KR20120002140A - 증착 장치용 캐니스터 및 이를 이용한 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증착 장치용 캐니스터 및 이를 이용한 증착 장치에 관한 것으로, 증착 챔버로 공급되는 반응 가스에 함유된 소스 물질의 양을 균일하게 할 수 있으며, 소스 물질의 공급 안정성을 향상시킬 수 있는 증착 장치용 캐니스터 및 이를 이용한 증착 장치에 관한 것이다.
본 발명은 소스 물질을 기화시키기 위한 본체; 상기 본체를 가열하기 위한 가열 수단; 및 상기 본체의 하부에 위치하는 온도 측정 수단을 포함하는 증착 장치용 캐니스터에 관한 것이다.
또한 본 발명은 증착 챔버; 상기 증착 챔버로 반응 가스를 공급하기 위한 캐니스터; 및 상기 캐니스터로 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어 가스 저장부를 포함하며, 상기 캐니스터는 본체, 상기 본체를 가열하기 위한 가열 수단 및 상기 본체의 하부에 위치하는 온도 측정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치에 관한 것이다.

Description

증착 장치용 캐니스터 및 이를 이용한 증착 장치{Canister for deposition apparatus and Deposition Apparatus using same}
본 발명은 증착 장치용 캐니스터 및 이를 이용한 증착 장치에 관한 것으로, 증착 챔버로 공급되는 반응 가스에 함유된 소스 물질의 양을 균일하게 할 수 있으며, 소스 물질의 공급 안정성을 향상시킬 수 있는 증착 장치용 캐니스터 및 이를 이용한 증착 장치에 관한 것이다.
평판 표시 장치(Flat Panel Display device)는 경량 및 박형 등의 특성으로 인하여, 음극선관 표시 장치(Cathode-ray Tube Display device)를 대체하는 표시 장치로 사용되고 있으며, 대표적인 예로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device; LCD)와 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting diode Display device; OLED)가 있다. 이 중, 유기전계발광 표시장치는 액정표시장치에 비하여 휘도 특성 및 시야각 특성이 우수하고 백라이트(Backlight)를 필요로 하지 않아 초박형으로 구현할 수 있다는 장점이 있다.
상기 유기전계발광 표시장치는 구동 방법에 따라 수동 구동(Passive matrix) 방식과 능동 구동(Active matrix) 방식으로 나뉘는데, 능동 구동 방식은 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 사용하는 회로를 가진다.
상기 박막트랜지스터는 일반적으로 소오스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역을 포함하는 반도체층, 게이트 전극, 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함한다. 상기 반도체층은 다결정 실리콘(polycrystalline silicon; poly-si) 또는 비정질 실리콘(amorphous silicon; a-si)으로 형성할 수 있으나, 상기 다결정 실리콘의 전자이동도가 비정질 실리콘의 그것보다 높아 현재는 다결정 실리콘을 주로 적용하고 있다.
상기 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 결정화하는 방법 중 하나로 금속을 이용한 결정화 방법이 있으며, 상기 금속을 이용한 결정화 방법은 금속 타겟에 플라즈마를 인가하여 증착하는 스퍼터링(Sputtering) 공정 또는 금속 촉매를 포함하는 반응 가스를 이용하여 화학적인 방법으로 기판 상에 금속 촉매의 원자층을 형성하는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 공정 등에 의해 기판 상에 금속 촉매를 증착하고, 상기 금속 촉매를 시드(seed)로 상기 비정질 실리콘을 결정화함으로써, 비교적 낮은 온도에서 빠른 시간 내에 결정화시킬 수 있는 장점을 가지고 있다.
상기와 같은 금속 촉매를 이용한 결정화법은 균일한 결정을 얻기 위하여, 매 증착 공정마다 동일한 양의 금속 촉매를 포함하는 반응 가스가 증착 챔버로 유입되어야 한다.
따라서, 통상적인 증착 장치는 증착 챔버로 반응 가스를 공급하는 캐니스터에 온도 측정 수단을 통해 금속 촉매와 같은 소스 물질을 기화시키기 위한 본체의 내부 온도를 측정하여, 동일한 압력 및 온도에서 상기 소스 물질이 기화될 수 있도록 함으로써, 매 증착 공정 시 기화되는 소스 물질의 양이 균일하도록 한다.
그러나, 상기와 같은 증착 장치용 캐니스터는 온도 측정기에 기화된 소스 물질이 응축되어, 본체의 내부 온도를 정확하게 측정할 수 없게 되므로, 증착 챔버로 공급되는 반응 가스에 함유된 소스 물질의 양이 불균일하게 되어 각 증착 공정을 통해 기판 상에 증착되는 금속 촉매의 양이 불균일하게 되는, 즉 상기 증착 챔버로 공급되는 소스 물질의 공급 안정성이 저하되어 매 증착 공정에 의해 기판 상에 형성되는 막에 포함되는 금속 촉매의 양이 불균일 해지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 캐니스터의 내부 구조를 변경하여, 기화된 소스 물질이 온도 측정 수단에 응축되지 않도록 함으로써, 상기 소스 물질이 기화되는 본체의 내부 온도를 정확하게 측정할 수 있는 증착 장치용 캐니스터 및 이를 이용한 증착 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 소스 물질을 기화시키기 위한 본체; 상기 본체를 가열하기 위한 가열 수단; 및 상기 본체의 하부에 위치하는 온도 측정 수단을 포함하는 증착 장치용 캐니스터에 의해 달성된다.
또한 본 발명의 상기 목적은 증착 챔버; 상기 증착 챔버로 반응 가스를 공급하기 위한 캐니스터; 및 상기 캐니스터로 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어 가스 저장부를 포함하며, 상기 캐니스터는 본체, 상기 본체를 가열하기 위한 가열 수단 및 상기 본체의 하부에 위치하는 온도 측정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명에 따른 증착 장치용 캐니스터 및 이를 이용한 증착 장치는 캐니스터의 본체의 내부 온도를 측정하기 위한 온도 측정 수단이 상기 본체의 하부에 위치하도록 하여, 기화된 소스 물질이 상기 온도 측정 수단에 응축되지 않도록 함으로써, 소스 물질의 공급 안정성을 향상시켜 매 증착 공정에 의해 기판 상에 형성되는 막에 포함되는 금속 촉매의 양이 균일하도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치용 캐니스터를 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 증착 장치용 캐니스터를 이용한 증착 장치를 나타낸 개략도이다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 이에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해될 것이다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소를 나타낼 것이며, 도면에 있어서 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치용 캐니스터를 나타낸 개략도이며, 도 2는 도 1에 도시된 증착 장치용 캐니스터를 이용한 증착 장치를 나타낸 개략도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치는 기판(S)에 증착 공정을 수행하기 위한 증착 챔버(210), 상기 증착 챔버(210)로 소스 물질을 공급하기 위한 캐니스터(canister, 100) 및 상기 캐니스터(100)에 캐리어 가스(carrier gas)를 공급하기 위한 캐리어 가스 공급부(300)를 포함한다.
상기 캐니스터(100)는 매 증착 공정마다 소스 물질을 기화시키고, 상기 캐리어 가스 공급부(300)로부터 공급된 캐리어 가스와 기화된 소스 물질을 혼합한 반응 가스를 상기 증착 챔버(210)로 공급하기 위한 것으로, 소스 물질을 기화시키기 위한 본체(110), 상기 본체(110)를 가열하기 위한 가열 수단(120) 및 상기 본체(110)의 내부 온도를 측정하기 위한 온도 측정 수단(130)을 포함한다. 여기서, 상기 소스 물질은 원자층 증착 공정에 사용되는 금속 파우더(powder) 또는 액상의 유기물일 수 있다.
상기 가열 수단(120)은 상기 본체(110)를 가열하여, 상기 본체(110)에 공급된 소스 물질을 기화시키기 위한 것으로, 상기 본체(110)의 외측에 위치할 수 있으나, 도 1 및 2에 도시된 바와 달리, 상기 본체(110)의 외벽에 내장될 수도 있다.
상기 온도 측정 수단(130)은 상기 본체(110)의 내부 온도를 측정하여, 소스 물질을 기화시키는 동안 상기 본체(110)가 일정 내부 온도를 유지할 수 있도록 하기 위한 것으로, 상기 본체(110)의 내부 온도를 용이하게 모니터링(monitoring)할 수 있도록 열전대(thermo-couple)과 같은 온도 센서일 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치의 캐니스터(100)는 상기 온도 측정 수단(130)에 의해 측정된 온도에 따라 상기 가열 수단(120)을 제어하기 위한 온도 제어부(135)를 더 포함할 수 있다.
상기 캐니스터(100)는 별도의 소스 저장부(140) 없이, 상기 본체(110)에 소스 물질을 저장한 후, 매 증착 공정 시 상기 소스 물질의 일부를 기화시킬 수 있으나, 매 증착 공정 시 소스 물질이 동일 환경에서 기화될 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같이, 소스 물질을 저장하기 위한 소스 저장부(140)를 포함할 수 있으며, 상기 소스 저장부(140)로부터 상기 본체(210)로 공급되는 소스 물질의 양을 제어하기 위한 제 1 공급 제어 수단(410)을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 공급 제어 수단(410)은 상기 본체(110)와 소스 저장부(140)를 연결하는 제 1 배관(P1)에 위치하는 제 1 밸브(V1) 및 상기 제 1 밸브(V1)의 개폐를 제어하기 위한 제 1 제어부(C1)을 포함한다. 여기서, 상기 제 1 제어부(C1)는 상기 제 1 배관(P1)을 통해 상기 본체(110)로 공급되는 소스 물질의 양에 따라 상기 제 1 밸브(V1)의 개폐를 제어하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 매 증착 공정 시 1회 기화될 소스 물질의 양만이 상기 본체(110)로 공급되도록 한다.
상기 증착 챔버(210)는 상기 캐니스터(100)로부터 공급된 반응 가스를 이용하여 상기 기판(S)에 증착 공정을 수행하기 위한 것으로, 상기 반응 가스를 상기 증착 챔버(210) 내부로 유입시키는 유입구(220), 상기 반응 가스를 기판(S) 상에 균일하게 분사하기 위한 샤워 헤드(225), 상기 기판(S)을 지지하기 위한 지지척(240) 및 상기 잔존하는 반응 가스를 배출하기 위한 배출구(230)를 포함한다. 여기서, 상기 증착 챔버(100)는 원자층 증착 공정을 위한 원자층 증착(ALD) 챔버일 수 있으며, 원활한 원자층 증착 공정을 위하여, 상기 지지척(240)는 상기 기판(S)을 일정 온도로 유지하기 위한 온도 유지부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 1 및 2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치를 이용한 증착 공정을 설명하면, 캐니스터(100)의 본체(110)와 소스 저장부(140) 사이에 위치하는 제 1 배관(P1)의 제 1 밸브(V1)을 개방하여 상기 본체(110)로 일정양의 소스 물질이 공급되도록 한다.
이어서, 상기 제 1 밸브(V1)를 폐쇄하여 상기 본체(110)로 소스 물질이 공급되는 것을 차단하고, 상기 가열 수단(120)을 이용하여 상기 소스 물질을 기화시킨다. 여기서, 상기 본체(110)는 상기 본체(110)의 하부에 위치하는 온도 측정 수단(130)에 의해 내부 온도가 측정되어 모니터링(monitoring)되고, 상기 가열 수단(120)은 상기 온도 측정 수단(130)에 의해 측정된 온도에 따라 제어된다.
본 발명의 실시 예에서는 제 1 밸브(V1)를 폐쇄한 이후, 소스 물질을 기화시키는 것으로 설명하고 있으나, 상기 소스 물질의 기화 공정은 상기 소스 물질을 상기 본체(110)에 공급되는 공정과 동시에 이루어질 수 있다.
다음으로, 상기 본체(110)와 캐리어 가스 공급부(300) 사이의 제 2 배관(P2)를 통해 상기 본체(110)로 캐리어 가스를 공급하여, 상기 기화된 소스 물질과 캐리어 가스가 혼합된 반응 가스를 생성한다. 여기서, 상기 제 2 배관(P2) 상에 상기 캐리어 가스의 공급을 제어하기 위한 제 2 공급 제어 수단(420)이 위치하도록 하여, 상기 본체(110)로 소스 물질이 공급되는 순간에는 캐리어 가스가 상기 본체(110) 내부로 유입되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본체(110)와 증착 챔버(210)를 연결하는 제 3 배관(P3)에 제 3 공급 제어 수단(430)이 위치하도록 하여, 상기 본체(110) 내부에서 소스 물질의 기화 및 반응 가스가 생성되는 동안에는 상기 증착 챔버(210)로 불완전한 상태의 반응가스가 공급되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 공급 제어 수단(420)은 제 2 밸브 및 상기 제 2 밸브의 개폐를 제어하는 제 2 제어부를 포함할 수 있으며, 상기 제 3 공급 제어 수단(430)은 제 3 밸브 및 상기 제 3 밸브의 개폐를 제어하기 위한 제 3 제어부를 포함할 수 있다.
계속해서, 상기 제 3 밸브를 개방하여, 기화된 소스 물질과 캐리어 가스가 혼합된 반응 가스가 상기 증착 챔버(210)로 공급되도록 한다. 상기 증착 챔버(210)로 공급된 반응 가스는 상기 증착 챔버(210)의 유입구(120)와 샤워헤드(225)를 통해 기판(S) 상에 균일하게 분사되며, 상기 기판(S)에 증착되지 않은 반응 가스는 배출구(230)을 통해 상기 증착 챔버(210) 외부로 배출된다.
본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치는 도 2에 도시되지는 않았지만, 상기 기판(S)에 증착되지 않은 반응 가스를 용이하게 배출할 수 있도록 상기 배출구(230)에 배기 펌프(미도시)를 위치시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치는 증착 챔버(210)의 증착 공정이 완료된 이후, 상기 증착 챔버(210) 및 제 3 배관(P3)에 잔존하는 반응 가스를 제거하기 위하여, 상기 캐리어 가스 공급부(300)와 제 2 공급 제어 수단(420)의 제 2 밸브 사이와 상기 증착 챔버(210)와 제 3 공급 제어 수단(430)의 제 3 밸브 사이를 연결하는 제 4 배관(P4) 및 상기 제 4 배관(P4) 상에 위치하는 제 4 공급 제어 수단(440)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 4 공급 제어 수단(440)은 상기 제 2 공급 제어 수단(420) 및 제 3 공급 제어 수단(430)과 동일하게, 상기 제 4 배관(P4) 상에 위치하는 제 4 밸브 및 상기 제 4 밸브의 개폐를 제어하기 위한 제 4 제어부를 포함할 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치용 캐니스터 및 이를 이용한 증착 장치는 소스 물질이 기화되는 상기 캐니스터의 본체의 내부 온도를 측정하기 위한 온도 측정 수단을 상기 본체의 하부에 위치하도록 함으로써, 상기 본체에 의해 기화된 소스 물질 및 상기 소스 물질을 포함하는 반응 가스가 상기 온도 측정 수단에 응축되지 않도록 한다.
100 : 캐니스터 110 : 본체
120 : 가열 수단 130 : 온도 측정 수단
135 : 온도 제어부 210 : 증착 챔버
300 : 캐리어 가스 공급부
P1 ~ P4 : 제 1 내지 제 4 배관

Claims (20)

  1. 소스 물질을 기화시키기 위한 본체;
    상기 본체를 가열하기 위한 가열 수단; 및
    상기 본체의 하부에 위치하는 온도 측정 수단을 포함하는 증착 장치용 캐니스터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 측정 수단은 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치용 캐니스터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 물질은 금속 파우더인 것을 특징으로 하는 증착 장치용 캐니스터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 물질을 본체에 공급하기 위한 소스 저장부를 더 포함하는 증착 장치용 캐니스터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 본체와 소스 저장부 사이에 위치하며, 상기 본체에 공급되는 소스 물질을 제어하기 위한 제 1 공급 제어 수단을 더 포함하는 증착 장치용 캐니스터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 공급 제어 수단은 상기 본체와 소스 저장부를 연결하는 제 1 배관 상에 위치하는 제 1 밸브 및 상기 제 1 밸브의 개폐를 제어하기 위한 제 1 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치용 캐니스터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 측정 수단에 의해 측정된 온도에 따라 상기 가열 수단을 제어하기 위한 온도 제어부를 더 포함하는 증착 장치용 캐니스터.
  8. 증착 챔버;
    상기 증착 챔버로 반응 가스를 공급하기 위한 캐니스터; 및
    상기 캐니스터로 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어 가스 저장부를 포함하며,
    상기 캐니스터는 본체, 상기 본체를 가열하기 위한 가열 수단 및 상기 본체의 하부에 위치하는 온도 측정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 온도 측정 수단은 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 캐니스터는 상기 본체로 소스 물질을 공급하기 위한 소스 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 소스 물질은 금속 파우더인 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 캐니스터는 상기 본체와 소스 저장부 사이에 위치하며, 상기 본체에 공급되는 소스 물질을 제어하기 위한 제 1 공급 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 공급 제어 수단은 상기 본체와 소스 저장부를 연결하는 제 1 배관 상에 위치하는 제 1 밸브 및 상기 제 1 밸브의 개폐를 제어하기 위한 제 1 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스 저장부와 캐니스터의 본체 사이에 위치하는 제 2 공급 제어 수단 및 상기 캐니스터의 본체와 증착 챔버 사이에 위치하는 제 3 공급 제어 수단을 더 포함하는 증착 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 공급 제어 수단은 상기 캐리어 가스 저장부와 본체를 연결하는 제 2 배관 상에 위치하는 제 2 밸브 및 상기 제 2 밸브의 개폐를 제어하기 위한 제 2 제어부를 포함하며, 상기 제 3 공급 제어 수단은 상기 본체와 증착 챔버를 연결하는 제 3 배관 상에 위치하는 제 3 밸브 및 상기 제 3 밸브의 개폐를 제어하기 위한 제 3 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 공급 제어 수단과 제 3 공급 제어 수단은 각각 상기 본체의 상부와 캐리어 가스 저장부 또는 증착 챔버 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스 저장부와 제 2 공급 제어 수단 사이와 상기 증착 챔버와 제 3 공급 제어 수단 사이를 연결하는 제 4 배관 및 상기 제 4 배관 상에 위치하는 제 4 공급 제어 수단을 더 포함하는 증착 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 4 공급 제어 수단은 상기 제 4 배관 상에 위치하는 제 4 밸브 및 상기 제 4 밸브의 개폐를 제어하기 위한 제 4 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  19. 제 8 항에 있어서,
    상기 캐니스터는 상기 온도 측정 수단에 의해 측정된 온도에 따라 상기 가열 수단을 제어하기 위한 온도 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  20. 제 8 항에 있어서,
    상기 증착 챔버는 원자층 증착 공정을 위한 ALD 증착 챔버인 것을 특징으로 하는 증착 장치.
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