KR101811585B1

KR101811585B1 - 박막 증착장치

Info

Publication number: KR101811585B1
Application number: KR1020170061434A
Authority: KR
Inventors: 전영일
Original assignee: 아이엠에스(주)
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2017-05-18
Publication date: 2017-12-26

Abstract

이 발명의 박막 증착장치는 이송튜브와 노즐을 가열하는 히터를 증착 챔버의 내부에 설치하여 히터를 공유함으로써 제작비용을 절감하고, 진공을 파괴하지 않은 상태에서 리볼버 방식으로 도가니의 교체가 가능해 유기물의 장시간 증착이 가능하도록 구성된다.

Description

박막 증착장치{Thin Film Deposition Apparatus}

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 장시간 증착이 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.

한국등록특허 제10-1019561호

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 장시간 증착이 가능한 박막 증착장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이 발명의 목적을 이루기 위해, 이 발명의 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 삽입홈이 방사형으로 다수개 형성되며, 회전축을 중심으로 회전하면서 상기 도가니 삽입홈에 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 도가니 공급유닛의 하부에 설치되어 상기 도가니 삽입홈에 각각 삽입된 도가니 중 어느 하나를 상기 분사유닛과 접속시키고, 상기 원료물질이 소진된 도가니를 상기 분사유닛과 분리시켜 상기 도가니 삽입홈으로 배출하기 위해 도가니를 승강 및 하강시키는 도가니 승하강유닛; 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; 상기 도가니의 상단을 상기 이송튜브의 단부와 연통된 상태로 결합시키기 위해 상기 분사유닛과 이송유닛의 사이에 설치되는 클램핑 유닛; 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 히터유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 도가니 승하강유닛은 상기 도가니를 지지하기 위한 받침대와, 상기 받침대를 승하강시키기 위한 구동력을 발생시키는 모터, 및 상기 모터의 회전력을 직선 운동으로 전환해 상기 받침대를 수직으로 승하강시킴과 아울러 상기 모터의 회전력에 의해 회전하여 상기 도가니를 상기 이송튜브와 분리시키는 승하강 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 이송유닛은 상기 소스 챔버의 내부에 서로 간에 평행하게 설치된 볼 스크류 및 지지봉과, 일측에는 상기 볼 스크류과 지지봉이 각각 위치하는 스크류 체결홀과 지지봉 가이드홀이 각각 형성되고 타측에는 상기 분사유닛이 결합되는 지지부재, 및 상기 볼 스크류에 회전력을 제공하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 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 받침대와 상기 도가니의 하부에는 서로 간에 끼움 결합되는 결합 패턴이 각각 형성되는 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 히터유닛의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 도가니 히터의 체결 구조를 도시한 상세도이다.
도 4는 도 1에 도시된 도가니 공급유닛의 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 도가니의 하부와 도가니 승하강유닛의 상면에 형성되는 결합 패턴의 개략도이다.

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 히터유닛의 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 도가니 히터의 체결 구조를 도시한 상세도이다. 그리고, 도 4는 도 1에 도시된 도가니 공급유닛의 사시도이고, 도 5는 도 3에 도시된 도가니의 하부와 도가니 승하강유닛의 상면에 형성되는 결합 패턴의 개략도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 이 발명의 한 실시예에 따른 박막 증착장치는 도가니 공급유닛(110), 분사유닛(120), 도가니 승하강유닛(130), 이송유닛(140), 클램핑 유닛(150), 히터유닛(160) 및 기판 지지유닛(170)을 포함하여 구성된다.

히터유닛(160) 및 기판 지지유닛(170)은 증착공정이 수행되는 증착 챔버(20)의 내부에 설치되고, 도가니 공급유닛(110), 분사유닛(120), 도가니 승하강유닛(130), 이송유닛(140) 및 클램핑 유닛(150)은 게이트(21)에 의해 증착 챔버(20)와 연통된 소스 챔버(10)의 내부에 각각 설치된다.

상기 히터유닛(160)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 히터유닛(160)은 도 2에 도시된 바와 같이 중공형태로 형성되되 길이방향으로 슬릿 형태로 개구부(161)가 형성된 히터 몸체(162)와, 히터 몸체(162)의 내부에 삽입되는 이송튜브(122)를 감싸도록 히터 몸체(162)의 내부에 설치된 튜브 히터(164), 및 개구부(161)에 배치되도록 히터 몸체(162)의 내부에 설치된 노즐 히터(166)를 포함하여 구성된다. 이때, 개구부(161)는 증착 챔버(20)의 상부방향(즉, 상향식)과 하부방향(즉, 하향식) 중 어느 한 방향에 형성된다.

기판 지지유닛(170)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.

도가니 공급유닛(110)은 내부 공간에 원료물질이 저장된 도가니(121)를 분사유닛(120)에 1개씩 공급할 수 있는 위치에 위치시키기 위한 구성으로, 다수개의 도가니 삽입홈(112)들이 방사형으로 형성된 원통형의 리볼버(Revolver) 형태를 갖도록 형성되고, 다수개의 도가니 삽입홈(112)에는 도가니(121)들이 각각 삽입된다.

이때, 도가니 삽입홈(112)은 도가니 공급유닛(110)의 상하방향으로 관통되도록 형성되는데, 도가니 삽입홈(112)에 삽입되는 도가니(121)가 도가니 삽입홈(112)을 관통하여 도가니 공급유닛(110)에서 빠져 나가지 않도록 도가니 삽입홈(112)에는 도가니(121)의 상단 테두리가 걸쳐지도록 상단이 단턱지게 형성되거나 도 3과 같이 도가니 삽입홈(112)의 내부에 걸림 돌기(114)가 형성될 수 있다.

한편, 상기와 같은 도가니 공급유닛(110)에는 회전축(116)을 중심으로 방사형으로 형성되는 다수 개의 도가니 삽입홈(112)이 도 4와 같이 8개 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이러한 도가니 공급유닛(110)은 도가니 삽입홈(112)의 형성개수와 형성각도에 따라 회전각도가 조절될 수 있는데, 분사유닛(120)에 도가니(121)를 1개씩 공급할 수 있는 위치에 위치하도록 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 분사하는 것으로, 내부 공간에 원료물질이 저장된 도가니(121)와, 도가니(121)의 외벽에 설치되어 도가니(121) 내에 저장된 원료물질을 예열하거나 원료물질이 기화되도록 도가니(121)를 가열하는 도가니 히터(123)로 구성된 도가니부, 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) 내로 돌출되게 형성된 이송튜브(122), 및 이송튜브(122)의 상부(즉, 상향식 구조)와 하부(즉, 하향식 구조) 중 어느 한 곳에 설치되어 이송튜브(122)를 통해 공급된 증발 물질을 분사하는 노즐(124)을 포함하여 구성된다.

여기서, 도가니 히터(123)는 분사유닛(120)을 이송시키는 이송유닛(140)의 지지부재(144)에 고정되게 설치되거나 이송튜브(122)와 고정되게 설치될 수 있는데, 구조의 단순화를 위해 도 3과 같이 이송유닛(140)의 지지부재(144)에 고정되게 설치되는 게 바람직하다.

도가니 승하강유닛(130)은 도가니 삽입홈(112)에 삽입된 도가니(121) 중 어느 하나를 분사유닛(120)으로 공급하거나 원료물질이 소진된 도가니(121)를 분사유닛(120)에서 분리시켜 도가니 삽입홈(112)으로 배출하기 위해 도가니(121)를 승강 및 하강시키는 구성으로, 도가니(121)를 지지하기 위한 받침대(132)와, 받침대(132)를 승하강시키기 위한 구동력을 발생시키는 모터(M)와, 모터(M)의 회전력을 직선 운동으로 전환해 받침대(132)를 수직으로 승하강시킴과 아울러 모터(M)의 회전력에 의해 회전하여 도가니(121)를 이송튜브(122)와 분리시키는 승하강 수단을 포함하여 구성된다.

여기서, 받침대(132)에는 도 5와 같이 결합 패턴(138)이 형성되는데, 이러한 결합 패턴(138)은 도가니(121)의 하부에도 형성되는 바, 받침대(132)에 형성된 결합 패턴(138)과 도가니(121)의 하부에 형성된 결합 패턴(138)은 서로 간에 끼움 결합된다. 예를 들어, 받침대(132)에 형성되는 결합 패턴(138)은 양각이나 음각 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있는데, 도 3과 같이 도가니(121)의 하부가 돌출되게 형성될 경우 음각 형태로 형성되는 게 바람직하다. 다시 말해, 도가니(121)가 도가니 삽입홈(112)의 내부에서 걸림 돌기(114)에 의해 걸쳐지도록 하부가 돌출되는 형태로 형성됨과 더불어 돌출된 부분에 양각 형태로 결합 패턴(138)이 형성되므로, 받침대(132)에는 음각 형태로 결합 패턴(138)이 형성된다.

이렇게 받침대(132)에 형성되는 결합 패턴(138)은 받침대(132)가 도가니(121)의 하부와 결합될 때 헛돌지 않도록 도 5와 같이 3개의 축이 서로 120도를 갖도록 형성된 3축 나사홈 형태로 형성되거나, 삼각형, 사각형, 오각형 등 다각형 형태로 형성될 수 있다.

한편, 승하강 수단은 모터(M)의 모터축에 결합되어 회전하는 구동기어(134)와, 구동기어(134)에 맞물려 구동기어(134)의 회전운동에 따라 수직으로 승하강 및 회전하는 승하강축(136)을 포함하여 구성된다. 여기서, 승하강축(136)은 구동기어(134)와 랙과 피니언 방식으로 결합되어 받침대(132)를 수직으로 승하강시키는 제1 승하강축과, 구동기어(134)와 평기어 결합방식으로 결합되어 받침대(132)를 회전시키는 제2 승하강축으로 구분되어 구성되며, 제2 승하강축은 구동기어(134)가 아닌 모터(M)의 회전력에 의해 회전되는 다른 기어와 평기어 결합방식으로 결합될 수도 있다.

이송유닛(140)은 기판(22)에 유기물질을 증착시키기 위해 소스 챔버(10)의 내부에 배치된 분사유닛(120)을 증착 챔버(20)의 내부로 이송시키거나 도가니(121)에 저장된 원료물질이 소진된 분사유닛(120)을 증착 챔버(20)에서 소스 챔버(10)로 이송시키는 역할을 한다. 이러한 이송유닛(140)은 소스 챔버(10)의 내부에 서로 평행하게 설치된 볼 스크류(142) 및 지지봉(도시하지 않음)과, 일측에는 볼 스크류(142) 및 지지봉이 위치하는 스크류 체결홀(146)과 지지봉 가이드홀(148)이 각각 형성되고 타측에는 분사유닛(120)이 결합되는 지지부재(144), 및 볼 스크류(142)에 회전력을 제공하는 모터(M)를 포함하여 구성된다.

한편, 지지부재(144)의 타측에는 도가니(121)가 삽입되어 위치할 수 있는 상하 연통공간이 형성되고, 이러한 연통공간의 둘레에는 도가니 히터(123)가 지지부재(144)의 내측에 설치되도록 구성된다. 그런데, 도가니 히터(123)를 포함한 분사유닛(120)이 지지부재(144)의 타측 상면에 배치되게 결합될 수도 있다.

클램핑 유닛(150)은 도가니 공급유닛(110)으로부터 공급되는 도가니(121)를 이송튜브(122)의 단부와 연통된 상태로 결합시키기 위한 구성으로, 도 3과 같이 도가니 히터(123)가 지지부재(144)의 내부에 설치되는 경우 지지부재(144)의 상면에 설치된다. 이러한 클램핑 유닛(150)은 도가니(121)와 이송튜브(122)가 서로 간에 연통된 상태에서 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(150)은 도가니(121)와 이송튜브(122)의 단부를 연통시켜 클램핑하는 클림핑부재와, 클림핑부재를 잠금하거나 해제하는 로봇으로 구성할 수도 있다.

아래에서는 상기와 같이 구성된 이 실시예의 박막 증착장치의 작동 방법에 대해 설명한다.

먼저, 도가니 승하강유닛(130)의 모터(M)를 구동시켜 받침대(132)를 도가니(121)의 하부에 밀착시켜, 받침대(132)에 형성된 결합 패턴(138)과 도가니(121)의 하부에 형성된 결합 패턴(138)이 서로 맞물리게 한다. 이 상태에서 도가니 승하강유닛(130)의 모터(M)를 더욱 구동시켜 도가니(121)의 상단과 분사유닛(120)의 이송튜브(122)의 단부를 밀착시켜 연통시킨다. 그런 다음, 클램핑 유닛(150)을 작동시켜 도가니(121)의 상단과 분사유닛(120)의 이송튜브(122)의 단부 사이를 밀봉한다. 이때, 도가니(121)의 상면에 형성된 실링부재(133)가 도가니(121)와 이송튜브(122) 사이의 기밀성을 높인다.

한편, 클램핑 유닛(150)에 의해 이송튜브(122)와 도가니(121)가 결합되면, 도가니 승하강유닛(130)은 하강하고, 이송유닛(140)이 분사유닛(120)을 소스 챔버(10)에서 증착 챔버(20) 쪽으로 이송시킨다. 이렇게 분사유닛(120)이 소스 챔버(10)에서 증착 챔버(20) 쪽으로 이송되어, 분사유닛(120)이 증착 챔버(20) 내의 히터유닛(160)에 위치하면, 도가니 히터(123)가 작동하여 도가니(121) 내부의 원료물질을 기화시킨다.

한편, 도가니 히터(123)에 의해 도가니(121)의 내부에서 기화된 원료물질은 히터유닛(160)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(140)은 분사유닛(120)을 증착 챔버(20)에서 소스 챔버(10)로 이송시켜, 소스 챔버(10)에 분사유닛(120)이 도착하면, 도가니 승하강유닛(130)이 상승하여 도가니(121)의 하부에 받침대(132)가 밀착된다. 이렇게 받침대(132)가 도가니(121)의 하부에 밀착되면, 클램핑 유닛(150)의 잠금상태가 해제되어 이송튜브(122)와 도가니(121)를 일부 분리시키고, 도가니 승하강유닛(130)이 소정 각도로 회전하여 도가니(121)를 이송튜브(122)에서 완전히 분리시키게 된다.

이렇게 도가니(121)가 분리되면, 도가니 승하강유닛(130)은 하강하게 되고, 도가니 승하강유닛(130)의 하강으로 인해 도가니(121)는 도가니 삽입홈(112)에 안착되게 된다.

한편, 상기와 같이 원료물질이 소진된 도가니(121)가 도가니 삽입홈(112)에 안착되면, 도가니 공급유닛(110)은 회전축(116)에 의해 소정 각도로 회전하여 내부에 원료물질이 저장된 도가니(121)를 도가니 승하강유닛(130)의 상부에 배치시키고, 도가니 승하강유닛(130)의 상부에 원료물질이 저장된 새 도가니가 배치되면, 도가니 승하강유닛(130)이 상승하여 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 히터유닛(160)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(164) 및 노즐 히터(166)가 소스 챔버(10)에 배치된 분사유닛(120)에는 설치되지 않고, 튜브 히터(164) 및 노즐 히터(166)의 공유가 가능하도록 증착 챔버(20)의 내부에 설치되기 때문에 분사유닛(120) 마다 튜브 히터(164)와 노즐 히터(166)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 112: 도가니 삽입홈
114: 걸림 돌기 116: 회전축
120: 분사유닛 121: 도가니
122: 이송튜브 123: 도가니 히터
124: 노즐 130: 도가니 승하강유닛
132: 받침대 133: 실링부재
134: 구동기어 136: 승하강축
138: 결합 패턴 140: 이송유닛
142: 볼 스크류 144: 지지부재
146: 스크류 체결홀 148: 지지봉 가이드홀
150: 클램핑 유닛 160: 히터유닛
161: 개구부 162: 히터 몸체
164: 튜브 히터 166: 노즐 히터
170: 기판 지지유닛

Claims

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 삽입홈이 방사형으로 다수개 형성되며, 회전축을 중심으로 회전하면서 상기 도가니 삽입홈에 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 도가니 공급유닛의 하부에 설치되어 상기 도가니 삽입홈에 각각 삽입된 도가니 중 어느 하나를 상기 분사유닛과 접속시키고, 상기 원료물질이 소진된 도가니를 상기 분사유닛과 분리시켜 상기 도가니 삽입홈으로 배출하기 위해 도가니를 승강 및 하강시키는 도가니 승하강유닛;
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;
상기 도가니의 상단을 상기 이송튜브의 단부와 연통된 상태로 결합시키기 위해 상기 분사유닛과 이송유닛의 사이에 설치되는 클램핑 유닛; 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 히터유닛을 포함하며,
상기 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 박막 증착장치.
청구항 1에 있어서,
상기 도가니 승하강유닛은 상기 도가니를 지지하기 위한 받침대와, 상기 받침대를 승하강시키기 위한 구동력을 발생시키는 모터, 및 상기 모터의 회전력을 직선 운동으로 전환해 상기 받침대를 수직으로 승하강시킴과 아울러 상기 모터의 회전력에 의해 회전하여 상기 도가니를 상기 이송튜브와 분리시키는 승하강 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이송유닛은 상기 소스 챔버의 내부에 서로 간에 평행하게 설치된 볼 스크류 및 지지봉과, 일측에는 상기 볼 스크류과 지지봉이 각각 위치하는 스크류 체결홀과 지지봉 가이드홀이 각각 형성되고 타측에는 상기 분사유닛이 결합되는 지지부재, 및 상기 볼 스크류에 회전력을 제공하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 개구부는 상기 증착 챔버의 상부방향과 하부방향 중 어느 한 방향에 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
청구항 2에 있어서,
상기 받침대와 상기 도가니의 하부에는 서로 간에 끼움 결합되는 결합 패턴이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.