KR102094820B1 - 증착영역을 냉각하는 유기물질 증착 화학기상 증착장비 - Google Patents

증착영역을 냉각하는 유기물질 증착 화학기상 증착장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피증착물에서 증착이 이루어져야 할 증착영역을 냉각하여, 증착속도를 현저하게 상승시킬 수 있는 증착영역을 냉각하는 유기물질 증착 챔버에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 증착이 이루어질 기체 상태의 유기물질이 유입되는 용기, 상기 용기의 내부에 구비되고, 상부에 피증착물이 위치되며, 위치된 피증착물에 상기 유기물질이 증착될 증착영역을 냉각시키는 냉각 고정유닛을 포함하는 유기물질 증착 챔버가 제공된다.

Description

증착영역을 냉각하는 유기물질 증착 화학기상 증착장비{CVD Equipment Cooling Deposition Area}
본 발명은 증착 챔버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피증착물에서 증착이 이루어져야 할 증착영역을 냉각하여, 증착속도를 현저하게 상승시킬 수 있는 증착영역을 냉각하는 유기물질 화학기상 증착장비에 관한 것이다.
생활용품이나 전자제품 및 부품등에는 절연이나 보호를 목적으로 절연막 등이 증착 되고 있다.
그 증착되는 물질중의 하나로서 파릴렌이 쓰이고 있다.
일반적으로, 파릴렌은 파릴렌은 p-자일렌(p-xylene)이 중합되어 있는 폴리머로 기화, 열분해, 중합공정을 거쳐 각종 기질에 박막형태로 증착이 가능하다.
증착된 파릴렌 박막은 투명하고, 방수, 내화학성, 내식성을 갖추고 있는 것으로 알려져 있다. 파릴렌의 증착은 통상적으로 파우더 형태의 파릴렌 원료는 섭씨 130도 부근에서 p-xylene의 다이머 형태로 기화하며, 기화된 다이머를 650도 이상에서 열분해하여 중합을 일으키는 고반응성 라디칼형태의 파릴렌 모노머를 형성하게 된다. 이와같이 열분해로 얻어진 모노머는 진공증착챔버에 유입되어 중합하여 기질표면에 증착막을 형성하게된다.
파릴렌을 증착하기 위한 증착기는 파릴렌 원료의 기화, 열분해, 증착을 순차적으로 진행하기 위한 각각의 챔버를 연결한 형태로 구성되며, 일반적으로 균일한 박막의 형성을 위해 진공상태에서 일정압력의 모노머가 발생되도록 조절하여 중합이 진행되도록 한다. 또한 기화된 p-xylene 모노머 혹은 다이머의 회수를 위해 액체질소트랩이나 냉각장치를 진공펌프 상단에 장치하여 진공펌프를 통해 대기중으로 확산되는 것을 방지한다.
상술한 바와같이 파릴렌의 증착은 기체상에서 이루어지는 특성으로 인해 기질모양과 상관없이 균일한 코팅이 가능한 것으로 알려져 있다. 또한, 파릴렌은 그 표면이 균질하고 치밀하여 방수특성 및 전기절연성을 갖는다.
파릴렌은 통상 N, C, D, VT4, AF4 가 있으며, 각각의 세부특성과 피증착물의 사용용도를 고려하여 선택사용 되고 있다.
도 1은 종래의 증착 장치를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 고체상태의 파릴렌을 진공챔버(10)에서 기화시킨 후, 기화된 파릴렌 가스를 열분해로(20)에서 모노머 상태로 분해한 뒤에 이를 증착 챔버(30)에 공급하여 피증착물(40)에 증착하게 된다.
이 때, 종래의 증착챔버(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 증착챔버(30) 내부에 피증착물(40)이 위치되며, 상온의 온도로 유지된다. 증착챔버(30) 내로 공급된 파릴렌 가스는 상온의 조건에서 증착챔버(30) 내부에 균일하게 증착되면서 피증착물(40)의 표면에 증착된다.
그러나, 이러한 종래의 증착챔버는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 증착챔버(30) 내로 공급된 파릴렌 가스가 증착챔버(30) 내부에 균일하게 증착되므로, 증착이 되어야 하는 피증착물(40)과 증착될 필요가 없는 증착챔버(30)내 설비 부분에도 모두 증착되어 증착챔버(30)내 설비나 장치의 설치가 까다로운 문제점이 있다.
둘째, 증착챔버(30)내 설비나 장치에 파릴렌 가스가 과도하게 증착되게 되어 정상조건의 운전이 어려워지게 되면 증착된 파릴렌을 제거해야 하므로 설비교체 및 내부 청소 등의 잦은 유지관리가 필요하여, 이로 인해 양산에 필요한 연속공정에 적용이 어려워 양산성에 문제점이 있다.
셋째, 파릴렌 가스가 상온의 조건에서 피증착물(40)에 증착되므로, 증착속도가 매우 느리며, 다이머 상태의 파릴렌 가스의 충진량으로 박막두께를 추산할 수 밖에 없어 정확한 증착박막의 두께 제어가 어려운 문제점이 있다.
넷째, 설비 추가가 어려운 관계로, 많은 장비에서 별도의 밸브 등의 설치 없이 열분해로로부터 연속적으로 파릴렌 가스가 공급되므로 파릴렌의 낭비를 초래할 수 있다.
다섯째, 피증착물의 증착챔버 내 노출된 면 모든 면에 증착이 이루어지므로, 부품의 완성 후에 증착하는 후공정에만 적용 가능하며, 부품 소재 가공단계 등 부품 생산의 전공정에 적용하기는 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유기물질의 증착속도를 증가시키면서, 피증착물의 증착영역에만 선택적으로 증착되어 유기물질의 증착효율을 증가시켜 낭비를 줄이면서 유지보수 간격이 길어 양산성을 증가시킨 증착영역을 냉각하는 유기물질 화학시상 증착장비를 제공하는 것이 과제이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 증착이 이루어질 기체 상태의 유기물질이 유입되는 용기; 상기 용기의 내부에 구비되고, 상부에 피증착물이 위치되며, 위치된 피증착물에 상기 유기물질이 증착될 증착영역을 냉각시키는 냉각 고정유닛; 을 포함하고, 상기 냉각 고정유닛은, 피증착물이 고정되며, 외관을 이루는 냉각 베이스; 상기 냉각 베이스를 냉각하는 냉각매체가 유동하도록 상기 냉각베이스의 내부에 형성되는 냉각유로; 를 포함하며,상기 냉각 베이스는, 상기 냉각 베이스의 상기 피증착물이 위치되는 면의 가장자리를 따라 폐곡선(閉曲線)을 형성하도록 돌출형성된 댐; 상기 냉각 베이스의 상기 피증착물이 위치되는 면에 피증착물을 향해 돌출 형성되되, 복수개가 중앙에서부터 가장자리에 이르기까지 그 지름이 점점 증가하도록 배치되는 원형 패턴과 상기 원형 패턴을 가로지르며 중앙과 가장자리를 잇는 복수개의 방사형으로 형성되는 직선 패턴을 포함하여, 상기 피증착물이 휘어지지 않도록 하부에서 지지하면서 상기 피증착물과 상기 냉각 베이스와의 열전달을 원활하게 하는 패턴; 및 상기 냉각매체에 의해 냉각된 냉각 베이스의 냉열을 상기 피증착물에 전달하는 냉열전달매체를 상기 냉각 베이스와 피증착물의 사이로 안내하되, 상기 패턴의 상기 원형 패턴과 상기 직선 패턴에 의하여 방사형으로 형성되는 복수개의 구간 모두에 냉열전달매체를 안내할 수 있도록 상기 복수개의 구간 마다 배치되며 상기 냉각 베이스의 상면에 방사형으로 복수개가 배치되는 냉열전달매체 분사유로를 포함하는 유기물질 증착 챔버가 제공될 수 있다.
상기 냉각 고정유닛은, 피증착물이 고정되며, 외관을 이루는 냉각 베이스, 상기 냉각 베이스를 냉각하는 냉각매체가 유동하도록 상기 냉각베이스의 내부에 형성되는 냉각유로를 포함할 수 있다.
상기 냉각 베이스에는 상기 냉각매체에 의해 냉각된 냉각 베이스의 냉열을 상기 피증착물에 전달하는 냉열전달매체를 상기 냉각 베이스와 피증착물의 사이로 안내하는 냉열전달매체 분사유로가 더 형성될 수 있다.
상기 냉각 베이스의 상기 피증착물이 위치되는 면에, 상기 냉열전달매체 분사유로를 통해 분사된 냉열전달매체가 냉각 베이스의 외부로 세어나가는 것을 방지하기 위해 돌출형성된 댐이 형성될 수 있다.
상기 댐은 상기 냉각 베이스의 상기 피증착물이 위치되는 면에 폐곡선(閉曲線)을 형성하도록 돌출형성되며, 상기 냉열전달매체 분사유로는 상기 댐으로 둘러쌓인 내부에 형성될 수 있다.
상기 냉열전달매체는 헬륨(He)을 포함할 수 있다.
상기 냉각 베이스의 상기 피증착물이 위치되는 면에는, 분사된 열전달매체가 순환되도록 패턴이 형성될 수 있다.
상기 냉각 고정유닛은, 정전기의 힘을 이용해 피증착물을 고정하는 정전 척일 수 있다.
상기 냉각 고정유닛은, 정전기의 힘을 이용해, 글라스를 고정할 수 있는 인터디지테이티드 정전척(Interdigitated Electrostatic chuck)일 수 있다.
상기 용기에 유입되는 유기물질은 모노머 상태로 분해된 파릴렌 가스일 수 있다.
상기 용기의 내측면이 가열되도록 열을 가하는 적어도 하나 이상의 히터를 더 포함할 수 있다.
상기 용기에 증착이 이루어질 유기물질 가스가 공급되는 공급관을 개폐하는 밸브 상기 공급관 또는 밸브를 가열하는 밸브 히터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 증착영역을 냉각하는 유기물질 증착 챔버에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 피증착물이 냉각되므로, 챔버 내부의 파릴렌 가스 등의 유기물질이 상기 피증착물 표면에서 냉각되어 응결되므로 피증착물에 선택적으로 파릴렌의 증착이 가능하다.
둘째, 냉각 응결에 의해 증착되므로, 증착속도가 빠르다.
셋째, 냉각 응결에 의해 피증착물에만 냉각되며, 챔버 내 다른 부분에는 증착이 적게 이루어져, 챔버 내에 밸브 등의 부가장치를 설치할 수 있으며, 그에 따라 파릴렌 등의 유기물질의 소재의 소모가 적고, 챔버 내에 증착된 파릴렌의 제거 작업 주기가 길어지는 효과도 있다.
넷째, 기판의 냉각온도를 조절함으로써 증착속도 및 증착량을 조절할 수 있어 정교한 제어가 가능하다.
다섯째, 글래스 소재등의 고정이 가능한 인터디지테이티드 전극을 포함하는 정전척(Interdigitated Electrostatic chuck)을 사용함으로써, 글래스 소재도 적용이 가능하며, 웨이퍼나 글라스를 기판으로 사용하는 소자(device)의 공정에도 적용이 가능하다.
여섯째, 용기 및 배관, 밸브 등을 가열함으로써 증착이 더욱 적게 이루어지는 것이 가능하다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 종래의 파릴렌 증착 장비의 구성을 도시한 도면;
도 2는 도 1의 증착 챔버를 도시한 단면도;
도 3은 본 발명에 따른 냉각 방식으로 증착되는 파릴렌 증착 챔버의 일 형태를 도시한 단면도;
도 4는 도 3의 척을 도시한 단면도;
도 5는 도 4의 사시도;
도 6은 피증착물의 온도변화에 따른 증착율의 변화를 도시한 그래프;
도 7은 인터디지테이티드 정전척(Interdigitated Electrostatic chuck)의 상면을 도시한 도면;
도 8은 도 7의 인터디지테이티드 정전척에 전력이 인가되었을 때 작용하는 전기장을 도시한 도면 이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예의 증착영역을 냉각하는 유기물질 증착 챔버는 도 3에 도시된 바와 같이, 용기(100) 및 냉각 고정유닛(200)을 포함할 수 있다.
상기 용기(100)는 피증착물에 증착되어야 할 기체상태의 유기물질이 유입될 수 있다.
이를 위해서, 상기 용기(100)에는 기체상태의 유기물질이 유입되는 공급관(110)이 구비될 수 있다.
상기 유기물질로는 여러 가지 소재가 적용될 수 있으나, 본 발명은 파릴렌이 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
한편, 상기 용기(100)의 전에는 증착될 파릴렌 원료를 기화시키는 기화부(10) 및 기화된 파릴렌 원료를 증착가능한 상태로 분해하는 열분해로(20)가 연결될 수 있다.
상기 유기물질로 파릴렌을 사용하는 경우, 상기 파릴렌은 통상 N, C, D, VT4, AF4 가 있으며, 본 실시예에서는 내열성을 강화하기 위해 불소를 첨가한 VT4, AF4 를 사용하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 물론, 본 발명은 이에 한정된 것은 아니며, 다른 종류의 파릴렌을 사용하는 것도 가능하다.
상기 파릴렌 원료는, 상기 기화부(10)에서 가스상의 p-자일렌(para-xylene) 다이머(dimer)로 기화되고, 상기 열분해부(20)에서 모노머(monomer)로 열분해될 수 있다.
또는, 상기 파릴렌 원료는, 액상의 C8H4F4Br2로 구성되고, 상기 열분해부(20)에서 Br이 탈락되며 가스상으로 기화될 수 있다.
상기 가스상으로 기화되어 열분해된 파릴렌 가스(P)는 공급관(110)을 통해 용기(100)내부로 진입될 수 있다.
상기 용기(100)의 내부에는 피증착물(40)이 고정되는 냉각 고정유닛(200)이 구비되며, 상기 용기(100)는 그 내부에 상기 피증착물(40) 및 공급된 가스를 수용하는 공간을 형성할 수 있다.
그리고, 증착이 완료된 후, 상기 용기(100) 내부의 파릴렌 가스(P)를 배출하는 배출관(150) 및 파릴렌 가스(P)의 배출 및 용기 내부의 진공을 형성하기 위한 진공펌프(170)등이 구비될 수 있다.
또한, 상기 배출관(150)에는 배출되는 가스 중에 포함된 파릴렌을 선별하기 위하여, 배출되는 가스를 냉각하여 파릴렌 입자를 응축시켜 파릴렌의 대기중 방출을 방지하는 콜드 트랩(160)이 구비될 수 있다.
상기 냉각 고정유닛(200)은 상기 용기(100)의 내부에 구비되며, 상기 피증착물(40)이 놓여져 위치될 수 있다.
그리고, 상기 냉각 고정유닛(200)은 위치된 피증착물의 유기물질(파릴렌)이 증착될 증착영역을 냉각시킬 수 있다.
일반적으로 증착은 증착면의 온도가 낮을수록 증착속도가 빨라지는데, 본 발명은 상기 냉각 고정유닛(200)이 상기 피증착물의 유기물질이 증착될 영역일 증착영역을 냉각시켜 증착영역에 파릴렌이 증착되는 속도를 현저하게 상승시킬 수 있으며, 증착영역에만 파릴렌이 선택적으로 증착되도록 할 수 있다.
상기와 같은 냉각 고정유닛(200)은 스테이지나 일반의 평판형태 등 다양한 방식이 적용될 수 있으나, 본 실시예에서는 척인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 특히, 본 실시예에서는 정전기력으로 피증착물을 고정하는 정전척(Electrostatic Chuck)일 수 있다.
정전척의 경우 정전기력으로 피증착물에 강하게 척력을 작용시켜 고정하므로 피증착물이 정전척의 상면에 강하게 밀착되어 파릴렌 등의 증착되어야 할 유기물질의 침투가 방지될 수도 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 고정유닛(200)은 냉각 베이스(202)와 냉각유로(210) 및 냉열전달매체 분사유로(220)를 포함할 수 있다.
상기 냉각 베이스(202)는 상기 피증착물(40)이 일면에 위치되어 고정되며, 외관을 이룰 수 있다. 상기 냉각 베이스(202)는 열전도율이 우수한 알루미늄 등의 금속재질로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정된 것은 아니다.
한편, 상기 냉각 베이스(202)의 내부에 냉각유로(210)가 형성될 수 있다. 상기 냉각유로(210)에는 냉각매체가 흘러 상기 냉각 베이스(202)를 냉각시킬 수 있다.
즉, 냉각유로(210)에 흐르는 냉각매체를 통해 상기 냉각 베이스(202)가 냉각되며, 상기 냉각된 냉각 베이스(202)와 연접된 피증착물(40)이 전도에 의해 냉각될 수 있다.
한편, 상기 냉각매체가 순환되면서 흡수한 열을 방열하도록 상기 냉각유로(210)는 냉각사이클(미도시)과 결합될 수 있다.
이 때, 상기 용기(100) 내부가 진공으로 형성되므로, 보다 효율적인 열전달을 위하여 상기 냉각 베이스(202)와 피증착물(40)의 사이에 냉열전달매체(T)가 공급될 수 있다.
상기 냉열전달매체(T)는 상기 냉각 베이스(202)와 피증착물(40) 간에 보다 원할한 열전달이 일어나도록 상기 피증착물(40)과 냉각 베이스(202)의 상면에 사이에 분사될 수 있다.
이를 위하여, 상기 척(200)에는 상기 냉열전달매체(T)를 분사하는 냉열전달매체 분사유로(220)가 복수개소 상기 냉각 베이스(202)의 상면까지 관통 형성될 수 있다.
여기서, 상기 냉열전달매체(T)는 헬륨이나 질소등의 비활성이며, 열전달성이 좋은 기체를 사용할 수 있다.
물론, 상기 냉열전달매체 분사유로(220)에는 냉열전달매체(T)를 공급하는 열전달매체 공급관(미도시) 등이 결합될 수 있으며, 상기 열전달매체 공급관(미도시)은 열전달매체(T)가 저장된 저장소(미도시)와 연결될 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 베이스(202)의 상면에는 공급된 냉열전달매체(T)가 냉각 베이스(202)외부로 넘쳐 흐르지 않도록 그 상면의 테두리에 댐(230)이 돌출 형성될 수 있다.
이 때, 상기 댐(230)의 돌출길이는 매우 작게 형성될 수 있으나, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 상기 댐(230)의 길이를 보다 과장하여 도시하였다.
따라서, 상기 냉각 베이스(202)의 상면에 돌출된 댐(230)에 피증착물(40)이 연접되며, 상기 냉열전달매체 분사유로가 형성된 냉각 베이스(202)의 상면과 상기 피증착물(40)과의 사이에는 상기 냉열전달매체 분사유로(220)을 통해 분출된 냉열전달매체(T)가 고이는 공간이 형성될 수 있다.
따라서, 상기 냉열전달매체(T)가 상기 피증착물(40)과 냉각 베이스(202)의 열전달이 원할하게 일어나도록 하여 상기 피증착물(40)의 냉각이 보다 원할하게 일어날 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 피증착물(40)이 위치되는 냉각 베이스(202)의 상면에는 상기 냉열전달매체(T)의 순환이 보다 원할하게 일어나도록 패턴(225)이 여러 방향으로 형성될 수 있다.
상기 패턴(225)는 상기 피증착물(40) 측으로 돌출 형성되어 상기 피증착물(40)이 중력에 의해 휘어지지 않도록 지지하면서, 상기 피증착물(40)과 냉각 베이스(202)와의 열을 전달하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 패턴(225)는 상기 냉열전달매체(T)가 상기 냉각 베이스(202)의 상면에 고르게 분포되도록 할 수도 있다.
이 때, 상기 댐(230)은 반드시 상기 냉각 베이스(202)의 상면 테두리에 형성될 필요는 없으며, 상기 냉각 베이스(202)의 상면의 임의의 위치에 폐곡선(閉曲線)을 형성하도록 형성될 수 있다.
폐곡선(閉曲線)이란, 다각형, 원, 타원 등과 같이 직선이나 곡선 위에 한 점을 찍었을 때, 시작점과 끝점이 같은 닫힌 도형의 형태를 뜻할 수 있다.
상기와 같이, 상기 댐(230)이 냉각 베이스(202)의 상면의 임의의 위치에 형성되면, 그 위치 및 형상에 따라 상기 냉각 베이스(200)에 고정된 피증착물(40)의 특정부위를 집중적으로 냉각할 수 있다.
따라서, 상기 댐(230)의 형태를 임의의 형태로 형성할 수 있어 상기 댐(230)의 형상에 따라 피증착물(40) 전체를 증착할 수도 있으며, 또는 피증착물(40)의 특정부위에 집중적으로 파릴렌을 증착할 수도 있다.
이 때, 상기 피증착물(40)은 -35도 내지 -45도 정도까지 냉각될 수 있는데, 도 6에 도시된 바와 같이, 온도가 낮을수록 증착율이 현저하게 상승됨을 알 수 있다.
도 6은 피증착물의 온도 변화에 따른 증착율의 변화를 도시한 그래프로서, 영하 45도일때를 기준으로 온도가 상승할수록 증착율이 어떻게 변하는지를 도시한 그래프이다.
도 6에 따르면, 피증착물의 온도가 영하 45도일 때 대비 하여, 상온인 20도 부근에서는 5%미만의 증착율을 나타내는 것을 알 수 있다.
본 실시예에 에서는 상기 피증착물(40)이 영하 10도정도로 냉각되도록 상기 냉각 베이스(202)가 상기 피증착물(40)을 냉각할 수 있다.
물론, 상기 피증착물(40)의 냉각온도는 실시자의 필요에 따라 다르게 형성할 수 있다.
이에 비하여 상기 용기(100)의 내부는 별도 냉각이 이루어지지 않는 상온의 상태이므로, 냉각이 이루어지는 상기 피증착물(40)에 비해서 파릴렌(P)의 증착이 현저하게 느리게 일어날 수 있다.
물론, 상기 용기(100) 및 용기(100) 내 다른 구성요소, 그리고 피증착물(40)의 증착영역외의 부분을 가열하여 상온보다 더 높은 온도를 유지한다면, 파릴렌(P)의 증착이 더 안 이루어질 수도 있을 것이다.
따라서, 용기(100)의 내부에 증착이 많이 일어나기 전에 상기 피증착물(40)의 증착이 종료될 수 있어 피증착물(40)의 증착속도를 빠르게 증가시킴과 동시에 용기(100)내 피증착물(40)이 아닌 다른 부위의 증착을 방지할 수 있다.
한편, 상기 냉각 고정유닛(200)이 대전 방식을 이용하여 상기 피증착물을 정전기력으로 고정하는 정전척일 경우, 상기 피증착물(40)이 냉각 베이스(202)의 상면 측을 향하여 끌어당겨져 보다 강하게 밀착될 수 있어, 상기 피증착물(40)과 냉각 베이스(202)와의 열전도가 보다 원할하게 일어날 수 있으며, 상기 냉열전달매체(T)가 누설되지 않을 수 있다.
따라서, 상기 냉각 베이스(202)에 고정된 피증착물(40)이 냉각되므로, 상기 용기(100) 내부에 충진된 파릴렌 가스(P) 등의 유기물질 중 상기 피증착물(40) 주위의 파릴렌 가스(P)가 집중적으로 응결되어 상기 피증착물(40)의 표면에 집중적으로 증착이 이루어질 수 있다.
한편, 상기 냉각 고정유닛은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 인터디지테이티드 전극을 포함하는 정전척(Interdigitated Electrostatic Chuck : 300)일 수 있다.
상기 인터디지테이티드 전극을 포함하는 정전척(300)은 도 7에 도시된 바와 같이, 냉각 베이스(302)의 표면에 하부절연층(304)이 형성되고, 그 상면에 상부유전층(306)이 형성될 수 있다. 상기 하부절연층(304)과 상부유전층(306)은 Al2O3 재질일 수 있다.
상기 하부절연층(304)과 상부유전층(306)의 사이에 전극층(310)이 형성될 수 있는데, 상기 전극층(310)은 양의 전극(312)과 음의 전극(314)이 교번되게 복수개 배치되어 형성될 수 있다.
상기와 같은 인터디지테이티드 정전척(300)의 정전기력은 도 8에 도시된 바와 같이, 유전체의 분극의 힘과 전기장의 힘의 합으로 이루어지며, 사용되는 피증착물(40)의 특성과 유전체의 특성에 따라 힘이 결정된다. 이러한 인터디지테이티드 정전척(300)은 상기 전극의 모서리에서 강한 전기장(e)이 발생되며, 흡착 방식에 따라 크게 쿨롱력과 존슨-라벡력으로 구별되며 필요조건에 따라 적절하게 사용할 수 있다.
이러한 정전척은, 웨이퍼 뿐만 아니라 글래스와 같은 부도체 소재의 피증착물도 고정이 가능하여, 보다 다양한 소재의 증착 대상물을 고정할 수 있다.
이러한 정전척은, 냉각 베이스(202)의 위에 글래스 소재 등의 피증착물(40)을 위치시킨후, 냉각 고정유닛에 전압을 인가 한다. 그러면 인가된 전압에 의해 냉각 고정유닛(200)의 유전체의 분극의 힘과 전기장의 힘이 발생하여 글래스 소재의 피증착물(40)을 고정할 수 있다.
그리고, 고정된 상태의 피증착물(40)에 파릴렌 등의 유기물질을 성막할 수 있다. 성박시 발생하는 응력에 의해 글래스 소재의 피증착물(40)이 휠 수 있는데, 이러한 휨은 정전척이 보정해 줄 수 있다.
그리고, 성막 완료후에 전원을 OFF 하기 전에 역전압을 수초 짧게 인가한 뒤에 글래스 소재의 피증착물을 탈거할 수 있다.
따라서, 상기와 같이, 냉각 고정유닛(200)으로서, 인터디지테이티드 전극을 포함하는 정전척(Interdigitated Electrostatic Chuck: 300) 등의 정전척을 적용할 경우, 다양한 소재의 증착 대상물에 적용할 수 있어, 완성된 부품에 증착하는 후공정 뿐만 아니라 웨이퍼나 글래스 등의 부도체 소재의 기판을 사용하는 부품의 공정에도 증착할 수 있어 적용분야가 확대될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 용기(100) 내의 파릴렌 증착을 방지하기 위하여, 상기 용기(100)를 가열하는 히터(140)가 구비될 수 있다.
상기 히터(140)는 용기(100)의 외측 표면에 1개소 이상 구비되어 상기 용기를 가열함으로써, 용기(100) 내 파릴렌의 응결을 방지하여 증착을 방지할 수 있다.
따라서, 용기(100) 내에 파릴렌 증착을 방지할 수 있어, 용기(100)에 밸브 등의 부가설비나 장치를 설치하기 용이하며, 용기(100) 내 파릴렌 제거 작업 주기가 길어질 수 있다.
이러한 히터(140)는 면상 발열체 등으로서 상기 용기(100)의 복수개소에 부착되어 구비될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 용기에 파릴렌 가스가 공급되는 공급관(110)이 구비되는데, 상기 공급관(110)을 개폐하는 밸브(120)가 구비되며, 상기 공급관(110) 및 밸브(120)에 파릴렌(P)의 증착을 방지하도록 상기 공급관(110) 및 밸브(120)를 가열하는 밸브히터(130)가 구비될 수 있다.
물론, 상기 배출관(150)에도 필요에 따라 밸브 및 밸브히터가 구비될 수도 있다.
따라서, 밸브(120)에 파릴렌의 증착을 방지할 수 있어, 밸브(120)의 구비가 가능하여, 용기에 공급되는 파릴렌 가스의 단속이 가능하여 파릴렌 가스의 낭비를 막을 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100: 용기 110: 공급관
120: 밸브 130: 밸브히터
140: 히터 150: 배출관
160: 콜드 트랩 170: 펌프
200: 냉각 고정유닛 202: 냉각 베이스
210: 냉각유로 220: 냉열전달매체 분사유로
230: 댐 300: 인터디지테이티드 정전척
302: 냉각 베이스 304: 하부 절연층
306: 상부 유전층 310: 전극층
P: 파릴렌 T: 열전달매체

Claims (13)

  1. 증착이 이루어질 기체 상태의 유기물질이 유입되는 용기;
    상기 용기의 내부에 구비되고, 상부에 피증착물이 위치되며, 위치된 피증착물에 상기 유기물질이 증착될 증착영역을 냉각시키는 냉각 고정유닛;
    을 포함하고,
    상기 냉각 고정유닛은,
    피증착물이 고정되며, 외관을 이루는 냉각 베이스;
    상기 냉각 베이스를 냉각하는 냉각매체가 유동하도록 상기 냉각베이스의 내부에 형성되는 냉각유로;
    를 포함하며,
    상기 냉각 베이스는,
    상기 냉각 베이스의 상기 피증착물이 위치되는 면의 가장자리를 따라 폐곡선(閉曲線)을 형성하도록 돌출형성된 댐;
    상기 냉각 베이스의 상기 피증착물이 위치되는 면에 피증착물을 향해 돌출 형성되되, 복수개가 중앙에서부터 가장자리에 이르기까지 그 지름이 점점 증가하도록 배치되는 원형 패턴과 상기 원형 패턴을 가로지르며 중앙과 가장자리를 잇는 복수개의 방사형으로 형성되는 직선 패턴을 포함하여, 상기 피증착물이 휘어지지 않도록 하부에서 지지하면서 상기 피증착물과 상기 냉각 베이스와의 열전달을 원활하게 하는 패턴; 및
    상기 냉각매체에 의해 냉각된 냉각 베이스의 냉열을 상기 피증착물에 전달하는 냉열전달매체를 상기 냉각 베이스와 피증착물의 사이로 안내하되, 상기 패턴의 상기 원형 패턴과 상기 직선 패턴에 의하여 방사형으로 형성되는 복수개의 구간 모두에 냉열전달매체를 안내할 수 있도록 상기 복수개의 구간 마다 배치되며 상기 냉각 베이스의 상면에 방사형으로 복수개가 배치되는 냉열전달매체 분사유로
    를 포함하는 유기물질 증착 챔버.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉열전달매체는 헬륨(He) 또는 질소(N)을 포함하는 유기물질 증착 챔버.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 용기에 유입되는 유기물질은 모노머 상태로 분해된 파릴렌 가스인 유기물질 증착 챔버.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 파릴렌은 N, C, D, VT4, AF4 중 어느 하나인 유기물질 증착 챔버.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 용기의 내측면이 가열되도록 열을 가하는 적어도 하나 이상의 히터를 더 포함하는 유기물질 증착 챔버
  13. 제1항에 있어서,
    상기 용기에 증착이 이루어질 유기물질 가스가 공급되는 공급관을 개폐하는 밸브;
    상기 공급관 또는 밸브를 가열하는 밸브 히터;
    를 더 포함하는 유기물질 증착 챔버
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