KR20140097928A - 박막 증착 장치 및 그것을 이용한 박막 증착 방법 - Google Patents

Abstract

박막 증착 장치 및 그것을 이용한 박막 증착 방법이 개시된다. 개시된 박막 증착 장치는 기판에 증착될 증착 증기를 생성하는 증착원과, 증착 증기를 기판이 장착된 증착챔버 내로 분출시키는 분출부 및, 분출부에 적정 압력을 작용시켜서 증착챔버 내로 증착 증기가 분출되거나 멈추도록 조절하는 통제부를 구비한다. 이러한 구성에 의하면 증착챔버 내에서 증착원의 증기 분출을 정확하고 효율적으로 통제할 수 있게 되므로, 이를 채용할 경우 생산 효율이 향상되고 제품의 품질도 안정화되는 효과를 기대할 수 있다.

Description

박막 증착 장치 및 그것을 이용한 박막 증착 방법 {Thin film depositing apparatus and the thin film depositing method using the same}

본 발명은 증착원의 증기를 발생시켜서 기판 표면에 박막을 형성하는 증착 장치에 관한 것으로, 특히 증착 증기의 분출을 통제하는 기능이 개선된 박막 증착 장치 및 그것을 이용한 박막 증착 방법에 관한 것이다.

예컨대 유기 발광 디스플레이 장치의 박막봉지층 형성과 같은 박막 제조 공정에는 증착원의 증기를 발생시켜서 기판 표면에 달라붙게 하는 증착 공정이 많이 이용된다.

즉, 증착 공정을 통해 기판 상에 적정한 두께의 박막이 원하는 패턴에 따라 형성되게 하는 것이다.

그리고, 이러한 증착 공정이 진행되는 증착챔버 내에는 증착원의 증기를 필요 시에 분출시키기 위한 셔터가 구비되어 있다. 즉, 증착원의 증기가 필요한 시점이 아닌데도 분출이 되면 안 되므로, 셔터를 설치하여 증착원의 분출구 앞을 가리고 있다가 필요한 시점에 셔터를 오픈시키는 방식으로 증착을 진행한다.

그런데, 이러한 셔터를 사용하더라도 증착원의 증기를 완전히 차단하기가 어렵기 때문에, 기판 상에 의도하지 않는 박막의 증착이 진행되는 경우가 빈발하고 있다.

이렇게 되면 정밀한 박막을 형성할 수가 없게 되기 때문에, 제품의 품질이 상당히 저하될 수 밖에 없다.

따라서, 이러한 문제를 해소하기 위해서는 증착원의 증기가 기판을 향해 분출되는 것을 보다 정확하게 의도한대로 통제할 수 있게 해주는 새로운 방안이 필요하다.

본 발명의 실시예는 증착챔버 내에서 증착원의 증기 분출을 정확하고 효율적으로 통제할 수 있도록 개선된 박막 증착 장치 및 그것을 이용한 박막 증착 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는, 기판이 장착되는 증착챔버와, 상기 기판에 증착될 증착 증기를 생성하는 증착원과, 상기 증착 증기를 상기 증착챔버 내로 분출시키는 분출부 및, 상기 분출부에 적정 압력을 작용시켜서 상기 증착챔버 내로 상기 증착 증기가 분출되거나 멈추도록 조절하는 통제부를 구비한다.

상기 분출부는 상기 증착원과 연결된 본체 및, 상기 기판을 향해 상기 증착 증기를 분출하도록 상기 본체에 마련된 다수의 노즐을 포함할 수 있다.

상기 통제부는 상기 분출부와 연결된 연결관 및, 상기 연결관을 통해 상기 분출부에 압력을 작용시키는 진공펌프를 포함할 수 있다.

상기 연결관은 상기 분출부 본체에 상기 노즐과 일대일 대응하게 연결된 다수의 제1연결관과, 상기 다수의 제1연결관들과 상기 진공펌프 사이를 연결하는 제2연결관을 포함할 수 있으며, 상기 제1연결관 및 제2연결관에는 각각 개폐 가능한 제1밸브와 제2밸브가 설치될 수 있다.

상기 분출부의 압력을 측정하는 압력센서가 더 구비될 수 있다.

상기 증착원과 상기 분출부를 연결하기 위한 제3연결관이 더 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법은, 증착 증기를 생성하는 증착원과, 상기 증착 증기를 기판에 장착된 증착챔버 내로 분출시키는 분출부 및, 상기 분출부에 적정 압력을 작용시켜서 상기 증착챔버 내로 상기 증착 증기가 분출되거나 멈추도록 조절하는 통제부를 각각 준비하는 단계; 증착 대기 모드 시, 상기 통제부를 가동하여 상기 증착챔버로 증착 증기가 분출되지 않도록 상기 분출부에 제1압력을 작용시키는 단계; 및, 증착 진행 모드 시, 상기 통제부를 가동하여 상기 증착챔버로 증착 증기가 분출되도록 상기 분출부에 제2압력을 작용시키는 단계;를 포함한다.

상기 분출부는 상기 증착원과 연결된 본체 및, 상기 본체에 마련된 다수의 노즐을 포함할 수 있으며, 상기 증착 증기를 상기 다수의 노즐을 통해 상기 기판을 향해 분출시킬 수 있다.

상기 통제부는 상기 분출부와 연결된 연결관 및 상기 연결관과 연결된 진공펌프를 포함할 수 있으며, 상기 진공펌프를 가동하여 상기 연결관으로 연결된 상기 분출부에 압력을 작용시킬 수 있다.

상기 연결관은 상기 분출부 본체에 상기 노즐과 일대일 대응하게 연결된 다수의 제1연결관과, 상기 다수의 제1연결관들과 상기 진공펌프 사이를 연결하는 제2연결관을 포함할 수 있고, 상기 제1연결관 및 제2연결관에는 각각 개폐 가능한 제1밸브와 제2밸브가 설치될 수 있으며, 상기 증착 대기 모드 시에는 상기 제1밸브를 닫고 상기 제2밸브는 열 수 있고, 상기 증착 진행 모드 시에는 상기 제1밸브를 열고 상기 제2밸브는 닫을 수 있다.

상기 분출부의 압력을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 박막 증착 장치와 박막 증착 방법에 의하면 증착챔버 내에서 증착원의 증기 분출을 정확하고 효율적으로 통제할 수 있게 되므로, 이를 채용할 경우 생산 효율이 향상되고 제품의 품질도 안정화되는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 박막 증착 장치의 증착원과 분출부 및 통제부 구조를 도시한 도면이다.
도 3a는 도 2의 증착 진행 모드를 묘사한 도면이다.
도 3b는 도 2의 증착 대기 모드를 묘사한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 박막 증착 장치는 박막(미도시)이 형성될 기판(200) 및 그 기판(30)을 향해 증착 증기를 분출해주는 증기분출유닛(100)이 각각 설치되는 증착챔버(300)를 구비하고 있다. 즉, 진공이 유지되는 챔버(300) 내에 기판(200)을 설치하고 증기분출유닛(100)을 가동하여 원하는 패턴의 박막을 기판(200) 상에 형성하는 것이다.

도 2는 이 증기분출유닛(100)의 세부 구조를 보인 것으로, 기판(200)을 향한 증착 증기의 분출을 효과적으로 통제할 수 있도록 다음과 같이 구성되어 있다.

우선, 증착 증기를 생성하는 증착원(160)와, 이 증착원(160)에서 생성된 증착 증기를 기판(200)을 향해 증착챔버(300) 안으로 분출시키는 분출부 및, 증착 증기의 분출이 필요한 시점에만 이루어질 수 있도록 통제하는 통제부가 각각 구비되어 있다.

상기 분출부는 다수의 노즐(111)을 구비하여 상기 증착원(160)과 연결된 본체(110)를 포함한다. 따라서, 상기 증착원(160)에서 증착 증기가 공급되면, 그 증착 증기가 상기 본체(110)로 유입된 후 다수의 노즐(111)을 통해 증착챔버(300) 내로 분출된다.

그리고, 상기 통제부는 상기 본체(110)와 연결된 제1연결관(121) 및 그 제1연결관(121)에 이어진 제2연결관(122), 그리고 제2연결관(122)에 연결된 진공펌프(130) 등을 구비하고 있으며, 상기 제1,2연결관(121)(122)에는 각각 개폐용 제1밸브(151)와 제2밸브(152)가 설치되어 있다.

상기 제1연결관(121)은 상기 다수의 노즐(111)과 일대일로 대응하도록 동일한 개수가 배치되어 있어서, 각 노즐(111)에 상기 진공펌프(130)에 의한 압력이 균일하게 작용되도록 해준다.

또한, 상기 제2연결관(122)은 상기 진공펌프(130)와 제1연결관(121) 사이를 이어주며, 상기 진공펌프(130)는 이들 제1,2연결관(121)(122)을 통해 상기 분출부(110,111)에 적정한 압력을 작용시킨다.

참조부호 123은 증착원(160)과 분출부를 연결해주기 위한 제3연결관을 나타낸다.

그리고, 참조부호 140은 상기 분출부 본체(110) 내부의 압력을 측정하는 압력센서를 나타내며 예컨대 바라트론 게이지(Baratron gauge)가 사용될 수 있다.

또, 상기 제1,2밸브(151)(152)로는 일반적인 온/오프 밸브가 사용될 수 있으며, 예컨대 진자밸브(pendulum valve)가 사용될 수 있다.

그리고, 상기 진공펌프(130)는 터보분자펌프(turbo molecular pump)가 사용될 수 있으며, 참조부호 170은 이러한 진공펌프(130)와 제1,2,3밸브(151)(152)(153) 등의 조작을 제어하는 컨트롤러를 나타낸다.

이와 같은 구성의 증기분출유닛(100)을 구비한 박막 증착 장치는 다음과 같이 운용될 수 있다.

일단, 증착을 진행할 기판(200)을 증착챔버(300) 내에 장착한 후 증착챔버(300) 안을 진공 분위기로 만든다.

증착챔버(300) 내의 진공 분위기 준비가 완료되면, 곧 이어서 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 증기분출유닛(100)을 가동하여 증착을 진행한다.

이때에는 컨트롤러(170)가 상기 제1밸브(151)를 오픈시켜서, 상기 증착원(160)에서 생성된 증착 증기가 제3연결부(123)와 제1연결부(121)를 통해 분출부의 본체(110)로 원활하게 유입되도록 한다. 대신 제2밸브(152)는 닫아둔다.

이렇게 되면, 상기 본체(110)로 유입된 증착 증기가 다수의 노즐(111)을 통해 진공을 유지하고 있는 증착챔버(300) 내로 원활하게 분출된다. 즉, 이때에는 상기 진공펌프(130)의 흡입력이 본체(110)에 작용하지 않는 상황이므로, 본체(110) 내의 압력보다 증착챔버(300) 내의 압력이 더 낮아서 증착 증기가 증착챔버(300) 쪽으로 순조롭게 분출된다. 다시 말해서, 분출부의 본체(110)에 상기 증착챔버(300) 보다 상대적으로 높은 압력이 작용되게 함으로써 압력차에 의해 증착 증기가 기판(200) 쪽으로 원활하게 분출되도록 하는 것이다. 이때, 상기 본체(110) 내의 압력은 압력센서(140)로 모니터링한다.

한편, 박막의 증착이 완료되어 작업 모드를 증착 대기 모드로 전환하게 되면, 이번에는 컨트롤러(170)가 제2밸브(152)를 개방하여 진공펌프(130)의 흡입력이 분출부 본체(110)에 작용되게 한다. 그러면, 증착원(160)에서 생성된 증착 증기가 분출부 본체(110) 쪽으로 가지 못하고 제2밸브(152)를 통과해 진공펌프(130) 쪽으로 빨려오게 되며, 본체(110) 안에 일부 남아있던 증착 증기도 진공펌프(130) 쪽으로 빨려나가게 된다. 즉, 진공펌프(130)의 흡입력을 분출부에 작용시켜서 내부 압력이 증착챔버(300) 보다 더 낮아지게 함으로써, 증착 증기가 불필요한 시기에도 기판(200) 쪽으로 분출되지 않게 막아주는 것이다.

그리고, 압력센서(140)로 분출부 본체(110)의 압력이 충분히 떨어진 것이 확인되면 상기 제1밸브(151)를 닫아서 증착원(123)의 증착 증기가 아예 분출부 쪽으로 가지 못하게 차단한다. 즉, 모드 전환 초기에는 본체(110) 안에 남아있는 증착증기를 빨아내야 하므로 제1밸브(151)를 잠시 열어두었다가, 본체(110) 내부 압력이 충분히 떨어져서 잔류 증기가 거의 없어진 것으로 감지되면 제1밸브(151)를 닫아서 분출부로의 유출을 완전히 차단시키는 것이다.

이렇게 하면 증착 진행 모드에서는 증착 증기가 원활하게 분출되면서 증착이 순조롭게 진행될 수 있고, 증착 대기 모드에서 원하지 않는 증착이 일어나지 않게 증착 증기의 누출을 견고히 막을 수 있게 된다. 그러니까, 증착 대기 모드에서는 분출부에 증착챔버(300)의 내압보다 낮은 제1압력을 작용시켜서 증착 증기의 누출을 억제하고, 증착 진행 모드에서는 분출부에 증착챔버(300)의 내압보다 높은 제2압력을 작용시켜서 증착 증기의 분출이 원활하게 이루어지도록 하는 것이다.

따라서, 증착 증기의 분출과 차단을 정확하게 수행할 수 있게 되므로, 증착 작업이 매우 효율적으로 이루어지게 된다.

결론적으로, 이상에서 설명한 바와 같은 박막 증착 장치를 이용하면, 증착챔버 내에서 증착원의 증기 분출을 정확하고 효율적으로 통제할 수 있게 되므로, 이를 채용할 경우 생산 효율이 향상되고 제품의 품질도 안정화되는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100:증기분출유닛 110:분출부 본체
111:노즐 121,122,123:제1,2,3연결관
130:진공펌프 140:압력센서
151,152:제1,2밸브 60:증착원
170:컨트롤러 200:기판
300:증착챔버

Claims (11)

1. 기판이 장착되는 증착챔버와,
   상기 기판에 증착될 증착 증기를 생성하는 증착원과,
   상기 증착 증기를 상기 증착챔버 내로 분출시키는 분출부 및,
   상기 분출부에 적정 압력을 작용시켜서 상기 증착챔버 내로 상기 증착 증기가 분출되거나 멈추도록 조절하는 통제부를 구비한 박막 증착 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 분출부는 상기 증착원과 연결된 본체 및, 상기 기판을 향해 상기 증착 증기를 분출하도록 상기 본체에 마련된 다수의 노즐을 포함하는 박막 증착 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 통제부는 상기 분출부와 연결된 연결관 및, 상기 연결관을 통해 상기 분출부에 압력을 작용시키는 진공펌프를 포함하는 박막 증착 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 연결관은 상기 분출부 본체에 상기 노즐과 일대일 대응하게 연결된 다수의 제1연결관과, 상기 다수의 제1연결관들과 상기 진공펌프 사이를 연결하는 제2연결관을 포함하며,
   상기 제1연결관 및 제2연결관에는 각각 개폐 가능한 제1밸브와 제2밸브가 설치된 박막 증착 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 분출부의 압력을 측정하는 압력센서가 더 구비된 박막 증착 장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 증착원과 상기 분출부를 연결하기 위한 제3연결관이 더 구비된 박막 증착 장치.
7. 증착 증기를 생성하는 증착원과, 상기 증착 증기를 기판에 장착된 증착챔버 내로 분출시키는 분출부 및, 상기 분출부에 적정 압력을 작용시켜서 상기 증착챔버 내로 상기 증착 증기가 분출되거나 멈추도록 조절하는 통제부를 각각 준비하는 단계;
   증착 대기 모드 시, 상기 통제부를 가동하여 상기 증착챔버로 증착 증기가 분출되지 않도록 상기 분출부에 제1압력을 작용시키는 단계; 및,
   증착 진행 모드 시, 상기 통제부를 가동하여 상기 증착챔버로 증착 증기가 분출되도록 상기 분출부에 제2압력을 작용시키는 단계;를 포함하는 박막 증착 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 분출부는 상기 증착원과 연결된 본체 및, 상기 본체에 마련된 다수의 노즐을 포함하며, 상기 증착 증기를 상기 다수의 노즐을 통해 상기 기판을 향해 분출시키는 박막 증착 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 통제부는 상기 분출부와 연결된 연결관 및 상기 연결관과 연결된 진공펌프를 포함하며, 상기 진공펌프를 가동하여 상기 연결관으로 연결된 상기 분출부에 압력을 작용시키는 박막 증착 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 연결관은 상기 분출부 본체에 상기 노즐과 일대일 대응하게 연결된 다수의 제1연결관과, 상기 다수의 제1연결관들과 상기 진공펌프 사이를 연결하는 제2연결관을 포함하고, 상기 제1연결관 및 제2연결관에는 각각 개폐 가능한 제1밸브와 제2밸브가 설치되며,
    상기 증착 대기 모드 시에는 상기 제1밸브를 닫고 상기 제2밸브를 열며, 상기 증착 진행 모드 시에는 상기 제1밸브를 열고 상기 제2밸브를 닫는 박막 증착 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 분출부의 압력을 측정하는 단계를 더 포함하는 박막 증착 방법.

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