KR101789552B1 - 연속 공정이 가능한 박막 증착장치 - Google Patents
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Abstract
이 발명의 박막 증착장치는 이송튜브와 노즐을 가열하는 히터를 증착 챔버 내부에 설치하여 히터를 공유함으로써 제작비용을 절감하고, 진공을 파괴하지 않은 상태에서 리볼버 방식으로 도가니의 교체가 가능해 유기물의 장시간 증착이 가능하도록 구성된다.
Description
이 발명은 박막 증착장치에 관한 것으로, 특히 이송튜브와 노즐을 가열하는 히터를 증착 챔버의 내부에 설치하여 히터를 공유함으로써 제작비용을 절감하고, 진공을 파괴하지 않은 상태에서 리볼버 방식으로 도가니의 교체가 가능해 유기물의 연속 증착 공정이 가능한 박막 증착장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 소자를 제작하는 데 있어 가장 중요한 공정은 유기 박막을 형성하는 공정인데, 상기와 같은 유기 박막을 형성하기 위해서는 진공 증착이 주로 사용되고 있다.
이러한 진공 증착은 증착 챔버 내에 글라스(glass)와 같은 기판과 파우더(powder) 형태의 원료물질이 담긴 포인트 소스(point source) 또는 점 증착원과 같은 증착원을 대향 배치하고, 증착원 내에 담긴 파우더 형태의 원료물질을 증발시켜 증발된 원료물질을 분사함으로써 기판의 일면에 유기 박막을 형성하는 것이다.
최근에는 기판이 대면적화됨에 따라, 포인트 소스 또는 점 증착원으로 알려진 증착원 대신 대면적 기판의 박막 균일도가 확보되는 선형 증착원이 사용되고 있다. 이러한 선형 증착원은 도가니 내에 원료물질을 저장하고, 저장된 원료물질을 증발시켜 기판을 향해 분사하는 서로 이격된 복수의 증발홀을 구비하도록 구성된다. 그런데, 기판 면적이 점점 대형화됨에 따라 더욱 많은 양의 원료물질이 필요하게 되었고, 장시간 증착 공정을 수행하기 위해서는 도가니를 교체해야만 한다.
한편, 도가니 교체시에는 증착 챔버를 개방하고, 내부에 저장된 원료물질을 소진한 도가니와 새로운 원료물질이 저장된 도가니를 교체한 후, 증착 챔버를 재 진공화하여 증착 공정을 수행해야 한다. 이로 인해, 진공 증착 공정 중 도가니 교체 작업이 수반될 때마다 진공화 작업에 따르는 부수적인 작업이 뒤따르게 되어 여러가지 노력과 에너지를 소모하게 되며, 증착 챔버를 재진공화하는 데 상당한 시간이 걸려 전체적인 생산성이 낮아지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 한국 등록특허 제10-1019561호에 원료물질을 연속으로 공급하는 원료공급 유닛 및 박막 증착장치가 개발되었으나, 상기 특허의 경우에는 이송 스테이지가 증발원을 수평방향으로 이송하기 때문에, 증착 챔버 내에 설치될 수 있는 증발원의 개수가 그리 많지 않아 한정된 양의 원료물질만 공급할 수 있는 단점이 있다. 또한, 증발원을 수평으로 이송하는 이송 스테이지와 승강부가 증착 챔버의 내부에 설치되어 있기 때문에, 증착 챔버 내부의 구성이 복잡할 뿐만 아니라 증착 공정의 신뢰성에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
한편, 종래에는 분사유닛의 이송튜브 및 노즐을 따라 유동하는 기화된 원료물질이 이송튜브 및 노즐의 내부에 증착되어 부착되지 않도록 가열코일 등으로 이송튜브 및 노즐의 둘레를 감싸 가열하도록 구성된다. 그런데, 이러한 가열코일을 이송튜브 및 노즐의 둘레를 따라 일정 간격으로 정교하게 감싸도록 배치해야 하기 때문에, 작업이 어렵고 그로 인해 제품 가격이 상승하는 문제점이 있다.
따라서, 이 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이송튜브와 노즐을 가열하는 히터를 증착 챔버의 내부에 설치하여 히터를 공유함으로써 제작비용을 절감하고, 진공을 파괴하지 않은 상태에서 리볼버 방식으로 도가니의 교체가 가능해 유기물의 연속 증착 공정이 가능한 박막 증착장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이 발명의 목적을 이루기 위해, 이 발명의 연속 공정이 가능한 박막 증착장치는, 내부에 배치된 기판에 유기물질을 증착시키는 증착 공정이 진행되는 증착 챔버; 상기 증착 챔버와 게이트로 연통되는 한 쌍의 소스 챔버; 상기 소스 챔버에 설치되고, 내부 공간에 원료물질이 저장된 도가니가 삽입 가능한 도가니 삽입홀이 방사형으로 다수개 형성되며, 회전축을 중심으로 회전하면서 상기 도가니 삽입홀에 삽입된 도가니를 한 개씩 공급 가능한 상태로 위치시키는 도가니 공급유닛; 상기 도가니의 내부에 저장된 원료물질을 기화시켜 이송튜브 및 노즐을 통해 기화된 원료물질을 분사시키는 분사유닛; 상기 분사유닛의 이송튜브를 상기 도가니 삽입홀에 각각 삽입된 도가니들 중 어느 하나와 연통시키고, 나머지 도가니들의 상단을 차폐시키는 차폐유닛; 다수개의 도가니 중에서 어느 하나를 승하강시켜 상기 이송튜브와 연통시키거나 분리하며, 상기 도가니의 외측 둘레면을 감싸는 형태를 가지면서 히터를 갖도록 구성되어 상기 이송튜브와 연통된 도가니를 가열하여 원료물질을 기화시키는 제1 히터유닛; 상기 도가니의 상단을 상기 이송튜브의 단부와 연통된 상태로 밀봉시키기 위해 상기 도가니 공급유닛과 상기 차폐유닛을 클램핑하는 클램핑 유닛; 상기 기판에 원료물질을 분사하기 위한 도가니 또는 원료물질이 소진된 도가니와 접속된 상기 분사유닛을 상기 소스 챔버에서 상기 증착 챔버로, 또는 상기 증착 챔버에서 상기 소스 챔버로 이송시키는 이송유닛; 및 상기 한 쌍의 소스 챔버에 각각 구비되는 상기 분사유닛이 공유할 수 있도록 상기 증착 챔버의 내부에 설치되고, 상기 도가니에서 기화된 원료물질이 유동하여 분사되는 이송튜브 및 노즐의 둘레를 감싸 가열하는 제2 히터유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따르면, 상기 차폐유닛은 다수개의 도가니 삽입홀을 모두 덮을 수 있는 크기를 가지며, 일측에 상부에서 하부 쪽으로 상기 이송튜브의 일측 단부가 관통하여 고정되는 차폐 몸체와; 다수개의 도가니 삽입홀들 중 상기 이송튜브와 결합되는 도가니가 삽입되는 도가니 삽입홀을 제외한 나머지 도가니 삽입홀들과 대응되는 위치에 각각 배치되어, 상기 이송튜브와 결합되는 도가니가 삽입되는 도가니 삽입홀을 제외한 나머지 도가니 삽입홀들에 각각 삽입된 도가니의 상단을 차폐시키는 다수개의 차폐부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따르면, 상기 제1 히터유닛은 상기 이송튜브와 결합된 도가니와 대응되는 곳에 설치되는 도가니 히터와; 상기 도가니 히터를 수직방향으로 승하강시키는 히터 승하강 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따르면, 상기 제1 히터유닛은 상기 도가니 공급유닛의 하부로 돌출되는 도가니가 삽입되는 도가니 삽입홈이 상기 도가니 삽입홀과 대응하는 위치 및 동일 개수로 형성되는 결합 몸체와; 상기 이송튜브와 결합되는 도가니와 대응되는 곳의 도가니 삽입홈의 내측벽에 형성되어 상기 도가니 삽입홈에 삽입된 도가니를 가열하는 도가니 히터와; 상기 도가니 삽입홈 중 상기 도가니 히터가 형성된 도가니 삽입홈을 제외한 나머지 도가니 삽입홈의 내측벽에 형성된 단열부재; 및 상기 결합 몸체를 수직방향으로 승하강시키는 히터 승하강 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따르면, 상기 제2 히터유닛은 중공형태로 형성되되 길이방향으로 슬릿 형태로 개구부가 형성된 히터 몸체와, 상기 이송튜브를 감싸도록 상기 히터 몸체의 내부에 설치된 튜브 히터, 및 상기 개구부에 배치되도록 상기 히터 몸체의 내부에 설치된 노즐 히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따르면, 상기 개구부는 상기 증착 챔버의 상부방향과 하부방향 중 어느 한 방향에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따르면, 상기 이송유닛은 상부에 상기 도가니 공급유닛, 분사유닛 및 제1 히터유닛이 설치된 지지부재와, 상기 지지부재에 설치된 볼 스크류, 및 상기 볼 스크류에 회전력을 제공하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 발명은 이송튜브와 노즐을 가열하는 튜브 히터 및 노즐 히터가 분사유닛에는 설치되지 않고, 튜브 히터 및 노즐 히터의 공유가 가능하도록 증착 챔버의 내부에 설치됨에 따라, 분사유닛마다 튜브 히터와 노즐 히터를 구비할 필요가 없어 박막 증착장치의 제작비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 이 발명은 진공을 파괴하지 않은 상태에서 리볼버 방식으로 도가니의 교체가 이루어지고, 진공 파괴 없이 여러 개의 도가니를 이용한 연속적인 증착 공정이 가능해 전체적인 생산성을 향상시키고 장시간의 유기물 증착이 가능한 장점이 있다.
도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 박막 증착장치의 구성관계를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 도가니 공급유닛의 상세도이다.
도 3은 도 1에 도시된 분사유닛과 제1 히터유닛 간의 결합관계를 도시한 상세도이다.
도 4는 도 1에 도시된 분사유닛과 다른 구성의 제1 히터유닛 간의 결합관계를 도시한 상세도이다.
도 5는 도 1에 도시된 제2 히터유닛의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 도가니 공급유닛의 상세도이다.
도 3은 도 1에 도시된 분사유닛과 제1 히터유닛 간의 결합관계를 도시한 상세도이다.
도 4는 도 1에 도시된 분사유닛과 다른 구성의 제1 히터유닛 간의 결합관계를 도시한 상세도이다.
도 5는 도 1에 도시된 제2 히터유닛의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이 발명의 바람직한 실시예의 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 박막 증착장치의 구성관계를 도시한 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 도가니 공급유닛의 상세도이다. 그리고, 도 3은 도 1에 도시된 분사유닛과 제1 히터유닛 간의 결합관계를 도시한 상세도이고, 도 4는 도 1에 도시된 분사유닛과 다른 구성의 제1 히터유닛 간의 결합관계를 도시한 상세도이며, 도 5는 도 1에 도시된 제2 히터유닛의 단면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 이 발명의 한 실시예에 따른 박막 증착장치는 도가니 공급유닛(110), 분사유닛(120), 차폐유닛(130), 제1 히터유닛(140), 이송유닛(150), 클램핑 유닛(160), 제2 히터유닛(170) 및 기판 지지유닛(180)을 포함하여 구성된다. 또한, 이 실시예의 박막 증착장치는 증착 챔버(20)의 양측에 소스 챔버(10) 2개가 한 쌍으로 설치되도록 구성된다.
상기 소스 챔버(10)의 내부에는 도가니 공급유닛(110), 분사유닛(120), 차폐유닛(130), 제1 히터유닛(140), 이송유닛(150) 및 클램핑 유닛(160)이 각각 설치되고, 증착 챔버(20)의 내부에는 제2 히터유닛(170)과 기판 지지유닛(180)이 설치된다. 증착 챔버(20)는 증착 공정이 수행되는 곳으로서, 게이트(21)를 통해 소스 챔버(10)와 연통된다.
도가니 공급유닛(110)은 내부 공간에 원료물질이 저장된 도가니(121)를 분사유닛(120)에 1개씩 공급할 수 있는 위치에 위치시키기 위한 구성으로, 도 2와 같이 회전축(115)을 중심으로 다수개의 도가니 삽입홀(112)들이 방사형으로 형성된 원통형의 리볼버(Revolver) 형태를 갖도록 형성된다. 이러한 도가니 공급유닛(110)은 리볼버 몸체(111)와, 도가니(121)가 각각 삽입되는 다수개의 도가니 삽입홀(112)과, 삽입된 도가니(121)가 1개씩 분사유닛(120)에 공급할 수 있는 위치로 회전시키는 회전축(115) 및 모터(M)를 포함하여 구성된다.
한편, 리볼버 몸체(111)에는 제1 히터유닛(140)으로 도가니(121)를 가열하여 도가니(121) 내부의 원료물질을 증발시킬 때, 증발된 물질이 도가니(121)의 상측 내벽에 증착되어 부착되는 것을 방지할 수 있도록, 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 도가니(121)의 상단 부분을 가열하기 위한 코일(113)이 도가니 삽입홀(112)의 주변에 형성되는 게 바람직하다.
도가니 공급유닛(110)은 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 도가니(121)가 분사유닛(120)에 1개씩 공급될 수 있는 위치에 위치될 때, 도가니(121)와 리볼버 몸체(111)를 분사유닛(120)에 밀착시키거나 내부 공간에 저장된 원료물질이 소진된 도가니(121)를 분사유닛(120)과 분리시키기 위해 회전축(115)을 승하강시키는 도가니 승하강 수단을 더 포함할 수 있다. 이때, 회전축(115)을 승하강시키는 도가니 승하강 수단은 후술하는 제1 히터유닛(140)의 히터 승하강 수단과 그 구성관계가 유사하므로 자세한 설명은 히터 승하강 수단으로 대체하기로 한다.
또한, 리볼버 몸체(111)는 후술하는 제1 히터유닛(140)에 의해 도가니(121)가 가열될 수 있도록 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 도가니(121)의 대부분이 하부 쪽으로 노출될 수 있는 두께로 이루어지는 게 바람직하다.
한편, 도가니 삽입홀(112)에 각각 삽입되는 도가니(121)들은 도가니 공급유닛(110)을 상하방향으로 관통되도록 형성된 도가니 삽입홀(112)에서 아래로 빠지지 않도록 상단 테두리에 걸림 돌기(125)를 갖도록 형성된다.
도가니 공급유닛(110)은 도가니 삽입홀(112)의 형성개수와 형성각도에 따라 회전각도로 조절될 수 있는데, 분사유닛(120)에 도가니(121)를 1개씩만 공급할 수 있도록 회전각도가 제어되는 게 바람직하다.
분사유닛(120)은 도가니 공급유닛(110)으로부터 공급된 도가니(121) 내부의 원료물질을 기화시켜 증착 챔버(20)의 내부에서 기화된 원료물질(이하, "증발 물질"이라 함)을 기판(22)으로 분사시키는 역할을 한다. 이러한 분사유닛(120)은 도가니(121)에서 기화된 원료물질(즉, 증발 물질)을 증착 챔버(20) 내의 일정 영역으로 분배시키기 위해 일측은 도가니(121)와 결합되고 타측은 증착 챔버(20) 쪽을 향해 돌출되게 형성된 이송튜브(122)와, 이송튜브(122)의 상부(즉, 상향식 구조)와 하부(즉, 하향식 구조) 중 어느 한 곳에 설치되어 이송튜브(122)를 통해 공급된 증발 물질을 분사시키는 노즐(124)을 포함하여 구성된다.
차폐유닛(130)은 분사유닛(120)의 이송튜브(122)를 도가니 공급유닛(110)의 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 도가니(121)들 중 어느 하나와 연통시키고, 다수개의 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 도가니(121)들 중 상기 이송튜브(122)와 연통된 도가니(121)를 제외한 나머지 도가니(121)의 상단은 차폐시키는 역할을 한다. 이러한 차폐유닛(130)은 도가니 공급유닛(110)의 리볼버 몸체(111)와 동일한 형상 및 동일한 크기로 형성된 차폐 몸체(132)와, 차폐 몸체(132)의 하부면에 형성되어 도가니(121)의 상단을 차폐시키는 다수개의 차폐부재(134)를 포함하여 구성된다.
한편, 차폐 몸체(132)의 일측에는 상부에서 하부 쪽으로 이송튜브(122)의 일 측 단부가 관통하여 고정된다. 그리고, 다수개의 차폐부재(134)는 다수개의 도가니 삽입홀(112)들 중 이송튜브(122)와 결합되는 도가니(121)가 삽입되는 도가니 삽입홀(112)을 제외한 나머지 도가니 삽입홀(112)들과 대응되는 위치에 각각 형성되는 것으로서, 이송튜브(122)와 결합되는 도가니(121)가 삽입되는 도가니 삽입홀(112)을 제외한 나머지 도가니 삽입홀(112)들에 각각 삽입된 도가니(121)의 상단을 차폐시키는 역할을 한다.
상기와 같은 차폐유닛(130)은 도가니 공급유닛(110)의 리볼버 몸체(111)와 동일한 형상 및 동일한 크기로 형성되는 게 바람직하나, 도가니 공급유닛(110)의 리볼버 몸체(111)보다 크거나 작게 형성될 수 있다. 즉, 차폐유닛(130)은 도가니 공급유닛(110)의 리볼버 몸체(111)보다 작게 형성되더라도 하부면에 형성된 다수개의 차폐부재(134)가 이송튜브(122)의 일측과 대응되는 곳의 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 도가니(121)를 제외한 나머지 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 도가니(121)들을 모두 차폐시키기 때문에, 리볼버 몸체(111)에 형성된 도가니 삽입홀(112)을 모두 덮을 수 있을 정도의 크기로 형성되면 된다.
제1 히터유닛(140)은 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 도가니(121) 중 어느 하나가 이송튜브(122)의 일측과 결합될 때, 이송튜브(122)와 결합된 도가니(121)를 가열시키는 역할을 한다. 이러한 제1 히터유닛(140)은 도 3과 같이 이송튜브(122)와 결합된 도가니(121)의 외벽에 밀착되어 이송튜브(122)와 결합된 도가니(121)를 가열시키도록 이송튜브(122)와 대응되는 곳, 즉 이송튜브(122)와 결합된 도가니(121)의 하부에 설치된 도가니 히터(142)와, 도가니 히터(142)를 수직방향으로 승하강시키는 히터 승하강 수단을 포함하여 구성된다.
여기서, 히터 승하강 수단은 모터(M)의 모터축에 결합되어 회전하는 구동기어(144)와, 구동기어(144)에 맞물려 구동기어(144)의 회전운동에 따라 수직방향으로 승하강하는 승하강축(146)을 포함하여 구성되는데, 랙과 피니언의 결합방식으로 구동기어(144)와 승하강축(146)이 결합될 수도 있다.
한편, 제1 히터유닛(140)은 도 4와 같이 도가니 공급유닛(110)의 도가니 삽입홀(112)과 대응되는 곳에 리볼버 몸체(111)의 하부로 돌출되는 도가니(121)가 삽입되는 도가니 삽입홈(143)이 도가니 삽입홀(112)과 동일한 개수를 갖도록 형성된 결합 몸체(141)와, 이송튜브(122)와 결합되는 도가니(121)와 대응되는 곳의 도가니 삽입홈(143)의 내측벽에 형성되어 도가니 삽입홈(143)에 삽입된 도가니(121)를 가열하는 도가니 히터(142)와, 도가니 삽입홈(143) 중 도가니 히터(142)가 형성된 도가니 삽입홈(143)을 제외한 나머지 도가니 삽입홈(143)의 내측벽에 형성된 단열부재(도시하지 않음), 및 결합 몸체(141)를 수직방향으로 승하강시키는 히터 승하강 수단을 포함하여 구성된다.
이 실시예에서는 이송튜브(122)와 결합되는 도가니(121)와 대응되는 곳의 도가니 삽입홈(143)의 내측벽에만 도가니 히터(142)가 형성되는 것으로 설명하였다. 그런데, 도가니 히터(142)는 모든 도가니 삽입홈(143)의 내측벽에 형성되거나 도가니 히터(142)가 형성된 도가니 삽입홈(143), 즉 이송튜브(122)와 결합되는 도가니(121)와 대응되는 곳의 도가니 삽입홈(143)과 인접한 도가니 삽입홈(143) 중 도가니 공급유닛(110)이 회전하는 방향의 전방에 배치된 도가니 삽입홈(143)에도 형성될 수 있다.
이송유닛(150)은 기판(22)에 유기물질을 증착시키기 위해 소스 챔버(10)의 내부에 배치된 분사유닛(120)을 증착 챔버(20)의 내부로 이송시키고, 도가니(121)에 저장된 원료물질이 소진되면 원료물질이 소진된 도가니(121)를 내부공간에 원료물질이 저장된 새로운 도가니(121)로 교체하기 위해 분사유닛(120)을 증착 챔버(20)에서 소스 챔버(10)로 이송시킨다. 이러한 이송유닛(150)은 상부에 도가니 공급유닛(110), 분사유닛(120) 및 제1 히터유닛(140)이 설치된 지지부재(152)와, 지지부재(152)에 설치된 볼 스크류(154), 및 볼 스크류(154)에 회전력을 제공하는 모터(M)를 포함하여 구성된다.
클램핑 유닛(160)은 도가니 공급유닛(110)의 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 도가니(121) 중 이송튜브(122)와 대응되는 곳의 도가니(121)는 이송튜브(122)의 일 측과 결합하고, 이송튜브(122)와 대응되는 곳을 제외한 나머지 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 도가니(121)의 상단은 차폐부재(134)에 의해 차폐되도록 도가니 공급유닛(110)과 차폐유닛(130)을 클랭핌하는 것으로서, 차폐유닛(130)과 도가니 공급유닛(110) 중 적어도 어느 한 곳에 설치된다.
이러한 클램핑 유닛(160)은 도가니(121)와 이송튜브(122)가 서로 간에 연통된 상태에서 기밀을 유지함과 더불어 다른 도가니(121)와 차폐부재(134)가 서로 간에 밀착되어 기밀을 유지하기 위한 것으로, 한국 등록특허 제10-1134992호, 미국 등록특허 제8028378호 등과 같이 두 개의 단부를 결합시킬 수 있는 구성에다가 자동으로 잠금 및 해제기능을 갖는 것이면 어느 형태든 무방하다. 예를 들어, 클램핑 유닛(160)은 도가니 공급유닛(110)과 차폐유닛(130)을 클랭핌하는 클림핑부재와, 클림핑부재를 잠금하거나 해제하는 로봇으로 구성할 수도 있다.
제2 히터유닛(170)은 도가니(121)에서 기화된 원료물질이 이송튜브(122)를 통해 노즐(124)에서 증착 챔버(20)의 내부로 분사될 때, 증발 물질이 이송튜브(122)의 내부나 노즐(124)의 내부에 증착되어 부착되는 것을 방지하기 위해 이송튜브(122)와 노즐(124)을 가열하는 역할을 한다. 이러한 제2 히터유닛(170)은 도 5에 도시된 바와 같이 중공형태로 형성되되 길이방향으로 슬릿 형태로 개구부(171)가 형성된 히터 몸체(172)와, 히터 몸체(172)의 내부에 삽입되는 이송튜브(122)를 감싸도록 히터 몸체(172)의 내부에 설치된 튜브 히터(174), 및 개구부(171)에 배치되도록 히터 몸체(172)의 내부에 설치된 노즐 히터(176)를 포함하여 구성된다. 이때, 개구부(171)는 증착 챔버(20)의 상부 방향(즉, 상향식)과 하부 방향(즉, 하향식) 중 어느 한 방향에 형성된다.
기판 지지유닛(180)은 증착 챔버(20)의 내부에 설치되어 증착 챔버(20)의 내부로 기판(22)을 이송함과 아울러 증착 챔버(20)에서 증착 공정이 진행될 때 기판(22)을 지지하고, 증착 공정이 완료된 후에는 기판(22)을 증착 챔버(20)에서 인출하는 역할을 한다.
아래에서는 상기와 같이 구성된 이 실시예의 박막 증착장치의 작동 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도가니 공급유닛(110)의 모터(M)를 구동시켜 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 도가니(121)들 중 어느 하나가 이송튜브(122)의 일측 하부에 위치하게 리볼버 몸체(111)를 회전시킨다. 이때, 도가니 삽입홀(112)에는 내부공간에 원료물질이 저장된 도가니(121)들이 각각 삽입된다.
한편, 상기와 같이 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 도가니(121)들 중 어느 하나가 이송튜브(122)의 일측 하부에 위치할 때, 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 나머지 도가니(121)들의 상부에는 차폐부재(134)가 배치된다. 이 상태에서, 도가니 승하강 수단의 모터(M)를 구동시켜 도가니 삽입홀(112)에 도가니(121)들이 각각 삽입된 리볼버 몸체(111)를 차폐유닛(130) 쪽으로 상승시킨다. 이로 인해, 다수개의 도가니(121) 중 어느 하나의 도가니(121)의 상단과 분사유닛(120)의 이송튜브(122)의 일측 단부가 밀착되어 연통되고, 이송튜브(122)와 연통되는 도가니(121)를 제외한 나머지 도가니(121)들의 상단은 차폐부재(134)에 밀착된다.
이 상태에서 클램핑 유닛(160)을 작동시켜 다수개의 도가니(121) 중 어느 하나의 도가니(121)의 상단과 분사유닛(120)의 이송튜브(122)의 일측 단부 사이를 밀봉함과 아울러, 이송튜브(122)와 연통되어 밀봉된 도가니(121)를 제외한 나머지 도가니(121)들의 상단을 차폐부재(134)로 밀봉한다. 한편, 상기와 같이 클램핑 유닛(160)에 의해 도가니(121)와 이송튜브(122)가 밀봉될 때, 도가니(121)의 상면에 형성된 실링부재(도시하지 않음)에 의해 도가니(121)와 이송튜브(122) 사이의 기밀성이 향상될 수 있다.
클램핑 유닛(160)에 의해 이송튜브(122)와 도가니(121)가 밀착 결합되면, 제1 히터유닛(140)이 히터 승하강 수단을 구동시켜 도가니 히터(142)를 상승시켜 이송튜브(122)와 결합된 도가니(121)의 외측 둘레면에 밀착시킨다. 이 상태에서 이송유닛(150)이 분사유닛(120), 도가니 공급유닛(110) 및 제1 히터유닛(140)을 소스 챔버(10)에서 증착 챔버(20) 쪽으로 이송시킨다.
분사유닛(120)이 증착 챔버(20) 쪽으로 이송되어 증착 챔버(20) 내의 제2 히터유닛(170)에 위치하면, 제1 히터유닛(140)이 도가니 히터(142)를 작동시켜 도가니(121) 내부의 원료물질을 기화시킨다. 한편, 도가니 히터(142)에 의해 도가니(121)의 내부에서 기화된 원료물질은 제2 히터유닛(170)에 의해 공급된 열에 의해 기화된 상태를 유지하면서 이송튜브(122)를 따라 이동한 후 노즐(124)을 통해 증착 챔버(20)의 내부로 배출되어 기판(22)에 증착된다.
소정의 시간이 경과하여 도가니(121)에 저장된 원료물질이 소진되면, 원료물질이 소진된 도가니(121)를 분사유닛(120)에서 분리시키기 위해 이송유닛(150)은 분사유닛(120), 도가니 공급유닛(110) 및 제1 히터유닛(140)을 증착 챔버(20)에서 소스 챔버(10)로 이송시킨다. 이렇게 분사유닛(120)이 소스 챔버(10)에 도착하면, 제1 히터유닛(140)은 도가니 히터(142)에서 열이 발생하지 않도록 도가니 히터(142)의 작동을 차단시킨 후, 도가니 히터(142)가 원료물질이 소진된 도가니(121)에서 분리되도록 히터 승하강 수단을 작동시켜 도가니 히터(142)를 하강시킨다.
원료물질이 소진된 도가니(121)에서 도가니 히터(142)가 분리되면, 클램핑 유닛(160)의 잠금이 해제되어 이송튜브(122)와 도가니(121)를 일부 분리시키고, 이송튜브(122)와 도가니(121)가 완전히 분리되도록 도가니 승하강 수단이 리볼버 몸체(111)를 하부로 하강시킨다. 이때, 도가니 승하강 수단은 도가니 삽입홀(112)에 삽입된 도가니(121)의 상단이 이송튜브(122)의 일측 단부나 차폐부재(134)와 분리될 정도로만 리볼버 몸체(111)를 하강시킨다.
이렇게 도가니 승하강 수단에 의해 리볼버 몸체(111)가 일부 하강하면, 도가니 공급유닛(110)은 회전축(115)을 중심으로 소정 각도로 회전하여 원료물질이 소진된 도가니(121) 대신에 내부에 원료물질이 저장된 새로운 도가니(121)를 이송튜브(122)의 하부에 배치시킨다. 이 상태에서 도가니 승하강 수단이 리볼버 몸체(111)를 상승시켜 새롭게 교체된 도가니(121)를 이송튜브(122)와 밀착시킨다.
이후에는 상술한 방법과 동일한 방법으로 이송튜브(122)와 도가니(121)가 결합된 후 가열되어 증착공정이 이루어지게 된다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 박막 증착장치는 증착 챔버(20)의 양측에 소스 챔버(10) 2개가 한 쌍으로 설치되도록 구성된다. 즉, 이 실시예의 박막 증착장치는 증착 챔버(20)를 중심에 두고 양측에 한 쌍의 소스 챔버(10)를 갖도록 구성되어, 증착 챔버(20) 내에 배치되는 제2 히터유닛(170)을 공용으로 사용하도록 구성된다.
이 실시예의 박막 증착장치를 도 1과 같이 구성할 경우에는, 왼쪽 소스 챔버(10)에서 증착 챔버(20)로 분사유닛(120)을 공급하여 증착 공정을 진행할 때 오른쪽 소스 챔버(10)와 증착 챔버(20) 사이의 게이트(21)는 닫힌 상태를 유지하고, 왼쪽 소스 챔버(10)에서 공급된 도가니(121) 내의 원료물질이 완전히 소진되면, 원료물질이 소진된 도가니(121)(또는 분사유닛(120))를 왼쪽 소스 챔버(10)로 빼는 것과 동시에(또는 순차적으로) 오른쪽 소스 챔버(10)에서 증착 챔버(20)로 분사유닛(120)을 이송시켜 증착 공정을 진행한다. 이를 위해, 왼쪽 소스 챔버(10), 오른쪽 소스 챔버(10) 및 증착 챔버(20)는 모두 동일한 진공 조건을 유지해야 한다.
한편, 상기와 같이 오른쪽 소스 챔버(10)를 통해 증착 공정을 진행할 때 왼쪽 소스 챔버(10)와 증착 챔버(20) 사이의 게이트(21)는 닫힌 상태를 유지하고, 왼쪽 소스 챔버(10)에서는 원료물질이 소진된 도가니(121)를 새로운 도가니(121)로 교체하는 작업을 진행한다.
이와 같이 이 발명의 실시예에 따른 박막 증착장치는 이송튜브(122)와 노즐(124)을 가열하는 튜브 히터(174) 및 노즐 히터(176)가 소스 챔버(10)에 배치된 분사유닛(120)에는 설치되지 않고, 튜브 히터(174) 및 노즐 히터(176)의 공유가 가능하도록 증착 챔버(20)의 내부에 설치되기 때문에 분사유닛(120) 마다 튜브 히터(174)와 노즐 히터(176)를 구비할 필요가 없어 박막 증착장치의 제작비용을 줄일 수 있게 된다.
또한, 이 발명의 실시예에 따른 박막 증착장치는 도가니(121)의 교체시 진공을 깨지 않고 고진공 상태에서 도가니(121)의 교체가 이루어지고, 진공 파괴 없이 여러 개의 도가니(121)를 이용하여 증착 공정을 연속적으로 진행할 수 있기 때문에 연속 증착이 가능해 전체적인 생산성을 높일 수 있고, 장시간 유기물의 증착이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 이 발명의 상세한 설명에서는 이 발명의 바람직한 실시예에 관해서 설명하였으나, 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 이 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 모방이 가능함은 물론이다. 따라서, 이 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져선 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 소스 챔버 20: 증착 챔버
21: 게이트 22: 기판
110: 도가니 공급유닛 111: 리볼버 몸체
112: 도가니 삽입홀 113: 코일
115: 회전축 120: 분사유닛
121: 도가니 122: 이송튜브
124: 노즐 125: 걸림 돌기
130: 차폐유닛 132: 차폐 몸체
134: 차폐부재 140, 170: 히터유닛
141: 결합 몸체 142: 도가니 히터
143: 도가니 삽입홈 144: 구동기어
146: 승하강축 150: 이송유닛
152: 지지부재 154: 볼 스크류
160: 클램핑 유닛 171: 개구부
172: 히터 몸체 174: 튜브 히터
176: 노즐 히터 180: 기판 지지유닛
21: 게이트 22: 기판
110: 도가니 공급유닛 111: 리볼버 몸체
112: 도가니 삽입홀 113: 코일
115: 회전축 120: 분사유닛
121: 도가니 122: 이송튜브
124: 노즐 125: 걸림 돌기
130: 차폐유닛 132: 차폐 몸체
134: 차폐부재 140, 170: 히터유닛
141: 결합 몸체 142: 도가니 히터
143: 도가니 삽입홈 144: 구동기어
146: 승하강축 150: 이송유닛
152: 지지부재 154: 볼 스크류
160: 클램핑 유닛 171: 개구부
172: 히터 몸체 174: 튜브 히터
176: 노즐 히터 180: 기판 지지유닛
Claims (7)
- 내부에 배치된 기판에 유기물질을 증착시키는 증착 공정이 진행되는 증착 챔버;
상기 증착 챔버와 게이트로 연통되는 한 쌍의 소스 챔버;
상기 소스 챔버에 설치되고, 내부 공간에 원료물질이 저장된 도가니가 삽입 가능한 도가니 삽입홀이 방사형으로 다수개 형성되며, 회전축을 중심으로 회전하면서 상기 도가니 삽입홀에 삽입된 도가니를 한 개씩 공급 가능한 상태로 위치시키는 도가니 공급유닛;
상기 도가니의 내부에 저장된 원료물질을 기화시켜 이송튜브 및 노즐을 통해 기화된 원료물질을 분사시키는 분사유닛;
상기 분사유닛의 이송튜브를 상기 도가니 삽입홀에 각각 삽입된 도가니들 중 어느 하나와 연통시키고, 나머지 도가니들의 상단을 차폐시키는 차폐유닛;
다수개의 도가니 중에서 어느 하나를 승하강시켜 상기 이송튜브와 연통시키거나 분리하며, 상기 도가니의 외측 둘레면을 감싸는 형태를 가지면서 히터를 갖도록 구성되어 상기 이송튜브와 연통된 도가니를 가열하여 원료물질을 기화시키는 제1 히터유닛;
상기 도가니의 상단을 상기 이송튜브의 단부와 연통된 상태로 밀봉시키기 위해 상기 도가니 공급유닛과 상기 차폐유닛을 클램핑하는 클램핑 유닛;
상기 기판에 원료물질을 분사하기 위한 도가니 또는 원료물질이 소진된 도가니와 접속된 상기 분사유닛을 상기 소스 챔버에서 상기 증착 챔버로, 또는 상기 증착 챔버에서 상기 소스 챔버로 이송시키는 이송유닛; 및
상기 한 쌍의 소스 챔버에 각각 구비되는 상기 분사유닛이 공유할 수 있도록 상기 증착 챔버의 내부에 설치되고, 상기 도가니에서 기화된 원료물질이 유동하여 분사되는 이송튜브 및 노즐의 둘레를 감싸 가열하는 제2 히터유닛을 포함하며,
상기 제2 히터유닛은 중공형태로 형성되되 길이방향으로 슬릿 형태로 개구부가 형성된 히터 몸체와, 상기 이송튜브를 감싸도록 상기 히터 몸체의 내부에 설치된 튜브 히터, 및 상기 개구부에 배치되도록 상기 히터 몸체의 내부에 설치된 노즐 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 공정이 가능한 박막 증착장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 차폐유닛은 다수개의 도가니 삽입홀을 모두 덮을 수 있는 크기를 가지며, 일측에 상부에서 하부 쪽으로 상기 이송튜브의 일측 단부가 관통하여 고정되는 차폐 몸체와; 다수개의 도가니 삽입홀들 중 상기 이송튜브와 결합되는 도가니가 삽입되는 도가니 삽입홀을 제외한 나머지 도가니 삽입홀들과 대응되는 위치에 각각 배치되어, 상기 이송튜브와 결합되는 도가니가 삽입되는 도가니 삽입홀을 제외한 나머지 도가니 삽입홀들에 각각 삽입된 도가니의 상단을 차폐시키는 다수개의 차폐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 공정이 가능한 박막 증착장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 히터유닛은 상기 이송튜브와 결합된 도가니와 대응되는 곳에 설치되는 도가니 히터와; 상기 도가니 히터를 수직방향으로 승하강시키는 히터 승하강 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 공정이 가능한 박막 증착장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 히터유닛은 상기 도가니 공급유닛의 하부로 돌출되는 도가니가 삽입되는 도가니 삽입홈이 상기 도가니 삽입홀과 대응하는 위치 및 동일 개수로 형성되는 결합 몸체와; 상기 이송튜브와 결합되는 도가니와 대응되는 곳의 도가니 삽입홈의 내측벽에 형성되어 상기 도가니 삽입홈에 삽입된 도가니를 가열하는 도가니 히터와; 상기 도가니 삽입홈 중 상기 도가니 히터가 형성된 도가니 삽입홈을 제외한 나머지 도가니 삽입홈의 내측벽에 형성된 단열부재; 및 상기 결합 몸체를 수직방향으로 승하강시키는 히터 승하강 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 공정이 가능한 박막 증착장치. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 개구부는 상기 증착 챔버의 상부방향과 하부방향 중 어느 한 방향에 형성되는 것을 특징으로 하는 연속 공정이 가능한 박막 증착장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 이송유닛은 상부에 상기 도가니 공급유닛, 분사유닛 및 제1 히터유닛이 설치된 지지부재와, 상기 지지부재에 설치된 볼 스크류, 및 상기 볼 스크류에 회전력을 제공하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 공정이 가능한 박막 증착장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020170061921A KR101789552B1 (ko) | 2017-05-19 | 2017-05-19 | 연속 공정이 가능한 박막 증착장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170061921A KR101789552B1 (ko) | 2017-05-19 | 2017-05-19 | 연속 공정이 가능한 박막 증착장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101789552B1 true KR101789552B1 (ko) | 2017-10-25 |
Family
ID=60299783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170061921A KR101789552B1 (ko) | 2017-05-19 | 2017-05-19 | 연속 공정이 가능한 박막 증착장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101789552B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190081612A (ko) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 주식회사 에스에프에이 | 리볼버 및 그를 구비한 기판 증착장치 |
-
2017
- 2017-05-19 KR KR1020170061921A patent/KR101789552B1/ko active IP Right Grant
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190081612A (ko) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 주식회사 에스에프에이 | 리볼버 및 그를 구비한 기판 증착장치 |
| KR102015782B1 (ko) * | 2017-12-29 | 2019-08-29 | 주식회사 에스에프에이 | 리볼버 및 그를 구비한 기판 증착장치 |
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