KR101419705B1 - 예비 챔버가 구비된 박막 증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 챔버에 연결되는 예비 챔버를 구비하고, 예비 챔버에서 진공 챔버로 도가니를 이송함으로써, 증착 공정 중 도가니의 교체 시간을 크게 단축하여 단시간 내에 도가니의 교체 후 연속증착이 가능한 예비 챔버가 구비된 박막 증착장치에 관한 것으로, 본 발명의 박막 증착장치는 기판을 지지하는 기판 지지부가 구비되고, 상기 기판의 증착 공정이 수행되는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내 상기 기판 지지부와 대응되도록 설치되며, 상기 기판에 증착되는 원료물질이 공급되는 인입구와, 상기 인입구를 통해 인입된 원료물질을 다수의 경로로 분기시켜 배출하는 다수의 배출구를 포함하는 분배기와, 상기 분배기의 인입구에 연통되도록 설치되는 도가니를 가열하기 위해 설치되는 도가니 가열용 히터와, 상기 진공 챔버와 연결되는 별도의 예비 챔버와, 상기 진공 챔버와 상기 예비 챔버의 접합부에 설치되어 개폐되는 게이트와, 상기 예비 챔버 내에 설치되는 도가니를 상기 도가니 가열용 히터 안에 안착하거나 상기 진공 챔버 내에서 원료물질이 소모된 도가니를 상기 예비 챔버로 이송하도록 도가니를 수직 상승 또는 하강시킬 수 있는 도가니 승강장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

예비 챔버가 구비된 박막 증착장치{A Thin-film Deposition Apparatus with Re-charging Chamber}

본 발명은 예비 챔버가 구비된 박막 증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 챔버에 연결되는 예비 챔버를 구비하고, 예비 챔버에서 진공 챔버로 도가니를 이송함으로써, 증착 공정 중 도가니의 교체 시간을 크게 단축하여 단시간 내에 도가니의 교체 후 연속증착이 가능한 예비 챔버가 구비된 박막 증착장치에 관한 것이다.

일반적으로, 유기 소자(OLED: Organic Light Emitted Device)를 제작하는데 있어서, 가장 중요한 공정은 유기박막을 형성하는 공정이며, 이러한 유기 박막을 형성하기 위해서는 진공 증착이 주로 사용된다.

이러한 진공 증착은 챔버 내에 글라스(glass)와 같은 기판과 파우더(powder) 형태의 원료물질이 담긴 포인트 소스(point source) 또는 점 증발원과 같은 증발원을 대향 배치하고, 증발원 내에 담긴 파우더 형태의 원료물질을 증발시켜 증발된 원료물질을 분사함으로써 기판의 일면에 유기 박막을 형성한다. 최근에는 기판이 대면적화됨에 따라, 포인트 소스 또는 점 증발원으로 알려진 증발원 대신 대면적 기판의 박막 균일도가 확보되는 선형 증발원이 사용된다. 이러한 선형 증발원은 도가니 내에 원료물질을 저장하고, 저장된 원료물질을 증발시켜 기판을 향해 분사하는 서로 이격된 복수의 증발홀을 구비한다.

하지만, 기판이 더욱 대면적화됨에 따라 더욱 많은 양의 원료물질이 필요하게 되었고, 장시간 증착공정을 수행하기 위해서는 증착 공정 중 도가니를 교체해야 한다.

도가니를 교체하는 경우, 진공 챔버를 개방하고, 도가니를 담은 소스에 새로운 도가니를 넣어 교체하는데, 이러한 진공 챔버의 개방으로 진공 상태는 파괴되므로 도가니를 교체한 후에는 다시 진공 챔버 내를 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 가급적 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.

이에, 본 출원인은 상기한 문제점의 해결, 즉 다량의 원료물질을 연속적으로 공급하기 위하여, 한국등록특허 제10-1019561호를 출원하여 등록받은 바 있다.

상기 등록특허에서는 다수의 증발원 중 적어도 하나를 선택하여 수평 방향으로 이송하는 이송 스테이지와, 선택된 적어도 하나의 증발원을 승강시키는 승강부를 구비하는 이송부를 포함하는 원료 공급 유닛이 개시되어 있다.

그러나, 상기 등록특허에서는 다수의 증발원이 진공 챔버 내에 설치되어 있으므로 한정된 개수의 증발원만이 설치될 수 있고, 이에 따라 한정된 양의 원료물질만을 기판에 공급할 수 있는 단점이 있다.

또한, 상기 증발원을 이송하는 이송부 역시 진공 챔버 내에 설치되어 있어서 상기 이송부의 이동이 진공챔버 내에서 이루어지므로, 진공 챔버 내의 구성이 너무 복잡할 뿐 아니라 증착공정의 신뢰성에도 악영향을 미칠 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 진공 챔버와는 별도로 예비 챔버를 구비하고 상기 예비 챔버를 진공 챔버에 연결하는 구조를 통해, 진공 챔버 내부의 구성을 간단하게 하면서도 다량의 원료물질을 연속적으로 공급할 수 있는 박막 증착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 증착공정 중 도가니의 교체 시간을 크게 단축하여 단시간 내에 도가니 교체 후 연속적으로 증착이 가능한 박막 증착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 기판을 지지하는 기판 지지부가 구비되고, 상기 기판의 증착 공정이 수행되는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내 상기 기판 지지부와 대응되도록 설치되며, 상기 기판에 증착되는 원료물질이 공급되는 인입구와, 상기 인입구를 통해 인입된 원료물질을 다수의 경로로 분기시켜 배출하는 다수의 배출구를 포함하는 분배기와, 상기 분배기의 인입구에 연통되도록 설치되는 도가니를 가열하기 위해 설치되는 도가니 가열용 히터와, 상기 진공 챔버와 연결되는 별도의 예비 챔버와, 상기 진공 챔버와 상기 예비 챔버의 접합부에 설치되어 개폐되는 게이트와, 상기 예비 챔버 내에 설치되는 도가니를 상기 도가니 가열용 히터 안에 안착하거나 상기 진공 챔버 내에서 원료물질이 소모된 도가니를 상기 예비 챔버로 이송하도록 도가니를 수직 상승 또는 하강시킬 수 있는 도가니 승강장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치가 제공된다.

본 발명에서, 상기 도가니 승강장치는 도가니를 받치기 위한 받침대와, 상기 받침대를 승강시키기 위해 구동력을 발생시키는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 직선운동으로 바꾸어 상기 받침대를 승강시키기 위한 직선이동수단을 포함할 수 있다.

상기 직선이동수단은 상기 구동모터의 모터축에 결합되어 회전하는 구동기어와, 상기 구동기어에 맞물려 회전하는 피니언기어와, 상기 피니언기어에 맞물리는 랙기어가 형성되어 상기 피니언기어의 회전운동에 따라 직선운동하는 승강축을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 박막 증착장치에는 상기 예비 챔버 내에서 도가니를 정위치로 위치시키기 위한 도가니 정렬수단이 더 포함될 수 있다.

여기서, 상기 도가니 정렬수단은 상기 도가니를 받치기 위한 받침대 위에 설치될 수 있으며, 상기 도가니의 하단부 외경과 동일한 내경을 가지는 링부재로 이루어지어, 상기 링부재에 도가니의 하단부가 끼워지어 도가니의 위치를 정렬할 수 있다.

본 발명에서, 상기 인입구는 상기 분배기의 일측에 형성되고, 상기 배출구는 상기 인입구에서 멀어질수록 그 간격이 좁아지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 예비 챔버의 하단부는 상기 도가니 승강장치의 직선이동하는 승강축이 통과되는 개구부가 형성되고, 상기 개구부에는 상기 예비 챔버의 밀봉을 위한 자성유체씰(Ferro seal)이 설치될 수 있다.

한편, 상기 예비 챔버 내에는 복수의 도가니가 수평으로 설치되며, 상기 도가니를 수평방향으로 이송하는 이송 스테이지가 구비되도록 구성할 수 있다.

이 경우, 상기 이송 스테이지는 상하를 관통하여 형성된 관통홀을 포함하고, 상기 도가니 승강장치는 상기 관통홀을 통과하여 상기 이송 스테이지에 적재된 도가니를 승강시키도록 구성한다.

여기서, 상기 도가니 승강장치는 도가니를 받치기 위한 받침대와, 상기 받침대를 승강시키기 위해 구동력을 발생시키는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 직선운동으로 바꾸어 상기 받침대를 승강시키기 위한 직선이동수단을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 인입구의 내주면에는 상기 도가니의 상단이 삽입되는 홈이 형성되고, 상기 도가니의 상단에는 금속재질의 가스켓이 구비될 수 있다.

또한, 상기 인입구의 내주면에는 암나사가 형성되고, 상기 도가니의 상단 외주면에는 상기 암나사에 체결가능한 수나사가 형성되고, 상기 도가니의 하단에는 회전력을 받기 위한 홈이 형성되어 상기 도가니 승강장치가 상기 도가니를 정방향 또는 역방향으로 회전시키면서 승강하여 상기 도가니를 인입구에 설치하거나 이탈시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 진공 챔버와는 별도로 예비 챔버를 구비하고, 예비 챔버를 진공 챔버에 연결하여 도가니를 공급함으로써, 도가니의 교체 시간을 크게 단축하여 단시간 내에 도가니 교체 후 연속적으로 증착이 가능한 효과가 있다.

또한, 도가니를 교체하기 위한 구성이 진공 챔버 내부에 설치되어 있지 않으므로, 진공 챔버 내의 구성을 간단하게 하고, 증착공정의 신뢰성을 향상시키면서도 다량의 원료물질을 연속적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 예비 챔버가 구비된 박막 증착장치의 일실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 박막 증착장치에서 도가니 승강장치의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예비 챔버가 구비된 박막 증착장치의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 도가니를 설치하는 구조의 일실시예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 도가니를 설치하는 구조의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 예비 챔버가 구비된 박막 증착장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 예비 챔버가 구비된 박막 증착장치의 일실시예를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 박막 증착장치는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내에 마련되어 기판(10)을 지지하는 기판 지지부(200)와, 상기 기판 지지부(200)와 대향 배치되어 기판(10)에 원료 물질을 증발시켜 공급하기 위한 분배기(110)와, 도가니를 가열하기 위해 상기 챔버(100) 내에 설치되는 도가니 가열용 히터(130)와, 상기 진공 챔버(100)와 연결되는 별도의 예비 챔버(300)와, 상기 진공 챔버(100)와 상기 예비 챔버(300)의 접합부에 설치되어 개폐되는 게이트(500)와, 도가니를 수직 상승 또는 하강시킬 수 있는 도가니 승강장치(400)를 포함한다.

상기 챔버(100)는 원통형 또는 사각 박스 형상으로 형성되며, 내부에는 기판(10)을 처리할 수 있도록 소정의 반응 공간이 마련된다. 상기에서는 챔버(100)를 원통형 또는 사각 박스 형상으로 형성하였으나, 이에 한정되지 않으며 기판(10)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 챔버(100)의 일측벽에는 기판(10)의 출입을 위한 게이트(도시안함)가 형성될 수 있으며, 상기 챔버(100)의 타측벽에는 내부 배기를 위한 배기부(도시안함)가 마련될 수 있다.

한편, 상기에서는 챔버(100)를 일체형으로 설명하였지만, 챔버(100)를 상부가 개방된 하부 챔버와, 하부 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드(lid)로 분리하여 구성할 수 있음은 물론이다.

상기 기판 지지부(200)는 챔버(100) 내의 상부에 마련되며, 챔버(100) 내로 인입된 기판(10)을 지지하고, 지지된 기판(10)을 하부로 이동시키는 역할을 한다.

이러한 기판 지지부(200)는 하부면에 기판(10)을 지지하는 지지대(210)와, 상기 지지대(210)를 이동시키는 구동부(220)를 포함한다. 지지대(210)는 통상 기판(10)의 형상과 대응되는 형상으로 형성되며, 예를 들어, 기판(10)이 원형일 경우 지지대(210)는 이와 대응되는 원형 형상으로 형성되고, 기판(10)이 다각형일 경우 지지대(210)는 이와 대응되는 다각 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 지지대(210)의 내부에는 주변 온도를 제어하는 수단(도시안함) 예를 들어, 저항 발열 히터, 램프 히터 등의 가열 수단 또는 냉각 라인과 같은 냉각 수단이 추가로 마련될 수 있다.

상기 구동부(220)는 지지대(210)의 상부에 연결되며, 기판(10)을 지지하는 지지대(210)를 하부로 이동시키는 역할을 한다.

상기 분배기(110)는 챔버(100) 내의 하부에 마련되고, 구체적으로는 박막이 증착될 기판(10)의 일면과 대향하도록 이격 배치된다. 이러한 분배기(110)는 기판(10)의 일면에 증발된 원료 물질 예컨대, 유기물을 다수의 경로로 균일하게 분배하여 공급하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 분배기(110)는 상기 기판(10)에 증착되는 원료물질이 공급되는 인입구(114)와, 상기 인입구(114)를 통해 인입된 원료물질을 다수의 경로로 분기시켜 배출하는 다수의 배출구(112)를 포함한다.

또한, 상기 분배기(110)는 인입구(114)와 상기 배출구(112)가 상호 연통되며 증발된 원료 물질이 확산될 수 있는 소정의 확산 공간이 내부에 형성된다.

상기 배출구(112)는 확산 공간에서 분배기(110)의 상면을 관통하도록 형성되어, 기판(10) 방향으로 증발된 원료 물질을 공급하는 노즐 역할을 한다. 이때, 기판(10)의 중심부뿐만 아니라 기판(10)의 주변부에도 원료 물질이 균일하게 도달되도록, 분배기(110)의 중심부에 위치된 배출구는 기판면과 수직을 이루도록 형성되고, 분배기(110)의 주변부로 갈수록 상기 배출구는 기판면의 외측을 향해 더욱 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 도면에서 도시하지는 않았지만, 증발되는 원료 물질의 직진성이 커지도록 배출구(112)는 하부에서 상부 즉, 입구에서 출구로 갈수록 내부 직경이 점차 작아지게 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 실시예의 배출구(112)는 역 깔때기 형상의 수직 단면을 갖는 소정 길이의 파이프(pipe)로 구성된다. 물론, 상기의 배출구(112)는 단순하게 분배기(110)의 몸체 상면에 형성된 구멍 형태로 구성될 수도 있을 것이다.

본 발명의 일실시예에서는 상기 인입구(114)가 상기 분배기(110)의 일측에 형성되어, 상기 분배기(110)는 'ㄱ'자형의 단면 형상으로 이루어질 수 있다. 물론 본 발명의 분배기(110)는 이에 한정되지 않으며, 상기 인입구(114)가 분배기(110)의 중앙에 형성되어도 무방하다.

한편, 상기 인입구(114)가 상기 분배기(110)의 일측에 형성된 경우, 상기 다수의 배출구(112)는 그 설치간격을 달리 조절하여 형성될 수 있다. 즉, 기판(10)에 원료 물질이 균일하게 도달되도록 상기 배출구(112)는 상기 인입구(114)에서 멀어질수록 그 간격이 좁아지도록 형성될 수 있다.

이러한 상기 인입구(114)에는 도가니(20)가 연통되도록 설치되어 도가니(20) 내의 원료물질이 분배기(110)로 인입되도록 하는데, 이때, 상기 도가니(20)를 가열하기 위한 도가니 가열용 히터(130)가 도가니(20)의 외주면을 둘러싸도록 설치된다.

상기 히터(130)는 도가니(20)에 열을 제공하여 도가니(20) 내에 저장된 분말 형태의 원료 물질을 기화시키는 역할을 한다.

본 발명의 박막 증착장치는 상기 진공 챔버(100)와는 별도로 예비 챔버(300)를 구비한다. 상기 예비 챔버(300)는 진공 챔버(100)의 일측에 연결되며, 도가니의 출입을 위한 게이트(도시안함)가 형성될 수 있으며, 내부 배기를 위한 배기부(도시안함)가 마련될 수 있다.

상기 예비 챔버(300)는 상기 진공 챔버(100)에서 증착 공정을 수행하여 물질이 소모된 도가니(20)를 유입시키고, 예비 챔버(300)에 예비된 예비 도가니(30)를 진공 챔버(100)에 유입시킴으로써, 도가니를 교체하는 역할을 한다.

또한, 상기 예비 챔버(300) 내부에는 원료가 충진되어 있는 상기 예비 도가니(30)를 예비적으로 가열하거나 냉각할 수 있는 예비 히터(도시안함) 및 쿨링장치(도시안함)가 더 설치될 수 있다.

이 경우, 상기 예비 히터는 상기 예비 도가니(30)의 외곽에 원통형으로 설치될 수 있으며, 예비 도가니(30)가 진공챔버(100)에 인입되기 전에 예열해줄 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 상기 예비 도가니(30)가 진공챔버(100) 내에 인입되기 전에 예열해줌으로써, 도가니 교체 장착 시 도가니를 미리 가열해 둘 수 있기 때문에 도가니 교체 후 가열 시간을 줄일 수 있으며, 증착 공정에 드는 시간을 단축시킬 수 있다.

여기서, 상기 진공 챔버(100)와 예비 챔버(300)의 접합부에는 게이트(500)가 설치된다.

상기 게이트(500)는 상기 진공 챔버(100)와 예비 챔버(300) 사이를 개방 혹은 폐쇄하여 진공 챔버(100) 내부의 도가니(20)를 예비 챔버(300)로 이송하거나, 상기 예비 챔버(300)에 예비된 예비 도가니(30)를 진공 챔버(100)에 이송하도록 하고, 상기 진공 챔버(100)와 예비 챔버(300) 내부에 진공을 형성하도록 한다.

본 발명에서, 상기 도가니 승강장치(400)는 상기 예비 챔버(300) 내에 설치되는 도가니(30)를 수직으로 상승시켜 상기 진공 챔버(100) 내부로 이송하거나, 상기 진공 챔버(100) 내에서 원료물질이 소모된 도가니(20)를 상기 예비 챔버(300)로 이송하도록 승강하는 것으로서, 도가니(30)를 받치기 위한 받침대(440)와, 상기 받침대(440)를 승강시키기 위해 구동력을 발생시키는 구동모터(410)를 포함한다.

상기 받침대(440)를 승강시키는 구조에 있어서, 본 발명에서는 상기 구동모터(410)의 회전력을 직선운동으로 바꾸어 상기 받침대(440)를 승강시키는 직선이동수단을 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 직선이동수단은 상기 구동모터(410)의 모터축에 결합되어 회전하는 구동기어(420)와, 상기 구동기어(420)에 맞물려 회전하는 피니언기어(422)와, 상기 피니언기어(422)에 맞물리는 랙기어(432)가 형성되어 상기 피니언기어(422)의 회전운동에 따라 직선운동하는 승강축(430)으로 이루어질 수 있다.

상기 승강축(430)의 상단에 상기 받침대(440)가 결합되며, 상기 구동모터(410)가 회전하면 상기 구동기어(420)와 피니언기어(422)가 맞물려 회전하고, 상기 피니언기어(422)가 회전함에 따라 랙기어(432)가 상승 또는 하강하여 받침대(440)를 승강시킨다.

여기서, 상기 예비 챔버(300)의 하단부는 상기 승강축(430)이 통과되는 개구부가 형성되며, 상기 개구부에는 상기 예비 챔버(300)의 밀봉을 위한 자성유체씰(Ferro seal)(40)이 설치된다.

또한, 상기 랙기어(432)는 상기 승강축(430)이 승강되면서 예비 챔버(300)에서 진공 챔버(100)로 도가니를 이송할 때 상기 예비 챔버(300)의 밀봉 상태가 유지되도록 승강축(430)의 하단부에 적절한 길이로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 박막 증착장치에는 상기 예비 챔버(300) 내에서 도가니(30)를 정위치로 위치시키기 위한 도가니 정렬수단이 더 포함된다.

여기서, 상기 도가니 정렬수단은 상기 도가니(30)를 받치기 위한 받침대(440) 위에 설치되고, 상기 도가니(30)의 하단부 외경과 동일한 내경을 가지는 링부재(450)로 이루어질 수 있다.

이러한 구조에 의해, 상기 링부재(450)에 도가니(30)의 하단부가 끼워지어 도가니(30)의 위치를 정렬할 수 있는 것이다. 물론, 원형의 링부재(450) 이외에도 도가니(30)의 위치를 잡아줄 수 있도록 상기 도가니(30)의 하단부 외경과 동일한 폭을 갖는 복수개의 돌출편으로 상기 도가니 정렬수단을 구성할 수도 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 박막 증착장치를 사용하여 도가니를 교체하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 원료 물질이 저장된 도가니(20)를 예비 챔버(300)에 넣은 후 상기 게이트(500)를 개방한 상태에서 도가니 승강장치(400)에 의해 상승시켜, 진공 챔버(100) 내부로 인입하여 상기 분배기(110)의 인입구(114)와 연통되게 설치한다.

이후, 상기 진공 챔버(100) 내부의 공기를 배출하여 진공 분위기를 형성하고, 상기 도가니(20)의 둘레에 마련된 히터(130)에 의해 도가니(20) 내에 저장된 분말 형태의 원료 물질을 증발시켜, 증발된 원료물질이 분배기(110)의 확산 공간을 통해 분배기(310)의 상측에 형성된 배출구(112)를 통해 외부로 배출되어 기판(10)에 공급된다.

소정의 시간이 지나 도가니(20)에 저장된 원료 물질이 소진되면, 원료 물질이 소진된 도가니(20)는 도가니 승강장치(400)에 의해 하강하여 상기 예비 챔버(300)에 유입된다.

이때, 최초의 증착공정은 상기 게이트(500)를 개방한 상태로 이루어질 수 있다. 따라서, 증착이 완료되어 원료 물질이 소진된 도가니(20)는 상기 게이트(500)가 개방된 상태에서 도가니 승강장치(400)에 의해 하강할 수 있다.

이후, 상기 게이트(500)를 폐쇄하고, 상기 도가니(20)를 예비 챔버(300)에서 배출시킨 후, 새로운 도가니(30)로 교체한다.

이어, 상기 예비 챔버(300) 내부의 공기를 배출하여 진공 분위기를 형성하고, 상기 게이트(500)를 개방한 후 전술한 바와 같은 동일한 방법으로, 상기 도가니(30)를 도가니 승강장치(400)에 의해 상승시켜, 진공 챔버(100) 내부로 인입하여 상기 분배기(110)의 인입구(114)와 연통되게 설치한다.

이후, 새롭게 교체된 도가니(30) 내에 저장된 분말 형태의 원료 물질을 증발시켜, 기판(10)에 증착공정을 수행한다.

이와 같은 방법에 의해 도가니를 교체한 후 연속적으로 증착공정을 수행할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 박막 증착장치는 도가니를 교체하는 과정에서 상기 예비 챔버(300)만 진공을 잡아줌으로써, 상기 진공 챔버(100)에서의 배기 및 냉각 등이 불필요하여 단시간 내 도가니의 교체가 가능하고, 연속증착이 가능한 것이다.

한편, 본 발명에서는 상기 도가니 승강장치를 구성함에 있어서, 상기 도가니(20)를 회전시키면서 승강할 수 있도록 구성함도 가능하다.

도 2는 본 발명의 박막 증착장치에서 도가니 승강장치의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 도가니 승강장치의 다른 실시예는 도가니(30)를 받치기 위한 받침대(440)와, 상기 받침대(440)를 승강시키기 위해 구동력을 발생시키는 구동모터(510)와, 상기 구동모터(510)의 모터축에 결합되어 회전하는 구동기어(520)와, 상기 구동기어(520)에 맞물려 회전하는 피니언기어(522)와, 상기 피니언기어(522)에 맞물리는 기어치(532)가 형성되어 상기 피니언기어(522)의 회전운동에 따라 회전하면서 승강하는 승강축(530)으로 이루어질 수 있다.

이 경우, 상기 구동모터(510)가 회전하면 상기 구동기어(520)와 피니언기어(522)가 맞물려 회전하고, 상기 피니언기어(522)가 회전함에 따라 기어치(532)에 맞물려 상기 승강축(530)이 회전하면서 상승 또는 하강하여 받침대(440)를 승강시킨다.

도 3은 본 발명의 예비 챔버가 구비된 박막 증착장치의 다른 실시예를 도시한 단면도로서, 본 발명의 다른 실시예는 상기 예비 챔버(300) 내에 복수의 도가니(30)가 수평으로 설치되며, 상기 도가니(30)를 수평방향으로 이송하는 이송 스테이지(310)가 구비된다.

이 경우, 상기 이송 스테이지(310)는 상하를 관통하여 형성된 관통홀을 포함하며, 상기 관통홀에는 상기 도가니(30)를 받치기 위한 지지대(440)가 설치된다.

상기 지지대(440)는 도가니 승강장치(400)에 의해 승강하면서 도가니(30)를 승강시킨다. 이때, 상기 도가니 승강장치(400)의 받침대(440)는 상기 관통홀을 통과하여 상기 이송 스테이지(310)에 적재된 도가니(30)를 승강시킨다.

여기서, 상기 도가니 승강장치(400)는 도가니(30)를 받치기 위한 받침대(440)와, 상기 받침대(440)를 승강시키기 위해 구동력을 발생시키는 구동모터(410)와, 상기 구동모터(410)의 회전력을 직선운동으로 바꾸어 상기 받침대(440)를 승강시키는 직선이동수단으로서, 상기 구동모터(410)의 모터축에 결합되어 회전하는 구동기어(420)와, 상기 구동기어(420)에 맞물려 회전하는 피니언기어(422)와, 상기 피니언기어(422)에 맞물리는 랙기어(432)가 형성되어 상기 피니언기어(422)의 회전운동에 따라 직선운동하는 승강축(430)으로 이루어질 수 있다.

상기 승강축(430)의 상단에 상기 받침대(440)가 결합되며, 상기 구동모터(410)가 회전하면 상기 구동기어(420)와 피니언기어(422)가 맞물려 회전하고, 상기 피니언기어(422)가 회전함에 따라 랙기어(432)가 상승 또는 하강하여 받침대(440)를 승강시킨다.

상기 이송 스테이지(310)는 복수의 도가니(30) 중 적어도 하나를 도가니 승강장치(400) 상부로 이동시킴으로써, 새로운 도가니를 상기 받침대(440)에 적재하거나, 또는 이의 반대 과정을 통해 사용된 도가니를 회수하는 역할을 한다. 이러한 이송 스테이지(310)는 일렬로 적재된 복수의 도가니(30)이 좌우로 이동되도록 구성된다.

한편, 본 발명은 상기 도가니를 진공 챔버(100) 내에 설치함에 있어서, 상기 분배기(110)와의 결합상태가 견고할 수 있도록, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같은 도가니를 설치구조를 제안한다.

즉, 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 분배기(110)의 인입구(114)에는 상기 도가니(20)가 상승되어 장착될 때 장착된 도가니(20)와 인입구(114)를 결합시키는 클램프 형태의 고정장치(116)가 설치될 수 있다.

상기 고정장치(116)는 도가니(20)의 상단이 삽입가능한 홈이 구비된 'ㄷ'자 단면형상을 가질 수 있으며, 이외에도 클램프 형태로 도가니(20)와 인입구(114)를 결합시키는 구조라면 다양하게 적용될 수 있다.

상기 가스켓(22)은 금속재질, 바람직하게는 구리 재질로 이루어지어, 상기 도가니(20)가 상승하면서 상기 고정장치(116)에 삽입될 때 그 압력에 의해 금속재질의 가스켓(22)이 압축되면서 상기 도가니(20)와 분배기(110)의 결합이 견고하게 유지되도록 한다.

또한, 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 인입구(124)의 내주면에는 암나사(126)가 형성되고, 상기 도가니(30)의 상단 외주면에는 상기 암나사(126)에 체결가능한 수나사(32)가 형성되어 상기 도가니(30)가 회전하면서 상승할 때 나사체결에 의해 분배기의 인입구(124)와 결합되도록 할 수 있다.

이때, 상기 도가니(30)의 하단면에는 회전력을 받기 위한 홈(34)이 형성되고, 상기 도가니 승강장치의 받침대(440)는 상기 홈(34)에 끼워짐이 가능한 끼움편(442)이 형성되어, 상기 받침대(440)의 하단에 형성된 승강축(530)이 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 승강할 때 상기 도가니(30)의 하단면에 형성된 홈(34)에 상기 끼움편(442)이 끼워져 상기 도가니(30)를 승강시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 예비 챔버(300)를 개방하여 물질이 소모된 도가니를 꺼내고 새 도가니를 예비 챔버(300)에 넣은 후 예비 챔버(300)만을 새로 진공화시킴으로써, 단시간 내 도가니의 교체작업이 이루어질 수 있고, 연속증착이 가능하여 생산성을 높일 수 있을 뿐 아니라, 재진공은 챔버의 크기가 작은 예비 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.

10 : 기판 40 : 자성유체씰(Ferro seal)
100 : 진공 챔버 110 : 분배기
112 : 배출구 114 : 인입구
130 : 히터 200 : 기판 지지부
300 : 예비 챔버 400 : 도가니 승강장치
410 : 구동모터 420 : 구동기어
422 : 피니언기어 430 : 승강축
432 : 랙기어 440 : 받침대
450 : 링부재 500 : 게이트

Claims (14)

1. 기판을 지지하는 기판 지지부가 구비되고, 상기 기판의 증착 공정이 수행되는 진공 챔버;
   상기 진공 챔버 내 상기 기판 지지부와 대응되도록 설치되며, 상기 기판에 증착되는 원료물질이 공급되는 인입구와, 상기 인입구를 통해 인입된 원료물질을 다수의 경로로 분기시켜 배출하는 다수의 배출구를 포함하는 분배기;
   상기 분배기의 인입구에 연통되도록 설치되는 도가니를 가열하기 위해 설치되는 도가니 가열용 히터;
   상기 진공 챔버와 연결되는 별도의 예비 챔버;
   상기 진공 챔버와 상기 예비 챔버의 접합부에 설치되어 개폐되는 게이트;
   상기 예비 챔버 내에 설치되는 도가니를 상기 도가니 가열용 히터 안에 안착하거나 상기 진공 챔버 내에서 원료물질이 소모된 도가니를 상기 예비 챔버로 이송하도록 도가니를 수직 상승 또는 하강시킬 수 있는 도가니 승강장치;
   상기 예비 챔버 내에서 도가니를 정위치로 위치시키기 위한 도가니 정렬수단; 및
   상기 분배기의 인입구에 구비되어 상기 도가니가 상승되어 장착될 때 장착된 도가니와 인입구를 결합시키는 고정장치;
   를 포함하며,
   상기 도가니 정렬수단은 상기 도가니의 하단부 외경과 동일한 내경을 가지는 링부재로 이루어지며, 상기 링부재에 도가니의 하단부가 끼워지어 도가니의 위치를 정렬하고,
   상기 예비 챔버 내에는 복수의 도가니가 수평으로 설치되며, 상기 도가니를 수평방향으로 이송하는 이송 스테이지가 구비되되,
   상기 이송 스테이지는 상하를 관통하여 형성된 관통홀을 포함하고, 상기 도가니 승강장치는 상기 관통홀을 통과하여 상기 이송 스테이지에 적재된 도가니를 승강시키는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 도가니 승강장치는 도가니를 받치기 위한 받침대와,
   상기 받침대를 승강시키기 위해 구동력을 발생시키는 구동모터와,
   상기 구동모터의 회전력을 직선운동으로 바꾸어 상기 받침대를 승강시키기 위한 직선이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 직선이동수단은 상기 구동모터의 모터축에 결합되어 회전하는 구동기어와,
   상기 구동기어에 맞물려 회전하는 피니언기어와,
   상기 피니언기어에 맞물리는 랙기어가 형성되어 상기 피니언기어의 회전운동에 따라 직선운동하는 승강축을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 인입구는 상기 분배기의 일측에 형성되고,
   상기 배출구는 상기 인입구에서 멀어질수록 그 간격이 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 예비 챔버의 하단부는 상기 도가니 승강장치의 직선이동하는 승강축이 통과되는 개구부가 형성되고,
   상기 개구부에는 상기 예비 챔버의 밀봉을 위한 자성유체씰(Ferro 10eal)이 설치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 도가니 승강장치는 도가니를 받치기 위한 받침대와,
    상기 받침대를 승강시키기 위해 구동력을 발생시키는 구동모터와,
    상기 구동모터의 회전력을 직선운동으로 바꾸어 상기 받침대를 승강시키기 위한 직선이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 직선이동수단은 상기 구동모터의 모터축에 결합되어 회전하는 구동기어와,
    상기 구동기어에 맞물려 회전하는 피니언기어와,
    상기 피니언기어에 맞물리는 랙기어가 형성되어 상기 피니언기어의 회전운동에 따라 직선운동하는 승강축을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 인입구의 내주면에는 상기 도가니의 상단이 삽입되는 홈이 형성되고,
    상기 도가니의 상단에는 금속재질의 가스켓이 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 인입구의 내주면에는 암나사가 형성되고,
    상기 도가니의 상단 외주면에는 상기 암나사에 체결가능한 수나사가 형성되고,
    상기 도가니의 하단에는 회전력을 받기 위한 홈이 형성되어 상기 도가니 승강장치가 상기 도가니를 정방향 또는 역방향으로 회전시키면서 승강하여 상기 도가니를 인입구에 설치하거나 이탈시키는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.

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