KR101031315B1 - 기판 처리 시스템 - Google Patents

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에이피시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 챔버의 외측으로 이탈 가능하며 승하강이 가능한 노즐부가 마련된 가스 분사 장치를 구비하는 증착 장치와, 기판 상에 형성된 박막층을 결정화하고, 챔버의 외측으로 이탈 가능한 결정화 유도부를 구비하는 결정화 장치를 포함한다.
따라서, 본 발명에 의하면 공정 가스를 제공하는 노즐부를 승하강 가능하도록 제작하여, 공정 조건에 따라 기판과 노즐부 사이의 이격 거리를 조절함으로써, 증착 속도 및 막 두께 등의 조건을 제어할 수 있다.
또한, 공정이 종료된 후, 가스 분사 장치 및 결정화 유도부를 각 챔버의 외측으로 완전히 이탈시킴으로써, 챔버 내부의 유지 보수는 물론 가스 분사 장치 및 결정화 유도부의 유지 보수를 용이하게 수행할 수 있다.
기판, 처리, 증착, 결정화, 레이저, 화학 기상 증착, 레이저 반응성 증착

Description

기판 처리 시스템{Substrate processing system}
본 발명은 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 기판과 노즐부 사이의 이격 거리를 조절할 수 있고, 챔버 내부의 유지 보수를 용이하게 실시할 수 있는 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
태양 전지(Solar Cell)는 절연상 기판 상에 버퍼층(예를 들어 SiNx)을 형성하고, 버퍼층 상에 실리콘층을 형성하여 제작한다. 이를 위해, 기판 상에 버퍼층(예를 들어 SiNx)을 형성하기 위한 증착 장치와, 버퍼층(SiNx층)을 재결정화하여 실리콘층을 형성하기 위한 결정화 장치가 필요하다. 이때, 버퍼층을 형성하는 증착 장치는 챔버 내에 설치되어 기판을 안치하는 기판 안치부와, 기판 안치부의 상측에 대응 배치되어 공정 가스를 분사하는 노즐부와, 기판 안치부의 하측에 대응 배치되어 기판을 가열하는 가열부를 포함한다. 이에, 가열부를 이용하여 기판을 가열하고 노즐부를 통해 기판 상에 공정 가스를 분사하면 기판 상에 버퍼층이 형성된다. 이때, 노즐부와 기판 사이의 이격 거리에 따라 증착속도, 버퍼층의 막질 및 두께 등이 달라지게된다. 하지만, 종래의 증착 장치의 경우, 노즐부를 승하강시키는 별도의 승하강부가 마련되지 않아, 기판과 노즐부 사이의 이격 거리를 조절할 수 없었 다.
또한, 결정화 장치는 챔버 내에 설치되어 기판을 안치하는 기판 안치부와, 기판 안치부와 대응 배치되어 버퍼층을 재결정화 하는 결정화 유도부를 포함한다. 이에, 버퍼층이 형성된 기판은 결정화 장치로 이동되어 결정화 유도부를 통해 재결정화됨으로써 실리콘층을 형성한다.
버퍼층을 형성하는 증착 장치와 버퍼층을 재결정화 하여 실리콘 층을 형성하는 결정화 장치의 챔버는 챔버 본체와 상부 커버로 분리 제작된다. 그리고 상기 상부 커버를 개폐 가능하게 구성되는 것이 일반적이다. 이때, 챔버의 외부에 상부 커버를 개폐할 수 있도록 하는 개폐수단을 구비하고, 그 개폐 수단에 의하여 상부 커버를 개폐한다. 개폐 수단에는 상부 커버를 수직 방향으로 들어올릴 수 있는 수직 방향 구동부와, 상부 커버를 수평 방향으로 이동시킬 수 있는 수평 방향 구동부가 마련된다. 이에, 수직 방향 구동부를 이용하여 상부 커버를 소정 높이로 들어 올린 후, 수평 구동부를 이용하여 상부 커버를 수평 방향으로 이동시킨다. 이와 같이 공정 챔버의 상부 커버를 개폐시켜 챔버의 내부와 챔버 내부에 배치된 노즐부 및 결정화 유도부를 보수하는 작업을 실시한다.
하지만 최근 기판이 대형화되면서 챔버의 크기가 급격하게 대형화 되고 있다. 이에, 부피가 큰 대형 챔버의 상부 커버를 들어올릴 때 그 불안정성이 증가하여 챔버 내부의 유지 보수 작업이 매우 어려워지는 문제점이 있다. 또한, 공정이 종료된 후에도 노즐부 및 결정화 유도부가 여전히 챔버 내부에 위치하기 때문에 작업자가 챔버 내부에 배치된 노즐부 및 결정화 유도부를 보수하는데 어려움이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 노즐부와 기판 사이의 이격 거리를 조절하여 공정 높이를 제어할 수 있고, 공정이 종료된 후 작업자가 챔버의 내부, 가스 분사 장치 및 결정화 유도부를 효율적으로 보수할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 기판 처리 시스템은 내부 공간을 가지며 상부에 제 1 관통홀을 포함하는 챔버와, 상기 제 1 관통홀에 설치되어 승하강이 가능하고, 상기 챔버 내에 위치하는 기판 상에 공정 가스를 분사하는 가스 분사 장치와, 상기 제 1 관통홀의 상측으로 승강된 가스 분사 장치를 상기 제 1 관통홀 영역의 외측으로 이동시키는 슬라이드 모듈을 포함한다.
본 발명에 따른 기판 처리 시스템은 내부 공간을 가지며 상부에 제 1 관통홀을 포함하는 챔버와, 상기 제 1 관통홀에 설치되어 승하강이 가능하고, 상기 챔버 내에 위치하는 기판 상에 공정 가스를 분사하는 가스 분사 장치와, 상기 가스 분사 장치는 공정 가스를 분사하는 노즐부를 포함하며, 상기 노즐부는 승하강이 가능하도록 제작된다.
상기 가스 분사 장치는 제 1 관통홀에 탈착 가능하도록 배치되는 가스 몸체부와, 상기 가스 몸체부 내에 마련되며, 적어도 하나의 공정 가스 노즐, 커튼 가스 노즐, 배기홈 및 냉각 유로를 포함하는 노즐부와, 상기 가스 몸체부를 제 1 관통홀 의 상측 또는 하측으로 승하강시키는 몸체 이동부를 포함한다.
상기 가스 분사 장치는 제 1 관통홀에 탈착 가능하도록 배치되는 가스 몸체부와, 상기 가스 몸체부 내에 마련되며, 적어도 하나의 공정 가스 노즐, 커튼 가스 노즐, 배기홈 및 냉각 유로를 포함하는 노즐부와, 상기 가스 몸체부 내에 마련된 노즐부를 승하강시키는 노즐 이동부와, 상기 가스 몸체부를 제 1 관통홀의 상측 또는 하측으로 승하강시키는 몸체 이동부를 포함한다.
상기 노즐 이동부는 상기 가스 몸체부에 장착되어 노즐부와 연결된다.
상기 슬라이드 모듈은 상기 제 1 관통홀의 상측에 이격되도록 배치된 수평이동부와, 상기 챔버에 결합되어 상기 수평이동부를 지지하는 지지부를 포함한다.
상기 공정 가스가 분사되는 공간에 레이저 빔을 조사하는 빔 공급부를 포함한다.
상기 챔버의 내부 공간에는 기판이 안치되는 기판 안치부와, 상기 챔버의 내부 공간에 위치하여 상기 기판 안치부를 전후 방향으로 이동시키는 기판 이송부를 포함하고, 상기 제 1 관통홀과 대향하도록 제 2 관통홀이 위치하며, 상기 제 2 관통홀에는 가열부가 삽입 장착된다.
본 발명에 따른 기판 처리 시스템은 내부 공간을 가지며 상부에 관통홀이 형성된 챔버와, 상기 관통홀에 설치되어 승하강이 가능하고, 상기 챔버 내에 위치하는 기판 상의 박막층을 결정화하는 결정화 유도부와, 상기 관통홀의 상측으로 승강된 결정화 유도부를 상기 관통홀 영역의 외측으로 이동시키는 슬라이드 모듈을 포함한다.
상기 결정화 유도부는 상기 챔버의 관통홀에 탈착 가능하도록 배치되는 결정화 몸체부와, 상기 결정화 몸체부의 양 가장자리에 마련되어 상기 결정화 영역에 열원을 공급하는 제 1 및 제 2 가열 수단과, 상기 결정화 몸체부를 관통홀의 상측 또는 하측으로 이동시키는 몸체 이동부를 포함한다.
상기 챔버의 내부 공간에는 기판이 안치되는 기판 안치부와, 상기 챔버의 내부 공간에 위치하여 상기 기판 안치부를 전후 방향으로 이동시키는 기판 이송부를 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 가열 수단은 상기 결정화 몸체부의 바닥면에 대하여 경사지도록 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 가열 수단으로 램프 히터를 사용한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 공정 가스를 제공하는 노즐부를 승하강 가능하도록 제작하여, 기판과 노즐부 사이의 이격 거리를 조절할 수 있다. 이로 인해, 공정 조건에 따라 기판과 노즐부 사이의 이격 거리를 조절함으로써, 증착 속도 및 막 두께 등의 조건을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 공정이 종료된 가스 분사 장치 및 결정화 유도부를 각 챔버의 외측으로 완전히 이탈시킴으로써, 챔버 내부의 유지 보수는 물론 가스 분사 장치 및 결정화 유도부의 유지 보수를 용이하게 수행할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 블록도이다. 도 2 내지 도 6은 일 실시예에 따른 증착 장치를 설명하기 위한 단면 개념도 들이다. 도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 결정화 장치를 설명하기 위한 단면 개념도들이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 시스템은 화학 기상 증착과 레이저에 의한 반응성 증착을 통해 기판(10) 상에 적어도 2층의 박막을 연속적으로 동시에 증착하는 증착 장치(1000)와, 상기 가판(10) 상에 증착된 박막을 결정화시키는 결정화 장치(2000)와, 복수의 기판(10)이 저장된 로드락 장치(3000)와, 상기 로드락 장치(3000), 증착 장치(1000) 및 결정화 장치(2000)에 접속되어 각 장치들 간에 기판(10)을 이동시키는 이송 장치(4000)를 포함한다.
본 실시예의 기판 처리 시스템은 이송 장치(4000)를 이용하여 로드락 장치(3000)에 위치한 기판(10)을 증착 장치(1000)로 이동시킨다. 증착 장치(1000)는 화학 기상 증착과 레이저 반응성 증착을 통해 기판(10) 상에 제 1 박막층과 제 2 박막층을 동시에 연속적으로 증착한다. 이는 제 1 박막층이 기판(10) 상에 증착되는 동안 제 2 박막층이 제 1 박막층 상측에 증착됨을 의미한다. 그리고, 제 1 및 제 2 박막층이 증착된 기판(10)은 결정화 장치(2000)로 이동된다. 결정화 장치(2000)는 열 에너지를 이용하여 상기 제 1 및 제 2 박막층 중 적어도 하나의 박막층을 재결정화 시킨다.
도 2를 참조하면, 증착 장치(1000)는 상측면에 제 1 관통홀(1120)이 마련되고 하측면에 제 2 관통홀(1130)이 마련된 챔버(1100)와, 챔버(1100) 내에 마련된 기판 안치부(1200)와, 챔버(1100) 내에 마련되어 상기 기판 안치부(1200)를 이동시키는 기판 이송부(1300)와, 승하강이 가능하며 챔버(1100)의 제 1 관통홀(1120)에 삽입 장착되는 가스 분사 장치(1400)와, 제 1 관통홀(1120)의 상측으로 승강된 가스 분사 장치(1400)를 상기 제 1 관통홀(1120) 영역 외측으로 이동시키는 슬라이드 모듈(1500)과, 제 2 관통홀(1130)에 삽입 장착되어 가스 분사 장치(1400) 하측에 위치하는 가열부(1600)와, 레이저 빔을 조사하여 레이저 반응성 증착을 수행하는 빔 공급부(1800)를 포함한다. 그리고, 도시되지 않았지만, 챔버(1100) 내부의 압력을 조절하는 압력 조절부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해 챔버(1100)를 고진공으로 할 수 있다.
챔버(1100)는 내부가 비어있는 사각형 통 형상으로 제작된다. 물론 이에 한정되지 않고, 다양한 통 형상이 가능하다. 즉, 원통 및 다각형통 형상들이 가능할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(1100)의 일 측면에는 기판(10)의 출입을 위한 출입구(1110)가 마련된다. 그리고, 증착 장치(1000)는 출입구(1110)를 차폐하는 슬랏 벨브(1700) 또는 게이트 밸브를 더 구비할 수 있다. 또한, 챔버(1100)의 상측면과 하측면에는 제 1 및 제 2 관통홀(1120, 1130)이 형성된다. 이때, 제 1 관통홀(1120)에 가스 분사 장치(1400)가 삽입 장착되고, 제 2 관통홀(1130)에는 가열부(1600)가 삽입 장착된다. 제 1 및 제 2 관통홀(1120, 1130)이 위치하는 내부 공간 영역 즉, 가스 분사 장치(1400)와 가열부(1600)의 사이 공간은 막이 증착되는 반응 공간으로 작용한다. 제 1 관통홀(1120)을 차폐하는 가스 분사 장치(1400)는 챔버(1100) 리드로 작용할 수 있다. 그리고 제 2 관통홀(1130)을 차폐하는 가열부(1600)는 챔버(1100) 바닥으로 작용할 수 있다. 이에, 슬랏 밸브(1700)에 의해 출입구(1110)가 차폐되고, 가스 분사 장치(1400)에 의해 제 1 관통홀(1120)이 차폐되고, 가열부(1600)에 의해 제 2 관통홀(1130)이 차폐된다. 이를 통해 챔버(1100)의 내부 공간이 밀폐된다.
기판 안치부(1200)는 기판(10)의 가장자리 영역을 지지하는 사각 프레임 형태로 제작된다. 물론 이에 한정되지 않고, 시스템내에서 사용되는 기판(10)의 형상에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 예를 들어, 원 타원 또는 다각형 형상으로 제작될 수 있다. 기판 안치부(1200)는 내부가 비어있는 링 형태의 몸체와, 몸체의 가장자리에서 돌출된 돌출부(1412)를 구비한다. 이는 돌출부(1412)의 한쪽 영역에 기판(10)이 위치하기 때문이다. 그리고, 기판(10)의 가장자리 영역이 몸체의 상측면에 접속하도록 배치될 수 있다. 이를 통해 기판(10)의 중심 영역은 몸체의 빈 내측 중심 공간에 의해 하부로 노출될 수 있다. 따라서, 가열부(1600)의 복사열이 기판(10)에 직접 전도될 수 있다.
이러한 기판 안치부(1200)는 기판 이송부(1300)에 의해 전후 방향은 물론 상하 방향으로 이동할 수 있다.
본 실시예에서는 2개의 기판 이송부(1300a, 1300b)를 각기 좌측 기판 이송부(1300a) 및 우측 기판 이송부(1300b)로 정의한다. 좌측 및 우측 기판 이송부(1300a, 1300b)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 챔버(1100)의 상측 양 모서 리 영역에 위치한다. 기판 이송부(1300)는 전후 이동부(1310)와, 전후 이동부(1310)의 이동력을 기판 안치부(1200)에 제공하는 연결부(1320)와, 전후 이동부(1310)를 감싸는 커버부(1330)와, 커버부(1330)를 상하로 이동시키는 상하 이동부(1340)를 구비한다.
여기서, 전후 이동부(1310)는 연결부(1320)를 전후 방향으로 자유롭게 이동시킬 수 있는 다양한 구성이 가능하다. 즉, 전후 이동부(1310)로 LM 가이드 또는 레일을 사용할 수 있다. 연결부(1320)는 기판 안치부(1200)의 일측면에 접속 연장된 하측 연결판(1322)과, 상기 하측 연결판(1322)에서 연장되어 상기 전후 이동부(1310)에 접속된 상측 연결판(1321)을 구비한다. 이때, 하측 연결판(1322)과 상측 연결판(1321)은 절곡될 수 있다. 또한, 상측 연결판(1321)에는 절개홈(1323)이 형성되는 것이 효과적이다. 이는 도 6에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 레이저 빔을 이용하기 때문에 레이저빔을 통과시키기 위한 절개홈(1323)을 형성하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 연결부(1320)는 기판 안치부(1200)와 전후 이동부(1310)에 연결되어, 전후 이동부(1310)의 전후 이동력을 기판 안치부(1200)에 제공할 수 있다. 즉, 전후 이동부(1310)에 의해 연결부(1320)가 이동하면 이에 접속된 기판 안치부(1200)도 함께 이동하게 된다.
커버부(1330)는 전후 이동부(1310)의 기계적인 이동에 의해 발생된 미세한 파티클에 의한 상기 전후 이동부(1310)의 손상을 방지하는 역할을 한다. 이에, 커버부(1330)는 전후 이동부(1310)를 수납할 수 있는 빈 영역을 갖는 통 형상의 몸체로 제작된다. 이때, 전후 이동부(1310)는 커버부(1330)에 의해 고정된다.
상하 이동부(1340)는 상하 이동을 위한 승강력을 형성하는 승하강부(1341)와, 승하강부(1341)의 승하강력을 커버부(1330)에 전송하는 접속축부(1342)를 구비한다. 본 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 승하강부(1341)가 챔버(1100)의 외측에 배치되는 것이 바람직하다. 그리고, 접속축부(1342)가 챔버의 외측에서 내측 방향으로 연장되어 챔버(1100) 내측에 위치한 커버부(1330)에 접속된다. 이때, 도시되지 않았지만, 상기 접속축부(1342) 둘레를 따라 벨로우즈와 같은 밀봉 부재가 마련될 수 있다. 이에, 기판 이송부(1300)의 상하 운동을 통해 챔버(1100)로 로딩된 기판(10)을 기판 안치부(1200)에 안치시킬 수 있다. 그리고, 기판 이송부(1300)의 전후 운동을 통해 기판(10)이 안치된 기판 안치부(1200)를 챔버(1100) 내의 반응 공간으로 이동시켜 기판(10) 상에 박막을 증착시킬 수 있다.
본 실시예에서는 이와 같이 이동하는 기판 안치부(1200)의 기판(10)에 제 1 공정 가스와 제 2 공정 가스를 각기 순차적으로 분사한다. 이때, 제 1 공정 가스는 화학 기상 증착용 공정 가스이고, 제 2 공정 가스는 레이저 반응성 증착용 공정 가스이다. 즉, 가스 분사 장치(1400)를 이용하여 제 1 공정 가스와 제 2 공정 가스를 반응 공간에 연속적으로 분사한다. 따라서, 반응 공간으로 이동하는 기판(10) 상에는 먼저 제 1 공정 가스에 의해 제 1 박막층이 형성되고, 이어서 제 2 공정 가스에 의해 제 1 박막층 상에 제 2 박막층이 연속하여 순차적으로 형성된다. 물론 이에 한정되지 않고, 제 1 공정 가스가 레이저 반응성 증착용 공정 가스이고, 제 2 공정 가스가 화학 기상 증착용 가스일 수 있다.
가스 분사 장치(1400)는 챔버(1100)의 제 1 관통홀(1120)에 탈착 가능하도록 배치되는 가스 몸체부(1410)와, 반응 공간에 제 1 공정 가스를 분사하는 제 1 노즐부(1420)와, 반응 공간에 제 2 공정 가스를 분사하는 제 2 노즐부(1430)와, 제 1 및 제 2 노즐부(1430)의 상측에 각기 연결되어 상기 제 1 및 제 2 노즐부(1430)를 승하강시키는 제 1 및 제 2 노즐 이동부(1440a, 1440b)와, 가스 몸체부(1410)의 상측면과 연결되어 상기 가스 몸체부(1410)를 승하강시키는 몸체 이동부(1470)를 포함한다. 여기서, 제 1 노즐부(1420)와 제 2 노즐부(1430)는 가스 몸체부(1410) 내에 위치한다. 제 1 노즐부(1420)와 제 2 노즐부(1430)는 기판 안치부(1200) 즉, 기판(10)의 진행 방향을 기준으로 순차적으로 배치되는 것이 효과적이다.
가스 몸체부(1410)는 챔버(1100)의 상측면에 밀착되는 밀착부(1411)와, 상기 밀착부(1411)에서 연장되어 상기 챔버(1100)의 제 1 관통홀(1120)의 내측으로 돌출된 돌출부(1412)를 포함한다. 밀착부(1411)는 제 1 관통홀(1120)의 사이즈보다 큰 것이 바람직하다. 돌출부(1412)는 제 1 관통홀(1120)의 사이즈와 같거나 작은 것이 효과적이다. 밀착부(1411)의 가장자리 영역의 하측면에는 챔버(1100)와 접속하여 밀봉하는 소정의 밀봉 수단(예를 들어, 오링, 가스켓 등)이 마련될 수 있다. 따라서, 가스 몸체부(1410)가 챔버(1100)에 밀착됨으로 인해 챔버(1100)의 상측 영역을 밀봉할 수 있다.
제 1 및 제 2 노즐부(1430) 각각은 승하강 가능하도록 제작되어 기판(10)과 제 1 노즐부(1420) 또는 제 2 노즐부(1430) 사이의 이격 거리를 조절할 수 있다. 이를 위해, 제 1 및 제 2 노즐부(1420, 1430) 각각의 상측에는 상기 제 1 및 제 2 노즐부(1420, 1430)를 승하강시키는 제 1 및 제 2 노즐 이동부(1440a, 1440b)가 연 결된다. 이때, 제 1 및 제 2 노즐 이동부(1440a, 1440b)는 가스 몸체부(1410)에 장착된다. 이러한, 제 1 및 제 2 노즐 이동부(1440a, 1440b)는 승하강력을 생성하는 제 1 및 제 2 노즐 승하강부(1441a, 1441b)와, 제 1 및 제 2 노즐 승하강부(1441a, 1441b)의 승하강력을 제 1 및 제 2 노즐부(1430) 각각에 제공하는 제 1 및 제 2 노즐 승하강축(1442a, 1442b)을 구비한다. 종래에는 제 1 및 제 2 노즐부(1430)를 승하강 시키는 별도의 노즐 이동부가 마련되지 않아, 기판(10)과 제 1 노즐부(1420) 또는 제 2 노즐부(1430) 사이의 이격 거리를 조절할 수 없었다. 하지만, 본 실시예에서는 전술한 바와 같이 제 1 및 제 2 노즐부(1430) 각각을 승하강시키는 제 1 및 제 2 노즐 이동부(1440a, 1440b)를 마련한다. 따라서, 제 1 및 제 2 노즐 이동부(1440a, 1440b)를 이용하여 제 1 및 제 2 노즐부(1430) 각각을 승하강 시킴으로써, 기판(10)과 제 1 노즐부(1420) 또는 제 2 노즐부(1430) 사이의 이격 거리를 조절할 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 노즐부(1420, 1430)는 각각의 이동부(1440a, 1440b)에 의해 독립적으로 승하강될 수 있다. 이와 같이, 기판(10)과 제 1 노즐부(1420) 또는 제 2 노즐부(1430) 사이의 이격 거리를 조절함으로써, 박막의 증착 속도 및 막두께를 제어할 수 있다. 제 1 및 제 2 노즐 이동부(1440a, 1440b)는 제 1 및 제 2 노즐부(1420, 1430)를 승하강 시킬 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하나 예를 들어 실린더를 사용할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 승하강축(1442a, 1442b) 각각에 승하강력을 제공하는 2개의 승하강부(1441a, 1441b)를 마련하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고 하나의 승하강부를 마련하여, 상기 승하강부를 통해 제 1 및 제 2 승하강축(1442a, 1442b)에 승하강력 을 제공할 수 있다.
제 1 노즐부(1420)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 노즐 몸체(1425)와, 제 1 노즐 몸체(1425)를 관통하도록 배치되어, 제 1 공정 가스를 분사하는 적어도 하나의 제 1 공정 가스 노즐(1421)과, 제 1 공정 가스 노즐(1421) 양측에 각기 마련된 복수의 제 1 커튼 가스 노즐(1422)과, 복수의 제 1 커튼 가스 노즐(1422)의 외측에 각기 마련된 복수의 제 1 배기홈(1423)과, 제 1 공정 가스 노즐(1421), 복수의 제 1 커튼 가스 노즐(1422) 및 복수의 제 2 배기홈(1423)의 사이 공간을 연결하도록 배치되고, 냉각수가 흐르는 냉각 유로(1424)를 포함한다. 여기서, 제 1 공정 가스 노즐(1421)은 제 1 공정 가스 공급부(1450a)에 연통되고, 제 1 커튼 가스 노즐(1422)은 제 1 커튼 가스 공급부(1460a)에 연통된다. 그리고, 제 1 배기홈(1423)은 제 1 배기부(1470a)에 연통된다. 또한, 도시되지 않았지만, 제 1 냉각 유로(1424)의 일단부는 제 1 냉각수 공급부(미도시)와 연통되고, 다른 일단부는 제 1 냉각수 배출부(미도시)와 연통된다.
이를 통해, 제 1 공정 가스 공급부(1450a)를 통해 제 1 공정 가스 노즐(1421)에 제공된 제 1 공정 가스는 기판(10)에 분사된다. 이때, 제 1 공정 가스로 반응 가스와 원료 가스를 각기 사용하는 경우, 제 1 공정 가스 노즐(1421)은 반응 가스 분사 노즐(미도시)과 원료 가스 분사 노즐(미도시)로 분리될 수 있다. 그리고, 제 1 공정 가스 공급부(1450a) 또한, 원료 가스 공급부(미도시)와 반응 가스 공급부(미도시)로 분리될 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 반응 가스와 원료 가스를 외부에서 혼합한 다음 제 1 공정 가스 노즐(1421)에 반응 가스와 원료 가스가 혼합된 제 1 공정 가스를 제공할 수 있다. 이때, 원료 가스와 반응 가스의 화학적 반응에 의해 발생된 제 1 공정 가스는 이동하는 기판(10) 상에 증착되어 제 1 박막층을 형성한다. 제 1 커튼 가스 공급부(1460a)를 통해 제 1 커튼 가스 노즐(1422)에 제공된 커튼 가스는 외부의 기체가 제 1 공정 가스가 분사되는 영역으로 침입하는 것을 차단하는 역할을 한다. 따라서, 커튼 가스에 의해 외부의 기체가 제 1 공정 가스가 분사되는 영역에 유입되지 않음에 따라, 막질이 좋은 제 1 박막층을 형성할 수 있다. 또한, 복수의 제 1 커튼 가스 노즐(1422)의 양측에 배치되는 복수의 제 1 배기홈(1423)은 증착되지 못한 제 1 공정 가스 및 제 1 커튼 가스를 배기하는 역할을 한다. 이에, 제 1 공정 가스 및 커튼 가스가 넓게 퍼지는 것을 방지한다. 그리고, 냉각 유로(1424)를 통해 흐르는 냉각수는 제 1 공정 가스 노즐(1421), 복수의 제 1 커튼 가스 노즐(1422) 및 제 1 배기홈(1423)이 과열되는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 냉각 유로(1424)에 의해 제 1 공정 가스 노즐(1421), 복수의 제 1 커튼 가스 노즐(1422) 및 복수의 제 1 배기홈(1423)이 쿨링됨에 따라 고온에서도 증착 공정을 실시할 수 있다.
제 2 노즐부(1430)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 노즐 몸체(1435)와, 제 2 노즐 몸체(1435)를 관통하도록 배치되어 제 2 공정 가스를 분사하는 적어도 하나의 제 2 공정 가스 노즐(1431)과, 제 2 공정 가스 노즐(1431) 양측에 각기 마련된 복수의 제 2 커튼 가스 노즐(1432)과, 복수의 제 2 커튼 가스 노즐(1432)의 외측에 각기 마련된 복수의 제 2 배기홈(1433)과, 제 2 공정 가스 노즐(1431), 복수의 제 2 커튼 가스 노즐(1432) 및 복수의 제 2 배기홈(1433)의 사이 공간을 연결하도록 배치되고, 냉각수가 흐르는 냉각 유로(1434)를 포함한다. 여기서, 제 2 공정 가스 노즐(1431)은 제 2 공정 가스 공급부(1450b)에 연통되고, 제 2 커튼 가스 노즐(1432)은 제 2 커튼 가스 공급부(1460b)에 연통된다. 그리고, 제 2 배기홈(1433)은 제 2 배기부(1470b)에 연통된다. 또한, 도시되지 않았지만, 제 2 냉각 유로(1434)의 일단부는 제 2 냉각수 공급부(미도시)와 연통되고, 다른 일단부는 제 2 냉각수 배출부(미도시)와 연통된다.
이를 통해, 제 2 공정 가스 공급부(1450b)를 통해 제 2 공정 가스 노즐(1431)에 제공된 제 2 공정 가스는 상기 제 2 공정 가스 노즐(1431) 하측의 반응 공간에 분사된다. 이때, 분사된 제 2 공정 가스는 레이저 빔과 반응하여(예를 들어, 레이저 빔에 의해 분해되어) 나노 입자를 생성한다. 그리고, 생성된 나노 입자가 이동하는 기판(10) 상에 증착하여 제 2 박막층을 형성하게 된다. 커튼 가스 공급부(1460b)를 통해 제 2 커튼 가스 노즐(1432)에 제공된 커튼 가스는 외부의 기체가 제 2 공정 가스가 분사되는 영역으로 침입하는 것을 차단하는 역할을 한다. 따라서, 커튼 가스에 의해 외부의 기체가 제 2 공정 가스가 분사되는 영역에 유입되지 않음에 따라 막질이 좋은 제 2 박막층을 형성할 수 있다. 또한, 복수의 제 2 커튼 가스 노즐(1432)의 양측에 배치되는 복수의 제 2 배기홈(1433)은 증착되지 못한 제 2 공정 가스 및 제 2 커튼 가스를 배기하는 역할을 한다. 이에, 제 2 공정 가스 및 커튼 가스가 넓게 퍼지는 것을 방지한다. 그리고, 제 2 냉각 유로(1434)를 통해 흐르는 냉각수는 제 2 공정 가스 노즐(1431), 복수의 제 2 커튼 가스 노즐(1432) 및 제 2 배기홈(1433)이 과열되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이에, 제 2 냉각 유 로(1434)에 의해 제 2 공정 가스 노즐(1431), 복수의 제 2 커튼 가스 노즐(1432) 및 복수의 제 2 배기홈(1433)이 쿨링됨에 따라 고온에서도 증착 공정을 실시할 수 있다.
빔 공급부(1800)는 레이저 빔을 방출하는 빔 방출부(1810)와, 빔 방출부(1810)의 반대편에 위치하여 빔의 에너지를 흡수하는 빔 소거부(1820)를 구비한다. 도 6에 도시된 바와 같이 빔 방출부(1810)의 일측이 챔버(1100) 내측으로 돌출되어 레이저 빔을 제 2 노즐부(1430)의 제 2 공정 가스 노즐(1431)의 하측 영역으로 조사한다. 이를 통해, 제 2 공정 가스 노즐(1431)에서 분사되는 제 2 공정 가스는 그 하측 영역에서 레이저 빔에 의해 나노 입자로 분해한다. 이때, 레이저 빔에 의한 분해는 레이저 복사(즉, 열) 분해인 것이 바람직하다. 빔 소거부(1820)의 일부도 챔버(1100) 내측으로 돌출되어 제 2 공정 가스 분해 이후 진행하는 레이저 빔을 소거한다. 이때, 빔 방출부(1810)는 도시되지 않았지만, 레이저 생성부와, 레이저 생성부의 광을 포커싱하여 빔을 생성하는 광학계와, 상기 챔버(1100) 내측에 마련된 윈도우를 구비한다. 이때, 광학계는 적어도 하나의 볼록 렌즈를 구비한다. 여기서, 레이저 생성부로 CO2 레이저를 사용하는 것이 효과적이다. 그리고, 빔 소거부(1820) 또한, 도시되지 않았지만, 레이저 빔을 분사시키는 광학계와, 분산된 레이저 광을 흡수하는 광 흡수부와, 광 흡수부를 냉각시키는 냉각부 그리고, 챔버(1100) 내측에 마련된 윈도우를 구비한다. 상기 광학계는 적어도 하나의 오목 렌즈를 구비한다. 이와 같이, 본 실시예에서는 레이저 빔을 이용하여 기판(10) 표면 에 나노 입자를 증착시켜 제 2 박막층을 형성할 수 있다.
가스 몸체부(1410)는 몸체 이동부(1470)에 의해 승하강됨으로써, 탈착 및 밀봉 가능하도록 챔버(1100)와 결합된다. 즉, 가스 몸체부(1410)는 몸체 이동부(1470)에 의해 챔버(1100)의 제 1 관통홀(1120)의 상측으로 승강되거나 상기 제 1 관통홀(1120)의 하측으로 하강된다. 여기서, 몸체 이동부(1470)는 승하강력을 생성하는 몸체 승하강부(1471)와, 몸체 승하강부(1471)의 승하강력을 가스 몸체부(1410)에 제공하는 몸체 승하강축(1472)을 구비한다. 이와 같은 몸체 이동부(1470)를 이용하여 가스 몸체부(1410)를 승강시켜 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(1100)의 제 1 관통홀(1120)을 개방시킬 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 가스 몸체부(1410)를 하강시켜 챔버(1100)의 제 1 관통홀(1120)을 밀폐시킬 수 있다. 몸체 이동부(1470)로는 가스 몸체부(1410)을 승하강시킬 수 있는 어떠한 수단이 사용되어도 무방하나 예를 들어 실린더를 사용할 수 있다.
또한, 가스 분사 장치(1400)는 도 4에 도시된 바와 같이 챔버(1100)의 외부에 설치된 슬라이드 모듈(1500)에 의해 제 1 관통홀(1120) 영역 외측으로 이동된다. 여기서, 슬라이드 모듈(1500)은 챔버(1100)의 상측에 이격되어 위치하여 가스 분사 장치(1400)의 몸체 승하강부(1471)와 접속된 수평이동부(1510)와, 수평이동부(1510)의 양 끝단에 각각 접속되어 챔버(1100)의 상측면과 결합되는 복수의 지지부(1520)를 포함한다. 여기서, 수평이동부(1510)는 가스 분사 장치(1400)를 수평이동 시킬 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이라도 사용 가능하나 예를들어 LM 가이드를 사용할 수 있다. 이에, 전술했던 바와 같이 가스 분사 장치(1400)의 가스 몸체 부(1410)가 몸체 이동부(1470)에 의해 제 1 관통홀(1120)의 상측으로 승강하면, 슬라이드 모듈(1500)을 이용하여 가스 분사 장치(1400) 전체를 수평이동시킨다. 이때, 가스 분사 장치(1400)를 제 1 관통홀(1120) 영역 외측, 바람직하게는 챔버(1100) 영역을 벋어나도록 이동시킨다. 이로 인해, 가스 분사 장치(1400)는 챔버(1100)로부터 완전히 이탈되며, 상기 제 1 관통홀(1120)은 완전히 개방된 상태가 된다. 따라서, 작업자가 챔버(1100)의 내부 뿐만 아니라 가스 분사 장치(1400)의 유지 보수 작업을 원활하게 실시할 수 있다.
가열부(1600)는 챔버(1100)의 제 2 관통홀(1130)에 탈착 가능하도록 배치되는 가열 몸체부(1610)와, 챔버(1100) 내측으로 돌출된 가열 몸체부(1610)에 마련된 실장 공간(1613)에 마련된 복수의 가열 수단(1620)과, 상기 가열 몸체부(1610)를 승강시켜 챔버(1100)의 제 2 관통홀(1130)에 탈착시키는 가열 이동부(1630)를 포함한다. 그리고, 가열 몸체부(1610)의 실장 공간(1613)의 상측을 덮어 가열 수단(1620)을 보호하는 윈도우부(1640)를 더 구비한다.
가열 몸체부(1610)는 챔버(1100)의 하측면(즉, 바닥면)에 밀착되는 가열 밀착부(1611)와, 상기 가열 밀착부(1611)에서 연장되어 챔버(1100)의 제 2 관통홀(1130) 내측으로 돌출된 가열 돌출부(1612)와, 가열 돌출부(1612)의 상측 영역에 마련된 실장 공간(1613)을 구비한다. 실장 공간(1613)은 가열 돌출부(1612)의 중앙 영역이 리세스되어 형성된다. 상기 가열 밀착부(1611)는 제 2 관통홀(1130)의 사이즈 보다 큰 것이 바람직하다. 가열 돌출부(1612)는 제 2 관통홀(1130)의 사이즈와 같거나 작은 것이 효과적이다. 가열 밀착부(1611)의 가장 자리 영역의 하측면에는 챔버(1100)와 접속하여 밀봉하는 소정의 밀봉 수단(예를 들어, 오링, 가스켓 등)이 마련될 수 있다. 이를 통해 가열 몸체부(1610)가 챔버(1100)에 밀착됨으로 인해 챔버(1100)의 하측 영역을 밀봉할 수 있다.
여기서, 가열 몸체부(1610)는 가열 이동부(1630)에 의해 승하강한다. 가열 이동부(1630)는 승하강력을 생성하는 가열 승하강부(1531)와, 가열 승하강부(1531)의 승하강력을 상기 가열 몸체부(1610)에 제공하는 가열 승하강축(1532)을 구비한다. 여기서, 가열 이동부(1630)로 실린더를 시용하거나 모터를 사용할 수 있다.
가열 몸체부(1610)의 실장 공간(1613) 내측에는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 가열 수단(1620)이 마련된다. 가열 수단(1620)으로 본 실시예에서는 램프 히터를 사용한다. 즉, 실장 공안 내에 복수의 램프 히터를 배치시킨다. 이때, 램프 히터는 복사열을 이용하여 그 상측의 물체를 가열한다. 물론 이에 한정되지 않고, 전기 히터를 사용할 수 있다. 여기서, 실장 공간(1613) 상측에는 가열 복사열을 투과시키는 물질로 제작된 윈도우부(1640)가 배치된다. 바람직하게는 유리 또는 석영을 사용하는 것이 효과적이다. 이를 통해, 가열 수단(1620)의 복사열의 손실없이 오염되기 쉬운 가열 수단(1520)을 보호할 수 있다. 이는 챔버(1100) 내측으로 돌출된 가열부(1600)에 의해 가열 수단(1620) 또한 챔버(1100) 내측 공간에 위치하기 때문이다.
상술한 바와 같은 가열부(1600)를 통해 본 실시예에서는 기판(10) 이송부(1300)에 의해 이동하는 기판(10)을 300℃ 내지 1200℃의 온도 범위 내에서 가열을 할 수 있다. 가열 온도는 기판(10) 상에 증착될 박막에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
하기에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 실시예에 따른 증착 장치(1000)를 통해 제 1 및 제 2 박막층을 형성하는 방법을 설명한다.
먼저, 가스 분사 장치(1400)의 몸체 이동부(1470)를 이용하여 가스 몸체부(1410)를 하강시켜, 도 2에 도시된 바와같이 가스 몸체부(1410)가 챔버(1100)의 제 1 관통홀(1120)을 완전히 밀폐하도록 한다. 그리고, 제 1 및 제 2 노즐 이동부(1440a, 1440b)를 이용하여 제 1 노즐부(1420) 또는 제 2 노즐부(1430) 각각을 승강 또는 하강시켜 기판(10)과 제 1 및 제 2 노즐부(1420, 1430) 사이의 이격 거리를 조절한다. 이어서, 증착 장치(1000) 내의 기판 이송부(1300)를 이용하여 기판(10)이 안착된 기판 안착부(1200)를 제 1 노즐부(1420)의 하측으로 이동시킨다. 그리고, 제 1 노즐부(1420)를 통해 제 1 공정 가스(예를 들어, SiH4, NH4 및 N2 가스)를 기판(10)의 앞쪽 영역 상에 분사한다. 이때, 기판(10)은 가열부(1600)에 의해 고온(약 600도 이상)으로 가열된다. 따라서, 기판(10)의 앞쪽 영역은 열에 의해 제 1 공정 가스가 반응하여 기판(10) 상면에 SiNx층으로 이루어진 제 1 박막층이 형성된다. 계속하여 기판(10)이 진행 방향을 따라 이동하게 되면 기판(10)의 중간 쪽 영역(즉, 진행 방향의 중심 영역)이 가스 분사 장치(1400)의 제 1 노즐부(1420) 하측에 위치하게 된다. 이로 인해, 기판(10) 상면에 SiNx층이 형성된다. 그리고 기판(10)을 계속하여 이송시키면, SiNx층이 형성된 기판(10)의 앞쪽 영역이 제 2 노즐부(1430) 하측에 위치하게 된다. 이때, 제 2 노즐부(1430)는 제 2 공정 가스(예 를 들어 SiH4)를 분사한다. 분사된 제 2 공정 가스는 레이저빔에 의해 분해되어 Si 나노 입자를 생성한다. 그리고 Si 나노 입자가 SiNx층 상면에 부착되어 Si층으로 이루어진 제 2 박막층을 형성한다. 이와 같이, 기판(10)을 일 방향으로 이동시켜 화학 기상 증착법으로 기판(10)의 전면에 순차적으로 SiNx로 이루어진 제 1 박막층을 형성한다. 그리고, 기판(10) 이동에 의해 기판(10) 상에 형성된 제 1 박막층 상면에 레이저 반응성 증착법으로 Si층으로 이루어진 제 2 박막층을 연속해서 형성한다.
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 가스 분사 장치(1400)의 몸체 이동부(1470)를 이용하여 가스 몸체부(1410)를 승강시킨다. 이때, 챔버(1100)의 제 1 관통홀(1120)이 개방될 수 있도록 가스 몸체부(1410)를 승강시키는 것이 바람직하다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 슬라이드 모듈(1500)을 이용하여 제 1 관통홀(1120) 영역 외측으로 이탈되도록 가스 분사 장치(1400)를 이동시킨다. 즉, 슬라이드 모듈(1500)의 수평이동부(1510)를 이용하여 제 1 관통홀(1120)의 상측으로 승강된 가스 분사 장치(1400)를 수평이동시킨다. 이때, 가스 분사 장치(1400)를 챔버(1100) 영역을 완전히 벋어나도록 이동시키는 것이 효과적이다. 이로 인해, 제 1 관통홀(1120)은 완전히 개방된 상태가 된다. 따라서, 증착 공정이 종료된 후, 작업자가 챔버(1100) 내부 뿐만 아니라 가스 분사 장치(1400)의 유지 보수 작업을 원활하게 실시할 수 있다.
그리고, 상술한 증착 장치(1000)를 통해 제작된 제 1 및 제 2 박막층은 결정화 장치(2000)에서 결정화 될 수 있다.
하기에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 결정화 장치(2000)에 관해 설명한다. 후술되는 결정화 장치(2000)의 설명 중 앞선 증착 장치(1000) 설명과 유사한 설명은 생략한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 결정화 장치(2000)는 상측면에 관통홀(2120)이 마련된 챔버(2100)와, 챔버(2100)의 내부 공간에 마련된 기판 안치부(2200)와, 챔버(2100) 내에 마련되어 상기 기판 안치부(2200)를 이동시키는 기판 이송부(2300)와, 챔버(2100)의 관통홀(2120)에 삽입 장착되어 승하강이 가능한 결정화 유도부(2400)와, 결정화 유도부(2400)를 관통홀(2120) 영역 외측으로 이동시키는 슬라이드 모듈(2500)을 포함한다.
챔버(2100)는 내부가 비어있는 사각 통 형상으로 제작된다. 그리고, 챔버(2100)의 일측에는 기판(10)의 출입을 위한 출입구(2110)가 마련된다. 또한, 결정화 장치(2000)는 출입구(2110)를 차폐하는 슬랏 밸브(2700) 또는 게이트 밸브를 더 구비할 수 있다. 이때, 전술한 증착 장치(1000)는 슬랏 밸브(1700)를 통해 이송 장치(4000)와 연결될 수 있다.
기판 안치부(2200)는 판 형상으로 제작되는 것이 효과적이다. 이를 통해 기판(10)의 하측면 전체를 지지할 수 있다. 물론 앞선 증착 장치(1000)에서 설명한 기판 안치부(1200)가 사용될 수도 있다.
그리고, 기판 안치부(2200) 내에는 도시되지는 않았지만, 냉각 수단이 마련 되는 것이 효과적이다. 즉, 냉각 수단을 통해 기판 안치부(2200) 상의 기판(10)을 냉각시킬 수 있다.
이러한 기판 안치부(2200)는 기판 이송부(2300)에 의해 전후 방향은 물론 상하 방향으로 이동할 수 있다. 기판 이송부(2300)는 전후 이동부(2310)와, 전후 이동부(2310)의 이동력을 기판 안치부(2200)에 제공하는 연결부(2320)와, 전후 이동부(2310)를 감싸는 커버부(2330)를 구비한다. 이때, 도시 되지는 않았지만, 전술한 증착 장치(1000)와 같이 커버부(2330)를 상하로 이동시키는 상하 이동부(미도시)를 구비할 수 있다. 기판 이송부(2300)는 기판(10)을 전후 방향으로 이동시켜 기판(10)의 일측면부터 순차적으로 결정화 유도부(2400)의 열원에 노출시켜 기판(10) 상의 박막층을 결정화한다. 즉, 기판(10) 상측의 제 2 박막층을 결정화한다. 본 실시예의 결정화 유도부(2400)는 이동하는 기판(10)의 일부 구간을 가열하여 상기 구간의 기판(10) 영역의 박막층을 결정화한다. 여기서, 기판 이송부(2300)에 의해 전후 방향으로 이동하기 때문에 기판(10) 전면의 박막층을 결정화할 수 있다.
결정화 유도부(2400)는 챔버(2100)의 상측면에 부착된 결정화 몸체부(2410)와, 상기 결정화 몸체부(2410)의 양 가장자리에 마련되어 기판(10) 이동 영역 중 어느 한 영역(즉, 결정화 영역)에 열원을 공급하는 제 1 및 제 2 가열 수단(2420, 2430)을 구비한다. 결정화 영역은 제 1 및 제 2 가열 수단(2420, 2430)의 열원이 교차하는 영역으로 그 열이 챔버(2100)의 내부 중에서 가장 높은 영역을 지칭한다. 그리고, 기판(10)이 결정화 영역을 지나감으로 인해 기판(10) 상측의 제 2 박막층이 순차적으로 결정화된다. 결정화 영역의 사이즈는 다양하게 변화될 수 있다. 바 람직하게는 결정화 영역의 폭은 이동하는 기판(10)의 폭과 같거나 큰것(약 10% 이내)이 바람직하다. 그리고, 결정화 영역의 두께는 이동하는 기판(10) 전체 길이의 0.0001 내지 10% 이내인 것이 효과적이다. 상기 범위 보다 적을 경우에는 결정화 속도가 느려지게 되고, 상기 범위보다 클 경우에는 결정화 속도는 빨라지나 열의 집중이 얼벽게 되어 결정화가 잘 이루어지지 않는 문제가 발생한다.
결정화 몸체부(2410)는 챔버(2100)의 상측면에 밀착되는 밀착부(2411)와, 밀착부(2411)에서 연장되어 상기 챔버(2100)의 관통홀(2120) 내측으로 돌출된 돌출부(2412)를 구비한다. 밀착부(2411)는 관통홀(2120)의 사이즈보다 큰 것이 바람직하다. 돌출부(2412)는 관통홀(2120)의 사이즈와 같거나 작은 것이 효과적이다. 밀착부(2411)의 가장자리 영역의 하측면에는 챔버(2100)와 접속하여 밀봉하는 소정의 밀봉 수단(예를 들어, 오링, 가스켓 등)이 마련될 수 있다. 이를 통해, 결정화 몸체부(2410)가 챔버(2100)에 밀착됨으로 인해 챔버(2100)의 상측 영역을 밀봉할 수 있다.
제 1 및 제 2 가열 수단(2420, 2430)으로 램프 히터를 사용한다. 그리고, 램프 히터의 복사열이 앞서 설명한 결정화 영역에서 교차되는 것이 바람직하다. 이를 위해 제 1 및 제 2 가열 수단(2420, 2430)은 기판(10)의 이동 방향에 대하여 일정 각도로 경사지도록 결정화 몸체부(2410)에 배치된다. 여기서 결정화 영역의 온도는 600℃ 내지 1500℃ 것이 효과적이다.
결정화 몸체부(2410)는 결정화 이동부(2470)에 의해 관통홀(2120)의 상측으로 승강되거나 상기 관통홀(2120)의 하측으로 하강된다. 여기서, 결정화 이동 부(2470)는 승하강력을 생성하는 결정화 승하강부(2471)와, 결정화 승하강부(2471)의 승하강력을 결정화 몸체부(2410)에 제공하는 결정화 승하강축(2472)을 구비한다. 이와 같은, 결정화 이동부(2470)를 이용하여 관통홀(2120) 상측으로 결정화 몸체부(2410)를 승강시켜 챔버(2100)를 개방시킬 수 있다. 반대로, 결정화 몸체부(2410)를 하강시켜, 챔버(2100)를 밀폐시킬 수 있다. 본 실시예에 따른 결정화 이동부(2470)는 실린더를 사용하는 것이 효과적이다.
또한, 결정화 유도부(2400)는 도 8에 도시된 바와 같이, 챔버(2100)의 외부에 설치된 슬라이드 모듈(2500)에 관통홀(2120) 영역 외측으로 이동된다. 여기서, 슬라이드 모듈(2500)은 챔버(2100)의 상측에 이격되어 위치하여 결정화 승하강부(2471)와 접속된 수평이동부(2510)와, 수평이동부(2510)의 양 끝단에 각각 접속되어 챔버(2100)와 결합되는 복수의 지지부(1520)를 포함한다. 여기서, 수평이동부(2510)는 결정화 유도부(2400)를 수평이동 시킬 수 있는 장치라면 어떠한 장치라도 사용 가능하나 예를 들어, LM 가이드를 사용할 수 있다. 이에, 슬라이드 모듈(2500)을 이용하여 관통홀(2120)의 상측으로 승강된 결정화 유도부(2400) 전체를 수평이동시킨다. 이때, 결정화 유도부(2400)를 관통홀(2120) 영역 외측으로 이동시키킨다. 더욱 바람직하게는 결정화 유도부(2400)를 챔버(2100) 영역 외측으로 이동시킨다. 이로 인해, 결정화 유도부(2400)는 챔버(2100) 영역으로부터 완전히 이탈되며, 상기 관통홀(2120)은 완전히 개방된 상태가 된다. 따라서, 작업자가 챔버(2100)의 내부 뿐 아니라 결정화 유도부(2400)의 유지 보수 작업을 원활하게 실시할 수 있다.
하기에서는 도 7 내지 도 8을 참조하여 실시예에 따른 결정화 장치(2000)를 통해 박막을 결정화시키는 방법을 설명한다.
먼저 결정화 유도부(2400)의 결정화 이동부(2470)를 이용하여 결정화 몸체부(2410)를 하강시켜, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 결정화 몸체부(2410)가 챔버(2100)의 관통홀(2120)을 완전히 밀폐하도록 한다. 그리고, 결정화 유도부(2400)의 제 1 및 제 2 가열 수단(2420, 2430)을 이용하여 기판(10)의 이동 영역 중 일부 영역 즉, 결정화 영역을 일정 온도(예를 들어 600℃ 이상)로 가열한다. 이어서, 상기 기판(10)을 기판 이송부(2300)를 통해 이동시킨다. 이를 통해 기판(10)의 앞쪽 영역으로부터 결정화 영역을 지나게 된다. 이때, 결정화 영역을 지나는 기판(10)의 상측면에서는 고온에 의해 Si층의 재결정화가 이루어진다. 이때, 기판(10)의 전면이 결정화 영역을 자나게 되면, 기판(10) 상측면 전체의 Si층이 재결정화된다.
그리고, 결정화 유도부(2400)의 결정화 이동부(2470)를 이용하여 결정화 몸체부(2410)를 승강시킨다. 이때, 챔버(2100)의 관통홀(2120)이 개방될 수 있도록 결정화 몸체부(2410)를 승강시키는 것이 바람직하다. 이어서, 도 8에 도시된 바와 같이 슬라이드 모듈(2500)을 이용하여 관통홀(2120) 상측으로 승강된 결정화 유도부(2400)를 수평이동시킨다. 이때, 결정화 유도부(2400)가 챔버(2200) 영역으로부터 완전히 이탈되도록 이동시키는 것이 바람직하다. 이로 인해, 관통홀(2120)은 완전히 개방된 상태가 된다. 따라서, 작업자가 챔버(2100)의 내부 뿐만 아니라 결정화 유도부(2400)의 유지 보수 작업을 원활하게 실시할 수 있다.
상술한 바와 같이 결정화가 완료된 기판(10)은 이송 장치(4000)에 의해 로드 락 장치(3000)로 이동된다.
이송 장치(4000)는 도 1에 도시된 바와 같이 대략 사각형 형상으로 제작된다. 여기서, 도면에서와 같이 이송 장치(4000)의 3면 영역에 각기 증착 장치(1000), 결정화 장치(2000) 및 로드락 장치(3000)가 부착된다. 물론 이에 한정되지 않고, 다각형 형상, 원형상으로 제작될 수 있다.
이송 장치(4000)는 기판(10)을 이송하는 이송수단(4100)을 구비한다. 이러한 이송수단(4100)을 통해 로드락 장치(3000)의 기판(10)을 증착 장치(1000)로 이동시킬 수 있다. 그리고, 이송 장치(4000)는 증착 장치(1000)에서 증착이 완료된 기판(10)을 결정화 장치(2000)로 이송시킨다. 또한, 이송 장치(4000)는 결정화 장치(2000)에서 결정화된 기판(10)을 로드락 장치(3000) 장치로 이송시킨다. 여기서, 이송 수단(4100)으로 로봇이 사용될 수 있다. 이때, 이송 장치(4000)의 중심점에 대하여 증착 장치(1000), 결정화 장치(2000) 및 로드락 장치(3000)가 각기 수직으로 배치되어 있다. 따라서, 로봇이 수직 방향으로 이동하여 각 장치에 기판(10)을 이동시킬 수 있다.
로드락 장치(3000)는 복수의 기판(10)을 저장한다. 이때, 로드락 장치(3000)는 박막층이 증착되지 않은 기판(10)을 증착 장치(1000)에 제공한다. 그리고, 기판(10) 상의 박막 결정화가 완료된 기판(10)을 제공받는다.
본 발명은 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진자라면 후술되는 측허 청구 범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 번형 및 수정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 블록도.
도 2 내지 도 6은 일 실시예에 따른 증착 장치를 설명하기 위한 단면 개념도 .
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 결정 장치를 설명하기 위한 단면 개념도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
1000 : 증착 장치 1400 : 가스 분사 장치
1470 : 몸체 이동부 1500 : 슬라이드 모듈
2000 : 결정화 장치

Claims (12)

  1. 내부 공간을 가지며 상부에 제 1 관통홀을 포함하는 챔버;
    상기 제 1 관통홀에 설치되어 승하강이 가능하고, 상기 챔버 내에 위치하는 기판 상에 공정 가스를 분사하는 가스 분사 장치;
    상기 제 1 관통홀의 상측으로 승강된 가스 분사 장치를 상기 제 1 관통홀 영역의 외측으로 이동시키는 슬라이드 모듈을 포함하는 기판 처리 시스템.
  2. 내부 공간을 가지며 상부에 제 1 관통홀을 포함하는 챔버;
    상기 제 1 관통홀에 설치되어 승하강이 가능하고, 상기 챔버 내에 위치하는 기판 상에 공정 가스를 분사하는 가스 분사 장치;
    상기 가스 분사 장치는 서로 다른 공정 가스를 분사하는 복수의 노즐부를 포함하고, 상기 복수의 노즐부 각각은 독립적으로 승하강이 가능한 기판 처리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 분사 장치는 제 1 관통홀에 탈착 가능하도록 배치되는 가스 몸체부;
    상기 가스 몸체부 내에 마련되며, 적어도 하나의 공정 가스 노즐, 커튼 가스 노즐, 배기홈 및 냉각 유로를 포함하는 노즐부;
    상기 가스 몸체부를 제 1 관통홀의 상측 또는 하측으로 승하강시키는 몸체 이동부를 포함하는 기판 처리 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 가스 분사 장치는 제 1 관통홀에 탈착 가능하도록 배치되는 가스 몸체부;
    상기 가스 몸체부 내에 마련되며, 적어도 하나의 공정 가스 노즐, 커튼 가스 노즐, 배기홈 및 냉각 유로를 각기 포함하는 복수의 노즐부;
    상기 가스 몸체부 내에 마련된 복수의 노즐부를 독립적으로 승하강시키는 복수의 노즐 이동부;
    상기 가스 몸체부를 제 1 관통홀의 상측 또는 하측으로 승하강시키는 몸체 이동부를 포함하는 기판 처리 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 노즐 이동부는 상기 가스 몸체부에 장착되어 복수의 노즐부와 각기 연결되는 기판 처리 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬라이드 모듈은 상기 제 1 관통홀의 상측에 이격되도록 배치된 수평이동부와, 상기 챔버에 결합되어 상기 수평이동부를 지지하는 지지부를 포함하는 기판 처리 시스템.
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 공정 가스가 분사되는 공간에 레이저 빔을 조사하는 빔 공급부를 포함하는 기판 처리 시스템.
  8. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 챔버의 내부 공간에는 기판이 안치되는 기판 안치부와, 상기 챔버의 내부 공간에 위치하여 상기 기판 안치부를 전후 방향으로 이동시키는 기판 이송부를 포함하고,
    상기 제 1 관통홀과 대향하도록 제 2 관통홀이 위치하며, 상기 제 2 관통홀에는 가열부가 삽입 장착되는 기판 처리 시스템.
  9. 내부 공간을 가지며 상부에 관통홀이 형성된 챔버;
    상기 관통홀에 설치되어 승하강이 가능하고, 상기 챔버 내에 위치하는 기판 상의 박막층을 결정화하는 결정화 유도부;
    상기 관통홀의 상측으로 승강된 결정화 유도부를 상기 관통홀 영역의 외측으로 이동시키는 슬라이드 모듈을 포함하는 기판 처리 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 결정화 유도부는 상기 챔버의 관통홀에 탈착 가능하도록 배치되는 결정화 몸체부;
    상기 결정화 몸체부의 양 가장자리에 마련되어 상기 결정화 영역에 열원을 공급하는 제 1 및 제 2 가열 수단;
    상기 결정화 몸체부를 관통홀의 상측 또는 하측으로 이동시키는 몸체 이동부를 포함하는 기판 처리 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 챔버의 내부 공간에는 기판이 안치되는 기판 안치부와, 상기 챔버의 내부 공간에 위치하여 상기 기판 안치부를 전후 방향으로 이동시키는 기판 이송부를 포함하는 기판 처리 시스템.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 가열 수단은 상기 결정화 몸체부의 바닥면에 대하여 경사지도록 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 가열 수단으로 램프 히터를 사용하는 기판 처리 시스템.
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