WO2020013431A1 - 공전, 자전, 틸트를 통한 다중기판 진공증착 장치 - Google Patents

공전, 자전, 틸트를 통한 다중기판 진공증착 장치 Download PDF

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WO2020013431A1
WO2020013431A1 PCT/KR2019/004861 KR2019004861W WO2020013431A1 WO 2020013431 A1 WO2020013431 A1 WO 2020013431A1 KR 2019004861 W KR2019004861 W KR 2019004861W WO 2020013431 A1 WO2020013431 A1 WO 2020013431A1
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WO
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chamber
substrate
rotating
coupled
revolving
Prior art date
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PCT/KR2019/004861
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Inventor
김대일
박경배
황성재
조용흠
김찬귀
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주식회사 넵시스
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    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
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    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum deposition apparatus, and more particularly, to a multi-substrate vacuum deposition apparatus for coating a plurality of substrates at the same time using a revolution, rotation, and tilt.
  • Vacuum deposition has a structure in which the deposition material to be vaporized while keeping the inside of the chamber in a vacuum state is disposed below, and a substrate to be coated such as a glass panel is installed on the substrate fixing part to rotate.
  • the deposition material in the crucible When the deposition material in the crucible is heated and supplied into the chamber while maintaining the inside of the chamber in a vacuum state, the deposition material moves to the substrate to be coated and is deposited. Vaporized gas atoms, molecules, are condensed on the substrate having a relatively low temperature to form a thin film.
  • Patent Registration No. 1760257 (Vacuum Deposition Apparatus and Vacuum Deposition Method for Glass Products Using Electron Beam) shows that a rotating disc is provided on an upper side of a chamber, and a lower end of the rotating disc is provided with a holder for fixing a substrate to be coated.
  • the lower part of the inside of the chamber is provided with a crucible rotating based on the rotation axis, and selects a deposition material suitable for the size and type of the cradle and supplies it straight to the substrate to be coated.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art
  • the deposition material can be uniformly deposited on the substrate
  • the vacuum deposition apparatus of the present invention for achieving this object may comprise a chamber, a dome portion, a revolving portion, a rotating portion and the like.
  • the chamber may have a space therein.
  • the dome portion is embedded in the chamber.
  • the dome portion may be in the form of closing at least the upper side of the inner space of the chamber.
  • the revolving portion may be coupled to one side of the upper outer side of the chamber and the other side may be inserted into the inner space of the chamber through the upper portion of the chamber.
  • the other side of the revolving portion may be coupled to the dome portion to rotate the dome portion.
  • One side of the rotating unit is coupled to the revolving unit can be rotated and tilted.
  • the other side of the rotating part may fix the substrate in the dome part outside or through the dome part.
  • the other side of the rotating unit may rotate the substrate while rotating.
  • the revolving portion can lift the dome portion while moving up and down.
  • the dome portion may be configured by separating the upper dome portion and the lower dome portion.
  • the upper dome may be coupled to the revolving portion to close the upper side of the inner space of the chamber while lifting and rotating.
  • the lower dome may be coupled to one side of the inner wall of the chamber.
  • the lower dome may penetrate the central area and close the lower outer portion of the inner space of the chamber.
  • the chamber may have a long hole at the bottom.
  • the vacuum deposition apparatus of the present invention may have a crucible portion.
  • the crucible can move along the longitudinal direction of the long hole at the bottom outside of the chamber.
  • the rotating part and the crucible part may have a plurality.
  • the revolving part may include a revolving part shaft, a revolving motor, a magnetic fluid, and the like.
  • the revolving shaft may penetrate the upper and lower portions of the chamber.
  • the idle motor can be coupled to the outside of the top of the chamber.
  • the idle motor can rotate the idle shaft.
  • the magnetic fluid may be coupled to the revolving shaft to maintain vacuum in the chamber interior.
  • the idle portion may be provided with a lifting motor.
  • the lifting motor may be provided outside the upper portion of the chamber to elevate the idle shaft.
  • the rotating unit may include a rotating unit body, a tilting motor, a substrate fixing unit, a rotating motor, and the like.
  • the rotating body main body may be tilted by coupling one side to the revolving shaft.
  • the tilting motor can pivot the rotating body main body with respect to the idle portion.
  • the substrate fixing part may be coupled to the other side of the magnet body to selectively fix the substrate.
  • the rotating motor may be embedded in the rotating body to rotate the substrate fixing part.
  • the substrate fixing unit may include a substrate temperature control unit, a clamping unit and the like.
  • the substrate temperature control unit may be coupled to the rear surface of the substrate to adjust the temperature of the substrate.
  • the clamping part may be coupled in a form surrounding the edge of the substrate to fix the substrate.
  • the dome portion reduces the space in which the deposition material moves to reduce waste of the deposition material, and air flow is formed in the dome portion space by the rotation and revolving of the substrate so that the deposition material is applied to the substrate. It is deposited uniformly and can maximize the improvement of deposition efficiency.
  • the vacuum deposition apparatus of the present invention it is possible to easily adjust the relative position, direction, etc. of the deposition material and the substrate through the revolving of the revolving portion, the tilting and rotating of the revolving portion, the movement of the crucible, etc., thereby maximizing the deposition efficiency. .
  • a plurality of substrates can be deposited at the same time by providing a plurality of magnets and crucibles, thereby enabling substantial mass production.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a vacuum deposition apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a modification of the vacuum deposition apparatus according to the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view showing a revolving part / rotating part of the vacuum deposition apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the substrate fixing part in the vacuum deposition apparatus according to the present invention.
  • 5A and 5B are sectional views showing the lower part of the chamber and the crucible part in the vacuum deposition apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 illustrates the arrangement of multiple crucible parts in a vacuum deposition apparatus according to the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a vacuum deposition apparatus according to the present invention.
  • the vacuum deposition apparatus of the present invention may include a chamber 100, a dome portion 200, a revolving portion 300, a rotating portion 400, a crucible portion 500, and the like. .
  • the chamber 100 may form a sealed space therein.
  • One side of the chamber 100 may be provided with a vacuum pump (not shown) for making the interior of the chamber 100 into a vacuum or to maintain a constant atmospheric pressure.
  • the vacuum pump (not shown) may be connected to an exhaust port (not shown) formed in one side wall or the top wall of the chamber 100.
  • the chamber 100 may include a substrate entrance (not shown) through which the substrate enters and leaves the other side wall.
  • the chamber 100 may include a chamber long hole H2 through which the deposition material is vaporized and introduced therein.
  • the dome part 200 may be provided in the chamber 100.
  • the dome part 200 may be configured of only the upper dome part 210 so as to close at least an upper side of the inner space of the chamber 100, and separate the upper dome part 210 and the lower dome part 220 as shown in FIG.
  • the upper side of the inside as well as the lower side may be configured in a form of closing.
  • the upper dome portion 210 may be configured in a dome shape, that is, a shape in which the center is concave upward, to close the upper side of the inner space of the chamber 100.
  • the upper dome portion 210 may be coupled to the idle portion 300 to rotate.
  • the upper dome portion 210 may be configured to be coupled to the revolving portion 300 to move up and down, that is, to move up and down together with the revolving portion 300.
  • the upper dome part 210 may include a through hole H1 into which one side of the rotating part 400 is inserted.
  • the lower dome portion 220 may be provided symmetrically under the upper dome portion 210.
  • the lower dome part 220 may have a dome shape, that is, a shape in which the center is recessed downward.
  • the lower dome part 220 may be fixed to the lower one side by being coupled to the inner lower surface of the chamber 100.
  • the lower dome portion 220 may have an upper edge coupled to one side of an inner wall of the chamber 100. In this case, one side of the inner wall of the chamber 100 may be provided with a dome support part 110 protruding inward, the dome support part 110 may support or fix the upper edge of the lower dome part 220.
  • the lower dome portion 220 may penetrate the central region to allow the deposition material supplied from the crucible portion 500 to move upwards. In this case, the lower dome portion 220 closes the lower outer portion of the inner space of the chamber 100. It can be in the form of The lower wall of the chamber 100 in which the long hole H2 is formed may be located in the central through portion of the lower dome portion 220.
  • the dome part 200 may limit the moving space of the vaporized evaporation material to prevent waste of the evaporation material generated by scattering on all four inner walls of the chamber 100, and also due to the rotation of the substrate in the revolving dome part 200. A swirling airflow is formed, and as a result, the deposition material is evenly distributed in the dome portion 200 to enable uniform deposition of the substrate 600.
  • the revolving part 300 may have one side coupled to the upper outer side of the chamber 100 and the other side penetrating the upper wall of the chamber 100 to be inserted into the interior space of the chamber 100.
  • the revolving part 300 may include a revolving part shaft 310, a revolving part driving part 320, a revolving part frame 330, and the like.
  • the revolving shaft 310 may extend through the upper wall of the chamber 100 to the internal space of the chamber 100.
  • the revolving shaft 310 may have an inner end coupled to the upper dome portion 210 to support the upper dome portion 210.
  • the revolving shaft 310 may rotate the upper dome portion 210 while rotating.
  • the revolving shaft 310 may move the upper dome portion 210 upward and downward.
  • the revolver driver 320 may rotate and / or elevate the revolver shaft 310.
  • the idler frame 330 may be vertically coupled to the idler shaft 310 in the inner space of the chamber 100, that is, horizontally coupled.
  • the revolving part frame 330 may combine and support the plurality of rotating parts 400 along the edge.
  • the revolving part frame 330 may rotate according to the rotation of the revolving part shaft 310 and rotate, that is, revolve around the revolving part 400 about the revolving part shaft 310.
  • the revolving part frame 330 may individually tilt the rotating part 400 about the tilting axis in the horizontal direction.
  • the rotating part 400 may be configured of a rotating part main body 410, a substrate fixing part 420, and the like.
  • the rotating unit body 410 may be tilted in one direction by coupling to the revolving unit frame 330.
  • the other side of the rotating body main body 410 may be inserted into the upper dome portion 210 through a portion of the through hole (H1).
  • the substrate fixing part 420 may be coupled to the other side of the magnet body 410.
  • the substrate fixing part 420 supports and fixes the substrate 600 and may rotate the substrate 600 while rotating.
  • the rotating part 400 may be symmetrically disposed around the revolving part shaft 310. In the case of having a plurality of rotating parts 400, each rotating part 400 may be individually controlled.
  • the crucible part 500 may vaporize the deposition material and supply the inside of the chamber 100 to the inside of the dome part 200.
  • the crucible part 500 may move along the longitudinal direction of the chamber long hole H2 at the lower outer side of the chamber 100.
  • Crucible portion 500 may be provided with a plurality.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a modification of the vacuum deposition apparatus according to the present invention.
  • the vacuum deposition apparatus may position the rotating unit 400 outside the upper dome unit 210.
  • the other end of the rotating part 400 may be in close contact with the outer side of the upper dome part 210 along the edge of the through hole H1.
  • the other end of the rotating part 400 is provided with a hood 450 to effectively prevent the vaporized deposition material in the dome 200 from being discharged to the outside of the upper dome 210 through the through hole H1.
  • the revolving part driving unit 320 may include a revolving motor 321, a lifting motor 322, a revolving bellows 323, and the like.
  • the idle motor 321 may be installed outside the upper portion of the chamber 100 to rotate the idle shaft 310.
  • the lifting motor 322 may be installed outside the upper part of the chamber 100 to move the lifting part 312 up and down to lift the revolving part shaft 310.
  • the hydraulic unit and the cylinder may be used for elevating the revolving shaft 310.
  • the magnetic fluid 311 may be inserted between the outer surface of the revolving shaft 310 and the lifting part 312 to shield the vacuum of the chamber 100 during revolving.
  • the revolving bellows 323 surrounds a part of the elevating portion 312 at the upper outer side of the chamber 100, and may shield the vacuum of the chamber 100 when the revolving shaft 310 is elevated.
  • the rotating part 400 may include a rotating part main body 410, a tilting motor 430, a rotating part shaft 440, a substrate fixing part 420, a hood 450, and the like.
  • the rotating unit body 410 may be tilted about the tilting shaft 431 by coupling one side to the revolving unit frame 330 so as to be rotatable.
  • the tilting motor 430 rotates the rotating body main body 410 with respect to the revolving part frame 330 and may be provided in the revolving part frame 330 or the rotating part main body 410.
  • the rotating part shaft 440 is provided at the other side of the rotating part main body 410 and may be coupled to the substrate fixing part 420 to rotate, that is, rotate the substrate fixing part 420.
  • the rotating motor 411 may be provided in the rotating body 410 to rotate the rotating shaft 440.
  • the rotating part 400 rotates the rotating motor 411 and the rotating part shaft 440 outside the through hole H1 of the upper dome part 210 while tilting the revolving part frame 330.
  • the substrate fixing part 420 may be rotated, that is, rotated.
  • FIG 3 is a perspective view showing a revolving part / rotating part of the vacuum deposition apparatus according to the present invention.
  • the idler shaft 310 may be coupled to the idler frame 330 and rotate while lifting the idler frame 330 up and down.
  • a plurality of rotating parts 400, four rotating parts 400 are arranged symmetrically coupled to the edge of the revolving part frame 330 in a tiltable manner.
  • the edge end of the revolving part frame 330 is provided with a tilting shaft 431, one end of the rotating body main body 410 is coupled to the tilting shaft 431 can be rotated, that is, tilting.
  • the substrate fixing part 420 may be coupled to the other end of the rotating part 400 to support and fix the substrate 600.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the substrate fixing part in the vacuum deposition apparatus according to the present invention.
  • the substrate fixing part 420 may be configured of a rotating module 421, a substrate temperature adjusting part 422, and clamping parts 423 to 426.
  • the rotating module 421 has a center coupled to the rotating shaft 440, the rotation of the rotating shaft 440, that is, can rotate together according to the rotation.
  • the substrate temperature control unit 422 maintains a constant temperature by using a heat medium or a refrigerant body supplied through the inside of the rotating shaft 440, and thereby uniformly maintains the temperature of the substrate 600 closely coupled to the lower part. I can keep it.
  • the clamping parts 423 ⁇ 426 support and fix the substrate 600, and may have a lower edge surrounding the edge of the substrate 600.
  • the clamping parts 423 to 426 may include a clamp frame 423, a clamp tip 424, a clamp driver 425, a clamp bellows 426, and the like.
  • the clamp frame 423 may be configured as a horizontal bar and a vertical bar to move up and down, that is, to move up and down.
  • the clamp tip 424 is horizontally coupled to the bottom of the clamp frame 423 to be coupled in a form surrounding the lower side of the mask 610 that supports the edge of the substrate 600, precisely, the edge of the substrate 600. Can be.
  • the clamp tip 424 may have a stepped portion at which the lower edge of the mask 610 is seated on the inner top.
  • the clamp driving unit 425 lifts and lowers the clamp frame 423, and may be provided as a motor, or may include a hydraulic cylinder and a cylinder.
  • the clamp bellows 426 may separate the clamp driver 425 from the inside of the chamber 100 to maintain the internal vacuum of the chamber 100.
  • 5A and 5B are sectional views showing the lower part of the chamber and the crucible part in the vacuum deposition apparatus according to the present invention.
  • the crucible part 500 includes a crucible 510, a sealing shutter 520, a shutter sealing ring 531, a crucible sealing ring 532, a crucible bellows 540, and a crucible driving part 550.
  • the vapor deposition material vaporized in the chamber 100 can be supplied.
  • the crucible 510 may be provided with a hot wire to vaporize the deposition material therein.
  • the vaporized deposition material may be discharged through the deposition material vaporization hole H3 and then move through the chamber long hole H2 of the chamber 100 to the substrate 600 in the chamber 100.
  • the sealing shutter 520 may be in close contact with the lower outer surface of the chamber 100 at the lower portion of the chamber long hole H2.
  • the sealing shutter 520 may selectively open and close the chamber long hole H2.
  • the shutter sealing ring 531 may be inserted between the upper surface of the sealing shutter 520 and the lower outer surface of the chamber 100 to maintain the internal vacuum of the chamber 100.
  • the crucible bellows 540 seals the outside of the crucible 510 to maintain a vacuum and facilitates flexible vertical movement of the sealing shutter 520.
  • the crucible sealing ring 532 may be inserted into the cap of the crucible 510 to seal the inside of the crucible to maintain the internal vacuum of the chamber 100 and the crucible bellows 540.
  • the crucible driver 550 lifts the sealing shutter 520 and may include a shutter shaft 551, a shutter cylinder 552, and the like. One side of the shutter shaft 551 may be coupled to the sealing shutter 520 and the other side may be coupled to the shutter cylinder 552 to move the sealing shutter 520 up and down. The shutter cylinder 552 may move the shutter shaft 551 up and down, that is, lift.
  • the crucible drive unit 550 may use a motor other than an oil pressure cylinder and a cylinder to lift and lower the shutter shaft 551.
  • the crucible support 560 may be coupled to one side of the crucible 510 and the crucible bellows 540 and the other side thereof may be coupled to an upper portion of the crucible driver 550.
  • the crucible support part 560 can fix the crucible bellows 540 and the crucible 510 at the time of the lifting and lowering of the sealing shutter 520.
  • the crucible part 500 may adjust the horizontal supply position of the deposition material within the length range of the chamber long hole H while horizontally moving along the length direction of the chamber long hole H2. .
  • FIG. 6 illustrates the arrangement of multiple crucible parts in a vacuum deposition apparatus according to the present invention.
  • the deposition material crucible replacement unit 700 may include a plurality.
  • the plurality of deposition material crucible replacement parts 700 may be disposed to be radially symmetric with respect to the lower center of the chamber 100.
  • the crucible 500 may move radially between the chamber long hole H2 and the deposition material crucible replacement 700 under the chamber 100.
  • a plurality of chamber long holes H2 are formed on the lower surface of the chamber 100, and the vapor deposition hole H3 of the crucible part 500 is in the chamber long hole H2 according to the radial movement of the crucible part 500.
  • the vaporization position of the deposition material can be changed while moving along the longitudinal direction at.
  • a dopant hole H4 may be formed in the center of the lower surface of the chamber 100.
  • the dopant crucible replacement part 800 is provided at one side of the chamber 100, and the dopant crucible (not shown) is disposed radially between the dopant hole H4 and the dopant crucible replacement part 700 in the lower part of the chamber 100. I can move it.
  • dome portion 210 upper dome portion
  • lifting unit 320 idle unit driving unit
  • rotating part 410 rotating part main body
  • rotating module 422 substrate temperature control unit
  • clamp drive portion 426 magnetic bellows
  • tilting motor 431 tilting shaft
  • sealing shutter 531 shutter sealing ring
  • crucible drive unit 551 shutter shaft
  • shutter cylinder 560 crucible support
  • substrate 610 mask
  • H1 Through Hole
  • H2 Chamber Hole
  • H3 Evaporation Material Vaporization Hole
  • H4 Dopant Hole

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Abstract

다중기판 진공증착 장치는 챔버, 돔부, 공전부, 자전부를 구비한다. 돔부는 챔버에 내장되고, 챔버의 내부공간 중 적어도 상측을 폐쇄한다. 공전부는 일측이 챔버의 상부 외측에 결합하고, 타측이 챔버의 상부를 관통하여 돔부에 결합하며, 회전을 통해 돔부를 회전시킨다. 자전부는 일측이 공전부의 타측에 결합하여 공전 및 틸팅하고, 타측은 돔부를 관통하여 기판을 고정하고 회전하면서 기판을 회전시킨다.

Description

공전, 자전, 틸트를 통한 다중기판 진공증착 장치
본 발명은 진공증착 장치에 관한 것으로, 상세하게는 공전, 자전, 틸트를 이용하여 다수의 기판을 동시에 코팅하는 다중기판 진공증착 장치에 관한 것이다.
진공증착은 챔버 내부를 진공상태로 유지하면서 기화시킬 증착재료를 아래쪽에 배치하고 위쪽에는 유리패널과 같은 피코팅 기판을 기판 고정부에 설치하여 회전시키는 구조를 갖는다.
챔버 내부를 진공상태로 유지하면서 도가니 내의 증착재료를 가열하여 챔버 내부로 공급하면, 증착재료는 피코팅 기판으로 이동하여 증착된다. 기화된 기체 원자, 분자는 상대적으로 낮은 온도를 갖는 피코팅 기판에서 응축되면서 박막을 형성하게 된다.
특허등록 제1760257호(전자빔을 이용한 유리제품의 진공증착 장치 및 진공증착 방법)를 보면, 챔버 내부의 상측에 회전 원판을 설치하고, 회전원판의 하단에는 피코팅 기판을 고정하는 거치대를 구비한다. 챔버 내부의 하부에는 회전축을 기준으로 회전하는 도가니를 구비하여, 거치대의 크기와 종류에 맞는 증착재료를 선택하여 피코팅 기판으로 직진 공급하고 있다.
그런데, 종래기술에서 증착재료를 기판으로 직진이동시키는 것은 가능하겠으나, 증착재료가 이동하면서 어느 정도는 분산되기 때문에 증착재료를 기판에 균일하게 증착시키는데 한계가 있고, 나아가 증착재료의 효율적 사용, 즉 낭비를 최소화하는데는 상당한 부족하다.
또한, 종래기술은 회전원판의 하부에 다수의 거치대를 결합하여 대량생산을 의도하는 것으로 보이기는 하지만, 종류나 크기에 따른 도가니 선택에 초점을 맞추고 있어, 다수 기판의 동시 증착을 통한 대량생산에는 부족하다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
첫째, 증착재료를 기판에 균일하게 증착할 수 있고,
둘째, 증착재료의 낭비를 최소화할 수 있으며,
셋째, 다수 기판을 동시에 증착함으로써 생산 효율을 크게 높일 수 있는, 진공증착 장치를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진공증착 장치는 챔버, 돔부, 공전부, 자전부 등을 포함하여 구성할 수 있다.
챔버는 내부에 공간을 구비할 수 있다.
돔부는 챔버에 내장된다. 돔부는 챔버의 내부공간 중 적어도 상측을 폐쇄하는 형태일 수 있다.
공전부는 일측이 챔버의 상부 외측에 결합하고 타측은 챔버의 상부를 관통하여 챔버의 내부공간으로 삽입될 수 있다. 공전부의 타측은 돔부에 결합하여 돔부를 회전시킬 수 있다.
자전부는 일측이 공전부에 결합하여 공전 및 틸팅할 수 있다. 자전부의 타측은 돔부 외측에서 또는 돔부를 관통하여 돔부 내측에서 기판을 고정할 수 있다. 자전부의 타측은 회전하면서 기판을 회전시킬 수 있다.
본 발명의 진공증착 장치에서, 공전부는 상하로 이동하면서 돔부를 승강시킬 수 있다.
본 발명의 진공증착 장치에서, 돔부는 상부 돔부와 하부 돔부로 분리하여 구성할 수 있다. 상부 돔부는 공전부에 결합하여 승강 및 회전하면서 챔버의 내부공간 중 상측을 폐쇄할 수 있다. 하부 돔부는 챔버의 내벽 일측에 결합할 수 있다. 하부 돔부는 중앙 영역이 관통되고 챔버의 내부공간 중 하측 외곽을 폐쇄할 수 있다.
본 발명의 진공증착 장치에서, 챔버는 하부에 장공홀을 구비할 수 있다.
본 발명의 진공증착 장치는 도가니부를 구비할 수 있다. 도가니부는 챔버의 하부 외측에서 장공홀의 길이방향을 따라 이동할 수 있다.
본 발명의 진공증착 장치에서, 자전부와 도가니부는 다수를 구비할 수 있다.
본 발명의 진공증착 장치에서, 공전부는 공전부 샤프트, 공전 모터, 자성 유체 등을 포함할 수 있다.
공전부 샤프트는 챔버의 상부를 상하로 관통할 수 있다.
공전 모터는 챔버의 상부 외측에 결합할 수 있다. 공전 모터는 공전부 샤프트를 회전시킬 수 있다.
자성 유체는 공전부 샤프트에 결합하여 챔버 내부공간의 진공을 유지할 수 있다.
본 발명의 진공증착 장치에서, 공전부는 승강 모터를 구비할 수 있다. 승강 모터는 챔버의 상부 외측에 구비되어 공전부 샤프트를 승강시킬 수 있다.
본 발명의 진공증착 장치에서, 자전부는 자전부 본체, 틸팅 모터, 기판 고정부, 자전 모터 등을 포함할 수 있다.
자전부 본체는 일측이 공전부에 축회전 가능하게 결합하여 틸팅할 수 있다.
틸팅 모터는 자전부 본체를 공전부에 대해 축회전시킬 수 있다.
기판 고정부는 자전부 본체의 타측에 결합하여 기판을 선택적으로 고정할 수 있다.
자전 모터는 자전부 본체에 내장되어 기판 고정부를 회전시킬 수 있다.
본 발명의 진공증착 장치에서, 기판 고정부는 기판온도 조절부, 클램핑부 등을 포함할 수 있다.
기판온도 조절부는 기판의 후면에 결합하여 기판의 온도를 조절할 수 있다.
클램핑부는 기판의 가장자리를 둘러싸는 형태로 결합하여 기판을 고정할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 진공증착 장치에 의하면, 돔부는 증착재료가 이동하는 공간을 제한하여 증착재료의 낭비를 줄이고, 기판의 자전과 공전에 의해서 돔부 공간 내에 기류가 형성되어 증착재료가 기판에 균일하게 증착되며 증착효율의 향상도 극대화할 수 있다.
본 발명의 진공증착 장치에 의하면, 공전부의 공전, 자전부의 틸팅 및 자전, 도가니부의 이동 등을 통해 증착재료와 기판의 상대적 위치, 방향 등을 쉽게 조절할 수 있어, 증착효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 진공증착 장치에 의하면, 다수의 자전부와 도가니부를 설치하여 다수 기판을 동시에 증착할 수 있으므로, 실질적인 대량생산이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 진공증착 장치를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 진공증착 장치의 변형례를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 진공증착 장치의 공전부/자전부를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 진공증착 장치에서 기판 고정부를 도시하는 단면도이다.
도 5a,5b는 본 발명에 따른 진공증착 장치에서 챔버의 하부와 도가니부를 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 진공증착 장치에서 다수 도가니부의 배치를 예시하고 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 진공증착 장치를 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 진공증착 장치는 챔버(100), 돔부(200), 공전부(300), 자전부(400), 도가니부(500) 등을 포함하여 구성할 수 있다.
챔버(100)는 내부에 밀폐 공간을 형성할 수 있다. 챔버(100)의 일측에는 챔버(100)의 내부를 진공으로 만들거나 일정 기압으로 유지하기 위한 진공펌프(미도시)를 구비할 수 있다. 진공펌프(미도시)는 챔버(100)의 일측벽 또는 상부벽에 형성되는 배기구(미도시)에 연결될 수 있다. 챔버(100)는 타측벽에 기판이 출입하는 기판 출입구(미도시)를 구비할 수 있다. 챔버(100)는 증착재료가 기화되어 유입하는 챔버 장공홀(H2)을 하부에 구비할 수 있다.
돔부(200)는 챔버(100) 내에 구비될 수 있다. 돔부(200)는 챔버(100)의 내부공간 중 적어도 상측을 폐쇄하도록 상부 돔부(210) 만으로 구성할 수도 있고, 도 1과 같이 상부 돔부(210)와 하부 돔부(220)로 분리하여 챔버(100) 내부의 상측은 물론 하측도 일부 폐쇄하는 형태로 구성할 수도 있다.
상부 돔부(210)는 돔 형상, 즉 중앙이 상방으로 오목하게 함몰되는 형상으로 구성하여, 챔버(100)의 내부공간 중 상측을 폐쇄할 수 있다. 상부 돔부(210)는 공전부(300)에 결합하여 회전할 수 있다. 상부 돔부(210)는 공전부(300)에 결합하여 공전부(300)와 함께 상하로 이동, 즉 승강하도록 구성할 수도 있다. 상부 돔부(210)는 자전부(400)의 일측이 삽입되는 관통홀(H1)을 구비할 수 있다.
하부 돔부(220)는 상부 돔부(210)의 하부에 대칭되게 구비될 수 있다. 하부 돔부(220)는 돔 형상, 즉 중앙이 하방으로 오목하게 함몰되는 형상으로 구성할 수 있다. 하부 돔부(220)는 하부 일측이 챔버(100)의 내측 하면에 결합하여 고정될 수 있다. 하부 돔부(220)는 상측 가장자리가 챔버(100)의 내벽 일측에 결합할 수 있다. 이 경우, 챔버(100)의 내벽 일측에는 내측으로 돌출하는 돔 지지부(110)를 구비할 수 있는데, 돔 지지부(110)는 하부 돔부(220)의 상측 가장자리를 지지 또는 고정할 수 있다.
하부 돔부(220)는 도가니부(500)로부터 공급되는 증착재료가 상방으로 이동할 수 있도록 중앙 영역을 관통시킬 수 있고, 이 경우 하부 돔부(220)는 챔버(100)의 내부공간 중 하측 외곽을 폐쇄하는 형태가 될 수 있다. 하부 돔부(220)의 중앙 관통부에는, 장공홀(H2)이 형성된 챔버(100)의 하부벽이 위치할 수 있다.
돔부(200)는 기화된 증착재료의 이동 공간을 제한하여 챔버(100)의 사방 내벽으로 흩어져 발생하는 증착재료의 낭비를 방지할 수 있고, 또한 공전하는 돔부(200) 내에서 기판의 자전으로 인해 소용돌이 기류가 형성되고 그 결과 증착재료가 돔부(200) 내에 고르게 분포되어 기판(600)의 균일 증착이 가능하다.
공전부(300)는 일측이 챔버(100)의 상부 외측에 결합하고 타측은 챔버(100)의 상부벽을 관통하여 챔버(100)의 내부공간으로 삽입될 수 있다. 공전부(300)는 공전부 샤프트(310), 공전부 구동부(320), 공전부 프레임(330) 등으로 구성할 수 있다.
공전부 샤프트(310)는 챔버(100)의 상부벽을 관통하여 챔버(100)의 내부공간으로 연장할 수 있다. 공전부 샤프트(310)는 내측 단부가 상부 돔부(210)에 결합하여 상부 돔부(210)를 지지할 수 있다. 공전부 샤프트(310)는 회전하면서 상부 돔부(210)를 회전시킬 수 있다. 공전부 샤프트(310)는 상하로 이동하면서 상부 돔부(210)를 승강시킬 수도 있다.
공전부 구동부(320)는 공전부 샤프트(310)를 회전 및/또는 승강시킬 수 있다.
공전부 프레임(330)은 챔버(100)의 내부공간에서 공전부 샤프트(310)에 수직되게, 즉 수평으로 결합할 수 있다. 공전부 프레임(330)은 가장자리를 따라 다수의 자전부(400)를 결합하여 지지할 수 있다. 공전부 프레임(330)은 공전부 샤프트(310)의 회전에 따라 회전하면서 자전부(400)를 공전부 샤프트(310)를 축으로 하여 회전, 즉 공전시킬 수 있다. 공전부 프레임(330)은 수평 방향의 틸팅축을 중심으로 자전부(400)를 개별적으로 틸팅시킬 수 있다.
자전부(400)는 자전부 본체(410), 기판 고정부(420) 등으로 구성할 수 있다.
자전부 본체(410)는 일측이 공전부 프레임(330)에 결합하여 상하 방향으로 틸팅할 수 있다. 자전부 본체(410)의 타측은 일부가 관통홀(H1)을 통과하여 상부 돔부(210)의 내부로 삽입될 수 있다.
기판 고정부(420)는 자전부 본체(410)의 타측에 결합할 수 있다. 기판 고정부(420)는 기판(600)을 지지 고정하며, 회전하면서 기판(600)을 회전시킬 수 있다.
자전부(400)는 다수를 공전부 샤프트(310)를 중심으로 대칭되게 배치될 수 있다. 다수의 자전부(400)를 구비하는 경우, 각 자전부(400)는 개별적으로 제어될 수 있다.
도가니부(500)는 증착재료를 기화시켜 챔버(100)의 내부, 정확하게는 돔부(200)의 내부로 공급할 수 있다. 도가니부(500)는 챔버(100)의 하부 외측에서 챔버 장공홀(H2)의 길이방향을 따라 이동할 수 있다. 도가니부(500)는 다수를 구비할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 진공증착 장치의 변형례를 도시하는 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 진공증착 장치는 자전부(400)를 상부 돔부(210)의 외측에 위치시킬 수 있다. 자전부(400)의 타측 단부는 관통홀(H1)의 가장자리를 따라 상부 돔부(210)의 외측에서 밀착할 수 있다. 자전부(400)의 타측 단부에는 후드(450)를 구비하여 돔부(200) 내부의 기화된 증착재료가 관통홀(H1)을 통해 상부 돔부(210) 외부로 배출되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.
공전부 구동부(320)는 공전 모터(321), 승강 모터(322), 공전부 벨로우즈(323) 등을 포함할 수 있다.
공전 모터(321)는 챔버(100)의 상부 외측에 설치되어 공전부 샤프트(310)를 회전시킬 수 있다.
승강 모터(322)는 챔버(100)의 상부 외측에 설치되어 승강부(312)를 상하 이동시켜 공전부 샤프트(310)를 승강시킬 수 있다. 공전부 샤프트(310)의 승강에는 승강 모터(322) 외에 유압기와 실린더를 이용할 수도 있다.
자성유체(311)는 공전부 샤프트(310)의 외면과 승강부(312) 사이에 삽입되어 공전시 챔버(100)의 진공을 차폐할 수 있다.
공전부 벨로우즈(323)는 챔버(100)의 상부 외측에서 승강부(312)의 일부를 둘러싸는 것으로, 공전부 샤프트(310)의 승강시에 챔버(100)의 진공을 차폐할 수 있다.
자전부(400)는 자전부 본체(410), 틸팅 모터(430), 자전부 샤프트(440), 기판 고정부(420), 후드(450) 등을 포함할 수 있다.
자전부 본체(410)는 일측이 공전부 프레임(330)에 축회전 가능하게 결합하여 틸팅축(431)을 중심으로 틸팅할 수 있다.
틸팅 모터(430)는 자전부 본체(410)를 공전부 프레임(330)에 대해 축회전시키는 것으로, 공전부 프레임(330) 또는 자전부 본체(410)에 구비할 수 있다.
자전부 샤프트(440)는 자전부 본체(410)의 타측에 구비되는 것으로, 기판 고정부(420)에 결합하여 기판 고정부(420)를 회전, 즉 자전시킬 수 있다.
자전 모터(411)는 자전부 본체(410) 내에 구비되어, 자전부 샤프트(440)를 회전시킬 수 있다.
이러한 구성을 통해, 자전부(400)는, 공전부 프레임(330)에 대해 틸팅하면서 상부 돔부(210)의 관통홀(H1)의 외측에서, 자전 모터(411) 및 자전부 샤프트(440)를 통해 기판 고정부(420)를 회전, 즉 자전시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 진공증착 장치의 공전부/자전부를 도시하는 사시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 공전부 샤프트(310)는 공전부 프레임(330)에 결합하여 공전부 프레임(330)을 상하로 승강시키면서 회전시킬 수도 있다.
다수의 자전부(400), 도 3에서는 대칭으로 배치된 4개의 자전부(400)가 공전부 프레임(330)의 가장자리에 틸팅 가능하게 결합하고 있다. 공전부 프레임(330)의 가장자리 단부에는 틸팅축(431)이 구비되어 있고, 자전부 본체(410)의 일측 단부가 틸팅축(431)에 결합하여 축회전, 즉 틸팅할 수 있다.
기판 고정부(420)는 자전부(400)의 타측 단부에 결합하여 기판(600)을 지지 고정할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 진공증착 장치에서 기판 고정부를 도시하는 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 기판 고정부(420)는 자전 모듈(421), 기판온도 조절부(422), 클램핑부(423~426) 등으로 구성할 수 있다.
자전 모듈(421)은 중앙이 자전부 샤프트(440)에 결합하고, 자전부 샤프트(440)의 회전, 즉 자전에 따라 같이 회전할 수 있다.
기판온도 조절부(422)는 자전부 샤프트(440)의 내부를 통해 공급되는 열매체 또는 냉매체를 이용하여 온도가 일정하게 유지되며, 이를 통해 하부에 밀착 결합하는 기판(600)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
클램핑부(423~426)는 기판(600)을 지지 고정하는 것으로, 하단 가장자리가 기판(600)의 가장자리를 둘러싸는 형태일 수 있다. 클램핑부(423~426)는 클램프 프레임(423), 클램프 팁(424), 클램프 구동부(425), 클램프 벨로우즈(426) 등으로 구성할 수 있다.
클램프 프레임(423)은 수평 바와 수직 바로 구성하여 상하로 이동, 즉 승강할 수 있다.
클램프 팁(424)은 클램프 프레임(423)의 하단에 수평으로 결합하여 기판(600)의 가장자리, 정확하게는 기판(600)의 가장자리를 지지하는 마스크(610)의 하부 일측을 둘러싸는 형태로 결합할 수 있다. 클램프 팁(424)은 내측 상단에 마스크(610)의 가장자리 하부가 안착되는 단턱을 구비할 수 있다.
클램프 구동부(425)는 클램프 프레임(423)을 승강시키는 것으로, 모터로 구비할 수도 있고, 유압기와 실린더를 구비할 수도 있다.
클램프 벨로우즈(426)는 클램프 구동부(425)를 챔버(100) 내부와 분리하여 챔버(100)의 내부 진공을 유지시킬 수 있다.
도 5a,5b는 본 발명에 따른 진공증착 장치에서 챔버의 하부와 도가니부를 도시하는 단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 도가니부(500)는 도가니(510), 실링 셔터(520), 셔터 밀폐링(531), 도가니 밀폐링(532), 도가니 벨로우즈(540), 도가니 구동부(550) 등으로 구성하여, 챔버(100) 내에 기화된 증착재료를 공급할 수 있다.
도가니(510)는 열선을 구비하여 내부의 증착재료를 기화시킬 수 있다. 기화된 증착재료는 증착재료 기화홀(H3)을 통해 방출된 후 챔버(100)의 챔버 장공홀(H2)을 통과하여 챔버(100) 내부의 기판(600)으로 이동할 수 있다.
실링 셔터(520)는 챔버 장공홀(H2)의 하부에서 챔버(100)의 하부 외면에 밀착할 수 있다. 실링 셔터(520)는 챔버 장공홀(H2)을 선택적으로 개폐할 수 있다.
셔터 밀폐링(531)은 실링 셔터(520)의 상면과 챔버(100)의 하부 외면 사이에 삽입되어 챔버(100)의 내부 진공을 유지시킬 수 있다.
도가니 벨로우즈(540)는 도가니(510)의 외부를 밀폐하여 진공을 유지하고, 실링 셔터(520)의 유연한 상하 이동을 도모할 수 있다.
도가니 밀폐링(532)은 도가니(510)의 캡부에 삽입되고, 도가니 내부를 밀폐하여 챔버(100)와 도가니 벨로우즈(540)의 내부 진공을 유지시킬 수 있다.
도가니 구동부(550)는 실링 셔터(520)를 승강시키는 것으로, 셔터 샤프트(551), 셔터 실린더(552) 등을 포함할 수 있다. 셔터 샤프트(551)는 일측이 실링 셔터(520)에 결합하고 타측은 셔터 실린더(552)에 결합하여 상하로 이동하면서 실링 셔터(520)를 승강시킬 수 있다. 셔터 실린더(552)는 셔터 샤프트(551)를 상하로 이동, 즉 승강시킬 수 있다. 도가니 구동부(550)는 셔터 샤프트(551)를 승강시키는데 유압기, 실린더 외에 모터를 이용할 수도 있다.
도가니 지지부(560)는 도가니(510)와 도가니 벨로우즈(540)의 일측에 결합하고 타측은 도가니 구동부(550)의 상부에 결합할 수 있다. 도가니 지지부(560)는, 실링 셔터(520)의 승강 시에, 도가니 벨로우즈(540)와 도가니(510)를 고정할 수 있다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 도가니부(500)는 챔버 장공홀(H2)의 길이방향을 따라 수평 이동하면서 챔버 장공홀(H)의 길이 범위 내에서 증착재료의 수평방향 공급위치를 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 진공증착 장치에서 다수 도가니부의 배치를 예시하고 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 증착재료 도가니 교체부(700)는 다수를 구비할 수 있다. 다수의 증착재료 도가니 교체부(700)는 챔버(100)의 하부 중심을 기준으로 방사상 대칭되게 배치할 수 있다. 이 경우, 도가니부(500)는 챔버(100) 하부에서 챔버 장공홀(H2)와 증착재료 도가니 교체부(700) 사이를 방사상으로 이동할 수 있다.
챔버(100) 하부면에는 다수의 챔버 장공홀(H2)이 형성되고, 도가니부(500)의 증착재료 기화홀(H3)은 도가니부(500)의 방사상 이동에 따라 챔버 장공홀(H2) 내에서 길이방향을 따라 이동하면서 증착재료의 기화 위치를 변경할 수 있다.
챔버(100) 하부면의 중앙에는 도펀트 홀(H4)이 형성될 수 있다. 이 경우, 도펀트 도가니 교체부(800)가 챔버(100) 일측에 구비되며, 도펀트 도가니(미도시)는 챔버(100) 하부에서 도펀트 홀(H4)와 도펀트 도가니 교체부(700) 사이를 방사상으로 이동할 수 있다.
이상 본 발명을 여러 실시예에 기초하여 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면, 이러한 실시예를 다양하게 변경하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의해 정해지므로, 그러한 변경이나 수정은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.
[부호의 설명]
100 : 챔버 110 : 돔 지지부
200 : 돔부 210 : 상부 돔부
220 : 하부 돔부 300 : 공전부
310 : 공전부 샤프트 311 : 자성유체
312 : 승강부 320 : 공전부 구동부
321 : 공전 모터 322 : 승강 모터
323 : 공전부 벨로우즈 330 : 공전부 프레임
400 : 자전부 410 : 자전부 본체
411 : 자전 모터 420 : 기판 고정부
421 : 자전 모듈 422 : 기판온도 조절부
423 : 클램프 프레임 424 : 클램프 팁
425 : 클램프 구동부 426 : 자전부 벨로우즈
430 : 틸팅 모터 431 : 틸팅축
440 : 자전부 샤프트 450 : 후드
500 : 도가니부 510 : 도가니
520 : 실링 셔터 531 : 셔터 밀폐링
532 : 도가니 밀폐링 540 : 도가니 벨로우즈
550 : 도가니 구동부 551 : 셔터 샤프트
552 : 셔터 실린더 560 : 도가니 지지부
600 : 기판 610 : 마스크
700 : 증착재료 도가니 교체부 800 : 도펀트 도가니 교체부
H1 : 관통홀 H2 : 챔버 장공홀
H3 : 증착재료 기화홀 H4 : 도펀트 홀

Claims (10)

  1. 진공증착 장치에 있어서,
    내부공간을 갖는 챔버;
    상기 챔버에 내장되고, 상기 챔버의 내부공간 중 적어도 상측을 폐쇄하는 돔부;
    일측은 상기 챔버의 상부 외측에 결합하고, 타측은 상기 챔버의 상부를 관통하여 상기 돔부에 결합하며, 회전을 통해 상기 돔부를 회전시키는 공전부;
    일측은 상기 공전부의 타측에 결합하여 공전 및 틸팅하고, 타측은 상기 돔부의 외측에서 또는 관통하여 기판을 고정하고 회전을 통해 상기 기판을 회전시키는 자전부를 포함하는, 공전, 자전, 틸트를 통한 다중기판 진공증착 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공전부는
    상하로 이동하면서 상기 돔부를 승강시키는, 공전, 자전, 틸트를 통한 다중기판 진공증착 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 돔부는
    상기 공전부에 결합하여 승강 및 회전하고, 상기 챔버의 내부공간 중 상측을 폐쇄하되 상기 자전부의 타측에 대응하는 영역에 관통홀을 구비하는 상부 돔부;
    상기 챔버의 내벽 일측에 결합하고, 중앙 영역이 관통되며, 상기 챔버의 내부공간 중 하측 외곽을 폐쇄하는 하부 돔부를 포함하는, 공전, 자전, 틸트를 통한 다중기판 진공증착 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버는
    하부에 장공홀을 구비하는, 공전, 자전, 틸트를 통한 다중기판 진공증착 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 장공홀의 길이방향을 따라 이동하는 도가니부를 포함하는, 공전, 자전, 틸트를 통한 다중기판 진공증착 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 자전부와 도가니부는
    다수를 구비하는, 공전, 자전, 틸트를 통한 다중기판 진공증착 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 공전부는
    상기 챔버의 상부를 상하로 관통하는 공전부 샤프트;
    상기 챔버의 상부 외측에 결합하고, 상기 공전부 샤프트를 회전시키는 공전 모터;
    상기 공전부 샤프트에 결합하여 상기 챔버의 내부공간의 진공을 유지하는 자성유체를 포함하는, 공전, 자전, 틸트를 통한 다중기판 진공증착 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 공전부는
    상기 챔버의 상부 외측에 결합하고, 상기 공전부 샤프트를 승강시키는 승강 모터를 포함하는, 공전, 자전, 틸트를 통한 다중기판 진공증착 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 자전부는
    일측이 상기 공전부에 축회전 가능하게 결합하여 틸팅하는 자전부 본체;
    상기 자전부 본체를 상기 공전부에 대해 축회전시키는 틸팅 모터;
    상기 자전부 본체의 타측에 결합하여 기판을 선택적으로 고정하는 기판 고정부;
    상기 자전부 본체에 내장되고 상기 기판 고정부를 회전시키는 자전 모터를 포함하는, 공전, 자전, 틸트를 통한 다중기판 진공증착 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 기판 고정부는
    기판의 후면에 결합하여 기판의 온도를 조절하는 기판온도 조절부;
    기판의 가장자리를 둘러싸는 형태로 결합하여 기판을 고정하는 클램핑부를 포함하는, 공전, 자전, 틸트를 통한 다중기판 진공증착 장치.
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