KR101925579B1 - 증착 장치 - Google Patents

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KR101925579B1
KR101925579B1 KR1020170079803A KR20170079803A KR101925579B1 KR 101925579 B1 KR101925579 B1 KR 101925579B1 KR 1020170079803 A KR1020170079803 A KR 1020170079803A KR 20170079803 A KR20170079803 A KR 20170079803A KR 101925579 B1 KR101925579 B1 KR 101925579B1
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exhaust
exhaust line
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laser
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박종수
임관수
강경모
설봉호
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참엔지니어링(주)
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Abstract

본 발명은 처리물이 안착 가능한 지지부를 마주보도록 배치되는 챔버부, 챔버부를 통하여 처리물에 레이저를 조사 가능하도록 설치되는 레이저부, 챔버부를 관통하여 설치되는 배기 라인, 챔버부에서 이격되어 배기 라인에 연결되는 유량 제어기, 챔버부와 유량 제어기 사이에서 배기 라인에 장착되는 이물 제거기를 포함하는 증착 장치로서, 포화증기압이 낮은 소스를 이용한 막 증착 공정에서 처리공간에 공급된 소스를 원활하게 배기할 수 있는 증착 장치가 제시된다.

Description

증착 장치{Deposition apparatus}
본 발명은 증착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포화증기압이 낮은 소스를 이용한 막 증착 공정에서 처리공간에 공급된 소스를 원활하게 배기할 수 있는 증착 장치에 관한 것이다.
각종 표시장치는 기판 상에 형성된 전자 회로를 구비한다. 전자 회로의 도전 라인에는 회로의 제조 중 혹은 제조 후 일부가 단선되거나 단락되는 결함이 야기될 수 있다. 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display)나 OLED(Organic Light Emitting Display) 또는 LED(Light Emitting Display) 등을 포함하는 각종 표시장치를 제조하는 공정 중에, 기판 상에 형성되는 각 소자의 전극이나 배선 또는 신호라인 등이 일부 단선되어 오픈 결함이 생성되는 경우가 있다.
따라서, 각종 표시장치를 제조하는 공정 중에, 오픈 결함을 리페어하는 리페어 공정이 실시된다. 리페어 공정은 화학기상증착 방식의 리페어 장치에 의하여 대기 중에서 실시되는데, 기판의 결함 위치를 승온시킨 후, 결함 위치에 기체 상태의 메탈 소스를 공급하면서 메탈 소스 분위기를 형성하고, 결함 위치에 레이저를 조사하여 막을 증착하는 방식으로 실시된다. 이러한 방식의 리페어 공정은 대기 중에서 수행될 수 있고, 또한, 단선된 부위에 원하는 형상의 금속 막을 바로 형성할 수 있기 때문에, 리페어 공정이 간단하면서 기판 상의 각 소자의 전극과 배선 및 신호라인을 포괄하여 모두 리페어 가능한 장점이 있다.
종래에는 메탈 소스로 텅스텐 소스를 주로 사용하였다. 텅스텐 소스는 기화에 필요한 온도가 약 75℃ 정도이다. 따라서, 종래에는 기판의 결함 위치의 승온에 많은 에너지가 소모되는 문제가 있었고, 또한, 기판의 승온 시 리페어 장치나 기판의 결함 위치 주변부가 열 또는 온도 차이에 의해 그 구조가 변형되어 리페어 불량이 야기되는 문제가 있었다.
따라서, 최근까지 텅스텐 소스를 대체하기 위한 많은 연구가 있었고, 그 결과 기화 온도가 상대적으로 낮은 메탈 소스로서, 약 35℃ 정도의 기화 온도를 가지는 코발트 소스가 기존의 텅스텐 소스를 대체하여 리페어 공정에서 사용되고 있으며, 현재에는 코발트 소스의 사용이 점차 늘어가는 추세이다.
리페어 장치에 의해 대기 중에서 리페어 공정이 수행되는 동안, 기판의 결함 위치에는 코발트 소스가 지속적으로 공급되는데, 대기 중으로 코발트 소스가 유출되는 것을 방지하기 위하여, 기판의 결함 위치의 주변부에서는 리페어 장치를 통하여 코발트 소스의 흡인이 이루어지고, 리페어 장치에 구비된 배기 라인으로 코발트 소스가 배기된다. 이때, 기판의 결함 위치에서 코발트 소스의 유동이 안정될 수 있도록 배기 라인에 연결된 질량유량계(Mass Flow Controller, MFC)를 이용하여 코발트 소스의 흡인량을 조절한다.
한편, 앞서 설명한 것처럼 메탈 소스가 텅스텐 소스에서 코발트 소스로 바뀜에 따라, 상대적으로 낮은 온도의 코발트 소스가 배기 라인을 통과하게 되고, 아래의 반응식 1에 의해 배기 라인의 내부에 산화물(이하, '이물'이라 함)이 생성된다. 이는 질량유량계의 내부 막힘을 야기한다.
[반응식 1]
Co2(CO)8 + O2 or H2O → CoCO3, Co2O3 or Co(OH)2, CoO
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌들에 게재되어 있다.
KR 10-0739443 B1 KR 10-1639777 B1 KR 10-2006-0037163 A
본 발명은 포화증기압이 낮은 소스를 이용한 막 증착 시 처리공간에 공급된 소스를 원활하게 배기할 수 있는 증착 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 증착 장치는, 처리물이 안착 가능한 지지부를 마주보도록 배치되는 챔버부; 상기 챔버부를 통하여 상기 처리물에 레이저를 조사 가능하도록 설치되는 레이저부; 상기 챔버부를 관통하여 설치되는 배기 라인; 상기 챔버부에서 이격되어 상기 배기 라인에 연결되는 유량 제어기; 및 상기 챔버부와 유량 제어기 사이에서 상기 배기 라인에 장착되는 이물 제거기;를 포함한다.
상기 이물 제거기와 유량 제어기 사이에서 상기 배기 라인에 장착되는 이물 여과기;를 더 포함할 수 있다.
상기 유량 제어기의 반응성을 증가시키도록 상기 이물 제거기와 유량 제어기 사이에서 상기 배기 라인에 장착되는 유량 증폭기;를 더 포함할 수 있다.
상기 이물 제거기는 연소 방식으로 이물을 제거 가능하도록 형성된 스크러버를 포함할 수 있다.
상기 유량 증폭기는 코안다 효과를 이용하여 상기 배기 라인을 흐르는 가스의 유량을 조절 가능하도록 형성될 수 있다.
상기 챔버부를 관통하여 설치되는 소스 공급부;를 더 포함하고, 상기 챔버부는 상기 지지부측의 일면에 처리홀이 형성되고, 상기 레이저부는 상기 처리홀에 의하여 제공되는 처리공간으로 레이저를 조사 가능하도록 설치되고, 상기 소스 공급부는 상기 처리홀에 연결되며, 상기 배기 라인은 상기 챔버부의 일면에 상기 처리홀의 단부를 둘러 감아 형성된 배기면에 입구가 형성될 수 있다.
상기 소스 공급부는 코발트 소스를 기화시켜 상기 처리홀에 공급 가능하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 텅스텐 소스보다 포화증기압이 낮은 코발트 소스를 이용한 막 증착 공정에서 처리공간에 공급된 소스를 원활하게 배기할 수 있다. 예컨대 배기 가스 흐름에 대하여 질량유량계의 상류측에 위치하는 배기 라인의 일측에 예컨대 연소 방식의 이물 제거기를 설치하고, 배기 가스를 이물 제거기에 통과시켜 이물을 제거한 후 질량유량계에 통과시키며 유량을 조절할 수 있다. 이에 질량유량계에 배기 가스가 도달하기 전에 배기 가스 중의 이물이 모두 제거될 수 있으므로, 질량유량계의 센서에 이물이 부착되는 것이 방지되고, 질량유량계의 내부가 막히는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 막 증착 공정이 원활하게 수행될 수 있어 흑점 불량 등의 발생이 억제 또는 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배기부의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 변형 예에 따른 배기부의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 하면의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 단면의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치의 작동도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치를 이용한 막 증착 공정의 결과를 종래와 비교하여 설명하기 위한 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치의 개략도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배기부의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 변형 예에 따른 배기부의 개략도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 개략도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 하면의 개략도이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 단면의 개략도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치의 작동도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치(1000)를 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치(1000)는 대기 중에서 처리물(S)에 막을 증착하기 위한 장치로서, 예컨대 레이저 화학기상증착 리페어 장치일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치(1000)는 지지부(100), 챔버부(200), 소스 공급부(300), 배기부(400), 광학부(500), 레이저부(600)를 포함하고, 장착부(미도시), 퍼지 가스 공급부(미도시) 및 가열부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
처리물(S)은 일면에 각종 전자 소자가 제조되는 공정이 진행 중이거나 종료된 기판으로, 예컨대 게이트 라인, 데이터 라인, 화소 및 박막 트렌지스터 등이 일면에 형성된 유리 재질이나 플랙서블한 재질의 기판일 수 있다. 처리물(S)은 지지부(100)에 지지되어 대기 중에 마련될 수 있다. 여기서, 플랙서블한 재질은 예컨대 실리콘 재질 및 플라스틱 재질 등을 포함할 수 있다.
막의 증착에 사용되는 메탈 소스는 코발트(Co) 소스일 수 있다. 코발트 소스는 텅스텐(W) 소스보다 전도성이 좋고 분자가 작다. 따라서, 코발트 소스는 텅스텐 소스에 비하여 막의 증착이 잘 되는 특징이 있다. 코발트 소스는 기화된 상태로 이송되어 챔버부(200)를 통하여 처리물(S)상에 공급될 수 있다.
또한, 코발트 소스는 텅스텐 소스보다 기화 온도가 상대적으로 낮다. 예컨대 코발트 소스의 기화 온도는 약 35℃ 정도이고, 텅스텐 소스의 기화 온도는 약 75℃ 정도이다. 따라서, 막의 증착에 코발트 소스를 사용하면, 처리물(S)과 챔버부(200)의 온도 관리가 용이하고, 이들의 열 손상을 억제 또는 방지할 수 있다. 또한, 막 증착 공정의 에너지 소모를 줄일 수 있다.
한편, 코발트 소스는 텅스텐 소스보다 포화증기압이 낮은 특징이 있고, 이에 따라, 낮은 온도에서 증기가 잘 생성되는 만큼 낮은 온도에서 고체 예컨대 고형분으로 변하기 쉽다. 코발트 소스의 기화 및 공급은 소스 공급부(300)에 의하여 수행되고, 배기는 배기부(400)에서 수행되는데, 소스 공급부(300)에서는 코발트 소스의 온도 관리가 중점적으로 이루어지는 만큼 코발트 소스의 낮은 포화증기압이 문제가 되지 않으나, 배기부(400)에서는 문제가 된다.
예컨대 챔버부(200)의 후술하는 처리홀(230)을 통해 처리물(S)상에 공급되어 막의 증착에 사용된 코발트 소스는 그 잔량이 캐리어 가스 및 공기 등과 함께 챔버부(200)의 후술하는 배기면(250)을 통하여 배기부(400)로 배기된다.
이때, 배기부(400)로 배기되는 배기 가스 예컨대 막의 증착에 사용되고 남은 코발트 소스가 낮은 온도에 의하여 고체로 변하거나, 낮은 온도에서 배기 가스에 혼입된 산소나 수증기와 반응하여 산화물이 되는 등, 각종 이물이 생성되고, 이 이물이 배기부(400)의 후술하는 유량 제어기(420)에 누적되어 유량 제어기(420)의 내부를 막거나, 유량 제어기(420)에 구비된 유량 센서(미도시)의 오작동을 야기한다.
이때, 배기부(400)로 배기되는 배기 가스 예컨대 막의 증착에 사용되고 남은 코발트 소스의 온도를 관리하기 위하여 후술하는 배기 라인(410)에 별도의 구조를 부여하는 것은, 최적화된 공정 설비의 레이아웃을 변경해야하는 부담과 이후 운용 비용을 고려할 때 현실적으로 어려움이 있다. 즉, 배기 라인(410)의 온도를 높혀 코발트 소스의 낮은 포화증기압에 대응하여 배기 가스의 온도를 관리하는 것은 공정상의 낭비이다.
한편, 종래에는 텅스텐 소스를 사용하였으나, 본 발명의 실시 예에서는 코발트 소스를 사용하기 때문에, 본 발명의 실시 예에 따른 배기부(400)는 종래와는 다르게 코발트 소스의 포화증기압에 대응한 구조적 특징을 가진다. 이는 이하에서 배기부(400)를 설명할 때 함께 설명하기로 한다.
지지부(100)는 상면에 처리물(S)이 안착 가능하다. 지지부(100)는 상면에 처리물(S)을 지지 가능하도록 형성되는 일체형의 판 타입 스테이지 글라스이거나, 분할형의 바 타입 스테이지 글라스일 수 있다. 지지부(100)에는 처리물(S)을 x축 방향(길이방향) 및 y축 방향(폭방향)으로 정렬 가능한 정렬부(미도시)가 제공될 수 있다. 또한, 지지부(100)에는 처리물(S)을 z축 방향(높이방향)으로 지지 가능한 리프트 핀(미도시)과 진공 척(미도시)이 제공될 수 있다.
지지부(100)는 테이블(미도시)의 상면에 설치되어 고정될 수 있다. 또는, 지지부(100)는 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 적어도 한 방향으로 이동 가능하게 테이블에 설치될 수 있다.
테이블의 상부면에 장착부(미도시)가 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 적어도 한 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 또는, 테이블의 상부면에 장착부가 설치되어 고정될 수 있다. 즉, 지지부(100)가 테이블의 상면에 설치되어 위치가 고정되면, 장착부는 테이블의 상면에 이동 가능하게 설치된다. 지지부(100)가 테이블의 상면에 이동 가능하게 설치되면, 장착부는 테이블의 상면에 설치되어 위치가 고정될 수 있다. 장착부는 챔버부(200), 레이저부(600) 및 광학부(500)를 지지하는 역할을 하며, 지지부(100)의 상측으로 이격되어 위치할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 상술한 테이블, 정렬부, 리프트 핀, 진공 척 및 장착부의 구성 및 방식을 특정 구성 및 방식으로 제한할 필요가 없다. 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해, 실시 예에서는 이들에 대한 상세한 설명을 생략한다.
챔버부(200)는 지지부(100)를 마주보도록 배치되고, 지지부(100)를 마주보는 챔버부(200)의 일면에 처리홀(230)이 형성될 수 있다. 여기서, 지지부(100)를 마주보는 챔버부(200)의 일면은 챔버부(200)의 하면(211)을 지칭할 수 있다. 챔버부(200)는 처리홀(230)을 이용하여, 처리홀(230)과 처리물(S) 사이에 처리공간(10)을 제공할 수 있다.
챔버부(200)는 지지부(100)상에 위치하고, 지지부(100)의 상측으로 이격되어 광학부(500)와 지지부(100) 사이에 배치될 수 있고, 대기 중에 배치될 수 있다. 챔버부(200)는 장착부(미도시)에 장착되어 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 이동 가능하게 지지될 수 있다.
처리공간(10)은 챔버부(200)와 처리물(S)의 사이에서 처리홀(230)의 하측으로 형성되는 공간이거나, 또는 처리홀(230)의 하측으로 형성되는 공간과 그 주변부의 공간을 포함하는 공간일 수 있다.
챔버부(200)는 챔버 몸체(210)와 연결부(220)를 포함한다. 챔버부(200)의 하면(211)은 챔버 몸체(210)의 하면 및 연결부(220)의 하면을 포함하고, 챔버부(200)의 타면 예컨대 상면(212)은 챔버 몸체(210)의 상면 및 연결부(220)의 상면을 포함한다. 챔버부(200)의 하면(211)은 처리물(S)에 대면하고, 챔버부(200)의 상면(212)은 광학부(500)에 대면할 수 있다.
챔버 몸체(210)는 하면의 소정 위치에 처리홀(230)의 하측 단부가 위치할 수 있고, 하면에 처리홀(230)의 하측 단부의 외측을 둘러 감아 링 형상의 배기면(250)이 형성될 수 있다.
연결부(220)는 챔버 몸체(210)의 일측을 감싸도록 마련되고, 장착부(미도시)에 지지될 수 있다. 챔버부(200)는 내부에 가열부재(미도시)가 마련될 수 있다. 가열부재는 소스 공급라인(310)의 일측을 감싸고, 소스의 온도를 조절할 수 있다. 챔버부(200)는 내부에 열차단부재(미도시)가 마련될 수 있다. 열차단부재는 가열부재의 외측을 감싸고, 가열부재의 열이 챔버부(200)에 전달되는 것을 방지할 수 있다.
처리홀(230)은 챔버 몸체(210)의 하면을 관통하여 챔버 몸체(210)의 내부로 연장되며, 처리홀(230)의 하측 단부는 챔버 몸체(210)의 하면에서 하측으로 개방된다. 처리홀(230)의 하측 단부를 통하여 처리홀(230)의 내부가 처리공간(10)에 연통하고, 처리공간(10)에 소스가 공급될 수 있다.
처리홀(230)의 상측 단부는 챔버 몸체(210)의 상면에 위치한다. 처리홀(230)의 상측 단부에는 윈도우(240)가 장착될 수 있다. 윈도우(240)는 처리홀(230)의 내부를 챔버 몸체(210)의 상측 외기로부터 격리시킨다. 윈도우(240)는 각종 레이저를 통과시키기 위하여 예컨대 석영 재질로 형성된다. 윈도우(240)의 상면 가장자리에 링 형상의 윈도우 홀더(241)가 장착되고, 윈도우(240)와 윈도우 홀더(241) 사이에 실링 부재(242)가 마련될 수 있다.
소스 공급부(300)는 일부가 챔버부(200)를 관통하여 설치될 수 있고, 나머지가 챔버부(200)의 외측에 배치될 수 있다. 소스 공급부(300)는 처리홀(230)에 연결되며, 코발트 소스를 기화시켜 처리홀(230)에 공급 가능하도록 형성될 수 있다.
소스 공급부(300)는 소스 공급기(미도시), 캐리어 가스 공급기(미도시), 소스 공급 라인(310), 소스 공급실(320), 소스 공급홀(330)을 포함할 수 있다.
소스 공급기는 챔버부(200)에서 이격 배치될 수 있다. 소스 공급기는 내부에 코발트 소스의 파우더가 저장된 캐니스터나 버블러일 수 있고, 코발트 소스를 기화시킬 수 있도록 예컨대 열선 등의 가열기를 구비할 수 있다. 소스 공급기에는 소스 공급 라인(310)의 일측이 연결될 수 있다.
캐리어 가스 공급기는 내부에 캐리어 가스가 저장된 압력 용기를 포함할 수 있다. 캐리어 가스 공급기는 챔버부(200)에서 이격될 수 있다. 캐리어 가스 공급기와 소스 공급기를 연결하여 캐리어 가스 공급관이 설치될 수 있다. 캐리어 가스 공급기가 캐리어 가스 공급관을 통하여 캐리어 가스를 소스 공급기에 공급하면, 캐리어 가스에 의해 코발트 소스가 소스 공급기에서 밀려나면 소스 공급 라인(310)으로 이송될 수 있다. 이때, 코발트 소스는 기화된 상태에서 캐리어 가스에 의해 이송될 수 있다. 한편, 캐리어 가스는 아르곤 가스 및 질소 가스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
소스 공급 라인(310)은 일측에 소스 공급기가 연결되고, 타측이 연결부(220)의 상면을 관통하여, 연결부(220)의 내부를 지나, 챔버 몸체(210)의 내부로 연장되고, 소스 공급실(320)에 연결된다. 이때, 대기 중에 노출된 소스 공급 라인(310)의 적어도 일부를 감싸도록 소정의 히터부(미도시)가 마련될 수 있고, 이를 이용하여, 코발트 소스의 온도를 원하는 온도로 유지 및 제어할 수 있다..
소스 공급실(320)은 챔버 몸체(210)의 내부에서 처리홀(230)의 외측을 둘러 감아 링 형상으로 형성될 수 있다. 소스 공급홀(330)은 처리홀(230)의 내주면 하부를 관통하여 소스 공급실(320)로 연장되어 소스 공급실(320)에 연통할 수 있다. 소스 공급홀(330)은 적어도 하나 이상 형성되고, 복수개 형성되면, 처리홀(230)을 중심으로 방사상으로 형성될 수 있다. 소스 공급 라인(310)은 소스 공급실(320)과 소스 공급홀(330)을 통하여 처리홀(230)에 연통할 수 있고, 처리홀(230)에 기화된 상태의 코발트 소스를 공급할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 배기부(400)를 설명한다.
배기부(400)는 일부가 챔버부(200)를 관통하여 설치될 수 있고, 나머지가 챔버부(200)의 외측에 설치될 수 있다. 배기부(400)는 배기 라인(410), 배기실(411), 배기홀(412), 유량 제어기(420), 이물 제거기(430), 이물 여과기(440), 배기 펌프(미도시)를 포함할 수 있다.
배기 라인(410)은 일측이 연결부(220)의 상면을 관통하여 그 내부로 연장되고, 챔버 몸체(210)의 내부에서 배기실(411)에 연결될 수 있다. 배기 라인(410)은 타측이 배기 펌프(미도시)를 향하여 연장되고, 그 타측 단부가 배기 펌프에 연결될 수 있다. 배기 라인(410)은 코발트 소스의 기화 온도에 맞춰 상대적으로 낮은 온도 범위에서 사용될 수 있다.
배기실(411)은 챔버 몸체(210)의 내부에서 처리홀(230)의 외측을 둘러 링 형상으로 형성될 수 있다. 배기홀(412)은 배기 라인(410)의 입구 역할을 하며, 처리홀(230)의 단부를 둘러 감아 챔버 몸체(210)의 하면에 형성된 배기면(250)을 관통하여 챔버 몸체(210)의 내부로 연장되어 배기실(411)에 연통할 수 있다. 배기홀(412)은 복수개 형성되고, 처리홀(230)의 단부를 중심으로 배기면(250)상에서 방사상으로 위치할 수 있다.
배기 펌프는 막 증착 공정과의 간섭을 최소화하도록 챔버부(200)로부터 소정의 거리를 두고 이격되어 배치될 수 있다. 배기 펌프는 배기 라인(410)에 부압('음압'이라고도 함)을 형성할 수 있는 다양한 진공 펌프일 수 있고, 배기 펌프에서 생성된 부압은 배기 라인(410)을 통해 배기실(411)과 배기홀(412)에 전달된다. 한편, 배기 펌프는 예컨대 배기 가스의 수집이나 저장 또는 처리를 위한 유틸리티 라인(미도시)에 연결될 수 있고, 배기 가스는 배기 라인(410)에서 배기 펌프를 거쳐, 유틸리티 라인으로 이송될 수 있다.
배기홀(412)에 형성된 부압에 의하여, 처리 공간(10)의 외측 부근에서 챔버부(200)와 처리물(S) 사이의 공간을 지나는 코발트 소스('미반응물' 또는 '배기 가스'라고도 함)가 막의 증착 중에 발생된 반응물과 생성물, 코발트 소스의 운반에 사용된 캐리어 가스, 및 처리 공간(10)의 외측 부근의 공기와 함께 배기홀(412)로 흡인되고, 배기실(411)을 거쳐 배기 라인(410)으로 이송된다.
유량 제어기(420)는 챔버부(200)와 배기 펌프 사이에서 배기 라인(410)에 연결되며, 챔버부(200)에서 이격되어 배기 라인(410)의 타측 부근에 연결될 수 있다. 유량 제어기(420)는 막 증착 공정이 수행되는 동안 배기 라인(410)의 배기 유량을 제어한다. 이때, 막 증착 공정과의 간섭을 최소화하도록 마련된 공정 설비의 최적화된 레이아웃에 따라, 유량 제어기(420)는 챔버부(200)로부터 소정의 거리를 두고 이격되어 배치되어야 한다. 즉, 배기 라인(410)을 지나는 잔여 코발트 소스는 점차 온도가 낮아지면서 유량 제어기(420)에 도달하기 전에 코발트 소스가 산화되거나 고체 상태로 변하고, 이에, 배기 라인(410)의 내부에는 각종 이물이 생성된다.
한편, 유량 제어기(420)는 약 수천 sccm 의 진공 유속의 범위로 작동하는 질량유량계(MFC)를 포함하는데, 질량유량계는 그 작동 구조상 이물에 취약하다. 따라서, 배기 라인(410)에서 생성된 각종 이물이 유량 제어기(420)를 통과하기 전에 이를 제거하지 않으면 유량 제어기(420)의 유량 측정용 내부 관에 이물이 점차 누적되어, 유량 제어기(420)가 막히거나 유량 제어기(420)의 내부관에 연결된 온도 센서가 오작동을 하게 된다. 이때, 유량 제어기(420)는 처리 공간(10)의 코발트 소스의 유동에 영향을 주는 중요한 구성부이고, 배기 유량을 제어하기 위해 꼭 필요한 구성부이다. 때문에, 유량 제어기(420)가 막히거나 오작동을 하면 처리 공간(10)의 주변부에서 코발트 소스의 배기가 원활하게 되지 않아 처리 공간(10)에서 막 증착이 원활하지 못하고, 이에, 처리물(S)에 예컨대 흑점 불량 등이 발생한다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 챔버부(200)와 유량 제어기(420) 사이에서 배기 라인(410)에 장착되는 이물 제거기(430)를 포함할 수 있다. 이물 제거기(430)는 연소 방식으로 이물을 제거 가능하도록 형성된 스크러버를 포함할 수 있다.
스크러버는 예컨대 내부에 가열 영역을 구비하고, 가열 영역을 지나는 통로를 구비한다. 통로는 배기 라인(410)에 연결될 수 있고, 스크러버는 통로로 배기 가스를 통과시키고, 가열 영역에서 배기 가스 내의 이물을 연소시켜 제거할 수 있고, 이물이 제거된 배기 가스를 배기 라인(410)에 배출할 수 있다.
한편, 이물 제거기(430)는 작동 온도가 수십 내지 수백 ℃의 고온이고, 설치를 위하여 소정 공간이 필요하다. 따라서, 이물 제거기(430)는 챔버부(230)보다 유량 제어기(420)에 가깝도록 유량 제어기(420)에 근접하여 설치될 수 있고, 이 경우에, 이물 제거기(430)의 고온에 의해 막 증착 공정이 열적으로 간섭되는 것을 방지할 수 있고, 기존의 공정 설비의 레이아웃을 유지할 수 있는 장점이 있다.
이물 여과기(440)는 이물 제거기(430)와 유량 제어기(420) 사이에서 배기 라인(410)에 장착될 수 있다. 이물 여과기(440)는 예컨대 여과하고자 하는 배기 가스 중의 이물에 대응하여 각종 방식으로 배기 가스 중의 이물을 포집할 수 있는 다양한 필터를 포함할 수 있다. 예컨대 이물 여과기(440)로 백 필터가 사용될 수 있다. 물론, 이물 여과기(440)를 백 필터로 특별히 한정하지 않는다. 이물 여과기(440)에 의하여 이물 제거기(430)에서 미처 제거되지 못한 이물이 여과될 수 있다. 이물 여과기(440)를 통과한 배기 가스는 유량 제어기(420)로 이송되고, 유량 제어기(420)의 배기 유량 제어에 사용될 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 배기부(400)를 설명하였으나 본 발명은 아래의 변형 예를 포함하여 다양하게 구성될 수 있다. 본 발명의 변형 예에 따른 배기부(400')는 상술한 실시 예의 구성에 더하여, 유량 제어기(420)의 반응성을 증가시키도록 이물 제거기(430) 또는 이물 여과기(440)와 유량 제어기(420) 사이에서 배기 라인(410)에 장착되는 유량 증폭기(450)를 더 포함할 수 있다.
유량 증폭기(450)는 이물 여과기(440)와 유량 제어기(420)의 사이에서 배기 라인(410)에 설치될 수 있고, 코안다 효과를 이용하여 배기 라인(410)을 흐르는 가스의 유량을 조절 가능하도록 형성될 수 있다. 예컨대 유량 증폭기(450)는 배기 라인(410)의 내주면측에 배기 라인(410)의 흡인 방향으로 소정량의 가스를 소정 크기의 압력으로 분사 가능한 것을 만족하는 다양한 구조일 수 있다. 유량 증폭기(450)에 의해 배기 라인(410)을 흐르는 배기 가스의 유속이 회복되거나 유량이 증가되어, 즉, 배기 가스의 압력 및 속도의 저하가 억제될 수 있어 유량 제어기(420)의 반응성이 향상될 수 있다.
이때, 유량 증폭기(450)에 의하여 배기 라인(410)으로 주입되는 가스의 유량 정보가 유량 제어기(420)로 전달되어 유량 제어기(420)의 배기 유량 제어에 반영될 수 있다. 유량 증폭기(450)는 배기 펌프를 통과한 배기 가스를 소정의 압력으로 공급받아 유량 증폭에 활용하거나, 별도의 가스 저장기에서 공기나 불활성 가스 등을 공급받아 유량 증폭에 활용할 수 있다.
유량 증폭기(450)를 사용하는 경우, 이물 제거기(430)의 설치를 위하여 유량 제어기(420)의 설치 위치를 챔버부(200)로부터 더 멀리 이격시키더라도 이전과 같은 용량의 유량 제어기(420)를 사용하여 즉, 유량 제어기(420)의 용량 증가 없이도 배기 유량을 원활하게 제어할 수 있다.
광학부(500)는 챔버부(200)와 레이저부(600) 사이에 위치할 수 있고, 레이저부(600)에서 조사되는 레이저의 광로와 초점을 조절할 수 있다. 이를 위하여, 광학부(500)는 예컨대 대물 렌즈를 포함할 수 있다. 대물 렌즈는 레이저부(600)와 챔버부(200) 사이에서 레이저의 경로에 배치되어 레이저가 높은 에너지 밀도를 갖도록 압축하여 처리물(S)에 레이저를 포커싱시킨다. 광학부(500)는 카메라, 촬영미러 및 조명유닛을 더 포함할 수 있고, 이를 이용하여 처리물(S)의 막 증착 상태를 모니터링할 수 있다. 또한, 광학부(500)는 레이저의 진행 방향을 제어하기 위하여 레이저의 경로에 회전 가능하게 설치되는 미러를 더 포함할 수 있고, 대물 렌즈에 대한 레이저의 입사각을 증가시키기 위하여 적어도 두 개의 굴곡 렌즈를 더 포함할 수도 있다.
레이저부(600)는 챔버부(200)를 통하여 처리물(S)에 레이저를 조사 가능하도록 설치되며, 이때, 처리홀(230)에 의하여 제공되는 처리공간(10)으로 레이저 조사할 수 있도록 설치될 수 있다.
레이저부(600)는 대물 렌즈의 상측에 이격되고, 처리물(S)에 조사되는 가공 레이저를 생성하는 역할을 한다. 레이저부(600)는 챔버부(200)의 윈도우(240)를 통해 처리물(S)의 결함 위치에 레이저를 조사하여 배선을 커팅하거나, 코발트 소스 분위기에서 배선이 형성될 부분에 열 에너지를 공급함으로써 국부적으로 결함 위치에 막을 증착한다. 레이저는 막을 형성하는 데포 레이저(Depo laser)를 포함할 수 있다. 레이저부(600)는 레이저를 발생시키는 레이저 발진기, 레이저 발진기에서 발생된 레이저를 광학부의 대물 렌즈로 안내하는 미러, 미러와 광학부 사이에 레이저의 조사 면적을 조절 가능한 슬릿, 레이저 발진기와 미러 사이에서 레이저의 빔 사이즈를 조절할 수 있는 익스펜더 및 광학부과 슬릿 사이에서 레이저가 퍼지는 것을 방지하는 튜브 렌즈를 포함할 수 있다.
가열부(미도시)는 레이저가 조사되는 영역의 주위 온도를 상승시키도록 열을 제공할 수 있다. 가열부는 광이나 승온 가스 및 가열용의 레이저 중 적어도 하나를 이용할 수 있고, 이를 위하여 가열 램프나 가열 레이저 유닛 및 승온 가스 분사 유닛 등을 포함할 수 있다. 그중 가열 레이저 유닛은 레이저가 조사되는 영역의 주위에 넓은 면적으로 가열 레이저를 조사할 수 있도록, 레이저 발생기와 미러 및 대물 렌즈 등을 포함할 수 있다. 가열 램프는 레이저의 조사 영역의 주위에 넓은 면적으로 승온용 광을 조사할 수 있도록 고전력의 LED 램프를 포함할 수 있다.
승온 가스 분사 유닛은 챔버부(200)를 관통하여 설치되는 승온 가스 공급 라인, 처리 공간(10)의 외측 부근에서 챔버부(200)의 하면을 관통하여 챔버부(200)의 내부로 연장되어 승온 가스 공급 라인에 연통하는 승온가스 분사홀, 챔버부(200)에서 이격되어 배치되고, 승온 가스 공급 라인에 연결되며, 내부에 승온 가스가 저장되는 소정의 압력 용기를 포함하는 승온 가스 공급기를 포함할 수 있다. 승온 가스는 공기, 불활성 가스 및 질소 가스 등 다양하다. 상술한 가열부의 구성과 설치 구조는 실시 예에서 특별히 한정하지 않는다.
퍼지 가스 공급부(미도시)는 퍼지 가스 분사실, 퍼지 가스 공급관, 퍼지 가스 공급기를 포함할 수 있다. 퍼지 가스 분사실은 챔버 몸체(210)의 내부에 형성될 수 있고, 처리홀(230)의 상부 외측을 감싸도록 형성될 수 있고, 처리홀(230)의 상부의 소정 위치에 연통할 수 있다. 퍼지 가스 공급관은 일측이 챔버부(200)의 상면을 관통하여 퍼지 가스 분사실에 연통할 수 있고, 타측이 챔버부(200)의 퍼지 가스 공급기에 연결될 수 있다. 퍼지 가스 공급기는 퍼지 가스 예컨대 아르곤 가스가 저장되는 소정 용기로서, 챔버부(200)의 외부에 설치될 수 있다. 퍼지 가스 공급부는 처리홀(230)의 상부에 퍼지 가스를 공급하여 윈도우(240)에 코발트 소스의 막이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 상술한 퍼지 가스 공급부의 구성과 설치 구조는 실시 예에서 특별히 한정하지 않는다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치를 이용한 막 증착 공정의 결과를 종래와 비교하여 설명하기 위한 사진이다. 본 발명의 실시 예에 따른 상술한 증착 장치(1000)를 사용하여 리페어 공정을 수행하고, 비교 예로서 이물 제거기와 이물 여과기 없이 유량 제어기와 배기 라인 및 배기 펌프를 가진 배기부가 적용된 종래의 리페어 장치를 사용하여 리페어 공정을 수행하였다.
이때, 비교 예의 리페어 공정에서는 배기 라인의 막힘이 발생하였으며, 배기 라인이 막히기까지는 평균 24시간이 걸림을 알 수 있었다. 반면, 실시 예의 리페어 공정에서는 배기 라인의 막힘이 발생하지 않았고, 이에 평균 40일 정도를 원활하게 사용할 수 있었다. 유랑 제어기의 퍼포먼스를 보면 실시 예와 비교 예 모두 동일한 크기의 배기 유량으로 작동하였고, 작동 중에 유량 제어가 원활했으며, 리페어 공정도 동일하게 수행할 수 있었다. 도 8의 (a), (b), (c)는 비교 예의 리페어 공정 결과를 촬영한 사진들이고, (d), (e), (f)는 실시 예의 리페어 공정 결과를 촬영한 사진들이다. 이들 사진들을 대비한 결과, 유량 제어기의 상류측에 이물 제거기를 배치한 실시 예의 경우, 종래의 비교 예에 따른 리페어 공정과 동일한 퍼포먼스로 동일한 결과의 리페어 공정을 수행할 수 있었으나, 실시 예의 경우 배기 라인의 막힘이 방지될 수 있기 때문에, 공정을 더 오랜 기간 연속하여 수행할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는 종래의 리페어 공정에서 요구되어진 공정의 성능도 원활히 확보하고, 배기 라인의 막힘도 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 같은 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 지지부 200: 챔버부
300: 소스 공급부 400: 배기부
410: 배기 라인 420: 유량 제어기
430: 이물 제거기 440: 이물 여과기
500: 광학부 600: 레이저부

Claims (7)

  1. 처리물이 안착 가능한 지지부를 마주보도록 배치되는 챔버부;
    상기 챔버부를 통하여 상기 처리물에 레이저를 조사 가능하도록 설치되는 레이저부;
    상기 챔버부를 관통하여 설치되는 배기 라인;
    상기 챔버부에서 이격되어 상기 배기 라인에 연결되는 유량 제어기;
    상기 챔버부와 유량 제어기 사이에서 상기 배기 라인에 장착되는 이물 제거기; 및
    상기 유량 제어기의 반응성을 증가시키도록 상기 이물 제거기와 유량 제어기 사이에서 상기 배기 라인에 장착되는 유량 증폭기;를 포함하는 증착 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이물 제거기와 유량 제어기 사이에서 상기 배기 라인에 장착되는 이물 여과기;를 더 포함하는 증착 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 이물 제거기는 연소 방식으로 이물을 제거 가능하도록 형성된 스크러버를 포함하는 증착 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유량 증폭기는 코안다 효과를 이용하여 상기 배기 라인을 흐르는 가스의 유량을 조절 가능하도록 형성되는 증착 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버부를 관통하여 설치되는 소스 공급부;를 더 포함하고,
    상기 챔버부는 상기 지지부측의 일면에 처리홀이 형성되고,
    상기 레이저부는 상기 처리홀에 의하여 제공되는 처리공간으로 레이저를 조사 가능하도록 설치되고,
    상기 소스 공급부는 상기 처리홀에 연결되며,
    상기 배기 라인은 상기 챔버부의 일면에 상기 처리홀의 단부를 둘러 감아 형성된 배기면에 입구가 형성되는 증착 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 소스 공급부는 코발트 소스를 기화시켜 상기 처리홀에 공급 가능하도록 형성되는 증착 장치.
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