KR20170108402A - 박막 처리장치 - Google Patents

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Abstract

박막 처리장치의 일 실시예는, 공정챔버; 상기 공정챔버 내부에서 분사되는 소스가스에 의해 박막이 증착되는 기판; 상기 공정챔버 내부에 배치되고, 상기 박막이 증착되지 않은 상기 기판이 감긴 제1롤러; 상기 공정챔버 외부에 배치되고, 상기 기판을 이송하는 제2롤러; 및 상기 공정챔버 외부에 배치되고, 상기 제1롤러와 상기 제2롤러 사이에 배치되며, 상기 기판 및 상기 박막을 냉각하는 냉각부를 포함하고, 상기 냉각부는, 상기 기판 및 상기 박막의 시간변화율에 대한 온도변화율이 일정하도록 조절하는 것일 수 있다.

Description

박막 처리장치{Thin film disposition apparatus}
실시예는, 박막의 냉각공정에서 박막을 균일하게 냉각할 수 있는 구조를 가진 박막 처리장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로 반도체 메모리 소자, 액정표시장치, 유기발광장치 등은 기판상에 복수회의 반도체 공정을 실시하여 원하는 형상의 구조물을 적층하여 제조한다.
반도체 제조공정은 기판상에 소정의 박막을 증착하는 공정, 박막의 선택된 영역을 노출시키는 포토리소그래피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하는 식각 공정 등을 포함한다.
이러한 박막을 제조하는 박막 처리공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 공정챔버를 포함하는 박막 처리장치에서 진행된다.
박막은 일반적으로 높은 온도환경에서 제조되고, 제조완료된 박막제품은 냉각공정을 거치게 된다. 박막의 냉각이 불균일하게 진행되는 경우, 박막에 과도한 응력발생, 크랙 기타 손상의 발생우려가 있다.
따라서, 박막의 냉각공정에서 박막을 균일하게 냉각할 수 있는 구조의 박막 처리장치의 개발이 필요하다.
따라서, 실시예는, 박막의 냉각공정에서 박막을 균일하게 냉각할 수 있는 구조를 가진 박막 처리장치에 관한 것이다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
박막 처리장치의 일 실시예는, 공정챔버; 상기 공정챔버 내부에서 분사되는 소스가스에 의해 박막이 증착되는 기판; 상기 공정챔버 내부에 배치되고, 상기 박막이 증착되지 않은 상기 기판이 감긴 제1롤러; 상기 공정챔버 외부에 배치되고, 상기 기판을 이송하는 제2롤러; 및 상기 공정챔버 외부에 배치되고, 상기 제1롤러와 상기 제2롤러 사이에 배치되며, 상기 기판 및 상기 박막을 냉각하는 냉각부를 포함하고, 상기 냉각부는, 상기 기판 및 상기 박막의 시간변화율에 대한 온도변화율이 일정하도록 조절하는 것일 수 있다.
상기 냉각부는, 냉각가스공급부; 상기 냉각가스공급부와 연통되는 케이스; 상기 케이스에 장착되고, 상기 기판과 대향하도록 배치되고, 냉각가스가 분사되는 적어도 하나의 분사구가 형성되는 가스분사판을 포함하는 것일 수 있다.
박막 처리장치의 일 실시예는, 상기 제1롤러로부터 상기 제2롤러 방향으로 정의되는 제1방향으로 상기 기판 및 상기 박막이 이송되도록 구비되고, 상기 냉각부는, 상기 제1롤러에 가까운 부위로부터 상기 제2롤러에 가까운 부위로 갈수록 상기 냉각가스의 분사량이 증가하는 것일 수 있다.
상기 분사구는, 원형, 타원형 또는 슬릿형 중 적어도 하나의 형상으로 형성되는 것일 수 있다.
상기 분사구는, 상기 제1방향을 따라 상기 가스분사판의 복수의 영역에 형성되도록 구비되고 각 영역에 형성되는 상기 분사구의 형상 및 단면적은 동일하며, 상기 가스분사판은, 상기 제1롤러에 가까운 부위에서 상기 제2롤러에 가까운 부위로 갈수록 각 영역의 상기 분사구의 개수가 증가하도록 구비되는 것일 수 있다.
상기 분사구는, 상기 제1방향을 따라 상기 가스분사판의 복수의 영역에 형성되도록 구비되고 각 영역에 형성되는 상기 분사구의 형상은 동일하며, 상기 가스분사판은, 상기 제1롤러에 가까운 부위에서 상기 제2롤러에 가까운 부위로 갈수록 각 영역의 상기 분사구의 총면적이 증가하도록 구비되는 것일 수 있다.
상기 분사구는, 상기 제1방향을 따라 상기 가스분사판의 복수의 영역에 형성되도록 구비되고, 상기 가스분사판은, 상기 제1롤러에 가까운 부위에서 상기 제2롤러에 가까운 부위로 갈수록 각 영역의 상기 분사구의 총면적이 증가하도록 구비되는 것일 수 있다.
상기 냉각부는, 상기 제1방향을 따라 복수로 구비되고, 상기 제1방향을 따라 상기 각 냉각부에 공급되는 상기 냉각가스의 유량 및 상기 기판과 상기 박막에 분사되는 상기 냉각가스의 분사량이 증가하도록 구비되는 것일 수 있다.
상기 각각의 냉각부에 구비되는 상기 각각의 분사구의 형상, 개수 및 크기는 서로 동일한 것일 수 있다.
상기 케이스는 상기 기판의 양면에 각각 대향하도록 구비되는 한 쌍으로 구비되고, 상기 가스분사판은 상기 한 쌍의 케이스에 각각 장착되고, 각각 상기 기판의 양면에 대향하는 한 쌍으로 구비되며, 상기 냉각가스공급부는 상기 한 쌍의 케이스에 각각 연통되는 한 쌍으로 구비되는 것일 수 있다.
상기 냉각가스는 상기 기판에서 상기 박막이 형성된 일면과 상기 기판의 타면에 각각 분사되어, 상기 기판 및 상기 박막을 냉각하는 것일 수 있다.
박막 처리장치의 일 실시예는, 상기 공정챔버 내부에 배치되고, 상기 제1롤러와 상기 냉각부 사이에 배치되며, 상기 기판을 이송하는 제3롤러를 더 포함하는 것일 수 있다.
실시예는, 냉각부에서 제1방향을 따라 상기 기판 및 박막에 대한 냉각가스의 분사량을 증가시킴으로써, 상기 기판 및 박막의 시간변화율에 대한 온도변화율은 제1방향을 따라 일정할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 의하면 상기 기판 및 박막의 시간변화율에 대한 온도변화율의 불규칙성에 기인한 박막의 과도한 응력, 크랙 기타 손상의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 기판 및 박막의 시간변화율에 대한 온도변화율은 제1방향을 따라 일정하므로 균일한 구조를 가진 그래핀 등의 박막을 제조할 수 있다.
도 1은 일 실시예의 박막 처리장치를 나타낸 개략적인 도면이다.
도 2는 일 실시예의 냉각부를 설명하기 위한 개략적인 도면이다. (a)는 측면 단면도이고, (b)는 정면 단면도이다.
도 3은 가스분사판에 형성되는 분사구의 형상에 대한 각 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 냉각부 및 이에 장착되는 가스분사판의 일 실시예를 나타낸 도면이다. (a)는 냉각부의 측면 단면도이고, (b)는 가스분사판의 평면도이다.
도 5는 도 4의 냉각부에 장착되는 가스분사판의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 냉각부 및 이에 장착되는 가스분사판의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. (a)는 냉각부의 측면 단면도이고, (b)는 가스분사판의 평면도이다.
도 7은 다른 실시예의 냉각부를 설명하기 위한 개략적인 도면이다. (a)는 측면 단면도이고, (b)는 정면 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
도 1은 일 실시예의 박막 처리장치를 나타낸 개략적인 도면이다. 박막 처리장치는 공정챔버(100), 기판(200), 제1롤러(300), 제2롤러(400), 냉각부(500) 및 제3롤러(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
공정챔버(100)는 내부에 박막(10)의 증착을 위한 공간이 구비되는 통 형상으로 구비될 수 있다. 이러한 공정챔버(100)는 증착되는 박막(10)의 크기, 형상 등에 따라 다양한 크기, 형상 등으로 구비될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 공정챔버(100)를 상측에서 보는 경우에 그 단면은 원형, 타원형, 다각형 기타 다양한 형상으로 구비될 수 있다.
또한, 도시되지는 않았으나, 공정챔버(100)의 내부에는 소스물질을 포함하는 소스가스, 공정챔버(100) 내부를 클리닝하기 위한 클리닝 가스 등이 분사되는 분사장치가 구비될 수 있다. 상기 분사장치는 외부의 가스공급부(510)로부터 가스를 공급받아 상기 공정챔버(100) 내부로 상기 가스를 분사할 수 있다.
또한, 도시되지는 않았으나, 공정챔버(100)의 내부에는 박막 처리공정의 진행에 필요한 고온을 형성하는 가열장치가 구비될 수 있다.
기판(200)은 상기 공정챔버(100) 내부에서 분사되는 소스가스에 의해 박막(10)이 증착되는 부위이다. 즉, 소스가스는 기판(200)의 표면에 분사되고, 기판(200)에는 상기 소스가스에 포함되는 소스물질이 증착될 수 있다.
이때, 상기 박막(10)은 예를 들어 그래핀(graphene)일 수 있고, 그래핀은 기판(200)의 표면에 증착되고 성장하여 그래핀 필름을 형성할 수 있다.
그래핀을 제조하는 경우, 대략 1000℃ 이상의 고온에서 제조공정이 진행될 수 있다. 따라서, 상기 기판(200)은 이러한 고온의 분위기를 견딜 수 있는 재료로 제작되는 것이 적절하다.
예를 들어, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)을 재질의 기판(200)을 사용하여 상기한 온도조건을 만족시킬 수 있다. 구리재질의 기판(200)을 사용하는 경우 단층(single layer)구조의 그래핀 필름을 제작할 수 있고, 니켈 재질의 기판(200)을 사용하는 경우 다층(multi layer)구조의 그래핀 필름을 제작하는데 용이할 수 있다.
이때, 상기 기판(200)은 박판(thin plate) 형태로 구비되어 제1롤러(300)에 감긴 상태에서 제1롤러(300)로부터 풀어지면서 표면에 박막(10)이 증착 및 성장하여 그래핀 필름 등이 제작될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판(200)은 공정챔버(100) 내부에서 제1롤러(300)에 감긴 상태에서 풀어지면서 그 표면에 소스가스가 분사되어 박막(10)이 증착 및 성장하고, 박막(10)성장이 완료된 부위는 공정챔버(100) 외부로 이송될 수 있다. 이때, 기판(200)에 형성된 박막(10)은 기판(200)의 이송에 따라 공정챔버(100) 외부로 이송될 수 있다.
제1롤러(300)는 상기 공정챔버(100) 내부에 배치되고, 상기 박막(10)이 증착되지 않은 상기 기판(200)이 감겨있는 부위이다. 예를 들어, 제2롤러(400) 및/또는 제3롤러(600)가 회전하면 이에 따라 상기 제1롤러(300)는 회전할 수 있다.
상기 제1롤러(300)가 회전함에 따라 상기 제1롤러(300)에 감긴 상기 기판(200)이 풀어지면서 표면에 소스가스가 분사되고 박막(10)이 증착 및 성장하여 그래핀 필름 등이 제작될 수 있다.
제2롤러(400)는 상기 공정챔버(100) 외부에 배치되고, 상기 기판(200)을 이송하는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 제2롤러(400)가 회전함에 따라, 상기 제1롤러(300)가 회전하여 상기 제1롤러(300)에 감긴 기판(200)이 풀어지고, 상기 기판(200)에 박막(10) 증착 및 성장이 완료되면 다시 제1롤러(300)의 회전에 의해 박막(10)이 형성된 기판(200)은 공정챔버(100) 외부로 이송될 수 있다.
이때, 상기 제2롤러(400)는 박막(10)의 증착 및 성장속도에 따라 연속적으로 회전할 수도 있고, 단속적으로 회전할 수도 있다. 도 1에서는 상기 제2롤러(400)가 하나로 도시되었으나, 상기 기판(200)의 이송방향을 따라 정렬된 복수로 구비될 수도 있다.
제3롤러(600)는 상기 공정챔버(100) 내부에 배치되고, 상기 제1롤러(300)와 상기 냉각부(500) 사이에 배치되며, 상기 기판(200)을 이송하는 역할을 할 수 있다.
상기 제3롤러(600)는 박막(10)의 증착 및 성장속도에 따라 연속적으로 회전할 수도 있고, 단속적으로 회전할 수도 있다. 도 1에서는 상기 제3롤러(600)가 하나로 도시되었으나, 상기 기판(200)의 이송방향을 따라 정렬된 복수로 구비될 수도 있다.
상기 공정챔버(100) 외부에 배치되고, 상기 제1롤러(300)와 상기 제2롤러(400) 사이에 배치되며, 상기 기판(200) 및 상기 박막(10)을 냉각하는 역할을 할 수 있다.
도 2는 일 실시예의 냉각부(500)를 설명하기 위한 개략적인 도면이다. (a)는 측면 단면도이고, (b)는 정면 단면도이다. 냉각부(500)는 냉각가스공급부(510), 케이스(520), 가스분사판(530)을 포함할 수 있다.
냉각가스공급부(510)는 상기 케이스(520)와 연통되어 상기 케이스(520)에 냉각가스를 공급할 수 있다. 이때, 상기 냉각가스공급부(510)는 상기 케이스(520)에 공급되는 냉각가스의 유량을 조절하는 역할을 할 수도 있다. 이때, 냉각가스는 예를 들어, 공기일 수 있다.
상기 케이스(520)는 상기 냉각가스공급부(510)와 연통되고, 하부가 상기 기판(200) 및 박막(10)과 대향하도록 구비될 수 있다. 따라서, 상기 케이스(520)로부터 분사되는 냉각가스는 상기 기판(200) 및 박막(10)을 냉각할 수 있다.
가스분사판(530)은 상기 케이스(520)에 장착되고, 상기 기판(200)과 대향하도록 배치되고, 냉각가스가 분사되는 적어도 하나의 분사구(531)가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 케이스(520)로 유입되는 냉각가스는 상기 가스 분사판(530)을 통해 상기 기판(200) 및 박막(10)에 분사될 수 있다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 가스분사판(530)과 케이스(520)의 하단 사이에는 확산공간이 형성될 수 있다. 가스분사판(530)을 통과한 냉각가스는 상기 확산공간에서 확산되어 상기 기판(200) 및 박막(10) 전체에 균일하게 분사되어 기판(200) 및 박막(10)의 균일한 냉각을 도모할 수 있다.
도 3은 가스분사판(530)에 형성되는 분사구(531)의 형상에 대한 각 실시예를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 분사구(531)는 원형 또는 슬릿(slit)형으로 구비될 수 있다.
도 3의 (a)와 같이, 가스분사판(530)에 원형의 분사구(531)가 기판(200) 및 박막(10)의 이송방향 및 이에 수직한 방향으로 일정한 간격으로 복수로 정렬되는 형태로 구비될 수 있다. 도 3의 (b)와 같이, 가스분사판(530)에 슬릿형의 분사구(531)가 기판(200) 및 박막(10)의 이송방향을 따라 일정한 간격으로 복수로 정렬되는 형태로 구비될 수 있다.
도 3의 (c)와 같이, 가스분사판(530)에 슬릿형의 분사구(531)가 도 3의 (b)와 비교하여 수직한 방향으로 기판(200) 및 박막(10)의 이송방향을 따라 일정한 간격으로 복수로 정렬되고, 기판(200) 및 박막(10)의 이송방향과 수직한 방향으로도 복수로 정렬되는 형태로 구비될 수 있다.
도 3의 (d)와 같이, 가스분사판(530)에 하나의 슬릿형 분사구(531)가 기판(200) 및 박막(10)의 이송방향을 따라 형성될 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 상기 분사구(531)는 타원형, 다각형 기타 다양한 형상으로 구비될 수 있고, 상기한 배열형태와 다른 다양한 형태로 배열될 수도 있다.
한편, 상기 기판(200) 및 박막(10)이 이송되는 방향으로 보면, 상기 기판(200) 및 박막(10)의 상기 냉각부(500)에서 냉각율은 일정하지 않다. 즉, 상기 기판(200) 및 박막(10)의 시간변화율에 대한 온도변화율이 일정하지 않다.
구체적으로, 상기 공정챔버(100) 외부로 인출된 기판(200) 및 박막(10)은 상기 제1롤러(300)에 인접한 부위에서 온도가 상기 제2롤러(400)에 인접한 부위의 온도보다 높다.
따라서, 상기 기판(200) 및 박막(10)이 냉각부(500)에서 냉각되는 경우, 냉각부(500)에서 분사되는 냉각가스의 온도는 냉각부(500) 전체영역에서 일정할 것이므로, 기판(200) 및 박막(10)은 제1롤러(300)에 인접한 부위가 제2롤러(400)에 인접한 부위보다 급속하게 냉각될 수 있다.
이는 온도차가 작은 경우보다 온도차가 큰 경우에 보다 급속히 냉각되기 때문이고, 제1롤러(300)에 인접한 부위의 냉각가스와 기판(200) 및 박막(10)의 온도차가 제2롤러(400)에 인접한 부위의 그것보다 크기 때문이다.
이처럼, 상기 기판(200) 및 박막(10)이 이송되는 방향으로 기판(200) 및 박막(10)의 냉각부(500)에서 냉각율이 일정하지 않는 경우, 제조된 박막(10)의 품질이 저하되거나 제품불량이 발생할 수 있다.
상기 기판(200) 및 박막(10)의 시간변화율에 대한 온도변화율이 일정하지 않는 경우, 급속히 냉각되는 경우와 보다 느리게 냉각되는 경우가 발생하고, 이로 인해 기판(200) 및 박막(10)의 냉각에 의한 기판(200) 및 박막(10)의 수축율이 불규칙해 질 수 있다.
기판(200) 및 박막(10)의 수축율이 불규칙하면, 이로 인해 제조된 박막(10)에 과도한 응력(stress)가 발생할 수 있고, 상기 박막(10)에 크랙 기타 손상이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 응력 및 손상은 제품의 품질을 저하시키거나 제품불량의 원인이 될 수 있다.
따라서, 제품의 품질저하 방지와 제품불량 방지를 위해, 기판(200) 및 박막(10)의 시간변화율에 대한 온도변화율이 일정하도록 냉각공정을 진행할 필요가 있다.
이를 위해, 상기 냉각부(500)는 상기 기판(200) 및 상기 박막(10)의 시간변화율에 대한 온도변화율이 일정하도록 조절할 수 있다. 이하에서는 이를 구현하기 위한 실시예의 구체적인 구조를 도면을 참조하여 설명한다.
기판(200) 및 박막(10)은 상기 제1롤러(300)로부터 상기 제2롤러(400) 방향으로 정의되는 제1방향으로 이송되도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 냉각부(500)는 상기 제1롤러(300)에 가까운 부위로부터 상기 제2롤러(400)에 가까운 부위로 갈수록 상기 기판(200) 및 박막(10)에 분사되는 냉각가스의 분사량이 증가하도록 구비될 수 있다. 이를 구현하기 위한 냉각부(500) 및 가스분사판(530)의 각 실시예를 하기에서 설명한다.
도 4는 냉각부(500) 및 이에 장착되는 가스분사판(530)의 일 실시예를 나타낸 도면이다. (a)는 냉각부(500)의 측면 단면도이고, (b)는 가스분사판(530)의 평면도이다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 분사구(531)는 상기 제1방향을 따라 상기 가스분사판(530)의 복수의 영역에 형성되도록 구비되고 각 영역에 형성되는 상기 분사구(531)의 형상 및 단면적은 동일할 수 있다.
이때, 상기 가스분사판(530)은 상기 제1롤러(300)에 가까운 부위에서 상기 제2롤러(400)에 가까운 부위로 갈수록, 즉 제1방향을 따라, 각 영역의 상기 분사구(531)의 개수가 증가하도록 구비될 수 있다.
예를 들어, 상기 가스분사판(530)은 제1방향을 따라 순차적으로 제1영역(PA1), 제2영역(PA2) 및 제3영역(PA3)으로 구분될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예이고, 상기 가스분사판(530)은 2개의 영역 또는 4개이상의 영역으로 구분될 수도 있다.
제1영역(PA1) 내지 제3영역(PA3)에 형성되는 분사구(531)의 형상 및 단면적은, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 동일할 수 있다. 또한, 제1방향을 따라, 즉 제1영역(PA1)에서 제3영역(PA3)으로 갈수록 각 영역의 상기 분사구(531)의 개수는 순차적으로 증가할 수 있다.
이러한 구조로 인해, 상기 제1영역(PA1)에서 제3영역(PA3)으로 갈수록 상기 기판(200) 및 박막(10)에 분사되는 냉각가스의 분사량은 증가할 수 있고, 냉각가스의 분사량과 기판(200) 및 박막(10)의 냉각속도는 비례하므로, 상기 기판(200) 및 박막(10)은 제1방향을 따라 냉각속도가 증가할 수 있다.
상기한 바와 같이, 기판(200) 및 박막(10)은 제1롤러(300)에 인접한 부위가 제2롤러(400)에 인접한 부위보다 급속하게 냉각되고, 이에 대하여 상기한 바와 같이, 제1방향을 따라 냉가가스의 분사량이 증가하도록 함으로써 기판(200) 및 박막(10)은 제1방향을 따라 냉각속도가 증가하도록 구비될 수 있다.
결국, 이러한 구조로 인해, 기판(200) 및 박막(10)의 냉각속도는 냉각부(500)에서 제1방향을 따라 일정할 수 있다. 즉, 상기 기판(200) 및 박막(10)의 시간변화율에 대한 온도변화율은 제1방향을 따라 일정할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 의하면 상기 기판(200) 및 박막(10)의 시간변화율에 대한 온도변화율의 불규칙성에 기인한 박막(10)의 과도한 응력, 크랙 기타 손상의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 상기 기판(200) 및 박막(10)의 시간변화율에 대한 온도변화율은 제1방향을 따라 일정하므로 균일한 구조를 가진 그래핀 등의 박막(10)을 제조할 수 있다.
상기한 바와 같이, 냉각부(500)에서 제1방향을 따라 상기 기판(200) 및 박막(10)에 대한 냉각가스의 분사량을 증가시킴으로써, 상기 기판(200) 및 박막(10)의 시간변화율에 대한 온도변화율은 제1방향을 따라 일정할 수 있다. 이를 구현하기 위한 냉각부(500) 및 가스분사판(530)의 다른 실시예를 계속 설명한다.
도 5는 도 4의 냉각부(500)에 장착되는 가스분사판(530)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 분사구(531)는 상기 제1방향을 따라 상기 가스분사판(530)의 복수의 영역에 형성되도록 구비되고 각 영역에 형성되는 상기 분사구(531)의 형상은 동일할 수 있다.
이때, 상기 가스분사판(530)은 상기 제1롤러(300)에 가까운 부위에서 상기 제2롤러(400)에 가까운 부위로 갈수록, 즉 제1방향을 따라, 각 영역의 상기 분사구(531)의 총면적이 증가하도록 구비될 수 있다.
예를 들어, 상기 가스분사판(530)은 제1방향을 따라 순차적으로 제1영역(PA1), 제2영역(PA2) 및 제3영역(PA3)으로 구분될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예이고, 상기 가스분사판(530)은 2개의 영역 또는 4개이상의 영역으로 구분될 수도 있다. 이때, 제1방향을 따라, 즉 제1영역(PA1)에서 제3영역(PA3)으로 갈수록 각 영역의 상기 분사구(531)의 총면적은 순차적으로 증가할 수 있다.
다른 실시예로, 상기 분사구(531)는 상기 제1방향을 따라 상기 가스분사판(530)의 복수의 영역에 형성되도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 가스분사판(530)은 상기 제1롤러(300)에 가까운 부위에서 상기 제2롤러(400)에 가까운 부위로 갈수록 각 영역의 상기 분사구(531)의 총면적이 증가하도록 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 각 영역에 형성되는 분사구(531)의 형상, 개수는 서로 달라도 무방할 수 있다.
도 6은 냉각부(500) 및 이에 장착되는 가스분사판(530)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. (a)는 냉각부(500)의 측면 단면도이고, (b)는 가스분사판(530)의 평면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 냉각부(500)는 상기 제1방향을 따라 복수로 구비되고, 상기 제1방향을 따라 상기 각 냉각부(500)에 공급되는 상기 냉각가스의 유량 및 상기 기판(200)과 상기 박막(10)에 분사되는 상기 냉각가스의 분사량이 증가하도록 구비될 수 있다.
상기 냉각부(500)는 제1유닛(500-1), 제2유닛(500-2) 및 제3유닛(500-3)으로 복수로 구비될 수 있고, 각각의 유닛에는 가스분사판(530)이 각각 구비될 수 있다. 다만, 상기 냉각부(500)는 2개의 유닛으로 구비되거나, 4개이상의 유닛으로 구비될 수도 있다.
이때, 상기 각각의 냉각부(500), 즉 제1유닛(500-1) 내지 제3유닛(500-3)에 구비되는 상기 각각의 분사구(531)의 형상, 개수 및 크기는 서로 동일할 수 있다.
상기 제1유닛(500-1)에서 상기 제3유닛(500-3)으로 갈수록, 즉 제1방향을 따라 각 유닛의 냉각가스 유량 및 분사량은 증가할 수 있다. 이러한 냉각가스의 유량 및 분사량은 각 유닛에 구비되는 냉각가스공급부(510)에 의해 조절될 수 있다.
상기한 구조로 인해, 상기 제1영역(PA1)에서 제3영역(PA3)으로 갈수록 상기 기판(200) 및 박막(10)에 분사되는 냉각가스의 분사량은 증가할 수 있고, 냉각가스의 분사량과 기판(200) 및 박막(10)의 냉각속도는 비례하므로, 상기 기판(200) 및 박막(10)은 제1방향을 따라 냉각속도가 증가할 수 있다.
상기한 바와 같이, 기판(200) 및 박막(10)은 제1롤러(300)에 인접한 부위가 제2롤러(400)에 인접한 부위보다 급속하게 냉각되고, 이에 대하여 상기한 바와 같이, 제1방향을 따라 냉가가스의 분사량이 증가하도록 함으로써 기판(200) 및 박막(10)은 제1방향을 따라 냉각속도가 증가하도록 구비될 수 있다.
도 7은 다른 실시예의 냉각부(500)를 설명하기 위한 개략적인 도면이다. (a)는 측면 단면도이고, (b)는 정면 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(520)는 상기 기판(200)의 양면에 각각 대향하도록 구비되는 한 쌍으로 구비되고, 상기 가스분사판(530)은 상기 한 쌍의 케이스(520)에 각각 장착되고 각각 상기 기판(200)의 양면에 대향하는 한 쌍으로 되며, 상기 냉각가스공급부(510)는 상기 한 쌍의 케이스(520)에 각각 연통되는 한 쌍으로 구비될 수 있다.
이러한 구조로 인해, 상기 냉각가스는 상기 기판(200)에서 상기 박막(10)이 형성된 일면과 상기 기판(200)의 타면에 각각 분사되어, 상기 기판(200) 및 상기 박막(10)을 냉각할 수 있다.
이때, 상기 가스분사판(530)은 도 3 내지 도 5을 참조하여 상기에서 설명한 구조가 적용될 수 있다. 또한, 도 6을 참조하여 설명한 박막 처리장치의 구조에서, 한 쌍의 냉각부(500)가 상기 기판(200)의 상하부에 각각 배치된 구조가 적용될 수 있다.
지면(paper)을 기준으로 보면, 상기 기판(200)의 상면에는 박막(10)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 기판(200)의 상하에 각각 배치되는 냉각부(500)는 각각 상기 기판(200)의 상면에 형성된 박막(10)과 상기 기판(200)의 하면에 냉각가스를 분사할 수 있다.
따라서, 상기 한 쌍의 냉각부(500)는 상기 기판(200)의 상면과 하면에 냉각가스를 동시에 분사하여 보다 빠른시간내에 상기 기판(200) 및 박막(10)을 냉각할 수 있으므로, 박막 처리공정 시간을 단축시킬 수 있다.
실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
100: 공정챔버
200: 기판
300: 제1롤러
400: 제2롤러
500: 냉각부
510: 냉각가스공급부
520: 케이스
530: 가스분사판
531: 분사구
600: 제3롤러

Claims (12)

  1. 공정챔버;
    상기 공정챔버 내부에서 분사되는 소스가스에 의해 박막이 증착되는 기판;
    상기 공정챔버 내부에 배치되고, 상기 박막이 증착되지 않은 상기 기판이 감긴 제1롤러;
    상기 공정챔버 외부에 배치되고, 상기 기판을 이송하는 제2롤러; 및
    상기 공정챔버 외부에 배치되고, 상기 제1롤러와 상기 제2롤러 사이에 배치되며, 상기 기판 및 상기 박막을 냉각하는 냉각부
    를 포함하고,
    상기 냉각부는,
    상기 기판 및 상기 박막의 시간변화율에 대한 온도변화율이 일정하도록 조절하는 것을 특징으로 하는 박막 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    냉각가스공급부;
    상기 냉각가스공급부와 연통되는 케이스;
    상기 케이스에 장착되고, 상기 기판과 대향하도록 배치되고, 냉각가스가 분사되는 적어도 하나의 분사구가 형성되는 가스분사판
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1롤러로부터 상기 제2롤러 방향으로 정의되는 제1방향으로 상기 기판 및 상기 박막이 이송되도록 구비되고,
    상기 냉각부는,
    상기 제1롤러에 가까운 부위로부터 상기 제2롤러에 가까운 부위로 갈수록 상기 냉각가스의 분사량이 증가하는 것을 특징으로 하는 박막 처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분사구는,
    원형, 타원형 또는 슬릿형 중 적어도 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 처리장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 분사구는,
    상기 제1방향을 따라 상기 가스분사판의 복수의 영역에 형성되도록 구비되고 각 영역에 형성되는 상기 분사구의 형상 및 단면적은 동일하며,
    상기 가스분사판은,
    상기 제1롤러에 가까운 부위에서 상기 제2롤러에 가까운 부위로 갈수록 각 영역의 상기 분사구의 개수가 증가하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 처리장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 분사구는,
    상기 제1방향을 따라 상기 가스분사판의 복수의 영역에 형성되도록 구비되고 각 영역에 형성되는 상기 분사구의 형상은 동일하며,
    상기 가스분사판은,
    상기 제1롤러에 가까운 부위에서 상기 제2롤러에 가까운 부위로 갈수록 각 영역의 상기 분사구의 총면적이 증가하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 처리장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 분사구는,
    상기 제1방향을 따라 상기 가스분사판의 복수의 영역에 형성되도록 구비되고,
    상기 가스분사판은,
    상기 제1롤러에 가까운 부위에서 상기 제2롤러에 가까운 부위로 갈수록 각 영역의 상기 분사구의 총면적이 증가하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 처리장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 제1방향을 따라 복수로 구비되고,
    상기 제1방향을 따라 상기 각 냉각부에 공급되는 상기 냉각가스의 유량 및 상기 기판과 상기 박막에 분사되는 상기 냉각가스의 분사량이 증가하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 각각의 냉각부에 구비되는 상기 각각의 분사구의 형상, 개수 및 크기는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 박막 처리장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 기판의 양면에 각각 대향하도록 구비되는 한 쌍으로 구비되고,
    상기 가스분사판은 상기 한 쌍의 케이스에 각각 장착되고, 각각 상기 기판의 양면에 대향하는 한 쌍으로 구비되며,
    상기 냉각가스공급부는 상기 한 쌍의 케이스에 각각 연통되는 한 쌍으로 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 처리장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 냉각가스는 상기 기판에서 상기 박막이 형성된 일면과 상기 기판의 타면에 각각 분사되어, 상기 기판 및 상기 박막을 냉각하는 것을 특징으로 하는 박막 처리장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 공정챔버 내부에 배치되고, 상기 제1롤러와 상기 냉각부 사이에 배치되며, 상기 기판을 이송하는 제3롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 처리장치.
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