KR20190119426A - 증착 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 처리물이 안착되는 지지부의 상측에 배치되고, 지지부를 마주보는 일면에 처리홀이 형성되며, 처리홀의 상단에 윈도우가 구비되는 챔버부, 처리홀을 통하여 처리물에 레이저를 조사하는 레이저부, 처리홀의 하부에 연결되는 소스 공급부, 처리홀의 상부에 연결되는 퍼지 가스 공급부, 처리홀의 하측에 형성되는 처리공간의 외측에 커튼 가스를 분사할 수 있도록 형성되는 커튼 가스 공급부, 및 퍼지 가스 공급부와 커튼 가스 공급부 중 적어도 하나의 일측에 설치되는 히터부를 포함하는 증착 장치로서, 막 증착 공정에서 성장형 이물이 발생하는 것을 방지할 수 있는 증착 장치 및 이에 적용되는 증착 방법이 제시된다.

Description

증착 장치 및 방법{DEPOSITION APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 증착 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 막 증착 공정에서 성장형 이물이 발생하는 것을 방지할 수 있는 증착 장치 및 방법에 관한 것이다.
각종 표시장치는 기판 상에 형성된 전자 회로를 구비한다. 전자 회로의 도전 라인에는 회로의 제조 중 혹은 제조 후 일부가 단선되거나 단락되는 결함이 야기될 수 있다. 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display)나 OLED(Organic Light Emitting Display) 또는 LED(Light Emitting Display) 등을 포함하는 각종 표시장치를 제조하는 공정 중에, 기판 상에 형성되는 각 소자의 전극이나 배선 또는 신호라인 등이 일부 단선되어 오픈 결함이 생성되는 경우가 있다.
따라서, 각종 표시장치를 제조하는 공정 중에, 오픈 결함을 리페어하는 리페어 공정이 실시된다. 리페어 공정은 화학기상증착 방식의 리페어 장치에 의하여 대기 중에서 실시되는데, 히팅 글라스를 이용하여 기판의 결함 위치를 승온시킨 후, 결함 위치에 기체 상태의 메탈 소스를 공급하면서 메탈 소스 분위기를 형성하고, 결함 위치에 레이저를 조사하여 막을 증착하는 방식으로 실시된다.
상술한 방식의 리페어 공정은 대기 중에서 수행할 수 있으면서, 단선된 부위에 원하는 형상의 금속 막을 바로 형성할 수 있다. 즉, 상술한 방식의 리페어 공정은 리페어 공정이 간단하면서 기판 상의 각 소자의 전극과 배선 및 신호라인을 포괄하여 모두 리페어 가능한 장점이 있다.
도 1은 리페어 공정에서 사용되는 메탈 소스의 온도-압력 선도의 일 예를 도시한 그래프이다. 그래프에 도시된 곡선의 아래가 'Gas'영역이고, 위가 'Solid'영역이다. 메탈 소스의 온도-압력 상태가 'Gas'영역이면 메탈 소스는 기체 상태를 유지하는데, 메탈 소스의 온도-압력 상태가 'Gas'영역에서 'Solid'영역으로 이동하면 메탈 소스가 고체 상태로 승화된다.
도 1을 참조하면, 리페어 장치를 이용하여 리페어 공정을 수행할 때, 기판을 충분히 가열하기 전에 기판에 메탈 소스를 공급하면 기판의 온도 대비 메탈 소스의 분압(partial pressure)이 높아지고, 메탈 소스의 상태가 'Gas'영역에서 'Solid'영역으로 이동한다.
이때, 메탈 소스가 기체 상태에서 고체 상태로 승화(sublimation)되고, 기판에 성장형 이물(crystal)이 발생한다. 특히, 막 두께 상향을 위해 메탈 소스의 공급량을 증가시킬수록 메탈 소스의 분압도 커져서 성장형 이물의 발생이 쉬워진다.
성장형 이물이 발생하는 것을 방지하기 위해서는 기판의 온도를 빠르게 올려야 한다. 종래에는 히팅 글라스를 이용하여 기판을 가열하였다. 하지만 이 같은 방식은 고가의 설치 비용이 요구되고, 히팅 글라스의 ITO(Indium Tin Oxide) 필름 상태에 따라 기판이 가열되지 않거나 기판의 외각에 온도가 낮은 데드 존이 발생하는 등의 문제점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌들에 게재되어 있다.
KR 10-2016-0116184 A KR 10-2005-0017164 A
본 발명은 인라인 방식의 히터부를 사용하여 막 증착 시 기판에 공급되는 가스의 온도를 신속하게 승온시킬 수 있는 증착 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 인라인 방식의 히터부를 사용하여 막 증착 시 기판에 공급되는 가스의 승온 효율을 향상시킬 수 있는 증착 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 인라인 방식의 히터부를 사용하여 막 증착 시 기판에 공급되는 가스의 오염을 방지할 수 있는 증착 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 막 증착 시 소스의 열 분해를 방지할 수 있는 증착 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 막 증착 시 성장형 이물이 발생하는 것을 방지할 수 있는 증착 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 증착 장치는, 처리물이 안착될 수 있는 지지부의 상측에 배치되고, 상기 지지부를 마주보는 일면에 처리홀이 형성되며, 상기 처리홀의 상단에 윈도우가 구비되는 챔버부; 상기 처리홀을 통하여 상기 처리물에 레이저를 조사할 수 있도록 설치되는 레이저부; 상기 처리홀의 하부에 연결되는 소스 공급부; 상기 처리홀의 상부에 연결되는 퍼지 가스 공급부; 상기 챔버부에 장착되고, 상기 처리홀의 하측에 형성되는 처리공간의 외측에 커튼 가스를 분사할 수 있도록 형성되는 커튼 가스 공급부; 및 상기 퍼지 가스 공급부 및 상기 커튼 가스 공급부 중 적어도 어느 하나의 일측에 설치되는 히터부;를 포함한다.
상기 퍼지 가스 공급부는, 내부에 퍼지 가스가 수용되고, 상기 챔버부에서 이격되는 퍼지 가스 공급기; 상기 퍼지 가스 공급기와 상기 처리홀을 연결하는 퍼지 가스 공급관; 및 상기 퍼지 가스 공급관에 장착되는 유량 제어기;를 포함하고, 상기 히터부는 상기 유량 제어기와 상기 챔버부 사이에서 상기 퍼지 가스 공급관에 장착될 수 있다.
상기 퍼지 가스가 상기 히터부의 내부를 경유하도록, 상기 히터부가 상기 퍼지 가스 공급관에 인라인 방식으로 장착될 수 있다.
상기 히터부는, 상기 퍼지 가스 공급관에 인라인 방식으로 장착되는 외통; 상기 외통의 내측에 배치되고, 내부가 상기 퍼지 가스 공급관에 인라인 방식으로 연통하는 내통; 상기 내통의 내부에 배치되는 열선; 상기 외통 및 내통을 관통하여 열선에 연결되는 전원 공급선;을 포함할 수 있다.
상기 히터부에서 상기 유량 제어기측으로 전달되는 열을 감지하여 상기 히터부의 작동을 제어하는 히터 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 히터 제어부는, 상기 히터부와 상기 유량 제어기 사이에서 상기 퍼지 가스 공급관에 장착되는 온도 센서; 상기 온도 센서로부터 온도값을 입력받아 기준 온도보다 높으면 상기 히터부의 승온 온도를 낮추거나 상기 히터부를 일시 정지시키는 온도 제어기;를 포함할 수 있다.
상기 커튼 가스 공급부는, 내부에 커튼 가스가 수용되는 커튼 가스 공급기; 및 상기 챔버부의 일면에서 상기 처리홀의 하단의 외측을 감싸도록 형성된 커튼 가스 분사구와 상기 커튼 가스 공급기를 연결하는 커튼 가스 공급관;을 포함하고, 상기 커튼 가스가 상기 히터부의 내부를 경유하도록, 상기 히터부가 상기 퍼지 가스 공급관에 인라인 방식으로 장착될 수 있다.
상기 커튼 가스 공급부는, 상기 커튼 가스 공급관에 장착되는 유량 제어기;를 포함하고, 상기 히터부는 상기 유량 제어기와 상기 챔버부 사이에서 상기 커튼 가스 공급관에 장착될 수 있다.
상기 히터부에서 상기 유량 제어기측으로 전달되는 열을 감지하여 상기 히터부의 작동을 제어하는 히터 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 챔버부에 장착되고, 입구부가 상기 챔버부의 상기 일면에서 상기 처리홀의 하단의 외측 둘레에 위치하는 가스 배기부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 증착 방법은, 대기 중에 지지되는 처리물에 막을 증착하는 증착 방법으로서, 대기 중에 처리물을 마련하는 과정; 상기 처리물의 상측에 처리공간을 형성하도록 상기 처리물의 상측에 이격 배치된 처리홀에 퍼지 가스를 공급하는 과정; 상기 처리공간의 외측을 둘러 커튼 가스를 분사하는 과정; 상기 퍼지 가스 및 상기 커튼 가스 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 처리물의 온도를 조절하는 과정; 상기 처리홀을 통하여 상기 처리공간으로 소스를 공급하는 과정; 상기 처리홀을 통하여 상기 처리물의 일면에 레이저를 조사하여 막을 형성하는 과정;을 포함한다.
상기 처리물의 온도를 조절하는 과정은, 상기 퍼지 가스가 통과되는 퍼지 가스 공급관에 인라인 방식으로 장착된 히터부에 상기 퍼지 가스를 경유시켜 상기 퍼지 가스의 온도를 조절하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 처리물의 온도를 조절하는 중에, 상기 퍼지 가스의 흐름을 기준으로 상기 히터부의 상류에서 상기 퍼지 가스 공급관에 장착된 유량 제어기로 전달되는 열을 감지하고, 그 결과에 따라 히터부의 작동을 제어하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 처리물의 온도를 조절하는 과정은, 상기 커튼 가스가 통과되는 커튼 가스 공급관에 인라인 방식으로 장착된 히터부에 상기 커튼 가스를 경유시켜 상기 커튼 가스의 온도를 조절하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 소스는 텅스텐 소스 또는 코발트 소스를 포함하고, 상기 퍼지 가스는 불활성 가스를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 유량 제어기와 챔버부 사이를 연결하는 가스 공급관에 인라인 방식의 히터부를 설치하여 막 증착 시 챔버부를 통하여 기판에 공급되는 가스의 온도를 신속하게 승온시킬 수 있고, 승온 효율을 향상시킬 수 있고, 오염을 방지할 수 있다. 여기서, 가스는 퍼지 가스이거나, 커튼 가스 이거나, 퍼지 가스와 커튼 가스 둘 다일 수 있다.
특히, 퍼지 가스 공급관에 인라인 방식의 히터부를 설치하여, 실질적으로 기판의 결함 위치상에 공급되는 전체 가스 유량의 60% 이상을 차지하는 퍼지 가스를 승온시킴에 따라, 기판의 결함 위치를 원하는 온도로 신속하게 승온시킬 수 있고, 안정적으로 승온시킬 수 있다. 여기서, 상술한 전체 가스는 소스, 퍼지 가스 및 캐리어 가스를 포함한다.
또한, 퍼지 가스 및 커튼 가스로 기판을 승온시키므로, 소스의 온도를 필요 이상으로 높이지 않아도 되고, 이에, 소스의 열 분해를 방지할 수 있다.
따라서, 막 증착 공정을 원활하게 수행할 수 있고, 증착되는 막의 품질을 향상시킬 수 있고, 성장형 이물이 발생하는 것을 원천 방지할 수 있다.
도 1은 메탈 소스의 온도-압력 선도의 일 예를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 히터부의 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치 및 방법이 적용된 막 증착 공정의 결과를 종래와 비교하여 보여주는 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 개략도이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 저면도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 챔버부의 단면도이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 히터부의 모식도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치를 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치는, 지지부(100)의 상측에 배치되고, 일면에 처리홀(220)이 형성되며, 처리홀(220)의 상단에 윈도우(230)가 구비되는 챔버부(200), 처리홀(220)을 통하여 처리물에 레이저를 조사할 수 있도록 설치되는 레이저부(300), 처리홀(220)의 하부에 연결되는 소스 공급부(500), 처리홀(220)의 상부에 연결되는 퍼지 가스 공급부(600), 챔버부(200)에 장착되고, 처리홀(220)의 하측에 형성되는 처리공간(10)의 외측에 커튼 가스(c)를 분사할 수 있도록 형성되는 커튼 가스 공급부(700), 퍼지 가스 공급부(600) 및 커튼 가스 공급부(700) 중 적어도 어느 하나의 일측에 설치되는 히터부(900)를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치는, 처리물을 지지하는 지지부(100), 레이저부(300)와 챔버부(200) 사이에 설치되는 광학부(400), 챔버부(200)에 장착되는 배기부(800), 퍼지 가스 공급부(600) 및 커튼 가스 공급부(700) 중 적어도 어느 하나의 유량 제어기로 전달되는 열을 감지하고, 감지 결과에 대응하여 히터부(900)의 작동을 제어하는 적어도 하나의 히터 제어부(1000)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치는 대기 중의 처리물 예컨대 기판(S)에 화학기상증착 방식으로 막을 증착할 수 있는 리페어 장치로서 사용될 수 있다.
처리물은 일면에 각종 전자 소자가 제조되는 공정이 진행 중이거나 또는 종료된 기판(S)으로서, 예컨대 일면에 게이트 라인, 데이터 라인, 화소 및 박막 트렌지스터 등이 형성된 유리 재질의 기판을 포함할 수 있다. 기판(S)은 지지부(100)에 안착될 수 있고, 대기 중에 마련될 수 있다.
소스는 메탈 소스를 포함할 수 있다. 메탈 소스는 코발트(Co) 소스를 포함할 수 있다. 또는, 메탈 소스는 텅스텐(W) 소스를 포함할 수 있다. 이때, 코발트 소스는 텅스텐(W) 소스보다 전도성이 좋고, 분자 크기가 작다. 따라서, 코발트 소스를 이용하면 텅스텐 소스를 이용하는 것 보다 기판(S)에 막이 잘 증착된다. 소스는 기화된 상태, 즉, 기체 상태로 처리홀(220)에 공급될 수 있다.
코발트 소스는 약 35℃ 부근에서 기화되고, 텅스텐 소스는 약 75℃ 부근에서 기화된다. 이에, 코발트 소스의 기화 온도 범위는 35℃를 포함하는 소정의 온도 범위이고, 코발트 소스의 기화 온도 범위는 75℃를 포함하는 소정의 온도 범위이다.
소스는 증착 온도 범위 또는 기화 온도 범위내의 소정의 온도로 제어되어 처리홀(220)에 공급될 수 있다. 증착 온도 범위는 기판(S)상에 막이 잘 증착될 때의 소스(g)의 온도 범위일 수 있고, 기화 온도 범위와 적어도 일부 겹칠 수 있다.
증착 온도 범위는 소스(g)의 다양한 물성을 기반으로 이론적으로 도출하거나 반복적인 막 증착을 통하여 실험적으로 도출할 수 있다.
지지부(100)는 상면에 기판(S)을 안착시킬 수 있다. 지지부(100)는 스테이지 글라스를 포함할 수 있다. 지지부(100)는 소정 위치에 기판(S)의 위치를 x축 방향 및 y축 방향으로 조절하기 위한 정렬부(미도시)가 제공되고, 기판(S)을 z축 방향으로 지지하기 위한 리프트 핀(미도시) 및 진공 척(미도시)이 제공될 수 있다. 한편, 지지부(100)는 테이블(미도시)의 상면에 설치될 수 있다.
테이블의 상면에 장착부(미도시)가 설치될 수 있다. 장착부와 지지부(100)는 상대 이동이 가능하도록 설치될 수 있다. 장착부에 챔버부(200)가 설치될 수 있다.
챔버부(200)는 지지부(100)의 상측에 배치되고, 대기 중에 배치될 수 있다. 챔버부(200)는 장착부를 이용하여 x축, y축 및 z축 방향으로 이동할 수 있다. 지지부(100)를 마주보는 챔버부(200)의 일면 예컨대 하면을 관통하여 처리홀(220)이 형성될 수 있다. 처리홀(220)의 상단에 윈도우(230)가 구비되고, 처리홀(220)의 하단이 기판(S)을 향하여 개방될 수 있다. 챔버부(200)는 처리홀(220)을 이용하여 처리홀(220)의 하측에 처리공간(10)을 제공할 수 있다.
처리공간(10)은 챔버부(200)와 기판(S) 사이에서 처리홀(220)의 하측으로 형성되는 소정 크기 및 형상의 공간일 수 있다. 또는 처리공간(10)은 상술한 공간 및 그 주변부를 포함하는 공간일 수 있다.
챔버부(200)는 챔버 몸체(210), 처리홀(220), 윈도우(230), 홀더(240), 퍼지 가스 분사구(251), 소스 분사구(252), 제1 배기구(253), 커튼 가스 분사구(254) 및 제2 배기구(255)를 포함할 수 있다.
챔버 몸체(210)는 복수개의 플레이트를 Z축 방향으로 적층하여 제작할 수 있다. 챔버 몸체(210)는 하면(211), 상면(212) 및 하면(211)과 상면(212)의 가장자리를 z축 방향으로 연결하는 측면을 포함할 수 있다. 하면(211)은 기판(S)과 대면하고, 상면(212)은 광학부(400)와 대면할 수 있다. 챔버 몸체(210)는 크기 및 형상을 특별히 한정하지 않는다. 챔버 몸체(210)는 소정 크기일 수 있고, 일측이 타원판의 형상이고, 타측이 사각판의 형상일 수 있다. 챔버 몸체(210)는 일측에 처리홀(220)이 형성되고, 타측이 장착부에 장착될 수 있다. 또한, 챔버 몸체(210)의 타측에 소스 공급부(500), 퍼지 가스 공급부(600), 커튼 가스 공급부(700) 및 배기부(800)가 장착될 수 있다.
하면(211)은 소정 위치에 처리홀(220)의 하단이 위치하고, 처리홀(220)의 하단의 외측을 둘러감아 링 형상의 제1 배기면(A1)이 형성되고, 제1 배기면(A1)의 외측을 둘러감아 링 형상의 커튼 가스 분사면(A2)이 형성되고, 커튼 가스 분사면(A2)의 외측에 링 형상의 제2 배기면(A3)이 형성될 수 있다. 제1 배기면(A1), 커튼 가스 분사면(A2) 및 제2 배기면(A3)은 모두 하면(211)에 형성되며, 처리홀(220)의 하단을 중심으로 동심원 형태를 이룰 수 있다. 상면(212)은 소정 위치에 처리홀(220)의 상단이 위치하고, 처리홀(220)의 상단에 윈도우(230)와 홀더(240)가 장착될 수 있다.
제1 배기면(A1)을 z축 방향으로 관통하여 제1 배기구(253)들이 형성될 수 있고, 커튼 가스 분사면(A2)을 z축 방향으로 관통하여 커튼 가스 분사구(254)들이 형성 될 수 있다. 또한, 제2 배기면(A3)을 z축 방향으로 관통하여 제2 배기구(255)들이 형성될 수 있다. 제1 배기구(253), 제2 배기구(255) 및 커튼 가스 분사구(254)는 처리홀(220)의 하단을 따라 둘레 방향으로 이격된 복수 위치에 배열될 수 있다. 제1 배기구(253)와 제2 배기구(255)는 배기부(800)에 연결되고, 커튼 가스 분사구(254)는 커튼 가스 공급부(700)에 연결될 수 있다.
제1 배기구(253) 및 제2 배기구(255)는 처리홀(220)의 하측에 형성된 처리공간(10)을 빠져나오는 퍼지 가스(f), 소스(g), 캐리어 가스, 커튼 가스(c), 및 각종 이물을 흡입할 수 있다. 커튼 가스 분사구(254)는 처리공간(10)을 둘러 링 형상으로 커튼 가스(c)를 분사하여 처리 공간(10)을 대기로부터 분리시킬 수 있다.
제1 배기구(253)들과 배기부(800)의 배기관(820) 사이에 제1 배기실(미도시)이 형성될 수도 있다. 또한, 제2 배기구(255)와 배기관(820) 사이에 제2 배기실(미도시)가 형성될 수도 있다. 제1 배기실 및 제2 배기실은 각각 챔버 몸체(210)의 내부에 링 형상으로 형성되어 처리홀(220)의 외측을 둘러 감을 수 있다. 배기관(820)은 제1 배기실 및 제2 배기실에 연통하고, 제1 배기실은 제1 배기구(253)들과 연통하며, 제2 배기실은 제2 배기구(255)들과 연통할 수 있다.
커튼 가스 분사구(254)들과 커튼 가스 공급부(700)의 커튼 가스 공급관(720) 사이에 커튼 가스 공급실(미도시)이 형성될 수도 있다. 커튼 가스 공급실은 챔버 몸체(210)의 내부에 링 형상으로 형성되고, 제1 배기실의 외측을 둘러 감을 수 있다. 커튼 가스 공급실은 커튼 가스 공급관(720)에서 커튼 가스(c)를 공급받아 커튼 가스 분사구(254)들에 분배해줄 수 있다.
처리홀(220)은 하면(211)을 관통하여 챔버 몸체(210)의 내부로 연장될 수 있다. 처리홀(220)의 하단은 처리공간(10)에 연통하고, 처리홀(220)의 하단을 통과하여 소스가 처리공간(10)에 공급될 수 있다. 처리홀(220)은 상단에서 하단을 향하는 방향으로 내경이 좁아지도록 형성될 수 있다. 예컨대 처리홀(220)은 회전체 형상일 수 있다. 처리홀(220)은 하부 내주면을 관통하여 소스 분사구(252)가 형성될 수 있고, 상부 내주면을 관통하여 퍼지 가스 분사구(251)가 형성될 수 있다.
처리홀(220)은 z축 방향으로 연장되며, 처리홀(220)의 상부는 윈도우(230)가 장착된 처리홀(220)의 상단부터 처리홀(220)의 상단과 하단 사이의 소정 높이까지 연장된 부분이고, 처리홀(220)의 하부는 처리홀(220)의 상술한 소정 높이에서 처리홀(220)의 하단까지 연장된 부분이다.
소스 분사구(252)는 소스 공급부(500)에 연결되고, 처리홀(220)에 소스(g)를 분사할 수 있다. 퍼지 가스 분사구(251)는 퍼지 가스 공급부(600)에 연결되고, 처리홀(220)에 퍼지 가스(f)를 분사할 수 있다. 소스 분사구(252)는 처리홀(220)의 둘레 방향으로 이격된 복수 위치에 형성될 수 있다. 퍼지 가스 분사구(251)는 처리홀(220)의 둘레 방향으로 이격된 복수 위치에 형성될 수 있다.
소스 분사구(252)들과 소스 공급부(500)의 소스 공급관(520) 사이에 소스 공급실(미도시)이 구비될 수도 있다. 소스 공급실은 처리홀(220)의 외측을 둘러 챔버 몸체(220)의 내부에 형성될 수 있다. 소스 공급실은 소스 공급관(520)에 연결되어 소스(g)를 공급받고, 소스 분사구(252)들에 연결되며, 소스(g)를 소스 분사구(252)들에 분배해줄 수 있다.
퍼지 가스 분사구(251)들과 퍼지 가스 공급부(600)의 퍼지 가스 공급관(620) 사이에 퍼지 가스 공급실(미도시)이 구비될 수도 있다. 퍼지 가스 공급실은 예컨대 챔버 몸체(210)의 내부에 처리홀(220)을 중심으로 링 형상으로 형성될 수 있다. 퍼지 가스 공급실은 퍼지 가스(f)를 퍼지 가스 공급관(620)으로부터 공급받고, 퍼지 가스 분사구(251)들에 퍼지 가스(f)를 분배해줄 수 있다.
윈도우(230)는 처리홀(220)의 상단을 밀봉할 수 있다. 윈도우(230)에 의하여 처리홀(220)의 내부가 챔버부(200)의 상측으로부터 격리될 수 있다. 윈도우(230)는 레이저 광을 통과시킬 수 있도록 석영 재질을 포함할 수 있다. 윈도우(230)의 둘레에 홀더(240)가 장착될 수 있다. 홀더(240)에는 실링 부재(미도시)가 마련될 수 있다. 실링 부재가 윈도우(230)와 상면(212) 사이를 밀봉할 수 있다. 윈도우(230)의 하면은 퍼지 가스(f)에 의해서 소스(g)로부터 보호될 수 있다.
레이저부(300)는 처리홀(220)을 통하여 기판(S)에 레이저 광을 조사할 수 있도록 설치된다. 레이저 광은 처리홀(220) 및 처리공간(10)을 통과하고, 기판(S)에 조사될 수 있다.
레이저부(300)는 광학부(400)의 상측에 이격되고, 레이저 광을 생성하는 역할을 한다. 레이저부(300)는 기판(S)의 결함 위치에 레이저 광을 조사하여 배선을 커팅하거나, 코발트 소스 분위기에서 배선이 형성될 부분에 열 에너지를 공급함으로써 국부적으로 기판(S)의 결함 위치에 막을 증착할 수 있다.
레이저부(300)는 레이저 광을 발생시키는 레이저 발진기(미도시), 레이저 광을 광학부(400)의 대물 렌즈로 안내하는 미러(미도시), 미러와 광학부(400) 사이에서 레이저 광의 형태를 조절 가능한 슬릿(미도시), 레이저 발진기와 미러 사이에서 레이저 광의 사이즈를 조절하는 익스펜더(미도시) 및 광학부(400)과 슬릿 사이에서 레이저 광의 퍼짐을 방지하는 튜브 렌즈(미도시) 등을 구성부로 포함할 수 있다.
광학부(400)는 챔버부(200)와 레이저부(300) 사이에서 레이저 광의 광로 및 초점을 조절할 수 있다. 광학부(400)는 대물 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 대물 렌즈는 레이저 광을 높은 에너지 밀도로 압축하며 기판(S)에 레이저 광을 포커싱시킨다. 광학부(400)는 기판(S)의 막 증착 상태를 모니터링하기 위하여, 카메라(미도시), 촬영미러(미도시) 및 조명유닛(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 광학부(400)는 레이저 광의 진행 방향을 제어하는 미러(미도시), 및 대물 렌즈에 대한 레이저 광의 입사각을 증가시키는 적어도 두 개의 굴곡 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다.
소스 공급부(500)는 처리홀(220)의 하부에 연결되고, 처리홀(220)의 하부에 소스를 공급할 수 있다. 소스 공급부(500)는 소스 공급기(510), 소스 공급관(520), 소스 유량 제어기(530), 캐리어 가스 공급기(540), 및 캐리어 가스 공급관(550)을 포함할 수 있다.
소스 공급기(510)는 챔버부(200)로부터 이격될 수 있다. 소스 공급기(510)는 내부에 소스가 파우더 형태로 저장되는 캐니스터(canister)를 포함할 수 있다.소스 공급기(510)에는 소스를 기화시키기 위한 가열 수단(미도시)가 구비될 수 있다. 가열 수단은 전기를 공급받아 열을 발생시키는 각종 열선을 포함할 수 있다. 가열 수단이 소스 공급기(510)의 내부에 열을 가하여 소스를 기화시킬 수 있다. 소스 공급관(520)은 소스 공급기(510)와 챔버부(200) 사이를 연결할 수 있다. 한편, 소스 공급관(520)의 일부는 챔버부(200)의 타측을 관통하여 챔버부(200)의 내부로 연장되고, 소스 분사구(252)들에 연결될 수 있다.
소스 유량 제어기(530)는 소스 공급관(520)에 장착될 수 있다. 소스 유량 제어기(530)는 기판(S) 상에서 이루어지는 막 증착 공정과의 간섭을 최소화하도록 도출되는 공정 설비의 최적화된 레이아웃에 따라서 챔버부(200)로부터 소정의 거리를 두고 이격되어야 한다. 따라서, 소스 유량 제어기(530)는 챔버부(200)보다 소스 공급기(510)에 더 가깝게 위치할 수 있다. 소스 유량 제어기(530)는 약 수백 내지 수천 sccm의 유량 범위로 작동하는 질량유량계(MFC)를 포함할 수 있다. 소스 유량 제어기(530)는 소스의 유량을 제어할 수 있다.
캐리어 가스 공급기(540)는 내부에 캐리어 가스가 저장되는 압력 용기를 포함하고, 캐리어 가스 공급관(550)은 캐리어 가스 공급기(540)와 소스 공급기(510)를 연결할 수 있다. 캐리어 가스가 캐리어 가스 공급관(550)을 통하여 소스 공급기(510)에 공급되고, 이에 소스가 캐리어 가스와 함께 소스 공급관(520)으로 공급될 수 있다. 이후, 소스는 기체 상태로 소스 분사구(252)를 통과하여 처리홀(220)의 하부에 분사될 수 있다. 한편, 캐리어 가스는 불활성 가스를 포함할 수 있고, 이때, 불활성 가스는 아르곤 가스를 포함할 수 있다.
한편, 소스 공급관(520)에는 히터부(900)가 장착될 수 없는데, 그 이유는 소스(g)의 열 분해 온도가 약 175℃ 정도이고, 히터부(900)의 작동 온도의 범위내에 소스(g)의 열분해 온도가 포함되기 때문에, 소스 공급관(520)에 히터부(900)가 장착되면 히터부(900)의 고온에 의하여 소스가 열분해될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 퍼지 가스(f) 및 커튼 가스(c) 중 적어도 하나를 이용해서 기판(S)을 승온시키기 때문에, 소스(g)를 기화 온도 범위보다 높게 승온시켜 기판(S)에 공급할 필요도 없다. 이에, 소스(g)가 챔버부(200)에 도달하기 전에, 소스 공급관(520)의 내부에서 열 분해되는 것을 방지할 수 있다.
퍼지 가스 공급부(600)는 처리홀(220)의 상부에 연결될 수 있다. 퍼지 가스 공급부(600)는, 내부에 퍼지 가스(f)가 수용되고, 챔버부(200)로부터 이격되는 퍼지 가스 공급기(610), 퍼지 가스 공급기(610)와 처리홀(220)을 연결하는 퍼지 가스 공급관(620), 및 퍼지 가스 공급관(620)에 장착되는 퍼지 가스 유량 제어기(630)를 포함할 수 있다. 퍼지 가스 공급기(610)는 내부에 퍼지 가스가 수용된 압력 용기일 수 있다. 퍼지 가스 공급관(620)은 퍼지 가스 공급기(610)와 챔버부(200) 사이를 연결하고, 일부가 챔버부(200)의 타측을 관통하여 챔버부(200)의 내부로 연장되고, 단부가 퍼지 가스 분사구(251)들에 연결될 수 있다.
퍼지 가스 공급기(610)는 퍼지 가스(f)가 저장되는 소정의 압력 용기를 포함할 수 있다. 퍼지 가스(f)는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 불활성 가스는 아르곤 가스를 포함할 수 있다. 퍼지 가스 공급관(620)은 퍼지 가스 공급기(620)와 퍼지 가스 분사구(251)를 연결하고, 퍼지 가스 공급관(620)의 일부가 챔버 몸체(210)의 타측을 관통할 수 있다. 퍼지 가스 유량 제어기(630)는 챔버 몸체(210)보다 퍼지 가스 공급기(620)에 더 가까울 수 있다. 퍼지 가스 유량 제어기(630)는 약 수백 내지 수천 sccm의 유량 범위로 작동하는 질량유량계(MFC)를 포함할 수 있다. 퍼지 가스 유량 제어기(630)는 퍼지 가스(f)의 유량을 제어하며, 이때, 퍼지 가스(f)의 유량이 소스(g)의 유량보다 큰 값일 수 있다.
커튼 가스 공급부(700)는, 챔버부(200)에 장착되고, 챔버부(200)의 일면에서 처리홀(220)의 하단의 외측을 둘러 감싸는 커튼 가스(c)를 분사할 수 있도록 형성된다. 즉, 커튼 가스 공급부(700)는 커튼 가스 분사구(254)를 통하여 처리공간(10)의 외측에 커튼 가스(c)를 분사할 수 있다. 커튼 가스 공급부(700)는, 내부에 커튼 가스(c)가 수용되는 커튼 가스 공급기(710), 일부가 챔버 몸체(210)의 타측을 관통하고, 커튼 가스 공급기(720)와 커튼 가스 분사구(254)를 연결시키는 커튼 가스 공급관(720) 및 커튼 가스 공급기(710) 부근에서 커튼 가스 공급관(720)에 장착되는 커튼 가스 유량 제어기(730)를 포함할 수 있다. 커튼 가스(c)는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 불활성 가스는 아르곤 가스를 포함할 수 있다. 커튼 가스 유량 제어기(730)는 수백 내지 수천 sccm의 유량 범위로 작동하는 질량유량계(MFC)를 포함할 수 있다. 커튼 가스(c)의 유량은 퍼지 가스(f)와 동일한 유량 또는 퍼지 가스(f)의 유량보다 큰 소정의 유량으로 제어될 수 있다. 커튼 가스(c)는 처리공간(10)의 외측을 링 형상으로 감쌀 수 있다.
배기부(800)는, 챔버부(200)에 장착되고, 입구부가 챔버부(200)의 일면에서 처리홀(220)의 하단의 외측 둘레에 위치할 수 있다. 배기부(800)가 커튼 가스(c)와 소스(g) 및 퍼지 가스(f)를 흡입하여 기판(S)상에서 제거할 수 있다.
배기부(800)는 제1 배기구(253)와 제1 배기구(255)를 통하여 기판(S)상의 각종 가스와 이물 등을 흡입할 수 있다. 배기부(800)는 배기 가스 배출기(810), 배기관(820) 및 배기 가스 유량 제어기(830)를 포함할 수 있다. 배기 가스 배출기(810)는 배기 펌프 또는 진공 펌프를 포함할 수 있다. 챔버부(200)와의 간섭을 피하도록 배기 가스 배출기(810)는 챔버부(200)에서 이격될 수 있다. 배기관(820)은 일부가 챔버 몸체(210)의 타측을 관통하고, 배기 가스 배출기(810)에 제1 배기구(253)와 제1 배기구(255)를 연결할 수 있다. 배기 가스 유량 제어기(830)는 배기 유량을 제어하도록 수백 내지 수천 sccm의 유량 범위로 작동하는 질량유량계를 포함할 수 있다. 배기관(820)의 소정 위치에는 이물 여과기(미도시)가 장착될 수 있다.
한편, 기판(S)에 성장형 이물이 발생하면 레이저 광이 성장형 이물에 차단되어 기판(S)에 막을 형성하지 못하여, 예컨대 기판(S)에 막을 증착하여 배선의 커팅 부분을 이어주는 와이어링(wiring)을 재진행해야 한다. 또한, 성장형 이물이 발생한 부분은 성장형 이물을 제거해도 메탈 소스의 성분이 잔류해서 쇼트(short)나 리키지(leakage) 등의 불량이 발생한다.
따라서, 레이저 광을 기판(S)에 조사하기 전에, 기판(S)의 온도를 막이 원활하게 증착될 수 있으면서 소스(g)가 고체 상태로 기화되는 것을 방지할 수 있는 온도로 기판(S)을 빠르게 승온시켜야 한다.
이에, 히터부(900)가 퍼지 가스(f)를 승온시킬 수 있도록 마련된다. 여기서, 퍼지 가스(f)가 승온 매개체로 선택된 이유는, 처리공간(10)내의 전체 가스의 유량에서 퍼지 가스(f)가 차지하는 유량이 상당한 점과, 만약에 퍼지 가스(f)를 승온시키지 않으면 퍼지 가스(f)가 처리공간(10)에서 오히려 냉매의 역할을 하는 점이 그 이유이다. 퍼지 가스(f)가 차지하는 유량이 상당하다는 것은 소스(g) 및 캐리어 가스보다 퍼지 가스(f)의 유량이 상대적으로 많다는 의미이다.
히터부(900)는 퍼지 가스 공급부(600)의 일측에 설치된다. 히터부(900)는 퍼지 가스 유량 제어기(630)와 챔버부(200) 사이에서 퍼지 가스 공급관(620)에 장착될 수 있다. 특히, 히터부(900)는 퍼지 가스(f)가 퍼지 가스 공급관(620)을 흐르는 중에 히터부(900)의 내부를 경유하도록, 퍼지 가스 공급관(620)에 인라인 방식으로 장착될 수 있다.
이를 다른 방식으로 설명하자면, 퍼지 가스 공급관(620)의 일측을 절단하고, 절단된 부분에 히터부(900)를 끼워넣어 히터부(900)로 퍼지 가스 공급관(620)을 이어주는 방식으로, 히터부(900)를 퍼지 가스 공급관(620)의 일측에 장착할 수 있다. 이에, 퍼지 가스(f)는 퍼지 가스 공급관(620)을 통과하는 중에 반드시 히터부(900)를 직접 통과한다.
인라인 방식은 일직선으로 연결되어 작동되는 방식을 의미하여, 실시 예에서는 히터부(900)가 퍼지 가스 공급관(620)과 하나의 라인을 이루도록 일체로 장착되는 방식을 의미한다. 즉, 퍼지 가스(f)를 공급하는 기능면에서 히터부(900)가 퍼지 가스 공급관(620)의 일부로서 작동할 수 있다.
퍼지 가스(f)는 퍼지 가스 공급기(610), 퍼지 가스 공급관(620), 퍼지 가스 유량 제어기(630), 퍼지 가스 공급관(630), 히터부(900) 및 퍼지 가스 공급관(630)의 순서로 흐를 수 있다. 퍼지 가스(f)는 히터부(900)를 통과하면서 히터부(900)에 직접 가열될 수 있다. 직접 가열된다는 것은 퍼지 가스 공급관(630)을 통하지 않고 히터부(900)와 퍼지 가스(f) 사이에 직접 열 교환이 이루어지는 것을 의미한다.
예컨대 퍼지 가스 공급관(620)의 외부에서 퍼지 가스 공급관(620)을 감싸서 퍼지 가스 공급관(620)의 내부를 통과하는 퍼지 가스(f)를 승온시키는 방식은 퍼지 가스(f)를 원하는 온도까지 승온시키기 어렵다. 예컨대 퍼지 가스는 수초 내지 십수 초내에 퍼지 가스 공급관(620)을 통과하므로 퍼지 가스 공급관(620)의 외측에서 퍼지 가스(f)를 가열하는 것을 비효율적이다.
예컨대 퍼지 가스 공급관(620)의 외주면에 별도의 외부히터를 부착하고, 외부히터를 히터부(900)와 동일한 온도로 작동시키면서 퍼지 가스(f)의 온도를 측정하면, 측정된 온도는 히터부(900)를 직접 통과한 퍼지 가스(f)의 온도보다도 낮고, 또한, 소스(g)의 온도보다도 낮을 수 있다.
또한, 퍼지 가스 공급관(620)의 외측에서 수 내지 수십초 내에 퍼지 가스(f)를 원하는 온도까지 가열시키려면 히터부(900)의 작동 온도가 상당히 높이야 하는데, 이는 증착 장치의 다른 구성부의 열 손상을 야기할 수 있다.
실시 예에서는 인라인 방식으로 히터부(900)를 퍼지 가스 공급관(620)에 장착하기 때문에, 우선, 열 효율이 좋고, 또한, 수 내지 수십초의 짧은 시간 내에 퍼지 가스(f)를 원하는 온도까지 쉽게 가열할 수 있다.
한편, 히터부(900)는 작동 온도가 수십 내지 수백 ℃의 고온이므로, 챔버부(200)에서 소정 거리만큼 이격되어 예컨대 챔버부(200)보다 퍼지 가스 유량 제어기(630)에 근접하여 설치될 수 있다. 이때, 챔버부(200)의 부근의 공정 설비 레이아웃을 기존대로 유지할 수 있다.
히터부(900)는, 퍼지 가스 유량 제어기(630) 부근에서 인라인 방식으로 퍼지 가스 공급관(620)에 장착되는 외통(910), 외통(910)의 내측에 배치되고, 내부(950)가 퍼지 가스 공급관(620)에 인라인 방식으로 연통하는 내통(920), 내통(920)의 내부에 배치되는 열선(930), 및 외통(910) 및 내통(920)을 관통하여 열선(930)에 연결되는 전원 공급선(940)을 포함할 수 있다.
외통(910)은 외부면에 열 차단을 위한 커버가 더 구비될 수 있다. 내통(920)은 예컨대 배플의 역할을 하며, 그 내부에 퍼지 가스(f)가 흐를 수 있는 유로(950)가 구비되고, 퍼지 가스 공급관(620)에 연통할 수 있다. 한편, 내통(920)의 내주면은 주름관 형태로 형성될 수 있다. 열선(930)은 예컨대 전기를 공급받아 열을 발생시킬 수 있고, 난류 형성 및 방열에 유리하도록 코일 형상일 수 있다. 열선(930)은 내통(920)의 중심축에 나란하도록 배치될 수 있다.
히터부(900)는 적어도 내부가 서스 재질을 포함하고, 주름관 구조로 설치될 수 있다. 예컨대 열선(930)이 서스 재질을 포함할 수 있고, 내통(920)이 주름관 구조로 설치될 수 있다. 물론, 외통(910) 및 열선(930)도 서스 재질을 포함할 수 있다. 이에, 유로(950)를 흐르는 퍼지 가스(f)의 오염이 방지될 수 있다.
히터 제어부(1000)는 히터부(900)에서 퍼지 가스 유량 제어기(630)측으로 전달되는 열을 감지하여 히터부(900)의 작동을 제어할 수 있다. 히터 제어부(1000)는, 히터부(900)와 퍼지 가스 유량 제어기(630) 사이에서 퍼지 가스 공급관(620)에 장착되는 온도 센서(1100), 온도 센서(1100)로부터 온도값을 입력받아 기준 온도보다 높으면 히터부(900)의 승온 온도를 일시적으로 낮추거나 히터부(900)를 일시 정지시키는 제어기(1200)를 포함한다. 여기서, 기준 온도는 퍼지 가스 유량 제어기(630)가 작동 가능한 온도를 의미한다.
히터부(900)가 커튼 가스 공급부(700)의 일측에 더 설치될 수 있다. 예컨대 히터부(900)는 커튼 가스 공급관(720)에 인라인 방식으로 장착될 수 있고, 커튼 가스(c)를 승온시킬 수 있다. 또한, 히터 제어부(1000)가 커튼 가스 공급관(720)과 이에 장착된 히터부(900) 사이에 더 마련될 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치의 작동을 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 퍼지 가스(f)가 처리홀(220)의 상부에 소정의 유량으로 분사되고, 소스(g)가 캐리어 가스와 함께 처리홀(220)의 하부에 소정의 유량으로 분사된다. 퍼지 가스(f)와 소스(g)와 캐리어 가스는 처리공간(10)으로 흐르고, 이때, 기판(S) 및 소스(g)의 온도보다 고온으로 승온된 퍼지 가스(f)가 처리홀(220)내를 흐르는 전체 가스의 유량의 60% 이상의 유량으로 처리공간(10)내에 공급되면서 기판(S)을 신속하게 승온시킬 수 있다. 처리공간(10)으로 공급된 퍼지 가스(f)와 소스(g)와 캐리어 가스는 제1 배기구(253)를 통과하여 배출관(820)으로 흡입될 수 있다.
이때, 커튼 가스 분사구(254)를 통하여 처리공간(10)의 외측에 커튼 가스(c)가 분사될 수 있다. 커튼 가스(c)는 처리공간(10)의 외측을 링 형상으로 둘러 감쌀 수 있다. 커튼 가스(c)는 기판(S) 및 소스(g)의 온도보다 고온이므로 처리공간(10)의 열손실을 차단할 수 있고, 기판(S)의 승온에도 기여할 수 있다. 커튼 가스(c)는 제1 배기구(253)와 제2 배기구(254)를 통하여 배출관(820)으로 흡입될 수 있다. 한편, 퍼지 가스(f), 소스(g) 및 커튼 가스(c)의 분사 유량, 분사 시간, 및 분사 순서는 다양할 수 있고, 이를 특별하게 한정하지 않는다.
기판(S)의 승온이 원하는 온도까지 되면, 처리홀(220)을 통하여 레이저 광을 기판(S)에 조사하여 막을 증착할 수 있다.
도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 증착 방법을 상세하게 설명한다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 상술한 증착 장치를 이용하여, 기판(S)에 막을 증착하여 결함을 리페어하는 공정을 기준으로 실시 예를 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 증착 방법은, 대기 중에 지지되는 기판(S)에 막을 증착하는 증착 방법으로서, 대기 중에 기판(S)을 마련하는 과정, 기판(S)의 상측에 처리공간(10)을 형성하도록 기판(S)의 상측에 이격되어 배치된 챔버부(200)의 처리홀(220)에 퍼지 가스(f)를 공급하는 과정, 처리공간(10)의 외측을 둘러 커튼 가스(c)를 분사하는 과정, 퍼지 가스(f) 및 커튼 가스(c) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 기판(S)의 온도를 조절하는 과정, 챔버부(200)의 처리홀(220)을 통하여, 챔버부(200)와 기판(S) 사이에 형성된 처리공간(10)으로 소스(g)를 공급하는 과정, 및 처리홀(220)을 통하여 기판(S)의 일면에 레이저 광을 조사하여 막을 형성하는 과정을 포함한다.
여기서, 퍼지 가스(f)를 공급하는 과정, 커튼 가스(c)를 분사하는 과정, 소스(g)를 공급하는 과정 및 온도를 조절하는 과정은 함께 수행될 수 있고, 또는, 임의의 순서에 따라 순차적으로 수행될 수도 있다.
대기 중에 기판(S)을 마련한다. 기판(S)은 지지부(100)에 안착되고, 기판(S)의 상측에 챔버부(200)가 배치된다. 이때, 챔버부(200)는 내부에 구비된 가열부(미도시)에 의해 소스(g)의 증착 온도 또는 기화 온도보다 높은 소정의 온도로 승온될 수 있다. 이때, 챔버부(200)의 온도는 퍼지 가스(f)에 의해 승온되는 기판(S)이 챔버부(200)에 의해 오히려 냉각되는 것을 방지할 수 있는 정도이면 충분하다.
한편, 챔버부(200)의 승온 온도는 종래보다 낮을 수 있다. 그 이유는, 퍼지 가스(f) 또는 퍼지 가스(f)와 커튼 가스(c)가 기판(S)의 승온을 상당부분 담당하기 때문에 종래처럼 챔버부(200)의 온도를 높게 올릴 필요가 없기 때문이다.
예컨대 기판(S)에 레이저 광을 조사하거나, 기판(S)의 결함 부위를 관찰하는 등의 상황에서, 시간이 지날수록 광 경로상의 렌즈 초점이 흐려지는 문제가 발생할 수 있는데, 본 발명의 실시 예와 같이 챔버부(200)의 온도가 낮으면 이러한 문제 발생이 지연되거나 방지될 수 있다.
이후, 처리홀(220)의 상부에 퍼지 가스(f)를 공급한다. 퍼지 가스(f)는 퍼지 가스 공급부(600)에 의해 퍼지 가스 분사구(251)로 공급되고, 이후, 처리홀(220)의 상부에 분사된다. 퍼지 가스(f)는 윈도우(230)의 하면에 소스(g)가 접촉하는 것을 차단할 수 있다. 퍼지 가스(f)는 윈도우(230)의 퍼지를 위한 윈도우용 퍼지 가스일 수 있다. 퍼지 가스(f)의 유량은 퍼지 가스 유량 제어기(630)를 이용하여 조절하는데, 예컨대 소스(g)의 유량보다 크도록 제어할 수 있고, 이를테면, 퍼지 가스(f)가 처리홀(220)의 내부를 흐르는 전체 가스의 유량의 약 60%가 되도록 퍼지 가스(f)의 유량을 조절할 수 있다.
이때, 퍼지 가스(f)를 이용하여 기판(S)의 온도를 조절한다. 퍼지 가스(f)가 통과되는 퍼지 가스 공급관(620)에 인라인 방식으로 장착된 히터부(900)에 퍼지 가스(f)를 경유시켜 퍼지 가스(f)의 온도를 조절하고, 온도가 조절된 퍼지 가스(f)를 처리홀(220)에 공급하고, 처리공간(10)에서 퍼지 가스(f)의 열로 기판(S)을 승온시킨다. 즉, 퍼지 가스(f)가 처리공간(10)에서 기판(S)의 일면을 승온시킬 수 있다.
인라인 방식으로 퍼지 가스 공급관(620)에 장착된 히터부(900)에 의해, 퍼지 가스(f)는 목표 온도보다 높은 온도로 직접 승온되고, 퍼지 가스 공급관(620)을 지나면서 온도가 점차 하강하여, 처리홀(220)의 내부로 분사되었을 때, 퍼지 가스(f)의 온도는 목표 온도가 될 수 있다. 이를 위해, 히터부(900)는 목표 온도보다 높은 수십 내지 수백 ℃의 온도로 작동할 수 있다. 퍼지 가스(f)는 히터부(900)의 내부를 경유하는 동안 히터부(900)의 작동 온도 범위 부근의 온도로 승온될 수 있다.
목표 온도는 퍼지 가스(f)가 처리공간(10)에 도달하였을 때의 온도로서, 퍼지 가스(f)가 수초 내지 십수 초의 시간 동안 처리공간(10) 내에서 기판(S)에 막이 잘 증착될 수 있는 온도로 기판(S)을 승온시킬 수 있는 퍼지 가스(f)의 온도로 정해질 수 있다.
한편, 히터부(900)의 작동 온도의 상한이 예컨대 250℃ 이면, 히터부(900)는 예컨대 수십 내지 250℃의 온도로 작동할 수 있다. 물론, 작동 온도의 상한이 달라지면, 히터부(900)의 작동 온도 범위의 상한도 함께 달라질 수 있다.
기판(S)의 일면의 온도를 조절하는 중에 퍼지 가스(f)의 흐름을 기준으로 히터부(900)의 상류에 위치하는 퍼지 가스 유량 제어기(630)로 전달되는 열을 감지하고, 그 결과에 따라 히터부(900)의 작동을 제어할 수도 있다.
이후, 챔버부(200)의 처리홀(220)을 통하여, 처리공간(10)으로 소스(g)를 공급한다. 즉, 소스(g)는 소스 공급부(500)에 의하여 소스 분사구(252)로 공급되고, 이후, 처리홀(220)의 하부에 분사된다. 소스(g)는 기체 상태이고, 소스(g)의 유량은 소스 유량 제어기(530)에 의해 수백 sccm 의 유량으로 제어된다. 소스 공급관(520)은 소스(g)가 통과되는 동안 소스(g)의 기화 온도 부근의 소정 크기의 온도로 제어되거나 유지될 수 있다. 이에, 소스(g)의 기체 상태가 잘 유지될 수 있다.
소스 공급관(520)의 온도 제어 또는 온도 유지 방식은 특별히 한정하지 않는다. 예컨대 별도의 가열부(미도시)를 이용하여 소스 공급관(520)의 온도를 제어하거나, 또는, 소스(g)의 온도를 이용하여 소스 공급관(520)의 온도를 유지할 수 있다. 소스(g)의 온도는 소스(g)가 기화된 상태를 잘 유지할 수 있는 정도의 온도 범위일 수 있다. 이 온도 범위를 소스(g)의 기화 온도라고 한다.
처리공간(10)의 외측에 커튼 가스(c)를 분사하여, 처리공간(10)을 대기로부터 분리시킨다. 이때, 커튼 가스 공급관(720)에 장착된 히터부(900)에 커튼 가스(c)를 경유시켜 커튼 가스(c)의 온도를 높여서 기판(S)의 온도를 조절한다. 즉, 커튼 가스(c)도 기판(S)의 승온에 활용한다. 커튼 가스(c)는 커튼 가스 유량 제어기(730)를 이용하여 유량을 조절하는데, 퍼지 가스(f)의 유량과 같은 유량으로 조절하거나, 퍼지 가스(f)의 유량보다 큰 유량으로 조절할 수 있다.
퍼지 가스(f)와 커튼 가스(c)에 의해 기판(S)의 온도가 빠르게 상승할 수 있기 때문에, 소스(g)의 공급 유량을 증가시켜도 성장형 이물의 발생하는 것이 방지될 수 있고, 이에, 증착되는 막의 두께를 키워, 막의 저항을 줄일 수 있다. 즉, 막의 품질을 향상시킬 수 있다.
이후, 처리공간(10)을 통하여 기판(S)의 일면에 레이저 광을 조사하여 막을 형성한다. 이에, 기판(S)의 결함을 리페어할 수 있다.
막의 증착이 완료되면, 레이저 광의 조사를 종료하고, 퍼지 가스(f) 및 커튼 가스(c)를 소정 시간 더 분사하여 기판(S)의 리페어된 영역의 온도를 제어하고, 증착된 막을 안정화시킨다. 이후, 오픈 결함의 리페어 공정을 종료한다.
상술한 과정을 수행하면서, 배기부(800)을 이용하여 처리공간(10)의 외측 및 커튼 가스(c)의 분사 영역의 외측에서, 공정 시 발생하는 반응물, 생성물 및 미반응물을 흡입하여 기판(S)상에서 배기시킨다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치 및 방법이 적용된 막 증착 공정의 결과를 종래와 비교하여 보여주는 사진이다.
본 발명의 실시 예에 따른 히터부를 제거한 증착 장치(비교 예에 따른 증착 장치)를 이용하여 종래의 방식으로 비교 예에 따른 리페어 공정을 수행하고, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치를 이용하여 본 발명의 실시 예에 따른 증착 방법에 따라 리페어 공정을 수행하였다. 소스는 텅스텐 소스를 사용하였고, 소스 온도, 챔버부 온도, 소스 유량, 퍼지 가스 유량, 커튼 가스 유량 및 기판 승온 시간을 실시 예와 비교 예를 동일하게 하였다. 비교 예 및 실시 예에서 챔버부 온도는 60℃ 내지 65℃의 범위로 제어하였다. 그리고 실시 예에서 히터부의 작동 온도를 50℃ 내지 250℃의 범위 내에서 단계적으로 온도를 바꿔주면서 막 증착을 반복하였다.
비교 예의 리페어 공정에서는 기판에 성장형 이물이 발생하였다. 도 7의 (a)는 비교 예의 리페어 공정을 수행한 후, 결과를 촬영한 사진이다. 도 7의 (a)의 소정 영역(d)에 성장형 이물이 형성된 것을 확인하였다.
반면, 실시 예의 리페어 공정들에서는 성장형 이물의 발생 없이 기판에 막이 잘 증착되었다. 도 7의 (b)는 실시 예의 리페어 공정들 중 한 공정의 결과 사진으로서, 상세하게는, 실시 예의 리페어 공정을 수행한 결과들 중 히터부의 작동 온도를 150℃로 하고, 퍼지 가스와 커튼 가스를 모두 승온시켰으며, 챔버부의 온도를 63℃로 하여 공정을 수행한 결과이다. 도면을 보면 리페어 위치(r)에 막이 잘 형성되었음을 확인할 수 있다. 물론, 퍼지 가스만 승온시킨 경우의 리페어 공정에서도 성장형 이물이 발생하지 않는 것을 확인하였다.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 같은 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 지지부 200: 챔버부
300: 레이저부 400: 광학부
500: 소스 공급부 600: 퍼지 가스 공급부
700: 커튼 가스 공급부 800: 배기부
900: 히터부 1000: 히터 제어부

Claims (15)

  1. 처리물이 안착될 수 있는 지지부의 상측에 배치되고, 상기 지지부를 마주보는 일면에 처리홀이 형성되며, 상기 처리홀의 상단에 윈도우가 구비되는 챔버부;
    상기 처리홀을 통하여 상기 처리물에 레이저를 조사할 수 있도록 설치되는 레이저부;
    상기 처리홀의 하부에 연결되는 소스 공급부;
    상기 처리홀의 상부에 연결되는 퍼지 가스 공급부;
    상기 챔버부에 장착되고, 상기 처리홀의 하측에 형성되는 처리공간의 외측에 커튼 가스를 분사할 수 있도록 형성되는 커튼 가스 공급부; 및
    상기 퍼지 가스 공급부 및 상기 커튼 가스 공급부 중 적어도 어느 하나의 일측에 설치되는 히터부;를 포함하는 증착 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 퍼지 가스 공급부는,
    내부에 퍼지 가스가 수용되고, 상기 챔버부에서 이격되는 퍼지 가스 공급기;
    상기 퍼지 가스 공급기와 상기 처리홀을 연결하는 퍼지 가스 공급관; 및
    상기 퍼지 가스 공급관에 장착되는 유량 제어기;를 포함하고,
    상기 히터부는 상기 유량 제어기와 상기 챔버부 사이에서 상기 퍼지 가스 공급관에 장착되는 증착 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 퍼지 가스가 상기 히터부의 내부를 경유하도록, 상기 히터부가 상기 퍼지 가스 공급관에 인라인 방식으로 장착되는 증착 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 히터부는,
    상기 퍼지 가스 공급관에 인라인 방식으로 장착되는 외통;
    상기 외통의 내측에 배치되고, 내부가 상기 퍼지 가스 공급관에 인라인 방식으로 연통하는 내통;
    상기 내통의 내부에 배치되는 열선;
    상기 외통 및 내통을 관통하여 열선에 연결되는 전원 공급선;을 포함하는 증착 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 히터부에서 상기 유량 제어기측으로 전달되는 열을 감지하여 상기 히터부의 작동을 제어하는 히터 제어부;를 포함하는 증착 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 히터 제어부는,
    상기 히터부와 상기 유량 제어기 사이에서 상기 퍼지 가스 공급관에 장착되는 온도 센서;
    상기 온도 센서로부터 온도값을 입력받아 기준 온도보다 높으면 상기 히터부의 승온 온도를 낮추거나 상기 히터부를 일시 정지시키는 온도 제어기;를 포함하는 증착 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 커튼 가스 공급부는,
    내부에 커튼 가스가 수용되는 커튼 가스 공급기; 및
    상기 챔버부의 일면에서 상기 처리홀의 하단의 외측을 감싸도록 형성된 커튼 가스 분사구와 상기 커튼 가스 공급기를 연결하는 커튼 가스 공급관;을 포함하고,
    상기 커튼 가스가 상기 히터부의 내부를 경유하도록, 상기 히터부가 상기 퍼지 가스 공급관에 인라인 방식으로 장착되는 증착 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 커튼 가스 공급부는,
    상기 커튼 가스 공급관에 장착되는 유량 제어기;를 포함하고,
    상기 히터부는 상기 유량 제어기와 상기 챔버부 사이에서 상기 커튼 가스 공급관에 장착되는 증착장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 히터부에서 상기 유량 제어기측으로 전달되는 열을 감지하여 상기 히터부의 작동을 제어하는 히터 제어부;를 포함하는 증착 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버부에 장착되고, 입구부가 상기 챔버부의 상기 일면에서 상기 처리홀의 하단의 외측 둘레에 위치하는 가스 배기부;를 포함하는 증착 장치.
  11. 대기 중에 지지되는 처리물에 막을 증착하는 증착 방법으로서,
    대기 중에 처리물을 마련하는 과정;
    상기 처리물의 상측에 처리공간을 형성하도록 상기 처리물의 상측에 이격 배치된 처리홀에 퍼지 가스를 공급하는 과정;
    상기 처리공간의 외측을 둘러 커튼 가스를 분사하는 과정;
    상기 퍼지 가스 및 상기 커튼 가스 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 처리물의 온도를 조절하는 과정;
    상기 처리홀을 통하여 상기 처리공간으로 소스를 공급하는 과정;
    상기 처리홀을 통하여 상기 처리물의 일면에 레이저를 조사하여 막을 형성하는 과정;을 포함하는 증착 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 처리물의 온도를 조절하는 과정은,
    상기 퍼지 가스가 통과되는 퍼지 가스 공급관에 인라인 방식으로 장착된 히터부에 상기 퍼지 가스를 경유시켜 상기 퍼지 가스의 온도를 조절하는 과정;을 포함하는 증착 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 처리물의 온도를 조절하는 중에,
    상기 퍼지 가스의 흐름을 기준으로 상기 히터부의 상류에서 상기 퍼지 가스 공급관에 장착된 유량 제어기로 전달되는 열을 감지하고, 그 결과에 따라 히터부의 작동을 제어하는 과정;을 포함하는 증착 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 처리물의 온도를 조절하는 과정은,
    상기 커튼 가스가 통과되는 커튼 가스 공급관에 인라인 방식으로 장착된 히터부에 상기 커튼 가스를 경유시켜 상기 커튼 가스의 온도를 조절하는 과정;을 포함하는 증착 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 소스는 텅스텐 소스 또는 코발트 소스를 포함하고,
    상기 퍼지 가스는 불활성 가스를 포함하는 증착 방법.
KR1020180042865A 2018-04-12 2018-04-12 증착 장치 및 방법 KR102100801B1 (ko)

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