KR102382630B1 - 증발원 소스 및 이를 포함하는 증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노즐막힘현상이 최소화 될 수 있는 증발원 소스 및 이를 포함하는 증착장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 형태에 따르면, 증착물질이 담기며 기화되는 공간을 형성하고, 하우징에 안착되는 도가니, 상기 도가니의 상면부를 덮으며 기화된 증착물질이 분사되는 노즐이 장착되며 상기 노즐과 상기 도가니의 공간을 연통시키는 배출구가 형성된 노즐 플레이트, 상기 노즐 플레이트의 측면으로부터 연장되어, 상기 도가니 및 노즐 플레이트의 측면에 구비된 히터를 향하여 연장되는 히팅 플랜지를 포함하는 증발원 소스가 제공된다.

Description

증발원 소스 및 이를 포함하는 증착장치{Evaporation source and deposition device}

본 발명은 증발원 소스 및 이를 포함하는 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 노즐막힘현상이 최소화 될 수 있는 증발원 소스 및 이를 포함하는 증착장치에 관한 것이다.

반도체 제조공정 또는 디스플레이 제조공정 등에 있어서, 유기박막등을 형성하는 공정이 포함되는데, 이러한 박막을 형성하기 위해서는 대부분 진공 증착 방법이 사용된다.

진공 증착 방법은 챔버 내에 피증착물인 기판과 증착물의 원료물질이 담긴 소스등의 증발원을 배치하고, 증발원을 가열하여 기화시킴으로써 원료물질을 증발시켜 분사함으로써 기판의 일면에 박막을 형성하는 방법이다.

상기한 진공증착을 수행하기 위해서 증착장치가 사용되는데, 종래의 일반적인 증착장치는 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(11)의 상측에 피증착물인 기판(2)이 구비되고, 상기 기판의 하측에 복수개의 증발원 소스(30)가 장착되는 구조로 구비된다.

이 때, 증발원 소스(30)는 주 증착원료물질인 호스트 소스(33: Host Source)와 부 증착원료물질인 도판트 소스(35: Dopant Source)가 구비될 수 있는데, 일반적으로, 호스트 소스(33)의 증착량이 훨씬 더 많으므로, 상기 호스트 소스(33)를 복수개 장착하고, 그 사이에 도판트 소스(35)가 구비된다.

한편, 상기 호스트 소스(33) 또는 도판트 소스(35)는 증발되어 상측으로 비산되는 증발물질이 기판을 향하도록 증발각도를 제한하는 각도제한판(60)을 구비할 수 있다.

따라서, 호스트 소스(33) 및 도판트 소스(35)에서 증발되는 증착물질은 상기 호스트 소스(33) 및 도판트 소스(35)로부터 증발되어 상승되면서 기판에 증착될 수 있다.

한편, 상기 호스트 소스(33)나 도판트 소스(35) 등의 증발원 소스(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 각 증발원 소스(30)가 독립적으로 수용되는 하우징(20)이 구비된다. 상기 하우징(20)은 각 증발원 소스(30)가 독립적으로 수용되는 수용공간을 구비한다.

상기 또한, 상기 증발원 소스(30)와 하우징(20)의 사이에는 히터(24)가 구비된다. 상기 히터(24)는 상기 증발원(30)의 증착물질이 담기며 기화되는 공간을 형성하는 도가니를 가열함으로써, 도가니 내부에 저장된 증착물질을 가열하여 증발시키도록 구비된다.

한편, 상기 도가니의 상부에는 증발되는 증착물질이 분사되는 노즐(40)이 구비될 수 있다. 상기 도가니에서 가열되어 증발되는 증착물질은 상기 노즐(40)을 통해 챔버 내부로 분사될 수 있다.

이 때, 상기 노즐(40)을 통해 분사되는 증착물질이 노즐(40) 내주면 증착되는 것을 방지하기 위하여, 상기 히터(24)가 상기 노즐(40)의 높이까지 설치될 수 있다.

그런데, 히터(24)가 노즐(40)의 둘레로부터 이격되어 있어, 히터(24)의 열이 복사 만으로 노즐로 전달되게 되므로 노즐(40)의 가열이 균일하거나 원활하지 아니하여 증착물질이 노즐 내주면 및 끝단에 증착되어 성장함으로써 노즐을 폐색하는 클로깅(Clogging)현상을 발생시키는 문제가 있었다.

또한, 히터(24)에서 방사되는 열이 개방된 상부측을 향해 방사되어 챔버(11)내를 불필요하게 가열하게 되거나 또는 하우징(20) 측을 불필요하게 가열함으로써 열을 낭비하거나 또는 증착에 악영향을 미칠 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 노즐의 클로깅 현상을 방지할 수 있는 증발원 소스 및 증착장치를 제공하는 것이 과제이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따르면, 증착물질이 담기며 기화되는 공간을 형성하고, 하우징에 안착되는 도가니, 상기 도가니의 상면부를 덮으며 기화된 증착물질이 분사되는 노즐이 장착되며 상기 노즐과 상기 도가니의 공간을 연통시키는 배출구가 형성된 노즐 플레이트, 상기 노즐 플레이트의 측면으로부터 연장되어, 상기 도가니 및 노즐 플레이트의 측면에 구비된 히터를 향하여 연장되는 히팅 플랜지를 포함하는 증발원 소스가 제공된다.

상기 히팅 플랜지는 상기 히터의 상측을 덮도록 연장될 수 있다.

상기 히팅 플랜지는 상기 히터와 하우징의 사이로 인입되도록 그 끝단에서 하측을 향하여 연장되는 스커트를 더 포함할 수 있다.

상기 히팅 플랜지는, 상기 히터에 접촉되도록 구비될 수 있다.

상기 히팅 플랜지는 상기 히터에 의해 열팽창하면서 상기 히터와 간격이 멀어지도록 구비될 수 있다.

상기 히팅 플랜지의 스커트는 상기 히터의 도가니를 바라보는 측면의 반대측 측면에 위치될 수 있다.

상기 히팅 플랜지의 스커트의 히터를 향하는 면에는 히터와의 접촉시 히터의 손상을 방지하며, 히터의 열을 보다 원활하게 스커트로 전달하기 위한 패드가 구비될 수 있다.

상기 히팅 플랜지는 상기 노즐 플레이트의 상측면과 동일 평면을 이루며 측면으로 연장될 수 있다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 증착물질이 담기며 기화되는 공간을 형성하고, 하우징에 안착되는 도가니, 상기 도가니의 상면부를 덮으며 기화된 증착물질이 분사되는 노즐이 장착되며 상기 노즐과 상기 도가니의 공간을 연통시키는 배출구가 형성된 노즐 플레이트, 상기 노즐 플레이트의 측면으로부터 연장되어, 상기 도가니 및 노즐 플레이트의 측면에 구비된 히터의 열을 복사 및 전도 방식으로 전달받아 상기 노즐에 전달하는 히팅 플랜지를 포함하는 증발원 소스가 제공된다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 전술한 증발원 소스가 인입되는 공간을 형성하는 하우징, 상기 하우징 내에 구비되며, 상기 증발원 소스의 측면을 가열하도록 구비되는 히터, 상기 히터와 하우징의 벽면 사이에 설치되며, 상기 히터로부터 발산되는 복사열을 상기 증발원 소스 측으로 반사시키는 리플렉터를 포함하는 증발원 소스가 장착되는 증착장치가 제공된다.

본 발명의 증발원 소스 및 증착에 따르면 히터의 열이 복사뿐만 아니라 전도 방식을 통해서도 노즐에 전달되므로 히터의 열이 보다 높은 효율로 고르게 전달될 수 있어 증발물질이 노즐에 증착되는 현상이 최소화 됨으로써 클로깅 현상이 방지될 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 종래의 증착장치를 도시한 도면
도 2는 도 1의 증발원 및 증발원이 구비된 하우징이 도시된 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 소스의 분해 사시도;
도 4는 도 3의 히팅 플랜지 부분을 도시한 단면도;
도 5는 도 3의 히팅 플랜지가 열팽창 하였을 때를 도시한 단면도;
도 6은 도 3의 히팅 플랜지에 패드가 구비된 모습을 도시한 단면도 이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명의 증발원 소스 및 증착장치의 일 실시예에 대해서 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 증착장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 진공챔버(11)와 증발원 소스(30)를 포함할 수 있다.

도 1은 종래의 증착장치에 대한 도면이나, 도 1의 진공챔버(11), 진공펌프(13), 도어(14) 및 얼라이너(12)는 본 발명과 유사한 것이므로, 추가적으로 별도 도면을 삽입하는 것은 생략하였다.

상기 진공챔버(11)는 증착이 이루어지는 공간을 형성하며 상기 증착이 이루어지는 공간의 진공을 유지하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 진공챔버(11) 내의 진공을 형성하기 위한 진공펌프(13) 및 상기 진공챔버(11)를 열고 닫는 도어(14)가 구비될 수 있다.

상기 진공챔버(11) 내부의 상측에는 피증착물인 기판(2)이 위치될 수 있다.

상기 진공챔버(11)의 상측에는 상기 기판(2)과 마스크(4)를 거치하는 얼라이너가 구비되어 상기 기판(2)과 마스크(4)를 상호 정렬된 상태로 고정할 수 있다.

상기 진공챔버(11)의 하측에는 증발원 소스(30)가 구비될 수 있다. 상기 증발원 소스(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1소스 및 제2소스로 복수개가 구비될 수 있다.

본 실시예에서는 상기 제1소스는 호스트 소스(33: Host Source)이고 제2소스는 도판트 소스(35: Dopant Source)인 것을 예로 들어 설명한다. 호스트 소스(33)와 도판트 소스(35)는 하나 또는 복수개가 구비될 수도 있다. 또는, 호스트 소스(33)가 복수개 구비되고, 상기 호스트 소스(33)의 사이에 하나의 도판트 소스(35)가 구비될 수도 있다.

일반적으로, 호스트 소스(33)는 도판트 소스(35)에 비해서 증착량이 상대적으로 많으며, 도판트 소스(35)의 증착량은 미량이므로 호스트 소스(33)가 복수개 구비될 수 있다.

물론, 반드시 상기 제1소스와 제2소스가 호스트 소스(33)와 도판트 소스(35)일 필요는 없으며, 상기 제1소스와 제2소스가 모두 호스트 소스(33)일 수도 있다. 물론, 필요에 따라 상기 증발원 소스가 복수개가 아닌 단수개가 설치될 수도 있을 것이다.

한편, 상기 호스트 소스(33)와 도판트 소스(35) 등의 소스에서 증발되는 증착물질의 증발방향을 안내하는 프레임(15)이 구비될 수 있다. 상기 프레임(15)은 그 상부측에 개구된 증착개구가 형성됨으로써, 상기 소스로부터 증발되는 증착물질이 증착 챔버(11)내 전체로 비산되지 않고 상기 증착개구를 통해 기판(2)에 증착되도록 할 수 있다.

이하의 설명에서, 상기 증발원 소스(의 도면부호를 100으로 재부여한다.

이 때, 상기 증발원 소스(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 각 증발원 소스(100)가 독립적으로 수용되는 하우징(20)이 구비된다. 상기 하우징(20)은 각 증발원 소스(100)가 독립적으로 수용되는 수용공간(22)을 구비한다.

상기 하우징(20) 내의 측벽은 인근 수용공간(22)으로 열이 전달되는 것을 차단하기 위해 열 차단재질로 형성될 수 있다.

한편, 상기 증발원 소스(100)의 측면에는 히터(24)가 구비될 수 있다. 상기 히터(24)는 상기 증발원 소스(100)를 가열함으로써, 상기 증발원 소스(100) 내의 증착물질을 기화시킬 수 있다.

또한, 상기 하우징(20)과 히터(24)의 사이에는 상기 히터(24)로부터 하우징(20)의 측벽을 향해 방사되는 열을 상기 증발원 소스(100) 측으로 반사시키기 위한 리플렉터(160)가 구비될 수 있다. 상기 리플렉터(160)는 열을 효과적으로 반사시키기 위하여 경면 처리될 수 있다. 물론, 상기 리플렉터(160)는 상기 하우징(20)의 벽면에 열반사 재질의 도료나 코팅 등으로 일체화 될 수도 있으며, 또는 별개의 부재로서 구비될 수도 있을 것이다.

한편, 상기 증발원 소스(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 도가니(110), 노즐 플레이트(120) 및 히팅 플랜지(130)를 포함할 수 있다.

상기 도가니(110)는 증착물질이 담기며 기화되는 공간을 형성하고, 상기 하우징(20) 내에 안착될 수 있다.

상기 노즐 플레이트(120)는 상기 도가니(110)의 상면부를 덮어 증착물질이 기화되는 공간을 형성하며, 기화된 증착물질이 분사되는 노즐(140)이 장착되며 상기 노즐(140)과 도가니(110)의 공간을 연통시키는 배출구(122)가 형성될 수 있다.

즉, 상기 도가니(110)에 담긴 증착물질이 상기 히터(24)에 의해 가열되어 기화된 후, 상기 배출구(122)에 결합된 노즐(140)을 통해 외부로 분사되는 것이다.

또한, 상기 증발원 소스(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기판의 폭 방향으로 길이방향을 가지는 선형 타입의 증발원 소스(100)일 수 있다.

상기 선형 타입의 증발원 소스(100)는 상기 노즐 플레이트(120)에 복수개의 노즐(140)이 구비될 수 있다. 상기 증발원 소스(100)가 선형 타입으로 구비되므로, 상기 기판을 보다 빠르고 균일하게 증착을 수행할 수 있다.

이 때, 상기 히터(24)는 상기 도가니(110) 및 노즐 플레이트(120)를 균일하게 가열하기 위하여, 상부 히터(24) 및 하부 히터(24) 등으로 분할되어 설치될 수 있다. 상기 상부 히터(24) 및 하부 히터(24) 중 어느 하나는 상기 하우징(20)과는 일정간격 이격되도록 구비될 수 도 있다.

물론, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 상기 히터(24)가 상부 히터(24) 및 하부 히터(24)로 분할되지 아니하고, 상기 증발원 소스(100)의 측면에 걸쳐 하나의 히터(24)로 구비될 수도 있을 것이다.

그리고, 히팅 플랜지(130)가 더 구비될 수 있다. 상기 히팅 플랜지(130)는 상기 노즐 플레이트(120)의 측면으로부터 연장되어 상기 노즐(140)의 측면에 위치된 상부 히터(24) 측을 향하여 연장될 수 있다.

이 때, 상기 히팅 플랜지(130)는 상기 히터(24)의 상측을 덮도록 연장될 수 있다. 따라서, 상기 히터(24)로부터 상측방향으로 방사되는 열을 흡수할 수 있다.

또한, 상기 히팅 플랜지(130)는 상기 히터(24)와 상기 하우징(20)의 사이로 인입되도록 그 끝단에서 하측을 향하여 연장되는 스커트(132)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 상기 히터(24)로부터 상기 증발원 소스(100)의 반대편으로 방사되는 열이 상기 스커트(132)에 의해 흡수될 수 있다.

이 때, 상기 히팅 플랜지(130) 또는 상기 스커트(132) 중 적어도 어느 하나는 상기 히터(24)와 접촉하도록 구비될 수도 있다.

즉, 상기 히터(24)로부터 방사되는 복사열뿐만 아니라, 상기 히터(24)와 직접적으로 접촉하면서 전도를 통해서도 열을 전달받을 수 있는 것이다.

또한, 상기 히팅 플랜지(130)와 스커트(132)는 열전도가 우수한 재질로 형성될 수 있는데, 상기 히팅 플랜지(130)와 스커트(132)는 동일재질로 형성될 수도 있거나 또는 서로 상이한 재질로 형성될 수도 있을 것이다.

또한, 상기 노즐(140)에 보다 효과적으로 열을 전달하기 위해서, 상기 히팅 플랜지(130)는 상기 노즐 플레이트(120)의 상측면과 동일평면을 이루면서 측면으로 연장될 수 있다. 때문에, 상기 히팅 플랜지(130)와 상기 노즐(140)이 최단거리를 형성할 수 있어 전도에 의한 열전달이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.

이 때, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 히팅 플랜지(130) 및 스커트(132)가 상기 히터(24)의 상측과 외측면에서 접촉이 이루어지므로 상기 히팅 플랜지(130)는 상기 히터(24)에 의해 가열되어 열팽창 하면서 상기 히터(24)와 간격이 멀어질 수 있다. 따라서, 상기 히팅 플랜지(130)가 가열되더라도 상기 히터(24)와의 간섭되지 아니하므로 상기 히터(24)의 파손이 예방될 수 있다.

따라서, 상기 히팅 플랜지(130) 및 스커트(132)를 통해 열전도 방식으로 전달된 히터(24)의 열은 상기 노즐 플레이트(120)를 통해 노즐(140)까지 전달되어 상기 노즐(140)을 효과적으로 균일하게 가열할 수 있으며, 그에 따라 상기 노즐(140)의 클로깅 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.

더불어, 상기 히팅 플랜지(130)가 히터(24)의 상측을 덮게 됨으로써 상기 히터(24)에서 상측으로 방사되는 열이 챔버(11) 내부로 전해지는 것이 차단되어 챔버(11)내 미칠 악영향을 미연에 차단할 수 있는 효과도 있다.

한편, 상기 스커트(132)의 히터(24)를 향하는 면에는 상기 히터(24)와의 접촉시 상기 히터(24)의 손상을 방지하며, 히터(24)의 열을 보다 원활하게 스커트(132)로 전달하기 위한 패드(150)가 구비될 수 있다.

상기 패드(150)는 열을 보다 잘 전도할 수 있으면서도 상기 히터(24)와 접촉시 히터(24)에 손상을 가하지 않을 정도로 무르거나 연성이 우수한 재질로서 형성될 수 있다. 예를 들어 구리 등의 재질로서 형성될 수 있다. 물론, 상기 패드(150)의 재질은 구리에 한정되지 아니하며, 열전도성 에폭시 등의 다른 재질도 가능할 것이다.

또한, 상기 패드(150)의 히터(24)를 향하는 면은 히터(24)의 형태에 대응되도록 만곡된 홈을 형성할 수 있다. 상기 홈이 형성되므로 상기 패드(150)가 히터(24)에 닿았을 때 히터(24)에 과도한 힘을 가하지 않으면서 상기 히터(24)에서 방사되는 열을 흡수하는 표면적을 늘릴 수 있어 열전달 효율이 극대화 될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

2: 기판 4: 마스크
11: 진공챔버 12: 얼라이너
13: 진공펌프 14: 도어
20: 하우징 22: 수용공간
24: 히터 100: 증발원 소스
110: 도가니 120: 노즐 플레이트
122: 배출구 130: 히팅 플랜지
132: 스커트 140: 노즐
50: 패드 160: 리플렉터

Claims (10)

1. 증착물질이 담기며 기화되는 공간을 형성하고, 하우징에 안착되는 도가니;
   상기 도가니의 상면부를 덮으며 기화된 증착물질이 분사되는 노즐이 장착되며 상기 노즐과 상기 도가니의 공간을 연통시키는 배출구가 형성된 노즐 플레이트;
   상기 노즐 플레이트의 측면으로부터 연장되어, 상기 도가니 및 노즐 플레이트의 측면에 구비된 히터의 상측을 덮도록 연장되어, 상기 노즐 플레이트의 측면에 구비된 히터의 열을 복사 및 전도 방식으로 전달받아 상기 노즐에 전달하는 히팅 플랜지;
   상기 히팅 플랜지의 끝단에서 상기 히터와 상기 하우징의 사이로 인입되도록 하측을 향하여 연장되는 스커트;
   상기 스커트의 상기 히터를 향하는 면에, 상기 히터와의 접촉시 히터의 손상을 방지하며, 히터의 열을 보다 원할하게 상기 스커트로 전달하기 위해 구비되는 패드;
   를 포함하며,
   상기 패드의 상기 히터를 향하는 면은, 상기 히터의 형태에 대응되도록 만곡된 홈이 형성되는, 증발원 소스.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 히팅 플랜지는,
   상기 히터에 접촉되도록 구비되는 증발원 소스.
5. 제1항에 있어서,
   상기 히팅 플랜지는 상기 히터에 의해 열팽창하면서 상기 히터와 간격이 멀어지도록 구비되는 증발원 소스.
6. 제1항에 있어서,
   상기 히팅 플랜지의 스커트는 상기 히터의 도가니를 바라보는 측면의 반대측 측면에 위치되는 증발원 소스.
   
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 히팅 플랜지는 상기 노즐 플레이트의 상측면과 동일 평면을 이루며 측면으로 연장되는 증발원 소스.
9. 삭제
10. 삭제

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