KR20110104219A - 가스분사 유닛 및 이를 구비하는 직립방식 증착장치 - Google Patents
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Abstract
수직으로 세워진 2장의 기판을 수용하여 동시에 증착할 수 있도록 가스를 분사하는 가스분사 유닛 및 이를 구비하는 직립방식 증착장치가 개시된다. 직립방식 증착장치용 가스분사 유닛은, 직립으로 세워진 기판에 대해 소스가스를 분사하도록 상기 기판에 대응되는 길이를 갖는 로드 형태를 갖고, 외주면에 소스가스를 분사하는 분사부가 형성되며, 축을 회전축으로 하여 자전함에 따라 상기 기판에 복수의 소스가스를 교번적으로 분사하는 복수의 스핀 노즐, 상기 스핀 노즐을 수용하는 하우징 및 상기 하우징에서 상기 스핀 노즐 사이에 구비되어 배기가스를 흡입하는 이너 배기부를 포함하여 구성될 수 있다.
Description
본 발명은 평판 디스플레이 장치용 기판의 증착장치에 관한 것으로, 평판 디스플레이 장치용 기판과 같이 대면적 기판에 균일하게 박막을 형성하기 위한 가스분사 유닛 및 이를 구비하는 직립방식 증착장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치(Flat Panel Display, FPD)는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Diodes, OLED) 등이 있다. 이 중에서, 자발광, 광 시야각, 고속 응답 특성, 낮은 소비 전력 등의 특성과 초박형으로 만들 수 있다는 특성에서 유기발광 표시장치가 차세대 디스플레이 장치로써 주목 받고 있다. 유기발광 표시장치는 통상적으로 유리 기판 상에 애노드(anode)에 해당하는 제1 전극, 정공 주입층 (hole injection layer), 정공 수송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 전자 수송층(eletron transfer layer), 전자 주입층(eletron injection layer)의 다층으로 이루어지는 유기막 및 캐소드(cathode)에 해당하는 제2 전극으로 이루어진다.
유기박막 형성방법에는 진공증착법(vacuum deposition), 스퍼터링법(sputtering), 이온빔 증착법(Ion-beam Deposition), Pulsed-laser 증착법, 분자선 증착법, 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 스핀 코터(spin coater) 등이 있다.
또한, 유기박막을 수분으로부터 보호하기 위한 봉지박막이 필요한데, 이러한 봉지박막을 형성하기 위한 방법에는 진공증착법, 스퍼터링법, 화학기상증착법, 원자층증착법(Atomic Layer Deposition, ALD) 등이 있다.
한편, 봉지박막을 형성하기 위한 원자층증착법은 복수의 소스가스를 제공하여 반응시킴으로써 반응 생성물이 기판 표면에 박막이 형성되므로, 기판 표면에 대해 소스가스를 균일하게 제공하는 것이 중요하다. 그런데, 최근에는 기판의 크기가 점차 대형화됨에 따라 기판에 균일하게 소스가스를 제공하는 것이 어려운 문제점이 있다. 또한, 기판에 박막을 형성하기 위한 소스가스의 소스가 되는 유기물의 경우 매우 고가인데, 균일한 박막을 형성하기 위해서는 기존의 경우 소스가스 사용량이 많아서 낭비되는 양이 많으며 이로 인해 비용을 상승시키는 원인이 된다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 대면적 기판에 균일하게 박막을 증착할 수 있는 직립방식 증착장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 기판을 수직으로 세워서 증착할 수 있는 직립방식 증착장치에서, 기판에 소스가스를 분사하는 가스분사 유닛은, 직립으로 세워진 기판에 대해 소스가스를 분사하도록 상기 기판에 대응되는 길이를 갖는 로드 형태를 갖고, 외주면에 소스가스를 분사하는 분사부가 형성되며, 축을 회전축으로 하여 자전함에 따라 상기 기판에 복수의 소스가스를 교번적으로 분사하는 복수의 스핀 노즐, 상기 스핀 노즐을 수용하는 하우징 및 상기 하우징에서 상기 스핀 노즐 사이에 구비되어 배기가스를 흡입하는 이너 배기부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 기판은 상기 하우징을 사이에 두고 증착면이 서로 마주보도록 2장의 기판이 구비되어, 상기 2장의 기판에 대해 동시에 증착이 이루어진다.
실시예에서, 상기 스핀 노즐은 상기 기판에 평행하게 수직으로 구비되며, 복수의 스핀 노즐이 나란히 배열된다. 또한, 상기 스핀 노즐은 일렬로 배열된다. 그리고 상기 분사부는 상기 스핀 노즐의 길이 방향을 따라 배치된 복수의 홀 또는 슬릿 형태를 가지며, 상기 스핀 노즐이 자전함에 따라 상기 기판에 소스가스를 순차적으로 분사할 수 있도록 상기 분사부는 상기 스핀 노즐의 외주면 둘레를 따라 일정 간격으로 이격 형성된다.
또한, 상기 스핀 노즐은 복수의 서로 다른 소스가스를 분사하도록 형성되고, 상기 스핀 노즐의 내부에서 상기 스핀 노즐의 길이 방향을 따라 형성되어 상기 복수의 소스가스를 독립적으로 유동시키는 복수의 소스 유로가 형성된다. 그리고 상기 스핀 노즐 일측에는 상기 스핀 노즐의 회전을 위한 회전 구동부가 연결되는데, 상기 복수의 스핀 노즐에서 동시에 동일한 소스가스가 분사되도록 상기 복수의 스핀 노즐의 분사부 위치가 일치하도록 정렬되며, 상기 회전 구동부는 상기 복수의 스핀 노즐을 동일한 속도로 회전시키게 된다.
실시예에서, 상기 하우징은 상기 기판과 평행한 분사면이 구비되고, 상기 분사면에는 상기 하우징을 관통하여, 상기 스핀 노즐에서 분사되는 소스가스를 상기 기판에 분사하는 복수의 분사개구와 상기 이너 배기부와 연통되는 복수의 배기 흡입구가 형성된다. 그리고 상기 하우징은, 상기 분사개구와 연통되고 상기 스핀 노즐에서 분사되는 소스가스의 유동 공간이 되는 가스 버퍼부 및 상기 스핀 노즐에서 분사되는 소스가스가 상기 하우징 내부에서 혼합되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 스핀 노즐의 회전 방향을 따라 상기 가스 버퍼부 사이에 구비되는 가스 분리부가 구비된다. 여기서, 상기 가스 버퍼부 및 상기 가스 분리부는 상기 스핀 노즐의 길이 방향을 따라 상하로 연통되도록 형성된다. 상기 스핀 노즐이 회전함에 따라 상기 분사부가 상기 가스 버퍼부 및 상기 가스 분리부에 선택적으로 연통됨에 따라 상기 분사면을 통해 상기 기판에 소정의 소스가스를 분사할 수 있다. 그리고 상기 가스 버퍼부는 상기 스핀 노즐에서 분사되는 소스가스를 일정하게 상기 기판에 분사할 수 있도록 소정의 크기를 갖고, 상기 가스 분리부는 상기 스핀 노즐의 회전 시 동시에 2개 이상의 분사부가 상기 가스 분리부에 연통되지 않도록 소정 길이로 형성된다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 수직으로 세워진 2장의 기판을 동시에 증착할 수 있는 직립방식 증착장치는, 직립으로 세워진 2장의 기판을 수용하고 상기 기판에 복수의 소스가스를 순차적으로 분사하여 박막을 형성하기 위한 프로세스 모듈을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 프로세스 모듈은, 상기 기판에 대해 상기 소스가스를 분사하는 가스분사 유닛, 상기 기판을 직립으로 세워진 상태로 이송하고 위치를 유지시키는 기판 이송 유닛, 상기 기판의 후방에 각각 구비되는 히터 유닛 및 상기 프로세스 모듈 하부에 구비되어 상기 프로세스 모듈 내부에서 배기가스를 배출시키는 메인 배기 배플을 포함하여 구성될 수 있다.
실시예에서, 상기 가스분사 유닛을 사이에 두고 증착면이 서로 마주보도록 2장의 기판이 구비된다. 그리고 상기 2장의 기판에 대해 서로 다른 소스가스를 각각 분사하고, 서로 교번적으로 소스가스를 분사함으로써 증착이 이루어진다.
또한, 상기 가스분사 유닛은, 상기 기판에 대응되는 크기를 갖고 상기 기판에 소스가스를 분사하는 복수의 분사개구가 형성된 분사면을 구비하는 하우징, 상기 기판에 대응되는 길이를 갖는 로드 형태를 갖고, 상기 기판과 평행하게 수직 방향을 구비되며, 상기 하우징 내부에 축을 회전축으로 하여 자전 가능하도록 구비되는 스핀 노즐 및 상기 하우징에서 상기 스핀 노즐 사이에 구비되어 배기가스를 흡입하는 이너 배기부를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 스핀 노즐은 자전함에 따라 상기 기판에 복수의 소스가스를 교번적으로 분사하도록 상기 스핀 노즐의 외주면에서 상기 스핀 노즐의 길이 방향을 따라 복수의 분사부가 형성된다. 그리고 상기 스핀 노즐은 상기 기판에 균일하게 소스가스를 분사할 수 있도록 복수의 스핀 노즐이 나란하게 구비될 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 기판을 직립으로 세워서 증착을 수행하는 방식으로, 기판에 균일하게 소스가스를 분사할 수 있으며 균일한 박막을 형성할 수 있다.
또한, 2장의 기판을 동시에 처리할 수 있으므로 스루풋을 향상시키고 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 스핀 노즐의 회전에 의해 소스가스가 순차적으로 제공되므로 소스가스의 반응성을 향상시키고, 기판에 균질한 박막을 형성할 수 있어서 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 소스가스의 반응성을 향상시킴으로써 소스가스의 낭비를 줄여서 생산비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직립방식 증착장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직립방식 증착장치에서 프로세스 모듈의 일 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 2의 프로세스 모듈의 요부 절개 사시도이다.
도 4는 도 2의 프로세스 모듈의 평면도이다.
도 5는 도 2의 프로세스 모듈에서 가스분사 유닛의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 도 2의 프로세스 모듈에서 가스분사 유닛의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직립방식 증착장치에서 프로세스 모듈의 일 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 2의 프로세스 모듈의 요부 절개 사시도이다.
도 4는 도 2의 프로세스 모듈의 평면도이다.
도 5는 도 2의 프로세스 모듈에서 가스분사 유닛의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 도 2의 프로세스 모듈에서 가스분사 유닛의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 직립방식 증착장치(100)에 대해 간략하게 설명한다.
직립방식 증착장치(100)는 버퍼 모듈(buffer module)(110), 트랜스퍼 모듈(transfer module)(120) 및 프로세스 모듈(process module)(130)을 포함하여 구성된다.
버퍼 모듈(110)은 기판이 저장되고, 직립방식 증착장치(100)에 기판을 로딩하기 위한 로딩 버퍼부(111)와 증착이 완료된 기판을 언로딩하기 위한 언로딩 버퍼부(113)로 구성될 수 있다. 그리고 기판에 소정 패턴의 박막을 형성하기 위한 마스크가 저장되는 마스크 버퍼부(112)가 구비될 수 있다. 여기서, 버퍼 모듈(110)의 위치와 수는 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
여기서, 본 실시예에 따른 '기판'은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치(flat panel display device, FPD)용 글라스를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 그러나 본 발명의 기판이 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체 장치(semiconductor device) 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 또한, 기판의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.
트랜스퍼 모듈(120)은 버퍼 모듈(110)과 프로세스 모듈(130) 사이에 구비되어 기판 및 마스크를 이송한다. 여기서, 프로세스 모듈(130)은 기판을 직립으로 세운 상태에서 증착 공정이 수행되도록 형성되며, 트랜스퍼 모듈(120)은 기판을 직립으로 세워서 이송하고 프로세스 모듈(130)에 로딩/언로딩하기 위한 이송 로봇(미도시)이 구비될 수 있다. 또한, 트랜스퍼 모듈(120)은 기판과 마스크를 정렬하여 결합시키기 위한 얼라이너(미도시)가 구비될 수 있다.
프로세스 모듈(130)은 기판을 수용하여 기판에 소정의 박막을 형성하며, 특히, 직립으로 세워진 2장의 기판을 동시에 수용하여 박막을 형성하도록 구성된다.
이하에서는 도 2 내지 도 6을 참조하여 프로세스 모듈에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세스 모듈(130)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 프로세스 모듈(130)의 요부 절개 사시도이고, 도 4는 도 2의 프로세스 모듈(130)의 평면도이다. 그리고 도 5는 도 2의 프로세스 모듈(130)에서 가스분사 유닛(131)의 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 6은 가스분사 유닛(131)의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
프로세스 모듈(130)은 기판(10)에 소스가스를 분사하는 가스분사 유닛(131)과 기판(10)의 가열을 위한 히터 유닛(135) 및 기판(10)의 이송을 위한 기판 이송 유닛(substrate moving unit)(137)을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 프로세스 모듈(130) 하부에는 프로세스 모듈(130) 내부에서 미반응 가스 및 배기가스를 배출시키기 위한 메인 배기 배플(main vacuum baffle)(133)이 구비될 수 있다.
프로세스 모듈(130)은 2장의 기판(10)에 대해 동시에 소스가스를 분사하여 박막을 증착할 수 있도록, 가스분사 유닛(131)을 사이에 두고 2장의 기판(10)이 배치된다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 기판(10)에서 박막이 증착될 면을 '증착면'이라 하고, 상기 증착면의 배면을 '배면'이라 한다. 그리고 2장의 기판(10)은 증착면이 가스분사 유닛(131)을 향하도록 서로 마주보도록 배치되며, 각 기판(10)의 배면 후방에는 각각 히터 유닛(135)이 구비된다.
히터 유닛(135)은 기판(10)의 배면 후방에 구비되어 기판(10) 및 프로세스 모듈(130) 내부의 온도를 증착에 필요한 온도로 가열하고 유지한다. 여기서, 히터 유닛(135)은 기판(10)을 균일하게 가열할 수 있도록 기판(10)에 대응되는 면적에 균일하게 배치된 형태를 가질 수 있으며, 와이어 히터를 사용할 수 있다. 그러나 히터 유닛(135)이 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며 히터 유닛(135)의 형태 및 종류는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
기판 이송 유닛(137)은 기판(10)을 수직으로 세운 상태에서 이송하고 프로세스 모듈(130)의 내부에서 기판(10)의 위치를 유지한다. 여기서, 기판(10)은 단독으로 프로세스 모듈(130)에 투입되거나, 소정 패턴의 박막을 형성하기 위한 마스크(20)가 장착된 상태로 투입되어 박막이 형성될 수 있다. 예를 들어, 마스크(20)는 각 기판(10)의 증착면에 장착되어 가스분사 유닛(131)에서 분사되는 소스가스를 선택적으로 차단시킴으로써 기판(10)의 증착면에 소정 패턴의 박막을 형성할 수 있다. 그리고 기판 이송 유닛(137)은 마스크(20)가 장착된 기판(10)을 이송하기 위한 셔틀부(shuttle)가 구비될 수 있다.
메인 배기 배플(133)은 프로세스 모듈(130) 하부에 구비되어 공정 중에 발생하는 배기가스를 배출시키기 위한 메인 배기부가 된다. 예를 들어, 메인 배기 배플(133)은 프로세스 모듈(130) 바닥면에 형성된 복수의 배기구로 이루어질 수 있다. 여기서, 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며 메인 배기 배플(133)의 위치와 형태는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
가스분사 유닛(131)은 직립으로 세워진 기판(10)에 소스가스를 분사할 수 있도록 소스가스가 분사되는 면(이하, '분사면(321)'이라 한다)이 기판(10)을 향하도록 수직으로 형성되며, 2장의 기판(10)에 동시에 소스가스를 분사할 수 있도록 양측에 분사면(321)이 형성된다. 또한, 가스분사 유닛(131)은 양측에 대향된 2장의 기판(10)에 소스가스를 분사하되, 서로 다른 종류의 소스가스를 순차적으로 제공할 수 있도록 형성된다.
본 실시예에서, '소스가스'는 기판(10)에 박막을 증착하기 위해서 제공되는 적어도 1종 이상의 가스를 포함한다. 또한, 소스가스는 기판(10)에 증착하고자 하는 박막의 구성 물질을 포함하는 전구체 가스(precursor gas), 전구체 가스와 화학적으로 반응하는 반응 가스(reactance gas), 전구체 가스 및 반응 가스를 퍼지시키기 위한 퍼지 가스(purge gas)를 포함한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 소스가스의 종류는 증착하고자 하는 박막의 종류에 따라 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
가스분사 유닛(131)은 복수의 소스가스를 순차적으로 분사하기 위한 스핀 노즐(310)과 상기 스핀 노즐(310)을 수용하는 하우징(320) 및 스핀 노즐(310) 사이에 구비되어 프로세스 모듈(130) 내부에서 배기가스를 흡입하는 이너 배기부(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(320)은 가스분사 유닛(131)의 외관을 형성하고, 기판(10)의 크기에 대응되는 면적을 갖고 복수의 분사개구(322)가 형성된 분사면(321)이 형성되며, 상기 분사면(321)에는 이너 배기부(330)와 연통되어 프로세스 모듈(130) 내부에서 배기가스를 흡입하는 복수의 배기 흡입구(323)가 형성된다. 그리고 하우징(320) 내부에는 스핀 노즐(310)을 회전 가능하도록 수용하는 스핀 노즐 수용부(325)가 형성된다.
스핀 노즐(310)은 하우징(320) 내부에서 스핀 노즐(310)의 축을 중심으로 회전하도록 구비되며, 소정 크기의 로드(rod) 또는 원통 형태를 갖고 기판(10)과 평행하게 수직으로 구비된다.
또한, 스핀 노즐(310)은 외주면에 서로 다른 복수의 소스가스를 각각 분사하는 복수의 분사부(313)가 형성되며, 내부에는 상기 스핀 노즐(310)의 길이 방향을 따라 소스가스를 상기 분사부(313)에 제공하는 유로가 되는 소스 유로(311)가 형성된다. 그리고 소스 유로(311)는 각각 서로 다른 소스가스를 각각 유동시킬 수 있도록 복수의 소스 유로(311)가 형성된다.
분사부(313)는 스핀 노즐(310)의 외주면을 관통하여 형성되며, 분사부(313)에서 분사되는 소스가스의 궤적이 기판(10)과 직선 형태로 만날 수 있도록 스핀 노즐(310)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 또한, 분사부(313)는 기판(10)이 소스가스에 접촉되는 시간을 일정하게 유지할 수 있도록 스핀 노즐(310)의 외주면을 따라 일정 간격으로 배치된다. 그리고 스핀 노즐(310)이 그 축을 회전축으로 하여 자전함에 따라 분사부(313)에서 분사되는 소스가스가 교번적으로 기판(10)에 제공된다. 예를 들어, 분사부(313)는 서로 다른 4종의 소스가스를 분사할 수 있도록 스핀 노즐(310)의 외주면을 따라 90° 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 스핀 노즐(310)의 길이 방향을 따라 일렬로 형성된 복수의 홀 또는 슬릿일 수 있다. 그러나 분사부(313)의 형태가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 분사부(313)의 크기와 형태, 배치된 형태 등은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
스핀 노즐(310)은 일정 속도로 지속적으로 회전하며 분사부(313)에서도 지속적으로 소스가스가 분사된다. 그리고, 이와 같이 연속 회전하는 스핀 노즐(310)에서 분사되는 소스가스를 일정한 양으로 안정적으로 제공하기 위해서 하우징(320) 내부에서 스핀 노즐(310)이 수용된 공간 내부에 소정 체적을 갖는 가스 버퍼부(326)가 형성된다. 상기 가스 버퍼부(326)는 스핀 노즐(310)에서 분사되는 소스가스의 유동 공간을 형성하고 분사개구(322)와 연통되도록 형성되며, 양측 기판(10)에 소스가스를 분사할 수 있도록 스핀 노즐(310)에 대해서 각각 2개의 가스 버퍼부(326)가 형성된다. 여기서, 가스 버퍼부(326)는 스핀 노즐(310)의 회전 방향을 따라 일정 길이로 형성되되 동시에 2개 이상의 분사부(313)와 연통되지 않도록 적절한 길이로 형성된다.
스핀 노즐(310)은 하우징(320) 내부에서 소스가스가 서로 혼합되는 것을 방지할 수 있도록 분사부(313)가 배치된다. 예를 들어, 스핀 노즐(310)은 전구체 가스를 분사하는 전구체 가스 분사부와 반응 가스를 분사하는 반응 가스 분사부는 스핀 노즐(310)에서 서로 180° 이격되어 구비되고, 전구체 가스 분사부와 반응 가스 분사부 사이에 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사부가 구비된다.
또한, 스핀 노즐(310)의 회전 방향을 따라 가스 버퍼부(326) 사이에는 양측 가스 버퍼부(326) 사이에서 소스가스의 유입으로 인한 혼합을 방지하기 위한 가스 분리부(327)가 형성된다.
가스 분리부(327)는 가스분사 유닛(131)의 길이 방향을 따라 서로 연통되게 형성되고, 일측에서 이너 배기부(330)와 연통되어 스핀 노즐 수용부(325) 및 가스 버퍼부(326) 내부의 소스가스를 흡입하여 배출시킬 수 있다. 여기서, 가스 분리부(327)는 가스분사 유닛(131)의 하부에서 이너 배기부(330)와 연통되거나, 가스분사 유닛(131)의 길이 방향을 따라 복수의 위치에서 이너 배기부(330)와 연통되도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 스핀 노즐(310)은 전구체 가스 분사부와 반응 가스 분사부 사이에 퍼지 가스 분사부가 배치되고, 가스 버퍼부(326) 사이에 가스 분리부(327)를 구비함으로써 스핀 노즐 수용부(325) 내부에서 소스가스가 혼합되는 것을 방지함은 물론, 스핀 노즐 수용부(325) 및 가스 버퍼부(326)의 잔류 소스가스를 제거하고, 스핀 노즐(310)의 회전에 의해 잔류 소스가스가 혼합되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 퍼지 가스 분사부가 가스 버퍼부(326)를 통과하면서 가스 버퍼부(326) 내부에 잔류하는 소스가스를 제거함으로써 잔류 소스가스에 의한 소스가스의 혼합 및 파티클 발생을 방지할 수 있다.
그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 가스 버퍼부(326) 및 가스 분리부(327)의 형상과 크기는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 가스분사 유닛(131)은 대면적 기판(10)에 균일하게 소스가스를 분사할 수 있도록 복수의 스핀 노즐(310)이 일정 간격으로 나란하게 구비되며, 또한, 스핀 노즐(310)이 회전함에 따라 교번적으로 소스가스를 분사할 수 있도록 상기 복수의 스핀 노즐(310)이 일렬로 배치된다.
여기서, 도 5에 도시한 바와 같이, 가스분사 유닛(131) 일측에는 스핀 노즐(310)을 회전시키기 위한 회전 구동부(340)와 소스가스를 공급하는 소스가스 공급부(150)가 연결될 수 있다. 여기서, 도 5에서 도면부호 151, 152, 153은 각각 전구체 가스(P)를 공급하는 전구체 가스 공급원(151)과 반응 가스(R)를 공급하는 반응 가스 공급원(152) 및 퍼지 가스(PG)를 공급하는 퍼지 가스 공급원(153)이다.
여기서, 기판(10)에 동일한 소스가스가 분사될 수 있도록 복수의 스핀 노즐(310)은 동일한 소스가스가 분사되는 분사부(313)가 기판(10)에 대해 동일한 위치에 위치하도록 정렬되며, 회전 구동부(340)는 복수의 스핀 노즐(310)을 동시에 동일한 속도로 회전시키도록 연결된다. 따라서, 가스분사 유닛(131)은 일측 분사면에서 전구체 가스가 분사되면 타측 분사면에서는 반응 가스가 분사되고 스핀 노즐(310)이 동일한 속도로 회전함에 따라 양측 기판(10)에 순착적으로 소스가스가 분사되면서 소정의 박막이 증착 및 성장하게 된다.
이너 배기부(330)는 각 스핀 노즐(310) 사이에 구비되어 프로세스 모듈(130) 내부에서 발생하는 배기가스를 흡입하여 배출시킨다. 또한, 이너 배기부(330)는 흡입된 배기가스를 메인 배기 배플(133)을 통해 외부로 배출시킬 수 있도록 메인 배기 배플(133)과 연결될 수 있다. 또는, 이너 배기부(330)는 배기가스를 배출시키기 위한 별도의 배기 유로를 구비하는 것도 가능하다.
본 실시예에 따르면 기판(10)을 직립으로 세워서 증착 및 이송되므로 기판(10)의 이송 과정에서 기판(10)의 변형 및 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 스핀 노즐(310)은 대면적 기판(10)의 경우 기판(10)에 균일하게 소스가스를 분사함으로써 증착 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 기판(10)이 대면적화 되더라도 트랜스퍼 모듈(120) 및 프로세스 모듈(130)의 크기 증가를 효과적으로 억제할 수 있으며, 직립방식 증착장치(100) 전체의 크기를 줄이고 설비를 간소화할 수 있다.
상술한 실시예에 따른 가스분사 유닛(131)은 스핀 노즐(310)이 연속적으로 회전함에 따라 기판(10)에 복수의 소스가스가 교번적으로 분사되어 박막이 형성된다. 또한, 2장의 기판(10)에 대해 동시에 소스가스가 분사되어 박막이 형성된다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 스핀 노즐(310)이 1/4 회전 시에는 제1 기판에는 전구체 가스(P)가 분사되고 제1 기판과 대향 배치된 제2 기판에는 반응 가스(R)가 분사된다.
그리고 스핀 노즐(310)이 다음 1/2 회전하면 제1 기판 및 제2 기판에 퍼지 가스(PG)가 분사되어 상기 기판에서 각각 전구체 가스와 반응 가스를 퍼지시킨다.
다음으로, 스핀 노즐(310)이 3/4 회전하면 제1 기판에는 반응 가스(R)가 분사되어 제1 기판 표면에서 직전 단계에서 분사된 전구체 가스와 반응하면서, 반응 생성물이 기판에 증착된다. 그리고 제2 기판에는 전구체 가스(P)가 분사된다. 여기서, 제2 기판은 제1 기판과 스핀 노즐(310)의 1/2 회전만큼 증착 반응이 지연(또는 선행)된다.
다음으로, 스핀 노즐(310)이 1 회전하면 제1 기판 및 제2 기판에 퍼지 가스(PG)가 분사되어 상기 기판에서 각각 전구체 가스와 반응 가스를 퍼지시킨다.
이와 같이 스핀 노즐(310)의 1회전이 박막을 증착하는 한 사이클이 되며, 스핀 노즐(310)이 연속적으로 회전함에 따라 상술한 단계가 반복적으로 수행되어 기판(10)에 소정 두께의 박막을 형성할 수 있다.
여기서, 상술한 실시예는 설명의 편의를 위한 것으로, 제1 기판 및 제2 기판에 분사되는 소스가스의 순서가 반드시 위 순서에 한정되는 것은 아니다.
한편, 스핀 노즐(310)의 각 1/4 회전 사이 사이에는 스핀 노즐(310)의 분사부(313)가 가스 분리부(327)를 통과하게 되므로, 각 소스가스가 직전에 분사된 소스가스와 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 스핀 노즐(310)이 1/2 회전 시 전구체 가스 분사부 및 반응 가스 분사부는 가스 분리부(327)에 위치하므로 스핀 노즐(310)에서 분사되는 전구체 가스와 반응 가스는 가스 분리부(327)를 통해 흡입되어 배출된다. 따라서, 스핀 노즐 수용부(325) 내부에서 소스가스, 특히 전구체 가스와 반응 가스가 서로 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 퍼지 가스 분사부가 가스 버퍼부(326)를 통과하는 동안 가스 버퍼부(326) 내부에 잔류하는 전구체 가스 및 반응 가스를 퍼지시키게 되므로 잔류 소스가스에 의해 파티클이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 기판 20: 마스크
100: 직립방식 증착장치 110: 버퍼 모듈(buffer module)
111: 로딩 버퍼부 112: 마스크 버퍼부
113: 언로딩 버퍼부
120: 트랜스퍼 모듈(transfer module)
130: 프로세스 모듈(process module) 131: 가스분사 유닛
133: 메인 배기 배플(main vacuum baffle) 135: 히터 유닛
137: 기판 이동 유닛(substrate moving unit)
310: 스핀 노즐(spin nozzle) 311: 소스 유로
313: 분사부 320: 하우징
321: 분사면 322: 분사개구
323: 배기 흡입구 325: 스핀 노즐 수용부
326: 가스 버퍼부(buffer portion)
327: 가스 분리부(separation portion)
330: 이너 배기부(inner vacuum)
331: 배기 유로 340: 구동부
100: 직립방식 증착장치 110: 버퍼 모듈(buffer module)
111: 로딩 버퍼부 112: 마스크 버퍼부
113: 언로딩 버퍼부
120: 트랜스퍼 모듈(transfer module)
130: 프로세스 모듈(process module) 131: 가스분사 유닛
133: 메인 배기 배플(main vacuum baffle) 135: 히터 유닛
137: 기판 이동 유닛(substrate moving unit)
310: 스핀 노즐(spin nozzle) 311: 소스 유로
313: 분사부 320: 하우징
321: 분사면 322: 분사개구
323: 배기 흡입구 325: 스핀 노즐 수용부
326: 가스 버퍼부(buffer portion)
327: 가스 분리부(separation portion)
330: 이너 배기부(inner vacuum)
331: 배기 유로 340: 구동부
Claims (14)
- 직립으로 세워진 기판에 대해 소스가스를 분사하도록 상기 기판에 대응되는 길이를 갖는 로드 형태를 갖고, 외주면에 소스가스를 분사하는 분사부가 형성되며, 축을 회전축으로 하여 자전함에 따라 상기 기판에 복수의 소스가스를 교번적으로 분사하는 복수의 스핀 노즐;
상기 스핀 노즐을 수용하는 하우징; 및
상기 하우징에서 상기 스핀 노즐 사이에 구비되어 배기가스를 흡입하는 이너 배기부;
를 포함하는 직립방식 증착장치용 가스분사 유닛. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 상기 하우징을 사이에 두고 증착면이 서로 마주보도록 2장의 기판이 구비되는 직립방식 증착장치용 가스분사 유닛. - 제2항에 있어서,
상기 스핀 노즐은 상기 기판에 평행하게 수직으로 구비되며, 복수의 스핀 노즐이 나란히 배열되는 직립방식 증착장치용 가스분사 유닛. - 제3항에 있어서,
상기 분사부는 상기 스핀 노즐의 길이 방향을 따라 배치된 복수의 홀 또는 슬릿 형태를 갖는 직립방식 증착장치용 가스분사 유닛. - 제4항에 있어서,
상기 분사부는 상기 스핀 노즐의 외주면 둘레를 따라 일정 간격으로 이격 형성된 직립방식 증착장치용 가스분사 유닛. - 제4항에 있어서,
상기 스핀 노즐은 복수의 서로 다른 소스가스를 분사하도록 형성되고,
상기 스핀 노즐의 내부에서 상기 스핀 노즐의 길이 방향을 따라 형성되어 상기 복수의 소스가스를 독립적으로 유동시키는 복수의 소스 유로가 형성된 증착장치용 가스분사 유닛. - 제6항에 있어서,
상기 스핀 노즐 일측에는 상기 스핀 노즐의 회전을 위한 회전 구동부가 연결되고,
상기 회전 구동부는 상기 복수의 스핀 노즐에서 동일한 소스가스가 분사되도록 상기 스핀 노즐을 동일한 속도로 회전시키는 증착장치용 가스분사 유닛. - 제1항에 있어서,
상기 하우징은 상기 기판과 평행한 분사면이 구비되고,
상기 분사면에는 상기 하우징을 관통하여, 상기 스핀 노즐에서 분사되는 소스가스를 상기 기판에 분사하는 복수의 분사개구와 상기 이너 배기부와 연통되는 복수의 배기 흡입구가 형성된 직립방식 증착장치용 가스분사 유닛. - 제8항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 분사개구와 연통되고 상기 스핀 노즐에서 분사되는 소스가스의 유동 공간이 되는 가스 버퍼부; 및
상기 스핀 노즐에서 분사되는 소스가스가 상기 하우징 내부에서 혼합되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 스핀 노즐의 회전 방향을 따라 상기 가스 버퍼부 사이에 구비되는 가스 분리부;
를 포함하고,
상기 가스 버퍼부 및 상기 가스 분리부는 상기 스핀 노즐의 길이 방향을 따라 상하로 연통되도록 형성된 직립방식 증착장치용 가스분사 유닛. - 기판에 박막을 형성하는 증착장치에 있어서,
직립으로 세워진 2장의 기판을 수용하고 상기 기판에 복수의 소스가스를 순차적으로 분사하여 박막을 형성하기 위한 프로세스 모듈을 포함하고,
상기 프로세스 모듈은,
상기 기판에 대해 상기 소스가스를 분사하는 가스분사 유닛;
상기 기판을 직립으로 세워진 상태로 이송하고 위치를 유지시키는 기판 이송 유닛;
상기 기판의 후방에 각각 구비되는 히터 유닛; 및
상기 프로세스 모듈 하부에 구비되어 상기 프로세스 모듈 내부에서 배기가스를 배출시키는 메인 배기 배플;
을 포함하는 직립방식 증착장치. - 제10항에 있어서,
상기 가스분사 유닛을 사이에 두고 증착면이 서로 마주보도록 2장의 기판이 구비되는 직립방식 증착장치. - 제11항에 있어서,
상기 가스분사 유닛은,
상기 기판에 대응되는 크기를 갖고 상기 기판에 소스가스를 분사하는 복수의 분사개구가 형성된 분사면을 구비하는 하우징;
상기 기판에 대응되는 길이를 갖는 로드 형태를 갖고, 상기 기판과 평행하게 수직 방향을 구비되며, 상기 하우징 내부에 축을 회전축으로 하여 자전 가능하도록 구비되는 스핀 노즐; 및
상기 하우징에서 상기 스핀 노즐 사이에 구비되어 배기가스를 흡입하는 이너 배기부;
를 포함하는 직립방식 증착장치. - 제12항에 있어서,
상기 스핀 노즐은 자전함에 따라 상기 기판에 복수의 소스가스를 교번적으로 분사하도록 상기 스핀 노즐의 외주면에서 상기 스핀 노즐의 길이 방향을 따라 복수의 분사부가 형성된 직립방식 증착장치. - 제12항에 있어서,
상기 스핀 노즐은 복수의 스핀 노즐이 나란하게 구비된 직립방식 증착장치.
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|---|---|---|---|---|
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2010
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