WO2015130140A1 - 원자층 증착장치 및 원자층 증착시스템 - Google Patents

원자층 증착장치 및 원자층 증착시스템 Download PDF

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WO2015130140A1
WO2015130140A1 PCT/KR2015/001959 KR2015001959W WO2015130140A1 WO 2015130140 A1 WO2015130140 A1 WO 2015130140A1 KR 2015001959 W KR2015001959 W KR 2015001959W WO 2015130140 A1 WO2015130140 A1 WO 2015130140A1
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mask
atomic layer
layer deposition
support
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PCT/KR2015/001959
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조생현
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(주)브이앤아이솔루션
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/16—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering
    • H10K71/166—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering using selective deposition, e.g. using a mask

Definitions

  • the present invention relates to an atomic layer deposition apparatus and an atomic layer deposition system.
  • An organic light emitting display device is a self-luminous display that electrically excites fluorescent organic compounds and emits light, and is attracting attention as a next-generation display because of its advantages such as low voltage, easy thinning, wide viewing angle, and fast response speed. .
  • the light emitting layer of the organic light emitting device has a problem that the light emitting layer is damaged when exposed to moisture and oxygen. Accordingly, in order to prevent damage to the organic light emitting device due to moisture and oxygen, sealing means is provided on a substrate on which the organic light emitting device is formed.
  • the encapsulation means may be provided as an encapsulation substrate or an encapsulation thin film, and according to the miniaturization and thinning of the display, the encapsulation means is formed into the encapsulation film.
  • the encapsulation thin film is formed by alternately stacking at least four inorganic films and organic films, and may have a thickness of 0.5 to 10 ⁇ m.
  • the encapsulation thin film may be formed by alternately stacking a first organic film, a first inorganic film, a second organic film, and a second inorganic film.
  • the organic light emitting display device may have a thin thickness by applying a thin encapsulation thin film having an inorganic film and an organic film formed thereon.
  • the thin encapsulation thin film formed on the organic light emitting display device may be formed of Al 2 O 3 , AlON, or the like.
  • the thin encapsulation thin film formed on the organic light emitting display device may be formed on the substrate by various processes, and in particular, the reaction of the source gas such as TMA O 2 , NH 3 , NO 2, etc. while linearly moving the substrate in the vacuum chamber.
  • the gas may be formed on the substrate by an atomic layer deposition process of sequentially spraying a gas onto the substrate to form a thin film.
  • the conventional atomic layer deposition apparatus for forming a thin film on the surface of the substrate by injecting the source gas and the reaction gas while linearly moving the substrate as described above requires a further linear movement space of the substrate as the substrate requires linear movement.
  • the size of the chamber is increased to increase the installation space of the device and increase the manufacturing cost of the device.
  • the thin film in forming the thin film on the surface of the substrate, the thin film must be formed while moving linearly several times, thereby increasing the processing time, and as a result, there is a problem of lowering the productivity of the substrate.
  • the present invention is a atomic layer deposition apparatus that can reduce the installation space of the device and significantly increase the production speed by forming a thin film on the surface of the substrate by a relative rotation with respect to the gas injection unit while supporting a plurality of rectangular substrates in one substrate support And an atomic layer deposition system.
  • the present invention provides a vacuum chamber, a gas supply unit installed at an upper side or a lower side of the vacuum chamber to supply a gas so that a thin film is deposited on a surface of the substrate, and the vacuum chamber to rotate relatively horizontally with respect to the gas supply unit.
  • An atomic layer deposition apparatus comprising: a substrate support for supporting two or more rectangular substrates arranged in a circumferential direction along a rotational center thereof, wherein the gas injection unit injects source gas disposed along a rotational direction of the substrate.
  • At least one source gas injector and at least one reaction gas injector for injecting a reactive gas in a plasma state wherein at least one of the injectors is provided with an exhaust unit for sucking and exhausting gas and supported by the substrate support unit
  • the substrate is one or more pieces on the surface facing the gas supply portion It is formed and the mask in close contact, and provides an atomic layer deposition apparatus according to claim 1, further comprising at least one aligner neobu to align the relative position of the substrate and the mask.
  • the aligner part may be installed corresponding to the number of substrates supported by the substrate support part.
  • the aligner portion is an aligner portion that aligns the mask M and the substrate S before performing a thin film deposition process on the surface of the substrate S.
  • the aligner portion may be formed by a first relative movement of the substrate S and the mask M.
  • FIG. The primary alignment unit 100 for primary alignment of the substrate S and the mask M sequentially, and the substrate S and the mask M after the primary alignment by the primary alignment unit 100.
  • the primary alignment portion 100 and the secondary alignment portion 200 are coupled to a mask support portion 310 supporting the mask M to move the mask support portion 310 to the mask support portion with respect to the substrate S.
  • FIG. The first relative movement and the second relative movement of the mask M supported by the 310 may be performed.
  • the primary aligning unit 100 and the secondary aligning unit 200 are coupled to the substrate supporting unit 320 supporting the substrate S to move the substrate supporting unit 320 so as to move the substrate supporting unit with respect to the mask M ( The first relative movement and the second relative movement of the substrate S supported by the 320 may be performed.
  • the secondary alignment portion 100 is coupled to a mask support portion 310 that supports the mask M, and moves the mask support portion 310 to support the mask M supported by the mask support portion 310 with respect to the substrate S.
  • the second relative movement of the ()), the primary alignment portion 220 is coupled to the substrate support portion 310 for supporting the substrate (S) to move the substrate support portion 320 to the substrate (M)
  • the first relative movement of the substrate S supported by the support part 320 may be performed.
  • the primary alignment part 100 is coupled to a mask support part 310 that supports the mask M, and moves the mask support part 310 to support the mask S 310 supported by the mask support part 310 with respect to the substrate S.
  • FIG. The first relative movement of the ()), the secondary alignment portion 220 is coupled to the substrate support portion 310 for supporting the substrate (S) to move the substrate support portion 320 to the substrate (M)
  • the second relative movement of the substrate S supported by the support part 320 may be performed.
  • the present invention is one or more of the transfer device is installed with a transfer robot, and any one of claims 1 to 7 coupled to the transfer device to receive a substrate by the transfer robot
  • An atomic layer deposition system comprising a plurality of atomic layer deposition apparatuses is provided.
  • the atomic layer deposition apparatus and the atomic layer deposition system according to the present invention by forming a thin film on the surface of the substrate by a relative rotation with respect to the gas injection unit while supporting a plurality of rectangular substrates in one substrate support in one vacuum chamber There is an effect that can reduce the installation space of the device and significantly increase the production speed.
  • the conventional atomic layer deposition apparatus for depositing a thin film by linear movement of the substrate during the atomic layer deposition process has to perform the substrate treatment one by one and secure the space for linear movement of the substrate, the atom according to the present invention
  • the layer deposition apparatus and the atomic layer deposition system can process two or more substrates in one vacuum chamber, thereby maximizing the space efficiency of the apparatus.
  • the conventional atomic layer deposition apparatus for depositing a thin film by linear movement of the substrate during the atomic layer deposition process has a problem of generating particles due to the reaction between the source gas and the reaction gas between the source gas injection unit and the reaction gas injection unit
  • the atomic layer deposition apparatus and the atomic layer deposition system according to the present invention perform a thin film deposition process by rotation, so that a relatively free effect on the limitation of the distance between the source gas injection unit and the reaction gas injection unit have.
  • the first relative movement between the substrate (S) and the mask (M) in a relatively small movement scale after completing the first relative movement between the substrate (S) and the mask (M) in a relatively large movement scale Fast and precise alignment of the substrate and mask is possible by performing
  • the alignment process is performed in a state in which the gap between the substrate S and the mask M is fixed. Compared to the prior art, process execution time can be minimized.
  • the substrate S and the mask M may be in close contact with each other according to the measurement result. As the alignment of the substrate S and the mask M is performed in the state, the alignment process may be performed more quickly and accurately.
  • FIG. 1 is a plan view of an atomic layer deposition system according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view illustrating embodiments in which atomic layer deposition apparatuses for depositing two substrates in an atomic layer deposition apparatus of the atomic layer deposition system of FIG. 1 are disposed;
  • FIG. 3 is a plan view illustrating embodiments in which atomic layer deposition apparatuses for depositing three substrates in an atomic layer deposition apparatus of the atomic layer deposition system of FIG. 1 are disposed;
  • FIG. 4 is a plan view illustrating embodiments in which atomic layer deposition apparatuses for processing four substrates in an atomic layer deposition apparatus of the atomic layer deposition system of FIG. 1 are disposed;
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the substrate support of FIG. 4;
  • FIG. 6 is a plan view showing a first embodiment of the gas injection unit in the atomic layer deposition apparatus of the atomic layer deposition system of FIG.
  • FIG. 7A and 7 are plan views showing other embodiments of the gas injection unit in the atomic layer deposition apparatus of the atomic layer deposition system of FIG.
  • FIG. 8 is a plan view showing another embodiment of the gas injection unit in the atomic layer deposition apparatus of the atomic layer deposition system of FIG.
  • 9A to 9C are partial cross-sectional views illustrating examples of the gas injection part according to any one of FIGS. 6 to 8;
  • FIG. 10 is a plan view of an atomic layer deposition system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view of an atomic layer deposition system according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a partial plan view illustrating an alignment process of the substrate and the mask illustrated in FIG. 6;
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a first embodiment of an aligner unit installed in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1;
  • FIG. 14 is a partial plan view illustrating the primary aligner unit in FIG. 13;
  • FIG. 15 is a partial side view illustrating the secondary aligner unit in FIG. 13;
  • FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a second embodiment of an aligner unit installed in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1;
  • FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a third embodiment of an aligner unit installed in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1;
  • FIG. 18 is a plan view illustrating a fourth embodiment of an aligner unit installed in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1;
  • FIGS. 13 to 18 is a partial cross-sectional view showing a substrate and a mask for performing alignment by the aligner unit shown in FIGS. 13 to 18;
  • 20 is a partial plan view illustrating alignment errors of a substrate and a mask
  • FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a distance detector for detecting a gap between the substrate S and the mask M.
  • the atomic layer deposition system is coupled to the conveying apparatus 10 and at least one conveying apparatus 10 having the conveying robot 19 and the conveying robot 10. It may include a plurality of atomic layer deposition apparatus 20 receives the substrate (S) by.
  • the conveying apparatus 10 is an element which transfers the substrate S to each of the atomic layer deposition apparatuses 20 coupled thereto, and various configurations are possible.
  • the conveying apparatus 10 may include a conveying chamber 11 to which the atomic layer deposition apparatuses 20 are coupled, and a conveying robot 19 installed in the conveying chamber 11 to move the substrate S. Can be.
  • the conveying chamber 11 is configured in various ways as a component for forming a space in which the conveying robot 19 can be installed and forming an enclosed space capable of maintaining a vacuum pressure almost equal to the vacuum pressure of the atomic layer deposition apparatus 20. This is possible.
  • the transfer chamber 11 includes a load lock device 50 through which the substrate S is introduced from the outside in addition to the atomic layer deposition apparatus 20, an unload lock device (not shown) for discharging the substrate S to the outside, and a substrate ( A buffer device 70 for temporarily storing S) and a mask storage device 80 for temporary storage of a mask may be combined.
  • the load lock device 50 and the unload lock device from above may be made separately according to the transfer form of the substrate S, or may be formed as one as shown in FIG. 1.
  • the buffer device 70 may be located at various positions in consideration of the transfer efficiency of the substrate S. As illustrated, when a plurality of transfer apparatuses 10 are installed, the buffer apparatuses 70 may be connected to the transfer apparatuses 10 by connecting the transfer apparatuses 10. ) And at the same time can be made to temporarily store the substrate (S).
  • the atomic layer deposition system according to the present invention may be variously configured as shown in FIGS. 1, 10, and 11 according to the transfer device 10 and the devices coupled thereto.
  • a plurality of conveying apparatuses 10 and a plurality of conveying apparatuses, in which the conveying robots 19 are installed and arranged in a line, are arranged. It may include a plurality of atomic layer deposition apparatus 20 is disposed between each of the two to receive the substrate (S) by the carrier robot 19.
  • the atomic layer deposition system according to the second embodiment is the same or similar except that the transport apparatus 10 and the atomic layer deposition apparatus 20 are installed in sequence, that is, inline. do.
  • the atomic layer deposition system according to the second embodiment has the advantage that the atomic layer deposition apparatus 20 can perform two or more thin film deposition processes at a time, so that the installation space is small and the process can be performed faster than the prior art.
  • the atomic layer deposition apparatus 20 undergoes a series of processes in the manufacture of an organic light emitting display device, and thus, an organic layer, an inorganic layer, and a monomer for an encapsulation process may be formed on a substrate.
  • an organic layer, an inorganic layer, and a monomer for an encapsulation process may be formed on a substrate.
  • the transfer apparatus 10 faces each other.
  • the overall process speed can be increased by simultaneously performing substrate exchange.
  • a linear moving atomic layer deposition apparatus performing substrate treatment while linearly moving the atomic layer deposition apparatus 20 and the substrate S according to the present invention described later ( 40) is a combined example.
  • the atomic layer deposition system according to the third embodiment of the present invention while linearly moving the substrate (S) in the transfer chamber 10 of the atomic layer deposition system according to the first embodiment
  • the transfer chamber 30 to which the linear moving atomic layer deposition apparatus 40 which performs substrate processing is further coupled, or only one or more linear moving atomic layer deposition apparatus 40 which performs substrate processing while linearly moving the substrate S is coupled. ) May be further included.
  • the atomic layer deposition apparatus 20 and the linear mobile atom layer deposition apparatus 40 described later are combined, they can be selectively performed according to the process and the thin film characteristics, and thus various processes can be performed in addition to the utilization of the installation space. There is a possible advantage.
  • the atomic layer deposition apparatus 10 is installed at the upper side or the lower side of the vacuum chamber 110 and the vacuum chamber 110 of the substrate S.
  • FIG. Two or more rectangles disposed in the circumferential direction along the center of rotation and installed in the vacuum chamber 110 so as to rotate relatively horizontally with respect to the gas supply unit 120 and the gas supply unit 120 to supply gas to deposit a thin film on the surface. It includes a substrate support 140 for supporting the substrates (S).
  • the core of the present invention is a thin film deposition process at a time by relatively rotating at least two substrates (S), that is, a plurality of rectangular substrates (S) having a rectangular shape in one vacuum chamber 110 relative to the gas supply unit 120 To do this.
  • the substrate S which is the target of the atomic layer deposition apparatus according to the present invention, is an organic light emitting display device and an LCD panel, provided that the substrate S has a rectangular shape to which the apparatus for performing a conventional circular wafer cannot be applied. Any substrate such as a substrate may be used.
  • the length of one side of rectangular substrate S is 300 mm-2,000 mm. If the length of one side is smaller than 300mm, the effect of increasing the footprint and production speed is insignificant, and if it is larger than 2,000mm, it is difficult to manufacture the device.
  • two or more rectangular substrates may be variously disposed on the substrate support unit 140, which will be described later in connection with the substrate support unit 140.
  • the vacuum chamber 110 may have any configuration as an element providing a processing environment for performing a thin film deposition process.
  • the vacuum chamber 110 may be formed of a container in which a gate 111 through which the substrate S passes and forms a predetermined internal space is formed.
  • the container may be provided with an exhaust means for maintaining a predetermined pressure to the inner space.
  • the gas supply unit 120 is installed above or below the vacuum chamber 110 to supply gas so that a thin film is deposited on the surface of the substrate S, and may be configured according to the type of thin film deposition process.
  • the gas supply unit 120 may include a source gas injector, a reactive gas injector, and the like. Can be installed as.
  • the gas injection unit 120 includes one or more source gas injection units 121 for injecting source gas disposed along the rotation direction of the substrate S, and It may include one or more reaction gas injector 122 for injecting the reaction gas in the plasma state.
  • the source gas injector 121 may be configured to inject a source gas such as TMA, and the reaction gas injector 122 may be configured to inject reactant gases such as O 2 , NH 3 , and NO 2 .
  • the physical properties of the reaction gas and the source gas are determined according to the thin film to be formed on the substrate (S).
  • a thin film made of Al 2 O 3 , AlON, or the like may be formed on the substrate S by the source gas injector 121 and the reactive gas injector 122.
  • the reaction gas injector 122 may be installed in a tube through which the reaction gas flows, that is, a gas supply pipe, and thus, various configurations may be installed, such as using an RPG, or the reaction gas may be changed into a plasma state.
  • reaction gas injector 122 may be provided in various forms such that the reaction gas supplied from a reaction gas supply device (not shown) for supplying the reaction gas is injected into the substrate S.
  • reaction gas injector 122 is provided in the flow path 131 through which an induction field forming unit 130 for forming a plasma by an induction electric field flows.
  • the induction field forming unit 130 is an element that changes the reaction gas into a plasma state by an induction electric field and is installed on the opposite side of the flow path 131 based on the dielectric 132 and the dielectric 132 of a material such as ceramic and quartz. It may be composed of one or more electrodes 134 to which a power source or an AC power source is applied.
  • the dielectric 132 is a component for forming an induction electric field by the electrode 134, and can be installed at any position as long as the reaction gas in the flow path 131 can be changed into the plasma state by the induction electric field. As shown in FIGS. 9A and 9B, a part of the flow path 131 may be configured.
  • the electrode 134 is one element or AC power is applied and the other end is grounded to change the reaction gas into a plasma state by an induction electric field through the dielectric 132.
  • the electrodes 134 may have various shapes, such as circular bars and plates, and may be installed in various ways. In particular, the electrode 134 may be installed outside the vacuum chamber 110.
  • the induction field forming unit 130 may be any configuration as a component for changing the reaction gas into a plasma state by the ICP method.
  • the dielectric 22 may be formed of a hollow tube disposed in the width direction of the substrate S as shown in FIG. 9B.
  • the electrode 134 may be installed in the tube of the dielectric 132 formed of the hollow tube.
  • the induction field forming unit 130 is provided in the flow path 131 through which the reaction gas flows, the induction field forming unit 130 is easily converted into the plasma state with respect to the reaction gas, and the overall structure and assembly of the gas injection unit 120 are simplified.
  • the gas injection unit 120 removes gas, particles, etc. remaining on the substrate S in addition to the source gas injection unit 121 and the reaction gas injection unit 122.
  • an inert gas such as Ar may further comprise a purge gas injection unit 124.
  • the purge gas injector 124 is an element in which an inert gas such as Ar is injected to remove gas, particles, etc. remaining on the substrate S in addition to the source gas injector 121 and the reactive gas injector 122.
  • the number and location are determined taking into account the removal of gas, particles, and the like.
  • gas injection unit 120 may be provided with an exhaust unit 123 for sucking and exhausting gas in at least one of the injection unit (121, 122).
  • the exhaust unit 123 sucks the reaction gas and the suction by sucking the source gas injected from the source gas injector 121 before the substrate S moves to the region where the reaction gas is injected as an element for sucking and exhausting the gas. It can be used to suppress the generation of particles by the reaction of the gas.
  • the installation position and the installation number of the exhaust unit 123 are determined in consideration of the mutual separation of the reaction gas and the suction gas or the efficient exhaust of the gas.
  • the source gas and the injection gas injected from the source gas injector 121 and the reactive gas injector 122 respectively generate particles by reacting the source gas and the reactant gas on the substrate in the process of being injected onto the substrate. Therefore, there may be a problem that a porous thin film is formed on the substrate.
  • the gas injection unit 120 may include a source gas injection unit 121, a reaction gas injection unit 122, an exhaust unit 123, and a purge gas injection unit 124 as shown in FIG. 9C.
  • the gas injection unit 120 is sequentially installed while the source gas injection unit 121 and the reaction gas injection unit 122 for injecting the reaction gas in the plasma state alternately in the relative movement direction to the substrate, the plasma state Plasma absorbing gas injection unit 125 for injecting the plasma absorbing gas reacting with the anion of the reaction gas of the reaction gas injection unit 122 in the relative movement direction with respect to the substrate (S) may be provided in front and rear. .
  • the plasma absorbing gas injector 125 is a component that injects the plasma absorbing gas so as to be installed at the front and the rear of the reaction gas injector 122 to react with the negative ions of the reactive gas in the plasma state to absorb the plasma.
  • source gases TMA and the reaction gas is O 2
  • the anion of the reactant gas in a plasma state O -, NO 3 -, NH 2 -
  • any one of O 2 , NH 3 , N 2 O, and H radicals may be used.
  • the source gas injector 121, the reactive gas injector 122, and the exhaust unit 123 constituting the gas injector 120 are line-shaped and fan-shaped in a radial direction from the center of rotation of the substrate supporter 140. It may have various shapes such as shapes.
  • the source gas injector 121, the reaction gas injector 122, and the exhaust unit 123 may be formed in a plurality of through-holes in which a plurality of through-holes are formed to allow the injection or inhalation of gas, and a plurality of side surfaces facing the substrate S. It may have a variety of structures, such as a plate-like structure formed with through holes.
  • gas injection unit 120 as described above may be variously installed according to the injection method of the source gas injection unit 121 and the reaction gas injection unit 122, and the like.
  • a plurality of injection regions A1 to A8 divided along the rotation direction of the substrate support unit 140 are disposed, and the injection region is provided.
  • Each of the fields A1 to A8 may be provided with any one of a source gas injection unit 121, a reaction gas injection unit 122, and an exhaust unit 123 described later.
  • a plurality of injection areas A1 to A8 divided along the rotation direction of the substrate support unit 140 are disposed, and the injection areas Each of A1 to A8 may include a source gas injector 121, a reaction gas injector 122, and an exhaust unit 123 described later.
  • the source gas injection unit 121 and the reaction gas injection unit 122 may perform the atomic layer deposition process by injecting the source gas or the reaction gas with a time difference.
  • the source gas and the reaction gas may be injected at the same time, of course, and the source gas injection unit 121 and the reaction gas injection unit 122 may be different in position.
  • the gas injection unit 120 As another embodiment of the gas injection unit 120, as shown in FIG. 8, rectangular injection zones A1, A2, and A3 of which one side is perpendicular to the radial direction from the center of rotation of the substrate support unit 140. , A4 is arranged in plural, and the source gas injector 121, the reaction gas injector 122, and the exhaust unit 123 may be arranged in parallel in each of the injection regions A1, A2, A3, and A4. Can be.
  • the substrate support unit 140 is an element supporting the two or more rectangular substrates S installed in the vacuum chamber 110 so as to rotate relatively horizontally with respect to the gas supply unit 120 and disposed in the circumferential direction along the center of rotation thereof. Any configuration is possible.
  • the substrate S disposed on the substrate support 140 may have two, three, four, etc. in consideration of process combination, process speed, and footprint. Is determined.
  • the two substrates S are disposed on the substrate support 140.
  • substrate exchange with the transfer device 10 or the buffer device 70 is performed at the same time as opposed to each other with respect to the atomic layer deposition apparatus 20.
  • the overall process time can be reduced.
  • the substrate S disposed on the substrate support 140 may be variously disposed such that the rotational direction of the substrate support 140 and one side of the rectangular substrate S are vertical or inclined.
  • the substrate supporter 140 rotates relatively horizontally with respect to the gas supply unit 120 and rotates simultaneously with the gas supply unit 120 or one of the gas supply unit 120 and the substrate support unit 140 is fixed. In the other one can be rotated.
  • the substrate supporter 140 As shown in FIGS. 1 to 5b, the substrate supporter 140 according to an embodiment is installed in the vacuum chamber 110 to be relatively horizontally rotated with respect to the gas supply unit 120 and has two or more rectangular substrates S.
  • the rotation support part 141 is installed in the vacuum chamber 110 to be relatively horizontally rotated with respect to the gas supply part 120 and may have any configuration as an element for supporting two or more rectangular substrates S.
  • the rotation support part 141 includes a support plate having a circular or polygonal shape, and the support plate supports the substrate S corresponding to each of two or more rectangular substrates S. This can be formed concave.
  • the support surface 143 is preferably formed so that the upper surface of the seated substrate (S) is the same height as the upper surface of the support plate.
  • the support surface 143 may be in close contact with the mask M having one or more openings formed thereon, so that the upper surface of the mask M covering the substrate S has the same height as the upper surface of the support plate. Preferably formed.
  • the support plate is preferably formed at least one exhaust port 144, the gas is exhausted downward in the center.
  • the mask M having one or more openings formed thereon may be in close contact with the substrate S. At this time, the substrate S and the mask M need to be aligned with each other.
  • the substrate supporter 140 may further include one or more aligner parts (not shown) for aligning the relative positions of the substrate S and the mask M.
  • FIG. 1 A first aligner part (not shown) for aligning the relative positions of the substrate S and the mask M.
  • the aligner part is an element for aligning the relative positions of the substrate S and the mask M.
  • the aligner part is installed on the upper or lower side of the substrate support part 140 to provide a gap between the substrate S and the mask M, such as lift pins and clampers.
  • the relative position of the substrate S and the mask M can be aligned by the relative movement between the substrate S and the mask M using a camera or the like in the placed state.
  • the aligner part may be installed corresponding to the number of substrates S supported by the substrate support part 140 in order to more quickly align the substrate S and the mask M.
  • the substrate S and the mask M have been described as being in close contact with each other in the atomic layer deposition apparatus, the substrate S and the mask M may be introduced in a pre-coupled state outside the atomic layer deposition apparatus.
  • the substrate support unit 140 may be additionally provided with a close contact means for contacting the substrate and the mask such as a heater, a cooling plate, a clamp, a magnet plate for a substrate processing process such as a thin film deposition process.
  • a close contact means for contacting the substrate and the mask such as a heater, a cooling plate, a clamp, a magnet plate for a substrate processing process such as a thin film deposition process.
  • the system increases the speed of the thin film deposition process and performs the process for the same number of substrates S. There is an advantage that can minimize the installation space occupied.
  • the aligner part is an aligner part which aligns the mask M and the substrate S before performing a thin film deposition process on the surface of the substrate S.
  • the substrate S and the mask ( The first alignment portion 100 for sequentially aligning the substrate S and the mask M sequentially by the first relative movement of M), and the substrate after the first alignment by the primary alignment portion 100.
  • a second alignment portion 200 which sequentially aligns the substrate S and the mask M sequentially by the second relative movement of the mask S and the mask M.
  • the aligner unit may be installed in a frame installed in a clean room in which a cleaning environment is formed or in a chamber that forms an inner space separate from the outside, separately from the atomic layer deposition apparatus illustrated in FIG. 1.
  • the aligner unit may be installed in the atomic layer deposition apparatus illustrated in FIG. 1 to align the mask M and the substrate S before performing the deposition process.
  • the reason for performing by the primary aligning unit 100 and the secondary aligning unit 200 is that the primary movement during the relative movement of the substrate S and the mask M is performed.
  • the second alignment unit 200 performs fine movement by the second movement of the relatively small scale, thereby aligning the substrate S and the mask M. This is to enable the phosphorus to be carried out quickly and precisely.
  • the movement scale of the second relative movement is preferably smaller than the movement scale of the first relative movement.
  • the movement range of the first relative movement is 5 ⁇ m to 10 ⁇ m
  • the movement range of the second relative movement is 10 nm. It is preferable that it is-5 micrometers.
  • the substrate S and the mask M are supported by the substrate support 320 and the mask support 310.
  • the substrate support part 320 may support the edge of the substrate S, and the plurality of support members 321 may be supported at a plurality of points at the edge of the substrate S in consideration of the size center of gravity of the substrate S. It is preferable to include them.
  • the plurality of supporting members 321 may be installed to be shangdong by means of shanghai east (not shown) in consideration of the bonding with the mask (M) as a component to support at a plurality of points at the edge of the substrate (S). .
  • the mask supporting part 310 supports the edge of the mask M, and a plurality of supporting members 311 supporting the plurality of points at the edge of the mask M in consideration of the size center of gravity of the mask M. It is preferable to include them.
  • the plurality of supporting members 311 may be installed to be shangdong by means of shanghai east (not shown) in consideration of the adhesion to the substrate (S) as a component to support at a plurality of points at the edge of the mask (M). .
  • the primary alignment unit 100 is a component that sequentially aligns the substrate S and the mask M sequentially by the first relative movement of the substrate S and the mask M.
  • the primary alignment unit 100 moves relative to the substrate S and the mask M, for example, moves the other one in a state in which one of the substrate S and the mask M is fixed, or the substrate S is fixed. ) And various methods are possible, such as performing alignment of the substrate S and the mask M while both the mask and the mask M are moved.
  • the primary alignment unit 100 may be formed by any one of a ball screw combination, a rack and pinion combination, and a belt and pulley combination in consideration of a relatively large scale movement in the movement of the substrate S and the mask M. Can be linearly driven.
  • the primary alignment unit 100 may include a rotary motor 110, a screw member 130 rotated by the rotary motor 110, and a screw member (as shown in FIG. 13). 130 is coupled to the linear movement member 120 is moved by the rotation of the screw member 130, the linear movement member 120 is coupled to the substrate (S) or mask by the movement of the linear movement member 120 It may include a moving member 140 for moving (M).
  • the primary alignment unit 100 may rotate the motor 110 and the screw member 130 to correct the X-axis deviation, the Y-axis deviation, and the ⁇ deviation (mask and substrate misalignment) based on the rectangular substrate S.
  • the linear moving member 120 and the moving member 140 may be installed in an appropriate number.
  • the rotary motor 110, the screw member 130, the linear moving member 120 and the moving member 140 constituting the primary alignment unit 100 are rectangular masks ( The case where four were installed corresponding to four sides of M) was shown.
  • the movable member 140 may be indirectly coupled to the mask support 310 by supporting the secondary alignment unit 200 supporting the movable block 312 of the mask support 310.
  • the moving member 140 may be directly or indirectly coupled to the mask supporter 310 according to the moving object of the primary alignment unit 100, or indirectly or indirectly with the substrate supporter 320 as illustrated in FIGS. 16 and 17.
  • Various embodiments are possible, such as being directly coupled.
  • the secondary alignment unit 200 sequentially moves the substrate S and the mask M by the second relative movement of the substrate S and the mask M after the primary alignment by the primary alignment unit 100. Secondary alignment component.
  • the secondary alignment unit 200 moves relative to the substrate S and the mask M, for example, moves the other one in a state in which one of the substrate S and the mask M is fixed, or the substrate S ) And various methods are possible, such as performing alignment of the substrate S and the mask M while both the mask and the mask M are moved.
  • the secondary alignment unit 200 is intended for the movement of a relatively small scale, and any driving method can be adopted as long as the driving method is capable of fine movement in the range of 10 nm to 5 ⁇ m. This is preferred.
  • the piezoelectric element can be precisely removed in the range of 10nm ⁇ 5 ⁇ m bar can be an optimal method for correcting the minute deviation between the substrate (S) and the mask (M).
  • the secondary alignment unit 200 includes a linear driving unit 210 for generating a linear driving force by the piezoelectric element as shown in FIGS. 13 and 14, and a linear driving force of the linear driving unit 210. It may include a linear moving member 220 which is linearly moved by.
  • the secondary alignment unit 200 may correct the X-axis deviation, the Y-axis deviation, and the ⁇ deviation (misalignment between the mask and the substrate) based on the rectangular substrate S, and the linear driving unit 210 and the linear moving member 220. ) Can be installed in any suitable number.
  • the rotary motor 110, the screw member 130, the linear moving member 120 and the moving member 140 constituting the primary alignment unit 100 are rectangular masks ( The case where it installed corresponding to four sides of M) is shown.
  • linear moving member 220 may be directly coupled to the mask support 310 such as supporting the moving block 312 of the mask support 310.
  • the linear moving member 220 is directly or indirectly coupled to the mask support part 310 as shown in FIGS. 16 and 17 or the substrate support part 320 according to the moving object of the secondary alignment part 200.
  • Various embodiments are possible, such as combined with indirect or direct.
  • the configuration of the primary alignment unit 100 and the secondary alignment unit 200 as described above is possible in various embodiments depending on the position and coupling structure.
  • the first alignment unit 100 for driving the first relative movement and the second relative movement after the first relative movement by the primary alignment unit 100 are driven. It may include a secondary alignment unit 100.
  • the primary alignment unit 100 is coupled to the rotary motor 110, the screw member 130 rotated by the rotary motor 110, and the screw member 130, and is linearly rotated by the screw member 130. It may include a linear moving member 120 to be moved.
  • the screw member 130 may be rotatably supported by one or more brackets for stable installation and rotation.
  • the secondary alignment unit 200 is coupled to the linear moving member 120 to move linearly with the primary alignment unit 100 and the moving block 312 is connected to the support member for supporting the substrate (S) or mask (M) It may include a fine linear moving member for linear movement.
  • the fine linear moving member of the secondary alignment unit 200 is preferably composed of a piezo actuator (ie, a linear driving module using a piezoelectric element).
  • the moving block 312 is connected to the supporting member supporting the substrate S or the mask M, and the first relative movement and the second relative movement of the primary alignment unit 100 and the secondary alignment unit 200 are performed. Any configuration can be used as long as it can be transferred to the substrate S or the mask M. FIG.
  • the secondary alignment unit 200 is coupled to the moving block 312 so that the stable first relative movement and the second relative movement, the second alignment unit 200 is at least one first guide rail installed in the chamber, etc.
  • a first support block 332 installed to be movable along the 334 and linearly moved by the micro linear moving member, and at least one agent supported on the first support block 332 and installed on the first support block 332.
  • the second guide block 333 may be installed to be movable along the second guide rail 333 and support the moving block 312.
  • first support block 332 and the second support block 331 it is possible to stably support the moving block 312, the first relative movement and the second relative movement can be made smoothly.
  • the primary alignment unit 100 and the secondary alignment unit 200 having the above-described configuration may correct the X-axis deviation, the Y-axis deviation, and the ⁇ deviation (wrong mask and substrate) based on the rectangular substrate S. It can be installed in an appropriate number, such as three.
  • the primary alignment unit 100 and the secondary alignment unit 200 may have various embodiments depending on the coupling structure and the installation position in the relative movement of the substrate S and the mask M.
  • FIG. 1 the primary alignment unit 100 and the secondary alignment unit 200 may have various embodiments depending on the coupling structure and the installation position in the relative movement of the substrate S and the mask M.
  • the aligner part according to the first embodiment is coupled to the mask support part 310 that supports the mask M, such that the primary alignment part 100 and the secondary aligner part 200 are supported by the mask support part.
  • the first and second relative movements of the mask M supported by the mask support part 310 may be performed by moving the 310 to the substrate S.
  • the aligner part according to the second embodiment as shown in FIG. 16, the first alignment part 100 and the second alignment part 200 support the substrate S 320.
  • the aligner part according to the third embodiment is coupled to the mask support part 310 supporting the mask M, and moves the mask support part 310 to move the substrate ( A second relative movement of the mask M supported by the mask support part 310 is performed with respect to S), and the primary alignment part 220 is coupled to the substrate support part 310 supporting the substrate S, thereby supporting the substrate.
  • the first and second movements of the substrate S supported by the substrate support part 320 with respect to the mask M may be performed by moving the 320.
  • the aligner part according to the fourth embodiment is coupled to the mask support part 310 that supports the mask M, and moves the mask support part 310 to move the substrate ( The first relative movement of the mask M supported by the mask support part 310 is performed with respect to S), and the secondary alignment part 220 is coupled to the substrate support part 310 supporting the substrate S, thereby supporting the substrate. It may be configured to move the 320 to perform the second relative movement of the substrate S supported by the substrate support 320 with respect to the mask (M).
  • the aligner part may be applied to both the case where the process is performed with the substrate processing surface facing downward, when the process is performed with the substrate processing surface facing upward, and when the process is performed with the substrate processing surface perpendicular to the horizontal line. have.
  • Reference numeral 340 not described in FIGS. 13, 16, and 17 denotes a camera for recognizing marks m1 and m2 formed on each of the substrate S and the mask M
  • 300 denotes a substrate S and a mask
  • 332 indicates that the mask M is in close contact with the substrate S. After rotating the support means 300 for thin film deposition, etc. to indicate a rotating motor.
  • the support means 300 may be a susceptor installed in a carrier or a vacuum chamber which is moved together while supporting the substrate S as a component for supporting the back surface of the substrate S on which the mask M is in close contact. have.
  • one or more damping members 120 may be installed to prevent excessive impact on the substrate S when the mask M is in close contact with the substrate S, as shown in FIG. 21. .
  • Damping member 120 may be used a flexible material such as rubber.
  • the support means 300 is a plurality of sensing sensors 150 for sensing the alignment between the substrate (S) and the mask (M), that is, the distance between the substrate (S) and the mask (M) during alignment. Can be installed as
  • the sensor 150 is an ultrasonic sensor for measuring a distance and the like, and detects the distance between the substrate S and the mask M so that a controller (not shown) of the device contacts the substrate S and the mask M. FIG. It is possible to determine whether or not there is an alignable distance.
  • the sensor 150 may transmit a signal to the controller of the device in a wired manner by a signal transmission member 130 or the like by wireless communication or separately installed in transmitting a signal to the controller of the device.
  • the senor 150 is installed at a plurality of points to calculate the parallelism between the substrate (S) and the mask (M) and by the parallelism control device (not shown) described later between the substrate (S) and the mask (M) It can be used to control the degree of parallelism.
  • the combination of the primary alignment unit 100 and the secondary alignment unit 200 may be various embodiments depending on the installation position and the coupling structure thereof.
  • the present invention provides a quick alignment method for the substrate (S) and the mask (M).
  • the alignment method is characterized in that the adhesion process for bringing the substrate S and the mask M into close contact with each other and the alignment process for the substrate S and the mask M are performed at the same time.
  • a close contact between the substrate S and the mask M is performed first, and as shown in FIG. 19, the relative distance between the substrate S and the mask M is set to a predetermined value G. ), It is preferable to perform the close process and the alignment process at the same time.
  • a distance sensor 150 for measuring a distance between the substrate S and the mask M may be installed in the chamber.
  • the distance sensor is a configuration for measuring the distance between the substrate (S) and the mask (M) may be any configuration as long as the sensor that can measure the distance, such as the ultrasonic sensor 150.
  • the process execution time can be minimized as compared with the prior art of performing the alignment process in a state where the gap between the substrate S and the mask M is fixed. have.
  • the gap between the substrate S and the mask M becomes smaller when the alignment process is performed. As it is performed in, the alignment process can be performed more accurately.
  • the alignment method as described above may be applied regardless of the alignment structure for aligning the substrate S and the mask M.
  • the alignment process of the substrate S and the mask M is performed, the adhesion between the substrate S and the mask M, and a preset tolerance Performing alignment measurement within the range (E 1 ) (refer to FIG. 20) . If the measurement result error of alignment is greater than the tolerance range (E 1 ), it is common to separate again, and then perform alignment and alignment measurement again. to be.
  • the present invention provides a substrate (S) and a mask (M) when the measured error is greater than the tolerance range (E 1 ) but smaller than the preset tolerance range (E 2 ). Without the separation, that is, the auxiliary alignment process for performing alignment of the substrate S and the mask M in a state in which the substrate S and the mask M are in close contact may be performed.
  • the substrate S and the mask M are separated again, and then the alignment process and alignment measurement are performed again. .
  • a linear driving device capable of driving a fine linear movement in consideration of the minute relative linear movement between the substrate S and the mask M is preferable.
  • the linear driving device capable of driving a fine linear movement may be configured such as the piezo actuator described above.
  • the substrate S and the mask M in close contact are chucked by a permanent magnet or the like.
  • the alignment process of the substrate S and the mask M is performed as described above, the substrate S and the mask M are aligned while the substrate S and the mask M are in close contact with each other according to the measurement result. As a result, the alignment process can be performed more quickly and accurately.
  • the alignment method as described above may be applied regardless of the alignment structure for aligning the substrate S and the mask M.
  • the substrate supporting part for measuring the parallelism between the substrate S and the mask M using the plurality of distance sensors 150 described above and supporting the substrate S and the mask M by the parallelism adjusting device By moving at least one of the 320 and the mask support part 310 up and down, the substrate S and the mask M may be maintained in parallel with each other.
  • the parallelism adjusting device is configured to move at least one of the substrate support part 320 and the mask support part 310 which support the substrate S and the mask M, respectively, so that the substrate S and the mask M are moved. It will control the state parallel to each other.
  • the substrate support 320 and the mask support 310 include a plurality of support members 321 and 311 for supporting a plurality of points of the edges in the horizontal state of the substrate S and the mask M, respectively.
  • the substrate S and the mask M are controlled to be parallel to each other by varying the movement of the support members 321 and 311 of some of the plurality of points.
  • the parallelism adjusting device may be installed in combination with the primary alignment unit 100 and the secondary alignment unit 200, and the primary alignment unit 100 and the secondary alignment unit 200 are installed in the mask support unit 310. If so, it may be installed on the substrate support 320 to prevent interference.
  • the parallelism adjusting device may be used as long as it is configured for linear movement in the vertical direction such as a screw jack installed in the vacuum chamber in consideration of the lifting operation in the vertical direction.

Abstract

본 발명은 복수의 직사각형 기판을 하나의 기판지지부에 지지한 상태에서 가스분사부에 대한 상대회전에 의하여 기판 표면에 박막을 형성함으로써 장치의 설치공간을 줄이고 생산속도를 현저히 높일 수 있는 원자층 증착장치 및 원자층 증착시스템을 제공하는 것을 목적으로 하며, 본 발명은 진공챔버, 상기 진공챔버의 상측 또는 하측에 설치되어 기판의 표면에 박막이 증착되도록 가스를 공급하는 가스공급부, 상기 가스공급부에 대하여 상대적으로 수평회전하도록 상기 진공챔버에 설치되고 그 회전중심을 따라서 원주방향으로 배치된 2개 이상의 직사각형 기판들을 지지하는 기판지지부를 포함하는 원자층 증착장치를 제공한다.

Description

원자층 증착장치 및 원자층 증착시스템
본 발명은 원자층 증착장치 및 원자층 증착시스템에 관한 것이다.
유기전계발광표시장치는 형광성 유기 화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 자발광형 디스플레이로 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형화가 용이하며 광시야각, 빠른 응답속도 등의 장점으로 인하여 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.
그러나, 유기전계발광소자의 발광층은 수분 및 산소로 노출되면 발광층이 손상되는 문제점을 갖는다. 이에 따라, 유기전계발광소자를 수분 및 산소에 의한 손상을 막기위해 유기전계발광소자가 형성된 기판 상에 봉지수단을 구비한다. 봉지수단은 봉지기판 또는 봉지박막으로 구비될 수 있는데, 디스플레이의 소형화 및 박형화에 따라 봉지수단을 봉지박막으로 형성하는 것이 추세이다.
이러한 봉지박막은 적어도 4개의 이상의 무기막 및 유기막이 교대로 적층되어 형성되는 것으로, 그 두께가 0.5 내지 10μm로 형성될 수 있다. 예를 들어, 봉지박막은 제1유기막, 제1무기막, 제2유기막, 및 제2무기막이 교대로 적층되어 형성될 수 있다.
이와 같이 유기전계발광표시장치는 무기막 및 유기막이 형성된 박형의 봉지박막을 적용함에 따라 유기전계발광표시장치의 두께를 얇게 형성할 수 있다.
예를 들면 유기전계발광표시장치에 형성되는 박형의 봉지박막은 Al2O3, AlON 등이 형성될 수 있다.
유기전계발광표시장치에 형성되는 박형의 봉지박막은 다양한 공정에 의하여 기판에 형성될 수 있으며, 특히 진공챔버 내에서 기판을 선형이동시키면서 TMA와 같은 소스가스 O2, NH3, NO2 등의 반응가스를 기판에 순차적으로 분사하여 박막을 형성하는 원자층 증착공정에 의하여 기판에 형성될 수 있다.
그러나 상기와 같이 기판을 선형이동시키면서 소스가스 및 반응가스를 분사하여 기판 표면에 박막을 형성하는 종래의 원자층 증착장치는 기판의 선형이동을 요함에 따라서 기판 선형이동공간을 추가로 필요로 하여 진공챔버의 크기가 커져 장치의 설치공간의 증가 및 장치의 제조비용을 증가시키는 문제점이 있다.
또한 기판 표면에 박막을 형성함에 있어서 수회 선형이동하면서 박막을 형성하여야 하므로 그만큼 공정시간이 증가하여 결과적으로 기판의 생산성을 저하하는 문제점이 있다.
본 발명은 복수의 직사각형 기판들을 하나의 기판지지부에 지지한 상태에서 가스분사부에 대한 상대회전에 의하여 기판 표면에 박막을 형성함으로써 장치의 설치공간을 줄이고 생산속도를 현저히 높일 수 있는 원자층 증착장치 및 원자층 증착시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 진공챔버, 상기 진공챔버의 상측 또는 하측에 설치되어 기판의 표면에 박막이 증착되도록 가스를 공급하는 가스공급부, 상기 가스공급부에 대하여 상대적으로 수평회전하도록 상기 진공챔버에 설치되고 그 회전중심을 따라서 원주방향으로 배치된 2개 이상의 직사각형 기판들을 지지하는 기판지지부를 포함하는 원자층 증착장치에 있어서, 상기 가스분사부는 상기 기판의 회전방향을 따라서 배치되는 소스가스를 분사하는 하나 이상의 소스가스 분사부와, 플라즈마 상태의 반응가스를 분사하는 하나 이상의 반응가스 분사부을 포함하고, 상기 분사부들 사이 중 적어도 하나에는 가스를 흡입하여 배기하는 배기부가 설치되며, 상기 기판지지부에 지지되는 기판은 상기 가스공급부를 향하는 면에 하나 이상의 개구가 형성된 마스크가 밀착되며, 상기 기판 및 마스크의 상대위치를 정렬하는 하나 이상의 얼라이너부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치를 제공한다.
상기 얼라이너부는 상기 기판지지부에 지지되는 기판들의 수에 대응되어 설치될 수 있다.
상기 얼라이너부는 기판(S) 표면에 박막증착공정을 수행하기 전에 마스크(M) 및 기판(S)을 얼라인하는 얼라이너부로서, 기판(S) 및 마스크(M)의 제1상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 1차 얼라인하는 1차얼라인부(100)와, 상기 1차얼라인부(100)에 의한 1차 얼라인 후 기판(S) 및 마스크(M)의 제2상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 2차 얼라인하는 2차얼라인부(200)를 포함하며, 상기 제2상대이동의 이동스케일은 상기 제1상대이동의 이동스케일보다 작은 것이 바람직하다.
상기 1차얼라인부(100) 및 상기 2차얼라인부(200)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 상기 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제1상대이동 및 제2상대이동을 수행할 수 있다.
상기 1차얼라인부(100) 및 상기 2차얼라인부(200)는 기판(S)를 지지하는 기판지지부(320)에 결합되어 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제1상대이동 및 제2상대이동을 수행할 수 있다.
상기 2차얼라인부(100)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 상기 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제2상대이동을 수행하며, 상기 1차얼라인부(220)는 기판(S)을 지지하는 기판지지부(310)에 결합되어 상기 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제1상대이동을 수행할 수 있다.
상기 1차얼라인부(100)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 상기 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제1상대이동을 수행하며, 상기 2차얼라인부(220)는 기판(S)을 지지하는 기판지지부(310)에 결합되어 상기 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제2상대이동을 수행할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명은 반송로봇이 설치된 하나 이상의 반송장치와, 상기 반송장치에 결합되어 상기 반송로봇에 의하여 기판을 전달받는 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 한 항에 따른 복수의 원자층 증착장치들을 포함하는 원자층 증착시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 원자층 증착장치 및 원자층 증착시스템은 하나의 진공챔버 내에서 복수의 직사각형 기판을 하나의 기판지지부에 지지한 상태에서 가스분사부에 대한 상대회전에 의하여 기판 표면에 박막을 형성함으로써 장치의 설치공간을 줄이고 생산속도를 현저히 높일 수 있는 효과가 있다.
특히 원자층 증착공정의 수행시 기판의 선형이동에 의하여 박막을 증착하는 종래의 원자층 증착장치는 한 장씩 기판처리를 수행하여야 하며 기판의 선형이동을 위한 공간확보가 필요하나, 본 발명에 따른 원자층 증착장치 및 원자층 증착시스템은 하나의 진공챔버 내에서 2 장 이상의 기판의 처리가 가능하므로 장치의 공간효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한 원자층 증착공정의 수행시 기판의 선형이동에 의하여 박막을 증착하는 종래의 원자층 증착장치는 소스가스 및 반응가스 간의 반응에 의한 파티클 발생의 문제로 소스가스 분사부 및 반응가스 분사부 사이의 간격을 줄이는데 한계가 있으나, 본 발명에 따른 원자층 증착장치 및 원자층 증착시스템은 회전에 의하여 박막증착공정을 수행하므로 상대적으로 소스가스 분사부 및 반응가스 분사부 사이의 간격의 제한에 자유로운 효과가 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상대적으로 큰 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 1차 상대이동을 마치고 상대적으로 작은 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 1차 상대이동을 수행함으로써 신속하고 정밀한 기판 및 마스크의 정렬이 가능하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 얼라인 방법은 밀착과정 및 얼라인과정을 동시에 수행하게 되면, 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격이 고정된 상태에서 얼라인과정을 수행하는 종래 기술에 비하여 공정수행시간을 최소화할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 얼라인 방법은 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인과정을 수행하게 되면 측정결과에 따라서 기판(S) 및 마스크(M)가 밀착된 상태에서 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 수행됨에 따라서 얼라인과정을 더욱 신속하고 정확하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 원자층 증착시스템의 평면도,
도 2는 도 1의 원자층 증착시스템의 원자층 증착장치에서 2개의 기판을 증착하는 원자층 증착장치들이 배치된 실시예들을 보여주는 평면도들,
도 3은 도 1의 원자층 증착시스템의 원자층 증착장치에서 3개의 기판을 증착하는 원자층 증착장치들이 배치된 실시예들을 보여주는 평면도들,
도 4는 도 1의 원자층 증착시스템의 원자층 증착장치에서 4개의 기판을 기판처리하는 원자층 증착장치들이 배치된 실시예들을 보여주는 평면도들,
도 5는 도 4의 기판지지부의 종단면도,
도 6은 도 1의 원자층 증착시스템의 원자층 증착장치에서 가스분사부의 제1실시예를 보여주는 평면도,
도 7a 및 도 7는 도 1의 원자층 증착시스템의 원자층 증착장치에서 가스분사부의 다른 실시예들을 보여주는 평면도들,
도 8은 도 1의 원자층 증착시스템의 원자층 증착장치에서 가스분사부의 또 다른 실시예를 보여주는 평면도,
도 9a 내지 도 9c는 도 6 내지 도 8 중 어느 하나에 따른 가스분사부의 구성예들을 보여주는 일부단면도들,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 원자층 증착시스템의 평면도,
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 원자층 증착시스템의 평면도이다.
도 12는 도 6에 도시된 기판 및 마스크의 정렬 과정을 보여주는 일부 평면도,
도 13은 도 1의 원자층 증착장치에 설치된 얼라이너부의 제1실시예를 보여주는 단면도,
도 14는 도 13에서 1차얼라이너부를 보여주는 일부 평면도,
도 15는 도 13에서 2차얼라이너부를 보여주는 일부 측면도,
도 16은 도 1의 원자층 증착장치에 설치된 얼라이너부의 제2실시예를 보여주는 단면도,
도 17은 도 1의 원자층 증착장치에 설치된 얼라이너부의 제3실시예를 보여주는 단면도,
도 18은 도 1의 원자층 증착장치에 설치된 얼라이너부의 제4실시예를 보여주는 평면도,
도 19는 도 13 내지 도 18에 도시된 얼라이너부에 의하여 얼라인의 수행을 위한 기판 및 마스크를 보여주는 일부 단면도,
도 20은 기판 및 마스크의 정렬오차를 보여주는 일부 평면도,
도 21는 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격을 감지하기 위한 거리감지부의 실시예를 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에들 대하여 설명한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 원자층 증착시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 반송로봇(19)이 설치된 하나 이상의 반송장치(10)와, 반송장치(10)에 결합되어 반송로봇(10)에 의하여 기판(S)을 전달받는 복수의 원자층 증착장치들(20)을 포함할 수 있다.
반송장치(10)는 결합된 각 원자층 증착장치(20)에 기판(S)을 전달하는 요소이며 다양한 구성이 가능하다.
일 예에 따른 반송장치(10)는 원자층 증착장치(20)들이 결합되는 반송챔버(11)와, 반송챔버(11) 내에 설치되어 기판(S)을 이동하는 반송로봇(19)을 포함할 수 있다.
반송챔버(11)는 반송로봇(19)이 설치될 수 있는 공간의 형성 및 원자층 증착장치(20)의 진공압과 거의 동일한 진공압을 유지할 수 있는 밀폐된 공간을 형성하는 요소로서 다양하게 구성이 가능하다.
반송챔버(11)는 원자층 증착장치(20) 이외에 외부로부터 기판(S)이 도입되는 로드락장치(50), 기판(S)을 외부로 배출하는 언로드락장치(도시하지 않음), 기판(S)을 임시로 저장하는 버퍼장치(70), 마스크의 임시보관을 위한 마스크보관장치(80) 등이 결합될 수 있다.
위에서 로드락장치(50) 및 언로드락장치는 기판(S)의 이송형태에 따라서 별도로 이루어지거나 도 1에 도시된 바와 같이 하나로 이루어질 수 있다.
또한 버퍼장치(70)는 기판(S)의 이송효율을 고려하여 다양한 위치에 위치될 수 있으며, 도시된 바와 같이 반송장치(10)가 복수 개로 설치된 경우 반송장치(10)들을 연결하여 기판(S)을 전달하는 동시에 기판(S)을 임시로 보관할 수 있도록 이루어질 수 있다.
한편 반송장치(10) 및 이에 결합되는 장치들에 따라서 본 발명에 따른 원자층 증착시스템은 도 1, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 다양한 구성이 가능하다.
본 발명의 제2실시예에 따른 원자층 증착시스템은, 도 10에 도시된 바와 같이, 반송로봇(19)이 각각 설치되며 일렬로 배치되는 복수의 반송장치들(10)과, 복수의 반송장치들(20) 사이들 각각에 배치되어 반송로봇(19)에 의하여 기판(S)을 전달받는 복수의 원자층 증착장치(20)들을 포함할 수 있다.
제2실시예에 따른 원자층 증착시스템은 제1실시예와 비교하여 반송장치(10) 및 원자층 증착장치(20)가 순차적으로, 즉 인라인으로 설치되는 것 이외에는 동일 또는 유사한다 자세한 설명은 생략한다.
제2실시예에 따른 원자층 증착시스템은 원자층 증착장치(20)가 한번에 2개 이상의 박막증착공정의 수행이 가능하여 종래기술에 비하여 설치공간이 작고 빠른 공정수행이 가능한 이점이 있다.
특히 제2실시예에 따른 원자층 증착시스템은 원자층 증착장치(20)는 유기전계발광표시장치의 제조에 있어서 일련의 과정을 거쳐서 기판 상에 유기막, 무기막, 봉지공정을 위한 모노머 등을 순차적으로 형성하는데 최적화될 수 있는 이점이 있다.
또한 제2실시예에 따른 원자층 증착시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 원자층 증착장치(20) 내에 2개의 기판(S)이 배치되어 공정이 이루어지는 경우, 반송장치(10)가 서로 대향되어 배치됨으로써, 기판교환을 동시에 수행함으로써 전체 공정속도를 높일 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따른 원자층 증착시스템은, 뒤에서 설명하는 본 발명에 따른 원자층 증착장치(20) 및 기판(S)을 선형이동시키면서 기판처리를 수행하는 선형이동원자층 증착장치(40)가 조합된 예이다.
구체적으로 본 발명의 제3실시예에 따른 원자층 증착시스템은, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 원자층 증착시스템의 반송챔버(10)에 기판(S)을 선형이동시키면서 기판처리를 수행하는 선형이동원자층 증착장치(40)가 더 결합되거나, 기판(S)을 선형이동시키면서 기판처리를 수행하는 하나 이상의 선형이동원자층 증착장치(40) 만이 결합된 반송챔버(30)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 뒤에 설명하는 원자층 증착장치(20)와 선형이동원자층 증착장치(40)를 조합하게 되면, 공정 및 박막특성에 따라서 선택적으로 수행이 가능하여 설치공간의 활용에 더하여 다양한 공정수행이 가능한 이점이 있다.
이하 본 발명에 따른 원자층 증착장치에 관하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(10)는 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 진공챔버(110), 진공챔버(110)의 상측 또는 하측에 설치되어 기판(S)의 표면에 박막이 증착되도록 가스를 공급하는 가스공급부(120), 가스공급부(120)에 대하여 상대적으로 수평회전하도록 진공챔버(110)에 설치되고 그 회전중심을 따라서 원주방향으로 배치된 2개 이상의 직사각형 기판들(S)을 지지하는 기판지지부(140)를 포함한다.
본 발명의 핵심은 하나의 진공챔버(110) 내에서 직사각형 형상을 가지는 2개 이상의 기판(S) 즉, 복수 개의 직사각형 기판들(S)을 가스공급부(120)에 대하여 상대회전시킴으로써 한번에 박막증착공정을 수행하는데 있다.
특히 본 발명에 따른 원자층 증착장치의 공정의 대상이 되는 기판(S)은 종래의 원형 웨이퍼에 대한 공정을 수행하는 장치가 적용될 수 없는 직사각형의 형상을 가지는 기판이면 유기전계발광표시장치, LCD 패널기판 등 어떠한 기판도 가능하다.
그리고 직사각형 기판(S)의 한 변의 길이는 300㎜~2,000㎜인 것이 바람직하다. 한 변의 길이가 300㎜보다 작은 경우 풋프린트 및 생산속도 증가효과가 미미하며, 2,000㎜보다 큰 경우 장치의 제조가 어렵기 때문이다.
이때 기판지지부(140) 상에 2개 이상의 직사각형 기판을 다양하게 배치할 수 있는데 기판지지부(140)와 연결하여 뒤에서 설명한다.
진공챔버(110)는 박막증착공정 수행을 위한 처리환경을 제공하는 요소로서 어떠한 구성도 가능하다.
진공챔버(110)는 소정의 내부공간을 형성하며 기판(S)이 통과할 수 있는 게이트(111)가 형성되는 용기로 이루어질 수 있다.
그리고 용기에는 내부공간에 대한 소정의 압력을 유지하기 위한 배기수단을 구비할 수 있다.
가스공급부(120)는 진공챔버(110)의 상측 또는 하측에 설치되어 기판(S)의 표면에 박막이 증착되도록 가스를 공급하는 요소로서 박막증착공정의 종류에 따라서 어떠한 구성도 가능하다.
박막증착공정이 원자층 증착공정을 이용하는 경우, 가스공급부(120)는 도 5에 도시된 바와 같이, 소스가스 분사부, 반응가스 분사부 등으로 이루어져 기판지지부(140)의 상측 또는 하측에 하나 이상으로 설치될 수 있다.
일 실시예에 따른 가스분사부(120)는 도 6 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 기판(S)의 회전방향을 따라서 배치되는 소스가스를 분사하는 하나 이상의 소스가스 분사부(121)과, 플라즈마 상태의 반응가스를 분사하는 하나 이상의 반응가스 분사부(122)을 포함할 수 있다.
소스가스 분사부(121)는 TMA 등과 같은 소스가스를 분사하도록 구성되고, 반응가스 분사부(122)는 O2, NH3, NO2 등의 반응가스를 분사하도록 구성될 수 있다. 여기서 반응가스 및 소스가스의 물성은 기판(S)에 형성될 박막에 따라서 결정된다.
이와 같은 소스가스 분사부(121) 및 반응가스 분사부(122)에 의하여 기판(S)에는 Al2O3, AlON 등으로 이루어진 박막이 형성될 수 있다.
한편 반응가스는 기판(S)으로 분사됨에 있어서 플라즈마 상태로 변화될 필요가 있다. 따라서 반응가스 분사부(122)는 반응가스가 흐르는 관, 즉 가스공급관 내에 전극을 설치하여 플라즈마 상태로 변화되거나 RPG를 이용하는 등 다양한 구성이 설치되어 반응가스가 플라즈마 상태로 변화될 수 있다.
구체적인 예로서 반응가스 분사부(122)는 반응가스를 공급하는 반응가스공급장치(도시하지 않음)로부터 공급된 반응가스가 기판(S)으로 분사되도록 유로(131)가 다양한 형태로 마련된다.
그리고 반응가스 분사부(122)는 유도전계에 의하여 플라즈마를 형성하는 유도전계형성부(130)가 반응가스가 흐르는 유로(131) 내에 마련된다.
유도전계형성부(130)는 유도전계에 의하여 반응가스를 플라즈마 상태로 변화시키는 요소로서 세라믹, 석영 등의 재질의 유전체(132) 및 유전체(132)를 기준으로 유로(131)의 반대쪽에 설치되며 RF전원 또는 AC전원이 인가되는 하나 이상의 전극(134)으로 이루어질 수 있다.
유전체(132)는 전극(134)에 의하여 유도전계를 형성하기 위한 구성요소로서, 유로(131) 내의 반응가스를 유도전계에 의하여 반응가스를 플라즈마 상태로 변화할 수 있으면 어떠한 위치에도 설치가 가능하며 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 유로(131)의 일부를 구성할 수 있다.
전극(134)은 일단이 또는 AC전원이 인가되고 타단이 접지됨으로써 유전체(132)를 매개로 하여 유도전계에 의하여 반응가스를 플라즈마 상태로 변화시키는 요소이다.
전극(134)은 원형봉, 판상 등 다양한 형상을 가지며 한 쌍으로 설치되는 등 다양하게 설치될 수 있다. 특히 전극(134)은 진공챔버(110)의 외부에 설치될 수 있다.
한편 유도전계형성부(130)는 ICP방식에 의하여 반응가스를 플라즈마 상태로 변화시키는 구성요소로서 어떠한 구성도 가능하다.
예를 들면 유전체(22)는 도 9b에 도시된 바와 같이 기판(S)의 폭방향으로 배치된 중공의 관으로 이루어질 수 있다.
그리고 전극(134)은 중공의 관으로 이루어진 유전체(132)의 관내에 설치될 수 있다.
상기와 같이 유도전계형성부(130)가 반응가스가 흐르는 유로(131) 내에 마련됨으로써 반응가스에 대한 플라즈마 상태로의 변환이 용이하며, 가스분사부(120)의 전체구조 및 조립이 간단하게 된다.
한편 가스분사부(120)는 도 6 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 소스가스 분사부(121) 및 반응가스 분사부(122) 이외에 기판(S) 상에 잔류하는 가스, 파티클 등을 제거하기 위하여 Ar같은 불활성 기체가 분사되도록 구성된 퍼지가스 분사부(124)를 더 포함할 수 있다.
퍼지가스 분사부(124)는 소스가스 분사부(121) 및 반응가스 분사부(122) 이외에 기판(S) 상에 잔류하는 가스, 파티클 등을 제거하기 위하여 Ar같은 불활성 기체가 분사되는 요소로서, 가스, 파티클 등의 제거를 고려하여 그 숫자 및 위치가 결정된다.
또한 가스분사부(120)는 분사부들(121, 122) 사이 중 적어도 하나에 가스를 흡입하여 배기하는 배기부(123)가 설치될 수 있다.
배기부(123)는, 가스를 흡입하여 배기하기 위한 요소로서 기판(S)이 반응가스가 분사되는 영역으로 이동하기 전에 소스가스 분사부(121)에서 분사된 소스가스를 흡입함으로써 반응가스 및 흡입가스의 반응에 의한 파티클의 발생을 억제하는데 사용될 수 있다.
배기부(123)의 설치 위치 및 설치숫자는 반응가스 및 흡입가스의 상호 영역 분리 또는 가스의 효율적인 배기를 고려하여 결정된다.
한편 소스가스 분사부(121) 및 반응가스 분사부(122)에서 각각 분사되는 소스가스 및 분사가스는 기판 상에 분사되는 과정에서 기판의 상부에 소스가스와 반응가스가 상호 반응하여 파티클이 발생되고 그로 인하여 기판에 다공성 박막을 형성하게 되는 문제점이 있을 수 있다.
이에 가스분사부(120)는 소스가스 분사부(121), 반응가스 분사부(122), 배기부(123) 및 퍼지가스 분사부(124)가 도 9c에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.
즉, 가스분사부(120)는 소스가스 분사부(121), 및 플라즈마 상태의 반응가스를 분사하는 반응가스 분사부(122)이 기판에 대한 상대이동방향으로 번갈아가면서 순차적으로 설치되고, 플라즈마 상태의 반응가스의 음이온과 반응하는 플라즈마 흡수가스를 분사하는 플라즈마 흡수가스 분사부((125)가 기판(S)에 대한 상대이동방향으로 반응가스 분사부(122)의 전방 및 후방에 설치될 수 있다.
여기서 플라즈마 흡수가스 분사부(125)는 반응가스 분사부(122)의 전방 및 후방에 설치됨으로써 플라즈마 상태의 반응가스의 음이온과 반응하여 플라즈마를 흡수할 수 있도록 플라즈마 흡수가스를 분사하는 구성요소이다.
예를 들면 소스가스가 TMA이고, 반응가스가 O2, NH3 및 N2O인 중 어느 하나일 때, 플라즈마 상태의 반응가스 중 음이온(O-,NO3 -,NH2 -)을 흡수할 수 있도록 흡수가스는, O2, NH3, N2O, H 라디칼 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
한편 가스분사부(120)를 구성하는 소스가스 분사부(121), 반응가스 분사부(122) 및 배기부(123)는 기판지지부(140)의 회전중심으로부터 반경방향으로 배치된 라인형상, 부채꼴형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
구체적으로 소스가스 분사부(121), 반응가스 분사부(122) 및 배기부(123)는 가스의 분사 또는 흡입이 가능하도록 다수의 관통공이 형성된 관구조, 기판(S)을 향하는 면 쪽으로 복수의 관통공들이 형성된 판상구조 등 다양한 구조를 가질 수 있다.
또한 상기와 같은 가스분사부(120)는 소스가스 분사부(121) 및 반응가스 분사부(122) 등이 가스의 분사방식에 따라서 다양하게 설치될 수 있다.
가스분사부(120)의 실시예들로서, 도 6 및 도 7a에 도시된 바와 같이, 기판지지부(140)의 회전방향을 따라서 분할된 복수의 분사영역들(A1~A8)이 배치되며, 분사영역들(A1~A8) 각각에는 소스가스 분사부(121), 반응가스 분사부(122) 및 뒤에 설명하는 배기부(123) 중 어느 하나가 설치될 수 있다.
그리고 가스분사부(120)의 다른 실시예로서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 기판지지부(140)의 회전방향을 따라서 분할된 복수의 분사영역들(A1~A8)이 배치되며, 분사영역들(A1~A8) 각각에는 소스가스 분사부(121), 반응가스 분사부(122) 및 뒤에 설명하는 배기부(123)가 모두 설치될 수 있다.
이때 소스가스 분사부(121) 및 반응가스 분사부(122)은 시간차를 두고 소스가스 또는 반응가스를 분사함으로써 원자층 증착공정을 수행할 수 있다.
여기서 소스가스 및 반응가스를 등 동시에 분사할 수 있음은 물론이며, 이때 소스가스 분사부(121) 및 반응가스 분사부(122)가 위치를 달리하는 것이 바람직하다.
가스분사부(120)의 또 다른 실시예로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 일변이 기판지지부(140)의 회전중심으로부터 반경방향과 수직을 이루는 직사각형 형상의 분사영역들(A1, A2, A3, A4)이 복수 개로 배치되며, 각 분사영역들(A1, A2, A3, A4)에는 소스가스 분사부(121), 반응가스 분사부(122) 및 배기부(123)가 서로 평행하게 배치될 수 있다.
기판지지부(140)는 가스공급부(120)에 대하여 상대적으로 수평회전하도록 진공챔버(110)에 설치되고 그 회전중심을 따라서 원주방향으로 배치된 2개 이상의 직사각형 기판들(S)을 지지하는 요소로서 어떠한 구성도 가능하다.
여기서 기판지지부(140) 상에 배치되는 기판(S)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 공정조합, 공정속도, 풋프린트 등을 고려하여 2개, 3개, 4개 등 그 숫자가 결정된다.
여기서 반송장치(10)와의 기판교환, 풋프린트, 장치의 크기 등을 고려하면, 2개의 기판(S)이 기판지지부(140) 상에 배치되는 것이 가장 바람직하다.
구체적으로 2개의 기판(S)이 기판지지부(140) 상에 배치되면 원자층 증착장치(20)를 기준으로 서로 대향된 위치에서 반송장치(10) 또는 버퍼장치(70)와의 기판교환이 동시에 이루어져 전체 공정시간을 줄일 수 있게 된다.
그리고 기판지지부(140) 상에 배치되는 기판(S)은 기판지지부(140)의 회전방경방향과 직사각형 기판(S)의 한 변이 수직을 이루거나 경사를 이루는 등 다양하게 배치될 수 있다.
특히 직사각형 기판(S)의 한 변이 경사를 이루는 경우 수직을 이루는 경우에 비하여 장치의 크기를 줄일 수 있는 이점이 있다.
일 실시예에 따른 기판지지부(140)는 가스공급부(120)에 대하여 상대적으로 수평회전하며 가스공급부(120)와 동시에 회전하거나 가스공급부(120) 및 기판지지부(140) 중 어느 하나는 고정된 상태에서 나머지 하나가 회전될 수 있다.
일 실시예에 따른 기판지지부(140)는 도 1 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 가스공급부(120)에 대하여 상대적으로 수평회전되도록 진공챔버(110)에 설치되며 2개 이상의 직사각형 기판들(S)을 지지하는 회전지지부(141)와; 회전지지부(141)를 수평회전구동하는 회전구동부(142)를 포함할 수 있다.
회전지지부(141)는 가스공급부(120)에 대하여 상대적으로 수평회전되도록 진공챔버(110)에 설치되며 2개 이상의 직사각형 기판들(S)을 지지하는 요소로서 어떠한 구성도 가능하다.
일 실시예에 따른 회전지지부(141)는 원형 또는 다각형 형상의 지지플레이트를 포함하며, 지지플레이트는 2개 이상의 직사각형의 기판들(S) 각각 대응하여 기판(S)을 지지하는 지지면(143)이 오목하게 형성될 수 있다.
이때 지지면(143)은 안착된 기판(S)의 상면이 지지플레이트의 상면과 높이가 동일하도록 형성됨이 바람직하다.
또한 지지면(143)은 기판(S)이 하나 이상의 개구가 형성된 마스크(M)가 밀착될 수 있는데 이때 기판(S)을 복개하는 마스크(M)의 상면이 지지플레이트의 상면과 높이가 동일하도록 형성됨이 바람직하다.
한편 지지플레이트는 중앙에 하측으로 가스가 배기되는 하나 이상의 배기구(144)가 형성됨이 바람직하다.
지지플레이트의 중앙에 하측으로 가스가 배기되는 배기구(144)가 형성되면 중앙부에서 모인 가스를 보다 효율적으로 배기할 수 있게 된다.
한편 기판(S)이 하나 이상의 개구가 형성된 마스크(M)가 밀착될 수 있는데 이때 기판(S) 및 마스크(M)가 상호 정렬될 필요가 있다.
이에 기판지지부(140)는 기판(S) 및 마스크(M)의 상대위치를 정렬하는 하나 이상의 얼라이너부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
얼라이너부는 기판(S) 및 마스크(M)의 상대위치를 정렬하는 요소로서 기판지지부(140)의 상측 또는 하측에 설치되어 리프트핀, 클램퍼 등 기판(S)과 마스크(M) 사이에 간격을 둔 상태에서 카메라 등을 이용하여 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)의 상대위치를 정렬할 수 있다.
또한 얼라이너부는 보다 신속한 기판(S) 및 마스크(M)의 정렬을 위하여 기판지지부(140)에 지지되는 기판들(S)의 수에 대응되어 설치될 수 있다.
한편 기판(S) 및 마스크(M)는 원자층 증착장치 내에서 밀착되는 것으로 설명하였으나 원자층 증착장치 외부에서 미리 결합된 상태로 도입될 수 있다.
이 경우 기판(S) 및 마스크(M)의 정렬이 불필요할 수 있다.
한편 기판지지부(140)는 박막증착공정 등 기판처리공정을 위하여 히터, 냉각플레이트, 클램프, 마그넷플레이트 등 기판 및 마스크 밀착을 위한 밀착수단 등이 추가로 설치될 수 있다.
상기와 같이 복수 개의 직사각형 기판(S)을 가스공급부(120)에 대하여 상대회전시킴으로써 한번에 박막증착공정을 수행하게 되면 박막증착공정 속도를 높이는 한편 동일한 수의 기판(S)에 대한 공정을 수행하는 시스템이 차지하는 설치공간을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
이하 얼라이너부의 상세한 구성에 관하여 설명한다.
얼라이너부는 도 12 내지 도 17에 도시된 바와 같이 기판(S) 표면에 박막증착공정을 수행하기 전에 마스크(M) 및 기판(S)을 얼라인하는 얼라이너부로서, 기판(S) 및 마스크(M)의 제1상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 1차 얼라인하는 1차얼라인부(100)와, 1차얼라인부(100)에 의한 1차 얼라인 후 기판(S) 및 마스크(M)의 제2상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 2차 얼라인하는 2차얼라인부(200)를 포함한다.
얼라이너부는 도 1에 도시된 원자층 증착장치와 별도로 외부와 격리된 내부공간을 형성하는 챔버에 설치되거나 클리닝 환경이 조성된 클린룸 내에 설치된 프레임에 설치될 수 있다.
또한 얼라이너부는 도 1에 도시된 원자층 증착장치 내에 설치되어 증착공정 수행 전에 마스크(M) 및 기판(S)을 얼라인하도록 구성될 수 있다.
한편 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인에 있어서 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)에 의하여 수행하는 이유는 기판(S) 및 마스크(M)의 상대이동시 1차얼라인부(100)에 의하여 스케일이 상대적으로 큰 1차 이동 후 2차얼라인부(200)에 의하여 스케일이 상대적으로 작은 2차 이동에 의하여 미세이동을 함으로써 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 신속하고 정밀하게 수행할 수 있게 하기 위함이다.
즉, 제2상대이동의 이동스케일은 제1상대이동의 이동스케일보다 작은 것이 바람직하며 예로서, 제1상대이동의 이동범위는 5㎛~10㎛이며, 제2상대이동의 이동범위는 10㎚~ 5㎛인 것이 바람직하다.
한편 기판(S) 및 마스크(M)는 기판지지부(320) 및 마스크지지부(310)에 의하여 지지된다.
기판지지부(320)는 기판(S)의 가장자리를 지지함을 특징으로 하며 기판(S)의 크기 무게중심을 고려하여 기판(S)의 가장자리에서 복수 개의 지점에서 지지하는 복수의 지지부재(321)들을 포함함이 바람직하다.
복수의 지지부재(321)들은 기판(S)의 가장자리에서 복수 개의 지점에서 지지하는 구성요소로서 마스크(M)과의 합착을 고려하여 상하이동부(미도시)에 의하여 상하이동이 가능하도록 설치될 수 있다.
마스크지지부(310)는 마스크(M)의 가장자리를 지지함을 특징으로 하며 마스크(M)의 크기 무게중심을 고려하여 마스크(M)의 가장자리에서 복수 개의 지점에서 지지하는 복수의 지지부재(311)들을 포함함이 바람직하다.
복수의 지지부재(311)들은 마스크(M)의 가장자리에서 복수 개의 지점에서 지지하는 구성요소로서 기판(S)과의 합착을 고려하여 상하이동부(미도시)에 의하여 상하이동이 가능하도록 설치될 수 있다.
1차얼라인부(100)는 기판(S) 및 마스크(M)의 제1상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 1차 얼라인하는 구성요소이다.
1차얼라인부(100)는 기판(S) 및 마스크(M)의 상대이동, 예를 들면 기판(S) 및 마스크(M) 중 하나를 고정시킨 상태에서 나머지 하나를 이동시키거나, 기판(S) 및 마스크(M)을 모두 이동시키면서 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 수행하는 등 다양한 방법이 가능하다.
한편 1차얼라인부(100)는 기판(S) 및 마스크(M)의 이동에 있어 상대적으로 큰 스케일의 이동을 고려하여 볼스크류 조합, 랙크 및 피니언 조합, 및 벨트 및 풀리 조합 중 어느 하나에 의하여 선형구동될 수 있다.
볼스크류 조합을 적용한 일 실시예로서 1차얼라인부(100)는 도 13에 도시된 바와 같이 회전모터(110)와, 회전모터(110)에 의하여 회전되는 스크류부재(130)와, 스크류부재(130)에 결합되어 스크류부재(130)의 회전에 의하여 선형이동되는 선형이동부재(120)와, 선형이동부재(120)와 결합되어 선형이동부재(120)의 이동에 의하여 기판(S) 또는 마스크(M)을 이동시키는 이동부재(140)를 포함할 수 있다.
그리고 1차얼라인부(100)는 직사각형 기판(S)을 기준으로 X축편차, Y축편차 및 θ편차(마스크 및 기판의 틀어짐)을 보정할 수 있도록 회전모터(110), 스크류부재(130), 선형이동부재(120) 및 이동부재(140)가 적절한 수로 설치될 수 있다.
도 13 내지 도 14에 도시된 실시예의 경우, 1차얼라인부(100)를 구성하는 회전모터(110), 스크류부재(130), 선형이동부재(120) 및 이동부재(140)가 직사각형 마스크(M)의 4개의 변에 대응되어 4개 설치된 경우를 도시하였다.
그리고 이동부재(140)는 마스크지지부(310)의 이동블록(312)를 지지하는 2차얼라인부(200)를 지지하여 마스크지지부(310)와 간접적으로 결합될 수 있다.
여기서 이동부재(140)는 1차얼라인부(100)의 이동대상에 따라서 마스크지지부(310)와 직접 또는 간접적으로 결합되거나, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이 기판지지부(320)와 간접 또는 직접적으로 결합되는 등 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.
2차얼라인부(200)는 1차얼라인부(100)에 의한 1차 얼라인 후 기판(S) 및 마스크(M)의 제2상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 2차 얼라인하는 구성요소이다.
2차얼라인부(200)는 기판(S) 및 마스크(M)의 상대이동, 예를 들면 기판(S) 및 마스크(M) 중 하나를 고정시킨 상태에서 나머지 하나를 이동시키거나, 기판(S) 및 마스크(M)을 모두 이동시키면서 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 수행하는 등 다양한 방법이 가능하다.
특히 2차얼라인부(200)는 상대적으로 작은 스케일의 이동을 목적으로 하며 10㎚~ 5㎛ 범위의 미세이동이 가능한 구동방식이면 어떠한 구동방식의 채택도 가능하며, 특히 압전소자에 의하여 선형구동됨이 바람직하다.
압전소자는 10㎚~ 5㎛의 범위에서 정밀한 선형이동제거가 가능한바 기판(S) 및 마스크(M) 간의 미세한 편차를 보정할 수 있는데 최적의 방법이 될 수 있다.
압전소자를 적용한 일 실시예로서 2차얼라인부(200)는 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 압전소자에 의하여 선형구동력을 발생시키는 선형구동부(210)와, 선형구동부(210)의 선형구동력에 의하여 선형이동되는 선형이동부재(220)를 포함할 수 있다.
그리고 2차얼라인부(200)는 직사각형 기판(S)을 기준으로 X축편차, Y축편차 및 θ편차(마스크 및 기판의 틀어짐)을 보정할 수 있도록 선형구동부(210) 및 선형이동부재(220)가 적절한 수로 설치될 수 있다.
도 13 내지 도 14에 도시된 실시예의 경우, 1차얼라인부(100)를 구성하는 회전모터(110), 스크류부재(130), 선형이동부재(120) 및 이동부재(140)가 직사각형 마스크(M)의 4개의 변에 대응되어 설치된 경우를 도시하였다.
그리고 선형이동부재(220)는 마스크지지부(310)의 이동블록(312)를 지지하는 등 마스크지지부(310)와 직접 결합될 수 있다.
여기서 선형이동부재(220)는 2차얼라인부(200)의 이동대상에 따라서 도 16 및 도 17에 도시된 바와 마스크지지부(310)와 직접 또는 간접적으로 결합되거나, 도시되지 않았지만 기판지지부(320)와 간접 또는 직접적으로 결합되는 등 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.
상기와 같은 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)의 구성에 의하여 상대적으로 큰 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 1차 상대이동을 마치고 상대적으로 작은 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 1차 상대이동을 수행함으로써 신속하고 정밀한 기판 및 마스크의 정렬이 가능하다
한편, 상기와 같은 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)의 구성은 그 위치 및 결합구조에 따라서 다양한 실시예가 가능하다.
얼라이너부의 변형례는, 도 18에 도시된 바와 같이 제1상대이동을 구동하는 1차얼라인부(100)와, 1차얼라인부(100)에 의한 제1상대이동 후 제2상대이동을 구동하는 2차얼라인부(100)를 포함할 수 있다.
그리고 1차얼라인부(100)는 회전모터(110)와, 회전모터(110)에 의하여 회전되는 스크류부재(130)와, 스크류부재(130)에 결합되어 스크류부재(130)의 회전에 의하여 선형이동되는 선형이동부재(120)를 포함할 수 있다.
여기서 스크류부재(130)는 안정적인 설치 및 회전을 위하여 하나 이상의 브라켓에 의하여 회전가능하게 지지될 수 있다.
2차얼라인부(200)는 1차얼라인부(100)와 함께 선형이동되도록 선형이동부재(120)와 결합되며 기판(S) 또는 마스크(M)를 지지하는 지지부재와 연결되는 이동블록(312)을 선형이동시키는 미세선형이동부재를 포함할 수 있다.
특히 2차얼라인부(200)의 미세선형이동부재는 피에조 액츄에이터(Piezo actuator), 즉 압전소자를 이용한 선형구동모듈로 구성됨이 바람직하다.
이동블록(312)는 기판(S) 또는 마스크(M)를 지지하는 지지부재와 연결되는 구성으로 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)의 제1상대이동 및 제2상대이동이 기판(S) 또는 마스크(M)로 전달될 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
한편 2차얼라인부(200)가 이동블록(312)와 결합됨에 있어서 안정적인 제1상대이동 및 제2상대이동이 가능하도록, 2차얼라인부(200)는 챔버 등에 설치되는 하나 이상의 제1가이드레일(334)를 따라서 이동가능하도록 설치되며 미세선형이동부재에 의하여 선형이동되는 제1지지블록(332)과, 제1지지블록(332)에 지지되며 제1지지블록(332)에 설치된 하나 이상의 제2가이드레일(333)을 따라서 이동가능하도록 설치되며 이동블록(312)를 지지하는 제2지지블록(331)을 포함할 수 있다.
제1지지블록(332) 및 제2지지블록(331)의 구성에 의하여 이동블록(312)을 안정적으로 지지할 수 있으며, 제1상대이동 및 제2상대이동이 원활하게 이루어 질 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)는 직사각형 기판(S)을 기준으로 X축편차, Y축편차 및 θ편차(마스크 및 기판의 틀어짐)을 보정할 수 있도록, 3개 등 적절한 수로 설치될 수 있다.
한편 상기와 같은 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)는 기판(S) 및 마스크(M)의 상대이동에 있어서 결합구조 및 설치위치에 따라서 다양한 실시예가 가능하다.
제1실시예에 따른 얼라이너부는 도 13에 도시된 바와 같이, 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제1상대이동 및 제2상대이동을 수행하도록 구성될 수 있다.
제2실시예에 따른 얼라이너부는 제1실시예와 반대로 도 16에 도시된 바와 같이, 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)는 기판(S)를 지지하는 기판지지부(320)에 결합되어 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제1상대이동 및 제2상대이동을 수행하도록 구성될 수 있다.
제3실시예에 따른 얼라이너부는 도 17에 도시된 바와 같이, 2차얼라인부(100)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제2상대이동을 수행하며, 1차얼라인부(220)는 기판(S)을 지지하는 기판지지부(310)에 결합되어 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제1상대이동을 수행하도록 구성될 수 있다.
제4실시예에 따른 얼라이너부는 제3실시예와는 반대로, 1차얼라인부(100)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제1상대이동을 수행하며, 2차얼라인부(220)는 기판(S)을 지지하는 기판지지부(310)에 결합되어 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제2상대이동을 수행하도록 구성될 수 있다.
한편 본 발명의 실시예들은 마스크(M)가 기판(S)에 대하여 밀착되는 방향이 하측에서 상측인 경우를 들어 설명하였으나, 얼라이너부는 마스크(M)가 기판(S)에 대하여 밀착되는 방향이 상측에서 하측인 경우, 기판(S)이 수직으로 배치된 상태에서 마스크(M)가 수평방향으로 밀착되는 경우에도 적용될 수 있음을 물론이다.
다시 말하면, 얼라이너부는 기판처리면이 하측을 향하여 공정이 수행되는 경우, 기판처리면이 상측을 향하여 공정이 수행되는 경우, 기판처리면이 수평선과 수직을 이루어 공정이 수행되는 경우 모두에 적용될 수 있다.
도 13, 도 16 및 도 17에서 설명되지 않은 도면부호 340은 기판(S) 및 마스크(M) 각각에 형성된 마크(m1, m2)를 인식하기 위한 카메라를, 300은 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인 후 내부에 설치된 복수의 자석들(331)을 이용하여 마스크(M)를 기판(S)에 밀착시켜 지지하는 지지수단을, 332는 마스크(M)가 기판(S)에 밀착된 후 박막증착 등을 위하여 지지수단(300)을 회전시켜 회전모터를 가리킨다.
지지수단(300)은 마스크(M)가 밀착된 기판(S)의 이면을 지지하기 위한 구성요소로서 기판(S)을 지지한 상태로 함께 이동되는 캐리어 또는 진공챔버에 설치된 서셉터 등이 될 수 있다.
지지수단(300)은 도 21에 도시된 바와 같이 마스크(M)가 기판(S)으로 밀착될 때 기판(S)에 대한 과도한 충격을 방지하기 위하여 하나 이상의 댐핑부재(120)이 설치될 수 있다.
댐핑부재(120)는 고무 등의 신축성 있는 재질이 사용될 수 있다.
또한 지지수단(300)은 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 얼라인, 즉 정렬시 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 거리를 감지하기 위한 복수의 감지센서들(150)이 추가로 설치될 수 있다.
감지센서(150)는 거리를 측정하기 위한 초음파센서 등으로서 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 거리를 감지하여 장치의 제어부(도시하지 않음)가 기판(S) 및 마스크(M)의 접촉여부, 얼라인 가능한 거리를 가지는지 여부를 판단할 수 있도록 한다.
이러한 감지센서(150)는 장치의 제어부로 신호를 전달함에 있어서 무선통신으로 또는 별도로 설치된 신호전달부재(130) 등에 의하여 유선으로 장치의 제어부로 신호를 전달할 수 있다.
또한 감지센서(150)는 복수개의 지점에 설치되어 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 평행도를 계산하고 후술하는 평행도조절장치(미도시)에 의하여 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 평행도를 제어하는데 활용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)의 조합은 그 설치위치 및 결합구조에 따라서 다양한 실시예가 가능하다.
한편 본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명은 기판(S) 및 마스크(M)에 대한 신속한 얼라인 방법을 제공한다.
구체적으로, 얼라인 방법은 기판(S) 및 마스크(M)를 밀착시키는 밀착과정 및 기판(S) 및 마스크(M)에 대한 얼라인과정을 동시에 수행함을 특징으로 한다.
특히 얼라인 방법은 기판(S) 및 마스크(M)를 밀착시키는 밀착과정을 먼저 수행하고, 도 19에 도시된 바와 같이 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 상대거리가 미리 설정된 값(G)이 된 경우 밀착과정 및 얼라인과정을 동시에 수행함이 바람직하다.
여기서 챔버 등에는 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격을 측정하기 위한 거리센서(150)가 설치될 수 있다.
거리센서는 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격을 측정하기 위한 구성으로 초음파센서(150) 등 거리를 측정할 수 있는 센서이면 어떠한 구성도 가능하다.
상기와 같이, 밀착과정 및 얼라인과정을 동시에 수행하게 되면, 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격이 고정된 상태에서 얼라인과정을 수행하는 종래 기술에 비하여 공정수행시간을 최소화할 수 있다.
또한 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격이 고정된 상태에서 얼라인과정을 수행하는 종래 기술에 비하여, 얼라인과정 수행시 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격이 작아지는 상태에서 수행됨에 따라서 얼라인과정을 더욱 정확하게 수행할 수 있다.
또한 얼라인과정이 신속하고 정확하게 수행됨에 따라서 기판처리의 불량을 최소화할 수 있다.
상기와 같은 얼라인 방법은 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 위한 얼라인 구조와 무관하게 적용될 수 있음은 물론이다.
한편 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인과정을 수행함에 있어서, 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인과정 수행, 기판(S) 및 마스크(M)의 밀착 및 미리 설정된 허용오차범위(E1) 내의 정렬여부측정의 수행(도 20 참조), 정렬여부의 측정결과 오차가 허용오차범위(E1)보다 큰 경우 다시 분리 후, 얼라인과정 및 정렬여부측정을 다시 수행함이 일반적이다.
그러나 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인과정이 원활치 않은 경우 얼라인과정 및 정렬여부측정을 수회 수행함에 따라서 전체 공정수행시간을 증가시키는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 정렬여부측정시 측정된 오차가 허용오차범위(E1)보다 크지만 미리 설정된 보조허용오차범위(E2)보다 작은 경우 기판(S) 및 마스크(M)의 분리함 없이, 즉 기판(S) 및 마스크(M)가 밀착된 상태에서 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 수행하는 보조얼라인과정을 수행할 수 있다.
여기서 정렬여부측정시 측정된 오차가 보조허용오차범위(E2)보다 더 큰 경우에는 기판(S) 및 마스크(M)를 다시 분리한 후, 얼라인과정 및 정렬여부측정을 다시 수행함은 물론이다.
그리고 보조얼라인과정은 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 미세한 상대선형이동을 고려하여 미세선형이동을 구동할 수 있는 선형구동장치가 바람직하다.
특히 미세한 선형이동을 구동할 수 있는 선형구동장치는 앞서 설명한 피에조 액츄에이터와 같은 구성이 사용될 수 있다.
기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인과정이 완료되면 밀착된 상태의 기판(S) 및 마스크(M)는 영구자석 등에 의하여 척킹된다.
상기와 같이 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인과정을 수행하게 되면 측정결과에 따라서 기판(S) 및 마스크(M)가 밀착된 상태에서 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 수행됨에 따라서 얼라인과정을 더욱 신속하고 정확하게 수행할 수 있다.
또한 얼라인과정이 신속하고 정확하게 수행됨에 따라서 기판처리의 불량을 최소화할 수 있다.
상기와 같은 얼라인 방법은 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 위한 얼라인 구조와 무관하게 적용될 수 있음은 물론이다.
한편 상기와 같은 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인, 합착 등에 있어서 기판(S) 및 마스크(M)가 서로 평행을 유지될 필요가 있다.
이에 앞서 설명한 복수의 거리센서들(150)을 이용하여 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 평행도를 측정하고 평행도조절장치에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 각각 지지하는 기판지지부(320) 및 마스크지지부(310) 중 적어도 어느 하나를 상하로 이동시킴으로써 기판(S) 및 마스크(M)가 서로 평행한 상태를 유지하도록 할 수 있다.
평행도조절장치는 기판(S) 및 마스크(M)를 각각 지지하는 기판지지부(320) 및 마스크지지부(310) 중 적어도 어느 하나를 상하로 이동시키도록 구성됨으로써 기판(S) 및 마스크(M)가 서로 평행한 상태를 제어하게 된다.
구체적으로, 기판지지부(320) 및 마스크지지부(310)는 각각 기판(S) 및 마스크(M)의 수평상태에서 가장자리 중 복수의 지점들을 지지하는 복수의 지지부재들(321, 311)을 포함하고, 복수의 지점들 중 일부의 지지부재들(321, 311)의 상하이동 편차를 두어 기판(S) 및 마스크(M)가 서로 평행한 상태를 제어하게 된다.
상기와 같은 평행도조절장치에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)가 서로 평행한 상태를 유지하게 되면 기판(S) 및 마스크(M)의 정밀한 얼라인 및 안정적인 합착이 가능하게 된다.
특히 평행도조절장치는 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)와 조합되어 설치될 수 있으며 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)가 마스크지지부(310)에 설치되는 경우 간섭을 방지하기 위하여 기판지지부(320)에 설치될 수 있다.
그리고 평행도조절장치는 상하방향의 승강동작을 고려하여 진공챔버에 설치되는 스크류잭 등 상하방향 선형이동을 위한 구성이면 모두 가능하다.

Claims (8)

  1. 진공챔버,
    상기 진공챔버의 상측 또는 하측에 설치되어 기판의 표면에 박막이 증착되도록 가스를 공급하는 가스공급부,
    상기 가스공급부에 대하여 상대적으로 수평회전하도록 상기 진공챔버에 설치되고 그 회전중심을 따라서 원주방향으로 배치된 2개 이상의 직사각형 기판들을 지지하는 기판지지부를 포함하는 원자층 증착장치에 있어서,
    상기 가스분사부는 상기 기판의 회전방향을 따라서 배치되는 소스가스를 분사하는 하나 이상의 소스가스 분사부와, 플라즈마 상태의 반응가스를 분사하는 하나 이상의 반응가스 분사부을 포함하고,
    상기 분사부들 사이 중 적어도 하나에는 가스를 흡입하여 배기하는 배기부가 설치되며,
    상기 기판지지부에 지지되는 기판은 상기 가스공급부를 향하는 면에 하나 이상의 개구가 형성된 마스크가 밀착되며,
    상기 기판 및 마스크의 상대위치를 정렬하는 하나 이상의 얼라이너부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 얼라이너부는 상기 기판지지부에 지지되는 기판들의 수에 대응되어 설치된 것을 특징으로 원자층 증착장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 얼라이너부는, 기판(S) 표면에 박막증착공정을 수행하기 전에 마스크(M) 및 기판(S)을 얼라인하는 얼라이너부로서,
    기판(S) 및 마스크(M)의 제1상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 1차 얼라인하는 1차얼라인부(100)와,
    상기 1차얼라인부(100)에 의한 1차 얼라인 후 기판(S) 및 마스크(M)의 제2상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 2차 얼라인하는 2차얼라인부(200)를 포함하며,
    상기 제2상대이동의 이동스케일은 상기 제1상대이동의 이동스케일보다 작은 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 1차얼라인부(100) 및 상기 2차얼라인부(200)는
    마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 상기 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제1상대이동 및 제2상대이동을 수행하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 1차얼라인부(100) 및 상기 2차얼라인부(200)는
    기판(S)를 지지하는 기판지지부(320)에 결합되어 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제1상대이동 및 제2상대이동을 수행하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 2차얼라인부(100)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 상기 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제2상대이동을 수행하며,
    상기 1차얼라인부(220)는 기판(S)을 지지하는 기판지지부(310)에 결합되어 상기 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제1상대이동을 수행하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 1차얼라인부(100)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 상기 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제1상대이동을 수행하며,
    상기 2차얼라인부(220)는 기판(S)을 지지하는 기판지지부(310)에 결합되어 상기 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제2상대이동을 수행하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  8. 반송로봇이 설치된 하나 이상의 반송장치와,
    상기 반송장치에 결합되어 상기 반송로봇에 의하여 기판을 전달받는 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 한 항에 따른 복수의 원자층 증착장치들을 포함하는 원자층 증착시스템.
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