KR102336686B1 - 기상 증착 장치 및 이를 이용한 기상 증착 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는, 제1 방향을 따라 서로 나란히 배치된 복수의 노즐부들, 및 상기 복수의 노즐부들과 교번적으로 배치된 복수의 배기부들을 구비한 증착부, 기판이 장착되고, 상기 증착부 하부에서 상기 제1 방향과 나란한 직선을 따라 복수 회 왕복하는 기판 장착부 및 상기 기판 장착부의 움직임을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 기판 장착부의 왕복 시작 지점이 매회 왕복시마다 변경되도록 상기 기판 장착부를 제어하는 기상 증착 장치를 개시한다.
Description
본 발명의 실시예들은 기상 증착 장치 및 이를 이용한 기상 증착 방법에 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.
한편, 유기 발광 표시 장치는 서로 대향된 제1 전극 및 제2 전극 사이에 유기 발광층을 구비하는 중간층을 포함하고, 그 외에 하나 이상의 다양한 박막을 구비한다. 이때 유기 발광 표시 장치의 박막을 형성하기 위하여 기상 증착 공정을 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 기상 증착 장치 및 이를 이용한 기상 증착 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 방향을 따라 서로 나란히 배치된 복수의 노즐부들, 및 상기 복수의 노즐부들과 교번적으로 배치된 복수의 배기부들을 구비한 증착부, 기판이 장착되고, 상기 증착부 하부에서 상기 제1 방향과 나란한 직선을 따라 복수 회 왕복하는 기판 장착부 및 상기 기판 장착부의 움직임을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 기판 장착부의 왕복 시작 지점이 매회 왕복시마다 변경되도록 상기 기판 장착부를 제어하는 기상 증착 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 왕복 시작 지점은, 기 설정된 위치들에서 상기 제1 방향 또는 상기 제1 방향과 반대방향을 따라 순차적으로 변경되며, 상기 기 설정된 위치들은 서로 일정간격 이격될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기 설정된 위치들의 개수는 5개 내지 20개일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기 설정된 위치들 중 인접한 두 개의 위치들 간의 거리는 상기 배기부 폭의 0.5배 내지 1.5배일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 인접한 두 개의 위치들 중 어느 하나는 상기 기판 장착부의 단일 왕복 시작 지점이고, 다른 하나는 상기 단일 왕복 종료 지점일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판 장착부가 왕복하는 거리는 매 왕복시마다 동일할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판 장착부의 왕복시, 상기 기판은 상기 증착부의 영역 내에서만 이동할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 배기부는, 퍼지 가스를 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 퍼지부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 노즐부들은 제1 원료 가스를 분사하는 제1 노즐부들과 제2 원료 가스를 분사하는 제2 노즐부들을 포함하고, 상기 제1 노즐부들과 상기 제2 노즐부들은 서로 교번적으로 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 노즐부는 플라즈마 발생기, 상기 플라즈마 발생기를 에워싸는 대응면 및 상기 플라즈마 발생기와 상기 대응면 사이에 형성된 플라즈마 발생 공간을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 기판을 기판 장착부에 장착하는 단계, 기판 장착부를 증착부 하부에 위치시키는 단계 및 상기 증착부는 상기 기판 장착부 방향으로 원료 가스를 분사하고, 상기 기판 장착부는 상기 증착부 하부에서 왕복을 반복하는 단계를 포함하고, 상기 증착부는, 제1 방향을 따라 서로 나란히 배치된 복수의 노즐부들, 및 상기 복수의 노즐부들과 교번적으로 배치된 복수의 배기부들을 포함하고, 상기 기판 장착부는, 상기 제1 방향과 나란한 직선을 따라 상기 왕복을 반복하며, 매회 왕복시마다 상기 기판 장착부의 왕복 시작 지점이 변경되는 기상 증착 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판 장착부의 단일 왕복시, 상기 단일 왕복의 시작 지점과 종료 지점이 상이하며, 상기 단일 왕복 종료 지점은 연속한 다음 왕복의 시작 지점이 될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 왕복 시작 지점은, 기 설정된 위치들에서 상기 제1 방향 또는 상기 제1 방향과 반대방향을 따라 순차적으로 변경될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기 설정된 위치들 중 인접한 두 개의 위치들 간의 거리는 상기 배기부 폭의 0.5배 내지 1.5배일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기 설정된 위치들은 서로 일정 간격 이격되며, 상기 기 설정된 위치들의 개수는 5개 내지 20개일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판 장착부가 왕복하는 거리는 매 왕복시마다 동일할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판은 상기 증착부의 영역 내에서만 이동할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 배기부는 퍼지부를 더 포함하고, 상기 퍼지부는 퍼지 가스를 상기 기판 장착부 방향으로 분사할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 노즐부들은, 서로 교번적으로 배치된 제1 노즐부들과 제2 노즐부들을 포함하고, 상기 제1 노즐부들은 제1 원료 가스를 상기 기판 장착부 방향으로 분사하고, 상기 제2 노즐부들은 제2 원료 가스를 상기 기판 장착부 방향으로 분사할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 노즐부는 플라즈마 발생기, 상기 플라즈마 발생기를 에워싸는 대응면 및 상기 플라즈마 발생기와 상기 대응면 사이에 형성된 플라즈마 발생 공간을 포함하며, 상기 제2 원료 가스는 상기 플라즈마 발생 공간에서 라디칼 형태로 변환될 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 기상 증착 장치의 길이가 감소하고, 형성되는 박막의 특성을 용이하게 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터도 도출될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 기상 증착 장치의 기판 장착부의 구동 방식을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 기상 증착 장치의 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 기상 증착 장치의 다른 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 기상 증착 장치의 제2 노즐부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 기상 증착 장치를 이용하여 기판 상에 증착된 박막의 두께분포를 나타낸 비교예와 실시예를 도시한 도면들이다.
도 8은 기상 증착 장치에 의해 제조된 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 도 8의 F부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 2는 도 1의 기상 증착 장치의 기판 장착부의 구동 방식을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 기상 증착 장치의 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 기상 증착 장치의 다른 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 기상 증착 장치의 제2 노즐부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 기상 증착 장치를 이용하여 기판 상에 증착된 박막의 두께분포를 나타낸 비교예와 실시예를 도시한 도면들이다.
도 8은 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 기상 증착 장치의 기판 장착부의 구동 방식을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 증착 장치(10)는 원료 가스를 분사하는 증착부(100), 기판(S)이 장착되는 기판 장착부(200), 및 기판 장착부(200)의 움직임을 제어하는 제어부(300)를 포함할 수 있다. 또한, 기상 증착 장치(10)는 증착부(100), 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(100)는 제1 방향(A)을 따라 서로 나란히 배치된 복수의 노즐부(110)들, 및 복수의 노즐부(100)들과 교번적으로 배치된 복수의 배기부(120)들을 포함할 수 있다.
복수의 노즐부(110)들 각각은, 기판(S) 상에 박막을 형성하기 위한 하나 이상의 원료 가스를 기판 장착부(200) 방향으로 지속적으로 공급할 수 있다.
복수의 배기부(120)들은, 배기 펌프 등과 연결되어 기판(S)으로부터 분리된 부산물 및 여분의 원료 가스 등을 흡기하여 배기시킬 수 있다.
기판 장착부(200)는, 기판(S)이 장착될 수 있는 홈(210)을 포함할 수 있고, 챔버(미도시) 내부로 기판(S)을 이송할 수 있다. 기판 장착부(200)는 기판(S)을 가열 또는 냉각 시키기 위한 가열 수단 또는 냉각 수단을 포함할 수 있고, 기판(S)을 고정하도록 고정 수단(미도시)을 포함할 수 있다. 고정 수단(미도시)은 클램프, 압력 수단, 접착물질 또는 기타 다양한 종류일 수 있다.
기판 장착부(200)는 증착 공정 중에 증착부(100)의 하부에서 제1 방향(A)과 나란한 직선을 따라 복수 회 왕복 하며, 왕복 횟수에 의해 기판(S) 상에 증착되는 박막의 두께를 조절할 수 있다.
한편, 기판 장착부(200)는 증착부(100) 전체 길이를 이동하지 않고, 증착부(100)의 일부 영역에서만 이동할 수 있다. 제1 방향(A)으로의 기판 장착부(200)의 이동 거리는 하나의 노즐부(110)의 폭(W1)과 하나의 배기부(120)의 폭(W2)에 해당하는 거리의 정수배일 수 있다. 여기서 정수는 1이상을 의미한다.
예를 들어, 기판 장착부(200)가 하나의 노즐부(110)의 폭(W1)과 하나의 배기부(120)의 폭(W2)에 해당하는 거리만큼 제1 방향(A)을 따라 이동한 후, 진행 방향을 제1 방향(A)과 반대 방향(-A)으로 전환하는 것을 반복하면, 기판(S) 상에는 전체적으로 박막이 형성될 수 있다. 따라서, 기판 장착부(200)가 증착부(100) 전체 길이를 이동하는 것에 비해 기상 증착 장치(10)의 길이가 감소될 수 있으며, 기판 장착부(200)의 왕복시, 기판(S)은 증착부(100)의 영역 내에서만 이동할 수 있다.
한편, 제어부(300)는 기판 장착부(200)의 왕복 시작 지점이 매회 왕복시마다 변경되도록 기판 장착부(200)를 제어할 수 있다. 이때, 기판 장착부가(200) 왕복하는 거리는 매 왕복시마다 동일하다.
왕복 시작 지점은, 도 2에 도시된 바와 같이, 기 설정된 위치들(Pn) 중 어느 하나일 수 있으며, 기판 장착부(200)의 왕복이 반복됨에 따라, 왕복 시작 지점은 기 설정된 위치들(Pn)에서 제1 방향(A) 또는 제1 방향(A)과 반대방향(-A)을 따라 순차적으로 변경될 수 있다.
예를 들어, 도 2와 같이 기 설정된 위치들(Pn)의 수가 5개이고, 기판 장착부(200)가 5회 왕복하는 것을 가정하면, 제1 회 왕복(1st)의 시작 지점(P1), 제2 회 왕복(2nd)의 시작 지점(P2), 제3 회 왕복(3th)의 시작 지점(P3), 제4 회 왕복(4th)의 시작 지점(P4) 및 제5 회 왕복(5th)의 시작 지점(P5)은 기 설정된 위치들(Pn)에서 제1 방향(A)을 따라 점차적으로 이동된 위치일 수 있다.
또한, 기판 장착부(200)가 6회 이상의 왕복을 할 때는, 기판 장착부(200)의 왕복 시작 지점이 제5 회 왕복(5th)의 시작 지점(P5)으로부터 제1 회 왕복(1st)의 시작 지점(P1)까지 제1 방향과 반대방향(-A)을 따라 순차적으로 변경되며, 그 후에는 다시 제1 회 왕복(1st)의 시작 지점(P1)으로부터 제5 회 왕복(5th)의 시작 지점(P5)으로 순차적으로 변경될 수 있다.
즉, 인접한 두 개의 위치들(Pn) 중 어느 하나는 기판 장착부(200)의 단일 왕복 시작 지점이고, 다른 하나는 단일 왕복 종료 지점이 될 수 있다. 또한, 단일 왕복 종료 지점은 연속한 다음 왕복의 시작 지점이 될 수 있다.
만일, 기판 장착부(200)가 왕복 시작 지점과 방향 전환 지점이 항상 동일한 위치에서 왕복을 반복하면, 기판(S) 상에 형성되는 박막이 불균일한 두께를 가지고 형성될 수 있다. 즉, 복수의 노즐부(110)들이 동일하게 원료 가스를 분사하고, 기판 장착부(200)가 일정 진폭을 가지고 왕복 운동을 하면, 기판(S) 상에는 상기 진폭만큼의 폭을 가지는 복수의 영역들이 동시에 성막되어 기판(S) 상에 박막이 전체적으로 형성되는데, 이때, 동시에 성막되는 복수의 영역들의 경계에는 요철이 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명과 같이 기판 장착부(200)의 왕복 시작 지점이 매회 왕복시마다 변경되면, 동시에 성막되는 복수의 영역들 간의 경계를 매 왕복시마다 분산시킬 수 있으므로, 기판(S) 상에 증착되는 박막이 전체적으로 균일한 두께 분포를 가질 수 있으며, 이에 따라 박막의 특성이 용이하게 향상될 수 있다.
왕복 시작 지점이 되는 기 설정된 위치들(Pn)의 수는 5개 내지 20개일 수 있다. 기 설정된 위치들(Pn)의 수가 5개 미만인 경우는, 동시에 성막되는 복수의 영역들 간의 경계를 분산시키는 효과를 가지기 어려우며, 기 설정된 위치들(Pn)의 수가 20보다 큰 경우는, 기상 증착 장치(10)의 길이가 증가하므로, 왕복 시작 지점은, 5개 내지 20개로 설정된 기 설정된 위치들(Pn) 내에서 순차적으로 변경되는 것이 바람직하다.
또한, 기 설정된 위치들(Pn)은 서로 일정한 이격 거리(D)를 가지도록 형성될 수 있다. 인접한 두 개의 위치들(Pn) 간의 이격 거리(D)는 배기부(120) 폭(W2)의 0.5배 내지 1.5배일 수 있다.
상술한 바와 같이, 기판 장착부(200)의 왕복시 제1 방향(A)으로의 이동 거리는 하나의 노즐부(110)의 폭(W1)과 하나의 배기부(120)의 폭(W2)에 해당하는 거리의 정수배이므로, 노즐부(110)의 하부에서 왕복을 시작하는 영역(C1)과 배기부(120)의 하부에서 왕복을 시작하는 영역(C2)은 왕복 거리는 동일하지만, 배기부(120)의 영향을 받아 서로 상이한 두께로 형성될 수 있다.
즉, 증착부(100)의 하부에서 왕복하는 기판(S) 상에 형성되는 박막은 배기부(120)에 의해 영향을 받는데, 왕복 시작 지점이 매 왕복시마다 배기부(120) 폭(W2)의 0.5배 이상만큼 변경됨으로써, 박막 형성시 배기부(120)에 의한 영향을 제거할 수 있다. 한편, 기 설정된 위치들(Pn) 간의 이격 거리(D)가 배기부(120) 폭(W2)의 1.5배 보다 큰 경우는, 기상 증착 장치(10)의 길이가 증가하므로, 인접한 두 개의 위치들(Pn) 간의 이격거리(D)는 배기부(120) 폭(W2)의 0.5배 내지 1.5배로 형성되는 것이 바람직하다.
도 3은 도 1의 기상 증착 장치의 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 기상 증착 장치(20)는 원료 가스를 분사하는 증착부(100B), 기판(S)이 장착되는 기판 장착부(200), 및 기판 장착부(200)의 움직임을 제어하는 제어부(300)를 포함할 수 있다.
증착부(100B)는 제1 방향(A)을 따라 서로 나란히 배치된 복수의 노즐부(110)들, 및 복수의 노즐부(110)들과 교번적으로 배치된 복수의 배기부(120B)들을 포함할 수 있다.
복수의 노즐부(110)들 각각은, 기판(S) 상에 박막을 형성하기 위한 하나 이상의 원료 가스를 기판 장착부(200) 방향으로 지속적으로 공급할 수 있다.
복수의 배기부(120B)들은, 배기노즐(122)과 퍼지부(124)를 포함할 수 있다. 퍼지부(124)는 퍼지 가스를 기판 장착부(200) 방향으로 주입한다. 퍼지 가스는, 예를 들면, 아르곤 기체나 질소 기체 등과 같이 증착에 영향을 주지 않는 기체일 수 있다. 퍼지 가스는 기판(S) 상에 분사된 원료 가스 중 박막을 형성하지 않거나, 부산물 등을 기판(S)으로부터 분리시키고, 분리된 부산물 및 여분의 원료 가스 등은 배기노즐(122)을 통해 배기될 수 있다. 따라서, 최종적으로 기판(S)에 형성될 박막의 품질이 향상될 수 있다.
배기노즐(122)은 퍼지부(124) 양 측에 각각 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 배기노즐(122)은 퍼지부(124)의 양 측 중 어느 하나의 측에만 형성될 수도 있다.
기판 장착부(200)는 증착 공정 중에 증착부(100B)의 하부에서 제1 방향(A) 및 제1 방향(A)과 반대 방향(-A)을 따라 복수 회 왕복 할 수 있다. 이때, 기판 장착부(200)는 증착부(100B) 전체 길이를 이동하지 않고, 증착부(100B)의 일부 영역에서만 이동하며, 제어부(300)는 기판 장착부(200)의 매 왕복시마다 기판 장착부(200)의 왕복 시작 지점이 변경되도록 기판 장착부(200)를 제어할 수 있다. 따라서, 기상 증착 장치(20)의 길이가 감소하고, 기판(S) 상에 형성되는 박막은 균일한 두께 분포를 가질 수 있다.
도 4는 도 1의 기상 증착 장치의 다른 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4의 기상 증착 장치의 제2 노즐부를 개략적으로 도시한 단면도이다. 또한, 도 6 및 도 7은 기상 증착 장치를 이용하여 기판 상에 증착된 박막의 두께분포를 나타낸 비교예와 실시예를 도시한 도면들이다.
먼저, 도 4 및 도 5를 참조하면, 기상 증착 장치(30)는 원료 가스를 분사하는 증착부(100C), 기판(S)이 장착되는 기판 장착부(200), 및 기판 장착부(200)의 움직임을 제어하는 제어부(300)를 포함할 수 있다.
증착부(100C)는 제1 방향(A)을 따라 서로 나란히 배치된 복수의 노즐부(110)들, 및 복수의 노즐부(110)들과 교번적으로 배치된 복수의 배기부(120C)들을 포함할 수 있다.
복수의 노즐부(110)들은 제1 원료 가스를 분사하는 제1 노즐부(112)들과 제2 원료 가스를 분사하는 제2 노즐부(114)들을 포함할 수 있다. 제1 노즐부(112)들과 제2 노즐부(114)들은 서로 교번적으로 배치될 수 있다. 즉, 증착부(100C)는 제1 노즐부(112), 배기부(120C), 제2 노즐부(114) 및 배기부(120C)가 반복적으로 배치된 구성을 가질 수 있다.
제2 노즐부(114)는 플라즈마 발생기(114a), 플라즈마 발생기(114a)를 에어싸는 대응면(114b) 및 플라즈마 발생기(114a)와 대응면(114b) 사이에 형성된 플라즈마 발생공간(114c)을 포함할 수 있다.
플라즈마 발생기(114a)는 전압이 인가되는 둥근 막대 형상의 전극일 수 있고, 대응면(114b)은 접지된 전극일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 플라즈마 발생기(114a)가 접지되고, 대응면(114b)에 전압이 인가될 수도 있다. 이와 같은 플라즈마 발생기(114a)와 대응면(114b) 사이에 전위차를 발생시키면, 플라즈마 발생공간(114c) 내에 플라즈마가 생성되고, 제2 원료 가스는 플라즈마 발생공간(114c)에서 라디칼(Radical) 형태로 변할 수 있다.
복수의 배기부(120C)들 각각은, 배기노즐(122)과 퍼지부(124)를 포함할 수 있다. 배기노즐(122)은 퍼지부(124) 양 측에 각각 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 배기노즐(122)은 퍼지부(124)의 양 측 중 어느 하나의 측에만 형성될 수도 있다.
퍼지부(124)는 퍼지 가스를 기판 장착부(200) 방향으로 주입한다. 퍼지 가스는, 예를 들면, 아르곤 기체나 질소 기체 등과 같이 증착에 영향을 주지 않는 기체일 수 있다. 퍼지 가스는 기판(S) 상에 분사된 원료 가스 중 박막을 형성하지 않거나, 부산물 등을 기판(S)으로부터 분리시키고, 제1 원료 가스와 제2 원료 가스가 혼입되는 것을 방지할 수 있다. 분리된 부산물 및 여분의 원료 가스 등은 배기노즐(122)을 통해 배기될 수 있다.
기판 장착부(200)는 증착 공정 중에 증착부(100C)의 하부에서 제1 방향(A) 및 제1 방향(A)과 반대 방향(-A)을 따라 따라 복수 회 왕복 할 수 있다. 이때, 기판 장착부(200)는 증착부(100) 전체 길이를 이동하지 않고, 증착부(100)의 일부 영역에서만 이동할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(A)으로의 기판 장착부(200)의 이동 거리는 하나의 제1 노즐부(112) 또는 제2 노즐부(114)의 폭과 하나의 배기부(120C)의 폭에 해당하는 거리의 정수배일 수 있다. 따라서, 기상 증착 장치(20)의 길이가 감소될 수 있다.
또한, 제어부(300)는 기판 장착부(200)의 매 왕복시마다 기판 장착부(200)의 왕복 시작 지점이 변경되도록 기판 장착부(200)를 제어할 수 있다. 왕복 시작 지점은 기 설정된 위치들에서 제1 방향(A) 또는 제1 방향(A)과 반대방향(-A)을 따라 순차적으로 변경될 수 있다. 기 설정된 위치들의 수는 5개 내지 20개일 수 있으며, 기 설정된 위치들 간의 이격 거리는 배기부(120C) 폭의 0.5배 내지 1.5배일 수 있다. 따라서, 기판(S) 상에 동시에 성막되는 복수의 영역들 간의 경계를 효과적으로 분산시켜, 전체적으로 균일한 두께 분포를 가지는 박막을 형성할 수 있다.
이하에서는, 도 4의 기상 증착 장치(30)를 이용하여 기판(S) 상에 박막을 형성하는 과정을 간략하게 설명한다. 또한, 이하에서는 제1 방향(A)을 따른 기판 장착부(200)의 설정된 이동 거리(L)가 제1 노즐부(112), 배기부(120C), 제2 노즐부(114), 배기부(120C), 제1 노즐부(112) 및 배기부(120C)들의 폭에 해당하는 것으로 설명한다.
먼저, 기판 장착부(200) 상에 기판(S)을 장착한 후, 기판 장착부(200)를 증착부(100C) 하부에 위치시키면, 증착부(100C)는 기판 장착부(200) 방향으로 원료 가스를 분사하고, 기판 장착부(200)는 증착부(100C) 하부에서 왕복을 반복한다.
제1 노즐부(112)의 하부에서는, 제1 원료 가스에 의해 기판(S)의 상면에는 화학적 흡착층 및 물리적 흡착층이 형성되며, 기판(S)의 상면에 형성된 흡착층 중 분자간 결합력이 약한 물리적 흡착층은 퍼지부(124)에서 주입된 퍼지 가스에 의하여 기판(S)으로부터 분리되고, 배기노즐(122)의 펌핑을 통하여 효과적으로 기판(S)에서 제거된다.
기판 장착부(200)는 제1 방향(A)을 따라 이동하고, 이에 의해 기판(S)은 제2 노즐부(114)의 하부로 이동하며, 제2 노즐부(114)을 통하여 기판(S) 상으로 제2 원료 가스가 주입된다. 한편, 제2 노즐부(114)를 통하여 기판(S) 상으로 주입되는 제2 원료 가스는 플라즈마 발생 공간(114C)에서 라디칼 형태로 변환될 수 있다.
이러한 제2 원료 가스는 기판(S)에 이미 흡착되어 있던 제1 원료 가스에 의해 형성된 화학적 흡착층과 반응 또는 화학적 흡착층의 일부를 치환하고, 최종적으로 원하는 증착층 예를 들어, 단일의 원자층이 형성될 수 있다. 또한, 과잉의 제2 원료 가스는 기판(S) 상에 물리적 흡착층을 이루고 잔존할 수 있는데, 이는 기판(S)의 이동에 따른 제2 노즐부(114) 다음에 위치하는 배기부(130C)에 의해 기판(S)에서 제거될 수 있다.
연속하여, 기판 장착부(200)는 제1 방향(A)을 따라 이동하여 다시 제1 노즐부(114)하부에 위치함으로써, 1차 형성된 증착층의 상면에 제1 원료 가스에 의한 화학적 흡착층 및 물리적 흡착층이 형성된다.
기판 장착부(200)가 제1 방향(A)을 따라 설정된 이동 거리(L)만큼 이동한 후에는, 제1 방향(A)과 반대방향(-A)을 따라 이동하며, 이에 의해 기판(S) 상에는 두 개의 증착층이 형성될 수 있고, 상기 왕복을 반복함으로써, 기판(S) 상에는 원하는 수의 증착층을 형성할 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7은 도 4의 기상 증착 장치(30)를 이용하여 기판(S) 상에 증착된 박막의 두께 분포를 나타낸 비교예와 실시예를 도시한 도면들로, x축은 제1 방향(A)을 따른 기판(S)의 폭을 의미하고, y축은 기판(S) 상에 형성된 박막의 두께 분포를 나타낸다.
도 6은 기판 장착부(200)가 제1 방향(A)을 따라 설정된 이동 거리(L, 128mm)만큼 이동한 후, 다시 원래의 위치로 돌아오는 왕복을 200회 반복한 경우이다.
도 7은 기판 장착부(200)가 제1 방향(A)을 따라 설정된 이동 거리(L, 128mm)만큼 이동하되, 기판 장착부(200)의 왕복 시작 지점이 매회 왕복시마다 변경된 경우이다.
보다 구체적으로, 도 7의 E1은 기판 장착부(200)의 왕복 시작 지점이 제1 방향(A)을 따라 3mm씩 5회 이동한 후, 다시 제1 방향과 반대 방향(-A)을 따라 3mm씩 5회 이동한 것을 20회 반복한 결과이다.
도 7의 E2은 기판 장착부(200)의 왕복 시작 지점이 제1 방향(A)을 따라 3mm씩 10회 이동한 후, 다시 제1 방향과 반대 방향(-A)을 따라 3mm씩 10회 이동한 것을 10회 반복한 결과이다.
도 7의 E3은 기판 장착부(200)의 왕복 시작 지점이 제1 방향(A)을 따라 3mm씩 20회 이동한 후, 다시 제1 방향과 반대 방향(-A)을 따라 3mm씩 20회 이동한 것을 5회 반복한 결과이다.
도 6 및 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 도 7의 경우가 도 6에 비해 기판(S) 상에 형성된 박막의 두께 균일도가 향상된 것을 알 수 있다. 이는 상술한 바와 같이, 기판 장착부(200)의 왕복 시작 지점이 매회 왕복시마다 변경됨으로써, 기판(S) 상에 동시에 성막되는 복수의 영역들 간의 경계를 효과적으로 분산시킬 수 있었기 때문이다.
도 8은 본 발명에 따른 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(400:organic light emitting display apparatus)는 기판(430) 상에 형성된다. 기판(430)은 글래스재, 플라스틱재, 또는 금속재로 형성될 수 있다.
기판(430)상에는 기판(430)상부에 평탄면을 제공하고, 기판(430)방향으로 수분 및 이물이 침투하는 것을 방지하도록 절연물을 함유하는 버퍼층(431)이 형성되어 있다.
버퍼층(431)상에는 박막 트랜지스터(440(TFT:thin film transistor)와, 캐패시터(450)와, 유기 발광 소자(460:organic light emitting device)가 형성된다. 박막 트랜지스터(440)는 크게 활성층(441), 게이트 전극(442), 소스/드레인 전극(443)을 포함한다. 유기 발광 소자(460)는 제1 전극(461), 제2 전극(462) 및 중간층(463)을 포함한다. 캐패시터(450)는 제1 캐패시터 전극(451) 및 제2 캐패시터 전극(452)을 포함한다.
구체적으로 버퍼층(431)의 윗면에는 소정 패턴으로 형성된 활성층(441)이 배치된다. 활성층(441)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(441)상부에는 게이트 절연막(432)이 형성된다. 게이트 절연막(432)의 상부에는 활성층(441)과 대응되도록 게이트 전극(442)이 형성된다. 게이트 전극(442)과 동일한 층에 제1 캐패시터 전극(442)이 형성되는데 게이트 전극(442)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
게이트 전극(442)을 덮도록 층간 절연막(433)이 형성되고, 층간 절연막(433) 상에 소스/드레인 전극(443)이 형성되는 데, 활성층(441)의 소정의 영역과 접촉되도록 형성된다. 소스/드레인 전극(443)과 동일한 층에 제2 캐패시터 전극(452)이 형성되는데 소스/드레인 전극(443)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
소스/드레인 전극(443)을 덮도록 패시베이션층(434)이 형성되고, 패시베이션층(434)상부에는 박막트랜지스터(440)의 평탄화를 위하여 별도의 절연막을 더 형성할 수도 있다.
패시베이션층(434)상에 제1 전극(461)을 형성한다. 제1 전극(461)은 소스/드레인 전극(443)중 어느 하나와 전기적으로 연결되도록 형성한다. 그리고, 제1 전극(461)을 덮도록 화소정의막(435)이 형성된다. 이 화소정의막(435)에 소정의 개구(464)를 형성한 후, 이 개구(464)로 한정된 영역 내에 유기 발광층을 구비하는 중간층(463)을 형성한다. 중간층(463)상에 제2 전극(462)을 형성한다.
제2 전극(462)상에 봉지층(470)을 형성한다. 봉지층(470)은 유기물 또는 무기물을 함유할 수 있고, 유기물과 무기물을 교대로 적층한 구조일 수 있다.
봉지층(470)은 본 발명의 전술한 기상 증착 장치(10, 20 또는 30)를 이용하여 형성할 수 있다. 즉 제2 전극(462)이 형성된 기판(430)을 본 발명의 전술한 기상 증착 장치(10, 20 또는 30)를 통과시키면서 원하는 층을 형성할 수 있다.
특히, 봉지층(470)은 무기층(471) 및 유기층(472)을 구비하고, 무기층(471)은 복수의 층(471a, 471b, 471c)을 구비하고, 유기층(472)은 복수의 층 (472a, 472b, 472c)을 구비한다. 이 때 본 발명의 기상 증착 장치(10, 20 또는 30)를 이용하여 무기층(471)의 복수의 층(471a, 471b, 471c)을 형성할 수 있다.
그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 유기 발광 표시 장치(400)의 버퍼층(431), 게이트 절연막(432), 층간 절연막(433), 패시베이션층(434) 및 화소 정의막(435) 등 기타 절연막을 본 발명의 기상 증착 장치(10, 20 또는 30)로 형성할 수도 있다.
또한 활성층(441), 게이트 전극(442), 소스/드레인 전극(443), 제1 전극(461), 중간층(463) 및 제2 전극(462)등 기타 다양한 박막을 본 발명의 기상 증착 장치(10, 20 또는 30)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.
10, 20, 30: 기상증착장치
100, 100B, 100C: 증착부
110: 노즐부
112: 제1 노즐부
114: 제2 노즐부
114a: 플라즈마 발생기
114b: 대응면
114c: 플라즈마 발생공간
120, 120B, 120C: 배기부
122: 배기노즐
124: 퍼지부
200: 기판 장착부
300: 제어부
S: 기판
100, 100B, 100C: 증착부
110: 노즐부
112: 제1 노즐부
114: 제2 노즐부
114a: 플라즈마 발생기
114b: 대응면
114c: 플라즈마 발생공간
120, 120B, 120C: 배기부
122: 배기노즐
124: 퍼지부
200: 기판 장착부
300: 제어부
S: 기판
Claims (20)
- 제1 방향을 따라 서로 나란히 배치된 복수의 노즐부들, 및 상기 복수의 노즐부들과 교번적으로 배치된 복수의 배기부들을 구비한 증착부;
기판이 장착되고, 상기 증착부 하부에서 상기 제1 방향과 나란한 직선을 따라 복수 회 왕복하는 기판 장착부; 및
상기 기판 장착부의 움직임을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 기판 장착부의 왕복 시작 지점이 매회 왕복시마다 변경되도록 상기 기판 장착부를 제어하고,
상기 왕복 시작 지점은, 기 설정된 위치들에서 상기 제1 방향 또는 상기 제1 방향과 반대방향을 따라 동일한 직선 경로 상에서 순차적으로 변경되며, 상기 기판 장착부가 왕복하는 거리는 매 왕복시마다 동일한 기상 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 기 설정된 위치들은 서로 일정간격 이격된 기상 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 기 설정된 위치들의 개수는 5개 내지 20개인 기상 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 기 설정된 위치들 중 인접한 두 개의 위치들 간의 거리는 상기 배기부 폭의 0.5배 내지 1.5배인 기상 증착 장치. - 제4항에 있어서,
상기 인접한 두 개의 위치들 중 어느 하나는 상기 기판 장착부의 단일 왕복 시작 지점이고, 다른 하나는 단일 왕복 종료 지점인 기상 증착 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 기판 장착부의 왕복시, 상기 기판은 상기 증착부의 영역 내에서만 이동하는 기상 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 배기부는, 퍼지 가스를 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 퍼지부를 더 포함하는 기상 증착 장치. - 제8항에 있어서,
상기 복수의 노즐부들은 제1 원료 가스를 분사하는 제1 노즐부들과 제2 원료 가스를 분사하는 제2 노즐부들을 포함하고,
상기 제1 노즐부들과 상기 제2 노즐부들은 서로 교번적으로 배치된 기상 증착 장치. - 제9항에 있어서,
상기 제2 노즐부는 플라즈마 발생기, 상기 플라즈마 발생기를 에워싸는 대응면 및 상기 플라즈마 발생기와 상기 대응면 사이에 형성된 플라즈마 발생 공간을 포함하는 기상 증착 장치. - 기판을 기판 장착부에 장착하는 단계;
기판 장착부를 증착부 하부에 위치시키는 단계; 및
상기 증착부는 상기 기판 장착부 방향으로 원료 가스를 분사하고, 상기 기판 장착부는 상기 증착부 하부에서 왕복을 반복하는 단계;를 포함하고,
상기 증착부는, 제1 방향을 따라 서로 나란히 배치된 복수의 노즐부들, 및 상기 복수의 노즐부들과 교번적으로 배치된 복수의 배기부들을 포함하고,
상기 기판 장착부는, 상기 제1 방향과 나란한 직선을 따라 상기 왕복을 반복하며, 매회 왕복시마다 상기 기판 장착부의 왕복 시작 지점이 변경되고,
상기 왕복 시작 지점은, 기 설정된 위치들에서 상기 제1 방향 또는 상기 제1 방향과 반대방향을 따라 동일한 직선 경로 상에서 순차적으로 변경되며, 상기 기판 장착부가 왕복하는 거리는 매 왕복시마다 동일한 기상 증착 방법. - 제11항에 있어서,
상기 기판 장착부의 단일 왕복시, 상기 단일 왕복의 시작 지점과 종료 지점이 상이하며, 상기 단일 왕복 종료 지점은 연속한 다음 왕복의 시작 지점이 되는 기상 증착 방법. - 삭제
- 제11항에 있어서,
상기 기 설정된 위치들 중 인접한 두 개의 위치들 간의 거리는 상기 배기부 폭의 0.5배 내지 1.5배인 기상 증착 방법. - 제11항에 있어서,
상기 기 설정된 위치들은 서로 일정 간격 이격되며, 상기 기 설정된 위치들의 개수는 5개 내지 20개인 기상 증착 방법. - 삭제
- 제11항에 있어서,
상기 기판은 상기 증착부의 영역 내에서만 이동하는 기상 증착 방법. - 제11항에 있어서,
상기 배기부는 퍼지부를 더 포함하고, 상기 퍼지부는 퍼지 가스를 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 기상 증착 방법. - 제18항에 있어서,
상기 복수의 노즐부들은, 서로 교번적으로 배치된 제1 노즐부들과 제2 노즐부들을 포함하고,
상기 제1 노즐부들은 제1 원료 가스를 상기 기판 장착부 방향으로 분사하고, 상기 제2 노즐부들은 제2 원료 가스를 상기 기판 장착부 방향으로 분사하는 기상 증착 방법. - 제19항에 있어서,
상기 제2 노즐부는 플라즈마 발생기, 상기 플라즈마 발생기를 에워싸는 대응면 및 상기 플라즈마 발생기와 상기 대응면 사이에 형성된 플라즈마 발생 공간을 포함하며,
상기 제2 원료 가스는 상기 플라즈마 발생 공간에서 라디칼 형태로 변환되는 기상 증착 방법.
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