KR20190081601A - 기판 증착장치 - Google Patents
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Abstract
기판 증착장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 증착장치는, 기판에 대한 증착공정이 진행되는 챔버; 외관을 형성하는 블록 하우징(block housing)과, 블록 하우징 내에서 상호 독립된 복수 개의 존(zone)으로 구획되어 배치되며 증착물질이 내부에 충전되는 크루시블(crucible)과, 크루시블의 일측 개구에 결합되되, 크루시블 내의 증착물질이 증발되면서 기판으로 향하는 경로를 형성하며 복수 개의 존에 각각 마련되는 복수 개의 노즐(nozzle)을 구비하는 커버(cover)를 포함하는 선형 증착원; 및 복수 개의 존에 대응되는 복수 개의 노즐에서 분사되는 증착물질의 분사량을 제어함으로써 복수 개의 존 단위로 상호 독립적으로 선형 증착원을 제어하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은, 기판 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 진공상태에서 노즐 튜닝 과정을 거치지 않고도 기판에 증착되는 증착물질의 두께를 부분적으로 변경 가능하게 제어해주는 기판 증착장치에 관한 것이다.
정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광 받고 있다. 이러한 평판표시소자에는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 있다.
이 중에서 유기전계발광소자, 예컨대 OLED는 빠른 응답속도, 기존의 LCD보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어서 초박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어서 최근 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.
이러한 유기전계발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다.
다시 말해, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며, 남는 여기 에너지가 빛으로 발생되는 것이다. 이때 유기 물질의 도펀트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다.
도 1은 유기전계발광소자의 구조도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 유기전계발광소자는 기판 상에 애노드(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 정공 방지층(hole blocking layer), 전자 운송층(electron transfer layer), 전자 주입층(electron injection layer), 캐소드(cathode) 등의 막이 순서대로 적층되어 형성된다.
이러한 구조에서 애노드로는 면 저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 정공 방지층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성된다. 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이 있다. 캐소드로는 Lie-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지막이 최상부에 형성된다.
도 1에 도시된 유기전계발광소자를 다시 간략하게 정리하면, 유기전계발광소자는 애노드, 캐소드, 그리고 애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 포함하며, 구동 시 정공은 애노드로부터 발광층 내로 주입되고, 전자는 캐소드로부터 발광층 내로 주입된다. 발광층 내로 주입된 정공과 전자는 발광층에서 결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 전이하면서 빛을 방출하게 된다.
이러한 유기전계발광소자는 구현하는 색상에 따라 단색 또는 풀 칼라(full color) 유기전계발광소자로 구분될 수 있는데, 풀 칼라 유기전계발광소자는 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 별로 패터닝된 발광층을 구비함으로써 풀 칼라를 구현한다.
도 1에 도시된 유기전계발광소자를 만들기 위해, 즉 발광층(유기물) 및 전극층(무기물)을 증착하기 위해 기판 증착장치가 적용된다.
진공 증착 방식(thermal evaporation)이 적용되는 기판 증착장치에는 기판을 향해 증착물질을 분사하는 선형 증착원(Linear evaporation source)이 마련된다. 최근에는 박막 두께의 균일성(uniformity) 확보, 컨트롤(control) 장치의 단순화, 그리고 챔버(chamber)의 볼륨(volume) 축소를 위해 리니어 타입(linear type)의 증착원이 적용된다.
도 2는 종래의 기판 증착장치를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 2를 참조하면 종래의 기판 증착장치(1')는 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 챔버(10')와, 챔버(10')의 일측에 마련되어 기판을 향해 증착물질을 분사하는 선형 증착원(30')을 포함한다.
기판 증착장치는 일반적으로 진공 상태에서 히터(Heater)로 열을 인가하여 원통형 노즐(Nozzle)을 통해서 방출된 증착물질이 기판의 전체면에 동일한 두께로 증착하는 것을 목적으로 한다.
그런데, 종래의 기술의 경우, 선형 증착원(30)이 일반적으로 가로 방향으로 긴 하나의 직육면체 박스로 형성되므로 동일한 온도로 가열하여 하더라도 길이방향에 따라 온도 구배가 정확하게 동일하지 못할 수 있으며, 기타 여러가지 환경 요소에 따라 부분별로 증착물질의 분사량이 상이할 수 있으므로 기판의 전체면에 동일한 두께로 증착되지 않을 수 있다.
따라서, 기판의 전체면에 동일한 두께를 증착하기 위해서 원통형 노즐(Nozzle)의 직경을 변경하여 물질의 양을 조절하는 노즐 튜닝(Nozzle Tuning) 과정이 필요하게 된다.
또한, 경우에 따라서는 기판에 증착하는 증착물질의 두께를 부분적으로 변화시키는 것을 목적으로 하는 경우도 있을 수 있는데, 이 경우에도 마찬가지로 노즐 튜닝이 필요하다.
이러한 노즐 튜닝 과정은 진공 상태가 아닌 대기 상태에서 가능하다는 한계가 있어 시간적 제약이 있고 다수의 직경별 노즐이 필요하여 비용면에서 불리한 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 진공상태에서 노즐 튜닝 과정을 거치지 않고도 기판에 증착되는 증착물질의 두께를 부분적으로 변경 가능하게 제어해주는 기판 증착장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 대한 증착공정이 진행되는 챔버; 외관을 형성하는 블록 하우징(block housing)과, 상기 블록 하우징 내에서 상호 독립된 복수 개의 존(zone)으로 구획되어 배치되며 증착물질이 내부에 충전되는 크루시블(crucible)과, 상기 크루시블의 일측 개구에 결합되되, 상기 크루시블 내의 증착물질이 증발되면서 기판으로 향하는 경로를 형성하며 상기 복수 개의 존에 각각 마련되는 복수 개의 노즐(nozzle)을 구비하는 커버(cover)를 포함하는 선형 증착원; 및 상기 복수 개의 존에 대응되는 복수 개의 노즐에서 분사되는 증착물질의 분사량을 제어함으로써 상기 복수 개의 존 단위로 상호 독립적으로 상기 선형 증착원을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착장치가 제공될 수 있다.
상기 챔버에 설치되어 상기 노즐에서 증발되는 증착물질의 양을 측정하는 센서유닛을 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 센서유닛의 감지신호에 기초하여 상기 복수 개의 노즐에서 분사되는 증착물질의 분사량을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 센서유닛은, 상기 복수 개의 존에 해당하는 위치에 각각 배치되는 복수 개의 크리스탈 센서를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 존은, 상기 크루시블의 센터 영역에 배치되는 센터 존; 및
상기 센터 존의 양측에 배치되는 제1 사이드 존 및 제2 사이드 존을 포함할 수 있다.
상기 크루시블은, 크루시블 바디; 및 상기 센터 존과 상기 제1 사이드 존, 상기 센터 존과 제2 사이드 존 사이에서 상기 크루시블 바디에 각각 결합되는 제1 격벽 및 제2 격벽을 포함할 수 있다.
상기 크루시블은, 상기 복수 개의 존마다 독립적으로 배치되되 상기 크루시블 바디와 상기 제1 격벽 및 제2 격벽에 의해 지지되며, 복수 개의 통공이 형성되는 복수 개의 이너 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 노즐은, 상기 센터 존에서 상호 이격되게 배치되는 복수 개의 센터 존 노즐; 및 상기 제1 사이드 존 및 상기 제2 사이드 존에 상호 이격되게 배치되는 복수 개의 제1 사이드 존 노즐 및 제2 사이드 존 노즐을 포함할 수 있다.
상기 선형 증착원은, 상기 블록 하우징 내에 마련되며, 상기 크루시블을 가열하는 히팅 블록(heating block)을 더 포함할 수 있다.
상기 히팅 블록은, 상기 크루시블의 일측에 배치되며, 상기 복수 개의 존에 각각 대응되는 복수 개의 가열 히터를 포함하며, 상기 제어부는 상기 복수 개의 존 단위로 상호 독립적으로 상기 가열 히터를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 히팅 블록은, 상기 복수 개의 가열 히터의 상부에 배치되되, 상기 가열 히터의 폭보다 좁고 상기 복수 개의 존에 걸쳐 일체로 마련되는 공용 히터를 더 포함할 수 있다.
상기 선형 증착원은, 상기 블록 하우징 내에서 상기 크루시블을 부분적으로 둘러싸게 배치되며, 상기 크루시블 측에서 누출 가능한 증착물질이 상기 블록 하우징의 내벽으로 향하는 것을 저지시키는 증착물질 확산 방지용 쉴드(vapor shield)를 포함할 수 있다.
상기 증착물질 확산 방지용 쉴드는, 상부가 개구되며, 상기 크루시블이 수납되게 마련되는 쉴드 바디; 및 상기 쉴드 바디의 상단부 개구에 외측으로 연장되게 마련되는 쉴드 플랜지를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은, 상호 독립된 복수 개의 존으로 구획되고 상호 독립적으로 제어되는 선형 증착원을 마련함으로써 진공상태에서 노즐 튜닝 과정을 거치지 않고도 기판에 증착되는 증착물질의 두께를 부분적으로 변경 가능하게 제어할 수 있다.
도 1은 도 1은 유기전계발광소자의 구조도이다.
도 2는 종래의 기판 증착장치를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 증착장치를 개략적으로 도시한 단면 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선형 증착원을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 횡단면 구조도이다.
도 6은 도 4의 횡단면 구조도로서 블록 하우징 내부의 히팅 블록을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 4의 종단면 구조도이다.
도 8은 증착물질 확산 방지용 쉴드의 사시도이다.
도 2는 종래의 기판 증착장치를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 증착장치를 개략적으로 도시한 단면 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선형 증착원을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 횡단면 구조도이다.
도 6은 도 4의 횡단면 구조도로서 블록 하우징 내부의 히팅 블록을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 4의 종단면 구조도이다.
도 8은 증착물질 확산 방지용 쉴드의 사시도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 증착장치를 개략적으로 도시한 단면 구조도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선형 증착원을 도시한 사시도이며, 도 5는 도 4의 횡단면 구조도이고, 도 6은 도 4의 횡단면 구조도로서 블록 하우징 내부의 히팅 블록을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 7은 도 4의 종단면 구조도이고, 도 8은 증착물질 확산 방지용 쉴드의 사시도이다.
도면 대비 설명에 앞서, 기판 증착장치는 평판표시소자용 기판 증착장치를 기준으로 설명하며, 평판표시소자는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes) 등을 포함하나 이하에서는 평판표시소자를 유기전계발광소자(OLED)용 기판이라 하여 설명한다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 증착장치(1)는 챔버(10)와, 선형 증착원(30)과, 제어부(미도시)와, 센서유닛(50)을 포함한다.
챔버(10)는 기판에 대한 증착공정이 진행되는 장소이다. 즉 도 1에 도시된 유기전계발광소자의 제조를 위해 발광층(유기물) 및 전극층(무기물)을 증착하는 장소를 형성한다. 본 실시 예의 기판 증착장치는 유기물을 증착하는 기판 증착장치일 수 있다.
증착 공정 시 챔버(10)의 내부는 진공 분위기를 유지한다. 때문에 공정 챔버(10)에는 진공 펌프 등이 연결될 수 있다.
한편, 선형 증착원(30)은 챔버(10)의 일측에 마련되어 기판을 향해 증착물질을 분사하는 역할을 하며, 블록 하우징(block housing, 310)과, 크루시블(crucible, 330)과, 커버(cover, 350)와 히팅 블록(heating block, 370, 도 7 참조)을 포함한다.
뿐만 아니라 본 실시예에 따른 선형 증착원(30)은 크루시블(330) 측에서 누출 가능한 증착물질이 블록 하우징(310)의 내벽으로 향하는 것을 저지시키는 증착물질 확산 방지용 쉴드(vapor shield, 390, 도 7 참조)를 더 포함할 수 있다.
증착물질 확산 방지용 쉴드(390)가 적용되면 크루시블(330) 측에서 누출 가능한 증착물질이 다수의 부품이 탑재되는 블록 하우징(310)의 내벽으로 향하는 것을 저지시킴으로써 누전 등의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
물론, 본 실시예에 따른 선형 증착원(30)에 증착물질 확산 방지용 쉴드(390)이 반드시 적용되어야 하는 것은 아니다.
다시 말해, 증착물질 확산 방지용 쉴드(390)이 없는 구조의 선형 증착원(30)에만 적용될 수도 있는데, 이러한 사항 모두가 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.
다만, 이하에서는 도면에 도시된 것처럼 본 실시예에 따른 선형 증착원(30)에 증착물질 확산 방지용 쉴드(390)가 모두 적용되는 것으로 설명하도록 한다.
구조를 살펴보면, 블록 하우징(310)은 외관을 형성한다. 내부의 크루시블(330)을 보호하는 한편 크루시블(330)의 온도가 내려가는 것을 저지시키기 위해 블록 하우징(310)은 밀폐형 구조를 갖는다.
크루시블(330)은 도가니라 불리는 구조물로서 내부에 충전되는 증착물질을 후술할 히팅 블록(370)의 작용으로 증발시켜 기판으로 분사시킨다. 앞서 기술한 것처럼 본 실시예에 따른 선형 증착원(30)에 적용되는 증착물질은 무기물일 수 있고, 1000℃가 넘는 조건 하에서 증발되면서 기판에 증착될 수 있다.
이러한 크루시블(330)은, 도 3에 자세히 도시된 바와 같이, 증착물질이 충전되는 크루시블 바디(331)와, 제1 격벽(333a)과, 제2 격벽(333b)과, 이너 플레이트(335L, 335C, 335R)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 크루시블(330)은 상호 독립된 복수 개의 존(zone)으로 구획되는데, 이렇게 복수 개의 존으로 구획됨으로써 각각의 존 별로 증착물질의 분사량을 제어하여 복수 개의 존 단위로 상호 독립적으로 선형 증착원을 제어할 수 있게 된다.
본 실시 예에서 복수 개의 존은 크루시블(330)의 센터 영역에 배치되는 센터 존(ZC)와, 센터 존(ZC)의 양측에 배치되는 제1 사이드 존(ZL)과, 제2 사이드 존(ZR)을 포함하는데, 본 발명은 이에 한정 되지 않고, 기판과 선형 증착원의 크기 및 기판에 증착되는 증착물질의 두께를 고려할 때 4개 이상의 존으로 구획될 수도 있으나 본 실시 예는 3개의 존을 기준으로 설명한다.
센터 존(ZC)과 제1 사이드 존(ZL)의 사이에는 제1 격벽(333a)가 마련되고 센터 존(ZC)과 제2 사이드 존(ZR)의 사이에는 제2 격벽(333b)이 마련됨으로써, 크루시블(330)을 복수 개의 존으로 물리적으로 분리하게 되며, 존 상호간에 증착물질의 교환을 격리시킴으로써 각 존 별로 가열 온도를 상이하게 제어할 수 있게 된다.
크루시블 바디(331) 내에는 증착물질이 내부에 충전되며, 충전된 증착물질의 상부에는 다수의 통공이 형성되는 이너 플레이트(335, inner plate)가 마련된다.
이너 플레이트(335)는 그 형태가 다양하며, 통공의 크기 및 개수 등을 조절하여 증착물질의 양과 방향을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서는, 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 이너 플레이트(335)는 복수 개의 존마다 독립적으로 배치되되 크루시블 바디(331)와 제1 격벽(333a) 및 제2 격벽(333b)에 의해 지지되는 구조로 마련되었으나, 이에 한정되지 않고 다양한 방법으로 결합될 수 있다.
센터 존(ZC)의 내부에는 센터 이너 플레이트(335C), 제1 사이드 존(ZL)의 내부에는 제1 사이드 존 이너 플레이트(335L), 제2 사이드 존(ZL)의 내부에는 제2 사이드 존 이너 플레이트(335R)가 각각 독립적으로 마련되므로 각각의 이너 플레이트(335L, 335C, 335R)의 내부 형상을 다르게 형성함으로써 각 존마다 증착물질의 분사량을 상호 독립적으로 제어할 수도 있다.
한편, 크루시블(330)의 상부에는 커버(350)가 결합되며, 커버(350)에는 크루시블 바디(330) 내의 증착물질이 기판으로 분사되는 복수 개의 노즐(351, 도 7 참조)이 형성된다.
본 실시 예에 따르면, 복수 개의 노즐(351)은 복수 개의 존에 각각 마련되는 복수 개의 노즐이며, 각각 센터 존(ZC), 제1 사이드 존(ZL), 제2 사이드 존(ZR)의 일측에 배치되는 센터 존 노즐(351C), 제1 사이드 존 노즐(351L), 제2 사이드 존 노즐(351R)일 수 있다.
도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 각각의 존(ZC, ZL, ZR) 마다 4개 씩의 센터 존 노즐(351C), 제1 사이드 존 노즐(351L), 제2 사이드 존 노즐(351R)이 각각 배치되었으나, 기판과 선형 증착원의 크기 및 기판에 증착되는 증착물질의 두께를 고려하여 그 수는 변경될 수 있을 것이다.
한편, 도 7을 참조하면 히팅 블록(370)은 블록 하우징(310) 내에 마련되며, 크루시블(330)을 가열하는 역할을 한다.
히팅 블록(370)은 가열 히터(371)와 공용 히터(372)를 포함하며, 히팅 블록(370)의 주변에는 반사판이나 세라믹 등의 구조들이 마련되는데, 이들에 대해서는 생략한다.
본 발병의 실시 예에 따르면, 복수 개의 존 단위로 상호 독립적으로 가열 히터를 제어함으로써 각각의 존 마다 증착물질을 증발시키는 온도를 달리 할 수 있으므로 각 존의 노즐에서 분사되는 증착물질의 분사량을 조절하여 궁극적으로 기판에 증착하는 증착물질의 두께를 부분적으로 변경 가능하게 제어할 수 있게 된다.
도 6에 자세히 도시된 바와 같이, 가열 히터(371L, 371C, 371R)는 크루시블(330)의 일측에 배치되며, 복수 개의 존에 각각 대응되는 복수 개로 마련되며, 각각 센터 존 가열 히터(371C), 제1 사이드 존 가열 히터(371L), 제2 사이드 존 가열 히터(371R)가 된다.
공용 히터(372)는 복수 개의 가열 히터(371L, 371C, 371R)의 상부에 배치되되, 가열 히터(371L, 371C, 371R)의 폭보다 좁고 복수 개의 존에 걸쳐 일체로 마련될 수 있다.
이 때, 가열 히터(371L, 371C, 371R)는 증착물질이 충전되는 위치의 측면에서 증착물질에 직접적으로 열을 전달하는 역할을 하므로 공용 히터(372)보다 상대적으로 하부에 배치되고 그 폭(L2)이 넓지만, 공용 히터(372)는 증발된 증착물질의 증발상태를 유지시켜주고 노즐을 통과할 때 노즐과의 접촉에 의해 응축되는 것을 방지하는 것이 목적이므로 가열 히터(371L, 371C, 371R)에 비해 상대적으로 높은 위치에 배치되고 그 폭(L1)이 좁게 배치될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 이루기 위해서는 센터 존(ZC), 제1 사이드 존(ZL), 제2 사이드 존(ZR)의 온도를 각각 다르게 조절할 필요성이 낮기 때문에, 공용 히터는 가열 히터와 달리 복수 개의 존에 걸쳐 일체로 마련될 수 있다.
한편, 증착물질 확산 방지용 쉴드(390)는 도 7 및 도 8에 자세히 도시된 바와 같이, 블록 하우징(310) 내에서 크루시블(330)을 부분적으로 둘러싸게 배치되는 구조물로서, 크루시블(330) 측에서 누출 가능한 증착물질이 블록 하우징(310)의 내벽으로 향하는 것을 저지시키는 역할을 한다.
본 실시예와 같이 공정 온도가 1000℃가 넘는 선형 증착원(30)에서 히터(heater)는 텅스텐 또는 탄탈럼 등의 고온 금속 와이어에 전압과 전류를 인가하는 저항 가열방식을 사용하며, 고온 금속 와이어는 외부에 노출된 타입(nude type)으로 적용된다.
증착 공정이 진행되면 노즐(351)을 통해 증착물질이 분사된다. 이때, 크루시블 바디(330)와 커버(350), 혹은 노즐(351) 영역에서 증착물질이 누출될 수 있는데, 이처럼 누출되는 증착물질은 블록 하우징(310) 내에서 떠돌다가 냉각 과정을 거치며 누드 타입(nude type)의 금속 와이어에 협착될 수 있다.
증착물질은 무기물로서 전기 전도성을 가지기 때문에 증착물질이 금속 와이어에 협착되면 금속 와이어에 전기를 인가할 때 누전과 같은 문제가 발생할 수 있다. 이러한 현상을 예방하기 위해 증착물질 확산 방지용 쉴드(390)가 적용되는 것이다.
증착물질 확산 방지용 쉴드(390)는 상부가 개구되며, 크루시블(330)이 수납되게 마련되는 쉴드 바디(391)와, 쉴드 바디(391)의 상단부 개구에 외측으로 연장되게 마련되는 쉴드 플랜지(392)를 포함할 수 있다. 쉴드 플랜지(392)는 블록 하우징(310)의 일측에 지지되는 부분일 수 있다.
쉴드 바디(391)의 중앙 영역에는 이웃된 위치보다 폭이 좁게 형성되고 크루시블(330)의 하단부가 삽입되는 크루시블 포켓(393)이 더 돌출되게 형성된다. 즉 루시블(330)의 하단부 일부는 크루시블 포켓(393)에 꽉 끼워져 삽입된다. 따라서 이 영역에서 이들은 한 몸체를 이룰 수 있다. 이와 같은 구조가 적용됨으로써 크루시블(330)을 해당 위치에 용이하게 장착할 수 있음은 물론 크루시블(330)을 장착하다가 증착물질 확산 방지용 쉴드(390)가 충격을 받아 휘어지거나 구부러지는 현상을 효과적으로 예방할 수 있다.
한편, 도 3에 자세히 도시된 바와 같이, 센서유닛(50)은 복수 개의 존에 해당하는 위치에 각각 배치되는 복수 개의 크리스탈 센서(510L, 510C, 510R)를 포함하며 각각 센터 존 크리스탈 센서(510C), 제1 사이드 존 크리스탈 센서(510L), 제2 사이드 존 크리스탈 센서(510R)가 된다.
각각의 크리스탈 센서(510L, 510C, 510R)는 챔버(10)의 내부에서 각각의 존에 설치되어 각각의 존의 노즐(351L, 351C, 351R)에서 증발되는 증착물질의 양을 측정하는 역할을 하며, 증발되는 증착물질의 양을 측정함으로써 기판에 증착되는 증착물질의 두께를 측정할 수 있게 된다.
한편, 제어부(미도시)는 복수 개의 존에 대응되는 복수 개의 노즐에서 분사되는 증착물질의 분사량을 제어함으로써 복수 개의 존 단위로 상호 독립적으로 선형 증착원(30)을 제어하는 역할을 한다.
이하에서는 이러한 구조를 가지는 기판 증착장치에 의해 선형 증착원을 제어되는 과정을 설명한다.
먼저, 미리 정해진 온도로 각각의 존의 가열 히터(371L, 371C, 371R)가 작동되면 증착물질이 증발하여 각각의 존의 노즐(351L, 351C, 351R)에서 분사되는데, 이때 각각의 존(ZL, ZC, ZR)에 배치된 각각의 존의 크리스탈 센서(510L, 510C, 510R)에서 그 분사량을 측정하게 된다.
이때, 제어부(미도시)는 각각의 존의 크리스탈 센서(510L, 510C, 510R)에서 증착물질의 분사량을 측정한 후 발생시키는 감지신호에 기초하여 각각의 존의 위치에서 가까운 기판에 증착되는 증착물질의 두께를 계산하게 된다.
만약, 미리 설정한 두께와 상이한 두께로 증착되는 존이 발생한 경우에는 제어부가 해당 존의 가열 히터의 온도를 변화시키는 피드백 제어에 의해 해당 존에 배치된 노즐의 분사량을 조절하게 된다.
이와 같이, 본 실시 예에 따르면, 각각의 독립된 존 단위로 상호 독립적으로 증착물질의 분사량을 측정하고 이에 따라 상호 독립적으로 배치된 가열 히터를 제어함으로써 선형 증착원을 부분적으로 제어할 수 있게 되므로, 진공상태에서 노즐 튜닝 과정을 거치지 않고도 기판에 증착되는 증착물질의 두께를 부분적으로 변경할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
ZC : 센터 존 ZL : 제1 사이드 존
ZR : 제2 사이드 존 10 : 챔버
30 : 선형 증착원 50 : 센서 유닛
310 : 블록 하우징 330 : 크루시블
331 : 크루시블 바디 333a : 제1 격벽
333b : 제2 격벽 335 : 이너 플레이트
350 : 커버 351 : 노즐
370 : 히팅 블록 371 : 가열 히터
372 : 공용 히터 390 : 증착물질 확산 방지용 쉴드
391 : 쉴드 바디 392 : 쉴드 플랜지
510 : 크리스탈 센서
ZR : 제2 사이드 존 10 : 챔버
30 : 선형 증착원 50 : 센서 유닛
310 : 블록 하우징 330 : 크루시블
331 : 크루시블 바디 333a : 제1 격벽
333b : 제2 격벽 335 : 이너 플레이트
350 : 커버 351 : 노즐
370 : 히팅 블록 371 : 가열 히터
372 : 공용 히터 390 : 증착물질 확산 방지용 쉴드
391 : 쉴드 바디 392 : 쉴드 플랜지
510 : 크리스탈 센서
Claims (12)
- 기판에 대한 증착공정이 진행되는 챔버;
외관을 형성하는 블록 하우징(block housing)과, 상기 블록 하우징 내에서 상호 독립된 복수 개의 존(zone)으로 구획되어 배치되며 증착물질이 내부에 충전되는 크루시블(crucible)과, 상기 크루시블의 일측 개구에 결합되되, 상기 크루시블 내의 증착물질이 증발되면서 기판으로 향하는 경로를 형성하며 상기 복수 개의 존에 각각 마련되는 복수 개의 노즐(nozzle)을 구비하는 커버(cover)를 포함하는 선형 증착원; 및
상기 복수 개의 존에 대응되는 복수 개의 노즐에서 분사되는 증착물질의 분사량을 제어함으로써 상기 복수 개의 존 단위로 상호 독립적으로 상기 선형 증착원을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착장치. - 제1항에 있어서,
상기 챔버에 설치되어 상기 노즐에서 증발되는 증착물질의 양을 측정하는 센서유닛을 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 센서유닛의 감지신호에 기초하여 상기 복수 개의 노즐에서 분사되는 증착물질의 분사량을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 증착장치. - 제2항에 있어서,
상기 센서유닛은,
상기 복수 개의 존에 해당하는 위치에 각각 배치되는 복수 개의 크리스탈 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수 개의 존은,
상기 크루시블의 센터 영역에 배치되는 센터 존; 및
상기 센터 존의 양측에 배치되는 제1 사이드 존 및 제2 사이드 존을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착장치. - 제4항에 있어서,
상기 크루시블은,
크루시블 바디; 및
상기 센터 존과 상기 제1 사이드 존, 상기 센터 존과 제2 사이드 존 사이에서 상기 크루시블 바디에 각각 결합되는 제1 격벽 및 제2 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착장치. - 제5항에 있어서,
상기 크루시블은,
상기 복수 개의 존마다 독립적으로 배치되되 상기 크루시블 바디와 상기 제1 격벽 및 제2 격벽에 의해 지지되며, 복수 개의 통공이 형성되는 복수 개의 이너 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착장치. - 제4항에 있어서,
상기 복수 개의 노즐은,
상기 센터 존에서 상호 이격되게 배치되는 복수 개의 센터 존 노즐; 및
상기 제1 사이드 존 및 상기 제2 사이드 존에 상호 이격되게 배치되는 복수 개의 제1 사이드 존 노즐 및 제2 사이드 존 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착장치. - 제1항에 있어서,
상기 선형 증착원은,
상기 블록 하우징 내에 마련되며, 상기 크루시블을 가열하는 히팅 블록(heating block)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착장치. - 제8항에 있어서,
상기 히팅 블록은,
상기 크루시블의 일측에 배치되며, 상기 복수 개의 존에 각각 대응되는 복수 개의 가열 히터를 포함하며,
상기 제어부는 상기 복수 개의 존 단위로 상호 독립적으로 상기 가열 히터를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 증착장치. - 제9항에 있어서,
상기 히팅 블록은,
상기 복수 개의 가열 히터의 상부에 배치되되, 상기 가열 히터의 폭보다 좁고 상기 복수 개의 존에 걸쳐 일체로 마련되는 공용 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착장치. - 제1항에 있어서,
상기 선형 증착원은,
상기 블록 하우징 내에서 상기 크루시블을 부분적으로 둘러싸게 배치되며, 상기 크루시블 측에서 누출 가능한 증착물질이 상기 블록 하우징의 내벽으로 향하는 것을 저지시키는 증착물질 확산 방지용 쉴드(vapor shield)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착장치. - 제11항에 있어서,
상기 증착물질 확산 방지용 쉴드는,
상부가 개구되며, 상기 크루시블이 수납되게 마련되는 쉴드 바디; 및
상기 쉴드 바디의 상단부 개구에 외측으로 연장되게 마련되는 쉴드 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착장치.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |