오일유동로(224)가 형성되고, 제1오일유동로(224)와 동축상에 제1오일유동로(224)를 감싸며 제2오일유동로(225)가 형성된다, 즉, 다시 말하면, 이송롤러(221)의 챔버 외부로 노출된 면에는 오일주입구(222)가 형성되고, 오일주입구(222)와 연통되는 제1오일유동로(224)가 이송롤러(221)의 길이방향을 따라서 형성되며, 일단부는 제1오일유동로(225)과 연결되고 타단부는 이송롤러(221)의 오일주입구(222)가 형성된 면에 형성되는 오일회수구(223)와 연결되는 제2오일유동로(225)가 제1오일유동로(224)와 동축상에 제1오일유동로(224)를 감싸는 형태로 이송롤러(221)의 내부에 형성된다.
상기 온도제어부(240)는 이송롤러(221)의 내부에 오일을 공급하여 이송롤러(221)의 표면온도를 제어하기 위한 것으로서, 오일공급부(241)와 연결관(242)을 포함한다.
상기 오일공급부(241)는 제1실시예에서 상술한 구성과 동일한 것이므로 중복설명은 생략한다.
상기 연결관(242)은 주입관(243)과 회수관(244)을 포함한다.
상기 주입관(243)은 오일공급부(241)와 각각의 이송롤러(221)에 형성된 오일주입구(222)를 상호 연결하며, 상기 회수관(244)은 오일공급부(241)와 어느 하나의 이송롤러(221)에 형성된 오일회수구(223)를 상호 연결하는 관이다. 즉, 본 실시예에서는 각 이송롤러(221) 마다 주입관(243)과 회수관(244)이 하나씩 각각 장착되므로, 대향하는 한 쌍의 이송롤러(221)에는 총 한 쌍의 주입관(243)과 회수관(244)이 구비된다.
지금부터는 상술한 진공증착장치(200)의 제2실시예의 작동에 대하여 설명한다.
진공 상태의 챔버(110)내에서 기판이송부(220)에 의하여 기판(10)이 이송되면, 외부 소정의 공급처로부터 기체의 소스가 노즐(130)내로 공급되고, 공급된 기체상태의 소스는 노즐(130)로부터 기판(10)을 향해 분사된다.
노즐(130)로부터 분사되는 소스는 정확한 방향성을 가지고 분사되는 것이 아니므로, 증착 대상인 기판(10) 외에 의도하지 않은 챔버(110) 내의 영역에도 일부 분사되며, 특히, 이송롤러(221) 상에 증착되어 이송롤러를 오염시키다.
이때, 노즐(130)로부터의 소스 분사와 함께 오일공급부(241)에서 가열된 오일이 주입관(243)을 통하여 이송롤러(221) 내부에 형성되는 제1오일유동로(224)로 주입된다. 가열된 오일은 제1오일유동로(244) 내에서 챔버의 내부를 향하여 유동하며 격벽을 통하여 제2오일유동로(225) 내를 유동하는 오일 및 이송롤러(221)의 표면에 열을 전달하고, 이송롤러(221)의 표면은 고온상태를 유지하게 된다. 표면의 높은 온도로 인하여 이송롤러(221) 표면에 도포되는 기체 상태의 소스가 입자화 되어 기판(10)에 증착되는 것을 방지한다.
이러한 기체 상태의 소스는 콜드트랩(111)을 통하여 소정의 저장부에 흡입, 저장됨으로써, 불필요한 챔버(110) 내의 위치에 증착되는 것을 방지하게 된다.
제1오일유동로(224)의 단부에서 오일은 제1오일유동로(224)와 연통된 제2오일유동로(225) 내로 유입되고, 제2오일유동로(225)를 유동하며 제1오일유동로(224)내를 유동하는 오일로부터 격벽을 통하여 일부 열을 전달받는 동시에 이송롤러(221)의 표면을 재가열하게 된다.
제2오일유동로(225) 내의 유동이 완료된 오일은 오일회수구(222)를 통하여 이송롤러(221)의 외부로 배출되고, 연결된 회수관(244)을 통하여 오일공급부(241)내에 저장된다. 이때, 오일공급부(241)에는 소정의 가열부재(미도시)가 구비되어, 추후 이송롤러(221)에 재공급시에 필요한 온도로 오일을 가열하게 된다.
본 실시예의 진공증착장치(200)에 따르면, 각 이송롤러(221)에 오일이 공급되되, 이를 다시 회수하는 구조로 구성되어, 각각의 이송롤러(221)의 표면온도를 개별적으로 제어할 수 있다.
또한, 이송롤러(221)의 구조적 특성으로 인하여, 오일이 유동하며 이송롤러(221)의 표면과 열전달하는 구간이 상대적으로 짧게 형성되고, 주입되는 오일과 회수되는 오일의 온도차를 최소화할 수 있으므로, 이송롤러의 온도제어에 필요한 에너지 소모를 최소화할 수 있다
또한, 제1오일유동로(224) 내를 유동하는 오일과 이와 반대 방향을 따라서 제2오일유동로(225) 내에서 유동하는 오일이 이송롤러(221)의 표면을 반복 가열함으로써 우수한 가열 성능이 구현될 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
110 : 챔버 130 : 노즐
120 : 기판이송부 140 : 온도제어부
121 : 이송롤러 141 : 오일공급부
122 : 오일유동로

Claims (6)

  1. 진공의 챔버 내에 배치되는 기판에 소스를 증착하기 위한 진공증착장치에 있어서,
    내부에 오일유동로가 형성되며 상기 기판을 이송하는 이송롤러를 구비하는 기판이송부;
    상기 기판 이송부와 대향되게 배치되며, 상기 기판 이송부 상에 배치되는 기판에 소스를 분사하는 노즐;
    상기 기판 이송부에 소스가 증착되는 것이 방지되도록 회전하는 상태의 상기 이송롤러 내의 오일유동로와의 사이에서 가열된 오일을 순환시켜 상기 기판이송부의 표면온도를 제어하는 온도제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도제어부는 상기 기판이송부 내부에 가열된 유체를 주입함으로써 상기 기판이송부의 표면온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 온도제어부는 상기 챔버의 외측에 마련되며 가열된 오일이 저장되는 오일공급부; 상기 오일공급부와 상기 기판 이송부의 단부를 상호 연결함으로써, 상기 오일을 순환시키는 연결관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판 이송부는 내부에 상기 오일이 유동하는 오일유동로가 형성되되, 기판의 폭방향을 따라서 길게 마련되는 이송롤러를 포함하며,
    상기 연결관은 상기 오일유동로 내로 오일을 주입하도록 상기 오일유동로의 일단부와 상기 오일공급부를 상호 연결하는 주입관; 상기 오일유동로로부터 오일을 회수하도록 상기 오일유동로의 타단부와 상기 오일공급부를 상호 연결하는 회수관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기판 이송부는 기판의 양측단을 접촉지지하면서 이송하도록 상호 대향되게 배치되는 한 쌍의 이송롤러를 포함하고,
    상기 각각의 이송롤러에는 오일주입구와 상기 오일주입구와 연통되는 오일회수구가 형성되며,
    상기 연결관은 상기 각각의 이송롤러의 오일주입구와 상기 오일공급부를 연결하는 주입관; 상기 각각의 이송롤러의 오일회수구와 상기 오일공급부를 연결하는 회수관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이송롤러의 내부에는 오일주입구로부터 연장되어 공급받은 오일을 상기 챔버의 내부 방향으로 유동시키는 제1오일유동로가 형성되고, 상기 이송롤러의 내부에 상기 제1오일유동로의 외면을 감싸되 상기 제1오일유동로와 연통되어 상기 제1오일유동로로부터 제공되는 오일을 상기 오일회수구 측으로 유동시키는 제2오일유동로가 형성되는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
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