KR20140103860A

KR20140103860A - 다층 섀도 마스크

Info

Publication number: KR20140103860A
Application number: KR1020140017826A
Authority: KR
Inventors: 얀 팡케; 마르쿠스 게르스도르프
Original assignee: 아익스트론 에스이
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2014-08-27
Also published as: CN103993291B; CN103993291A; TWI592508B; DE102013101586A1; TW201443267A; KR102241409B1

Abstract

본 발명은 우선 CVD-반응기(1)의 프로세스 챔버(2) 내에서 기판(13) 상에 올려질 수 있고 마스크 바디(4)를 구비하는 섀도 마스크(3)와 관련이 있으며, 이 경우 상기 프로세스 챔버 내에서는 적어도 하나의 기판(13)을 지지하는 서셉터(14) 상부에서 수직의 온도 기울기(temperature gradient)가 형성되며, 상기 마스크 바디의 높이 연장부(H)는 자체 표면 연장부보다 훨씬 더 작고 적어도 하나의 윈도우(5)를 구비하며, 상기 윈도우의 에지(6)는 기판(13) 상에서 증착될 층(15)의 에지(16)를 규정한다. 특히 에지들의 영역에서 층 성장의 품질을 개선하기 위하여, 마스크 바디(4)가 높이 연장 방향(H)으로 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층(7, 8, 9, 10)을 구비하고, 표면 연장 방향으로보다는 높이 연장 방향(H)으로 더 적은 열전도율을 갖는 것이 제안된다. 본 발명은 또한 섀도 마스크의 용도와도 관련이 있다.

Description

다층 섀도 마스크 {MULTILAYER SHADOW MASK}

본 발명은 CVD-반응기(1)의 프로세스 챔버(2) 내에서 기판(13) 상에 올려질 수 있고 마스크 바디(4)를 구비하는 섀도 마스크(3)에 관한 것이며, 이 경우 상기 프로세스 챔버 내에서는 적어도 하나의 기판(13)을 지지하는 서셉터(14) 상부에서 수직의 온도 기울기(temperature gradient)가 형성되며, 상기 마스크 바디의 높이 연장부(H)는 자체 표면 연장부보다 훨씬 더 작고 적어도 하나의 윈도우(5)를 구비하며, 상기 윈도우의 에지(6)는 기판(13) 상에서 증착될 층(15)의 에지(16)를 규정하며, 이 경우 마스크 바디(4)는 높이 연장 방향(H)으로 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층(7, 8, 9, 10)을 구비하고, 표면 연장 방향으로보다 높이 연장 방향(H)으로 더 적은 열전도율을 가지며, 이 경우 직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층(7, 8, 9, 10) 사이에는 자유 공간(22)이 배치되어 있고, 이 자유 공간은 직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층(7, 8, 9, 10) 사이에서 열 수송(heat transport)을 감소시킨다.

미국 공개 특허 US 2004/0086639 A1호에는 다수의 층으로 이루어지는 섀도 마스크가 공지되어 있으며, 이 경우 개별 층들은 섀도 마스크의 에지에 배치된 간격 메움 요소에 의해 상호 간격을 두고 떨어진 상태로 유지된다. 각각의 층은 하나의 윈도우 개구를 형성하며, 이 경우 대응하는 윈도우 개구들은 수직으로 위·아래로 겹쳐서 배치되어 있다.

미국 공개 특허 US 2005/0037136 A1호는 다층의 섀도 마스크를 기술하고 있으며, 이 경우에 기판상에 올려지는 층은 냉각제를 통해서 냉각되며, 프로세스 챔버 쪽을 향하는 층은 가열될 수 있고 열 절연 부재를 통해 섀도 마스크의 하부 섹션과 연결되어 있다.

미국 공개 특허 US 2004/0142625 A1호는 원환(circular ring) 모양의 개구를 구비하는 섀도 마스크를 기술하고 있다. 미국 공개 특허 US 2003/008747 A1호에는 격자 구조가 윈도우를 형성하는 섀도 마스크가 공지되어 있다. 미국 공개 특허 US 2012/0190183 A1호는 코팅 장치 및 코팅 방법을 기술하고 있으며, 이 경우에는 상이한 윈도우 개구를 구비하는 서로 상이한 두 개의 마스크가 사용된다.

층 구조물을 증착하기 위한 증착 프로세스에서 섀도 마스크를 사용하는 것은 미국 공개 특허 US 2013/0015444 A1호가 기술하고 있다. 포토리소그래픽 구조화 방법 및 에칭 방법을 통해서 제조되는 다층의 마스크는 미국 특허 US 5,744,214호 및 미국 특허 US 3,574,012호가 기술하고 있다.

섀도 마스크는 기판상에서 층들을 증착할 때에 사용된다. 하나의 섀도 마스크는 기판상에서 증착될 층의 표면을 규정하는 하나의 윈도우를 구비한다. 이 윈도우를 둘러싸는 마스크 바디의 영역은 기판상에 평평하게 올려진다. 미국 공고 특허 US 7,802,537 B2호 또는 미국 공개 특허 US 2007/0184745 A1호에 의해 기술되는 바와 같은 종래 기술의 마스크들은 대부분 인바(invar)로 이루어진 마스크 바디를 구비한다. 층을 증착하기 위하여, 기판 상부에 배치된 프로세스 챔버 내부로 프로세스 가스가 도입된다. 이 프로세스 가스는 다수의 성분으로 구성될 수 있다. 기판이 그 위에 올려지는 서셉터는 이 서셉터 상부에 배치된 가스 유입 기관(organ)과 다른 온도를 가지며, 이 가스 유입 기관을 통해서 프로세스 가스가 프로세스 챔버 내부로 도입된다.

상기와 같은 섀도 마스크들은 OLED-층을 증착할 때에 사용된다. 섀도 마스크들은 특히 하나 또는 다수의 성분으로 구성된 프로세스 가스가 가열된 가스 유입 기관을 통해서 프로세스 챔버 내부로 도입되는 증착 프로세스에서 사용된다. 기판을 지지하는 서셉터가 이 방법에서는 냉각되었다. 서셉터 상에 올려지는 기판도 마찬가지로 냉각됨으로써, 결과적으로 상기 기판은 기체 상태로 된 프로세스 가스의 성분들이 응축될 수 있는 표면 온도를 갖게 된다. 기판상에 올려지는 마스크 바디도 마찬가지로 냉각됨으로써, 결과적으로 상기 마스크 바디의 표면에서 그리고 특히 에지 영역에서 성장이 이루어지게 된다. 에지 내부로 향하는 성장이 윈도우의 임브레이저(embrasure)에서 관찰됨으로써, 결과적으로 층의 에지들은 "닳아서 떨어지게(frazzled)" 된다.

금속 유기 층, 예를 들어 GaN을 증착하기 위하여 샤워 헤드(shower head)의 형상을 가질 수 있는 냉각된 가스 유입 기관을 통해서 프로세스 가스가 프로세스 챔버 내부로 도입된다. 이때 프로세스 가스는 TMGa 및 암모니아로 구성된다. 이 두 가지 성분은 캐리어 가스, 예를 들어 수소 또는 질소에 의해 프로세스 챔버 내부로 도입된다. 서셉터는 금속 유기 성분들과 수소화물이 서로 반응을 하는 반응 온도로 가열된다. 기판이 서셉터 상에 평평하게 올려짐으로써 기판 표면도 가열되며, 그 결과 기판 표면에서 표면 반응이 이루어질 수 있게 된다. 기판상에 올려지는 마스크도 마찬가지로 가열된다. 마스크의 표면도 마찬가지로 가스 성분들이 서로 반응을 하는 온도에 도달하게 됨으로써, 결과적으로 층 성장은 기판 표면에서뿐만 아니라 마스크의 표면에서도 그리고 특히 마스크의 에지 영역에서도 이루어지게 된다.

그 결과, 층의 에지들은 마스크 에지에서 윈도우 내부로 향하는 성장에 따라 "닳아서 떨어지게" 된다.

본 발명의 과제는, 특히 에지들의 영역에서 층 성장의 품질이 개선되도록 섀도 마스크를 형성하는 것이다.

상기 과제는 특허청구범위에 제시된 발명에 의해서 해결된다.

제일 먼저, 마스크 바디가 위·아래로 겹쳐서 배치된 다수의 층으로 이루어진다는 사실이 실제로 제안된다. 이 층들은 금속 플레이트로 이루어질 수 있다. 세 개 내지 열 개의 플레이트가 위·아래로 겹쳐서 배치될 수 있다. 이 플레이트들은 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들면 종래의 섀도 마스크에서도 사용되는 동일한 재료, 예컨대 인바가 사용될 수 있다. 인바가 사용되는 이유는 이 재료가 20℃ 내지 100℃의 온도 범위에서 매우 적은 열 팽창 계수를 갖기 때문이다. 그러나 마스크의 층들을 위한 제작 재료로서는 알루미늄 또는 특수강도 고려된다. 위·아래로 겹쳐서 놓이는 플레이트들은 1mm까지의 재료 두께를 가질 수 있다. 플레이트들이 상이한 재료 두께를 가질 수 있음으로써, 예를 들어 0.8mm/0.5mm/0.8mm에 달하는 재료 두께를 갖는 세 개의 플레이트가 위·아래로 겹쳐서 배치될 수 있다. 이와 같은 마스크의 적층 구조는 마스크의 열전도 특성이 변한다는 결과를 낳는다. 표면 연장 방향에서 볼 때 마스크는 실제로 중단되지 않은 금속 층들, 예를 들어 얇은 금속 층들로 이루어진다. 따라서, 마스크의 표면 연장 방향에서 볼 때 마스크 바디는 금속의 열전도 특성에 상응하는 열전도 특성을 지니게 된다. 층들은 직접 위·아래로 겹쳐서 배치될 수 있다. 층들은 평평하게, 단지 국부적으로만 접촉하면서 위·아래로 겹쳐서 올려질 수 있다. 플레이트들의 클램핑(clamping)은 멀리 윈도우 표면 외부에서 이루어진다. 따라서, 한 편으로는 특히 윈도우 표면의 에지 영역에서 플레이트 상호 간의 형상 결합이 제약을 받게 되는데, 이와 같은 상황은 플레이트 사이의 적은 열 전달이라는 결과를 낳는다. 다른 한 편으로 윈도우 표면에 대한 클램핑의 기하학적인 간격은 플레이트의 열전도를 통한 열 도입을 본질적으로 방지해준다. 이와 같은 본 발명의 변형 예에서는, 예를 들어 피할 수 없는 층 표면 거칠기(roughness)로 인해 개별 층들 사이에 열 절연 작용을 하는 자유 공간이 형성된다. 이 표면 거칠기(지지면 내부에서의 입자 크기)는 통상적으로 약 50㎛에 달한다. 따라서, 동일한 크기의 플레이트 간격이 나타나게 된다. 직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 표면들 간의 접촉 면적의 비율은 전체 면적의 대략 5%에 달한다. 평균 거칠기 깊이는 바람직하게 10㎛ 내지 100㎛의 범위 안에 놓인다. 프로세스 챔버 내부의 가스 압력은 바람직하게 1mbar 아래에 놓인다. 통상적으로 이 가스 압력은 0.1mbar 내지 0.2mbar이다. 이와 같은 총 압력에서는 플레이트들 사이에 있는 가스를 통한 열 전달이 줄어들었다. 그 결과 마스크의 높이 연장 방향에서의 열전도율은 마스크의 표면 연장 방향에서보다 더 적다. 높이 연장 방향에서 볼 때 마스크가 다른 종류의(heterogeneous) 구조를 가짐으로써, 결과적으로 열전도율은 전체 높이 연장부에 걸쳐서 평균을 낸 비-열전도율(specific-heat conductivity)이 된다. 이 비-열전도율은 표면 연장 방향에서의 비-열전도율보다 적다. 마스크 바디의 개별 층들은 금속으로만 이루어질 수 없다. 이 층들은 다른 재료, 예를 들어 세라믹 재료로 이루어질 수도 있다. 서로 상이한 제작 재료를 갖는 층들이 위·아래로 겹쳐서 배치될 수 있다. 층들이 단지 느슨하게만 상호 결합 되어 있고 표면 연장 방향으로 볼 때 서로에 대하여 약간 움직일 수 있는 경우에, 마스크 바디 내부에서는 수직 온도 기울기의 결과로서의 변형이 피해진다. 층 구조로 인해, 마스크를 사용하는 경우에는 기판 온도와 가스 유입 기관 온도 사이에 놓이는 표면 온도가 이 마스크 상에서 설정된다. 프로세스 챔버 쪽으로 향하는 마스크 표면의 표면 온도는 바람직하게 프로세스 챔버 내부로 공급된 프로세스 가스의 표면 반응 온도 위에 혹은 아래에 있는 값을 갖는다. 프로세스 챔버 내부에서 마스크 바디의 열전도율이 온도 기울기의 방향으로 줄어든 결과로서 마스크 상부 면에서의 층 성장이 최소로 줄어들게 되는데, 바람직하게는 층 성장이 완전히 중단된다. 이때 본 발명에 따른 마스크는 단지 차폐 기능만을 갖지 않는다. 이 마스크에 의해서는 윈도우 영역 외부에서 기체 상태가 공핍 되는 상황도 방지된다. 에지 영역들의 코팅도 가능케 하는 최적의 가스 흐름을 보증하기 위하여, 마스크의 높이는 2mm의 범위 안에 놓인다. 서셉터가 냉각된 경우에 마스크가 사용되면, 이 마스크의 표면 온도는 층 성장이 이루어지는 경우의 온도보다 더 높으며, 결과적으로 윈도우 에지 영역에서의 기생 성장은 현저하게 줄어들게 된다. 기판이 가열되고 가스 유입 기관이 냉각되는 증착 프로세스에서 마스크가 사용되면, 마스크 표면에서는 층 성장을 위해서 필요한 온도보다 낮은 온도가 설정되며, 결과적으로 이와 같은 적용 예에서도 윈도우 에지 영역에서의 기생 성장은 줄어들게 된다. 층들 사이의 개별적인 간극 중간 공간은 이웃하는 층들의 서로를 향하는 두 개 표면 사이에서 60℃까지의 온도차를 허용한다. 그러나 수직 높이 및 개별 자유 공간의 용적도 표면 거칠기에 의해서 규정된다. 거칠기의 구조에 의해서는, 위·아래로 겹쳐서 놓이는 두 개 층의 특히 섬(island) 형태의 부분적인 접촉 구역의 표면 크기도 결정된다. 이 층들은 플레이트 형태의 바디에 의해서도 형성될 수 있다.

본 발명은 또한 윈도우의 외측 에지(outer edge)를 개선하는 것과도 관련이 있다. 본 발명에 따르면, 윈도우의 에지는 밀봉 부재를 구비하며, 상기 밀봉 부재는 일 섹션으로 기판 상부 면에 올려지고 최상부 층에까지 접한다. 밀봉 부재로서는 탄성적인 밀봉 부재가 사용될 수 있다. 본원에서는 특히 바람직하게 예를 들어 밀봉 립(lip) 또는 밀봉 튜브의 형태로 형성된 밀봉 프로파일 부재가 사용된다. 이 밀봉 부재는 기판 표면에 접하는 윈도우의 에지를 형성한다. 상기 밀봉 부재는 이 밀봉 부재 자체를 기판 표면상에 올려놓는 일 섹션을 구비한다. 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층들이 섬 형태의 접촉 구역에 단지 부분적으로만 접촉하거나 간격 메움 부재에 의해 상호 간격을 두고 떨어져 있음으로써, 결과적으로 층들 사이에서는 자유 공간이 형성되게 된다. 간격 메움 부재들은 밀봉 부재에 직접 이웃하여 배치될 수 있으며, 이 경우 밀봉 부재는 실제로 마스크의 전체 재료 두께에 걸쳐서 연장된다. 마스크 바디의 상부 면은 검게(nigrification) 될 수 있다. 그러나 상기 마스크 바디의 상부 면은 폴리싱 처리될 수도 있다. 마스크의 후면은 폴리싱 처리될 수 있다. 그러나 상기 마스크의 후면은 검게 될 수도 있다.

바람직한 일 실시 예에서, 최상부에 놓이는 층의 후면은 폴리싱 처리되었다. 내부 층들의 표면도 마찬가지로 폴리싱 처리될 수 있다. 마스크가 직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 다수의 층으로 이루어지면, 허용 오차에서 야기되는 표면 평탄도(flatness)로부터의 편차로 인한 혹은 이와 같은 편차에 의한 층들의 자연스러운 표면 거칠기로 인해서 층 중간 공간이 형성된다. 간극 중간 공간은 마이크로미터 범위 안에 있는 간극 폭을 갖는다. 본원에서는 마이크로 간극이 사용된다. 간극 높이는 50㎛에 달하는 평균 거칠기 깊이의 범위 안에 놓여 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시 예에서, 검게 된 표면은 약 0.95의 방사율(emissivity)을 갖는다. 플레이트는 바람직하게 알루미늄으로 이루어진다. 폴리싱 처리된 중간 플레이트들은 약 0.05의 방사율을 가질 수 있다. 이 플레이트들은 폴리싱 처리된 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 그러나 상기 플레이트들은 처리되지 않은 강철 플레이트로 이루어질 수도 있으며, 이와 같은 강철 플레이트의 표면은 0.25의 방사율을 갖는다.

본 발명의 일 개선 예에서는, 개별 층들이 간격 메움 부재에 의해 상호 떨어져서 배치되는 것이 제시되었다. 상기 간격 메움 부재에 의해서는 층이 폭이 설정될 수 있다. 간격 메움 부재들은 특히 윈도우의 에지에 제공될 수 있다. 그러나 상기 간격 메움 부재들은 마스크 바디의 표면 연장부 내에서 x-임의의 장소에 배치될 수도 있다. 간격 메움 부재들에 의해서는 규정된 간극 폭을 갖는 간극 중간 공간이 형성된다. 이 간극 메움 부재들은 얇은 플레이트로부터 형성된 층들 사이에 규칙적인 배열 상태로 배치될 수 있다.

종래 기술에 속하는 마스크가 최대 약 20회의 프로세스 사이클을 위해서 사용될 수 있는 한편, 본 발명에 따른 마스크에 의해서는 프로세스 사이클의 회수가 현저하게 증가 될 수 있다. 2.000 사이클까지 가능하다. 따라서, 마스크 자체와 직접적으로 관련이 있는 장점만이 나타나는 것이 아니다. 오히려 전체적인 시스템 구조가 단순해질 수 있는데, 그 이유는 층 증착 방법의 자동화가 단순해지기 때문이다.

본 발명의 실시 예들은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다:
도 1은 CVD-반응기를 도 2의 절단선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 절단하여 개략적으로 도시한 종단면도이며;
도 2는 기판(13) 상에 올려지는 섀도 마스크(3)를 도시한 평면도이고;
도 3은 도 1에 도시된 제 1 실시 예의 단면 Ⅲ-Ⅲ의 확대도이며;
도 4는 도 1에 도시된 단면 Ⅳ-Ⅳ의 확대도이고;
도 5는 제 2 실시 예의 도 3에 따른 도면이며; 그리고
도 6은 제 3 실시 예의 도 3에 따른 도면이다.

도 1은 CVD-반응기(1)의 구조를 개략적으로 보여주고 있다. 그러나 PVD-반응기도 사용될 수 있다. 반응기(1)가 주변에 대하여 가스 밀봉된 반응기 하우징을 구비함으로써, 결과적으로 하우징 내부에서 그리고 특히 프로세스 챔버(2) 내에서는 부압이 발생 될 수 있다. 프로세스 챔버(2)의 상부 면은 가스 유입 기관(17)에 의해서 형성되었고, 상기 가스 유입 기관은 샤워 헤드 형태로 배치된 다수의 가스 배출 개구(18)를 구비한다. 가스 배출 개구(18) 위에는 가스 분배 용적이 있으며, 이 가스 분배 용적에는 하나 또는 다수의 성분을 구비하는 프로세스 가스가 가스 공급 라인(19)을 통해서 공급된다. 가스 배출 개구(18)를 구비하는 가스 배출 플레이트 내에는 템퍼링 부재(21)가 있다. 이 템퍼링 부재(21)는 가스 배출 기관(17)의 가스 배출 면을 냉각하거나 가열하기 위하여 템퍼링 액체가 관류할 수 있는 채널일 수 있다. 그러나 가스 유입 기관(17)을 가열하기 위하여 상기 템퍼링 부재(21)가 가열 와이어에 의해서 형성될 수도 있다.

프로세스 챔버(2)의 바닥은 서셉터(14)를 형성한다. 서셉터(14)도 마찬가지로 템퍼링 부재(20)를 구비한다. 이 템퍼링 부재(20)는 템퍼링 액체가 관류할 수 있는 채널일 수 있다. 템퍼링 액체의 온도에 따라서 서셉터(14)는 냉각되거나 가열된다. 이 경우에도 템퍼링 부재(20)는 가열 와이어에 의해서 형성될 수도 있다.

프로세스 챔버(2) 내부에서 어떤 증착 프로세스가 실시되어야만 하는지에 따라서, 서셉터(14)가 냉각되고 가스 유입 기관(17)이 가열되거나 또는 가스 유입 기관(17)이 냉각되고 서셉터(14)가 가열된다. 어떤 경우에도 가스 유입 기관(17)과 서셉터(14) 사이에서는 수직의 온도 기울기가 설정된다.

서셉터(14)의 상부 면에 올려지는 기판(13)의 표면 온도가 소정 레벨로 상승하거나 소정 레벨로 강하됨으로써, 결과적으로 프로세스 챔버(2) 쪽을 향하는 기판(13)의 측에서는 표면 반응에 의해 하나의 층이 증착될 수 있게 되며, 이 경우 상기 층의 구성 성분들은 프로세스 챔버(2) 내부로 도입되는 프로세스 가스에 의해서 공급된다. 상기 반응은 응축일 수 있다. 그러나 화학적인 표면 반응일 수도 있다.

기판(13)의 상부 면에는 섀도 마스크(3)가 놓여 있다. 섀도 마스크(3)는 적어도 하나의 윈도우(5)를 구비하는 평평한 마스크 바디(4)를 구비하며, 상기 윈도우의 프로파일 콘투어(profile contour)는 기판(13) 상에서 증착될 층(15)의 프로파일 콘투어를 규정한다. 따라서, 윈도우(5)의 에지(6)는 층(15)의 에지(16)를 규정하게 된다.

마스크 바디(4)의 에지는 마스크 프레임(11)에 연결되어 있다. 이 마스크 프레임(11)은 캐리어(27) 상에서 지지가 된다. 본 실시 예에서 상기 마스크 프레임(11)은 원판 모양의 서셉터(14)를 원 모양으로 둘러싼다.

도면 부호 (24)에 의해서는 높이 조정 부재가 지시된다. 도면 부호 (28)에 의해서는 고정 부재가 지시되며, 이 고정 부재에 의해서 마스크 바디(4)가 마스크 프레임(11)에 고정되어 있다.

도 4로부터는, 조정 부재(24)가 마스크 바디(4)의 개구(25)를 측면 간극을 두고서 관통한다는 것을 알 수 있다. 고정 부재(28)도 마찬가지로 마스크 바디(4)의 개구를 측면 간격을 두고서 관통함으로써, 결과적으로 상기 마스크는 온도 팽창을 수행할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 섀도 마스크의 제 1 실시 예를 보여주고 있다. 이 마스크는 위·아래로 겹쳐서 놓이는 세 개의 층(7, 8, 9, 10)으로 이루어진다. 개별 층들의 표면 거칠기는 명확하게 보여줄 목적으로 과도하게 확대 도시되어 있다. 직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 개별 층(7, 8; 8, 9; 9, 10) 사이에서는 마이크로 간극(22)이 형성되며, 이 마이크로 간극은 수직 방향으로 열전도 배리어를 형성한다. 개별 층(7, 8, 9, 10)은 인바, 알루미늄 또는 특수강으로부터 제조될 수 있다. 그러나 상기 개별 층들은 서로 상이한 재료로부터 제조될 수도 있다. 최하부에 놓이는 층(10)은 기판(13)의 표면에 평평하게 올려진다. 개별 층(7, 8, 9, 10)은 1mm 미만의 층 두께를 가질 수 있다. 하나의 층 시퀀스는 예를 들어 특수강 시트로 이루어진 세 개의 층을 구비할 수 있으며, 상기 층들은 0.8mm/0.5mm/0.8mm의 층 두께를 갖는다. 그러나 상기 층 두께는 1mm보다 약간 더 클 수도 있다. 최상부에 놓이는 층(7)은 윈도우(5)의 일 에지(6)의 일 섹션을 형성한다. 최상부에 놓이는 층(7) 아래에는 밀봉 프로파일 부재(12)가 있으며, 상기 밀봉 프로파일 부재는 탄성적인 제작 재료로 이루어지고, 고정 섹션(23)에 의하여 직접 위·아래로 겹쳐서 놓이지 않는 두 개 층(7, 9) 사이의 간극 내부로 삽입된다. 밀봉 프로파일 부재(12)는 하부 면에 의해서 기판(13)의 표면에 지지가 된다. 상기 밀봉 부재(12)는 윈도우(5)의 전체 콘투어에 걸쳐서 연장된다.

도 3에 도시된 실시 예에서는 층(7, 8, 9, 10)이 상호 접촉하면서 위·아래로 올려지는 한편, 도 5에 도시된 제 2 실시 예에서는 층(7, 8, 9)이 간격 메움 부재(26)에 의해 상호 분리되어 있음으로써, 결과적으로 직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층(7, 8 혹은 8, 9) 사이에서는 간극 자유 공간이 형성되며, 이 간극 자유 공간의 간극 높이는 밀봉 부재(26)의 재료 두께에 의해서 규정되었다. 밀봉 프로파일 부재(12)는 본 실시 예에서도 링으로 둘러싸인 챔버 형태의 내부 자유 공간 및 두 개의 층(7, 8) 사이에 놓인 고정 섹션(23)을 구비한다. 이때 고정 섹션(23)의 재료 두께는 간격 메움 부재(26)의 재료 두께에 상응한다.

마스크 바디(4)의 층 구조의 결과로서, 수직 방향으로 마스크는 표면 연장 방향으로보다 더 적은 열전도율을 갖게 된다.

도 6에 도시된 제 3 실시 예는 기본적으로 도 3에도 도시되어 있는 것과 같은 마스크 구조를 보여주고 있다. 하지만, 본 실시 예의 밀봉 프로파일 부재(12)가 더 큰 높이를 가짐으로써, 결과적으로 마스크는 단지 상기 밀봉 프로파일 부재(12)를 통해서만 기판(13) 상에 지지가 된다. 따라서, 최하부에 놓이는 층(10)은 기판(13)의 표면에 대하여 간극(30)을 갖게 된다.

본 발명에 따르면, 마스크는 0.1mbar 내지 0.2mbar의 압력 범위에서 사용된다. 윈도우(5)에 대한 클램핑 장치(28, 24)의 간격은 대략 60mm 내지 70mm에 달한다.

본 발명에 따른 섀도 마스크에 의해서는 가스 상태 공핍이 감소한 층 성장 프로세스가 실시된다. 이와 같은 상황은 특히 프로세스 가스에 의해 수평 방향으로 관류 되는 CVD-반응기에서 섀도 마스크가 사용되는 경우에 해당한다. 프로세스 챔버 쪽을 향하는 마스크의 상부 면에서는 감소한 성장이 이루어지기 때문에, 가스 상태는 유동 방향으로 종래 기술에서의 경우보다 더 적게 공핍 된다.

전술된 실시 예들은 본 출원서에 의해서 전체적으로 파악된 발명들을 설명할 목적으로 이용되며, 이 발명들은 적어도 다음과 같은 특징 조합들에 의해서 종래 기술을 각각 독자적으로 개선하고 있는데, 다시 말하자면:

직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층(7, 8, 9, 10)이 섬 형태의 접촉 구역에 단지 부분적으로만 접촉하고, 이 접촉 구역들 사이에 자유 공간(22)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

접촉 구역들이 마스크의 총 면적의 대략 5%에 상응하는 면적을 요구하는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

자유 공간(22)의 용적 및 특히 높이 연장 방향(H)으로 측정된 간극 높이가 층(7, 8, 9, 10)의 상호 접하는 표면들의 거칠기에 의해서 규정되는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

층(7, 8, 9, 10)의 상호 접하는 표면들 중에 적어도 하나의 표면의 평균 거칠기 깊이가 50㎛인 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

윈도우(5)의 에지(6)가 기판(13) 상에 올려지는 밀봉 부재(12)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

밀봉 부재(12)가 탄성적인 밀봉 프로파일 부재이며, 이 밀봉 프로파일 부재는 일 섹션에 의해 기판 표면에 접하고, 최상부에 놓이는 층(7)에 인접하며, 윈도우(5)의 전체 콘투어에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

윈도우(5)의 에지(6)가 기판(13) 상에 올려지는 그리고 최상부에 놓이는 층(7)에 인접하는 밀봉 부재(12)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 두 개의 층(7, 8, 9, 10)이 간격 메움 부재(26)에 의해서 상호 분리되어 있으며, 상기 간격 메움 부재는 특히 밀봉 부재(12)에 직접 이웃하여 배치된 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

층들이 서로 상이한 제작 재료 또는 동일한 제작 재료를 구비하는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

프로세스 챔버(2) 쪽을 향하는 마스크 바디(4)의 측이 검게 된 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

기판(13) 쪽을 향하는 마스크 바디(4)의 측이 폴리싱 처리된 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

내부 층(8, 9)의 표면이 폴리싱 처리된 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

층(7, 8, 9, 10)을 서로에 대하여 클램핑 하는 클램핑 장치가 윈도우(5)로부터 멀리 떨어져서 배치되어 있으며, 이때 떨어진 거리는 특히 대략 60 내지 70mm인 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

마스크 바디(4)가 고정 부재(28)에 의해 마스크 프레임(11)에 고정됨으로써, 결과적으로 층(7, 8, 9, 10)이 측방 온도 팽창을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.

총 가스 압력이 1mbar 미만인 경우에, 바람직하게는 총 가스 압력이 0.1mbar 내지 0.2mbar의 범위 안에 있는 경우에 코팅이 실시되는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크의 용도.

개시된 모든 특징은 (그 자체로) 본 발명에 중요하다. 따라서, 본 출원서의 공개 부분에는 관련/첨부된 우선권 서류(선출원서의 등본)의 공개 내용도 전체 내용적으로 포함되어 있으며, 그 목적은 상기 우선권 서류의 특징들을 본 출원서의 청구범위에 함께 수용하기 위함이다. 종속 청구항들은 자체 특징들로써 종래 기술의 독자적이고 진보적인 개선 예들을 특징짓고 있으며, 그 목적은 특히 상기 종속 청구항들을 토대로 하여 분할 출원을 실행하기 위함이다.

1: CVD-반응기 2: 프로세스 챔버
3: 마스크 4: 마스크 바디
5: 윈도우 6: 에지
7, 8, 9, 10: 층 11: 마스크 프레임
12: 밀봉 프로파일 부재 13: 기판
14: 서셉터 15: 층
16: 층 에지 17: 샤워 헤드
18: 가스 배출 개구 19: 공급 라인
20, 21: 템퍼링 부재 22: 마이크로 간극
23: 고정 섹션 24: 조정 부재
25: 개구 26: 간격 메움 부재
27: 캐리어 28: 고정 부재
30: 간극
H: 높이 연장부

Claims

CVD-반응기(1)의 프로세스 챔버(2) 내에서 기판(13) 상에 올려질 수 있고 마스크 바디(4)를 구비하는 섀도 마스크(3)로서,
상기 프로세스 챔버 내에서는 적어도 하나의 기판(13)을 지지하는 서셉터(14) 상부에서 수직의 온도 기울기(temperature gradient)가 형성되며, 상기 마스크 바디의 높이 연장부(H)는 자체 표면 연장부보다 훨씬 더 작고 적어도 하나의 윈도우(5)를 구비하며, 상기 윈도우의 에지(6)는 기판(13) 상에서 증착될 층(15)의 에지(16)를 규정하며,
상기 마스크 바디(4)는 높이 연장 방향(H)으로 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층(7, 8, 9, 10)을 구비하고, 표면 연장 방향으로보다는 높이 연장 방향(H)으로 더 적은 열전도율을 가지며,
직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층(7, 8, 9, 10) 사이에는 자유 공간(22)이 배치되어 있고, 상기 자유 공간은 직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층(7, 8, 9, 10) 사이에서 열 수송(heat transport)을 감소시키는, 섀도 마스크에 있어서,
직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층(7, 8, 9, 10)이 섬(island) 형태의 접촉 구역에 단지 부분적으로만 접촉하고, 접촉 구역들 사이에서 자유 공간(22)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
제 1 항에 있어서,
접촉 구역들이 마스크의 총 면적의 대략 5%에 상응하는 면적을 요구하는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
제 1 항에 있어서,
자유 공간(22)의 용적 및 특히 높이 연장 방향(H)으로 측정된 간극 높이가 층(7, 8, 9, 10)의 상호 접하는 표면들의 거칠기(roughness)에 의해서 규정되는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
제 3 항에 있어서,
층(7, 8, 9, 10)의 상호 접하는 표면들 중에 적어도 하나의 표면의 평균 거칠기 깊이가 50㎛인 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
제 1 항에 있어서,
윈도우(5)의 에지(6)가 기판(13) 상에 올려지는 밀봉 부재(12)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
제 5 항에 있어서,
밀봉 부재(12)가 탄성적인 밀봉 프로파일 부재이며, 상기 밀봉 프로파일 부재는 일 섹션에 의해 기판 표면에 접하고, 최상부에 놓이는 층(7)에 인접하며, 윈도우(5)의 전체 콘투어(contour)에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
CVD-반응기(1)의 프로세스 챔버(2) 내에서 기판(13) 상에 올려질 수 있고 마스크 바디(4)를 구비하는 섀도 마스크(3)로서,
상기 프로세스 챔버 내에서는 적어도 하나의 기판(13)을 지지하는 서셉터(14) 상부에서 수직의 온도 기울기가 형성되며, 상기 마스크 바디의 높이 연장부(H)는 자체 표면 연장부보다 훨씬 더 작고 적어도 하나의 윈도우(5)를 구비하며, 상기 윈도우의 에지(6)는 기판(13) 상에서 증착될 층(15)의 에지(16)를 규정하며,
상기 마스크 바디(4)는 높이 연장 방향(H)으로 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층(7, 8, 9, 10)을 구비하고, 표면 연장 방향으로보다는 높이 연장 방향(H)으로 더 적은 열전도율을 가지며,
직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층(7, 8, 9, 10) 사이에는 자유 공간(22)이 배치되어 있고, 상기 자유 공간은 직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 층 사이에서 열 수송을 감소시키는, 섀도 마스크에 있어서,
윈도우(5)의 에지(6)가 기판(13) 상에 올려지는 그리고 최상부에 놓이는 층(7)에 인접하는 밀봉 부재(12)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
제 7 항에 있어서,
직접 위·아래로 겹쳐서 놓이는 두 개의 층(7, 8, 9, 10)이 간격 메움 부재(26)에 의해서 상호 분리되어 있으며, 상기 간격 메움 부재는 특히 밀봉 부재(12)에 직접 이웃하여 배치된 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
제 1 항에 있어서,
층들이 서로 상이한 제작 재료 또는 동일한 제작 재료를 구비하는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
제 1 항에 있어서,
프로세스 챔버(2) 쪽을 향하는 마스크 바디(4)의 측이 검게(nigrification) 된 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
제 1 항에 있어서,
기판(13) 쪽을 향하는 마스크 바디(4)의 측이 폴리싱 처리된 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
제 1 항에 있어서,
내부 층(8, 9)의 표면이 폴리싱 처리된 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
제 1 항에 있어서,
층(7, 8, 9, 10)을 서로에 대하여 클램핑(clamping) 하는 클램핑 장치가 윈도우(5)로부터 멀리 떨어져서 배치되어 있으며, 이때 떨어진 거리는 특히 대략 60 내지 70mm인 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
제 1 항에 있어서,
마스크 바디(4)가 고정 부재(28)에 의해 마스크 프레임(11)에 고정됨으로써, 결과적으로 층(7, 8, 9, 10)이 측방 온도 팽창을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크.
기판상에서 층을 증착하기 위한 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 섀도 마스크의 용도에 있어서,
총 가스 압력이 1mbar 미만인 경우에, 바람직하게는 총 가스 압력이 0.1mbar 내지 0.2mbar의 범위 안에 있는 경우에 코팅이 실시되는 것을 특징으로 하는, 섀도 마스크의 용도.