KR200485392Y1 - 개선된 저온 미스트 cvd 장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 개선된 저온 미스트 CVD 장치를 개시한다.
본 고안에 따른 저온 미스트 CVD 장치는 기판의 상부에 제공되는 플라즈마 발생 장치; 상기 플라즈마 발생 장치의 일측면에 제공되며, 미스트, Ox, 및 불활성 기체가 공급되는 공급 부재; 상기 플라즈마 발생 장치의 타측면에 제공되며, 상기 기판 상에서 증착 공정 후에 잔류하는 가스를 배출하기 위한 배기 부재; 상기 공급 부재 및 상기 배기 부재를 각각 상기 플라즈마 발생 장치의 하부 양측면에서 회동 가능하게 연결하는 제 1 및 제 2 회동 부재; 및 상기 제 1 및 제 2 회동 부재의 길이 방향의 적어도 일측 단부에 연결되도록 제공되며, 상기 제 1 및 제 2 회동 부재가 회동하도록 구동하는 제 1 및 제 2 구동 부재를 포함하되, 상기 공급 부재 및 상기 배기 부재의 회동에 의해 상기 기판의 상부면과 상기 플라즈마 발생 장치의 하부면 사이에 반응 공간이 형성되는 것을 특징을 한다.

Description

개선된 저온 미스트 CVD 장치{Improved Low-Temperature Mist CVD Apparatus}
본 고안은 개선된 저온 미스트 화학 기상 증착(CVD: Chemical Vapor Deposition) 장치에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 고안은 플라즈마 발생 장치를 공급 부재와 배기 부재 사이에 배치하고, 공급 부재와 배기 부재를 플라즈마 발생 장치의 양 측면에서 수직 방향에서 수평 방향으로 회동 가능하게 제공함으로써, 미스트와 Ox(예를 들어, O2 또는 O3)를 기판 상부에서 분해 및 증착할 수 있고, 기판과 플라즈마 발생 장치 사이에서 원활한 증착 공정이 가능하기에 충분한 제공되는 반응 공간을 제공하며, 그에 따라 반응 공간 내에서 층류의 형성이 용이하게 이루어져 양질의 박막 증착이 가능하고, 증착 효율이 현저하게 증가하며, 전제 공정 시간이 크게 감소되는 저온 미스트 CVD 장치에 관한 것이다.
미스트 CVD는 크게 미세 채널 타입, 선형 소스 타입, 및 핫월 타입의 3가지 타입이 존재한다. 이러한 3가지 타입 중에서, 선형 소스 타입의 미스트 CVD는 상압 대면적 증착에 적합한 것으로 알려져 있다.
그러나, 선형 소스 타입의 미스트 CVD는 미스트의 분해 및 증착을 위한 에너지가 다른 타입의 미스트 CVD에 비해 상대적으로 취약하여 분해 및 증착 온도가 낮아 박막 특성이 떨어진다는 문제점이 노출되었다.
좀 더 구체적으로, 종래 기술의 선형 소스 타입의 미스트 CVD 장치 중의 하나로 대한민국 특허출원 제10-2011-7005548호로 출원되어, 2011년 4월 21일자로 공개된 대한민국 공개특허 제10-2011-0041569호(이하 "제 1 종래 기술"이라 함)에는 산화 아연막() 또는 산화 마그네슘아연막()의 성막 방법 및 산화 아연막 또는 산화 마그네슘아연막의 성막 장치가 개시되어 있다.
도 1a는 상기 제 1 종래 기술에 개시된 일 실시예에 따른 산화 아연막 또는 산화 마그네슘아연막의 성막 장치를 도시한 도면이다.
도 1a를 참조하면, 제 1 종래 기술에 따른 산화 아연막 또는 산화 마그네슘아연막의 성막 장치(100)는 반응 용기(1), 가열기(3), 용액 용기(5), 미스트화기(6) 및 오존 발생기(7)로 구성되어 있다.
상기 성막 장치(100)에서는, 가열기(3) 상에 기판(2)의 제 2 주면이 장착되어 있는 상태에서 반응 용기(1) 내에서의 소정의 반응에 의해, 기판(2)의 제 1의 주면상에 산화 아연막 또는 산화 마그네슘아연막이 성막된다. 이 경우, 반응 용기(1) 내를 기압은 대기압(상압) 환경 하에서 기판(2) 상에 산화 아연막 또는 산화 마그네슘아연막을 성막할 수 있다.
또한, 가열기(3)는 외부 제어부에 의해, 산화 아연막 성막 온도 또는 산화 마그네슘아연막 성막 온도까지 가열된다.
한편, 용액 용기(5) 내에는, 산화 아연막 또는 산화 마그네슘아연막을 성막하기 위한 재료 용액(이하, 용액이라 함)(4)이 충전되어 있다. 용액(4)에는 금속원으로서 아연(Zn) 또는 아연(Zn)과 마그네슘(Mg)이 포함되어 있다.
미스트화기(6)는 용액 용기(5) 내의 용액(4)에 대해 예를 들어 초음파를 인가하여 용액 용기(5) 내의 용액(4)을 미스트화시킨다. 미스트화된 용액(4)은 제 1 경로(L1)를 통과하여 반응 용기(1) 내의 기판(2)의 제 1의 주면을 향하여 공급된다.
또한, 오존 발생기(7)는 오존을 발생시킬 수 있다. 오존 발생기(7)에서 생성된 오존은 제 1 경로(L1)와 다른 제 2 경로(L2)를 통과하여, 반응 용기(1) 내의 기판(2)의 제 1의 주면을 향하여 공급된다. 오존 발생기(7)에서는, 예를 들면 평행하게 배치한 평행 전극 사이에 고전압을 인가하고, 그 전극 사이에 산소를 통과시킴으로써 산소 분자가 분해되고, 다른 산소 분자와 결합함에 의해 오존을 발생시킬 수 있다.
또한, 반응 용기(1) 내에 오존 및 미스트 형태의 용액(4)이 공급되면, 가열 중의 기판(2) 상에서 당해 오존과 용액(4)이 반응하고, 기판(2)의 제 1의 주면상에 산화 아연막 또는 산화 마그네슘아연막이 성막된다. 반응 용기(1)에서 미반응된 오존이나 용액(4)은 경로(L3)을 통하여 반응 용기(1) 밖으로 항상(연속적으로) 배출된다.
상술한 제 1 종래 기술에서는, 미스트화기(6)에서 발생된 미스트가 제 1 경로(L1)를 통해 반응 용기(1) 내로 공급되고, 오존 발생기(7)에서 발생된 오존은 제 2 경로(L2) 상에 별도로 제공되는 플라즈마 발생기(13) 내로 공급되어 플라즈마화되고, 그에 따라 생성된 산소 래디칼이 제 2 경로(L2)를 통해 반응 용기(1) 내로 공급되어, 반응 용기(1) 내에서 미스트와 반응한다. 따라서, 제 1 종래 기술은 미스트 자체가 플라즈마에 의해 분해하는 것이 아니라, 별도로 제공되는 플라즈마 발생기(13)에 의해 오존을 플라즈마화하여 생성된 산소 래디컬을 반응 용기(1) 내로 공급하므로, 전체 구성이 복잡하고, 장비가 대형화되며, 제조 비용이 증가한다는 문제점을 갖는다.
한편, 선형 소스 타입의 미스트 CVD 장치의 또 다른 종래 기술로 대한민국 특허출원 제10-2015-7010105호로 출원되어, 2015년 5월 20일자로 공개된 대한민국 공개특허 제10-2015-0055067호(이하 "제 2 종래 기술"이라 함)에는 성막 장치가 개시되어 있다.
도 1b는 상기 제 2 종래 기술에 개시된 일 실시예에 따른 성막 장치의 주요부 부분의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 1b를 참조하면, 제 2 종래 기술에 따른 성막 장치(100)에서는, 기판 장착부(160) 상에 기판(150)을 로드한 후, 기판 장착부(160)를 X방향으로 이동시킴에 의해, 기판(150)을 분무구(110)의 하방에까지 이동시킨다. 여기서, 기판 장착부(160)에 설치된 히터에 의해, 기판(150)은 성막 온도까지 가열되어 있다.
한편, 스프레이 노즐(11)로부터는 액적 용액이, 제 1 실(12) 내로 분출된다. 제 1 가스 공급구(13a)로부터는, 기체가 제 1 실(12) 내에 존재하는 액적 용액에 대해 분출된다. 구체적으로 제 1 가스 공급구(13a)로부터 분출된 기체가 제 1 실(12) 내에 존재하는 액적 용액과의 충돌에 의해, 액적 용액의 입경이 더욱 작아져서 제 1 실(12) 내에서 미스트 용액이 생성된다. 미스트 용액은 제 1 가스 공급구(13a)로부터 분출되는 기체를 타고서, 관통구멍(15)을 통과하여, 제 2 실(14) 내로 유도된다. 제 2 실(14) 내에서, 미스트 용액은 제 2 가스 공급구(16a)로부터 분출되는 기체를 타고서, 분무구(110)의 방향으로 유도되고, 분무구(110)로부터는 기판(150)의 상면으로 분무된다.
또한, 배기구(111)로부터의 흡인력에 의해, 분무구(110)로부터 배기구(111) 방향으로 플로우(flow)가 발생한다. 따라서, 분무구(110)로부터 분무된 미스트 용액은 기판(150)의 상면에서 배기구(111) 측으로 이동하는 플로우가 생성된다. 배기구(111) 내로 흡인된 기체 및 액체는 제 3 실(112) 내 및 배기 노즐(114)을 통해 외부로 배기된다.
또한, 분무구(110)로부터 미스트 용액이 분무될 때, 제 3 가스 공급구(19)로부터 기판(150)의 상면을 향하여 기체가 분출된다. 제 3 가스 공급구(19)로부터 분출된 기체는 제 3 가스 공급 노즐(17)로부터 제 4 실(18) 내에 공급된 것이다. 이러한 제 3 가스 공급구(19)로부터의 기체의 분출에 의해, 분무구(110)로부터 분무된 용액이 제 3 가스 공급구(19)의 좌측으로 새는 것을 방지할 수 있다.
또한, 배기구(111)로부터의 흡인력에 의해, 제 3 가스 공급구(19)로부터 배기구(111) 빙향으로 플로우가 발생한다. 따라서, 제 3 가스 공급구(19)로부터 분사된 기체는 기판(150)의 상부에서 배기구(111) 방향으로 이동하는 플로우를 발생시킨다.
상기 분무구(110)로부터의 용액의 분무, 배기구(111)로부터의 흡인 및 제 3 가스 공급구(19)로부터의 기체의 분출에 의해, 기판 장착부(160)를 X방향으로 이동시킨다. 그에 따라, 분무구(110)로부터 분무된 용액이 대기와 반응하고, 가열 상태의 기판(150)의 상면 전체에 걸쳐서 균일한 막이 성막된다.
여기서, 스프레이 노즐(11)로부터 분출되는 용액은 성막에 필요한 막에 대응하여 임의로 선택될 수 있고, 또한 노즐(13,16,17)로부터 분출되는 기체도 임의로 선택될 수 있다. 예를 들어, 스프레이 노즐(11)로부터 산소와의 반응성이 풍부한 용액을 분사하는 경우에는, 제 1 가스 공급구(13a) 및 제 2 가스 공급구(16a)로부터는 불활성 가스를 분사하고, 제 3 가스 공급구(19)로부터는 산화제(예를 들어, 물, 산소 또는 오존 등을 포함하는 유체)를 분사하는 것이 바람직하다.
또한, 예를 들어, 스프레이 노즐(11)로부터 산소와의 반응성이 풍부한 용액을 분사하는 경우에는, 제 1 가스공급구(13a)로부터는 불활성 가스를 분사하고, 제 2 가스 공급구(16a)로부터는 산화제(예를 들면, 산소나 오존 등)를 분사하며, 제 3 가스 공급구(19)로부터는, 예를 들어 공기를 분사할 수 있다.
상술한 제 2 종래 기술의 성막 장치(100)는 스프레이 노즐(11)로부터 분사되는 액적 용액을 수용하는 제 1 실(12), 제 1 실(12) 내에 존재하는 용액에 대해 충돌시키는 기체를 분사하는 제 1 가스 공급구(13a), 및 제 1 실(12)에 인접하여 제공되는 제 2 실(14)을 구비하고 있다. 여기서, 제 1 실(12)과 제 2 실(14)의 사이에 존재하는 벽면에는 미스트 용액이 흐르는 관통구멍(15)이 천공되어 있다. 그에 따라, 제 2 종래 기술의 성막 장치(100)에서는, 스프레이 노즐(11)에 의해 분사된 액적 용액을 제 1 가스 공급구(13a)로부터 분출된 기체와 충돌시켜 제 1 실(12) 내에서 미스트화할 수 있다. 따라서, 액적 용액이 기판(150)에 직접 접촉하지 않으며, 용액의 미스트화가 가능하게 되고, 미스트 용액이 기판(150) 상으로 분무되기 때문에, 대기 중에서 CVD성(CVD-like) 성막이 가능해진다.
그러나, 상술한 제 2 종래 기술의 성막 장치(100)는 다음과 같은 문제점을 갖는다.
1. 미스트 용액이 기판(150) 상으로 분무되는 제 2 실(14) 및 분무된 미스트 용액 및 기체/액체가 배출되는 제 3실(112)이 서로 인접하여 일체화된 상태로 기판(150)에 수직하게 제공된다. 그에 따라, 제 2 실(14)의 분무구(110) 및 제 3실(112)의 배기구(111) 사이의 구간에서 미스트 용액과 Ox(예를 들어, O2 또는 O3)가 분해 후 기판(150) 상에서 증착 반응을 하여야 하는데, 그 구간이 너무 짧아 양질의 박막을 증착하기 어려울 뿐만 아니라, 박막의 증착율이 현저하게 저하된다는 문제가 발생한다.
2. 별도의 플라즈마 장치가 사용되지 않으므로, 기판 장착부(160)의 하부에 히터(미도시)를 배치하여 히터로부터 발생된 열에너지만을 이용하여 미스트 용액과 Ox를 분해 및 증착하여야 한다. 따라서, 미스트 용액과 Ox를 분해 및 증착 효율이 추가적으로 낮아지고, 원하는 두께의 성막 형성에 필요한 공정 시간이 증가한다.
3. 반응 구간(즉, 제 2 실(14)의 분무구(110) 및 제 3실(112)의 배기구(111) 사이의 거리)를 늘릴 경우, 원활한 가스 플로우인 층류(laminar flow)의 형성이 어렵고, 특히 층류 형성 조절은 전체 플로우 및 증착 갭(즉, 제 2 실(14)의 분무구(110) 및 제 3실(112)의 배기구(111)와 기판(150) 간의 수직 간극) 만을 사용하여야 하므로, 가스 플로우의 조건 확보가 어렵거나 실질적으로 불가능하다.
4. 또한, 미스트 용약을 만들기 위해, 스프레이 노즐(11)로부터는 액적 용액을 제 1 실(12) 내로 분출시킨 후, 제 1 가스 공급구(13a)로부터는, 기체가 제 1 실(12) 내에 존재하는 액적 용액에 대해 분출되어 액적 용액과의 충돌에 의한 미스트화 공정이 이루어져야 하므로, 장치 전체의 구조가 복잡하고, 사이즈가 증가하여 그 제조 비용이 증가한다.
따라서, 상술한 제 1 및 제 2 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
1. 대한민국 공개특허 제10-2011-0041569호 2. 대한민국 공개특허 제10-2015-0055067호
본 고안은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마 발생 장치를 공급 부재와 배기 부재 사이에 배치하고, 공급 부재와 배기 부재를 플라즈마 발생 장치의 양 측면에서 수직 방향에서 수평 방향으로 회동 가능하게 제공함으로써, 기판과 플라즈마 발생 장치 사이에서 원활한 증착 공정이 가능하기에 충분한 제공되는 반응 공간을 제공하며, 그에 따라 반응 공간 내에서 층류의 형성이 용이하게 이루어져 양질의 박막 증착이 가능하고, 증착 효율이 현저하게 증가하며, 전제 공정 시간이 크게 감소되는 저온 미스트 CVD 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 고안의 일 특징에 따른 저온 미스트 CVD 장치는 기판의 상부에 제공되는 플라즈마 발생 장치; 상기 플라즈마 발생 장치의 일측면에 제공되며, 미스트, Ox, 및 불활성 기체가 공급되는 공급 부재; 상기 플라즈마 발생 장치의 타측면에 제공되며, 상기 기판 상에서 증착 공정 후에 잔류하는 가스를 배출하기 위한 배기 부재; 상기 공급 부재 및 상기 배기 부재를 각각 상기 플라즈마 발생 장치의 하부 양측면에서 회동 가능하게 연결하는 제 1 및 제 2 회동 부재; 및 상기 제 1 및 제 2 회동 부재의 길이 방향의 적어도 일측 단부에 연결되도록 제공되며, 상기 제 1 및 제 2 회동 부재가 회동하도록 구동하는 제 1 및 제 2 구동 부재를 포함하되, 상기 공급 부재 및 상기 배기 부재의 회동에 의해 상기 기판의 상부면과 상기 플라즈마 발생 장치의 하부면 사이에 반응 공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 개선된 저온 미스트 CVD 장치를 사용하면 다음과 같은 장점이 달성된다.
1. 기판과 플라즈마 발생 장치 사이에서 원활한 증착 공정이 가능하기에 충분한 제공되는 반응 공간이 제공된다.
2. 반응 공간 내에서 층류의 형성이 용이하게 이루어져 양질의 박막 획득이 가능하고, 증착 효율이 현저하게 증가하며, 전제 공정 시간이 크게 감소된다.
3. 종래 기술에 비해 전체 장비의 구조가 단순화되어 제조 비용이 절감된다.
본 고안의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1a는 제 1 종래 기술에 개시된 일 실시예에 따른 산화 아연막 또는 산화 마그네슘아연막의 성막 장치를 도시한 도면이다.
도 1b는 제 2 종래 기술에 개시된 일 실시예에 따른 성막 장치의 주요부 부분의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2a는 본 고안의 일 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치를 도시한 정면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 본 고안의 일 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치의 주요 구성부를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 2c는 도 2a에 도시된 본 고안의 일 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치의 주요 구성부를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2d는 본 고안의 제 1 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2e 및 도 2f는 본 고안의 제 2 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 본 고안의 실시예 및 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 기술한다.
도 2a는 본 고안의 일 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치를 도시한 정면도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 본 고안의 일 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치의 주요 구성부를 개략적으로 도시한 정면도이며, 도 2c는 도 2a에 도시된 본 고안의 일 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치의 주요 구성부를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치(200)는 기판(250)의 상부에 제공되는 플라즈마 발생 장치(230); 상기 플라즈마 발생 장치(230)의 일측면에 제공되며, 미스트, Ox, 및 불활성 기체가 공급되는 공급 부재(210a); 상기 플라즈마 발생 장치(230)의 타측면에 제공되며, 상기 기판(250) 상에서 증착 공정 후에 잔류하는 가스를 배출하기 위한 배기 부재(210b); 상기 공급 부재(210a) 및 상기 배기 부재(210b)를 각각 상기 플라즈마 발생 장치(230)의 하부 양측면에서 회동 가능하게 연결하는 제 1 및 제 2 회동 부재(220a,220b); 및 상기 제 1 및 제 2 회동 부재(220a,220b)의 길이 방향의 적어도 일측 단부에 연결되도록 제공되며, 상기 제 1 및 제 2 회동 부재(220a,220b)가 회동하도록 구동하는 제 1 및 제 2 구동 부재(222a,222b)를 포함하되, 상기 공급 부재(210a) 및 상기 배기 부재(210b)의 회동에 의해 상기 기판(250)의 상부면과 상기 플라즈마 발생 장치(230)의 하부면 사이에 반응 공간(252)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에서는 용어 Ox는 산소(O2) 또는 오존(O3)을 의미하고, 불활성 기체는, 예를 들어, 아르콘(Ar)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.
이하에서는 본 고안의 일 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치(200)의 구체적인 구성 및 동작을 상세히 기술한다.
먼저, 본 고안의 일 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치(200)는 기판(250)의 상부에 제공되는 플라즈마 발생 장치(230), 상기 플라즈마 발생 장치(230)의 일측면에 제공되는 공급 부재(210a), 및 상기 플라즈마 발생 장치(230)의 타측면에 제공되는 배기 부재(210b)를 포함한다.
상기 공급 부재(210a)에서는 먼저 불활성 기체가 유입구(212a)를 통해 유입되어, 기판(150)의 상부로 공급된다. 그 후, 공급된 불활성 기체에 플라즈마 발생 장치(230)로부터 제공되는 에너지에 의해 기판(250)의 상부와 플라즈마 발생 장치(230)의 하부 사이에 형성된 반응 공간(252) 내에서 불활성 기체의 플라즈마가 생성된다.
그 후, 미스트와 Ox를 상기 공급 부재(210a)의 상부 유입구(212a)를 통해 반응 공간(252) 내로 주입하면, 주입된 미스트와 Ox가 플라즈마에 의해 분해된 후 플라즈마 발생 장치(230)의 하부면에 수평 방향으로 이동하는 기판(250) 상에 증착된다. 그 후, 상기 증착 공정 후에 잔류하는 가스는 배기 부재(210b)의 배출구(212b)를 통해 배출된다.
상술한 바와 같은 증착 공정을 효율적으로 수행하고, 증착 효율을 높이며, 주입된 미스트와 Ox(이하, 필요한 경우가스라 함)의 플로우가 층류를 형성하도록 하기 위해 본 고안의 일 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치(200)는 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)를 수직 방향에서 소정의 각도로 회동시킬 수 있다.
좀 더 구체적으로, 도 2d는 본 고안의 제 1 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2d를 도 2a 내지 도 2c와 함께 참조하면, 본 고안의 제 1 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치(200)에서는, 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)가 동시에 수직 방향을 기준으로 수평 방향으로 소정의 경사 각도로 회동될 수 있다. 이를 위해, 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)는 각각 제 1 및 제 2 회동 부재(220a,220b)에 의해 플라즈마 발생 장치(230)의 하부 양측면에서 회동 가능하게 연결된다. 이 경우, 제 1 및 제 2 회동 부재(220a,220b)는 각각 예를 들어 바(bar) 타입의 힌지 부재로 구현될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.
또한, 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)를 회동시키기 위해 제 1 및 제 2 회동 부재(220a,220b)의 길이 방향의 적어도 일측 단부에는 각각 제 1 및 제 2 구동 부재(222a,222b)가 연결되어 있다. 이 경우, 제 1 및 제 2 구동 부재(222a,222b)는 각각 예를 들어 회전 모터로 구현될 수 있다. 여기서, 도 2c를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에서는, 제 1 및 제 2 회동 부재(220a,220b)의 길이 방향의 양측 단부에 각각 제 1 및 제 2 구동 부재(222a,222b)가 연결되어 있는 것으로 예시적으로 도시되어 있지만, 당업자라면 제 1 및 제 2 구동 부재(222a,222b)가 제 1 및 제 2 회동 부재(220a,220b)의 길이 방향의 양측 단부 중 어느 하나의 단부에만 각각 연결될 수도 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
상술한 제 1 및 제 2 구동 부재(222a,222b)의 구동에 의해 제 1 및 제 2 구동 부재(222a,222b)를 회동시키면, 그에 따라 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)가 동시에 수직 방향에서 수평 방향으로 쪽으로 작업자가 원하는 소정의 각도로 회동한다. 구체적으로 도 2d의 중간에 도시된 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)는 수직 방향에서 수평 방향 쪽으로 대략 45도 회동한 상태를 보여주고 있고, 도 2d의 하부에 도시된 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)는 수직 방향에서 수평 방향 쪽으로 대략 90도 회동한 상태를 보여주고 있다. 도 2d에 도시된 실시예에서는, 2개의 회동 상태를 예시적으로 도시하고 있지만, 당업자라면 작업자가 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)를 수직 방향에서 수평 방향 쪽으로 원하는 임의의 각도(최대 90도)로 회동시킬 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다. 이를 위해, 본 고안의 일 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치(200)는 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)의 회동 각도를 가변적으로 제어하기 위해 제 1 및 제 2 구동 부재(222a,222b)와 유선 또는 무선으로 연결되며, 예를 들어, 마이크로 프로세서 또는 PC 등으로 구현될 수 있는 제어 장치(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)가 회동함에 따라, 기판(250)의 상부면, 플라즈마 발생 장치(230)의 하부면, 및 경사 상태 또는 수평 상태로 제공되는 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b) 사이에 반응 공간(252)이 형성된다. 이러한 반응 공간(252)의 형성에 의해 반응 공간(252) 내에서 먼저 생성된 불활성 기체의 플라즈마가 반응 공간(252) 내로 주입되는 미스트와 Ox를 분해하여 기판(250) 상에 증착함으로써, 양질의 박막 형성이 가능해지고 또한 증착 효율이 현저하게 향상될 수 있다.
한편, 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)의 경사 각도(즉, 수직 방향을 기준으로 수평 방향으로 기울어진 각도)는 공급 부재(210a)를 통해 주입되는 미스트와 Ox의 양 및 주입 속도와 배기 부재(210b)의 흡입력 및 잔류 가스의 배기 속도 등을 고려하여 결정될 수 있다. 이와 관련하여, 경사 각도가 작으면, 미스트와 Ox가 기판(250) 상에 가까이 공급되어 증착 효율이 높아질 수 있지만, 층류 형성이 불리하고 그에 따라 증착 공정 후의 배기 효율이 낮아질 수 있다. 반면에, 경사 각도가 크면, 층류 형성이 유리하고 그에 따라 증착 공정 후의 배기 효율이 높아지지만, 미스트와 Ox가 기판(250) 상의 높은 위치에서 공급되어 증착 효율이 낮아질 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같은 증착 작업의 요구 환경에 따라 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)의 최적의 경사 각도가 실험적으로 결정되어 사용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
도 2e 및 도 2f는 본 고안의 제 2 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2e 및 도 2f를 도 2a 내지 도 2d와 함께 참조하면, 본 고안의 제 2 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치(200)에서는, 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)가 각각 개별적으로 소정의 각도로 회동될 수 있다. 이를 위해, 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)에 각각 연결된 제 1 및 제 2 회동 부재(220a,220b)는 각각 개별적으로 구동된다.
좀 더 구체적으로, 도 2e의 상부에 도시된 저온 미스트 CVD 장치(200)에서는, 공급 부재(210a)가 소정의 경사 각도로 회동된 반면, 배기 부재(210b)가 수평 상태로 회동된 상태를 보여주기 있으며, 도 2e의 하부에 도시된 저온 미스트 CVD 장치(200)에서는, 공급 부재(210a)가 수평 상태로 회동된 반면, 배기 부재(210b)가 소정의 경사 각도로 회동된 상태를 보여주고 있다. 또한, 도 2f의 상부에 도시된 저온 미스트 CVD 장치(200)에서는, 공급 부재(210a)가 제 1 경사 각도로 회동된 반면, 배기 부재(210b)가 제 1 경사 각도보다 큰 제 2 경사 각도로 회동된 상태를 보여주기 있으며, 도 2f의 하부에 도시된 저온 미스트 CVD 장치(200)에서는, 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)가 각각 수평 상태로 회동된 상태를 보여주고 있다.
상술한 바와 같이, 도 2e 및 도 2f에 도시된 본 고안의 제 2 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치(200)의 구성 및 동작은 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)의 회동 동작이 각각 개별적으로 제어된다는 점을 제외하고는 도 2d에 본 고안의 제 2 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치(200)와 실질적으로 동일하므로, 그 구체적인 구성 및 동작에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 본 고안의 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치(200)에서는 회동 가능하게 제공되는 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b)에 의해 반응 공간(252) 내의 가스가 공급 부재(210a) 및 배기 부재(210b) 각각의 외부 측면 방향으로 누출되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 본 고안의 실시예에 따른 저온 미스트 CVD 장치(200)를 사용하면, 상온(자온) 및 상압(대기압)에서 양질의 박막 증착이 가능하다.
다양한 변형예가 본 고안의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 고안을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 고안의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
200: 저온 미스트 CVD 장치 250: 기판 230: 플라즈마 발생 장치
210a: 공급 부재 210b: 배기 부재 212a: 유입구
212b: 배출구 220a,220b: 제 1/제 2 회동 부재
222a,222b: 제 1/제 2 구동 부재 252: 반응 공간

Claims (13)

  1. 저온 미스트 CVD 장치에 있어서,
    기판의 상부에 제공되는 플라즈마 발생 장치;
    상기 플라즈마 발생 장치의 일측면에 제공되며, 미스트, Ox, 및 불활성 기체가 공급되는 공급 부재;
    상기 플라즈마 발생 장치의 타측면에 제공되며, 상기 기판 상에서 증착 공정 후에 잔류하는 가스를 배출하기 위한 배기 부재;
    상기 공급 부재 및 상기 배기 부재를 각각 상기 플라즈마 발생 장치의 하부 양측면에서 회동 가능하게 연결하는 제 1 및 제 2 회동 부재; 및
    상기 제 1 및 제 2 회동 부재의 길이 방향의 적어도 일측 단부에 연결되도록 제공되며, 상기 제 1 및 제 2 회동 부재가 회동하도록 구동하는 제 1 및 제 2 구동 부재
    를 포함하되,
    상기 공급 부재 및 상기 배기 부재의 회동에 의해 상기 기판의 상부면과 상기 플라즈마 발생 장치의 하부면 사이에 반응 공간이 형성되는
    를 포함하는 저온 미스트 CVD 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저온 미스트 CVD 장치는 상기 공급 부재 및 상기 배기 부재의 회동 각도를 가변적으로 제어하기 위해 상기 제 1 및 제 2 구동 부재와 유선 또는 무선으로 연결되는 제어 장치를 추가로 포함하는 저온 미스트 CVD 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 회동 부재는 각각 바(bar) 타입의 힌지 부재로 구현되는 저온 미스트 CVD 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 구동 부재는 각각 회전 모터로 구현되는 저온 미스트 CVD 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 구동 부재는 각각 상기 제 1 및 제 2 회동 부재의 길이 방향의 양측 단부에 연결되는 저온 미스트 CVD 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 구동 부재는 각각 상기 제 1 및 제 2 회동 부재의 길이 방향의 양측 단부 중 어느 하나의 단부에만 연결되는 저온 미스트 CVD 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 공급 부재 및 상기 배기 부재의 회동 동작은 동시에 제어되는 저온 미스트 CVD 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 공급 부재 및 상기 배기 부재의 회동 동작은 각각 개별적으로 제어되는 저온 미스트 CVD 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 Ox는 산소(O2) 또는 오존(O3)인 저온 미스트 CVD 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 공급 부재 및 상기 배기 부재는 수직 방향을 기준으로 수평 방향으로 소정의 경사 각도로 회동되는 저온 미스트 CVD 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 소정의 경사 각도는 0도보다 크고 90도 이하인 저온 미스트 CVD 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 소정의 경사 각도는 상기 공급 부재를 통해 주입되는 미스트와 Ox의 양 및 주입 속도와 상기 배기 부재의 흡입력 및 잔류 가스의 배기 속도를 고려하여 결정되는 저온 미스트 CVD 장치.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 부재 및 상기 배기부재의 최적의 경사 각도는 각각 실험적으로 결정되는 저온 미스트 CVD 장치.
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