KR20150118393A - 증착물질 공급장치 및 이를 구비한 증착 장치 - Google Patents

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KR20150118393A
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이영진
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 증착물질을 가열하여 증발시키는 도가니; 복수의 분사구가 길이 방향으로 형성되어, 상기 도가니에서 증발된 상기 증착물질을 기판으로 분사시키는 분배관; 및 불활성 가스의 분사를 통해 가스막을 형성시켜, 상기 분배관으로부터 분사되는 증착물질을 기판으로 안내하는 가스 분사관을 포함하는 증착물질 공급 장치 및 이를 구비한 증착 장치를 제공한다.

Description

증착물질 공급장치 및 이를 구비한 증착 장치{Device for providing deposition material and Deposition apparatus including the same}
본 발명은, 증착물질 공급장치 및 이를 구비한 증착 장치에 관한 것이다.
반도체 소자, 유기 발광 소자 등의 제조를 위해서는 다양한 제조 공정이 필요하고, 상기 제조 공정에는 웨이퍼나 글래스 등의 기판상에 소정의 박막을 증착시키는 공정이 포함된다.
그리고 이러한 증착 공정에 사용되는 증착방법은, 기화된 증착물질이 기판 표면에 응축되는 물리적 증착방법(PVD:Physical Vapor Deposition)과, 기화된 증착물질이 기판표면에서 화학반응을 일으키는 화학 기상 증착방법(CVD:Chemical Vapor Deposition)으로 대별될 수 있다.
상기 증착 공정은, 유기물 또는 금속재료 등의 증착물질이 오염되는 것을 방지하게 위해 10-7 내지 10-2 Torr 범위의 진공 챔버에서 진행된다. 더 상세히 검토하면, 상기 증착 공정은 증착물질을 가열하여 기화시킨 다음 기화된 증착물질을 진공 챔버 내에 위치한 기판에 분사시키는 방법으로 이루어진다.
그리고 증착 장치에서 증착물질을 가열하여 증발시키는 증발원은, 한 점에서 증착물질을 증발시키는 점증발원과, 점증발원을 연속적으로 배치하여 증착물질을 증발시키는 선형증발원을 포함할 수 있다.
그런데, 상기 증발원에서 증발된 증착물질은, 진공상태인 진공 챔버 내에서 모든 방향으로 자유운동을 하기 때문에, 기판의 설정된 부분에 정확히 도달되지 못하고 진공 챔버 내의 임의의 공간으로 확산되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 증착 장치의 진공 챔버 내에 차단막을 설치하여 증발된 증착물의 이동 방향을 가이드 하였다.
이를 상세히 설명하기 위해 도 1을 참조하면, 대한 민국 등록특허 제1191750호에서는 박막증착 장치(10)를 개시한다.
상기 박막증착 장치(10)는, 기판(2)의 설정된 영역에 증발원(12)에서 증발된 증착물질(1)이 도달할 수 있도록, 상기 증발된 증착물질(1)을 가이드하여 기 설정된 증착영역(DA)에 균일하게 도달시키는 차단막(11)을 포함한다.
그러나 박막증착 장치(10)는 상기 차단막(11)에 상기 증발된 증착물질(1)이 증착될 수 있어, 상기 차단막(11)에 형성된 박막을 주기적으로 제거해 주어야 하고, 상기 차단막(11)에 형성된 막박으로 인해 상기 증발된 증착물질(1)이 오염되는 문제점이 존재한다.
그리고 상기 기판(2)의 증착 영역을 변경시키기 위해서는 상기 차단막(11)의 이동이 필요하고, 이를 위하여 이송부재(Actuator, Controller, 이동 가이드 등)가 필요하여 상기 박막증착 장치(10)의 구성이 복잡해지는 문제점도 존재한다.
또한 상기 증발된 증착물질(1) 분사 방향을 바꾸기 위해서는 상기 증발원(12) 다시 제작해야 하는 문제점도 있다.
본 발명은, 진공 챔버의 내부 공간에 위치한, 기판의 증착면 이외의 부분으로 증발된 증착물질이 증착되는 것을 방지하고, 상기 증발된 증착물질이 기판의 설정된 영역으로 이동할 수 있도록 상기 증발된 증착물질을 가이드 할 수 있는 증착물질 공급장치와 이를 구비한 증착 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의한 증착물질 공급 장치는, 증착물질을 가열하여 증발시키는 도가니; 복수의 분사구가 길이 방향으로 형성되어, 상기 도가니에서 증발된 상기 증착물질을 기판으로 분사시키는 분배관; 및 가스막을 형성시켜, 상기 분배관으로부터 분사되는 증착물질을 기판으로 안내하는 가스 분사관을 포함한다.
상기 가스막은 불화성 가스를 분사시켜 형성시킬 수 있다.
상기 증착물질 공급 장치는 일단이 상기 도가니와 연통되고 타단이 상기 분배관과 연통되어, 상기 도가니에서 증발된 상기 증착물질을 상기 분배관으로 안내하는 연결관을 더 포함할 수 있다.
상기 가스막은, 상기 기판의 폭 방향으로 상기 기판과 만날 수 있다.
상기 가스막은, 상기 기판의 길이 방향으로 상기 기판과 만날 수 있다.
상기 가스막은, 상기 기판의 설정된 영역의 경계선에서 상기 기판관 만날 수 있다.
상기 가스 분사관은, 상기 분배관에 인접하여, 상기 분배관의 길이 방향으로 배치되어 불활성 기체를 분사시키는 제1관을 포함할 수 있다.
상기 제1관을 회전시켜, 상기 가스막이 상기 기판의 폭 방향으로 상기 기판과 만나는 부분을 결정할 수 있다.
상기 가스 분사관은, 상기 분배관의 길이방향과 교차하는 방향으로 배치되어 불활성 기체를 분사시키는 제2관을 더 포함할 수 있다.
상기 제2관을 회전시켜, 상기 가스막이 상기 기판의 설정된 영역의 경계선에서 상기 기판관 만날 수 있도록 조절할 수 있다.
상기 도가니는, 상기 증착물질을 수용하는 케이스와, 상기 케이스에 인접배치되어 상기 증착물질에 열을 제공하는 가열원을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 내부에 공간이 형성되는 챔버; 증착물질을 가열하여 증발시키는 도가니; 복수의 분사구가 길이 방향으로 형성되어, 상기 도가니에서 증발된 상기 증착물질을 기판으로 분사시키는 분배관; 및 불활성 가스의 분사를 통해 가스막을 형성시켜, 상기 분배관으로부터 분사되는 증착물질을 기판의 설정된 영역으로 안내하는 가스 분사관을 포함하는 증착 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 증착물질 공급장치 및 이를 구비한 증착 장치에 의하면, 가스막을 이용하여 상기 증발된 증착물질이 기판의 설정된 영역으로 이동하도록 가이드할 수 있기 때문에, 상기 기판의 설정된 영역에서 증착된 박막의 두께의 균일성을 높여줄 수 있다.
또한 상기 증착물질 공급장치 및 이를 구비한 증착 장치는, 증발된 증착 물질이 챔버의 내벽에 박막을 형성시키는 것을 방지하여 상기 박막을 제거해야 하는 번거로움을 덜어 줄뿐 아니라, 증발된 증착 물질이 상기 챔버의 내벽 또는 상기 챔버의 내벽에 형성된 박막과 접촉되어 오염되는 것을 방지하여 증착물질의 재사용 효율을 높여줄 수 있다.
도 1은 종래의 증창 자치의 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 개념도,
도 3은 도 2의 증착 장치의 분배관 및 가스 분사관의 사시도,
도 4는 도 3의 가스 분사관에 의해 형성된 가스막이, 기판의 길이 방향으로 증착 구간을 결정하는 모습을 나타낸 도면,
도 5는 도 3의 가스 분사관에 의해 형성된 가스막이, 기판의 폭 방향으로 증착 구간을 결정하는 모습을 나타낸 도면,
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 증착물질 공급부(100) 및 이를 구비한 증착 장치에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 개념도이고, 도 3은 도 2의 증착 장치의 분배관 및 가스 분사관의 사시도이고, 도 4 는 도 3의 가스 분사관에 의해 형성된 가스막이 기판의 길이 방향으로 증착 구간을 결정하는 모습을 나타낸 도면이며, 도 5 는 도 3의 가스 분사관에 의해 형성된 가스막이, 기판의 폭 방향으로 증착 구간을 결정하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 2와 도3을 참조하면, 상기 증착 장치는 증착물질 공급부(100)와 챔버(200)를 포함하고, 상기 증착물질 공급부(100)는 도가니(110), 분배관(120) 및 가스 분사관(130)을 포함한다.
상기 도가니(110)는 상기 증착물질(1)을 가열하여 증발시킬 수 있다. 그리고 상기 증착물질(1)은 유기물 또는 금속 등이 포함할 수 있다.
상기 챔버(200)는, 상기 도가니(110)에서 증발된 증착물질(1a)이 오염되는 것을 방지하기 위해 기판(2)의 증착 공정 시 진공상태로 유지된다. 그리고 상기 도가니(110)는 상기 챔버(200)에 설치될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 도가니(110)는 챔버(200)의 외부에 설치되고 상기 도가니(110)에서 증발된 증착물질(1a)은 챔버(200)와 연결된 관을 통해 상기 챔버(200)내부로 공급될 수도 있다.
상기 도가니(110)는 케이스(111)와 가열원(112)을 포함할 수 있다.
상기 케이스(111)는 상기 증착물질(1)을 수용한다. 그리고 상기 가열원(112)은 상기 케이스(111)와 인접 배치되어, 상기 증착물질(1)에 열을 제공하여 상기 증착물질(1)을 증발시킨다.
상기 가열원(112)은 도시된 바와 같이 상기 케이스(111)에 외측에 배치되어 상기 케이스(111)에 열을 전달하고, 상기 케이스(111)로 전달된 열은 상기 증착물질(1)로 전달될 수 있다. 다만 상기 가열원(112)과 상기 케이스(111)의 배치관계는 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 가열원(112)이 상기 케이스(111)의 내부에 배치되어 직접 상기 증착물질(1)에 열을 제공할 수도 있다.
상기 분배관(120)은 상기 도가니(110)와 연통되어, 상기 증발된 증착물질(1a)을 상기 기판(2)으로 분사시킨다. 즉 상기 분배관(120)은 챔버(200) 내부에 설치되어 상기 증발된 증착물질(1a)을 상기 기판(2)으로 분사시켜 상기 증발된 증착물질(1a)이 상기 기판(2)에 증착할 수 있게 한다.
이를 위해 상기 분배관(120)은 일면에 상기 증발된 증착물질(1a)이 분사될 수 있는 분사구가 복수개 형성되고, 상기 분사구에는 각각 노즐(150)이 구비될 수 있다.
상기 증착 장치는 연결관(140)을 더 포함할 수 있다.
상기 증발된 증착물질(1a)은 상기 연결관(140)을 통해 상기 도가니(110)에서 상기 분배관(120)으로 이송된다. 더 상세히 설명하면 상기 연결관(140)은 일단이 상기 도가니(110)와 연통되고 타단이 상기 분배관(120)과 연통되어, 상기 증발된 증착물질(1a)을 상기 도가니(110)에서 상기 분배관(120)으로 안내한다.
그리고 상기 연결관(140)의 내면에 상기 증발된 증착물질(1a)이 증착되는 것을 방지하기 위해 상기 연결관(140)에 열을 제공할 수 있는 히터(미도시)가 상기 연결관(140)과 인접배치 될 수도 있다.
상기 가스 분사관(130)은 일측에 복수의 토출구(131a, 132a)가 형성된다. 그리고 상기 복수의 토출구(131a, 132a)를 통해 분사된 불활성 가스는 가스막(3)을 형성시킨다.
상기 가스막(3)의 형상은 상기 가스 분사관(130)의 형상에 따라 결정될 수 있다. 예컨데, 상기 가스 분사관(130)이 직선 형상이라면, 상기 가스막(3)은 평면한 평면으로 형성되고, 상기 가스 분사관(130)이 곡선 형상이라면 상기 상기 가스막(3)은 곡면으로 형성된다.
한편, 상기 불활성 가스는 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등 다른 물질과 화학 반응을 일으키기가 어려운 가스를 의미한다.
일반적으로 증착 공정은 10-7 내지 10-2 Torr 범위의 진공상태인 상기 챔버(200)의 내부에서 이루어진다. 따라서 상기 노즐(150)을 통해 분사된 상기 증발된 증착물질(1a)은, 그 이동 경로가 가이드 되지 않으면, 진공상태의 상기 챔버(200) 내에서 자유 운동을 하게 되고, 상기 챔버(200) 내면의 여러 지점으로 분산되는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 가스 분사관(130)은 상기 가스막(3)을 형성하여 상기 증발된 증착물질(1a)의 이동을 가이드한다.
즉, 상기 증착물질 공급부(100)는, 상기 가스막(3)을 이용하여 상기 증발된 증착물질(1a)이 상기 기판(2)의 설정된 영역으로 이동하도록 가이드할 수 있기 때문에, 상기 기판(2)의 설정된 영역에서 증착된 박막의 두께의 균일성을 높여줄 수 있다.
그리고 상기 가스 분사관(130)에 의해 형성된 상기 가스막(3)은, 상기 증발된 증착물질(1a)이 상기 챔버(200)의 내벽에 박막을 형성시키는 것을 방지하여 상기 박막을 제거해야 하는 번거로움을 덜어 줄 수 있다.
또한 상기 가스 분사관(130)에 의해 형성된 상기 가스막(3)은, 상기 증발된 증착 물질이 상기 챔버(200)의 내벽 또는 상기 챔버(200)의 내벽에 형성된 박막과 접촉되어 오염되는 것을 방지하여 상기 증착물질(1)의 재사용 효율을 높여줄 수 있다.
상기 가스 분사관(130)은, 상기 분배관(120)과 인접하여 상기 분배관(120)의 길이 방향(L)으로 배치되고, 불활성 기체를 분사시키는 제1관(131)을 포함할 수 있다. 상기 제1관(131)에는 복수의 제1토출구(131a)가 형성된다. 상기 제1관(131)의 개수에 대해서 제한이 없으나, 상기 분배관(120)이 사이에 배치되도록 한 쌍이 바람직하다.
상기 제1관(131)은 양단은, 연결부(133)에 각각 회전가능하게 결합할 수 있다.
상기 연결부(133)는 외부의 불활성 가스 공급원(미도시)과 연결되어 상기 제1관(131)에 불활성 가스를 공급할 수 있다.
그리고 상기 연결부(133)는 상기 제1관(131)을 설정된 각도로 회전시킬 수 있다. 도시된 바와 같이 상기 제1관(131)이 회전하면 상기 가스막(3)이 상기 기판(2)의 폭 방향(D)으로 상기 기판(2)과 만나는 부분이 변경되고, 결국 상기 기판(2)의 길이 방향(L)으로 증착 영역이 변경될 수 있다.
상기 가스 분사관(130)은, 상기 분배관(120)의 길이 방향(L)과 교차하는 방향으로 배치되어 불활성 기체를 분사시키는 제2관(132)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2관(132)에는 복수의 제2토출구(132a)가 형성된다.
상기 제2관(132)도 상기 연결부(133)에 연결될 수 있다. 상기 연결부(133)는 제2관(132)에 불활성 가스를 공급할 수 있다.
상기 연결부(133)는 상기 제2관(132)을 설정된 각도로 회전시킬 수 있다. 도시된 바와 같이 상기 제2관(132)의 회전에 따라, 상기 가스막(3)이 상기 기판(2)의 길이 방향(L)으로 상기 기판(2)과 만나는 부분이 변경되고, 결국 상기 기판(2)의 폭 방향(D)으로 증착 영역이 변경될 수 있다.
상기 연결부(133)는 상기 제1관(131) 및 제2관(132)을 설정된 각도로 회전시킬 수 있다. 즉 상기 연결부(133)는 상기 제1관(131) 및 상기 제2관(132)을 회전시켜 상기 가스막(3)이 상기 기판(2)의 설정된 영역의 경계선에서 상기 기판(2)관 만날 수 있도록 조절할 수 있다.
즉, 상기 증착물질 공급부(100)는, 상기 가스막(3)을 이용하여 상기 증발된 증착물질(1a)이 상기 기판(2)의 설정된 영역으로 이동하도록 가이드할 수 있기 때문에, 상기 기판(2)의 증착 영역을 변경할 수 도 있다.
한편, 용어 정리를 위해 상기 증착물질 공급부(100)는 증착물질 공급 장치로 이름할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110:도가니 120:분배관
130:가스 분사관 140:연결관
150:노즐

Claims (12)

  1. 증착물질을 가열하여 증발시키는 도가니;
    복수의 분사구가 길이 방향으로 형성되어, 상기 도가니에서 증발된 상기 증착물질을 기판으로 분사시키는 분배관; 및
    가스막을 형성시켜, 상기 분배관으로부터 분사되는 증착물질을 기판으로 안내하는 가스 분사관을 포함하는 증착물질 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스막은 불활성 가스를 분사시켜 형성시키는 증착물질 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 도가니와 연통되고 타단이 상기 분배관과 연통되어, 상기 도가니에서 증발된 상기 증착물질을 상기 분배관으로 안내하는 연결관을 더 포함하는 증착물질 공급 장치.
  4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가스막은,
    상기 기판의 폭 방향으로 상기 기판과 만나는 증착물질 공급 장치.
  5. 제 1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가스막은,
    상기 기판의 길이 방향으로 상기 기판과 만나는 증착물질 공급 장치.
  6. 제 1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가스막은,
    상기 기판의 설정된 영역의 경계선에서 상기 기판관 만나는 증착물질 공급 장치.
  7. 제 1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가스 분사관은,
    상기 분배관에 인접하여, 상기 분배관의 길이 방향으로 배치되어 불활성 기체를 분사시키는 제1관을 포함하는 증착물질 공급 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1관을 회전시켜 상기 가스막이 상기 기판의 폭 방향으로 상기 기판과 만나는 부분을 결정하는 증착물질 공급 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 가스 분사관은,
    상기 분배관의 길이방향과 교차하는 방향으로 배치되어 불활성 기체를 분사시키는 제2관을 더 포함하는 증착물질 공급 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제2관을 회전시켜, 상기 가스막이 상기 기판의 설정된 영역의 경계선에서 상기 기판관 만날 수 있도록 조절하는 증착물질 공급 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 도가니는,
    상기 증착물질을 수용하는 케이스와,
    상기 케이스에 인접배치되어 상기 증착물질에 열을 제공하는 가열원을 포함하는 증착물질 공급 장치.
  12. 내부에 공간이 형성되는 챔버;
    증착물질을 가열하여 증발시키는 도가니;
    복수의 분사구가 길이 방향으로 형성되어, 상기 도가니에서 증발된 상기 증착물질을 기판으로 분사시키는 분배관; 및
    불활성 가스의 분사를 통해 가스막을 형성시켜, 상기 분배관으로부터 분사되는 증착물질을 기판의 설정된 영역으로 안내하는 가스 분사관을 포함하는 증착 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111471967A (zh) * 2020-05-22 2020-07-31 Tcl华星光电技术有限公司 蒸镀坩埚、蒸镀设备以及蒸镀方法
EP4310220A1 (de) * 2022-07-22 2024-01-24 VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG Verfahren und dampfverteilungsvorrichtung

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