KR20070119962A - 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일렬로 배열된 점증발원의 증발높이를 조절하여 대면적 기판에 대하여 박막의 균일도를 유지할 수 있고, 유기물의 사용효율을 높일 수 있는 박막 제작을 위한 포인트 어레이 증발원에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 박막 제작을 위한 포인트 어레이 증발원은 상면은 개방되어 있고 내부에 증착용 물질을 담는 도가니 및 도가니를 가열하는 가열장치를 포함하는 점증발원을 일렬로 배열하여 형성된 박막 제작을 위한 증발원에 있어서, 점증발원에서 증착물질이 퍼져나가는 높이가 각각 다르도록 형성된다.

점증발원, 증발원, 메탈 소스, 증착

Description

박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원{Point array evaporator for vapor deposition of thin film}

도 1은 종래의 점증발원의 높이 변화 없이 일렬로 배열한 포인트 어레이 증발원의 정면도이다.

도 2는 종래의 도 1과 비교하여 기판의 크기가 커졌을 때 균일한 증착을 위해 점증발원이 추가되는 모습을 보여주는 포인트 어레이 증발원의 정면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점증발원의 높이를 달리 하는 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원의 정면도이다.

도 4는 점증발원으로부터의 거리에 따른 증발 모습을 보여주는 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3과 비교하여 기판의 크기가 커졌을 때 균일한 증착을 위해 점증발원의 높이가 변하는 모습을 보여주는 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원의 정면도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 점증발원 사이의 간격이 다르도록 형성된 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원의 평면도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 점증발원에서 증착물질이 증발하는 면적이 다르도록 형성된 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원의 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20 : 증착물질 30 : 점증발원

32 : 도가니 34 : 가열장치

50 : 박막 100 : 기판

본 발명은 박막 증착을 위한 포인트(Point) 어레이(Array) 증발원에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일렬로 배열된 각 점증발원의 증발 높이를 달리하여 대면적 기판에 대하여 균일한 증착이 이루어지도록 하는 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원에 관한 것이다.

기상 증착 장치는 반도체 소자의 제작이나, 평판 디스플레이 소자의 제작에 널리 사용되고 있다. 증착물질을 증발시켜 기판에 박막을 형성하는 기상 증착은 주로 열 증착 공정에 의하여 고진공 챔버 내에서 이루어진다. 즉, 고진공의 챔버 내 상부에는 기판이 설치되고 하부에는 증발원이 설치되어, 증발원에 담긴 증착물질을 가열하여 증착물질이 증발되도록 하여 기체가 고진공에서 상승하여 기판에 닿게 되면 응고되면서 기판상에 박막을 형성하는 것이다.

대면적 기판을 증착시킬 때, 점증발원은 용량의 한계와 균일도의 문제를 가지므로 점증발원을 일렬로 배열한 후, 상부의 기판을 움직이거나 일렬로 배열된 점증발원을 움직여서 대면적 기판의 전면적에 대하여 증착을 시킨다. 일렬로 배열된 점증발원에 있어서 증착물질이 증발될 때, 바깥쪽 부분은 중앙에 비해서 증발된 기 체의 중첩되는 부분이 적기 때문에 박막의 균일도가 기판의 중앙보다 바깥쪽에서 현저하게 작아지게 된다

도 1은 종래의 점증발원의 높이 변화없이 일렬로 배열한 포인트 어레이 증발원의 정면도이고, 도 2는 종래의 도 1과 비교하여 기판의 크기가 커졌을 때 균일한 증착을 위해 점증발원이 추가되는 모습을 보여주는 포인트 어레이 증발원의 정면도이다. 대면적 기판을 증착시키기 위해서 점증발원은 일렬로 배열된다. 그러나, 전술한 바와 같이 박막의 균일도가 기판의 중앙에 비해서 바깥쪽에 현저하게 떨어지므로, 일렬로 배열된 점증발원의 길이는 기판의 폭 보다 상당히 커져야 한다. 도 2에 도시한 바와 같이 기판의 폭이 커지면 균일한 증착막을 형성하기 위하여 점증발원을 추가하여 배열하여야 한다.

이처럼 종래에는 대면적 기판에 대하여 균일한 증착막을 형성하기 위하여 기판의 폭 보다 배열된 점증발원의 길이가 상당히 커야 했기 때문에 증착물질의 사용효율이 떨어진다.

그리고, 배열되는 점증발원의 개수가 증가하므로 증발원으로부터 기판에 도달하는 복사열이 증가한다. 복사열 전달은 기판에 손상을 일으키거나 기판에 증착되는 박막의 균일도를 떨어뜨린다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은, 일렬로 배열된 점증발원에 있어서 증발물질이 퍼져나가는 높이를 다르게 함으로서 대면적 기판에 대하여 균일한 증착이 이루어지도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원은 상면은 개방되어 있고 내부에 증착용 물질을 담는 도가니 및 도가니를 가열하는 가열장치를 포함하는 점증발원을 일렬로 배열하여 형성된 박막 제작을 위한 증발원에 있어서, 점증발원에서 증착물질이 퍼져나가는 높이가 각각 다르도록 형성된다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점증발원(30)의 높이를 달리하는 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원의 정면도이다.

각 점증발원은 도가니(32)와 가열장치(34)를 포함하여 구성된다. 도가니(32)는 내부에 증착용 물질을 담는 것으로 상면이 개방되어 있고 측면과 하면은 닫혀 있는 형상이다. 도가니(32) 밖에는 도가니를 가열하여 증착용 물질을 증발시키는 가열장치(34)가 형성된다. 바람직하게, 가열장치(34)는 가열히터로 도가니 주변을 둘러싸 도가니를 가열한다.

본 발명의 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원은 일렬로 배열되는 점증발원(30)의 증발 높이를 달리하여 구성된다.

일렬로 배열되는 점증발원(30)의 길이는 종래처럼 기판(100)의 폭에 비하여 상당히 클 필요는 없고, 기판(100)의 폭을 포함할 수 있도록 약간 크게 형성함이 바람직하다.

그리고, 일렬로 배열된 점증발원(30)은 배열의 중앙에서 외곽으로 갈수록 점증발원(30)에서 증착물질(20)이 증발하여 퍼져나가는 높이가 높아지도록 형성함이 바람직하다. 따라서, 중앙에서 외곽으로 갈수록 기판(100)에서 증발원 사이의 수직거리가 짧아지게 된다.

도 4는 점증발원(30)으로부터의 거리에 따른 증발 모습을 보여주는 도면이다. 도면을 참조하여 본 발명에 따라 점증발원(30)의 높이를 달리하여, 대면적 기판(100)에 대하여 균일한 증착막을 형성하는 것을 설명한다.

도 4는 점증발원(30)에서 증착물질(20)이 증발되어 퍼져나가는 지점으로부터 기판(100)까지 거리가 가까운 경우(도 4의 좌)와 상대적으로 거리가 먼 경우(도 4의 우)를 나타낸다. 점증발원(30) 내 일정 위치에서 증발된 증착물질(20)은 점증발원(30)의 개구에서 기판(100)을 향하는 수직 방향을 중심으로 방사형으로 퍼져나간다. 방사형으로 퍼져나가기 때문에 증착물질(20)이 증발되어 퍼져나가는 지점으로부터 기판(100)까지 거리가 가까운 경우는 먼 경우보다 좁은 지역에 증착물질(20)이 기판(100)에 도달하게 된다. 같은 양의 증착물질(20)이 증발하여 더 좁은 지역에 증착물질(20)이 도달하므로 기판(100)의 단위 면적당 도달하는 증착물질(20)의 양은 거리가 가까운 경우 더 많아지게 된다.

증착물질(20)이 각 점증발원(30)에서 증착물질(20)이 증발하여 퍼져나가는 높이가 모두 같은 경우, 바깥쪽 부분은 중앙에 비해서 증발된 증착물질(20)의 중첩되는 부분이 적어진다. 따라서, 증발된 증착물질(20)이 기판(100)에 도달하여 증착할 때, 박막(20)의 균일도가 기판(100)의 중심보다 바깥쪽에서 현저하게 작아지게 된다.

본 발명에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이 일렬로 배열된 점증발원(30)에서 증착물질(20)이 증발하여 방사형으로 퍼져나가는 높이가 배열의 중앙에서 바깥으로 갈수록 높아지도록 형성한다. 따라서, 일렬로 배열된 점증발원(30) 각각에서 증착물질(20)이 증발하여 퍼져나갈 때 바깥쪽에는 중앙에 비해 각 점증발원(30)에서 증발한 증착물질(20)이 중첩되는 부분은 적으나, 기판(100)에 수직하는 지점의 점증발원(30)으로부터 기판(100)에 도달하는 단위 면적당 증착물질(20)의 양은 많아지게 된다. 따라서, 대면적 기판(100)에 대하여 기판(100)의 중앙에서 외곽을 걸 쳐 균일한 증착이 이루어지게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3과 비교하여 기판(100)의 크기가 커졌을 때 균일한 증착을 위해 점증발원(30)의 높이가 변하는 모습을 보여주는 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원의 정면도이다. 기판(100)의 크기가 커질수록 기판(100)의 바깥쪽 박막(20)의 균일도는 저하된다. 전술한 바와 같이 기판(100)과 점증발원(30) 사이의 거리가 가까울수록 기판(100)에 도달하는 단위 면적당 증착물질(20)의 양은 많아지게 된다. 따라서, 기판(100)의 크기가 커지면 일렬로 배열된 점증발원(30)에 있어서 중앙에서 외곽으로 갈수록 그 높이를 더 높게 한다면 별도의 점증발원(30)을 추가함이 없이 균일한 박막(20)을 형성할 수 있다.

물론, 점증발원(30)과 기판(100) 사이의 거리가 너무 가까우면 점증발원(30)으로부터 기판(100)에 복사열이 전달되어 기판(100)을 손상시킬 수 있으므로 유의하여야 한다. 그리고, 본 발명에 있어서도 기판(100)의 폭이 일렬로 배열된 점증발원(30)의 길이보다 커질 경우에는 점증발원(30)을 추가하여 배열함이 바람직하다. 전술한 바와 같이 일렬로 배열된 점증발원(30)의 길이는 기판(100)의 폭을 포함할 수 있도록 약간 큰 것이 바람직하기 때문이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 점증발원(30) 사이의 간격이 다른 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원의 평면도이다.

도시된 바와 같이 중앙에서 외곽으로 갈수록 점증발원(30) 사이의 간격이 좁아지도록 형성함이 바람직하다. 외곽으로 갈수록 그 간격이 좁아지므로 외곽으로 갈수록 증발원으로부터 증발물질이 증발하는 면적이 넓어진다. 따라서 간격이 일정 한 경우에 비해 더 많은 양의 증착물질(20)이 증발원의 외곽에서 증발한다. 따라서 점증발원(30)의 높이조절뿐만 아니라 점증발원(30)의 간격을 조절하여 기판(100)의 바깥쪽에 더 많은 양의 증착물질(20)이 도달할 수 있게 되어 균일한 증착막을 형성할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 점증발원(30)의 면적이 다른 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원의 평면도이다.

도시된 바와 같이 중앙에서 외곽으로 갈수록 점증발원(30)에서 증착물질(20)이 증발하는 면적이 넓어지도록 형성함이 바람직하다. 점증발원(30)의 높이조절뿐만 아니라 외곽으로 갈수록 증발하는 면적이 넓어지므로, 외곽으로 갈수록 더 많은 양의 증착물질(20)이 증발한다. 따라서 기판(100)의 바깥쪽에 더 많은 양의 증착물질(20)이 도달할 수 있게 되어 균일한 증착막을 형성할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원에 따 르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 일렬로 배열된 점증발원의 증발높이를 조절하여 대면적 기판에 대하여 균일한 증착막을 형성할 수 있다는 장점이 있다.

둘째, 기판에 비하여 일렬로 배열된 점증발원의 길이가 상당히 클 필요가 없으므로 증착물질의 사용효율을 높일 수 있다는 장점도 있다.

셋째, 점증발원의 높이가 일정한 경우에 비해 더 적은 개수의 점증발원을 이용하여 대면적 기판을 증착시킬 수 있으므로 증발원에서 기판에 도달하는 복사열의 양을 줄일 수 있다는 장점도 있다.

Claims (5)

1. 상면은 개방되어 있고 내부에 증착용 물질을 담는 도가니; 및

   상기 도가니를 가열하는 가열장치를 포함하는 점증발원을 일렬로 배열하여 형성된 박막 제작을 위한 증발원에 있어서,

   상기 점증발원에서 증착물질이 퍼져나가는 높이가 각각 다르도록 형성된 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 점증발원은 배열의 중앙에서 외곽으로 갈수록 점증발원에서 증착물질이 퍼져나가는 높이가 높아지도록 형성된 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 점증발원 사이의 간격은 모두 일정하고, 상기 점증발원에서 증착물질이 증발하는 면적은 모두 같도록 형성되는 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 점증발원 사이의 간격은 배열의 중앙에서 외곽으로 갈수록 좁아지도록 형성되는 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 점증발원에서 증착물질이 증발하는 면적이 배열의 중앙에서 외곽으로 갈수록 넓어지도록 형성되는 박막 증착을 위한 포인트 어레이 증발원.

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