KR102123824B1 - 박막증착장치 및 그 제어방법 - Google Patents

박막증착장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증착물질을 증발시켜 기판에 박막을 형성하는 박막증착장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은, 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)의 상측에 위치된 기판(10)에 박막을 형성하도록 상기 처리공간(S)의 하측에 설치되며, 길이방향을 따라서 2개 이상의 가열영역(500)들이 설정된 도가니부(210)와, 상기 가열영역(500)들 각각에 대응되어 설치된 2개 이상의 히터부(220)를 포함 리니어소스(200)와; 상기 리니어소스(200)의 증발률을 측정하기 위한 하나 이상의 증발률센서(400)와; 상기 증발률센서(400)를 통하여 측정된 측정증발률을 기준으로 상기 히터부(220)의 발열량을 제어하여 상기 리니어소스(200)의 증발률을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치를 개시한다.

Description

박막증착장치 및 그 제어방법{Thin Film deposition apparatus and control method therefor}
본 발명은 박막증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증착물질을 증발시켜 기판에 박막을 형성하는 박막증착장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
평판표시소자(Flat Panel Display)는 액정표시소자 (Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이소자(Plasma Display Panel), 유기발광소자 (Organic Light Emitting Diodes) 등이 대표적이다.
이 중에서 유기발광소자는 빠른 응답속도, 기존의 액정표시소자보다 낮은 소비 전력, 고휘도, 경량성 등의 특성이 있으며, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어 초박형으로 만들 수 있는 점 등의 장점을 지니고 있는바, 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.
한편, 평판표시소자의 기판에 박막을 형성하는 일반적인 방법으로는, 증발증착법(Evaporation)과, 이온 플레이팅법(Ion-plating) 및 스퍼터링법(Sputtering)과 같은 물리증착법(PVD)과, 가스반응에 의한 화학기상증착법(CVD) 등이 있다. 이 중에서, 유기발광소자의 유기물층, 무기물층 등과 같은 박막형성에 증발증착법이 사용될수 있다.
평판표시소자의 기판에 박막을 형성하는 방법 중 증발증착법은 밀폐된 처리공간을 형성하는 진공챔버와, 진공챔버의 하부에 설치되어 증착될 물질이 증발되는 증발원을 포함하는 박막증착장치에 의하여 수행된다.
구체적으로 종래의 박막증착장치는 증발원의 상측에 기판처리면이 증발원을 향하도록 기판을 위치시키고 증착물질을 증발시켜 기판처리면에 박막을 증착한다.
한편 기판이 대형화되면서 기판처리면 전체에 대한 균일한 박막형성이 중요한 이슈로 대두되고 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 리니어소스의 길이방향을 기준으로 2개 이상의 가열영역을 분할설정하고 각 가열영역에 히터부를 설치함으로써, 대형기판에 대한 증착공정 수행시 박막증착의 균일성을 향상시킬 수 있는 박막증착장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서 , 본 발명은 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)에 위치된 기판(10)에 박막을 형성하도록 상기 처리공간(S)에 설치되며, 길이방향을 따라서 2개 이상의 가열영역(500)들이 설정된 도가니부(210)와, 상기 가열영역(500)들 각각에 대응되어 설치된 2개 이상의 히터부(220)를 포함 리니어소스(200)와; 상기 가열영역(500)들 중 하나에 대응되어 설치되어 대응된 가열영역(500)의 증발률을 측정하기 위한 하나 이상의 증발률센서(400)와; 상기 증발률센서(400)를 통하여 증발률이 측정되는 가열영역(500)(이하, 측정대상가열영역)의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상 가열영역 이외의 나머지 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하여 상기 리니어소스(200)의 증발률을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치를 개시한다.
상기 증발률센서(400)는, 상기 2개 이상의 가열영역(500)들 각각에 대응되어 설치될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 2개 이상의 증발률센서(400) 중 하나만을 증발률 측정을 수행하는 작동센서로 설정할 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 기 설정된 교대시점에 작동센서로 설정된 증발률센서(400)를 제외한 나머지 증발률센서(400) 중 하나를 다음으로 증발률측정을 수행하는 작동센서로 설정할 수 있다.
한편, 작동센서로 설정된 증발률센서(400)을 제외한 나머지 증발률센서(400)는 작동되지 않을 수 있다.
상기 제어부는, 상기 교대시점을 작동센서로 설정된 증발률센서(400)의 사용기한이 종료되는 시점을 기준으로 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 측정대상가열영역의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하며, 상기 측정대상가열영역의 측정증발률 및 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량 중 적어도 하나를 기준으로 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량이 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량과 편차(offset)을 가지도록 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 측정대상가열영역의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하며, 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량이 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량과 동일하도록 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은, 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)에 위치된 기판(10)에 박막을 형성하도록 상기 처리공간(S)에 설치되며, 길이방향을 따라서 2개 이상의 가열영역(500)들이 설정된 도가니부(210)와, 상기 가열영역(500)들 각각에 대응되어 설치된 2개 이상의 히터부(220)를 포함 리니어소스(200)와; 상기 가열영역(500)들 중 하나에 대응되어 설치되어 대응된 가열영역(500)의 증발률을 측정하기 위한 하나 이상의 증발률센서(400)를 포함하는 박막증착장치의 제어방법을 개시한다.
상기 제어방법은, 상기 증발률센서(400)를 통하여 증발률이 측정되는 가열영역(500)(이하, 측정대상가열영역)의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상 가열영역 이외의 나머지 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하여 상기 리니어소스(200)의 증발률을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어방법은, 상기 측정대상가열영역의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하며, 상기 측정대상가열영역의 측정증발률 및 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량 중 적어도 하나를 기준으로 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량이 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량과 편차(offset)을 가지도록 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 상기 제어방법은, 상기 측정대상가열영역의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하며, 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량이 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량과 동일하도록 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 박막증착장치는, 증착물질이 수용되는 도가니부의 길이방향을 기준으로 2개 이상으로 분할된 2개 이상의 가열영역을 설정하고 2개 이상의 히터부를 구비하여, 증발률센서를 통해 측정된 증착물질의 증발률을 기초로 각 히터부의 발열량을 독립적으로 제어함으로써, 박막증착의 균일성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 박막증착장치는, 2개 이상의 히터부 중 하나에 대응되는 가열영역의 증발률을 기초로 나머지 가열영역에 대응되는 나머지 히터부의 발열량에 편차를 가함으로써, 2개 이상의 히터부를 통합적으로 제어할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 박막증착장치는, 증착물질의 증발률을 측정하는 2개 이상의 증발률센서를 순차적으로 작동시킴으로써, 하나의 증발률센서의 수명이 다 하더라도 리니어소스의 작동을 유지할 수 있어 박막증착장치의 유지보수를 용이하게 하고 공정효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 박막증착장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 박막증착장치의 리니어소스를 보여주는 평면도이다.
도 3은, 도 2의 -'방향 단면도이다.
도 4는, 도 1의 박막증착장치에 대한 제어방법을 설명하는 순서도이다.
이하 본 발명에 따른 박막증착장치 및 그 제어방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 박막증착장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 처리공간(S) 에 위치된 기판(10)의 기판처리면에 박막을 형성하도록 공정챔버(100)의 처리공간(S)에 설치되어 증착물질을 가열하여 증발시키는 리니어소스(200)를 포함한다.
여기서 기판처리의 대상인 기판(10)은 액정표시소자 (Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이소자(Plasma Display Panel), 유기발광소자 (Organic Light Emitting Diodes) 등 기판처리면에 증착물의 증발에 의하여 박막을 형성할 수 있는 부재이면 어떠한 대상도 가능하다.
그리고 상기 기판(10)은, 공정챔버(100) 내로 직접 이송되거나 도 1에 도시된 바와 같이, 기판트레이(20)에 안착되어 이송될 수 있다.
그리고 기판처리의 종류에 따라서 기판(10)의 기판처리면에 소정의 패턴으로 증착되도록 패턴화된 개구부가 형성된 마스크(미도시)가 기판처리면에 밀착되어 설치될 수 있다.
상기 공정챔버(100)는 기판처리의 수행을 위하여 처리공간(S)을 형성하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
일예로서, 상기 공정챔버(100)는, 챔버본체(120)와 서로 탈착가능하게 결합되어 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 리드(110)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 상기 공정챔버(100)는 처리공간(S)에서의 기판처리에 조건에 맞춰 압력유지 및 배기를 위한 배기관(미도시), 기판트레이(20)의 고정 또는 가이드를 위한 부재(미도시) 등 기판처리의 종류에 따라서 다양한 부재, 모듈 등이 설치될 수 있다.
또한 상기 공정챔버(100)는, 기판(10)의 입출을 위한 하나 이상의 게이트(101, 102)가 형성될 수 있다.
상기 리니어소스(200)는, 처리공간(S)의 상측에 위치된 기판(10)의 기판처리면에 박막을 형성하도록 공정챔버(100)의 처리공간(S)에 설치되어 증착물질을 가열하여 증발시키는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 리니어소스(200)는, 상기 기판(10)의 표면과 평행한 수평방향의 길이를 가지며, 증착물질(D)이 수용되는 내부공간이 형성된 도가니부(210)와; 상기 도가니부(210)의 외측에서 상기 도가니부(210)에 수용된 증착물질(D)을 가열하는 하나 이상의 히터부(220)와; 상기 도가니부(210)의 상측에 설치되어 상기 도가니부(210)에서 증발된 증착물질(D)이 상측으로 분사되는 적어도 하나 이상의 노즐(231)이 상기 도가니부(210)의 길이방향으로 배치된 노즐부(230) 포함할 수 있다.
상기 도가니부(210)는, 상기 기판(10)의 표면과 평행한 수평방향의 길이를 가지며, 증착물질(D)이 수용되는 내부공간이 형성되는 구성으로 다양한 구성이 가능하나, 기판(10)의 표면과 평행한 수평방향의 길이를 가지는 직육면체 형상으로 형성됨이 바람직하다.
상기 하나 이상의 히터부(220)는, 상기 도가니부(210)의 외측에서 상기 도가니부(210)에 수용된 증착물질(D)을 가열하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 하나 이상의 히터부(220)는, 도가니부(210)에 수용된 증착 물질을 균일하게 가열하기 위하여 도가니부(210)의 외측 측면 둘레에 설치됨이 바람직하다.
이때, 상기 히터부(220)는, 2개 이상으로 복수개 구비되어 도가니부(210)의 길이방향으로 설치될 수 있다.
상기 2개 이상의 히터부(220)는, 도가니부(210)의 길이방향을 기준으로 2개 이상으로 분할된 2개 이상의 가열영역(500)에 대응되도록 도가니부(210)의 길이방향으로 설치됨이 바람직하다.
예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 히터부(220)는, 리니어소스(200)의 좌측부에 설치된 제1히터부(220a), 리니어소스(200)의 중앙부에 설치된 제2히터부(220b) 및 리니어소스(200)의 우측부에 설치된 제3히터부(220c)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1히터부(220a), 제2히터부(220b) 및 제3히터부(220c)는, 각 히터부(220a, 220b, 220c)에 인가되는 전원, 전력 또는 발열량이 독립적으로 제어될 수 있음은 물론이다.
여기서, 상기 2개 이상의 가열영역(500)이란, 상기 2개 이상의 히터부(220) 각각에 의해 가열되는 영역에 해당한다.
예로서, 상기 2개 이상의 가열영역(500)은, 리니어소스(200)가 도가니부(210)의 길이방향으로 설치된 3개의 히터부(220a, 220b, 220c)를 포함하는 경우, 3개의 히터부(220a, 220b, 220c)에 의해 각각 가열되는 제1가열영역(500a), 제2가열영역(500b) 및 제3가열영역(500c)으로 분할될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1가열영역(500a)은 제1히터부(220a)가 설치된 리니어소스(200)의 좌측부 영역, 제2가열영역(500b)은 제2히터부(220a)가 설치된 리니어소스(200)의 중앙부 영역, 제3가열영역(500c)는 제3히터부(220a)가 설치된 리니어소스(200)의 우측부 영역에 해당 될 수 있다.
상기 가열영역(500a, 500b, 500c)들은, 도가니부(210)의 길이방향에 대해 균등하거나 또는 불균등하게 분할 될 수 있다.
상기 가열영역(500a, 500b, 500c)들이 불균등하게 분할된 경우, 각 가열영역(500a, 500b, 500c)들에서의 증착물질(D)의 증발률에 차이를 상쇄시킬 수 있어, 리니어소스(200)의 좌측부, 중앙부 및 우측부에서의 박막증착의 균일도를 보다 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
상기 노즐부(230)는, 상기 도가니부(210)의 상측에 설치되어 상기 도가니부(210)에서 증발된 증착물질(D)이 상측으로 분사되는 복수의 노즐(231)들이 상기 도가니부(210)의 길이방향으로 배치되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
이때, 상기 박막증착장치에는, 상기 리니어소스(200)의 온도를 측정하기 위한 하나 이상의 온도센서와; 상기 리니어소스(200)의 증발률을 측정하기 위한 하나 이상의 증발률센서(400)가 추가로 설치될 수 있다.
상기 온도센서는, 상기 도가니부(210) 및 상기 히터부(220) 사이에 설치되어 상기 도가니부(210) 외측의 온도를 측정하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 온도센서는, 2개 이상의 지점에서의 온도를 측정하기 위하여 도가니부(210)의 외측 측면을 따라 2개 이상의 온도측정지점에 설치됨이 바람직하다.
상기 2개 이상의 온도측정지점은, 2개 이상의 가열영역(500)에서의 증착물질(D)의 온도를 측정하기 위하여 2개 이상의 가열역영(500)에 각각 대응되어 설치될 수 있다.
상기 증발률센서(400)는, 리니어소스(200)의 증발률을 측정하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
일 실시예에서, 상기 증발률센서(400)는, 상기 가열영역(500)들 중 적어도 하나에 대응되어 설치될 수 있다.
다른 일 실시예에서, 상기 증발률센서(400)는, 상기 가열영역(500)들 각각에 대응되어 설치될 수 있다. 예를들어, 상기 가열영역(500)이 3개의 가열영역(500a, 500b, 500c)로 설정된 경우, 3개의 증발률센서(400)가 각 가열영역(500a, 500b, 500c)들에 대응되어 설치될 수 있다.
이때, 상기 증발률센서(400)는, 대응되어 설치된 가열영역(500)의 증발률을 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 2개 이상의 가열영역(500)들에 각 대응되어 설치된 증발률센서(400) 중 하나를 제외한 나머지 증발률센서(400)는 작동하지 않을 수 있다.
즉, 상기 증발률센서(400)들 중 하나만이 작동하여 작동센서로서 대응되어 설치된 가열역영(500)의 증발률 측정을 수행 하다가 그 사용기한(예를들어, 증발률센서(400)의 수명)이 다 하면, 나머지 증발률센서(400)들 중 하나가 다음 순서로 작동되어 증발률 측정을 수행할 수 있다.
이러한 경우, 하나의 증발률센서(400)의 수명이 다 하더라도 리니어소스(200)의 작동을 유지할 수 있어 박막증착장치의 유지보수를 용이하게 하고 공정효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기와 같은 구성을 가지는 박막증착장치는, 리니어소스(200)의 증발률을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 추가로 구비할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 증발률센서(400)를 통하여 측정된 측정증발률을 기준으로 상기 히터부(220)의 발열량을 제어하여 상기 리니어소스(200)의 증발률을 제어하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 제어부는, 증발률센서(400)에 의하여 리니어소스(200)의 증발률을 측정하고 측정증발률이 미리 설정된 설정값으로 유지되도록 히터부(220)에 전원을 제공하는 전원공급부를 제어하거나 또는 리니어소스(200)의 온도를 측정하고 측정온도가 미리 설정된 설정값으로 유지되도록 히터부(220)에 전원을 제공하는 전원공급부를 제어할 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 증발률센서(400)에 의하여 측정된 측정증발률과 상기 설정값과의 차이를 구하고, 증발률센서(400)에 의하여 측정된 측정증발률과 상기 설정값과의 차이를 입력변수로 하여 증발률센서(400)에 의하여 측정된 증발률이 설정값에 도달할 때까지 전원공급부에 대한 제어값을 증감시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 온도센서에 의하여 측정된 측정온도와 온도설정값과의 차이를 구하고, 온도센서에 의하여 측정된 측정온도와 온도설정값과의 차이를 입력변수로 하여 온도센서에 의하여 측정된 측정온도가 온도설정값에 도달할 때까지 전원공급부 제어값을 증감시킬 수 있다.
상기 제어부의 제어를 통해 리니어소스(200)의 온도가 기 설정된 공정온도에 도달하면 박막증착공정이 시작될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제어부는, 상기 증발률센서(400)를 통하여 증발률이 측정되는 가열영역(500)(이하, 측정대상가열영역)의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역 이외의 나머지 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하여 상기 리니어소스(200)의 증발률을 제어하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
한편, 상기 제어부는, 복수의 히터부(220)가 복수의 가열영역(500)에 각각 대응되어 증착물질(D)를 가열하는 경우, 복수의 히터부(220)의 발열량(즉, 전원공급부를 통한 전원공급량)을 독립적으로 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 증발률센서(400)가 2개 이상의 가열영역(500a, 500b, 500c)들 각각에 대응되어 설치된 경우, 2개 이상의 증발률센서(400) 중 하나만을 증발률 측정을 수행하는 작동센서로 설정할 수 있다.
여기서, 작동센서란, 실제 증발률을 측정하기 위한 작동을 하는지 여부 보다는, 증발률 측정을 수행하여 측정된 측정증발률 값이 히터부(220)의 발열량 제어를 위한 기초 데이터로 사용되는 증발률센서(400)을 의미하는 것으로, 제어부의 관점에서 작동되는 증발률센서(400)을 의미할 수 있다.
즉, 작동센서인지 여부는, 실제 전력을 제공받아 작동하는지 여부가 아닌, 측정대상가열영역에 설치되어 측정대상가열영역의 증발률을 측정하고 측정대상가열영역 이외의 가열영역에 설치된 히터부(220)의 발열량 제어를 위해 해당 측정증발률을 제어부에 제공하는지 여부로 판단될 수 있다.
상기 제어부는, 기 설정된 교대시점에 작동센서로 설정된 증발률센서(400)를 제외한 나머지 증발률센서(400) 중 하나를 다음으로 증발률측정을 수행하는 작동센서로 설정할 수 있다.
여기서, 상기 교대시점은, 사용자에 의해 기설정된 시점(기간) 또는 증발률센서(400)의 사용기한을 기준으로 결정될 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 상기 교대시점을 작동센서로 설정된 증발률센서(400)의 사용기한이 종료되는 시점을 기준으로 결정할 수 있다.
상기 사용기한은, 작동센서로 설정되 증발률센서(400)의 성능이 일정 수준 이상으로 보장되는 기간으로 증발률센서(400)의 수명, 증발률측정 정확도(측정증발률과 실제 기판 박막두께 사이의 오차), 측정값(예를 들어, 주파수)의 변화 등의 다양한 지표를 기준으로 결정될 수 있다.
즉, 상기 측정대상가열영역은, 증발률센서(400)를 통하여 증발률이 측정되는 가열영역(500)으로, 작동센서로 설정된 증발률센서(400)이 대응되어 설치된 가열영역(500)에 해당할 수 있다.
상기 제어부는, 작동센서로 설정된 증발률센서(400)에 의하여 측정된 측정증발률을 기준으로 상기 2개 이상의 히터부(220)의 발열량을 독립적으로 제어할 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)를 나머지 다른 히터부(220)의 발열량 제어를 위한 기준히터로 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 2개 이상의 히터부(220)들 중 적어도 하나의 발열량이 적어도 하나의 다른 히터부(220)와 편차(offset)를 가지도록 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제어부는, 상기 측정대상가열영역의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하며, 상기 측정대상가열영역의 측정증발률 및 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량 중 적어도 하나를 기준으로 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량이 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량과 편차(offset)을 가지도록 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는, 3개의 가열영역(500a, 500b, 500c)이 설정된 경우, 제1가열영역(500a)에 대응되는 제1히터부(220a)를 기준히터로 설정하여 나머지 제2히터부(220a, 220b)의 발열량이 제1히터부(220a)의 발열량에 대해 편차(offset)을 가지도록 제어할 수 있다.
즉, 상기 제어부는, 제2히터부(220b)는 제1히터부(220a)의 발열량과 같고 제3히터부(220c)는 제1히터부(220a)의 발열량과 편차(offset)을 가지도록 제어하거나, 제2히터부(220b)는 제1히터부(220a)의 발열량과 편차(offset)을 가지고 제3히터부(220c)는 제1히터부(220a)의 발열량과 같도록 제어하거나, 또는 제2히터부(220b) 및 제3히터부(220c) 모두 제1히터부(220a)의 발열량과 편차(offset)을 가지도록 히터부(220)를 제어할 수 있다.
즉, 단일 제어방식이 아닌 복수의 히터부(220)에 대한 개별적인 제어와 복수의 히터부(220) 사이의 발열량이 편차(offset)를 가지도록 제어할 수 있으므로 가열영역(500)들에 따라 개별적으로 박막두께를 변경하는 것이 가능하다는 이점이 있다.
한편, 상기 발열량의 편차(offset)는, 기설정된 온도 및 증발률 조건에 따라 결정되거나, 기판에 대한 균일한 증착률이 달성되는 발열량 조건에 대한 실험을 통해 얻어질 수 있고, 기판(10)에 대한 박막증착 공정 과정에서 리니어소스(200)의 온도 또는 증발률에 따라 변경될 수 있다.
다른 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 2개 이상의 히터부(220)들 각각의 발열량이 동일하도록 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제어부는, 상기 측정대상가열영역의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하며, 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량이 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량과 동일하도록 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어할 수 있다.
예를들어, 상기 제어부는, 3개의 가열영역(500a, 500b, 500c)이 설정된 경우, 제1가열영역(500a)에 대응되는 제1히터부(220a)를 기준히터로 설정하여 나머지 제2히터부(220a, 220b)의 발열량이 제1히터부(220a)의 발열량과 동일하도록 제어할 수 있다.
본 발명은, 인라인 방식의 리니어소스 박막증착장치에서 도가니부(210)의 길이방향에 대해 중심부보다 양단에서 증착률이 다르게 나타나는 경우, 상기 제어부를 통해 제1히터부(220a)의 발열량을 제어하면서 중심부에 위치한 제2히터부(220b)의 발열량에 편차(offset)을 주어 리니어소스(200)의 양단에서 증착률이 다르게 나타나는 문제를 해결할 수 있다.
즉, 본 발명은, 2개 이상의 히터부(220) 중 하나에 대응되는 가열영역(500)의 증발률을 기초로 나머지 가열영역(500)에 대응되는 나머지 히터부(220)의 발열량에 편차를 가하거나 동일하게 함으로써, 2개 이상의 히터부(220)를 통합적으로 제어하여 전체적으로 보다 균일한 박막증착을 수행할 수 있다는 이점이 있다.
한편, 종래의 리니어소스는, 히터부(220)의 재질이 텅스텐(Tungsten), 탄탈륨(Tantalum) 등의 금속재질로 외부에서 전력이 인가됨에 따라 발열하므로 필연적으로 열팽창에 따른 변형이 발생하게 되는데, 이러한 열팽창에 따른 변형으로 인한 히터부(220)와 내부 구조물과의 쇼트, 히터 크랙 등의 리니어소스의 신뢰성을 떨어뜨리는 요인들이 발생한다는 문제점이 있다.
이에 반해, 본 발명에 따른 리니어소스(200)는, 도가니부(210)의 길이방향(X방향)으로의 히터부(220)의 변형으로 인한 상기와 같은 리니어소스(200)의 신뢰성을 떨어뜨리는 요인들을 발생을 최소화 하기 위하여, 단일한 히터부(220)가 아닌 분할된 2개 이상의 히터부(220)가 도가니부(210)의 길이방향을 기준으로 분할된 2개 이상의 가열영역(500)에 각각 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 히터부(220)는, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 도가니부(210)의 측방에서 미리 설정된 패턴으로 설치된 발열부(222)와; 상기 발열부(222)의 양단 각각에 결합되어 외부전원과 연결되어 상기 발열부(222)에 전원을 인가하는 한 쌍의 연결로드(224)들을 포함할 수 있다.
상기 발열부(222)는, 외부에서 전력이 인가됨에 따라 발열하는 재질이면 다양한 재질이 가능하다. 예로서, 상기 발열부(222)는, 텅스텐 또는 탄탈륨 등의 금속재질로 형성될 수 있다.
상기 발열부(222)는, 상기 도가니부(210)의 측방에서 미리 설정된 패턴으로 설치될 수 있다.
예로서, 상기 발열부(222)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 동일면적에 대해 최대한의 열을 발생시키기 위하여 기설정된 간격의 피치(pitch)로 굴절되는 패턴으로 설치될 수 있다.
이때, 상기 발열부(222)는, 굴절지점마다 설치된 발열부지지구(226)에 의해 지지될 수 있다.
또한, 상기 발열부(222)는, 외측에 도가니부(210)와 히터부(220)를 감싸 히터부(220)로부터 발생되는 열을 방열시키는 방열판(240)이 배치되고, 이와 더불어 방열판(240)의 외측에는 냉각수가 유동되는 냉각부(미도시)가 더 배치될 수 있다.
한편, 상기 리니어소스(200)가 도가니부(200)의 길이방향으로 설치된 2개 이상의 히터부(220)를 포함하는 경우, 상기 복수의 발열부(222)들은, 상기 도가니부(210)의 길이방향으로 설치됨이 바람직하다.
즉, 제1히터부(220a)의 발열부(222)는, 제1가열영역(500a)에 방열하고, 제2히터부(220 b)의 발열부(222)는, 제2가열영역(500b)에 방열하며, 제3히터부(220 c)의 발열부(222)는 제3가열영역(500c)에 방열하도록 설치될 수 있다.
상기 복수의 발열부(222)들 각각은, 상기 도가니부(210)의 길이방향을 기준으로 양측면에 대응되어 한 쌍으로 설치될 수 있다.
이때, 상기 한 쌍의 발열부(222)는, 상기 도가니부(210)의 하부를 가로질러 설치되는 연결부(229)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
예를들어, 제1히터부(220a)의 한 쌍의 발열부(222)는, 제1가열영역(500a)과 제2가열영역(500b)의 경계에서 하방으로 연장되어 연결부(229)을 통해 도가니부(210)의 길이방향을 기준으로 전면에 설치된 발열부(222)와 도가니부(210)의 배면에 설치된 발열부(222)가 도가니부(210)의 하측을 통해 가로질러 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 연결부(229)는, 전도성 재질로, 도가니부(210)의 전면에 설치된 발열부(222) 부분과 도가니부(210)의 배면에 설치된 발열부(222) 부분을 전기적으로 연결하는 구성이라면 다양한 구성이 가능하다.
상기 한 쌍의 연결로드(224)는, 상기 발열부(222)의 양단 각각에 결합되어 외부전원과 연결되어 상기 발열부(222)에 전원을 인가하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 한 쌍의 연결로드(224)는, 도가니부(210)의 높이방향(Z방향)으로 설치된 로드로, 각각 상부 끝단에서 발열부(222)의 양단과 용접을 통해 연결될 수 있다.
상기 한 쌍의 연결로드(224)는, 발열부(222)에 외부 전력을 전달할 수 있는 재질이면 다양한 재질이 가능하다. 예로서, 텅스텐 또는 탄탈륨 등의 금속재질로 형성될 수 있다.
한편, 상기 한 쌍의 연결로드(224)는, 외부전원과 외부 연결단자(30)을 통해 연결될 수 있다. 이때, 상기 외부 연결단자(30)는, 도가니부(210) 및 히터부(220)를 감싸는 하우징(260)의 저면에 설치될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 연결로드(224)는, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 도가니부(210)의 길이방향에 대해 양측면에 설치된 한 쌍의 발열부(222)가 도가니부(210)의 하부를 가로질러 전기적으로 연결될 때, 도가니부(210)의 전면에 설치된 발열부(222) 부분과 연결부(229)을 또는 도가니부(210)의 배면에 설치된 발열부(222) 부분과 연결부(229)를 연결하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 박막증착장치의 제어방법은, 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)에 위치된 기판(10)에 박막을 형성하도록 상기 처리공간(S)에 설치되며, 길이방향을 따라서 2개 이상의 가열영역(500)들이 설정된 도가니부(210)와, 상기 가열영역(500)들 각각에 대응되어 설치된 2개 이상의 히터부(220)를 포함 리니어소스(200)와; 상기 가열영역(500)들 중 하나에 대응되어 설치되어 대응된 가열영역(500)의 증발률을 측정하기 위한 하나 이상의 증발률센서(400)를 포함하는 박막증착장치의 제어방법으로서, 상기 증발률센서(400)를 통하여 증발률이 측정되는 가열영역(500)(이하, 측정대상가열영역)의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역 이외의 나머지 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하여 상기 리니어소스(200)의 증발률을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 박막증착장치의 제어방법은, 상기 측정대상가열영역의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하며, 상기 측정대상가열영역의 측정증발률 및 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량 중 적어도 하나를 기준으로 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량이 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량과 편차(offset)을 가지도록 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 상기 박막증착장치의 제어방법은, 상기 측정대상가열영역의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하며, 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량이 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량과 동일하도록 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어할 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100: 공정챔버 200: 리니어소스
400: 증착률센서 500: 가열영역

Claims (9)

  1. 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와;
    상기 처리공간(S)에 위치된 기판(10)에 박막을 형성하도록 상기 처리공간(S)에 설치되며, 길이방향을 따라서 2개 이상의 가열영역(500)들이 설정된 도가니부(210)와, 상기 가열영역(500)들 각각에 대응되어 설치된 2개 이상의 히터부(220)를 포함 리니어소스(200)와;
    상기 가열영역(500)들에 대응되어 설치되어 대응된 가열영역(500)의 증발률을 측정하기 위한 복수의 증발률센서(400)와;
    상기 증발률센서(400)를 통하여 증발률이 측정되는 가열영역(500)(이하, 측정대상가열영역)의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역 이외의 나머지 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하여 상기 리니어소스(200)의 증발률을 제어하기 위한 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 측정대상가열영역의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하며,
    상기 측정대상가열영역의 측정증발률 및 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량 중 적어도 하나를 기준으로 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 증발률센서(400)는, 상기 2개 이상의 가열영역(500)들 각각에 대응되어 설치된 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 2개 이상의 증발률센서(400) 중 하나만을 증발률 측정을 수행하는 작동센서로 설정하며,
    기 설정된 교대시점에 작동센서로 설정된 증발률센서(400)를 제외한 나머지 증발률센서(400) 중 하나를 다음으로 증발률 측정을 수행하는 작동센서로 설정하며,
    작동센서로 설정된 증발률센서(400)을 제외한 나머지 증발률센서(400)는 작동되지 않는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 교대시점을 작동센서로 설정된 증발률센서(400)의 사용기한이 종료되는 시점을 기준으로 결정하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정대상가열영역의 측정증발률 및 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량 중 적어도 하나를 기준으로 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량이 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량과 편차(offset)을 가지도록 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량이 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량과 동일하도록 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  7. 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)에 위치된 기판(10)에 박막을 형성하도록 상기 처리공간(S)에 설치되며, 길이방향을 따라서 2개 이상의 가열영역(500)들이 설정된 도가니부(210)와, 상기 가열영역(500)들 각각에 대응되어 설치된 2개 이상의 히터부(220)를 포함 리니어소스(200)와; 상기 가열영역(500)들에 대응되어 설치되어 대응된 가열영역(500)의 증발률을 측정하기 위한 복수의 증발률센서(400)를 포함하는 박막증착장치의 제어방법으로서,
    상기 증발률센서(400)를 통하여 증발률이 측정되는 가열영역(500)(이하, 측정대상가열영역)의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역 이외의 나머지 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하여 상기 리니어소스(200)의 증발률을 제어하며,
    상기 측정대상가열영역의 측정증발률을 기준으로 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하며,
    상기 측정대상가열영역의 측정증발률 및 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량 중 적어도 하나를 기준으로 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치의 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 측정대상가열영역의 측정증발률 및 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량 중 적어도 하나를 기준으로 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량이 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량과 편차(offset)을 가지도록 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치의 제어방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량이 상기 측정대상가열영역에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량과 동일하도록 상기 측정대상가열영역 이외의 가열영역(500)에 대응되어 설치된 히터부(220)의 발열량을 제어하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치의 제어방법.


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