KR20130055430A - 증발원 및 이를 구비한 진공 증착 장치 - Google Patents

증발원 및 이를 구비한 진공 증착 장치 Download PDF

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Abstract

증발원 및 이를 구비한 진공 증착 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 증발원은 증착 재료를 수용하기 위한 도가니, 도가니를 직접 또는 간접으로 가열하여 증착 재료를 증발시키기 위한 제1 가열 수단, 도가니의 유출구와 연결되어 있으며, 증발된 증착 재료가 분사되는 복수의 분사 홀들이 배치되어 있는 분사 노즐, 및 복수의 영역으로 구획되는 분사 노즐의 각 영역에 설치되어 있고 또한 독립적으로 온도 제어가 가능한 복수의 제2 가열 수단을 포함한다.

Description

증발원 및 이를 구비한 진공 증착 장치{ Evaporating source and vacuum depositing equipment including the evaporating source}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 증발원과 이를 구비한 진공 증착 장치에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)는 음극과 양극을 통하여 주입된 전자와 정공이 유기물로 형성된 발광층에서 결합하면서 특정 파장의 빛이 발생하는 발광 소자이다. OLED는 유기물의 종류에 따라서 발생하는 광의 파장이 달라질 수 있다. 유기 발광 디스플레이 장치는 이러한 OLED의 어레이를 광원으로 이용하는 자체 발광형 디스플레이 장치의 하나이다. 유기 발광 디스플레이 장치는 발광 효율이 우수하여 저전압으로 구동이 가능하고, 경량의 박형이며, 시야각이 넓을 뿐만 아니라 응답 속도도 빠르기 때문에, 차세대 디스플레이 장치로 큰 주목을 받고 있다.
유기 발광 디스플레이 장치를 제조하는 과정은 글래스 기판 상에 유기물 및 무기물을 증착하여 OLED의 어레이를 형성하기 위한 소자 제조 공정과 제조된 OLED를 밀봉하기 위한 봉지(encapsulation) 공정을 포함한다. 소자 제조 공정은 애노드(anode)가 형성되어 있는 글래스 기판 상에 정공 주입층(Hole Injection Layer, HIL), 정공 수송층(Hole Transfer Layer), RGB 발광층(RGB EMission Layer, EML), 전자 수송층(Electron Transfer Layer, ETL), 전자 주입층(Electron Injection Layer, EIL), 캐소드(cathode) 등의 다층 박막을 형성하는 공정을 포함한다. 그리고 봉지 공정은 습기에 취약한 유기물을 보호하기 위한 것으로서, 최근에는 플렉시블하고 투명하며 또는 얇은 패널의 제조에 적합한 박막 봉지(Thin Film Encapsulation, TFE) 기술이 주목을 받고 있다.
이와 같이, 유기 발광 디스플레이 장치를 제조하기 위해서는 소자 제조 공정및/또는 봉지 공정에서 유기물 및 무기물의 박막을 형성하기 위한 다수의 증착 공정을 수행해야 한다. 증착 공정은 진공 증착법, 이온 플레이팅법, 스퍼터링법 등과 같은 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD)법과 둘 이상의 공정 가스들의 반응에 의한 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)법이 있다. 이 중에서 유기 발광 디스플레이 장치, 특히 유기물로 형성되는 발광층이나 모노머(monomer)로 형성되는 봉지층 등을 제조하는데 있어서는 진공 증착법이 주로 이용되고 있다.
진공 증착 공정을 수행하기 위한 진공 증착 장치는 진공 챔버의 내부에 증발원이 글래스 기판에 대향하도록 배치되어 있다. 글래스 기판은 수평 또는 수직으로 배치되어 지지될 수 있다. 그리고 증발원은 유기물이나 모노머 등과 같은 증착 재료의 기체(vapor)를 발생시키기 위한 장치로서, 광의로는 기상의 증착 재료를 기판 쪽으로 안내 또는 분사시키기 위한 분사 노즐도 증발원에 포함된다. 예를 들어, 증발원은 원료 물질이 수용되는 도가니와 이 도가니를 가열하기 위한 가열 부재를 적어도 포함한다. 그리고 도가니의 일 단부에는 증발된 원료 가스가 배출되는 통로인 분사 노즐이 구비되어 있는데, 분사 노즐은 하나 또는 그 이상의 분사 홀을 포함한다.
증발원은 분사 홀의 개수 및/또는 배열 등에 따라서 포인트 소스(point source), 선형 증발원(리니어 소스, linear source), 면 증발원(area source) 등으로 구분될 수 있다. 최근에는 기판이 대면적화됨에 따라서 포인트 소스보다는 선형 증발원이 주목을 받고 있으며, 리니어 소스의 길이는 점차 증가하고 있다. 리니어 소스는 포인트 소스에 비하여 증착 재료의 효율이 높을 뿐만 아니라 높은 증착 속도의 구현이 가능하기 때문이다. 다만, 리니어 소스는 통상적으로 증발원을 좌우 또는 상하로 스캔하기 위한 스캔 수단이 필요하다. 그리고 리니어 소스는 증착 온도 및 증착 속도의 제어가 어려울 뿐만 아니라 증착 균일성을 얻기가 어려운 단점이 있다. 특히, 대면적의 기판에 대응할 수 있도록 리니어 소스의 길이가 길어질수록 전체적으로 증착 균일성을 달성하기가 더욱 어려워진다. 그리고 면 증발원도 현재는 위치에 따른 증착율의 제어가 쉽지 않아서 증발원으로 널리 사용되고 있지는 않다.
본 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 기판의 대면적화에 대응할 수 있도록 증발원의 크기 또는 길이가 증가하는 경우에도 전체적으로 증착 균일성을 달성할 수 있는 증발원과 이를 포함하는 진공 증착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 선형 증발원의 길이가 증가하는 것과 같이 증발원의 크기가 증가라도 증착 속도 및 증착 온도의 제어가 용이하며, 하드웨어의 변경 없이 소프트웨어의 변경을 통해 증착 균일성을 달성하는 것이 가능한 증발원과 이를 포함하는 진공 증착 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원은 증착 재료를 수용하기 위한 도가니, 상기 도가니를 직접 또는 간접으로 가열하여 상기 증착 재료를 증발시키기 위한 제1 가열 수단, 상기 도가니의 유출구와 연결되어 있으며, 증발된 상기 증착 재료가 분사되는 복수의 분사 홀들이 배치되어 있는 분사 노즐, 및 복수의 영역으로 구획되는 상기 분사 노즐의 각 영역에 설치되어 있고 또한 독립적으로 온도 제어가 가능한 복수의 제2 가열 수단을 포함한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증착 장치는 진공 챔버, 기판 지지부, 증발원, 및 분사 노즐 온도 제어부를 포함한다. 상기 기판 지지부는 상기 진공 챔버 내에 설치되어 피처리 기판을 지지하기 위한 것이다. 상기 증발원은 상기 기판 지지부에 지지되는 피처리 기판에 대향하게 기체 상태의 증착 재료를 분사하도록 상기 진공 챔버 내에 설치되어 있는 것으로서, 증착 재료를 수용하기 위한 도가니, 상기 도가니를 직접 또는 간접으로 가열하여 상기 증착 재료를 증발시키기 위한 제1 가열 수단, 상기 도가니의 유출구와 연결되어 있으며, 증발된 상기 증착 재료가 분사되는 복수의 분사 홀들이 배치되어 있는 분사 노즐, 및 복수의 영역으로 구획되는 상기 분사 노즐의 각 영역에 설치되어 있고 또한 독립적으로 온도 제어가 가능한 복수의 제2 가열 수단을 포함한다. 그리고 분사 노즐 온도 제어부는 상기 증발원의 복수의 제2 가열 수단의 온도를 독립적으로 제어하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 의하면 선형 증발원을 구비한 진공 증착 장치의 증착 균일성 수준을 보다 향상시킬 수가 있다. 그리고 증착 균일성이 기대에 못미치더라도 분사 노즐을 다시 설계하여 제조할 필요가 없으며, 그에 따라 분사 노즐을 설계하는데 따른 부담도 완화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증착 장치의 개략적인 구성을 보여 주는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원의 구성을 보여 주는 구성도이다.
도 3은 도 2의 선형 증발원의 분사 노즐에 대한 사시도의 일례이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증착 장치의 개략적인 구성을 보여 주는 구성도이다. 진공 증착 장치(100)는 진공 증착 공정을 수행하기 위한 장치로서, 증착 재료의 종류에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 진공 증착 장치(100)는 유기물을 증착 재료로 사용하여 OLED의 발광층을 형성하기 위한 장치이거나 또는 모노머를 증착 재료로 사용하여 봉지층을 구성하는 박막을 형성하기 위한 장치일 수 있다. 하지만, 본 실시예가 여기에만 한정되는 것은 아니며, 진공 증착 장치(100)는 OLED가 아닌 다른 반도체 소자를 구성하는 박막을 형성하거나 또는 OLED를 구성하는 다른 유기 또는 무기 박막을 형성하기 위한 장치가 될 수도 있다. 도 1을 참조하면, 진공 증착 장치(100)는 진공 챔버(110), 기판 지지부(120), 증발원(130), 및 분사 노즐 온도 제어부(170)를 포함한다. 그리고 진공 증착 장치는 마스크 지지부(140), 증발원 구동부(150), 및 정렬 장치(160)를 더 포함할 수 있다.
진공 챔버(110)의 내부 공간은 피처리 기판(G)에 대한 박막 증착 공정시에 진공 분위기를 유지한다. 이를 위하여, 진공 챔버(110)의 내부 공간을 진공으로 만들기 위한 배기 펌프(도시하지 않음)가 진공 챔버(110)에 연결되어 설치되어 있을 수 있다. 그리고 진공 챔버(110)에는 기판(G)을 지지하기 위한 기판 지지부(120)와 새도우 마스크(M)를 지지하기 위한 마스크 지지부(140)가 각각 설치되어 있을 수 있다.
진공 챔버(110)의 내부 공간에서 기판(G)에 대한 증착 공정은 다양하게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판 지지부(120)에 의하여 기판(G)이 진공 챔버(110) 내에서 수직으로 세워지거나 또는 전방 또는 후방으로 약간 기울어진 상태에서 선형 증발원(130)이 좌우 및/또는 상하로 선형 이동하면서 기판(G)으로 기체 상태의 증착 물질을 공급하여 기판(G)의 표면에 박막을 증착할 수 있다. 이 때, 기판(G)의 표면에 소정 패턴의 박막을 형성하고자 할 경우에는 마스크 지지부(140)에 의하여 지지되는 소정 패턴을 갖는 새도우 마스크(M)가 기판(G)의 증착되는 면에 배치될 수 있다. 증착 공정을 수행하기 이전에, 새도우 마스크(M)와 기판(G)은 정렬 장치(160)에 의해 정렬될 수 있다. 예를 들어, 기판 지지부(120)를 이용하여 기판(G)을 위치 고정한 상태에서 정렬 장치(160)를 이용하여 마스크 지지부(140)에 의하여 지지되고 있는 새도우 마스크(M)를 병진 및/또는 회전시켜서 새도우 마스크(M)를 기판(G)에 대하여 설정 위치로 정렬시킬 수 있다.
증발원(130)에는 복수의 분사 홀(133a, 도 2 및 도 3 참조)들이 형성되어 있다. 증발원(130)은 복수의 분사 홀(133a, 도 2 및 도 3 참조)들이 어레이로 배치되어 있는 면 증발원 또는 선형으로 배치되어 있는 선형 증발원일 수 있다. 최근에는 증발원(130)으로서 선형 증발원이 널리 사용되고 있으므로, 이하에서는 증발원(130)이 선형 증발원인 경우에 대해서만 설명한다. 하지만, 본 실시예가 선형 증발원인 경우에만 한정되는 것이 아니다.
선형 증발원 또는 리니어 소스(130)는 증착 재료를 기화 또는 승화시켜서 기체 상태로 만들고 또한 만들어진 기체 상태의 증착 재료를 분사 홀을 통해 기판(G)쪽으로 분사한다. 선형 증발원(130)의 구체적인 구성에 관해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 후술한다. 선형 증발원(130)은 기판(G)의 전면을 커버할 수 있도록 기판(G)에 대하여 좌우 및/또는 상하 방향으로 선형으로 스캔될 수 있다. 증발원 구동부(150)는 선형 증발원(130)을 선형으로 구동시키기 위한 구동 장치의 일례이다. 증발원 구동부(150)는, 예를 들어, 선형 증발원(130)을 선형 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 리니어 액츄에이터(도시하지 않음)와 선형 이동을 안내하는 리니어 가이드(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 이와는 달리, 별도의 구동원에 의하여 구동되는 동력 전달 장치(예컨대, 일 단부가 선형 증발원(130)에 연결되고 타 단부에 구동원이 연결되어 있는 가이드 암)에 의하여 선형 증발원(130)이 종속적으로 구동될 수도 있다.
도면에 도시되어 있지는 않지만, 선형 증발원(130)의 선형 이동에 종속하여 구동되며 내부에 유틸리티 라인이 배치되어 있는 가이드 암의 일 단부가 선형 증발원(130)과 연결되어 있을 수 있다. 그리고 가이드 암의 타 단부는 진공 챔버(110)의 외부로 인출되어 있을 수 있다. 가이드 암은 선형 증발원(130)의 선형 이동에 종속하여 피벗 동작하거나 또는 다중 관절 동작을 함과 동시에 길이 방향으로 슬라이드 이동하는데, 이 경우에 가이드 암의 움직임에도 불구하고 진공 챔버(110)의 진공은 유지된다. 가이드 암의 내부에 배치되어 있는 유틸리티 라인은 진공 챔버(110)의 외부로부터 선형 증발원(130)에 전기, 제어신호 등을 공급하기 위한 배선, 냉각 가스나 캐리어 가스 등을 공급하기 위한 배관 등일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원(130)의 구성을 보여 주는 구성도이고, 도 3은 도 2의 선형 증발원(130)의 분사 노즐에 대한 사시도의 일례이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 선형 증발원(130)은 도가니(131), 제1 가열 수단(132), 분사 노즐(133), 제2 가열 수단(135), 및 유도로(136)를 포함한다. 그리고 선형 증발원(130)은 분사 노즐(133)의 온도를 측정하기 위한 하나 또는 그 이상의 온도 센서(137) 및/또는 분사 노즐(133)을 통해 분사되는 증착 재료의 증착률을 측정하기 위한 증착율 센서(138)를 더 포함할 수 있다.
도가니(131)는 증착 재료(S)인 유기물, 모노머, 무기물 등을 수용하기 위한 수단이다. 증착 재료(S)는 고상이거나 또는 액상일 수도 있다. 도가니(131)에 수용되는 증착 재료(S)는 공정이 진행되지 않는 동안에 많은 양이 채워져서 상대적으로 긴 시간 동안 공정이 진행될 수 있도록 하는 구조를 갖거나 또는 공정이 진행되는 도중에 도가니(131)의 외부로부터 연속적 또는 단속적으로 조금씩 도가니(131)로 공급이 될 수도 있다. 전자의 경우에, 도가니(131)의 구성이 간단한 장점이 있지만 증착 재료를 새로 채우는 동안에 공정을 진행할 수 없고 또는 많은 양이 일시에 담기기 때문에 증착 재료가 변성될 가능성이 높다. 반면, 후자의 경우에는 증착 공정을 연속적으로 장시간 진행할 수 있고 또는 증착 재료가 변성될 가능성이 낮지만, 도가니(131)에 증착 재료를 공급하기 위한 공급 장치가 연결되어야 하므로 증발원의 구조가 복잡해지는 단점이 있다.
제1 가열 수단(132)는 도가니(131)를 가열하여 내부에 담겨 있는 증착 재료(S)를 증발시키기 위한 수단이다. 제1 가열 수단(132)의 종류에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 제1 가열 수단(132)은 열선 코일이거나 발열 시트일 수 있다. 그리고 제1 가열 수단(132)은 도가니(131)의 외벽에 부착되어 있거나 또는 내설되어 있을 수도 있다. 또는, 제1 가열 수단(132)은 도가니(131)와 소정의 간격으로 이격되도록 배치되어 있으며, 열 복사를 통해 도가니(131)를 간접적으로 가열하는 수단일 수 있다. 그리고 제1 가열 수단(132)은 도가니(131)를 국부적으로 가열할 수 있도록 높이에 따라서 복수의 영역으로 구분되어 가열되는 구성을 갖거나 또는 제1 가열 수단(132)과 도가니(131)가 상대적으로 운동을 하는 구성을 가질 수도 있다.
분사 노즐(133)은 유도로(136)를 통해 도가니(131)의 유출구와 연결되어 있으며, 일면에는 증발된 증착 재료(S)가 분사되는 분사 홀(133a)이 선형으로 배치되어 있다. 여기서, 분사 홀(133a)이 선형으로 배치되어 있다는 것은 다수의 분사 홀(133a)이 전체적으로 분사 노즐(133)의 길이 방향으로 배치되어 있다는 것을 의미할 뿐이며 모든 분사 홀(133a)이 반드시 일렬로 배치되어 있다는 것을 의미하지는 않는다. 예를 들어, 분사 홀(133a)은 전체가 2열 이상으로 배치되어 있거나 또는 가장자리 영역(예컨대, 영역 I 및 VI의 전부 또는 일부)만 2열 또는 그 이상의 열로 배치되어 있을 수 있다. 그리고 분사 홀(133a)의 크기 및/또는 간격은 분사 노즐(133)의 위치에 상관없이 균일하거나 또는 위치에 따라서 달라질 수도 있다. 그리고 도면에서는 분사 홀(133a)이 분사 노즐(133)의 일면에 형성되어 있는 개구(opening)인 것으로 도시되어 있지만, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 분사 홀(133a)은 미세 크기의 관이 분사 노즐(133)의 일면(보다 정확하게는 분사 노즐(133)에 형성되어 있는 개구에 결합되어 있는 관)에 결합되어 있는 노즐 형상일 수도 있다.
분사 노즐(133)은 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 여기서, 각 영역의 구분은 독립적으로 제어될 수 있는 복수의 제2 가열 수단(135)이 각 영역에 구비되어 있다는 사실, 즉 각 영역이 열적으로 구분되어 있다는 것에 기초한 것이다. 따라서 분사 노즐(133)의 이러한 구분은 단순히 분사 노즐(133) 자체의 외형만으로는 식별이 되지 않을 수도 있다. 도 2 및 도 3에는 분사 노즐(133)이 6개의 영역(영역 I 내지 영역 VI)으로 구분되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 이것은 단지 예시적인 것이다. 분사 노즐(133)은 예컨대, 3개 이상 내지 10개 이하의 영역을 구분될 수 있으며, 실시예에 따라서는 10개 이상의 영역으로 구분될 수도 있다. 그리고 본 명세서에서, 복수의 영역(예컨대, 영역 I 내지 영역 VI) 중에서 분사 노즐(133)의 단부에 인접한 하나 또는 그 이상의 영역, 예컨대 1 또는 2개의 영역(예컨대, 본 실시예의 경우에 영역 I과 영역 VI)은 분사 노즐(133)의 가장자리 영역에 해당되며, 분사 노즐(133)의 양 단부 사이의 중앙 부분에 해당하는 하나 또는 그 이상의 영역, 예컨대 1 내지 3개의 영역(예컨대, 본 실시예의 경우에 영역 III 및 영역 IV)은 분사 노즐(133)의 중앙 영역에 해당될 수 있다.
전술한 바와 같이, 분사 노즐(133)의 각 영역에는 제2 가열 수단(135)이 구비되어 있다. 제1 가열 수단(132)과 마찬가지로 제2 가열 수단(135)의 종류에도 제한이 없다. 예를 들어, 제2 가열 수단(135)은 분사 노즐(133)의 본체에 설치되거나 내장되어 있는 열선 코일이나 발열 시트일 수 있다. 제2 가열 수단(135)은 기본적으로 분사 노즐(133)의 소정의 온도 이상으로 가열함으로써 증발된 증착 재료가 분사 노즐(135)의 내벽이나 분사 홀(133a)의 입구에 퇴적이 되는 것을 방지하거나 또는 최소화하는 기능을 수행한다. 제2 가열 수단(135)은 분사 노즐(133)의 각 영역에 따라서 독립적으로 제어가 가능하다는 것은 전술한 바와 같다.
분사 노즐(133)의 각 영역 마다 배치되어 있는 제2 가열 수단(135)들은 분사 노즐 온도 제어부(170)에 의하여 독립적으로 제어될 수 있다. 분사 노즐 온도 제어부(170)는 도 1의 진공 증착 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 장치 제어부의 일 기능을 담당하는 구성 요소이거나 또는 분사 노즐(133)의 각 영역의 온도를 제어할 수 있도록 도 1의 진공 증착 장치(100)에 추가로 설치된 구성 요소일 수 있다.
분사 노즐 온도 제어부(170)는 증착 공정이 진행되는 초기에는 미리 설정된 방식에 따라서 각 영역의 제2 가열 수단(135)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 분사 노즐 온도 제어부(170)는 초기에는 분사 노즐(133)의 전체 영역이 같은 온도가 되도록 제2 가열 수단(135)을 제어하거나 또는 중앙 영역을 기준으로 각 영역의 온도가 대칭이 되도록 제2 가열 수단(135)을 제어할 수도 있다. 후자의 경우에, 분사 노즐(133)의 각 영역의 온도는 달라질 수 있다.
또는, 분사 노즐 온도 제어부(170)는 중앙 영역(예컨대, 영역 III 및 영역 IV)보다는 가장자리 영역(예컨대, 영역 I 및 영역 VI)의 온도가 더 높게 되도록 제2 가열 수단(135)을 제어할 수 있다. 통상적으로, 분사 노즐(133)은 중앙 영역보다는 가장자리 영역이 증착율이 낮고 또는 기류가 정체됨에 의하여 분사 노즐(133)의 내부에 증착 재료의 퇴적이 많이 발생하므로, 가장자리 영역의 온도를 중앙 영역보다 더 높게 할 경우에 증착 균일성을 달성할 수가 있다. 이와는 달리, 분사 노즐 온도 제어부(170)는 이전의 공정 조건을 반영하여(예컨대, 이전의 공정에서 증착율이 상대적으로 낮은 영역은 이전보다 더 높은 온도로 설정) 각 영역의 제2 가열 수단(135)을 독립적으로 제어할 수도 있다.
그리고 분사 노즐 온도 제어부(170)는 공정이 진행되는 동안에 제2 가열 수단(135)을 적응적으로 제어할 수도 있다. 보다 구체적으로, 분사 노즐 온도 제어부(170)는 분사 노즐(133)의 각 영역의 온도 및/또는 증착율을 측정한 다음 이 측정 결과에 기초하여 제2 가열 수단(135)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 특정 영역의 온도 및/또는 증착율이 다른 영역들에 비하여 낮은 경우에는, 분사 노즐 온도 제어부(170)는 해당 영역의 분사 노즐(133)의 온도가 더 높게 되도록 제2 가열 수단(135)을 제어할 수 있다.
이를 위하여, 분사 노즐(133)의 온도를 영역별로 측정할 수 있는 온도 센서(137)가 선형 증발원(130)에 구비되어 있을 수 있다. 또한, 분사 노즐(133)을 통해 분사되는 기체 상태의 증착 물질의 증착율을 영역별로 측정할 수 있는 증착율 센서(138)가 선형 증발원(130)에 구비되어 있을 수 있다. 온도 센서(137)와 증착율 센서(138)는 각각 하나 또는 각 영역에 적어도 하나씩 복수 개가 구비될 수 있다. 온도 센서(137) 또는 증착율 센서(138)가 하나만 설치되는 경우에, 온도 센서(137) 또는 증착율 센서(138)는 이동이 가능하도록 설치되어 각 영역에 대하여 온도 또는 증착율을 측정할 수 있다. 반면, 온도 센서(137) 또는 증착율 센서(138)가 각 영역에 적어도 하나씩 복수 개가 설치되는 경우에는 이동될 필요가 없으므로, 그 구조가 보다 단순해질 수 있다.
한편, 온도 센서(137) 및/또는 증착율 센서(138)는 선형 증발원(130)이 아닌 도 1의 진공 증착 장치(100)의 다른 구성 요소에 설치가 될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(137)는 진공 챔버(110, 도 1 참조)에 설치되어 있을 수 있으며, 이 경우에 분사 노즐(133)의 온도는 간접적으로 측정될 수 있다. 그리고 증착율 센서(138)는 분사 노즐(133)에 인접한 진공 챔버(110, 도 1 참조) 내부의 소정의 위치에 배치될 수 있다. 이하, 온도 센서(137) 및 증착율 센서(138)가 분사 노즐(133)에 설치되는 경우을 중심으로 설명한다.
온도 센서(137)가 설치되는 분사 노즐(133)의 위치에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 다수의 온도 센서(137)가 분사 노즐(133)의 각 영역 상에 설치되어 분사 노즐(133)의 일면을 직접 접촉하여 온도를 측정할 수 있다. 이와는 달리, 분사 노즐(133)에 설치되는 온도 센서(137)라도 분사 노즐(133)과는 접촉하지 않고서도 온도를 측정할 수 있는 비접촉식일 수도 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 분사 노즐(133)의 각 영역을 통해 분사되는 증착 재료의 증착율을 영역별로 측정할 수 있는 하나 또는 그 이상의 증착율 센서(138)가 선형 증발원(130)에 구비되어 있을 수 있다. 증착율 센서(138)는 증착 재료가 분사 홀(133a)을 통해 분사되는 방향(기판 지지부(120)와 선형 증발원(130)의 분사 노즐(133) 사이)에 설치되어 있을 수 있다. 이 경우에, 분사 노즐(133)에는 증착율을 측정하기 위한 별도의 측정용 홀이 구비되어 있을 필요가 없다.
이와는 달리, 증착율 측정을 위하여, 분사 노즐(133)에는 별도의 측정용 홀(133b)이 구비되어 있을 수도 있다. 측정용 홀(133b)도 반드시 분사 노즐(133)에 형성되어 있는 개구일 필요는 없으며, 노즐 타입일 수도 있다. 측정용 홀(133b)은 분사 노즐(133)에서 분사 홀(133a)이 형성된 면과 다른 면에 구비되어 있을 수 있으나, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 별도의 측정용 홀(133b)이 형성되어 있지 않고 또한 증착율 센서(138)가 분사 노즐(133)과 기판 지지부(120) 사이에 배치되어 있는 경우에는, 증발 경로의 중간에 배치되어 있는 증착율 센서(138)로 인하여 증착 균일성이 떨어질 가능성이 있다. 하지만, 별도의 측정용 홀(133b), 바람직하게는 분사 홀(133a)이 형성되어 있는 분사면과는 다른 면에 별도의 측정용 홀(133b)을 두어서 증착율을 측정하면, 증착율 센서(138)로 인하여 증착 균일도가 저하되는 문제는 발생하지 않는다.
유도로(136)는 도가니(131)의 유출구와 분사 노즐(133)을 연결하도록 도가니(131)와 분사 노즐(133) 사이에 배치되어 있다. 즉, 유도로(136)는 도가니(131)에서 증발된 기체 상태의 증착 재료(S)가 분사 노즐(133)로 흐르는 통로이다. 유도로(136)에는 독립적으로 온도 제어가 가능한 제3 가열 수단(136a)이 설치되어 있을 수 있다. 제3 가열 수단(136a)은 유도로(136)의 내부에 증착 재료가 퇴적되는 것을 방지하고 기체 상태의 증착 재료가 도가니(131)로부터 분사 노즐(133)로 원활하게 공급될 수 있도록 한다. 제3 가열 수단(136a)의 종류나 설치 방법 등도 제1 및 제2 가열 수단(132, 135)과 마찬가지로 특별한 제한이 없다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면 분사 노즐은 복수의 영역으로 구분될 수 있으며, 각 영역에는 독립적으로 온도 제어가 가능한 가열 수단이 구비되어 있다. 즉, 분사 노즐의 온도 제어는 분사 노즐 전체가 하나의 채널로 이루어지는 것이 아니라 서로 독립적인 다채널을 통해서 개별적으로 이루어진다. 이에 의하면, 기판의 크기 증가에 대응하여 그 크기가 증가하는 증발원(예컨대, 길이가 증가하는 선형 증발원의 분사 노즐)을 구비한 진공 증착 장치의 증착 균일성 수준을 보다 향상시킬 수가 있다. 왜냐하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원은 증착율이 상대적으로 낮거나 높은 영역만을 개별적으로 관리할 수가 있기 때문이다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 증착 균일성이 기대에 못미치더라도 분사 노즐을 다시 설계하여 제조할 필요가 없으며, 그에 따라 분사 노즐을 설계하는데 따른 부담도 완화시킬 수 있다.
100 : 진공 증착 장치
110 : 진공 챔버
120 : 기판 지지부
130 : 선형 증발원
140 : 마스크 지지부
150 : 증발원 구동부
160 : 정렬 장치
170 : 분사 노즐 온도 제어부
131 : 도가니
132, 135, 137 : 가열 수단
133 : 분사 노즐
133a : 분사 홀
133b : 측정용 홀
136 : 유도로
G : 기판, M : 새도우 마스크, S : 증착 재료
137 : 온도 센서
138 : 증착율 센서

Claims (13)

  1. 증착 재료를 수용하기 위한 도가니;
    상기 도가니를 직접 또는 간접으로 가열하여 상기 증착 재료를 증발시키기 위한 제1 가열 수단;
    상기 도가니의 유출구와 연결되어 있으며, 증발된 상기 증착 재료가 분사되는 복수의 분사 홀들이 배치되어 있는 분사 노즐; 및
    복수의 영역으로 구획되는 상기 분사 노즐의 각 영역에 설치되어 있고 또한 독립적으로 온도 제어가 가능한 복수의 제2 가열 수단을 포함하는 증발원.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증발원은 상기 복수의 분사 홀들이 선형으로 배치되어 있는 선형 증발원인 것을 특징으로 하는 증발원.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분사 노즐의 복수의 영역 각각에 대한 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발원.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분사 노즐의 복수의 영역 각각에 대한 증착율을 측정하기 위한 증착율 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발원.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분사 노즐의 각 영역에는 증착율 센서를 이용하여 증착율을 측정할 수 있도록 측정용 홀이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 증발원.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도가니의 유출구와 상기 분사 노즐을 연결하도록 그 사이에 배치되어 있으며 독립적으로 온도 제어가 가능한 제3 가열 수단이 구비되어 있는 유도로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발원.
  7. 진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내에 설치되어 피처리 기판을 지지하기 위한 기판 지지부;
    상기 기판 지지부에 지지되는 피처리 기판에 대향하게 기체 상태의 증착 재료를 분사하도록 상기 진공 챔버 내에 설치되어 있는 상기 청구항 1항의 증발원; 및
    상기 증발원의 복수의 제2 가열 수단의 온도를 독립적으로 제어하기 위한 분사 노즐 온도 제어부를 포함하는 진공 증착 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 증발원의 복수의 분사 홀들은 선형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 진공 증착 장치는 상기 증발원의 분사 노즐의 복수의 영역 각각에 대하여 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 더 포함하고,
    상기 분사 노즐 온도 제어부는 상기 온도 센서를 이용하여 측정한 상기 복수의 영역 각각의 온도에 기초하여 상기 복수의 제2 가열 수단을 독립적으로 제어하는 진공 증착 장치.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 진공 증착 장치는 상기 증발원의 분사 노즐의 복수의 영역 각각에 대하여 증착율을 측정하기 위한 증착율 센서를 더 포함하고,
    상기 분사 노즐 온도 제어부는 증착율 센서를 이용하여 측정한 상기 복수의 영역 각각의 증착율에 기초하여 상기 복수의 제2 가열 수단을 독립적으로 제어하는 진공 증착 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 증착율 센서를 이용하여 증착율을 측정할 수 있도록 상기 분사 노즐의 각 영역에는 측정용 홀이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 분사 노즐 온도 제어부는 상기 분사 노즐의 중앙 영역을 기준으로 분사 노즐의 온도가 대칭이 되도록 상기 복수의 제2 가열 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
  13. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 분사 노즐 온도 제어부는 상기 분사 노즐의 중앙 영역보다 상기 분사 노즐의 가장자리 영역의 온도가 더 높도록 상기 복수의 제2 가열 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
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