KR20140078284A - 증착원 및 이를 포함하는 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

증착원 및 이를 포함하는 증착 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원은 기판 상에 증착되는 증착물을 분출하고, 제1 방향으로 연장되어 형성되는 도가니, 및 도가니 상에 형성되고, 복수개의 냉각판으로 이루어진 냉각 하우징을 포함하되, 냉각판 각각은 도가니의 중심부를 기준으로 대칭으로 형성되는 복수개의 냉각 유로를 포함한다.

Description

증착원 및 이를 포함하는 증착 장치 {Deposition source and Deposition appatatus using the same}
본 발명은 증착원 및 이를 포함하는 증착 장치에 관한 것이다.
표시 장치, 반도체, 태양 전지 등을 제작하는 공정에는 대부분 증착 공정이 포함된다. 예를 들어, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display) 및 전계 발광 표시 장치(Electro-Luminescence Display) 등에 포함된 다수의 박막은 증착 공정을 통해 형성된다.
다양한 종류의 증착 공정 중 증착물을 증발시켜 기판 상에 박막을 형성하는 기상 증착 공정은 주로 열 증착 공정에 의하여 진공 상태의 증착 챔버 내에서 이루어진다. 즉, 진공 상태의 증착 챔버 내부에 기판이 설치되고, 그 기판의 일면에 대향하는 증착원이 설치되어, 증착원의 도가니에 담긴 증착물을 대략 300℃에서 450℃로 가열하여 증착물이 증발되도록 함으로써, 기체 상태의 증착물이 진공에서 기판에 닿아 응고하게 되고, 이러한 과정으로 기판 상에 박막을 형성하는 것이다.
최근에는 기판의 대형화로 인하여, 이와 같은 기상 증착 공정으로 기판 상에 박막을 형성하는 경우, 일 방향으로 연장되어 길이가 길게 형성된 증착원이 일 방향과 수직이고 기판과 평행한 방향으로 이동하면서 기판 상에 증착물을 분출하는 방법이 이용되고 있다. 여기에서, 증착원은 기판의 단변 또는 장변의 길이에 대응하는 만큼 연장되어 형성될 수 있으므로, 기판이 대형화될수록 증착원의 길이가 길어질 수 있다. 이와 같이, 증착원의 길이가 길어지면, 히터의 균일도 및 열팽창 등의 요인으로 인하여, 증착원 내의 위치에 따라 온도 편차가 발생할 수 있고, 이와 같은 온도 편차는 증착원 내의 위치에 따라 증착물의 증발 속도 편차를 유발하여, 기판 상에 불균일한 두께의 박막을 형성시킬 수 있다. 이러한 불균일한 박막은 최종적으로 출하되는 제품의 특성을 저하시키거나 불량을 유발할 수 있다.
이에, 증착원의 도가니 상에 냉각 하우징을 설치하여 증착원 내의 위치에 따라 상이하게 냉각함으로써 증착원의 온도를 균일하게 조절할 수 있다. 여기에서, 냉각 하우징은 냉각 유로를 포함할 수 있고, 냉각 유로의 내부로 냉각 유체가 흘러 도가니를 냉각시킬 수 있다. 이 경우, 냉각 유로로 투입된 냉각 유체는 냉각 유로를 통과하여 흐르면서 도가니에서 방출된 열을 받아 가열되게 되므로, 냉각 유로의 공급구에서의 냉각 유체의 온도보다 냉각 유로의 배출구에서의 냉각 유체의 온도가 높게 된다. 이러한 냉각 유체의 온도 차이는 증착원 내의 위치에 따른 온도 편차를 유발하는 또 하나의 요인이 될 수 있으므로, 냉각 유로의 수 및 경로를 조절할 필요성이 있다. 또한, 냉각 유로를 통과하여 흐르는 냉각 유체의 유량에 따라 냉각 하우징의 냉각 효율이 달라질 수 있으므로, 냉각 유체의 유량을 조절하는 것도 필요할 수 있다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 도가니 상에 형성된 냉각 하우징에 포함된 냉각 유로의 수 및 경로와 냉각 유로를 통과하는 냉각 유체의 유량을 조절하여, 전체적으로 온도가 균일하게 유지될 수 있는 증착원을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 도가니 상에 형성된 냉각 하우징에 포함된 냉각 유로의 수 및 경로와 냉각 유로를 통과하는 냉각 유체의 유량을 조절하여, 전체적으로 온도가 균일하게 유지될 수 있는 증착원을 포함하는 증착 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원은 기판 상에 증착되는 증착물을 분출하고, 제1 방향으로 연장되어 형성되는 도가니, 및 도가니 상에 형성되고, 복수개의 냉각판으로 이루어진 냉각 하우징을 포함하되, 냉각판 각각은 도가니의 중심부를 기준으로 대칭으로 형성되는 복수개의 냉각 유로를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착원은 기판 상에 증착되는 증착물을 분출하고, 제1 방향으로 연장되어 형성되는 도가니; 및 도가니 상에 형성되고, 복수개의 냉각판으로 이루어진 냉각 하우징을 포함하되, 냉각판 각각은 냉각 유체가 흐르는 복수개의 냉각 유로를 포함하고, 냉각 유로 각각에는 냉각 유체의 유량을 조절하는 적어도 하나의 유량 조절기가 설치된다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치는 기판 상에 증착되는 증착물을 분출하고, 제1 방향으로 연장되어 형성되는 도가니, 및 도가니 상에 형성되고, 복수개의 냉각판으로 이루어진 냉각 하우징을 포함하는 증착원, 및 증착원에 대향하여 설치되고, 기판이 안착되는 기판 홀더를 포함하되, 냉각판 각각은 도가니의 중심부를 기준으로 대칭으로 형성된 복수개의 냉각 유로를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 증착원의 길이가 길어져도 증착원 내의 위치에 따른 온도 편차를 최소화하여 증착원에 의하여 형성되는 박막의 두께를 균일하게 할 수 있다.
또한, 증착 공정 중에 증착원 내의 위치에 따른 온도를 실시간으로 측정하고, 이를 반영하여 자동으로 증착원 내의 위치에 따른 온도를 조절함으로써, 시간적 및 비용적인 낭비를 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원의 제어부에 대한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원의 냉각 하우징이 포함하는 복수개의 냉각판 중 하나의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착원의 냉각 하우징이 포함하는 복수개의 냉각판 중 하나의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착원의 냉각 하우징이 포함하는 복수개의 냉각판 중 하나의 정면도이다.
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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치를 나타낸 모식도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치는 증착원(5000) 및 기판 홀더(2000)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치는 증착 챔버(1000), 마스크 조립체(4000), 이송부(6000), 및 냉각 유체 공급부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
증착 장치는 표시 장치, 반도체, 태양 전지 등을 제작하는 공정에 사용되는 장치일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 증착 장치는 기상 증착 공정을 수행하여 기판(3000) 상에 박막을 형성하는 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
증착원(5000)은 증착원(5000)에 담긴 증착물(5130)을 가열하여 증착물(5130)을 기체 상태로 분출할 수 있다. 분출된 증착물(5130)은 기판(3000) 상에 응고되어 박막을 형성할 수 있다. 증착원(5000)은 도가니(5100) 및 냉각 하우징(5300)을 포함할 수 있다. 증착원(5000)은 제1 방향으로 연장되어 형성될 수 있으며, 여기에서, 제1 방향은 증착원(5000)의 길이 방향일 수 있다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 제1 방향은 x 방향일 수 있다. 증착원(5000)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
기판 홀더(2000)는 증착원(5000)에 대향하여 설치될 수 있다. 기판 홀더(2000)는 외부에서 투입된 기판(3000)을 고정하는 기능을 수행할 수 있다. 기판 홀더(2000)는 고정 클립 또는 흡착판 등의 고정 수단(미도시)을 이용하여 기판(3000)을 기판 홀더(2000)의 일면 상에 안착시킬 수 있다.
증착 챔버(1000)는 증착 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하기 위한 것일 수 있다. 증착 챔버(1000)의 내부의 압력은 진공 펌프(미도시)에 의하여 진공 상태에 가깝게 유지될 수 있다. 진공 챔버의 내부에서 증착원(5000)은 하부에 위치하고, 기판 홀더(2000)는 상부에 위치할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 그 위치가 바뀔 수 있다. 증착 챔버(1000)는 기판(3000)의 반출입을 위한 반출입구(미도시) 및 증착 챔버(1000)의 내부의 압력을 제어하고 기판(3000) 상에 증착되지 않은 증착물(5130)을 배기시키기 위한 배기단(미도시)를 더 포함할 수 있다.
마스크 조립체(4000)는 기판 홀더(2000)와 증착원(5000) 사이에 위치할 수 있다. 마스크 조립에는 일정 패턴으로 형성된 복수개의 개구부를 포함할 수 있다. 마스크 조립체(4000)는 증착원(5000)으로부터 분출된 증착물(5130)이 복수개의 개구부를 통하여 기판(3000) 상에 일정 패턴으로 증착되도록 하기 위한 것일 수 있다.
이송부(6000)는 증착원(5000) 또는 기판 홀더(2000)와 연결되어 설치될 수 있다. 이송부(6000)는 증착원(5000) 또는 기판 홀더(2000)를 일정한 방향으로 이송시키기 위한 것일 수 있다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 이송부(6000)는 증착원(5000)과 연결되어 증착원(5000)을 증착원(5000)의 길이 방향에 수직이고 기판(3000)과 평행한 방향, 즉, y 방향으로 이송시킬 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 이송부(6000)가 기판 홀더(2000)에 연결되어 기판 홀더(2000)를 ? 방향으로 이송시킬 수도 있다.
이송부(6000)는 볼 스크류(ball screw, 6100), 가이드(6200), 및 모터(6300)를 포함할 수 있다. 볼 스크류(6100)는 증착원(5000)과 직접적으로 연결되고, 회전 운동을 함으로써 증착원(5000)이 직선 운동을 하도록 할 수 있다. 여기에서, 볼 스크류(6100)의 회전 방향에 주기적으로 변화를 줌으로써, 증착원(5000)이 왕복 운동을 하도록 할 수도 있다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 증착원(5000)은 y 방향 또는 ? 방향으로 왕복 운동할 수 있다. 가이드(6200)는 증착원(5000)의 하부에 위치하여 증착원(5000)의 이동 방향을 제어할 수 있다. 즉, 가이드(6200)는 증착원(5000)이 기울어지거나 이동 방향에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 모터(6300)는 볼 스크류(6100)를 회전시킬 수 있는 구동력을 제공할 수 있다.
냉각 유체 공급부는 증착원(5000)의 하부에 위치할 수 있다. 냉각 유체 공급부는 냉각 유체를 저장하고, 이를 냉각 하우징(5300), 구체적으로는 후술하는 냉각 유로(5320)에 공급할 수 있다. 여기에서, 냉각 유체는 냉각수일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 질소, 헬륨, 수소, 또는 이들의 조합 등과 같은 냉각 기체일 수도 있다. 냉각 유체 공급부는 증착 챔버(1000)의 외부와 연결되어, 외부로부터 지속적으로 냉각 유체를 공급받을 수 있다. 냉각 유체 공급부에 저장되는 냉각 유체의 온도는 외부로부터 기조절되어 공급될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 냉각 유체 공급부가 별도의 온도 조절기를 구비할 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 냉각 유체 공급부는 일정한 온도의 냉각 유체가 저장된 하나의 저장 챔버를 포함할 수 있다. 따라서, 냉각 하우징(5300)에 공급되는 냉각 유체의 온도는 모두 일정할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 냉각 유체 공급부는 복수개의 상이한 온도의 냉각 유체를 저장하는 복수개의 저장 챔버를 포함할 수 있다. 따라서, 냉각 하우징(5300)에 공급되는 냉각 유체의 온도는 증착원(5000) 내의 위치에 따라 상이할 수 있으며, 증착원(5000) 내의 위치에 따라 공급되는 냉각 유체의 온도를 조절할 수도 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원(5000)을 설명하기 위하여, 도 2 내지 도 5를 참조한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원(5000)을 나타낸 사시도이다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원(5000)의 제어부(7000)에 대한 블록도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원(5000)의 냉각 하우징(5300)이 포함하는 복수개의 냉각판(5310) 중 하나의 정면도이다. 설명의 편의 상, 도 1에 도시된 도면에 나타낸 각 엘리먼트와 실질적으로 동일한 엘리먼트는 동일 부호로 나타내고, 중복 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착원(5000)은 도가니(5100) 및 냉각 하우징(5300)을 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원(5000)은 유량 조절기(5400), 온도 센서(5200), 및 제어부(7000)를 더 포함할 수 있다.
도가니(5100)는 직육면체 형상을 가지고, 내부에 공간을 형성할 수 있다. 도가니(5100)의 내부 공간은 도가니 하우징(5110)으로 둘러싸일 수 있다. 도가니(5100)의 내부 공간에는 고체 또는 액체 상태의 증착물(5130)을 포함할 수 있다. 여기에서, 증착물(5130)은 유기 물질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 증착물(5130)은 도가니 하우징(5110)의 내부에 포함된 히터(5140)에 의하여 가열되어 승화되거나 증발되어 분출구(5120)를 통하여 도가니(5100)의 외부로 분출될 수 있다. 여기에서, 히터(5140)는 발열 코일 등의 가열 수단일 수 있고, 외부로부터 받은 전기 에너지를 열 에너지로 전환하여 도가니(5100) 내부의 증착물(5130)로 열전달을 할 수 있다. 도 3을 참조하면, 히터(5140)는 도가니 하우징(5110) 내부에 일정 거리만큼 이격되어 형성될 수 있다. 도가니(5100)의 외부로 분출된 증착물(5130)은 기판(3000) 상에 증착되어 박막을 형성할 수 있다.
도가니(5100)는 제1 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 여기에서, 제1 방향은 도가니(5100)의 길이 방향이라고 정의할 수 있다. 도 2에 도시된 예시적인 실시예에서, 제1 방향은 x 방향일 수 있다. 도가니(5100)가 제1 방향으로 연장됨으로 인하여, 도가니(5100)가 복수개의 분출구(5120)를 포함할 수 있고, 복수개의 분출구(5120)는 제1 방향으로 배열될 수 있다. 도 2에 도시된 예시적인 실시예에서, 복수개의 분출구(5120)가 일렬로 배열된 것을 도시하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 복수개의 열로 배열될 수도 있으며, 매트릭스 형태로 배열될 수도 있다.
도가니(5100)는 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 내부 공간을 포함할 수 있지만, 복수개의 내부 공간을 포함할 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 도 2에 도시된 도가니(5100)가 도가니(5100)의 길이 방향에 수직이고 기판(3000)에 평행한 방향, 즉, y 방향으로 복수개 나열되고, 이러한 복수개의 도가니(5100)가 일체형으로 형성되어 하나의 도가니(5100)가 될 수 있다. 이와 같은 경우, 냉각 하우징(5300)은 복수개의 내부 공간 사이에도 개재될 수 있다.
냉각 하우징(5300)은 도가니(5100) 상에 형성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 냉각 하우징(5300)은 도가니 하우징(5110)과 접촉하여 형성될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 냉각 하우징(5300)은 분출구(5120)가 형성된 도가니(5100)의 일면을 제외한 모든 면을 둘러쌀 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 냉각 하우징(5300)은 도가니(5100)를 둘러싸되, 분출구(5120)는 노출시킬 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 냉각 하우징(5300)은 도가니 하우징(5110)과 일체형으로 형성될 수 있다.
냉각 하우징(5300)은 복수개의 냉각판(5310)을 포함할 수 있다. 냉각판(5310) 각각은 도가니(5100)의 일면과 대응할 수 있다. 즉, 냉각판(5310) 각각은 그에 대응하는 도가니(5100)의 일면과 접촉하여 도가니(5100)에서 방출되는 열을 흡수할 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 냉각판(5310)은 도가니(5100)의 장측면(x-z 평면에 대응) 상에 2개, 단측면(y-z 평면에 대응) 상에 2개, 및 밑면(x-y 평면에 대응) 상에 1개로 총 5개일 수 있다. 다른 예시적인 실시예, 즉, 도 2에 도시된 도가니(5100)가 도가니(5100)의 길이 방향에 수직이고 기판(3000)에 평행한 방향, 즉, y 방향으로 3개 나열된 실시예에서, 냉각판(5310)은 도가니(5100)의 장측면 상에 2개, 단측면 상에 2개, 밑면 상에 1개, 및 내부 공간 사이에 2개로 총 7개일 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 냉각판(5310)은 도가니(5100)의 하나의 면 상에 2개 이상 존재할 수도 있다.
냉각판(5310)은 냉각 유로(5320)를 포함할 수 있다. 냉각 유로(5320)는 냉각판(5310) 내부에 파이프 형태로 형성될 수 있다. 냉각 유로(5320)는 냉각 유체 공급부로부터 냉각 유체를 공급받아 실질적으로 증착원(5000)에서 냉각 기능을 수행할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 도가니(5100)는 300℃에서 450℃로 가열되고, 냉각 유체는 상온, 예컨대 25℃ 또는 상온보다 낮은 온도를 가지므로, 고온에서 저온으로의 열전달에 의하여 냉각 유로(5320)가 형성된 영역에 대응하는 도가니(5100)의 영역이 냉각될 수 있다. 냉각 유로(5320)가 형성된 영역을 넓히기 위하여, 즉, 냉각판(5310)의 냉각 효율을 높이기 위하여, 냉각 유로(5320)는 여러 번 절곡되어 구불구불하게 형성될 수 있다.
복수개의 냉각판(5310) 각각은 복수개의 냉각 유로(5320)를 포함할 수 있다. 도 2 및 도 5에 도시된 예시적인 실시예에서, 하나의 냉각판(5310)은 두 개의 냉각 유로(5320)를 포함할 수 있다. 복수개의 냉각판(5310)은 증착원(5000)의 길이 방향 또는 폭 방향(길이 방향에 수직이고 기판(3000)에 평행한 방향)을 따라 나란히 형성될 수 있다. 복수개의 냉각판(5310) 각각에 형성된 복수개의 냉각 유로(5320)는 도가니(5100)의 중심부를 기준으로 대칭으로 형성될 수 있다. 여기에서, 도가니(5100)의 중심부는 도가니 하우징(5110)의 중심부를 의미할 수 있다. 또한, 도가니(5100)의 중심부를 기준으로 대칭이란 것은, 도가니(5100)의 중심부에 대응하는 냉각판(5310)의 중심부을 기준으로 대칭이라는 의미일 수 있다. 도 2에 도시된 예시적인 실시예에서, 전면에 보이는 도가니(5100)의 장측면 상의 냉각판(5310)은 도가니(5100)의 중심부에 대응하는 냉각판(5310)의 중심부, 즉, 도가니(5100)의 길이를 반으로 나눈 지점에 대응하는 냉각판(5310)의 중심부를 기준으로 냉각 유로(5320)가 좌우 대칭으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 냉각판(5310) 하나가 복수개의 냉각 유로(5320)를 포함하면, 냉각 유로(5320)의 길이, 즉, 공급구에서 배출구까지의 길이가 짧아지기 때문에, 도가니(5100)로부터 방출된 열에 의한 냉각 유체의 온도 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 냉각 유로(5320)의 공급구와 배출구에서의 냉각 유체의 온도 차이를 줄임으로써, 증착원(5000) 내의 위치에 따른 온도를 균일하게 조절할 수 있다. 또한, 대칭으로 형성된 복수개의 냉각 유로(5320) 각각을 개별적으로 조절함으로써, 증착원(5000)의 길이 방향 또는 폭 방향에 따른 온도를 균일하게 조절할 수 있다. 여기에서, 복수개의 냉각 유로(5320) 각각을 개별적으로 조절하는 하나의 방법에는, 상술하였듯이, 냉각 유체 공급부에서 상이한 온도의 냉각 유체를 증착원(5000) 내의 위치에 따라 공급하는 방법이 있을 수 있다. 즉, 증착원(5000) 내에서 온도가 상대적으로 높은 부분에는 낮은 온도의 냉각 유체를 공급하고, 증착원(5000) 내에서 온도가 상대적으로 낮은 부분에는 높은 온도의 냉각 유체를 공급하거나 냉각 유체의 공급을 일시적으로 중단하여 증착원(5000) 내의 위치에 따른 온도를 균일하게 조절할 수 있다. 복수개의 냉각 유로(5320) 각각을 개별적으로 조절하는 다른 하나의 방법에는, 냉각 유로(5320)의 공급구 및 배출구의 위치를 조절하는 방법이 있을 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다. 복수개의 냉각 유로(5320) 각각을 개별적으로 조절하는 또 다른 하나의 방법에는, 냉각 유로(5320)에 설치된 유량 조절기(5400)를 통하여 냉각 유로(5320)를 흐르는 냉각 유체의 유량을 조절하는 방법이 있을 수 있다. 이에 대한 상세한 설명도 후술하도록 한다.
복수개의 냉각 유로(5320) 각각은 냉각 유체가 공급되는 적어도 하나의 공급구 및 냉각 유체가 배출되는 적어도 하나의 배출구를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 공급구는 냉각판(5310)의 양단에 위치할 수 있고, 배출구는 냉각판(5310)의 중심부에 위치할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 배출구는 공급구 사이에 위치할 수 있다. 도 2 및 도 5에 도시된 예시적인 실시에에서는 화살표 방향으로 공급부 및 배출구를 표시하였다. 즉, 화살표가 냉각 유로(5320) 방향이면, 이에 대응하는 부분은 공급구이고, 화살표가 냉각 유로(5320)의 반대 방향이면, 이에 대응하는 부분은 배출구이다.
증착원(5000)은 양단 부분의 온도가 중심부의 온도보다 상대적으로 높을 수 있다. 따라서, 냉각 유체를 증착원(5000)의 양단에 대응하는 냉각판(5310)의 양단으로 공급하고 증착원(5000)의 중심부에 대응하는 냉각판(5310)의 중심부로 배출하면, 냉각판(5310)의 양단에서의 냉각 유체의 온도가 도가니(5100)로부터 방출된 열을 받은 냉각판(5310)의 중심부에서의 냉각 유체의 온도보다 낮을 수 있으므로, 열적 균형이 맞게 되어 증착원(5000) 내의 위치에 따른 온도를 균일하게 조절할 수 있다.
만약, 증착원(5000)은 중심부 부분의 온도가 양단의 온도보다 상대적으로 높을 경우, 냉각 유로(5320)의 공급구는 냉각판(5310)의 중심부에 위치할 수 있고, 배출구는 냉각판(5310)의 양단에 위치할 수 있다. 이와 같이, 증착원(5000) 내의 위치에 따른 온도 차이에 따라, 냉각 유로(5320)의 공급구 및 배출구의 위치를 조절하여, 증착원(5000) 내의 위치에 따른 온도를 균일하게 조절할 수 있다.
유량 조절기(5400)는 냉각 유로(5320)에 설치될 수 있다. 유량 조절기(5400)는 냉각 유로(5320)를 통하여 흐르는 냉각 유체의 유량을 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 유량 조절기(5400)는 냉각 유로(5320)의 공급구, 배출구, 또는 공급구 및 배출구에 설치될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 유량 조절기(5400)는 냉각판(5310) 내부에 설치될 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 유량 조절기(5400)는 냉각 유체 공급부에 설치될 수도 있다.
온도 센서(5200)는 도가니 하우징(5110) 내부 또는 도가니 하우징(5110) 상에 설치될 수 있다. 온도 센서(5200)는 도가니(5100)의 온도를 측정할 수 있다. 온도 센서(5200)는 복수개일 수 있으며, 점, 선, 또는 면 형상을 가질 수 있다. 온도 센서(5200)가 복수개일 경우, 복수개의 온도 센서(5200)는 증착원(5000) 내의 위치에 따른 온도를 측정할 수 있다. 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 온도 센서(5200)는 히터(5140) 사이에 위치할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(7000)는 온도 센서(5200)에서 측정된 온도와 미리 설정된 온도의 차이에 대응하여 유량 조절기(5400)를 조절할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명을 위하여, 도 4를 참조하면, 제어부(7000)는 온도 저장부(7200), 온도 비교부(7100), 및 온도 보정부(7300)를 포함할 수 있다.
온도 저장부(7200)는 증착원(5000) 내의 위치에 따라 미리 설정된 온도가 저장되고, 미리 설정된 온도는 온도 비교부(7100)로 제공된다. 여기에서, 미리 설정된 온도는 증착원(5000)의 위치에 무관하게 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 증착원(5000)의 위치에 따라 상이할 수도 있다.
온도 비교부(7100)는 온도 센서(5200)로부터 증착원(5000) 내의 위치에 따른 측정된 온도 및 온도 저장부(7200)로부터 증착원(5000) 내의 위치에 따른 미리 설정된 온도를 제공받을 수 있다. 온도 비교부(7100)는 동일한 위치의 측정된 온도 및 미리 설정된 온도를 비교하여 그 차이값을 계산할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 온도 비교부(7100)는 측정된 온도에서 미리 설정된 온도를 뺀 값을 계산할 수 있다. 온도 비교부(7100)에서 계산된 차이값은 온도 보정부(7300)로 제공될 수 있다.
온도 보정부(7300)는 온도 비교부(7100)로부터 제공된 차이값을 기반으로 차이값에 대응하는 위치의 유량 조절기(5400)를 조절할 수 있다. 여기에서, 차이값에 대응하는 위치란, 차이값을 계산할 때 사용된 측정된 온도 및 미리 설정된 온도에 대응하는 위치일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 차이값이 양수일 경우, 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 높다는 것을 의미하므로, 유량 조절기(5400)를 조절하여 냉각 유로(5320)를 통과하는 냉각 유체의 유량을 증가시켜 냉각 효율을 높일 수 있다. 이 경우, 차이값이 절대값이 커질수록 냉각 유체의 유량은 더 많이 증가될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 차이값이 음수일 경우, 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 낮다는 것을 의미하므로, 유량 조절기(5400)를 조절하여 냉각 유로(5320)를 통과하는 냉각 유체의 유량을 감소시켜 냉각 효율을 낮출 수 있다. 이 경우, 차이값의 절대값이 커질수록 냉각 유체의 유량은 더 많이 감소될 수 있다. 상술한 내용은, 냉각 유체의 유량이 증가할수록 냉각 효율이 증가한다는 가정 하에서 서술한 것으로, 실제 공정 조건에 맞는 냉각 유체의 유량을 선택하여 적용할 수도 있다.
이에 대하여 구체적인 예를 들어 설명하기 위하여, 도 5를 참조한다. 도 5의 냉각 하우징(5300)의 냉각판(5310)은 두 개의 냉각 유로(5320), 즉, 제1 냉각 유로(5320a) 및 제2 냉각 유로(5320b)를 포함하고, 각각의 냉각 유로(5320)에는 유량 조절기(5400)가 설치될 수 있다. 즉, 제1 냉각 유로(5320a)의 공급구에는 제1 유량 조절기(5400a), 제2 냉각 유로(5320b)의 공급구에는 제2 유량 조절기(5400b)가 설치될 수 있다. 여기에서, 증착원(5000)의 양단의 온도가 증착원(5000)의 중심부의 온도보다 높고, 특히, 증착원(5000)의 좌측 단부의 온도가 증착원(5000)의 우측 단부의 온도보다 높다고 한다면, 제어부(7000)는 제1 유량 조절기(5400a)를 조절하여 제1 냉각 유로(5320a)를 통과하는 냉각 유체의 유량을 제2 냉각 유로(5320b)를 통과하는 냉각 유체의 유량보다 많게 할 수 있다. 따라서, 증착원(5000)의 좌측 단부가 증착원(5000)의 우측 단부보다 냉각이 더 잘 되기 때문에, 증착원(5000)의 좌측 단부의 온도와 증착원(5000)의 우측 단부의 온도가 비슷하게 될 수 있다. 또한, 증착원(5000)의 양단에서 흐르는 냉각 유체의 온도는 증착원(5000)의 중심부에서 흐르는 냉각 유체의 온도보다 낮기 때문에, 증착원(5000)의 양단이 증착원(5000)의 중심부보다 냉각이 더 잘 될 수 있어, 증착원(5000)의 양단의 온도와 증착원(5000)의 중심부의 온도가 비슷하게 될 수 있다. 따라서, 증착원(5000) 내의 위치에 따른 온도가 균일하게 조절될 수 있다.
제어부(7000)는, 상술하였듯이, 증착원(5000) 내의 위치에 따른 온도를 반영하여 유량 조절기(5400)를 조절하는 것 이외에, 상기와 동일한 메커니즘으로, 증착원(5000) 내의 위치에 따른 온도를 반영하여 냉각 유체 공급부에서 공급되는 냉각 유체의 온도를 조절하거나, 증착원(5000) 내의 위치에 따른 온도를 반영하여 냉각 유로(5320)의 공급부 및 배출구의 위치를 조절할 수 있다. 이로 인하여, 증착원(5000) 내의 위치에 따른 온도가 균일하게 유지되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착원(미도시)의 냉각 하우징(5301)이 포함하는 복수개의 냉각판(5311) 중 하나의 정면도이다. 설명의 편의 상, 도 5에 도시된 도면에 나타낸 각 엘리먼트와 실질적으로 동일한 엘리먼트는 동일 부호로 나타내고, 중복 설명을 생략한다.
도 6을 참조하면, 냉각 하우징(5301)의 냉각판(5311)이 포함하는 복수개의 냉각 유로(5321) 각각은, 하나의 공급구에 대응하는 복수개의 배출구를 포함할 수 있고, 복수개의 배출구 각각에 유량 조절기(5401)가 설치될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 복수개의 냉각 유로(5321) 각각은, 하나의 배출구에 대응하는 복수개의 공급구를 포함할 수 있고, 복수개의 공급구 각각에 유량 조절기(5401)가 설치될 수 있다.
도 6에 도시된 예시적인 실시예에서, 제1 냉각 유로(5321a)의 공급구가 냉각판(5311)의 좌측면에 위치하고, 두 개의 배출구가 각각 냉각판(5311)의 상면 및 하면에 위치할 수 있고, 제2 냉각 유로(5321b)의 공급구가 냉각판(5311)의 우측면에 위치하고, 두 개의 배출구가 각각 냉각판(5311)의 상면 및 하면에 위치할 수 있다. 또한, 제1 냉각 유로(5321a)의 두 개의 배출구에는 제1 유량 조절기(5401a)가 설치될 수 있고, 제2 냉각 유로(5321b)의 두 개의 배출구에는 제2 유량 조절기(5401b)가 설치될 수 있다. 이와 같이, 제1 냉각 유로(5321a)는 냉각판(5311)의 좌측을 상하로 이분하여 개별적으로 온도를 조절할 수 있고, 제2 냉각 유로(5321b)는 냉각판(5311)의 우측을 상하로 이분하여 개별적으로 온도를 조절할 수 있으므로, 제1 냉각 유로(5321a) 및 제2 냉각 유로(5321b)는 냉각판(5311)을 총 4등분하여 각각의 영역에 대응하는 증착원의 온도를 개별적으로 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착원(미도시)의 냉각 하우징(5302)이 포함하는 복수개의 냉각판(5312) 중 하나의 정면도이다. 설명의 편의 상, 도 5에 도시된 도면에 나타낸 각 엘리먼트와 실질적으로 동일한 엘리먼트는 동일 부호로 나타내고, 중복 설명을 생략한다.
도 7을 참조하면, 냉각 하우징(5302)의 냉각판(5312)이 포함하는 복수개의 냉각 유로(5322)는 서로 이격되어 배치되는 복수개의 제1 냉각 유로(5322a) 및 제1 냉각 유로(5322a) 각각에 인접하여 배치되는 제2 냉각 유로(5322b)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 냉각 유로(5322a)와 제2 냉각 유로(5322b)는 교대로 배치될 수 있다. 또한, 제1 냉각 유로(5322a) 및 제2 냉각 유로(5322b)는 서로 반대 방향으로 냉각 유체를 흐르게 할 수 있다. 또한, 제1 냉각 유로(5322a) 및 제2 냉각 유로(5322b)에는 유량 조절기(5402)가 설치될 수 있다. 즉, 제1 냉각 유로(5322a)의 공급구에는 제1 유량 조절기(5402a)가 설치되고, 제2 냉각 유로(5322b)의 공급구에는 제2 유량 조절기(5402b)가 설치될 수 있다. 이와 같이, 제1 냉각 유로(5322a) 및 제2 냉각 유로(5322b)를 교대로 배치하고 제1 냉각 유로(5322a) 및 제2 냉각 유로(5322b)에서 흐르는 냉각 유체의 방향을 반대로 하면, 증착원 내의 위치에 따른 온도를 균일하게 조절하는 것이 더욱 용이해 질 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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.
1000: 증착 챔버
2000: 기판 홀더
3000: 기판
4000: 마스크 조립체
5000: 증착원
5100: 도가니
5110: 도가니 하우징
5120: 분출구
5130: 증착물
5140: 히터
5200: 온도 센서
5300, 5301, 5302: 냉각 하우징
5310, 5311, 5312: 냉각판
5320, 5321, 5322: 냉각 유로
5320a, 5321a, 5322a: 제1 냉각 유로
5320b, 5321b, 5322b: 제2 냉각 유로
5400, 5401, 5402: 유량 조절기
5400a, 5401a, 5402a: 제1 유량 조절기
5400b, 5401b, 5402b: 제2 유량 조절기
6000: 이송부
6100: 볼 스크류
6200: 가이드
6300: 모터
7000: 제어부
7100: 온도 비교부
7200: 온도 저장부
7300: 온도 보정부

Claims (20)

  1. 기판 상에 증착되는 증착물을 분출하고, 제1 방향으로 연장되어 형성되는 도가니; 및
    상기 도가니 상에 형성되고, 복수개의 냉각판으로 이루어진 냉각 하우징을 포함하되,
    상기 냉각판 각각은 상기 도가니의 중심부를 기준으로 대칭으로 형성되는 복수개의 냉각 유로를 포함하는 증착원.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 유로를 통하여, 상기 냉각판의 양단에서 냉각 유체를 공급하고, 상기 냉각판의 중심부에서 상기 냉각 유체를 배출하는 증착원.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 냉각 유로 각각은 상기 냉각 유체가 공급되는 적어도 하나의 공급구 및 상기 냉각 유체가 배출되는 적어도 하나의 배출구를 포함하고,
    상기 배출구는 상기 공급구 사이에 위치하는 증착원.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 냉각 유로 각각은,
    하나의 공급구에 대응되는 복수개의 배출구를 포함하고, 상기 배출구 각각에 상기 냉각 유체의 유량을 조절하는 유량 조절기가 설치되거나,
    하나의 배출구에 대응되는 복수개의 공급구를 포함하고, 상기 공급구 각각에 상기 냉각 유체의 유량을 조절하는 유량 조절기가 설치된 증착원.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 도가니는 제1 방향으로 배열된 복수개의 분출구를 포함하고,
    상기 냉각 하우징은 상기 도가니를 둘러싸되, 상기 복수개의 분출구는 노출시키는 증착원.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 유로를 통하여 냉각 유체가 흐르고,
    상기 냉각 유로 각각에는 상기 냉각 유체의 유량을 조절하는 적어도 하나의 유량 조절기가 설치된 증착원.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 도가니의 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도 센서; 및
    상기 측정된 온도와 미리 설정된 온도의 차이에 대응하여 상기 유량 조절기를 조절하는 제어부를 더 포함하는 증착원.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 미리 설정된 온도를 저장하는 온도 저장부;
    상기 측정된 온도와 상기 미리 설정된 온도의 차이를 산출하는 온도 비교부; 및
    상기 차이에 대응하여 상기 유량 조절기에서 상기 냉각 유체의 유량을 증가시키거나 감소시키는 온도 보정부를 포함하는 증착원.
  9. 기판 상에 증착되는 증착물을 분출하고, 제1 방향으로 연장되어 형성되는 도가니; 및
    상기 도가니 상에 형성되고, 복수개의 냉각판으로 이루어진 냉각 하우징을 포함하되,
    상기 냉각판 각각은 냉각 유체가 흐르는 복수개의 냉각 유로를 포함하고,
    상기 냉각 유로 각각에는 상기 냉각 유체의 유량을 조절하는 적어도 하나의 유량 조절기가 설치된 증착원.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 냉각판 각각은 상기 도가니의 중심부를 기준으로 대칭으로 형성되는 복수개의 냉각 유로를 포함하는 증착원.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 냉각 유로를 통하여, 상기 냉각판의 양단에서 상기 냉각 유체를 공급하고, 상기 냉각판의 중심부에서 상기 냉각 유체를 배출하는 증착원.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 복수개의 냉각 유로는,
    서로 이격되어 배치되는 복수개의 제1 냉각 유로 및 상기 제1 냉각 유로 각각에 인접하여 배치되는 제2 냉각 유로를 포함하되,
    상기 제1 냉각 유로 및 상기 제2 냉각 유로는 서로 반대 방향으로 상기 냉각 유체를 흐르게 하는 증착원.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 도가니의 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도 센서; 및
    상기 측정된 온도와 미리 설정된 온도의 차이에 대응하여 상기 유량 조절기를 조절하는 제어부를 더 포함하는 증착원.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 미리 설정된 온도를 저장하는 온도 저장부;
    상기 측정된 온도와 상기 미리 설정된 온도의 차이를 산출하는 온도 비교부; 및
    상기 차이에 대응하여 상기 유량 조절기에서 상기 냉각 유체의 유량을 증가시키거나 감소시키는 온도 보정부를 포함하는 증착원.
  15. 기판 상에 증착되는 증착물을 분출하고, 제1 방향으로 연장되어 형성되는 도가니, 및 상기 도가니 상에 형성되고, 복수개의 냉각판으로 이루어진 냉각 하우징을 포함하는 증착원; 및
    상기 증착원에 대향하여 설치되고, 상기 기판이 안착되는 기판 홀더를 포함하되,
    상기 냉각판 각각은 상기 도가니의 중심부를 기준으로 대칭으로 형성된 복수개의 냉각 유로를 포함하는 증착 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 증착원 또는 상기 기판 홀더는 상기 제1 방향과 수직이고 상기 기판에 평행한 방향으로 이동하며 상기 기판 상에 박막을 형성하는 증착 장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 냉각 유로에 냉각 유체를 공급하는 냉각 유체 공급부를 더 포함하는 증착 장치.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 냉각 유로를 통하여 냉각 유체가 흐르고,
    상기 냉각 유로 각각에는 상기 냉각 유체의 유량을 조절하는 적어도 하나의 유량 조절기가 설치된 증착 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 증착원은,
    상기 도가니의 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도 센서; 및
    상기 측정된 온도와 미리 설정된 온도의 차이에 대응하여 상기 유량 조절기를 조절하는 제어부를 더 포함하는 증착 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 미리 설정된 온도를 저장하는 온도 저장부;
    상기 측정된 온도와 상기 미리 설정된 온도의 차이를 산출하는 온도 비교부; 및
    상기 차이에 대응하여 상기 유량 조절기에서 상기 냉각 유체의 유량을 증가시키거나 감소시키는 온도 보정부를 포함하는 증착 장치.
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