KR102083448B1 - 기상 증착 장치, 이를 이용한 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법 - Google Patents

기상 증착 장치, 이를 이용한 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증착 공정을 효율적으로 진행할 수 있고 증착막 특성을 용이하게 향상하도록 기판에 증착막을 형성하기 위한 기상 증착 장치에 관한 것으로서, 제1 원료 기체를 공급받도록 형성된 공급부, 상기 공급부와 연결되는 반응 공간, 상기 반응 공간내에 배치되는 플라즈마 발생기, 상기 제1 원료 기체를 함유하는 증착 원료 물질을 상기 기판에 주입하는 제1 주입부 및 상기 반응 공간에 배치되고 전원에 연결된 필라멘트부를 포함하는 기상 증착 장치, 이를 이용한 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법을 제공한다.

Description

기상 증착 장치, 이를 이용한 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법{Vapor deposition apparatus and method for manufacturing organic light emitting display apparatus}
본 발명은 기상 증착 장치 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 증착 공정을 효율적으로 진행할 수 있고 증착막 특성을 용이하게 향상할 수 있는 기상 증착 장치 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자, 표시 장치 및 기타 전자 소자 등은 복수의 박막을 구비한다. 이러한 복수의 박막을 형성하는 방법은 다양한데 그 중 기상 증착 방법이 하나의 방법이다.
기상 증착 방법은 박막을 형성할 원료로서 하나 이상의 기체를 사용한다. 이러한 기상 증착 방법은 화학적 기상 증착(CVD:chemical vapor deposition), 원자층 증착(ALD:atomic layer deposition) 기타 다양한 방법이 있다.
이중, 원자층 증착 방법은 하나의 원료 물질을 주입후, 퍼지/펌핑 후 단일 분자층 또는 그 이상의 층을 기판에 흡착한 후, 또 다른 원료 물질을 주입후 퍼지/펌핑하여 최종적으로 원하는 단일의 원자층 또는 다층의 원자층을 형성하게 된다.
한편, 표시 장치들 중, 유기 발광 표시 장치는 시야각이 넓고 컨트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로서 주목을 받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 서로 대향된 제1 전극 및 제2 전극 사이에 유기 발광층을 구비하는 중간층을 포함하고, 그 외에 하나 이상의 다양한 박막을 구비한다. 이때 유기 발광 표시 장치의 박막을 형성하기 위하여 증착 공정을 이용하기도 한다.
그러나, 유기 발광 표시 장치가 대형화되고 고해상도를 요구함에 따라 대면적의 박막을 원하는 특성으로 증착하기가 용이하지 않다. 또한 이러한 박막을 형성하는 공정의 효율성을 향상하는데 한계가 있다.
본 발명은 증착 공정을 효율적으로 진행할 수 있고 증착막 특성을 용이하게 향상할 수 있는 기상 증착 장치, 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 기판에 증착막을 형성하기 위한 기상 증착 장치에 관한 것으로서, 제1 원료 기체를 공급받도록 형성된 공급부, 상기 공급부와 연결되는 반응 공간, 상기 반응 공간내에 배치되는 플라즈마 발생기, 상기 제1 원료 기체를 함유하는 증착 원료 물질을 상기 기판에 주입하는 제1 주입부 및 상기 반응 공간에 배치되고 전원에 연결된 필라멘트부를 포함하는 기상 증착 장치를 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 필라멘트부를 지지하도록 형성된 지지봉을 더 포함하고, 상기 필라멘트부는 상기 지지봉에 감긴 형태로 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 필라멘트부는 금속 재질 또는 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 필라멘트부는 텅스텐, 탄탈륨, 티타늄, LaB6, BaO 또는 SrO를 함유할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 플라즈마 발생기는 속이 빈 기둥 형태를 갖고, 상기 필라멘트부는 상기 플라즈마 발생기로 둘러싸이도록 상기 플라즈마 발생기의 내부에 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 플라즈마 발생기는 상기 공급부를 향하도록 배치된 복수의 제1 홀 및 상기 제1 주입부를 향하도록 배치된 복수의 제2 홀을 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 플라즈마 발생기와 상기 필라멘트부 사이에 배치되고 속이 빈 기둥 형태를 갖는 중간부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 중간부는 상기 공급부를 향하도록 배치된 복수의 제1 홀 및 상기 제1 주입부를 향하도록 배치된 복수의 제2 홀을 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 반응 공간의 내측면의 영역 중 상기 플라즈마 발생기와 대응하는 대응면과 상기 플라즈마 발생기 사이의 공간에서 플라즈마가 발생할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 플라즈마 발생기는 전극 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 반응 공간과 상기 제1 주입부 사이에 배치되고 상기 반응 공간 및 상기 제1 주입부보다 작은 폭을 갖는 연결부가 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 기판은 상기 기상 증착 장치보다 지면에 가깝게 배치되고 상기 제1 주입부는 지면을 향하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 기판은 상기 기상 증착 장치보다 지면으로부터 멀리 배치되고 상기 제1 주입부는 지면과 반대 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 기판과 상기 기상 증착 장치는 상대적으로 이동하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 제1 주입부와 인접하면서 상기 제1 주입부와 이격되도록 형성된 제2 주입부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 제2 주입부는 상기 기판 방향으로 증착막을 형성하는 제2 원료 물질 또는 퍼지 기체를 주입할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 제1 주입부와 인접하면서 상기 제1 주입부와 이격되도록 형성되고, 상기 제1 주입부의 양쪽에 각각 배치된 제2 주입부 및 제3 주입부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 제2 주입부 및 상기 제3 주입부 각각은 퍼지 기체, 제2 원료 물질 및 제3 원료 물질로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 기판 방향으로 주입할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 제1 주입부, 제2 주입부 및 상기 제3 주입부 각각에 인접하도록 배치된 복수의 배기부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 복수의 배기부는 적어도 상기 제1 주입부와 상기 제2 주입부 사이에 배치된 배기부 및 상기 제1 주입부와 상기 제3 주입부 사이에 배치된 배기부를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 기판에 증착막을 형성하기 위한 기상 증착 장치에 관한 것으로서, 복수의 제1 영역, 복수의 제2 영역 및 복수의 퍼지부를 포함하고, 상기 복수의 제1 영역 각각은, 제1 원료 기체를 공급받도록 형성된 공급부, 상기 공급부와 연결되는 반응 공간, 상기 반응 공간내에 배치되는 플라즈마 발생기, 상기 제1 원료 기체를 함유하는 증착 원료 물질을 상기 기판에 주입하는 제1 주입부 및 상기 반응 공간에 배치되고 전원에 연결된 필라멘트부를 포함하고, 상기 복수의 제2 영역 각각은 제2 원료 물질을 상기 기판 방향으로 주입하고, 상기 퍼지부는 상기 기판 방향으로 퍼지 기체를 주입하는 기상 증착 장치를 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 복수의 퍼지부들 중 각각의 퍼지부는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 제1 영역, 제2 영역 및 퍼지부에 인접하도록 배치된 복수의 배기부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 기판에 증착막을 형성하기 위한 증착 방법에 관한 것으로서, 공급부로부터 반응 공간으로 제1 원료 기체를 공급하는 단계, 상기 반응 공간내에 배치된 플라즈마 발생기를 이용하여 플라즈마를 발생하여 상기 제1 원료 기체 중 적어도 일부를 라디칼 형태로 변환하는 단계 및 상기 라디칼 형태를 함유하는 제1 원료 증착 물질을 상기 기판에 주입하는 단계를 포함하고, 상기 제1 원료 기체 중 적어도 일부를 라디칼 형태로 변환하는 단계는 상기 반응 공간에 배치되고 전원에 연결된 필라멘트부를 이용하여 상기 제1 원료 기체를 활성화하는 단계를 포함하는 증착 방법을 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 필라멘트부는 열 및 열전자를 방출하여 상기 제1 원료 기체를 활성화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 기판 및 상기 기상 증착 장치는 상대적으로 이동하면서 증착 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 기상 증착 장치를 이용하여 유기 발광 표시 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 유기 발광 표시 장치는 제1 전극, 유기 발광층을 구비하는 중간층, 제2 전극 및 봉지층을 구비하고, 상기 기상 증착 장치에 대응하도록 기판을 배치하는 단계, 상기 기상 증착 장치의 공급부로부터 반응 공간으로 제1 원료 기체를 공급하는 단계, 상기 반응 공간내에 배치된 플라즈마 발생기를 이용하여 플라즈마를 발생하여 상기 제1 원료 기체 중 적어도 일부를 라디칼 형태로 변환하는 단계 및 상기 라디칼 형태를 함유하는 제1 원료 증착 물질을 상기 기판에 주입하는 단계를 포함하고, 상기 제1 원료 기체 중 적어도 일부를 라디칼 형태로 변환하는 단계는 상기 반응 공간에 배치되고 전원에 연결된 필라멘트부를 이용하여 상기 제1 원료 기체를 활성화하는 단계를 포함하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법을 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 유기 발광 표시 장치의 박막을 형성하는 단계는 상기 제2 전극 상에 배치되는 상기 봉지층을 형성하는 단계일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 유기 발광 표시 장치의 박막을 형성하는 단계는 절연막을 형성하는 단계일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 유기 발광 표시 장치의 박막을 형성하는 단계는 도전막을 형성하는 단계일 수 있다.
본 발명에 관한 기상 증착 장치, 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법은 증착 공정을 효율적으로 진행할 수 있고 증착막 특성을 용이하게 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 관한 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치 제조 방법에 의하여 제조된 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 도 8의 F의 확대도이다.
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 기상 증착 장치(100)는 하우징(101), 공급부(105), 반응 공간(103), 플라즈마 발생기(111), 주입부(142) 및 필라멘트부(130)를 포함한다.
하우징(101)은 기상 증착 장치(100)의 전체적 형태 및 외관을 유지하도록 내구성이 있는 재질로 형성된다. 도 1등에는 직육면체와 유사한 형태로 하우징(101)이 도시되어 있으나 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
공급부(105)는 하우징(101)의 상부에 배치되는데, 하나 이상의 원료 기체를 공급할 수 있도록 관통공 형태를 갖는다. 공급부(105)의 개수는 증착 공정을 진행할 피증착재의 크기에 따라 다양하게 결정된다.
반응 공간(103)은 공급부(105)와 연결되도록 형성되고, 하우징(101)내에 소정의 공간으로 정의된다. 구체적으로 반응 공간(103)은 원기둥과 유사한 형태를 가질 수 있다.
주입부(142)는 반응 공간(103)과 연결되도록 형성된다. 즉, 반응 공간(103)은 공급부(105)와 주입부(142)사이에 놓인다. 주입부(142)는 공급부(105)를 통하여 유입된 원료 기체가 반응 공간(103)에서 원하는 상태로 변환된 후 주입부(142)로 전달되고 주입부(142)에서 피증착재와 반응하며 피증착재의 표면에 증착 공정이 진행된다. 주입부(142)는 연결부(141)에 의하여 반응 공간(103)과 연결되는데, 연결부(141)는 주입부(142) 및 반응 공간(103)보다 좁은 폭을 갖는 것이 바람직하다.
이를 통하여 반응 공간(103)에서 원료 기체가 충분히 라디칼 형태로 변화된 후 라디칼 형태의 증착 원료가 효과적으로 주입부(142)에 전달되도록 한다.
플라즈마 발생기(111)는 반응 공간(103)내에 배치된다. 구체적으로 플라즈마 발생기(111)는 전압을 인가받는 전극의 형태를 가질 수 있다. 또한 플라즈마 발생기(111)는 속이 빈 기둥 형태를 가지도록 형성된다. 특히 곡면의 외면을 갖도록 플라즈마 발생기(111)는 속이 빈 원기둥 형태를 갖는 것이 바람직하다.
그리고 반응 공간(103)의 내주면으로 정의되는 대응면(115)은 플라즈마 발생기(111)에 대응하는 부재로서 전극의 형태, 예를들면 그라운드 전극일 수 있다. 이를 통하여 플라즈마 발생기(111)와 대응면(115)사이의 공간에서 플라즈마가 발생한다. 공급부(105)를 통하여 유입된 원료 기체는 플라즈마 발생기(111)와 대응면(115)사이의 공간에서 라디칼 형태로 변환되어 증착 특성을 향상한다.
플라즈마 발생기(111)는 제1 홀(111a) 및 제2 홀(111b)을 구비한다. 구체적으로 플라즈마 발생기(111)는 복수의 제1 홀(111a) 및 제2 홀(111b)을 구비하는데, 제1 홀(111a)은 공급부(105)에 가까운 방향, 즉 플라즈마 발생기(111)의 상면에 형성되고, 제2 홀(111b)은 주입부(142)에 가까운 방향, 즉 플라즈마 발생기(111)의 하면에 형성된다.
필라멘트부(130)는 반응 공간(103)에 배치된다. 구체적으로 필라멘트부(130)는 플라즈마 발생기(111)내에 배치된다. 즉, 전술한 속이 빈 원기둥 형태의 필라멘트부(130)의 중앙에 형성된 공간에 필라멘트부(130)가 배치된다. 도시하지 않았으나 필라멘트부(130)에는 전압을 인가하도록 전원(미도시)이 연결된다. 이를 통하여 필라멘트부(130)에서는 열 및 열전자가 방출된다. 또한 이러한 열 및 열전자는 필라멘트부(130)주변의 기체와 충돌하여 2차 전자를 발생한다.
필라멘트부(130)는 다양한 재질로 형성할 수 있는데, 전자 방출 계수가 높은 재질, 예를들면 금속 재료 또는 세라믹 재료를 함유할 수 있다. 금속 재료의 예로는 텅스텐, 탄탈륨 또는 티타늄을 포함하고, 세라믹 재료의 예로는 LaB6, BaO 또는 SrO를 포함한다.
필라멘트부(130)는 지지봉(120)에 의하여 지지된다. 도 3에는 필라멘트부(130)와 지지봉(120)이 이격되어 있으나 적어도 일 영역에서 서로 접하는 것이 바람직하다. 이를 통하여 필라멘트부(130)는 지지봉(120)에 안정적으로 배치될 수 있는데, 예를들면 필라멘트부(130)는 지지봉(120)에 복수 회 감겨있는 형태로 배치된다.
중간부(112)는 플라즈마 발생기(111)와 필라멘트부(130)사이에 배치된다. 즉, 중간부(112)도 플라즈마 발생기(111)와 유사하게 속이 빈 기둥 형태를 갖는다. 또한 중간부(112)는 제1 홀(112a) 및 제2 홀(112b)을 구비한다. 구체적으로 중간부112)는 복수의 제1 홀(112a) 및 제2 홀(112b)을 구비하는데, 제1 홀(112a)은 공급부(105)에 가까운 방향, 즉 중간부(112)의 상면에 형성되고, 제2 홀(112b)은 주입부(142)에 가까운 방향, 즉 중간부(112)의 하면에 형성된다.
또한 중간부(112)의 제1 홀(112a)은 플라즈마 발생기(111)의 제1 홀(111a)과 대응되도록 형성되고 중간부(112)의 제2 홀(112b)은 플라즈마 발생기(111)의 제2 홀(111b)과 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면서 본 실시예의 기상 증착 장치(100)를 이용한 증착 방법에 대하여 간략하게 설명하기로 한다.
피증착재인 기판(S)이 기상 증착 장치(100)의 주입부(142)에 대응되도록 배치되면 기판(S)에 대하여 증착 공정이 진행된다. 이 때 기판(S)과 기상 증착 장치(100)는 상대적인 이동을 하면서 증착 공정을 수행할 수 있다. 즉 도 3에 도시한 것과 같이 기판(S)이 도 3의 X축 방향으로 이동하면서 연속적으로 증착 공정이 수행될 수 있고, 이와 반대로 기상 증착 장치(100)가 이동할 수도 있다. 또한 본 발명은 이에 한정되지 않고 기판(S)이 기상 증착 장치(100)에 대하여 고정된 채 증착 공정이 수행될 수도 있다.
먼저, 공급부(105)를 통하여 하나 이상의 원료 기체가 반응 공간(103)으로 유입된다. 이 때 반응 공간(103)의 플라즈마 발생기(111)와 대응면(115)사이에 플라즈마가 발생하고 반응 공간(103)에 유입된 원료 기체의 적어도 일부는 라디칼 형태로 변한다.
이 때 필라멘트부(130)에는 전원(미도시)를 통하여 전압이 인가되어 필라멘트부(130)에서 열이 발생한다. 또한, 필라멘트부(130)는 전자 방출 계수가 높은 재질로 형성되어 열전자를 방출한다. 이러한 열 및 열전자는 반응 공간(103)으로 유입된 원료 기체가 라디칼 형태로 변화되는 과정을 용이하게 한다. 즉 원료 기체의 라디칼 형태로의 변화량이 많아지고 변화되는 속도도 가속된다.
특히 필라멘트부(130)표면의 온도가 1500℃이상이 되도록 하여 필라멘트부(130)에서 방사되는 복사열이 원료 기체의 라디칼 형태로의 변화 효율을 증대한다.
또한, 필라멘트부(130)에서 방출된 열 및 열전자는 인접한 영역에서의 기체, 즉 원료 기체 및 플라즈마 발생을 위한 불활성 기체와 충돌하여 2차 전자를 발생하고 이러한 2차 전자 역시 원료 기체가 라디칼 형태로의 변화 효율을 증대한다.
원료 기체가 필라멘트부(130)에서 방출된 열 및 열전자와 효과적으로 반응하도록 플라즈마 발생기(111)에 제1 홀(111a) 및 제2 홀(111b)이 형성된다. 즉 원료 기체는 플라즈마 발생기(111)의 제1 홀(111a) 및 제2 홀(111b)을 통하여 필라멘트부(130)와 용이하게 근접한다.
필라멘트부(130)와 플라즈마 발생기(111)사이에 배치된 중간부(112)는 이러한 원료 기체들이 균일하게 공급되도록 한다. 특히, 중간부(112)의 제1 홀(112a) 및 제2 홀(112b)은 원료 기체들이 국부적으로 집중되지 않고 균일하게 필라멘트부(130)와 대응되도록 이동하는 것을 용이하게 한다. 또한, 중간부(112)의 제1 홀(112a) 및 제2 홀(112b)을 통하여 라디칼 형태의 원료가 용이하게 배출되고 주입부(142)에 균일하게 전달된다.
이러한 라디칼 형태의 원료가 기판(S)의 표면에 도달되어 원하는 증착막이 형성된다.
본 실시예의 기상 증착 장치(100)는 플라즈마 발생기(111)를 통하여 원료 기체를 라디칼 형태로 변화시킬 때 필라멘트부(130)를 이용하여 원료 기체가 용이하게 활성화된다. 이로 인하여 원료 기체의 라디칼 형태로의 효율을 증대하여 증착막 특성을 용이하게 향상한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 관한 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다. 설명의 편의를 위하여 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면 기상 증착 장치(100')는 하우징(101), 공급부(105), 반응 공간(103), 플라즈마 발생기(111), 주입부(142) 및 필라멘트부(130)를 포함한다.
전술한 실시예에서 기상 증착 장치(100)의 하부에 기판(S)이 배치된 채 증착 공정이 진행된다. 즉, 기상 증착 장치(100)는 기판(S)보다 지면과 멀리 배치된다. 그러므로 기상 증착 장치(100)의 주입부(142)가 지면 방향으로 라디칼 형태의 원료를 주입한다.
그러나 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 즉 도 4에 도시한 것과 같이 기상 증착 장치(100')의 상부에 기판(S)이 배치된 채 증착 공정이 진행될 수 있다. 즉, 기상 증착 장치(100')는 기판(S)보다 지면과 가깝게 배치된다. 그러므로 기상 증착 장치(100')의 주입부(142)가 지면 반대 방향으로 라디칼 형태의 원료를 주입한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5를 참조하면 기상 증착 장치(200)는 하우징(201), 공급부(미도시), 반응 공간(203), 플라즈마 발생기(211), 제1 주입부(242), 필라멘트부(230) 및 제2 주입부(250)를 포함한다.
하우징(201)은 기상 증착 장치(200)의 전체적 형태 및 외관을 유지하도록 내구성이 있는 재질로 형성된다.
공급부(미도시)는 하우징(201)에 배치되는데 예를들면 하우징(201)의 상부에 배치될 수 있고, 반응 공간(203)으로 제1 원료 기체를 공급하고 제2 주입부(250)로 제2 원료 기체를 공급하도록 복수의 관통공 형태를 구비할 수 있다. 반응 공간(203)은 공급부(미도시)와 연결되도록 형성되고, 하우징(201)내에 소정의 공간으로 정의된다. 구체적으로 반응 공간(203)은 원기둥과 유사한 형태를 가질 수 있다.
제1 주입부(242)는 반응 공간(203)과 연결되도록 형성된다. 즉, 반응 공간(203)은 공급부(미도시)와 제1 주입부(242)사이에 놓인다. 제1 주입부(242)는 공급부(미도시)를 통하여 유입된 제1 원료 기체가 반응 공간(203)에서 원하는 상태로 변환된 후 제1 주입부(242)로 전달되고 제1 주입부(242)에서 피증착재와 반응하며 피증착재의 표면에 증착 공정이 진행된다. 제1 주입부(242)는 연결부(241)에 의하여 반응 공간(203)과 연결되는데, 연결부(241)는 제1 주입부(242) 및 반응 공간(203)보다 좁은 폭을 갖는 것이 바람직하다.
플라즈마 발생기(211)는 반응 공간(203)내에 배치된다. 구체적으로 플라즈마 발생기(211)는 전압을 인가받는 전극의 형태를 가질 수 있다. 또한 플라즈마 발생기(211)는 속이 빈 기둥 형태를 가지도록 형성된다. 특히 곡면의 외면을 갖도록 플라즈마 발생기(211)는 속이 빈 원기둥 형태를 갖는 것이 바람직하다.
그리고 반응 공간(203)의 내주면으로 정의되는 대응면(215)은 플라즈마 발생기(211)에 대응하는 부재로서 전극의 형태, 예를들면 그라운드 전극일 수 있다. 이를 통하여 플라즈마 발생기(211)와 대응면(215)사이의 공간에서 플라즈마가 발생한다. 공급부(미도시)를 통하여 유입된 원료 기체는 플라즈마 발생기(211)와 대응면(215)사이의 공간에서 라디칼 형태로 변환되어 증착 특성을 향상한다.
플라즈마 발생기(211)는 제1 홀(미도시) 및 제2 홀(미도시)을 구비하는데, 전술한 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
필라멘트부(230)은 반응 공간(203)에 배치된다. 구체적으로 필라멘트부(230)는 플라즈마 발생기(211)내에 배치된다. 즉, 전술한 속이 빈 원기둥 형태의 필라멘트부(230)의 중앙에 형성된 공간에 필라멘트부(230)가 배치된다. 도시하지 않았으나 필라멘트부(230)에는 전압을 인가하도록 전원(미도시)이 연결된다. 이를 통하여 필라멘트부(230)에서는 열 및 열전자가 방출된다. 또한 이러한 열 및 열전자는 필라멘트부(230)주변의 기체와 충돌하여 2차 전자를 발생한다.
필라멘트부(230)는 다양한 재질로 형성할 수 있는데, 전자 방출 계수가 높은 재질, 예를들면 금속 재료 또는 세라믹 재료를 함유할 수 있다. 금속 재료의 예로는 텅스텐, 탄탈륨 또는 티타늄을 포함하고, 세라믹 재료의 예로는 LaB6, BaO 또는 SrO를 포함한다.
필라멘트부(230)는 지지봉(220)에 의하여 지지된다. 필라멘트부(230)의 구체적인 내용은 전술한 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
중간부(212)는 플라즈마 발생기(211)와 필라멘트부(230)사이에 배치된다. 즉, 중간부(212)도 플라즈마 발생기(211)와 유사하게 속이 빈 기둥 형태를 갖는다. 또한 중간부(212)는 제1 홀(미도시) 및 제2 홀(미도시)을 구비하는데, 전술한 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
제2 주입부(250)는 제1 주입부(242)와 인접하도록 형성된다. 또한 제2 주입부(250)는 제1 주입부(242)와는 이격되는 것이 바람직하다. 제2 주입부(250)는 기판(S)에 증착하기 위한 제2 원료 물질을 기판(S)방향으로 주입한다. 도시하지 않았으나 제2 주입부(250)는 제2 원료 물질을 공급받기 위하여 공급부(미도시)와 연결되는데 반응 공간(203)으로 유입되는 제1 원료 물질을 공급하는 공급부(미도시)와는 별개로 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예의 기상 증착 장치(200)를 이용한 증착 방법에 대하여 간략하게 설명하기로 한다.
피증착재인 기판(S)이 기상 증착 장치(200)의 제2 주입부(250)에 대응되도록 배치되면 제2 주입부(250)는 기판(S)방향으로 제2 원료 물질, 예를들면 기체 상태의 제2 원료 물질을 주입한다.
그리고 나서, 피증착재인 기판(S)이 도 5의 X 축방향, 즉 화살표 방향으로 이동하여 기상 증착 장치(200)의 제1 주입부(242)에 대응되도록 배치되면 제1 원료 기체가 반응 공간(203)으로 유입된다. 이 때 반응 공간(203)의 플라즈마 발생기(211)와 대응면(215)사이에 플라즈마가 발생하고 반응 공간(203)에 유입된 제1 원료 기체의 적어도 일부는 라디칼 형태로 변한다.
이 때 필라멘트부(230)에는 전원(미도시)를 통하여 전압이 인가되어 필라멘트부(230)에서 열이 발생한다. 또한, 필라멘트부(230)는 전자 방출 계수가 높은 재질로 형성되어 열전자를 방출한다. 이러한 열 및 열전자는 반응 공간(203)으로 유입된 제1 원료 기체가 라디칼 형태로 변화되는 과정을 용이하게 한다. 즉 원료 기체의 라디칼 형태로의 변화량이 많아지고 변화되는 속도도 가속된다.
특히 필라멘트부(230)표면의 온도가 1500℃이상이 되도록 하여 필라멘트부(230)에서 방사되는 복사열에 의하여 원료 기체가 라디칼 형태로의 변화 효율을 증대한다.
또한, 필라멘트부(230)에서 방출된 열 및 열전자는 인접한 영역에서의 기체, 즉 원료 기체 및 플라즈마 발생을 위한 불활성 기체와 충돌하여 2차 전자를 발생하고 이러한 2차 전자 역시 제1 원료 기체가 라디칼 형태로의 변화 효율을 증대한다.
필라멘트부(230)와 플라즈마 발생기(211)사이에 배치된 중간부(212)는 이러한 원료 기체들이 균일하게 공급되도록 한다. 이러한 라디칼 형태의 원료가 기판(S)의 표면에 도달되어 원하는 증착막이 형성된다.
결과적으로 기판(S)상에는 제1 원료 물질 및 제2 원료 물질을 함유하는 증착막이 형성된다. 예를들면 제1 원료 물질 및 제2 원료 물질을 함유하는 1층의 증착막이 기판(S)상에 형성될 수 있다.
그러나 본 실시예는 이에 한정되지 아니한다. 즉 제2 주입부(250)에서 증착을 위한 제2 원료 물질이 아니고 증착에 관여하지 않는 퍼지 기체를 주입하는 것도 물론 가능하다.
본 실시예의 기상 증착 장치(200)는 플라즈마 발생기(211)를 통하여 원료 기체를 라디칼 형태로 변화시킬 때 필라멘트부(230)를 이용하여 원료 기체가 용이하게 활성화된다. 이로 인하여 원료 기체의 라디칼 형태로의 효율을 증대하여 증착막 특성을 용이하게 향상한다.
이 때 기판(S)과 기상 증착 장치(200)는 상대적인 이동을 하면서 증착 공정을 수행할 수 있다. 즉 도 5에 도시한 것과 같이 기판(S)이 도 5의 X축 방향으로 이동하면서 연속적으로 증착 공정이 수행될 수 있고, 이와 반대로 기상 증착 장치(200)가 이동할 수도 있다. 또한 본 발명은 이에 한정되지 않고 기판(S)이 기상 증착 장치(200)에 대하여 고정된 채 증착 공정이 수행될 수도 있다.
또한 전술한 도 4의 실시예와 마찬가지로 기판(S)과 기상 증착 장치(200)가 반전된 상태의 배치를 적용할 수 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6을 참조하면 기상 증착 장치(300)는 하우징(301), 공급부(미도시), 반응 공간(303), 플라즈마 발생기(311), 제1 주입부(342), 필라멘트부(330), 제2 주입부(350-1) 및 제3 주입부(350-2)를 포함한다. 또한 기상 증착 장치(300)는 배기부(370-1,370-2,370-3,370-4)를 포함한다.
하우징(301)은 기상 증착 장치(300)의 전체적 형태 및 외관을 유지하도록 내구성이 있는 재질로 형성된다.
공급부(미도시)는 하우징(301)에 배치되는데 예를들면 하우징(301)의 상부에 배치될 수 있고, 반응 공간(303)으로 제1 원료 기체를 공급하고 제2 주입부(350-1) 및 제3 주입부(350-2)로 복수의 기체를 공급하도록 복수의 관통공 형태를 구비할 수 있다. 반응 공간(303)은 공급부(미도시)와 연결되도록 형성되고, 하우징(301)내에 소정의 공간으로 정의된다. 구체적으로 반응 공간(303)은 원기둥과 유사한 형태를 가질 수 있다.
제1 주입부(342)는 반응 공간(303)과 연결되도록 형성된다. 즉, 반응 공간(303)은 공급부(미도시)와 제1 주입부(342)사이에 놓인다. 제1 주입부(342)는 공급부(미도시)를 통하여 유입된 제1 원료 기체가 반응 공간(303)에서 원하는 상태로 변환된 후 제1 주입부(342)로 전달되고 제1 주입부(342)에서 피증착재와 반응하며 피증착재의 표면에 증착 공정이 진행된다. 제1 주입부(342)는 연결부(341)에 의하여 반응 공간(303)과 연결되는데, 연결부(341)는 제1 주입부(342) 및 반응 공간(303)보다 좁은 폭을 갖는 것이 바람직하다.
플라즈마 발생기(311)는 반응 공간(303)내에 배치된다. 구체적으로 플라즈마 발생기(311)는 전압을 인가받는 전극의 형태를 가질 수 있다. 또한 플라즈마 발생기(311)는 속이 빈 기둥 형태를 가지도록 형성된다. 특히 곡면의 외면을 갖도록 플라즈마 발생기(311)는 속이 빈 원기둥 형태를 갖는 것이 바람직하다.
그리고 반응 공간(303)의 내주면으로 정의되는 대응면(315)은 플라즈마 발생기(311)에 대응하는 부재로서 전극의 형태, 예를들면 그라운드 전극일 수 있다. 이를 통하여 플라즈마 발생기(311)와 대응면(315)사이의 공간에서 플라즈마가 발생한다. 공급부(미도시)를 통하여 유입된 원료 기체는 플라즈마 발생기(311)와 대응면(315)사이의 공간에서 라디칼 형태로 변환되어 증착 특성을 향상한다.
플라즈마 발생기(311)는 제1 홀(미도시) 및 제2 홀(미도시)을 구비하는데, 전술한 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
필라멘트부(330)은 반응 공간(303)에 배치된다. 구체적으로 필라멘트부(330)는 플라즈마 발생기(311)내에 배치된다. 즉, 전술한 속이 빈 원기둥 형태의 필라멘트부(330)의 중앙에 형성된 공간에 필라멘트부(330)가 배치된다. 도시하지 않았으나 필라멘트부(330)에는 전압을 인가하도록 전원(미도시)이 연결된다. 이를 통하여 필라멘트부(330)에서는 열 및 열전자가 방출된다. 또한 이러한 열 및 열전자는 필라멘트부(330)주변의 기체와 충돌하여 2차 전자를 발생한다.
필라멘트부(330)는 다양한 재질로 형성할 수 있는데, 전자 방출 계수가 높은 재질, 예를들면 금속 재료 또는 세라믹 재료를 함유할 수 있다. 금속 재료의 예로는 텅스텐, 탄탈륨 또는 티타늄을 포함하고, 세라믹 재료의 예로는 LaB6, BaO 또는 SrO를 포함한다.
필라멘트부(330)는 지지봉(320)에 의하여 지지된다. 필라멘트부(330)의 구체적인 내용은 전술한 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
중간부(312)는 플라즈마 발생기(311)와 필라멘트부(330)사이에 배치된다. 즉, 중간부(312)도 플라즈마 발생기(311)와 유사하게 속이 빈 기둥 형태를 갖는다. 또한 중간부(312)는 제1 홀(미도시) 및 제2 홀(미도시)을 구비하는데, 전술한 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
제2 주입부(350-1)는 제1 주입부(342)와 인접하도록 형성된다. 또한 제2 주입부(350-1)는 제1 주입부(342)와는 이격되는 것이 바람직하다. 제2 주입부(350-1)는 기판(S)에 퍼지 기체를 기판(S)방향으로 주입한다. 퍼지 기체는 불활성 기체를 포함한다. 또한, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 제2 주입부(350-1)는 기판(S)에 증착하기 위한 제2 원료 물질을 기판(S)방향으로 주입할 수도 있다. 도시하지 않았으나 제2 주입부(350-1)는 퍼지 기체 또는 제2 원료 물질을 공급받기 위하여 공급부(미도시)와 연결되는데 반응 공간(303)으로 유입되는 제1 원료 물질을 공급하는 공급부(미도시)와는 별개로 형성되는 것이 바람직하다.
제3 주입부(350-2)는 제1 주입부(342)와 인접하도록 형성된다. 또한 제3 주입부(350-2)는 제1 주입부(342)와는 이격되는 것이 바람직하다. 구체적으로 제1 주입부(342)는 제2 주입부(350-1)와 제3 주입부(350-2)의 사이에 배치된다.
제3 주입부(350-2)는 기판(S)에 퍼지 기체를 기판(S)방향으로 주입한다. 퍼지 기체는 불활성 기체를 포함한다. 또한, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 제3 주입부(350-2)는 기판(S)에 증착하기 위한 상기 제2 원료 물질을 기판(S)방향으로 주입할 수도 있다. 또한, 제3 주입부(350-2)는 기판(S)에 증착하기 위한 제3 원료 물질을 기판(S)방향으로 주입할 수도 있다.
또한, 제1 주입부(342)와 제2 주입부(350-1)사이에는 배기부(370-2)가 배치되고, 제1 주입부(342)와 제3 주입부(350-2)사이에는 배기부(370-3)가 배치된다. 또한, 제2 주입부(350-1) 및 제3 주입부(350-2)의 가장자리에 인접하도록 각각 배기부(370-1) 및 배기부(370-4)가 배치된다.
이러한 배기부(370-1, 370-2, 370-3, 370-4)들은 제1 주입부(342), 제2 주입부(350-1) 및 제3 주입부(350-2)들에 인접하도록 배치되어 제1 주입부(342), 제2 주입부(350-1) 및 제3 주입부(350-2)를 통한 증착 공정 수행 시 잔여 물질을 용이하게 배기하여 증착막 특성을 향상한다.
본 실시예의 기상 증착 장치(300)는 플라즈마 발생기(311)를 통하여 원료 기체를 라디칼 형태로 변화시킬 때 필라멘트부(330)를 이용하여 원료 기체가 용이하게 활성화된다. 이로 인하여 원료 기체의 라디칼 형태로의 효율을 증대하여 증착막 특성을 용이하게 향상한다.
이 때 기판(S)과 기상 증착 장치(300)는 상대적인 이동을 하면서 증착 공정을 수행할 수 있다. 즉 도 6에 도시한 것과 같이 기판(S)이 도 6의 X축 방향으로 이동하면서 연속적으로 증착 공정이 수행될 수 있고, 이와 반대로 기상 증착 장치(300)가 이동할 수도 있다. 또한 본 발명은 이에 한정되지 않고 기판(S)이 기상 증착 장치(300)에 대하여 고정된 채 증착 공정이 수행될 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 퍼지 기체를 주입하는 제2, 3 주입부(350-1, 350-2)를 구비하여 제1 주입부(342)를 통한 증착 공정 시 이물 또는 불순 기체가 증착 공정 영역에 유입되는 것을 용이하게 방지한다.
전술한 도 4의 실시예와 마찬가지로 기판(S)과 기상 증착 장치(300)가 반전된 상태의 배치를 적용할 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7을 참조하면 기상 증착 장치(400)는 복수의 제1 영역(410-1, 410-2), 복수의 제2 영역(450-1, 450-2), 복수의 퍼지부(460-1, 460-2, 460-3, 460-4) 및 복수의 배기부(470-1, 470-2, 470-3 … 470-8, 470-9, 470-10)를 포함한다.
제1 영역(410-1) 및 제1 영역(410-2)은 각각 하우징(401), 공급부(미도시), 반응 공간(403), 플라즈마 발생기(411), 제1 주입부(442), 필라멘트부(430) 및 제2 주입부(450)를 포함한다.
하우징(401)은 제1 영역(410-1)의 전체적 형태 및 외관을 유지할뿐만 아니라 기상 증착 장치(400)의 전체적 형태 및 외관을 유지하도록 내구성이 있는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 하우징(401)은 제1 영역(410-1) 및 제1 영역(410-2)에 대하여 각각 대응되도록 형성될 수도 있으나 기상 증착 장치(400)전체에 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다.
제1 영역(410-1) 및 제1 영역(410-2)은 서로 동일한 구성을 가지므로 제1 영역(410-1)의 구성에 대하여만 설명한다.
공급부(미도시)는 하우징(401)에 배치되는데 예를들면 하우징(401)의 상부에 배치될 수 있고, 반응 공간(403)으로 제1 원료 기체를 공급한다. 반응 공간(403)은 공급부(미도시)와 연결되도록 형성되고, 하우징(401)내에 소정의 공간으로 정의된다. 구체적으로 반응 공간(403)은 원기둥과 유사한 형태를 가질 수 있다.
제1 주입부(442)는 반응 공간(403)과 연결되도록 형성된다. 즉, 반응 공간(403)은 공급부(미도시)와 제1 주입부(442)사이에 놓인다. 제1 주입부(442)는 공급부(미도시)를 통하여 유입된 제1 원료 기체가 반응 공간(403)에서 원하는 상태로 변환된 후 제1 주입부(442)로 전달되고 제1 주입부(442)에서 피증착재와 반응하며 피증착재의 표면에 증착 공정이 진행된다. 제1 주입부(442)는 연결부(441)에 의하여 반응 공간(403)과 연결되는데, 연결부(441)는 제1 주입부(442) 및 반응 공간(403)보다 좁은 폭을 갖는 것이 바람직하다.
플라즈마 발생기(411)는 반응 공간(403)내에 배치된다. 구체적으로 플라즈마 발생기(411)는 전압을 인가받는 전극의 형태를 가질 수 있다. 또한 플라즈마 발생기(411)는 속이 빈 기둥 형태를 가지도록 형성된다. 특히 곡면의 외면을 갖도록 플라즈마 발생기(411)는 속이 빈 원기둥 형태를 갖는 것이 바람직하다.
그리고 반응 공간(403)의 내주면으로 정의되는 대응면(415)은 플라즈마 발생기(411)에 대응하는 부재로서 전극의 형태, 예를들면 그라운드 전극일 수 있다. 이를 통하여 플라즈마 발생기(411)와 대응면(415)사이의 공간에서 플라즈마가 발생한다. 공급부(미도시)를 통하여 유입된 원료 기체는 플라즈마 발생기(411)와 대응면(415)사이의 공간에서 라디칼 형태로 변환되어 증착 특성을 향상한다.
플라즈마 발생기(411)는 제1 홀(미도시) 및 제2 홀(미도시)을 구비하는데, 전술한 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
필라멘트부(430)은 반응 공간(403)에 배치된다. 구체적으로 필라멘트부(430)는 플라즈마 발생기(411)내에 배치된다. 즉, 전술한 속이 빈 원기둥 형태의 필라멘트부(430)의 중앙에 형성된 공간에 필라멘트부(430)가 배치된다. 도시하지 않았으나 필라멘트부(430)에는 전압을 인가하도록 전원(미도시)이 연결된다. 이를 통하여 필라멘트부(430)에서는 열 및 열전자가 방출된다. 또한 이러한 열 및 열전자는 필라멘트부(430)주변의 기체와 충돌하여 2차 전자를 발생한다.
필라멘트부(430)는 다양한 재질로 형성할 수 있는데, 전자 방출 계수가 높은 재질, 예를들면 금속 재료 또는 세라믹 재료를 함유할 수 있다. 금속 재료의 예로는 텅스텐, 탄탈륨 또는 티타늄을 포함하고, 세라믹 재료의 예로는 LaB6, BaO 또는 SrO를 포함한다.
필라멘트부(430)는 지지봉(420)에 의하여 지지된다. 필라멘트부(430)의 구체적인 내용은 전술한 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
중간부(412)는 플라즈마 발생기(411)와 필라멘트부(430)사이에 배치된다. 즉, 중간부(412)도 플라즈마 발생기(411)와 유사하게 속이 빈 기둥 형태를 갖는다. 또한 중간부(412)는 제1 홀(미도시) 및 제2 홀(미도시)을 구비하는데, 전술한 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
복수의 제2 영역(450-1, 450-2)은 각각 제1 영역(410-1, 410-2)와 이격되도록 배치된다. 또한 제2 영역(450-1, 450-2)은 각각 기판(S)에 증착하기 위한 제2 원료 물질을 기판(S)방향으로 주입한다.
복수의 퍼지부(460-1, 460-2, 460-3, 460-4)는 각각 제1 영역(410-1, 410-2) 및 제2 영역(450-1, 450-2)각각에 인접하도록 배치된다.
구체적으로 퍼지부(460-2)는 제1 영역(410-1)과 제2 영역(450-1)사이에 배치되고, 퍼지부(460-3)는 제1 영역(410-1)과 제2 영역(450-2)사이에 배치되고, 퍼지부(460-4)는 제1 영역(410-2)과 제2 영역(450-2)사이에 배치된다.
또한, 퍼지부(460-1)는 제2 영역(450-1)에 인접하도록 배치된다. 복수의 퍼지부(460-1, 460-2, 460-3, 460-4)는 불활성 기체를 함유하는 퍼지 기체를 기판(S)방향으로 주입한다.
복수의 배기부(470-1, 470-2, 470-3…470-8, 470-9,470-10)들 각각은 복수의 제1 영역(410-1, 410-2), 복수의 제2 영역(450-1, 450-2), 복수의 퍼지부(460-1, 460-2, 460-3, 460-4)들 각각에 인접하도록 배치된다.
즉 복수의 배기부(470-1, 470-2, 470-3 … 470-8, 470-9,470-10)들 각각은 복수의 제1 영역(410-1, 410-2), 복수의 제2 영역(450-1, 450-2)들 각각의 사이에는 복수의 배기부(470-1, 470-2, 470-3…470-8, 470-9,470-10)들이 배치된다. 도 7에는 제1 영역(410-1)과 퍼지부(460-3)사이에 두 개의 배기부(470-5, 470-6)가 배치된 것이 도시되어 있으나 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 두 개의 배기부(470-5, 470-6)중 하나는 생략할 수 있다.
본 실시예의 기상 증착 장치(400)를 이용한 증착 방법에 대하여 간략하게 설명하기로 한다. 구체적인 예로서 기상 증착 장치(400)를 이용하여 AlxOy를 기판(S)상에 형성하는 방법을 설명한다.
피증착재인 기판(S)이 기상 증착 장치(400)의 제2 영역(450-1)에 대응되도록 배치되면 제2 영역(450-1)으로부터 기판(S)방향으로 제2 원료 물질, 예를들면 기체 상태의 트리메틸알루미늄(TMA:trimethyl aluminium)과 같은 알루미늄(Al) 원자를 함유하는 기체일 수 있다. 이를 통하여 기판(S)의 상면에는 Al을 함유하는 흡착층이 형성된다. 구체적으로 기판(3)의 상면에는 화학적 흡착층 및 물리적 흡착층이 형성된다.
기판(S)의 상면에 형성된 흡착층 중 분자간 결합력이 약한 물리적 흡착층은퍼지부(460-1) 또는 퍼지부(460-2)에서 주입된 퍼지 기체에 의하여 기판(S)으로부터 분리되고, 배기부(470-2, 470-3)의 펌핑을 통하여 효과적으로 기판(S)에서 제거되어 최종적으로 기판(S)에 형성될 증착막의 순도를 향상한다.
그리고 나서, 피증착재인 기판(S)이 도 7의 X 축방향, 즉 화살표 방향으로 이동하여 기상 증착 장치(400)의 제1 영역(410-1)의 제1 주입부(442)에 대응되도록 배치되면 제1 원료 기체가 반응 공간(403)으로 유입된다. 구체적으로 제1 원료 기체는 산소를 하는데, H2O, O2, N2O등일 수 있다.
이 때 반응 공간(403)의 플라즈마 발생기(411)와 대응면(415)사이에 플라즈마가 발생하고 반응 공간(403)에 유입된 제1 원료 기체의 산소 성분의 적어도 일부는 라디칼 형태로 변한다.
이 때 필라멘트부(430)에는 전원(미도시)를 통하여 전압이 인가되어 필라멘트부(430)에서 열이 발생한다. 또한, 필라멘트부(430)는 전자 방출 계수가 높은 재질로 형성되어 열전자를 방출한다. 이러한 열 및 열전자는 반응 공간(403)으로 유입된 제1 원료 기체가 라디칼 형태로 변화되는 과정을 용이하게 한다. 즉 원료 기체의 라디칼 형태로의 변화량이 많아지고 변화되는 속도도 가속된다.
특히 필라멘트부(430)표면의 온도가 1300℃이상이 되도록 하여 필라멘트부(430)에서 방사되는 복사열에 의하여 원료 기체가 라디칼 형태로의 변화 효율을 증대한다.
또한, 필라멘트부(430)에서 방출된 열 및 열전자는 인접한 영역에서의 기체, 즉 원료 기체 및 플라즈마 발생을 위한 불활성 기체와 충돌하여 2차 전자를 발생하고 이러한 2차 전자 역시 제1 원료 기체가 라디칼 형태로의 변화 효율을 증대한다.
필라멘트부(430)와 플라즈마 발생기(411)사이에 배치된 중간부(412)는 이러한 원료 기체들이 균일하게 공급되도록 한다. 이러한 라디칼 형태의 원료가 기판(S)의 표면에 도달되어 원하는 증착막이 형성된다.
즉, 제1 원료 기체 라디칼 물질은 기판(S)에 이미 흡착되어 있던 제2 원료 물질로 형성된 화학적 흡착층과 반응 또는 화학적 흡착층의 일부를 치환하고, 최종적으로 원하는 증착층인 AlxOy이 기판(S)상에 형성된다. 이 때 과잉의 제1 원료 물질은 물리적 흡착층을 이루고 기판(S)상에 잔존한다.
퍼지부(460-2) 또는 퍼지부(460-3)로부터 퍼지 기체가 기판(S)방향으로 주입되어 기판(S)에 잔존하는 제1 원료 물질의 물리적 흡착층을 기판(S)으로부터 분리하고, 배기부(470-4, 470-5)의 펌핑을 통하여 효과적으로 기판(S)에서 제거되어 최종적으로 기판(S)에 형성될 증착막의 순도를 향상한다.
결과적으로 기판(S)상에는 제1 원료 물질 및 제2 원료 물질을 함유하는 증착막이 형성된다. 즉, 구체적으로 기판(S)에는 AlxOy를 함유하는 단일의 원자층이 형성된다.
그리고 순차적으로 기판(S)이 이동하여 제2 영역(450-2) 및 제1 영역(410-2)에 대응되어 순차적으로 원하는 만큼 증착막을 더 형성할 수 있다.
본 실시예의 기상 증착 장치(400)는 플라즈마 발생기(411)를 통하여 원료 기체를 라디칼 형태로 변화시킬 때 필라멘트부(430)를 이용하여 원료 기체가 용이하게 활성화된다. 이로 인하여 원료 기체의 라디칼 형태로의 효율을 증대하여 증착막 특성을 용이하게 향상한다.
이 때 기판(S)과 기상 증착 장치(400)는 상대적인 이동을 하면서 증착 공정을 수행할 수 있다. 즉 도 7에 도시한 것과 같이 기판(S)이 도 7의 X축 방향으로 이동하면서 연속적으로 증착 공정이 수행될 수 있고, 이와 반대로 기상 증착 장치(400)가 이동할 수도 있다. 또한 본 발명은 이에 한정되지 않고 기판(S)이 기상 증착 장치(400)에 대하여 고정된 채 증착 공정이 수행될 수도 있다.
또한 전술한 도 4의 실시예와 마찬가지로 기판(S)과 기상 증착 장치(400)가 반전된 상태의 배치를 적용할 수 있음은 물론이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치 제조 방법에 의하여 제조된 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 9는 도 8의 F의 확대도이다.
구체적으로 도 8 및 도 9는 전술한 기상 증착 장치(100, 200, 300, 400)중 어느 하나를 이용하여 제조된 유기 발광 표시 장치를 도시한다.
유기 발광 표시 장치(10:organic light emitting display apparatus)는 기판(30) 상에 형성된다. 기판(30)은 글래스재, 플라스틱재, 또는 금속재로 형성될 수 있다.
기판(30)상에는 기판(30)상부에 평탄면을 제공하고, 기판(30)방향으로 수분 및 이물이 침투하는 것을 방지하도록 절연물을 함유하는 버퍼층(31)이 형성되어 있다.
버퍼층(31)상에는 박막 트랜지스터(40(TFT:thin film transistor))와, 캐패시터(50)와, 유기 발광 소자(60:organic light emitting device)가 형성된다. 박막 트랜지스터(40)는 크게 활성층(41), 게이트 전극(42), 소스/드레인 전극(43)을 포함한다. 유기 발광 소자(60)는 제1 전극(61), 제2 전극(62) 및 중간층(63)을 포함한다.
캐패시터(50)는 제1 캐패시터 전극(51) 및 제2 캐패시터 전극(52)을 포함한다.
구체적으로 버퍼층(31)의 윗면에는 소정 패턴으로 형성된 활성층(41)이 배치된다. 활성층(41)은 실리콘과 같은 무기 반도체 물질, 유기 반도체 물질 또는 산화물 반도체 물질을 함유할 수 있고, p형 또는 n형의 도펀트를 주입하여 형성될 수 있다. 활성층(41)과 동일한 층에 제1 캐패시터 전극(51)이 형성되는데 활성층(41)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
활성층(41)상부에는 게이트 절연막(32)이 형성된다. 게이트 절연막(32)의 상부에는 활성층(41)과 대응되도록 게이트 전극(42)이 형성된다. 게이트 전극(42)을 덮도록 층간 절연막(33)이 형성되고, 층간 절연막(33) 상에 소스/드레인 전극(43)이 형성되는 데, 활성층(41)의 소정의 영역과 접촉되도록 형성된다. 소스/드레인 전극(43)과 동일한 층에 제2 캐패시터 전극(52)이 형성되는데 소스/드레인 전극(43)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
소스/드레인 전극(43)을 덮도록 패시베이션층(34)이 형성되고, 패시베이션층(34)상부에는 박막트랜지스터(40)의 평탄화를 위하여 별도의 절연막을 더 형성할 수도 있다.
패시베이션층(34)상에 제1 전극(61)을 형성한다. 제1 전극(61)은 소스/드레인 전극(43)중 어느 하나와 전기적으로 연결되도록 형성한다. 그리고, 제1 전극(61)을 덮도록 화소정의막(35)이 형성된다. 이 화소정의막(35)에 소정의 개구(64)를 형성한 후, 이 개구(64)로 한정된 영역 내에 유기 발광층을 구비하는 중간층(63)을 형성한다. 중간층(63)상에 제2 전극(62)을 형성한다.
제2 전극(62)상에 봉지층(70)을 형성한다. 봉지층(70)은 유기물 또는 무기물을 함유할 수 있고, 유기물과 무기물을 교대로 적층한 구조일 수 있다.
봉지층(70)은 본 발명의 전술한 기상 증착 장치들 중 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있다. 즉 제2 전극(62)이 형성된 기판(30)을 본 발명의 전술한 기상 증착 장치들 중 어느 하나를 통과시키면서 원하는 층을 형성할 수 있다.
특히, 봉지층(70)은 무기층(71) 및 유기층(72)을 구비하고, 무기층(71)은 복수의 층(71a, 71b, 71c)을 구비하고, 유기층(72)은 복수의 층 (72a, 72b, 72c)을 구비한다. 이 때 본 발명의 기상 증착 장치를 이용하여 무기층(71)의 복수의 층(71a, 71b, 71c)을 형성할 수 있다.
그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 유기 발광 표시 장치(10)의 버퍼층(31), 게이트 절연막(32), 층간 절연막(33), 패시베이션층(34) 및 화소 정의막(35) 등 기타 절연막을 본 발명의 기상 증착 장치로 형성할 수도 있다.
또한 활성층(41), 게이트 전극(42), 소스/드레인 전극(43), 제1 전극(61), 중간층(63) 및 제2 전극(62)등 기타 다양한 박막을 본 발명의 기상 증착 장치로 형성하는 것도 물론 가능하다.
전술한 것과 같이 본 발명의 기상 증착 장치를 이용할 경우 유기 발광 표시 장치(10)에 형성되는 증착막 특성을 향상하여 결과적으로 유기 발광 표시 장치(10)의 전기적 특성 및 화질 특성을 향상할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
S, 30: 기판
100, 200, 300, 400: 기상 증착 장치
111, 211, 311, 411: 플라즈마 발생기
120, 220, 320, 420: 지지봉
130, 230, 330, 430: 필라멘트부
114, 214, 314, 414: 제1 커튼부
103, 203, 303, 403: 반응 공간
10: 유기 발광 표시 장치
60: 유기 발광 소자

Claims (30)

  1. 기판에 증착막을 형성하기 위한 기상 증착 장치에 관한 것으로서,
    제1 원료 기체를 공급받도록 형성된 공급부;
    상기 공급부와 연결되는 반응 공간;
    상기 반응 공간내에 배치되는 플라즈마 발생기;
    상기 제1 원료 기체를 함유하는 증착 원료 물질을 상기 기판에 주입하는 제1 주입부; 및
    상기 반응 공간에 배치되고 전원에 연결된 필라멘트부를 포함하고,
    상기 플라즈마 발생기는 속이 빈 기둥 형태를 갖고,
    상기 필라멘트부는 상기 플라즈마 발생기로 둘러싸이도록 상기 플라즈마 발생기의 내부에 배치되는 것을 포함하는 기상 증착 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 필라멘트부를 지지하도록 형성된 지지봉을 더 포함하고,
    상기 필라멘트부는 상기 지지봉에 감긴 형태로 배치된 기상 증착 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 필라멘트부는 금속 재질 또는 세라믹 재질로 형성된 기상 증착 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 필라멘트부는 텅스텐, 탄탈륨, 티타늄, LaB6, BaO 또는 SrO를 함유하는 기상 증착 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생기는 외면이 곡면 형태를 포함하는 기상 증착 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생기는 상기 공급부를 향하도록 배치된 복수의 제1 홀 및 상기 제1 주입부를 향하도록 배치된 복수의 제2 홀을 구비하는 기상 증착 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생기와 상기 필라멘트부 사이에 배치되고 속이 빈 기둥 형태를 갖는 중간부를 더 포함하는 기상 증착 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 중간부는 상기 공급부를 향하도록 배치된 복수의 제1 홀 및 상기 제1 주입부를 향하도록 배치된 복수의 제2 홀을 구비하는 기상 증착 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 반응 공간의 내측면의 영역 중 상기 플라즈마 발생기와 대응하는 대응면과 상기 플라즈마 발생기 사이의 공간에서 플라즈마가 발생하는 기상 증착 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생기는 전극 형태를 갖는 기상 증착 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 반응 공간과 상기 제1 주입부 사이에 배치되고 상기 반응 공간 및 상기 제1 주입부보다 작은 폭을 갖는 연결부가 형성된 기상 증착 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기상 증착 장치보다 지면에 가깝게 배치되고 상기 제1 주입부는 지면을 향하도록 배치된 기상 증착 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기상 증착 장치보다 지면으로부터 멀리 배치되고 상기 제1 주입부는 지면과 반대 방향을 향하도록 배치된 기상 증착 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 기상 증착 장치는 상대적으로 이동하도록 형성된 기상 증착 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 주입부와 인접하면서 상기 제1 주입부와 이격되도록 형성된 제2 주입부를 더 포함하는 기상 증착 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 주입부는 상기 기판 방향으로 증착막을 형성하는 제2 원료 물질 또는 퍼지 기체를 주입하는 기상 증착 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 주입부와 인접하면서 상기 제1 주입부와 이격되도록 형성되고, 상기 제1 주입부의 양쪽에 각각 배치된 제2 주입부 및 제3 주입부를 더 포함하는 기상 증착 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제2 주입부 및 상기 제3 주입부 각각은 퍼지 기체, 제2 원료 물질 및 제3 원료 물질로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 기판 방향으로 주입하는 기상 증착 장치.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 주입부, 제2 주입부 및 상기 제3 주입부 각각에 인접하도록 배치된 복수의 배기부를 더 포함하는 기상 증착 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 복수의 배기부는 적어도 상기 제1 주입부와 상기 제2 주입부 사이에 배치된 배기부 및 상기 제1 주입부와 상기 제3 주입부 사이에 배치된 배기부를 구비하는 기상 증착 장치.
  21. 기판에 증착막을 형성하기 위한 기상 증착 장치에 관한 것으로서,
    복수의 제1 영역, 복수의 제2 영역 및 복수의 퍼지부를 포함하고,
    상기 복수의 제1 영역 각각은,
    제1 원료 기체를 공급받도록 형성된 공급부;
    상기 공급부와 연결되는 반응 공간;
    상기 반응 공간내에 배치되는 플라즈마 발생기;
    상기 제1 원료 기체를 함유하는 증착 원료 물질을 상기 기판에 주입하는 제1 주입부; 및
    상기 반응 공간에 배치되고 전원에 연결된 필라멘트부를 포함하고,
    상기 복수의 제2 영역 각각은 제2 원료 물질을 상기 기판 방향으로 주입하고,
    상기 퍼지부는 상기 기판 방향으로 퍼지 기체를 주입하고,
    상기 플라즈마 발생기는 속이 빈 기둥 형태를 갖고,
    상기 필라멘트부는 상기 플라즈마 발생기로 둘러싸이도록 상기 플라즈마 발생기의 내부에 배치되는 것을 포함하는 기상 증착 장치.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 복수의 퍼지부들 중 각각의 퍼지부는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 배치된 기상 증착 장치.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 영역, 제2 영역 및 퍼지부에 인접하도록 배치된 복수의 배기부를 더 포함하는 기상 증착 장치.
  24. 기판에 증착막을 형성하기 위한 증착 방법에 관한 것으로서,
    공급부로부터 반응 공간으로 제1 원료 기체를 공급하는 단계;
    상기 반응 공간내에 배치된 플라즈마 발생기를 이용하여 플라즈마를 발생하여 상기 제1 원료 기체 중 적어도 일부를 라디칼 형태로 변환하는 단계; 및
    상기 라디칼 형태를 함유하는 제1 원료 증착 물질을 상기 기판에 주입하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 원료 기체 중 적어도 일부를 라디칼 형태로 변환하는 단계는 상기 반응 공간에 배치되고 전원에 연결된 필라멘트부를 이용하여 상기 제1 원료 기체를 활성화하는 단계를 포함하고,
    상기 플라즈마 발생기는 속이 빈 기둥 형태를 갖고,
    상기 필라멘트부는 상기 플라즈마 발생기로 둘러싸이도록 상기 플라즈마 발생기의 내부에 배치되는 것을 포함하는 증착 방법.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 필라멘트부는 열 및 열전자를 방출하여 상기 제1 원료 기체를 활성화하는 단계를 포함하는 증착 방법.
  26. 제24 항에 있어서,
    상기 기판 또는 상기 플라즈마 발생기는 상대적으로 이동하면서 증착 공정을 수행하는 증착 방법.
  27. 기상 증착 장치를 이용하여 유기 발광 표시 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로서,
    상기 유기 발광 표시 장치는 제1 전극, 유기 발광층을 구비하는 중간층, 제2 전극 및 봉지층을 구비하고,
    상기 유기 발광 표시 장치의 적어도 하나의 박막을 형성하는 단계는,
    상기 기상 증착 장치에 대응하도록 기판을 배치하는 단계;
    상기 기상 증착 장치의 공급부로부터 반응 공간으로 제1 원료 기체를 공급하는 단계;
    상기 반응 공간내에 배치된 플라즈마 발생기를 이용하여 플라즈마를 발생하여 상기 제1 원료 기체 중 적어도 일부를 라디칼 형태로 변환하는 단계; 및
    상기 라디칼 형태를 함유하는 제1 원료 증착 물질을 상기 기판에 주입하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 원료 기체 중 적어도 일부를 라디칼 형태로 변환하는 단계는 상기 반응 공간에 배치되고 전원에 연결된 필라멘트부를 이용하여 상기 제1 원료 기체를 활성화하는 단계를 포함하고, 상기 플라즈마 발생기는 속이 빈 기둥 형태를 갖고,
    상기 필라멘트부는 상기 플라즈마 발생기로 둘러싸이도록 상기 플라즈마 발생기의 내부에 배치되는 것을 포함하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 유기 발광 표시 장치의 박막을 형성하는 단계는 상기 제2 전극 상에 배치되는 상기 봉지층을 형성하는 단계인 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
  29. 제27 항에 있어서,
    상기 유기 발광 표시 장치의 박막을 형성하는 단계는 절연막을 형성하는 단계인 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
  30. 제27 항에 있어서,
    상기 유기 발광 표시 장치의 박막을 형성하는 단계는 도전막을 형성하는 단계인 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
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