KR101455734B1 - 박막 증착 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 증착 장치를 개시한 것으로서, 처리실; 상기 처리실 내에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛의 상부에 배치되며, 상기 기판에 플라즈마의 생성을 위한 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드; 상기 공정 가스가 여기되어 플라즈마가 발생하도록 상기 샤워 헤드에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원; 및 상기 처리실 내의 미반응 공정 가스 및 반응 부산물을 외부로 배출하는 배기 유닛을 포함하되, 상기 배기 유닛은, 상기 처리실의 바닥 벽의 중심을 기준으로 대칭을 이루도록 상기 바닥 벽에 제공되는 배기 홀들; 및 배기 라인에 의해 상기 배기 홀들에 연결되며, 상기 배기 홀들에 음압을 작용하는 배기 부재를 포함한다.
Description
본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판상에 박막을 증착하는 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 장치에 관한 것이다.
태양 전지(Solar Cell)는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. 이러한 태양 전지는 그 종류에 따라 단결정 실리콘 태양 전지, 다결정 실리콘 태양 전지, 박막 태양 전지(thin-film solar cells) 등으로 분류된다.
박막계 태양 전지는 유리나 플라스틱 재질의 투명 기판에 p 막, i 막, n 막을 증착하여 제조되고, 결정계 태양 전지는 실리콘 기판상에 반사 방지막을 증착하여 제조되며, 이러한 막들은 플라즈마를 이용한 화학 기상 증착(PECVD) 공정에 의해 기판상에 증착될 수 있다.
본 발명은 증착 박막의 균일도를 향상시킬 있는 박막 증착 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 장치는, 처리실; 상기 처리실 내에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛의 상부에 배치되며, 상기 기판에 플라즈마의 생성을 위한 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드; 상기 공정 가스가 여기되어 플라즈마가 발생하도록 상기 샤워 헤드에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원; 및 상기 처리실 내의 미반응 공정 가스 및 반응 부산물을 외부로 배출하는 배기 유닛을 포함하되, 상기 배기 유닛은, 상기 처리실의 바닥 벽의 중심을 기준으로 대칭을 이루도록 상기 바닥 벽에 제공되는 배기 홀들; 및 배기 라인에 의해 상기 배기 홀들에 연결되며, 상기 배기 홀들에 음압을 작용하는 배기 부재를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 배기 홀들은 상기 바닥 벽의 모서리 영역들에 대칭을 이루도록 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 대칭 형상의 배기 구조를 통해 배기 가스가 균일하게 배기되도록 함으로써, 기판상에 균일한 박막을 증착할 수 있다.
이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 공정 모듈의 정-단면도다.
도 3은 도 2의 공정 모듈의 평-단면도이다.
도 4는 도 2의 공정 모듈(30)의 측면도이다
도 5는 도 2의 구동 축과 연결 축의 사시도이다
도 6은 도 2의 구동 부재의 동작을 보여주는 도면이다.
도 7은 기판 언로딩 유닛의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7의 이송 부재들의 구성을 보여주는 도면이다.
도 9는 샤워 헤드의 단면도이다.
도 10은 도 9의 배플 플레이트의 평면도이다.
도 11은 도 10의 A-A' 선에 따른 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 9의 유량 조절 밸브의 동작을 보여주는 도면이다.
도 13은 샤워 헤드의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 14는 도 13의 요부를 확대한 사시도이다.
도 15는 전극의 상면 구조를 보여주는 도면이다.
도 16은 도 2의 처리실의 하부벽의 평면도이다.
도 17은 도 16의 B-B' 선에 따른 단면도이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 공정 모듈의 정-단면도다.
도 3은 도 2의 공정 모듈의 평-단면도이다.
도 4는 도 2의 공정 모듈(30)의 측면도이다
도 5는 도 2의 구동 축과 연결 축의 사시도이다
도 6은 도 2의 구동 부재의 동작을 보여주는 도면이다.
도 7은 기판 언로딩 유닛의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7의 이송 부재들의 구성을 보여주는 도면이다.
도 9는 샤워 헤드의 단면도이다.
도 10은 도 9의 배플 플레이트의 평면도이다.
도 11은 도 10의 A-A' 선에 따른 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 9의 유량 조절 밸브의 동작을 보여주는 도면이다.
도 13은 샤워 헤드의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 14는 도 13의 요부를 확대한 사시도이다.
도 15는 전극의 상면 구조를 보여주는 도면이다.
도 16은 도 2의 처리실의 하부벽의 평면도이다.
도 17은 도 16의 B-B' 선에 따른 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
( 실시 예 )
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 장치(1)를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 박막 증착 장치(1)는 로딩/언로딩 모듈(10), 로드락 모듈(20), 그리고 공정 모듈(30)를 포함한다. 로딩/언로딩 모듈(10), 로드락 모듈(20), 그리고 공정 모듈(30)은 제 1 방향(Ⅰ)으로 나란하게 배치될 수 있다. 로딩/언로딩 모듈(10)은 로드락 모듈(20)의 전단부에 인접하게 배치되고, 공정 모듈(30)은 로드락 모듈(20)의 후단부에 인접하게 배치된다. 로드락 모듈(20)은 제 1 방향(Ⅰ)에 수직한 제 2 방향(Ⅱ), 즉 상하 방향으로 적층 배치된 복층 구조를 가진다. 상층에는 제 1 로드락 모듈(20a)이 배치되고, 하층에는 제 2 로드락 모듈(20b)이 배치된다.
로딩/언로딩 모듈(10)은 로드락 모듈(20)의 전단부에 배치된다. 로딩/언로딩 모듈(10)은 내부가 빈 대체로 직육면체 형상을 가질 수 있다. 로딩/언로딩 모듈(10)의 내부에는 제 1 기판 이송 유닛(12)과 제 2 기판 이송 유닛(14)이 제공된다. 제 1 기판 이송 유닛(12)은 제 1 로드락 모듈(20a)에 대응하는 높이에 제 1 방향(Ⅰ)으로 나란하게 배치된 이송 샤프트들(미도시)과, 이송 샤프트들에 설치된 롤러들(13)을 포함한다. 로딩/언로딩 모듈(10)로 반입되는 기판들(S)이 적재된 트레이(T)는 이송 샤프트들과 롤러들(13)의 회전에 의해 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동되어 제 1 로드락 모듈(20a)로 전달된다. 제 2 기판 이송 유닛(14)은 제 2 로드락 모듈(20b)에 대응하는 높이에 제 1 방향(Ⅰ)으로 나란하게 배치된 이송 샤프트들(미도시)과, 이송 샤프트들에 설치된 롤러들(15)을 포함한다. 제 2 로드락 모듈(20b)로부터 전달되는 기판들(S)이 적재된 트레이(T)는 이송 샤프트들과 롤러들(15)의 회전에 의해 제 1 방향(Ⅰ)의 반대 방향으로 직선 이동되어 로딩/언로딩 모듈(10)로부터 반출된다.
로드락 모듈(20)은 상층에 배치된 제 1 로드락 모듈(20a)과, 하층에 배치된 제 2 로드락 모듈(20b)을 포함한다. 제 1 로드락 모듈(20a)과 로딩/언로딩 모듈(10)의 사이, 그리고 제 1 로드락 모듈(20a)과 공정 모듈(30)의 사이에는 기판들(S)의 이동 통로(미도시)가 제공되고, 기판들(S)의 이동 통로는 게이트 밸브(21a,22a)에 의해 개폐된다. 제 2 로드락 모듈(20b)과 로딩/언로딩 모듈(10)의 사이, 그리고 제 2 로드락 모듈(20b)과 공정 모듈(30)의 사이에는 기판들(S)의 이동 통로(미도시)가 제공되고, 기판들(S)의 이동 통로는 게이트 밸브(21b,22b)에 의해 개폐된다. 제 1 로드락 모듈(20a)의 내부에는 기판 이송 유닛(23a)이 제공되고, 기판 이송 유닛(23a)의 상부에는 기판들(S)을 가열하는 히터(24)가 배치된다. 제 2 로드락 모듈(20b)의 내부에는 기판 이송 유닛(23b)이 제공된다. 기판 이송 유닛들(23a,23b)은 로딩/언로딩 모듈(10)에 제공된 제 1 및 제 2 기판 이송 유닛들(12,14)과 동일한 구성을 가질 수 있다.
제 1 로드락 모듈(20a)은 로딩/언로딩 모듈(10)로부터 기판들(S)을 전달받고, 기판들(S) 주변의 온도 및 압력을 공정 모듈(30) 내의 공정 온도 및 공정 압력과 동일한 조건으로 전환한 후 공정 모듈(30)로 기판들(S)을 전달한다. 제 2 로드락 모듈(20b)은 공정 모듈(30)로부터 기판들(S)을 전달받고, 기판들(S) 주변의 온도 및 압력을 로딩/언로딩 모듈(10) 내의 온도(상온) 및 압력(대기압)과 동일한 조건으로 전환한 후 로딩/언로딩 모듈(10)로 기판들(S)을 전달한다.
공정 모듈(30)은 로드락 모듈(20)의 후단부에 배치된다. 공정 모듈(30)은 플라즈마를 이용하여 기판상에 박막을 증착하는 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 진행한다. 박막 증착 공정에 사용되는 기판은, 예를 들어 박막계 태양 전지(Solar Cell)의 제조에 사용되는 유리나 플라스틱 재질의 투명 기판, 또는 결정계 태양 전지(Solar Cell)의 제조에 사용되는 실리콘 기판 등일 수 있다. 공정 모듈(30)은 박막계 태양 전지의 투명 기판상에 p 막, i 막, n 막을 증착할 수 있으며, 또한 결정계 태양 전지의 실리콘 기판상에 반사 방지막을 증착할 수 있다. 이외에도, 공정 모듈(30)은 평판 디스플레이(Flat Panel Display) 장치의 제조에 사용되는 유리 기판상에 박막을 증착할 수도 있다.
공정 모듈(30)의 내부에는 기판 로딩 유닛(300)과 기판 언로딩 유닛(400)이 제공된다. 기판 로딩 유닛(300)은 제 1 로드락 모듈(20a)에 대응하는 높이에 제공되고, 기판 언로딩 유닛(400)은 제 2 로드락 모듈(20b)에 대응하는 높이에 제공된다. 기판 로딩 유닛(300)은 제 1 로드락 모듈(20a)로부터 증착 공정이 진행될 기판들(S)을 전달받는다. 기판들(S)에 대한 증착 공정은 기판 로딩 유닛(300) 상부의 공정 위치에서 진행된다. 공정 위치에서 증착 공정이 진행된 기판들(S)은 기판 로딩 유닛(300)의 아래에 제공된 기판 언로딩 유닛(400)으로 전달되며, 이때 기판 로딩 유닛(300)은 기판(S)과의 간섭이 일어나지 않는 위치로 이동된다. 기판 언로딩 유닛(400)은 증착 공정이 완료된 기판들(S)을 제 2 로드락 챔버(20b)로 전달한다.
도 2는 도 1의 공정 모듈(30)의 정-단면도이고, 도 3은 도 2의 공정 모듈(30)의 평-단면도이며, 도 4는 도 2의 공정 모듈(30)의 측면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 공정 모듈(30)은 처리실(100), 기판 지지 유닛(200), 기판 로딩 유닛(300), 기판 언로딩 유닛(400), 샤워 헤드(500), 그리고 배기 유닛(600)을 포함한다.
처리실(100)은 내부가 빈 직육면체 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 처리실(100)은 상하 방향으로 이격된 사각형 형상의 상부 벽(110) 및 하부 벽(120), 그리고 상부 벽(110)의 가장자리 둘레로부터 하부 벽(120)의 가장자리 둘레로 연장된 측벽(130a,130b,130c,130d)을 포함한다. 제 1 측벽(130a)과 제 2 측벽(130b)은 제 3 방향(Ⅲ)으로 평행하게 이격 배치되고, 제 3 측벽(130c)과 제 4 측벽(130d)은 제 1 방향(Ⅰ)으로 평행하게 이격 배치된다.
기판들(S)이 적재된 트레이(T)를 지지하는 기판 지지 유닛(200)은 처리실(100)의 내측에 제공되고, 샤워 헤드(500)는 기판 지지 유닛(200)과 마주보도록 처리실(100)의 상부 벽(110)에 설치된다. 샤워 헤드(500)는 기판상으로 공정 가스를 분사한다. 처리실(100) 내로 기판을 로딩하는 기판 로딩 유닛(300)과, 처리실(100)로부터 기판을 언로딩하는 기판 언로딩 유닛(400)은 처리실(100)의 제 1 및 제 2 측벽(130a,130b)에 설치된다. 배기 유닛(600)은 처리실(100)의 하부 벽(120)에 제공되며, 처리실(100) 내부의 미반응 가스 및 반응 부산물을 외부로 배출한다.
기판 지지 유닛(200)은 기판들(S)이 적재된 트레이(T)를 지지하는 지지판(210), 지지판(210)의 하면에 결합된 구동 축(220), 그리고 구동 축(220)을 상하 방향으로 상승 및 하강시키는 구동 부재(230)를 포함한다. 기판 로딩 유닛(300)에 로딩된 기판들(S)이 적재된 트레이(T)는 구동 부재(230)에 의한 구동 축(220)의 상승에 의해 지지판(210)에 지지되고, 기판 로딩 유닛(300) 상부의 공정 위치로 이동된다. 공정 위치에서 박막 증착 공정이 완료된 기판들(S)이 적재된 트레이(T)는 구동 축(220)의 하강에 의해 공정 위치로부터 기판 언로딩 유닛(400) 상의 언로딩 위치로 이동된다. 이때, 기판 로딩 유닛(130)은 트레이(T)와의 간섭이 일어나지 않는 위치로 이동된다.
지지판(210)에는 기판을 공정 온도로 가열하는 히터(미도시)가 제공되고, 지지판(210)은 전기적으로 접지된다. 한편, 샤워 헤드(500)에는 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원(700)이 연결되고, 샤워 헤드(500)가 분사한 공정 가스는 여기되어 플라즈마가 발생된다. 발생된 플라즈마에 의해 기판(S)상에는 박막이 증착된다.
기판 로딩 유닛(300)은 제 1 로드락 모듈(20a)로부터 전달되는 기판들(S)이 적재된 트레이(T)를 로딩한다. 기판 로딩 유닛(300)은 이송 부재(320a, 320b)와 구동 부재(340)를 포함한다. 이송 부재(320a, 320b)는 제 1 방향(Ⅰ)을 따라 처리실(100)의 양 측벽(130a,130b)에 복수 개 제공되며, 트레이(T) 하면의 양측 가장자리를 지지하고 트레이(T)를 제 1 방향(Ⅰ)으로 이송한다. 구동 부재(340)는 이송 부재(320a, 320b)에 구동력을 제공한다.
이송 부재(320a, 320b)는 제 1 이송 부재(320a)와 제 2 이송 부재(320b)를 포함한다. 제 1 이송 부재(320a)는 제 1 방향(Ⅰ)을 따라 처리실(100)의 일 측벽(130a)에 복수 개 제공되고, 제 2 이송 부재(320b)는 제 1 이송 부재(320a)와 마주보도록 제 1 방향(Ⅰ)을 따라 처리실(100)의 타 측벽(130b)에 복수 개 제공된다. 제 1 및 제 2 이송 부재(320a,320b)는 제 1 로드락 모듈(20a)의 높이에 대응하는 제 1 높이에 제공된다.
각각의 제 1 이송 부재(320a)는 반송 롤러(321a), 구동축(322a), 종동 풀리(323a), 그리고 실링 기구(324a)를 포함한다. 반송 롤러(321a)는 처리실(100)의 내측에 위치하고, 회전 중심 축이 제 3 방향(Ⅲ)을 향하도록 제공된다. 종동 풀리(323a)는 처리실(100)의 외측에 위치하고, 회전 중심 축이 반송 롤러(321a)의 회전 중심 축에 정렬되도록 제공된다. 구동축(322a)은 반송 롤러(321a) 및 종동 풀리(323a)의 회전 중심에 정렬되고, 처리실(100)의 측벽(130a)에 관통 삽입된다. 구동축(322a)의 일단은 반송 롤러(321a)에 결합되고, 구동축(322a)의 타단은 종동 풀리(323a)에 결합된다. 실링 기구(324a)는 플랜지 형상을 가지고, 구동축(322a)에 삽입된 상태로 처리실(100)의 측벽(130a)의 외측면에 밀착 결합된다. 실링 기구(324a)의 내측면에는 자성체가 제공되고, 자성체와 구동축(322a)의 외측면 사이에는 자성 유체가 제공된다. 자성체에서 발생하는 자기력에 의해 자성 유체가 자기 유도되어 자성체와 구동축(322a)사이의 공간이 실링된다. 구동축(322a)은 실링 기구(324a) 내측의 자성 유체에 의해 실링되므로, 회전 가능할 뿐만 아니라, 축 방향을 따라 직선 이동 가능하다.
실링 기구들(324a)과 종동 풀리들(323a)의 사이에는 가동 플레이트(330a)가 배치되고, 구동축들(322a)은 가동 플레이트(330a)에 제공된 베어링들(325a)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 가동 플레이트(330a)는 실린더 기구(336a)에 의해 제 3 방향(Ⅲ)으로 직선 이동될 수 있다. 이때, 반송 롤러(321a), 구동축(322a), 그리고 종동 풀리(323a)는 가동 플레이트(330a)와 함께 제 3 방향(Ⅲ)으로 직선 이동될 수 있다. 이를 통해, 트레이(T)가 공정 위치로부터 기판 언로딩 유닛(400)으로 전달될 때, 기판 로딩 유닛(300)의 제 1 이송 부재(320a)가 트레이(T)와의 간섭이 일어나지 않는 위치로 후퇴할 수 있다.
서로 이웃한 종동 풀리들(323a)의 사이에는 가이드 핀들(332a)이 제공된다. 가이드 핀들(332a)은 회전 중심 축이 제 3 방향(Ⅲ)으로 정렬되도록 배치되고, 가이드 핀들(332a)의 일단은 가동 플레이트(330a)에 결합된다. 종동 풀리들(323a) 및 가이드 핀들(332a)에는 종동 풀리들(323a) 간에 회전력이 전달되도록 벨트(334a)가 감긴다. 그리고, 제 1 이송 부재들 중 가장 앞단에 배치된 제 1 이송 부재의 구동축에는 구동 부재(340)의 구동 풀리(345a)와 벨트에 의해 연결되어 회전 구동력을 전달받는 전달 풀리(326a)가 결합된다.
각각의 제 2 이송 부재(320b)는 각각의 제 1 이송 부재(320a)와 마주보도록 처리실(100)의 타 측벽(130b)에 설치된다. 제 2 이송 부재들(320b)은 제 1 이송 부재들(320a)의 구성과 동일하므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다. 다만, 설명되지 않은 도면 번호 321b는 반송 롤러, 322b는 구동 축, 323b는 종동 풀리, 324b는 실링 기구, 325b는 베어링, 326b는 전달 풀리, 330b는 가동 플레이트, 332b는 가이드 핀, 334b는 벨트, 336b는 실린더 기구이다.
구동 부재(340)는 기판들(S)이 적재된 트레이(T)의 반송을 위한 회전 구동력을 제 1 및 제 2 이송 부재들(320a, 320b)에 제공한다. 구동 부재(340)는 처리실(100)의 하부 벽(120) 전방의 중심 아래에 배치된 구동 모터(341)를 가진다. 구동 모터(341)의 제 3 방향(Ⅲ)을 따르는 양 측면에는 구동 축(342a, 342b)이 각각 결합된다. 구동 축(342a)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 제 1 축부(342a-1)와, 제 1 축부(342a-1)의 일단의 중심으로부터 길이 방향을 따라 연장된 다각형 단면 형상의 제 2 축부(342a-2)를 포함한다. 제 2 축부(342a-2)는 구동 축(342a)에 정렬된 연결 축(343a)의 다각형 단면 형상의 홀(343a-1)에 삽입된다. 연결 축(343a)의 타단에는 연결 축(343a)의 길이 방향으로 정렬된 동력 전달 축(344a)이 연결되고, 동력 전달 축(344a)의 타단에는 구동 풀리(345a)가 결합된다. 구동 풀리(345a)는 벨트(346a)에 의해 전달 풀리(326a)에 연결된다.
연결 축(343a)은 지지 플레이트(347a)에 제공된 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고, 지지 플레이트(347a)는 실린더 기구(348a)에 의해 제 3 방향(Ⅲ)으로 직선 이동될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 지지 플레이트(347a)가 실린더 기구(348a)에 의해 제 3 방향(Ⅲ)으로 직선 이동되면, 연결 축(343a), 동력 전달 축(344a), 그리고 구동 풀리(345a)가 지지 플레이트(347a)와 함께 제 3 방향(Ⅲ)으로 직선 이동된다. 여기서, 설명되지 않은 도면 번호 343b는 연결 축, 344b는 동력 전달 축, 345b는 구동 풀리, 346b는 벨트, 347b는 지지 플레이트, 348b는 실린더 기구이다.
구동 모터(341)의 회전력은 축 부재들(342a, 343a, 344a)에 의해 구동 풀리(345a)에 전달되고, 축 부재들(342b, 343b, 344b)에 의해 구동 풀리(345b)에 전달된다. 구동 풀리들(345a,345b)의 회전력은 벨트(346a,346b)에 의해 제 1 및 제 2 이송 부재(320a,320b)의 전달 풀리들(326a, 326b)에 각각 전달된다. 전달 풀리(326a)의 회전력은 벨트(334a)에 의해 종동 풀리들(323a)에 전달되고, 종동 풀리들(323a)이 회전함에 따라 반송 롤러들(321a)이 회전하고, 반송 롤러들(321a)의 회전에 의해 반송 롤러들(321a)에 의해 지지된 트레이(T)가 제 1 방향(Ⅰ)으로 이송되어 기판들(S)이 적재된 트레이(T)가 처리실(100) 내로 로딩된다.
처리실(100)에 로딩된 트레이(T)는 지지판(210)의 상승에 의해 공정 위치로 이동된다. 공정 위치에서 기판들(S) 상에 박막 증착 공정이 완료된 후 트레이(T)는 언로딩 위치, 즉 기판 언로딩 유닛(400)의 위치로 하강된다. 이때, 반송 롤러들(321a, 321b)은 하강하는 트레이(T)와의 간섭을 방지하기 위해 트레이(T)를 중심으로 제 3 방향(Ⅲ)을 따라 멀어지는 방향으로 이동되어야 한다. 실린더 기구(336a, 336b)에 의해 가동 플레이트(330a,330b)가 처리실(100)을 중심으로 제 3 방향(Ⅲ)을 따라 멀어지는 방향으로 이동되면, 가동 플레이트(330a,330b)의 베어링(325a,325b)에 의해 지지된 구동 축(322a,322b)이 이동하고, 이에 따라 구동 축(322a,322b)의 단부에 결합된 반송 롤러(321a,321b)가 트레이(T)와 간섭되지 않도록 이동된다. 구동 축(322a,322b)의 이동에 의해 전달 풀리(326a,326b) 또한 이동되므로, 벨트(346a,346b)에 의해 전달 풀리(326a,326b)에 연결된 구동 풀리(345a,345b)도 제 3 방향(Ⅲ)으로 이동되어야 한다. 구동 풀리(345a,345b)는 도 6을 참조하여 앞서 설명한 바와 같은 과정을 통해 제 3 방향(Ⅲ)으로 이동될 수 있다.
도 7은 기판 언로딩 유닛(400)의 구성을 보여주는 도면이고, 도 8은 도 7의 이송 부재들의 구성을 보여주는 도면이다. 도 4와, 도 7 및 도 8을 참조하면, 기판 언로딩 유닛(400)은 기판들(S)이 적재된 트레이(T)를 제 2 로드락 모듈(20b)로 언로딩한다. 기판 언로딩 유닛(400)은 이송 부재(420a, 420b)와 구동 부재(440)를 포함한다. 이송 부재(420a, 420b)는 제 1 방향(Ⅰ)을 따라 처리실(100)의 양 측벽(130a,130b)에 복수 개 제공되며, 기판 로딩 유닛(300)의 이송 부재(320a,320b)의 아래에 배치된다. 이송 부재(420a, 420b)는 트레이(T) 하면의 양측 가장자리를 지지하고 트레이(T)를 제 1 방향(Ⅰ)으로 이송하여, 기판들(S)이 적재된 트레이(T)를 처리실(100)로부터 제 2 로드락 모듈(20b)로 언로딩한다. 구동 부재(440)는 이송 부재(420a, 420b)에 구동력을 제공한다.
이송 부재(420a, 420b)는 제 1 이송 부재(420a)와 제 2 이송 부재(420b)를 포함한다. 제 1 이송 부재(420a)는 기판 로딩 유닛(300)의 제 1 이송 부재(320a)의 아래에 제 1 방향(Ⅰ)을 따라 복수 개 제공되고, 제 2 이송 부재(420b)는 제 1 이송 부재(420a)와 마주보도록 제 1 방향(Ⅰ)을 따라 처리실(100)의 타 측벽(130b)에 복수 개 제공된다. 제 1 및 제 2 이송 부재(420a,420b)는 제 2 로드락 모듈(20b)의 높이에 대응하는 제 2 높이에 제공된다.
각각의 제 1 이송 부재(420a)는 반송 롤러(421a), 구동축(422a), 그리고 종동 풀리(423a)를 포함한다. 반송 롤러(421a)는 처리실(100)의 내측에 위치하고, 회전 중심 축이 제 3 방향(Ⅲ)을 향하도록 제공된다. 종동 풀리(423a)는 처리실(100)의 외측에 위치하고, 회전 중심 축이 반송 롤러(421a)의 회전 중심 축에 정렬되도록 제공된다. 구동축(422a)은 반송 롤러(421a) 및 종동 풀리(423a)의 회전 중심에 정렬되고, 처리실(100)의 측벽(130a)에 제공된 베어링(424a)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 구동축(422a)의 일단은 반송 롤러(421a)에 결합되고, 구동축(422a)의 타단은 종동 풀리(423a)에 결합된다.
서로 이웃한 종동 풀리들(423a)의 사이에는 가이드 핀들(425a)이 제공된다. 가이드 핀들(425a)은 회전 중심 축이 제 3 방향(Ⅲ)으로 정렬되도록 배치되고, 가이드 핀들(425a)의 일단은 처리실(100)의 측벽(130)에 결합된다. 종동 풀리들(423a) 및 가이드 핀들(425a)에는 종동 풀리들(423a) 간에 회전력이 전달되도록 벨트(426a)가 감긴다. 그리고, 제 1 이송 부재들 중 가장 뒤에 배치된 제 1 이송 부재의 구동축에는 구동 부재(440)의 구동 풀리(443a)와 벨트에 의해 연결되어 회전 구동력을 전달받는 전달 풀리(427a)가 결합된다.
각각의 제 2 이송 부재(420b)는 각각의 제 1 이송 부재(420a)와 마주보도록 처리실(100)의 타 측벽(130b)에 설치된다. 제 2 이송 부재들(420b)은 제 1 이송 부재들(420a)의 구성과 동일하므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다. 다만, 설명되지 않은 도면 번호 421b는 반송 롤러, 422b는 구동 축, 423b는 종동 풀리, 424b는 베어링, 425b는 가이드 핀, 426b는 벨트, 427b는 전달 풀리이다.
구동 부재(440)는 기판들(S)이 적재된 트레이(T)의 반송을 위한 회전 구동력을 제 1 및 제 2 이송 부재들(420a, 420b)에 제공한다. 구동 부재(440)는 처리실(100)의 하부 벽(120) 후방의 중심 아래에 배치된 구동 모터(441)를 가진다. 구동 모터(441)의 제 3 방향(Ⅲ)을 따르는 양 측면에는 구동 축(442a, 442b)이 각각 결합된다. 구동 축(442a, 442b)의 끝단에는 구동 풀리(443a, 443b)가 각각 결합된다. 구동 풀리(443a, 443b)는 벨트(444a,444b)에 의해 전달 풀리(427a,427b)에 연결된다.
구동 모터(441)의 회전력은 구동 축(442a,442b)에 의해 구동 풀리(443a, 443b)에 전달되고, 구동 풀리(443a, 443b)의 회전력은 벨트(444a,444b)에 의해 제 1 및 제 2 이송 부재(420a,420b)의 전달 풀리(427a,427b)에 각각 전달된다. 전달 풀리(427a,427b)의 회전력은 벨트(426a,426b)에 의해 종동 풀리들(423a,423b)에 전달되고, 종동 풀리들(423a,423b)이 회전함에 따라 반송 롤러들(421a,421b)이 회전한다. 반송 롤러들(421a,421b)의 회전에 의해 반송 롤러들(421a,421b)에 의해 지지된 트레이(T)가 제 1 방향(Ⅰ)으로 이송되어, 기판들(S)이 적재된 트레이(T)가 처리실(100)로부터 제 2 로드락 모듈(20b)로 언로딩된다.
도 9는 샤워 헤드(500)의 단면도이고, 도 10은 도 9의 배플 플레이트(540)의 평면도이며, 도 11은 도 10의 A-A' 선에 따른 단면도이다. 도 9 내지 도 11을 참조하면, 샤워 헤드(500)는 전극(520), 유량 조절 밸브(530a,530b), 배플 플레이트(540), 그리고 분사 플레이트(560)를 포함한다.
샤워 헤드(500)로 공급되는 가스는 원료 가스와 반응 가스의 혼합 가스일 수 있다. 원료 가스는 기판상에 형성하고자 하는 박막의 주성분을 포함하는 가스이고, 반응 가스는 플라즈마의 형성을 위한 가스이다. 일 예를 들면, 기판상에 실리콘 산화막을 증착하는 경우, 원료 가스로는 SiH4가 사용되고, 반응 가스로는 O2가 사용될 수 있다. 다른 예에 의하면, 기판상에 실리콘 질화막을 증착하는 경우, 원료 가스로는 SiH4가 사용되고, 반응 가스로는 NH3, N2가 사용될 수 있다. 또 다른 예에 의하면 기판상에 비정질 실리콘막을 증착하는 원료 가스로는 SiH4가 사용되고, 반응 가스로는 H2가 사용될 수 있다.
전극(520)은 대체로 사각형 형상의 플레이트로 제공될 수 있으며, 전극(520)의 중심에는 가스가 유입되는 가스 유입 홀(522)이 관통 형성된다. 전극(520)에는 플라즈마의 생성을 위한 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원(도 2의 도면 번호 700)이 연결된다. 전극(520)의 하면에는 배플 플레이트(540)의 상면이 밀착 결합되고, 배플 플레이트(540)의 상면에는 전극(520)의 가스 유입 홀(522)을 통해 공급되는 가스의 흐름을 안내하는 복수 개의 가스 채널이 형성된다.
배플 플레이트(540)의 상면 중심에는 전극(520)의 가스 유입 홀(522)에 연통되는 가스 공급 홈(541)이 형성되고, 가스 공급 홈(541)을 중심으로 사각형의 배치 구조를 가지도록 "I"자 형상의 제 1 채널들(542a,542b,542c,542d)이 형성된다. "I"자 형상의 제 1 채널들(542a,542b,542c,542d)의 수평부의 끝단에는 가스가 통과하도록 홀들(545)이 형성된다. 제 1 채널들(542a,542b,542c,542d) 중, 제 3 방향(Ⅲ)을 기준으로 가스 공급 홈(541)의 위에 형성된 채널들(542a,542b)은 "T"자 형상의 제 1 연결 채널(543a)에 의해 가스 공급 홈(541)에 연결된다. 제 1 연결 채널(543a)의 수평부(543a-1)의 양단은 채널들(542a,542b)의 수직부의 중심에 연결되고, 제 1 연결 채널(543a)의 수직부(543a-2)의 하단은 가스 공급 홈(541)에 연결된다. 제 1 채널들(542a,542b,542c,542d) 중, 제 3 방향(Ⅲ)을 기준으로 가스 공급 홈(541)의 아래에 형성된 채널들(542c,542d)은 거꾸로 선 "T"자 형상의 제 2 연결 채널(543b)에 의해 가스 공급 홈(541)에 연결된다. 제 2 연결 채널(543b)의 수평부(543b-1)의 양단은 채널들(542c,542d)의 수직부의 중심에 연결되고, 제 2 연결 채널(543b)의 수직부(543b-2)의 상단은 가스 공급 홈(541)에 연결된다.
제 1 방향(Ⅰ)을 기준으로, 제 1 채널들(542a,542d) 외측과 제 1 채널들(542b,542c) 외측의 배플 플레이트(540) 양측 가장자리에는, 제 2 채널들(544a-2,544b-2)이 제 3 방향(Ⅲ)을 따라 길게 형성된다. 제 2 채널들(544a-2,544b-2)의 양단에는 가스가 통과하도록 홀들(546)이 형성된다. 제 2 채널들(544a-2,544b-2)은 제 1 방향(Ⅰ)으로 길게 형성된 제 2 연결 채널들(544a-1,544b-1)에 의해 가스 공급 홈(541)에 연결된다. 제 2 연결 채널들(544a-1,544b-1)의 일단은 제 2 채널들(544a-2,544b-2)의 중심에 연결되고, 제 2 연결 채널들(544a-1,544b-1)의 타단은 가스 공급 홈(541)에 연결된다.
제 1 및 제 2 유량 조절 밸브(530a,530b)는 제 2 연결 채널들(544a-1,544b-1)을 통해 흐르는 가스의 유량을 조절한다. 제 2 연결 채널들(544a-1,544b-1) 상부의 전극(520) 영역에는 일정 깊이의 홈이 각각 형성되고, 홈의 바닥 면에는 홈보다 작은 면적을 가지는 홀이 전극(520)을 관통하도록 형성된다. 홈에는 제 1 및 제 2 유량 조절 밸브(530a)의 연결부(532a,532b)가 삽입 설치되며, 연결부(532a,532b)의 내측에는 암나사가 형성된다. 조절부(534a,534b)는 로드 형상을 가지고, 조절부(534a,534b)의 외주면에는 수나사가 형성된다. 조절부(534a,534b)는 연결부(532a,532b)에 나사 결합되고, 연결부(532a,532b)를 통과한 조절부(534a,534b)의 단부는 전극(520)의 홀을 관통하여 제 2 연결 채널들(544a-1,544b-1) 내의 공간에 수용된다.
제 2 연결 채널들(544a-1,544b-1)을 통해 흐르는 가스의 유량은 조절부(534a,534b)의 단부와 제 2 연결 채널들(544a-1,544b-1)의 바닥 면 사이의 간극 조절에 의해 조절된다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 조절부(534a)를 시계 방향으로 회전시키면, 조절부(534a)는 아래 방향으로 이동하여 조절부(534a)의 단부와 제 2 채널(544b-1)의 바닥면 사이의 간극이 좁아진다. 따라서, 제 2 채널(544b-1)을 통해 흐르는 가스의 유량이 작아진다. 이와 반대로, 도 12b에 도시된 바와 같이, 조절부(534a)를 반시계 방향으로 회전시키면, 조절부(534a)는 위 방향으로 이동하여 조절부(534a)의 단부와 제 2 채널(544b-1)의 바닥면 사이의 간극이 넓어진다. 따라서, 제 2 채널(544b-1)을 통해 흐르는 가스의 유량이 많아진다.
분사 플레이트(560)는 배플 플레이트(540)의 아래에 배치되며, 분사 플레이트(560)에는 복수 개의 분사 홀들(562)이 형성된다. 배플 플레이트(540)의 홀들(545,546)을 통과한 가스는 분사 플레이트(560)의 분사 홀들(562)을 통해 트레이(T) 상의 기판들(S)에 분사된다.
도 13은 샤워 헤드(500')의 다른 예를 보여주는 단면도이고, 도 14는 도 13의 요부를 확대한 사시도이며, 도 15는 전극의 상면 구조를 보여주는 도면이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 샤워 헤드(500')는 전극(520'), 배플 플레이트(540'), 그리고 분사 플레이트(560')를 포함한다. 전극(520')은 대체로 사각형 형상의 플레이트로 제공된다. 전극(520')의 하부에는 전극(520')과의 사이에 일정한 공간이 형성되도록 배플 플레이트(540')가 결합되고, 배플 플레이트(540')에는 복수 개의 가스 홀들(542')이 형성된다. 배플 플레이트(540')의 하부에는 분사 플레이트(560')가 제공되고, 분사 플레이트(560')에는 복수 개의 분사 홀들(562')이 형성된다. 전극(520')을 통해 공급되는 가스는 배플 플레이트(540')의 분사 홀들(542')을 통과한 후, 분사 플레이트(560')의 분사 홀들(562')을 통해 트레이(T) 상의 기판들(S)로 분사된다.
전극(520')의 상면에는 전극(520')으로 공급된 가스가 균일하게 흐르도록 복수 개의 가스 채널이 형성된다. 전극(520')의 상면 중심에는 "ㄷ" 자 형상의 제 1 채널(521')이 형성되고, 제 1 채널(521')의 수직부 중심에는 전극(520')으로 가스가 유입되는 유입 홈(522')이 수평 방향으로 연장된다. 복수 개의 채널들은 "ㄷ" 자 형상의 제 1 채널(521')을 중심으로 대칭을 이루도록 사각형 모양의 배치 구조로 형성되므로, 이하에서는 대칭을 이루는 일 부분의 채널들에 대해서만 설명한다.
"ㄷ" 자 형상의 제 1 채널(521')의 어느 하나의 수평부의 끝단에는 "T" 자 형상의 제 2 채널(523')이 연결되고, "T" 자 형상의 제 2 채널(523')의 수평부의 어느 하나의 끝단에는 제 3 채널(524')이 수직하게 연결된다. 제 3 채널(524')의 양 끝단에는 "ㄷ" 자 형상의 제 4 채널들(525'a,525'b)이 연결된다. 제 4 채널들(525'a,525'b)의 양 끝단에는 "H" 자 형상의 제 5 채널들(526'a, 526'b,526'c,526'd)이 연결된다. 제 5 채널들(526'a, 526'b,526'c,526'd)의 수직부의 양단에는 가스가 통과하도록 홀들(527')이 관통 형성된다. 제 1 내지 제 5 채널들은 단차부를 가지도록 형성되고, 제 1 내지 제 5 채널의 단차부에는 커버 플레이트(528')가 결합된다. 따라서, 커버 플레이트(528')의 하면과 제 1 내지 제 5 채널의 바닥면 사이에는 가스가 흐르는 공간이 형성된다.
유입 홈(522')을 통해 전극(520')으로 유입된 가스는 제 1 내지 제 5 채널들을 통해 흐른 후, 홀들(527')을 통해 전극(520')과 배플 플레이트(540') 사이의 공간으로 유입된다. 이후 가스는 배플 플레이트(540')의 가스 홀들(542')을 통해 배플 플레이트(540')와 분사 플레이트(560') 사이의 공간으로 유입되고, 분사 플레이트(560')의 분사 홀들(562')을 통해 트레이(T) 상의 기판들(S)로 분사된다.
도 16은 도 2의 처리실의 하부벽의 평면도이고, 도 17은 도 16의 B-B' 선에 따른 단면도이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 배기 유닛(600)은 배기 홀(610), 배기 플레이트(620), 그리고 배기 부재(630)를 포함한다.
배기 홀(610)은 처리실(100) 하부 벽(120)의 상면에 네 변의 가장자리를 따라 형성된 제 1 홈부(612), 제 1 홈부(612)를 따라가며 바닥 면에 단차지게 형성된 제 2 홈부(614), 그리고 기판 지지 유닛(200)의 구동 축(220)이 삽입되도록 하부 벽(120)의 중심에 형성된 홀(121)을 중심으로 좌우 대칭을 이루도록 제 2 홈부(614)에 관통 형성된 관통홀들(616a,616b)을 포함한다. 제 1 홈부(612)에는 속이 빈 사각링 모양의 배기 플레이트(620)가 삽입되고, 배기 플레이트(620)의 네 모서리에는 모서리를 따라 2열로 가스가 배기되도록 셕션홀들(622)이 형성된다.
배기 부재(630)는 펌프(632)와, 펌프(632)에 연결된 메인 배기 라인(634), 그리고 배기 라인(634)으로부터 분기된 분기 라인들(636a,636b)을 포함한다. 분기 라인들(636a,636b)은 메인 배기 라인(634)을 중심으로 대칭을 이루도록 분기되고, 분기 라인들(636a,636b)의 단부는 처리실(100)의 하부 벽(120)에 대칭을 이루도록 형성된 관통홀들(616a,616b)에 연결된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 로딩/언로딩 모듈 20: 로드락 모듈
30: 공정 모듈 100: 처리실
200: 기판 지지 유닛 300: 기판 로딩 유닛
400: 기판 언로딩 유닛 500, 500': 샤워 헤드
600: 배기 유닛
30: 공정 모듈 100: 처리실
200: 기판 지지 유닛 300: 기판 로딩 유닛
400: 기판 언로딩 유닛 500, 500': 샤워 헤드
600: 배기 유닛
Claims (4)
- 처리실;
상기 처리실 내에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
상기 기판 지지 유닛의 상부에 배치되며, 상기 기판에 플라즈마의 생성을 위한 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드;
상기 공정 가스가 여기되어 플라즈마가 발생하도록 상기 샤워 헤드에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원; 및
상기 처리실 내의 미반응 공정 가스 및 반응 부산물을 외부로 배출하는 배기 유닛을 포함하되,
상기 배기 유닛은,
상기 처리실의 바닥 벽의 중심을 기준으로 대칭을 이루도록 상기 바닥 벽에 제공되되; 상기 바닥 벽의 상면에 가장자리를 따라 형성된 제1홈부; 상기 제1홈부를 따라가며 단차지게 형성된 제2홈부; 및 상기 바닥 벽의 중심으로 좌우 대칭을 이루도록 상기 제2홈부에 관통 형성되는 관통홈들을 포함하는 배기 홀;
상기 제1홈부에 삽입되도록 링 모양으로 형성된 배기 플레이트; 및
배기 라인에 의해 상기 배기 홀에 연결되며, 상기 배기 홀에 음압을 작용하는 배기 부재를 포함하고,
상기 배기 플레이트는 모서리에 가스가 배기되도록 형성된 셕션홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 석션홀들은
모서리에 2열로 제공되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020140044367A KR101455734B1 (ko) | 2014-04-14 | 2014-04-14 | 박막 증착 장치 |
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| KR1020140044367A KR101455734B1 (ko) | 2014-04-14 | 2014-04-14 | 박막 증착 장치 |
Related Parent Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20030071836A (ko) * | 2001-01-22 | 2003-09-06 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 처리 장치 및 처리 방법 |
| JP2006156613A (ja) | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Seiko Epson Corp | 減圧乾燥装置 |
-
2014
- 2014-04-14 KR KR1020140044367A patent/KR101455734B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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| JP2006156613A (ja) | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Seiko Epson Corp | 減圧乾燥装置 |
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