KR20140020429A - 기판 셔틀 장치, 이를 포함하는 기상 증착 장치 및 기판 셔틀 장치의 제조방법 - Google Patents

기판 셔틀 장치, 이를 포함하는 기상 증착 장치 및 기판 셔틀 장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

증착물질의 리프팅 현상과 파티클 발생을 최소화할 수 있는 기판 셔틀 장치, 이를 포함하는 기상 증착 장치 및 기판 셔틀 장치의 제조방법이 제공된다. 일 실시예에 따르면, 증착물질이 형성될 기판이 안착될 수 있는 서셉터 및 상기 서셉터의 양측에 배치되며 상부면은 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행된 윙플레이트를 포함하는 기판 셔틀 장치가 제공된다.

Description

기판 셔틀 장치, 이를 포함하는 기상 증착 장치 및 기판 셔틀 장치의 제조방법{Substrate shuttle device, vapor deposition apparatus including the same and method of fabricating the same}
본 발명은 기판 셔틀 장치, 이를 포함하는 기상 증착 장치 및 기판 셔틀 장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 증착소스부를 이용한 증착 공정에 적용될 수 있는 기판 셔틀 장치, 이를 포함하는 기상 증착 장치 및 기판 셔틀 장치의 제조방법에 관한 것이다.
전자 소자의 제조에서, 화학적 기상 증착이나 원자층 증착과 같은 공정을 수행하는 기상 증착 장치는 증착물질이 증착될 기판 등을 위치시킨 후 소스가스와 반응가스 등을 제공하여 물질층을 기판 상에 형성시킨다. 특히, 공간분할 증착 방식을 이용하는 기상 증착 장치는 한 개의 증착대상 기판 상에 증착이 완료되기 전에 다음 기판에 대한 증착이 시작될 수 있으므로 대면적의 기판에 증착을 진행하고자 하는 경우 유용하다.
하지만, 공간분할 증착 방식을 이용한 기상 증착 장치에서는, 피증착 구조체가 안착된 기판 셔틀 장치를 연속적으로 투입하며 증착이 이루어지므로, 증착물질이 피증착 구조체 상에만 형성되는 것이 아니라 피증착 구조체가 안착된 기판 셔틀 장치의 상부면에도 형성될 수 있으며 이에 따른 증착물질의 리프팅 현상이나 파티클 발생과 같은 문제점들이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기판 셔틀 장치의 상부면에 증착물질이 계속 형성되더라도 이에 수반된 리프팅 현상과 파티클 발생을 최소화하는 기판 셔틀 장치, 이를 이용한 기상 증착 장치 및 기판 셔틀 장치의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의한 기판 셔틀 장치는 증착물질이 형성될 기판이 안착될 수 있는 서셉터 및 상기 서셉터의 양측에 배치되며 상부면은 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행된 윙플레이트를 포함한다.
상기 기판 셔틀 장치에서, 상기 표면거칠기를 증대시키는 표면처리는 용사코팅 공정을 포함할 수 있다.
상기 기판 셔틀 장치에서, 상기 윙플레이트는 바디부 및 상기 바디부 상의 표면부를 포함할 수 있으며, 상기 표면거칠기를 증대시키는 표면처리는 용사코팅 공정을 포함할 수 있고, 상기 표면부는 용사코팅층을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 바디부는 알루미늄을 포함하여 구성될 수 있고, 상기 용사코팅층은 알루미늄을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 기판 셔틀 장치에서, 상기 표면거칠기를 증대시키는 표면처리는 블래스팅 공정을 포함할 수 있다.
상기 기판 셔틀 장치에서, 상기 윙플레이트는 바디부; 및 상기 바디부 상에 상기 바디부와 기계적 체결부로 결합된 표면부를 포함할 수 있고, 상기 표면부는 상기 표면부의 상부면이 상기 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행될 수 있다.
상기 기판 셔틀 장치에서, 상기 서셉터는 상기 기판이 안착되는 안착부 및 상기 안착부를 둘러싸도록 배치된 테두리부를 가지며, 상기 테두리부의 상부면은 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의한 기상 증착 장치는 반응 챔버, 상기 반응 챔버 내에 배치되는 증착소스부 및 상기 반응 챔버 내에 배치되며, 상기 증착소스부의 하방으로 이송될 수 있는, 상술한 상기 기판 셔틀 장치를 포함한다.
상기 기상 증착 장치에서, 상기 증착소스부는 소스가스를 하방으로 제공할 수 있는 소스가스 제공부, 반응가스를 하방으로 제공할 수 있는 반응가스 제공부 및 상기 소스가스 제공부와 상기 반응가스 제공부 사이에 위치하며, 가스를 펌핑할 수 있는 펌핑부를 포함할 수 있다.
상기 기상 증착 장치에서, 상기 소스가스 제공부, 상기 펌핑부, 및 상기 반응가스 제공부의 하방에서 상기 기판 셔틀 장치를 순차적으로 이송할 수 있는 이송부를 더 포함할 수 있다.
상기 기상 증착 장치에서, 상기 윙플레이트가 상기 서셉터의 양측에 배치되는 방향은 상기 기판 셔틀 장치가 상기 증착소스부의 하방으로 이송되는 방향과 나란할 수 있다.
상기 기상 증착 장치에서, 상기 증착물질은 알루미나를 포함하여 구성되며, 상기 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행된 상기 윙플레이트의 상부면은 알루미늄을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 의한 기판 셔틀 장치의 제조방법은 증착물질이 형성될 기판이 안착되는 서셉터를 제공하는 단계, 상기 서셉터의 양측에 배치될 윙플레이트를 제공하는 단계, 및 상기 윙플레이트의 상부면에 대하여 표면거칠기를 증대시키는 표면처리를 수행하는 단계를 포함한다.
상기 기판 셔틀 장치의 제조방법에서, 상기 서셉터와 상기 윙플레이트를 하방에서 지지할 프레임구조체를 제공하는 단계, 및 상기 프레임구조체 상에 상기 서셉터와 상기 윙플레이트를 각각 장착하여 조립하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기판 셔틀 장치의 제조방법에서, 상기 윙플레이트의 상부면에 대하여 표면거칠기를 증대시키는 표면처리를 수행하는 단계는 상기 프레임구조체 상에 상기 서셉터와 상기 윙플레이트를 각각 장착하여 조립하는 단계 이전 또는 이후에 수행될 수 있다.
상기 기판 셔틀 장치의 제조방법에서, 상기 윙플레이트의 상부면에 대하여 표면거칠기를 증대시키는 표면처리를 수행하는 단계는 상기 윙플레이트의 상부면에 대하여 용사코팅 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 셔틀 장치의 제조방법에서, 상기 윙플레이트의 상부면에 대하여 표면거칠기를 증대시키는 표면처리를 수행하는 단계는 상기 윙플레이트의 상부면에 대하여 블래스팅 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 셔틀 장치, 이를 포함하는 기상 증착 장치 및 기판 셔틀 장치의 제조방법에 따르면, 기판 셔틀 장치의 상부면에 표면거칠기를 증대시킴으로써 기판 셔틀 장치의 상부면의 표면적을 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여 기판 셔틀 장치와 증착물질 간의 부착력이 향상되어 리프팅 현상과 이로 인한 파티클 발생을 감소시킬 수 있다. 또한 리프팅 현상이 발생하는 시점을 최대한 딜레이 시킬 수 있어 장비보수유지의 주기를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 셔틀 장치를 도해하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 셔틀 장치를 도해하는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 셔틀 장치를 도해하는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 셔틀 장치를 도해하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 장치를 도해하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 장치에서 증착소스부와 기판 셔틀 장치를 도해하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 장치에서 기판 셔틀 장치가 움직일 수 있는 이송 유닛을 도해하는 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 셔틀 장치를 도해하는 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 셔틀 장치를 도해하는 분해 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 셔틀 장치(100)는 증착물질이 형성될 기판이 안착될 수 있는 서셉터(120)를 포함한다. 서셉터(120)는, 예를 들어, SUS와 같은, 스틸을 포함하여 구성될 수 있다. 서셉터(120)는 증착물질이 형성될 기판이 안착될 수 있는 안착부(122)과 안착부(122)을 둘러싸며 안착부(122)보다 높게 배치된 테두리부(124)를 가질 수 있다. 안착부(122) 상에 장착될 기판은 증착물질이 증착될 대상물을 의미하는 것으로, 예컨대 태양광 소자, 유무기 디스플레이 소자에 사용되는 글라스, 세라믹, 플라스틱, 반도체 또는 금속을 포함할 수 있다. 상기 기판 상에는 마스크가 추가로 배치될 수 있다. 마스크는 기판 상에서 증착물질이 증착되는 영역을 오픈하고 그 외의 영역을 차폐하기 위한 패턴시트와 이러한 패턴시트를 고정하기 위한 마스크프레임을 포함할 수 있다.
본원에서는 서셉터(120)에 안착될 수 있는 기판 및/또는 마스크로 구성되는 구조체를 피증착 구조체(도 7의 250)로 명명할 수 있다. 도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 서셉터(120)는 피증착 구조체(250)가 안착되도록 테두리부(124) 보다 낮게 배치된 안착부(122)를 포함할 수 있다. 이러한 안착부(122) 주위에는 마스크프레임이 배치될 수 있도록 홈이 형성될 수 있다. 한편, 안착부(122)의 높이는 테두리부(124)와 동등하거나 또는 그보다 높도록 변형될 수도 있다. 서셉터(120)에는 기판 셔틀 장치(100) 내 상기 피증착 구조체를 지지할 수 있는 리프트 핀들이 승하강 되도록 홀(미도시)들이 형성될 수 있다. 피증착 구조체(250)를 고정시키기 위하여 서셉터(120) 상에 마스크프레임 클램핑부(126)가 추가로 형성될 수 있다. 구체적으로 피증착 구조체(250) 중에서 마스크의 에지부에 클램프 홈부가 형성되어 있으며, 상기 클램프 홈부에 클램핑부(126)가 안착되어 마스크를 고정시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 셔틀 장치(100)는 서셉터(120)의 양측에 배치되며, 상부면은 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행된, 윙플레이트(150)를 포함한다. 후술할, 도 5 내지 도 7과 같은, 기상 증착 장치는, 기판 셔틀 장치(100)가 증착소스부(도 6의 330)의 하방으로 이송되는 구성을 제공하는데, 윙플레이트(150)가 서셉터(120)의 양측에 배치되는 방향은 기판 셔틀 장치(100)가 증착소스부(330)의 하방으로 이송되는 방향(x축 방향)과 나란할 수 있다. 윙플레이트(150)는 증착소스부(도 6의 330)의 하방에서 서셉터(120)에 안착된 피증착 구조체(250) 상에 기상 증착 공정을 수행하는 과정에서 소스가스와 반응가스 등이 피증착 구조체(250) 상에서 층류 유동(laminar flow)을 형성할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한 윙플레이트(150)는 증착소스부(도 6의 330)의 하방에서 서셉터(120)에 안착된 피증착 구조체(250) 상에 기상 증착 공정을 수행하는 과정에서 피증착 구조체(250) 상의 에지 효과(edge effect)를 최소화하도록 구성될 수 있다.
서셉터(120)에 안착된 피증착 구조체(250) 상에 기상 증착 공정을 수행하는 과정에서 피증착 구조체(250) 뿐만 아니라 윙플레이트(150) 상에도 증착물질이 불가피하게 형성될 수 있다. 증착 공정을 수행하면서 윙플레이트(150) 상에 형성된 증착물질이 계속 적층되면서 윙플레이트(150)에 응력을 발생시킬 수 있으며 임계점에 도달하면 증착물질의 리프팅(lifting) 현상이 나타나 파티클이 발생될 수 있다. 발명자는 윙플레이트(150)의 상부면에 표면거칠기를 증대시키는 표면처리를 수행함으로써 이러한 문제점을 효과적으로 해결할 수 있음을 확인하였다. 즉, 윙플레이트(150)의 상부면에 표면거칠기를 증대시킴으로써 윙플레이트(150)의 상부면의 표면적을 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여 윙플레이트(150)와 증착물질 간의 부착력이 향상되어 리프팅 현상과 이로 인한 파티클 발생을 감소시킬 수 있다. 또한 윙플레이트(150)와 증착물질 간의 부착력이 향상되므로 리프팅 현상이 발생하는 시점을 최대한 딜레이 시킬 수 있어 장비보수유지의 주기를 개선할 수 있는 부가적인 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 셔틀 장치(100)에서 윙플레이트(150)는 몸체를 이루는 바디부(152)와 바디부(152) 상의 표면부(154)를 포함할 수 있는데, 표면부(154)는 용사코팅 공정에 의하여 형성된 용사코팅층일 수 있다. 용사코팅 공정은 모재 상부면의 표면거칠기를 증대시킬 수 있는 표면처리이다. 용사코팅은 모재에 열변형 없이 코팅할 수 있는 냉간코팅기술로서, 분말, 선, 봉 형태의 코팅재료를 화염, 전기아크 또는 플라즈마 내로 이송 용융시킨 후 모재에 고속으로 분사, 충돌시켜 코팅층을 형성하는 표면처리 기술이다. 용사코팅은 모재의 재질, 크기, 형상 등에 제한 없이 코팅이 가능하며, 모재에 열변형이 없으며, 동일한 경도의 타 표면처리에 비해 내구수명이 길며, 코팅두께 조절이 용이하며, 코팅속도가 매우 빠르며, 적용 가능한 코팅재료가 다양하며, 후막코팅(thick coating)이 가능하다는 다양한 장점을 가진다. 용사코팅 공정에 의하여 형성된 표면부(154)는 용사코팅 공정의 조건을 적절하게 조절함으로써 상부면의 표면거칠기가 증대될 수 있다.
상술한 것처럼, 상부면의 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행된 윙플레이트(150)를 도입함으로써 윙플레이트(150)의 상부면의 표면적이 증가되어 리프팅 현상과 이로 인한 파티클 발생을 감소시킬 수 있다. 나아가, 증착물질 및 윙플레이트를 구성하는 물질에 따라서 부착력이 향상되어 증착물질의 리프팅 현상과 이로 인한 파티클 발생을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 증착물질이 알루미나(Al2O3)인 경우, 윙플레이트의 바디부(152)는 알루미늄을 포함하여 구성될 수 있고, 윙플레이트의 바디부(152) 상에 알루미늄 용사코팅 공정을 수행하여 알루미늄을 포함하여 구성되는 용사코팅층인 표면부(154)를 형성할 수 있다. 이 경우 바디부(152)와 표면부(154) 간의 부착력이 향상되며 나아가 윙플레이트(150)의 상부면과 증착물질 간의 부착력이 향상된다. 이는 바디부(152)와 표면부(154)가 모두 동일한 원소(알루미늄)를 포함하며, 나아가 윙플레이트(150)의 상부면과 증착물질이 모두 동일한 원소(알루미늄)를 포함하므로 상호간의 접합력이 높아지기 때문이다. 결국 증착물질이 윙플레이트(150)의 상부면 상에 강하게 부착되므로 증착물질의 리프팅 현상과 이로 인한 파티클 발생을 감소시킬 수 있다. 또한 증착물질의 리프팅 현상이 발생하는 시점을 최대한 딜레이 시킬 수 있어 장비보수유지의 주기를 개선할 수 있는 부가적인 효과를 기대할 수 있다.
기판 셔틀 장치(100)는, 도 2와 같이, 프레임베이스(114)와 프레임(112)으로 구성된 프레임구조체 상에 서셉터(120)와 윙플레이트(150)를 각각 장착하여 조립함으로써 제조될 수 있다. 이 경우 윙플레이트(150)의 상부면에 대하여, 예를 들어, 용사코팅 공정과 같은, 표면거칠기를 증대시키는 표면처리를 수행하는 단계는, 도 2과 같이, 프레임구조체에 윙플레이트(150)를 장착하여 조립하기 이전에 수행될 수 있다. 또는 윙플레이트(150)의 상부면에 대하여, 예를 들어, 용사코팅 공정과 같은, 표면거칠기를 증대시키는 표면처리를 수행하는 단계는, 프레임구조체에 윙플레이트(150)를 장착하여 조립한 이후에 수행될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 셔틀 장치를 도해하는 분해 사시도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 셔틀 장치(100)에서 윙플레이트(150)는 몸체를 이루는 바디부(152)와 바디부(152) 상의 표면부(154)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 표면부(154)는 바디부(152)와 별개인 부재일 수 있다. 표면부(154)는 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행될 수 있는데, 이러한 표면처리로서는 용사코팅 공정이나 블래스팅 공정 등을 포함할 수 있다. 표면부(154)와 바디부(152)는, 예를 들어, 볼트(156)와 같은, 기계적 체결부로서 결합될 수 있다. 한편 기계적 체결부는 볼트 이외에도 후크 또는 클립과 같은 구성요소를 포함할 수 있다.
기판 셔틀 장치(100)는, 프레임베이스(114)와 프레임(112)으로 구성된 프레임구조체 상에 서셉터(120)와 윙플레이트(150)를 각각 장착하여 조립함으로써 제조될 수 있다. 본 실시예에서, 윙플레이트(150)의 상부면에 대하여, 즉, 바디부(152)와 별개의 부재인 표면부(154)에 대하여, 예를 들어, 용사코팅 공정과 같은, 표면거칠기를 증대시키는 표면처리를 수행하는 단계는, 표면부(154)와 바디부(152)를 기계적 체결부(156)로 결합하기 이전 또는 이후에 수행될 수 있으며, 나아가, 프레임구조체에 윙플레이트(150)를 장착하여 조립하기 이전 또는 이후에 수행될 수 있다. 한편, 도 3에 도시된 기판 셔틀 장치 및 그 제조방법에서, 용사코팅 공정 및 그 밖의 다른 구성요소들에 대한 설명은 도 1 및 도 2에서 설명한 내용과 동일하게 또는 유사하게 적용될 수 있으며, 여기에서는 편의상 그 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 셔틀 장치를 도해하는 사시도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 셔틀 장치(100)는 증착물질이 형성될 피증착 구조체가 안착될 수 있는 서셉터(120)를 포함한다. 서셉터(120)는 상기 피증착 구조체가 안착될 수 있는 안착부(122) 및 안착부(122)을 둘러싸는 테두리부(124)를 가지는데, 테두리부(124)의 상부면은, 예를 들어, 용사코팅 공정과 같은, 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행될 수 있다. 따라서 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행된 표면부(154)는 윙플레이트(150)의 상부면에 형성될 뿐만 아니라 서셉터의 테두리부(124)의 상부면에도 형성될 수 있다. 변형된 실시예에서는, 예를 들어, 용사코팅층인 표면부(154)가 윙플레이트(150)의 상부면에는 형성되지 않고 서셉터의 테두리부(124)의 상부면에서만 형성될 수도 있다. 한편, 도 4에 도시된 기판 셔틀 장치 및 그 제조방법에서, 용사코팅 공정 및 그 밖의 다른 구성요소들에 대한 설명은 도 1 내지 도 3에서 설명한 내용과 동일하게 또는 유사하게 적용될 수 있으며, 여기에서는 편의상 그 설명을 생략한다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 상술한 표면거칠기를 증대시키는 표면처리는 예시적으로 용사코팅 공정에 대하여 설명하였으나 본원의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 표면거칠기를 증대시키는 표면처리는 블래스팅(blasting) 공정을 포함할 수 있다. 블래스팅 공정은 분사 표면처리의 일종으로서, 경도가 큰 소립자를 고속으로 가공표면에 분사하는 공정으로서, 예를 들어, 샌드 블래스팅 공정, 그리드 블래스팅 공정 등이 있다. 이러한 블래스팅 공정은 용사코팅층과 같은 별도의 층이 형성되지 않는다는 점에서 용사코팅 공정과 상이하다. 그러나 블래스팅 공정에 의해서도 윙플레이트(150)의 상부면 및/또는 서셉터의 테두리부(124)의 상부면의 표면거칠기를 증대시키고 표면적을 증대시킴으로써 리프팅 현상과 이로 인한 파티클 발생을 감소시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 기판 셔틀 장치를 포함하는 기상 증착 장치를 설명한다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 장치를 도해하는 단면도이며, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 장치에서 증착소스부와 기판 셔틀 장치를 도해하는 단면도이며, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 장치에서 기판 셔틀 장치가 움직일 수 있는 이송 유닛(200)을 도해하는 사시도이다. 본 발명에서 언급하는 기상 증착 장치는 기상 상태의 증착기체의 반응에 의해서 물질층이 형성되는 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD) 공정을 수행하는 장치를 포함할 수 있다. 나아가, 본 발명에서 언급하는 기상 증착 장치는 기상 상태의 증착기체를 기판 상에 시분할 방식 또는 공간분할 방식으로 제공하는 단계를 반복하여, 원자층 증착(atomic layer deposition; ALD) 공정을 수행하는 장치를 포함할 수도 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 장치는 반응 챔버(350), 반응 챔버(350) 내에 배치되는 증착소스부(330) 및 반응 챔버(350) 내에 배치되며, 증착소스부(330)의 하방으로 이송될 수 있는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 상술한, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 셔틀 장치(100)를 포함한다. 증착소스부(330)는, 도 6과 같이, 소스가스를 하방으로 제공할 수 있는 소스가스 제공부(10), 반응가스를 하방으로 제공할 수 있는 반응가스 제공부(20) 및 소스가스 제공부(10)와 반응가스 제공부(20) 사이에 위치하며, 가스를 펌핑할 수 있는 펌핑부(30)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 장치는, 도 5 내지 도 7과 같이, 소스가스 제공부(10), 펌핑부(30) 및 반응가스 제공부(20)를 포함하는 증착소스부(330)의 하방에서 피증착 구조체(250)가 안착된 기판 셔틀 장치(100)를 순차적으로 이송할 수 있는 이송부(210)를 포함할 수 있다. 피증착 구조체(250)는 기판 셔틀 장치(100)의 서셉터(120)의 안착부(122)에 안착되어 증착물질이 형성되는 구조체를 의미하며, 예를 들어, 기판과 상기 기판 상의 마스크를 포함하는 적층 구조체일 수 있다. 이송부(210)는 증착이 이루어질 피증착 구조체(250)가 안착된 기판 셔틀 장치(100)를 수평 방향(예컨대 ±x 방향)으로 이송할 수 있으며, 도 7과 같이, 서로 나란하게 이격된 복수의 가이드 레일로 구성될 수 있다. 복수의 가이드 레일 사이에는 리니어모터부를 포함하는 추가적인 구동요소(220)가 배치될 수 있다.
소스가스 제공부(10)는 소스가스를 하방으로 주입할 수 있다. 도면에서는 상부에서 하부를 향해 (-z 방향으로) 연장된 소스가스 주입부(12)를 통해 -z 방향으로 소스가스를 주입할 수 있는 것으로 도시하고 있다. 소스가스 주입부(12)는 노즐로 이해될 수 있다. 이러한 소스가스 주입부(12)를 통해 -z 방향으로 주입된 소스가스는 소스가스 주입부(12)를 통과한 후 도 6에 도시된 것과 같이 xy 평면 상에서 대략 수평방향으로 이동하며 퍼질 수 있다.
이송부(210) 상에 피증착 구조체(250)가 안착된 기판 셔틀 장치(100)가 +x 방향으로 이동함에 있어서 소스가스 제공부(10) 하측을 지나갈 시, 소스가스 주입유닛(10)에서 하방으로 주입되는 소스가스는 피증착 구조체(250)의 소스가스 주입유닛(10) 하측에 위치한 부분에 소스물질층을 형성하게 된다. 피증착 구조체(250)가 안착된 기판 셔틀 장치(100)가 +x 방향으로 계속 이동함으로써 결과적으로 피증착 구조체(250)를 포함한 기판 셔틀 장치(100)의 전면(全面)에 소스물질층이 형성될 수 있다. 소스물질층은 예컨대 트리메틸 알루미늄(TMA: Al(CH3)3)층일 수 있다.
반응가스 제공부(20)는 반응가스를 하방으로 주입할 수 있다. 도면에서는 상부에 한 개의 반응가스 주입구(22a)가 위치하고 하부에 복수개의 반응가스 배출구(22b)들이 위치하며, 반응가스 제공부(20) 내부는 속이 빈 확산공간을 형성하는, 샤워헤드 구조의 반응가스 제공부(20)를 도시하고 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상부에서 하부를 향해 (-z 방향으로) 연장된 복수개의 노즐들을 구비할 수도 있는 등, 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
이송부(210) 상에 피증착 구조체(250)가 안착된 기판 셔틀 장치(100)가 +x 방향으로 이동함에 있어서 반응가스 제공부(20) 하측을 지나갈 시, 반응가스 제공부(20)에서 하방으로 주입되는 반응가스는 피증착 구조체(250)의 반응가스 제공부(20) 하측에 위치한 부분에 이미 형성된 소스물질층과 반응하여 최종물질층을 형성하게 된다. 피증착 구조체(250)가 안착된 기판 셔틀 장치(100)가 +x 방향으로 계속 이동함으로써 결과적으로 피증착 구조체(250)를 포함한 기판 셔틀 장치(100)의 전면(全面)에 최종물질층이 형성될 수 있다. 소스물질층이 전술한 것과 같은 트리메틸 알루미늄(TMA: Al(CH3)3)층일 경우, 반응가스는 수증기를 포함하거나 오존을 포함할 수 있다. 이 경우 트리메틸 알루미늄층은 수증기나 오존과 반응하여, 최종물질층, 즉 알루미나(Al2O3)층이 될 수 있다.
펌핑부(30)는 소스가스 제공부(10)와 반응가스 제공부(20) 사이에 위치하며, 가스를 외부로 펌핑할 수 있는 적어도 두 개의 펌핑존들(31, 32)을 갖는다. 도면에서는 예컨대 펌핑부(30)가 두 개의 펌핑존들(31, 32)을 갖는 경우를 도시하고 있다. 즉, 펌핑부(30)는 소스가스 제공부(10)에 인접한 제1펌핑존(31)과, 반응가스 제공부(20)에 인접한 제2펌핑존(32)을 포함한다. 물론 필요에 따라 펌핑부(30)가 두 개의 펌핑존들(31, 32)이 아닌 더 많은 개수의 펌핑존들을 가질 수도 있다.
펌핑부(30)의 제1펌핑존(31)과 제2펌핑존(32) 사이에는 격벽(33)이 배치될 수 있다. 이 경우 제1펌핑존(31)을 펌핑하는 펌프와 제2펌핑존(32)을 펌핑하는 펌프를 별도로 구성할 수도 있으나, 제1펌핑존(31)과 제2펌핑존(32)이 동일한 펌프에 의해 펌핑되도록 함으로써 구성을 더욱 단순화할 수 있다. 제1펌핑존(31)과 제2펌핑존(32)은 반응 챔버(350)에 의해서까지 한정되는 공간은 아니고, 제1펌핑존(31)의 경우에는 소스가스 제공부(10)와 격벽(33) 사이의 공간, 제2펌핑존(32)의 경우에는 반응가스 제공부(20)와 격벽(33) 사이의 공간인 것으로 이해될 수도 있다.
특히, 본 실시예에 따른 기상 증착 장치의 경우 제1펌핑존(31)과 제2펌핑존(32)에서 하측의 가스를 외부로 배출하는 바, 이에 따라 펌핑부(30) 하방에 있어서 제1펌핑존(31)과 제2펌핑존(32) 사이에, 가스 흐름이 정체되는 블로킹영역이 형성된다. 그 결과, 소스가스 제공부(10)에서 하방(-z 방향)으로 주입되어 xy 평면 상에서 대략 수평방향으로 이동하며 퍼지는 소스가스가 상기 블로킹영역에 의해 이동이 차단되어, 반응가스 제공부(20) 하측 영역으로 이동하는 것이 효과적으로 방지된다. 유사하게, 반응가스 제공부(20)에서 하방(-z 방향)으로 주입되는 반응가스 역시 상기 블로킹영역에 의해 이동이 차단되어, 소스가스 제공부(10) 하측 영역으로 이동하는 것이 효과적으로 방지된다.
종래의 원자층 증착 장치와 같은 기상 증착 장치의 경우 동일한 한 공간에서 소스가스 피딩, 소스가스 퍼징, 반응가스 피딩, 반응가스 퍼징이 이루어지도록 하기 위해 기상 증착 장치의 구성이 복잡해질 수밖에 없다는 문제점이 있었다. 그러나 본 실시예에 따른 기상 증착 장치의 경우에는 소스가스가 주입되는 영역, 반응가스가 주입되는 영역, 펌핑이 이루어지는 영역이 분리되어 있고 각 영역의 구성이 단순하기에, 전체적인 증착 장치의 구성이 단순화된다. 또한, 종래의 기상 증착 장치의 경우 시분할 증착 방식이기에, 한 개의 증착대상 기판 상에 증착이 완료되기 전까지 다음 기판에 대한 증착이 시작될 수 없다는 문제점이 있었다. 그러나 본 실시예에 따른 기상 증착 장치를 이용할 경우에는 공간분할 증착 방식이기에, 이송부(210)를 통해 피증착 구조체(250)가 안착된 기판 셔틀 장치(100)를 연속적으로 투입하며 증착이 이루어지도록 할 수 있다.
이 경우, 증착물질은 피증착 구조체(250) 상에만 형성되는 것이 아니라 피증착 구조체(250)가 안착된 기판 셔틀 장치(100)의 상부면에도 불가피하게 형성될 수 있으며, 특히, 상술한 바와 같이, 기판 셔틀 장치(100)의 윙플레이트(150) 상에 형성된 증착물질은 계속 쌓이면서 윙플레이트(150)에 응력을 발생시킬 수 있으며 임계점에 도달하면 증착물질의 리프팅 현상이 나타나 파티클이 발생될 수 있었다. 이러한 문제점들은, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한, 본 발명의 실시예에 따른 기판 셔틀 장치(100)를 도입함으로써 효과적으로 해결할 수 있다.
예를 들어, 증착물질이 알루미나(Al2O3)를 포함하여 구성될 경우, 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행된 윙플레이트(150)의 상부면은 알루미늄을 포함하여 구성될 수 있으며, 이 경우 윙플레이트(150)와 증착물질 간의 부착력이 향상되어 리프팅 현상과 이로 인한 파티클 발생을 감소시킬 수 있다. 나아가, 윙플레이트(150)의 상부면에 표면거칠기를 증대시킴으로써 윙플레이트(150)의 상부면의 표면적을 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여 윙플레이트(150)와 증착물질 간의 부착력이 더욱 향상되어 리프팅 현상과 이로 인한 파티클 발생을 감소시킬 수 있다. 또한 윙플레이트(150)와 증착물질 간의 부착력이 향상되므로 리프팅 현상이 발생하는 시점을 최대한 딜레이(delay)시킬 수 있어 장비보수유지(maintenance)의 주기를 개선할 수 있는 부가적인 효과를 기대할 수 있다.
발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
100 : 기판 셔틀 장치 112, 114 : 프레임구조체
120 : 서셉터 122 : 서셉터의 안착부
124 : 서셉터의 테두리부 150 : 윙플레이트
152 : 바디부 154 : 표면부
210 : 이송부 250 : 피증착 구조체
330 : 증착소스부 350 : 반응 챔버

Claims (17)

  1. 증착물질이 형성될 기판이 안착될 수 있는 서셉터; 및
    상기 서셉터의 양측에 배치되며, 상부면은 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행된, 윙플레이트;
    를 포함하는, 기판 셔틀 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 표면거칠기를 증대시키는 표면처리는 용사코팅 공정을 포함하는, 기판 셔틀 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 윙플레이트는 바디부; 및 상기 바디부 상의 표면부;를 포함하며,
    상기 표면거칠기를 증대시키는 표면처리는 용사코팅 공정을 포함하고, 상기 표면부는 용사코팅층을 포함하는, 기판 셔틀 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 바디부는 알루미늄을 포함하여 구성되고, 상기 용사코팅층은 알루미늄을 포함하여 구성되는, 기판 셔틀 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면거칠기를 증대시키는 표면처리는 블래스팅 공정을 포함하는, 기판 셔틀 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 윙플레이트는 바디부; 및 상기 바디부 상에 상기 바디부와 기계적 체결부로 결합된 표면부;를 포함하고,
    상기 표면부는 상기 표면부의 상부면이 상기 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행된, 기판 셔틀 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 서셉터는 상기 기판이 안착되는 안착부; 및 상기 안착부를 둘러싸도록 배치된 테두리부;를 가지며, 상기 테두리부의 상부면은 상기 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행된, 기판 셔틀 장치.
  8. 반응 챔버;
    상기 반응 챔버 내에 배치되는 증착소스부; 및
    상기 반응 챔버 내에 배치되며, 상기 증착소스부의 하방으로 이송될 수 있는, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 따른, 상기 기판 셔틀 장치;
    를 포함하는, 기상 증착 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 증착소스부는
    소스가스를 하방으로 제공할 수 있는 소스가스 제공부;
    반응가스를 하방으로 제공할 수 있는 반응가스 제공부; 및
    상기 소스가스 제공부와 상기 반응가스 제공부 사이에 위치하며, 가스를 펌핑할 수 있는 펌핑부;를 포함하는, 기상 증착 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소스가스 제공부, 상기 펌핑부, 및 상기 반응가스 제공부의 하방에서 상기 기판 셔틀 장치를 순차적으로 이송할 수 있는 이송부;를 더 포함하는, 기상 증착 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 윙플레이트가 상기 서셉터의 양측에 배치되는 방향은 상기 기판 셔틀 장치가 상기 증착소스부의 하방으로 이송되는 방향과 나란한, 기상 증착 장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 증착물질은 알루미나를 포함하여 구성되며, 상기 표면거칠기를 증대시키는 표면처리가 수행된 상기 윙플레이트의 상부면은 알루미늄을 포함하여 구성되는, 기상 증착 장치.
  13. 증착물질이 형성될 기판이 안착될 수 있는 서셉터를 제공하는 단계;
    상기 서셉터의 양측에 배치될 윙플레이트를 제공하는 단계; 및
    상기 윙플레이트의 상부면에 대하여 표면거칠기를 증대시키는 표면처리를 수행하는 단계;
    를 포함하는, 기판 셔틀 장치의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 서셉터와 상기 윙플레이트를 하방에서 지지할 프레임구조체를 제공하는 단계; 및
    상기 프레임구조체 상에 상기 서셉터와 상기 윙플레이트를 각각 장착하여 조립하는 단계;
    를 더 포함하는, 기판 셔틀 장치의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 윙플레이트의 상부면에 대하여 표면거칠기를 증대시키는 표면처리를 수행하는 단계는 상기 프레임구조체 상에 상기 서셉터와 상기 윙플레이트를 각각 장착하여 조립하는 단계 이전 또는 이후에 수행하는, 기판 셔틀 장치의 제조방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 윙플레이트의 상부면에 대하여 표면거칠기를 증대시키는 표면처리를 수행하는 단계는 상기 윙플레이트의 상부면에 대하여 용사코팅 공정을 수행하는 단계를 포함하는, 기판 셔틀 장치의 제조방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 윙플레이트의 상부면에 대하여 표면거칠기를 증대시키는 표면처리를 수행하는 단계는 상기 윙플레이트의 상부면에 대하여 블래스팅 공정을 수행하는 단계를 포함하는, 기판 셔틀 장치의 제조방법.
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