KR101673126B1 - 기판 홀더 상에 자기 방식으로 고정된 섀도우 마스크 - Google Patents

기판 홀더 상에 자기 방식으로 고정된 섀도우 마스크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코팅될 기판 표면(2')에 편평하게 배치되는 섀도우 마스크(3)를 이용하여, 기판 홀더(1) 상에 배치되는 기판(2) 상에 가로 방향으로 구조화된 층들을 증착하기 위한 장치와 관련이 있으며, 이 경우 기판 홀더(1)는 제 1 자기 구역들(4)에 국부적으로 할당된 상기 섀도우 마스크(3)의 제 2 자기 구역들(5)을 자기적으로 끌어당기기 위하여 상기 제 1 자기 구역들(4)을 구비하며, 이때 제 1 자기 구역들(4)은 섀도우 마스크(3)가 기판(2) 상에 올려질 때에 기판(2)을 코팅하기 전에 활성 상태로 변경될 수 있으며, 이 활성 상태에서는 제 2 자기 구역들(5)이 기판 표면(2')을 향하여 이동되고, 상기 활성 상태는 섀도우 마스크(3)를 배치하거나 제거하기 위하여 비활성 상태로 변경될 수 있으며, 이 비활성 상태에서는 제 2 자기 구역들(5)에 작용하는 인력이 감소한다. 중요한 사실은, 제 1 자기 구역들(4)이 기판 홀더(1)의 기판 배치면(1')의 리세스들(6) 안으로 삽입되는 특히 영구-자성 소자들에 의해서 형성되고, 상기 영구-자성 소자들은 제 2 자기 구역들(5)에 국부적으로 할당되어 있다는 것이다.

Description

기판 홀더 상에 자기 방식으로 고정된 섀도우 마스크 {SHADOW MASK HELD MAGNETICALLY ON A SUBSTRATE SUPPORT}
본 발명은 코팅될 기판 표면에 편평하게 배치되는 섀도우 마스크를 이용하여, 기판 홀더 상에 배치되는 기판상에 가로 방향으로 구조화된 층들을 증착하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 코팅될 기판 표면에 편평하게 배치되는 섀도우 마스크를 이용하여, 기판 홀더 상에 배치되는 기판상에 가로 방향으로 구조화된 층들을 증착하기 위한 장치와도 관련이 있다.
더 나아가 본 발명은 상기와 같은 장치를 위한 또는 상기와 같은 방법을 실시하기 위한 기판 홀더 그리고 섀도우 마스크와도 관련이 있다.
기판상에 가로 방향으로 구조화된 층이 증착되는 코팅 공정에서는, 층을 형성하는 성분들이 가스 형태로 또는 에어로졸들 형태로 가스 유입 부재를 통과하여 프로세스 챔버 안으로 유입된다. 이 프로세스 챔버는 수평 방향으로 정렬될 수 있다. 상기 프로세스 챔버의 커버는 가스 유입 부재에 의해서 형성될 수 있다. 상기 가스 유입 부재는 프로세스 가스 또는 에어로졸을 위하여 샤워기 헤드 형태로 배치된 배출 개구들을 형성할 수 있다. 코팅 프로세스는 진공 및 저압 상태에서 실시될 수 있지만, 대기압에서도 실시될 수 있다. 기판상에 가로 방향의 구조물들을 증착하기 위하여 섀도우 마스크가 사용된다. 이 섀도우 마스크는 기판의 코팅 면에 대하여 매우 균일한 표면 접촉 상태를 유지해야만 한다.
본 발명의 과제는 마스크를 가급적 간극 없이 기판 표면에 배치할 수 있는 조치들을 제공하는 것이다.
상기 과제는 기판 홀더가 제 1 자기 구역들을 구비하고, 섀도우 마스크가 상기 제 1 자기 구역들에 국부적으로 할당된 제 2 자기 구역들을 구비하며, 상기 제 1 자기 구역들은 섀도우 마스크가 기판상에 올려질 때에 기판을 코팅하기 전에 활성 상태로 변경될 수 있으며, 이 활성 상태에서는 제 2 자기 구역들이 기판 표면을 향하여 이동되고, 상기 활성 상태는 섀도우 마스크를 배치하거나 제거하기 위하여 비활성 상태로 변경될 수 있으며, 이 비활성 상태에서는 제 2 자기 구역들에 작용하는 인력이 감소하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 방법의 한 개선 예에 의해서 해결된다. 또한, 상기 과제는 기판 홀더가 제 1 자기 구역들에 국부적으로 할당된 상기 섀도우 마스크의 제 2 자기 구역들을 자기적으로 끌어당기기 위하여 상기 제 1 자기 구역들을 구비하며, 이때 제 1 자기 구역들은 섀도우 마스크가 기판상에 올려질 때에 기판을 코팅하기 전에 활성 상태로 변경될 수 있으며, 이 활성 상태에서는 제 2 자기 구역들이 기판 표면을 향하여 이동되고, 상기 활성 상태는 섀도우 마스크를 배치하거나 제거하기 위하여 비활성 상태로 변경될 수 있으며, 이 비활성 상태에서는 제 2 자기 구역들에 작용하는 인력이 감소하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 장치의 한 개선 예에 의해서 해결된다.
종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 개선 예들이며, 상기 종속 청구항들의 텍스트는 본 발명에 따른 과제를 해결하기 위한 독자적인 해결책들이다.
실제로는 방법 또는 이 방법을 실시하기 위한 장치가 제공되며, 이 경우 기판 홀더는 제 1 자기 구역을 구비하고, 섀도우 마스크는 제 2 자기 구역을 구비한다. 바람직하게는 다수의 제 1 자기 구역 그리고 이 제 1 자기 구역들에 국부적으로 할당된 상기 섀도우 마스크의 다수의 제 2 자기 구역이 제공된다. 제 1 자기 구역들은 섀도우 마스크가 기판상에 올려질 때에 기판을 코팅하기 전에 활성 상태로 변경된다. 상기 활성 상태에서는 섀도우 마스크의 제 2 자기 구역들이 기판 표면을 향하여 이동된다. 기판 홀더의 제 1 자기 구역들은 섀도우 마스크를 기판 표면에 배치하거나 제거하기 위하여 비활성 상태로 변경될 수 있다. 상기 비활성 상태에서는 제 2 자기 구역들에 작용하는 인력이 감소한다. 기판 홀더는 바람직하게 상기 기판 홀더의 리세스들 안에 놓이는 제 1 자기 구역들을 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 리세스들은 기판 홀더의 기판 배치면의 홈들에 의해서 형성될 수 있다. 상기 홈들 안에는 특히 가동적인 영구 자성 소자들이 삽입될 수 있다. 제 1 또는 제 2 자기 구역들은 자성 소자들, 특히 영구 자성 소자들로부터 형성될 수 있고, 각각 다른 자기 구역들은 바람직하게 강자성 소자들로부터 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 섀도우 마스크의 자기 구역들의 영역에서 이루어지는 상기 섀도우 마스크의 기계적인 콘택팅은 영구 자석들에 의한 파워 작용에 의해서 실행된다. 이때 섀도우 마스크가 기판에 직접 콘택팅 되면 섀도잉(shadowing) 효과는 거의 0 ㎛로 최소화된다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 패시브 코팅 면에 대한 액티브 코팅면의 분리를 가능케 한다. 기판이 그 위에 배치되는 기판 홀더는 바람직하게 냉각기에 의해서 형성된다. 그러나 가열된 기판 홀더도 사용될 수 있다. 이 경우에는 특히 액티브 코팅 면이 패시브 코팅 면으로부터 분리되기 때문에, 기판 그리고 특히 상기 기판의 액티브 코팅 면이 온도 조절된다. 본 발명의 한 바람직한 실시 예에서 제 1 자기 구역들은 활성 상태와 비활성 상태 사이에서 자유롭게 이동할 수 있기 위하여 기판 배치면의 표면 수직선에 대하여 가로 방향으로 움직일 수 있다. 기판 홀더에 할당된 영구 자성 소자들은 격자 형태의 구조물을 형성하고, 기판 홀더 표면의 상호 교차하는 홈들 안으로 삽입된다. 섀도우 마스크의 제 2 자기 구역들도 마찬가지로 격자 구조물을 형성하며, 이 경우 상기 섀도우 마스크의 격자 웨브들은 기판 홀더의 영구 자성 소자들의 격자 웨브들에 공간적으로 할당되어 있다. 따라서, 패시브 코팅 면은 폐쇄된 마스크 부분에 의해서 커버되고, 필요한 경우에는 코팅 프로세스의 코팅률이 감소함에 따라 함께 코팅되지만 이때 온도 조절되지는 않는다. 섀도우 마스크의 제 2 자기 구역들을 형성하는 웨브들은 강자성 재료로부터 그리고 특히 불변강(Invar)으로부터 형성된다. 기판 홀더의 자성 웨브들은 다수 개의 부분으로 그리고 상호 분리된 상태로 형성된다. 한 바람직한 실시 예에서 상기 웨브들은 실제로 한 부분으로 이루어진, 격자 모양을 갖는 지지 몸체 그리고 이 지지 몸체에 의해서 지지가 되는 다수의 자기 스트립으로 이루어진다. 자기 스트립들이 약 0.1 mm의 수직 이동 유격을 두고서 지지 몸체와 느슨하게 결합함으로써, 결과적으로 가동적인 각각의 개별 자기 스트립은 상기와 같은 크기의 리프팅 거리 또는 높이 유연성을 갖게 된다. 그럼으로써 제조에 기인한 허용 오차들이 보상될 수 있다. 자기 스트립 자체도 마찬가지로 두 개의 부분으로 구성된다. 자기 스트립 자체는 금속으로 이루어진 안감 플레이트와 단단히 결합된 영구 자성 스트립으로 이루어진다. 영구 자성 스트립은 안감 플레이트 상에 접착될 수 있다. 자기 스트립과 지지 몸체 간의 결합은 나사를 통해서, 바람직하게는 플랫 헤드(flat head) 나사를 통해서 이루어지며, 이 경우 플랫 헤드 나사의 플랫 헤드는 영구 자성 스트립으로부터 형성된 직경이 더 큰 리세스 안으로 삽입된다. 이때 나사의 샤프트는 안감 스트립의 관통 개구를 관통하여 지지 몸체의 나사선 보어 안에 나사 결합된다. 지지 몸체를 형성하는 격자 모양의 프레임은 10 ㎛의 정확도를 갖는 리프팅 시스템에 의해서 높이 조절될 수 있다. 상기 리프팅 시스템은 기판 홀더의 배치면으로부터 다른 쪽을 향하고 있는 상기 기판 홀더의 측에 배치된, 더 상세하게 말하자면 기판 홀더의 후면에 배치된 적어도 하나의 리프링 장치로 이루어진다. 프레임 형태의 지지 몸체는 기판 홀더의 개구들을 관통하여 돌출하는 다수의 리프팅 슬라이드를 구비한다. 리프팅 장치들은 기판 홀더 후면에서 상기 슬라이드들에 결합한다. 리프팅 장치로서는 쇼트 리프팅 공기압 실린더가 이용될 수 있다. 각각의 슬라이드에는 하나의 리프팅 장치가 할당될 수 있다. 리프링 실린더는 실린더 콘솔을 통해서 베이스 플레이트에 연결되어 있다. 상기 베이스 플레이트는 냉각기로서 설계된 기판 홀더를 지지한다. 상기 쇼트 리프팅 공기압 실린더들에는 공기압 연결부들이 존재하며, 이 공기압 연결부들은 주변에 대하여, 다시 말하자면 프로세스 챔버에 대하여 그리고 이 프로세스 챔버의 진공에 대하여 밀봉되어 있다. 자기 스트립을 지지 몸체에 고정시키는 나사는 간격 유지 나사의 기능을 한다. 상기 나사의 나사 결합 깊이는 자기 스트립이 지지 몸체로부터 이격될 수 있는 만큼의 영역을 규정한다. 상기 영역은 0.1 mm 내지 0.3 mm이다. 또한, 슬라이드 리프팅 동작을 조절할 수 있는 간격 유지 나사가 공기압 실린더 영역에 제공될 수도 있다. 바람직하게 리프팅 장치는 슬라이드를 이동시키고, 그에 따라 지지 몸체의 정지 위치까지도 제한한다. 전체 리프팅 거리는 대략 2 내지 8 mm에 달할 수 있다. 비활성 상태에서 지지 몸체는 기판 홀더의 배치면의 리세스들 바닥에 놓인다. 이 상태에서 자기 스트립은 배치면으로부터 대략 2 내지 8 mm 아래에, 바람직하게는 3 mm 아래에 놓인다. 공기압 실린더들은 이 상태에서 최종 정지 위치에 놓이게 된다. 상기 위치에서는 유리, 종이 또는 다른 적합한 재료로 이루어진 기판이 바람직하게 알루미늄으로 이루어진 기판 홀더의 배치면 상에 올려질 수 있다. 그 다음에 이어서 섀도우 마스크가 기판 표면에 콘택팅 된다. 이와 같은 콘택팅 과정은 섀도우 마스크를 아래로 내림으로써 이루어질 수 있거나 또는 기판 홀더를 위로 올림으로써 이루어질 수 있다. 불변강으로 이루어지고 마스크 프레임으로부터 출발하는 격자 웨브가 기판 홀더의 영구 자성 웨브 위에 커버 동일하게 배치될 수 있도록 기판상에서의 섀도우 마스크의 위치를 설정하기 위하여 조정 장치가 제공된다. 섀도우 마스크가 기판 표면으로부터 아래로 내려지거나 위로 배치되는 경우에는 자기 스트립들이 기판 홀더의 배치면에 대하여 멀리 떨어진 위치에 고정되기 때문에, 상기 자기 스트립의 영구 자석들에 의해서 마스크 웨브에 대하여 가해지는 자성 인력은 최소로 된다. 유압 방식의 리프팅 장치를 이용하면 지지 몸체는 최종 정지 위치까지 상승하게 된다. 상기 최종 정지 위치에서는 개별 자기 스트립들이 기판 홀더의 배치면과 대략 동일한 높이에 놓인다. 그러나 자기 스트립의 표면은 배치면보다 약간 위에 또는 약간 아래에 놓일 수도 있다. 그럼에도, 자기 스트립은 지지 몸체와 자기 스트립의 느슨한 결합으로 인하여 마스크의 격자 웨브에 대한 자기 인력에 따라 기판 하부면에 압착될 수 있다. 이때 한 편으로 자기 스트립과 다른 한 편으로 마스크의 강자성 웨브 사이에서는 비활성 위치와 비교할 때 최대화된 자력이 생성된다. 상기 강자성 웨브는 자기 스트립의 자력에 의해서 기판 표면을 향하여 이동된다. 기판 홀더의 에지에는 바람직하게 쌍으로 마주 놓인 총 네 개의 간극 모니터링 센서가 존재하며, 상기 간극 모니터링 센서는 섀도우 마스크의 한 웨브의 배치면과 기판 표면 사이에서 상황에 따라 발생할 수 있는 간극을 모니터링 하기 위해서 이용된다.
기판 홀더를 형성하는 냉각기는 바람직하게 두 개의 냉각 루프(loop)를 구비하며, 이와 같은 냉각 루프들에 의해서는 물 또는 다른 적합한 냉각제가 상기 냉각기의 냉각 채널들을 통해서 곡류 형태로 가이드 된다. 상기 냉각 루프들은 한 루프의 입구에 다른 루프의 출구가 국부적으로 할당되도록 위·아래로 겹쳐서 배치되어 있다. 따라서, 냉각 파워 손실은 냉각 경로에 걸쳐서 최소화된다. 추가적으로는 두 개의 냉각 채널이 다중으로 교차한다. 그렇기 때문에 상기 냉각 채널들은 배치면을 기준으로 상이한 평면에 배치되어 있다. 이와 같은 방식의 냉각 루프 배열 상태에 의해서는 전체 냉각기 표면에서의 온도차가 최소로 될 수 있다. 전체 냉각기 표면에 걸쳐서 1 ℃ 미만의 온도 균일성을 유지하는 것이 가능해진다. 알루미늄으로 이루어지고 그 사이에 마스크의 강자성 웨브가 존재하는 마스크 프레임 역시 냉각기로부터 독립된 고유한 루프를 가질 수 있다. 개별 냉각 루프들은 병렬 접속되거나 직렬 접속될 수 있다. 마스크 프레임의 냉각은 바람직하게 기판 홀더의 냉각과 무관하게 이루어진다.
본 발명에 따른 방법을 실시하기 위하여 기판은 기판 적재- 및 하적 시스템에 의해서 프로세스 챔버 안으로 삽입된다. 이때 냉각기는 충전 위치로 하강한다. 그 다음에 기판이 냉각기의 개구들을 관통하는 핀 위에 올려져서 기판 홀더와 섀도우 마스크 사이에 놓이게 되며, 상기 섀도우 마스크의 웨브는 불변강으로 이루어지고, 상기 섀도우 마스크의 프레임은 알루미늄으로 이루어진다. 마스크 프레임은 특수한 마스크 홀더 상에 배치되어 있다. 프로세스 챔버에 기판을 적재한 후에는 - 이와 같은 적재 공정은 로봇 팔에 의해서 이루어질 수 있다 - 기판 홀더를 형성하는 냉각기가 기판 바로 아래의 상부 위치로 이동하여 기판을 핀들로부터 들어올리게 된다. 그 다음에 기판 홀더는 기판 표면이 섀도우 마스크의 배치면에 접할 때까지 위로 더 이동한다. 기판 상부면과 마스크 하부면 사이의 간극은 간극 모니터링 센서에 의해서 조절된다. 처음에는 단지 중력만이 불변강 마스크에 작용을 하는데, 그 이유는 자기 스트립들이 적재- 및 하적 상태에서는 하강 위치에 있기 때문이다. 상기 상태에서는 나머지 간극이 100 ㎛에 달할 수 있으나, 일반적으로는 더 작다. 그 다음에 쇼트 리프팅 공기압 실린더들에 의해서 슬라이드들은 상승하고, 지지 몸체들은 배치면에 대하여 전술된 대략 3 mm의 간격만큼 상승한다. 이때 자기 스트립들은 기판 하부면 바로 근처에 있다. 상기 자기 스트립들은 섀도우 마스크의 불변강 웨브들에 대하여 최소의 간격을 가지며, 상기 불변강 마스크에 대하여 충분하면서도 영구적인 자력을 발생시킨다. 이때의 인력의 크기는 불변강 마스크와 기판 사이의 나머지 간극이 거의 0 ㎛까지 최소로 될 정도의 크기이다. 코팅 프로세스 후에는 쇼트 리프팅 실린더들이 재차 최종 위치로 이동함으로써, 결과적으로 불변강 웨브에 대하여 가해지는 자기 인력은 최소로 된다.
전술된 장치에 의해서는 기판들이 유기 재료들로 코팅된다. 바람직하게는 OLED 혹은 SOLAR 또는 디스플레이, 조명을 위한 Organic Vapor Phase Deposition(OVPD) 이 사용된다. 상기 장치는 Polymer Vapor Phase Deposition 프로세스 기술에도 적합하다. 그밖에 코팅 재료로서는 파라-실리엔(Para-Xylyene)이 사용될 수 있다. 또한, 유전체 적용 예들 및 캡슐화 적용 예들을 위하여 할로겐화된 치환체를 사용하는 것도 제시되었다. 파라-실리엔 패릴렌(Para-Xylyene Parylene) C로 코팅을 하는 경우에는 불변강 마스크가 기판과 표면 콘택팅 된다.
본 발명은 또한 마스크의 한 개선 예와도 관련이 있다. 마스크가 없는 섹션, 다시 말해 마스크 웨브들 사이의 중간 공간들은 특별한 에지 프로파일을 가져야만 한다. 이 에지 프로파일은 코팅이 마스크 리세스들에서 종료되도록, 그리고 코팅 프레임 및 코팅 웨브가 아래로 만곡될 가능성이 최소화되도록 설정되었다. 이 목적을 위하여, 기판상에 배치되는 상기 웨브의 배치면은 예각을 형성하면서 중공형의 또는 비스듬하게 진행하는 상기 웨브의 측벽으로 넘어간다.
자기 스트립들이나 상기 자기 스트립들에 상응하는 마스크의 불변강 웨브들도 온도 조절된 기판 홀더와 열전도성으로 콘택팅 되지 않는다. 자기 스트립들 및 상기 자기 스트립들에 상응하는 마스크의 웨브들은 열에 의해서 기판에 결합되어 있는데, 그 이유는 상기 자기 스트립들 및 마스크 웨브들이 기판에 대하여 편평한 상태로 접하기 때문이다. 패릴렌 C 코팅의 경우에 성장률은 표면 온도에 의해서 결정적인 영향을 받는다. 마스크에 의해서 가려진 패시브 기판 표면에서의 성장은 기판의 작동 표면에서의 성장보다 더 적다. 그럼에도, 불변강 마스크 상에 증착되는 층은 패릴렌 C 박막의 정상적인 성장 및/또는 과도한 성장도 상기 불변강 마스크 상에 있는 기판에 의해 방해를 받지 않을 정도로 얇다. 그 결과 마스크가 상승하는 경우에 기판 표면의 코팅이 파괴되거나 손상되는 경우는 전혀 없다. 웨브 중간 공간에 배치된 기판의 액티브 구역이 냉각에 의하여 코팅되는 동안 패시브 표면들에서는 성장이 전혀 이루어지지 않는다. 상기 장치에 의해서는 다양한 마스크 레이아웃 프로파일들이 구현될 수 있다. 원형의, 직사각형의, 정사각형의 또는 다각형의 형태가 가능하다. 그 다음에는 격자 중간 공간들이 상응하는 방식으로 형성된다. 따라서, 격자들은 상이한 폭 및 상이한 가로 방향 구조를 갖는 웨브들에 의해서 형성될 수 있다.
본 발명의 한 개선 예에서는 기판이 자기 스트립들에 의해서 기판 홀더의 배치면을 향하여 압착되는 것이 제안된다. 이와 같은 방식은 자기 스트립들을 지지 몸체에 고정시키는 간격 유지 나사들의 상응하게 정확한 조정을 통해서 가능하다. 그럼으로써 개선된 냉각 콘택 및 더 우수한 열 방출이 보증된다. 또한, 기판을 기판 홀더를 향하여 이동시키기 위한 파워를 제공하기 위하여 정전기 척 시스템(ESC: Electrostatic Chuck System)이 추가로 제공될 수도 있다.
본 발명의 한 실시 예는 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 기판 및 섀도우 마스크 이외에 기판 홀더의 주요 부재들을 도시한 분해도이고;
도 2는 도 1에 따른 도면으로서, 본 경우에 기판은 기판 홀더 상에 올려져 있고 섀도우 마스크는 기판상에 올려져 있으며;
도 3은 도 2에 따른 도면의 평면도이고;
도 4는 기판 홀더의 자기 웨브 장치의 구성을 도시한 분해도이며;
도 5는 자기 웨브 장치의 평면도이고;
도 6은 도 3의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단하여 도시한 단면도이며;
도 7은 도 3의 선 Ⅶ-Ⅶ을 따라 절단하여 도시한 단면도이고;
도 8은 도 3의 선 Ⅷ-Ⅷ을 따라 절단하여 도시한 단면도이며;
도 9는 비작동 활성 상태에서 도 6의 Ⅸ-Ⅸ 부분을 확대 도시한 부분 확대 단면도이고;
도 10은 비작동 활성 상태에서 도 7의 Ⅹ-Ⅹ 부분을 확대 도시한 부분 확대 단면도이며;
도 11은 비작동 활성 상태에서 도 8의 ⅩⅠ-ⅩⅠ 부분을 확대 도시한 부분 확대 단면도이고;
도 12는 도 9에 따른 도면을 작동 활성 상태에서 도시한 도면이며;
도 13은 도 10에 따른 도면을 작동 활성 상태에서 도시한 도면이고;
도 14는 해당 리프팅 장치(24)를 구비하는 기판 홀더의 개략도이며;
도 15는 배치면에 대하여 평행한 평면에서 기판 홀더의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 14에 개략적으로 도시된 리프팅 장치는 반응기 내부에 배치되어 있다. 반응기로서는 특히 특수강으로 제조된 용기가 사용되며, 상기 용기 안으로 가스 공급 라인이 연결된다. 가스 공급 라인은 특히 샤워기 헤드 형태로 형성된 가스 유입구 내부와 통하며, 상기 가스 유입구는 기판 홀더(1) 위에 배치되어 있다. 가스 형태로 또는 에어로졸로서 존재할 수 있는 반응 성분들이 캐리어 가스와 함께 프로세스 챔버 안으로 유입된다. 상기 전구체(precursor)로서는 단량체 또는 이량체도 사용될 수 있다. 또한, 상기 반응기는 가스 배출구도 구비하는데, 이 가스 배출구를 통해서는 사용되지 않은 프로세스 가스 및 캐리어 가스가 프로세스 챔버로부터 배출된다. 진공 또는 저압 시스템을 형성하기 위하여 조절된 진공 펌프가 제공된다. 반응기는 또한 도면에 도시되지 않은 충전 개구도 구비하는데, 이 충전 개구를 통해서는 섀도우 마스크(3) 또는 기판(2)이 프로세스 챔버 안으로 삽입될 수 있다. 본 실시 예에서 기판 홀더(1)는 알루미늄으로 이루어진 냉각 블록으로 형성되고 리프팅 장치(24) 상에 안착된다. 상기 리프팅 장치(24)에 의해서는 기판 홀더(1)가 수직 방향으로 움직일 수 있다. 적재 상태에서는 기판 홀더(1)가 도면에 도시되지 않은 하강한 위치에 있게 된다. 도면 부호 (25)에 의해서는 핀들이 지시되는데, 상기 핀들은 도면에 도시되지 않은 개구들을 통해 기판 홀더(1)를 관통하고, 상기 핀들 상에는 기판 홀더(1)가 하강할 때에 도 14에서 기판 홀더(1) 상에 올려지도록 도시된 기판(2)이 배치된다. 기판(2)은 핀들(25) 상에 배치되는 상기와 같은 상태에서 인출되어 다른 기판으로 대체될 수 있다. 섀도우 마스크(3)는 수직 방향으로 기판 위에 있고, 마스크 홀더에 의해서 상기 위치에 고정된다. 섀도우 마스크(3)는 기판(2)에 대하여 평행하게 뻗는다. 리프팅 장치(24)는 도 14에 도시된 상태로부터 출발하여 기판 홀더(1)의 배치면(1') 상에 배치되는 기판(2)과 함께 기판 홀더(1)를 상승시키되, 기판 표면(2')이 섀도우 마스크(3)의 하부면에 인접하게 될 때까지 상승시킨다.
도 15에서도 마찬가지로 기판 홀더(1)의 내부 구조를 개략적으로 알 수 있다. 본 도면에는 곡류 형태의 두 개의 냉각 루프(14, 15)가 도시되어 있다. 제 1 냉각 루프(14)의 입구(14')는 제 2 냉각 루프(15)의 출구(15") 바로 옆에 인접한다. 제 2 냉각 루프(15)의 입구(15')는 제 1 냉각 루프(14)의 출구(14") 바로 옆에 인접한다. 두 개의 냉각 루프(14, 15)는 각각 기판 배치면(1')에 대하여 평행한 평면에 배치된다. 곡류 형태로 진행하는 상기 냉각 루프(14, 15)의 채널들은 다중으로 교차한다.
도 1 내지 도 3은 섀도우 마스크(3)의 구조 그리고 기판 홀더(1)의 상부 측의 구조를 다양한 시각에서 보여주고 있다.
섀도우 마스크(3)는 도면에 도시되지 않은 냉각 채널들이 제공될 수 있는 프레임(26)을 구비한다. 상기 직사각형의 프레임은 총 12개의 스트립을 구비하며, 상기 스트립들은 재료 통일적으로 불변강, 즉 강자성 재료로 이루어진 격자를 형성한다. 실시 예에서는 격자 중간 공간들은 직사각형이다. 도면에 도시되지 않은 실시 예들에서는 격자 중간 공간들은 다른 형상을 가질 수도 있다. 예를 들면 상기 격자 중간 공간들은 원형, 타원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
기판 홀더(1)는 이미 앞에서 언급한 냉각 채널(14, 15)을 구비하고 경우에 따라 다수 개의 부분으로 구성되는 알루미늄 블록으로 이루어진다. 기판(2) 쪽을 향하고 있는 상기 기판 홀더(1)의 배치면(1')은 리세스들(6)을 구비하고, 상기 리세스들은 상호 교차하는 홈들의 형태로 형성되어 있다. 상기 교차하는 홈들(6)은 섀도우 마스크(3)의 웨브들(5)에 국부적으로 할당되어 있다.
리세스들(6) 안에는 격자 모양의 지지 몸체(11)에 의해서 지지가 되는 자기 스트립들(10)이 배치되어 있다. 자기 스트립들(10)로서는 하나 또는 두 개의 나사(21)에 의해 개별적으로 지지 몸체(11)와 느슨하게 가동적으로 연결된 소수의 스트립 모양의 대상물이 사용된다. 상기 소수의 자기 스트립(10)은 이 자기 스트립을 지지하는 지지 몸체(11)에 대하여 수직 방향으로 약간 위치 변경될 수 있다.
지지 몸체(11)는 알루미늄으로 제조될 수 있고, 홈들(6) 안에 삽입된다. 지지 프레임(11)은 나사들(22)에 의해서 다수의 슬라이드(9)에 연결되어 있다. 이 목적을 위하여 상기 슬라이드들(9)의 정면들은 나사선 보어들을 가지며, 상기 나사선 보어들 안으로 나사들(22)이 회전 삽입된다. 슬라이드들(9)은 기판 홀더의 하부면(1")으로부터 돌출하여 그곳에서 단지 개략적으로만 도시된 리프링 장치들(7)에 의해 각각 정지 위치 제한된 상태로 움직인다. 리프팅 장치들(7)은 압축 공기식으로 작동될 수 있다.
각각의 자기 스트립(10)은 두 개의 부분으로 구성되어 있다. 상기 자기 스트립은 시트로 이루어진 안감 스트립에 연결된 얇은 영구 자성 스트립(12)으로 이루어진다. 연결 작업은 접착제에 의해서 이루어질 수 있다. 상기 영구 자성 스트립(12)은 세팅- 및 고정 나사(21)의 플랫 헤드를 위한 나사 헤드 수용 개구(18)를 갖는다. 나사(21)의 샤프트는 직경이 더 작은 안감 플레이트(13)의 개구(19)를 관통하여 돌출한다. 따라서, 상기 안감 플레이트(13)는 나사(21)의 헤드에 의해서 고정된다. 나사(21)가 지지 몸체(21)의 나사선 개구(20) 안에 단지 느슨하게만 나사 결합하기 때문에, 결과적으로 안감 스트립(13)의 하부면과 지지 몸체(11)의 상부면 사이에는 간극(23)이 남게 된다. 따라서, 자기 스트립(10)이 지지 몸체(11)에 대하여 수직으로 움직일 수 있는 수십 분의 1 mm의 수직 이동 간극이 보장된다.
특히 도 10에 도시된 비활성 상태에서는 지지 몸체(11)가 리세스(6)의 바닥 근처에 지지가 된다. 이와 같은 지지 작용은 전술된 리프팅 장치(7)에 의해서 이루어진다. 상기 상태에서 자기 스트립(10)의 표면은 기판 홀더(1)의 기판 배치면(1')에 대하여 대략 3 mm의 간격을 갖는다. 도 9 및 도 10에서 더 알 수 있는 바와 같이, 리세스(6) 바로 위에는 기판(2)이 배치되어 있고, 기판(2) 위에는 섀도우 마스크(3)의 웨브(5)가 배치되어 있으며, 상기 웨브는 강자성 재료로 이루어진다. 마스크 웨브(5)의 하부면(5')은 기판 표면(2')에 대하여 도면에 도시되지 않은 간격을 갖는다.
지지 몸체(11)가 리프팅 장치(7)에 의해서 특히 도 12 및 도 13에 도시된 최종 정지 위치까지 들어 올려지면, 자기 스트립들(10)은 기판(2)의 하부면(2")에 접촉하게 된다. 도 13에서 알 수 있는 사실은 나사(21)의 헤드가 간격 프로파일에 의해서 안감 스트립(13)의 개구(19) 안에 삽입된다는 것이다. 영구 자성 스트립(12)에 의해서 가해지는 인력은 자기 스트립(10)을 기판의 하부면(2")에 고정시키고, 마스크 웨브(5)의 배치면(5')을 기판(2)의 상부면(2')을 향하여 끌어당긴다.
나사(21)는 간극(23)의 최대 간극 폭을 조절할 수 있는 조절 나사인 것이 바람직하다. 상기 간극은 활성 상태에서 인력이 나사(21)의 헤드를 통해 아래쪽으로 자기 스트립(10)에 가해지도록 최소화될 수 있다. 이 경우에는 기판, 다시 말해 기판 하부면(2")이 자기 스트립(10)에 의해서 기판 홀더(1)의 배치면(1')을 향해 이동하게 된다. 그럼으로써 열 교환이 최적화된다.
그러나 정전기 척 시스템(ESC: Electrostatic Chuck System)을 이용해서 정전기 파워를 추가로 제공하는 것도 가능하다.
도 9, 도 10, 도 12 및 도 13에서는 또한 강자성 마스크 웨브(5)의 횡단면을 볼 수 있다. 마스크 웨브(5)의 배치면(5')은 예각을 형성하면서 중공형 측벽(5")으로 넘어간다.
도면에 도시되지 않은 실시 예에서는 액체 냉각 대신에 펠티에 소자를 이용한 냉각이 제안될 수 있다.
공개된 모든 특징들은 (그 자체로) 본 발명에 중요하다. 따라서, 관련/첨부된 우선권 서류(예비 출원서의 사본)의 특징들을 본 출원서의 청구범위에 수용하기 위해서도 상기 우선권 서류의 공개 내용은 전체 내용적으로 본 공개 출원서에 포함된다.

Claims (13)

  1. 코팅될 기판(2)의 표면(2') 상에 편평하게 놓이는 섀도우 마스크(3)를 이용하여, 기판 홀더(1) 상에 위치된 기판(2) 상에 가로 방향으로 구조화된 층을 증착하기 위한 증착 장치로서,
    상기 섀도우 마스크(3)는 격자 형태 구조물을 형성하는 제 2 자기 구역을 포함하고,
    상기 기판 홀더(1)의 기판 배치면(1')은 교차하는 홈 형상으로 제공되는 리세스(6)를 가지고, 상기 섀도우 마스크(3)의 제 2 자기 구역을 자기적으로 끌어당기기 위하여 제 1 자기 구역(4)이 상기 리세스(6) 내에 위치되며, 상기 제 1 자기 구역(4)은 격자 형태 구조물을 형성하는 지지 몸체(11)와 상기 지지 몸체(11)에 의해 지지되는 영구 자기 소자(permanent magnetic elemet; 12)를 포함하고,
    상기 기판(2)을 코팅하기 전에 그리고 상기 섀도우 마스크(3)가 상기 기판(2) 상에 놓여 있을 때, 상기 제 1 자기 구역(4)을 상승시킴으로서 제 1 자기 구역(4)은 활성 상태가 되고, 상기 활성 상태에서 제 2 자기 구역이 자기 인력(magnetically attractive force)에 의해 상기 기판(2)의 표면(2')을 향해 당겨지고,
    상기 섀도우 마스크(3)의 배치 또는 제거를 위하여, 상기 제 1 자기 구역(4)을 하강시킴으로써 상기 제 1 자기 구역(4)이 비활성 상태로 되고, 상기 비활성 상태에서 상기 제 2 자기 구역에 작용하는 자기 인력이 감소되고,
    상기 기판 홀더(1)의 제 1 자기 구역(4)은 리세스(6) 안에 있는 리프팅 장치(7)에 의해서 활성 상태 - 이 활성 상태에서는 자기 스트립(10)이 기판 배치면(1')에 대하여 동일한 높이로 배치됨 - 로부터 비활성 상태 - 이 비활성 상태에서는 자기 스트립(10)이 리세스(6) 안에 매립된 상태로 배치됨 - 로 이동할 수 있는 자기 스트립(10)이고, 그리고
    상기 자기 스트립(10)은 수평으로 진행하는 기판 배치면을 기준으로 수직의 이동 유격을 두고서 상기 지지 몸체(11)에 연결되는,
    증착 장치.
  2. 코팅될 기판(2)의 표면(2') 상에 편평하게 놓이는 섀도우 마스크(3)를 이용하여, 기판 홀더(1) 상에 위치된 기판(2) 상에 가로 방향으로 구조화된 층을 증착하기 위한 증착 장치로서,
    상기 섀도우 마스크(3)는 격자 형태 구조물을 형성하는 제 2 자기 구역을 포함하고,
    상기 기판 홀더(1)의 기판 배치면(1')은 교차하는 홈 형상으로 제공되는 리세스(6)를 가지고, 상기 섀도우 마스크(3)의 제 2 자기 구역을 자기적으로 끌어당기기 위하여 제 1 자기 구역(4)이 상기 리세스(6) 내에 위치되며, 상기 제 1 자기 구역(4)은 격자 형태 구조물을 형성하는 지지 몸체(11)와 상기 지지 몸체(11)에 의해 지지되는 영구 자기 소자(permanent magnetic elemet; 12)를 포함하고,
    상기 기판(2)을 코팅하기 전에 그리고 상기 섀도우 마스크(3)가 상기 기판(2) 상에 놓여 있을 때, 상기 제 1 자기 구역(4)을 상승시킴으로서 제 1 자기 구역(4)은 활성 상태가 되고, 상기 활성 상태에서 제 2 자기 구역이 자기 인력(magnetically attractive force)에 의해 상기 기판(2)의 표면(2')을 향해 당겨지고,
    상기 섀도우 마스크(3)의 배치 또는 제거를 위하여, 상기 제 1 자기 구역(4)을 하강시킴으로써 상기 제 1 자기 구역(4)이 비활성 상태로 되고, 상기 비활성 상태에서 상기 제 2 자기 구역에 작용하는 자기 인력이 감소되고,
    상기 기판 홀더(1)의 제 1 자기 구역(4)은 리세스(6) 안에 있는 리프팅 장치(7)에 의해서 활성 상태 - 이 활성 상태에서는 자기 스트립(10)이 기판 배치면(1')에 대하여 동일한 높이로 배치됨 - 로부터 비활성 상태 - 이 비활성 상태에서는 자기 스트립(10)이 리세스(6) 안에 매립된 상태로 배치됨 - 로 이동할 수 있는 자기 스트립(10)이고, 그리고
    상기 자기 스트립(10)은 안감 스트립(13)과 연결되는 영구 자기 소자(12)로부터 형성되는,
    증착 장치.
  3. 코팅될 기판(2)의 표면(2') 상에 편평하게 놓이는 섀도우 마스크(3)를 이용하여, 기판 홀더(1) 상에 위치된 기판(2) 상에 가로 방향으로 구조화된 층을 증착하기 위한 증착 장치로서,
    상기 섀도우 마스크(3)는 격자 형태 구조물을 형성하는 제 2 자기 구역을 포함하고,
    상기 기판 홀더(1)의 기판 배치면(1')은 교차하는 홈 형상으로 제공되는 리세스(6)를 가지고, 상기 섀도우 마스크(3)의 제 2 자기 구역을 자기적으로 끌어당기기 위하여 제 1 자기 구역(4)이 상기 리세스(6) 내에 위치되며, 상기 제 1 자기 구역(4)은 격자 형태 구조물을 형성하는 지지 몸체(11)와 상기 지지 몸체(11)에 의해 지지되는 영구 자기 소자(permanent magnetic elemet; 12)를 포함하고,
    상기 기판(2)을 코팅하기 전에 그리고 상기 섀도우 마스크(3)가 상기 기판(2) 상에 놓여 있을 때, 상기 제 1 자기 구역(4)을 상승시킴으로서 제 1 자기 구역(4)은 활성 상태가 되고, 상기 활성 상태에서 제 2 자기 구역이 자기 인력(magnetically attractive force)에 의해 상기 기판(2)의 표면(2')을 향해 당겨지고,
    상기 섀도우 마스크(3)의 배치 또는 제거를 위하여, 상기 제 1 자기 구역(4)을 하강시킴으로써 상기 제 1 자기 구역(4)이 비활성 상태로 되고, 상기 비활성 상태에서 상기 제 2 자기 구역에 작용하는 자기 인력이 감소되고, 그리고
    상기 기판 홀더(1)는 냉각 몸체이며 그리고 곡류 형태로 진행하는 냉각 채널(14, 15)을 구비하되, 기판 배치면에 대하여 평행하게 뻗는 상호 분리된 두 개의 평면에 두 개의 분리된 냉각 채널(14, 15)이 제공되고, 냉각제가 상기 두 개의 채널 시스템을 반대 방향으로 관류하는,
    증착 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 자기 구역이 강자성 소자에 의해서 형성되는,
    증착 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 자기 구역(4)은 활성 상태와 비활성 상태 사이에서 자유롭게 이동할 수 있기 위하여 기판 배치면(1')에 대하여 가로 방향으로 움직일 수 있는,
    증착 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판 홀더(1)의 제 1 자기 구역(4)은 리세스(6) 안에 있는 리프팅 장치(7)에 의해서 활성 상태 - 이 활성 상태에서는 자기 스트립(10)이 기판 배치면(1')에 대하여 동일한 높이로 배치됨 - 로부터 비활성 상태 - 이 비활성 상태에서는 자기 스트립(10)이 리세스(6) 안에 매립된 상태로 배치됨 - 로 이동할 수 있는 자기 스트립(10)인,
    증착 장치.
  7. 제 1 항, 제 2 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리프팅 장치(7)는 기판 배치면(1')으로부터 다른 쪽을 향하는 상기 기판 홀더(1)의 측(1")에 배치되어 있고, 상기 기판 홀더(1)의 개구(8)를 관통하는 슬라이드(9)에 의해서 상기 제 1 자기 구역(4)에 결합되는,
    증착 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섀도우 마스크(3)의 한 웨브(5)의 배치면(5')과 기판 표면(2') 사이에서 상황에 따라 발생할 수 있는 간극을 모니터링 하기 위한 간극 모니터링 센서(16)를 구비하고,
    상기 웨브(5)는 상기 제 2 자기 구역을 구성하는,
    증착 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 증착 장치를 위한 기판 홀더에 있어서,
    상기 기판 배치면(1') 안에 리세스(6)를 구비하며, 상기 기판 배치면(1')에 대하여 표면 수직선의 방향으로 이동할 수 있는 영구 자기 소자가 상기 리세스 안으로 삽입되는 것을 특징으로 하는,
    기판 홀더.
  10. 자성 재료로 이루어져 격자 형태로 배치된 웨브(5)를 구비하며, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 증착 장치를 위한 기판 홀더에 사용하기 위한, 섀도우 마스크(3)에 있어서,
    상기 웨브(5)는 상기 제 2 자기 구역을 구성하고,
    상기 기판(2) 상에 배치되는 상기 웨브(5)의 배치면(5')은 예각을 형성하면서 중공형의 또는 비스듬하게 진행하는 상기 웨브(5)의 측벽(5")으로 넘어가는 것을 특징으로 하는,
    섀도우 마스크.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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