KR101224457B1 - 증착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 수용된 증착 재료에 열을 공급하여 발생된 재료 증기를 기판으로 배출시켜 기판 표면에 증착 재료층을 형성하는 증착원과, 전술한 증착원 근접 형성되어 전술한 증착원으로부터 배출되는 재료 증기의 농도를 체크하는 센서부를 포함하는 증착 장치를 제공한다.

증착 장치

Description

증착 장치{Apparatus for depositing chemical layers}

도 1은 종래 증착 장치(10)의 내부 구성을 도시한 단면도.

도 2는 도 1 상의 증착부의 사시도.

도 3은 도 2 상의 증착부의 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 증착원의 단면도.

도 5는 도 4 상의 증착원으로 구성된 증착 단위부의 사시도.

* 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명 *

10 : 증착 장치 10 : 챔버

20 : 증착원

22 : 바닥 부재 24 : 측벽 부재

26 : 셀 캡 28 : 셀

30 : 가열 수단 32 : 커버

50 : 증착 단위부 52 : 증착원

54 : 격리부 58 : 오픈부

M : 증착 재료 P : 기판

S : 센서부

M1, M2, M3, M4, M5, M6 : 증착 단위부

본 발명은 균일한 증착이 가능한 증착 장치에 관한 것이다.

열적 물리적 기상 증착은 증착 재료의 증기로 기판 표면에 층을 형성하는 기술로서, 용기(vessel) 내에 수용된 증착 재료를 기화 온도까지 가열함으로써 발생되는 증착 재료의 증기가 수용된 용기 밖으로 이동한 후 코팅될 기판 상에서 응축되는 원리를 이용하였다.

이러한 증착 공정은 증착 재료를 수용하는 용기 및 코팅될 기판이 장착된 챔버 내부에서 진행되었으며 이때, 챔버 내부는 일반적으로 10^-7 내지 10^-2 Torr 범위의 압력 상태로 조성되었다.

상세하게는, 증착 재료를 수용하는 용기인 증착원(deposition source)은 전류가 벽(부재)들을 통과할 때 온도가 증가되는 전기적 저항 재료로 만들어졌다.

따라서, 증착원에 전류가 인가되면, 그 내부의 증착 재료는 증착원의 벽으로부터 전달되는 방사열 및 벽과의 접촉에 의한 전도열에 의해 가열되어 증기화 되었다.

한편, 전술한 증착원의 셀 캡에는 기화된 재료 증기가 외부로 배출되도록 증 기 배출 개구(vapor efflux aperture)가 형성되어 있었다.

도 1은 종래 증착 장치의 내부 구성을 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 증착 장치는 챔버(10) 하부에 증착 재료를 수용하며, 재료 증기를 배출하는 증착부(12)가 배치되어 있었고, 전술한 증착부(12)로부터 배출되는 재료 증기가 증착될 기판(P)이 챔버(10)의 상부에 장착되어 있었다.

이때, 기판(P)은 챔버 내부에서 위치 변경이 가능한 고정부에 의해 고정되어 있었다.

또한, 전술한 증착부(12)와 기판(P) 사이에는 전술한 증착부(12)로부터 기판(P)으로 증착되는 재료 증기의 농도 및 챔버 내부의 온도 등을 체크할 수 있는 센서부(S)가 배치되어 있었다.

도 2는 도 1 상의 증착부의 사시도이며, 도 3은 도 2 상의 증착부의 평면도로 증착부의 구조를 도시한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 전술한 증착부(12)는 각각 서로 다른 농도의 같은 증착 재료 또는 각각 서로 다른 종류의 증착 재료를 수용하는 하나 또는 하나 이상의 증착 단위부(M1 내지 M6)로 구성되어 있었다.

이와 같이, 종래 증착 단위부(M1)는 챔버(10) 상에 장착된 하나의 증착원(20)으로 구성되어 있었다.

전술한 증착 단위부의 구조를 상술하면, 예를 들어 원판형 바닥 부재 상에 형성되며 증착 재료가 수용되는 원통형의 셀과, 전술한 원판형 바닥 부재 상에서 전술한 셀의 측벽과 소정 거리 이격 형성되는 측벽 부재와, 전술한 셀의 측벽과 측벽 부재 사이의 공간에 형성되어 전술한 증착 재료를 가열하는 가열 수단을 포함하도록 형성되어 있었다.

이상과 같은 증착원 구조 및 증착 원리를 따르는 종래 증착 장치는 각 증착 단위부(M1 내지 M6)로부터의 배출되는 재료 증기의 농도가 증착과정 상 처음과 나중이 일정치 않기 때문에 증착면이 고르지 못하거나, 증착층의 물성치에서 차이가 날 수 있었다.

상세하게는 예를 들어, 도 2 상의 증착 단위부 중 어느 하나 즉, 제 1 증착 단위부(M1)로부터 하나의 증착 재료를 기판(P) 상에 선택적으로 증착하거나, 또는 하나 이상의 증착부 예를 들어, 제 1, 제 3, 제 6 증착 단위부(M1, M3, M6)의 증착 재료를 2:1:1의 조성 비율로 혼합 증착하려고 하는 경우 각 물질의 농도 및 조성비를 정확히 조절할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 전술한 바와 같이 증착부가 다수의 증착 단위부(M1 내지 M6)로 구성되어 있을 경우, 각 증착 단위부(M1 내지 M6)들이 상호 간 노출되어 있어 목적하는 재료 증기의 농도나 온도의 정확한 측정이 어려웠다.

이러한 종래 증착 장치의 문제점은 증착 재료의 정밀한 조절이 필요한 경우, 예를 들어 전계발광소자의 발광부를 증착하는 경우 공정 수율의 저하와 고르지 못한 휘도구현 및 발광층의 부분 열화로 인한 수명 단축, 신뢰도 저하 등의 심각한 문제를 야기할 수 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 각 증착 물질의 농도 및 조성비를 정확히 측정, 조절할 수 있도록 하여 증착 공정의 정밀도 및 수율을 향상시킨 증착 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 내부에 수용된 증착 재료에 열을 공급하여 발생된 재료 증기를 기판으로 배출시켜 기판 표면에 증착 재료층을 형성하는 증착원과, 전술한 증착원 근접 형성되어 전술한 증착원으로부터 배출되는 재료 증기의 농도를 체크하는 센서부를 포함하는 증착 장치를 제공한다.

전술한 증착 장치는 전술한 증착원 및 전술한 센서부를 하나의 증착 단위부로 주변과 구분 격리시키며 특정 조건에 맞춰 전술한 증착원을 노출시키는 오픈부가 구비된 격리부를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 전술한 증착 장치에 있어서, 전술한 특정 조건은 전술한 센서부에서 체크되는 재료 증기의 농도를 기준으로 결정되는 것을 특징으로 한다.

다른 측면에서, 전술한 특정 조건은 전술한 가열 수단이 전술한 증착원을 가열하는 소정의 가열 시간을 기준으로 결정되는 것을 특징으로 한다.

또 다른 측면에서, 전술한 특정 조건은 전술한 센서부에서 체크되는 전술한 격리부의 내부 온도 또는 전술한 증착원으로부터 배출되는 재료 증기의 온도를 기준으로 결정되는 것을 특징으로 한다.

다른 측면에서, 이상과 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 내부에 수용된 증착 재료에 열을 공급하여 발생된 재료 증기를 기판으로 배출시켜 기판 표면에 증착 재료층을 형성하는 다수의 증착원과, 전술한 다수의 증착원에 각각 근접 형성되어 전술한 다수의 증착원으로부터 배출되는 각각의 재료 증기의 농도를 체크하는 다수의 센서부를 포함하는 증착 장치를 제공한다.

전술한 증착 장치는 전술한 다수의 증착원 및 전술한 다수의 센서부 중 어느 하나의 증착원과 그에 대응되는 하나의 센서부를 하나의 증착 단위부로 주변과 구분 격리시키며 특정 조건에 맞춰 전술한 어느 하나의 증착원을 노출시키는 오픈부가 구비된 격리부를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 전술한 증착 장치에 있어서, 전술한 특정 조건은 전술한 증착 단위부로 구분되는 전술한 하나의 센서부에서 체크되는 재료 증기의 농도를 기준으로 결정되는 것을 특징으로 한다.

다른 측면에서, 전술한 특정 조건은 전술한 가열 수단이 전술한 증착원을 가열하는 소정의 가열 시간을 기준으로 결정되는 것을 특징으로 한다.

또 다른 측면에서, 전술한 특정 조건은 전술한 증착 단위부로 구분되는 전술한 하나의 센서부에서 체크되는 전술한 격리부의 내부 온도 또는 전술한 증착원으로부터 배출되는 재료 증기의 온도를 기준으로 결정되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도시 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 증착 단위부의 단면도로, 전술한 도 3 상의 증착 단위부(M1 내지 M6) 중 어느 하나(M1)와 동일한 스케일이다. 따라서, 본 발명은 이하 서술하는 증착 단위부가 하나 또는 하나 이상이 모여 구성되는 증착부 및 센서부가 장착되는 챔버로 구성되는 증착 장치로 이해되어야 한다.

도 4를 참조하면, 원판형의 바닥 부재(22)와 원통형의 측벽 부재(24), 그리고 셀 캡(26) 및 원통형 셀(28)로 구성되는 증착원(20)의 내부 구성을 도시하고 있다.

이하, 증착 과정을 전술한 증착원(20)의 구조 측면에서 상술하면 다음과 같다.

셀 캡(26) 및 셀(28)로 구분 형성되는 내부 공간에는 증착 재료(M)가 수용되어 있다.

또한, 측벽 부재(24) 내부, 즉 측벽 부재(24)와 셀(28) 사이에는 셀(28)의 내부 공간에 수용된 증착 재료(M)를 가열하기 위한 가열 수단(30; 예를 들어, 전원에 연결된 발열 코일)이 위치하고 있다. 이런 가열 수단(30)은 측벽 부재(24)의 전 높이에 걸쳐 장착되어 있으며, 따라서 수용된 증착 재료(M) 전체에 열을 공급할 수 있다.

또한, 전술한 셀 캡(26)의 중앙부에는 개구(E)가 형성되어 있고, 전술한 측벽 부재(24)에 장착된 가열 수단(30)에서 발생된 열에 의하여 기화된 증착 재료(M)의 증기는 전술한 개구(E)를 통하여 외부, 즉 기판을 향하여 배출되었다. 또한, 셀 캡(26) 상부에 위치한 커버(32)에는 셀 캡(26)에 형성된 개구(E)와 대응되는 위치에 재료 증기 배출용 개구가 형성되어 있다.

도 5는 도 4 상의 증착원으로 구성된 증착 단위부의 사시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명은 도 4 상의 증착원(20)과 같은 구조를 따르는 증착원(52)과 전술한 증착원(52)으로부터 재료 증기가 배출되는 개구에 근접 형성된 센서부(S)를 하나의 단위부로 구분하여 외부와 격리시키는 격리부(54)를 포함하도록 하나의 증착 단위부(50)를 구분한다.

한편, 이와 같은 격리부(54)에는 특정 조건이 만족될 경우, 전술한 증착원(52)을 노출시켜 증착원(52)으로부터 기배출된 재료 증기를 챔버 내로 배출하는 역할을 하는 오픈부(58)가 구비되어 있다.

전술한 오픈부(58)를 구동시키는 특정 조건은 다음과 같다.

본 발명의 제 1 실시예에서는 제 1 센서부가 전술한 증착원(52)으로부터 배출되는 재료 증기의 농도를 측정하고, 그 측정된 재료 증기의 농도를 기준으로 오픈부(58)의 오픈 여부를 결정한다.

다른 측면에서, 본 발명의 제 2 실시예에서는 재료 증기의 배출을 위해 전술한 가열 수단이 전술한 증착원(52)을 가열하는 소정의 가열 시간을 제 2 센서부가 측정하고 이를 기준으로 오픈부(58)의 오픈 여부를 결정한다.

상세하게는 가열 시간 및 재료 증기를 펙터(factor)로 하는 정밀한 데이터 테이블을 적용하여 오픈부(58)의 구동 여부를 결정하는 방법이다.

또 다른 측면에서, 본 발명의 제 3 실시예에서는 전술한 가열 수단으로 전술한 증착원(52)을 소정 시간 가열하여 재료 증기를 형성하고, 제 3 센서부에서 측정되는 격리부(54)의 내부 온도 또는 전술한 증착원(52)으로부터 배출되는 재료 증기의 온도를 기준으로 오픈부(58)의 오픈 여부를 결정한다.

이상과 같은 실시예는 전술한 격리부(54)가 타 증착원의 간섭을 방지하므로 가능한 조건이다.

따라서, 전술한 증착 단위부(50)를 포함하는 본 발명에 따른 증착 장치는 재료 증기의 정확한 측정 및 컨트롤이 가능하므로, 소기 목적을 달성할 수 있다.

이상 본 발명에서는 증착원의 측벽 구조를 이중구조로 도시 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않으며 증착원의 측벽 구조는 둘 이상의 층으로 구분 형성될 수 있다.

또한, 이상 본 발명에서는 각 증착원에 대한 센서부가 하나인 것으로 도시 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 센서부는 하나 이상으로 동일한 데이터를 측정하거나, 서로 다른 데이터를 측정하여 제공할 수 있다.

또한, 이상 본 발명에서는 원통형의 격리부가 하나의 증착원을 포함하여 증착 단위부로 구분된 것으로 도시 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않으며 증착 단위부에는 하나 이상의 동일하거나 다른 증착원이 포함될 수 있다.

위에서 설명한 본 발명은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이다. 따라서, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 각 증착부에 대응되게 구분 형성된 센서부 구조에 의해 종래 기술보다 정확하게 증착 물질의 농도를 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 증착 단위부의 격리부 구조로 인해 재료 증기의 농도 및 온도와 증착원의 가열 시간 등 다양한 펙터(factor)를 기준으로 정확한 증착원의 컨트롤이 가능하므로 증착 물질의 농도 및 조성비를 정확히 측정, 조절할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 증착 공정의 정밀도 및 수율을 향상시킨 증착 장치를 제공할 수 있다.

Claims (10)

1. 증착 재료를 수용하는 수용부 및 상기 증착 재료를 가열하는 가열 수단이 구비되며, 상기 가열 수단에 의해 발생된 재료 증기를 기판으로 배출시켜 기판 표면에 증착 재료층을 형성하는 증착원과;

   상기 증착원 근접 형성되어 상기 증착원으로부터 배출되는 재료 증기의 농도를 체크하는 센서부와,

   상기 증착원과 상기 센서부를 수용해 외부와 격리하며, 상부에 상기 증착원에서 배출된 재료 증기를 선택적으로 상기 기판에 공급하거나 차단하는 오픈부가 구비된 격리부를 포함하고,

   상기 오픈부는,

   상기 센서부에서 검출한 재료 증기의 농도를 기준으로 재료 증기를 상기 기판에 공급 또는 차단하거나,

   상기 가열 수단이 상기 증착원을 가열하는 시간을 기준으로 재료 증기를 상기 기판에 공급/차단하거나,

   상기 센서부에서 검출한 상기 격리부의 내부 온도 또는 상기 증착원으로부터 배출되는 재료 증기의 온도를 기준으로 결정되는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
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