KR20070044891A - 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판으로 공급되는 증착 재료 증기의 흐름을 전체적으로 그리고 부분적으로 제어함으로써 동일 기판 상의 영역별로 두께가 서로 다른 증착층들을 형성할 수 있으며, 따라서 동일 기판을 이용하여 다른 종류의 소자들을 생산할 수 있는 증착 장치를 개시한다. 본 발명에 따른, 챔버, 챔버 내부에 위치하는 증착원을 포함하며, 챔버 내부에 장착된 기판 표면 상에 증착막을 형성하는 증착 장치는 증착원과 기판 사이에 설치되어 기판으로의 증착 재료 증기의 흐름을 전체적으로 그리고 부분적으로 제어하는 셔터 장치를 포함한다. 본 발명에서 이용된 셔터 장치는, 챔버의 상부 부재 또는 방착판에 회전 가능한 상태로 각각 설치된 제 1 및 제 2 회전축; 제 1 및 제 2 회전축에 각각 연결되어 챔버의 상부 부재에 장착된 기판의 전체 면에 대응하는 제 1 및 제 2 셔터 부재; 챔버의 상부 부재 또는 방착판에 회전 가능한 상태로 설치되며, 제 1 및 제 2 회전축과 독립적으로 구동하는 제 3 회전축; 및 제 3 회전축에 연결되며, 기판의 일부분에 대응하는 제 3 셔터 부재를 포함한다.
증착 장치, 셔터

Description

증착 장치{Deposition apparatus}
도 1은 일반적인 증착 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2 및 도 3은 기판 하부에 장착된 셔터 장치의 구성을 도시한 저면도 및 일부 측단면도.
도 4는 기판 하부에 장착된 셔터 장치의 또다른 구성을 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 증착 장치의 일부를 도시한 도면으로서, 기판 하부에 장착된 셔터 장치의 구성을 도시한 저면도 및 일부 측단면도.
도 7은 본 발명에 따른 증착 장치중 기판 하부에 장착된 셔터 장치의 또다른 구성을 도시한 도면.
본 발명은 증착 장치에 관한 것으로서, 특히 증착 재료 증기의 흐름 전체 또는 일부를 부분적으로 차단하여 동일 기판의 일부 영역에 두께가 다른 증착층을 형성할 수 있는 증착 장치에 관한 것이다.
열적 물리적 기상 증착은 증착 재료(유기물)의 증기로 기판 표면에 발광층을 형성하는 기술로서, 증착원 내에 수용된 증착 재료는 기화 온도까지 가열되며, 증 착 재료의 증기는 수용된 용기 밖으로 이동한 후 코팅될 기판 상에서 응축된다. 이러한 증착 공정은 증착 재료를 수용하는 용기 및 기판이 장착된 챔버 내에서 진행된다.
일반적으로, 증착 재료를 수용하는 용기인 증착원(deposition source)은 부재에 전원이 인가될 때 온도가 증가하는 전기적 저항체로 만들어진다. 증착원에 전류가 인가되면, 그 내부의 증착 재료는 증착원의 벽으로부터의 방사열 및 벽과의 접촉으로부터의 전도열에 의하여 가열된다. 증착원의 상부 부재에는 기화된 재료 증기가 외부로 배출되는 증기 배출 개구(vapor efflux aperture)가 형성되어 있다.
도 1은 증착원이 장착된 증착 장치의 내부 구성을 도시한 단면도로서, 증착 장치의 챔버(3) 내부에 장착된 증착원(1) 및 증착원(1) 상부에 장착되어 있는 기판(2)을 도시하고 있다.
기판(2)의 하부에는 소정의 패턴이 형성된 마스크(도 1에는 도시되지 않음)가 위치하며, 따라서 기판(2) 표면에는 마스크의 패턴과 동일한 패턴을 갖는 증착층이 형성된다. 미설명 부호 "1A-1"은 위에서 언급된, 증착원(1)의 캡에 형성된 증기 배출 개구를 나타낸다.
기판(2)과 마스크는 챔버(3)의 상부 플레이트(3-1)에 창착된 홀더에 의하여 고정된 상태를 유지하며, 그 하부에는 방착판(6) 및 셔터 장치(5)가 설치되어 있다.
챔버(3)의 외벽에 수평 상태로 고정된 방착판(6)은 증착원(1)에서 발생하여 기판(2)으로 분사되는 증착 재료 증기가 기판(2) 이외의 외벽에 증착되는 것을 방 지하는 부재로서, 중앙부에 증착 재료 증기가 통과하는 개구가 형성되어 있다.
방착판(6)과 기판(2) 사이에 설치된 셔터 장치(5)는 기판(2)으로 공급되는 증착 재료 증기의 흐름을 차단하는 장치이다.
챔버(3)의 상부에는 석영 크리스털 센서(S; quartz crystal sensor; 이하, 편의상 "센서"라 칭함)가 장착되어 있으며, 기판(2) 표면에 증착막이 형성되는 동안 센서(S)의 표면에도 증착막이 형성된다. 증착 공정이 진행됨에 따라 센서(S)의 표면에 형성된 증착막의 두께 및 질량이 증가하게 되며, 질량의 증가에 따라서 센서(S)의 진동 주파수가 변화하게 된다. 따라서 센서(S)의 진동 주파수의 변화에 따라 증착막의 두께를 알 수 있으며, 이를 통하여 기판(2)에 형성된 증착막의 두께 역시 판단할 수 있다.
이와 같은 방법으로 측정된, 기판(2) 표면에 형성된 증착막의 두께가 설정된 값과 동일할 경우, 제어부는 셔터 장치(5)를 가동하여 증착 재료 증기의 흐름 경로, 즉 방착판(6)의 중앙부에 형성된 개구를 차단하며, 그 결과 증착원(1)에서 생성된 증착 재료 증기는 더 이상 기판(2)으로 유동하지 않는다.
도 2 및 도 3은 기판 하부에 장착된 셔터 장치의 구성을 도시한 저면도 및 일부 측단면도로서, 도 2에서는 편의상 방착판을 도시하지 않았다.
방착판(6) 상에 설치된 셔터 장치(5)는 챔버(3)의 상부 부재(3-1)와 방착판(6)에 양단이 회전 가능하게 설치된 제 1 및 제 2 회전축(5-1 및 5-2), 연결 부재(5-11 및 5-12)를 통하여 회전축(5-1 및 5-2)에 각각 연결된 제 1 및 제 2 셔터 부재(5-21, 5-22)로 이루어진다. 각 셔터 부재(5-21, 5-22)의 크기(면적)는 방착판 (6)의 개구 면적의 약 1/2이며, 2개의 셔터 부재(5-21, 5-22)가 방착판(6)의 개구로 이동할 때 방착판(6)의 개구는 셔터 부재(5-21, 5-22)에 의하여 폐쇄된다.
증착 공정이 진행되는 과정에서는, 제 1 및 제 2 셔터 부재(5-21, 5-22)가 방착판(6)의 중앙부에 형성된 개구에서 벗어난 상태를 유지한다.
전술한 바와 같이, 기판(2) 표면에 형성된 증착막의 두께가 설정된 값과 동일할 경우, 제어부가 구동부(도시되지 않음)를 구동시킴으로써 각 회전축(5-1 및 5-2)이 회전하며, 따라서 제 1 및 제 2 셔터 부재(5-21, 5-22)가 회전하여 도 2의 상태, 즉 제 1 및 제 2 셔터 부재(5-21, 5-22)가 방착판(6)의 중앙부에 형성된 개구를 차단한다.
도 2에 도시된 상태에서는 기판(2; 실제로는 기판 하부에 장착된 마스크(M))는 제 1 및 제 2 셔터 부재(5-21, 5-22)에 의하여 증착원(1)과 차단되며, 따라서 기판(2)으로의 증착 재료 증기의 유입이 이루어지지 않는다.
도 2의 상태에서 기판에 대한 증착 공정을 진행하고자 할 때에는, 구동부를 구동하여 각 회전축(5-1 및 5-2)을 도 2에 도시된 화살표 방향으로 회전시키며, 따라서 제 1 및 제 2 셔터 부재(5-21, 5-22)가 회전하여 방착판(6)의 중앙부에 형성된 개구로부터 벗어난 위치로 이동한다.
따라서, 기판(2)과 증착원(1) 사이에 제 1 및 제 2 셔터 부재(5-21, 5-22)가 제거되어 증착원(1)에서 생성된 증착 재료 증기는 마스크(M)에 도달될 수 있다.
도 4는 기판 하부에 장착된 셔터 장치의 또다른 구성을 도시한 도면으로서, 셔터 장치(5A)가 챔버(3)의 상부 부재(3-1)와 방착판(6)에 회전 가능하게 장착된 회전축(5A-1), 연결 부재(5A-11) 및 셔터 부재(5A-21)로 이루어져 있음을 도시하고 있다.
셔터 부재(5A-21)의 면적이 방착판(6)의 개구의 면적과 거의 동일한 것을 제외하고는 그 위치, 구동 및 기능이 도 2 및 도 3에 도시된 셔터 장치(5)와 동일하며, 따라서 이에 대한 설명은 생략한다.
이와 같은 기능을 수행하는 셔터 장치(5 및 5A)는 셔터 부재(5-21, 5-22 및 5A-21)가 기판(2)의 전체 면에 대응하기 때문에 증착 재료 증기는 기판(2)의 전체 표면으로 공급되며, 또한 이와 반대로 기판(2) 전체 표면을 증착원(1)과 격리시킴으로써 증착 재료 증기의 공급을 차단하게 된다.
다양한 테스트 소자들을 제조하기 위하여, 동일 기판 표면에 증착층(동일 증착 재료로 이루어짐)의 두께가 서로 다른 소자 영역들을 형성하는 것이 재료(기판) 및 공정 비용의 절감을 위하여 바람직하다.
그러나, 위와 같은 구조의 셔터 장치(5 및 5A)가 설치되어 있는 증착 장치에서는 동일 기판 상의 영역별로 다른 두께를 갖는 증착층들을 형성할 수는 없으며, 결국, 서로 다른 소량의 테스트 소자들을 제조하기 위하여 다량의 기판을 소비해야만 하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 기판으로 공급되는 증착 재료 증기의 흐름을 전체적으로 그리고 부분적으로 제어함으로써 동일 기판 상의 영역별로 두께가 서로 다른 증착층들을 형성할 수 있으며, 따라서 동일 기판을 이용하여 다른 종류의 소자들을 생산할 수 있는 증착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른, 챔버, 챔버 내부에 위치하는 증착원을 포함하며, 챔버 내부에 장착된 기판 표면 상에 증착막을 형성하는 증착 장치는 증착원과 기판 사이에 설치되어 기판으로의 증착 재료 증기의 흐름을 전체적으로 그리고 부분적으로 제어하는 셔터 장치를 더 포함한다.
본 발명에서 이용된 셔터 장치는, 챔버의 상부 부재 또는 방착판에 회전 가능한 상태로 각각 설치된 제 1 및 제 2 회전축; 제 1 및 제 2 회전축에 각각 연결되어 챔버의 상부 부재에 장착된 기판의 전체 면에 대응하는 제 1 및 제 2 셔터 부재; 챔버의 상부 부재 또는 방착판에 회전 가능한 상태로 설치되며, 제 1 및 제 2 회전축과 독립적으로 구동하는 제 3 회전축; 및 제 3 회전축에 연결되며, 기판의 일부분에 대응하는 제 3 셔터 부재로 이루어진다.
본 발명에서 이용된 또다른 구조의 셔터 장치는 챔버의 상부 부재 또는 방착판에 회전 가능한 상태로 설치된 제 1 회전축; 제 1 회전축에 연결되어 챔버의 상부 부재에 장착된 기판의 전체 면에 대응하는 제 1 셔터 부재; 챔버의 상부 부재또는 방착판에 회전 가능한 상태로 설치되며, 제 1 회전축과 독립적으로 구동하는 제 2 회전축; 및 제 2 회전축에 연결되며, 기판의 일부분에 대응하는 제 2 셔터 부재를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 한 바람직한 실시예의 상세한 설명에 의하여 본 발명은 보다 완전하게 이해될 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 증착 장치의 일부를 도시한 도면으로서, 기판 하부에 장착된 셔터 장치의 구성을 도시한 저면도 및 측단면도이다.
본 발명에 따른 증착 장치의 전체적인 구성은 도 1에 도시된 증착 장치의 구성과 동일하며, 따라서 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 증착 장치 역시 상부 플레이트(도 1의 3-1)에 창착된 기판( 도 1의 2; 실제로는 기판 하부에 장착된 마스크) 하부에 설치된 방착판(6) 및 셔터 장치(15)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 방착판(6)과 기판(2) 사이에 설치된 셔터 장치(15)는 기판(2)으로 공급되는 증착 재료 증기의 흐름을 전체적으로 그리고 부분적으로 차단할 수 있다.
본 발명에서 사용된 셔터 장치(15)는 챔버(3)의 상부 부재(3-1)와 방착판(6)에 사이에 위치한 제 1, 제 2 및 제 3 셔터 부재(15-21, 15-22 및 15-23)를 포함한다.
제 1 및 제 2 셔터 부재(15-21 및 15-22)는 챔버의 상부 부재(3-1)와 방착판(6)에 회전 가능하게 설치된 제 1 및 제 2 회전축(15-1 및 15-2)에 연결 부재(15-11 및 15-12)를 통하여 연결되며, 제 3 셔터 부재(15-23)는 챔버의 상부 부재(3-1)에 회전 가능하게 장착된 제 3 회전축(15-3)에 연결 부재(15-13)를 통하여 연결된다. 여기서, 제 3 회전축(15-3)은 제 1 및 제 2 회전축(15-1 및 15-2)과 독립적으로 구동한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 셔터 부재(15-21 및 15-22)는 일부만 겹쳐진 상태에서 그 전체 면이 방착판(6)의 중앙부에 형성된 개구와 대응한다. 또한 제 3 셔터 부재(15-23)는 제 1 또는 제 2 셔터 부재(15-21 또는 15-22)중 어느 한 셔터 부재 상에 위치하며, 기판(2)의 일부 영역, 즉 방착판(6)의 중앙부에 형성된 개구의 일부에 대응하는 면적을 가진다.
증착 공정이 진행되는 과정에서는, 제 1 및 제 2 셔터 부재(15-21, 15-12)가 방착판(6)의 중앙부에 형성된 개구에서 벗어난 상태를 유지한다. 전술한 바와 같이, 기판(2) 표면에 형성된 증착막의 두께가 설정된 값과 동일할 경우, 제어부가 구동부(도시되지 않음)를 구동시킴으로써 제 1 및 제 2 회전축(15-1 및 15-2)이 회전하며, 따라서 제 1 및 제 2 셔터 부재(15-21, 15-22)가 회전하여 도 5의 상태, 즉 제 1 및 제 2 셔터 부재(15-21, 15-22)가 방착판(6)의 중앙부에 형성된 개구를 차단한다.
도 5에 도시된 상태에서는 기판(2; 실제로는 기판 하부에 장착된 마스크(M))는 제 1 및 제 2 셔터 부재(15-21, 15-22)에 의하여 증착원(1)과 차단되며, 따라서 기판(2)으로의 증착 재료 증기의 유입이 이루어지지 않는다.
도 5의 상태에서 기판(2)의 일부 영역에 대해서만 증착 공정을 진행하고자 할 때, 즉 기판(2)의 일부 영역에 증착층의 높이가 다른 소자를 형성하고자 할 때, 구동부를 구동하여 제 1 및 제 2 회전축(15-1 및 15-2)을 도 5에 도시된 화살표 방향으로 회전시키며, 따라서 제 1 및 제 2 셔터 부재(15-21, 15-22)가 회전하여 방착판(6)의 중앙부에 형성된 개구로부터 벗어난 위치로 이동한다.
이러한 상태에서 제 3 셔터 부재(15-23)는 기판(2)의 소정 영역에 대응하고 있으며, 따라서 증착원(도 1의 1)에서 분사된 증착 재료 증기는 기판(2)의 전체 영 역 중에서 제 3 셔터 부재(15-23)와 대응하는 부분을 제외한 영역에 도달하게 된다. 그 결과 제 3 셔터 부재(15-23)에 대응하는 기판 영역에 형성된 증착층의 높이는 다른 영역에 형성된 증착층의 높이와 다르게 나타난다.
도 7은 본 발명에 따른 증착 장치에 장착된 셔터 장치의 또다른 구성을 도시한 도면으로서, 셔터 장치(15A)가 제 1 및 제 2 셔터 부재(15A-21 및 15A-23)로 이루어져 있음을 도시하고 있다.
제 1 셔터 부재(15A-21)는 그 전체 면이 방착판(6)의 중앙부에 형성된 개구와 대응하며, 제 1 셔터 부재(15A-21) 상부에 위치하는 제 2 셔터 부재(15A-23)는 기판(2)의 일부 영역, 즉 방착판(6)의 중앙부에 형성된 개구의 일부에 대응하는 면적을 가진다. 또한, 제 1 및 제 2 셔터 부재(15A-21 및 15A-23)를 각각 회전시키는 제 1 회전축(15A-1)과 제 2 회전축(15A-3)은 독립적으로 구동한다.
본 셔터 장치에서의 제 2 셔터 부재(15A-23)의 구조와 기능은 도 5 및 6에 도시된 제 3 셔터 부재(15-23)의 구조 및 기능과 동일하며, 따라서 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
이상과 같은 구조로 이루어진 셔터 장치를 구비한 증착 장치를 이용할 경우, 유입되는 증착 재료 증기를 전체적으로 제어하여 동일 기판의 모든 영역에 동일한 높이의 증착층을 형성할 수 있음은 물론, 증착 재료 증기를 부분적으로 제어할 수 있어 소정의 영역에만 다른 영역에 형성된 증착층과 다른 높이를 갖는 증착층을 형성할 수 있다.
따라서, 동일 기판을 이용하여 다른 규격(높이)의 증착층을 포함하는 여러 종류의 (테스트) 소자를 제조할 수 있어 공정을 간략화하고 기판을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
위에 설명된 예시적인 실시예는 제한적이기보다는 본 발명의 모든 관점들 내에서 설명적인 것이 되도록 의도되었다. 따라서 본 발명은 본 기술 분야의 숙련된 자들에 의하여 본 명세서 내에 포함된 설명으로부터 얻어질 수 있는 많은 변형과 상세한 실행이 가능하다. 다음의 청구범위에 의하여 한정된 바와 같이 이러한 모든 변형과 변경은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.

Claims (3)

  1. 챔버, 챔버 내부에 위치하는 증착원을 포함하며, 챔버 내부에 장착된 기판 표면 상에 증착막을 형성하는 증착 장치에 있어서,
    증착원과 기판 사이에 설치되어 기판으로의 증착 재료 증기의 흐름을 부분적으로 제어하는 셔터 장치를 포함하는 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 셔터 장치는,
    챔버의 상부 부재 또는 방착판에 회전 가능한 상태로 각각 설치된 제 1 및 제 2 회전축;
    제 1 및 제 2 회전축에 각각 연결되어 챔버의 상부 부재에 장착된 기판의 전체 면에 대응하는 제 1 및 제 2 셔터 부재;
    챔버의 상부 부재 또는 방착판에 회전 가능한 상태로 설치되며, 제 1 및 제 2 회전축과 독립적으로 구동하는 제 3 회전축; 및
    제 3 회전축에 연결되며, 기판의 일부분에 대응하는 제 3 셔터 부재를 포함하는 증착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 셔터 장치는,
    챔버의 상부 부재 또는 방착판에 회전 가능한 상태로 설치된 제 1 회전축;
    제 1 회전축에 연결되어 챔버의 상부 부재에 장착된 기판의 전체 면에 대응 하는 제 1 셔터 부재;
    챔버의 상부 부재 또는 방착판에 회전 가능한 상태로 설치되며, 제 1 회전축과 독립적으로 구동하는 제 2 회전축; 및
    제 2 회전축에 연결되며, 기판의 일부분에 대응하는 제 2 셔터 부재를 포함하는 증착 장치.
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