KR101267397B1 - 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 증착 공정시 기판의 열손실을 방지하여 기판에 균일한 박막을 증착시킬 수 있도록 한 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 박막 증착 장치는 증착 공정을 이용해 적어도 하나의 기판에 박막을 증착하기 위한 공정 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 배치되어 상기 박막의 증착 공정시 상기 적어도 하나의 기판을 지지하는 서셉터; 상기 서셉터에 대향되도록 상기 공정 챔버에 설치되어 상기 증착 공정을 위한 소스 가스를 상기 기판에 분사하는 가스 분사 수단; 및 상기 서셉터를 관통하도록 배치되어 기판 출입시 상기 적어도 하나의 기판을 지지하는 복수의 기판 지지 부재를 포함하여 구성되며, 상기 박막의 증착 공정시 상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 상면은 상기 서셉터에 지지된 기판의 배면과 소정 거리로 이격되도록 상기 서셉터에 삽입된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 박막 증착 공정시 기판의 열손실을 방지하여 기판에 균일한 박막을 증착시킬 수 있도록 한 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지(Solar Cell), 반도체 소자, 평판 디스플레이 등을 제조하기 위해서는 기판 표면에 소정의 회로 패턴 또는 광학적 패턴을 형성하여야 하며, 이를 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토 공정, 선택적으로 노출된 영역의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각 공정 등의 반도체 제조 공정을 수행하게 된다.
최근에는 상기의 반도체 제조 공정 중에서 박막 증착 공정으로는 기판 상에 형성되는 박막의 스텝 커버리지(Step Coverage), 균일성(Uniformity) 및 양산성 등과 같은 증착 특성이 우수한 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition)법이 가장 보편적으로 사용되고 있다. 이와 같은 화학 기상 증착법에는 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition), APCVD(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition), LTCVD(Low Temperature Chemical Vapor Deposition), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 등으로 나눌 수 있다.
상기의 화학 기상 증착법 중에서 MOCVD법은 유기 금속의 열분해 반응을 이용하여 기판 상에 고유전체 박막, 강유전체 박막, 초전도 박막, 전극 등에 사용되는 금속의 화합물 또는 산화물로 이루어지는 박막을 형성하는 방식이다.
도 1은 종래의 MOCVD법을 이용한 박막 증착 공정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하여 종래의 MOCVD법을 이용한 박막 증착 공정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 히터(미도시)를 내장하는 서셉터(10)를 관통하도록 설치된 복수의 기판 지지 부재(20) 상에 기판(S)을 안착시킨다.
그런 다음, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 기판 지지 부재(20)를 하강시켜 기판(S)을 서셉터(10)의 상면에 안착시킨다. 이때, 복수의 기판 지지 부재(20)는 기판(S)의 배면에 접촉한 상태로 서셉터(10)에 형성된 복수의 삽입 홈(12) 내부에 삽입된다.
그런 다음, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 히터의 구동을 통해 기판(S)을 가열함과 아울러 가스 분사 수단(미도시)을 통해 소스 가스와 공정 가스를 기판(S)에 분사함으로써 소스 가스의 열적 분해를 이용해 기판(S)에 소정의 박막(TF)을 증착하게 된다.
이와 같은, MOCVD법을 이용한 박막 증착 공정은 열적 균일도가 매우 중요한 공정으로써 기판(S)의 열적 균일도에 따라 기판(S)에 증착되는 박막의 증착율 차이가 크게 나타나게 된다.
종래의 MOCVD법을 이용한 박막 증착 공정에서는 박막 증착 공정시 복수의 삽입 홈(12)에 삽입된 복수의 기판 지지 부재(20)가 기판(S)에 지속적으로 접촉되게 된다. 이로 인하여, 종래의 MOCVD법을 이용한 박막 증착 공정에서는 열전도율이 낮은 애노다이징 알루미늄(Anodizing Al) 또는 폴리이미드 재질로 이루어진 기판 지지 부재(20)를 통해 기판(S)을 지지함으로써 기판 지지 부재(20)와 기판(S)의 접촉에 의한 기판(S)의 열 손실을 최소화한다.
그러나, 종래의 MOCVD법을 이용한 박막 증착 공정에서는 기판(S)과 기판 지지 부재(20)의 재질 차이로 인하여 기판(S)과 기판 지지 부재(20)의 접촉 부분에서 기판(S)의 열 손실 또는 열적 불균일이 발생함으로써 기판(S)과 기판 지지 부재(20)의 접촉 부분의 증착율이 달라지게 된다.
따라서, 종래의 MOCVD법을 이용한 박막 증착 공정은 기판 지지 부재(20)와 접촉되는 기판(S)에 박막의 증착 두께 차이에 따른 기판 지지 부재(20)의 자국이 발생하게 된다. 이러한 자국은 최종적인 상품의 상품성을 저하시키고, 박막 증착 공정 이후에 진행되는 레이저 패터닝 공정의 레이저 가공성을 저하시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판의 열손실을 방지하여 기판에 균일한 박막을 증착시킬 수 있도록 한 박막 증착 장치 및 박막 증착 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 증착 장치는 증착 공정을 이용해 적어도 하나의 기판에 박막을 증착하기 위한 공정 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 배치되어 상기 박막의 증착 공정시 상기 적어도 하나의 기판을 지지하는 서셉터; 상기 서셉터에 대향되도록 상기 공정 챔버에 설치되어 상기 증착 공정을 위한 소스 가스를 상기 기판에 분사하는 가스 분사 수단; 및 상기 서셉터를 관통하도록 배치되어 기판 출입시 상기 적어도 하나의 기판을 지지하는 복수의 기판 지지 부재를 포함하여 구성되며, 상기 박막의 증착 공정시 상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 상면은 상기 서셉터에 지지된 기판의 배면과 소정 거리로 이격되도록 상기 서셉터에 삽입된 것을 특징으로 한다.
상기 서셉터는 승강 장치에 의해 승강되는 베이스 부재, 상기 베이스 부재에 내장된 히터, 및 상기 베이스 부재를 관통하도록 형성된 복수의 관통 홀을 포함하여 구성되며, 상기 복수의 관통 홀 각각은 상기 베이스 부재의 상면으로부터 상기 제 1 높이를 가지도록 오목하게 형성된 헤드 삽입 홈; 및 상기 헤드 삽입 홈에 연통되도록 상기 베이스 부재를 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 삽입 홀에 관통하도록 삽입된 지지대; 및 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 가지도록 형성되어 상기 지지대의 상면에 결합된 헤드부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 지지대와 상기 헤드부 각각은 100W/mK 이상의 열전도율을 가지는 재질 또는 상기 서셉터와 동일한 재질로 이루어져 하나의 몸체로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 지지대와 상기 헤드부에 코팅된 은(Ag), 구리(Cu), 또는 금(Au) 재질의 코팅층을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 지지대를 가열하여 상기 헤드부를 가열하는 가열 수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 헤드부는 100W/mK 이상의 열전도율을 가지는 재질 또는 상기 서셉터와 동일한 재질로 이루어지고, 상기 지지대는 세라믹 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 삽입 홀에 관통하도록 삽입되되 상기 기판의 출입시 상기 서셉터의 상부에 위치하고 상기 증착 공정시 상기 삽입 홀 내부에 위치하는 제 1 지지대; 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 가지도록 형성되어 상기 제 1 지지대의 상면에 결합된 헤드부; 및 상기 제 1 지지대의 하부에 결합되어 상기 삽입 홀에 삽입되되 상기 기판의 출입시 상기 삽입 홀 내부에 위치하고 상기 증착 공정시 상기 서셉터의 하부에 위치하는 제 2 지지대를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 지지대와 상기 헤드부 각각은 100W/mK 이상의 열전도율을 가지는 재질 또는 상기 서셉터와 동일한 재질로 이루어져 하나의 몸체로 형성되고, 상기 제 2 지지대는 세라믹 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 증착 장치는 상기 서셉터의 승강에 따라 승강되도록 상기 공정 챔버의 내부에 배치되어 상기 서셉터의 가장자리 부분에 대응되는 복수의 기판 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하는 기판 지지 프레임; 및 상기 공정 챔버의 내측벽에 설치되어 상기 서셉터의 하강시 상기 기판 지지 프레임을 지지하는 복수의 프레임 지지 부재를 더 포함하여 구성되며, 상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 복수의 기판 각각의 나머지 가장자리 부분을 지지하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 지지 프레임은 상기 서셉터의 가장자리 부분에 중첩되도록 형성되어 상기 서셉터의 승강시 상기 서셉터의 가장자리 부분에 안착되는 플레이트; 상기 플레이트에 형성되어 상기 서셉터의 하강시 상기 복수의 프레임 지지 부재가 삽입되는 복수의 지지 홀; 및 상기 플레이트의 내측벽에 분리 가능하게 설치되어 상기 복수의 기판 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하는 복수의 기판 지지 핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 증착 장치는 상기 서셉터가 통과하여 승강되도록 상기 공정 챔버의 내부에 배치되어 상기 기판의 로딩 또는 언로딩시에만 복수의 기판 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하는 기판 지지 프레임; 및 상기 공정 챔버의 내측벽에 설치되어 상기 기판 지지 프레임을 지지하는 복수의 프레임 지지 부재를 더 포함하여 구성되며, 상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 복수의 기판 각각의 나머지 가장자리 부분을 지지하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 지지 프레임은 상기 서셉터에 중첩되지 않도록 형성되어 상기 프레임 지지 부재에 지지된 플레이트; 상기 플레이트에 형성되어 상기 서셉터의 하강시 상기 복수의 프레임 지지 부재가 삽입되는 복수의 지지 홀; 및 상기 플레이트의 내측벽에 분리 가능하게 설치되어 상기 복수의 기판 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하는 복수의 기판 지지 핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 서셉터의 승강에 따라 승강되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 기판 지지 핀 각각은 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastics) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 증착 방법은 공정 챔버의 공정 공간에서 수행되는 증착 공정을 이용해 적어도 하나의 기판에 박막을 증착하는 박막 증착 방법에 있어서, 상기 공정 챔버에 설치된 서셉터를 관통하도록 배치된 복수의 기판 지지 부재를 이용하여 상기 공정 챔버로 로딩되는 적어도 하나의 기판을 지지하는 단계; 상기 복수의 기판 지지 부재에 안착된 적어도 하나의 기판을 상기 서셉터의 상면에 안착시키는 단계; 상기 서셉터의 가열을 통해 상기 적어도 하나의 기판을 가열하는 단계; 및 상기 서셉터에 대향되도록 상기 공정 챔버에 설치된 가스 분사 수단을 이용해 상기 증착 공정을 위한 소스 가스를 상기 기판에 분사하여 상기 적어도 하나의 기판에 박막을 증착하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 박막의 증착 공정시 상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 상면은 상기 서셉터에 안착된 기판의 배면과 소정 거리로 이격되도록 상기 서셉터에 삽입된 것을 특징으로 한다.
상기 서셉터는 제 1 높이를 가지도록 오목하게 형성된 헤드 삽입 홈을 포함하고, 상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 가지도록 형성된 헤드부를 포함하며, 상기 헤드 삽입 홈에 삽입된 상기 헤드부는 상기 제 1 및 제 2 높이의 차이만큼 상기 서셉터에 안착된 기판의 배면으로부터 이격된 것을 특징으로 한다.
상기 헤드부는 100W/mK 이상의 열전도율을 가지는 재질 또는 상기 서셉터와 동일한 재질로 이루어져 상기 서셉터의 가열시 서셉터로부터 전달되는 열을 통해 이격된 기판의 온도를 증가시키는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 기판을 지지하는 단계는 상기 서셉터의 승강에 따라 승강되도록 상기 공정 챔버의 내부에 배치된 기판 지지 프레임을 이용해 상기 서셉터의 가장자리 부분에 대응되는 복수의 기판 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하고, 상기 복수의 기판 지지 부재 각각을 이용해 상기 복수의 기판 각각의 나머지 가장자리 부분을 지지하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 기판을 상기 서셉터의 상면에 안착시키는 단계는 상기 서셉터를 상승시켜 상기 기판 지지 프레임과 상기 복수의 기판 및 상기 복수의 기판 지지 부재를 상승시키는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 복수의 기판은 상기 서셉터의 상승에 따라 상기 서셉터의 상면에 안착되고, 상기 복수의 기판 지지 부재는 상기 서셉터의 상승에 따라 상기 서셉터에 안착된 상기 복수의 기판의 배면과 소정 거리로 이격되도록 상기 서셉터에 삽입됨과 아울러 상기 서셉터의 상승에 따라 상기 공정 챔버의 바닥면으로부터 소정 높이로 상승되는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 기판을 지지하는 단계는 상기 서셉터가 통과하여 승강되도록 상기 공정 챔버의 내부에 배치된 기판 지지 프레임을 이용해 복수의 기판 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하고, 상기 복수의 기판 지지 부재 각각을 이용해 상기 복수의 기판 각각의 나머지 가장자리 부분을 지지하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 기판을 상기 서셉터의 상면에 안착시키는 단계는 상기 서셉터를 상승시켜 상기 복수의 기판 및 상기 복수의 기판 지지 부재를 상승시키는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 복수의 기판은 상기 서셉터의 상승에 따라 상기 서셉터의 상면에 안착되고, 상기 복수의 기판 지지 부재는 상기 서셉터의 상승에 따라 상기 서셉터에 안착된 상기 복수의 기판의 배면과 소정 거리로 이격되도록 상기 서셉터에 삽입됨과 아울러 상기 서셉터의 상승에 따라 상기 공정 챔버의 바닥면으로부터 소정 높이로 상승되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 증착 방법은 상기 적어도 하나의 기판이 상기 서셉터 상면에 안착되면, 상기 복수의 기판 지지 부재 각각에 설치된 가열 수단을 이용해 상기 복수의 기판 지지 부재를 가열하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기판 지지 부재의 헤드부를 서셉터의 헤드 삽입 홈보다 낮은 높이로 형성하여 기판 출입시에만 접촉시킴으로써 기판 지지 부재의 헤드부와 기판의 접촉 시간을 최소화하고, 이를 통해 기판의 열 손실을 최소화할 수 있다.
둘째, 높은 열전도율을 가지는 재질로 기판 지지 부재의 헤드부를 형성하여 서셉터의 열을 이용해 헤드부의 온도를 증가시킴으로써 기판의 열적 균일도를 향상시킬 수 있다.
셋째, 가열 수단을 이용해 기판 지지 부재를 가열하여 헤드부의 온도를 증가시킴으로써 기판의 열적 균일도를 향상시킬 수 있다.
넷째, 기판의 열 손실을 최소화하여 기판 열적 균일도를 향상시킴으로써 최종적인 상품의 상품성을 향상시키고, 박막 증착 공정 이후에 진행되는 레이저 패터닝 공정의 레이저 가공성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 MOCVD법을 이용한 박막 증착 공정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 서셉터와 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 기판 지지 부재의 제 1 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 기판 지지 부재의 제 2 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 기판 지지 부재의 제 3 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 3에 도시된 기판 지지 부재의 제 4 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치에 있어서, 기판 지지 부재에 지지된 복수의 기판을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 서셉터와 기판 지지 프레임 및 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 기판 지지 핀의 제 1 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 도 12에 도시된 기판 지지 핀의 제 2 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 12에 도시된 기판 지지 핀의 제 3 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 18에 도시된 서셉터와 기판 지지 프레임 및 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 20a 내지 도 20c은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 서셉터와 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 기판 지지 부재의 제 1 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 기판 지지 부재의 제 2 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 기판 지지 부재의 제 3 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 3에 도시된 기판 지지 부재의 제 4 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치에 있어서, 기판 지지 부재에 지지된 복수의 기판을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 서셉터와 기판 지지 프레임 및 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 기판 지지 핀의 제 1 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 도 12에 도시된 기판 지지 핀의 제 2 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 12에 도시된 기판 지지 핀의 제 3 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 18에 도시된 서셉터와 기판 지지 프레임 및 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 20a 내지 도 20c은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 서셉터와 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치(100)는 공정 공간을 제공하는 공정 챔버(110); 기판(S)을 지지하기 위한 서셉터(120); 소스 가스를 기판(S)에 분사하는 가스 분사 수단(130); 및 서셉터(120)를 관통하도록 배치되어 기판 출입시 기판(S)을 지지하고, 박막의 증착 공정시 서셉터(120)에 지지된 기판(S)의 배면과 소정 거리만큼 이격되도록 서셉터(120)에 삽입되는 복수의 기판 지지 부재(140)를 포함하여 구성된다.
공정 챔버(110)는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition) 공정을 수행하기 위한 공정 공간을 제공한다. 이를 위해, 공정 챔버(110)는 하부 챔버(112), 및 상부 챔버(114)를 포함하여 구성된다.
하부 챔버(112)는 상부가 개구된 "U"자 형태로 형성된다. 이러한, 하부 챔버(112)의 일측에는 기판이 출입하는 기판 출입구(미도시)가 형성되고, 바닥면의 일측에는 공정 공간의 가스를 배기하기 위한 배기구가 형성된다.
상부 챔버(114)는 하부 챔버(112)의 상부에 설치되어 하부 챔버(112)의 상부를 덮는다.
서셉터(120)는 공정 챔버(110)의 하부 챔버(112)에 승강 가능하게 설치되어 박막의 증착 공정시 기판(S)을 지지한다. 이를 위해, 서셉터(120)는 베이스 부재(122), 및 복수의 관통 홀(124)을 포함하여 구성된다.
베이스 부재(122)는 하부 챔버(112)의 바닥면을 관통하는 승강축(121a)에 의해 승강 가능하도록 지지된다. 이때, 베이스 부재(122)는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.
상기의 승강축(121)은 승강 장치(미도시)의 구동에 따라 승강된다. 상기의 승강축(121a)은 벨로우즈(121b)에 의해 밀봉된다.
한편, 베이스 부재(122)에는 기판(S)의 온도를 공정 온도에 적합하도록 가열하기 위한 히터(미도시)가 내장된다. 히터는 베이스 부재(122)를 소정의 온도를 가열함으로써 가열되는 베이스 부재(122)를 통해 기판(S)을 가열한다.
복수의 관통 홀(124) 각각은 베이스 부재(122)를 관통하도록 형성된다. 이러한 복수의 관통 홀(124)에는 기판 지지 부재(140)가 삽입된다. 이를 위해, 복수의 관통 홀(124) 각각은 헤드 삽입 홈(124a), 및 삽입 홀(124b)을 포함하여 구성된다.
헤드 삽입 홈(124a)은 베이스 부재(122)의 상면으로부터 제 1 높이(H1)를 가지도록 오목하게 형성된다. 이때, 헤드 삽입 홈(124a)은 평면적으로 원 또는 사각 형태를 가지도록 형성된다.
삽입 홀(124b)은 헤드 삽입 홈(124a)에 연통되도록 베이스 부재(122)를 관통하여 형성된다.
이와 같은, 서셉터(120)는 승강축(121a)의 상승에 의해 상승되어 복수의 기판 지지 부재(140)에 지지된 기판(S)을 지지함과 아울러 공정 위치로 상승시킨다. 이때, 기판(S)은 서셉터(120)가 기판 지지 부재(140)의 위치보다 더 높게 상승할 경우 서셉터(120)의 상면에 안착됨으로써 서셉터(120)의 상승에 따라 공정 위치로 이송된다. 또한, 서셉터(120)는 승강축(121a)의 하강에 의해 하강되어 공정 위치에 있는 기판(S)이 복수의 기판 지지 부재(140)에 안착되도록 기판(S)을 기판 출입 위치로 하강시킨다.
가스 분사 수단(130)은 상부 챔버(114)를 관통하는 가스 공급관(132)에 연통되도록 공정 챔버(110)의 상부 챔버(114)에 설치된다. 이러한 가스 분사 수단(130)은 기판(S) 상에 소정의 박막을 형성하기 위하여, 가스 공급관(132)을 통해 공급되는 소스 가스를 균일하게 확산시켜 기판(S) 상에 분사한다.
상기의 소스 가스는 공정 챔버(110)의 공정 공간에서 수행되는 화학 기상 증착 공정에 의해 기판(S)에 형성될 박막의 물질을 포함하여 이루어진다. 예를 들어, 가스 분사 수단(130)에는 유기 금속 전구체(Metal Organic Precursor)인 제 1 소스 가스와, 산소, 질소, 암모니아 등과 같은 제 2 소스 가스가 공급될 수 있다. 제 1 소스 가스는 재액화되거나 열분해되지 않는 온도로 가열된 상태로 가스 분사 수단(130)에 공급되고, 제 2 소스 가스는 실온 상태 또는 제 1 소스 가스와 동일하게 가열된 상태로 가스 분사 수단(130)에 공급될 수 있다.
복수의 기판 지지 부재(140) 각각은 서셉터(120)를 관통하도록 공정 챔버(110) 내부에 배치되어 기판 출입시 기판(S)의 배면을 지지한다. 이러한 복수의 기판 지지 부재(140) 각각의 상면은 박막의 증착 공정시 서셉터(120)에 지지된 기판(S)의 배면과 소정 거리로 이격되도록 서셉터(120)에 삽입된다.
제 1 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 지지대(142) 및 헤드부(144)를 포함하여 구성된다.
지지대(142)는 소정 길이를 가지도록 수직하게 형성되어 서셉터(120)에 형성된 관통 홀(124)의 삽입 홀(124b)에 관통하도록 삽입된다. 이러한 지지대(142)는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
헤드부(144)는, 도 3의 확대도와 같이, 지지대(142)의 상면에 결합되어 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)에 삽입된다. 이때, 헤드부(144)는 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)과 동일한 형태를 가지도록 형성되되 헤드 삽입 홈(124a)보다 작은 면적으로 가지도록 형성됨과 아울러 헤드 삽입 홈(124a)의 제 1 높이(H1)보다 낮은 제 2 높이(H2)를 가지도록 형성된다. 그리고, 헤드부(144)의 상면은 평면 또는 곡면 형태를 가질 수 있다.
상기의 헤드부(144)는 서셉터(120)와 동일한 재질로 이루어지거나, 100W/mK 이상의 열전도율을 가지는 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 100W/mK 이상의 열전도율을 가지는 재질은 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 또는 몰리브덴(Mo) 등이 될 수 있다. 상기 헤드부(144)는 서셉터(120)의 재질인 알루미늄 재질과 동일한 재질이거나 알루미늄보다 높은 열전도율을 가지는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 같은, 헤드부(144)는 기판 출입시 기판(S)의 제 1 부분(이하, "헤드 접촉 부분"이라 함)을 지지하고, 박막 증착 공정시 서셉터(120)에 지지된 기판(S)의 배면과 소정 거리로 이격되도록 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)에 삽입된다. 이에 따라, 헤드부(144)는 기판 출입시를 제외하고는 기판(S)과 접촉되지 않는다. 그리고, 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)에 삽입된 헤드부(144)는 히터에 의해 가열되는 서셉터(120)의 열에 의해 가열됨으로써 기판(S)의 헤드 접촉 부분의 온도를 증가시켜 헤드 접촉 부분을 제외한 기판(S)의 나머지 서셉터 접촉 부분(이하, "서셉터 접촉 부분"이라 함)이 열적 균형을 이루도록 한다.
한편, 제 1 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는 지지대(142)의 하부에 결합되어 지지대(142)의 무게 중심을 형성하는 중량 부재(146)를 더 포함하여 구성된다.
중량 부재(146)는 서셉터(120)의 상승시 서셉터(120)와 함께 상승되어 하부 챔버(112)의 바닥면으로부터 소정 높이로 상승되어 지지대(142)의 무게 중심을 잡는 무게 추의 역할을 하고, 서셉터(120)의 하강시 하부 챔버(112)의 바닥면에 안착되어 지지대(142)를 수직하게 지지하는 받침대의 역할을 한다.
제 2 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 몸체로 일체화된 지지대(242) 및 헤드부(244)를 포함하여 구성된다.
지지대(242)는 소정 길이를 가지도록 수직하게 형성되어 서셉터(120)에 형성된 관통 홀(124)의 삽입 홀(124b)에 관통하도록 삽입된다.
헤드부(244)는 지지대(242)의 상면에 결합되어 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)에 삽입된다. 이때, 헤드부(244)는 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)과 동일한 형태를 가지도록 형성되되 헤드 삽입 홈(124a)보다 작은 면적으로 가지도록 형성됨과 아울러 헤드 삽입 홈(124a)의 제 1 높이(H1)보다 낮은 제 2 높이(H2)를 가지도록 형성된다. 그리고, 헤드부(244)의 상면은 평면 또는 곡면 형태를 가질 수 있다.
상기의 지지대(242)와 헤드부(244)는 하나의 몸체로 일체화된 "T"자 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 제 2 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는 "T"자 형태로 가지도록 형성되어 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)을 통해 삽입 홀(124b)에 삽입된다.
하나의 몸체로 일체화된 지지대(242)와 헤드부(244)는 서셉터(120)와 동일한 재질로 이루어지거나, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 또는 몰리브덴(Mo) 등이 될 수 있다.
이와 같은, 헤드부(244)는 기판 출입시 기판(S)의 헤드 접촉 부분을 지지하고, 박막 증착 공정시 서셉터(120)에 지지된 기판(S)의 배면과 소정 거리(H1-H2)만큼 이격되도록 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)에 삽입된다. 이에 따라, 헤드부(244)는 기판 출입시를 제외하고는 기판(S)과 접촉되지 않는다. 그리고, 서셉터(120)의 관통 홀(124)에 삽입된 지지대(142)와 헤드부(244)는 히터에 의해 가열되는 서셉터(120)의 열에 의해 가열됨으로써 기판(S)의 헤드 접촉 부분의 온도를 증가시켜 헤드 접촉 부분과 서셉터 접촉 부분이 열적 균형을 이루도록 한다.
한편, 제 2 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는 지지대(242)의 하부에 결합되어 지지대(242)의 무게 중심을 형성하는 중량 부재(146)를 더 포함하여 구성된다.
중량 부재(146)는 서셉터(120)의 상승시 서셉터(120)와 함께 상승되어 하부 챔버(112)의 바닥면으로부터 소정 높이로 상승되어 지지대(242)의 무게 중심을 잡는 무게 추의 역할을 하고, 서셉터(120)의 하강시 하부 챔버(112)의 바닥면에 안착되어 지지대(242)를 수직하게 지지하는 받침대의 역할을 한다.
제 3 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 몸체로 일체화된 지지대(242)와 헤드부(244), 및 지지대(242)와 헤드부(244)에 코팅된 코팅층(248)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 제 3 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는 코팅층(248)을 더 포함하여 구성되는 것을 제외하고는 도 5에 도시된 제 2 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)와 동일하기 때문에 동일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 하고, 이하 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
코팅층(248)은 열전도율이 높은 은(Ag), 구리(Cu), 또는 금(Au)의 재질로 이루어져 지지대(242)와 헤드부(244)에 소정 두께로 코팅된다. 이러한 코팅층(248)은 박막 증착 공정시 히터에 의해 가열되는 서셉터(120)의 열에 의해 가열됨으로써 기판(S)의 헤드 접촉 부분의 온도를 증가시켜 헤드 접촉 부분과 헤드 접촉 부분이 열적 균형을 이루도록 한다.
한편, 하나의 몸체로 일체화된 지지대(242)와 헤드부(244)를 열전도율이 높은 은(Ag), 구리(Cu), 또는 금(Au) 재질로 형성할 수 있지만, 이 경우 상기의 재질은 강성(또는 강도)이 약하여 기판(S)을 지지할 수 없다. 이에 따라, 제 3 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는 강성이 높지만 상대적으로 낮은 열전도율을 가지는 지지대(244)와 헤드부(244)를 통해 기판(S)을 지지하고, 박막 증착 공정시에는 코팅층(248)의 높은 열전도율을 이용해 기판(S)의 헤드 접촉 부분의 온도를 증가시킨다.
제 4 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제 1 지지대(342), 헤드부(344), 및 제 2 지지대(345)를 포함하여 구성된다.
제 1 지지대(342)는 소정 길이를 가지도록 수직하게 형성되어 서셉터(120)에 형성된 관통 홀(124)의 삽입 홀(124b)에 관통하도록 삽입된다. 상기의 제 1 지지대(342)는 서셉터(120)의 높이와 동일한 높이(H3)를 가지도록 형성된다. 이러한 제 1 지지대(342)는, 도 7b의 (a)에 도시된 바와 같이, 박막 증착 공정을 위한 서셉터(120)의 상승에 의해 기판(S)이 서셉터(120)에 지지될 경우, 서셉터(120)의 삽입 홀(124b)에 삽입됨으로써 히터에 의해 가열되는 서셉터(120)의 열을 헤드부(344)에 전달한다. 반면에, 제 1 지지대(342)는, 도 7b의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판 출입을 위한 서셉터(120)의 하강에 의해 기판(S)이 헤드부(344)에 지지될 경우, 서셉터(120)의 삽입 홀(124b)에 삽입되지 않고 서셉터(120)의 상면으로부터 소정 높이에 위치함으로써 서셉터(120)의 열이 헤드부(344)로 전달되는 것을 최소화한다.
헤드부(344)는 제 1 지지대(342)의 상면에 결합되어 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)에 삽입된다. 이때, 헤드부(344)는 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)과 동일한 형태를 가지도록 형성되되 헤드 삽입 홈(124a)보다 작은 면적으로 가지도록 형성됨과 아울러 헤드 삽입 홈(124a)의 제 1 높이(H1)보다 낮은 제 2 높이(H2)를 가지도록 형성된다. 그리고, 헤드부(344)의 상면은 평면 또는 곡면 형태를 가질 수 있다.
이와 같은, 헤드부(344)는, 도 7b에 도시된 바와 같이, 기판 출입시 상술한 기판(S)의 헤드 접촉 부분을 지지하고, 박막 증착 공정시 서셉터(120)에 지지된 기판(S)의 배면과 소정 거리(H1-H2)만큼 이격되도록 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)에 삽입된다. 이에 따라, 헤드부(344)는 기판 출입시를 제외하고는 기판(S)과 접촉되지 않는다. 그리고, 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)에 삽입된 헤드부(344)는 히터에 의해 가열되는 서셉터(120)의 열에 의해 가열됨으로써 기판(S)의 헤드 접촉 부분의 온도를 증가시켜 헤드 접촉 부분과 헤드 접촉 부분이 열적 균형을 이루도록 한다.
상기의 제 1 지지대(342)와 헤드부(344)는 하나의 몸체로 일체화된 "T"자 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, "T"자 형태로 가지도록 형성된 제 1 지지대(342)와 헤드부(344)는 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)을 통해 삽입 홀(124b)에 삽입된다. 하나의 몸체로 일체화된 지지대(342)와 헤드부(344)는 서셉터(120)와 동일한 재질로 이루어지거나, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 또는 몰리브덴(Mo) 등이 될 수 있다.
제 2 지지대(345)는 제 1 지지대(342)의 하부에 결합되어 제 1 지지대(342)를 지지한다. 상기의 제 2 지지대(345)는 제 1 지지대(342)보다 낮은 열전도율을 가지는 재질로 형성된다. 예를 들어, 제 2 지지대(345)는 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 이러한 제 2 지지대(345)는, 도 7b의 (a)에 도시된 바와 같이, 박막 증착 공정을 위한 서셉터(120)의 상승에 의해 기판(S)이 서셉터(120)에 지지될 경우, 서셉터(120)의 삽입 홀(124b)에 삽입되지 않고 서셉터(120)의 하부에 위치함으로써 히터에 의해 가열되는 서셉터(120)의 열이 제 1 지지부(342)를 통해 헤드부(344)로 전달되도록 한다. 반면에, 제 2 지지대(345)는, 도 7b의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판 출입을 위한 서셉터(120)의 하강에 의해 기판(S)이 헤드부(344)에 지지될 경우, 서셉터(120)의 삽입 홀(124b)에 삽입됨으로써 서셉터(120)의 열이 제 1 지지부(342)로 전달되는 것을 최소화한다.
한편, 제 4 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는 제 2 지지대(345)의 하부에 결합되어 제 1 및 제 2 지지대(342, 345)의 무게 중심을 형성하는 중량 부재(146)를 더 포함하여 구성된다.
중량 부재(146)는 서셉터(120)의 상승시 서셉터(120)와 함께 상승되어 하부 챔버(112)의 바닥면으로부터 소정 높이로 상승되어 제 1 및 제 2 지지대(342, 345)의 무게 중심을 잡는 무게 추의 역할을 하고, 서셉터(120)의 하강시 하부 챔버(112)의 바닥면에 안착되어 제 2 지지대(345)를 수직하게 지지하는 받침대의 역할을 한다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치(100)를 이용한 박막 증착 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 8a에 도시된 바와 같이, 승강축(121a)을 하강시켜 공정 챔버(110)에 설치된 서셉터(120)를 홈 위치로 하강시킨다. 이에 따라, 서셉터(120)를 관통하는 복수의 기판 지지 부재(140) 각각의 중량 부재(146)가 하부 챔버(112)의 바닥면에 지지됨으로써 복수의 기판 지지 부재(140) 각각의 헤드부(144)는 기판 출입 위치에 위치하게 된다.
그런 다음, 도 8b에 도시된 바와 같이, 기판(S)을 공정 챔버(110)의 공정 공간으로 반입하여 복수의 기판 지지 부재(140) 각각의 헤드부(144)에 안착시킨다.
그런 다음, 도 8c에 도시된 바와 같이, 승강축(121a)을 상승시켜 서셉터(120)를 공정 위치로 상승시킨다. 이에 따라, 서셉터(120)는 승강축(121a)의 상승에 따라 상승하여 복수의 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)에 지지된 기판(S)을 지지하면서 공정 위치로 상승하게 된다. 이때 복수의 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144) 각각은 서셉터(120)에 안착된 기판(S)의 배면과 소정 거리(H1-H2)만큼 이격되도록 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)에 삽입된 후, 서셉터(120)의 상승과 함께 소정 높이 상승하게 된다.
이어서, 공정 챔버(110)의 내부에 진공 분위기를 형성한 다음, 서셉터(120)를 이용해 기판(S)을 공정 온도로 가열한다. 이때, 헤드 삽입 홈(124a)에 삽입된 복수의 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144) 각각은 서셉터(120)의 열에 의해 가열되어 기판(S)의 헤드 접촉 부분의 온도를 증가시킴으로써 서셉터(120)에 의해 가열되는 기판(S)의 열적 균일도를 향상시킨다.
이어서, 서셉터(120)에 대향되도록 공정 챔버(110)에 설치된 가스 분사 수단(130)을 이용해 화학 기상 증착 공정을 위한 소스 가스를 기판(S)에 분사함으로써 기판(S)에 박막을 증착한다. 예를 들어, 상기의 화학 기상 증착 공정은 기판(S) 상에 금속의 화합물 또는 산화물로 이루어지는 박막을 형성하는 유기 금속 화학 기상 증착 공정이 될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치(100) 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)를 서셉터(120)의 헤드 삽입 홈(124a)보다 낮은 높이로 형성하여 기판 출입시에만 접촉시킴으로써 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)와 기판(S)의 접촉 시간을 최소화하고, 이를 통해 기판(S)의 열 손실을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치(100) 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 높은 열전도율을 가지는 재질로 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)를 형성하여 서셉터(120)의 열을 이용해 헤드부(144)의 온도를 증가시킴으로써 기판 출입시에만 헤드부(144)에 접촉되는 기판(S)의 헤드 접촉 부분의 온도를 증가시켜 기판(S)의 열적 균일도를 향상시킨다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치(100) 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 기판 지지 부재(120)에 의해 기판(S)에 발생되는 자국을 방지함으로써 최종적인 상품의 상품성을 향상시키고, 박막 증착 공정 이후에 진행되는 레이저 패터닝 공정의 레이저 가공성을 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치(400)는 공정 공간을 제공하는 공정 챔버(110); 기판(S)을 지지하는 서셉터(120); 소스 가스를 기판(S)에 분사하는 가스 분사 수단(130); 서셉터(120)를 관통하도록 배치되어 기판 출입시 기판(S)을 지지하고, 박막의 증착 공정시 서셉터(120)에 지지된 기판(S)의 배면과 소정 거리로 이격되도록 서셉터(120)에 삽입되는 복수의 기판 지지 부재(140); 및 복수의 기판 지지 부재(140)를 가열하기 위한 가열 수단(150)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치(400)는 가열 수단(150)을 더 포함하여 구성되는 것을 제외하고는 상술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치(100)와 동일하기 때문에 동일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 하고, 이하 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
가열 수단(150)은, 도 11의 확대도와 같이, 서셉터(120)를 가열하는 히터의 구동에 동기되어 복수의 기판 지지 부재(140)를 가열한다. 이를 위해, 가열 수단(150)은 복수의 가열 부재(152), 복수의 전원 공급 부재(154), 및 복수의 전원 케이블(156)을 포함하여 구성된다.
복수의 가열 부재(152) 각각은 서셉터(120)의 하부 쪽으로 돌출된 기판 지지 부재(140)의 지지대(142)를 감싸도록 설치된다. 이러한 복수의 가열 부재(152) 각각은 전원 케이블(156)을 통해 전원 공급 부재(154)로부터 공급되는 전원을 이용해 기판 지지 부재(140) 각각의 지지대(142)를 가열한다. 이때, 복수의 기판 지지 부재(140)는 가열 부재(152)의 구동에 의해 헤드부(144)가 가열될 수 있도록 도 5에 도시된 하나의 몸체로 일체화된 지지대(242) 및 헤드부(244)를 포함하여 구성되거나, 도 6에 도시된 하나의 몸체로 일체화된 지지대(242)와 헤드부(244), 및 지지대(242)와 헤드부(244)에 코팅된 코팅층(248)을 포함하여 구성된다.
복수의 전원 공급 부재(154) 각각은 하부 챔버(112)의 바닥면에 설치되어 기판 지지 부재(140)를 가열하기 위한 전원을 생성하고, 생성된 전원을 해당 가열 부재(152)에 제공한다.
복수의 전원 케이블(156) 각각은 복수의 전원 공급 부재(154) 각각으로부터 생성되는 전원을 해당 가열 부재(152)에 공급한다. 이때, 복수의 전원 케이블(156) 각각은 서셉터(120)의 승강에 따른 기판 지지 부재(140)의 승강에 따라 길이가 변화되도록 나선 형태로 형성된다.
이와 같은 가열 수단(150)은 박막 증착 공정을 위한 기판(S)의 가열시 가열 부재(152)의 구동에 따라 복수의 기판 지지 부재(140) 각각을 가열함으로써 서셉터(120)에 의해 가열되는 기판(S)의 열적 균일도를 향상시킨다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치(400) 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 서셉터(120)를 이용한 기판(S)의 가열과 함과 가열 수단(150)을 이용해 기판 지지 부재(140)를 가열하는 것을 제외하고는 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치(100) 및 이를 이용한 박막 증착 방법과 동일하기 때문에 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치(400) 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치(100) 및 이를 이용한 박막 증착 방법과 동일한 효과를 제공한다.
한편, 상술한 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치(100, 400) 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 하나의 기판(S) 상에 박막을 증착하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 도 10에 도시된 바와 같이, 2장의 기판(S1, S2)에 대한 박막 증착 공정을 동시에 수행할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 도 11에 도시된 서셉터와 기판 지지 프레임 및 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500)는 공정 공간을 제공하는 공정 챔버(510); 공정 챔버(510)의 내부에 배치되어 복수의 기판(S1 내지 S4) 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하는 기판 지지 프레임(520); 복수의 기판(S1 내지 S4)을 지지하기 위한 서셉터(530); 소스 가스를 기판(S)에 분사하는 가스 분사 수단(540); 공정 챔버(510)의 내벽에 설치되어 서셉터(530)의 하강시 기판 지지 프레임(520)을 지지하는 프레임 지지 부재(550); 및 서셉터(530)를 관통하도록 배치되어 기판 출입시 복수의 기판(S1 내지 S4) 각각의 나머지 가장자리 부분을 지지하고, 박막의 증착 공정시 서셉터(530)에 지지된 복수의 기판(S1 내지 S4)의 배면과 소정 거리만큼 이격되도록 서셉터(530)에 삽입되는 복수의 기판 지지 부재(560)를 포함하여 구성된다.
공정 챔버(510)는 화학 기상 증착 공정을 수행하기 위한 공정 공간을 제공한다. 이를 위해, 공정 챔버(510)는 하부 챔버(512), 및 상부 챔버(514)를 포함하여 구성된다.
하부 챔버(512)는 상부가 개구된 "U"자 형태로 형성된다. 이러한, 하부 챔버(512)의 일측에는 기판이 출입하는 기판 출입구(미도시)가 형성되고, 바닥면의 일측에는 공정 공간의 가스를 배기하기 위한 배기구가 형성된다.
상부 챔버(514)는 하부 챔버(512)의 상부에 설치되어 하부 챔버(512)의 상부를 덮는다.
기판 지지 프레임(520)은 기판 출입구를 출입하는 기판 반송 장치로부터 공정 챔버(510)의 내부로 로딩되는 복수의 기판(S1 내지 S4) 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하거나, 공정 챔버(510)에서 외부로 언로딩되는 복수의 기판(S1 내지 S4)의 일측 가장자리 부분을 지지한다. 이를 위해, 기판 지지 프레임(520)은 제 1 플레이트(521), 제 2 플레이트(522), 복수의 기판 지지 핀(523), 복수의 지지 홀(525), 제 1 더미 플레이트(527), 제 2 더미 플레이트(528), 및 플레이트 지지 부재(529)를 포함하여 구성된다.
제 1 플레이트(521)는 4개의 기판(S1 내지 S4)의 면적에 대응되는 개구부를 가지도록 사각틀 형태로 형성되며, 기판 출입구에 대응되는 일측부에는 기판 반송 장치가 출입하는 제 1 및 제 2 측면 개구부(521a, 521b)가 형성된다. 이러한, 제 1 플레이트(521)는 서셉터(530)의 가장자리 부분(BE)에 중첩되도록 서셉터(530) 상에 배치된다. 상기의 제 1 플레이트(521)는 알루미늄(Al), 스테인리스(SUS), 카본(Carbon)이 함유된 화합물, 질화 알루미늄(AlN), 또는 산화 알루미늄(Al2O3)으로 이루어질 수 있다.
제 2 플레이트(522)는 사각판 형태로 형성되어 제 1 및 제 2 측면 개구부(521a, 521b) 사이에 설치된다. 이때, 제 2 플레이트(522)는 제 1 플레이트(521)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
복수의 기판 지지 핀(523)은 제 1 및 제 2 플레이트(521, 522) 각각의 내측벽에 분리 가능하게 설치되어 기판 반송 장치에 의해 로딩되는 복수의 기판(S1 내지 S4)의 일측 가장자리 부분을 지지한다.
제 1 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 핀(523) 각각은, 도 13에 도시된 바와 같이, 브라켓(523a), 및 돌출부(523b)를 포함하여 구성된다.
브라켓(523a)은 수평부과 수평부로부터 수직하게 절곡된 수직부를 가지도록 "L"자 형태로 형성된다. 수평부에는 적어도 하나의 스크류 삽입 홀(523c)가 형성된다. 이러한, 브라켓(523a)은 스크류 삽입 홀(523c)에 삽입되어 플레이트(521, 522)의 배면에 체결되는 스크류(미도시)에 의해 제 1 및 제 2 플레이트(521, 522)의 내측벽에 분리 가능하게 설치된다. 이때, 브라켓(523a)의 수직부는 제 1 및 제 2 플레이트(521, 522)의 내측벽에 대향된다.
돌출부(523b)는 브라켓(523a)의 수직부로부터 소정 길이를 가지도록 돌출되어 기판(S1 내지 S4)의 일측 가장자리 배면을 지지한다. 이때, 돌출부(523b)는 원 기둥 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다각 기둥 형태로 형성될 수 있다.
제 2 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 핀(523) 각각은, 도 14a에 도시된 바와 같이, 핀 플레이트(523a), 및 돌출부(523b)를 포함하여 구성된다.
핀 플레이트(523a)는 적어도 하나의 스크류 체결 홀(523c)을 가지도록 평판 형태로 형성된다. 이러한, 핀 플레이트(523a)는 스크류 체결 홀(523c)을 통해 플레이트(521, 522)의 배면에 체결되는 스크류(미도시)에 의해 제 1 및 제 2 플레이트(521, 522)의 내측 배면에 분리 가능하게 설치된다.
돌출부(523b)는 핀 플레이트(523a)의 측면으로부터 소정 길이를 가지도록 돌출되어 기판(S1 내지 S4)의 일측 가장자리 배면을 지지한다. 이때, 돌출부(523b)는 다각 기둥 형태로 형성될 수 있다. 한편, 상기의 돌출부(523b)은, 도 14b에 도시된 바와 같이, 일정한 간격을 가지도록 복수로 형성될 수도 있다.
제 3 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 핀(523) 각각은, 도 15에 도시된 바와 같이, 돌출부(523b), 및 나사산(523d)을 포함하여 구성된다.
돌출부(523b)는 소정 길이를 가지도록 형성되어 기판(S1 내지 S4)의 일측 가장자리 배면을 지지한다. 이때, 돌출부(523b)는 다각 기둥 형태로 형성될 수 있다.
나사산(523d)은 돌출부(523b)의 일측부에 형성되어 제 1 및 제 2 플레이트(521, 522)의 내측벽에 분리 가능하게 설치된다. 이를 위해, 제 1 및 제 2 플레이트(521, 522)의 내측벽에는 상기 나사산(523d)이 체결되는 나사홀(미도시)이 형성된다.
이와 같은, 제 1 내지 제 3 실시 예들에 따른 복수의 기판 지지 핀(523) 각각은 열적/기계적 특성이 우수한 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastics) 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기의 복수의 기판 지지 핀(523) 각각은 U 폴리머(U), 폴리술폰(PSF), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 또는 4불화에틸렌수지(PTFE) 재질로 이루어지는 고성능 엔지니어링 플라스틱 재질이거나, 폴리아미드이미드(PAI), 또는 폴리이미드(PI) 재질로 이루어지는 초내열성 엔지니어링 플라스틱 재질이 될 수 있다.
다시 도 14에서, 복수의 지지 홀(525) 각각은 복수의 프레임 지지 부재(550) 각각에 대응되도록 제 1 플레이트(521)의 각 모서리 부분에 형성된다. 이러한, 복수의 지지 홀(525) 각각에는 서셉터(530)의 하강시 복수의 프레임 지지 부재(550) 각각이 삽입된다. 이에 따라, 기판 지지 프레임(520)은 복수의 프레임 지지 부재(550)에 의해 지지된다.
제 1 더미 플레이트(527)는 제 1 및 제 2 플레이트(521, 522) 사이에 마련된 제 1 측면 개구부(521a)에 중첩되도록 서셉터(530)의 일측 가장자리에 장착된다. 이때, 제 1 더미 플레이트(527)에는 복수의 제 1 스크류 삽입 홀(527a)이 형성된다. 이러한, 제 1 더미 플레이트(527)는 복수의 제 1 스크류 삽입 홀(527a)에 삽입되어 서셉터(530)에 형성된 복수의 제 1 스크류 홀(527b)에 체결되는 복수의 스크류(미도시)에 의해 서셉터(530)에 분리 가능하게 설치된다. 상기의 제 1 더미 플레이트(527)는 제 1 및 제 2 플레이트(521, 522)가 서셉터(530)에 안착될 경우 제 1 측면 개구부(521a)에 삽입된다.
제 2 더미 플레이트(528)는 제 1 및 제 2 플레이트(521, 522) 사이에 마련된 제 2 측면 개구부(521b)에 중첩되도록 서셉터(530)의 일측 가장자리에 장착된다. 이때, 제 2 더미 플레이트(528)에는 복수의 제 2 스크류 삽입 홀(528a)이 형성된다. 이러한, 제 2 더미 플레이트(528)는 복수의 제 2 스크류 삽입 홀(528a)에 삽입되어 서셉터(530)에 형성된 복수의 제 1 스크류 홀(528b)에 체결되는 복수의 스크류(미도시)에 의해 서셉터(530)에 분리 가능하게 설치된다. 상기의 제 2 더미 플레이트(528)는 제 1 및 제 2 플레이트(521, 522)가 서셉터(530)에 안착될 경우 제 2 측면 개구부(521b)에 삽입된다.
플레이트 지지 부재(529)는 제 1 및 제 2 측면 개구부(521a, 521b)에 인접한 제 1 플레이트(521)의 일측과 타측을 지지함과 아울러 제 2 플레이트(522)의 양측을 지지한다. 이를 위해, 플레이트 지지 부재(529)는 제 1 내지 제 4 수직 바, 및 수평 바를 포함하여 구성된다.
제 1 수직 바는 제 1 측면 개구부(521a)의 일측에 인접한 제 1 플레이트(521)의 일측에 수직하게 설치된다.
제 2 수직 바는 제 1 측면 개구부(521a)의 타측에 인접한 제 2 플레이트(522)의 타측에 수직하게 설치된다.
제 3 수직 바는 제 2 측면 개구부(521b)의 일측에 인접한 제 2 플레이트(522)의 일측에 수직하게 설치된다. 이때, 제 2 및 제 3 수직 바는 하나로 구성되어 제 2 플레이트(522)를 지지할 수도 있다.
제 4 수직 바는 제 2 측면 개구부(521b)의 타측에 인접한 제 1 플레이트(521)의 타측에 수직하게 설치된다.
수평 바는 제 1 내지 제 4 수직 바 각각의 하단부를 공통으로 지지한다.
이와 같은, 플레이트 지지 부재(529)는 제 1 및 제 2 측면 개구부(521a, 521b)가 형성된 제 1 및 제 2 플레이트(521, 522)를 지지함으로써 제 1 플레이트(521)에 발생되는 처짐 또는 휨을 방지함과 아울러 제 2 플레이트(522)를 지지한다. 또한, 제 1 및 제 2 수직 바 사이와, 제 3 및 제 4 수직 바 사이에 마련되는 공간은 외부의 기판 반송 장치가 출입하는 출입 통로가 된다.
서셉터(530)는 공정 챔버(510)의 하부 챔버(512)에 승강 가능하게 설치되어 박막의 증착 공정시 복수의 기판(S1 내지 S4)을 지지한다. 이를 위해, 서셉터(530)는 베이스 부재(532), 복수의 관통 홀(534), 및 복수의 핀 삽입 홈(536)을 포함하여 구성된다.
베이스 부재(532)는 사각 형태를 가지도록 형성되어 하부 챔버(512)의 바닥면을 관통하는 승강축(531a)에 의해 승강 가능하도록 지지된다. 이때, 베이스 부재(532)는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.
상기의 승강축(531a)은 승강 장치(미도시)의 구동에 따라 승강된다. 상기의 승강축(531a)은 벨로우즈(531b)에 의해 밀봉된다.
한편, 베이스 부재(532)에는 복수의 기판(S1 내지 S4)의 온도를 공정 온도에 적합하도록 가열하기 위한 히터(미도시)가 내장된다. 히터는 베이스 부재(532)를 소정의 온도를 가열함으로써 가열되는 베이스 부재(532)를 통해 복수의 기판(S1 내지 S4)을 가열한다.
상기의 베이스 부재(532)는 소정 높이로 돌출된 기판 안착부(533)를 포함하여 구성된다.
기판 안착부(533)는 기판 지지 프레임(520)의 개구부에 대응되도록 베이스 부재(532)의 가장자리 부분(BE)을 제외한 나머지 부분으로부터 소정 높이로 돌출된다. 이때, 기판 안착부(533)에는 베이스 부재(532)의 상승시 기판 지지 프레임(520)에 지지된 4개의 기판(S1 내지 S4)이 안착된다. 그리고, 베이스 부재(532)의 가장자리 부분(BE)에는 베이스 부재(532)의 상승시 기판 지지 프레임(520)의 제 1 및 제 2 플레이트(521, 522)가 안착된다.
기판 지지 프레임(520)의 제 2 플레이트(522)에 중첩되는 베이스 부재(532)의 일측 가장자리에는 기판 지지 프레임(520)의 제 1 및 제 2 더미 플레이트(527, 528)가 상기 제 2 플레이트(522)의 길이만큼 이격되도록 설치된다. 이에 따라, 기판 지지 프레임(520)의 제 1 및 제 2 측면 개구부(521a, 521b) 각각에는 서셉터(530)의 상승시 베이스 부재(532)에 설치된 제 1 및 제 2 더미 플레이트(527, 528) 각각이 삽입된다.
복수의 관통 홀(534) 각각은 베이스 부재(532)를 관통하도록 형성된다. 이러한 복수의 관통 홀(534)에는 기판 지지 부재(560)가 삽입된다. 이를 위해, 복수의 관통 홀(534) 각각은 헤드 삽입 홈(534a), 및 삽입 홀(534b)을 포함하여 구성된다.
헤드 삽입 홈(534a)은 베이스 부재(532)의 상면으로부터 제 1 높이(H1)를 가지도록 오목하게 형성된다. 이때, 헤드 삽입 홈(534a)은 평면적으로 원 또는 사각 형태를 가지도록 형성된다.
삽입 홀(534b)은 헤드 삽입 홈(534a)에 연통되도록 베이스 부재(532)를 관통하여 형성된다.
복수의 핀 삽입 홈(536) 각각은 기판 지지 프레임(520)에 설치된 복수의 기판 지지 핀(523) 각각에 중첩되도록 기판 안착부(533)의 가장자리 부분에 형성된다. 이러한, 복수의 핀 삽입 홈(536) 각각에는 베이스 부재(532)의 상승시 상기 복수의 기판 지지 핀(523) 각각의 돌출부(523b) 각각이 삽입된다.
한편, 서셉터(530)의 상승에 따라 복수의 기판(S1 내지 S4)이 기판 안착부(533)에 안착되어 공정 위치로 이송되거나 박막 증착 공정시 기판(S1 내지 S4)의 열손실을 방지하기 위하여, 도 11에 도시된 확대도 "A"와 같이, 복수의 기판 지지 핀(523)이 기판(S1 내지 S4)의 배면에 접촉되지 않는 것이 바람직하다. 이를 위해, 복수의 핀 삽입 홈(536) 각각은 기판 지지 핀(523)의 높이(H4)보다 높은 높이(H5)를 가지도록 형성된다. 이에 따라, 핀 삽입 홈(536)에 삽입된 기판 지지 핀(523)은 기판(S1 내지 S4)의 배면으로부터 소정 거리(H5-H4)만큼 이격된다.
상술한 바와 같이, 서셉터(530)는 승강축(531a)의 상승에 의해 상승되어 기판 지지 프레임(520)과 복수의 기판 지지 부재(560)에 지지된 4개의 기판(S1 내지 S4)을 동시에 지지하여 4개의 기판(S1 내지 S4)을 공정 위치로 상승시키고, 승강축(531a)의 하강에 의해 하강되어 안착된 4개의 기판(S1 내지 S4)이 기판 지지 프레임(520)과 복수의 기판 지지 부재(560)에 안착되도록 기판 출입 위치로 하강시킨다.
가스 분사 수단(540)은 상부 챔버(514)를 관통하는 가스 공급관(542)에 연통되도록 공정 챔버(510)의 상부 챔버(514)에 설치된다. 이러한 가스 분사 수단(540)은 복수의 기판(S1 내지 S4) 상에 소정의 박막을 형성하기 위하여, 가스 공급관(542)을 통해 공급되는 소스 가스를 균일하게 확산시켜 복수의 기판(S1 내지 S4) 상에 분사한다.
상기의 소스 가스는 공정 챔버(510)의 공정 공간에서 수행되는 화학 기상 증착 공정에 의해 복수의 기판(S1 내지 S4)에 형성될 박막의 물질을 포함하여 이루어진다. 예를 들어, 가스 분사 수단(540)에는 유기 금속 전구체인 제 1 소스 가스와, 산소, 질소, 암모니아 등과 같은 제 2 소스 가스가 공급될 수 있다. 제 1 소스 가스는 재액화되거나 열분해되지 않는 온도로 가열된 상태로 가스 분사 수단(540)에 공급되고, 제 2 소스 가스는 실온 상태 또는 제 1 소스 가스와 동일하게 가열된 상태로 가스 분사 수단(540)에 공급될 수 있다.
프레임 지지 부재(550)는 기판 지지 프레임(520)의 제 1 플레이트(521)에 형성된 복수의 지지 홀(525) 각각에 대응되도록 하부 챔버(512)의 내측벽에 설치된다. 이러한, 복수의 프레임 지지 부재(550) 각각은 서셉터(530)가 기판 출입 위치보다 더 낮게 하강될 경우에만 제 1 플레이트(521)에 형성된 복수의 지지 홀(525) 각각에 삽입되어 제 1 플레이트(521)를 지지함으로써 기판 지지 프레임(520)이 기판 출입 위치에 위치하도록 한다.
복수의 기판 지지 부재(560) 각각은 서셉터(530)를 관통하도록 공정 챔버(510) 내부에 배치되어 기판 출입시 복수의 기판(S1 내지 S4)의 배면을 지지한다. 이러한 복수의 기판 지지 부재(560) 각각의 상면은 박막의 증착 공정시 서셉터(530)에 지지된 기판(S1 내지 S4)의 배면과 소정 거리만큼 이격되도록 서셉터(530)의 관통 홀(534)에 삽입된다. 이를 위해, 복수의 기판 지지 부재(560) 각각은, 도 4, 도 5, 도 6, 또는 도 7a에 도시된 바와 같이 구성되며, 이에 대한 상세한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다. 이와 같은, 복수의 기판 지지 부재(560) 각각의 헤드부(144, 244, 344)는 기판 출입시 복수의 기판(S1 내지 S4)의 헤드 접촉 부분을 지지하고, 박막 증착 공정시 서셉터(530)에 안착된 기판(S1 내지 S4)의 배면과 소정 거리(H1-H2)만큼 이격되도록 서셉터(530)의 헤드 삽입 홈(534a)에 삽입된다. 이에 따라, 복수의 기판 지지 부재(560) 각각의 헤드부(144, 244, 344)는 기판 출입시를 제외하고는 기판(S1 내지 S4)과 접촉되지 않는다. 그리고, 서셉터(530)의 헤드 삽입 홈(534a)에 삽입된 헤드부(344)는 히터에 의해 가열되는 서셉터(530)의 열에 의해 가열됨으로써 기판(S1 내지 S4)의 헤드 접촉 부분의 온도를 증가시켜 기판(S1 내지 S4)의 헤드 접촉 부분과 서셉터 접촉 부분이 열적 균형을 이루도록 한다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16a 내지 도 16c를 도 12와 결부하여 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500)를 이용한 박막 증착 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 16a에 도시된 바와 같이, 승강축(531a)을 하강시켜 공정 챔버(510)에 설치된 서셉터(530)를 홈 위치로 하강시킨다. 이에 따라, 서셉터(530)를 관통하는 복수의 기판 지지 부재(560) 각각의 중량 부재(146)가 하부 챔버(512)의 바닥면에 지지됨으로써 복수의 기판 지지 부재(560) 각각의 헤드부(144/244/344)는 기판 출입 위치에 위치하게 된다. 또한, 기판 지지 프레임(520)은 프레임 지지 부재(550)에 의해 지지되어 기판 출입 위치에 위치하게 된다.
그런 다음, 도 16b에 도시된 바와 같이, 복수의 기판(S1 내지 S4)을 공정 챔버(510)의 공정 공간으로 반입하여 기판 지지 프레임(520)과 복수의 기판 지지 부재(560) 각각의 헤드부(144/244/344)에 안착시킨다.
그런 다음, 도 16c에 도시된 바와 같이, 승강축(531a)을 상승시켜 서셉터(530)를 공정 위치로 상승시킨다. 이에 따라, 서셉터(530)는 승강축(531a)의 상승에 따라 상승하여 기판 지지 프레임(520)을 상승시킴과 동시에 복수의 기판 지지 부재(560)의 헤드부(144/244/344)에 지지된 기판(S1 내지 S4)을 지지하면서 공정 위치로 상승하게 된다. 이때 복수의 기판 지지 부재(560)의 헤드부(144/244/344) 각각은 서셉터(530)에 안착된 기판(S1 내지 S4)의 배면과 소정 거리(H1-H2)만큼 이격되도록 서셉터(530)의 헤드 삽입 홈(534a)에 삽입된 후, 서셉터(530)의 상승과 함께 소정 높이 상승하게 된다.
이어서, 공정 챔버(510)의 내부에 진공 분위기를 형성한 다음, 서셉터(530)를 이용해 기판(S1 내지 S4)을 공정 온도로 가열한다. 이때, 헤드 삽입 홈(534a)에 삽입된 복수의 기판 지지 부재(560)의 헤드부(144/244/344) 각각은 서셉터(530)의 열에 의해 가열되어 대향되는 기판(S1 내지 S4)의 헤드 접촉 부분의 온도를 증가시킴으로써 서셉터(530)에 의해 가열되는 기판(S1 내지 S4)의 열적 균일도를 향상시킨다.
이어서, 서셉터(530)에 대향되도록 공정 챔버(510)에 설치된 가스 분사 수단(540)을 이용해 화학 기상 증착 공정을 위한 소스 가스를 기판(S1 내지 S4)에 분사함으로써 기판(S1 내지 S4)에 박막을 증착한다. 예를 들어, 상기의 화학 기상 증착 공정은 기판(S1 내지 S4) 상에 금속의 화합물 또는 산화물로 이루어지는 박막을 형성하는 유기 금속 화학 기상 증착 공정이 될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500) 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 상술한 바와 같은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치(100) 및 이를 이용한 박막 증착 방법과 동일한 효과를 제공할 뿐만 아니라, 기판 지지 프레임(520)과 복수의 기판 지지 부재(560)를 이용해 복수의 기판(S1 내지 S4) 또는 대면적 기판에 균일한 두께의 박막을 증착할 수 있다.
도 17은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치(600)는 공정 챔버(510), 기판 지지 프레임(520), 서셉터(530), 가스 분사 수단(540), 프레임 지지 부재(550), 복수의 기판 지지 부재(560), 및 복수의 기판 지지 부재(560)를 가열하기 위한 가열 수단(650)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치(600)는 가열 수단(650)을 더 포함하여 구성되는 것을 제외하고는 상술한 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500)와 동일하기 때문에 동일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 하고, 이하 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
가열 수단(650)은, 도 17의 확대도 "B"와 같이, 서셉터(530)를 가열하는 히터의 구동에 동기되어 복수의 기판 지지 부재(560)를 가열한다. 이를 위해, 가열 수단(650)은 복수의 가열 부재(152), 복수의 전원 공급 부재(154), 및 복수의 전원 케이블(156)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 가열 수단(650)은 상술한 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치(400)의 가열 수단(150)과 동일하기 때문에 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
이와 같은 가열 수단(650)은 박막 증착 공정을 위한 기판(S1 내지 S4)의 가열과 동기되는 가열 부재(152)의 구동에 따라 복수의 기판 지지 부재(560) 각각을 가열함으로써 서셉터(530)에 의해 가열되는 기판(S1 내지 S4)의 열적 균일도를 향상시킨다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치(600) 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 서셉터(530)를 이용한 기판(S1 내지 S4)의 가열과 함과 가열 수단(650)을 이용해 기판 지지 부재(560)를 가열하는 것을 제외하고는 도 16a 내지 도 16c에 도시된 바와 같은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500) 및 이를 이용한 박막 증착 방법과 동일하기 때문에 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
따라서, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치(600) 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500) 및 이를 이용한 박막 증착 방법과 동일한 효과를 제공한다.
도 18은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 19는 도 18에 도시된 서셉터와 기판 지지 프레임 및 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치(700)는 공정 챔버(510), 공정 챔버(510)의 내부에 배치되어 복수의 기판(S1 내지 S4) 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하는 기판 지지 프레임(720), 기판 지지 프레임(520)을 관통하여 승강되어 복수의 기판(S1 내지 S4)을 지지하기 위한 서셉터(730), 가스 분사 수단(540), 프레임 지지 부재(550), 및 복수의 기판 지지 부재(560)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치(700)에서 기판 지지 프레임(720)과 서셉터(730)를 제외한 나머지 구성들은 상술한 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500)와 동일하기 때문에 동일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 하고, 이하 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
기판 지지 프레임(720)은 기판 출입구를 출입하는 기판 반송 장치로부터 공정 챔버(510)의 내부로 로딩되는 복수의 기판(S1 내지 S4) 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하거나, 공정 챔버(510)에서 외부로 언로딩되는 복수의 기판(S1 내지 S4)의 일측 가장자리 부분을 지지한다. 이를 위해, 기판 지지 프레임(720)은 제 1 플레이트(521), 제 2 플레이트(522), 복수의 기판 지지 핀(523), 복수의 지지 홀(525), 및 플레이트 지지 부재(529)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 기판 지지 프레임(720)은 상술한 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500)에서 기판 지지 프레임(520)의 제 1 및 제 2 더미 플레이트(527, 528) 각각이 생략되어 구성되는 것을 제외한 모두 동일하기 때문에 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다. 이와 같은, 기판 지지 프레임(720)은 프레임 지지 부재(550)에 의해 지지되어 기판 출입 위치에 고정된다. 즉, 상술한 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500)에서 기판 지지 프레임(520)은 서셉터(530)의 승강에 따라 승강되지만, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치(700)의 기판 지지 프레임(720)은 서셉터(530)의 승강에 따라 승강되지 않고 프레임 지지 부재(550)에 지지되어 고정된 상태를 유지한다.
서셉터(730)는 기판 지지 프레임(720)의 제 1 플레이트(521)에 의해 마련된 개구부를 관통하여 승강될 수 있도록 하부 챔버(512)에 설치되어 박막의 증착 공정시 복수의 기판(S1 내지 S4)을 지지한다. 이를 위해, 서셉터(730)는 베이스 부재(732) 및 복수의 관통 홀(734)을 포함하여 구성된다.
베이스 부재(732)는 사각 형태를 가지도록 형성되되 기판 지지 프레임(720)의 제 1 플레이트(521)에 의해 마련된 개구부를 통과할 수 있는 크기를 가지도록 형성된다. 이때, 베이스 부재(732)는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 베이스 부재(732)는 하부 챔버(512)의 바닥면을 관통하는 승강축(731a)에 의해 승강 가능하도록 지지된다.
상기의 승강축(731a)은 승강 장치(미도시)의 구동에 따라 승강된다. 상기의 승강축(731a)은 벨로우즈(731b)에 의해 밀봉된다.
한편, 베이스 부재(732)에는 복수의 기판(S1 내지 S4)의 온도를 공정 온도에 적합하도록 가열하기 위한 히터(미도시)가 내장된다. 히터는 베이스 부재(732)를 소정의 온도를 가열함으로써 가열되는 베이스 부재(732)를 통해 복수의 기판(S1 내지 S4)을 가열한다.
복수의 관통 홀(734) 각각은 베이스 부재(732)를 관통하도록 형성된다. 이러한 복수의 관통 홀(734)에는 기판 지지 부재(560)가 삽입된다. 이를 위해, 복수의 관통 홀(734) 각각은 헤드 삽입 홈(734a), 및 삽입 홀(734b)을 포함하여 구성된다.
헤드 삽입 홈(734a)은 베이스 부재(732)의 상면으로부터 제 1 높이(H1)를 가지도록 오목하게 형성된다. 이때, 헤드 삽입 홈(734a)은 평면적으로 원 또는 사각 형태를 가지도록 형성된다.
삽입 홀(734b)은 헤드 삽입 홈(734a)에 연통되도록 베이스 부재(732)를 관통하여 형성된다.
도 20a 내지 도 20c는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20a 내지 도 20c를 도 21과 결부하여 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500)를 이용한 박막 증착 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 20a에 도시된 바와 같이, 승강축(731a)을 하강시켜 공정 챔버(510)에 설치된 서셉터(730)를 홈 위치로 하강시킨다. 이에 따라, 서셉터(730)를 관통하는 복수의 기판 지지 부재(560) 각각의 중량 부재(146)가 하부 챔버(512)의 바닥면에 지지됨으로써 복수의 기판 지지 부재(560) 각각의 헤드부(144/244/344)는 기판 출입 위치에 위치하게 된다.
그런 다음, 도 20b에 도시된 바와 같이, 복수의 기판(S1 내지 S4)을 공정 챔버(510)의 공정 공간으로 반입하여 기판 지지 프레임(720)과 복수의 기판 지지 부재(560) 각각의 헤드부(144/244/344)에 안착시킨다.
그런 다음, 도 20c에 도시된 바와 같이, 승강축(731a)을 상승시켜 서셉터(730)를 공정 위치로 상승시킨다. 이에 따라, 서셉터(730)는 승강축(731a)의 상승에 따라 기판 지지 프레임(720)을 통과하여 상승하면서 기판 지지 프레임(720)과 복수의 기판 지지 부재(560)의 헤드부(144/244/344)에 지지된 기판(S1 내지 S4)을 지지하면서 공정 위치로 상승하게 된다. 이때 복수의 기판 지지 부재(560)의 헤드부(144/244/344) 각각은 서셉터(730)에 안착된 기판(S1 내지 S4)의 배면과 소정 거리(H1-H2)만큼 이격되도록 서셉터(730)의 헤드 삽입 홈(734a)에 삽입된 후, 서셉터(730)의 상승과 함께 소정 높이 상승하게 된다.
이어서, 공정 챔버(510)의 내부에 진공 분위기를 형성한 다음, 서셉터(730)를 이용해 기판(S1 내지 S4)을 공정 온도로 가열한다. 이때, 헤드 삽입 홈(734a)에 삽입된 복수의 기판 지지 부재(560)의 헤드부(144/244/344) 각각은 서셉터(730)의 열에 의해 가열되어 대향되는 기판(S1 내지 S4)의 헤드 접촉 부분의 온도를 증가시킴으로써 서셉터(730)에 의해 가열되는 기판(S1 내지 S4)의 열적 균일도를 향상시킨다.
이어서, 서셉터(730)에 대향되도록 공정 챔버(510)에 설치된 가스 분사 수단(540)을 이용해 화학 기상 증착 공정을 위한 소스 가스를 기판(S1 내지 S4)에 분사함으로써 기판(S1 내지 S4)에 박막을 증착한다. 예를 들어, 상기의 화학 기상 증착 공정은 기판(S1 내지 S4) 상에 금속의 화합물 또는 산화물로 이루어지는 박막을 형성하는 유기 금속 화학 기상 증착 공정이 될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치(700) 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 상술한 바와 같은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치(600) 및 이를 이용한 박막 증착 방법과 동일한 효과를 제공할 뿐만 아니라, 기판 지지 프레임(720)과 복수의 기판 지지 부재(560)를 이용해 복수의 기판(S1 내지 S4) 또는 대면적 기판에 균일한 두께의 박막을 증착할 수 있다.
도 21은 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 21을 참조하면, 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 박막 증착 장치(800)는 공정 챔버(510), 기판 지지 프레임(720), 서셉터(730), 가스 분사 수단(540), 프레임 지지 부재(550), 복수의 기판 지지 부재(560), 및 복수의 기판 지지 부재(560)를 가열하기 위한 가열 수단(850)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 박막 증착 장치(800)는 가열 수단(850)을 더 포함하여 구성되는 것을 제외하고는 상술한 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치(700)와 동일하기 때문에 동일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 하고, 이하 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
가열 수단(850)은, 도 21의 확대도 "C"와 같이, 서셉터(730)를 가열하는 히터의 구동에 동기되어 복수의 기판 지지 부재(560)를 가열한다. 이를 위해, 가열 수단(850)은 복수의 가열 부재(152), 복수의 전원 공급 부재(154), 및 복수의 전원 케이블(156)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 가열 수단(850)은 상술한 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치(400)의 가열 수단(150)과 동일하기 때문에 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
이와 같은 가열 수단(850)은 박막 증착 공정을 위한 기판(S1 내지 S4)의 가열과 동기되는 가열 부재(152)의 구동에 따라 복수의 기판 지지 부재(560) 각각을 가열함으로써 서셉터(730)에 의해 가열되는 기판(S1 내지 S4)의 열적 균일도를 향상시킨다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 박막 증착 장치(800) 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 서셉터(730)를 이용한 기판(S1 내지 S4)의 가열과 함과 가열 수단(850)을 이용해 기판 지지 부재(560)를 가열하는 것을 제외하고는 도 16a 내지 도 16c에 도시된 바와 같은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500) 및 이를 이용한 박막 증착 방법과 동일하기 때문에 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
따라서, 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 박막 증착 장치(800) 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500) 및 이를 이용한 박막 증착 방법과 동일한 효과를 제공한다.
한편, 상술한 본 발명의 제 1 내지 제 6 실시 예에 따른 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법에서는 금속 유기 화학 기상 증착 공정을 수행하여 적어도 하나의 기판(S)에 금속의 화합물 또는 산화물로 이루어지는 박막을 형성하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 금속 유기 화학 기상 증착 공정 이외의 다른 화학 기상 증착 공정 또는 원자층 증착 공정을 수행하여 박막을 형성할 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110, 510: 공정 챔버 112, 512: 하부 챔버
114, 514: 상부 챔버 120, 530, 730: 서셉터
130, 540: 가스 분사 수단 140, 560 : 기판 지지 부재
142, 242, 342, 345: 지지대 144, 244, 344: 헤드부
146: 중량 부재 150, 650, 850: 가열 수단
520, 720: 기판 지지 프레임 550: 프레임 지지 부재
114, 514: 상부 챔버 120, 530, 730: 서셉터
130, 540: 가스 분사 수단 140, 560 : 기판 지지 부재
142, 242, 342, 345: 지지대 144, 244, 344: 헤드부
146: 중량 부재 150, 650, 850: 가열 수단
520, 720: 기판 지지 프레임 550: 프레임 지지 부재
Claims (23)
- 증착 공정을 이용해 적어도 하나의 기판에 박막을 증착하기 위한 공정 공간을 제공하는 공정 챔버;
상기 공정 챔버에 배치되어 상기 박막의 증착 공정시 상기 적어도 하나의 기판을 지지하는 서셉터;
상기 서셉터에 대향되도록 상기 공정 챔버에 설치되어 상기 증착 공정을 위한 소스 가스를 상기 기판에 분사하는 가스 분사 수단; 및
상기 서셉터에 관통하도록 삽입된 지지대와 상기 지지대의 상면에 결합된 헤드부 및 상기 지지대와 상기 헤드부에 코팅된 은(Ag), 구리(Cu), 또는 금(Au) 재질의 코팅층을 포함하도록 구성되어 기판 출입시 상기 적어도 하나의 기판을 지지하는 복수의 기판 지지 부재를 포함하여 구성되며,
상기 박막의 증착 공정시 상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 헤드부 상면은 상기 서셉터에 지지된 기판의 배면으로부터 이격되도록 상기 서셉터에 삽입된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 서셉터는 승강 장치에 의해 승강되는 베이스 부재, 상기 베이스 부재에 내장된 히터, 및 상기 베이스 부재를 관통하도록 형성된 복수의 관통 홀을 포함하여 구성되며,
상기 복수의 관통 홀 각각은,
상기 베이스 부재의 상면으로부터 제 1 높이를 가지도록 오목하게 형성되어 상기 헤드부가 삽입되는 헤드 삽입 홈; 및
상기 헤드 삽입 홈에 연통되도록 상기 베이스 부재를 관통하여 형성되어 상기 지지대가 관통 삽입되는 삽입 홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 헤드부는 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 상기 지지대와 상기 헤드부 각각은 100W/mK 이상의 열전도율을 가지는 재질 또는 상기 서셉터와 동일한 재질로 이루어져 하나의 몸체로 형성된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 삭제
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 지지대를 가열하여 상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 헤드부를 가열하는 가열 수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 헤드부는 100W/mK 이상의 열전도율을 가지는 재질 또는 상기 서셉터와 동일한 재질로 이루어지고,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 지지대는 세라믹 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 증착 공정을 이용해 적어도 하나의 기판에 박막을 증착하기 위한 공정 공간을 제공하는 공정 챔버;
상기 공정 챔버에 배치되어 상기 박막의 증착 공정시 상기 적어도 하나의 기판을 지지하는 서셉터;
상기 서셉터에 대향되도록 상기 공정 챔버에 설치되어 상기 증착 공정을 위한 소스 가스를 상기 기판에 분사하는 가스 분사 수단; 및
상기 서셉터에 관통하도록 삽입되어 기판 출입시 상기 적어도 하나의 기판을 지지하는 복수의 기판 지지 부재를 포함하여 구성되며,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각은,
상기 서셉터에 관통하도록 삽입되되 상기 기판의 출입시 상기 서셉터의 상부에 위치하고 상기 증착 공정시 상기 서셉터의 내부에 위치하는 제 1 지지대;
상기 제 1 지지대의 상면에 결합되어 상기 박막의 증착 공정시 상면이 상기 서셉터에 지지된 기판의 배면으로부터 이격되도록 상기 서셉터에 삽입되는 헤드부; 및
상기 제 1 지지대의 하부에 결합되어 상기 서셉터에 삽입되되 상기 기판의 출입시 상기 서셉터의 내부에 위치하고 상기 증착 공정시 상기 서셉터의 하부에 위치하는 제 2 지지대를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 제 1 지지대와 헤드부 각각은 100W/mK 이상의 열전도율을 가지는 재질 또는 상기 서셉터와 동일한 재질로 이루어져 하나의 몸체로 형성되고,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 제 2 지지대는 세라믹 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 서셉터의 승강에 따라 승강되도록 상기 공정 챔버의 내부에 배치되어 상기 서셉터의 가장자리 부분에 대응되는 복수의 기판 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하는 기판 지지 프레임; 및
상기 공정 챔버의 내측벽에 설치되어 상기 서셉터의 하강시 상기 기판 지지 프레임을 지지하는 복수의 프레임 지지 부재를 더 포함하여 구성되며,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 복수의 기판 각각의 나머지 가장자리 부분을 지지하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 기판 지지 프레임은,
상기 서셉터의 가장자리 부분에 중첩되도록 형성되어 상기 서셉터의 승강시 상기 서셉터의 가장자리 부분에 안착되는 플레이트;
상기 플레이트에 형성되어 상기 서셉터의 하강시 상기 복수의 프레임 지지 부재가 삽입되는 복수의 지지 홀; 및
상기 플레이트의 내측벽에 분리 가능하게 설치되어 상기 복수의 기판 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하는 복수의 기판 지지 핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 서셉터가 통과하여 승강되도록 상기 공정 챔버의 내부에 배치되어 상기 기판의 로딩 또는 언로딩시에만 복수의 기판 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하는 기판 지지 프레임; 및
상기 공정 챔버의 내측벽에 설치되어 상기 기판 지지 프레임을 지지하는 복수의 프레임 지지 부재를 더 포함하여 구성되며,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 복수의 기판 각각의 나머지 가장자리 부분을 지지하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 기판 지지 프레임은,
상기 서셉터에 중첩되지 않도록 형성되어 상기 프레임 지지 부재에 지지된 플레이트;
상기 플레이트에 형성되어 상기 서셉터의 하강시 상기 복수의 프레임 지지 부재가 삽입되는 복수의 지지 홀; 및
상기 플레이트의 내측벽에 분리 가능하게 설치되어 상기 복수의 기판 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하는 복수의 기판 지지 핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 서셉터의 승강에 따라 승강되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 복수의 기판 지지 핀 각각은 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastics) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 공정 챔버의 공정 공간에서 수행되는 증착 공정을 이용해 적어도 하나의 기판에 박막을 증착하는 박막 증착 방법에 있어서,
상기 공정 챔버에 설치된 서셉터를 관통하도록 배치된 복수의 기판 지지 부재를 이용하여 상기 공정 챔버로 로딩되는 적어도 하나의 기판을 지지하는 단계;
상기 복수의 기판 지지 부재에 안착된 적어도 하나의 기판을 상기 서셉터의 상면에 안착시키는 단계;
상기 서셉터의 가열을 통해 상기 적어도 하나의 기판을 가열하는 단계; 및
상기 서셉터에 대향되도록 상기 공정 챔버에 설치된 가스 분사 수단을 이용해 상기 증착 공정을 위한 소스 가스를 상기 기판에 분사하여 상기 적어도 하나의 기판에 박막을 증착하는 단계를 포함하여 이루어지며,
상기 복수의 기판 지지 부재는 상기 서셉터에 관통하도록 삽입된 지지대와 상기 지지대의 상면에 결합된 헤드부 및 상기 지지대와 상기 헤드부에 코팅된 은(Ag), 구리(Cu), 또는 금(Au) 재질의 코팅층을 포함하도록 구성되고,
상기 박막의 증착 공정시 상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 헤드부 상면은 상기 서셉터에 안착된 기판의 배면으로부터 이격되도록 상기 서셉터에 삽입된 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 서셉터는 제 1 높이를 가지도록 오목하게 형성된 복수의 헤드 삽입 홈을 포함하고,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 헤드부는 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 가지도록 형성되며,
상기 복수의 헤드 삽입 홈 각각에 삽입된 상기 기판 지지 부재의 헤드부 각각은 상기 제 1 및 제 2 높이의 차이만큼 상기 서셉터에 안착된 기판의 배면으로부터 이격된 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 헤드부는 100W/mK 이상의 열전도율을 가지는 재질 또는 상기 서셉터와 동일한 재질로 이루어져 상기 서셉터의 가열시 서셉터로부터 전달되는 열을 통해 이격된 기판의 온도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기판을 지지하는 단계는,
상기 서셉터의 승강에 따라 승강되도록 상기 공정 챔버의 내부에 배치된 기판 지지 프레임을 이용해 상기 서셉터의 가장자리 부분에 대응되는 복수의 기판 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하고,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각을 이용해 상기 복수의 기판 각각의 나머지 가장자리 부분을 지지하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기판을 상기 서셉터의 상면에 안착시키는 단계는 상기 서셉터를 상승시켜 상기 기판 지지 프레임과 상기 복수의 기판 및 상기 복수의 기판 지지 부재를 상승시키는 단계를 포함하여 구성되고,
상기 복수의 기판은 상기 서셉터의 상승에 따라 상기 서셉터의 상면에 안착되고,
상기 복수의 기판 지지 부재는 상기 서셉터의 상승에 따라 상기 서셉터에 안착된 상기 복수의 기판의 배면으로부터 이격되도록 상기 서셉터에 삽입됨과 아울러 상기 서셉터의 상승에 따라 상기 공정 챔버의 바닥면으로부터 이격되도록 상승되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기판을 지지하는 단계는,
상기 서셉터가 통과하여 승강되도록 상기 공정 챔버의 내부에 배치된 기판 지지 프레임을 이용해 복수의 기판 각각의 일측 가장자리 부분을 지지하고,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각을 이용해 상기 복수의 기판 각각의 나머지 가장자리 부분을 지지하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기판을 상기 서셉터의 상면에 안착시키는 단계는 상기 서셉터를 상승시켜 상기 복수의 기판 및 상기 복수의 기판 지지 부재를 상승시키는 단계를 포함하여 구성되고,
상기 복수의 기판은 상기 서셉터의 상승에 따라 상기 서셉터의 상면에 안착되고,
상기 복수의 기판 지지 부재는 상기 서셉터의 상승에 따라 상기 서셉터에 안착된 상기 복수의 기판의 배면으로부터 이격되도록 상기 서셉터에 삽입됨과 아울러 상기 서셉터의 상승에 따라 상기 공정 챔버의 바닥면으로부터 이격되도록 상승되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기판이 상기 서셉터 상면에 안착되면, 상기 복수의 기판 지지 부재 각각에 설치된 가열 수단을 이용해 상기 복수의 기판 지지 부재를 가열하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.
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