KR101723923B1

KR101723923B1 - 증착 장치

Info

Publication number: KR101723923B1
Application number: KR1020150158471A
Authority: KR
Inventors: 이진우; 박종수; 허병순; 하도균
Original assignee: 참엔지니어링(주)
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-04-11
Anticipated expiration: 2035-11-11
Also published as: TWI627304B; TW201716619A; JP2017088995A

Abstract

본 발명은 대기 중에 지지되는 처리물에 막을 증착하는 장치로서, 대기 중에 배치되며, 처리물을 마주보는 일면에 처리홀이 형성되고, 처리물과의 사이에 처리공간을 제공하는 챔버부, 챔버부의 내부로 연장되는 소스 공급라인, 단부가 처리홀의 내주면 한 위치 내지 세 위치에서 개방되고, 챔버부의 내부로 연장되어 소스 공급라인에 연결되는 소스 분사홀을 포함하며, 처리물에 막을 증착 시에 처리물이 지지된 지지부의 열적 손상을 방지함과 함께 막의 증착 효율을 향상시킬 수 있도록 구조가 개선된 증착 장치가 제시된다.

Description

증착 장치{Deposition apparatus}

본 발명은 증착 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화학기상증착 방식으로 처리물에 막을 증착 시에 처리물이 지지된 지지부의 열적 손상을 방지함과 함께 막의 증착 효율을 향상시킬 수 있도록 구조가 개선된 증착 장치에 관한 것이다.

각종 표시장치는 기판 상에 형성되는 전자 회로를 구비하며, 이들 전자 회로의 도전 라인에는 회로 제조 중 혹은 제조 후 일부가 단선되거나 단락되는 결함이 야기될 수 있다. 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display)나 OLED(Organic Light Emitting Display) 또는 LED(Light Emitting Display) 등을 포함하는 각종 표시장치를 제조하는 공정 중에, 기판 상에 형성되는 각 소자의 전극이나 배선 또는 신호라인 등이 일부 단선되어 오픈 결함이 생성되는 경우가 있다.

따라서, 각종 표시장치를 제조하는 공정 중에, 오픈 결함을 리페어하는 리페어 공정이 실시된다. 이러한 리페어 공정은 예컨대 화학기상증착 방식의 리페어 장치에 의하여 대기 중에서 실시되고 있다.

한편, 오픈 결함의 리페어 시에 기판을 지지하도록 마련되는 스테이지 글라스는 재질의 특성 상 열에 민감하게 반응하여 변형되기 때문에, 기술의 발달에 따라 스테이지 글라스의 두께가 점차 얇아지는 추세에 맞추어, 고온의 리페어 장치는 스테이지 글라스로부터 충분히 이격되어야 한다.

하지만, 오픈 결함을 효과적으로 리페어하기 위하여 옵틱의 설계가 최적화되면서 렌즈의 높이가 이미 정해졌기 때문에, 스테이지 글라스의 두께가 얇아지는 추세에 대응하여 리페어 장치를 스테이지 글라스로부터 충분히 이격시키게 되면, 렌즈의 높이가 달라지게 되어, 오픈 결함의 리페어 효율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 이미 최적 설계된 렌즈의 높이를 변경시키지 않으면서 얇은 두께의 스테이지 글라스에 적용되어 스테이지 글라스의 열 손상 없이 기판의 오픈 결함을 효과적으로 리페어할 수 있는 개선된 구조의 리페어 장치가 요구되고 있다.

KR

10-2005-0045442

A

본 발명은 대기 중의 처리물에 막을 증착 시에 처리물이 지지된 지지부의 열적 손상을 방지할 수 있는 증착 장치를 제공한다.

본 발명은 대기 중의 처리물에 막을 증착 시에 막의 증착 효율을 향상시킬 수 있는 증착 장치를 제공한다.

본 발명은 대기 중의 처리물에 막을 증착 시에 소스의 사용량을 감소시킬 수 있는 증착 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 증착 장치는, 대기 중에 지지되는 처리물에 막을 증착하는 장치로서, 대기 중에 배치되며, 상기 처리물을 마주보는 일면에 처리홀이 형성되고, 상기 처리물과의 사이에 처리공간을 제공하는 챔버부; 상기 챔버부의 내부로 연장되는 소스 공급라인; 및 단부가 상기 처리홀의 내주면 한 위치 내지 세 위치에서 개방되고, 상기 챔버부의 내부로 연장되어 상기 소스 공급라인에 연결되는 소스 분사홀;을 포함한다.

상기 처리홀은, 상기 챔버부의 일면을 높이방향으로 관통하여 연장되고, 하측으로 개방되어 상기 처리공간의 상부에 연결되며, 높이방향으로 내경이 동일한 직동부; 및 상기 직동부의 상부에서 상기 챔버부의 내부를 높이방향으로 관통하여 형성되고, 상측으로 갈수록 내경이 커지는 확장부;를 포함하고, 상기 직동부의 내주면 세 위치에 상기 소스 분사홀의 단부가 위치할 수 있다.

상기 소스 분사홀은 상기 챔버부의 일면과 접하는 상기 처리홀의 단부로부터 높이방향으로 이격되어 단부가 형성될 수 있다.

상기 소스 분사홀은 상기 처리홀의 단부의 중심부측으로 하향 경사지게 형성되며, 상기 처리홀의 단부의 중심부에 회전 대칭할 수 있다.

상기 소스 분사홀은 상기 처리홀의 단부 내경의 0.1 배 내지 0.6 배의 크기로 내경이 형성될 수 있다. 상기 소스 분사홀은 0.5㎜ 내지 3㎜ 의 크기로 내경이 형성될 수 있다. 상기 소스 분사홀은 상기 처리홀의 단부에서 0.5㎜ 내지 2㎜ 의 높이로 단부가 형성될 수 있다. 상기 소스 분사홀은 상기 처리홀을 높이방향으로 교차하는 중심축과 60° 내지 70°의 각도를 이루며 상기 챔버부의 내부를 경사지게 관통할 수 있다.

상기 챔버부의 내부로 연장되어 형성되고, 출구부가 상기 챔버부의 일면에서 상기 처리홀의 외측을 둘러 감아 위치하는 퍼지가스 공급라인; 및 상기 챔버부의 내부로 연장되어 형성되며, 입구부가 상기 챔버부의 일면에서 상기 퍼지가스 공급라인의 내측과 외측 중 적어도 하나를 둘러 감아 위치하는 배기라인;을 더 포함할 수 있다.

상기 처리공간으로 레이저를 조사 가능하도록 형성되는 레이저부; 상기 소스 공급라인에 연결되는 소스 공급부;를 상기 퍼지가스 공급라인에 연결되는 퍼지가스 공급부; 상기 배기라인 중 상기 퍼지가스 공급라인의 내측에서 상기 처리홀의 외측을 둘러 감아 위치하는 제1 배기라인에 연결되는 제1 배기부; 및 상기 배기라인 중 상기 퍼지가스 공급라인의 외측을 둘러 감아 위치하는 제2 배기라인에 연결되는 제2 배기부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 대기 중의 처리물에 막을 증착 시에 지지부의 열적 손상을 방지할 수 있다. 또한, 막의 증착 시에 소스의 사용량을 감소시킬 수 있고, 막의 증착 효율을 향상시킬 수 있다.

예컨대 각종 표시장치를 제조하는 중에 또는 제조 후에 기판의 일면에 형성된 오픈 결함을 화학기상증착 방식으로 리페어하는 장치에 적용되는 경우, 세 개의 소스 분사홀을 처리홀 직동부의 0.5㎜ 내지 2㎜의 높이에서 0.5㎜ 내지 3㎜의 내경과 60° 내지 70°의 각도로 형성함으로써, 처리홀 내부의 소스 흐름을 최적화시킬 수 있고, 장치의 전체 두께를 줄일 수 있다.

이처럼 세개의 소스 분사홀만으로 처리홀 내부의 소스 흐름을 최적화시킬 수 있으므로, 막의 증착 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 소스의 사용량을 종래보다 감소시킬 수 있다.

또한, 챔버부의 두께를 종래보다 줄일 수 있기 때문에, 옵틱 설계 예컨대 렌즈의 높이 등의 변경 없이, 챔버부를 얇은 두께의 스테이지 글라스로부터 충분히 이격시킬 수 있어, 고온의 챔버부에 의한 스테이지 글라스의 열적 손상을 방지할 수 있다.

또한, 챔버부의 두께를 종래보다 줄일 수 있기 때문에, 종래에는 각종 표시장치용 유리 기판의 두께가 점차 얇아지고 있는 추세에 의하여 기판이 리페어되는 동안 열적으로 손상되기 더욱 쉬웠으나, 본 발명에서는 챔버부를 기판으로부터 충분히 이격시킬 수 있어 기판의 열적 손상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 일면을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 내부를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 소스 분사홀을 설명하기 위한 도면.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 처리홀 및 소스 분사홀 내부의 소스 유동 상태를 해석한 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치를 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치의 챔버부를 도시한 모식도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 일면을 도시한 개략도이며, 도 4는 도 2의 A-A'부분을 높이방향으로 절단하여 내부를 도시한 단면도이다. 도 5는 도 4의 처리홀부분을 확대하여 도시한 개략도이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장되거나 확대될 수 있으며, 도면상에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치를 상세히 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치는 대기 중에 마련된 처리물(S)에 막을 증착하는 장치로서 화학기상증착(CVD) 리페어 장치를 포함할 수 있다. 증착 장치는 구성부로 지지부(100), 챔버부(200), 소스 공급라인(311), 소스 분사홀(312), 소스 공급부(310), 레이저부(510) 및 광학부(520)를 포함할 수 있다.

처리물(S)은 일면에 각종 전자 소자가 제조되는 기판일 수 있으며, 이들 전자 소자가 제조되는 공정이 진행 중이거나 그 공정이 종료된 기판일 수 있다. 예컨대 처리물(S)은 일면에 게이트 라인, 데이터 라인, 화소 및 박막 트렌지스터 등이 형성된 유리 재질의 기판일 수 있다. 처리물(S)은 지지부(100)에 지지되어 대기 중에 마련될 수 있다.

막의 증착에 사용되는 소스는 코발트 소스일 수 있다. 코발트 소스는 예컨대 텅스텐 소스에 비하여 전도성이 좋으며 분자가 작아 기판에 증착이 잘 되는 특징이 있다.

지지부(100)는 일측 예컨대 상부면으로 처리물(S)을 지지 가능하도록 형성되는 일체형의 판 타입 스테이지 글라스이거나, 분할형의 바 타입 스테이지 글라스일 수 있다. 지지부(100)에는 처리물(S)을 x축 방향 및 y축 방향 중 적어도 하나의 방향으로 정렬 가능하도록 정렬부(미도시)가 제공될 수 있다. 또한, 지지부(100)에는 처리물(S)을 z축 방향으로 지지 가능하도록 리프트 핀(미도시) 및 진공 척(미도시)이 제공될 수 있다.

지지부(100)는 테이블(미도시)의 상부면에 설치되어 위치가 고정될 수 있다. 또는, 지지부(100)는 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동 가능하도록 테이블에 설치될 수 있다.

테이블의 상부면에는 장착부(미도시)가 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 또는, 테이블의 상부면에는 장착부가 설치되어 위치가 고정될 수 있다.

예컨대 지지부(100)가 테이블의 상부면에 설치되어 위치가 고정되면, 장착부는 테이블의 상부면에 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 이와 반대로, 지지부(100)가 테이블의 상부면에 이동 가능하도록 설치되면, 장착부는 테이블의 상부면에 설치되어 위치가 고정될 수 있다. 이 외에도 지지부(100)와 장착부는 서로에 대하여 상대 이동 가능한 다양한 방식으로 테이블에 설치될 수 있다.

장착부는 챔버부(200), 레이저부(510) 및 광학부(520)를 이동 가능하게 지지하는 역할을 하며, 지지부(100)의 상측으로 이격되어 위치할 수 있고, 예컨대 리니어 모터의 구조와 방식이 적용될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 상술한 테이블, 정렬부, 리프트 핀, 진공 척 및 장착부의 구성 및 방식을 특정 구성 및 방식으로 제한할 필요가 없다. 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위하여, 본 발명의 실시 예에서는 이들 구성부에 대한 상세한 설명을 생략한다.

챔버부(200)는 지지부(100)의 상측으로 이격되어 대기 중에 배치되며, 예컨대 장착부에 장착되어 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 이동 가능하게 지지될 수 있다. 처리물(S)을 마주보는 챔버부(200)의 일면(211)에는 처리홀(230)이 형성된다. 챔버부(200)는 처리홀(230)을 이용하여 챔버부(200)와 처리물(S)과의 사이에 소정의 처리공간(10)을 제공한다. 이때, 처리공간(10)은 챔버부(200)와 처리물(S)의 사이에서 처리홀(230)의 하측으로 형성되는 공간이거나, 또는 처리홀(230)의 하측으로 형성되는 공간과 그 주변부의 공간을 포함하는 공간일 수 있다.

챔버부(200)는 복수의 플레이트가 z축 방향으로 적층되어 형성될 수 있으며, 챔버몸체(210)와 연결부(220)로 구분될 수 있다. 챔버몸체(210)의 크기 및 형상은 특별히 한정하지 않으며, x축 방향과 y축 방향으로 소정의 너비를 가지고 z축 방향으로 소정의 두께를 가지는 예컨대 타원판 형상일 수 있다. 챔버몸체(210)는 처리물(S)과의 사이에 처리공간(10)을 제공하는 역할을 한다.

연결부(220)는 챔버몸체(210)의 측면의 일측을 감싸도록 마련될 수 있다. 연결부(220)의 크기 및 형상은 특별히 한정하지 않으며, x축 방향과 y축 방향으로 소정의 너비를 가지고 z축 방향으로 소정의 두께를 가지는 예컨대 사각판 형상일 수 있다. 연결부(220)는 챔버몸체(210)와 소스 공급라인(311) 등을 구조적으로 지지하는 역할을 한다.

연결부(220)의 타면에는 적어도 하나 이상의 소스 공급홀(251)이 형성될 수 있으며, 복수개로 형성되는 경우, 연결부(220)의 타면 소정 위치에 예컨대 제2소스 공급홀(미도시) 및 제3소스 공급홀(미도시)이 더 형성될 수 있다.

한편, 챔버부(200)의 일면(211) 예컨대 하부면은 챔버몸체(210)의 하부면과 연결부(220)의 하부면을 포함하는 면으로서, 처리물(S)과 대면할 수 있다. 또한, 챔버부(200)의 타면(212) 예컨대 상부면은 챔버몸체(210)의 상부면과 연결부(220)의 상부면을 포함하는 면으로서, 광학부(520)와 대면할 수 있다.

챔버부(200)의 내부에는 가열 부재(미도시)가 마련될 수 있다. 가열 부재는 소스 공급라인(311)의 내부를 유동하는 소스의 온도를 조절하고 유지시키는 역할을 한다. 또한, 챔버부(200)의 내부에는 열차단 부재(미도시)가 가열부재의 상측 및 하측을 감싸도록 마련될 수 있다. 열차단 부재는 챔버부(200) 내부의 열이 챔버부(200)의 상측 및 하측으로 열 전달되는 것을 억제하는 역할을 한다.

처리홀(230)은 챔버몸체(210)의 중심부를 z축 방향으로 관통하여 형성될 수 있으며, 챔버몸체(210)의 일면에서 하측으로 개방되어 처리공간(10)의 상부에 연결될 수 있다. 이에, 챔버몸체(210)의 일면에 마련되어 하측으로 개방된 처리홀(230)의 단부를 통하여 처리공간(10)으로 소스를 유입시킬 수 있다. 처리홀(230)은 챔버몸체(210)의 타면에서 일면을 향하는 방향으로 그 내경이 좁아지는 예컨대 회전체의 형상일 수 있다. 처리홀(230)의 하부 영역은 직동부(230A)로 구비될 수 있고, 상부 영역은 확장부(230B)로 구비될 수 있다.

직동부(230A)는 챔버몸체(210)의 일면을 높이방향 예컨대 z축 방향으로 관통하여 챔버몸체(210)의 내부로 소정 높이 연장되어 형성될 수 있다. 직동부(230A)는 하측으로 개방되어 처리공간(10)의 상부에 연결될 수 있다. 이러한 직동부(230A)는 높이방향으로 내경이 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 직동부(230A)는 챔버부(200)의 일면(211)과 접하는 처리홀(230)의 단부 내경(d1)과 동일한 내경으로 형성될 수 있다. 직동부(230A)의 내주면 세 위치에 소스 분사홀(312)의 단부가 위치할 수 있다.

확장부(230B)는 직동부(230A)의 상부에서 챔버몸체(210)의 내부를 높이방향으로 관통하여 형성될 수 있다. 확장부(230B)는 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 커지는 구조일 수 있다.

처리홀(230)의 상부에는 윈도우(240)가 장착될 수 있다. 윈도우(240)는 처리홀(230)의 내부를 챔버몸체(210)의 상측의 외기로부터 격리시키는 역할을 한다. 윈도우(240)는 레이저를 통과시킬 수 있는 재질 예컨대 석영 재질로 형성될 수 있다. 윈도우(240)의 상부면 가장자리부에는 링 형상의 윈도우 홀더(241)가 장착되고, 윈도우(240)와 윈도우 홀더(241)와의 사이에는 실링 부재(242)가 마련될 수 있다.

소스 공급라인(311)은 처리홀(230)의 내부로 소스 예컨대 메탈 소스를 운반하는 역할을 한다. 소스 공급라인(311)은 챔버부(200)의 내부로 연장되어 형성될 수 있다. 소스 공급라인(311)은 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 예컨대 복수개로 구비되는 경우, 제2소스 공급라인(미도시), 제3소스 공급라인(미도시)이 더 구비될 수 있다. 각각의 소스 공급라인은 모두 같은 소스를 공급할 수 있고, 하나의 소스 공급라인이 나머지의 소스 공급라인과 다른 소스를 공급할 수 있으며, 각각의 소스 공급라인에서 각각 다른 소스를 공급할 수 있다.

소스 공급라인(311)은 소스 공급홀(251)을 통과하여 챔버부(200) 내로 연장 형성될 수 있다. 또한, 제2소스 공급라인(미도시)은 제2소스 공급홀(미도시)을 관통하여 챔버부(200) 내부로 연장 형성될 수 있고, 제3소스 공급라인(미도시)은 제3소스 공급홀(미도시)을 관통하여 챔버부(200)의 내부로 연장 형성될 수 있다.

소스 공급라인(311)에는 소스 공급실(311a)이 제공될 수 있으며, 소스 공급실(311a)은 챔버몸체(210)의 내부에서 처리홀(230)의 외측을 둘러 감아 예컨대 고리 형상으로 형성될 수 있다. 소스 공급라인(311), 제2소스 공급라인(미도시) 및 제3소스 공급라인(미도시) 각각은 챔버몸체(210)의 내부에서 소스 공급실(311a)로 연결될 수 있다. 소스 공급실(311a)에는 소스 분사홀(312)이 연결될 수 있다. 따라서, 소스 공급라인(311)은 소스 공급실(311a)을 통하여 소스 분사홀(312)과 연결될 수 있다.

소스 분사홀(312)은 소스 공급라인(311)과 처리홀(230)의 사이를 연결하도록 연장될 수 있고, 처리홀(230)의 내부로 소스를 공급하는 역할을 한다. 처리홀(230)의 내부로 공급되는 소스 중 일부만이 막의 증착에 사용되는 특징이 있으며, 따라서 소스는 일정 순간에서의 유량보다, 전체 공정이 진행되는 동안 오랜 시간 일정하게 흘려주는 것이 중요하다. 이에 대응하도록 소스 분사홀(312)의 개수가 한 개 내지 세 개의 개수로 선택될 수 있다. 예컨대 본 발명의 실시 예에서는 세 개의 소스 분사홀(312)을 가지는 처리 장치를 예시한다.

소스 분사홀(312)은 소스 공급실(311a)의 둘레를 따라 서로 이격된 세 위치에서 처리홀(230)의 단부 중심위치를 향하도록 챔버몸체(210)의 내부로 하향 경사지게 연장될 수 있다. 또는, 소스 분사홀(312)은 소스 공급실(311a)의 일 위치에서 처리홀(230)의 단부 중심위치를 향하도록 챔버몸체(210)의 내부로 하향 경사지게 연장될 수 있다. 또는, 소스 분사홀(312)은 소스 공급실(311a)의 둘레를 따라 서로 이격된 두 위치에서 처리홀(230)의 단부 중심위치를 향하도록 챔버몸체(210)의 내부로 하향 경사지게 연장될 수 있다.

상기의 소스 분사홀(312)의 구조에 대응하도록, 소스 분사홀(312)의 단부 예컨대 출구부는 처리홀(230)의 직동부(230A) 내주면 하나 내지 세 위치에서 개방될 수 있다. 예컨대 소스 분사홀(312)의 개수가 종래의 네 개에서 세 개로 감소됨에 따라 종래와 동일한 용적의 캐니스터 예컨대 소스 공급원을 사용하여도, 종래의 두 배인 약 4000 시간동안 소스를 일정하게 공급 가능하다.

소스 분사홀(312)은 처리홀(230)의 내부로 소스를 분사하여 원하는 흐름으로 소스의 유동을 제어하는 역할을 한다. 이때, 처리물(S)의 증착 위치에 막을 증착함에 있어, 일정 순간의 소스의 양이 막의 증착 효율을 좌우하는 것이 아니기 때문에 본 발명의 실시 예에서는 소스 유동을 최적화하여 일정한 소스의 양이 효율적으로 분사되도록, 소스 분사홀(312)의 단부 높이, 내경 및 각도 등의 구조를 하기와 같이 형성한다. 이로부터, 본 발명의 실시 예에서는 처리홀(230)의 내부에 일정한 양의 소스가 효율적으로 분사됨으로써, 결국 소스를 처리물(S)의 증착 위치에 효과적으로 도달시킬 뿐만 아니라, 종래의 두배인 약 4,000 시간동안 소스를 공급할 수 있다.

소스 분사홀(312)은 챔버부(200)의 일면과 접하는 처리홀(230)의 단부로부터 높이방향으로 이격되어 단부가 형성될 수 있다. 이때, 소스 분사홀(312)의 단부 높이(h2)는 챔버부(200)의 일면으로부터 소스 분사홀(312)의 단부 중앙부까지 높이일 수 있다. 소스 분사홀(312)의 단부 높이(h2)는 챔버부(200)의 일면과 접하는 처리홀(230)의 단부로부터 높이방향으로 0.5㎜ 내지 2㎜의 높이일 수 있다. 그 이유는, 소스 분사홀(312)이 상술한 단부 높이(h2)에서 소스를 분사할 때, 소스가 효율적으로 처리홀(230)을 통과하여 처리물(S)의 증착 위치(Deposition Position)로 도달할 확률이 가장 높아지기 때문이다.

이처럼, 소스 분사홀(312)의 단부 높이(h2)는 소스의 여러 유동 특성들 중 소스의 유동 속도와 관계가 있고, 본 발명의 실시 예에서는, 상기의 구조와 같이 소스 분사홀(312)의 단부 높이(h2)를 형성함에 따라, 적은 양의 소스로도 효과적인 증착이 가능하다.

한편, 소스 분사홀(312)의 단부 높이(h2)가 2㎜의 높이를 초과하는 경우, 소스가 처리물(S)의 증착 위치에 도달하는 확율이 원하는 값 미만으로 낮아지게 되어 막을 처리물(S)의 증착 위치에 충분하게 증착시키지 못한다.

또한, 소스 분사홀(312)은 단부의 높이(h2)가 낮아질수록 소스가 처리물(S)의 증착 위치에 도달하는 확율이 높아지게 되나, 만약, 소스 분사홀(312)의 단부의 높이(h2)가 0.5㎜의 높이보다 더 낮게 형성되는 경우, 처리공간(10) 내부의 온도 및 기류 등의 분위기가 원하는 분위기 조건으로 형성되지 못하고, 처리공간(10) 내부의 온도 및 기류 등의 분위기로 인하여 예컨대 소스의 과성장 등의 문제가 발생할 수 있다.

이러한 점들을 고려하여, 본 발명의 실시 예에서는, 처리공간(10) 내부 분위기 형성을 위한 최소한의 높이 조건을 만족하고 소스를 증착 위치에 원활하게 도달시키기 위한 최대의 높이 조건을 만족하도록, 소스 분사홀(312)의 단부 높이(h2)를 0.5㎜ 내지 2㎜의 높이로 형성한다.

소스 분사홀(312)의 단부 내경(d2)은 소스가 처리물(S)의 증착 위치에 도달하는 확율과 소정 관계가 있다. 따라서, 소스 분사홀(312)의 단부 내경(d2)은 처리홀(230)의 단부 내경(d1)에 비례하여 형성될 수 있으며, 상세하게는, 처리홀(230)의 단부 내경(d1)의 0.1 배 내지 0.6 배의 크기로 형성되어, 예컨대 0.5㎜ 내지 3㎜ 의 크기로 형성될 수 있다. 소스 분사홀(312)의 단부 내경(d2)이 0.5㎜ 미만으로 형성되는 경우 소스의 유량이 원하는 값보다 작아지기 때문에 소스가 처리물(S)의 증착 위치에 도달하는 확율이 원하는 값보다 작아지게 된다. 한편, 소스 분사홀(312)의 단부 내경(d2)이 3㎜를 초과하여 형성되는 경우 소스 유동 속도가 목적하는 값 미만으로 저하되기 때문에, 소스가 처리물(S)의 증착 위치에 도달하는 확율이 원하는 값보다 작아지게 된다.

소스 분사홀(312)은 처리홀(230)을 높이방향으로 교차하는 중심축(L1)과 60° 내지 70°의 각도를 이루며 챔버부(200)의 내부를 경사지게 관통하여 형성될 수 있다. 이때, 소스 분사홀(312)의 각도(θ)는 소스 분사홀(312)과 평행한 방향으로 소스 분사홀(312)의 단부 중앙부를 지나는 중심선(L2)과 처리홀(230)의 중심부를 높이방향으로 지나는 중심선(L1) 사이의 각도(θ)이다.

소스 분사홀(312)의 각도(θ)는 소스의 여러 유동 특성들 중 소스 유동 속도와 밀접하게 관련된다. 소스 분사홀(312)의 각도가 60° 미만일 경우, 소스 분사홀(312)의 단부에서의 소스 유동 속도가 목적하는 속도보다 작아지게 되어, 소스가 처리물(S)의 증착 위치에 도달하지 못한다. 소스 분사홀(312)의 각도(θ)가 60° 이상일 경우, 소스의 유동 속도가 목적하는 값으로 형성될 수 있다. 한편, 소스 분사홀(312)의 연장 길이는 소스의 안정적은 유동 형성을 위하여 소정 값으로 고정되기 때문에, 소스 분사홀(312)의 각도(θ)가 70°를 초과하는 경우, 챔버몸체(210)의 두께가 원하는 두께보다 커지게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 소스 분사홀(312)의 각도(θ)를 60° 내지 70°의 각도로 형성하여, 챔버몸체(210)의 두께를 원하는 두께보다 증가시키지 않으면서, 소스의 유동 속도를 목적하는 속도까지 증가시켜 처리홀(230)의 내부로 분사할 수 있다. 이로부터, 소스가 처리물(S)의 증착 위치에 도달할 확율이 높아지게 되어, 적은 양의 소스로도 효과적인 증착이 가능하다.

소스 분사홀(312)의 단부 높이, 내경 및 각도를 상술한 구조로 형성함에 따라, 소스가 처리물(S)의 증착 위치에 도달하는 확율이 원하는 값의 범위에 도달하는 것을 만족시킴과 함께, 챔버부(200)의 전체 두께(h1)를 감소시킬 수 있다.

예를 들어, 챔버부(200)의 종래 두께가 9.4㎜일 경우, 최대 7.1㎜로 두께를 감소시킬 수 있다. 즉, 렌즈의 높이와 같은 옵틱 설계의 변경 없이, 챔버부(200)를 지지부(100) 예컨대 0.3T의 얇은 두께로 형성된 스테이지 글라스로부터 2.3㎜ 만큼 더 이격시킬 수 있다. 이로부터 고온의 챔버부(200)에 의한 스테이지 글라스의 열적 손상을 방지할 수 있다.

상기와 같이 형성되는 소스 분사홀(312)은 처리홀(230)의 단부의 중심부측으로 하향 경사지게 형성되며, 처리홀(230)의 단부의 중심부에 회전 대칭하도록 형성될 수 있다. 이에, 처리홀(230)의 내부로 균일하게 소스를 분사하여, 기존에 사용되던 소스의 양을 절반으로 줄여 사용하더라도 막의 효율적인 증착을 가능하게 하는 효과가 있다.

소스 공급부(310)는 소스 공급라인(311)에 연결되어 막을 증착하기 위한 소스를 공급하는 역할을 한다. 소스 공급부(310)는 적어도 하나 이상의 소스를 저장하는 소스 공급원(미도시)과, 소스의 운반을 위한 캐리어 가스를 저장하는 캐리어 가스 공급원(미도시)과, 각각의 공급을 조절하는 유량 제어기 및 제어 밸브를 포함할 수 있다. 소스 공급원(미도시)에는 소스 예컨대 메탈 소스를 원활하게 기화시키도록 소정의 가열수단(미도시) 예컨대 열선이 제공될 수 있고, 메탈 소스는 기체 상태로 가열되어 캐리어 가스 예컨대 아르곤 가스 등의 불활성 가스에 의하여 소스 공급라인(311)으로 운반될 수 있다.

소스 공급부(310)에서 소스 공급라인(311)을 거쳐 처리홀(230)의 내부로 공급되는 메탈 소스는 코발트 소스를 포함할 수 있다. 코발트 소스는 예컨대 텅스텐 소스에 비하여 가격이 저렴하고, 기화에 필요한 온도가 낮은 장점이 있다.

레이저부(510)는 챔버부(200)의 상측으로 이격 배치되며, 처리공간(10)으로 레이저를 조사 가능하도록 처리공간(10)으로 조사되는 레이저를 생성하는 역할을 한다. 레이저부(510)는 챔버(200)의 윈도우(240)를 통해 노출된 처리물(S)의 결함 위치에 레이저를 조사하여 배선을 커팅하거나, 소스 분위기에서 배선이 형성될 부분에 열 에너지를 공급함으로써 국부적으로 결함 위치에 메탈 소스가 막으로 증착되도록 한다. 이러한 레이저부(510)는 펄스 레이저 또는 연속 레이저를 이용할 수 있고, 리페어 작업에 따라서 출력이 가변될 수 있도록 구성될 수 있다.

광학부(520)는 레이저부(510)와 챔버부(200) 사이에 배치되어 레이저부(510)에서 조사된 레이저의 광로와 초점을 조절한다. 이러한 광학부(520)는 레이저의 진행 방향을 제어하는 레이저 진행 방향 제어부(미도시), 레이저의 입사각을 증가시키는 레이저 유효 영역 확장부(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 광학부(520)는 처리물(S)의 상태를 모니터링하는 모니터링부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 레이저 진행 방향 제어부는 레이저를 소정의 방향으로 반사시킴으로써 레이저의 진행 방향을 바꿀 수 있는 적어도 하나의 회전 가능한 미러(mirror)를 포함할 수 있다. 레이저 진행 방향 제어부를 이용함으로써 증착 장치 전체를 이동시키지 않고도 처리물(S)에서 레이저가 조사되는 영역을 이동시킬 수 있다. 레이저 유효 영역 확장부는 적어도 두 개의 굴곡 렌즈(미도시)를 이용하여 레이저를 굴절시킴으로써 대물 렌즈에 대한 레이저의 입사각을 증가시키는 기능을 수행할 수 있으며, 이에 따라 리페어 장치 전체를 이동시키지 않고도 레이저가 조사될 수 있는 영역(레이저 유효 영역)을 확장시키는 기능을 수행하게 된다. 모니터링부는 처리물(S)의 원하는 영역을 촬영하고 해당 영역의 막 형성 여부를 판별함으로써 처리물(S)의 결함 및 리페어 상태를 모니터링하는 기능을 수행한다.

한편, 화학기상증착 방식을 이용한 막의 증착 시에 옵틱 설계가 최적화됨에 따라 레이저부(510)와 광학부(520)의 높이는 지지부(100)에 놓여진 처리물(S) 상부면을 기준으로 하여 일정 높이에 놓이도록 결정된다. 이처럼 레이저부(510)와 광학부(520)의 높이가 일정하게 유지되는 상태에서, 소스 분사홀(312)의 구조를 앞서 설명한 바와 같이 개선하면, 옵틱 설계에 영향을 주지 않고 챔버부(200)의 두께를 줄일 수 있고, 이에 챔버부(200)의 일면과 지지부(100) 사이의 거리를 증가시킬 수 있어, 지지부(100)를 챔버부(200)의 고온으로부터 보호할 수 있다.

또한, 표시장치용 유리 기판의 두께가 점차 감소되는 추세에 따라, 막의 증착 시에 더욱 열에 민감하기 때문에, 온도 관리가 매우 중요하다. 본 발명의 실시 예에서는 챔버부(200)의 일면과 지지부(100) 사이의 거리를 증가시키고, 기존 기화온도가 약 75℃인 텅스텐 소스 대신에 기화온도가 상대적으로 낮은 약 35℃인 코발트 소스를 사용하기 때문에, 처리 대상의 기판을 챔버부(200)의 고온으로부터 보호할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치는 상술한 구성부들에 더하여 복수개의 퍼지가스 공급라인(321)과, 이에 연결된 퍼지가스 공급부(320)를 포함할 수 있다. 이에 대응하도록 챔버몸체(210)의 일면에는 예컨대 고리 형상의 퍼지가스 분사면(262)이 처리홀(230)의 외측을 둘러 감아 형성될 수 있다. 또한, 연결부(220)의 타면에는 복수개의 퍼지가스 공급홀(252a, 252b)이 형성될 수 있다.

복수개의 퍼지가스 공급라인 중 제1퍼지가스 공급라인(321a)은 복수개의 퍼지가스 공급홀 중 제1퍼지가스 공급홀(252a)을 관통하여 챔버부(200)의 내부로 연장될 수 있다. 제1퍼지가스 공급라인(321a)에는 윈도우용 퍼지가스 공급실(321c)이 제공될 수 있다. 윈도우용 퍼지가스 공급실(321c)은 처리홀(230)의 외측 상부를 둘러 감아 챔버몸체(210) 내부에 예컨대 고리 형상으로 형성될 수 있다. 제1퍼지가스 공급라인(321a)은 윈도우용 퍼지가스 공급실(321c)에 연결될 수 있다. 제1퍼지가스 공급라인(321a)의 출구부는 윈도우용 퍼지가스 공급실(321c)로부터 처리홀(230)의 내부 상측을 향하도록 챔버몸체(210)를 관통하여 형성될 수 있으며, 처리홀(230)의 내부 상측에서 개방될 수 있다.

제1퍼지가스 공급라인(321a)은 처리홀(230)의 내측 상부로 퍼지가스 예컨대 아르곤 가스 등을 포함하는 불활성 가스 또는 질소 가스를 공급하여 윈도우(240)의 하부면에 메탈 소스의 막이 증착되는 것을 방지하는 역할을 하고, 윈도우(240)의 하부면에 메탈 소스가 일부 증착되더라도 이를 즉시 퍼지가스의 분사 압력을 이용하여 제거하는 역할을 한다. 이로부터 윈도우(240)의 하부면을 청정한 상태로 유지할 수 있으며, 따라서, 레이저가 원도우(240)를 원활하게 통과하여 처리물의 일면에 안정적으로 조사될 수 있다.

복수개의 퍼지가스 공급라인 중 제2퍼지가스 공급라인(321b)은 복수개의 퍼지가스 공급홀 중 제2퍼지가스 공급홀(252b)을 관통하여 챔버부(200)의 내부로 연장 형성되며, 제2퍼지가스 공급라인(321b)의 출구부(321e)는 챔버부(200)의 일면에서 소스 공급실(311a)의 외측을 둘러 감아 위치할 수 있다.

제2퍼지가스 공급라인(321b)은 질소 가스나 불활성 가스 예컨대 아르곤 가스를 처리공간(10)의 외측에 분사하여 예컨대 에어 커튼을 형성하는 역할을 한다. 제2퍼지가스 공급라인(321b)에는 퍼지가스 공급실(321d)이 제공될 수 있고, 퍼지가스 공급실(321d)은 소스 공급실(311a)의 외측을 둘러 감아 챔버몸체(210)의 내부에서 링 형상으로 형성될 수 있다. 제2퍼지가스 공급라인(321b)은 챔버몸체(210)의 내부에서 퍼지가스 공급실(321d)로 연결될 수 있고 제2퍼지가스 공급라인(321b)의 출구부(321e)는 퍼지가스 공급실(321d)에서 챔버몸체(210)의 일면을 향하는 방향으로 챔버몸체(210)를 관통하여 퍼지가스 분사면(262)의 복수의 위치에서 하측으로 개방될 수 있다.

퍼지가스 공급부(320)는 퍼지가스 공급라인(321)에 연결되어 퍼지가스를 공급하는 역할을 하며, 내부에 퍼지가스가 저장되는 퍼지가스 공급원(미도시), 퍼지가스 공급원의 공급을 조절하는 유량 제어기(미도시) 및 제어 밸브(미도시)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치는 상술한 구성부들에 더하여 적어도 하나 이상의 배기라인 및 적어도 하나 이상의 배기부를 포함할 수 있다. 이에 대응하여, 챔버몸체(210)의 일면에는 예컨대 고리 형상의 제1 배기면(261)이 퍼지가스 분사면(262)의 내측에서 처리홀(230)의 외측을 둘러 감아 형성될 수 있다. 또한, 챔버몸체(210)의 일면에는 예컨대 링 형상의 제2 배기면(263)이 퍼지가스 분사면(262)의 외측을 둘러 감아 형성될 수 있다. 또한, 연결부(220)의 타면에는 제1배기홀(253a) 및 제2배기홀(253b)이 형성될 수 있다.

복수의 배기라인은 제1 배기라인(411) 및 제2 배기라인(421)을 포함할 수 있고, 제1 배기라인(411)은 제1배기홀(253a)을 관통하여, 챔버부(200)의 내부로 연장되어 형성되며, 입구부(411b)가 챔버부(200)의 일면(211)에서 제2퍼지가스 공급라인(321b)의 출구부(321e)의 내측을 둘러 감아 위치할 수 있다. 제2 배기라인(421)은 제2배기홀(253b)을 관통하여 챔버부(200)의 내부로 연장 형성되며, 이의 입구부(421b)는 챔버부(200)의 일면(211)에서 제2퍼지가스 공급라인(321b)의 출구부(321e)의 외측을 둘러 감아 위치할 수 있다.

제1 배기라인(411)은 처리물(S)에 막이 증착되는 동안 처리공간(10)의 내부에서 생성되는 반응물, 생성물 및 미반응물 중 적어도 하나를 처리공간(10)으로부터 배기하는 역할을 한다. 제2 배기라인(421)은 에어 커튼을 형성하도록 처리물(S)에 분사되는 퍼지가스를 퍼지가스 분사면(262)의 외측에서 배기하는 역할을 한다.

제1 배기라인(411)에는 제1 배기실(411a)이 제공될 수 있고, 제2 배기라인(421)에는 제2 배기실(421a)이 제공될 수 있다. 제1 배기실(411a)은 퍼지가스 공급실(321d)의 내측에서 소스 공급실(311a)의 외측을 둘러 감아 챔버몸체(210)의 내부에 예컨대 링 형상으로 형성될 수 있으며, 제2 배기실(411b)은 퍼지가스 공급실(321d)의 외측을 둘러 감아 챔버몸체(210)의 내부에 예컨대 링 형상으로 형성될 수 있다.

제1 배기라인(411)은 제1 배기실(411a)의 일측에 연결될 수 있고, 제1 배기라인(411)의 출구부(411b)는 제1 배기실(411a)에서 챔버몸체(210)의 일면을 향하는 방향으로 챔버몸체(210)를 관통하여 제1 배기면(261)의 복수의 위치에서 하측으로 개방될 수 있다. 제2 배기라인(421)은 제2 배기실(421a)의 일측에 연결될 수 있고, 제2 배기라인(421)의 출구부(421b)는 제2 배기실(421a)에서 챔버몸체(210)의 일면을 향하는 방향으로 챔버몸체(210)를 관통하여 제2 배기면(263)의 복수의 위치에서 하측으로 개방될 수 있다.

배기부 예컨대 배기 펌프 또는 진공 펌프는 제1 배기부(410) 및 제2 배기부(420)을 포함할 수 있으며, 제1 배기부(410)는 복수의 배기라인 중 제2퍼지가스 공급라인(321b)의 퍼지가스 공급실(321d) 내측에서 처리홀(230)을 둘러 감아 위치하는 제1 배기라인(411)의 제1 배기실(411a)에 연결될 수 있다. 제2 배기부(420)는 복수의 배기라인 중 제2퍼지가스 공급라인(321b)의 퍼지가스 공급실(321d) 외측을 둘러 감아 위치하는 제2 배기라인(421)의 제2 배기실(421a)에 연결될 수 있다. 이들 배기부에 의하여 처리물(S)에 막을 증착하는 과정에서 발생하는 반응물, 생성물 및 미반응물 등의 여러 물질이 대기 중으로 배기되지 않고 장치로 포집될 수 있다.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 처리홀 및 소스 분사홀 내부의 소스 유동 상태를 보여주는 그래프이다. 이때, 도 6 내지 도 9 각각은 도 2의 B-B'부분의 단면 구조에서, 처리홀 및 소스 분사홀 내부의 기류 해석 결과를 각각 보여주는 그래프이다. 한편, 도 6 내지 도 9 각각의 그래프에서 벡터들이 향하는 방향은 각 위치에서의 소스 유동 방향을 의미하고, 벡터들이 나타내는 색은 각 위치에서의 소스 유동 속도를 의미한다. 이때, 도 6 내지 도 9 각각의 그래프에서는 벡터들의 색이 빨간색에 가까울수록 해당하는 위치에서의 유동 속도가 빠른 것을 의미하고, 파란색에 가까울수록 해당하는 위치에서의 유동 속도가 느린 것을 의미한다.

예컨대, 소스 분사홀의 내부의 소스 유동이 빨간색 내지 노란색으로 표시되는 경우 소스의 유동이 처리홀의 단부의 중심부측으로 원활하게 유도되어 소스가 증착 위치로 도달하는 확율이 높아진다. 만약, 도면에서, 소스 분사홀의 내부의 소스 유동이 파란색으로 표시될 경우에는 소스의 유동이 처리홀의 단부의 가장자리부측으로 휘어지게 되어 소스가 증착 위치로 도달하는 확율이 낮아진다.

이하에서는 각각의 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 처리홀 및 소스 분사홀 내부에서의 소스 유동 상태를 해석하여 도출된 각각의 결과를 설명한다. 이때, 이하에서 설명되는 소스 분사홀 구조의 구체적인 예시들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.

먼저, 도 2 및 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 처리홀 및 소스 분사홀 내부에서의 소스 유동 상태를 해석하여 도출된 결과를 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치 구조를 모델링하여 소정의 해석 프로그램 상에 마련한다. 이때, 소스 분사홀의 내경은 1㎜의 조건으로 모델링되고, 단부 위치는 1.25㎜의 조건으로 모델링되며, 각도는 65°의 조건으로 모델링된다. 이후, 처리홀의 직동부에 소스를 소정의 유량으로 공급하고 처리홀의 확장부에 퍼지가스를 소정의 유량으로 공급하며, 소정의 해석 조건으로 처리홀 및 소스 분사홀 내부의 기류 해석을 실시하고, 이로부터 도출된 기류 해석 결과를 도 6에 그래프로 도시하였다.

만약, 소스 분사홀 내부에서 소스의 유동 속도가 충분하지 않을 경우, 소스의 유동이 처리홀의 단부의 중심부측으로 유도되지 않고 배기라인의 입구부측으로 급격하게 휘기 때문에, 소스가 증착 위치에 도달하지 못한다.

그러나, 도 6을 보면, 소스 분사홀 내부에서 소스의 유동 속도가 소정의 범위로 형성되며 유동의 휨이 방지되어, 그래프에 보여지듯이, 증착 위치(Deposition Position)에 정확하고 안정적으로 도달함을 확인할 수 있다.

상기한 해석 결과에 따르면, 본 발명의 실시 예에서는 처리공간 내의 증착 위치로 소스가 용이하게 도달할 수 있음을 확인할 수 있다.

다음으로, 도 2 및 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 처리홀 및 소스 분사홀 내부에서의 소스 유동 상태를 해석하여, 도출된 결과를 설명한다. 이후, 그 결과를 도 6과 대비하여, 소스 분사홀의 단부 위치의 변화에 따른 처리홀 및 소스 분사홀 내부에서의 소스 유동 상태의 변화를 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치 구조를 모델링하여 소정의 해석 프로그램 상에 마련한다. 이때, 소스 분사홀의 내경은 1㎜의 조건으로 모델링되고, 단부 위치는 0.83㎜의 조건으로 모델링되며, 각도는 65°의 조건으로 모델링된다. 이후, 처리홀의 직동부에 소스를 소정의 유량으로 공급하고 처리홀의 확장부에 퍼지가스를 소정의 유량으로 공급하며, 소정의 해석 조건으로 처리홀 및 소스 분사홀 내부의 기류 해석을 실시하고, 이로부터 도출된 기류 해석 결과를 도 7에 그래프로 도시하였다.

도 7을 보면, 소스 분사홀 내부에서 소스의 유동 속도가 소정의 범위로 형성되며 유동의 휨이 방지되어, 그래프에 보여지듯이, 처리물(S)의 증착 위치에 정확하고 안정적으로 도달함을 확인할 수 있다.

또한, 도 7에서 보여지는 기류 해석 결과와 도 6에서 보여지는 기류 해석 결과를 대비하여 보면, 소스 분사홀의 단부 위치가 높아짐에 따라 소스의 유동 속도가 빨라지게 되어, 도 7의 경우보다 도 6의 경우에서, 소스가 처리공간 내의 증착 위치에 더욱 용이하게 도달함을 확인할 수 있다.

다음으로, 도 2 및 도 8을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 처리홀 및 소스 분사홀 내부에서의 소스 유동 상태를 해석하여, 도출된 결과를 설명한다. 이후, 그 결과를 도 6과 대비하여, 소스 분사홀의 내경 및 단부 위치의 변화에 따른 처리홀 및 소스 분사홀 내부에서의 소스 유동 상태의 변화를 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치 구조를 모델링하여 소정의 해석 프로그램 상에 마련한다. 이때, 소스 분사홀의 내경은 0.75㎜의 조건으로 모델링되고, 단부 위치는 1.35㎜의 조건으로 모델링되며, 각도는 65°의 조건으로 모델링된다. 이후, 처리홀의 직동부에 소스를 소정의 유량으로 공급하고 처리홀의 확장부에 퍼지가스를 소정의 유량으로 공급하며, 소정의 해석 조건으로 처리홀 및 소스 분사홀 내부의 기류 해석을 실시하고, 이로부터 도출된 기류 해석 결과를 도 8에 그래프로 도시하였다.

도 8을 보면, 소스 분사홀 내부에서 소스의 유동 속도가 소정의 범위로 형성되며 유동의 휨이 방지되어, 그래프에 보여지듯이, 처리물(S)의 증착 위치에 정확하고 안정적으로 도달함을 확인할 수 있다.

또한, 도 8에서 보여지는 기류 해석 결과와 도 6에서 보여지는 기류 해석 결과를 대비하여 보면, 소스 분사홀의 단부 위치가 높아짐에 따라, 그리고 소스 분사홀의 내경이 작아짐에 따라, 소스의 유동 속도가 더욱 빨라지게 되어, 도 6의 경우보다 도 8의 경우에서, 소스가 처리공간 내의 증착 위치에 더욱 용이하게 도달함을 확인할 수 있다.

한편, 도 7 및 도 6 간의 대비 결과와, 도 8 및 도 6 간의 대비 결과를 함께 비교하여 볼 때, 소스 분사홀의 내경이 작아짐에 따라 소스의 유속이 더욱 증가하여 처리공간 내의 증착 위치에 더욱 용이하게 도달함을 확인할 수 있다.

다음으로, 도 2 및 도 9를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 처리홀 및 소스 분사홀 내부에서의 소스 유동 상태를 해석하여, 도출된 결과를 설명한다. 이후, 그 결과를 도 8과 대비하여, 소스 분사홀의 각도 및 단부 위치의 변화에 따른 처리홀 및 소스 분사홀 내부에서의 소스 유동 상태의 변화를 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치 구조를 모델링하여 소정의 해석 프로그램 상에 마련한다. 이때, 소스 분사홀의 내경은 0.75㎜의 조건으로 모델링되고, 단부 위치는 0.603㎜의 조건으로 모델링되며, 각도는 60°의 조건으로 모델링된다. 이후, 처리홀의 직동부에 소스를 소정의 유량으로 공급하고 처리홀의 확장부에 퍼지가스를 소정의 유량으로 공급하며, 소정의 해석 조건으로 처리홀 및 소스 분사홀 내부의 기류 해석을 실시하고, 이로부터 도출된 기류 해석 결과를 도 9에 그래프로 도시하였다.

도 9을 보면, 소스 분사홀 내부에서 소스의 유동 속도가 소정의 범위로 형성됨을 볼 수 있고, 소스가 상기의 유동 속도의 범위에서 유동의 휨이 방지되어, 그래프에 보여지듯이, 처리물(S)의 증착 위치에 정확하고 안정적으로 도달함을 확인할 수 있다.

도 9에서 보여지는 기류 해석 결과와, 도 8에서 보여지는 기류 해석 결과를 대비하여 보면, 소스 분사홀의 단부 위치가 높아짐에 따라, 그리고 소스 분사홀의 각도가 커짐에 따라, 소스의 유동 속도가 더욱 빨라지게 되어, 도 9의 경우보다 도 8의 경우에서, 소스가 처리공간 내의 증착 위치에 더욱 용이하게 도달함을 확인할 수 있다.

상기의 해석 결과들을 종합하여 보면 소스 분사홀(312)의 단부 높이 및 단부 내경과, 소스 분사홀(312)의 각도는 소스의 유동 속도의 형성과 밀접하게 연관됨을 확인할 수 있다. 예컨대 소스 분사홀의 단부 높이(h2)가 높아짐에 따라 소스 분사홀 내부에서 소스의 유속이 증가하여 소스가 증착 위치에 도달할 확율이 높아짐을 확인할 수 있다. 또한, 소스 분사홀의 단부 내경(d2)이 작아짐에 따라 소스 분사홀 내부에서 소스의 유속이 증가하여 소스가 증착 위치에 도달할 확율이 높아짐을 확인할 수 있다. 또한, 소스 분사홀의 각도(θ)가 증가함에 따라 소스 분사홀 내부에서 소스의 유속이 증가하여 소스가 증착 위치에 도달할 확율이 높아짐을 확인할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 소스 분사홀의 구조를 위에서 상세하게 설명한 바와 같이 각각의 수치 한정 조건들로 하여 장치의 기구 설계시에 장치의 구조를 구성함으로써, 처리공간으로 최적화된 소스의 유동을 유도할 수 있다. 이로부터, 처리홀의 내부 및 처리공간의 내부에서 소스의 유동을 최적화하여 막의 증착 효율을 향상시킬 수 있고, 소스의 사용량을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 소스 분사홀의 구조를 위에서 상세하게 설명한 바와 같이 각각의 수치 한정 조건들로 하여 장치의 기구 설계시에 장치의 구조를 구성함으로써, 챔버부의 전체 두께를 감소시킬 수 있다. 이로부터, 챔버부의 높이를 유지하면서, 지지부 및 처리 대상 기판으로부터 챔버부의 일면을 충분히 이격시킬 수 있고, 이에 지지부 및 처리 대상 기판의 열 손상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 기존 기화온도가 약 75℃인 텅스텐 소스 대신에 기화온도가 상대적으로 낮은 약 35℃인 코발트 소스를 사용하기 때문에 대상의 기판을 챔버부의 고온으로부터 보호할 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 본 발명의 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100: 지지부 200: 챔버부
230: 처리홀 230A: 직동부
311: 소스 공급라인 312: 소스 분사홀

Claims

대기 중에 지지되는 처리물에 막을 증착하는 장치로서,
대기 중에 배치되며, 상기 처리물을 마주보는 일면에 처리홀이 형성되고, 상기 처리물과의 사이에 처리공간을 제공하는 챔버부;
상기 챔버부의 내부로 연장되는 소스 공급라인; 및
단부가 상기 처리홀의 내주면에서 개방되고, 상기 챔버부의 내부로 연장되어 상기 소스 공급라인에 연결되는 복수개의 소스 분사홀;을 포함하고,
상기 소스 공급라인은 복수개로 구비되어 상기 챔버부의 내부로 각각 연장되고, 상기 챔버부의 내부에서 상기 처리홀의 외측을 둘러 감아 형성된 소스 공급실에 각각 연결되며,
상기 소스 공급실에 상기 복수개의 소스 분사홀이 각각 연결되는 증착 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 처리홀은,
상기 챔버부의 일면을 높이방향으로 관통하여 연장되고, 하측으로 개방되어 상기 처리공간의 상부에 연결되며, 높이방향으로 내경이 동일한 직동부; 및
상기 직동부의 상부에서 상기 챔버부의 내부를 높이방향으로 관통하여 형성되고, 상측으로 갈수록 내경이 커지는 확장부;를 포함하고,
상기 직동부의 내주면 세 위치에 상기 소스 분사홀의 단부가 위치하는 증착 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 소스 분사홀은 상기 챔버부의 일면과 접하는 상기 처리홀의 단부로부터 높이방향으로 이격되어 단부가 형성되는 증착 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 소스 분사홀은 상기 처리홀의 단부의 중심부측으로 하향 경사지게 형성되며, 상기 처리홀의 단부의 중심부에 회전 대칭하는 증착 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 소스 분사홀은 상기 처리홀의 단부 내경의 0.1 배 내지 0.6 배의 크기로 내경이 형성되는 증착 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 소스 분사홀은 0.5㎜ 내지 3㎜ 의 크기로 내경이 형성되는 증착 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 소스 분사홀은 상기 처리홀의 단부에서 0.5㎜ 내지 2㎜ 의 높이로 단부가 형성되는 증착 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 소스 분사홀은 상기 처리홀을 높이방향으로 교차하는 중심축과 60° 내지 70°의 각도를 이루며 상기 챔버부의 내부를 경사지게 관통하는 증착 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 챔버부의 내부로 연장되어 형성되고, 출구부가 상기 챔버부의 일면에서 상기 처리홀의 외측을 둘러 감아 위치하는 퍼지가스 공급라인;을 더 포함하는 증착 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 챔버부의 내부로 연장되어 형성되며, 입구부가 상기 챔버부의 일면에서 상기 퍼지가스 공급라인의 내측과 외측 중 적어도 하나를 둘러 감아 위치하는 배기라인;을 더 포함하는 증착 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 처리공간으로 레이저를 조사 가능하도록 형성되는 레이저부;
상기 소스 공급라인에 연결되는 소스 공급부;
상기 퍼지가스 공급라인에 연결되는 퍼지가스 공급부; 및
상기 배기라인에 연결되는 적어도 하나의 배기부;를 포함하는 증착 장치.