KR102174367B1 - 박막 증착 장치 및 그것을 이용한 박막 증착 방법 - Google Patents

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Abstract

박막 증착 장치 및 그것을 이용한 박막 증착 방법이 개시된다. 개시된 박막 증착 장치는 기판과 마스크가 장착되는 챔버와, 기판으로 증착가스를 공급하는 증착원 및, 챔버 안에서 마스크의 상태를 측정하는 마스크측정유닛을 구비한다. 이와 같은 박막 증착 장치를 이용하면, 마스크의 이상 여부를 직접적으로 신속하게 파악할 수 있게 되므로, 이상 발생 시 신속한 교체를 통해 불량 발생을 줄일 수 있고, 따라서 이를 채용할 경우 제품의 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

박막 증착 장치 및 그것을 이용한 박막 증착 방법{Thin film depositing apparatus and the thin film depositing method using the same}
본 발명은 증착원의 증기를 발생시켜서 대상체 표면에 박막을 형성하는 박막 증착 장치에 관한 것으로, 특히 마스크를 이용하여 증착 패턴을 형성하는 박막 증착 장치 및 그것을 이용한 박막 증착 방법에 관한 것이다.
예컨대 유기 발광 디스플레이 장치의 박막 형성과 같은 박막 제조 공정에는 증착원의 증기를 발생시켜서 기판 표면에 달라붙게 하는 증착 공정이 많이 이용된다. 즉, 기판 위에 마스크를 대고, 증착원의 증기를 그 마스크의 개구로 통과시켜서 원하는 패턴의 박막이 기판 상에 형성되게 하는 것이다.
그런데, 이러한 증착 공정이 진행되는 동안 마스크의 개구가 불균일하거나 오염물에 의해 막히는 등의 이상이 생길 경우, 나중에 증착 결과물을 보고 나서야 상황을 파악할 수 있다. 즉, 지금은 마스크에 이상이 있어도 그것을 직접적으로 알아낼 방법이 없기 때문에, 나중에 기판에 형성된 박막의 상태를 본 후에야 마스크의 이상 여부를 그로부터 추정하여 파악하게 된다.
따라서, 마스크 이상 발생에 대한 대응이 당연히 늦어질 수 밖에 없고, 한번 마스크에 이상이 생기면 그것을 알아낼 때까지 불량도 그만큼 많이 생기게 된다. 이렇게 되면, 생산 효율이 급격히 저하될 수 있으므로 이에 대한 효율적인 대책이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 마스크의 이상 여부를 직접적으로 신속하게 파악할 수 있도록 개선된 박막 증착 장치 및 그것을 이용한 박막 증착 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치는, 기판과 마스크가 장착되는 챔버와, 상기 기판으로 증착가스를 공급하는 증착원 및, 상기 챔버 안에서 상기 마스크의 상태를 측정하는 마스크측정유닛을 포함한다.
상기 마스크측정유닛은 단일 측정기를 구비할 수 있으며, 상기 단일 측정기는 상기 마스크의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도, 위치 정도를 측정할 수 있다.
상기 마스크측정유닛은 복수개의 측정기를 구비할 수 있으며, 상기 복수개의 측정기는 상기 마스크의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도, 위치 정도 중 측정 항목을 분담하여 서로 다른 항목을 측정할 수 있다.
또는, 상기 복수개의 측정기가 상기 마스크의 측정 영역을 분담하여 각각의 담당 영역에 대해 상기 마스크의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도, 위치 정도를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 방법은, 증착원 및 마스크측정유닛이 구비된 챔버 내에 기판과 마스크를 장착하는 단계; 상기 마스크측정유닛으로 상기 마스크의 상태를 측정하는 단계; 및, 상기 측정 결과에 따라 필요 시 상기 마스크를 교체하는 단계;를 포함한다.
상기 마스크측정유닛은 단일 측정기를 구비할 수 있으며, 상기 단일 측정기로 상기 마스크의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도, 위치 정도를 측정할 수 있다.
상기 마스크측정유닛은 복수개의 측정기를 구비할 수 있으며, 상기 복수개의 측정기로 상기 마스크의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도, 위치 중 측정 항목을 분담하여 서로 다른 항목을 측정할 수 있다.
또는, 상기 복수개의 측정기로 상기 마스크의 측정 영역을 분담하여 각각의 담당 영역에 대해 상기 마스크의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도, 위치 정도를 측정할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 박막 증착 장치와 박막 증착 방법에 의하면 마스크의 이상 여부를 직접적으로 신속하게 파악할 수 있게 되므로, 이상 발생 시 신속한 교체를 통해 불량 발생을 줄일 수 있고, 따라서 이를 채용할 경우 제품의 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1a 및 도 1b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)를 설명한다.
도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)는 증착 대상재인 기판(20) 및, 기판(20) 상에 원하는 패턴을 형성하기 위한 마스크(10)가 각각 고정 설치되는 챔버(130)와, 상기 마스크(10)와 기판(20) 쪽으로 증착가스를 분사하는 증착원(120), 그리고 챔버(130) 내에서 마스크(10)의 상태를 검사하기 위한 마스크측정유닛(110) 등을 구비하고 있다. 참조부호 11은 마스크 프레임을 나타낸다.
따라서, 챔버(130) 내에서 증착원(120)이 증착가스를 분사하면 해당 증착가스가 마스크(10)에 형성된 개구를 통과하여 기판(20)에 증착되면서 소정 패턴의 박막을 형성하게 된다.
한편, 본 실시예의 박막 증착 장치(100)에는 상기한 바와 같이 마스크(10)의 상태를 직접 검사하는 마스크측정유닛(110)이 챔버(130) 내에 설치되어 있다. 즉, 챔버(130) 내의 마스크(10)에 이상이 있는지 여부를 이 마스크측정유닛(110)으로 직접 측정함으로써, 증착 결과물을 보고 마스크(10)의 상태를 추정하는 기존의 간접 측정에 비해 신속하고 정확한 판단과 조치가 가능케 하는 것이다.
상기 마스크측정유닛(110)은 단일 측정기(111)를 구비하고 있으며, 이 측정기(111)가 상기 마스크(10)의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도 및, 위치 정도 등을 측정한다. 예컨대, 상기 오염도는 마스크(10)에 적외선을 조사하고 그 반사광을 측정하여 판별할 수 있다. 오염이 심하면 적외선이 오염물에 많이 흡수되므로 반사광량이 줄어든다. 또한, 그 외의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 위치 정도 등은 예컨대 마스크(10)를 카메라로 촬영하여 미리 입력되어 있는 레퍼런스와 비교함으로써 불량 여부를 판별할 수 있다.
상기 측정기(111)는 통상적인 3축 구동기구에 의해 X,Y,Z축으로 움직일 수 있으며, 챔버(130) 내에서 마스크(10) 영역을 움직이며 상기한 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도 및, 위치 정도 등을 측정한다.
이와 같은 구성의 박막 증착 장치(100)는 다음과 같이 운영될 수 있다.
먼저, 증착작업을 위해 마스크(10)와 기판(20)을 챔버(130) 내에 장착하고 나면, 증착원(120)을 가동하기 전에 상기 측정기(111)를 가동하여 마스크(10)의 상태를 점검한다. 그러면, 측정기(111)가 마스크(10) 영역으로 이동하면서 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도 및, 위치 정도 등을 측정한다. 만일 마스크(10) 상태에 이상이 발견되면, 바로 다른 마스크(10)로 교체한 후 검사를 다시 진행한다. 측정결과 마스크(10) 상태에 이상이 없으면, 측정기(111)를 마스크(10) 영역에서 벗어나도록 이동시킨 후 증착원(120)을 가동하여 기판(20)에 박막 증착 작업을 개시한다.
그리고, 이러한 마스크(10)의 검사 작업은 이와 같이 증착 개시 전에 수행할 수도 있고, 증착 완료 후에 수행할 수도 있다.
이와 같은 측정기(111)를 이용하여 챔버(130) 내에서 마스크(10) 검사를 수행하면 마스크(10) 이상 여부를 직접적으로 신속하게 파악할 수 있게 되므로 빠른 대처가 가능하게 되며, 따라서 이를 채용할 경우 제품의 불량율을 낮추고 생산효율을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치(200)를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 박막 증착 장치(200)도 증착 대상재인 기판(20) 및, 기판(20) 상에 원하는 패턴을 형성하기 위한 마스크(10)가 각각 고정 설치되는 챔버(230)와, 상기 마스크(10)와 기판(20) 쪽으로 증착가스를 분사하는 증착원(220), 그리고 챔버(230) 내에서 마스크(10)의 상태를 검사하기 위한 마스크측정유닛(210) 등을 구비하고 있다.
따라서, 챔버(230) 내에서 증착원(220)이 증착가스를 분사하면 해당 증착가스가 마스크(10)에 형성된 개구를 통과하여 기판(20)에 증착되면서 소정 패턴의 박막을 형성하게 된다.
한편, 본 실시예의 마스크측정유닛(210)은 제1측정기(211)와 제2측정기(212)를 포함한 복수 측정기로 구성되어 있다. 이중에서 제1측정기(211)는 마스크(10)의 오염도를 측정하고, 제2측정기(212)는 마스크(10)의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도 및, 위치 정도 등을 측정한다. 즉, 전술한 실시예처럼 단일 측정기로 모든 항목을 측정하는 것이 아니라, 여러 측정 항목들을 나눠서 제1,2측정기(211)(212)가 서로 분담하여 측정토록 하는 것이다. 이때, 상기 제1측정기(211)의 오염도 측정은 예컨대 마스크(10)에 적외선을 조사하고 그 반사광을 측정하는 방식으로 진행할 수 있다. 오염이 심하면 적외선이 오염물에 많이 흡수되므로 반사광량이 줄어든다. 또한, 제2측정기(212)의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 위치 정도 등의 측정은 예컨대 마스크(10)를 카메라로 촬영하여 미리 입력되어 있는 레퍼런스와 비교하는 방식으로 진행할 수 있다.
상기 제1,2측정기(211)(212)는 일반적인 3축 구동기구에 의해 X,Y,Z축으로 움직일 수 있으며, 챔버(230) 내에서 마스크(10) 영역을 움직이며 상기한 오염도와, 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도 및, 위치 정도 등을 측정한다.
이와 같은 구성의 박막 증착 장치(200)는 다음과 같이 운영될 수 있다.
먼저, 증착작업을 위해 마스크(10)와 기판(20)을 챔버(230) 내에 장착하고 나면, 증착원(220)을 가동하기 전에 상기 제1,2측정기(211)(212)를 차례로 가동하여 마스크(10)의 상태를 점검한다. 그러면, 제1측정기(211)가 먼저 마스크(10) 영역으로 이동하면서 오염도를 측정하고, 이어서 제2측정기(212)가 마스크(10) 영역으로 이동하면서 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도 및, 위치 정도 등을 측정한다. 만일 마스크(10) 상태에 이상이 발견되면, 바로 다른 마스크(10)로 교체한 후 검사를 다시 진행한다. 측정결과 마스크(10) 상태에 이상이 없으면, 제1,2측정기(211)(212)를 마스크(10) 영역에서 벗어나도록 이동시킨 후 증착원(220)을 가동하여 기판(20)에 박막 증착 작업을 개시한다.
그리고, 이러한 마스크(10)의 검사 작업은 이와 같이 증착 개시 전에 수행할 수도 있고, 증착 완료 후에 수행할 수도 있다.
이와 같은 마스크측정유닛(210)를 이용하여 챔버(230) 내에서 마스크(10) 검사를 수행하면 마스크(10) 이상 여부를 직접적으로 신속하게 파악할 수 있게 되므로 빠른 대처가 가능하게 되며, 따라서 이를 채용할 경우 제품의 불량율을 낮추고 생산효율을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치(300)를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 박막 증착 장치(300)도 증착 대상재인 기판(20) 및, 기판(20) 상에 원하는 패턴을 형성하기 위한 마스크(10)가 각각 고정 설치되는 챔버(330)와, 상기 마스크(10)와 기판(20) 쪽으로 증착가스를 분사하는 증착원(320), 그리고 챔버(330) 내에서 마스크(10)의 상태를 검사하기 위한 마스크측정유닛(310) 등을 구비하고 있다.
따라서, 챔버(330) 내에서 증착원(320)이 증착가스를 분사하면 해당 증착가스가 마스크(10)에 형성된 개구를 통과하여 기판(20)에 증착되면서 소정 패턴의 박막을 형성하게 된다.
한편, 본 실시예의 마스크측정유닛(310)은 제1측정기(311)와 제2측정기(312)를 포함한 복수 측정기로 구성되어 있다. 상기 제1,2측정기(311)(312)는 각각 마스크(10)의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도 및, 위치 정도 등을 측정하는데, 이때, 제1,2측정기(311)(312)가 마스크(10)의 영역을 둘로 나눠서 측정을 분담하게 된다. 즉, 도 3b에 도시된 바와 같이 제1측정기(311)는 마스크(10)의 A영역을 측정하고, 제2측정기(312)는 마스크(10)의 B영역을 측정하는 식으로 측정 영역을 분담한다.
그리고, 마찬가지로 오염도 측정은 예컨대 마스크(10)에 적외선을 조사하고 그 반사광을 측정하는 방식으로 진행할 수 있으며, 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 위치 정도 등의 측정은 예컨대 마스크(10)를 카메라로 촬영하여 미리 입력되어 있는 레퍼런스와 비교하는 방식으로 진행할 수 있다.
상기 제1,2측정기(311)(312)는 일반적인 3축 구동기구에 의해 X,Y,Z축으로 움직일 수 있으며, 챔버(330) 내에서 마스크(10) 영역을 움직이며 상기한 오염도와, 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도 및, 위치 정도 등을 측정한다.
이와 같은 구성의 박막 증착 장치(300)는 다음과 같이 운영될 수 있다.
먼저, 증착작업을 위해 마스크(10)와 기판(20)을 챔버(330) 내에 장착하고 나면, 증착원(320)을 가동하기 전에 상기 제1,2측정기(311)(312)를 가동하여 마스크(10)의 상태를 점검한다. 그러면, 제1,2측정기(311)(312)가 마스크(10) 영역으로 이동하면서 A영역과 B영역을 분담하여 오염도, 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도 및, 위치 정도 등을 측정한다. 만일 마스크(10) 상태에 이상이 발견되면, 바로 다른 마스크(10)로 교체한 후 검사를 다시 진행한다. 측정결과 마스크(10) 상태에 이상이 없으면, 제1,2측정기(311)(312)를 마스크(10) 영역에서 벗어나도록 이동시킨 후 증착원(320)을 가동하여 기판(20)에 박막 증착 작업을 개시한다.
그리고, 이러한 마스크(10)의 검사 작업은 이와 같이 증착 개시 전에 수행할 수도 있고, 증착 완료 후에 수행할 수도 있다.
이와 같은 마스크측정유닛(310)를 이용하여 챔버(330) 내에서 마스크(10) 검사를 수행하면 마스크(10) 이상 여부를 직접적으로 신속하게 파악할 수 있게 되므로 빠른 대처가 가능하게 되며, 따라서 이를 채용할 경우 제품의 불량율을 낮추고 생산효율을 향상시킬 수 있다.
결론적으로, 이상에서 설명한 바와 같은 마스크측정유닛을 구비한 박막 증착 장치를 이용하면, 마스크의 이상 여부를 직접적으로 신속하게 파악할 수 있게 되므로, 이상 발생 시 신속한 교체를 통해 불량 발생을 줄일 수 있고, 따라서 이를 채용할 경우 제품의 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10:마스크 11:마스크 프레임
20:기판 100,200,300:박막 증착 장치
110,210,310:마스크측정유닛 120,220,320:증착원
130,230,330:챔버

Claims (12)

  1. 기판과, 상기 기판 하부에 배치된 마스크가 장착된 챔버;
    상기 기판으로 증착가스를 공급하는 증착원; 및
    상기 챔버 안에서 상기 기판 및 상기 마스크의 이동 없이 상기 마스크의 상태를 측정하는 마스크측정유닛을 포함하되,
    상기 증착원 및 상기 마스크측정유닛은 상기 마스크의 하부에 다같이 배치되며,
    상기 마스크측정유닛은 적어도 하나의 측정기를 구비하며,
    상기 적어도 하나의 측정기는 3축 구동기구에 의해 서로 직교하는 X축, Y축, 및 Z축으로 이동가능하며, 상기 마스크의 영역 내에 이동하여 상기 마스크의 상태를 직접적으로 측정하는 박막 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크측정유닛은 단일 측정기를 구비한 박막 증착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단일 측정기는 상기 마스크의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도, 위치 정도를 측정하는 박막 증착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크측정유닛은 복수개의 측정기를 구비한 박막 증착 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수개의 측정기는 상기 마스크의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도, 위치 정도 중 측정 항목을 분담하여 서로 다른 항목을 측정하는 박막 증착 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수개의 측정기는 상기 마스크의 측정 영역을 분담하여 각각의 담당 영역에 대해 상기 마스크의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도, 위치 정도를 측정하는 박막 증착 장치.
  7. 증착원 및 마스크측정유닛이 구비된 챔버 내에 기판과, 상기 기판의 하부에 배치된 마스크를 장착하는 단계;
    상기 챔버 안에서 상기 기판이 상기 증착원의 증착가스를 공급받는 위치에 고정된 상태로 상기 기판 및 상기 마스크의 이동 없이 상기 마스크측정유닛으로 상기 마스크의 상태를 측정하는 단계; 및,
    상기 측정 결과에 따라 필요시 상기 마스크를 교체하는 단계;를 포함하되,
    상기 증착원 및 상기 마스크측정유닛은 상기 마스크의 하부에 다같이 배치되며,
    상기 마스크 측정유닛은 적어도 하나의 측정기를 구비하며,
    상기 적어도 하나의 측정기는 3축 구동기구에 의하여 서로 직교하는 X축, Y축, 및 Z축으로 이동가능하며, 상기 마스크의 영역 내에 이동하여 상기 마스크의 상태를 직접적으로 측정하는 박막 증착 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마스크측정유닛은 단일 측정기를 구비하는 박막 증착 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 단일 측정기로 상기 마스크의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도, 위치 정도를 측정하는 박막 증착 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 마스크측정유닛은 복수개의 측정기를 구비하는 박막 증착 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수개의 측정기로 상기 마스크의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도, 위치 중 측정 항목을 분담하여 서로 다른 항목을 측정하는 박막 증착 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수개의 측정기로 상기 마스크의 측정 영역을 분담하여 각각의 담당 영역에 대해 상기 마스크의 형상 정밀도, 개구 크기, 개구 균일도, 오염도, 위치 정도를 측정하는 박막 증착 방법.
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