KR101200357B1 - Gas injection apparatus and film depositing system having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템에 관한 것으로, 증착 원료를 이송하는 원료 이송부와, 상기 증착 원료가 유입되는 유입 공간과, 유입된 증착 원료를 기화시키는 기화 공간과, 기화된 증착 원료를 분사하는 분사 공간을 포함하는 인젝터부 및 상기 인젝터부의 상기 기화 공간에 적어도 그 일부가 노출된 발열 수단을 구비하는 가스 분사 장치를 제공한다. 발열 수단의 발열체의 적어도 일부가 상기 기화 공간에 노출되도록 하여 발열체의 복사열이 상기 기화 공간에 직접 공급되도록 하여 열 손실을 줄이고, 기화 효율을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a gas injection device and a thin film deposition system having the same, a raw material transfer unit for transferring deposition material, an inflow space into which the deposition material is introduced, a vaporization space to vaporize the introduced deposition material, and vaporized deposition Provided is a gas injector including an injector portion including an injection space for injecting raw materials and heat generating means at least partially exposed in the vaporization space of the injector portion. At least a portion of the heating element of the heat generating means may be exposed to the vaporization space so that radiant heat of the heating element may be directly supplied to the vaporization space, thereby reducing heat loss and improving vaporization efficiency.
발열 수단, 분말, 증착 원료, 기화, 복사열, 발열체 Heat generating means, powder, evaporation raw material, vaporization, radiant heat, heating element
Description
본 발명은 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템에 관한 것으로, 파우더 형태의 분말이 열에 의해 기화되는 기화 공간에 발열체를 노출시켜 기화 효율을 향상시킬 수 있는 발열 수단이 내장된 가스 분사 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a gas injector and a thin film deposition system having the same, and to a gas injector having a heating means capable of improving evaporation efficiency by exposing a heating element to a vaporization space in which powder in powder form is vaporized by heat. will be.
일반적으로 유기 박막 증착 장치는 수 ㎛ 이하로 건조된 분말 형태의 유기 원료를 기화시켜 기판상에 유기 박막을 형성하였다. 유기 박막 제작시 사용되는 유기 원료는 무기 재료와 달리 높은 증기압이 필요치 않고, 고온에서 분해 및 변성이 용이하다. 이러한 소재의 특성으로 인해 종래의 유기 박막은 텅스텐 재질의 도가니에 유기 재료를 장입하고, 도가니를 가열하여 유기 재료를 기화시켜서 기판상에 증착시켰다. In general, an organic thin film deposition apparatus vaporizes an organic raw material in a powder form dried to several μm or less to form an organic thin film on a substrate. Unlike inorganic materials, organic raw materials used in manufacturing organic thin films do not require high vapor pressure, and are easily decomposed and modified at high temperatures. Due to the characteristics of such a material, a conventional organic thin film is charged onto a tungsten crucible, and the crucible is heated to vaporize the organic material and deposited on a substrate.
도 1은 종래의 유기 박막 증착 시스템의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a conventional organic thin film deposition system.
도 1을 참조하면, 종래의 유기 박막 증착 장치는 반응 챔버(10)와, 반응 챔 버(10) 상부에 배치된 기판(20)과, 반응 챔버(10) 하부에 소정의 증착 원료(40)가 저장된 도가니(30)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a conventional organic thin film deposition apparatus includes a
여기서, 기판(20)에 소정의 유기 박막을 증착하기 위해서는 도가니(30)를 가열시켜 도가니(30) 내부의 증착 원료(40)를 증발시키고, 증발된 증착 원료가 기판(20)에 증착되도록 한다.Here, in order to deposit a predetermined organic thin film on the
이와 같은 종래의 유기 박막 증착 장치를 통해 증착을 할 경우, 도가니(30) 내에 저장할 수 있는 증착 원료의 양이 한정되어 있어 매 증착 공정마다 도가니(30) 내에 증착 원료를 새로 넣어 주거나, 수 내지 수십 번의 증착 공정 후에 도가니(30) 내부에 증착 원료를 새로 주입해야 한다. 이때, 도가니(30) 내부에 증착 원료를 새로 주입하기 위해서는 증착공정을 중지한 다음, 챔버(10)내의 도가니(30)에 증착 원료를 주입해야 한다. 이로인해 박막 증착 공정의 수율이 떨어지는 문제가 발생한다. 또한, 다량의 증착 원료를 도가니(30)를 통해 가열시켜 기판상에 박막을 증착한다. 따라서, 가열된 도가니(30)를 통해 기화되는 증착 원료의 량이 매 기판마다 일정하지 않기 때문에 박막 재현성이 나빠지는 문제가 발생한다.In the case of deposition through the conventional organic thin film deposition apparatus, the amount of deposition raw materials that can be stored in the
또한, 증착 원료 기화를 위해 가열되었던 도가니(30)의 열이 도가니(30) 상측에 배치된 기판에 전달됨으로 인해 기판이 열적 손상을 받게 되는 문제가 발생한다. In addition, since the heat of the
상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 챔버 외부로부터 정량의 분말 형태의 증착 원료를 제공받고, 이를 기화시켜 챔버 내부의 기판에 분사하는 인젝터 타입의 분사 장치가 도입되었다. 이러한 분사 장치는 봉 형태의 몸체와 몸체 내측에 마련되어 몸체를 가열하는 발열 수단을 구비하였다. 이를 통해 상기 분사 장치 내측으로 분말 형태의 증착 원료가 제공되면 발열 수단은 몸체를 가열시키고, 가열된 몸체에 의해 몸체의 내부 공간에서 분말 형태의 증착 원료가 기화되어, 챔버 내측의 기판에 분사된다. 이경우, 발열 수단의 열이 몸체로 제공된 다음 다시 분말 형태의 증착 원료에 제공되기 때문에 열 효율이 저하된다. 이와 같이 열 효율이 저하됨으로 인해 증착 원료의 기화 효율이 낮아지는 문제가 발생한다. 물론 기화 효율을 높이기 위해서는 발열 수단의 열을 높여야 한다. 그러나 발열 수단의 열을 높일 경우에는 발열 수단의 열이 기판의 온도를 상승시키게 되어 기판에 열적 손상을 가하는 문제가 발생한다. In order to solve the above problems, an injector type injection apparatus is provided which receives a deposition material in a powder form from the outside of the chamber, vaporizes it, and sprays it onto a substrate inside the chamber. The injection device is provided with a rod-shaped body and a heating means provided in the body to heat the body. When the deposition material in the form of powder is provided to the inside of the injector through this, the heating means heats the body, and the powder is deposited in the form of powder in the inner space of the body by the heated body, and is sprayed onto the substrate inside the chamber. In this case, the heat efficiency is lowered because heat of the heat generating means is provided to the vapor deposition raw material in the form of powder and then again provided to the body. As such, the thermal efficiency is lowered, thereby causing a problem that the vaporization efficiency of the deposition material is lowered. Of course, in order to increase the vaporization efficiency, the heat of the heating means must be increased. However, when the heat of the heat generating means is increased, the heat of the heat generating means raises the temperature of the substrate, causing a problem of thermal damage to the substrate.
이에 본 발명에서는 분사 장치의 기화 공간 내에 발열 수단을 배치시켜 기화 공간으로 유입되는 분말 형태의 증착 원료를 직접 기화시켜 열 손실을 방지하여 증착 원료의 기화 효율을 향상시킬 수 있는 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Accordingly, the present invention provides a gas injection device capable of improving the vaporization efficiency of the deposition raw material by preventing the heat loss by arranging the heating means in the vaporization space of the injection device to directly vaporize the powder deposition material flowing into the vaporization space to prevent heat loss. It is an object of the present invention to provide a thin film deposition system.
본 발명에 따른 증착 원료를 이송하는 원료 이송부와, 상기 증착 원료가 유입되는 유입 공간과, 유입된 증착 원료를 기화시키는 기화 공간과, 기화된 증착 원료를 분사하는 분사 공간을 포함하는 인젝터부 및 상기 인젝터부의 상기 기화 공간에 적어도 그 일부가 노출된 발열 수단을 구비하는 가스 분사 장치를 제공한다. An injector unit comprising a raw material conveying unit for transferring the deposition raw material according to the present invention, an inflow space into which the deposition raw material flows, a vaporization space for vaporizing the introduced deposition raw material, and an injection space for spraying the vaporized deposition raw material; Provided is a gas injector including a heat generating means in which at least part of the injector portion is exposed to the vaporization space.
상기 발열 수단은 발열 에너지를 제공하는 발열 소스부와, 상기 발열 에너지에 따라 발열하는 적어도 하나의 발열체를 구비하는 것이 효과적이다. The heat generating means is advantageously provided with a heat generating source portion for providing heat generating energy, and at least one heat generating element for generating heat in accordance with the heat generating energy.
상기 발열체는 그 일부가 상기 기화 공간을 이루는 상기 인젝터부의 내측에 인입되거나, 상기 기화 공간의 내면에 부착되거나, 상기 기화 공간 내에 고정되는 것이 가능하다. The heating element may be part of the injector portion forming the vaporization space, attached to the inner surface of the vaporization space, or may be fixed in the vaporization space.
상기 발열체는 스테인레스 스틸 또는 인코넬(Inconel)로 제작되는 것이 바람직하다. The heating element is preferably made of stainless steel or Inconel (Inconel).
상기 기화 공간 내에 마련된 복수의 열 전달 부재를 더 구비하는 것이 효과적이다. It is effective to further provide a plurality of heat transfer members provided in the vaporization space.
상기 인젝터부는 상기 유입 공간과 상기 분사 공간이 마련된 프레임 몸체와 상기 프레임 몸체의 측면에 마련되어 상기 기화 공간을 형성하는 외측 몸체를 구비하는 것이 바람직하다. The injector unit preferably includes a frame body provided with the inflow space and the injection space and an outer body provided on the side of the frame body to form the vaporization space.
상기 인젝터부는 상기 유입 공간이 형성된 제 1 몸체부와, 상기 제 1 몸체부의 적어도 일부를 감싸고 상기 제 1 몸체부와의 사이에 상기 기화 공간을 형성하는 제 2 몸체부와, 상기 제 2 몸체부 또는 상기 제 1 및 제 2 몸체부를 감싸고 상기 제 2 몸체부 또는 상기 제 1 및 제 2 몸체부 사이에 상기 분사 공간을 형성하는 제 3 몸체부를 구비하는 것이 가능하다. The injector part includes a first body part in which the inflow space is formed, a second body part surrounding at least a portion of the first body part and forming the vaporization space between the first body part, and the second body part or It is possible to include a third body portion surrounding the first and second body portions and forming the injection space between the second body portion or the first and second body portions.
상기 원료 이송부는 상기 증착 원료를 제공받아 상기 유입 공간에 제공하고 회전하는 중심축을 포함하는 것이 바람직하다. Preferably, the raw material conveying unit includes a central axis that receives the deposition raw material and provides it to the inflow space and rotates.
또한, 본 발명에 따른 증착 공간을 갖는 증착 챔버와, 분말 형태의 증착 원료를 제공하는 분말 공급 장치 및 제공된 상기 증착 원료를 이송하는 원료 이송부와, 상기 증착 원료가 유입되는 유입 공간과, 유입된 증착 원료를 기화시키는 기화 공간과, 기화된 증착 원료를 분사하는 분사 공간을 포함하는 인젝터부 및 상기 인젝터부의 상기 기화 공간에 적어도 그 일부가 노출된 발열 수단을 구비하는 가스 분사 장치를 포함하는 박막 증착 시스템을 제공한다. In addition, a deposition chamber having a deposition space according to the present invention, a powder supply apparatus for providing a deposition material in powder form, a raw material transfer unit for transferring the provided deposition material, an inflow space into which the deposition material flows, and an incoming deposition A thin film deposition system comprising an injector unit including a vaporization space for vaporizing a raw material, an injector part including an injection space for injecting vaporized deposition raw material, and a gas injector having at least a portion of the injector part exposed to the vaporization space. To provide.
상기 발열 수단은 발열 에너지를 제공하는 발열 소스부와, 상기 발열 에너지에 따라 발열하는 적어도 하나의 발열체를 구비하고, 상기 발열체는 그 일부가 상기 기화 공간을 이루는 상기 인젝터부의 내측에 인입되거나, 상기 기화 공간의 내면에 부착되거나, 상기 기화 공간 내에 고정되는 것이 효과적이다. The heat generating means includes a heat generating source portion for providing heat energy, and at least one heat generating element for generating heat according to the heat energy, and the heat generating element is introduced into the injector portion, part of which forms the vaporization space, or the vaporization. It is effective to be attached to the inner surface of the space or fixed in the vaporization space.
상기 발열체는 스테인레스 스틸 또는 인코넬(Inconel)로 제작되는 것이 바람직하다. The heating element is preferably made of stainless steel or Inconel (Inconel).
상기 증착 챔버는 상기 기판이 안치되는 기판 안치부를 구비하고, 상기 기판 안치부는 상기 증착 챔버의 바닥면 영역, 상측면 영역 및 측벽면 영역 중 어느 한 영역에 배치되고, 상기 가스 분사 장치는 상기 기판 안치부에 대응하는 면 영역에 위치하는 것이 효과적이다. The deposition chamber includes a substrate settled portion in which the substrate is placed, and the substrate settled portion is disposed in any one of a bottom region, an upper side region, and a sidewall region of the deposition chamber, and the gas injector is disposed in the substrate. It is effective to be located in the face area corresponding to the tooth.
또한, 본 발명에 따른 챔버 내에 기판을 안치시키는 단계와, 가스 분사 장치 의 유입 공간 내측으로 분말 형태의 증착 원료를 공급하는 단계와, 유입된 상기 증착 원료를 발열 수단의 적어도 일부가 노출된 기화 공간에 제공하여, 발열 수단의 복사열을 이용하여 기화시키는 단계와, 상기 기화된 증착 원료를 분사 공간으로 이송시키는 단계 및 상기 분사 공간의 기화된 증착 원료를 상기 기판에 분사하는 단계를 포함하는 박막 증착 방법을 제공한다. In addition, the step of placing the substrate in the chamber according to the present invention, the step of supplying the deposition material in the form of powder into the inlet space of the gas injection device, the vaporization space in which at least a portion of the heating means is exposed to the introduced deposition material And vaporizing the radiant heat of the heat generating means, transferring the vaporized deposition raw material to an injection space, and spraying the vaporized deposition raw material of the injection space on the substrate. To provide.
상술한 바와 같이 본 발명은 기화 공간을 갖는 인젝터 내부에 발열 수단을 배치시키되, 발열 수단의 발열체의 적어도 일부가 상기 기화 공간에 노출되도록 하여 발열체의 복사열이 상기 기화 공간에 직접 공급되도록 하여 열 손실을 줄일고, 기화 효율을 향상시킬 수 있다. As described above, the present invention arranges heat generating means inside an injector having a vaporization space, so that at least a portion of the heat generating means of the heat generating means is exposed to the vaporization space so that radiant heat of the heat generating element is directly supplied to the vaporization space to reduce heat loss. It can reduce and improve the vaporization efficiency.
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 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 시스템의 블록도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 가스 분사 장치의 부분 절개 사시도이다. 도 4는 일 실시예에 다른 가스 분사 장치의 수직 단면도이다. 2 is a block diagram of a thin film deposition system according to an embodiment of the present invention. 3 is a partial cutaway perspective view of a gas injection apparatus according to an embodiment. 4 is a vertical cross-sectional view of a gas injection device according to one embodiment.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 박막 증착 시스템은 기판(101)이 안치되는 증착 챔버(100)와, 분말 형태의 증착 원료를 제공하는 분말 공급 장치(200)와, 분말 형태의 증착 원료를 기화시켜 상기 증착 챔버(100)의 기판(101)에 분사하는 가스 분사 장치(300)를 구비한다. 2 to 4, the thin film deposition system according to the present embodiment includes a
증착 챔버(100)는 반응 공간을 갖는 하부 챔버(110)과 하부 챔버(110)를 덮는 챔버 리드(120)를 구비한다. 하부 챔버(110)는 상부가 개방된 통형상으로 제작된다. 그리고, 챔버 리드(120)는 상기 하부 챔버(110)의 개방된 상부 영역을 덮는 판 형상으로 제작된다. 그리고, 증착 챔버(100)의 반응 공간에는 기판 안치부(130)가 위치한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 하부 챔버(110)의 바닥면에 기판 안치부(130)가 위치한다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 상기 기판 안치부(130)는 하부 챔버(110)의 측면에 위치할 수도 있고, 챔버 리드(120)에 위치할 수도 있다. 상기 기판 안치부(130)의 위치에 따라 상기 가스 분사 장치(300)의 위치가 가변될 수 있다. 이는 기판(101)에 대향하는 영역에 가스 분사 장치(300)가 위치하는 것이 바람직하기 때문이다. 또한, 도시되지 않았지만, 상기 증착 챔버(100)는 기판(101)이 출입하는 출입구를 포함한다. 그리고, 증착 챔버(100)의 압력을 유지하는 압력 조절부를 더 구비할 수도 있다. 또한, 기판 안치부(130)를 승강시키거나 회전시키는 구동 부재를 더 구비할 수 있다.The
분말 공급 장치(200)는 분말 형태의 증착 원료가 저장된 분말 저장부(210) 와, 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부(220) 그리고, 캐리어 가스를 이용하여 일정량의 분말 형태의 증착 원료를 가스 분사 장치(300)에 공급하는 분말 공급부(230)를 구비한다. 상기 분말 공급부(230)와 분말 저장부(210) 그리고, 분말 공급부(230)와 캐리어 가스 공급부(220)는 파이프들을 통해 연결된다. 그리고, 상기 파이프들은 이들을 개폐하는 복수의 밸브를 구비한다. 또한, 분말 공급부(230) 또한, 가스 분사 장치(300)와 파이프를 통해 연결된다. 그리고, 파이프의 일부에는 파이프의 개폐를 위한 별도의 밸브가 마련된다. 이때, 분말 공급부(230)는 일정량의 증착 원료를 제공한다. 이는 캐리어 가스를 직접 이용하거나, 가스에 의한 압력차를 이용하거나, 구조물의 특성을 이용하여 일정량의 증착 원료를 제공하는 것이 효과적이다. The
가스 분사 장치(300)는 분말 공급 장치(200)로 부터 제공된 분말 형태의 증착 원료를 기화시켜 챔버(100) 내측의 기판(101)에 분사한다. The
이에 가스 분사 장치(300)는 분말 공급 장치(200)로부터 분말 형태의 증착 원료를 제공받는 원료 이송부(310)와, 상기 원료 이송부(310)에 결합되어, 증착 원료가 유입되는 유입 공간(I)과, 유입된 증착 원료를 기화시키는 기화 공간(V)과, 기화된 증착 원료를 분사하는 분사 공간(J)을 포함하는 인젝터부(320)와, 상기 인젝터부(320)의 상기 기화 공간(V)에 적어도 그 일부가 노출된 발열 수단(330)을 구비한다. Accordingly, the
원료 이송부(310)는 챔버(100)의 외측에서 내측으로 연장되고, 상기 분말 공급 장치(200)에 연통되어 분말 형태의 증착 원료를 제공받는 중심축(311)과, 상기 챔버(100) 외측으로 돌출된 상기 중심축(311)을 감싸는 하우징(312)과, 상기 하우징(312)과 중심축(311) 사이를 밀봉하는 실링 부재(313)를 구비한다. 그리고, 도시되지 않았지만, 상기 중심축(311)을 회전시키는 회전 부재(예를 들어, 모터)를 더 구비한다. 여기서, 상기 실링 부재(313)으로 마그네트 시일을 사용하는 것이 효과적이다. 그리고, 상기 하우징(312)을 통해 상기 분말 공급 장치(200)의 증착 원료를 제공받을 수도 있다. The raw
인젝터부(320)는 유입 공간(I), 기화 공간(V) 및 분사 공간(J)이 형성된 몸체부(321)를 구비한다. 이때, 몸체부(321)는 내부에 복수의 공간을 갖는 관(즉, 파이프 또는 봉) 형상으로 제작된다. 여기서, 몸체부(321)는 도 4에 도시된 바와 같이 H자 형태의 내부 프레임 몸체(321-1)와, 프레임 몸체(321-1)가 그 내측에 마련된 외측 몸체(231-2)를 구비한다. 상기 외측 몸체(231-2)와 프레임 몸체(321-1)는 단일 몸체로 제작될 수 있고, 각기 서로 다른 몸체로 제작된 후 결합될 수도 있다. The
여기서, 외측 몸체(321-2)는 프레임 몸체(321-1)의 상부을 덮어 유입 공간(I)을 형성하는 상부 커버(321-2a)와, 프레임 몸체(321-1)의 하부를 덮어 분사 공간(J)을 형성하는 하부 커버(321-2b)와, 상기 프레임 몸체(321-1)의 측면을 덮어 분사 공간(J)을 형성하는 측면 커버(321-2c)를 구비한다. 이때, 상부 커버(321-2a)와, 하부 커버(321-2b)와, 측면 커버(321-2c)는 단일 몸체로 제작될 수 있고, 각기 다른 몸체로 제작될 수도 있다. 본 실시예에서는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 유입 공간(I)과 분사 공간(J)의 양측에 두개의 기화 공간(V)이 마련된다. 따라서, 두개의 측면 커버(321-2c)가 프레임 몸체(321-1)에 부착된다.Here, the outer body 321-2 covers the upper part of the frame body 321-1 to form an inflow space I, and the upper cover 321-2a and the lower part of the frame body 321-1 to spray the space. A lower cover 321-2b forming (J) and a side cover 321-2c covering the side surface of the frame body 321-1 to form an injection space (J). In this case, the upper cover 321-2a, the lower cover 321-2b, and the side cover 321-2c may be manufactured in a single body or may be manufactured in different bodies. 3 and 4, two vaporization spaces V are provided at both sides of the inflow space I and the injection space J. As shown in FIG. Thus, two side covers 321-2c are attached to the frame body 321-1.
이때, 유입 공간(I)은 원료 이송부(310)의 중심축(311)과 연통된다. 이에 상기 상부 커버(321-2a)에는 중심축(311)과 연통되는 제 1 연통홀(322-1)이 마련된다. 이때, 연통홀(322)는 상부 커버(321-2a)의 중심 영역에 위치하는 것이 효과적이다. 즉, 유입 공간(I)의 중심에 위치하는 것이 효과적이다. 이를 통해 중심축(311)을 통해 제공되는 분말 형태의 증착 원료가 유입 공간(I)의 중심 영역으로 제공된다.At this time, the inflow space (I) is in communication with the
상기 유입 공간(I)의 양측 단부 영역(즉,유입 공간(I)이 대략 바 형상으로 제작되고, 바의 양 가장자리 영역을 지칭한다.)에는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 유입 공간(I)과 기화 공간(V)을 연통시키는 적어도 하나의 제 2 연통홀(322-2)이 마련된다. 이때, 제 2 연통홀(322-2)은 프레임 몸체(321-1)의 측면 영역에 마련된다. 이를 통해 유입 공간(I)의 중심으로 분사된 증착 원료는 유입 공간(I) 내에서 넓게 퍼지고 유입 공간의 단부 영역에서 기화 공간(V)을 제공된다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 제 2 연통홀(322-2)는 프레임 몸체(321-1)의 측면의 전면에 걸쳐 형성될 수 있다. 또한, 측면의 중심 영역에 국부적으로 형성될 수 있다.At both end portions of the inflow space I (that is, the inflow space I is formed in a substantially bar shape and refers to both edge regions of the bar), the inflow space I is shown in FIG. 3. At least one second communication hole 322-2 communicating with the vaporization space V is provided. In this case, the second communication hole 322-2 is provided in the side region of the frame body 321-1. As a result, the deposition raw material injected into the center of the inflow space I spreads widely in the inflow space I and provides a vaporization space V in the end region of the inflow space. Of course, the present invention is not limited thereto, and the second communication hole 322-2 may be formed over the entire surface of the side of the frame body 321-1. It may also be formed locally in the central region of the side surface.
그리고, 상기 기화 공간(V)과 분사 공간(J) 사이에는 이들을 연통시키는 적어도 하나의 제 3 연통홀(322-3)을 구비한다. 도 3에 도시된 바와 같이 프레임 몸체(321-1)의 측면의 중심 영역에 위치한다. 이를 통해 기화 공간(V) 내에서 기화된 증착 원료가 제 3 연통홀(322-3)을 통해 분사 공간(J)에 제공된다. In addition, at least one third communication hole 322-3 communicating with the vaporization space V and the injection space J is provided. As shown in FIG. 3, the frame body 321-1 is positioned at a central area of the side of the frame body 321-1. As a result, the vapor deposition material vaporized in the vaporization space V is provided to the injection space J through the third communication hole 322-3.
상기 분사 공간(J)의 하측 면 즉, 기판(101)에 대향 하는 하부 커버(321-2b)에는 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 분사 노즐(323)이 마련된다. 이를 통해 분사 공간(J)으로 제공된 기화된 증착 원료가 분사 노즐(323)을 통해 기판(101)에 제공된다. As illustrated in FIG. 4, a plurality of
이때, 기화 공간(V)은 발열 수단(330)의 열을 이용하여 분말 형태의 증착 원료를 기화시킨다. At this time, the vaporization space (V) vaporizes the vapor deposition material in the form of powder using the heat of the heat generating means (330).
발열 수단(330)은 봉 형태의 발열체(331)와, 상기 발열체(331)에 발열 에너지를 제공하는 발열 소스부(332)를 구비한다. The heat generating means 330 includes a
본 실시예에서는 발열 소스부(332)로 전기적 에너지를 제공하는 소스를 사용하고, 발열체(331)로 전기적 에너지를 열 에너지로 변환시키는 소재를 사용한다. 이에 발열체(331)로 전도성의 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 발열체(331)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 발열체(331)의 일부가 상기 기화 공간(V)에 노출된다. 이에 발열체(331)는 노출면이 기화 공간(V)에서 기화된 증착 원료가 잘 흡착되지 않는 물질을 사용하는 것이 효과적이다. 즉, 그 표면이 깨끗하고 매끈한 물질인 스테인레스 스틸 또는 인코넬(Inconel)을 사용하여 발열체(331)를 제작하는 것이 효과적이다. In the present embodiment, a source for providing electrical energy to the
이와 같이 발열체(331)의 일부를 상기 기화 공간(V)에 노출시킴으로 인해 발열체(331)의 복사열이 기화 공간(V)에 직접 전달되어 열 손실을 줄일 수 있다. 이를 통해 기화 공간(V) 내의 기화 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 발열체(331)의 일부가 상기 프레임 몸체부(321-1)에 매립되어 있다. 이로인해 발열체(331)의 복사열에 의해 프레임 몸체부(321-1)이 가열되어 유입 공간(I)과 분사 공간(J)을 가열시킬 수 있다. 따라서, 유입 공간(I)을 유입되는 분말 형태의 증착 원료를 1차로 예비 기화시킬 수 있다. 이때, 상기 발열체(331)는 프레임 몸체부(321-1)의 측면에 오목홈을 형성하고, 오목홈의 내측으로 발열체(331)를 인입시켜 그 일부만이 기화 공간(V)에 노출되도록 할 수 있다. By exposing a portion of the
물론 본 실시예의 가스 분사 장치는 이에 한정되지 않고, 다양한 변형예가 가능하다. Of course, the gas injection apparatus of this embodiment is not limited to this, and various modifications are possible.
도 5는 일 실시예의 제 1 변형예에 따른 가스 분사 장치의 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of the gas injection device according to the first modification of the embodiment.
도 5에 도시된 바와 같이 상기 기화 공간(V)에 복수의 열 전달 부재(324)가 마련될 수 있다. 상기 열 전달 부재(324)는 열 전도성의 우수한 물질로 제작하여 발열 수단(330)의 복사열을 빠르게 전달하는 것이 바람직하다. As illustrated in FIG. 5, a plurality of heat transfer members 324 may be provided in the vaporization space V. FIG. The heat transfer member 324 is preferably made of a material having excellent thermal conductivity to quickly transfer the radiant heat of the heat generating means 330.
이때, 열 전달 부재(324)는 기화 공간(V) 내에 마련되어 기화 공간(V)으로 유입되는 분말 형태의 증착 원료와의 접촉한다. 이를 통해 분말 형태의 증착 원료를 기화시킬 수 있다. 즉, 열을 전달받을 수 있는 접촉면이 증가하여 증착 원료의 기화 효율이 상승될 수 있다. 열 전달 부재(324)로 도 5에 도시된 바와 같이 열 전동성 볼을 사용한다. 물론 이에 한정되지 않고, 도전성 메쉬망을 사용할 수도 있다. At this time, the heat transfer member 324 is provided in the vaporization space (V) in contact with the deposition material in the form of powder flowing into the vaporization space (V). This may vaporize the deposition material in the form of a powder. That is, the contact surface that can receive heat can be increased to increase the vaporization efficiency of the deposition material. As the heat transfer member 324, a thermally conductive ball is used as shown in FIG. 5. Of course, it is not limited to this, A conductive mesh network can also be used.
도 6은 일 실시예의 제 2 변형예에 따른 가스 분사 장치의 부분 절개 사시도이다.6 is a partially cutaway perspective view of the gas injection device according to the second modification of the embodiment.
도 6에 도시된 바와 같이 상기 발열 수단(330)이 인젝터부(320)의 기화 공간(V)의 내측벽에 마련될 수 있다. As illustrated in FIG. 6, the heat generating means 330 may be provided on an inner wall of the vaporization space V of the
인젝터부(320)는 원료 이송부(310)와 연통되고, 유입 공간(I)이 마련된 제 1 몸체부(325)와, 제 1 몸체부(325)의 적어도 일부를 감싸고, 기화 공간(V)이 마련된 제 2 몸체부(326)와, 상기 제 1 및 제 2 몸체부(325, 326)와 그 일부가 중첩되는 제 3 몸체부(327)를 구비한다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 몸체부(325)는 사각 기둥 형상으로 제작된다. 그리고, 제 2 몸체부(326)는 사각 기둥부의 적어도 3면을 감싸는 형상으로 제작된다. 제 3 몸체부(327)는 제 1 몸체부(325)와 제 2 몸체부(326)의 바닥면에 밀착된 기둥 형상으로 제작된다. 여기서, 제 1 몸체부(325)는 원료 이송부(310)의 중심축(311)과 연통된다. 따라서, 상기 제 1 몸체부(325)와 제 2 몸체부(326)에는 중심축(311)이 관통하는 홀이 마련된다. 그리고, 유입 공간(I)과 기화 공간(V)을 연통시키는 복수의 홀이 상기 제 1 몸체부(325)에 마련된다. 또한, 기화 공간(V)과 분사 공간(J)을 연통시키는 복수의 홀이 상기 제 2 및 제 3 몸체부(326, 327)에 마련된다. 그리고, 복수의 분사 노즐이 상기 제 3 몸체부(327)에 마련된다. The
본 변형예에서는 발열 수단(330)의 복수의 발열체(331)가 기화 공간(V)을 이루는 제 2 몸체부(326)의 내측 표면에 부착된다. 여기서, 발열체(331)의 개수는 한정되지 않고, 1개 이상의 발열체가 구비될 수 있다. 이와 같이 발열체(331)을 제 2 몸체부(326)의 내측면에 위치시켜 기화 공간(V)에서의 발열체(331) 복사열 손실을 줄이고, 증착 원료의 기화 효율을 향상시킬 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 발열체(331)는 기화 공간(V)을 이루는 제 1 몸체부(325)의 외측 표면에 부착될 수 있다. 이때, 발열체(331)는 접착제, 나사 또는 볼트를 포함하는 접착 부재를 통해 상기 제 1 또는 제 2 몸체부(326)의 표면에 접착 고정될 수 있다. In the present modification, a plurality of
도 7은 일 실시예의 제 3 변형예에 따른 가스 분사 장치의 부분 절개 사시도이다.7 is a partially cutaway perspective view of the gas injection device according to the third modification of the embodiment.
도 7에 도시된 바와 같이 상기 발열 수단(330)이 인젝터부(320)의 기화 공간(V) 내에 위치할 수도 있다. 즉, 발열 수단(330)의 발열체(331) 전체가 기화 공간(V)에 노출될 수 있다. As shown in FIG. 7, the heat generating means 330 may be located in the vaporization space V of the
또한, 인젝터부(320)는 원료 이송부(310)와 연통되고, 유입 공간(I)이 마련된 제 1 몸체부(325)와, 제 1 몸체부(325)를 감싸고 제 1 몸체부(325)와의 사이에 기화 공간(V)을 형성하는 제 2 몸체부(326)와, 제 2 몸체부(326)를 감싸고 제 2 몸체부(326)와의 사이에 분사 공간(J)을 형성하는 제 3 몸체부(327)를 구비한다. In addition, the
여기서, 제 1 내지 제 3 몸체부(325, 326, 327)은 내부 공간을 갖는 봉 형상으로 제작된다. 도 7에서는 그 단면이 원통형의 봉 형상이 도시되었다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 그 단면이 다각형 또는 타원의 봉 형상으로 제작될 수 있다. 그리고, 제 1 몸체부(325)에는 기화 공간(V)과 유입 공간(I)을 연통시키는 제 2 연통홀(322-2)이 마련된다. 그리고, 제 2 몸체부(326)에는 기화 공간(V)과 분사 공간(J)을 연통시키는 제 3 연통홀(322-3)이 위치한다. 이때, 제 2 연통홀(322-2)과 제 3 연통홀(322-3)은 몸체부의 중심에서 연장된 동일 연장 선 상에 위치하지 않는 것이 효과적이다. 즉, 제 2 연통홀(322-2)는 제 1 몸체부(325)의 하측 영역에 위치하고, 제 3 연통홀(322-3)은 제 2 몸체부(326)의 상측 영역에 위치한다.Here, the first to
본 변형예에서는 발열 수단(330)의 복수의 발열체(331)가 기화 공간(V) 내에 위치한다. 즉, 제 1 몸체부(325)와 제 2 몸체부(326)의 사이 영역에 발열체(331)가 마련된다. 이를 통해 기화 공간의 기화 효율을 향상시킬 수 있다. 이때, 발열체(331)의 양 끝단이 인젝터부(320)에 고정되는 것이 효과적이다. 또한, 필요에 따라 발열체(331)를 지지 고정하는 고정 부재가 기화 공간(V) 내에 마련될 수 있다. 그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 발열체(331)을 기화 공간(V) 내부에 균일하게 배치하여 기화 공간(V)을 직접 가열할 뿐만 아니라 유입 공간(I)도 복사열에 의해 가열시킬 수 있다. 즉, 발열체(331)의 복사열에 의해 제 1 몸체부(325)와 제 2 몸체부(326)이 가열된다. 이때, 제 3 몸체부(327)은 발열체(331)에 의해 직접 가열되지 않기 때문에 상기 기화 공간(V) 내부의 온도보다 더 낮은 온도를 유지할 수 있게 된다. 이를 통해 기화 공간(V)의 높은 열이 챔버 하측에 위치하는 기판(101)에 전달되지 않도록 할 수 있다. In the present modification, the plurality of
상술한 변형예들의 기술은 각각의 변형예에 국한되지 않고, 서로 조합될 수 있고, 조합된 기술이 실시예에 적용될 수 있다. The descriptions of the above-described modifications are not limited to the respective modifications, and may be combined with each other, and the combined techniques may be applied to the embodiments.
하기에서는 상술한 구성을 갖는 본 실시예의 가스 분사 장치의 동작과 이를 구비하는 박막 증착 시스템을 이용한 박막 증착 방법을 설명한다. Hereinafter, the operation of the gas injection apparatus of the present embodiment having the above-described configuration and a thin film deposition method using the thin film deposition system having the same will be described.
먼저, 챔버(100)의 기판 안치부(130) 상에 기판(101)을 안치시킨다. 이어서, 분말 공급 장치(200)는 기판(101) 상에 증착될 박막에 해당하는 량의 분말 형태의 증착 원료를 가스 분사 장치(300)에 제공한다. First, the
가스 분사 장치(300)는 증착 원료를 원료 이송부(310)를 통해 공급받는다. 이때, 원료 이송부(310)의 중심축(311)은 회전한다. 증착 원료는 중심축(311)을 통해 인젝터부(320)의 유입 공간(I)에 제공된다. 유입 공간(I)에 제공된 증착 원료는 유입 공간(I)에서 1차로 그 일부가 기화된다. 이를 앞선 실시예에서와 변형에에서와 같이 발열 수단(330)의 발열체(331)의 복사열에 의해 유입 공간(I)을 이루는 몸체부가 가열되고, 몸체부의 복사열에 의해 유입 공간(I)이 가열되기 때문이다. 이후, 유입 공간(I) 내에서 균일하게 퍼진 증착 원료는 제 2 연통홀(322-2)를 통해 기화 공간(V)으로 제공된다. 기화 공간(V)으로 제공된 증착 원료는 기화 공간(V) 내에 적어도 그 일부가 노출된 발열 수단(330)의 발열체(331)의 복사열에 의해 기화된다. 이때, 증착 원료에 발열체(331)의 복사열을 직접 제공하기 때문에 열 손실을 막을 수 있고, 증착 원료의 기화 효율을 향상시킬 수 있다. 이와 같이 기화된 증착 원료는 제 2 연통홀(322-2)을 통해 분사 공간(J)에 제공된다. 분사 공간(J)에 제공된 기화된 증착 원료는 노츨을 통해 가스 분사 장치(300) 하측에 위치한 기판(101)에 분사된다. 이때, 앞서 언급한 바와 같이 가스 분사 장치(300)의 원료 이송부(310)가 회전하고, 이에 따라 인젝터부(320)가 회전한다. 따라서, 회전하는 인젝터부(320)에 의해 상기 기화된 증착 원료가 기판(101) 전면에 균일하게 분사될 수 있다. 상기 기판(101)에 분사된 기화된 증착 원료는 기판(101) 표면에 흡착되어 박막을 형성한다. 이후, 박막이 형성된 기판(101)을 챔버(100) 외측으로 언로딩하여 박막 증착 공정을 완료한다. The
또한, 본 발명의 박막 증착 시스템은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 다양한 변형예가 가능하다. In addition, the thin film deposition system of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.
도 8 및 도 9는 일 실시예의 변형예에 따른 박막 증착 시스템의 블록도이다. 8 and 9 are block diagrams of a thin film deposition system according to a modified example of the embodiment.
도 8에 도시된 바와 같이 챔버(100)의 바닥면에 가스 분사 장치(300)가 위치 하고, 챔버(100)의 상부벽 영역에 기판(101)이 배치될 수도 있다. 즉, 상향식 방식으로 기판(101)의 하측 영역에서 기화된 증착 원료가 분사되고, 이 증착 원료가 상측의 기판(101)에 증착된다. As shown in FIG. 8, the
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 챔버(100)의 일측면에 가스 분사 장치(300)가 위치하고, 이에 대향하는 측면에 기판(101)이 배치될 수 있다. 이를 통해 가스 분사 장치(300)는 기화된 증착 원료를 측면 방향으로 분사하여, 측면에 위치한 기판(101)에 박막을 증착한다. In addition, as shown in FIG. 9, the
상술한 변형예의 경우 기판(101) 및 가스 분사 장치(300) 중 적어도 어느 하나는 회전하는 것이 효과적이다. In the above-described modification, it is effective to rotate at least one of the
본 발명은 상기에서 서술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms. In other words, the above-described embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is complete, and those skilled in the art will fully understand the scope of the invention, and the scope of the present invention should be understood by the appended claims .
도 1은 종래의 유기 박막 증착 시스템의 개념도. 1 is a conceptual diagram of a conventional organic thin film deposition system.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 시스템의 블록도. 2 is a block diagram of a thin film deposition system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 일 실시예에 따른 가스 분사 장치의 부분 절개 사시도. 3 is a partial cutaway perspective view of a gas injection device according to one embodiment;
도 4는 일 실시예에 다른 가스 분사 장치의 수직 단면도. 4 is a vertical sectional view of a gas injector according to one embodiment.
도 5는 일 실시예의 제 1 변형예에 따른 가스 분사 장치의 단면도. 5 is a sectional view of a gas injection device according to a first modification of the embodiment;
도 6은 일 실시예의 제 2 변형예에 따른 가스 분사 장치의 부분 절개 사시도.6 is a partially cutaway perspective view of a gas injector according to a second modification of the embodiment;
도 7은 일 실시예의 제 3 변형예에 따른 가스 분사 장치의 부분 절개 사시도.7 is a partial cutaway perspective view of a gas injection device according to a third modification of the embodiment;
도 8 및 도 9는 일 실시예의 변형예에 따른 박막 증착 시스템의 블록도. 8 and 9 are block diagrams of a thin film deposition system according to a modification of the embodiment.
<도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for major symbols in the drawings>
100 : 증착 장치 200 : 분말 공급 장치100: vapor deposition apparatus 200: powder supply apparatus
300 : 가스 분사 장치 310 : 원료 이송부300: gas injection device 310: raw material transfer unit
320 : 인젝터부 330 : 발열 수단320: injector portion 330: heat generating means
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JP2005336527A (en) | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Hitachi Zosen Corp | Vapor deposition apparatus |
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2007
- 2007-12-31 KR KR1020070141279A patent/KR101200357B1/en active IP Right Grant
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