KR20090072438A - 증착 원료 공급 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템 - Google Patents

증착 원료 공급 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템 Download PDF

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KR20090072438A
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Abstract

본 발명은 증착 원료 공급 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템에 관한 것으로, 캐리어 가스를 제공하는 캐리어 가스 공급부와, 분말 형태의 증착 원료가 저장되고, 상기 캐리어 가스에 의해 분말 형태의 증착 원료를 배출하는 분말 저장부 및 상기 분말 저장부에 저장된 상기 증착 원료를 비산시키는 분말 비산부를 구비하는 증착 원료 공급 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템을 제공한다. 이와 같이 분말 저장부 내에 분말 형태의 증착 원료를 비산시키는 분말 비산부를 두어 분말 저장부 내에서 정전기에 의한 증착 원료의 뭉침 현상을 방지할 수 있다.
유기 분말, 비산, 분진, 블레이드, 회전, 구동축

Description

증착 원료 공급 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템{Apparatus for supplying deposition meterial and film depositing system having the same}
본 발명은 증착 원료 공급 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템에 관한 것으로, 분말 형태의 증착 원료를 분진 상태로 부유시켜 일정 량의 분말 형태의 증착 원료를 제공할 수 있는 증착 원료 공급 장치와, 일정량의 증착 원료를 제공받아 박막을 증착하는 증착 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 유기 박막 증착 장치는 수 ㎛ 이하로 건조된 분말 형태의 유기 원료를 기화시켜 기판상에 유기 박막을 형성하였다. 즉, 챔버 내측에서 상기 분말을 기화시켜 챔버 내의 기판에 박막을 증착하였다.
도 1은 종래의 유기 박막 증착 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 유기 박막 증착 장치는 반응 챔버(10)와, 반응 챔버(10) 상부에 배치된 기판(20)과, 반응 챔버(10) 하부에 소정의 증착 원료(40)가 저장된 도가니(30)를 포함한다.
여기서, 기판(20)에 소정의 유기 박막을 증착하기 위해서는 도가니(30)를 가열시켜 도가니(30) 내부의 증착 원료(40)를 증발시키고, 증발된 증착 원료가 기판(20)에 증착되도록 한다.
이와 같은 종래의 유기 박막 증착 장치를 통해 증착을 할 경우, 도가니(30) 내에 저장할 수 있는 증착 원료의 양이 한정되어 있어 매 증착 공정마다 도가니(30) 내에 증착 원료를 새로 넣어 주거나, 수 내지 수십 번의 증착 공정 후에 도가니 내부에 증착 원료를 새로 주입해야 하는 문제가 발생한다. 이때, 도가니(30) 내부에 증착 원료를 새로 주입하기 위해서는 증착공정을 중지한 다음, 챔버(10)내의 도가니(30)에 증착 원료를 주입해야 한다. 따라서, 연속적인 박막 증착공정이 이루어지지 않고, 공정의 수율이 떨어지는 문제가 발생한다. 또한, 도가니(30)를 통해 기화되는 증착 원료의 량이 매 기판마다 일정하지 않기 때문에 박막 재현성이 나빠지는 문제가 발생한다. 이는 다량의 증착 원료를 도가니(30)를 통해 가열시켜 박막을 증착하기 때문이다. 그리고, 도가니(30)의 개구부 폭이 좁기 때문에 기판(20)상에 균일한 박막 증착이 어려워지는 문제가 발생한다.
이에 최근에는 별도의 공급 장치를 이용하여 일정량의 분말 형태의 증착 원료를 챔버에 제공하고, 챔버 내에서 기판에 분사되기 전에 분말 형태의 증착 원료를 기화시켜 기판에 분사하여 박막을 증착한다. 이때, 분말 형태의 증착 원료는 저장부에 저장되어 있고, 저장부에 저장된 증착 원료는 캐리어 가스에 의한 압력차를 이용하여 챔버에 제공된다.
이경우, 저장부 내의 분말들 간에 발생한 정전기력에 의해 분말 뭉침 현상이 발생한다. 이로 인해 분말들의 입도가 균일하지 못하여 캐리어 가스를 통해 제공되는 분말 형태의 증착 원료의 량이 균일하지 못하는 문제가 발생한다.
이에 본 발명은 저장부 내부에서 상기 분말을 비산시켜 캐리어 가스를 통해 제공되는 분말 형태의 증착 원료의 입도를 균일하게 하여 챔버 내부로 제공되는 증착 원료의 량을 일정하기 유지할 수 있는 증착 원료 공급 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 캐리어 가스를 제공하는 캐리어 가스 공급부와, 분말 형태의 증착 원료가 저장되고, 상기 캐리어 가스에 의해 분말 형태의 증착 원료를 배출하는 분말 저장부 및 상기 분말 저장부에 저장된 상기 증착 원료를 비산시키는 분말 비산부를 구비하는 증착 원료 공급 장치를 제공한다.
상기 분말 비산부는, 상기 분말 저장부 내측에 마련된 적어도 하나의 블레이드와, 구동력을 생성하는 구동부와, 상기 구동력을 상기 블레이드에 전달하는 구동축부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 블레이드는 상기 분말 저장부의 하측 바닥 영역에 위치하고, 합성 수지, 금속 또는 금속 합금으로 제작되는 것이 효과적이다.
상기 분말 저장부는 상기 증착 원료의 크기보다 작은 직경을 갖는 복수의 홀을 구비하고, 상기 분말 저장부의 저장 공간의 하측 영역에 위치하고, 분말 저장부의 하측 바닥 영역에 위치하는 상기 블레이드 상부에 마련된 필터부를 더 구비하는 것이 가능하다.
상기 구동축부는, 상기 블레이드와 상기 구동부 간을 연결하는 구동축과, 상기 구동축을 지지하고, 상기 분말 저장부를 밀봉시키는 실링부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 구동축은 상기 블레이드의 중심부에 인입 장착되고,
상기 구동축과 상기 블레이드 간을 고정시키는 고정부재를 포함하는 것이 효과적이다.
상기 구동축은 봉 형태의 복수의 구동축과, 상기 복수의 구동축간을 연결하는 복수의 기어부를 포함할 수도 있다.
상기 실링부는, 상기 구동축을 지지하는 베어링부와, 상기 구동축을 감싸는 하우징과, 상기 구동축과 상기 하우징 사이에 마련된 적어도 하나의 마그네틱 시일을 포함하는 것이 가능하다.
상기 캐리어 가스 공급부는, 상기 캐리어 가스의 유량을 제어하는 유량 제어부와, 상기 캐리어 가스를 분말 저장부에 제공하는 파이프부와, 상기 파이프부의 개폐를 제어하는 밸브부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 분말 형태의 증착 원료를 제공받아 박막을 증착하는 증착 장치 및 캐리어 가스를 제공하는 캐리어 가스 공급부와, 상기 분말 형태의 증착 원료가 저장되고, 상기 캐리어 가스에 의해 상기 증착 원료를 상기 증착 장치에 배출하는 분말 저장부 그리고 상기 분말 저장부에 저장된 상기 증착 원료를 비산시키는 분말 비산부를 구비하는 박막 공급 장치를 포함하는 박막 증착 시스템을 제공한다.
상기 캐리어 가스 공급부는, 상기 캐리어 가스의 유량을 제어하는 유량 제어부와, 상기 캐리어 가스를 상기 증착 장치와 상기 분말 저장부에 제공하는 파이프부와, 상기 파이프부의 개폐를 제어하는 밸브부를 포함하는 것이 효과적이다.
상기 파이프부 내부를 퍼지하는 퍼지부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 분말 비산부는, 상기 분말 저장부 내측에 마련된 적어도 하나의 블레이드와, 구동력을 생성하는 구동부와, 상기 구동력을 상기 블레이드에 전달하는 구동축부를 포함하는 것이 효과적이다.
또한, 본 발명에 따른 캐리어 가스를 통해 분말 저장부에 저장된 분말 형태의 증착 원료를 증착 장치에 제공하는 박막 증착 시스템의 박막 증착 방법에 있어서, 상기 증착 장치에 기판을 로딩시키는 단계와, 상기 분말 저장부 내의 상기 증착 원료를 비산시키는 단계와, 상기 캐리어 가스를 통해 비산된 상기 증착 원료의 일부를 상기 증착 장치에 제공하는 단계와, 상기 증착 원료를 기화시켜 상기 기판에 분사하는 단계를 포함하는 박막 증착 방법을 제공한다.
상기 분말 저장부 내에 회전하는 블레이드가 구비되고, 상기 블레이드를 비산을 위한 회전 속도로 회전시켜 상기 증착 원료를 비산시키는 것이 바람직하다.
상기 증착 원료를 상기 증착 장치에 제공하는 단계 이후, 상기 증착 원료의 비산을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것이 가능한다.
상기 증착 원료를 비산시키지 않는 동안 상기 블레이드를 상기 증착 원료의 뭉침 방지를 위한 회전 속도로 회전시키는 것이 바람직하다.
상기 뭉침 방지를 위한 회전 속도는 1 내지 20 RPM이고, 상기 상기 비산을 위한 회전 속도는 20 내지 1000RPM인 것이 효과적이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 분말 저장부 내에 분말 형태의 증착 원료를 비산시키는 분말 비산부를 두어 분말 저장부 내에서 정전기에 의한 증착 원료의 뭉침 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 증착 원료를 분진 형태로 비산시켜 캐리어 가스의 유량 제어에 의해 배출(토출)되는 증원 원료의 량을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 분말 비산부로 분말 형태의 증착 원료를 저어주기 때문에 증착 원료의 형상을 일정하게 유지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 시스템의 블록도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 분말 공급부의 분해 사시도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 도 2의 A 영역의 확대 개념도이다. 도 5 내지 도 7은 일 실시예의 변형예에 따른 분말 공급부의 단면 개념도이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 박막 증착 시스템은 유기 박막을 증착하는 증착 장치(100)와, 증착 장치(100)에 분말 형태의 증착 원료을 제공하는 분말 공급 장치(1000)를 구비한다.
상기 증착 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 반응 공간을 갖는 챔버(110)와, 챔버(110) 내에 마련되어 기판(101)이 안치되는 기판 안치부(120)와, 분말 공급 장치(1000)로부터 제공된 분말 형태의 유기 원료를 기화시켜 기판(101)에 분사하는 분사부(130)를 포함한다. 그리고, 챔버(110) 내부의 잔류 가스를 배기하는 배기부(140)를 더 구비한다.
여기서, 분사부(130)는 가열 수단을 구비하고, 회전한다. 이를 통해 분사 부(130)는 분말 형태의 증착 원료를 기화시키고, 기화된 증착 원료를 기판(101)에 고르게 분사시킬 수 있다. 이때, 기화된 증착 원료가 기판(101)에 흡착되어 유기 박막이 형성된다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 챔버(110) 외측에 가열 수단이 마련되어 분말 형태의 증착 원료를 기화시킨 다음 기화된 증착 원료가 분사부(130)에 제공될 수도 있다. 또한, 기판(101) 상에 형성되는 박막은 분말 형태의 증착 원료에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 챔버(110) 내측으로 기화된 증착 원료가 제공될 수도 있다. 여기서, 분말 형태의 증착 원료는 단일의 재료일 수 있고, 소정의 분순물이 포함된 재료일 수 있다.
또한, 도시되지 않았지만, 증착 장치(100)는 기판 안치부(120) 또는 분사부(130)를 회전시키기 위한 회전 수단을 더 구비할 수도 있다. 또한, 챔버(110)의 일측에는 기판(101)의 입출입을 위한 출입구가 더 마련될 수도 있다. 또한, 상기 기판 안치부(120)는 상하로 이동할 수 있다.
분말 공급 장치(1000)는 캐리어 가스를 제공하는 캐리어 가스 공급부(1100)와, 분말 형태의 증착 원료가 저장되어 캐리어 가스에 따라 분말 형태의 증착 원료를 상기 증착 장치에 제공하는 분말 저장부(1200) 및 상기 분말 저장부(1200) 내의 분말 형태의 증착 원료를 비산시키는 분말 비산부(1300)를 구비한다.
캐리어 가스 공급부(1100)는 캐리어 가스가 저장된 가스 저장부(1110)와, 캐리어 가스의 유량을 제어하는 유량 제어부(1120)와, 캐리어 가스를 분말 저장부(1200)와 증착 장치(100)에 제공하는 복수의 파이프부(1130)를 구비한다.
상기의 캐리어 가스 저장부(1110)는 캐리어 가스가 저장된 탱크이다. 본 실 시예에서는 캐리어 가스로 비휘발성 가스를 사용하는 것이 효과적이다. 즉, 캐리어 가스로는 질소(N2) 가스, 아르곤(Ar) 가스 및 헬륨(He) 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
유량 제어부(1120)는 캐리어 가스 저장부(1110)로 부터 제공되는 캐리어 가스의 유량을 조절하여 파이프부(1130)에 제공한다. 이를 위해 본 실시예에서는 유량 제어부(1120)로 질량 유량계(Mass Flow Controller; MFC)를 사용하는 것이 바람직하다.
복수의 파이프부(1130)는 유량 제어부(1120)에서 연장된 제 1 파이프(1131)와, 상기 제 1 파이프(1131)와 분말 저장부(1200) 사이를 연통시키는 제 2 파이프(1132)와, 상기 제 1 파이프(1131)와 상기 증착 장치(100) 사이를 연통시키는 제 3 파이프(1133)와, 개폐 동작을 통해 상기 제 1 파이프(1131)의 개구율을 조절하는 제 1 밸브(1134)와, 개폐 동작을 통해 제 2 파이프(1132)의 개구율을 조절하는 제 2 밸브(1135)와, 제 1 및 제 3 파이프(1131, 1133)를 연결하는 제 3 밸브(1136)를 구비한다.
본 실시예에서는 캐리어 가스 공급부(1100)에서 제공되는 캐리어 가스에 의해 증착 장치(100)에 제공되는 분말 형태의 증착 원료의 량이 조절된다. 파이프부(1130)에 캐리어 가스가 흐르게 되면 분말 저장부(1200) 내의 압력이 변화되고, 이로인해 분말 저장부(1200) 내의 분말 형태의 증착 원료가 캐리어 가스에 의해 파이프부(1130)로 이동하여 증착 장치(100)에 제공된다. 이때, 캐리어 가스의 유량과 상기 제 1 내지 제 3 밸브(1134, 1135, 1136)의 개폐 순간을 조절하여 공급되는 증 착 원료의 량을 다양하게 제어할 수 있다. 여기서, 제 2 밸브(1135)에 의해 제 2 파이프(1132)의 개구율이 제어되고, 이로인해 분말 저장부(1200)에 제공되는 캐리어 가스의 량이 조절될 수 있고, 캐리어 가스에 의해 분말 저장부(1200)로 부터 출력되는 분말 형태의 증착 원료의 량이 조절될 수 있다.
분말 저장부(1200)는 도 3에 도시된 바와 같이 내부 저장 공간을 갖는 원통 형상으로 제작된다. 물론, 분말 저장부(1200)의 형상은 이에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 즉, 다각 통 형상, 타원 통 형상, 원뿔 형상 및 타각 뿔 형상등으로 제작될 수 있다. 분말 저장부(1200)는 합성 수지로 제작될 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 알루미늄(Al) 및 서스(SUS)와 같은 금속 또는 합금으로 분말 저장부(1200)를 제작할 수 있다.
분말 저장부(1200)는 내부가 비어 있는 몸통부(1210)와, 몸통부(1210) 상측에 마련된 덮개부(1220)와, 몸통부(1210) 하측에 마련된 바닥부(1230)를 구비한다. 몸통부(1210)에 덮개부(1220)와 바닥부(1230)가 조립되어 저장 공간을 갖는 원통 형상의 분말 저장부(1200)가 제작된다. 이때, 덮개부(1220)와 바닥부(1230)는 개폐가 가능하도록 몸통부(1210)에 조립되는 것이 효과적이다. 이는 분말 저장부(1200)의 덮개부(1220)를 분리하여 저장 공간 내에 분말 형태의 증착 원료를 재충전할 수 있다. 또한, 바닥부(1230)를 분리하여 저장 공간 하측에 마련된 분말 비산부(1300)를 유지보수할 수 있다. 덮개부(1220)와 바닥부(1230)는 소정의 고정 부재를 통해 상기 몸통부(1210)에 고정되고, 덮개부(1220)와 바닥부(1230) 사이에는 몸통부(1210)의 밀봉을 위한 밀봉 부재가 더 구비될 수 있다. 그리고, 덮개부(1220)에 는 제 2 파이프(1132)가 관통하는 관통홀이 마련된다. 즉, 상기 덮개부(1220)의 관통홀을 통해 제 2 파이프(1132)가 분말 저장부(1200)의 저장 공간 내측으로 인입된다. 또한, 바닥부(1230)에는 분말 비산부(1300)가 관통하는 관통홀이 마련된다.
분말 비산부(1300)는 분말 저장부(1200)의 저장 공간 내측에 마련된 블레이드(1310)와, 구동력을 생성하는 구동부(1320)와, 구동력을 블레이드(1310)에 전달하는 구동축부(1330)를 구비한다.
블레이드(1310)는 중심부와, 중심부에서 연장된 복수의 판 형상의 날개를 구비한다. 이때, 날개는 구동축부(1330)에 대하여 소정 기울기로 경사진 것이 바람직하다. 도 3에서는 4개의 날개를 갖는 블레이드(1310)가 도시되었다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 블레이드(1310)의 날개는 2개 이상인 것이 효과적이다. 상기 날개의 개수는 날개의 폭과 날개의 경사진 기울기에 따라 다양할 수 있다. 이때, 경사 각도는 10 내지 80도 범위 내인 것이 효과적이다. 본 실시예에서는 상기 블레이드(1310)가 바닥부(1230) 인접 영역에 위치하는 것이 효과적이다. 즉, 저장 공간의 하측 영역에 위치한다. 이를 통해 자중에 의해 저장 공간 하측으로 내려온 분말 형태의 증착 원료를 비산시킬 수 있다. 블레이드(1310)가 구동축부(1330)의 구동력에 의해 회전하고, 블레이드(1310)의 회전력에 의해 생성된 바람으로 인해 분말 형태의 증착 원료가 저장 공간 중심 영역 및 상측 영역으로 비산될 수 있다. 즉, 분말 형태의 증착 원료가 분진 형태로 저장 공간 내에서 날리게 된다. 여기서, 상기 블레이드(1310)의 회전력을 조절하여 비산되는 증착 원료의 비산 높이를 자유롭게 조절할 수 있다. 따라서, 증착 원료를 공급하는 구간에는 블레이드(1310)의 회전력 을 최대가 되도록 하고, 증착 원료를 공급하지 않는 동안에는 블레이드(1310)의 회전력을 최대 회전력보다 작게 한다. 상술한 블레이드(1310)는 플라스틱과 같은 합성 수지로 제작될 수 있다. 물론 이에 한정되지않고, 알루미늄(Al), 티탄(Ti) 및 서스(SUS)와 같은 금속 또는 합금 금속을 사용하여 제작할 수 있다.
구동부(1320)는 구동력 즉, 회전력을 생성한다. 본 실시예에서는 구동부(1320)로 모터를 사용할 수 있다. 따라서, 모터의 회전력은 구동축부(1320)를 통해 블레이드(1310)에 제공된다.
본 실시예의 구동축부(1330)는 분말 저장부(1200)를 관통하여 블레이드(1310)와 구동부(1320) 간을 연결하는 구동축(1331)과, 상기 구동축(1331)을 지지하고 분말 저장부(1200)의 저장 공간을 밀봉시키는 실링부(1332)를 구비한다.
구동축(1331)는 봉 형태로 제작된다. 이때, 블레이드(1310)의 중심에는 상기 구동축(1331)가 장착 또는 삽입되는 장착부가 마련된다. 예를 들어 블레이드(1310)의 중심부에 오목홈이 마련되고, 상기 오목홈 내측으로 봉 형태의 구동축부(1331)가 장착된다. 이때, 구동축(1331)과 블레이드(1310) 간을 결합 고정시키기 위한 별도의 고정 부재가 마련될 수 있다. 예를 들어 구동축(1331)과 블레이드(1310) 간을 관통하는 고정 핀을 사용할 수 있다. 이를 통해 구동축(1331)의 회전력이 블레이드(1310)에 제공될 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 나사 또는 볼트와 같은 부재를 통해 구동축(1331)과 블레이드(1310)가 고정될 수 있다.
실링부(1332)는 도 4에 도시된 바와 같이 구동축(1331)과 분말 저장부(1200)의 바닥부(1230) 사이에 마련된 제 1 베어링부(1332-1)와, 상기 분말 저장부(1200) 의 바닥부(1230)의 외측면에 장착되어 구동축(1331)을 감싸는 하우징(1332-2)과, 상기 하우징(1332-2)과 구동축(1331) 사이에 마련된 적어도 하나의 마그네틱 시일(1332-3)과, 하우징(1332-2)과 구동축(1331) 사이에 마련된 제 2 베어링부(1332-4)를 구비한다. 그리고, 도시되지 않았지만, 하우징(1332-2)과 분말 저장부(1200)의 바닥부(1230) 사이에는 오링과 같은 밀봉 부재가 마련된다. 이와 같이 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 배어링부(1332-1)를 통해 구동축(1331)을 지지하고, 마그네틱 시일(1332-3)을 통해 분말 저장부(1200) 내부 공간의 밀봉을 유지할 수 있다. 도 4에서는 실링부(1332)가 분말 저장부(1200)의 외측에 형성됨이 도시되었다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 상기 실링부(1332)가 상기 분말 저장부(1200) 내측 즉, 저장 공간 내에 마련될 수 있다.
상술한 분말 공급 장치(1000)는 상술한 설명에 한정되지 않고, 다양한 변형예가 가능하다.
앞선 실시예에서는 파이프부(1130)의 제 2 파이프(1132)를 통해 유량 제어부(1120)의 캐리어 가스가 분말 저장부(1200) 내측으로 공급된다. 또한, 제 2 파이프(1132)를 통해 분말 저장부(1200)의 분말 형태의 증착 원료가 캐리어 가스에 실려 배출된다. 즉, 단일의 파이프를 통해 캐리어 가스를 유입받고, 분말 형태의 증착 원료를 배출한다.
이에 한정되지 않고, 도 5에 도시된 변형예에서와 같이 파이프부(1130)는 분말 형태의 증착 원료가 배출되는 별도의 제 4 파이프(1137)를 더 구비하여 캐리어 가스의 유입과 증착 원료의 배출을 서로 다른 파이프로 실시할 수 있다. 이때, 제 4 파이프(1137)의 개구율을 조절하는 제 4 밸브(1138)를 더 구비한다. 즉, 도 5에서와 같이 제 2 파이프(1132)와, 제 2 밸브(1135)를 통해 캐리어 가스를 분말 저장부(1200)에 공급하고, 제 4 파이프(1137)와 제 4 밸브(1138)를 통해 분말 형태의 증착 원료를 배출한다. 이때, 제 4 밸브(1138)를 통해 제 3 파이프(1137)의 개구율을 조절하여 배출되는 증착 원료의 량을 조절할 수 있다. 그리고, 캐리어 가스의 공급 량 조절을 위해 상기 제 1 밸브(1134)와 제 3 밸브(1136)의 사이 공간(즉, 제 2 파이프(1132)와 제 4 파이프(1137) 사이 영역)에 제 5 밸브(1139)가 더 마련될 수 있다. 이를 통해 제 1 내지 제 4 밸브(1134, 1135, 1136, 1138)을 모두 개방하는 경우 챔버(110)로 직접 유입되는 캐리어 가스의 유입량을 조절할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 변형예에서와 같이 분말 비산부(1300)는 복수의 블레이드를 구비할 수 있다. 즉, 분말 비산부(1300)는 제 1 및 제 2 블레이드(1310a, 1310b)를 구비한다. 이때, 구동축부(1330)는 구동부(1320)의 구동력을 전달하는 제 1 구동축(1331a)과, 제 1 구동축(1331a)의 구동력을 변환시키는 제 1 기어부(1331b)와, 제 1 기어부(1331b)의 양측에 접속되어 변화된 구동력을 전달하는 제 2 및 제 3 구동축(1331-c, 1331-d)과, 제 2 및 제 3 구동축(1331-c, 1331-d)에 각기 접속된 제 2 및 제 3 기어부(1331-e, 1331-f)와, 제 2 기어부(1331-e)와 제 1 블레이드(1330a)에 접속된 제 4 구동축(1331-g)과, 제 3 기어부(1331-f)와 제 2 블레이드(1330b)에 접속된 제 5 구동축(1331-h)을 구비한다. 이와 같이 제 1 구동축(1331a)의 구동력이 분산되어 제 1 및 제 2 블레이드(1310a, 1310b)를 회전시킬 수 있다. 이를 통해 단일의 구동부(1320)를 통해 두개의 블레이드를 회전시킬 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 블레이드(1310a, 1310b)의 회전력은 서로 동일한 것이 바람직하다. 하지만 회전력이 서로 다를 수도 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 블레이드(1310a, 1310b)는 분말 저장부(1200)의 바닥부(1230)에 대하여 수평하게 배치된다. 하지만 이에 한정되지않고, 바닥부(1230)에 대하여 일정 각도를 갖고 경사지게 배치될 수도 있다. 이를 통해 분진 발생을 위해 생성되는 바람의 각도를 다양하게 조절할 수 있다.
또한, 도시되지 않았지만, 상기 제 1 및 제 2 블레이드(1310a, 1310b)가 서로 다른 구동부(1320)에 접속된 서로 다른 구동축에 의해 구동될 수 있다. 이는 적어도 2개의 관통홀이 분말 저장부(1200)의 바닥부(1230)에 형성되고, 이 관통홀을 관통하여 구동축들이 블레이드에 접속될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 분말 저장부(1200) 내측에 필터부(1240)가 마련될 수 있다. 이때, 필터부(1240)는 복수의 홀이 형성된 판 형상으로 제작된다. 여기서, 상기 홀은 분말 형태의 증착 원료의 크기보다 작은 직경을 갖는 것이 효과적이다. 필터부(1240)는 블레이드(1310) 상측에 위치하는 것이 효과적이다. 이를 통해 블레이드(1310)가 회전하지 않은 경우(예를 들어 분말의 추가 공급시), 분말들이 필터부(1240)에 의해 블레이드(1310) 상측으로 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 물론 이때, 블레이드(1310)가 회전하는 경우 발생되는 바람은 상기 홀을 통해 제공되어 분말 형태의 증착 원료를 비산시킬 수 있게 된다. 필터부(1240)는 분말 저장부(1200)의 하측 영역에 위치하되, 상기 블레이드(1310) 바로 위에 위치하는 것이 바람직하다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 캐리어 가스 공급부(1100)의 파이프부(1130)의 퍼지를 위한 퍼지부(1140)를 더 구비할 수 있다. 퍼지부(1140)는 퍼지 가스 공급부(1141)와, 퍼지 가스를 제 1 파이프(1131)에 제공하는 퍼지 파이프(1142)와, 퍼지 파이프(1142)의 개폐를 조절하는 퍼지 밸브(1143)를 구비한다. 이를 통해 제 1 파이프(1131) 내에 퍼지 가스를 제공하여 제 1 파이프(1131) 내의 잔류 물질 및 불순물을 외부로 퍼지할 수 있다.
하기에서는 상술한 분말 공급 장치를 이용한 증착 원료 공급과 이를 통한 박막 증착 방법을 설명한다.
먼저, 증착 장치의 챔버(110) 내측의 기판 안치부(120)에 기판(101)을 안치시킨다. 이때, 분말 공급 장치(1000)의 분말 비산부(1300) 내의 블레이드(1310)는 제 1 회전 속도로 회전한다. 즉, 분말 형태의 증착 원료가 비산되지 않고, 고르게 혼합될 수 있는 속도로 블레이드를 회전시킨다. 이를 통해 분말 저장부(1200) 내의 증착 원료들의 뭉침 현상을 방지할 수 있다. 따라서 상기 제 1 회전속도는 1 내지 20 RPM 인 것이 효과적이다. 즉, 상기 범위보다 클 경우에는 분말이 심하게 날릴 수 있다. 이는 과도한 회전수에 의해 소비 전력이 증가하는 문제가 발생한다.
이어서, 유량 제어부(1120)에 의해 캐리어 가스가 분말 저장부(1200)에 제공된다. 이때, 제 2 밸브(1135)를 개방시킨다. 그리고, 블레이드(1310)를 제 2 회전 속도로 회전시킨다. 즉, 분말 형태의 증착 원료가 비산되는 속도로 블레이드(1310)를 회전시킨다. 이를 통해 분말 저장부(1200) 내의 증착 원료들을 비산시킨다. 여기서, 제 2 회전 속도는 20 내지 1000RPM 인 것이 효과적이다. 상기 범위보다 작을 경우에는 증착 원료가 비산되지 않을 수 있다. 또한, 상기 범위보다 클 경우에는 비산되는 증착 원료의 비산 높이가 높아지게 되어 증착 원료가 캐리어 가스에 의해 외부로의 배출이 원활히 수행되지 않을 수 있다. 이와 같이 제 2 회전 속도로 회전하는 블레이드(1310)에 의해 비산된 증착 원료는 캐리어 가스에 의해 개방된 제 2 밸브(1135)를 통해 증착 장치(100)의 분사부(130)에 제공된다. 이때, 제 2 밸브(1135)의 개폐 정도에 따라 제공되는 증착 원료의 량이 변화될 수 있다.
분사부(130)에 제공된 증착 원료는 분사부(130)의 가열 수단에 의해 가열되어 기화된다. 그리고, 기화된 증차 원료는 챔버(110) 내의 기판(101)에 분사되어 기판 표면에 박막을 형성한다. 이때, 제 2 밸브(1135)를 닫고 블레이드(1310)를 제 1 회전 속도로 회전시킨다.
본 발명은 상기에서 서술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 유기 박막 증착 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 시스템의 블록도.
도 3은 일 실시예에 따른 분말 공급부의 분해 사시도.
도 4는 일 실시예에 따른 도 2의 A 영역의 확대 개념도.
도 5 내지 도 7은 일 실시예의 변형예에 따른 분말 공급부의 단면 개념도.
<도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명>
100 : 증착 장치 1000 : 분말 공급 장치
1100 : 캐리어 가스 공급부 1120 : 유량 제어부
1130 : 파이프부 1200 : 분말 저장부
1300 : 분말 비산부 1310 : 블레이드
1320 : 구동부 1330 : 구동축부
1331 : 구동축 1332 : 실링부

Claims (18)

  1. 캐리어 가스를 제공하는 캐리어 가스 공급부;
    분말 형태의 증착 원료가 저장되고, 상기 캐리어 가스에 의해 분말 형태의 증착 원료를 배출하는 분말 저장부; 및
    상기 분말 저장부에 저장된 상기 증착 원료를 비산시키는 분말 비산부를 구비하는 증착 원료 공급 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분말 비산부는,
    상기 분말 저장부 내측에 마련된 적어도 하나의 블레이드와,
    구동력을 생성하는 구동부와,
    상기 구동력을 상기 블레이드에 전달하는 구동축부를 포함하는 증착 원료 공급 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 블레이드는 상기 분말 저장부의 하측 바닥 영역에 위치하고, 합성 수지, 금속 또는 금속 합금으로 제작된 증착 원료 공급 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 분말 저장부는 상기 증착 원료의 크기보다 작은 직경을 갖는 복수의 홀을 구비하고, 상기 분말 저장부의 저장 공간의 하측 영역에 위치하고, 분말 저장부의 하측 바닥 영역에 위치하는 상기 블레이드 상부에 마련된 필터부를 더 구비하는 증착 원료 공급 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 구동축부는, 상기 블레이드와 상기 구동부 간을 연결하는 구동축과, 상기 구동축을 지지하고, 상기 분말 저장부를 밀봉시키는 실링부를 포함하는 증착 원료 공급 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 구동축은 상기 블레이드의 중심부에 인입 장착되고,
    상기 구동축과 상기 블레이드 간을 고정시키는 고정부재를 포함하는 증착 원료 공급 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 구동축은 봉 형태의 복수의 구동축과, 상기 복수의 구동축간을 연결하는 복수의 기어부를 포함하는 증착 원료 공급 장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 실링부는, 상기 구동축을 지지하는 베어링부와, 상기 구동축을 감싸는 하우징과, 상기 구동축과 상기 하우징 사이에 마련된 적어도 하나의 마그네틱 시일을 포함하는 증착 원료 공급 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐리어 가스 공급부는,
    상기 캐리어 가스의 유량을 제어하는 유량 제어부와, 상기 캐리어 가스를 분말 저장부에 제공하는 파이프부와, 상기 파이프부의 개폐를 제어하는 밸브부를 포함하는 증착 원료 공급 장치.
  10. 분말 형태의 증착 원료를 제공받아 박막을 증착하는 증착 장치; 및
    캐리어 가스를 제공하는 캐리어 가스 공급부와, 상기 분말 형태의 증착 원료가 저장되고, 상기 캐리어 가스에 의해 상기 증착 원료를 상기 증착 장치에 배출하는 분말 저장부 그리고 상기 분말 저장부에 저장된 상기 증착 원료를 비산시키는 분말 비산부를 구비하는 박막 공급 장치를 포함하는 박막 증착 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 캐리어 가스 공급부는,
    상기 캐리어 가스의 유량을 제어하는 유량 제어부와, 상기 캐리어 가스를 상 기 증착 장치와 상기 분말 저장부에 제공하는 파이프부와, 상기 파이프부의 개폐를 제어하는 밸브부를 포함하는 박막 증착 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 파이프부 내부를 퍼지하는 퍼지부를 더 포함하는 박막 증착 시스템.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 분말 비산부는,
    상기 분말 저장부 내측에 마련된 적어도 하나의 블레이드와, 구동력을 생성하는 구동부와, 상기 구동력을 상기 블레이드에 전달하는 구동축부를 포함하는 박막 증착 시스템.
  14. 캐리어 가스를 통해 분말 저장부에 저장된 분말 형태의 증착 원료를 증착 장치에 제공하는 박막 증착 시스템의 박막 증착 방법에 있어서,
    상기 증착 장치에 기판을 로딩시키는 단계;
    상기 분말 저장부 내의 상기 증착 원료를 비산시키는 단계;
    상기 캐리어 가스를 통해 비산된 상기 증착 원료의 일부를 상기 증착 장치에 제공하는 단계; 및
    상기 증착 원료를 기화시켜 상기 기판에 분사하는 단계를 포함하는 박막 증 착 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 분말 저장부 내에 회전하는 블레이드가 구비되고,
    상기 블레이드를 비산을 위한 회전 속도로 회전시켜 상기 증착 원료를 비산시키는 박막 증착 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 증착 원료를 상기 증착 장치에 제공하는 단계 이후,
    상기 증착 원료의 비산을 정지시키는 단계를 더 포함하는 박막 증착 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 증착 원료를 비산시키지 않는 동안 상기 블레이드를 상기 증착 원료의 뭉침 방지를 위한 회전 속도로 회전시키는 박막 증착 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 뭉침 방지를 위한 회전 속도는 1 내지 20 RPM이고, 상기 상기 비산을 위한 회전 속도는 20 내지 1000RPM인 박막 증착 방법.
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