KR20100071658A - 박막 증착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로, 기판이 안치된 이송 트레이를 전후 방향으로 수평하게 이동시키는 제 1 이송부와, 상기 제 1 이송부의 대향하는 영역에 마련된 적어도 2개의 타겟부 및 상기 적어도 2개의 타겟부 사이에 마련된 배기부를 포함하는 공정 챔버를 포함하는 박막 증착 장치를 제공한다.

이와 같이 본 발명은 기판이 안치된 이송 트레이를 이송부를 통해 챔버 내측에서 수평 방향으로 이동시켜 기판의 처짐을 방지할 수 있으며, 대면적의 기판 상에 균일한 박막을 증착할 수 있다.

스퍼터링, 타겟, 기판 이송, 이송 트레이, 가열, 버퍼, 박막

Description

박막 증착 장치{APPARATUS FOR DEPOSITING THIN FILM}

본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로, 기판을 처짐을 방지하고, 스퍼터링을 통해 이동하는 기판에 서로 다른 박막을 동시에 증착할 수 있는 박막 증착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 솔라 셀(Solar Cell) 소자 제작을 위한 금속층 제작을 위해 스퍼터링 장치가 사용된다.

이러한 스퍼터 장치는 챔버 내에 기판을 위치시키고, 기판의 대향하는 위치에 타겟을 배치한다. 이어서, 타겟에 이온 또는 중성 입자를 조사하여 타겟의 원자가 튀어 나오게 한다. 튀어 나온 원자가 기판에 부착되어 성막된다.

종래의 스퍼터 장치는 수직 타입(Vertical Type)을 사용하였다. 즉, 챔버의 측면에 타겟을 배치하고, 이에 대응하는 기판을 수직한 방향으로 배치하여 사용하였다. 그러나 이경우 기판의 처점이 발생하고, 기판을 수직하게 세우기 위한 장치구성이 복잡한 단점이 있었다.

또한, 기판의 사이즈가 증대됨으로 인해 성막되는 금속박막의 균일도가 떨어지는 단점이 있었다. 즉, 타겟의 바로 하측 영역의 박막 두께게 다른 영역에 비하여 더 두꺼워지는 문제가 발생하였다.

최근에는 타겟 또는 기판을 이동시켜 박막 균일도를 향상시키고자 하였다. 하지만, 이를 적용하기 위해서는 종래의 수직 타입의 장치에서 기판 또는 타겟을 상하로 수직하게 이동시켜야 한다. 그러나 기판의 사이즈 증대에 따른 기판 무게의 증가로 인해 기판을 상하로 수직하게 이동시키기 위한 장치 구성이 복잡해진다. 또한, 기판의 무게 증대로 인해 기판의 처짐 현상이 더욱 심화되는 문제가 발생하였다.

상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 기판을 수평하게 이동시켜 기판에 성막되는 박막의 균일도를 향상시키고 기판의 처짐 현상을 방지할 수 있으며, 일 챔버 내에 다수의 타겟을 두어 다층 박막을 단일 챔버 내에서 증착할 수 있는 박막 증착 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 기판이 안치된 이송 트레이를 전후 방향으로 수평하게 이동시키는 제 1 이송부와, 상기 제 1 이송부의 대향하는 영역에 마련된 적어도 2개의 타겟부 및 상기 적어도 2개의 타겟부 사이에 마련된 배기부를 포함하는 공정 챔버를 포함하는 박막 증착 장치를 제공한다.

상기 공정 챔버에 접속되고 외부로 부터 제공된 상기 이송 트레이를 상기 공정 챔버에 제공하고, 상기 공정 챔버로 부터 상기 이송 트레이를 제공 받아 이를 외부로 배출하는 출입 챔버 및 상기 공정 챔버에 접속되어 공정 챔버로 부터 제공된 상기 이송 트레이를 잠시 저장하고 이를 다시 상기 공정 챔버에 제공하는 버퍼 챔버를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 출입 챔버는 상기 이송 트레이를 전후 방향으로 수평하게 이동시키는 제 2 이송부와, 상기 이송 트레이 상의 상기 기판을 가열하는 가열 수단을 포함하고, 상기 제 2 이송부로 컨베이어를 사용하는 것이 효과적이다.

상기 버퍼 챔버는 상기 이송 트레이를 전후 방향으로 수평하게 이동시키는 제 3 이송부를 구비하고, 상기 제 3 이송부로 컨베이어를 사용하는 것이 효과적이다.

상기 공정 챔버는 상기 출입 챔버 인접 영역에 위치한 제 1 타겟부와, 상기 버퍼 챔버 인접 영역에 위치한 제 2 타겟부를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 타겟부는 각기 제 1 및 제 2 타겟과, 이온 및 중성 입자 생성을 위한 스퍼터 전원을 제공하는 제 1 및 제 2 전원부를 구비하는 것이 가능하다.

상기 제 1 및 제 2 타겟으로 Al, Nd, Ag, Ti, Ta, Mo, Cr, Mo, W 및 Cu 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 제 1 타겟과 상기 제 2 타겟으로 서로 다른 물질을 사용하는 것이 효과적이다.

상기 제 1 및 제 2 타겟부의 사이 공간에 상기 배기부가 마련되고, 상기 제 1 및 제 2 타겟부의 양 측면 영역에 제 1 및 제 2 배기부가 마련될 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 타겟부와 상기 배기부 사이 공간에 마련된 분리판을 더 구비할 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 타겟부 사이 공간에 중앙 분리판이 마련되고 상기 중앙 분리판과 상기 제 1 및 제 2 타겟부 사이에 배기부가 마련될 수 있다.

상기 제 1 이송부로 컨베이어를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 각기 타겟부를 포함하여 이동하는 기판에 박막을 형성하는 적어도 2개의 증착 영역과, 상기 적어도 2개의 증착 영역을 분리하는 적어도 한개의 배기 영역을 갖는 공정 챔버를 포함하는 박막 증착 장치를 제공한다.

상기 공정 챔버는 상기 증착 영역과 분리 영역을 관통하여 상기 기판을 전후 방향으로 수평하게 이동시키는 이송부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 증착 영역 내의 상기 타겟부는 각기 서로 다른 타겟을 갖는 것이 효과적이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 기판이 안치된 이송 트레이를 이송부를 통해 챔버 내측에서 수평 방향으로 이동시켜 기판의 처짐을 방지할 수 있으며, 대면적의 기판 상에 균일한 박막을 증착할 수 있다.

또한, 본 발명은 다수의 타겟을 챔버 내에 위치하여 이동하는 기판 전면에 다층박막을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 타겟의 사이 공간에 배기부를 설치하여 서로 다른 타겟에 의한 오염을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 다수의 타겟을 사용하고, 기판을 전후 방향으로 수평하게 이동시킴으로 인해 다양한 증착 방법을 통해 기판 상에 한층 이상의 박막을 증착할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 개념도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 박막 증착 장치는 기판(11)이 출입하는 출입 챔버(100)와, 적어도 하나의 타겟()을 통해 이동하는 기판(11)에 적어도 하나의 금속 박막을 증착하는 공정 챔버(200)와, 상기 공정 챔버(200) 일측에 마련된 버퍼 챔버(300)를 구비한다.

본 실시예의 기판(11)은 출입 챔버(100)로 로딩된다. 이후, 공정 챔버(200)를 거쳐 버퍼 챔버(300)까지 수평 방향으로 이동하고, 버퍼 챔버(300) 및 공정 챔버(200)를 거쳐 다시 출입 챔버(100)로 이동한다. 이후, 출입 챔버(100)를 통해 언 로딩된다. 여기서, 기판(11)이 공정 챔버(200)의 타겟() 하측영역을 이동함으로 인해 기판(11) 상측 전면에 금속 박막이 성막된다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 기판(11)은 이송 트레이(10)에 안치되어 수평 방향(즉, 출입 챔버(100)의 바닥면에 대해 수평 방향)으로 이동한다. 이와 같은 이송 트레이(10)를 통해 기판(11)이 박막 증착 장치 내측에서 안정적으로 이동할 수 있다. 여기서, 이송 트레이(10) 내측에는 적어도 하나 이상의 기판(11)이 안치될 수 있다. 이를 통해 다수의 기판(11) 전면에 금속 박막을 형성할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 박막 증착 장치를 통해 반도체 소자, 액정 표시 소자 및 태양 전지(즉, 솔라셀 소자) 제조를 위한 금속 박막을 기판(11) 상에 형성할 수 있다. 따라서, 상기 기판(11)으로 반도체 기판 뿐만 아니라 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 물론 기판(11)으로 가요성 기판을 사용할 수도 있다. 그리고, 기판(11)이 이송 트레이(10)에 의해 이송하기 때문에 상기 기판(11)은 다양한 형상의 기판이 가능하다.

그리고, 도시되지 않았지만, 이송 트레이(10)에 기판(11)을 장착하기 위한 별도의 장착 수단이 상기 출입 챔버(100) 외측에 마련될 수 있다. 물론 출입 챔버(100)는 별도의 이송 챔버(미도시)에 접속되어 기판(11)을 제공 받을 수 있다.

출입 챔버(100)는 기판(11)을 로딩하고, 언로딩한다.

출입 챔버(100)는 기판(11)이 안치된 이송 트레이(10)를 수평 방향으로 이동시키는 출입 이송부(110)를 구비한다. 이를 통해 출입 챔버(100)는 제공 받은 기 판(11)을 공정 챔버(200)로 이동시키고, 공정 챔버(200)로부터 제공되는 기판(11)을 외부로 배출한다. 출입 이송부(110)로 컨베이어를 사용하는 것이 효과적이다.

출입 이송부(110)는 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전하는 복수의 롤러(111)와, 상기 롤러(111)에 의해 이동하여 이송 트레이(10)를 이동시키는 회전 벨트(112)를 구비한다. 회전 벨트(112)는 무한괘도 형태로 롤러(111)에 의해 회전한다. 이때, 롤러(111)가 시계 방향으로 회전하는 경우 회전 벨트(112)는 이송 트레이(10)를 공정 챔버(200)로 이동킨다. 그리고, 롤러(111)가 반 시계 방향으로 회전하는 경우 회전 벨트(112)는 공정 챔버(200)로부터 이송 트레이(10)를 인계 받아 외부로 배출한다. 회전 벨트(112)의 폭은 이송 트레이(10)의 폭과 같거나 큰 것이 효과적이다. 이를 통해 이송 트레이(10)의 바닥면이 회전 벨트(112)에 밀착될 수 있다. 이로인해 이송 트레이(10)가 수평 방향으로 이동할 수 있게 된다.

그리고, 출입 챔버(100)는 기판(11)을 가열하는 가열 수단(120)을 구비한다. 이를 통해 출입 챔버(100)로 로딩된 기판(11)을 공정 온도까지 가열한다.

가열 수단(120)으로 광학식 가열 수단 또는 전기식 가열 수단을 사용할 수 있다. 도 2에서는 출입 챔버(100) 상측 즉, 출입 이송부(110)의 대향하는 위치에 가열 수단(120)이 마련되었다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 가열 수단(120)이 출입 챔버(100)의 측면 및 바닥면 영역에 위치할 수 있다. 도면에서와 같이 가열 수단(120)이 기판(11) 상측에 위치하는 것이 효과적이다. 이를 통해 출입 이송부(110)의 회전 벨트(112)가 과도하게 가열 되는 것을 억제할 수 있다.

이와 같이 출입 챔버(100)는 기판(11)의 출입을 관리하고, 기판(11)을 프리 히팅 시킨다. 이때, 상기 출입 챔버(100)의 일측에 공정 챔버(200)가 연통 결합된다. 이때, 공정 챔버(200)와 출입 챔버(100)는 별도의 밸브를 통해

공정 챔버(200)는 출입 챔버(100)로부터 제공 받은 이송 트레이(10)를 전후 방향으로 이동시켜 이송 트레이(10) 내측 기판(11)에 스퍼터링을 통해 박막을 형성한다.

공정 챔버(200)는 기판(11)이 안치된 이송 트레이(10)를 전후 방향으로 수평하게 이동시키는 공정 이송부(210)와, 공정 이송부(210)의 양 가장자리에 대응하는 상측 영역에 마련된 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)와, 상기 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230) 사이에 마련된 배기부(240)를 포함한다.

공정 이송부(210)로 컨베이어를 사용할 수 있다. 이러한 공정 이송부(210)는 회전하는 복수의 공정 롤러(211)와, 상기 공정 롤러(211)에 의해 이동하여 상기 이송 트레이(10)를 전후방향으로 수평하게 이동시키는 공정용 회전 벨트(212)를 구비한다.

이와 같은 공정 이송부(210)를 통해 기판(11)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있으며, 기판(11)의 사이즈가 커지더라도 자중에 의한 처짐을 방지할 수 있다. 즉, 공정 이송부(210)가 기판(11)의 하측면을 지지하도록 배치되어 있다. 따라서, 공정 이송부(210)가 기판(11)의 하측면을 안정적으로 지지함으로 인해 기판(11)의 처짐을 방지할 수 있다. 단순 구조 즉, 공정 롤러(211)와 회전 벨트(212)로 구성된 공정 이송부(210)를 통해 대면적의 기판(11) 또는 다수의 기판(11)이 안치된 이송 트레이(10)를 전후 방향으로 이동시킬 수 있다.

이와 같이 본 실시예의 공정 이송부(210)는 기판(11)의 하측면을 받치면서 이을 이동시기키 때문에 하중에 의한 처짐을 방지할 수 있고, 단순 구조의 공정 이송부(210)를 통해 장비의 제작 단가를 줄일 수 있다. 또한, 장비의 유지 보수 작업 시간을 단축시켜 생산성을 증대시킬 수 있다. 또한, 기판(11)의 사이즈가 증대하여 그 무게가 증가하더라도 안정적으로 기판을 지지하고 자유롭게 이동시킬 수 있다.

여기서, 공정 챔버(200)는 대략 직사각형의 통 형상으로 제작된다. 즉, 공정 챔버(200)는 대략 4 측벽면과 상부벽과 바닥면을 구비한다. 이때, 공정 챔버(200)의 장축 방향으로 공정 이송부(210)가 배치된다. 물론 공정 이송부(210)는 공정 챔버(200)의 바닥면에 인접 배치된다. 그리고, 공정 챔버(210)의 장축 방향 양측에는 각기 출입 챔버(100)와 버퍼 챔버(300)가 위치한다. 즉, 출입 챔버(100)와 버퍼 챔버(300)는 공정 챔버(200)의 대향하는 두 측벽면에 각기 인접 배치된다.

제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)는 공정 챔버(200)의 상부벽에 인접 배치된다. 제 1 타겟부(220)는 출입 챔버(100)가 인접한 가장자리 영역에 배치되고, 제 2 타겟부(230)는 버퍼 챔버(300)가 인접한 가장자리 영역에 배치된다.

제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)는 공정 챔버(200)의 장축 방향에 따른 단면으로 절단할 경우 단면의 양 가장자리 영역에 위치하는 것이 효과적이다.

본 실시예에서는 상기 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)를 통해 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230) 하측을 지나는 기판(11) 상에 박막을 형성한다. 여기서, 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)를 통해 서로 다른 박막을 각기 증착할 수 있다. 물론 서로 동일 박막을 빠른시간내에 두껍게 증착시킬 수도 있다.

여기서, 종래의 경우, 기판(11)의 사이즈가 작기 때문에 타겟의 사이즈 또한이에 맞는 크기로 제작하였다. 하지만, 기판(11)의 사이즈가 커지거나 또는 다수의 기판(11)을 동시에 작업하기 위해서는 타겟의 사이즈가 증가하여야 한다. 하지만, 타겟의 사이즈를 일정 크기 이상 크게 하는데는 큰 어려움이 있고, 또한, 크게 하더라도 박막 균일도가 떨어지는 문제가 발생하였다. 이에 따라 본 실시예에서는 타겟을 기판(11)에 비하여 작은 크기로 제작하는 대신 기판(11)을 이동시켜 기판(11) 전면에 균일한 박막을 증착하도록 하였다.

이는 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230) 하측 영역에서의 박막 증착율이 가장높고 그 주변 영역에서는 박막 증착율이 급격하게 떨어지기 때문이다. 따라서, 기판(11)을 일정한 속도로 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)의 하측 영역을 지나도록 하여 균일 두께의 박막을 형성할 수 있게 된다.

상술한 제 1 타겟부(220)는 제 1 타겟(221)과, 상기 제 1 타겟(221)을 지지하는 지지판(222)과, 상기 지지판(222)을 통해 스퍼터 전원을 제공하는 제 1 전원부(223)를 구비한다.

제 1 타겟(221)으로 금속성의 물질을 사용한다. 제 1 타겟(221)으로 Al, Nd, Ag, Ti, Ta, Mo, Cr, Mo, W 및 Cu 중 적어도 어느 하나를 사용한다. 이를 통해 기판(11) 상에 상기 물질에 해당하는 박막을 증착할 수 있다.

지지판(222)은 공정 챔버(200)의 상부벽(즉, 챔버 리드)에 결합되어 제 1 타겟(221)을 지지 고정시킨다. 그리고, 지지판(222)은 플라즈마 발생을 위한 전극판으로 사용될 수 있다.

제 1 전원부(223)는 제 1 타겟(221) 하측 영역에 플라즈마 발생을 위한 전원을 제공한다. 물론 도시되지 않았지만, 상기 제 1 타겟(221) 하측 영역에 플라즈마 생성을 위한 가스를 공급하는 가스 공급 수단이 더 마련된다. 이때, 상기 제 1 전원부(223)는 RF 또는 DC 전원을 제공하여 제 1 타겟(221) 바로 아래에 플라즈마를 발생시킨다. 이와 같이 발생된 플라즈마의 이온 또는 중성 입자가 제 1 타겟(221) 표면을 때려 제 1 타겟(221)의 고체 원자(또는 타겟 원자)를 분리시킨다. 이와 같이 제 1 타겟(221)에서 떨어져 나온 고체 원자는 그 하측을 이동하는 기판(11) 상에 부착되어 성막된다. 예를 들어 상기 제 1 타겟(221)으로 Al을 사용하는 경우, 제 1 타겟(221) 하측을 지나는 기판(11) 상에는 Al막이 형성된다.

제 2 타겟부(230) 또한 제 1 타겟부(220)와 유사한 구성을 갖는다.

제 2 타겟부(230)는 제 2 타겟(231)과, 상기 제 2 타겟(231)을 지지하는 지지판(232)과, 상기 지지판(232)을 통해 스퍼터 전원을 제공하는 제 2 전원부(233)를 구비한다.

여기서, 제 2 타겟(231)은 Al, Nd, Ag, Ti, Ta, Mo, Cr, Mo, W 및 Cu 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 이를 통해 제 2 타겟(231) 하측을 지나는 기판(11) 상에 상기 물질중 하나의 금속 물질막을 형성할 수 있다.

본 실시예에서는 상기 제 1 타겟(221)과 제 2 타겟(231)을 서로 다른 물질을 사용할 수 있다. 이를 통해 공정 챔버(200) 내측을 지나는 기판(11) 상에 서로 다른 박막을 동시에 증착할 수 있다. 예를 들어 제 1 타겟(221)으로 Al을 사용하고, 제 2 타겟(231)으로 Ag를 사용하는 경우, 기판(11)에 Al막과 Ag막을 적층 형성할 수 있다.

더욱이 본 실시예에서는 제 1 타겟부(220)와 제 2 타겟부(230) 사이에 배기부(240)를 두어 기판(11)에 순차적으로 형성되는 두 박막의 막질이 변화하는 것을 방지할 수 있다.

배기부(240)는 제 1 타겟(221)과 제 2 타겟(231) 사이에 마련된 흡입부(241)와, 상기 흡입부(241)에 연통된 배기 펌프(242)를 구비한다. 흡입부(241)는 도시되지 않았지만, 복수의 배기홀을 구비한다.

이와 같이 본 실시예에서는 상기 배기부(240)를 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230) 사이에 배치시켜 이들의 타겟 원자들이 서로 다른 영역에 영향을 주는 것을 막을 수 있다.

즉, 상술한 바와 같이 본 실시예의 공정 챔버(200)는 제 1 타겟부(220)에 의해 제 1 박막이 형성되는 제 1 증착 영역과, 제 2 타겟부(230)에 의해 제 2 박막이 형성되는 제 2 증착 영역을 구비한다. 그리고, 제 1 및 제 2 증착 영역 사이에는 이 두 영역을 분리하는 배기 영역(분리 영역)이 위치한다. 배기 영역에 의해 제 1 및 제 2 증착 영역이 독립적인 공간으로 작용할 수 있다.

본 실시예에서는 제 2 타겟부(230)에 의해 이동하는 기판(11)의 전면에 제 2 박막을 형성한다. 그러나 이경우, 기판(11)의 전면에 제 2 박막을 모두 증착하기도 전에 기판(11)이 공정 챔버(200) 외측으로 이탈하게 된다. 이에 본 실시예에서는 기판(11)의 외부 노출을 방지하기 위해 공정 챔버(200)의 측면(즉, 기판(11)의 진행 방향의 연장선상)에 버퍼 챔버(300)를 배치한다. 이를 통해 버퍼 챔버(300)는 제 2 타겟부(230)에 의해 기판(11) 전면에 제 2 박막이 증착되는 동안 기판(11)을 잠시 보관한다.

버퍼 챔버(300)는 기판(11)이 안치된 이송 트레이(10)를 수평 방향으로 이동시키는 퍼버 이송부(310)를 구비한다. 퍼버 이송부(310)는 회전하는 롤러(311)와, 회전 벨트(312)를 구비한다.

또한, 상기 버퍼 챔버(300)는 기판(11)의 반송을 위해 기판(11)을 냉각시키는 냉각 수단(미도시)이 마련될 수도 있다. 물론 기판(11) 상의 막질 향상을 위한 가열 수단(미도시)이 마련될 수도 있다.

본 실시예의 박막 증착장치는 상술한 설명에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다.

도 3 내지 도 5는 일 실시예의 변형예들에 따른 박막 증착 장치의 단면도이다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 출입 챔버(100)의 출입 이송부(110), 공정 챔버(200)의 공정 이송부(210) 및 버퍼 챔버(300)의 버퍼 이송부(310)로 각기 롤러 타입의 컨베이어를 사용할 수 있다.

물론 앞서 언급한 벨트 타입 및 롤러 타입의 컨베이어에 한정되지 않고, 체인 타입의 컨베이어 또는 에어 컨베이어를 사용할 수 있다.

출입 이송부(110)는 게이트 밸브(130)와 같은 개폐 수단을 구비할 수 있다. 물론 상기 개폐 수단을 통해 외부의 기판 이송 장치에 연결될 수도 있다. 물론 다른 기판 처리 장치에 연결될 수도 있다.

공정 챔버(200)는 이송 트레이(10)의 이동을 감지하는 복수의 감지 센서를 구비한다. 도 3에서는 4개의 감지 센서를 구비한다. 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 내지 제 4 감지 센서(201, 202, 203, 204)는 공정 챔버(200)의 바닥면 영역에 위치한다. 물론 이에 한정되지 않고, 그 기능에 따라 그 위치가 변화될 수 있다.

하기에서는, 이송 트레이(10)가 출입 챔버(100)에서 버퍼 챔버(300) 방향으로 이동하는 경우를 순방향 이동으로 정의하고, 이송 트레이(10)가 버퍼 챔버(300)에서 출입 챔버(100) 방향으로 이동하는 경우를 역방향 이동으로 정의한다.

제 1 감지 센서(201)는 출입 챔버(100)로 부터 이송 트레이(10)의 제공 여부를 감지 하거나, 출입 챔버(100)로 이송 트레이(10)가 완전히 배출되었는지 여부를 감지한다. 즉, 제 1 감지 센서(201)는 출입 챔버(100) 인접 영역에 배치되어 공정 챔버(200) 내측에서의 기판(11)의 순방향 이동 시작을 알리거나, 역방향 이동의 끝을 알린다. 바람직하게는 제 1 감지 센서(201)는 출입 챔버(100)가 밀착된 측벽면과 제 1 타겟부(210) 사이 공간에 위치하는 것이 효과적이다. 이를 통해 순방향 이동 시작을 제 1 타겟부(210)에 알려 제 1 타겟부(210)를 동작시킬 수도 있다.

제 2 감지 센서(202)는 이송 트레이(10)가 제 1 타겟부(210)에 의한 제 1 증착 영역을 빠져나왔는지를 감지한다. 이를 통해 제 1 타겟부(210)의 동작을 정지시킬 수 있다. 제 2 감지 센서(202)는 제 1 타겟부(210)와 배기부(240) 사이 공간에 위치하는 것이 바람직하다.

제 3 감지 센서(203)는 이송 트레이(10)가 제 2 증착 영역으로 이동하는 것을 감지한다. 즉, 제 3 감지 센서(203)는 제 2 타겟부(220)와 배기부(240) 사이 공 간에 위치하는 것이 효과적이다. 이를 통해 이송 트레이(10)가 제 2 증착 영역으로 유입되는 순간 이를 감지하여 제 2 타겟부(230)를 구동시킬 수 있다.

제 4 감지 센서(204)는 이송 트레이(10)가 제 2 증착 영역을 벗어나 버퍼 챔버(300)로 제공되는지 여부를 감지하거나, 이송 챔버(300)로 이송 트레이(10)가 완전히 배출되었는지 여부를 감지한다. 즉, 제 4 감지 센서(204)는 순방향 이동의 끈을 알리거나, 역 방향 이동의 시작을 알린다.

물론 상기 설명에서는 이송 트레이(10)의 순방향 이동시 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)가 동작함을 기준으로 감지 센서의 동작을 설명하였다. 하지만, 이에 한정 되지 않고, 이송 트레이(10)의 역방향 이동시 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)가 동작할 수도 있다. 이에 따라 감지 센서의 감지에 따른 공정 챔버(200) 내부 동작이 바뀔 수도 있다.

또한, 도 3의 변형예에서는 제 1 타겟부(220)와 출입 챔버(100) 사이 영역에 출입 배기부(250)가 마련되고, 제 2 타겟부(230)와 버퍼 챔버(300) 사이 영역에 버퍼 배기부(260)가 더 마련될 수 있다. 그리고, 공정 챔버(200)의 하측 영역에 하부 배기부(270)가 마련될 수도 있다. 이를 통해 앞서 설명한 제 1 및 제 2 증착 영역 효과적으로 분리할 수 있다. 출입 배기부(250), 버퍼 배기부(260) 및 하부 배기구(270) 각각은 흡입부(251, 261, 271)와 이에 연통된 배기 펌프(525, 262, 272)를 구비한다.

또한, 도 4에 도시된 변형예에서와 같이 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230) 그리고, 배기부(240)에 의한 제 1 및 제 2 증착 영역과 배기 영역을 분리하기 위한 별도의 분리판부(281, 282)를 구비한다.

분리판부(281, 282)는 제 1 타겟부(220)와 배기부(240) 사이에 마련된 제 1 분리판(281)과, 제 2 타겟부(230)와 배기부(240) 사이에 마련된 제 2 분리판(282)을 구비한다. 분리판부(281, 282)는 공정 챔버(200)의 상측 영역에서 하측으로 연장된 판 형상으로 제작된다. 이때, 판의 연장 길이가 가변될 수 있다. 즉, 공정 조건에 따라 판의 연장 길이를 조절하여 배기부(240)에 의한 배기량을 조절할 수 있다. 이를 위해 상기 제 1 및 제 2 분리판(281, 282)는 도시되지 않았지만, 별도의 연장 가이드와 연장 가이드를 이동시키는 구동부를 구비할 수 있다. 그리고, 제 1 및 제 2 분리판(281, 282)은 다수의 판부로 분리 제작될 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 제 1 및 제 2 분리판(281, 282)에는 개폐 가능한 관통홀이 마련될 수 있다. 이를 통해 제 1 및 제 2 증착 영역과 배기 영역 간의 연통 면적을 조절할 수 있다. 이와 같이 분리판부(281, 282)를 두어 박막 증착 영역을 분리할 수 있고, 각 영역 별 공정 조건을 개별적으로 조절할 수 있다.

또한, 출입 챔버(100)와 공정 챔버(200) 사이에 게이트 밸브와 같은 제 1 개폐 수단(205)이 마련되고, 공정 챔버(200)와 버퍼 챔버(300) 사이에 제 2 개폐 수단(206)이 마련될 수 있다. 이를 통해 공정 부산물이 출입 챔버(100)와 버퍼 챔버(300)에 유입되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 도 5의 변형예에서와 같이 중앙 분리판(283)을 이용하여 공정 챔버(200)를 두개의 영역으로 분리할 수도 있다. 이에 따라 제 1 영역과 제 2 영역에 각기 배기부가 배치될 수 있다.

제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)의 사이에 중앙 분리판(283)이 위치한다. 그리고, 중앙 분리판(283)과 제 1 타겟부(220) 사이에 제 1 영역 배기부(293)와, 중앙 분리판(283)과 제 2 타겟부(230) 사이에 제 2 영역 배기부(296)가 마련된다. 이와 같은 분리판(283)에 의해 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)가 분리되고, 또한, 제 1 및 제 2 영역 배기부(293, 296)에 의해 분리된 영역의 배기를 각기 수행함으로 인해 각 영역 간을 독립적으로 동작시킬 수 있다. 그리고, 상기 중앙 분리판(283) 양측에 제 1 및 제 2 영역 배기부(293, 296)를 두어 각 영역의 공정 부산물의 이동을 방지할 수 있다. 제 1 및 제 2 영역 배기부(293, 296)는 각기 흡입부(291, 294)와 이에 연통된 배기 펌프(292, 295)를 구비한다. 물론 이에 한정되지 않고, 하나의 배기 펌프에 상기 흡입부(291, 294)가 접속될 수도 있다.

그리고, 본 실시예의 박막 증착 장치는 2개의 타겟부를 둠을 중심으로 설명하였지만, 이보다 많은 개수의 타겟부를 둘 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 상기 기판(11)이 안치된 이송 트레이(10)가 이동함을 중심으로 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 이송 트레이(10)가 고정되고 상기 타겟부(220, 230)가 이동할 수도 있다. 이를 위해 타겟부가 설치된 챔버의 상측면(즉, 챔버 리드)에 LM 가이드 또는 컨베이어와 같은 타겟 이송수단이 마련될 수 있다. 또한, 상기 이송 트레이와 타겟부가 함께 이동할 수도 있다.

하기에서는 상술한 구성을 갖는 본 실시예의 박막 증착 장치를 이용한 다양한 박막 증착 방법이 가능하다.

이는 본 실시예의 박막 증착 장치가 기판을 수평하게 순방향 및 역방향으로 이동시킬 수 있고, 적어도 2개의 타겟부를 두기 때문이다. 즉, 순방향 1층 박막 증착법, 역방향 1층 박막 증착법, 순방향 2층 박막 증착법, 역 방향 2층 박막 증착법 및 순방향 1층 및 역방향 1층 박막 증착법을 수행할 수 있다.

순방향 1층 박막 증착법은 기판(11)이 안치된 이송 트레이(10)를 순방향으로 이동시키면서 기판(11) 상에 일층의 박막을 증착한다.

먼저, 이송 트레이(10)를 출입 챔버(100)에서 가열한 이후 공정 챔버(200)에 제공한다. 이때, 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230) 중 하나가 동작하여 기판(11) 전면에 박막층을 형성한다. 이어서, 이송 트레이(10)는 버퍼 챔버(300)를 거쳐 역방향으로 이동하여 배출된다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)가 동일 타겟을 사용하는 경우, 상기 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)가 동시에 동작할 수도 있다. 이를 통해 박막층의 증착 두께를 증대시킬 수 있다.

역방향 1층 박막 증착법은 이송 트레이(10)가 역 방향으로 이동할 때 기판(11) 상에 일층의 박막을 형성한다.

이송 트레이(10)가 순방향으로 이동하여 버퍼 챔버(300) 까지 이동한다. 이후, 이송 트레이(10)가 역 방향으로 이동하여 버퍼 챔버(300)에서 공정 챔버(200)로 이동한다. 이때, 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230) 중 하나가 동작하여 이동하는 기판(11) 전면에 박막층을 형성한다. 이어서, 이송 트레이(10)는 출입 챔버(100)를 거처 외부로 배출된다. 이때, 상기 버퍼 챔버(300) 내부에는 가열 수단이 마련되어 기판(11)을 가열할 수 있다.

순방향 2층 박막 증착법은 이송 트레이(10)가 순방향으로 이동할때 기판(11) 상에 서로다른 물성의 두층의 박막을 형성한다.

이송 트레이(10)가 출입 챔버(100)를 거처 공정 챔버(200)로 순방향으로 이동한다. 이때, 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)가 각기 동작한다. 이를 통해 제 1 타겟부(220)에 의해 순방향으로 이동하는 기판(10) 전면에 제 1 박막층이 형성되고, 제 2 타겟부(230)에 의해 기판 전면에 제 2 박막층이 형성된다. 이때, 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)의 이격 거리와 기판(11)의 사이즈에 따라 제 1 및 제 2 박막이 기판 상에 연속적으로 형성되거나 순차적으로 형성될 수 있다. 이때, 연속적으로 형성됨은 기판의 일측에 제 1 박막층이 형성되는 순간 기판의 다른 일측에 제 2 박막층이 형성됨을 지칭한다. 이후, 이송 트레이(10)는 버퍼 챔버(300)로 이동한 이후 역 방향으로 이동하여 외부로 배출된다. 이때, 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)의 동작은 정지된다.

역방향 2층 박막 증착법은 이송 트레이(10)가 역방향으로 이동할때 기판(11) 상에 서로다른 물성의 두층의 박막을 형성한다.

이송 트레이(10)가 순방향으로 이동하여 버퍼 챔버(300) 까지 이동한다. 이후, 버퍼 챔버(300)에서 공정 챔버(200)로 역방향 이동한다. 이때, 제 1 및 제 2 타겟부(220, 230)가 각기 동작한다. 이를 통해 제 2 타겟부(230)에 의해 기판 전면에 제 1 박막층이 형성된다. 그리고, 제 1 타겟부(220)에 의해 제 1 박막층 상에 제 2 박막층이 형성된다. 이어서, 이송 트레이(10)는 출입 챔버(100)를 거쳐 외부로 배출된다.

순방향 1층 및 역방향 1층 박막 증착법은 이송 트레이(10)가 순방향으로 이 동할때 한층의 제 1 박막층이 형성되고, 역 방향으로 이동할때 상기 제 1 박막층과 물성이 다른 제 2 박막층이 그 상부에 형성된다.

이때, 이송 트레이(10)의 순방향 이동시 제 1 타겟부(220)가 가동한 경우에는 역방향 이동시 제 2 타겟부(230)가 가동된다. 또한, 순방향 이동시 제 2 타겟부(230)가 가동한 경우에는 역 방향 이동시 제 1 타겟부(220)가 가동된다.

또한, 이에 한정되지 않고, 순방향 2층 및 역방향 1층 박막 증착이 가능하고, 순방향 1층 및 역방향 2층 박막 증착이 가능하다. 이때 증착되는 3개의 박막 층 중 적어도 2층의 물성이 동일한 것이 효과적이다. 또한, 순방향 2층 및 역방향 2층 박막 증착도 가능하다.

상기와 같은 박막 증착 장치를 복수개 연결한 시스템을 통해 다양한 전자기 소자(예를 들어, 반도체 소자, 액정 표시 소자, 발광 다이오드 및 태양 전지)를 제작할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 시스템의 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이 박막 증착 시스템은 출입 챔버(100)와, 다수의 타겟부(220, 230)를 갖는 공정 챔버(200) 그리고, 공정 챔버(200)에 연결된 버퍼 챔버(300)를 갖는 다수의 박막 증착 장치(1000)와, 기판(11)이 안치된 이송 트레이(10)가 수납된 로드락 장치(2000)와, 상기 다수의 박막 증착 장치(1000)와 로드락 장치(2000)가 접속되고 이송 트레이(10)를 다수의 박막 증착 장치(1000)와 로드락 장치(2000)에 전달하는 전송 장치(3000)를 구비한다.

이를 통해 상기 박막 증착 시스템은 기판 상에 다수의 박막층을 증착할 수 있다. 물론 상기 박막 증착 시스템은 상술한 구조에 한정되지 않고, 스퍼터링을 이용한 박막 증착 장치이외에 화학 기상법을 이용한 증착 장치를 더 구비할 수 있고, 식각 장치를 더 구비할 수도 있다.

본 발명은 상기에서 서술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 개념도.

도 2는 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 단면도.

도 3 내지 도 5는 일 실시예의 변형예들에 따른 박막 증착 장치의 단면도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 시스템의 도면.

<도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명>

100 : 출입 챔버 110 : 출입 이송부

200 : 공정 챔버 210 : 공정 이송부

220, 230 : 타겟부 240, 250, 260, 270 : 배기부

300 : 버퍼 챔버 310 : 버퍼 이송부

Claims (14)

1. 기판이 안치된 이송 트레이를 전후 방향으로 수평하게 이동시키는 제 1 이송부;

   상기 제 1 이송부의 대향하는 영역에 마련된 적어도 2개의 타겟부; 및

   상기 적어도 2개의 타겟부 사이에 마련된 배기부를 포함하는 공정 챔버를 포함하는 박막 증착 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 공정 챔버에 접속되고 외부로 부터 제공된 상기 이송 트레이를 상기 공정 챔버에 제공하고, 상기 공정 챔버로 부터 상기 이송 트레이를 제공 받아 이를 외부로 배출하는 출입 챔버; 및

   상기 공정 챔버에 접속되어 공정 챔버로 부터 제공된 상기 이송 트레이를 잠시 저장하고 이를 다시 상기 공정 챔버에 제공하는 버퍼 챔버를 포함하는 박막 증착 장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 출입 챔버는 상기 이송 트레이를 전후 방향으로 수평하게 이동시키는 제 2 이송부와, 상기 이송 트레이 상의 상기 기판을 가열하는 가열 수단을 포함하고, 상기 제 2 이송부로 컨베이어를 사용하는 박막 증착 장치.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 버퍼 챔버는 상기 이송 트레이를 전후 방향으로 수평하게 이동시키는 제 3 이송부를 구비하고, 상기 제 3 이송부로 컨베이어를 사용하는 박막 증착 장치.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 공정 챔버는 상기 출입 챔버 인접 영역에 위치한 제 1 타겟부와, 상기 버퍼 챔버 인접 영역에 위치한 제 2 타겟부를 포함하고,

   상기 제 1 및 제 2 타겟부는 각기 제 1 및 제 2 타겟과, 이온 및 중성 입자 생성을 위한 스퍼터 전원을 제공하는 제 1 및 제 2 전원부를 구비하는 박막 증착 장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 타겟으로 Al, Nd, Ag, Ti, Ta, Mo, Cr, Mo, W 및 Cu 중 적어도 어느 하나를 사용하는 박막 증착 장치.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 제 1 타겟과 상기 제 2 타겟으로 서로 다른 물질을 사용하는 박막 증착 장치.
8. 청구항 5에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 타겟부의 사이 공간에 상기 배기부가 마련되고, 상기 제 1 및 제 2 타겟부의 양 측면 영역에 제 1 및 제 2 배기부가 마련된 박막 증착 장치.
9. 청구항 5 또는 청구항 8에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 타겟부와 상기 배기부 사이 공간에 마련된 분리판을 더 구비하는 박막 증착 장치.
10. 청구항 5 또는 청구항 8에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 타겟부 사이 공간에 중앙 분리판이 마련되고 상기 중앙 분리판과 상기 제 1 및 제 2 타겟부 사이에 배기부가 마련된 박막 증착 장치.
11. 청구항 1에 있어서,

    상기 제 1 이송부로 컨베이어를 사용하는 박막 증착 장치.
12. 각기 타겟부를 포함하여 이동하는 기판에 박막을 형성하는 적어도 2개의 증착 영역과, 상기 적어도 2개의 증착 영역을 분리하는 적어도 한개의 배기 영역을 갖는 공정 챔버를 포함하는 박막 증착 장치.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 공정 챔버는 상기 증착 영역과 분리 영역을 관통하여 상기 기판을 전후 방향으로 수평하게 이동시키는 이송부를 포함하는 박막 증착 장치.
14. 청구항 12에 있어서,

    상기 증착 영역 내의 상기 타겟부는 각기 서로 다른 타겟을 갖는 박막 증착 장치.

Images