KR102205399B1 - 기상 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기상 증착 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 증착 장치는, 서로 나란히 배치된 복수의 증착 모듈을 포함하는 증착부 및 상기 증착부 하부에 위치하고, 기판이 장착되는 기판 장착부를 포함하고, 상기 복수의 증착 모듈 각각은, 원료가스와 퍼지가스를 선택적으로 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 노즐부를 포함하고, 상기 노즐부는 상기 노즐부의 하부에 상기 기판 장착부가 위치할 때, 상기 원료가스를 분사할 수 있다. 이에 의해, 기상 증착 장치의 챔버의 길이를 최소화할 수 있다.

Description

기상 증착 장치{Vapor deposition apparatus}
본 발명은 기상 증착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기상 증착 장치의 챔버 길이를 최소화할 수 있는 기상 증착 장치에 관한 것이다.
반도체 소자, 표시 장치 및 기타 전자 소자 등은 복수의 박막을 구비한다. 이러한 복수의 박막을 형성하는 방법은 다양한데 그 중 기상 증착 방법이 하나의 방법이다.
기상 증착 방법은 박막을 형성할 원료로서 하나 이상의 기체를 사용한다. 이러한 기상 증착 방법은 화학적 기상 증착(CVD:chemical vapor deposition), 원자층 증착(ALD:atomic layer deposition), 기타 다양한 방법이 있다.
이중, 원자층 증착 방법은 하나의 원료 물질을 주입후, 퍼지/펌핑 후 단일 분자층 또는 그 이상의 층을 기판에 흡착한 후, 또 다른 원료 물질을 주입후 퍼지/펌핑하여 최종적으로 원하는 단일의 원자층 또는 다층의 원자층을 형성하게 된다.
도 1은 종래의 원자층 증착 장치(10)를 개략적으로 도시한 도로, 원자층 증착 장치(10)는 증착부(11)와 증착부(11) 하부에 위치하고, 기판(S)이 장착되는 기판 장착부(20)를 포함할 수 있다.
증착부(11)는 다수의 증착 모듈(M)을 포함할 수 있으며, 증착 모듈(M)에서는 지속적으로 원료 가스가 기판(S) 방향으로 분사한다. 이때, 기판(S)은 증착부(11)의 하부에서 왕복 운동을 함으로써 기판(S) 상에 박막이 형성될 수 있다.
한편, 기판(S)과 증착부(11) 간의 폭이 L1으로 동일하다고 가정하면, 기판(S) 상에 박막이 전체적으로 형성되기 위해서는 기판(S)은 ① 영역뿐만 아니라, ② 및 ③의 영역까지 이동하여야 한다.
또한, 증착부(11)에서는 원료 가스가 지속적으로 분사되고 있으므로, 기판 장착부(20)의 양측에는 플레이트(21,22)가 형성되어, 기판(S)이 증착부(11)의 수직한 영역에서 벗어나더라도, 즉 기판(S)이 ② 또는 ③의 영역에 위치하더라도, 원료 가스가 챔버(미도시)의 하부쪽으로 분사됨으로 인해, 챔버(미도시) 내에 위치하는 구동부 등이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
그러나, 이와 같은 플레이트(21,22)가 존재함으로써, 기판 장착부(20)의 이동을 위해 챔버(미도시)는 ④ 및 ⑤의 영역까지 포함하도록 확장되어야 한다. 즉, 챔버(미도시)의 크기는 기판(S)의 폭의 5배인 5×L1이 된다. 이에 따라, 최근의 디스플레이 장치의 대형화 추세에 따라 기판(S)의 크기가 커질수록 요구되는 챔버(미도시)의 크기는 더욱 증가하여야 한다.
본 발명의 목적은 챔버 길이를 최소화할 수 있는 기상 증착 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 기상 증착 장치는, 서로 나란히 배치된 복수의 증착 모듈을 포함하는 증착부 및 상기 증착부 하부에 위치하고, 기판이 장착되는 기판 장착부를 포함하고, 상기 복수의 증착 모듈 각각은, 원료가스와 퍼지가스를 선택적으로 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 노즐부를 포함하고, 상기 노즐부는 상기 노즐부의 하부에 상기 기판 장착부가 위치할 때, 상기 원료가스를 분사할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 노즐부의 일단은 유입배관과 연결되고, 상기 노즐부의 타단은 배출배관과 연결되며, 상기 유입배관에는 스위치부와 연결되고, 상기 스위치부는 상기 원료 가스와 상기 퍼지 가스를 선택적으로 상기 유입배관으로 공급할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 배출배관에는 배출밸브가 형성되며, 상기 배출밸브는 상기 노즐부에 상기 퍼지 가스가 공급될 때 열릴 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 스위치부는 상기 유입배관과 연결된 원료가스 배관 및 퍼지가스 배관을 포함하고, 상기 원료가스 배관에는 상기 원료가스의 흐름을 차단할 수 있는 원료가스 밸브가 형성되고, 상기 퍼지가스 배관에는 상기 퍼지가스의 흐름을 차단할 수 있는 퍼지가스 밸브가 형성되며, 상기 원료가스 밸브와 상기 퍼지가스 밸브는 택일적으로 동작할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 스위치부는 상기 원료가스 배관으로부터 분기된 제1 배기배관 및 상기 퍼지가스 배관으로부터 분기된 제2 배기배관을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 배기배관에는 제1 밸브가 형성되고, 상기 제2 배기배관에는 제2 밸브가 형성되며, 상기 제1 밸브는 상기 원료가스 밸브와 택일적으로 동작하고, 상기 제2 밸브는 상기 퍼지가스 밸브와 택일적으로 동작할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 스위치부는 상기 유입배관과 연결된 퍼지가스 배관 및 상기 퍼지가스 배관으로부터 분할되어 연장된 제1 배관과 제2 배관을 포함하고, 상기 제1 배관과 상기 제2 배관은 상기 유입배관으로 상기 원료가스를 공급하기 위한 캐니스터와 연결될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 퍼지가스 배관에는 상기 퍼지가스의 흐름을 차단할 수 있는 퍼지가스 밸브가 형성되고, 상기 퍼지가스 밸브는 상기 제1 배관과 상기 제2 배관 사이에 위치할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 배관에는 제1 밸브가 형성되고, 상기 제2 배관에는 제2 밸브가 형성되며, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브는 상기 퍼지가스 밸브 및 상기 배출밸브와 반대로 동작할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기판 장착부는 상기 증착부의 하부에서 왕복 운동하고, 상기 기상 증착 장치는, 상기 기판 장착부의 위치를 감지하는 센서부 및 상기 센서부로부터 상기 기판 장착부의 위치 정보를 수신 받는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 위치 정보에 따라 상기 스위치부 및 상기 배출밸브의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 노즐부는 상기 원료가스 중 제1 원료가스와 상기 퍼지가스를 선택적으로 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 제1 노즐부와, 상기 원료가스 중 제2 원료가스와 상기 퍼지가스를 선택적으로 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 제2 노즐부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수의 증착 모듈 각각은 상기 제1 노즐부와 상기 제2 노즐부 사이에 배기부와 퍼지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 기상 증착 장치는, 서로 나란히 배치된 복수의 증착 모듈을 포함하는 증착부, 상기 증착부 하부에 위치하고, 기판이 장착되는 기판 장착부, 상기 기판 장착부의 위치를 감지하는 센서부 및 상기 센서부로부터 상기 기판 장착부의 위치 정보를 수신 받는 제어부를 포함하고, 상기 복수의 증착 모듈 각각은, 원료가스와 퍼지가스를 선택적으로 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 노즐부를 포함하고, 상기 노즐부의 일단은 상기 원료 가스와 상기 퍼지 가스를 선택적으로 상기 노즐부로 공급하는 스위치부와 연결되고, 상기 제어부는 상기 위치 정보에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 노즐부의 타단은 배출밸브가 형성된 배출배관과 연결되며, 상기 제어부는 상기 위치 정보에 따라 상기 배출밸브의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 노즐부는 상기 노즐부의 하부에 상기 기판 장착부가 위치할 때, 상기 원료가스를 분사할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 노즐부가 상기 퍼지가스를 분사할 때, 상기 배출밸브는 열릴 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기판 장착부는 상기 증착부의 하부에서 왕복 운동할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 노즐부는 상기 원료가스 중 제1 원료가스와 상기 퍼지가스를 선택적으로 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 제1 노즐부와, 상기 원료가스 중 제2 원료가스와 상기 퍼지가스를 선택적으로 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 제2 노즐부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수의 증착 모듈 각각은 상기 제1 노즐부와 상기 제2 노즐부 사이에 배기부와 퍼지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기상 증착 장치는, 기상 증착 장치의 챔버의 길이를 최소화할 수 있다.
또한, 증착부에서 원료가스가 간헐적으로 공급되므로, 원료가스의 소모량을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 노즐부의 교체 주기가 증가할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터도 도출될 수 있음은 물론이다.
도 1은 종래의 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 A부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 기상 증착 장치의 노즐부와 스위치부의 일 예를 개략적으로 도시한 도이다.
도 6 및 도 7은 도 2의 기상 증착 장치의 노즐부와 스위치부의 다른 예를 개략적으로 도시한 도이다.
도 8은 도 2의 기상 증착 장치에 의해 제조된 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 도 8의 F부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시 예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 A부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 증착 장치(100)는 증착부(110)와 증착부(110)의 하부에 위치하고, 기판(S)이 장착되는 기판 장착부(200)를 포함할 수 있다. 또한, 기상 증착 장치(100)는 증착부(110), 기판 장착부(200) 등을 수용하는 챔버(미도시)를 포함할 수 있다.
챔버(미도시)는 증착 공정의 압력 분위기를 제어하도록 펌프(미도시)가 연결될 수 있으며, 기판(S)의 출입을 위한 하나 이상의 출입구(미도시)를 구비할 수 있다. 또한, 챔버(미도시)는 기판 장착부(200)의 이동을 위한 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.
증착부(110)는 서로 나란히 배치된 복수의 증착 모듈(M1~M4)을 포함할 수 있다. 도 2에서는 증착부(110)가 제1 증착 모듈(M1), 제2 증착 모듈(M2), 제3 증착 모듈(M3) 및 제4 증착 모듈(M4)의 네 개의 증착 모듈(M1~M4)를 포함하는 것을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 증착부(110)는 다양한 개수의 증착 모듈을 포함할 수 있다.
복수의 증착 모듈(M1~M4) 각각은, 기판(S) 상에 박막을 형성하기 위한 하나 이상의 원료 가스를 기판 장착부(200) 방향으로 공급할 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 증착 모듈(M1~M4) 각각은, 원료가스와 퍼지가스를 선택적으로 기판 장착부(200) 방향으로 분사하는 노즐부(112, 114)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 노즐부(112, 114)는 노즐부(112, 114)의 하부에 기판 장착부(200)가 위치하는 경우에는 원료가스를 기판 장착부(200) 방향으로 분사하고, 기판 장착부(200)의 이동에 의해 노즐부(112, 114)의 하부에 기판 장착부(200)가 위치하지 않은 경우는 퍼지 가스를 분사할 수 있다.
이를 위해, 노즐부(112, 114)의 일단은 원료 가스와 퍼지 가스를 선택적으로 노즐부(112, 114)로 공급하는 스위치부(도 4의 300)와 연결될 수 있다. 또한, 기상 증착 장치(100)는 기판 장착부(110)의 위치를 감지할 수 있는 센서부(미도시)와 센서부(미도시)로부터 기판 장착부(110)의 위치 정보를 전송 받고, 이에 의해 스위치부(도 4의 300)의 동작을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여서는 도 4 내지 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.
한편, 복수의 증착 모듈(M1~M4) 각각에 포함되는 노즐부(112, 114)는 제1 노즐부(112)와 제2 노즐부(114)를 포함할 수 있다.
제1 노즐부(112)는 원료가스 중 제1 원료가스와 퍼지가스를 선택적으로 기판 장착부(200) 방향으로 분사하고, 제2 노즐부(114)는 원료가스 중 제2 원료가스와 퍼지가스를 선택적으로 기판 장착부(200) 방향으로 분사할 수 있다.
또한, 복수의 증착 모듈(M1~M4) 각각은 제1 노즐부(112)와 제2 노즐부(114) 사이에 배기부(116a)와 퍼지부(118a)를 더 포함할 수 있다.
퍼지부(118a)는 퍼지 가스를 기판(S) 방향으로 분사한다. 퍼지 가스는 증착에 영향을 주지 않는 기체, 예를 들면 아르곤 기체나 질소 기체 등일 수 있다. 배기부(116a)는, 퍼지부(118a)에 의해 기판(S)으로부터 분리된 부산물 및 여분의 기체 등을 배기시킨다. 한편, 배기부(116a)는 도 3에 예시된 바와 같이, 퍼지부(118a)의 양측에 각각 배치될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 기판 장착부(200)는, 기판(S)을 장착하고, 챔버(미도시) 내부로 기판(S)을 이송할 수 있으며, 기판(S)을 고정하도록 고정 수단(미도시)을 포함할 수 있다. 고정 수단(미도시)는 클램프, 압력 수단, 접착물질 또는 기타 다양한 종류일 수 있다. 기판 장착부(200)는 증착 공정 중에 증착부(110)의 하부에서 왕복운동을 하며, 이에 의해 기판(S) 상에 증착되는 박막의 두께를 조절할 수 있다. 또한, 기판 장착부(200)는 양 측으로 연장되어 형성된 제1 플레이트(202)와 제2 플레이트(204)를 포함할 수 있다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 증착부(110)에 의해 기판(S) 상에 박막을 형성하는 방법을 설명하기로 한다. 또한, 이하에서는 기판 장착부(200)가 도 2의 P1의 위치에서 P2의 위치로 이동하는 중에 기판(S) 상에 AlxOy 박막이 형성되는 예로 설명한다.
먼저, 기판(S)이 장착된 기판 장착부(200)가 P1의 위치에 위치하게 되면, 예를 들어, 기판(S) 보다 먼저 기판 장착부(200)의 제2 플레이트(204)가 제1 증착 모듈(M1)의 하부에 위치할 수 있다. 이에 의해, 제1 증착 모듈(M1)의 제1 노즐부(112)는 기판 장착부(200)방향으로 제1 원료 가스를 분사하기 시작할 수 있다.
이와 같이, 기판(S)이 제1 노즐부(112)의 하부에 위치하기 전에, 제2 플레이트(204)에 의해 제1 노즐부(112)가 제1 원료 가스를 분사하기 시작하면, 노즐부(112) 내부의 압력이 일정하게 유지될 수 있으므로, 기판(S) 상에 제1 원료 가스를 분사할 때, 제1 노즐부(112) 내부의 압력이 급격하게 변동되는 것을 방지하여 제1 원료 가스를 기판(S) 상에 고르게 분사할 수 있다.
마찬가지로, 제2 플레이트(204)가 제1 증착 모듈(M1)의 하부에 위치함으로써, 제2 노즐부(114)도 기판 장착부(200) 방향으로 제2 원료 가스를 분사하기 시작할 수 있다. 이때, 제1 노즐부(112)와 제2 노즐부(114)는 동시에 동작할 수도 있고, 서로 독립적으로 동작할 수도 있다.
예를 들어, 기판 장착부(200)의 위치를 감지하는 센서부(미도시)가 제1 노즐부(112)와 제2 노즐부(114)에 각각 설치된 경우는, 제1 노즐부(112)와 제2 노즐부(114)는 각자 독립적으로 동작할 수 있다. 즉, P2 위치로 기판 장착부(200)가 이동함에 따라 제1 노즐부(112)와 제2 노즐부(114)는 순차적으로 동작할 수 있다.
반면에, 센서부(미도시)가 각각의 증착 모듈(M1~M4)에 장착되거나 또는 각각의 증착 모듈(M1~M4)의 하부에 기판 장착부(200)가 위치하였는지를 감지할 수 있도록 센서부(미도시)가 챔버(미도시) 내의 임의의 위치에 장착된 경우는, 센서부(미도시)가 감지한 기판 장착부(200)의 위치 정보에 기초하여 제어부(미도시)는 각각의 증착 모듈(M1~M4)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 각각의 증착 모듈(M1~M4)에 포함된 제1 노즐부(112)와 제2 노즐부(114)는 동시에 동작할 수 있다.
한편, 기판 장착부(200)가 P1의 위치에 위치할 때, 기판 장착부(200)가 하부에 위치하지 않은 제2 증착 모듈(M2), 제3 증착 모듈(M3) 및 제4 증착 모듈(M4) 각각에 포함된 제1 노즐부(112) 및 제2 노즐부(114)는 퍼지 가스를 분사하게 된다.
기판 장착부(200)는 P1위치에서 P2위치 쪽으로 이동하고, 이에 의해 기판(S) 상에는 제1 증착 모듈(M1)의 제1 노즐부(112)에 의해 제1 원료 가스가 분사된다. 제1 원료 가스는, 예를 들어 기체 상태의 트리메틸알루미늄(TMA:trimethyl aluminium)과 같은 알루미늄(Al) 원자를 함유하는 기체일 수 있다. 이를 통하여 기판(S)의 상면에는 Al을 함유하는 흡착층이 형성되는데, 형성되는 흡착층은 화학적 흡착층 및 물리적 흡착층을 모두 포함할 수 있다.
이때, 기판(S)의 상면에 형성된 흡착층 중 분자간 결합력이 약한 물리적 흡착층은 기판(S)의 진행방향을 기준으로 제1 노즐부(112) 다음에 위치하는 제1 퍼지부(118a)에서 분사된 퍼지 가스에 의하여 기판(S)으로부터 분리된다. 또한, 기판(S)으로부터 분리된 물리적 흡착층은, 기판(S)의 진행방향을 기준으로 제1 노즐부(112) 다음에 위치하는 제1 배기부(116a)의 펌핑을 통하여 효과적으로 기판(S)으로부터 제거될 수 있다.
계속하여, 기판(S)이 제1 증착 모듈(M1)의 제2 노즐부(114)에 대응되도록 배치되면, 제2 노즐부(114)를 통하여 제2 원료 가스가 기판(S) 방향으로 분사된다. 제2 원료 가스는 라디칼 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 원료 가스는 산소 라디칼을 포함할 수 있다. 산소 라디칼은 제2 노즐부(114)에 포함될 수 있는 플라즈마 발생부(미도시)에 H2O, O2, N2O 등을 주입하여 형성할 수 있다.
이러한 제2 원료 가스는 기판(S)에 이미 흡착되어 있던 제1 원료 가스에 의해 형성된 화학적 흡착층과 반응 또는 화학적 흡착층의 일부를 치환하여, 최종적으로 원하는 증착층, 예를 들면 AlxOy층을 형성할 수 있다. 다만, 과잉의 제2 원료 가스는 물리적 흡착층을 이루고 기판(S) 상에 잔존할 수 있다.
기판(S) 상에 잔존하는 제2 원료 가스에 의한 물리적 흡착층은, 기판(S)의 진행방향을 기준으로 제2 노즐부(114) 다음에 위치하는 제2 퍼지부(118b)에서 분사된 퍼지 가스에 의하여 기판(S)으로부터 분리되며, 기판(S)의 진행방향을 기준으로 제2 노즐부(114) 다음에 위치하는 제2 배기부(116b)의 펌핑을 통하여 효과적으로 기판(S)에서 제거될 수 있다.
따라서, 기판(S)이 증착부(110)의 제1 증착 모듈(M1) 하부를 통과하면서 기판(S) 상에는 원하는 단일의 원자층이 형성될 수 있다. 또한, 기판 장착부(200)가 P2 위치까지 이동하게 되면, 기판(S) 상에는 예를 들어, 네 번의 증착 공정이 진행되게 되며, 기판 장착부(200)가 P1 위치와 P2 위치를 왕복함으로써, 기판(S) 상에는 원하는 두께의 박막을 형성할 수 있다.
한편, 기판 장착부(200)가 P2 위치에 위치하게 되면, 제1 증착 모듈(M1), 제2 증착 모듈(M2) 및 제3 증착 모듈(M3)의 하부에는 기판 장착부(200)가 위치하지 않으므로, 제1 증착 모듈(M1), 제2 증착 모듈(M2) 및 제3 증착 모듈(M3) 각각에 포함된 제1 노즐부(112) 및 제2 노즐부(114)는 퍼지 가스를 분사하게 된다.
즉, 증착부(110)는 기판 장착부(200)의 위치에 따라 간헐적으로 원료가스를 공급할 수 있으므로, 원료가스의 소모량을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 노즐부(112, 114)의 교체 주기가 증가할 수 있다.
또한, 챔버(미도시) 내의 구동부(미도시) 등이 원료가스에 의해 오염되는 것을 방지하기 위해 형성되는 제1 플레이트(202) 및 제2 플레이트(204)의 길이를 최소화할 수 있으므로, 챔버(미도시)의 길이(L2)를 최소화할 수 있다.
예를 들어, 기판(S)과 증착부(110) 간의 폭이 L1으로 동일하다고 가정하고, 증착부(110)는 네 개의 증착 모듈(M1~M4)을 포함하며, 제1 플레이트(202)와 제2 플레이트(204)의 길이가 하나의 증착 모듈의 폭에 대응한다고 할 때, 도 2의 챔버(미도시)의 길이(L2)는 도 1의 챔버(L1X5)의 길이의 70% 이하로 감소될 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 2의 기상 증착 장치의 노즐부와 스위치부의 일 예를 개략적으로 도시한 도이다.
도 4 및 도 5에서는 제1 노즐부(112)를 예시하고 있으나, 제2 노즐부(도 3의 114)도 제1 노즐부(112)와 동일한 구성을 가진다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 노즐부(112)의 일단은 유입배관(120)과 연결되고, 제1 노즐부(112)의 타단은 배출배관(130)과 연결된다. 또한, 유입배관(120)은 스위치부(300)와 연결될 수 있으며, 배출배관(130)에는 배출밸브(132)가 형성될 수 있다. 스위치부(300)와 배출밸브(132)는 센서부(미도시)에 의해 감지된 기판 장착부(도 2의 200)의 위치 정보에 따른 제어부(미도시)에 의해 동작이 제어될 수 있다.
스위치부(300)는 유입배관(120)과 연결된 원료가스 배관(310) 및 퍼지가스 배관(320)을 포함할 수 있다. 원료가스 배관(310)에는 원료가스의 흐름을 차단할 수 있는 원료가스 밸브(312)가 형성되고, 퍼지가스 배관(320)에는 퍼지가스의 흐름을 차단할 수 있는 퍼지가스 밸브(322)가 형성될 수 있다. 스위치부(300)는 원료가스와 퍼지가스를 선택적으로 유입배관(120)으로 공급하므로, 원료가스 밸브(312)와 퍼지가스 밸브(322)는 택일적으로 동작할 수 있다.
또한, 스위치부(300)는 원료가스 배관(310)으로부터 분기된 제1 배기배관(330) 및 퍼지가스 배관(320)으로부터 분기된 제2 배기배관(340)을 더 포함하며, 제1 배기배관(330)에는 제1 밸브(332)가 형성되고, 제2 배기배관(340)에는 제2 밸브(342)가 형성될 수 있다.
도 4는 스위치부(300)가 제1 원료 가스를 제1 노즐부(112)로 공급하는 경우를 도시한 도이다. 도 4를 참조하면, 먼저, 원료가스 밸브(312)가 열리고, 퍼지가스 밸브(322) 및 제1 밸브(332)는 닫히게 된다. 그 결과, 제1 원료 가스는 원료가스 배관(310) 및 유입배관(120)을 통하여 제1 노즐부(112)로 공급될 수 있다. 이때, 배출배관(130)에 형성된 배출밸브(132)는 닫히게 된다. 따라서, 제1 노즐부(112)로 공급된 제1 원료 가스는, 제1 노즐부(112)에 의해 기판 장착부(도 2의 200)의 방향으로 분사될 수 있다.
한편, 제1 원료 가스의 공급시, 제2 밸브(342)는 열리게 되며, 이에 의해, 퍼지가스 배관(320)으로 공급되는 퍼지가스는 제2 배기배관(340)을 통해 배출되게 된다. 즉, 제2 밸브(342)는 퍼지가스 밸브(322)와 택일적으로 동작할 수 있다.
도 5는 스위치부(300)가 퍼지 가스를 제1 노즐부(112)로 공급하는 경우로써, 도 4와는 반대로, 원료가스 밸브(312) 및 제2 밸브(342)가 닫히고(OFF), 퍼지가스 밸브(322)가 열리게(ON) 된다. 따라서, 퍼지가스는 퍼지가스 배관(320) 및 유입배관(120)을 통하여 제1 노즐부(112)로 공급될 수 있다.
이때, 배출배관(130)에 형성된 배출밸브(132)는 열리게 되며, 퍼지가스는 기판 장착부(도 2의 200)의 방향으로 분사될 뿐 아니라, 배출배관(130)을 통해 배출되면서, 제1 노즐부(112) 내부의 제1 원료가스를 퍼지 시키므로, 제1 노즐부(112)의 오염도를 감소시킬 수 있다.
한편, 퍼지가스가 제1 노즐부(112)로 공급될 때는 배출밸브(132)가 열리므로, 퍼지가스가 공급될 때의 제1 노즐부(112) 내부의 압력은 제1 원료가스가 공급될 때의 제1 노즐부(112) 내부의 압력보다 작을 수 있다. 즉, 제1 노즐부(112)로 퍼지가스에서 제1 원료가스가 교체되어 공급될 때, 제1 노즐부(112) 내부의 압력이 변화할 수 있고, 이는 박막형성에 영향을 미칠 수 있다.
그러나 본 발명에 의하면, 상술한 바와 같이 기판(도 2의 S)에 증착공정이 진행되기 전에, 제1 플레이트(도 2의 202) 또는 제2 플레이트(도 2의 204)가 먼저 제1 노즐부(112) 하부에 위치함으로써, 제1 노즐부(112)로 제1 원료가스가 공급되도록 하고, 배출밸브(132)가 닫히도록 할 수 있다. 따라서, 기판(도 2의 S)이 제1 노즐부(112)의 하부에 위치하기 전에, 제1 노즐부(112) 내부의 압력을 제1 원료가스의 분사에 요구되는 압력으로 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
한편, 제1 노즐부(112)로 퍼지가스가 공급될 때, 제1 밸브(322)는 열리게 되어, 원료가스 배관(310)으로 공급되는 제1 원료가스는 제1 배기배관(330)을 통해 배출되게 된다. 즉, 제1 밸브(322)는 원료가스 밸브(312)와 택일적으로 동작하게 된다.
도 6 및 도 7은 도 2의 기상 증착 장치의 노즐부와 스위치부의 다른 예를 개략적으로 도시한 도이다.
도 6 및 도 7에서는 도 4 및 도 5와 동일하게 제1 노즐부(112)를 예시하고 있으나, 제2 노즐부(도 3의 114)도 제1 노즐부(112)와 동일한 구성을 가진다.
도 6 및 도 7를 참조하면, 제1 노즐부(112)의 일단은 유입배관(120)과 연결되고, 제1 노즐부(112)의 타단은 배출배관(130)과 연결된다. 또한, 유입배관(120)은 스위치부(400)와 연결될 수 있으며, 배출배관(130)에는 배출밸브(132)가 형성될 수 있다. 한편, 제어부(미도시)는 센서부(미도시)에 의해 감지된 기판 장착부(도 2의 200)의 위치 정보에 따라 스위치부(400)와 배출밸브(132)의 동작을 제어할 수 있다.
스위치부(400)는 유입배관(120)과 연결된 퍼지가스 배관(410) 및 퍼지가스 배관으로부터 분할되어 연장된 제1 배관(420)과 제2 배관(430)을 포함할 수 있으며, 제1 배관(420)과 제2 배관(430)은 유입배관(120)으로 제1 원료가스를 공급하기 위한 캐니스터(500)와 연결될 수 있다.
또한, 퍼지가스 배관(410)에는 퍼지가스의 흐름을 차단할 수 있는 퍼지가스 밸브(412)가 형성될 수 있다. 퍼지가스 밸브(412)는 제1 배관(420)과 제2 배관(430) 사이에 위치함으로써, 상기 퍼지가스 밸브(412)의 개폐에 따라 퍼지가스는 직접 유입배관(120)으로 유입되기도 하고, 캐니스터(500)를 경유하여 유입배관(120)으로 유입될 수도 있다.
제1 배관(420)에는 제1 밸브(422)가 형성되고, 제2 배관(430)에는 제2 밸브(432)가 형성되며, 제1 밸브(422) 및 제2 밸브(432)는 퍼지가스 밸브(412)와 반대로 동작할 수 있다.
예를 들어, 도 6과 같이 제1 원료가스를 유입배관(120)으로 공급할 때, 퍼지가스 밸브(412)는 닫히고, 제1 밸브(422) 및 제2 밸브(432)는 열리게 됨으로써, 퍼지가스가 캐니스터(500)를 경유하게 된다. 캐니스터(500)는 제1 원료가스를 공급하게 되는데, 퍼지가스는 제1 원료가스를 운반하는 캐리어 가스로 기능할 수 있다.
이때, 배출밸브(132)는 닫히게 된다. 즉, 배출밸브(132)는 제1 밸브(422) 및 제2 밸브(432)와 반대로 동작하고, 이에 의해 제1 원료가스는 제1 노즐부(112)에 의해 기판 장착부(도 2의 200)의 방향으로 분사될 수 있다.
반면에, 도 7에 도시된 바와 같이, 퍼지가스가 유입배관(120)으로 공급될 때는 제1 밸브(422) 및 제2 밸브(432)는 닫히고, 퍼지가스 밸브(412) 및 배출밸브(132)는 열리게 됨으로써, 퍼지가스는 기판 장착부(도 2의 200)의 방향으로 분사될 뿐 아니라, 배출배관(130)을 통해 배출될 수 있다.
도 8은 도 2의 기상 증착 장치에 의해 제조된 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 9는 도 8의 F부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 유기 발광 표시 장치(600:organic light emitting display apparatus)는 기판(630) 상에 형성된다. 기판(630)은 글래스재, 플라스틱재, 또는 금속재로 형성될 수 있다.
기판(630)상에는 기판(630)상부에 평탄면을 제공하고, 기판(630)방향으로 수분 및 이물이 침투하는 것을 방지하도록 절연물을 함유하는 버퍼층(631)이 형성되어 있다.
버퍼층(631)상에는 박막 트랜지스터(640(TFT:thin film transistor)와, 캐패시터(650)와, 유기 발광 소자(660:organic light emitting device)가 형성된다. 박막 트랜지스터(640)는 크게 활성층(641), 게이트 전극(642), 소스/드레인 전극(643)을 포함한다. 유기 발광 소자(660)는 제1 전극(661), 제2 전극(662) 및 중간층(663)을 포함한다. 캐패시터(650)는 제1 캐패시터 전극(651) 및 제2 캐패시터 전극(652)을 포함한다.
구체적으로 버퍼층(631)의 윗면에는 소정 패턴으로 형성된 활성층(641)이 배치된다. 활성층(641)은 실리콘과 같은 무기 반도체 물질, 유기 반도체 물질 또는 산화물 반도체 물질을 함유할 수 있고, p형 또는 n형의 도펀트를 주입하여 형성될 수 있다. 활성층(641)과 동일한 층에 제1 캐패시터 전극(651)이 형성되는데 활성층(641)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
활성층(641)상부에는 게이트 절연막(632)이 형성된다. 게이트 절연막(632)의 상부에는 활성층(641)과 대응되도록 게이트 전극(642)이 형성된다. 게이트 전극(642)을 덮도록 층간 절연막(633)이 형성되고, 층간 절연막(633) 상에 소스/드레인 전극(643)이 형성되는 데, 활성층(641)의 소정의 영역과 접촉되도록 형성된다. 소스/드레인 전극(643)과 동일한 층에 제2 캐패시터 전극(652)이 형성되는데 소스/드레인 전극(643)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
소스/드레인 전극(643)을 덮도록 패시베이션층(634)이 형성되고, 패시베이션층(634)상부에는 박막트랜지스터(640)의 평탄화를 위하여 별도의 절연막을 더 형성할 수도 있다.
패시베이션층(634)상에 제1 전극(661)을 형성한다. 제1 전극(661)은 소스/드레인 전극(643)중 어느 하나와 전기적으로 연결되도록 형성한다. 그리고, 제1 전극(661)을 덮도록 화소정의막(635)이 형성된다. 이 화소정의막(635)에 소정의 개구(664)를 형성한 후, 이 개구(664)로 한정된 영역 내에 유기 발광층을 구비하는 중간층(663)을 형성한다. 중간층(663)상에 제2 전극(662)을 형성한다.
제2 전극(662)상에 봉지층(670)을 형성한다. 봉지층(670)은 유기물 또는 무기물을 함유할 수 있고, 유기물과 무기물을 교대로 적층한 구조일 수 있다.
봉지층(670)은 본 발명의 전술한 기상 증착 장치(도 2의 100)를 이용하여 형성할 수 있다. 즉 제2 전극(662)이 형성된 기판(630)을 본 발명의 전술한 기상 증착 장치(도 2의 100)를 통과시키면서 원하는 층을 형성할 수 있다.
특히, 봉지층(670)은 무기층(671) 및 유기층(672)을 구비하고, 무기층(671)은 복수의 층(671a, 671b, 671c)을 구비하고, 유기층(672)은 복수의 층 (672a, 672b, 672c)을 구비한다. 이 때 본 발명의 기상 증착 장치(도 2의 100)를 이용하여 무기층(671)의 복수의 층(671a, 671b, 671c)을 형성할 수 있다.
그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 유기 발광 표시 장치(600)의 버퍼층(631), 게이트 절연막(632), 층간 절연막(633), 패시베이션층(634) 및 화소 정의막(635) 등 기타 절연막을 본 발명의 기상 증착 장치(도 2의 100)로 형성할 수도 있다.
또한 활성층(641), 게이트 전극(642), 소스/드레인 전극(643), 제1 전극(661), 중간층(663) 및 제2 전극(662)등 기타 다양한 박막을 본 발명의 기상 증착 장치(도 2의 100)로 형성하는 것도 물론 가능하다.
상기 도면들에 도시된 구성요소들은 설명의 편의상 확대 또는 축소되어 표시될 수 있으므로, 도면에 도시된 구성요소들의 크기나 형상에 본 발명이 구속되는 것은 아니며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 기상증착장치
110: 증착부
112: 제1 노즐부
114: 제2 노즐부
120: 유입배관
130: 배출배관
132: 배출밸브
300, 400: 스위치부
310: 원료가스 배관
320: 퍼지가스 배관
330: 제1 배기배관
340: 제2 배기배관
500: 캐니스터
M: 증착모듈
S: 기판

Claims (20)

  1. 서로 나란히 배치된 복수의 증착 모듈을 포함하는 증착부; 및
    상기 증착부 하부에 위치하고, 기판이 장착되는 기판 장착부;를 포함하고,
    상기 복수의 증착 모듈 각각은, 원료가스와 퍼지가스를 선택적으로 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 노즐부를 포함하고,
    상기 기판 장착부는 상기 증착부의 하부에서 왕복 운동하고,
    상기 노즐부는, 상기 노즐부의 하부에 상기 기판 장착부가 위치할 때 상기 원료가스를 분사하고, 상기 노즐부의 하부에 상기 기판 장착부가 위치하지 않을 때는 상기 퍼지가스를 분사하는 기상 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐부의 일단은 유입배관과 연결되고, 상기 노즐부의 타단은 배출배관과 연결되며,
    상기 유입배관에는 스위치부가 연결되고, 상기 스위치부는 상기 원료 가스와 상기 퍼지 가스를 선택적으로 상기 유입배관으로 공급하는 기상 증착 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배출배관에는 배출밸브가 형성되며, 상기 배출밸브는 상기 노즐부에 상기 퍼지 가스가 공급될 때 열리는 기상 증착 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 유입배관과 연결된 원료가스 배관 및 퍼지가스 배관을 포함하고,
    상기 원료가스 배관에는 상기 원료가스의 흐름을 차단할 수 있는 원료가스 밸브가 형성되고, 상기 퍼지가스 배관에는 상기 퍼지가스의 흐름을 차단할 수 있는 퍼지가스 밸브가 형성되며,
    상기 원료가스 밸브와 상기 퍼지가스 밸브는 택일적으로 동작하는 기상 증착 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 원료가스 배관으로부터 분기된 제1 배기배관 및 상기 퍼지가스 배관으로부터 분기된 제2 배기배관을 더 포함하는 기상 증착 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 배기배관에는 제1 밸브가 형성되고, 상기 제2 배기배관에는 제2 밸브가 형성되며,
    상기 제1 밸브는 상기 원료가스 밸브와 택일적으로 동작하고,
    상기 제2 밸브는 상기 퍼지가스 밸브와 택일적으로 동작하는 기상 증착 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 유입배관과 연결된 퍼지가스 배관 및 상기 퍼지가스 배관으로부터 분할되어 연장된 제1 배관과 제2 배관을 포함하고,
    상기 제1 배관과 상기 제2 배관은 상기 유입배관으로 상기 원료가스를 공급하기 위한 캐니스터와 연결된 기상 증착 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 퍼지가스 배관에는 상기 퍼지가스의 흐름을 차단할 수 있는 퍼지가스 밸브가 형성되고,
    상기 퍼지가스 밸브는 상기 제1 배관과 상기 제2 배관 사이에 위치하는 기상 증착 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 배관에는 제1 밸브가 형성되고, 상기 제2 배관에는 제2 밸브가 형성되며,
    상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브는 상기 퍼지가스 밸브 및 상기 배출밸브와 반대로 동작하는 기상 증착 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 기상 증착 장치는, 상기 기판 장착부의 위치를 감지하는 센서부 및 상기 센서부로부터 상기 기판 장착부의 위치 정보를 수신 받는 제어부를 더 포함하는 기상 증착 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 위치 정보에 따라 상기 스위치부 및 상기 배출밸브의 동작을 제어하는 기상 증착 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 노즐부는 상기 원료가스 중 제1 원료가스와 상기 퍼지가스를 선택적으로 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 제1 노즐부와, 상기 원료가스 중 제2 원료가스와 상기 퍼지가스를 선택적으로 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 제2 노즐부를 포함하는 기상 증착 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 증착 모듈 각각은 상기 제1 노즐부와 상기 제2 노즐부 사이에 배기부와 퍼지부를 더 포함하는 기상 증착 장치.
  14. 서로 나란히 배치된 복수의 증착 모듈을 포함하는 증착부;
    상기 증착부 하부에 위치하고, 기판이 장착되는 기판 장착부;
    상기 기판 장착부의 위치를 감지하는 센서부; 및
    상기 센서부로부터 상기 기판 장착부의 위치 정보를 수신 받는 제어부;를 포함하고,
    상기 복수의 증착 모듈 각각은, 원료가스와 퍼지가스를 선택적으로 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 노즐부를 포함하고,
    상기 노즐부의 일단은 상기 원료 가스와 상기 퍼지 가스를 선택적으로 상기 노즐부로 공급하는 스위치부와 연결되고,
    상기 제어부는 상기 위치 정보에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하며,
    상기 기판 장착부는 상기 증착부의 하부에서 왕복 운동하고,
    상기 노즐부는, 상기 노즐부의 하부에 상기 기판 장착부가 위치할 때 상기 원료가스를 분사하고, 상기 노즐부의 하부에 상기 기판 장착부가 위치하지 않을 때는 상기 퍼지가스를 분사하는 기상 증착 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 노즐부의 타단은 배출밸브가 형성된 배출배관과 연결되며,
    상기 제어부는 상기 위치 정보에 따라 상기 배출밸브의 동작을 제어하는 기상 증착 장치.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서,
    상기 노즐부가 상기 퍼지가스를 분사할 때, 상기 배출밸브는 열리는 기상 증착 장치.
  18. 삭제
  19. 제14항에 있어서,
    상기 노즐부는 상기 원료가스 중 제1 원료가스와 상기 퍼지가스를 선택적으로 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 제1 노즐부와, 상기 원료가스 중 제2 원료가스와 상기 퍼지가스를 선택적으로 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 제2 노즐부를 포함하는 기상 증착 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 복수의 증착 모듈 각각은 상기 제1 노즐부와 상기 제2 노즐부 사이에 배기부와 퍼지부를 더 포함하는 기상 증착 장치.
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