KR20140145842A - 증착소스 공급장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증착소스 공급장치 및 이의 구동방법에 관한 것으로, 증착소스가 수용되는 공간을 형성하는 수용부, 상기 수용부의 외측에 설치되어 상기 수용부를 가열하는 복수개의 히터, 상기 히터에 의해 기화된 증착소스가 증착 공간으로 공급되는 분사부, 상기 수용부의 측벽을 따라 수직 방향으로 배치되며, 해당 위치의 온도를 감지하는 복수개의 온도 센서 그리고, 상기 복수개의 온도 센서에서 감지된 온도에 근거하여 상기 수용부에 수용된 증착소스의 양을 감지하는 검출부를 포함하는 증착소스 공급장치 및 이의 구동방법을 제공한다.

Description

증착소스 공급장치 및 이의 구동방법 {APPARATUS FOR SUPPLYING DEPOSITION SOURCE AND METHOD FOR OPERATING THAT}

본 발명은 증착소스 공급장치 및 이의 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증착물질 가열하여 기화시켜 증착 공간으로 분사하는 증착소스 공급장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.

기판 증착 장치는 기판 상에 박막(thin film)을 형성하는데 이용되는 장치로서, 화학적 또는 물리적 증착 방식을 이용하는 다양한 기판 증착 장치가 이용되고 있다.

이러한 증착 방식 중 하나로서, 소스(source)를 가열시켜 기화된 물질을 기판 상으로 분사하여 증착하는 방식이 이용되고 있으며, 최근 유기발광소자(OLED; organic light emitting diode)를 이용한 평면 표시 소자가 개발되면서 이러한 기화 물질을 이용하여 증착을 진행하는 기판 증착 장치에 대한 수요가 점차적으로 증가하고 있다.

이러한 증착 장치는 일반적으로 선형 증발원이 증착 챔버의 하부에 위치하고, 기판이 증발원의 상측에 배치된다. 따라서, 선형 증발원으로부터 기화된 물질이 상승하여 기판에 증착되도록 구성되며, 이러한 증착장치의 구성은 한국공개특허 제2013-0019630호에서도 유사하게 개시하고 있다.

이러한 증착 장치에 이용되는 증발원은 증착소스의 잔량을 파악하여 이를 지속적으로 충전하는 것이 필요하다. 다만 증착소스가 수용되는 공간이 매우 고온이기 때문에 이를 소스의 잔량을 파악하기 위한 센서를 설치하는 것이 곤란하고, 설치가 가능하더라도 고가의 센서를 이용해야하는 단점이 있었다.

한국공개특허 제2013-0019630호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 용이하고 저렴한 방법으로 증착 소스의 잔량을 확인할 수 있는 증착소스 공급장치 및 이의 구동방법을 제공하기 위함이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 증착소스가 수용되는 공간을 형성하는 수용부, 상기 수용부의 외측에 설치되어 상기 수용부를 가열하는 복수개의 히터, 상기 히터에 의해 기화된 증착소스가 증착 공간으로 공급되는 분사부, 상기 수용부의 측벽을 따라 수직 방향으로 배치되며, 해당 위치의 온도를 감지하는 복수개의 온도 센서 그리고, 상기 복수개의 온도 센서에서 감지된 온도에 근거하여 상기 수용부에 수용된 증착소스의 양을 감지하는 검출부를 포함하는 증착소스 공급장치를 제공한다.

여기서, 상기 검출부는 상기 복수개의 온도 센서에서 감지된 온도 중 온도차가 가장 큰 위치를 감지하여 상기 증착소스의 양을 감지할 수 있다.

구체적으로, 상기 수용부는 서로 독립된 수용 공간을 형성하는 제1 수용유닛 및 제2 수용유닛을 포함하여 구성되며, 상기 검출부는 상기 제1 수용유닛 및 상기 제2 수용유닛에 수용된 증착소스의 양을 각각 감지하도록 구성할 수 있다.

그리고, 상기 복수개의 히터는 상기 제1 수용유닛 및 상기 제2 수용유닛의 측벽에 각각 대응되는 패턴으로 배치되며, 상기 검출부에서 상기 제1 수용유닛 및 상기 제2 수용유닛에 수용된 증착소스의 양이 상이한 것으로 감지되면 상기 두 수용유닛 중 증착소스의 양이 많은 것으로 감지된 수용유닛에 배치된 히터의 출력을 높이도록 제어될 수 있다.

나아가, 상기 검출부는 상기 복수개의 온도 센서에서 감지된 온도 중 온도차가 기설정된 범위를 벗어나는 것으로 판단되면 이상 신호를 발생시키도록 구성하는 것도 가능하다.

여기서, 상기 복수개의 온도 센서는 열전대(thermocouple) 온도센서로 구성할 수 있다.

한편, 전술한 본 발명의 목적은, 증착소스가 수용된 수용부를 상기 수용부의 외측에 설치되는 복수개의 히터를 이용하여 가열하는 단계, 상기 수용부의 측벽을 따라 수직 방향으로 배치되는 복수개의 온도 센서를 이용하여 온도를 감지하는 단계 그리고, 상기 감지된 온도에 근거하여 상기 수용부에 수용된 상기 증착소스의 양을 검출하는 단계를 포함하는 증착소스 공급장치의 구동 방법에 의해서도 달성될 수 있다.

본 발명에 의할 경우, 내장된 온도 센서를 이용하여 증착소스의 잔류량을 검출하는 것이 가능하므로 비용이 절감되고 설치가 용이한 장점이 있으며, 이를 이용하여 서로 다른 수용부에 수용되는 증착소스를 고르게 활용하여 공정의 효율성을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착소스 공급장치를 구비하는 기판 증착 장치를 나타낸 평면도,
도 2는 도 1에서 제1 단면(I-I' 선을 기준으로 절단)을 도시한 단면도,
도 3은 도 1에서 제2 단면(II-II' 선을 기준으로 절단)을 도시한 단면도,
도 4는 도 1의 증착소스 공급장치의 단면을 도시한 단면도,
도 5는 도 1의 증착소스 공급장치의 조립 방식을 도시한 사시도,
도 6은 증착소스 공급장치의 검출부의 구성을 도시한 블록도,
도 7은 복수개의 온도센서에서 측정한 온도값을 예시적으로 도시한 그래프,
도 8은 본 실시예에 따른 기판 증착장치의 제어부의 동작 내용을 도시한 블록도,
도 9는 본 실시예에 따른 기판 증착 장치의 제어방법을 도시한 순서도,
도 10은 도 9에 따른 기판 지지부 및 가동 셔터의 동작 내용을 도시한 단면도이고,
도 11은 도 9에서 소스 가스 공급 단계를 보다 구체적으로 도시한 순서도이다.

이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 증착소스 공급장치를 구비하는 기판 증착 장치에 대해 구체적으로 설명하도록 한다. 아래의 설명에서 각 구성요소의 위치관계는 원칙적으로 도면을 기준으로 설명한다. 그리고 도면은 설명의 편의를 위해 발명의 구조를 단순화하거나 필요할 경우 과장하여 표시될 수 있다. 따라서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이 이외에도 각종 장치를 부가하거나, 변경 또는 생략하여 실시할 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착소스 공급장치를 구비하는 기판 증착 장치를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1에서 제1 단면(I-I' 선을 기준으로 절단)을 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1에서 제2 단면(II-II' 선을 기준으로 절단)을 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 기판 증착 장치(1)는 양측에 게이트밸브(40)가 형성된다. 그리고, 인접 배치되는 로드락 챔버(2)로부터 기판(S)이 일측 게이트밸브(40)를 통해 반입되고, 증착 공정이 종료되면 타측 게이트 밸브(40)를 통해 반출되는 연속 공정에 이용되는 인라인 타입으로 구성될 수 있다. 다만, 이러한 인라인 타입의 구조는 일 예에 불과하며, 증착 공정만을 단속적으로 진행하는 기판 증착 장치로 구성하는 것도 가능함을 밝혀둔다.

본 실시예에 따른 기판 증착 장치는 증착소스 공급장치(100), 기판 지지부(200) 및 각종 구성요소를 이송하기 위한 이송부를 포함하여 구성된다. 여기서, 증착소스 공급장치(100)는 하향으로 소스 가스를 공급하도록 구성되며, 기판(S)은 기판 지지부(200)에 안착된 상태에서 증착소스 공급장치(100)의 하측을 따라 수평 방향으로 이동하면서 증착 공정이 진행된다.

여기서, 기판 증착 장치의 내부 공간은 격벽(30)에 의해 두 개의 챔버로 구분된다. 상측에는 증착소스 공급장치(100) 및 기판 지지부(200)가 구비되며 증착 공정이 진행되는 증착 챔버(10)가 구비되고, 증착 챔버(10)의 하측에는 이송 챔버(20)가 구비된다. 이송 챔버(20)는 각종 구성요소를 이동시키는 과정에서 물리적인 마찰이 발생하는 부재들이 수용되는 공간을 형성한다. 그리고, 증착 챔버(10)와 이송 챔버(20)는 실질적으로 격리된 상태를 유지함으로써, 이송 챔버(20) 내부에서 물리적인 마찰에 의해 발생되는 파티클이 증착 챔버(10) 내측으로 유입되는 것을 최소화시킬 수 있다.

이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여, 기판 증착 장치의 이러한 구성에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.

우선, 증착소스 공급장치(100)는 증착 챔버(10)의 상측에 구비된다. 도면 상에서 는 구체적으로 도시되지 않았으나, 증착소스 공급장치(100)는 내부에 소스가 수용되는 수용부 및 스용부와 인접한 위치에 배치되어 증착 소스를 가열하는 복수개의 히터가 구비될 수 있다. 증착소스 공급장치(100)의 하면에는 복수개의 노즐(101)이 선형으로 배치되며, 이러한 노즐이 배치되는 방향은 기판 지지부(200)의 이동 방향과 직각을 형성할 수 있다. 이러한 증착소스 공급장치의 구체적인 구성은 별도의 도면을 참조하여 후술하도록 한다.

그리고, 증착소스 공급장치(100)와 기판 지지부(200)의 사이에는 차폐 부재(500)가 형성될 수 있다. 차폐 부재(500)는 다양한 구조로 구성될 수 있으나, 본 실시예에서는 개구부(511)가 형성된 판형 부재로 구성된다. 따라서, 차폐 부재(500)는 증착소스 공급장치(100)로부터 제공되는 소스가스가 개구부(511)를 통해서만 하향으로 공급되도록 하며, 개구부(511) 이외의 공간으로 소스 가스가 공급되는 것을 제한할 수 있다. 따라서, 증착에 관여하지 않는 영역으로 소스 가스가 공급되어, 기판 지지부(200) 이동시 증착 물질이 날리는 현상을 최소화시킬 수 있다.

이러한 차폐 부재(500)는 개구부(511)가 형성된 제1 차폐판(510) 및 제1 차폐판(510)의 가장자리에 형성되는 제2 차폐판(520)을 포함하여 구성될 수 있다.

제1 차폐판(510)은 수평 방향의 판형 부재로 구성되며, 내부에 개구부(511)가 형성된다. 개구부(511)는 증착 공정시 기판으로 소스 가스가 공급되는 경로를 형성하므로, 기판 지지부(200)가 이동하는 방향과 직각 방향의 개구부(511) 폭은 해당 방향의 기판(S)의 폭과 대응되도록 구성할 수 있다.

그리고, 제2 차폐판(520)은 제1 차폐판(510)의 가장자리에서 배치되는 경사면으로 구성되며, 차폐 부재(500)의 중심 상측에서 공급되는 소스 가스가 차폐 부재(500) 외측 방향을 따라 공급되는 것을 제한하는 역할을 수행한다.

따라서, 이러한 차폐 부재(500)에 의해 개구부(511)가 형성된 일정 구역으로만 소스 가스가 공급되어 증착이 진행되는 것이 가능하며, 기타 영역으로 소스 가스가 공급되어 파티클이 생기는 현상을 최소화시킬 수 있다.

한편, 기판 지지부(200)는 증착 챔버(10)의 내측에서 수평 방향을 따라 이동 가능하게 설치된다. 따라서, 기판 지지부(200) 상에 기판이 안착된 상태에서 증착소스 공급장치(100)의 하측에서 수평 방향으로 왕복 운동을 진행하며 증착 공정을 진행하는 것이 가능하다. 이와 같이, 본 실시예에서는 증착이 이루어지는 기판(S)의 하측 전면이 기판 지지부(200)에 의해 지지되므로 대면적을 갖는 기판을 처리하는 경우에도 기판의 처짐 현상 없이 공정을 수행하는 것이 가능하다.

기판 지지부(200)는 상면에 기판이 안착부가 형성된 트레이 구조로 형성될 수 있다. 그리고 기판 지지부(200)의 하측에는 기판 지지부(200)를 이동시키기 위한 기판 이송부(220)가 구비될 수 있다. 여기서, 도면에는 구체적으로 도시되지 않았으나, 기판 지지부(200)는 두 개의 트레이가 적층된 구조로 형성될 수 있다. 따라서, 기판 지지부(200)의 세정 작업을 진행하고자 하는 경우, 기판 지지부(200) 전체를 탈거하지 않고, 안착부가 형성된 상측 트레이만을 분리하여 세정 작업을 용이하게 진행하는 것이 가능하다.

기판 지지부(200)의 하측에는 기판 지지부(200)를 이송시키기 위한 기판 이송부(220)가 구비된다. 여기서, 기판 이송부(220)는 상기 기판 지지부(200)가 이동하는 동력을 제공하는 기판 구동부(230) 및 기판 지지부가 이동하는 경로를 가이드하기 위한 기판 가이드부(240)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 실시예에서는 전자기력을 이용한 리니어 모터(linear motor)를 이용하여 기판 구동부(230)를 구성할 수 있다. 이러한 기판 구동부(230)는 도 3에 도시된 바와 같이, 이동 경로를 형성하는 기판 구동 레일(232) 및 기판 구동 레일을 따라 이동하는 기판 가동자(231)를 포함하여 구성될 수 있다.

기판 구동 레일(232)은 기판 증착 장치 내부에 고정 설치되며, 기판 지지부(200)가 이동하는 방향을 따라 직선 방향으로 연장 형성된다. 이러한 기판 구동 레일(232)은 복수개의 전자석이 설치되며, 이러한 전자석은 전류의 방향을 전환할 수 있도록 구성된다.

한편, 기판 가동자(231)는 기판 지지부(200)의 하측에 설치되며, 기판 지지부(200)와 일체로 이동 가능하게 구성된다. 여기서, 기판 가동자(231)는 영구 자석으로 구성되며, 기판 구동 레일(232)에 설치되는 전자석과의 상호작용에 의해 발생하는 전자기력을 이용하여 기판 지지부(200)를 이동시킬 수 있다.

한편, 기판 가이드부(240)는 기판 구동부(230)에 의해 기판 지지부(200)가 이동함에 따라, 이동 경로를 안내하는 구성이다. 또한, 기판 지지부(200)가 이동중에 틸팅(tilting) 또는 스위블링(swivelling) 되는 것을 방지할 수 있다. 본 실시예에 따른 기판 가이드부(240)는 기판 가이드 레일(242) 및 기판 가이드 레일(242)을 따라 회동하는 기판 롤러(241)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 기판 가이드 레일(242)은 기판 지지부(200)의 하측에 고정 설치된다. 구체적으로, 기판 지지부(200)의 양측 하면에는 하측으로 연장되는 기판 레그부(210)가 형성되고, 기판 레그부(210)의 하단에는 복수개의 기판 롤러(241)가 구비된다. 복수개의 기판 롤러(241)는 각각 한 쌍의 롤러가 인접하도록 배치되며, 각각의 한 쌍의 롤러들은 기판 가이드 레일(242)의 양측에 맞물리면서 회전할 수 있도록 구성된다. 따라서, 기판 지지부(200)가 이동하게 되면 각각의 기판 롤러(241)가 기판 가이드 레일(242)을 따라 회전하면서, 기판 지지부(200)의 이동 경로를 가이드 한다. 본 실시예에서는 기판 지지부(200)의 저면에 기판 롤러(241)를 설치하고 기판 가이드 레일(242)을 기판 증착 장치에 고정 설치하는 구조로 구성하였으나, 기판 지지부의 저면에 기판 가이드 레일이 구비되고 기판 증착 장치에 기판 롤러가 열을 형성하도록 배치하여 구성하는 것도 가능하다.

한편, 기판 가이드 레일(242)은 양 측면이 쐐기 모양('V'자 모양)으로 돌출된 구조로 구성될 수 있다. 그리고, 기판 롤러(241)의 외측면은 이에 대응되도록 쐐기 모양의 홈이 형성될 수 있다. 이때, 기판 가이드 레일(242)의 측면 또는 기판 롤러(241)의 외측면 중 적어도 어느 한 측에는 선형으로 돌출된 돌기(미도시)가 형성되어, 기판 가이드 레일(242)과 기판 롤러(241) 사이의 마찰 면적을 최소화 시키도록 구성할 수 있다.

따라서, 기판 지지부(200)는 이러한 기판 가이드부(240)의 구조에 의해 틸팅 및 스위블링이 제한된 상태로 이동하는 것이 가능하다. 나아가, 기판 가이드부(240)에 의해 기판 지지부(200)의 수직 방향 이동을 제한하는 것이 가능하므로, 기판 구동부(230)의 기판 구동 레일(232)과 기판 가동자(231)가 접촉하지 않고 이격된 상태로 구동하는 것이 가능하다.

이와 같이, 기판 지지부(200)는 기판 구동부(230)에 의해 수평 방향으로 이동하는 동력이 제공되고, 기판 가이드부(240)에 의해 원활하게 이동 경로를 따라 이동할 수 있다. 여기서, 전술한 바와 같이 기판 구동부(230)는 기판 구동 레일(232)과 기판 가동자(231)가 접촉하지 않은 상태로 동작하므로, 마찰로 인한 파티클이 발생할 우려가 없다. 이에 비해, 기판 가이드부(240)는 기판 가이드 레일(242) 및 기판 롤러(241)가 접촉한 상태로 회전하므로 마찰에 의해 파티클이 발생할 가능성이 높다.

따라서, 본 실시예에서는 기판 구동부(230)는 증착 챔버(10)에 배치하고, 기판 가이드부(240)는 이송 챔버(20)에 배치하도록 구성될 수 있다. 이로 인해, 기판 가이드부(240)에서 발생되는 파티클이 증착 챔버(10)로 유입되는 것을 최소화시키는 것이 가능하다.

구체적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기판 구동부(230)의 기판 구동 레일(232)은 증착 챔버(10)의 하면(격벽의 상면)에 설치된 지지대에 의해 지지되도록 구성될 수 있다. 그리고, 기판 가이드부(240)의 기판 가이드 레일(242)은 이송 챔버(20) 하면에 설치된 지지대에 의해 지지되도록 구성될 수 있다. 기판 지지부(200)의 하면으로부터 연장되는 기판 레그부(210)는 증착 챔버(10) 및 이송 챔버(20)를 구획하는 격벽(30)을 관통하도록 구성된다. 따라서, 기판 레그부(210)의 하단에 설치되는 기판 롤러(241)는 이송 챔버(20) 내측에 배치될 수 있다. 여기서, 격벽(30)에는 기판 지지부(200)의 이동 방향을 따라 슬릿이 형성되어, 기판 지지부(200) 이동시 기판 레그부(210)는 슬릿을 따라 이동할 수 있다.

이와 같이, 증착소스 공급장치(100)는 하측으로 소스 가스를 공급하고, 기판(S)은 증착소스 공급장치(100)의 하측에서 수평 방향으로 왕복운동을 진행하면서 증착이 이루어진다. 이때, 기판 이외의 영역으로 공급되는 소스 가스는 기판 지지부가 이동함에 따라 파티클을 형성할 우려가 있다. 전술한 실시예서는 이러한 현상을 최소화하기 위해, 별도의 차폐 부재(500)를 구비하여 개구부(511)가 형성된 위치로만 소스 가스가 공급되도록 구성하고 있으나, 기판 지지부(200)가 왕복 운동을 하면서 개구부의 하측에 위치하지 않는 동안에는 소스 가스가 증착 챔버(10)의 하면으로 증착될 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 증착소스 공급장치(100) 및 기판 지지부(200) 사이에 가동 셔터(300)를 구비하고, 가동 셔터(300)를 이용하여 기판의 위치에 따라 개구부(511)를 선택적으로 차폐시킴으로써 소스 가스가 증착 챔버(10)의 저면에 증착되는 현상을 최소화시킬 수 있다. 이러한 가동 셔터(300)는 연속 증착 공정 중 기판이 외부로부터 반입 또는 반출되는 동안 증착소스 공급장치(100)의 구동 상태를 유지하면서도 소스 가스가 증착 챔버(10) 하측으로 공급되는 것을 차단하는 것이 가능하므로, 증착 공정에 소요되는 시간을 단축하는데에도 기여할 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 가동 셔터(300)는 기판 지지부(200)와 증착소스 공급장치(100)의 사이에 구비된다. 보다 구체적으로, 본 실시예에서는 차폐 부재(500)와 기판 지지부(200) 사이에 형성되나, 이는 일 예이며 증착소스 공급장치(100)와 차폐 부재 사이에 구비되는 것도 가능하다.

가동 셔터(300)는 개구부(511)를 개폐할 수 있는 판형 부재로 구성되며, 개구부(511)를 완전히 차폐할 수 있도록 개구부와 대응되는 형상을 갖고 개구부 이상의 면적을 갖도록 형성될 수 있다.

가동 셔터(300)의 가장자리에는 하향으로 연장 설치되는 가동 셔터 레그부(310)가 구비된다. 가동 셔터 레그부(310)는 증착 챔버(10) 및 이송 챔버(20)를 구획하는 격벽을 관통하도록 구성된다. 그리고, 격벽에는 가동 셔터(300) 이동시 가동 셔터 레그부(310)가 이동할 수 있도록 적어도 하나 이상의 슬릿이 구비될 수 있다.

가동 셔터(300)의 하단에는 가동 셔터 이송부(320)가 형성되며, 이러한 가동 셔터 이송부(320)는 이송 챔버(20)에 수용된다. 따라서, 가동 셔터 이송부(320)의 구동 중 물리적 마찰에 의해 발생되는 파티클을 증착 챔버(10)로부터 격리시킬 수 있다.

가동 셔터 이송부(320)는 가동 셔터(300)가 이동하는 동력을 제공하는 가동 셔터 구동부(330) 및 가동 셔터(300)가 이동하는 경로를 가이드하는 가동 셔터 가이드부(340)를 포함하여 구성된다. 여기서, 가동 셔터 구동부(330)는 기판 구동부(230)와 마찬가지로 전자기력을 이용한 리니어 모터 형태로 구성되며, 가동 셔터 가이드부(340)는 기판 가이드부(240)와 마찬가지로 가동 셔터 롤러(341) 및 가동 셔터 가이드 레일(342)을 이용하여 구성할 수 있다.

이때, 기판 이송부(220)와 마찬가지로, 물리적인 마찰이 발생하지 않는 가동 셔터 구동부는 증착 챔버에 배치하고 가동 셔터 가이드부는 이송 챔버에 배치되도록 구성하는 것도 가능하나, 본 실시예에서는 이송 구조를 단순화시킬 수 있도록 가동 셔터 구동부(330) 및 가동 셔터 가이드부(340)가 모두 이송 챔버(20)에 수용되도록 구성한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 가동 셔터 구동부(330)는 기판 구동부(230)와 마찬가지로, 가동 셔터 구동 레일(332) 및 가동 셔터 가동자(331)를 포함하여 구성된다. 가동 셔터 구동 레일(332)은 이송 챔버(20) 내부에 고정 설치되며, 적어도 하나 이상의 전자석이 배치된다. 가동 셔터 가동자(331)는 영구 자석을 포함하여 구성되며, 가동 셔터 레그부(310)의 하부 일측에 설치된다. 따라서, 가동 셔터 구동 레일(332)과 가동 셔터 가동자(331)의 전자기력을 이용하여 수평 방향으로 이동할 수 있다.

그리고, 가동 셔터 가이드부(340)는 기판 가이드부(240)와 마찬가지로 가동 셔터 가이드 레일(342) 및 가동 셔터 롤러(341)를 포함하여 구성된다. 가동 셔터 롤러(341)는 가동 셔터 레그부(310)의 하단에 구비된다. 그리고, 가동 셔터 가이드 레일(342)은 이송 챔버(20)의 내부에 고정 설치되며, 가동 셔터 롤러(341)가 가동 셔터 가이드 레일(342)을 따라 회동하면서 이동 경로를 가이드 할 수 있다.

가동 셔터 구동부(330) 및 가동 셔터 가이드부(340)의 형상 및 작동 원리는 전술한 기판 구동부(230) 및 기판 가이드부(240)의 형상 및 작동 원리에 상응하므로 추가적인 설명은 생략하도록 한다.

한편, 전술한 바와 같이, 증착소스 공급장치(100)는 내부의 히터를 구동하여, 도가니에 수용된 소스를 가열하여 소스 가스를 공급하여 증착을 진행한다. 다만, 증착 공정이 종료되거나, 또는 기판의 반입/반출시 일시적으로 소스 가스 공급을 중단시키기 위해 히터의 구동을 멈추게 되면, 노즐 단부의 온도가 저하되면서 기화된 소스 가스가 노즐 단부에 증착되는 현상이 발생한다. 이 경우, 노즐 단부에 소스 가스의 증착이 진행됨에 따라 노즐 단부가 막히거나, 소스 가스가 불균일하게 공급되는 현상이 발생될 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 증착소스 공급장치(100)의 노즐(101) 단부를 선택적으로 가열할 수 있는 가열 부재(450)를 더 구비할 수 있다. 가열 부재(450)는 선택적으로 증착소스 공급장치(100)의 하측에 위치할 수 있도록 이동 가능하게 설치된다. 그리고, 증착소스 공급장치(100)의 소스 가스 공급이 종료되면 증착소스 공급장치(100)의 하측에 위치한 상태에서, 노즐(101)의 단부를 가열하도록 구성된다.

따라서, 이미 기화된 상태로 잔류한 소스 가스가 노즐(101)의 단부에서 기화된 상태를 유지할 수 있어, 노즐 단부에서 증착이 발생하는 현상을 방지할 수 있다. 그리고, 이러한 가스 소스는 배기부 방향으로 이동하여 배기되거나, 노즐 단부가 아닌 다른 위치에 증착됨으로써 이후 증착 공정에 영향을 미치지 않을 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 증착소스 공급장치(100)와 차폐 부재(500)의 사이에 배치되며, 수평 방향으로 이동 가능하게 설치되는 가열 셔터(400)가 구비될 수 있다. 그리고 가열 셔터(400)의 상면에는 복수개의 가열 부재(450)가 구비되며, 가열 셔터(400)가 이동함에 따라 선택적으로 증착소스 공급장치(100)의 하측에 위치하도록 구성될 수 있다.

가열 셔터(400)의 하단에는 가열 셔터 이송부(420)가 형성되며, 이러한 가열 셔터 이송부는 전술한 가동 셔터 이송부(320)의 외측에 위치하며, 이송 챔버(20)에 수용된다. 따라서, 가열 셔터 이송부(420)의 구동 중 물리적 마찰에 의해 발생되는 파티클을 증착 챔버(10)로부터 격리시킬 수 있다.

가열 셔터 이송부(420)는 가열 셔터(400)가 이동하는 동력을 제공하는 가열 셔터 구동부(430) 및 가열 셔터(400)가 이동하는 경로를 가이드하는 가열 셔터 가이드부(440)를 포함하여 구성된다. 여기서, 가열 셔터 구동부(430)는 기판 구동부(230) 및 가동 셔터 구동부(330)와 마찬가지로 전자기력을 이용한 리니어 모터 형태로 구성되며, 가열 셔터 가이드부(440)는 기판 가이드부(240) 및 가동 셔터 가이드부(340)와 마찬가지로 가열 셔터 롤러(441) 및 가열 셔터 가이드 레일(442)을 이용하여 구성할 수 있다.

이때, 기판 이송부(220)와 마찬가지로, 물리적인 마찰이 발생하지 않는 가열 셔터 구동부는 증착 챔버에 배치하고 가열 셔터 가이드부는 이송 챔버에 배치되도록 구성하는 것도 가능하나, 본 실시예에서는 이송 구조를 단순화시킬 수 있도록 가열 셔터 구동부(430) 및 가열 셔터 가이드부(440)가 모두 이송 챔버(20)에 수용되도록 구성한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 가열 셔터 구동부(430)는 가동 셔터 구동부(330)와 마찬가지로, 가열 셔터 구동 레일(432) 및 가열 셔터 가동자(431)를 포함하여 구성된다. 가열 셔터 구동 레일(432)은 이송 챔버(20) 내부에 고정 설치되며, 적어도 하나 이상의 전자석이 배치된다. 가열 셔터 가동자(431)는 영구 자석을 포함하여 구성되며, 가열 셔터 레그부(410)의 하부 일측에 설치된다. 따라서, 가열 셔터 구동 레일(432)과 가열 셔터 가동자(431)의 전자기력을 이용하여 수평 방향으로 이동할 수 있다.

그리고, 가열 셔터 가이드부(440)는 가동 셔터 가이드부(340)와 마찬가지로 가열 셔터 가이드 레일(442) 및 가열 셔터 롤러(441)를 포함하여 구성된다. 가열 셔터 롤러(441)는 가열 셔터 레그부(410)의 하단에 구비된다. 그리고, 가열 셔터 가이드 레일(442)은 이송 챔버(20)의 내부에 고정 설치되며, 가열 셔터 롤러(441)가 가열 셔터 가이드 레일(442)을 따라 회동하면서 이동 경로를 가이드 할 수 있다.

가열 셔터 구동부(430) 및 가열 셔터 가이드부(440)의 형상 및 작동 원리는 전술한 기판 구동부(230) 및 기판 가이드부(240)의 형상 및 작동 원리에 상응하므로 추가적인 설명은 생략하도록 한다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 기판 증착 장치는 증착 챔버(10) 내부에 기판 지지부(200), 가동 셔터(300) 및 가열 셔터(400)와 같이 수평 방향으로 이동 가능한 부재를 구비하고, 전술한 바와 같이 이러한 부재들을 이송시키기 위해 물리적 마찰이 발생하는 구성요소는 이송 챔버에 배치되도록 구성한다.

나아가, 증착 챔버(10)의 일측에는 증착 챔버(10) 내부 공간을 배기시키는 제1 배기부(11)가 설치되고, 이송 챔버(20)의 일측에는 이송 챔버의 내부 공간을 배기시키는 제2 배기부(21)가 형성된다. 이와 같이, 증착 챔버(10)와 이송 챔버(20)가 각각 별도의 배기 유로를 구비하고, 제1 배기부(11) 및 제2 배기부(21)를 각각 독립적으로 제어할 수 있도록 구성함으로서, 이송 챔버(20)에서 발생되는 파티클이 증착 챔버(10)로 유입되는 것을 방지하는 것이 가능하다.

물론, 증착 챔버(10)와 이송 챔버(20)를 구획하는 격벽(30)에는 슬릿이 형성되어 슬릿을 통한 파티클의 이동을 고려할 수 있다. 다만, 물리적 마찰에 의해 발생되는 파티클은 저압 환경에서 큰 운동 에너지를 갖고 빠른 속도로 이동한다. 따라서, 대부분의 파티클이 이송 챔버(20) 내부의 공간을 따라 충돌하면서 제2 배기부(21)를 통해 배출되며, 슬릿을 통해 증착 챔버(10)로 유입될 가능성은 극히 낮다. 특히, 슬릿의 간격이 입자의 평균자유행로(mean free path)보다 현저하게 작게 형성되는 경우, 슬릿을 통하여 파티클이 증착 챔버 내측으로 유입되는 것이 거의 불가능하다. 따라서, 증착 챔버(10)와 이송 챔버(20)는 파티클의 이동 측면에서 실질적으로 격리된 공간을 형성하는 것이 가능하다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 기판 증착 장치는 기판(S)이 증착소스 공급장치(100)의 하측에 배치되어 하향으로 공급되는 소스 가스에 의해 증착이 이루어지는 구성으로, 공정 중 발생하는 파티클을 최소화시고 대면적 기판에서도 기판의 처짐 현상 없이 공정을 진행하는 것이 가능하다. 특히, 공정 중 물리적인 마찰에 의해 파티클이 발생될 수 있는 구성요소들은 증착 챔버(10)와 별도의 공간을 형하는 이송 챔버(20)에 구비함으로써 파티클에 의한 기판 품질 불량을 현저하게 개선시킬 수 있다.

도 4는 도 1의 증착소스 공급장치의 단면을 도시한 단면도이고, 도 5는 도 1의 증착소스 공급장치의 조립 방식을 도시한 사시도이다. 이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 증착소스 공급장치의 구성을 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 증착소스 공급장치(100)는 하우징(110), 하우징 내부에 구비되며 증착소스가 수용되는 수용부(120), 수용부의 상측에 위치하는 덮개부(130) 및 상기 기화된 소스 가스가 증착 공간으로 공급되는 분사부(150)를 포함하여 구성된다.

여기서, 하우징(110)은 증착소스 공급장치(100)의 외관을 형성하며, 내부에 각종 구성요소들이 설치되는 공간을 형성한다. 하우징(110)은 기판 지지부(200)가 이동하는 방향과 직각 방향으로 연장 형성되는 바(bar) 형상의 부재로 구성되며, 증착 챔버(10)의 상부에 설치된다.

한편 수용부(120)는 하우징의 내부에 배치되며, 증착소스가 수용되는 공간을 형성한다. 본 실시예에 따른 증착소스 공급장치(100)는 제1 수용유닛(121) 및 제2 수용유닛(122)으로 구성되며, 각각의 수용유닛(121, 122)은 독립된 수용공간을 형성할 수 있다. 각각의 수용 유닛은 하우징과 마찬가지로, 기판 지지부(120)가 이동하는 방향과 직각 방향으로 길게 연장되는 바(bar) 형상의 부재로 구성된다. 그리고, 하우징(110)의 중심을 따라 형성되는 분사부(150)를 통해 균일하게 공정가스를 공급할 수 있도록, 제1 수용유닛(121) 및 제2 수용유닛(122)은 분사부(150)의 양측에 대칭되도록 배치된다. 다만, 이러한 수용부의 구조는 일 예이며 이 이외에도 다양한 형상으로 구성할 수 있음은 물론이다.

덮개부(130)는 수용부(120)의 상측에 설치되어, 수용부(120)의 개방된 상측을 차폐하는 구성이다. 덮개부(130)는 수용부(120)의 상측에 착탈 가능하게 구성되어, 덮개부(130)를 탈거한 상태에서 증착소스를 수용부의 내측에 공급하는 것이 가능하다.

덮개부(130)의 하측은 수용부에서 기화된 소스 가스가 진행하는 유로를 형성한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 덮개부(130)의 하면은 유선형 구조로 구성되며, 양측의 수용부에서 기화된 소스 가스가 중심에 형성되는 분사부(150)를 통해 증착 공간으로 제공될 수 있도록 유도한다.

분사부(150)는 전술한 바와 같이, 제1 수용유닛(121) 및 제2 수용유닛(122)의 사이에 형성되며, 기화된 소스가스가 하향으로 진행하는 유로를 형성한다. 분사부(150)의 단부에는 복수개의 노즐(101)이 배치되며(도 3 참조), 분사부(150)를 통과하는 소스 가스는 복수개의 노즐을 통해 증착 공간으로 공급될 수 있다.

한편, 증착소스 공급장치(100)의 내부에는 증착소스를 가열하기 위한 복수개의 히터(140)가 구비될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 히터(140)는 수용부(120)와 인접한 위치에 측벽을 따라 배치된다. 이때, 복수개의 히터(140)는 제1 수용유닛(121)과 제2 수용유닛(122)을 균일하게 가열할 수 있도록, 제1 수용유닛(121) 및 제2 수용유닛(122)의 주변에 동일한 패턴으로 배치될 수 있다. 나아가, 기화된 증착소스가 분사 노즐을 통해 증착 공간으로 토출되기 이전에 유로에 증착되는 현상을 방지할 수 있도록, 덮개부(130)의 저면 및 분사 노즐과 인접한 위치에도 히터가 장착될 수 있다. 이러한 히터(140)는 카트리지 타입으로 하우징(110)에 착탈 가능하게 설치될 수 있으며, 이 이외에도 다양한 종류의 히터를 구비할 수 있다.

나아가, 히터(140)와 수용부(120)의 측벽 사이에는 복수개의 온도 센서(160)가 구비될 수 있다. 온도 센서(160)는 각각 해당 위치에서의 온도를 감지할 수 있다. 이러한 온도센서(160)는 수용부의 측벽을 따라 기 설정된 간격으로 설치되며, 각각의 온도센서(160)를 이용하여 수용부 측벽의 온도 분포를 감지하는 것이 가능하다. 본 실시예에서는 열전대(thermocoupler) 온도 센서를 이용하도록 구성되며, 이 이외에도 다양한 온도센서를 이용하여 구성하는 것도 가능하다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 증착 소스를 충천하고, 히터를 교체하는 등의 작업 등이 용이하게 진행될 수 있도록, 본 실시예에서는 수용부(120), 덮개부(130) 및 히터(140)가 하우징(110)부터 분리 가능하게 구성된다. 따라서, 하우징(110)의 일측 방향으로 슬라이딩하는 방식으로 상기 구성요소들을 외부로 착탈하는 것이 가능하다.

한편, 본 실시예에 따른 증착소스 공급장치(100)는 복수개의 온도 센서(160)에서 검출되는 온도값에 근거하여, 증착소스 공급장치 내부의 각종 정보를 검출하는 검출부(170)를 더 포함하여 구성된다. 이러한 검출부의 구성은 도 6 및 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 6은 증착소스 공급장치의 검출부의 구성을 도시한 블록도이고, 도 7은 복수개의 온도센서에서 측정한 온도값을 예시적으로 도시한 그래프이다.

검출부(170)는 복수개의 온도 센서(160)로부터 감지된 온도값을 제공받아, 이를 이용하여 수용부(120)에 수용되는 증착 소스의 수용량을 감지하는 것이 가능하다. 수용부의 측벽을 따라 히터가 동일한 간격을 유지하면서 동일한 출력으로 수용부(120)를 가열하게 되면, 수용부(120) 내부에서 증착 소스가 수용되어 있는 높이의 온도와 증착 소스가 수용되지 않은 높이의 온도가 상이하게 된다. 물론, 수용부의 형상에 따라 증착 소스가 수용된 측벽간에도 선형적으로 온도 변화가 존재하고, 증착 소스가 수용되지 않은 측벽간에도 선형적으로 온도 변화가 존재하나, 증착 소스의 수위에 해당하는 표면과 인접한 부분에서는 온도 변화가 보다 크게 감지된다(도 7의 a 참조). 따라서, 검출부(170)는 수용부(120)의 측벽에 배치된 온도 센서(160)들로부터 감지된 온도 값 중 인접한 온도간의 차이가 가장 큰 위치를 검출하고, 해당하는 두 개의 온도 센서의 사이에 증착 소스의 수위가 존재하는 것으로 판단할 수 있다(도 7의 a 중 II와 III 사이).

여기서, 전술한 바와 같이 수용부(120)는 제1 수용유닛(121) 및 제2 수용유닛(122)을 포함하여 구성되고, 각각의 수용유닛의 측벽에 온도 센서(160)가 구비된다. 따라서, 검출부(170)는 제1 수용유닛(121)에 수용되는 증착 소스의 양과 제2 수용유닛(122)의 증착 소스의 양을 독립적으로 판단할 수 있다.

이때, 제1 수용유닛(121) 및 제2 수용유닛(122)의 증착 소스의 양이 상이한 경우가 발생할 수 있다. 이는 각 수용유닛에 설치된 히터 중 어느 한쪽의 히터가 정상적인 출력이 이루어지지 않는 것일 수도 있고, 수용부 또는 히터를 체결하는데 있어서 미세한 이격이 존재하기 때문일 수도 있다. 따라서, 검출부(170)는 각 수용유닛(121, 122)에 수용되는 증착 소스의 양이 상이한 것으로 감지되면, 많은 양의 증착 소스가 존재하는 수용유닛 측의 히터를 보다 높은 출력으로 구동하도록 제어할 수 있다.

나아가, 검출부(170)는 복수개의 온도 센서(160)로부터 감지된 온도 값에 근거하여, 히터(140)의 정상 동작 유무를 감지하는 것도 가능하다. 복수개의 히터 중 어느 하나에 이상이 발생하는 경우, 인접한 위치의 온도센서가 감지하는 온도값이 기 설정된 범위를 벗어나거나, 온도 분포가 비정상적인 패턴을 형성할 수 있다(도 7의 b, II). 따라서, 검출부(170)는 감지된 온도값에 근거하여, 히터(140)의 이상 유무를 판단하고 이상이 발생한 것으로 감지되면 이상 발생 신호를 생성하여 알림부(180)를 통해 작업자에게 통지하는 것이 가능하다.

따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 검출부(170)는 온도 센서(160), 히터(140) 및 알림부로부터 각각의 온도 정보 및 제어 신호를 송수신할 수 있도록 구성된다. 본 실시예에서는 검출부(170)가 증착소스 공급장치의 내부에 구성하였으나, 기판 증착 장치의 제어부의 일부 구성요소로 구성하는 것도 가능함을 밝혀둔다.

도 8은 본 실시예에 따른 기판 증착장치의 제어부의 동작 내용을 도시한 블록도이다. 한편, 본 실시예에 따른 기판 증착 장치는 제어부(600)를 이용하여 각종 구성요소의 구동을 제어한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제어부(600)는 기판(S)의 반입 반출시 게이트 밸브(40)를 개폐하도록 제어할 수 있다. 그리고, 증착 공정을 진행하기 위해 증착소스 공급장치(100)의 히터(미도시)를 가열하여 소스 가스를 공급하는 것도 가능하다.

또한, 증착 챔버(10)의 배기를 담당하는 제1 배기부(11) 및 이송 챔버(20)의 배기를 담당하는 제2 배기부(21)에 구비되는 각각의 펌프를 독립적으로 제어하도록 구성된다. 구체적으로, 제어부(600)는 증착 챔버(10) 내부가 증착 공정에 적합한 압력을 형성하도록 제1 배기부(11)의 구동을 제어하고, 이송 챔버(20)의 내부는 증착 환경에 미치는 영향을 최소화시키면서 내부의 파티클이 용이하게 배기될 수 있는 압력을 형성하도록 제2 배기부(21)의 구동을 제어한다. 여기서, 제어부(600)는 증착 챔버(10) 내부의 압력 및 이송 챔버(20) 내부의 압력이 동일하거나, 이송 챔버(20) 내부의 압력이 증착 챔버(10) 내부의 압력보다 낮도록 제어하는 것도 가능하다.

또한, 제어부(600)는 기판 구동부(230), 가동 셔터 구동부(330) 및 가열 셔터 구동부(430)를 제어하여 기판 지지부(200), 가동 셔터(300) 및 가열 셔터 구동부(430)를 이동시킬 수 있다. 여기서 제어부(600)는 기판 구동부(230), 가동 셔터 구동부(330) 및 가열 셔터 구동부(430)에 구비된 전자석에 인가되는 전류의 크기 및 방향을 조절하는 방식으로 이를 제어하는 것이 가능하다.

도 9는 본 실시예에 따른 기판 증착 장치의 제어방법을 도시한 순서도이고, 도 10은 도 9에 따른 기판 지지부 및 가동 셔터의 동작 내용을 도시한 단면도이다. 이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여 본 실시예에 따른 기판 증착 장치의 제어방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

우선, 기판 증착 공정을 수행하기 위해 증착소스 공급장치(100)의 하측을 차폐하고 있는 가열 셔터(400)를 개방하는 단계를 수행한다(S10). 도 10의 a에 도시된 바와 같이, 이전 증착 공정이 종료된 상태에서 가열 셔터(400)가 증착소스 공급장치(100)의 하측에 위치한 상태에서 노즐(101)을 가열하는 단계를 진행하기 때문에 증착소스 공급장치(100)의 하측이 가열 셔터(400)에 의해 차폐된 상태일 수 있다. 따라서, 다시 기판 증착 공정을 수행하기 위해 가열 셔터(400)를 외측으로 이동시켜 증착소스 공급장치(100)의 하측을 개방한다. 다만, 초기 상태에서 증착소스 공급장치의 하측이 이미 개방된 상태인 경우에는 본 단계를 생략할 수 있다.

그리고, 기판 증착 장치 내부로 기판이 반입되는 단계를 수행한다(S20). 본 단계는 일측의 게이트 밸브(40)가 개방되면, 로드락 챔버로부터 기판이 반입된다(도 10의 b 참조). 본 실시예에서는 로드락 챔버(2)로부터 기판(S)이 기판 지지부(200)에 안착된 상태로 반입이 된다. 따라서, 기판 지지부(200) 반입시 기판 지지부(200) 하단의 기판 롤러(241)는 이송 챔버(20)의 기판 가이드 레일(242)에 끼워지면서 이동하고, 기판 지지부(200)는 증착 챔버(10)에 위치한 상태로 반입될 수 있다.

기판 반입이 완료되면, 게이트 밸브(40)를 차폐한 후, 내부 공간을 배기하는 단계를 진행할 수 있다(S30). 이때, 제1 배기부(11)는 증착 챔버(10) 내부를 배기하여 증착 공정에 적합한 압력을 조성하고, 제2 배기부(21)는 이송 챔버(20) 내부를 배기하여 파티클 배기에 적합한 압력을 조성한다. 본 단계는 증착이 진행되는 동안 증착 챔버 및 이송 챔버 내부의 압력을 유지할 수 있도록 지속적으로 수행될 수 있다.

다만, 도 9에서는 가열 셔터 개방 단계, 기판 반입 단계 및 배기 단계가 순차적으로 진행되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로서, 각각의 단계가 순서를 바꾸어 진행하거나 동시에 진행되는 것도 가능하며, 공정 내용에 따라 일부 단계를 생략하여 진행할 수도 있다.

한편, 증착소스 공급장치(100)의 히터를 가열하여, 소스를 기화시켜 소스 가스를 공급하는 단계를 진행한다(S40). 소스 가스를 공급하는 단계는 기판의 증착이 시작되기 이전 단계부터 진행되며, 이후 증착 공정이 진행되는 동안 지속적으로 수행될 수 있다. 나아가, 본 실시예에서는 기판이 반입된 이후에 소스 가스가 공급되는 방식을 설명하고 있으나, 공정에 따라서는 기판 반출입 중에도 소스 가스가 공급되는 상태를 유지하는 것도 가능하다. 다만, 소스 가스를 공급하는 단계는 별도의 도면을 참조하여 아래에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

한편, 소스 가스가 공급되기 시작하면 기판에 증착 물질을 증착하는 단계를 진행한다(S50). 본 단계는 기판 지지부(200) 및 가동 셔터(300)를 이동시키면서, 개구부(511)를 통해 제공되는 소스 가스를 기판 상에 증착시키는 단계로, 도 10의 c 내지 f를 이용하여 구체적으로 설명하도록 한다.

증착 단계가 수행되기 이전에는 도 9의 b와 같이 가동 셔터가 차폐 부재(500)의 개구부(511)를 차폐한 상태로, 증착소스 공급장치(100)에 의해 소스 가스가 공급되더라도 챔버 하측으로 소스 가스가 전달되는 것이 차단된 상태이다.

따라서, 본 단계를 수행하기 위해 제어부(600)는 증착 공정을 시작하기 위해 기판의 증착이 시작되는 방향의 가장자리가 개구부(511)의 시작 위치와 나란하게 위치하도록 기판 구동부(230)를 제어한다(도 9의 c 참조). 그리고, 가동 셔터 구동부(330)를 제어하여, 개구부(511)를 개방하면서 증착 공정을 진행할 수 있다.

이때, 도 9의 d에 도시된 바와 같이, 제어부(600)는 기판의 위치에 따라 기판이 위치하는 영역으로 소스 가스가 공급되는 것을 최소화시킬 수 있도록, 개구부(511) 중 하측에 기판이 위치하지 않는 부분은 가동 셔터(300)가 선택적으로 차폐하도록 제어할 수 있다. 따라서, 본 과정에서 기판 지지부(200)와 가동 셔터(300)는 동일한 속도로 이동하도록 제어될 수 있다.

그리고, 도 9의 e에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(200)가 개구부(511)의 하측을 통과함으로써 기판 상에 균일하게 증착이 이루어진다. 이후, 도 9의 f와 같이 가동 셔터(300)가 다시 개구부(511)를 차단하도록 이동하여 소스 가스가 증착 챔버(10) 하측으로 공급되는 것을 차단한다.

이후, 도 9의 c 내지 e에 도시된 동작을 방향을 반대로 하여 진행함으로써 기판 지지부가 1번 왕복하게 되고, 이러한 동작을 반복함으로써 원하는 두께로 증착 공정을 진행하는 것이 가능하다.

다만, 본 실시예에서는 하나의 판형 부재로 구성된 가동 셔터(300)를 이용하여 구성하였으나, 도 9의 e와 같이 기판 지지부와 가동 셔터가 개구부의 일측으로 완전히 이동한 상태에서 개구부를 통해 소스 가스가 공급되는 것을 차단하기 위해, 가동 셔터를 복수개로 구비하거나, 중앙에 개구가 형성된 판형 부재를 이용하여 가동 셔터를 구성하는 경우 이에 상응하도록 제어 내용을 달리할 수 있다.

한편, 증착 단계가 완료되면, 기판을 반출하는 단계를 수행한다(S60). 기판 반출시에는 반출 방향으로 구비되는 게이트 밸브(40)를 개방하여, 기판이 안착된 기판 지지부(200)를 외부로 배출시킨다. 이때, 기판 반출 단계를 진행하기에 앞서, 증착소스 공급장치에서 소스 가스를 공급하는 것을 종료하고, 제1, 제2 배기부를 동작하여 압력을 다시 조절하는 단계를 수행할 수도 있다.

한편, 기판이 반출되고 증착소스 공급장치에서 소스 가스 공급이 종료되면, 가열 셔터를 이용하여 증착소스 공급장치 하부를 차폐하는 단계를 수행한다(S70). 본 단계에서는 가열 셔터의 가열 부재를 구동하여 증착소스 공급장치의 노즐 하단을 가열함으로써, 소스 가스 공급 종료 후 증착소스 공급장치의 온도가 저하되면서 잔류하는 소스 가스가 노즐 단부에 증착되는 현상을 방지할 수 있다. 이 경우, 잔류하는 소스 가스는 제1 배기부를 통해 배기될 수도 있고, 노즐 단부가 아닌 다른 위치(예를 들어, 가열 셔터 또는 차폐 부재)에 증착되도록 유도하는 것도 가능하다.

이와 같은 제어 단계를 통해 증착 공정의 한 사이클이 완료되며, 이러한 단계를 반복적으로 수행하여 여러 기판에 대한 증착 공정을 진행할 수 있다.

다만, 이하에서는 도 11을 참조하여 본 실시예에 따른 증착소스 공급단계에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 도 11은 도 9에서 소스 가스 공급 단계를 보다 구체적으로 도시한 순서도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 소스 가스를 공급하기 위해, 증착소스 공급장치(100)의 복수개의 히터(140)를 구동하는 단계를 진행한다(S31)). 그리고, 제1 수용유닛(121)의 측벽에 설치되는 온도 센서 및 제2 수용유닛(122)의 측벽에 설치되는 온도 센서를 이용하여 각 수용유닛의 측벽의 온도를 감지한다(S32).

그리고, 검출부(170)는 온도센서(160)에서 감지된 온도 값들을 수신하여, 감지된 온도 값들의 분포를 판단하여 히터의 이상 발생 유무를 판단한다(S33). 이는 앞서 설명한 바와 같이, 감지된 온도 값 중 기 설정된 범위에서 벗어난 온도 값이 존재하는지 여부, 또는 정상적인 온도 분포 패턴에서 벗어나는지 여부를 기초로 판단할 수 있다.

이때, 히터의 이상 발생이 존재하는 것으로 감지되면 알림부(180)를 통해 이상 발생 사실을 외부에 알리고(S34), 소스 공급 단계를 종료한다.

다만, 이상이 없는 것으로 판단되는 경우, 감지된 온도 값들에 기초하여 제1 수용유닛(121)의 증착소스 수용량과 제2 수용유닛(122)의 증착소스 수용량을 검출한다(S35).

여기서, 각 수용유닛(121, 122)에 수용된 증착 소스의 양이 상이한 것으로 감지되면, 검출부(170)는 많은 양이 수용되는 수용유닛 측의 히터의 출력을 조절하여 수용 유닛간의 증착 소스 양의 균형을 맞추도록 제어할 수 있다(S37).

다만, 각 수용유닛에 증착 소스가 균일하게 수용된 것으로 감지되면, 공정 종료 시점인지 여부를 확인한 후(S38), 종료 시점 이전인 경우에는 지속적으로 소스 가스를 발생시키는 단계를 진행하도록 제어될 수 있다.

이상에서는 하향식으로 소스 가스를 공급하면서 증착 공정을 수행하되, 증착 챔버와 이송 챔버를 별도로 구비하여 파티클로 인한 문제점을 개선함과 동시에 증착소스 공급장치의 노즐에 증착 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 기판 증착 장치에 대해 설명하였다.

나아가, 본 발명은 이러한 기판 증착 장치의 증착소스 공급유닛을 구성함에 있어, 증착소스가 수용되는 수용부의 측벽에 설치되는 온도 센서를 이용하여, 증착소스의 잔량을 확인하고 수용유닛 간에 수용된 소스의 균형을 조절할 수 있도록 구성함으로써, 제조 비용을 절감하고 공정 효율을 개선할 수 있는 장점이 있다.

다만, 본 발명은 전술한 실시예의 구조에 한정되는 것은 아니며, 이 이외에도 다양하게 변형하여 본 발명을 구현하는 것이 가능하다. 이하에서는 이러한 다양한 변형 실시예 중 일부를 추가적으로 설명하도록 한다. 다만, 전술한 실시예와 동일하거나 극히 유사한 구성에 대해서는 설명의 중복을 피하기 위해, 추가적인 설명은 생략하도록 한다.

10 : 증착 챔버 20 : 이송 챔버
100 : 증착소스 공급장치 120 : 수용부
130 : 덮개부 140 : 히터
160 : 온도 센서 170 : 검출부
200 : 기판 지지부 300 : 가동 셔터
500 : 차폐 부재 600 : 제어부

Claims (14)

1. 증착소스가 수용되는 공간을 형성하는 수용부;
   상기 수용부의 외측에 설치되어 상기 수용부를 가열하는 복수개의 히터;
   상기 히터에 의해 기화된 증착소스가 증착 공간으로 공급되는 분사부;
   상기 수용부의 측벽을 따라 수직 방향으로 배치되며, 해당 위치의 온도를 감지하는 복수개의 온도 센서; 그리고,
   상기 복수개의 온도 센서에서 감지된 온도에 근거하여 상기 수용부에 수용된 증착소스의 양을 검출하는 검출부를 포함하는 증착소스 공급장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 검출부는 상기 복수개의 온도 센서에서 감지된 온도 중 온도차가 가장 큰 위치를 감지하여 상기 증착소스의 양을 검출하는 것을 특징으로 하는 증착소스 공급장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 수용부는 서로 독립된 수용 공간을 형성하는 제1 수용유닛 및 제2 수용유닛을 포함하여 구성되며,
   상기 검출부는 상기 제1 수용유닛 및 상기 제2 수용유닛에 수용된 증착소스의 양을 각각 검출하는 것을 특징으로 하는 증착소스 공급장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수개의 히터는 상기 제1 수용유닛 및 상기 제2 수용유닛의 측벽에 각각 대응되는 패턴으로 배치되며, 상기 검출부에서 상기 제1 수용유닛 및 상기 제2 수용유닛에 수용된 증착소스의 양이 상이한 것으로 감지되면 상기 두 수용유닛 중 증착소스의 양이 많은 것으로 감지된 수용유닛에 배치된 히터의 출력을 높이도록 제어되는 것을 특징으로 하는 증착소스 공급장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제1 수용유닛 및 상기 제2 수용유닛은 상기 분사부를 기준으로 양 측에 대칭되는 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 증착소스 공급장치.
6. 제3항에 있어서,
   상기 검출부는 상기 복수개의 온도 센서에서 감지된 온도 중 온도차가 기설정된 범위를 벗어나는 것으로 판단되면 이상 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 증착소스 공급장치.
7. 제3항에 있어서,
   상기 복수개의 온도 센서는 열전대(thermocouple) 온도센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 증착소스 공급장치.
8. 제3항에 있어서,
   상기 수용부, 상기 복수개의 히터 및 상기 복수개의 온도 센서가 설치되는 공간을 형성하는 하우징을 더 포함하고,
   상기 수용부는 상기 하우징으로부터 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 증착소스 공급장치.
9. 증착 공정이 진행되는 공간을 형성하는 증착 챔버;
   상기 증착 챔버에 구비되어 소스 가스를 공급하는 증착소스 공급장치; 그리고,
   상기 증착 챔버의 하측에 구비되며, 상기 기판이 안착되는 공간을 형성하고, 수평 방향으로 이동 가능하게 설치되는 기판 지지부를 포함하고,
   상기 증착소스 공급장치는
   증착소스가 수용되는 공간을 형성하는 수용부, 상기 수용부의 외측에 설치되어 상기 수용부를 가열하는 복수개의 히터, 상기 히터에 의해 기화된 증착소스가 증착 공간으로 공급되는 분사부, 상기 수용부의 측벽을 따라 수직 방향으로 배치되며 해당 위치의 온도를 감지하는 복수개의 온도 센서 그리고, 상기 복수개의 온도 센서에서 감지된 온도에 근거하여 상기 수용부에 수용된 증착소스의 양을 감지하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착 장치.
10. 증착소스가 수용된 수용부를 상기 수용부의 외측에 설치되는 복수개의 히터를 이용하여 가열하는 단계;
    상기 수용부의 측벽을 따라 수직 방향으로 배치되는 복수개의 온도 센서를 이용하여 온도를 감지하는 단계; 그리고,
    상기 감지된 온도에 근거하여 상기 수용부에 수용된 상기 증착소스의 양을 검출하는 단계를 포함하는 증착소스 공급장치의 구동 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 증착소스의 양을 검출하는 단계는 상기 복수개의 온도 센서에서 감지된 온도 중 온도차가 가장 큰 위치를 검출하여 상기 증착소스의 양을 검출하는 것을 특징으로 하는 증착소스 공급장치의 구동 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 수용부는 독립된 공간을 형성하는 제1 수용유닛 및 제2 수용유닛을 포함하여 구성되며,
    상기 증착소스의 양을 검출하는 단계는 상기 제1 수용유닛에 수용된 상기 증착소스의 양 및 상기 제2 수용유닛에 수용된 상기 증착소스의 양을 각각 검출하는 것을 특징으로 하는 증착소스 공급장치의 구동 방법.
13. 상기 제12항에 있어서,
    상기 제1 수용유닛 및 상기 제2 수용유닛에 수용된 증착소스의 양을 비교하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 수용유닛 및 상기 제2 수용유닛에 수용된 증착소스의 양이 상이할 경우, 보다 많은 소스의 양이 담긴 수용유닛을 더 가열하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 증착소스 공급장치의 구동방법.
14. 제10항에 있어서,
    상기 복수개의 온도 센서에서 감지된 온도 중 온도차가 기 설정된 범위를 벗어나는 것으로 판단되면, 이상 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 증착소스 공급장치의 구동방법.

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