KR101784253B1 - 코팅 장치, 그리고 차폐 플레이트를 구비한 코팅 장치를 작동시키기 위한 방법 - Google Patents

코팅 장치, 그리고 차폐 플레이트를 구비한 코팅 장치를 작동시키기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판(12)을 처리하기 위한 장치, 특히 기판을 코팅하기 위한 장치와 관련이 있으며, 상기 장치는 프로세스 챔버(1), 채움 개구(6, 7)(load opening)를 통해 상기 프로세스 챔버(1)에 연결되어 있고 상기 프로세스 챔버(1) 내에서 처리할 기판(12) 혹은 처리시에 사용될 마스크(10, 10', 10", 10"')를 저장하기 위한 적어도 하나의 저장 챔버(2, 3), 상기 채움 개구(6, 7)를 통해 프로세스 챔버(1)를 기판 혹은 마스크(10, 10', 10", 10"')로써 채우고(loading) 비우기(emptying) 위한 이송 장치(13), 출발 재료를 운반 기체(carrier gas)와 함께 프로세스 챔버(1) 안으로 유입시키기 위한 온도 조절될 수 있는 가스 유입 소자(4), 상기 가스 유입 소자(4)에 마주 놓여 있고 처리할 기판(12)을 수용하기 위한 서셉터(5)(susceptor), 상기 기판(12) 혹은 마스크(10)를 상기 가스 유입 소자(4)에 의한 온도 영향으로부터 차폐하기 위하여 가스 유입 소자(4)와 서셉터(5) 혹은 마스크(10) 사이에서 차폐 위치에 놓여 있는 차폐 플레이트(11), 기판(12)을 처리하기 전에는 상기 차폐 플레이트(11)를 가스 유입 소자(4) 앞에 있는 차폐 위치로부터 저장 위치로 옮기고, 기판(12)을 처리한 후에는 상기 차폐 플레이트(11)를 저장 위치로부터 역으로 차폐 위치로 옮기기 위한 차폐 플레이트 변위 장치(15, 16)를 구비한다. 중요한 점은, 상기 차폐 플레이트(11)가 상기 저장 챔버들(2, 3) 중에 하나의 저장 챔버 내부에서 저장 위치에 있다는 것이다.

Description

코팅 장치, 그리고 차폐 플레이트를 구비한 코팅 장치를 작동시키기 위한 방법 {COATING DEVICE, AND METHOD FOR OPERATING A COATING DEVICE WITH A SHIELDING PLATE}
본 발명은 프로세스 챔버, 채움 개구(load opening)를 통해 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 기판을 저장하기 위한 기판 저장 챔버, 그리고 상기 프로세스 챔버를 기판들로써 채우고 비우기 위한 이송 장치를 구비하는 기판 코팅 장치에 관한 것으로서, 이때 상기 프로세스 챔버 내에는 출발 재료를 운반 기체(carrier gas)와 함께 유입시키기 위한 온도 조절될 수 있는 가스 유입 소자 및 기판을 수용하기 위한 서셉터(susceptor)가 있다.
본 발명은 또한 상기와 같은 장치를 작동시키기 위한 방법과도 관련이 있다.
DE 101 59 702 A1호는 가스 유입 소자 및 서셉터를 구비하는 프로세스 챔버로 이루어진 장치를 기술하고 있으며, 상기 장치에서는 그래플러(grappler)에 의해 기판 저장 챔버로부터 인출되는 기판들이 상기 그래플러에 의해서 상기 프로세스 챔버 내부에 채워질 수 있다. 상기 프로세스 챔버 내부에서 코팅 프로세스가 이루어진다. 이 목적을 위하여 가스 형태의 출발 재료가 운반 기체에 의해서 가스 유입 소자를 통해 프로세스 챔버 안으로 보내진다. 기판 표면에는 얇은 층이 증착된다.
상기와 같은 코팅 방법으로서는 화학적인 또는 물리적인 코팅 방법이 사용될 수 있다. DE 10 2008 026 974 A1호는 예를 들어 고체 또는 액체 상태의 출발 재료를 증발시키기 위한 증발기를 구비한 장치를 기술하고 있다. 증발된 출발 재료는 운반 기체에 의해서 운반 기체 라인을 통해 열분해 챔버 안으로 보내진다. 출발 재료로서는 중합체(polymer) 파락실일렌(독: Paraxylylene)이 사용될 수 있다. 증발된 이량체(dimer)는 상기 열분해 챔버 내에서 단량체로 분해된다. 상기 단량체는 운반 기체와 함께 가스 유입 소자 내부로 보내진다. 상기 가스 유입 소자는 외부로 기밀 상태로 폐쇄된 프로세스 챔버 안에 있고, 시브(sieve) 형태로 배치된 다수의 개구를 갖는 가스 배출면을 구비하며, 상기 개구들을 통해서는 출발 재료를 운송하는 운반 기체가 프로세스 챔버 안으로 유입된다. 상기 가스 유입 소자는 온도 조절되었다. 본 간행물에서는 가스 유입 소자가 가열되었다. 가스 유입 소자 아래에는 냉각된 서셉터가 있다. 상기 서셉터의 냉각된 기판 지지면 상에는 기판, 예를 들어 유리 플레이트가 올려질 수 있다. 상기 가스 형태로 프로세스 챔버 안으로 보내진 중합체가 상기 프로세스 챔버 내에서 응결됨으로써, 기판은 중합체 층으로 코팅된다.
DE 10 2008 037 387호에서는 마스크 어레이가 기술되고 있다. 본 간행물에 기술된 섀도우 마스크(shadow mask)는 코팅될 기판이 구조화된 상태에서 상기 기판을 코팅하기 위하여 기판 표면에 올려진다.
DE 102 32 731 A1호는 Ⅳ, Ⅲ-Ⅳ, Ⅱ-Ⅵ족에 속한 원소들 그리고 유기 재료 원소들로 이루어진 반도체 층들을 코팅할 수 있는 코팅 장치를 기술하고 있다.
본 발명의 과제는, 본 발명이 속한 분야의 장치를 더욱 효율적으로 형성하는 것이다.
상기 과제는 특허청구범위에 기재된 발명에 의해서 해결되며, 이 경우 각각의 청구항은 상기 과제의 독자적인 해결책이 되고, 각각의 다른 청구항과 조합될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 특히 파락실일렌 또는 다성분 층, 예를 들어 OLED 또는 반도체 층을 증착하기에 적합하다. 출발 재료들은 프로세스 챔버 외부에 배치된 가스 혼합 시스템 혹은 가스 준비 장치 내에서 준비되고, 특히 온도 조절된 공급 라인을 통해서 가열된 가스 유입 소자 내부에 도달한다. 상기 가스 유입 소자는 출발 재료를 이송하는 운반 기체가 그 내부로 유입되는 적어도 하나의 챔버를 갖는 중공 몸체를 구비한다. 상기 가스 유입 소자는 원형의, 하지만 바람직하게는 직사각형의, 특히 정방향의 수평 단면을 갖는 가스 배출면을 갖는다. 상기 수평 단면은 기판의 면에 대체로 상응한다. 상기 가스 배출면 안에는 시브 형태로 배치된 다수의 가스 배출 개구가 있으며, 상기 가스 배출 개구들을 통해서는 프로세스 가스가 프로세스 챔버 안으로 유입되고, 상기 프로세스 챔버의 바닥은 서셉터에 의해서 형성된다. 샤워기 헤드의 형태를 갖는 상기 가스 유입 소자는 200℃ 내지 400℃의 온도로 가열된다. 상기 프로세스 챔버는 진공 장치에 의해 0.1 mbar 내지 2 mbar의 압력 범위 안에서 작동된다. 서셉터로서는 기판 지지면을 갖는 냉각된 몸체가 사용된다. 상기 지지면은 기판으로부터 서셉터까지 열 소산이 이루어질 수 있도록 선택되었다. 상기 서셉터는 -30℃ 내지 80℃의 온도로 조절된다. 활성으로(active) 냉각된 기판에서 코팅 프로세스가 이루어짐으로써, 이와 같은 기판에서는 출발 재료들이 낮은 온도에서 증착될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에서는 가스 유입 소자가 가열된 상태에서 프로세스 챔버를 채우고 비우는 과정이 이루어진다. 서셉터 상에 증착되기 전에 기판이 가열되는 것을 피하기 위하여, 채우는 동작 혹은 비우는 동작 전에 가스 유입 소자와 서셉터 사이에 차폐 플레이트가 제공된다. 상기 차폐 플레이트는 대안적으로 또한 기판상에 증착될 층을 구조화하기 위해서 배치되는 마스크를 가열로부터 보호할 목적으로도 사용될 수 있다. 차폐 플레이트는 가스 유입 소자의 가스 배출면 바로 아래에 있다. 상기 차폐 플레이트가 반사율이 높은 표면을 가짐으로써, 결과적으로 기판 혹은 마스크는 가스 유입 소자에 의해서 방출되는 방사선에 대하여 차폐된다. 차폐 플레이트는 양면이 반사율이 높게 코팅될 수 있다. 바람직하게 상기 차폐 플레이트는 서로 평행하게 연장되는 두 개의 유리- 혹은 석영 플레이트로 이루어지며, 상기 두 개의 유리- 혹은 석영 플레이트 사이에는 하나의 얇은 금속 막이 놓여 있다. INVAR, 금 또는 알루미늄으로 이루어진 약 100㎛ 두께의 막이 사용될 수 있다. 상기 막은 유리 플레이트와 석영 유리 플레이트 사이에 떠있는(floating) 상태로 지지가 되어 있다. 상기 막은 ε < 0.1의 복사율을 갖는다. 코팅 프로세스 중에 차폐 플레이트를 프로세스 챔버 외부에 보존하기 위하여, 상기 차폐 플레이트가 그 내부에 수용되는 추가의 저장 챔버가 제공되었다. 상기 추가의 저장 챔버로서는 기판 표면을 구조화된 상태로 코팅하기 위하여 상기 기판 표면상에 제공되는 적어도 하나의 마스크가 그 내부에 저장되는 마스크 저장 챔버가 사용될 수 있다. 본 발명의 한 가지 바람직한 실시 예에서 차폐 플레이트는 마스크를 마스크 저장 챔버로부터 프로세스 챔버 내부로 보내기 위한 운송 소자이다. 이 목적을 위하여 상기 차폐 플레이트는 고정 수단을 구비한다. 상기 고정 수단은 차폐 플레이트의 하부 면에 배치될 수 있고, 마스크의 상응하는 대응 고정 수단에 형상 결합 방식으로 맞물릴 수 있다. 차폐 플레이트에 의해서 마스크는 마스크 저장 챔버의 마스크 저장고(magazine)로부터 인출될 수 있다. 이때 마스크는 마스크 운송 중에 차폐 플레이트에 의해서 상기 가열된 가스 유입 소자에 대하여 차폐된다. 그럼으로써 마스크는 온도 상승으로부터 보호되었다. 다시 말해, 차폐 플레이트에 의해서는 기판뿐만 아니라 마스크도 온도 상승으로부터 보호될 수 있다. 마스크 저장고는 저장 챔버 내부에서 기중기(hoist)와 유사하게 수직으로 움직일 수 있다. 상기 마스크 저장고 내부에서는 수직으로 서로 위·아래로 놓인 층들 안에 다양한 형태로 형성된 마스크들이 저장될 수 있다. 상기 저장고는 또한 그 내부에 차폐 플레이트가 삽입될 수 있는 구획(compartment)도 갖고 있다. 바람직하게 차폐 플레이트는 상기 저장고의 각각의 저장고 구획 안으로 삽입될 수 있으며, 상기 저장고 구획 안에는 마스크도 수용된다. 저장고 저장 챔버 내부에는 차폐 플레이트 변위 장치가 배치될 수 있다. 상기 차폐 플레이트 변위 장치로서는 레일 시스템이 사용될 수 있다. 상기 레일 시스템은 두 쌍의 레일을 구비할 수 있으며, 이 경우 한 쌍의 레일은 저장고 안에 배치되어 있고, 다른 한 쌍의 레일은 프로세스 챔버 안에 배치되어 있다. 차폐 플레이트는 상기 레일 쌍 위에서 상기 차폐 플레이트를 가이드 하는 롤러 가이드를 구비할 수 있다. 차폐 플레이트를 가스 유입 소자 아래에 있는 상기 차폐 플레이트의 차폐 위치와 저장고 내부에 있는 상기 차폐 플레이트의 저장 위치 사이에서 변위 시키기 위하여, 상기 수평의 변위 구동 장치는 압축 공기식 구동 장치일 수 있거나 또는 전기식 선형 구동 장치일 수 있다. 본 경우에는 스핀들(spindle) 구동 장치도 사용될 수 있다. 기판 저장 챔버도 마찬가지로 저장고를 구비할 수 있으며, 상기 저장고 내에는 수직으로 서로 위·아래로 배치된 층들 안에 다양한 기판들이 배치되어 있다. 기판들은 기판을 프로세스 챔버 내부로 보낼 목적으로도 이용되는 특히 포크 모양의 기판 홀더 상에 놓일 수 있다. 두 개의 저장 챔버는 각각 기밀 방식으로 폐쇄될 수 있는 채움-/비움 개구들에 의해서 프로세스 챔버에 연결되어 있다. 상기 채움 개구들은 기밀 방식의 도어들에 의해서 폐쇄될 수 있다. 마스크 저장 챔버들 뿐만 아니라 기판 저장 챔버들도 하나의 진공 장치에 의해서 진공화될 수 있다. 전체 장치로부터 기판들을 인출하기 위하여 기판 저장 챔버는 대기압으로 될 수 있다. 서셉터는 수냉(water cooling)될 수 있다. 상기 서셉터는 수직 방향으로 움직일 수 있다. 채움-/비움 위치에서는 서셉터가 강하된 위치를 갖는다. 상기 위치에서는 서셉터의 기판 지지면으로부터 지지 핀이 돌출한다. 상기 지지 핀 상에는 이송 장치에 의해서, 예를 들어 포크 모양의 기판 홀더에 의해서 기판이 배치될 수 있다. 이와 같은 기판 배치 과정은 채움 개구를 통과하면서 이루어진다. 그 이전에 전술된 차폐 플레이트 변위 동작에 의해서 차폐 플레이트가 가열된 가스 유입 소자 아래로 보내졌다. 서셉터의 리프팅 동작에 의해서 상기 서셉터는 기판의 하부 면과 표면 접촉하게 된다. 그러나 강하할 수 있는 지지 핀을 이용해서 기판을 위치 고정된 서셉터 상에 배치하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 방법에서 프로세스 챔버를 하나 또는 다수의 기판(들)으로써 채우고 비우는 동작은 가스 유입 소자가 가열된 상태에서 그리고 서셉터가 냉각된 상태에서 이루어진다. 상기 채움-/비움 단계에서는 오로지 운반 기체만이 가스 유입 소자를 통해 프로세스 챔버 안으로 유입된다. 처음에는 채워지지 않은 서셉터가 가스 유입 소자로부터 최대의 거리를 두고 있다. 마스크 저장 챔버 쪽을 향하는 채움 도어가 개방된다. 상기 차폐 플레이트 변위 장치에 의해서 차폐 플레이트는 프로세스 챔버 안으로 변위 되며, 그리고 가스 유입 소자 아래에서 상기 차폐 플레이트는 상기 가스 유입 소자에 의해서 방출되는 열 방사선이 반사될 수 있도록 위치 설정되어 있다. 차폐 플레이트는 절연 효과를 갖는다. 상기 차폐 플레이트에 의해서는 가스 유입 소자로부터 기판으로의 열 유입이 중단되며, 적어도 저지된다. 그 다음에 저장고가 수직 위치로 보내지며, 이 수직 위치에서는 사용될 마스크가 채움 개구 바로 앞에 놓여 있다. 상기 차폐 플레이트 변위 장치에 의해서는 차폐 플레이트가 역으로 저장고 내부로 이동하는데, 정확히 말해서 사용될 마스크 혹은 상기 마스크를 지지하는 마스크 프레임 바로 위로 이동한다. 고정 장치에 의해서는 마스크 프레임 혹은 마스크가 차폐 플레이트의 하부 면에 고정되고, 차폐 플레이트로부터 프로세스 챔버 안으로 보내진다. 그 다음에 이어서 채움 개구가 기판 저장 챔버 쪽으로 개방되고, 이송 장치에 의해서 하나의 기판이 전술된 핀 상으로 옮겨진다. 이때 상기 기판은 서셉터와 차폐 플레이트 사이에 있다. 차폐 플레이트의 반사 작용 혹은 절연 작용으로 인하여 가스 유입 소자로부터 방출되는 열에 의한 기판의 유해한 가열 현상이 전혀 나타나지 않게 된다. 핀을 강하시킴으로써 혹은 서셉터를 상승시킴으로써 기판은 서셉터의 기판 지지 면상에 배치되며, 그 결과 기판은 서셉터에 의하여 냉각된다. 그 다음에 마스크가 서셉터의 상향 변위에 의해서 또는 차폐 플레이트의 하향 변위에 의해서 기판상에 놓이게 된다. 그 다음에 이어서 차폐 플레이트가 재차 역으로 마스크 저장 챔버의 저장고 안으로 이동하게 된다. 채움 개구들의 도어들이 기밀 방식으로 폐쇄된 후에는, 프로세스 가스가 프로세스 챔버 안으로 유입됨으로써, 기판상에 하나의 층이 증착될 수 있다. 기판을 서셉터상에 배치하기 전에 상기 서셉터는 기판 및 마스크와 함께 또한 공동으로 강하될 수도 있다. 서셉터가 강하할 때에는 마스크가 서셉터와 접촉하지 않는다.
출발 재료로서는 전술된 유기 또는 무기 화합물들이 사용될 수 있다. 바람직하게 본 발명에 따른 장치에 의해서는 파락실일렌이 기판상에 증착된다. 그러나 OLED-층들이 증착될 수도 있다. 기본적으로 본 발명에 따른 장치는 또한 MOCVD를 위해서도 적합하다.
본 발명의 한 가지 실시 예는 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 채움 도어(8)가 폐쇄되어 있고 프로세스 챔버(1)가 비어 있는 한 가지 실시 예에서 프로세스 챔버(1), 마스크 저장 챔버(2) 및 기판 저장 챔버(3)로 이루어진 장치의 주요 소자들을 수직 단면의 형태로 도시한 개략도이며;
도 2는 도 1에 따른 도시 예로서, 이 경우에는 마스크 저장 챔버(2)의 저장고(9)로부터 하나의 차폐 플레이트(11)가 채움 개구(6)를 통해서 프로세스 챔버(1) 안으로 운송되고;
도 3은 도 2에 연속하는 도면으로서, 이 경우에는 차폐 플레이트(11)가 가스 유입 소자(4) 아래에 있고, 저장고(9)가 화살표(P2)의 방향으로 강하함으로써, 마스크(10)가 채움 개구(6) 앞에 놓이게 되며;
도 4는 도 3에 연속하는 도면으로서, 이 경우에는 차폐 플레이트(11)가 채움 개구(6)를 통해 상기 채움 개구(6) 앞에 놓인 마스크(10)의 상부 방향으로 보내지고;
도 5는 도 4에 연속하는 도면으로서, 이 경우에는 마스크(10)가 고정부들에 의해서 차폐 플레이트(11) 아래에 고정되며;
도 6은 도 5에 연속하는 도면으로서, 이 경우에는 마스크(10)가 차폐 플레이트(11)와 함께 채움 개구(6)를 통해 프로세스 챔버(1) 안으로 운송되고;
도 7은 도 6에 연속하는 도면으로서, 이 경우에는 차폐 플레이트(11)가 상기 차폐 플레이트에 의해서 지지가 된 마스크(10)와 함께 가스 유입 소자(4) 아래에 위치 설정되며;
도 8은 도 7에 연속하는 도면으로서, 이 경우에 채움 개구(6)의 도어는 폐쇄되어 있고, 채움 개구(7)의 도어(8)는 개방되어 있으며, 코팅될 기판(12)은 기판 홀더(13)에 의해 프로세스 챔버(1) 내부에서 서셉터(5) 위에 있는 그리고 마스크(10) 아래에 있는 한 가지 위치로 이동되고;
도 9는 도 8에 연속하는 도면으로서, 이 경우에 마스크(10)는 지지 핀(14) 상에 올려지는 기판(12) 상으로 강하하고, 그리고 기판 홀더(13)는 프로세스 챔버(1)로부터 기판 저장 챔버(3) 내부로 재차 역으로 이동되며;
도 10은 도 9에 연속하는 도면으로서, 이 경우에 기판은 서셉터(5)가 상승한 후에 상기 서셉터 상부 면에 놓이게 되고;
도 11은 도 10에 연속하는 도면으로서, 이 경우에는 차폐 플레이트(11)가 프로세스 챔버(1)로부터 저장고(9) 내부로 변위 됨으로써, 코팅 프로세스가 이루어질 수 있으며;
도 12는 도 1의 선 ⅩⅡ-ⅩⅡ를 따라 절단한 개략적인 단면도이고;
도 13은 차폐 플레이트(11)의 횡단면 프로파일이며; 그리고
도 14는 차폐 플레이트(11) 및 기판(12)을 위한 이송 장치들을 명확하게 보여주기 위한 프로세스 챔버의 개략적인 횡단면도이다.
도면들에 도시된 장치는 주변에 대하여 기밀 방식으로 폐쇄된 프로세스 챔버(1), 상기 프로세스 챔버(1) 위에 배치된 가스 공급 장치(21), 그리고 상기 프로세스 챔버(1) 안에 배치되어 있는 가스 유입 소자(4)로 이루어지며, 이때 상기 가스 유입 소자에는 운반 기체에 의해서 그곳으로 운송될 수 있는 프로세스 가스가 공급된다. 도면에 도시되어 있지 않은 진공 펌프에 의해서 프로세스 챔버(1)가 진공화될 수 있다.
도 1은 우측에서 프로세스 챔버(1) 이외에 기판 저장 챔버(3)를 보여주고 있으며, 상기 기판 저장 챔버는 도어(8)에 의해서 폐쇄될 수 있는 채움 개구(7)에 의해서 프로세스 챔버(1)에 연결되어 있다. 기판 저장 챔버(3) 내부에는 이중 화살표(P3)의 방향을 따라 수직으로 변위 될 수 있는 저장고(24)가 있다. 도면에 도시되어 있는 상기 저장고(24)는 두 개의 층을 구비하며, 이 경우 두 개의 층 각각에는 기판 홀더(13, 13')가 놓여 있고, 상기 기판 홀더는 기판 이송 장치의 기능도 실행한다. 기판 홀더(13, 13') 상에는 넓은 표면에 걸쳐서 기판(12, 12')이 각각 하나씩 놓여 있다. 도면에 도시되어 있지 않은 한 가지 실시 예에서 저장고(24)는 다수 개의 층을 구비하며, 그에 따라 다수 개의 기판(12, 12')을 저장할 수 있다. 상기 저장고(24)의 저장 공간들은 마찬가지로 도어(8)에 의해 폐쇄된 채움 개구(22)에 의해서 채워지거나 혹은 비워질 수 있다. 기판 저장 챔버(3)도 마찬가지로 하나의 진공 장치에 의해서 진공화될 수 있다. 채움 개구(22)를 통해 채움 프로세스가 실행될 수 있도록 하기 위하여, 대기압 상태에서 상기 기판 저장 챔버(3)를 불활성 가스로 채울 목적으로, 상기 기판 저장 챔버(3) 내부는 도면에 도시되어 있지 않은 가스 공급 라인 쪽으로 연통 된다.
도 1의 좌측에는 프로세스 챔버(1) 이외에 마스크 저장 챔버(2)가 도시되어 있다. 기판 저장 챔버(3)와 마찬가지로 상기 마스크 저장 챔버(2)도 기밀 방식의 하우징을 구비하고, 도면에 도시되어 있지 않은 진공 장치에 의해서 진공화될 수 있다. 이 경우에도 마스크 저장 챔버(2)를 불활성 가스로 채우기 위하여 가스 공급 장치가 제공되었다. 마스크 저장 챔버(2) 안에는 이중 화살표(P2)의 방향으로 기중기 형태로 변위 될 수 있고 다수 개의 저장 공간을 갖춘 저장고(9)가 있다. 층 형태로 서로 위·아래로 배치된 상기 저장 공간들에는 마스크(10, 10', 10", 10"')가 장착될 수 있다. 마스크(10, 10', 10", 10"')는 더 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 최하부 층에 배치된 차폐 플레이트(11)로부터 채움 개구(6)를 통해 프로세스 챔버(1) 내부로 운송될 수 있도록 하기 위하여 도면에 도시되어 있지 않은 홀더에 고정되어 있으며, 이 경우 상기 채움 개구(6)에 의해서는 마스크 저장 챔버(2)가 프로세스 챔버(1)에 연결되고, 상기 채움 개구(6)는 채움 개구(7)에 마주 놓여 있다. 기밀 방식의 도어(8)에 의해서 폐쇄될 수 있는 채움 개구(6) 쪽으로 마주 놓인 측에는 마찬가지로 도어(8)에 의해서 기밀 방식으로 폐쇄될 수 있는 채움 개구(23)가 있다. 상기 채움 개구(23)에는 도면에 도시되어 있지 않은 추가의 마스크 저장 챔버(2)가 연결되며, 상기 추가의 마스크 저장 챔버도 마찬가지로 수직으로 움직일 수 있는 하나의 저장고(9) 안에 추가의 마스크들을 저장한다. 상기 채움 개구(23)를 통해서는 두 개의 마스크 저장 챔버(2) 사이에서 마스크들이 교체될 수 있다.
도 11은 프로세스 챔버 영역에서 본 발명에 따른 장치의 수직 단면도를 개략적으로 보여주고 있다. 우측에 도시된 기판 저장 챔버(3) 안에는 다수 개의 층을 갖는 스탠드로 이루어진 저장고(24)가 있다. 각각의 층은 포크 모양의 기판 홀더(13)를 구비하며, 상기 기판 홀더에 의해서는 상기 기판 홀더 상에 올려지는 기판(12)이 좌측으로, 즉 개방된 채움 개구(7)를 통해 프로세스 챔버(1) 내부로 보내질 수 있다. 프로세스 챔버 내부에서 가스 유입 소자(4) 아래에는 직사각형의 수평 단면을 갖는 서셉터(5)가 있으며, 상기 서셉터는 도 1에 도시된 이중 화살표(P1)의 방향을 따라 수직으로 변위 될 수 있다. 서셉터(5)의 수직 개구들 안에는 지지 핀(14)이 있으며, 상기 지지 핀은 서셉터(5)가 강하된 위치에서 상기 서셉터의 표면 위로 돌출하고, 상기 지지 핀 상에는 기판(12)이 배치될 수 있다. 서셉터(5)를 도 10 혹은 도 11에 도시된 위치까지 상승시킴으로써, 기판(12)은 가스 유입 소자(4) 쪽을 향하고 있는 상기 서셉터(5)의 상부 면에 올려질 수 있게 된다.
도 12에는 또한 도 1에 단지 파선으로만 도시되어 있는 레일(15)들이 도시되어 있으며, 상기 레일들 상에서 차폐 플레이트(11)가 상기 차폐 플레이트(11)에 할당된 롤러(16)들에 의해 이동될 수 있다. 총 두 쌍의 레일(15)이 제공되었다. 한 쌍의 레일(15)은 프로세스 챔버(1) 안에서 대략 가스 유입 소자(4)의 높이 아래에 있다. 다른 한 쌍의 레일은 이 레일들이 적어도 채움 위치에서는 프로세스 챔버(1) 안에 배치된 상기 레일 쌍(15)과 동일 평면에 놓일 수 있도록 저장고(9) 안에 배치되어 있거나 또는 마스크 저장 챔버(2) 안에 배치되어 있다. 레일(15)들 상에서는 차폐 플레이트(11)가 수평 방향으로 변위 될 수 있다. 이 목적을 위하여 예를 들어 압축 공기식 실린더들, 유압 실린더들 또는 스핀들 구동 장치에 의해서 차폐 플레이트(11)에 맞물림 결합하는 구동 장치(25)가 제공되었다.
도 14는 프로세스 챔버의 횡단면을 개략적으로 보여주고 있다. 프로세스 챔버(1)의 커버는 가스 유입 소자(4)의 하부 면(4')에 의해서 형성된다. 상기 하부 면(4')은 도면에 도시되어 있지 않은 다수 개의 가스 배출 개구를 구비하며, 상기 가스 배출 개구들은 균일한 표면 분포로 배치되어 있다. 실시 예에서 직사각형의 수평 단면을 갖는 가스 배출 면(4')을 통해서는 프로세스 가스가 코팅 프로세스 중에 프로세스 챔버(1) 안으로 유입될 수 있다. 마스크 교체 중에, 기판 교체 중에 또는 정지 상태에서는 상기 가스 배출 면(4')을 통해서 불활성 가스가 프로세스 챔버(1) 내부로 유입될 수 있다.
도 12에 도시된 구동 장치(25)에 의해서는 차폐 플레이트(11)가 도 12에 도시된 저장 위치로부터 도 14에 도시된 작용 위치로 이동될 수 있으며, 상기 작용 위치에서는 차폐 플레이트(11)가 가스 유입 소자(4)의 가스 배출 면(4') 아래에 놓여 있다.
상기 가스 유입 소자는 도면에 도시되어 있지 않은 가열 장치에 의해서 200℃ 내지 400℃로 가열된다. 그러나 다른 프로세스들에서는 가스 유입 소자(4)가 더 높은 프로세스 온도로 가열될 수도 있다. 차폐 플레이트(11)는 실시 예에서 세 개의 층으로 구성되었다. 가스 유입 소자(4) 쪽을 향하는 플레이트(18)로서는 1 mm 두께의 유리 플레이트가 사용된다. 상기 유리 플레이트(18)와 8 mm 내지 10 mm의 두께를 가질 수 있는 하부 석영 유리 플레이트(20) 사이에는 반사율이 높은 재료, 특히 금속, 특히 INVAR, 금 또는 알루미늄으로 이루어진 100 ㎛ 두께의 막이 놓여 있다. 상이한 열 팽창 특성들 때문에 상기 막(19)은 유리 플레이트와 석영 유리 플레이트(20) 사이에 떠있는 방식으로 지지가 되어 있다. 열 방사선 영역에서의 상기 막의 복사율은 0.1 미만이다.
차폐 플레이트(11)에 의해서는 가스 유입 소자(4)로부터 방출되는 열 방사선이 서셉터(5)의 방향으로 혹은 상기 서셉터에 배치된 기판(12)의 방향으로 차폐된다.
서셉터(5)는 상기 서셉터(5)의 표면 온도를 -80℃ 내지 20℃의 온도로 냉각시킬 수 있는 냉각 장치를 구비한다. 기판(12)이 서셉터(5)의 냉각된 표면상에 올려짐으로써, 상기 기판은 냉각된 온도로 유지된다.
전술된 바와 같이 차폐 플레이트(11)는 운송 소자를 형성하고, 상기 운송 소자에 의해서는 마스크(10, 10', 10", 10"')가 마스크 저장 챔버(2)의 저장고(9)로부터 프로세스 챔버(1) 내부로 보내질 수 있다. 이 목적을 위하여 마스크(10) 혹은 도면에 도시되어 있지 않은 마스크 프레임은 대응 홀더를 구비하며, 상기 대응 홀더는 도 13 및 도 14에 단지 개략적으로만 도시된 상기 차폐 플레이트(11)의 클램핑 소자(17)와 상호 작용할 수 있다. 클램핑 소자(17)는 상기 클램핑 소자에 의해서 마스크(10)가 포착되고 재차 릴리스 될 수 있도록 설치되어 있다.
상기 장치의 기능 방식은 아래와 같다:
도 1은 서셉터(5)가 강하된 위치를 취하고, 채움 개구(6, 7, 22 및 23)의 도어(8)가 폐쇄되었으며, 프로세스 챔버(1) 안에 기판(12)도 없고, 마스크(10)도 없으며 차폐 플레이트(11)도 없는 정지 상태에서 본 발명에 따른 장치를 보여주고 있다. 프로세스 챔버 내부의 전체 압력은 0.1 mbar 내지 2 mbar일 수 있다. 프로세스 챔버(1)는 불활성 가스로 세척될 수 있다. 기판 저장 챔버(3) 및 마스크 저장 챔버(2)는 동일한 전체 압력을 갖는다.
도 2는 프로세스 챔버(1)를 채우기 위한 제 1 단계를 보여주고 있다. 채움 개구(6) 앞에 있는 저장고(9)의 최하부 층으로부터 차폐 플레이트(11)가 구동 장치(25)에 의해서 레일(15)들을 통해 상기 개방된 채움 개구(6)를 통과하여 프로세스 챔버(1) 내부로 변위 된다.
그로 인해 저장고(9)는 도 3에 도시된 화살표(P2)의 방향으로 강하된다. 저장고(24)도 마찬가지로 화살표(P3)의 방향을 따라 도 3에 도시된 위치로 강하된다. 차폐 플레이트(11)는 도 3에 도시된 작동 위치에서는 가스 유입 소자(4) 아래에 있다.
후속 단계에서는 차폐 플레이트(11)가 구동 장치(25)에 의해 구동되어 레일(15)들 상에서 채움 개구(6)를 통해 역으로 마스크 저장 챔버(2) 내부로 그리고 그곳에서 재차 마스크(10)가 있는 층으로 이동하게 된다.
그 다음에는 차폐 플레이트(11)가 도 5에 도시된 자신의 위치에 도달하게 되는데, 이와 같은 위치에서는 마스크(10)가 클램핑 소자(17)들에 의해서 차폐 플레이트(11)의 하부 면에 고정된다.
도 6은 차폐 플레이트(11)가 자신의 하부 면에 고정된 마스크(10)를 채움 개구(6)를 통해 프로세스 챔버(1) 내부로 그리고 도 7에 도시된 위치로 어떻게 운송하는지를 보여주고 있으며, 상기 도 7에 도시된 위치에서는 차폐 플레이트(11) 및 상기 차폐 플레이트에 의해서 지지가 되는 마스크(10)가 가스 유입 소자(4) 아래에 놓여 있다. 이때 가스 유입 소자(4)로부터 방출되는 열은 서셉터(5)에 대하여 차폐된다.
도 8은 그 다음에 이어지는 후속 단계를 보여주고 있으며, 본 단계에서는 채움 개구(7)의 개방 후에 이송 장치(13)에 의해서 기판(12)이 프로세스 챔버(1) 내부로 보내진다. 기판(12)이 지지 핀(14)들 상에 올려짐으로써, 결과적으로 상기 기판은 서셉터(5)의 상부 면에 대하여 간격 위치를 갖게 된다. 그 다음에 실시 예에서 기판 홀더로 구현된 이송 장치(13)가 역으로 저장고(24) 내부로 변위 되며, 그리고 채움 개구(7)는 도어(8)의 폐쇄 동작에 의해서 폐쇄된다.
그 다음에 이어서 서셉터(5)가 화살표(P1)의 방향을 따라서 기판(12)이 상기 서셉터 상에 올려질 때까지 도 10에 도시된 위치로 상향 이동한다.
마지막으로 차폐 플레이트(11)가 프로세스 챔버(1)로부터 저장 챔버(2) 내부로 변위 됨으로써, 도 11에 도시된 프로세스 위치에 도달하게 된다. 상기 프로세스 위치에서는 가스 공급 장치(21) 내부의 전체 압력이 0.1 mbar 내지 2 mbar인 상태에서 혼합된 또는 발생된 프로세스 가스가 가스 유입 소자(4)를 통해 프로세스 챔버(1) 내부로 유입된다. 프로세스 가스는 기판(12)의 표면에 하나의 층을 증착하기 위하여 프로세스 챔버(1) 내부에서, 예를 들어 기판(12)의 표면에서 화학적으로 반응할 수 있다. 마스크(10)로서 섀도우 마스크가 사용됨으로써, 결과적으로 성장은 차폐되지 않은 장소들에서만 이루어지게 된다.
가스 공급 장치(21)는 특히 운반 기체에 의해서 운송되는 단량체를 가스 유입 소자(4)에 공급할 수 있다. 상기 단량체는 낮은 온도에서 응결되는 특성이 있다. 단량체가 기판(12)의 냉각된 표면에 도달하면, 상기 단량체는 그곳에서 응결되거나 또는 중합 반응하여 하나의 중합체를 형성하게 된다.
가스 유입 소자의 냉각 없이, 코팅 프로세스가 종료된 후에 차폐 플레이트(11)는 도 11에 도시된 프로세스 위치로부터 도 10에 도시된 위치로 이동한다. 서셉터(5)는 도 9에 도시된 위치로 강하된다. 마스크(10)가 차폐 플레이트(11)에 의해서 기판(12)의 표면으로부터 픽-업(pick-up) 되거나, 또는 지지 핀(14)들의 강하 동작에 의해서 기판(12)이 마스크(10)로부터 제거된다. 그 다음에 이어서 기판(12)이 기판 홀더(13)에 의해 프로세스 챔버로부터 역으로 저장고(24) 내부로 이송된다.
그 다음에 전술된 방식으로 코팅이 이루어지도록 하기 위하여 추가의 기판(12')이 기판 홀더(13')에 의해 프로세스 챔버(1) 내부로 보내질 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 예를 들어 MOCVD-방법에 의해서 실시되는 OLED 또는 반도체 층의 증착에도 적합하다.
공지된 모든 특징들은 (그 자체로) 본 발명에 중요하다. 본 출원서에 해당하는 우선권 서류의 특징들을 본 출원서의 특허청구범위에 수용할 목적으로도, 본 출원서의 공개 내용 안에는 해당/첨부된 우선권 서류(선출원서의 사본)의 공개 내용이 전체 내용에 걸쳐서 편입된다. 종속 청구항들은 특히 상기 청구항들을 토대로 분할 출원을 실행하기 위하여 임의로 나열된 텍스트에서 선행 기술의 독자적이고 진보적인 개선 예를 특징화 하고 있다.
1: 프로세스 챔버 2: 마스크 저장 챔버
3: 기판 저장 챔버 4: 가스 유입 소자
5: 서셉터 6: 채움 개구
7: 채움 개구 8: 도어
9: 저장고 10: 마스크
11: 차폐 플레이트 12: 기판
13: 기판 홀더, 기판 이송 장치 14: 지지 핀
15: 레일 16: 롤러 가이드
17: 클램핑 소자 18: 석영 유리 플레이트
19: 반사 막 20: 석영 유리 플레이트
21: 가스 공급 장치 22: 채움 개구
23: 채움 개구 24: 저장고
25: 구동 장치
P, P1, P2, P3: 화살표

Claims (12)

  1. 기판(12)을 처리하기 위한 장치로서, 상기 장치가
    프로세스 챔버(1);
    채움 개구(6)(load opening)를 통해 프로세스 챔버(1)에 연결되어 있고 프로세스 챔버(1) 내에서 처리시에 사용될 하나 이상의 마스크(10, 10', 10", 10"')를 저장하기 위한 마스크 저장 챔버(2), 및 채움 개구(7)를 통해 프로세스 챔버(1)에 연결되어 있고 프로세스 챔버(1) 내에서 처리할 하나 이상의 기판(12)을 저장하기 위한 기판 저장 챔버(3);
    채움 개구(6, 7)를 통해 프로세스 챔버(1) 내로 또는 프로세스 챔버(1)로부터 기판(12) 또는 마스크(10, 10', 10", 10"')를 채우고(loading) 비우기 위한 이송 장치(13);
    출발 재료를 운반 기체(carrier gas)와 함께 프로세스 챔버(1) 내로 도입하기 위한, 온도 조절가능한 가스 유입 소자(4);
    처리할 기판(12)을 수용하기 위한, 가스 유입 소자(4)와 마주하여 놓인 서셉터(5)(susceptor);
    기판(12) 또는 마스크(10)를 가스 유입 소자(4)에 의한 열의 영향으로부터 차폐하기 위하여, 가스 유입 소자(4)와 서셉터(5) 또는 마스크(10) 사이의 차폐 위치에 놓인 차폐 플레이트(11); 및
    기판(12)을 처리하기 전에는 차폐 플레이트(11)를 가스 유입 소자(4) 앞에 있는 차폐 위치로부터 마스크 저장 챔버(2) 내의 저장 위치로 옮기고, 기판(12)을 처리한 후에는 차폐 플레이트(11)를 마스크 저장 챔버(2) 내의 저장 위치로부터 역으로 차폐 위치로 옮기기 위한 차폐 플레이트 변위 장치(15, 16)를 포함하고,
    상기 차폐 플레이트(11)는 클램핑 소자(17)를 포함하여, 마스크(10)가 포착되거나 릴리스될 수 있는, 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 가스 유입 소자(4) 및/또는 서셉터 혹은 마스크(10)를 마주보고 있는 상기 차폐 플레이트(11)가 두 개의 유리- 또는 석영 플레이트(18, 20) 및 그 사이에 배치된 금속 막(19)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 금속 막(19)이 INVAR, 금 또는 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 마스크 저장 챔버(2)가 차폐 플레이트(11) 및 하나 이상의 마스크(10)를 수용하기 위하여, 수직 방향으로 변위 될 수 있는 저장고(9)를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 차폐 플레이트 변위 장치(15, 16)가 상기 마스크 저장 챔버(2) 내에 배치된 구동 장치(25) 및 프로세스 챔버(1) 내부까지 연장되는 레일 어레이(15)를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 마스크 저장 챔버(2)와 프로세스 챔버(1)를 연결하는 채움 개구(6)가 상기 기판 저장 챔버(3)와 프로세스 챔버(1)를 연결하는 채움 개구(7)에 마주 놓인 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 포크 모양의 이송 장치(13)를 이용하여 기판(12)을 배치하기 위해 서셉터(5)로부터 가스 유입 소자(4)의 방향으로 돌출하는 지지 핀(14)들을 구비하며, 서셉터(5)는 상향 이동에 의해 상기 서셉터를 기판(12)과 열전도 접촉시키도록 하기 위하여 수직으로 변위 될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 기판(12)을 처리하기 위한 방법으로서, 상기 방법이
    프로세스 챔버(1)에서, 차폐 플레이트(11)가 차폐 플레이트 변위 장치(15, 16)에 의해 출발 재료를 운반 기체와 함께 도입하기 위한 온도 조절된 가스 유입 소자(4)와 기판(12)을 수용하기 위한 서셉터(5) 사이의 차폐 위치로 보내지는 단계,
    마스크 저장 챔버(2) 내의 마스크(10)가 채움 개구(6)를 통해 차폐 위치로 보내지는 단계,
    기판(12)이 프로세스 챔버(1) 내의 차폐 위치로 이송 장치(13)에 의해 보내져서 서셉터(5) 상에 배치되는 단계,
    상기 차폐 플레이트(11)가 차폐 위치로부터 마스크 저장 챔버(2) 내의 저장 위치로 보내지는 단계,
    가스 형태의 출발 재료가 온도 조절된 가스 유입 소자(4)를 통해 도입됨으로써 기판(12)이 처리되는 단계,
    상기 차폐 플레이트(11)가 차폐 플레이트 변위 장치(15, 16)를 이용하여 마스크 저장 챔버(2) 내의 저장 위치로부터 역으로 차폐 위치로 보내지는 단계, 및
    기판(12)이 이송 장치(13)에 의해서 프로세스 챔버(1)로부터 기판 저장 챔버(3) 내로 보내지는 단계를 포함하고,
    상기 차폐 플레이트(11)는 클램핑 소자(17)를 포함하여, 마스크(10)가 포착되거나 릴리스될 수 있는, 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
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