KR101395288B1 - 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 지지 부재로 인한 기판의 열 손실을 최소화하여 기판에 균일한 박막을 증착시킬 수 있도록 한 박막 증착 장치 및 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 챔버의 내부에 승강 가능하게 설치되어 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 수직하게 배치되어 상기 서셉터의 승강에 따라 상기 적어도 하나의 기판을 지지하거나 상기 서셉터의 영역에 따라 상기 기판으로부터 다른 단차를 가지도록 상기 서셉터의 내부에 삽입되는 복수의 기판 지지 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 박막 증착 장치 및 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 공정에서는 기판 지지 부재(20)와 접촉되는 기판(S) 영역에서 발생되는 박막의 두께 편차로 인해 기판 지지 부재(20) 형상에 대응되는 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, 기판 지지 부재로 인한 기판의 열 손실을 최소화하여 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 챔버의 내부에 승강 가능하게 설치되어 상기 박막의 증착 공정시 상기 적어도 하나의 기판을 지지하는 서셉터; 상기 공정 챔버에 설치되어 상기 증착 공정을 위한 소스 가스를 상기 기판에 분사하는 가스 분사 수단; 및 상기 서셉터를 관통하도록 배치되어 상기 서셉터의 승강에 따라 상기 적어도 하나의 기판을 지지하거나 상기 서셉터의 영역에 따라 상기 기판으로부터 다른 단차를 가지도록 상기 서셉터의 내부에 삽입되는 복수의 기판 지지 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 서셉터를 수직하게 관통하는 지지대; 및 상기 지지대의 상면에 결합되어 상기 서셉터의 하강시 상기 적어도 하나의 기판을 지지하거나 상기 서셉터의 상승시 상기 서셉터의 내부에 삽입되는 헤드부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 서셉터는 승강 장치에 의해 승강되는 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 중앙 영역과 에지 영역 각각에 형성된 복수의 관통 홀; 상기 베이스 부재의 중앙 영역에 형성된 관통 홀에 연통되도록 상기 베이스 부재의 상면으로부터 제 1 깊이를 가지도록 오목하게 형성된 복수의 중앙 삽입 홈; 및 상기 베이스 부재의 에지 영역에 형성된 관통 홀에 연통되도록 상기 베이스 부재의 상면으로부터 상기 제 1 깊이보다 깊은 제 2 깊이를 가지도록 오목하게 형성된 복수의 에지 삽입 홈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 중앙 삽입 홈 내부에 삽입된 상기 헤드부와 기판 간의 제 1 단차는 상기 에지 삽입 홈 내부에 삽입된 상기 헤드부와 기판 간의 제 2 단차보다 낮은 것을 특징으로 한다.
상기 서셉터는 승강 장치에 의해 승강되는 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 중앙 영역과 에지 영역 및 각 모서리 영역 각각에 형성된 복수의 관통 홀; 상기 베이스 부재의 중앙 영역에 형성된 관통 홀에 연통되도록 상기 베이스 부재의 상면으로부터 제 1 깊이를 가지도록 오목하게 형성된 복수의 중앙 삽입 홈; 상기 베이스 부재의 에지 영역에 형성된 관통 홀에 연통되도록 상기 베이스 부재의 상면으로부터 상기 제 1 깊이보다 깊은 제 2 깊이를 가지도록 오목하게 형성된 복수의 에지 삽입 홈; 및 상기 베이스 부재의 각 모서리 영역에 형성된 관통 홀에 연통되도록 상기 베이스 부재의 상면으로부터 상기 제 2 깊이보다 깊은 제 3 깊이를 가지도록 오목하게 형성된 복수의 모서리 삽입 홈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 중앙 삽입 홈 내부에 삽입된 상기 헤드부와 기판 간의 제 1 단차는 상기 에지 삽입 홈 내부에 삽입된 상기 헤드부와 기판 간의 제 2 단차보다 낮고, 상기 모서리 삽입 홈 내부에 삽입된 상기 헤드부와 기판 간의 제 3 단차는 상기 제 2 단차보다 높은 것을 특징으로 한다.
상기 서셉터는 승강 장치에 의해 승강되는 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 중앙 영역과 에지 영역 각각에 형성된 복수의 관통 홀; 상기 지지대가 삽입됨과 아울러 상기 헤드부를 지지하도록 상기 베이스 부재의 중앙 영역에 형성된 관통 홀에 삽입 설치된 복수의 제 1 부싱(Bushing); 및 상기 지지대가 삽입됨과 아울러 상기 헤드부를 지지하도록 상기 베이스 부재의 에지 영역에 형성된 관통 홀에 삽입 설치된 복수의 제 2 부싱을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 서셉터의 상승시 상기 헤드부는 서로 다른 높이를 가지는 상기 제 1 및 제 2 부싱 각각의 상면에 안착되며, 상기 제 1 부싱의 상면에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 1 단차는 상기 제 2 부싱의 상면에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 2 단차보다 낮은 것을 특징으로 한다. 한편, 상기 제 1 및 제 2 부싱 각각은 상기 서셉터의 상승시 상기 헤드부가 서로 다른 깊이로 삽입 안착되는 헤드 삽입 홈을 포함하며, 상기 제 1 부싱의 헤드 삽입 홈에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 1 단차는 상기 제 2 부싱의 헤드 삽입 홈에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 2 단차보다 낮은 것을 특징으로 한다.
상기 서셉터는 승강 장치에 의해 승강되는 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 중앙 영역과 에지 영역 및 각 모서리 영역 각각에 형성된 복수의 관통 홀; 상기 지지대가 삽입됨과 아울러 상기 헤드부를 지지하도록 상기 베이스 부재의 중앙 영역에 형성된 관통 홀에 삽입 설치된 복수의 제 1 부싱(Bushing); 상기 지지대가 삽입됨과 아울러 상기 헤드부를 지지하도록 상기 베이스 부재의 에지 영역에 형성된 관통 홀에 삽입 설치된 복수의 제 2 부싱; 상기 지지대가 삽입됨과 아울러 상기 헤드부를 지지하도록 상기 베이스 부재의 각 모서리 영역에 형성된 관통 홀에 삽입 설치된 복수의 제 3 부싱을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 서셉터의 상승시 상기 헤드부는 각기 다른 높이를 가지는 상기 제 1 내지 제 3 부싱 각각의 상면에 안착되며, 상기 제 1 부싱의 상면에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 1 단차는 상기 제 2 부싱의 상면에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 2 단차보다 낮고, 상기 제 3 부싱의 상면에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 3 단차는 상기 제 2 단차보다 높은 것을 특징으로 한다. 한편, 상기 제 1 내지 제 3 부싱 각각은 상기 서셉터의 상승시 상기 헤드부가 각기 다른 깊이로 삽입 안착되는 헤드 삽입 홈을 포함하며, 상기 제 1 부싱의 헤드 삽입 홈에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 1 단차는 상기 제 2 부싱의 헤드 삽입 홈에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 2 단차보다 낮고, 상기 제 3 부싱의 헤드 삽입 홈에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 3 단차는 상기 제 2 단차보다 높은 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 단차는 1mm ~ 3mm이고, 상기 제 2 단차는 6mm ~ 9mm이며, 상기 제 3 단차는 10mm ~ 18mm인 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 부재는 제 1 내지 제 4 기판을 지지하도록 제 1 내지 제 4 스테이지로 분할되고, 상기 베이스 부재의 중앙 영역은 상기 제 1 내지 제 4 스테이지 각각의 내측 모서리 영역과 내측 장변 에지 영역 및 내측 단변 에지 영역으로 이루어지며, 상기 베이스 부재의 중앙 영역에 형성되는 복수의 관통 홀은 상기 제 1 내지 제 4 스테이지 각각의 내측 모서리 영역과 내측 장변 에지 영역 및 내측 단변 에지 영역 각각에 형성되고, 상기 제 1 부싱은 상기 제 1 내지 제 4 스테이지 각각의 내측 모서리 영역과 내측 장변 에지 영역 및 내측 단변 에지 영역 각각에 형성된 복수의 관통 홀에 삽입 설치된 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 증착 방법은 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 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, 박막의 증착 공정시 상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 서셉터의 내부에 삽입되어 상기 서셉터의 영역에 따라 상기 서셉터에 안착된 기판으로부터 다른 단차를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 서셉터의 중앙 영역과 에지 영역에 서로 다른 깊이로 삽입된 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 서셉터의 중앙 영역에 삽입된 기판 지지 부재는 상기 서셉터에 안착된 기판과 제 1 단차를 가지며, 상기 서셉터의 에지 영역에 삽입된 기판 지지 부재는 상기 서셉터에 안착된 기판과 상기 제 1 단차보다 높은 제 2 단차를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 기판 지지 부재 각각은 상기 서셉터의 중앙 영역과 에지 영역 및 각 모서리 영역에 각기 다른 깊이로 삽입되며, 상기 서셉터의 중앙 영역에 삽입된 기판 지지 부재는 상기 서셉터에 안착된 기판과 제 1 단차를 가지고, 상기 서셉터의 에지 영역에 삽입된 기판 지지 부재는 상기 서셉터에 안착된 기판과 상기 제 1 단차보다 높은 제 2 단차를 가지며, 상기 서셉터의 각 모서리 영역에 삽입된 기판 지지 부재는 상기 서셉터에 안착된 기판과 상기 제 2 단차보다 높은 제 3 단차를 가지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 서셉터의 영역에 따라 기판 지지 부재의 헤드부를 서로 다른 깊이를 가지도록 삽입시키거나, 서셉터에 안착되어 가열되는 기판의 영역별 열손실에 대응되도록 서셉터의 내부에 삽입되는 기판 지지 부재와 기판 간의 단차를 차등화함으로써 기판 지지 부재에 중첩되는 기판 영역의 열 손실을 최소화하고, 이를 통해 기판에 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 종래와 같이 기판 지지 부재 형상의 자국이 기판에 형성되는 것을 방지함으로써 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 2에 도시된 제 1 실시 예에 따른 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 제 2 실시 예에 따른 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 제 3 실시 예에 따른 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 7, 도 8a 및 도 8b는 도 2에 도시된 제 4 실시 예에 따른 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치에 있어서, 서셉터 및 복수의 기판 지지 부재를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 I-I' 선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치에 있어서, 서셉터 및 복수의 기판 지지 부재를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 14에 도시된 제 1 및 제 2 부싱(Bushing)을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 도 14에 도시된 서셉터의 각 모서리 영역의 관통 홀에 삽입 설치되는 제 3 부싱(Bushing)을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 17에 도시된 제 1 및 제 2 부싱(Bushing)을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 17에 도시된 서셉터의 각 모서리 영역의 관통 홀에 삽입 설치되는 제 3 부싱(Bushing)을 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 2에 도시된 제 1 실시 예에 따른 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 제 2 실시 예에 따른 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 제 3 실시 예에 따른 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 7, 도 8a 및 도 8b는 도 2에 도시된 제 4 실시 예에 따른 기판 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치에 있어서, 서셉터 및 복수의 기판 지지 부재를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 I-I' 선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치에 있어서, 서셉터 및 복수의 기판 지지 부재를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 14에 도시된 제 1 및 제 2 부싱(Bushing)을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 도 14에 도시된 서셉터의 각 모서리 영역의 관통 홀에 삽입 설치되는 제 3 부싱(Bushing)을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 17에 도시된 제 1 및 제 2 부싱(Bushing)을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 17에 도시된 서셉터의 각 모서리 영역의 관통 홀에 삽입 설치되는 제 3 부싱(Bushing)을 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 장치는 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)의 승강에 따라 기판(S)을 지지하거나 서셉터(120)의 영역에 따라 기판(S)과 서로 다른 단차를 가지도록 서셉터(120)의 내부에 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. 이때, 상부 챔버(114)와 하부 챔버(112)는 절연 부재(116)에 의해 전기적으로 절연된다.
서셉터(120)는 공정 챔버(110)의 하부 챔버(112)에 승강 가능하게 설치된다. 이러한 서셉터(120)는 기판 출입시 복수의 기판 지지 부재(140) 각각이 수직하게 배치되도록 하고, 박막의 증착 공정시 기판(S)을 지지한다. 이를 위해, 서셉터(120)는 베이스 부재(122), 복수의 관통 홀(124), 복수의 중앙 삽입 홈(126a), 및 복수의 에지 삽입 홈(126b)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. 이러한 베이스 부재(122)의 상면과 측면은 애노다이징 알루미늄(Anodizing Al) 재질로 코팅될 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, 도 2의 확대도 A 부분 및 B 부분과 같이, 기판 지지 부재(140)가 승강 가능하도록 베이스 부재(122)를 관통하여 수직하게 형성된다. 이때, 복수의 관통 홀(124) 각각은 베이스 부재(122)의 중앙 영역(MA)과 에지 영역(EA) 각각에 분산되어 형성된다. 예를 들어, 베이스 부재(122)의 중앙 영역(MA)에는 설정된 간격을 가지도록 8개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있다. 그리고, 베이스 부재(122)의 에지 영역(EA)에는 설정된 간격을 가지도록 20개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있다. 이때, 베이스 부재(122)의 장변 에지 영역(EA) 각각에는 설정된 간격을 가지는 4개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있고, 베이스 부재(122)의 단변 에지 영역(EA) 각각에는 설정된 간격을 가지는 6개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있다.
복수의 중앙 삽입 홈(126a)과 복수의 에지 삽입 홈(126b) 각각은 베이스 부재(122)의 중심 영역(MA)과 에지 영역(EA)에 서로 다른 깊이를 가지도록 형성되어 상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각이 베이스 부재(122)의 상면으로부터 서로 다른 깊이로 삽입되도록 한다.
복수의 중앙 삽입 홈(126a) 각각은 베이스 부재(122)의 중앙 영역(MA)에 형성된 복수의 관통 홀(124) 각각에 연통되도록 베이스 부재(122)의 상면으로부터 제 1 깊이(D1)를 가지도록 오목하게 형성된다.
복수의 에지 삽입 홈(126a) 각각은 베이스 부재(122)의 에지 영역(EA)에 형성된 복수의 관통 홀(124) 각각에 연통되도록 베이스 부재(122)의 상면으로부터 상기 제 1 깊이(D1)보다 깊은 제 2 깊이(D2)를 가지도록 오목하게 형성된다. 이때, 복수의 에지 삽입 홈(126a) 각각은 베이스 부재(122)의 에지 영역(EA) 각각에 1열로 형성되거나, 적어도 2열로 형성될 수 있다.
이와 같은, 서셉터(120)는 승강축(121a)의 승강에 따라 승강되어 복수의 기판 지지 부재(140)에 지지된 기판(S)을 지지하거나, 지지된 기판(S)의 복수의 기판 지지 부재(140)에 안착시킨다. 예를 들어, 서셉터(120)는 승강축(121a)의 상승에 의해 기판 지지 부재(140)의 위치보다 더 높게 상승됨으로써 복수의 기판 지지 부재(140)에 안착된 기판(S)을 지지하여 공정 위치로 상승시킨다. 반대로, 서셉터(120)는 승강축(121a)의 하강에 의해 기판 지지 부재(140)의 위치보다 더 낮게 하강됨으로써 공정 위치에 있는 기판(S)을 복수의 기판 지지 부재(140)에 안착시켜 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 전술한 서셉터(120)에 형성된 삽입 홈(126)과 관통 홀(124)에 삽입되어 서셉터(120)를 관통하도록 하부 챔버(112)의 바닥면에 수직하게 배치된다. 이러한 상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각은 기판 로딩/언로딩 공정을 위한 서셉터(120)의 하강시 공정 챔버(110)의 바닥면에 수직하게 배치되어 기판(S)을 지지한다. 그리고, 상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각은 박막 증착 공정을 위한 서셉터(120)의 상승시 서셉터(120)의 영역에 따라 서셉터(120)의 내부에 서로 다른 깊이를 삽입되어 서셉터(120)에 매달림으로써 서셉터(120)의 영역에 따라 서셉터(120)의 상면에 안착된 기판(S)의 배면과 서로 다른 단차를 가지도록 이격된다.
제 1 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 몸체로 일체화된 지지대(142)와 헤드부(144), 및 지지대(142)의 하부에 결합된 중량 부재(146)를 포함하여 구성된다.
상기 지지대(142)와 헤드부(144)는 하나의 몸체로 일체화된 "T"자 형태를 가질 수 있다. 하나의 몸체로 일체화된 지지대(142)와 헤드부(144)는 서셉터(120)와 동일한 재질로 이루어지거나, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 또는 몰리브덴(Mo) 등이 될 수 있다.
상기 지지대(142)는 소정 길이를 가지도록 수직하게 형성되어 서셉터(120)에 형성된 관통 홀(124)을 관통하도록 삽입된다.
상기 헤드부(144)는, 도 2의 확대도 A 부분 및 B 부분과 같이, 지지대(142)의 상면에 결합되어 서셉터(120)에 형성된 삽입 홈(126a, 126b)에 삽입된다. 이때, 헤드부(144)는 상기 삽입 홈(126a, 126b)과 동일한 형태를 가지도록 형성되되 상기 삽입 홈(126a, 126b)보다 작은 크기를 가지도록 형성된다. 그리고, 상기 헤드부(144)는 상기 중앙 삽입 홈(126a)의 제 1 깊이(D1)에 대응되는 두께보다 얇은 제 1 두께(T1)를 가지도록 형성된다. 이에 따라, 상기 헤드부(144)는 서셉터(120)의 상승에 따라 서셉터(120)에 형성된 삽입 홈(126a, 126b) 내부에 안착된다. 이때, 헤드부(144)의 상면은 서셉터(120)의 상면에 안착된 기판(S)의 배면으로부터 소정 단차(d1, d2)를 가지도록 이격된다. 예를 들어, 서셉터(120)의 중앙 삽입 홈(126a) 내부에 안착된 헤드부(144)의 상면은 서셉터(120)의 상면에 안착된 기판(S)의 배면으로부터 제 1 단차(d1)를 가지는 반면에, 서셉터(120)의 에지 삽입 홈(126b) 내부에 안착된 헤드부(144)의 상면은 서셉터(120)의 상면에 안착된 기판(S)의 배면으로부터 상기 제 1 단차(d1)보다 큰 제 2 단차(d2)를 갖는다. 이때, 상기 제 1 단차(d1)는 1mm ~ 3mm 범위로 설정될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 단차(d2)는 상기 제 1 단차(d1)의 3배 내지 6배의 비율로 크게 형성될 수 있으며, 예를 들어, 6mm ~ 9mm 범위로 설정될 수 있다.
이와 같은, 헤드부(144)는 기판 출입시 기판(S)의 제 1 영역(이하, "헤드 접촉 영역"이라 함)을 지지하고, 박막 증착 공정시 서셉터(120)에 지지된 기판(S)의 배면과 소정 단차를 두고 서셉터(120)의 삽입 홈(126a, 126b)에 삽입된다. 이에 따라, 상기 헤드부(144)는 기판 출입시를 제외하고는 기판(S)과 접촉하지 않는다. 그리고, 서셉터(120)의 삽입 홈(126a, 126b)에 삽입된 헤드부(144)는 히터에 의해 가열되는 서셉터(120)의 열에 의해 가열됨으로써 기판(S)의 헤드 접촉 영역의 온도를 증가시켜 헤드 접촉 영역을 제외한 기판(S)의 나머지 서셉터 접촉 영역과 헤드 접촉 영역이 열적 균형을 이루도록 한다. 따라서, 서셉터(120)에 삽입된 헤드부(144)와 서셉터(120)에 의해 가열되는 기판(S) 간의 온도 편차가 최소화되고, 이로 인해 기판 지지 부재(140)에 의한 기판(S)의 열손실이 최소화된다.
상기 중량 부재(146)는 상기 지지대(142)의 하부에 결합되어 지지대(142)의 무게 중심을 맞추는 역할을 한다. 즉, 상기 중량 부재(146)는 서셉터(120)의 상승에 따른 상기 헤드부(144)의 상승시 지지대(142)와 함께 상승되어 하부 챔버(112)의 바닥면으로부터 소정 높이로 매달림으로써 지지대(142)의 무게 중심을 잡는 무게 추의 역할을 한다. 또한, 상기 중량 부재(146)는 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(142)와 헤드부(144), 중량 부재(146), 및 지지대(142)와 헤드부(144)에 코팅된 코팅층(148)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 제 2 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는 코팅층(148)을 더 포함하여 구성되는 것을 제외하고는 도 4에 도시된 제 1 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(148)은 열전도율이 높은 은(Ag), 구리(Cu), 또는 금(Au)의 재질로 이루어져 지지대(142)와 헤드부(144)에 소정 두께로 코팅된다. 이때, 코팅층(148)에 따른 헤드부(144)의 전체 두께는 상기 중앙 삽입 홈(126a)의 제 1 깊이(D1)에 대응되는 두께보다 얇게 형성된다. 이러한 코팅층(148)은 박막 증착 공정시 히터에 의해 가열되는 서셉터(120)의 열에 의해 가열됨으로써 기판(S)의 헤드 접촉 영역의 온도를 증가시켜 헤드 접촉 영역과 서셉터 접촉 영역이 열적 균형을 이루도록 한다. 따라서, 서셉터(120)에 삽입된 헤드부(144)와 서셉터(120)에 의해 가열되는 기판(S) 간의 온도 편차가 최소화되고, 이로 인해 기판 지지 부재(140)에 의한 기판(S)의 열손실이 최소화된다.
한편, 하나의 몸체로 일체화된 지지대(142)와 헤드부(144)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 2 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는 강성이 높지만 상대적으로 낮은 열전도율을 가지는 지지대(144)와 헤드부(144)를 통해 기판(S)을 지지하고, 박막 증착 공정시에는 코팅층(148)의 높은 열전도율을 이용해 기판(S)의 헤드 접촉 영역의 온도를 증가시킨다.
제 3 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 지지대(242), 헤드부(244), 및 중량 부재(246)를 포함하여 구성된다.
지지대(242)는 소정 길이를 가지도록 수직하게 형성되어 서셉터(120)에 형성된 관통 홀(124)을 관통하도록 삽입된다. 이러한 지지대(242)는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
헤드부(244)는, 도 2의 확대도 A 부분 및 B 부분과 같이, 지지대(242)의 상면에 결합되어 서셉터(120)에 형성된 삽입 홈(126a, 126b)에 삽입된다. 이때, 헤드부(244)는 상기 삽입 홈(126a, 126b)과 동일한 형태를 가지도록 형성되되 상기 삽입 홈(126a, 126b)보다 작은 크기를 가지도록 형성된다. 그리고, 상기 헤드부(244)는 상기 중앙 삽입 홈(126a)의 제 1 깊이(D1)에 대응되는 두께보다 얇은 제 1 두께(T1)를 가지도록 형성된다. 이에 따라, 상기 헤드부(244)는 서셉터(120)의 상승에 따라 서셉터(120)에 형성된 삽입 홈(126a, 126b) 내부에 안착된다. 이때, 헤드부(244)의 상면은, 전술한 바와 같이, 서셉터(120)의 영역에 따라 서셉터(120)의 상면에 안착된 기판(S)의 배면으로부터 제 1 및 제 2 단차(d1, d2)를 가지도록 이격된다.
상기의 헤드부(244)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(244)는 서셉터(120)의 재질인 알루미늄 재질과 동일한 재질이거나 알루미늄보다 높은 열전도율을 가지는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 같은, 헤드부(244)는 기판 출입시 기판(S)을 지지하고, 박막 증착 공정시 서셉터(120)에 지지된 기판(S)의 배면과 소정 단차를 두고 서셉터(120)의 삽입 홈(126a, 126b)에 삽입된다. 이에 따라, 상기 헤드부(144)는 기판 출입시를 제외하고는 기판(S)과 접촉하지 않는다. 그리고, 서셉터(120)의 삽입 홈(126a, 126b)에 삽입된 헤드부(144)는 히터에 의해 가열되는 서셉터(120)의 열에 의해 가열됨으로써 기판(S)의 헤드 접촉 영역의 온도를 증가시켜 헤드 접촉 영역과 서셉터 접촉 영역이 열적 균형을 이루도록 한다. 따라서, 서셉터(120)에 삽입된 헤드부(244)와 서셉터(120)에 의해 가열되는 기판(S) 간의 온도 편차가 최소화되고, 이로 인해 기판 지지 부재(140)에 의한 기판(S)의 열손실이 최소화된다.
중량 부재(246)는 상기 지지대(242)의 하부에 결합되어 지지대(242)의 무게 중심을 맞추는 역할을 한다. 즉, 상기 중량 부재(246)는 서셉터(120)의 상승에 따른 상기 헤드부(244)의 상승시 지지대(242)와 함께 상승되어 하부 챔버(112)의 바닥면으로부터 소정 높이로 매달림으로써 지지대(242)의 무게 중심을 잡는 무게 추의 역할을 한다. 또한, 상기 중량 부재(246)는 서셉터(120)의 하강시 하부 챔버(112)의 바닥면에 안착되어 지지대(242)를 수직하게 지지하는 받침대의 역할을 한다.
제 4 실시 예에 따른 복수의 기판 지지 부재(140)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 지지대(342), 헤드부(344), 제 2 지지대(345), 및 중량 부재(346)를 포함하여 구성된다.
지지대(342)는 소정 길이를 가지도록 수직하게 형성되어 서셉터(120)에 형성된 관통 홀(124)을 관통하도록 삽입된다. 상기 제 1 지지대(342)의 길이(L1)는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 서셉터(120)의 관통 홀(124)과 동일한 높이를 가지도록 형성된다. 이러한 제 1 지지대(342)는, 도 8a에 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(124) 내부에 위치함으로써 히터에 의해 가열되는 서셉터(120)의 열을 헤드부(344)에 전달한다. 반면에, 제 1 지지대(342)는, 도 8b에 도시된 바와 같이 기판 출입을 위한 서셉터(120)의 하강에 의해 기판(S)이 헤드부(344)에 지지될 경우, 서셉터(120)의 삽입 홀(124) 내부에 위치하지 않고 서셉터(120)의 상면으로부터 소정 높이에 위치함으로써 서셉터(120)의 열이 헤드부(344)로 전달되는 것을 최소화한다.
상기 헤드부(344)는 제 1 지지대(342)의 상면에 결합되어 서셉터(120)의 삽입 홈(126a, 126b)에 삽입된다. 이때, 헤드부(344)는 서셉터(120)의 삽입 홈(126a, 126b)과 동일한 형태를 가지도록 형성되되 상기 삽입 홈(126a, 126b)보다 작은 크기를 가지도록 형성된다. 그리고, 상기 헤드부(244)는 상기 중앙 삽입 홈(126a)의 제 1 깊이(D1)에 대응되는 두께보다 얇은 제 1 두께(T1)를 가지도록 형성된다. 이에 따라, 상기 헤드부(244)는 서셉터(120)의 상승에 따라 서셉터(120)에 형성된 삽입 홈(126a, 126b) 내부에 안착된다. 이때, 헤드부(244)의 상면은, 전술한 바와 같이, 서셉터(120)의 영역에 따라 서셉터(120)의 상면에 안착된 기판(S)의 배면으로부터 제 1 및 제 2 단차(d1, d2)를 가지도록 이격된다.
상기의 제 1 지지대(342)와 헤드부(344)는 하나의 몸체로 일체화된 "T"자 형태를 가질 수 있다. 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.
이와 같은, 헤드부(344)는 기판 출입시 기판(S)을 지지하고, 박막 증착 공정시 서셉터(120)에 지지된 기판(S)의 배면과 소정 단차를 두고 서셉터(120)의 삽입 홈(126a, 126b)에 삽입된다. 이에 따라, 상기 헤드부(344)는 기판 출입시를 제외하고는 기판(S)과 접촉하지 않는다. 그리고, 서셉터(120)의 삽입 홈(126a, 126b)에 삽입된 헤드부(344)는 히터에 의해 가열되는 서셉터(120)의 열에 의해 가열됨으로써 기판(S)의 헤드 접촉 영역의 온도를 증가시켜 헤드 접촉 영역과 서셉터 접촉 영역이 열적 균형을 이루도록 한다. 따라서, 서셉터(120)에 삽입된 헤드부(344)와 서셉터(120)에 의해 가열되는 기판(S) 간의 온도 편차가 최소화되고, 이로 인해 기판 지지 부재(140)에 의한 기판(S)의 열손실이 최소화된다.
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 8a에 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(124) 내부에 위치하지 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 8b에 도시된 바와 같이 기판 출입을 위한 서셉터(120)의 하강에 의해 기판(S)이 헤드부(344)에 지지될 경우, 서셉터(120)의 삽입 홀(124) 내부에 위치함으로써 서셉터(120)의 열이 제 1 지지부(342)로 전달되는 것을 최소화한다.
상기 중량 부재(346)는 상기 제 2 지지대(345)의 하부에 결합되어 제 1 및 제 2 지지대(342, 345)의 무게 중심을 맞추는 역할을 한다. 즉, 상기 중량 부재(346)는 서셉터(120)의 상승에 따른 상기 헤드부(344)의 상승시 제 1 및 제 2 지지대(342, 345)와 함께 상승되어 하부 챔버(112)의 바닥면으로부터 소정 높이로 매달림으로써 제 1 및 제 2 지지대(342, 345)의 무게 중심을 잡는 무게 추의 역할을 한다. 또한, 상기 중량 부재(346)는 서셉터(120)의 하강시 하부 챔버(112)의 바닥면에 안착되어 제 1 및 제 2 지지대(342, 345)를 수직하게 지지하는 받침대의 역할을 한다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9c를 도 3과 결부하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 복수의 기판 지지 부재는 전술한 도 4에 도시된 기판 지지 부재로 이루어진 것을 가정하여 설명하기로 한다.
먼저, 도 9a에 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 수직하게 지지됨으로써 복수의 기판 지지 부재(140) 각각의 헤드부(144)는 기판 출입 위치에 위치하게 된다.
그런 다음, 도 9b에 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 9c에 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, 상기 복수의 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144) 각각은 서셉터(120)에 안착된 기판(S)의 배면으로부터 서로 다른 단차를 가지도록 서셉터(120)의 삽입 홈(126a, 126b)에 삽입된 후, 서셉터(120)의 상승과 함께 소정 높이 상승하게 된다.
구체적으로, 도 9c의 확대도 C 부분에 대응되는 서셉터(120)의 중앙 영역(MA)에 배치된 일부 기판 지지 부재(140)들은 서셉터(120)의 상승에 따라 서셉터(120)의 중앙 영역(MA)에 형성된 복수의 중앙 삽입 홈(126a) 각각에 삽입되어 상승하는 서셉터(120)에 매달리게 된다. 이와 동시에, 도 9c의 확대도 D 부분에 대응되는 서셉터(120)의 에지 영역(EA)에 배치된 나머지 기판 지지 부재(140)들은 서셉터(120)의 상승에 따라 서셉터(120)의 에지 영역(EA)에 형성된 복수의 에지 삽입 홈(126b) 각각에 삽입되어 상승하는 서셉터(120)에 매달리게 된다. 이에 따라, 복수의 중앙 삽입 홈(126a) 각각에 삽입된 기판 지지 부재(140)들의 상면은 서셉터(120)의 상면에 안착된 기판(S)의 배면과 제 1 높이(d1)만큼 단차지도록 이격되는 반면에, 복수의 에지 삽입 홈(126b) 각각에 삽입된 기판 지지 부재(140)들의 상면은 서셉터(120)의 상면에 안착된 기판(S)의 배면과 제 2 높이(d2)만큼 단차지도록 이격된다.
이어서, 공정 챔버(110)의 내부에 진공 분위기를 형성한 다음, 서셉터(120)를 이용해 기판(S)을 공정 온도로 가열한다.
이어서, 서셉터(120)에 대향되도록 공정 챔버(110)에 설치된 가스 분사 수단(130)을 이용해 유기 금속 화학 기상 증착 공정을 위한 소스 가스를 기판(S)에 분사함으로써 기판(S)에 금속의 화합물 또는 산화물로 이루어지는 박막을 형성한다.
상기의 유기 금속 화학 기상 증착 공정이 완료되면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 승강축(121a)을 하강시켜 공정 챔버(110)에 설치된 서셉터(120)를 홈 위치로 하강시킨다. 이에 따라, 복수의 기판 지지 부재(140) 각각의 중량 부재(146)가 하부 챔버(112)의 바닥면에 수직하게 지지됨으로써 복수의 기판 지지 부재(140) 각각이 하부 챔버(112)의 바닥면에 수직하게 배치되고, 하강하는 서셉터(140)에 지지된 기판(S)이 복수의 기판 지지 부재(140)에 안착된다. 이어서, 복수의 기판 지지 부재(140)에 안착된 기판(S)은 공정 챔버(110)의 외부로 언로딩된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 박막 증착 공정시 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)를 서셉터(120)의 영역에 따라 서로 다른 단차를 가지도록 서셉터(120)의 내부에 삽입시킴으로써 기판(S)의 열손실을 최소화함과 아울러 기판(S)의 열적 균일도를 향상시킨다.
구체적으로, 서셉터(120)에 안착되어 가열되는 기판(S)의 열손실은 기판(S)의 중앙 영역보다 에지 영역이 더 많게 된다. 즉, 기판(S)의 에지 영역은 중앙 영역에 비해 공정 공간으로 노출되기 때문에 그 만큼 열손실이 많게 된다. 아울러, 상기 복수의 기판 지지 부재(140)가 서셉터(120) 내부에 삽입되어 있다 하더라도, 서셉터(120) 내부에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)가 기판(S)의 배면에 대향되기 때문에 가열되는 기판(S)의 열이 상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각에 전달되는 열 손실이 발생하게 된다. 이에 따라, 기판(S)의 에지 영역은 공정 공간으로의 노출과 상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각에 전달되는 열 손실이 더해져 기판(S)의 중앙 영역보다 더 많은 열손실이 발생하고, 이로 인해 기판 지지 부재(140)에 중첩되는 기판(S) 영역에 기판 지지 부재(140)의 자국이 발생하게 된다.
한편, 본 발명자는 서셉터(120)의 중앙 영역(MA)과 에지 영역(EA) 각각에 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)와 기판(S) 간의 단차를 1mm ~ 3mm 범위로 형성한 후, 박막 증착 공정을 수행한 결과, 상기 중앙 삽입 홈(126a)에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)에 중첩되는 기판(S) 영역에서는 기판 지지 부재(140)에 의한 자국이 발생하지 않는다는 것을 확인할 수 있었지만, 상기 에지 삽입 홈(126b)에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)에 중첩되는 기판(S) 영역에서는 기판 지지 부재(140)에 의한 자국이 발생한다는 것을 확인할 수 있었다.
이에, 본 발명자는 기판(S)의 에지 영역의 열손실이 상대적으로 많다는 것에 착안하여, 서셉터(120)의 에지 영역(EA)에 형성된 에지 삽입 홈(126b)에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)와 기판(S) 간의 단차를 6mm ~ 9mm 범위로 단차(d2)지도록 한 후, 박막 증착 공정을 수행한 결과, 상기 에지 삽입 홈(126b)에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)에 중첩되는 기판(S) 영역에서는 기판 지지 부재(140)에 의한 자국이 발생하지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법에서, 박막 증착 공정시 복수의 기판 지지 부재(140) 각각은 서셉터(120)에 안착된 기판(S)의 배면으로부터 단차지도록 서셉터(120)의 내부에 삽입되되, 서셉터(120)의 에지 영역(EA)에 배치되는 기판 지지 부재(140)가 서셉터(120)의 중앙 영역(MA)에 배치되는 기판 지지 부재(140)보다 더 깊게 삽입된다. 이에 따라, 전술한 바와 같이, 상대적으로 열손실이 적은 서셉터(120)의 중앙 영역(MA)에 형성된 중앙 삽입 홈(126a)에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)와 기판(S)이 1mm ~ 3mm 범위로 단차(d1)지도록 함으로써 기판(S)의 중앙 영역의 열이 기판 지지 부재(140)로 전달되는 것을 최소화한다. 반면에, 상대적으로 열손실이 많은 서셉터(120)의 에지 영역(EA)에 형성된 에지 삽입 홈(126b)에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)와 기판(S)이 6mm ~ 9mm 범위로 단차(d2)지도록 함으로써 기판(S)의 에지 영역의 열이 기판 지지 부재(140)로 전달되는 것을 최소화한다.
결과적으로, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 기판 지지 부재(140)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 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치에 있어서, 서셉터 및 복수의 기판 지지 부재를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 11은 도 10에 도시된 I-I' 선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치는 복수의 기판 지지 부재(140)가 서셉터(120)의 각 모서리 영역을 관통하도록 수직하게 더 배치되는 것을 제외하고는 전술한 도 1 내지 도 8에 도시된 박막 증착 장치와 동일하므로 동일한 구성에 대한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다.
먼저, 서셉터(120)는 공정 챔버(110)의 하부 챔버(112)에 승강 가능하게 설치되어 박막의 증착 공정시 기판(S)을 지지한다. 이러한, 서셉터(120)는 베이스 부재(122), 복수의 관통 홀(124), 복수의 중앙 삽입 홈(126a), 복수의 에지 삽입 홈(126b), 및 복수의 모서리 삽입 홈(126c)을 포함하여 구성된다.
베이스 부재(122)는 하부 챔버(112)의 바닥면을 관통하는 승강축(미도시)에 의해 승강 가능하도록 지지된다. 이때, 베이스 부재(122)는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 베이스 부재(122)의 상면과 측면은 애노다이징 알루미늄(Anodizing Al) 재질로 코팅될 수 있다.
복수의 관통 홀(124) 각각은, 도 11의 확대도와 같이, 기판 지지 부재(140)가 승강 가능하도록 베이스 부재(122)를 관통하여 수직하게 형성된다. 이때, 복수의 관통 홀(124) 각각은 베이스 부재(122)의 중앙 영역(MA), 에지 영역(EA), 및 모서리 영역(CA) 각각에 분산되어 형성된다. 예를 들어, 베이스 부재(122)의 중앙 영역(MA)에는 설정된 간격을 가지도록 8개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있다. 그리고, 베이스 부재(122)의 에지 영역(EA)에는 설정된 간격을 가지도록 20개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있으며, 베이스 부재(122)의 모리서 영역(CA)에는 4개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있다. 이때, 베이스 부재(122)의 장변 에지 영역(EA) 각각에는 설정된 간격을 가지는 4개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있고, 베이스 부재(122)의 단변 에지 영역(EA) 각각에는 설정된 간격을 가지는 6개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있다.
복수의 중앙 삽입 홈(126a)과 복수의 에지 삽입 홈(126b) 및 4개의 모서리 삽입 홈(126c) 각각은 베이스 부재(122)의 중심 영역(MA)과 에지 영역(EA) 및 모서리 영역(CA)에 각기 다른 깊이를 가지도록 형성되어 상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각이 베이스 부재(122)의 상면으로부터 각기 다른 깊이로 삽입되도록 한다.
복수의 중앙 삽입 홈(126a) 각각은 베이스 부재(122)의 중앙 영역(MA)에 형성된 복수의 관통 홀(124) 각각에 연통되도록 베이스 부재(122)의 상면으로부터 제 1 깊이(D1)를 가지도록 오목하게 형성되고, 복수의 에지 삽입 홈(126a) 각각은 베이스 부재(122)의 에지 영역(EA)에 형성된 복수의 관통 홀(124) 각각에 연통되도록 베이스 부재(122)의 상면으로부터 제 2 깊이(D2)를 가지도록 오목하게 형성된다. 이러한 복수의 중앙 삽입 홈(126a)과 복수의 에지 삽입 홈(126a) 각각은 전술한 제 1 실시 예의 박막 증착 장치와 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
4개의 모서리 삽입 홈(126c) 각각은 베이스 부재(122)의 각 모서리 영역(CA)에 형성된 복수의 관통 홀(124) 각각에 연통되도록 베이스 부재(122)의 상면으로부터 상기 제 2 깊이(D2)보다 깊은 제 3 깊이(D3)를 가지도록 오목하게 형성된다.
복수의 기판 지지 부재(140) 각각은 전술한 서셉터(120)에 형성된 삽입 홈(126)과 관통 홀(124)에 삽입되어 서셉터(120)를 관통하도록 하부 챔버(112)의 바닥면에 수직하게 배치된다. 이러한 상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각은 기판 로딩/언로딩 공정을 위한 서셉터(120)의 하강시 공정 챔버(110)의 바닥면에 수직하게 배치되어 기판(S)을 지지한다. 그리고, 상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각은 박막 증착 공정을 위한 서셉터(120)의 상승시 서셉터(120)의 영역에 따라 서셉터(120)의 내부에 서로 다른 깊이를 삽입되어 서셉터(120)에 매달림으로써 서셉터(120)의 영역에 따라 서셉터(120)의 상면에 안착된 기판(S)의 배면과 각기 다른 단차를 가지도록 이격된다. 이와 같은, 복수의 기판 지지 부재(140) 각각은 전술한 4개의 모서리 삽입 홈(126c) 각각에 더 설치되는 것을 제외하고는 전술한 제 1 실시 예의 박막 증착 장치와 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
4개의 모서리 삽입 홈(126c) 각각에 설치되는 복수의 기판 지지 부재(140) 각각의 헤드부(144)는 상기 4개의 모서리 삽입 홈(126c) 내부에 안착된다. 4개의 모서리 삽입 홈(126c) 내부에 안착된 헤드부(144)의 상면은 서셉터(120)의 상면에 안착된 기판(S)의 배면으로부터 제 3 단차(d3)를 갖는다. 이때, 상기 제 3 단차(d3)는 상기 제 1 단차(d1)의 6배 내지 10배의 비율로 크게 형성될 수 있으며, 예를 들어, 10mm ~ 18mm 범위로 설정될 수 있다.
한편, 본 발명자는 전술한 바와 같이, 각 모서리 영역(CA) 각각에 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)와 기판(S) 간의 단차를 1mm ~ 3mm 범위 또는 6mm ~ 9mm 범위로 형성한 후, 박막 증착 공정을 수행한 결과, 상기 4개의 모서리 삽입 홈(126c)에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)에 중첩되는 기판(S) 영역에서는 기판 지지 부재(140)에 의한 자국이 발생한다는 것을 확인할 수 있었다.
이에, 본 발명자는 기판(S)의 모서리 영역의 열손실이 에지 영역보다 상대적으로 더 많다는 것에 착안하여, 서셉터(120)의 각 모서리 영역(CA)에 형성된 4개의 모서리 삽입 홈(126c)에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)와 기판(S) 간의 단차를 10mm ~ 18mm 범위로 단차(d3)지도록 한 후, 박막 증착 공정을 수행한 결과, 상기 4개의 모서리 삽입 홈(126c)에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)에 중첩되는 기판(S) 영역에서는 기판 지지 부재(140)에 의한 자국이 발생하지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 서셉터(120)의 각 모서리 영역(CA)에 4개의 기판 지지 부재(140)를 더 설치하여 기판 출입시 기판(S)의 각 모서리 부분을 더 지지함과 아울러, 서셉터(120)의 각 모서리 영역(CA)에 배치되는 기판 지지 부재(140)를 서셉터(120)의 에지 영역(EA)에 배치되는 기판 지지 부재(140)보다 더 깊게 삽입시킴으로써 기판(S)의 모서리 영역의 열이 기판 지지 부재(140)로 전달되는 것을 최소화하여 서셉터(120)의 각 모서리 영역(CA)을 지지하는 4개의 기판 지지 부재(140)에 의한 기판(S)에 발생되는 자국을 방지할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치에 있어서, 서셉터 및 복수의 기판 지지 부재를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 13은 도 12에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치는 복수의 기판 지지 부재(140)를 이용하여 제 1 내지 제 4 기판(S1, S2, S3, S4)을 지지하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 박막 증착 장치는 4장의 기판을 지지하기 위한 서셉터(120)의 구조 및 기판 지지 부재(140)의 배치 구조에 대해서만 설명하기로 한다.
먼저, 서셉터(120)는 공정 챔버(110)의 하부 챔버(112)에 승강 가능하게 설치되어 박막의 증착 공정시 기판(S)을 지지한다. 이러한, 서셉터(120)는 베이스 부재(122), 복수의 관통 홀(124), 복수의 중앙 삽입 홈(126a), 복수의 에지 삽입 홈(126b), 및 4개의 모서리 삽입 홈(126c)을 포함하여 구성된다.
베이스 부재(122)는 하부 챔버(112)의 바닥면을 관통하는 승강축(미도시)에 의해 승강 가능하도록 지지된다. 이때, 베이스 부재(122)는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 베이스 부재(122)의 상면과 측면은 애노다이징 알루미늄(Anodizing Al) 재질로 코팅될 수 있다. 이와 같은, 베이스 부재(122)는 제 1 내지 제 4 기판(S1, S2, S3, S4) 각각을 지지하기 위한 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d)를 포함하여 구성될 수 있다.
제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d) 각각에는 각 기판(S1, S2, S3, S4)의 온도를 개별적으로 가열하기 위한 히터(미도시)가 개별적으로 내장된다. 히터는 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d) 각각을 개별적으로 가열함으로써 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d) 각각을 통해 각 기판(S1, S2, S3, S4)을 가열한다.
복수의 관통 홀(124) 각각은, 도 13의 확대도와 같이, 기판 지지 부재(140)가 승강 가능하도록 베이스 부재(122)를 관통하여 수직하게 형성된다. 이때, 복수의 관통 홀(124) 각각은 베이스 부재(122)의 중앙 영역(MA), 외측 에지 영역(OEA), 및 외측 모서리 영역(OCA) 각각에 분산되어 형성된다.
베이스 부재(122)의 중앙 영역(MA)에는 설정된 간격을 가지도록 16개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있다. 이때, 베이스 부재(122)의 중앙 영역(MA)은 제 1 내지 제 4 기판(S1, S2, S3, S4) 각각의 내측 모서리 부분에 중첩되도록 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d) 각각의 내측 모서리 영역(ICA), 및 제 1 내지 제 4 기판(S1, S2, S3, S4) 각각의 내측 장변과 단변에 중첩되는 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d) 각각의 내측 양변 에지 영역(IEA)을 포함하여 이루어진다. 상기 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d)의 내측 모서리 영역(ICA)에는 2개의 관통 홀(124)이 일정한 간격으로 형성되고, 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d)의 내측 양변 에지 영역(IEA) 각각에는 1개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있다.
베이스 부재(122)의 외측 에지 영역(OEA)에는 설정된 간격을 가지도록 20개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있다. 여기서, 베이스 부재(122)의 외측 에지 영역(OEA)은 베이스 부재(122)의 양측 단변 측면과 양측 장변 측면에 인접한 영역으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d)의 외측 에지 영역(OEA) 각각에는 5개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있다. 이때, 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d)의 외측 장변 에지 영역(OEA) 각각에는 2개의 관통 홀(124)이 일정한 간격으로 형성될 수 있고, 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d)의 외측 단변 에지 영역(OEA) 각각에는 3개의 관통 홀(124)이 일정한 간격으로 형성될 수 있다. 한편, 상기 외측 단변 에지 영역(OEA) 각각에 형성된 3개의 관통 홀(124) 중 각 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d)의 내측 장변에 인접한 1개의 관통 홀(124)을 제외한 나머지 2개의 관통 홀(124)은 생략 가능하다.
베이스 부재(122)의 외측 모서리 영역(OCA) 각각에는 4개의 관통 홀(124)이 형성될 수 있다. 여기서, 베이스 부재(122)의 외측 모서리 영역(OCA) 각각은 서로 접하지 않는 각 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d)의 외측 모서리 부분으로 정의될 수 있다. 한편, 상기 베이스 부재(122)의 외측 모서리 영역(OCA) 각각에 형성되는 관통 홀(124)은 생략 가능하다.
복수의 중앙 삽입 홈(126a) 각각은 베이스 부재(122)의 중앙 영역(MA)에 형성된 복수의 관통 홀(124) 각각에 연통되도록 베이스 부재(122)의 상면으로부터 제 1 깊이(D1)를 가지도록 오목하게 형성된다. 이에 따라, 복수의 중앙 삽입 홈(126a) 각각은 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d)의 내측 모서리 영역(ICA) 각각에 형성된 2개의 관통 홀(124) 각각에 연통되고, 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d)의 내측 양변 에지 영역(IEA) 각각에 형성된 2개의 2개의 관통 홀(124) 각각에 연통된다.
복수의 에지 삽입 홈(126a) 각각은 베이스 부재(122)의 외측 에지 영역(OEA)에 형성된 복수의 관통 홀(124) 각각에 연통되도록 베이스 부재(122)의 상면으로부터 상기 제 1 깊이(D1)보다 깊은 제 2 깊이(D2)를 가지도록 오목하게 형성된다. 이에 따라, 복수의 에지 삽입 홈(126a) 각각은 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d)의 외측 장변 에지 영역(OEA) 각각에 형성된 2개의 관통 홀(124) 각각에 연통되고, 제 1 내지 제 4 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d)의 외측 단변 에지 영역(OEA) 각각에 형성된 3개의 관통 홀(124) 각각에 연통된다. 여기서, 외측 단변 에지 영역(OEA) 각각에 형성된 3개의 관통 홀(124)은 1열로 형성되거나, 적어도 2열로 형성될 수 있다.
4개의 모서리 삽입 홈(126c) 각각은 베이스 부재(122)의 외측 모서리 영역(OCA)에 형성된 복수의 관통 홀(124) 각각에 연통되도록 베이스 부재(122)의 상면으로부터 상기 제 2 깊이(D2)보다 깊은 제 3 깊이(D3)를 가지도록 오목하게 형성된다. 여기서, 베이스 부재(122)의 외측 모서리 영역(OCA)에 형성되는 복수의 관통 홀(124)이 생략될 경우, 상기 4개의 모서리 삽입 홈(126c) 역시 생략된다.
복수의 기판 지지 부재(140) 각각은 전술한 서셉터(120)에 형성된 삽입 홈(126)과 관통 홀(124)에 삽입되어 서셉터(120)를 관통하도록 하부 챔버(112)의 바닥면에 수직하게 배치된다. 이러한 상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각은 기판 로딩/언로딩 공정을 위한 서셉터(120)의 하강시 공정 챔버(110)의 바닥면에 수직하게 배치되어 기판(S)을 지지한다. 그리고, 상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각은 박막 증착 공정을 위한 서셉터(120)의 상승시 서셉터(120)의 영역(MA, OEA, OCA)에 따라 서셉터(120)의 내부에 서로 다른 깊이를 삽입되어 서셉터(120)에 매달림으로써 서셉터(120)의 영역에 따라 서셉터(120)의 상면에 안착된 기판(S)의 배면과 각기 다른 단차를 가지도록 이격된다.
상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 지지대(142, 242), 헤드부(144, 244), 및 중량 부재(146, 246)를 포함하여 구성되거나, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 지지대(342) 헤드부(344), 제 2 지지대(345), 및 중량 부재(246)를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각에 대한 설명은 도 4 내지 도 7에 대한 설명으로 대신하기로 한다. 이하에서는 상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각이 도 4에 도시된 지지대(142), 헤드부(144), 및 중량 부재(146)를 포함하여 이루어지는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각의 지지대(142)는 서셉터(120)에 형성된 삽입 홈(126a, 126b, 126c)과 삽입 홀(124)에 삽입된다. 그리고, 상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각의 중량 부재(146)는 서셉터(120)의 하부에 배치되어 하부 챔버의 바닥면에 지지되거나 서셉터(120)에 매달린다.
상기 복수의 기판 지지 부재(140) 각각의 헤드부(144)는 서셉터(120)의 승강에 따라 각 기판(S1, S2, S3, S4)을 지지하거나 상기 삽입 홈(126a, 126b, 126c) 내부에 안착된다. 이때, 서셉터(120)가 홈 위치로 하강된 상태일 경우, 각 기판(S1, S2, S3, S4)의 배면 가장자리 부분은 서셉터(120)의 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d) 각각에 수직하게 배치된 10개의 기판 지지 부재(140)에 의해 지지된다. 그리고, 서셉터(120)가 공정 위치로 상승된 상태일 경우, 각 기판(S1, S2, S3, S4)은 서셉터(120)의 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d) 각각의 상면에 안착된다.
상기 복수의 중앙 삽입 홈(126a) 각각의 내부에 안착되는 상기 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)들의 상면은 서셉터(120)의 상면에 안착된 각 기판(S1, S2, S3, S4)의 배면으로부터 제 1 단차(d1)를 가지도록 이격된다. 이때, 상기 제 1 단차(d1)는 1mm ~ 3mm 범위로 설정될 수 있다.
상기 복수의 에지 삽입 홈(126b) 각각의 내부에 안착되는 상기 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)들의 상면은 서셉터(120)의 상면에 안착된 각 기판(S1, S2, S3, S4)의 배면으로부터 제 2 단차(d2)를 가지도록 이격된다. 이때, 상기 제 2 단차(d2)는 6mm ~ 9mm 범위로 설정될 수 있다.
상기 4개의 모서리 삽입 홈(126c) 각각의 내부에 안착되는 상기 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)들의 상면은 서셉터(120)의 상면에 안착된 각 기판(S1, S2, S3, S4)의 배면으로부터 제 3 단차(d3)를 가지도록 이격된다. 이때, 상기 제 3 단차(d3)는 10mm ~ 18mm 범위로 설정될 수 있다.
서셉터(120)의 스테이지(120a, 120b, 120c, 120d) 각각의 상면에 안착된 각 기판(S1, S2, S3, S4)의 외측 영역과 외측 모서리 영역 각각은 각 기판(S1, S2, S3, S4)의 내측 영역보다 상대적으로 열손실이 많게 된다. 이에 따라, 본 발명의 제 3 실시 예는, 각 기판(S1, S2, S3, S4)의 영역별 열손실에 대응되도록 전술한 바와 같이, 서셉터(120)의 내부에 삽입되는 상기 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)와 각 기판(S1, S2, S3, S4) 간의 단차(d1, d2, d3)를 서셉터(120)의 중앙 영역(MA), 외측 에지 영역(OEA), 및 외측 모서리 영역(OCA)의 순서로 더 높게 함으로써 서셉터(120)에 의해 가열되는 각 기판(S1, S2, S3, S4)의 열이 기판 지지 부재(140)로 전달되는 것을 최소화하여 기판 지지 부재(140)에 중첩되는 각 기판(S1, S2, S3, S4) 영역에서 발생되는 자국을 방지할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 도 14에 도시된 제 1 및 제 2 부싱(Bushing)을 설명하기 위한 도면이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치는 공정 챔버(110), 서셉터(420), 가스 분사 수단(130), 및 복수의 기판 지지 부재(140)를 포함하여 구성되는 것으로, 이는 서셉터(420)의 구조가 변경되는 것을 제외하고는 전술한 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시 예의 박막 증착 장치 중 어느 하나와 동일하므로 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였고, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 서셉터(420)는 공정 챔버(110)의 하부 챔버(112)에 승강 가능하게 설치된다. 이러한 서셉터(420)는 기판 출입시 복수의 기판 지지 부재(140) 각각이 수직하게 배치되도록 하고, 박막의 증착 공정시 기판(S)을 지지한다. 이를 위해, 서셉터(420)는 베이스 부재(422), 복수의 관통 홀(424), 복수의 제 1 및 제 2 부싱(425, 427)을 포함하여 구성된다.
베이스 부재(422)는 하부 챔버(112)의 바닥면을 관통하는 승강축(121a)에 의해 승강 가능하도록 지지된다. 이때, 베이스 부재(122)는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 베이스 부재(122)의 상면과 측면은 애노다이징 알루미늄(Anodizing Al) 재질로 코팅될 수 있다.
복수의 관통 홀(424) 각각은 기판 지지 부재(140)가 승강 가능하도록 베이스 부재(422)를 관통하여 수직하게 형성된다. 이때, 복수의 관통 홀(424) 각각은 베이스 부재(422)의 중앙 영역(MA) 및 에지 영역(EA) 각각에 분산되어 형성된다. 예를 들어, 베이스 부재(422)의 중앙 영역(MA)에는 설정된 간격을 가지도록 8개의 관통 홀(424)이 형성될 수 있다. 그리고, 베이스 부재(422)의 에지 영역(EA)에는 설정된 간격을 가지도록 20개의 관통 홀(424)이 형성될 수 있다. 이때, 베이스 부재(422)의 장변 에지 영역(EA) 각각에는 설정된 간격을 가지는 4개의 관통 홀(424)이 형성될 수 있고, 베이스 부재(422)의 단변 에지 영역(EA) 각각에는 설정된 간격을 가지는 6개의 관통 홀(424)이 형성될 수 있다.
상기 복수의 관통 홀(424) 각각의 상부는 베이스 부재(422)의 상면으로부터 소정 깊이를 가지도록 계단 형태로 단차질 수도 있다.
복수의 제 1 부싱(425) 각각은 베이스 부재(422)의 하면에서 베이스 부재(422)의 중앙 영역(MA)에 형성된 관통 홀(424) 각각에 삽입 설치된다. 이러한 복수의 제 1 부싱(425) 각각은 서셉터(420)의 중앙 영역(MA) 내부로 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)를 지지함으로써 서셉터(420)의 중앙 영역(MA) 내부에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 상면과 서셉터(420)에 안착된 기판(S)이 전술한 제 1 단차(d1)를 가지도록 한다. 이를 위해, 복수의 제 1 부싱(425) 각각은, 도 15에 도시된 바와 같이, 제 1 몸체(425a), 및 제 1 돌출띠(425b)를 포함하여 구성된다.
제 1 몸체(425a)는 중공부를 가짐과 아울러 제 1 높이(H1)를 가지도록 원통 형태로 형성된다. 상기 제 1 몸체(425a)는 베이스 부재(422)의 하면에서 베이스 부재(422)의 중앙 영역(MA)에 형성된 관통 홀(424) 각각에 삽입된다. 이때, 상기 제 1 몸체(425a)의 상면은 베이스 부재(422)의 상면으로부터 제 1 깊이(D1) 만큼 이격되도록 관통 홀(424)의 내부에 위치하게 된다. 이러한 제 1 몸체(425a)의 중공부에는 서셉터(420)의 중앙 영역(MA)에 배치되는 기판 지지 부재(140)의 지지대(142)가 삽입된다.
제 1 돌출띠(425b)는 제 1 몸체(425a)의 하부 측면으로부터 소정 높이를 가지도록 띠 형태로 돌출된다. 이러한 제 1 돌출띠(425b)는 베이스 부재(422)의 하면에 설치되는 제 1 결합 부재(426a)에 지지된다. 상기 제 1 결합 부재(426a)는 상기 제 1 몸체(425a)의 중공부를 제외한 제 1 돌출띠(425b)를 감싸도록 베이스 부재(422)의 하면에 설치됨으로써 제 1 부싱(425)이 베이스 부재(422)로부터 이탈되지 않도록 한다.
복수의 제 2 부싱(427) 각각은 베이스 부재(422)의 하면에서 베이스 부재(422)의 에지 영역(EA)에 형성된 관통 홀(424) 각각에 삽입 설치된다. 이러한 복수의 제 2 부싱(427) 각각은 서셉터(420)의 에지 영역(EA) 내부로 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)를 지지함으로써 서셉터(420)의 에지 영역(EA) 내부에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 상면과 서셉터(420)에 안착된 기판(S)이 전술한 제 2 단차(d2)를 가지도록 한다. 이를 위해, 복수의 제 2 부싱(427) 각각은, 도 15에 도시된 바와 같이, 제 2 몸체(427a), 및 제 2 돌출띠(427b)를 포함하여 구성된다.
제 2 몸체(427a)는 중공부를 가짐과 아울러 상기 제 1 부싱(425)의 제 1 높이(H1)보다 낮은 제 2 높이(H2)를 가지도록 원통 형태로 형성된다. 상기 제 2 몸체(427a)는 베이스 부재(422)의 하면에서 베이스 부재(422)의 에지 영역(EA)에 형성된 관통 홀(424) 각각에 삽입된다. 이때, 상기 제 2 몸체(427a)의 상면은 베이스 부재(422)의 상면으로부터 제 2 깊이(D2) 만큼 이격되도록 관통 홀(424)의 내부에 위치하게 된다. 이러한 제 2 몸체(427a)의 중공부에는 서셉터(420)의 에지 영역(EA)에 배치되는 기판 지지 부재(140)의 지지대(142)가 삽입된다.
제 2 돌출띠(427b)는 제 2 몸체(427a)의 하부 측면으로부터 소정 높이를 가지도록 띠 형태로 돌출된다. 이러한 제 2 돌출띠(427b)는 베이스 부재(422)의 하면에 설치되는 제 2 결합 부재(426b)에 지지된다. 상기 제 2 결합 부재(426b)는 상기 제 2 몸체(427a)의 중공부를 제외한 제 2 돌출띠(427b)를 감싸도록 베이스 부재(422)의 하면에 설치됨으로써 제 2 부싱(427)이 베이스 부재(422)로부터 이탈되지 않도록 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치는, 서셉터(420)의 중앙 영역(MA)과 에지 영역(EA) 각각에 삽입 설치되는 제 1 및 제 2 부싱(425, 427)의 높이(H1, H2) 차를 이용하여 박막 증착 공정시, 서셉터(420)의 중앙 영역(MA)에 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 상면과 기판(S)이 1mm ~ 3mm 범위로 단차(d1)지도록 함과 동시에 서셉터(420)의 에지 영역(EA)에 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 상면과 기판(S)이 6mm ~ 9mm 범위로 단차(d2)지도록 한다.
따라서, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 기판 지지 부재(140)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.
한편, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치에서, 복수의 관통 홀(424)은 베이스 부재(422)의 각 모서리 영역에 더 형성될 수 있고, 베이스 부재(422)의 각 모서리 영역에 형성된 4개의 관통 홀(424) 각각에는, 도 16에 도시된 바와 같은, 4개의 제 3 부싱(429)이 삽입 설치될 수 있다.
4개의 제 3 부싱(429) 각각은 베이스 부재(422)의 하면에서 베이스 부재(422)의 각 모서리 영역에 형성된 4개의 관통 홀(424) 각각에 삽입 설치된다. 이러한 복수의 제 3 부싱(429) 각각은 서셉터(420)의 각 모서리 영역 내부로 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)를 지지함으로써 서셉터(420)의 각 모서리 영역 내부에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 상면과 서셉터(420)에 안착된 기판(S)이 전술한 제 3 단차(d3)를 가지도록 한다. 이를 위해, 복수의 제 3 부싱(429) 각각은 제 3 몸체(429a), 및 제 3 돌출띠(429b)를 포함하여 구성된다.
제 3 몸체(429a)는 중공부를 가짐과 아울러 상기 제 2 부싱(427)의 제 2 높이(H2)보다 낮은 제 3 높이(H3)를 가지도록 원통 형태로 형성된다. 상기 제 3 몸체(429a)는 베이스 부재(422)의 하면에서 베이스 부재(422)의 각 모서리 영역에 형성된 4개의 관통 홀(424) 각각에 삽입된다. 이때, 상기 제 3 몸체(429a)의 상면은 베이스 부재(422)의 상면으로부터 제 3 깊이(D3) 만큼 이격되도록 관통 홀(424)의 내부에 위치하게 된다. 이러한 제 3 몸체(429a)의 중공부에는 서셉터(420)의 각 모서리 영역에 배치되는 4개의 기판 지지 부재(140) 각각의 지지대(142)가 삽입된다.
제 3 돌출띠(429b)는 제 3 몸체(429a)의 하부 측면으로부터 소정 높이를 가지도록 띠 형태로 돌출된다. 이러한 제 3 돌출띠(429b)는 베이스 부재(422)의 하면에 설치되는 제 3 결합 부재(미도시)에 지지된다. 상기 제 3 결합 부재는 상기 제 3 몸체(429a)의 중공부를 제외한 제 3 돌출띠(429b)를 감싸도록 베이스 부재(422)의 하면에 설치됨으로써 제 3 부싱(429)이 베이스 부재(422)로부터 이탈되지 않도록 한다.
이와 같은, 상기 제 3 부싱(429)를 포함하는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치는, 서셉터(420)의 중앙 영역(MA)과 에지 영역(EA) 및 각 모서리 영역 각각에 삽입 설치되는 제 1 내지 제 3 부싱(425, 427, 429)의 높이(H1, H2, H3) 차를 이용하여 박막 증착 공정시, 서셉터(420)의 중앙 영역(MA)에 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 상면과 기판(S)이 1mm ~ 3mm 범위로 단차(d1)지도록 하고, 서셉터(420)의 에지 영역(EA)에 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 상면과 기판(S)으로부터 6mm ~ 9mm 범위로 단차(d2)지도록 함과 동시에 서셉터(420)의 각 모서리 영역에 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 상면과 기판(S)이 10mm ~ 18mm 범위로 단차(d3)지도록 한다. 따라서, 상기 제 3 부싱(429)를 포함하는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 기판 지지 부재(140)에 의해 기판(S)에 발생되는 자국을 방지할 수 있다.
도 17은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 18은 도 17에 도시된 제 1 및 제 2 부싱(Bushing)을 설명하기 위한 도면이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치는 공정 챔버(110), 서셉터(420), 가스 분사 수단(130), 및 복수의 기판 지지 부재(140)를 포함하여 구성되는 것으로, 이는 서셉터(420)에 삽입 설치되는 제 1 및 제 2 부싱(525, 527)의 구조가 변경되는 것을 제외하고는 전술한 본 발명의 제 4 실시 예의 박막 증착 장치와 동일하므로 제 1 및 제 2 부싱(525, 527)에 대한 설명을 제외한 나머지 구성들에 대한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다.
복수의 제 1 부싱(525) 각각은 베이스 부재(422)의 하면에서 베이스 부재(422)의 중앙 영역(MA)에 형성된 관통 홀(424) 각각에 삽입 설치된다. 이러한 복수의 제 1 부싱(525) 각각은 서셉터(420)의 중앙 영역(MA) 내부로 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)를 지지함으로써 서셉터(420)의 중앙 영역(MA) 내부에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 상면과 서셉터(420)에 안착된 기판(S)이 전술한 제 1 단차(d1)를 가지도록 한다. 이를 위해, 복수의 제 1 부싱(525) 각각은, 도 18에 도시된 바와 같이, 제 1 몸체(525a), 제 1 헤드 삽입 홈(525b), 및 제 1 돌출띠(525c)를 포함하여 구성된다.
제 1 몸체(525a)는 기판 지지 부재(140)의 지지대(142)가 삽입되는 중공부를 가지도록 원통 형태로 형성된다. 상기 제 1 몸체(525a)는 베이스 부재(422)의 하면에서 베이스 부재(422)의 중앙 영역(MA)에 형성된 관통 홀(424) 각각에 삽입된다.
제 1 헤드 삽입 홈(525b)은 제 1 높이(H1)를 가지도록 제 1 몸체(525a)의 상면으로부터 오목하게 형성되어 중공부에 연통된다. 이때, 상기 제 1 헤드 삽입 홈(525b)의 직경은 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)보다 넓게 형성된다. 그리고, 상기 제 1 헤드 삽입 홈(525b)의 바닥면은 베이스 부재(422)의 상면으로부터 제 1 깊이(D1) 만큼 이격되도록 관통 홀(424)의 내부에 위치하게 된다. 이러한 상기 제 1 헤드 삽입 홈(525b)의 바닥면에는 제 1 부싱(525)의 내부로 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)가 안착된다. 이에 따라, 박막 증착 공정시, 상기 제 1 헤드 삽입 홈(525b)의 바닥면에 안착된 상기 헤드부(144)의 상면은 서셉터(420)에 안착된 기판(S)의 배면으로부터 전술한 제 1 단차(d1)만큼 이격된다.
제 1 돌출띠(525c)는 제 1 몸체(525a)의 하부 측면으로부터 소정 높이를 가지도록 띠 형태로 돌출된다. 이러한 제 1 돌출띠(525c)는 베이스 부재(422)의 하면에 설치되는 제 1 결합 부재(526a)에 지지된다. 상기 제 1 결합 부재(526a)는 상기 제 1 몸체(525a)의 중공부를 제외한 제 1 돌출띠(525c)를 감싸도록 베이스 부재(422)의 하면에 설치됨으로써 제 1 부싱(525)이 베이스 부재(422)로부터 이탈되지 않도록 한다.
복수의 제 2 부싱(527) 각각은 베이스 부재(422)의 하면에서 베이스 부재(422)의 에지 영역(EA)에 형성된 관통 홀(424) 각각에 삽입 설치된다. 이러한 복수의 제 2 부싱(527) 각각은 서셉터(420)의 에지 영역(EA) 내부로 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)를 지지함으로써 서셉터(420)의 에지 영역(EA) 내부에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 상면과 서셉터(420)에 안착된 기판(S)이 전술한 제 2 단차(d2)를 가지도록 한다. 이를 위해, 복수의 제 2 부싱(527) 각각은 제 2 몸체(527a), 제 2 헤드 삽입 홈(527b), 및 제 2 돌출띠(527c)를 포함하여 구성된다.
제 2 몸체(527a)는 기판 지지 부재(140)의 지지대(142)가 삽입되는 중공부를 가지도록 원통 형태로 형성된다. 상기 제 2 몸체(527a)는 베이스 부재(422)의 하면에서 베이스 부재(422)의 에지 영역(EA)에 형성된 관통 홀(424) 각각에 삽입된다.
제 2 헤드 삽입 홈(527b)은 상기 제 1 부싱(525)의 제 1 높이(H1)보다 높은 제 2 높이(H2)를 가지도록 제 2 몸체(527a)의 상면으로부터 오목하게 형성되어 중공부에 연통된다. 이때, 상기 제 2 헤드 삽입 홈(527b)의 직경은 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)보다 넓게 형성된다. 그리고, 상기 제 2 헤드 삽입 홈(527b)의 바닥면은 베이스 부재(422)의 상면으로부터 제 2 깊이(D2) 만큼 이격되도록 관통 홀(424)의 내부에 위치하게 된다. 이러한 상기 제 2 헤드 삽입 홈(527b)의 바닥면에는 제 2 부싱(527)의 내부로 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)가 안착된다. 이에 따라, 박막 증착 공정시, 상기 제 2 헤드 삽입 홈(527b)의 바닥면에 안착된 상기 헤드부(144)의 상면은 서셉터(420)에 안착된 기판(S)의 배면으로부터 전술한 제 2 단차(d2)만큼 이격된다.
제 2 돌출띠(527c)는 제 2 몸체(527a)의 하부 측면으로부터 소정 높이를 가지도록 띠 형태로 돌출된다. 이러한 제 2 돌출띠(527c)는 베이스 부재(422)의 하면에 설치되는 제 2 결합 부재(526b)에 지지된다. 상기 제 2 결합 부재(526b)는 상기 제 2 몸체(527a)의 중공부를 제외한 제 2 돌출띠(527c)를 감싸도록 베이스 부재(422)의 하면에 설치됨으로써 제 2 부싱(527)이 베이스 부재(422)로부터 이탈되지 않도록 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치는, 서셉터(420)의 중앙 영역(MA)과 에지 영역(EA) 각각에 삽입 설치되는 제 1 및 제 2 부싱(525, 527)의 헤드 삽입 홈(525b, 527b) 각각의 높이(H1, H2) 차를 이용하여 박막 증착 공정시, 서셉터(420)의 중앙 영역(MA)에 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 상면과 기판(S)이 1mm ~ 3mm 범위로 단차(d1)지도록 함과 동시에 서셉터(420)의 에지 영역(EA)에 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 상면과 기판(S)이 6mm ~ 9mm 범위로 단차(d2)지도록 한다.
따라서, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 기판 지지 부재(140)에 의해 기판(S)에 발생되는 자국을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치에서, 복수의 관통 홀(424)은 베이스 부재(422)의 각 모서리 영역에 더 형성될 수 있고, 베이스 부재(422)의 각 모서리 영역에 형성된 4개의 관통 홀(424) 각각에는, 도 19에 도시된 바와 같은, 4개의 제 3 부싱(529)이 삽입 설치될 수 있다.
4개의 제 3 부싱(529) 각각은 베이스 부재(422)의 하면에서 베이스 부재(422)의 각 모서리 영역에 형성된 4개의 관통 홀(424) 각각에 삽입 설치된다. 이러한 복수의 제 3 부싱(529) 각각은 서셉터(420)의 각 모서리 영역 내부로 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)를 지지함으로써 서셉터(420)의 각 모서리 영역 내부에 삽입된 기판 지지 부재(140)의 상면과 서셉터(420)에 안착된 기판(S)이 전술한 제 3 단차(d3)를 가지도록 한다. 이를 위해, 복수의 제 3 부싱(529) 각각은 제 3 몸체(529a), 제 3 헤드 삽입 홈(529b), 및 제 3 돌출띠(529c)를 포함하여 구성된다.
제 3 몸체(529a)는 기판 지지 부재(140)의 지지대(142)가 삽입되는 중공부를 가지도록 원통 형태로 형성된다. 상기 제 3 몸체(529a)는 베이스 부재(422)의 하면에서 베이스 부재(422)의 각 모서리 영역에 형성된 관통 홀(424) 각각에 삽입된다.
제 3 헤드 삽입 홈(529b)은 상기 제 2 부싱(527)의 제 2 높이(H2)보다 높은 제 3 높이(H3)를 가지도록 제 3 몸체(529a)의 상면으로부터 오목하게 형성되어 중공부에 연통된다. 이때, 상기 제 3 헤드 삽입 홈(529b)의 직경은 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)보다 넓게 형성된다. 그리고, 상기 제 3 헤드 삽입 홈(529b)의 바닥면은 베이스 부재(422)의 상면으로부터 전술한 제 3 깊이(D3) 만큼 이격되도록 관통 홀(424)의 내부에 위치하게 된다. 이러한 상기 제 3 헤드 삽입 홈(529b)의 바닥면에는 제 3 부싱(529)의 내부로 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 헤드부(144)가 안착된다. 이에 따라, 박막 증착 공정시, 상기 제 3 헤드 삽입 홈(529b)의 바닥면에 안착된 상기 헤드부(144)의 상면은 서셉터(420)에 안착된 기판(S)의 배면으로부터 전술한 제 3 단차(d3)만큼 이격된다.
제 3 돌출띠(529c)는 제 3 몸체(529a)의 하부 측면으로부터 소정 높이를 가지도록 띠 형태로 돌출된다. 이러한 제 3 돌출띠(529c)는 베이스 부재(422)의 하면에 설치되는 제 3 결합 부재(미도시)에 지지된다. 상기 제 3 결합 부재는 상기 제 3 몸체(529a)의 중공부를 제외한 제 3 돌출띠(529c)를 감싸도록 베이스 부재(422)의 하면에 설치됨으로써 제 3 부싱(529)이 베이스 부재(422)로부터 이탈되지 않도록 한다.
이와 같은, 상기 제 3 부싱(529)를 포함하는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치는, 서셉터(420)의 중앙 영역(MA)과 에지 영역(EA) 및 각 모서리 영역 각각에 삽입 설치되는 제 1 내지 제 3 부싱(525, 527, 529)의 높이(H1, H2, H3) 차를 이용하여 박막 증착 공정시, 서셉터(420)의 중앙 영역(MA)에 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 상면과 기판(S)이 1mm ~ 3mm 범위로 단차(d1)지도록 하고, 서셉터(420)의 에지 영역(EA)에 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 상면과 기판(S)으로부터 6mm ~ 9mm 범위로 단차(d2)지도록 함과 동시에 서셉터(420)의 각 모서리 영역에 삽입되는 기판 지지 부재(140)의 상면과 기판(S)이 10mm ~ 18mm 범위로 단차(d3)지도록 한다. 따라서, 상기 제 3 부싱(529)를 포함하는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 기판 지지 부재(140)에 의해 기판(S)에 발생되는 자국을 방지할 수 있다.
이상과 같은, 본 발명의 제 1 내지 제 5 실시 예에 따른 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법에서는 금속 유기 화학 기상 증착 공정을 수행하여 하나 또는 4개의 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: 공정 챔버 112: 하부 챔버
114: 상부 챔버 120: 서셉터
122: 베이스 부재 124: 관통 홀
126: 삽입 홈 130: 가스 분사 수단
140: 기판 지지 부재 142: 지지대
144: 헤드부 146: 중량 부재
114: 상부 챔버 120: 서셉터
122: 베이스 부재 124: 관통 홀
126: 삽입 홈 130: 가스 분사 수단
140: 기판 지지 부재 142: 지지대
144: 헤드부 146: 중량 부재
Claims (21)
- 증착 공정을 이용해 기판에 박막을 증착하기 위한 공정 공간을 제공하는 공정 챔버;
상기 공정 챔버의 내부에 승강 가능하게 설치되어 상기 박막의 증착 공정시 상기 기판을 지지하는 서셉터;
상기 공정 챔버에 설치되어 상기 증착 공정을 위한 소스 가스를 상기 기판에 분사하는 가스 분사 수단; 및
상기 서셉터를 수직하게 관통하는 지지대와 상기 지지대의 상면에 결합된 헤드부를 가지며, 상기 서셉터의 승강에 따라 상기 기판을 지지하거나 상기 서셉터의 영역에 따라 상기 기판으로부터 다른 단차를 가지도록 상기 서셉터의 내부에 삽입되는 복수의 기판 지지 부재를 포함하며,
상기 서셉터는,
승강 장치에 의해 승강되는 베이스 부재; 및
상기 베이스 부재의 중앙 영역과 에지 영역 각각에 형성되어 해당하는 지지대가 삽입 관통된 복수의 관통 홀;
상기 베이스 부재의 중앙 영역에 형성된 관통 홀에 연통되도록 상기 베이스 부재의 상면으로부터 제 1 깊이로 오목하게 형성되어 해당하는 헤드부를 지지하는 복수의 중앙 삽입 홈; 및
상기 베이스 부재의 에지 영역에 형성된 관통 홀에 연통되도록 상기 베이스 부재의 상면으로부터 상기 제 1 깊이와 다른 제 2 깊이로 오목하게 형성되어 해당하는 헤드부를 지지하는 복수의 에지 삽입 홈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 기판 지지 부재 각각의 헤드부는,
상기 서셉터의 하강시 상기 기판을 지지하고,
상기 서셉터의 상승시 상기 삽입 홈 내부로 삽입되어 상기 삽입 홈에 지지되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 깊이는 상기 제 1 깊이보다 깊은 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 중앙 삽입 홈에 삽입된 상기 헤드부와 기판 간의 제 1 단차는 상기 에지 삽입 홈에 삽입된 상기 헤드부와 기판 간의 제 2 단차보다 낮은 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 3 항에 있어서,
상기 베이스 부재의 각 모서리 영역에는 상기 관통 홀이 더 형성되어 있고,
상기 서셉터는 상기 베이스 부재의 각 모서리 영역에 형성된 관통 홀에 연통되도록 상기 베이스 부재의 상면으로부터 상기 제 2 깊이보다 깊은 제 3 깊이로 오목하게 형성되어 해당하는 헤드부를 지지하는 복수의 모서리 삽입 홈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 5 항에 있어서,
상기 중앙 삽입 홈에 삽입된 상기 헤드부와 기판 간의 제 1 단차는 상기 에지 삽입 홈에 삽입된 상기 헤드부와 기판 간의 제 2 단차보다 낮고,
상기 모서리 삽입 홈에 삽입된 상기 헤드부와 기판 간의 제 3 단차는 상기 제 2 단차보다 높은 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 삭제
- 증착 공정을 이용해 기판에 박막을 증착하기 위한 공정 공간을 제공하는 공정 챔버;
상기 공정 챔버의 내부에 승강 가능하게 설치되어 상기 박막의 증착 공정시 상기 기판을 지지하는 서셉터;
상기 공정 챔버에 설치되어 상기 증착 공정을 위한 소스 가스를 상기 기판에 분사하는 가스 분사 수단; 및
상기 서셉터를 수직하게 관통하는 지지대와 상기 지지대의 상면에 결합된 헤드부를 가지며, 상기 서셉터의 승강에 따라 상기 기판을 지지하거나 상기 서셉터의 영역에 따라 상기 기판으로부터 다른 단차를 가지도록 상기 서셉터의 내부에 삽입되는 복수의 기판 지지 부재를 포함하며,
상기 서셉터는,
승강 장치에 의해 승강되는 베이스 부재;
상기 베이스 부재의 중앙 영역과 에지 영역 각각에 형성되어 해당하는 지지대가 삽입 관통된 복수의 관통 홀;
상기 베이스 부재의 중앙 영역에 형성된 관통 홀에 삽입 설치되어 해당하는 헤드부를 지지하는 복수의 제 1 부싱(Bushing); 및
상기 베이스 부재의 에지 영역에 형성된 관통 홀에 삽입 설치되어 해당하는 헤드부를 지지하는 복수의 제 2 부싱을 포함하여 구성되며,
상기 제 1 부싱에 지지된 헤드부와 기판 간의 단차는 상기 제 2 부싱에 지지된 헤드부와 기판 간의 단차와 다른 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 부싱 각각은 서로 다른 높이를 가지도록 형성되며, 상기 서셉터의 상승시 상기 제 1 및 제 2 부싱 각각의 상면에는 상기 헤드부가 안착되며,
상기 제 1 부싱의 상면에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 1 단차는 상기 제 2 부싱의 상면에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 2 단차보다 낮은 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 부싱 각각은 상기 서셉터의 상승시 상기 헤드부가 서로 다른 깊이로 삽입 안착되는 헤드 삽입 홈을 포함하며,
상기 제 1 부싱의 헤드 삽입 홈에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 1 단차는 상기 제 2 부싱의 헤드 삽입 홈에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 2 단차보다 낮은 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 8 항에 있어서,
상기 베이스 부재의 각 모서리 영역에는 상기 관통 홀이 더 형성되어 있고,
상기 서셉터는 상기 베이스 부재의 각 모서리 영역에 형성된 관통 홀에 삽입 설치되어 해당하는 헤드부를 지지하는 복수의 제 3 부싱을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 11 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 부싱 각각은 서로 다른 높이를 가지도록 형성되며, 상기 서셉터의 상승시 상기 제 1 내지 제 3 부싱 각각의 상면에는 상기 헤드부가 안착되며,
상기 제 1 부싱의 상면에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 1 단차는 상기 제 2 부싱의 상면에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 2 단차보다 낮고,
상기 제 3 부싱의 상면에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 3 단차는 상기 제 2 단차보다 높은 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 11 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 부싱 각각은 상기 서셉터의 상승시 상기 헤드부가 각기 다른 깊이로 삽입 안착되는 헤드 삽입 홈을 포함하며,
상기 제 1 부싱의 헤드 삽입 홈에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 1 단차는 상기 제 2 부싱의 헤드 삽입 홈에 안착된 헤드부와 기판 간의 제 2 단차보다 낮고,
상기 제 3 부싱의 헤드 삽입 홈에 안착된 헤드부와 상기 기판 간의 제 3 단차는 상기 제 2 단차보다 높은 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 4 항, 제 9 항, 및 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 단차는 1mm ~ 3mm이고, 상기 제 2 단차는 6mm ~ 9mm인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 6 항, 제 12 항, 및 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 단차는 1mm ~ 3mm이고, 상기 제 2 단차는 6mm ~ 9mm이며, 상기 제 3 단차는 10mm ~ 18mm인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 삭제
- 삭제
- 공정 챔버의 공정 공간에서 수행되는 증착 공정을 이용해 기판에 박막을 증착하는 박막 증착 방법에 있어서,
상기 공정 챔버에 설치된 서셉터를 관통하도록 배치된 복수의 기판 지지 부재를 이용하여 상기 공정 챔버로 로딩되는 기판을 지지하는 단계(A);
상기 서셉터의 상승을 통해 상기 복수의 기판 지지 부재에 안착된 기판을 상기 서셉터의 상면에 안착시킴과 아울러 상기 서셉터의 상면 중앙 영역으로부터 제 1 깊이로 형성된 복수의 중앙 삽입 홈과 상기 서셉터의 상면 에지 영역으로부터 상기 제 1 깊이와 다른 제 2 깊이로 형성된 복수의 에지 삽입 홈 각각에 상기 기판 지지 부재를 삽입시키는 단계(B);
상기 서셉터의 가열을 통해 상기 기판을 가열하는 단계(C); 및
상기 공정 챔버에 설치된 가스 분사 수단을 이용해 상기 증착 공정을 위한 소스 가스를 상기 기판에 분사하여 상기 기판에 박막을 증착하는 단계(D)를 포함하여 이루어지며,
상기 중앙 삽입 홈에 삽입된 기판 지지 부재와 기판 간의 제 1 단차는 상기 에지 삽입 홈에 삽입된 기판 지지 부재와 기판 간의 제 2 단차와 다른 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 1 단차는 상기 제 2 단차보다 낮은 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법. - 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 19 항에 있어서,
상기 제 1 단차는 1mm ~ 3mm이고, 상기 제 2 단차는 6mm ~ 9mm인 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법. - 청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 18 항에 있어서,
상기 단계(B)는 상기 서셉터의 상면 각 모서리 영역으로부터 상기 제 2 깊이와 다른 제 3 깊이로 형성된 복수의 모서리 삽입 홈 각각에 기판 지지 부재를 삽입시키는 단계를 더 포함하며,
상기 제 1 단차는 상기 제 2 단차보다 낮으며,
상기 모서리 삽입 홈에 삽입된 기판 지지 부재와 기판 간의 제 3 단차는 상기 제 2 단차보다 높은 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.
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