KR101499228B1

KR101499228B1 - 증착 장치 및 증착 방법

Info

Publication number: KR101499228B1
Application number: KR1020080124033A
Authority: KR
Inventors: 이주현; 정진구; 이성수
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2015-03-05
Also published as: US8632635B2; US20100143587A1; KR20100065616A

Abstract

복수의 노즐을 가지는 선형 헤드와 상기 선형 헤드의 기울어진 각도를 조절하는 각도 조절부를 포함하는 증착 장치.

선형헤드, 증착속도, 각도제어

Description

증착 장치 및 증착 방법{VAPOR DEPOSITION APPARATUS AND VAPOR DEPOSITION METHOD}

본 발명은 증착 장치 및 증착 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선형 헤드를 가지는 증착 장치 및 그 증착 방법에 관한 것이다.

반도체 소자나 유기 발광 표시 소자 등의 표시 소자를 제조함에 있어서는 박막을 형성하고 패터닝하는 공정이 다수 소요된다. 박막을 형성하는 방법으로는 소스의 종류에 따라 화학 기상 증착, 물리 기상 증착 등이 있고, 물리 기상 증착에는 증발(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 이온 플레이팅(ionplating), 아크 증착(arc deposition), 이온빔 보조 증착(ion beam assisted deposition) 등이 있다.

물리 기상 증착 방법을 사용함에 있어서 점형 소스를 사용하던 것에서 대면적 증착이 가능한 선형 소스로 발전되어 왔다. 선형 소스란 증착 소스를 선형으로 공급하는 것을 의미하는 것으로서 선형 헤드(linear head)를 채용하여 소스가 선상에서 동시에 공급될 수 있도록 한다. 이러한 장치에서는 증착의 균일성을 확보하는 것이 중요한 이슈이며, 증착의 균일성 확보를 위하여 선형 헤드에 복수의 노즐 을 형성하고, 노즐의 크기, 개수, 간격 등을 조절함으로써 증착의 균일성을 도모한다.

그러나 선형 헤드의 노즐의 크기, 개수, 간격 등을 조절하는 것을 통해서는 특정한 조건하에서만 균일한 증착이 가능하고, 증기 압력 등의 조건이 달라지는 경우에는 균일한 증착을 담보하지 못한다.

본 발명은 조건에 관계없이 균일한 증착이 가능한 증착 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치는 복수의 노즐을 가지는 선형 헤드와 상기 선형 헤드의 기울어진 각도를 조절하는 각도 조절부를 포함한다.

상기 선형 헤드의 시작부, 중간부 및 말단부 중 적어도 두 곳에 대응하도록 배치된 복수의 증착 속도 감지 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 속도 감지 센서는 상기 선형 헤드의 시작부, 중간부 및 말단부와 각각 대응하는 제1 내지 제3 속도 감지 센서를 포함할 수 있다.

상기 각도 조절부를 제어하여 상기 선형 헤드의 각도를 조절하고, 상기 선형 헤드와 상기 각도 조절부의 이동을 제어하는 구동 제어부와 증착 소스를 기화시켜 상기 선형 헤드에 공급하는 재료 공급부를 포함하는 선형 헤드 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 선형 헤드 제어 유닛은 상기 증착 속도 감지 센서로부터 신호를 전달받아 증착 속도를 계산하고, 증착 속도가 균일하게 되도록 하기 위한 상기 선형 헤드의 각도를 산출하는 감지 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 선형 헤드 제어 유닛은 증착 소스를 기화시켜 상기 선형 헤드에 공급하는 재료 공급부를 더 포함할 수 있다.

상기 각도 조절부는 상기 선형 헤드의 시작부에 배치되어 있고, 상기 증착 소스가 통과할 수 있는 통로를 가질 수 있다.

상기 선형 헤드 제어 유닛은 사용자 인터페이스를 더 포함할 수 있다.

상기 증착 속도 감지 센서의 위치를 조절하는 센서 위치 조절부를 더 포함할 수 있다.

상기 각도 조절부는 상기 선형 헤드의 시작부에 배치되어 있고, 증착 소스가 통과할 수 있는 통로를 가질 수 있다.

증착 대상물인 기판을 고정하는 기판 지지부를 더 포함하고, 상기 각도 조절부는 상기 선형 헤드의 기울어진 각도를 조절하여 상기 기판에 대하여 상기 선형 헤드가 이루는 각도를 조절할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 증착 방법은 복수의 노즐을 가지는 선형 헤드를 포함하는 증착 장치에서, 증착 조건을 설정하고 두 곳 이상에서 증착 속도를 측정하는 단계, 상기 두 곳 이상에서 측정된 증착 속도를 기초로 상기 선형 헤드의 기울어진 각도를 조절하는 단계, 상기 선형 헤드의 기울어진 각도를 조절한 상태에서 증착 대상물에 증착을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 증착 장치를 사용하면, 선형 헤드의 기울어진 각도를 조절함으로써 증착 조건에 관계없이 균일한 증착이 가능하다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

또한, 도면에서 여러 구성 부분을 명확하게 표현하기 위하여 그 크기를 확대 또는 축소하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 선형 헤드 제어 유닛의 블록도이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치(100)는 장치 외벽(103), 선형 헤드(13), 각도 조절부(12), 선형 헤드 제어 유닛(11), 기판 지지부(21), 증착 속도 감지부(30)를 포함한다.

장치 외벽(103)에는 증착 대상물인 기판(40)을 증착 장치(100) 내부로 투입하기 위한 기판 투입문(101)과 증착이 완료된 기판(40)을 증착 장치(100) 외부로 배출하기 위한 기판 배출문(102)이 형성되어 있다.

선형 헤드(13)에는 기화된 증착 소스가 분출되는 노즐(14)이 복수 개 형성되어 있다. 노즐(14)의 크기는 균일하거나 선형 헤드(13)의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 가면서 일정한 비율로 점점 커질 수 있다. 노즐(14) 사이의 간격도 균일하거나 선형 헤드(13)의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 가면서 일정한 비율로 점점 커질 수 있다.

각도 조절부(12)는 선형 헤드(13)의 한 쪽 끝에 설치되어 있고, 선형 헤드(13)가 기판(40)에 대하여 이루는 각도를 조절한다. 각도 조절부(12)에는 기화된 증착 소스를 선형 헤드(13)에 전달할 수 있는 통로가 마련되어 있고, 선형 헤드(13)의 회전 축 역할을 한다. 각도 조절부(12)의 위치나 형태는 이에 한정되지 않고, 선형 헤드(13)가 기판(40)에 대하여 기울어지는 각도를 조절할 수 있는 구성이면 어느 위치나 형태라도 무방하다.

선형 헤드 제어 유닛(11)은, 도 2를 참고하면, 각도 조절부(12)를 제어하여 선형 헤드(13)의 각도를 조절하고 선형 헤드(13)와 각도 조절부(12)의 이동을 제어하는 구동 제어부(51), 증착 소스를 기화시켜 선형 헤드(13)에 공급하는 재료 공급부(52), 증착 속도 감지부(30)로부터 신호를 전달받아 증착 속도를 계산하고, 증착 속도가 균일하게 되도록 하기 위한 선형 헤드(13)의 각도를 산출하여 구동 제어부(51)에 전달하거나 인터페이스(54)를 통해 표시하며, 증착 속도 센서(32)와 센서 위치 조절부(31)를 제어하는 감지 제어부(53), 사용자가 구동 제어부(51), 감지 제어부(53), 재료 공급부(52) 등을 수동으로 제어할 수 있도록 하는 인터페이스(54)를 포함한다.

기판 지지부(21)는 증착 대상인 기판(40)을 고정한다.

증착 속도 감지부(30)는 센서 위치 조절부(31)와 증착 속도 센서(32)를 포함하고, 선형 헤드(13)의 양단과 중앙에 대응하는 위치에 하나씩 배치되어 있다. 증착 속도 센서(32)는 선형 헤드(13)의 노즐(14)을 통하여 분출된 소스가 증착되는 속도를 감지하여 이를 전기적 신호로 변환하여 선형 헤드 제어 유닛(11)에 전달한다. 센서 위치 조절부(31)는 증착 속도 측정시에는 증착 속도 센서(32)를 기판(40)이 놓일 위치에 가져다 놓고, 기판(40)에의 증착이 수행되는 시기에는 장치 외벽(103) 쪽으로 이동하여 증착에 방해가 되지 않도록 한다.

이상에서 설명한 증착 장치(100)는 본 발명의 한 실시예로서, 증착 장치(100)에 포함되어 있는 여러 구성 요소 중 일부는 생략될 수 있고, 각 구성 요소의 기능이나 배치가 달라질 수도 있다. 증착 장치(100)는 기판(40)에 대하여 선형 헤드(13)가 이루는 각도를 조절할 수 있는 수단이 마련되면 다른 구성은 얼마든지 변형 또는 생략할 수 있다. 예를 들어, 선형 헤드(13)와 기판(40)을 바닥면에 대하여 수직을 이루도록 배치할 수도 있다.

이러한 증착 장치(100)는 유기 발광 표시 장치 등을 제조함에 있어서 유기물을 증착하는데 사용할 수 있다.

그러면 이러한 증착 장치(100)를 사용하는 방법에 대하여 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치에서 선형 헤드를 제어하여 증착 균일성을 도모하는 과정을 보여주는 개념도이다.

먼저, 도 3에 나타낸 바와 같이, 선형 헤드(13)를 수평으로 배치한 상태에서 기화된 증착 소스를 공급하여 선형 헤드(13)의 노즐을 통해 분출되는 증착 소스의 증착 속도를 측정한다. 이 때, 센서 위치 조절부(31)를 이용하여 증착 속도 센서(32)를 기판(40)이 배치될 위치까지 이동시켜 증착 소스의 증착 속도를 측정할 수 있다.

아래의 표 1은 세 부분의 증착 속도 센서(CS1, CS2, CS3) 사이의 간격을 460mm로 하고, 선형 헤드(13)로부터 증착 속도 센서(CS1, CS2, CS3)까지의 거리를 100mm로 설정한 상태에서 중간부 증착 속도 센서(CS2)의 증착 속도가 1Å/초부터 20Å/초가 되도록 증기 압력을 변화시켜가면서 측정한 증착 속도 및 증착 속도비(CS1/CS2, CS3/CS3)이다.

<표 1>

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 증기 압력이 낮아서 증착 속도가 느릴수록 증착 속도비(CS1/CS2, CS3/CS3)가 100% 점점 크게 벌어짐을 알 수 있다.

이와 같이, 선형 헤드(13)의 시작부와 중간부 및 말단부에서의 증착 속도 차이도 기화된 증착 소스의 증기 압력 등의 조건이 달라지면 달라진다. 따라서 기판(40)에 증착을 시작하기 전에 해당 증착 조건을 설정한 상태에서 시작부와 중간부 및 말단부에서의 증착 속도 차이를 측정하여 이를 보정해주어야 균일한 증착이 이루어진다.

시작부와 중간부 및 말단부에서의 증착 속도 차이를 측정하였으면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 점선으로 표시된 기판(40)이 배치될 면에서 증착 속도가 균일해 지도록 선형 헤드(13)를 기울인다. 선형 헤드(13)를 기울이는 것을 각도 조절부(12)를 구동하여 수행한다. 이 과정은 감지 제어부(53)의 계산과 구동 제어부(51)의 구동 과정을 통해 자동으로 이루어질 수도 있고, 인터페이스(54)를 통하여 사용자가 수동으로 진행할 수도 있다.

이상과 같은 방법으로 선형 헤드(13)의 기울어진 각도를 조절하여 증착 속도의 균일화를 도모하면 증착 조건에 관계없이 균일한 증착이 이루어질 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 개념도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장치의 선형 헤드 제어 유닛의 블록도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 증착 장치 11 : 선형 헤드 제어 유닛

12 : 각도 조절부 13 : 선형 헤드

14 : 노즐 21 : 기판 지지부

30 : 증착 속도 감지부 31 : 센서 위치 조절부

32 : 증착 속도 센서 40 : 증착 대상 기판

101 : 기판 투입문 102 : 기판 배출문

103 : 장치 외벽

Claims

복수의 노즐을 가지는 선형 헤드,

상기 선형 헤드의 시작부, 중간부 및 말단부 중 적어도 두 곳에 대응하도록 배치된 복수의 증착 속도 감지 센서,

상기 선형 헤드의 기울어진 각도를 조절하는 각도 조절부, 그리고

선형 헤드 제어 유닛을 포함하고,

상기 선형 헤드 제어 유닛은

상기 증착 속도 감지 센서로부터 신호를 전달받아 증착 속도를 계산하고, 증착 속도가 균일하게 되도록 하기 위한 상기 선형 헤드의 각도를 산출하는 감지 제어부, 그리고

상기 감지 제어부로부터 상기 선형 헤드의 상기 각도를 전달 받아, 상기 선형 헤드의 각도를 조절하고, 상기 선형 헤드와 상기 각도 조절부의 이동을 제어하는 구동 제어부를 포함하는 증착 장치.
삭제
제1항에서,

상기 복수의 속도 감지 센서는 상기 선형 헤드의 시작부, 중간부 및 말단부와 각각 대응하는 제1 내지 제3 속도 감지 센서를 포함하는 증착 장치.
삭제
삭제
제1항에서,

상기 선형 헤드 제어 유닛은 증착 소스를 기화시켜 상기 선형 헤드에 공급하는 재료 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제6항에서,

상기 각도 조절부는 상기 선형 헤드의 시작부에 배치되어 있고, 상기 증착 소스가 통과할 수 있는 통로를 가지는 증착 장치.
제7항에서,

상기 선형 헤드 제어 유닛은 사용자 인터페이스를 더 포함하는 증착 장치.
제1항에서,

상기 증착 속도 감지 센서의 위치를 조절하는 센서 위치 조절부를 더 포함하는 증착 장치.
제1항에서,

상기 각도 조절부는 상기 선형 헤드의 시작부에 배치되어 있고, 증착 소스가 통과할 수 있는 통로를 가지는 증착 장치.
제10항에서,

상기 각도 조절부를 제어하여 상기 선형 헤드의 각도를 조절하고, 상기 선형 헤드와 상기 각도 조절부의 이동을 제어하는 구동 제어부와 증착 소스를 기화시켜 상기 선형 헤드에 공급하는 재료 공급부를 포함하는 선형 헤드 제어 유닛을 더 포함하는 증착 장치.
제11항에서,

상기 선형 헤드 제어 유닛은 상기 증착 속도 감지 센서로부터 신호를 전달받아 증착 속도를 계산하고, 증착 속도가 균일하게 되도록 하기 위한 상기 선형 헤드의 각도를 산출하는 감지 제어부를 더 포함하는 증착 장치.
제1항에서,

증착 대상물인 기판을 고정하는 기판 지지부를 더 포함하고, 상기 각도 조절부는 상기 선형 헤드의 기울어진 각도를 조절하여 상기 기판에 대하여 상기 선형 헤드가 이루는 각도를 조절하는 증착 장치.
삭제