WO2021060843A1

WO2021060843A1 - 신틸레이터 증착을 위한 기판 고정 장치, 이를 포함하는 기판 증착 장치 및 이를 이용한 신틸레이터의 증착 방법

Info

Publication number: WO2021060843A1
Application number: PCT/KR2020/012896
Authority: WO
Inventors: 류인혁
Original assignee: 주식회사 뷰웍스
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2021-04-01
Also published as: US20220372613A1; CN114514336A; CN114514336B

Abstract

본 발명의 기판 고정 장치는, 적어도 하나의 증발원으로부터 증발된 증착 재료가 기판에 증착되도록 상기 기판을 고정하는 기판 고정 장치이다. 상기 기판 고정 장치는, 상기 기판에 열을 전달하는 기판 온도 조절부와, 상기 기판 온도 조절부의 일측면에 결합되고 상기 기판을 고정하는 기판 고정부를 포함하고, 상기 기판 고정부는 상기 기판의 전면이 상기 증발원 방향으로 노출되도록 상기 기판을 고정하며, 상기 기판 고정부와 상기 기판의 후면 사이에는 스페이스가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

신틸레이터 증착을 위한 기판 고정 장치, 이를 포함하는 기판 증착 장치 및 이를 이용한 신틸레이터의 증착 방법

본 발명은 신틸레이터 증착을 위한 기판 고정 장치, 이를 포함하는 기판 증착 장치 및 이를 이용한 신틸레이터의 증착 방법에 관한 것으로, 상세하게는 후면 냉각(back side cooling)을 적용한 기판 고정 장치, 이를 포함하는 기판 증착 장치 및 이를 이용한 신틸레이터의 증착 방법에 관한 것이다.

의료 화상 진단이나 비파괴 검사 등을 위한 방사선 촬영에 이용되는 장치로서, 조사된 X선을 전기적 신호로 직접 변환하여 영상신호로 검출하는 방식의 X선 디텍터와, 피사체를 통과한 방사선을 신틸레이터(Scintillator)에서 빛으로 변환하고 신틸레이터로부터 변환되어 방출된 빛을 수광 소자로 검출하는 간접 변환 방식의 평판 패널 디텍터(Flat panel detector, FPD) 등이 있다.

상기 신틸레이터에는, 신틸레이터로부터 방출된 빛을 X선 디텍터의 수광 소자로 효율적으로 전달하기 위해서 요오드화 세슘(Cesium Iodide), 요오드화 탈륨(Thallium Iodide) 등의 할로겐화 알칼리 금속 화합물의 주상 결정군이 넓게 이용되고 있다.

신틸레이터에 형성된 주상 결정군은 각각의 주상 결정간에 공극이 형성되며, 주상 결정과 기체의 굴절률의 차이에 의해 결정 내에서 빛이 전반사를 반복하며 방출된 빛이 X선 디텍터의 수광 소자로 도파되도록 할 수 있다.

신틸레이터의 증착 공정시에 신틸레이터 증착기의 일부는 진공 상태의 챔버 내에 수용될 수 있으며, 상기 챔버 내에서 신틸레이터 증착기에 고정된 기판 상에 증착 재료가 증착될 수 있다.

상기 신틸레이터의 증착 공정에서 증착 재료가 증착되는 기판의 후면과 상기 기판을 고정하는 기판 고정부 사이의 공간에 기체를 공급하고, 공급된 기체를 매개체로 하여 대류에 의해 기판에 전달되는 열을 조절하는 방식을 후면 냉각(Backside cooling)이라고 한다. 상기 후면 냉각은 증착 공정이 진행되는 기판의 전면에 영향을 주지 않으면서, 진공 상태의 챔버 내에서 기판에 전달되는 열의 정교한 온도제어가 가능한 것을 의미한다.

한편, 종래 기술에서 신틸레이터의 증착 공정을 위해 이용되는 신틸레이터 증착기에 구비된 히터(heater)의 온도를 제어하는 구성은 단순히 가열(heating) 기능만 있거나, 미세한 온도 제어가 불가능한 구성으로 되어 있다.

본 발명은 후면 냉각(Backside Cooling)을 적용하여 기판에 신틸레이터를 증착하는 기판 증착 장치 및 이를 이용한 신틸레이터의 증착 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 후면 냉각 적용시 기판으로 열을 전달하는 기판 온도 조절부의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 기판 고정 장치 및 이를 포함하는 기판 증착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 신틸레이터 증착 공정시 증착 재료가 증착되는 기판의 상대적 위치 및 방향 등을 용이하게 조절할 수 있는 기판 증착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 고정 장치는, 적어도 하나의 증발원으로부터 증발된 증착 재료가 기판에 증착되도록 상기 기판을 고정하는 기판 고정 장치로서, 상기 기판에 열을 전달하는 기판 온도 조절부 및 상기 기판 온도 조절부의 일측면에 결합되고, 상기 기판을 고정하는 기판 고정부를 포함하고, 상기 기판 고정부는 상기 기판의 전면이 상기 증발원 방향으로 노출되도록 상기 기판을 고정하며, 상기 기판 고정부와 상기 기판의 후면 사이에는 스페이스가 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기판 온도 조절부는 제 1 기판 온도 조절부와, 상기 제 1 기판 온도 조절부의 내부에 구비되고 오일 공급원으로부터 유입되는 오일이 순환되는 유로를 포함하는 오일 흐름부 및 상기 제 1 기판 온도 조절부의 일측면에 결합되는 제 2 기판 온도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 유로는 상기 오일이 유입되는 오일 유입 흐름 라인과, 상기 오일이 배출되는 오일 유출 흐름 라인을 포함하고, 상기 오일 유입 흐름 라인과 상기 오일 유출 흐름 라인은 교차식으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기판 고정부는 일측면에 상기 제 2 기판 온도 조절부가 결합되는 제 1 고정부와, 상기 제 1 고정부의 타측면에 결합되며, 상기 기판의 전면이 노출되도록 형성되는 제 2 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기판은 상기 제 1 고정부와 상기 제 2 고정부 사이에 고정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 1 고정부는 상기 제 1 고정부의 내주 둘레를 따라 형성되는 홈부와, 상기 홈부와 일정 간격 이격되어 상기 홈부의 내측에 구비되고, 상기 제 1 고정부의 내주 둘레를 따라 형성되어 적어도 하나의 실링부재가 수용되는 실링부재 수용부와, 상기 홈부와 상기 실링부재 수용부 사이에 형성되어 상기 제 1 고정부로의 상기 기판의 안착을 가이드하는 적어도 하나의 가이드 핀 및 상기 스페이스에 기체가 주입되도록 하는 기체 공급홀 및 상기 스페이스로부터 기체가 배출되도록 하는 기체 배출홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 실링부재는 상기 기판과 상기 제 1 고정부 사이의 간극을 밀폐하며, 상기 기판과 면 접촉되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기판에는 상기 기판의 외측 모서리 부분을 따라서 일정 면적의 엣지부가 설정되고, 상기 엣지부는 상기 제 2 고정부와 상기 실링부재 사이에 배치되어 상기 실링부재에 응력을 가하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 2 고정부는 상기 제 2 고정부의 내주면에 형성된 테두리부와, 상기 테두리부의 단부에 형성되는 마스크 영역을 포함하고, 상기 마스크 영역은 상기 테두리부의 하면에 대해서 상기 제 2 고정부의 중심부 방향으로 기울어지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 1 고정부와 상기 제 2 고정부의 무게 총합은 동일하게 유지되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기판 고정 장치는 상기 증발원을 내부에 구비하는 챔버 내에 일부가 수용된 자전부의 자전축에 결합되고, 상기 자전축의 회전에 따라 회전되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 증발원은 상기 챔버 내부의 하단에 구비되고, 상기 기판 고정 장치는 상기 증발원보다 상부에 위치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 증착 장치는, 적어도 하나의 증발원으로부터 증발된 증착 재료를 기판에 증착하는 기판 증착 장치로서, 상기 증발원을 내부에 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내에 일부가 수용되고, 공전축을 중심으로 회전되는 공전부와, 상기 공전부에 결합되고 상기 공전부의 회전에 따라 공전되는 복수의 자전부 및 기판 고정 장치를 포함하고, 상기 기판 고정 장치는 상기 자전부에 구비된 자전축에 결합되어 회전되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 챔버 및 상기 기판 고정 장치에 구비된 기판 고정부는 기체 유출입 제어부와 연결되고, 상기 기판 고정부와 상기 기판의 후면 사이에는 스페이스가 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기체 유출입 제어부는 상기 스페이스와 상기 챔버를 진공상태로 형성한 후, 증착 공정 진행시 상기 스페이스가 일정한 압력이 되도록 상기 스페이스에 기체의 압력을 조절하여 주입하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기체 유출입 제어부는 상기 스페이스에 일정한 펌핑 속도로 펌핑을 실시하는 펌프와, 상기 스페이스에 공급되는 기체를 수용하는 기체 공급원 및 상기 기체 공급원에 연결되고, 상기 스페이스에 공급되는 기체의 압력을 조절하는 압력 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 압력 컨트롤러는 상기 펌프가 일정한 펌핑 속도로 상기 스페이스에 펌핑을 하는 상태에서, 상기 스페이스의 압력 값을 판독하여 상기 스페이스에 공급되는 기체의 압력을 조절하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기체 유출입 제어부는 상기 챔버와 상기 스페이스 사이에 구비되는 제 1 밸브와, 상기 챔버와 상기 펌프 사이에 구비되는 제 2 밸브와, 상기 펌프와 상기 스페이스 사이에 구비되는 제 3 밸브 및 상기 스페이스와 상기 압력 컨트롤러 사이에 구비되는 제 4 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 스페이스와 상기 챔버를 진공상태로 형성할 때, 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브는 개방되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 증착 공정 진행시, 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브는 폐쇄되고 상기 제 3 밸브와 상기 제 4 밸브는 개방되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기체 공급원에 수용된 기체는 비활성 기체인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 공전부는 상기 자전부가 다수 결합되는 공전부 프레임을 포함하고, 상기 공전부 프레임의 중앙부에는 상기 공전축이 결합되며, 상기 공전부 프레임은 상기 공전축의 회전에 따라 회전되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 자전부는 틸팅축을 통해 상기 공전부 프레임에 결합되고, 상기 자전부는 상기 틸팅축을 중심으로 상기 공전부 프레임에 대해 개별적으로 축 회전되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 증착 장치를 이용한 증착 재료의 증착 방법은, 상기 기판 증착 장치에 구비된 기판 고정부에 기판을 고정하는 단계와, 스페이스와 챔버의 내부 공간을 연결하는 단계와, 상기 스페이스와 상기 챔버의 내부 공간을 진공 상태로 형성하는 단계와, 상기 스페이스와 상기 챔버의 내부 공간을 분리하는 단계와, 상기 스페이스에 기체를 공급하는 단계와, 상기 기판 고정부에 결합된 기판 온도 조절부의 온도를 제어하여 상기 기판을 가열하는 단계 및 복수의 증발원으로부터 증발되는 상기 증착 재료를 상기 기판에 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 스페이스와 상기 챔버의 내부 공간을 분리한 상태에서, 일정한 펌핑 속도로 상기 스페이스에 펌핑을 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 스페이스에 기체를 공급하는 단계에서, 상기 스페이스의 압력 값을 판독하여 상기 스페이스에 공급되는 기체의 압력을 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 기체 유출입 제어부를 이용하여 챔버 내부와 스페이스를 분리된 상태로 만든 후 일정 펌핑 속도로 스페이스에 펌핑을 하면서 스페이스에 기체를 주입하므로, 신틸레이터 증착 공정 중 스페이스에 공급되는 기체의 압력을 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 기체 유출입 제어부를 이용하여 챔버 내부와 스페이스를 연결한 상태에서 챔버와 스페이스를 진공 상태로 형성하므로 스페이스와 챔버 내부 사이의 압력차에 따른 기판의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 실링부재가 기판과 면 접촉됨으로써 기판 고정부로부터 기판의 탈착이 용이하게 되며, 기판의 절곡으로 인해 발생되는 기판의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 오일을 열전달 매개체로 이용하므로 기판으로 열을 전달하는 기판 온도 조절부의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 공전부에 결합된 복수의 자전부가 구성되는 기판 증착 장치의 경우, 공전부의 공전, 자전부의 틸팅 및 자전 등을 통해 증발원에 대한 기판의 상대적 위치 및 방향 등을 용이하게 조절할 수 있어 증착효율을 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 증착 장치의 개념도를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 증착 장치의 개념도를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 기판 증착 장치에 구비된 기판 온도 조절부를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 기판 온도 조절부에 구비된 유로를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 기판 증착 장치에 구비된 기판 고정부의 전체적인 형상을 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 기판 고정부의 측단면도이다.

도 7은 본 발명의 기판 고정부 중 제 1 고정부를 나타낸 도면이다.

도 8은 도 6의 B부분 확대도이다.

도 9는 본 발명의 기판에 형성되는 엣지부를 나타낸 도면이다.

도 10은 본 발명의 제 1 고정부와 기판 사이에 형성되는 스페이스를 나타낸 도면이다(도 6의 C부분 확대도).

도 11은 본 발명의 기판 고정부 중 제 2 고정부의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다(도 6의 D부분 확대도).

도 12는 본 발명의 기판 증착 장치에 구비되는 기체 유출입 제어부 구성을 나타낸 도면이다.

도 13은 본 발명의 기판 증착 장치를 이용한 증착 재료의 증착 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 증착 장치(100)의 개념도를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 증착 장치(100)는, 내부에 밀폐 공간을 형성하는 챔버(10)와, 자전 모터(미도시)와 연결되어 자전 모터로부터의 동력 전달에 따라 회전가능한 자전부(20)와, 상기 자전부(20)에 결합되어 회전되고 기판(2)에 열을 전달하는 기판 온도 조절부(40) 및 상기 기판 온도 조절부(40)의 일측면에 결합되어 기판 온도 조절부(40)와 함께 회전되고 기판(2)을 고정하는 기판 고정부(50)를 포함한다. 이 때, 자전 모터는 챔버(10)의 외부에 배치될 수 있다.

이하, 본 발명에서는 상기 기판 온도 조절부(40) 및 기판 고정부(50)를 포함하는 구성을 "기판 고정 장치"라고 정의한다.

도 1에 도시되지는 않았으나, 챔버(10) 및 기판 고정부(50)에는 후술되는 기체 유출입 제어부가 연결되어 챔버(10)의 내부 및 기판 고정부(50)와 기판(2)의 후면 사이를 진공으로 만들거나 기판 고정부(50)와 기판(2)의 후면 사이를 일정한 압력으로 유지할 수 있다. 상기 기체 유출입 제어부는 챔버(10)의 측벽 또는 상부벽에 형성되는 배기구(미도시)에 연결될 수 있다.

자전부(20)는 전술한 자전 모터와 연결되어 자전 모터로부터의 동력 전달에 따라 회전 가능한 자전축(22)을 포함한다. 상기 자전축(22)은 챔버(10)의 상부벽을 관통하여 챔버(10) 내에 일부가 수용될 수 있다. 일례로서, 자전축(22)은 원통 형태로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe) 또는 기타 금속 합금 등으로 형성될 수 있다.

이 때, 자전축(22)의 일단에는 기판 온도 조절부(40)가 결합되고, 기판 온도 조절부(40)의 일측면에는 기판 고정부(50)가 결합되며, 기판 온도 조절부(40)와 기판 고정부(50)는 자전축(22)의 회전과 함께 회전될 수 있다.

또한, 자전부(20)는 자전축(22)의 상부에 형성되는 로터리 조인트(rotaty joint, 21)와, 챔버(10)의 외부면에 밀착되도록 배치되고, 자전축(22)을 둘러싸도록 형성되는 실링부(23)를 더 포함한다.

상기 로터리 조인트(21)는, 오일 공급원(미도시) 및 후술되는 기체 공급원과 연결될 수 있다. 또한, 로터리 조인트(21)에는 열교환기(H)가 연결되어 기판 온도 조절부(40) 내부를 순환하는 오일과의 열교환이 이루어지도록 할 수 있다.

로터리 조인트(21)는 오일 유입구(Oinlet), 오일 유출구(Ooutlet), 기체 유입구(Ainlet) 및 기체 유출구(Aoutlet)를 포함한다.

상기 오일 유입구(Oinlet) 및 오일 유출구(Ooutlet)는 오일 공급원과 연결되고, 기체 유입구(Ainlet) 및 기체 유출구(Aoutlet)는 기체 공급원과 연결될 수 있다.

이 때 로터리 조인트(21)는, 로터리 조인트(21)와 자전축(22) 간의 조립공차 발생으로 인한 자전축(22)의 수명 단축을 방지할 수 있도록 자전축(22)에 결합되는 로터리 조인트(21)의 브라켓(미도시)이 자전축(22)에 정합되도록 형성되는 것이 바람직하다.

자전축(22) 내부에는 상기 오일 유입구(Oinlet), 오일 유출구(Ooutlet)와 각각 연결되는 오일 유입 경로(24)와 오일 배출 경로(25)가 형성될 수 있다. 또한, 자전축(22) 내부에는 상기 기체 유입구(Ainlet), 기체 유출구(Aoutlet)와 각각 연결되는 기체 유입 경로(26)와 기체 배출 경로(27)가 형성될 수 있다.

오일 공급원로부터 오일 유입구(Oinlet)를 통해 공급되는 오일은 오일 유입 경로(24)를 거쳐 기판 온도 조절부(40) 내부로 유입될 수 있고, 기판 온도 조절부(40) 내부를 순환한 오일은 기판 온도 조절부(40)로부터 오일 배출 경로(25)를 거쳐 오일 유출구(Ooutlet)를 통해 다시 오일 공급원으로 복귀될 수 있다.

기체 공급원으로부터 기체 유입구(Ainlet)를 통해 공급되는 기체는 기체 유입 경로(26)를 거쳐 기판 고정부(50) 내부로 유입될 수 있고, 기판 고정부(50)로부터 기체 배출 경로(27)를 거쳐 기체 유출구(Aoutlet)를 통해 기판 증착 장치(10)의 외부로 배출될 수 있다.

이 때, 오일 유입 경로(24), 오일 배출 경로(25)가 자전축(22) 내부를 통과하여 후술되는 기판 온도 조절부(40) 내부에 구비된 유로에 오일을 안정적으로 공급해주고 유로로부터 오일을 배출할 수 있도록, 오일 유입 경로(24)와 유로의 오일 유입홀의 직경 및 오일 배출 경로(25)와 유로의 오일 유출홀의 직경은 각각 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 기체 유입 경로(26)와 기체 배출 경로(27)가 자전축(22) 내부 및 기판 온도 조절부(40)를 통과하여 후술되는 기판 고정부(50) 내부에 안정적으로 기체를 공급해주고 기판 고정부(50) 내부로부터 기체를 배출할 수 있도록, 기체 유입 경로(26)와 기판 고정부(50)에 구비된 기체 공급홀, 기체 배출 경로(27)와 기판 고정부(50)에 구비된 기체 배출홀의 직경은 각각 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

한편 도시되지는 않았으나, 본 발명에서 오일 유입 경로(24), 오일 배출 경로(25), 기체 유입 경로(26) 및 기체 배출 경로(27)는 신틸레이터 증착 과정에서 각각의 경로 내의 열이 외부로 방출되지 않도록 단열재(미도시) 등이 각각의 경로를 둘러싸도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 각각의 경로는 상호 이격되어 형성되는 것이 바람직하다.

실링부(23)는 유동성이 있는 자성 유체(ferrofluid)로 형성될 수 있다. 이 때, 실링부(23)는 기판 온도 조절부(40)로부터 증착 챔버(20) 외부에 위치한 자전축(22) 부분에 전도되는 열을 냉각시킬 수 있다.

본 발명에서 자전축(22)의 냉각 방식의 경우 PCW(Purified cooling water) 방식이 사용될 수 있다. 또한, 증착 공정 진행시 실링부(23)는 진공 상태를 유지하는 챔버(10)와 외부 대기의 경계, 상세하게는 챔버(10)의 외부면에 밀착되도록 배치되고 자전축(22)을 둘러싸도록 형성되어 자전축(22)과 챔버(10)의 틈 사이로 챔버(10) 내에 기체가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 증착 공정 진행시 챔버(10) 내부의 진공 상태가 유지될 수 있다.

또한, 기판 온도 조절부(40)는 전술한 바와 같이 자전축(22)에 직접적으로 결합되는 구성으로서, 기판 온도 조절부(40)에서 발생되는 열이 자전축(22)에 전도될 수 있다.

이 경우 자전축(22)과 기판 온도 조절부(40)의 재질을 상이하게 적용하게 되면 자전축(22)과 기판 온도 조절부(40)의 열 팽창 계수 등이 상이하여 자전축(22)이 파손될 수 있다. 따라서 자전축(22)과 기판 온도 조절부(40)는 동일한 재질로 적용하는 것이 바람직하다.

도 1을 참조하여 설명한 기판 증착 장치(100)는 단일 자전축(22)으로 이루어진 자전부(20)를 구비하고, 자전부(20)의 일부가 챔버(10) 내에 수용되도록 할 수 있다.

도 1에 나타낸 기판 증착 장치(100)에서는 자전축(22)의 일단에 결합되는 기판 온도 조절부(40) 및 기판 온도 조절부(40)의 일측면에 결합되는 기판 고정부(50)가 챔버(10) 내에 수용되도록 하고, 자전축(22)의 회전에 따라 기판 온도 조절부(40) 및 기판 고정부(50)가 회전되도록 할 수 있다.

이 때, 기판 온도 조절부(40)는 도 2에 도시된 바와 같이 자전축(22)의 일단에 결합되는 제 1 기판 온도 조절부(41)와 제 1 기판 온도 조절부(41)의 일측면(제 1 기판 온도 조절부(41)가 자전축(22)과 결합되는 면과 반대되는 면)에 결합되는 제 2 기판 온도 조절부(43)를 포함하며, 전술한 유로는 제 1 기판 온도 조절부(41)의 내부에 구비될 수 있다.

또한, 기판 고정부(50)는 일측면에 제 2 기판 온도 조절부(43)가 결합되는 제 1 고정부(52)와, 제 1 고정부(52)의 타측면에 결합되는 제 2 고정부(54)를 포함하고, 기판(2)은 제 1 고정부(52)와 제 2 고정부(54) 사이에 고정될 수 있다. 일례로서, 상기 기판(2)은 유리 패널(glass panel)일 수 있다.

챔버(10) 내부의 하단에는 적어도 하나의 증발원(1)이 구비될 수 있으며, 기판 고정부(50)에 고정된 기판(2)은 기판(2)의 전면이 증발원(1) 방향으로 노출되어 증발원(1)과 마주보도록 배치될 수 있다.

이 때, 기판 온도 조절부(40) 및 기판 고정부(50)를 포함하는 "기판 고정 장치"는 증발원(1)보다 상부에 위치될 수 있다.

이에 따라 증착 재료는 챔버(10) 내부의 하단에 구비된 증발원(1)으로부터 증발되어 증발원(1)보다 상부에 위치된 기판(2) 방향으로 공급될 수 있다. 일례로서, 증착 재료는 요오드화 세슘(Cesium Iodide), 요오드화 탈륨(Thallium Iodide) 등의 할로겐화 알칼리 금속 화합물일 수 있다.

기판 증착 장치(100)를 통한 기판(2)으로의 신틸레이터 증착 공정 진행시, 챔버(10)는 진공상태로 유지되며, 자전축(22)이 회전되면서 증발원(1)으로부터 증발된 증착 재료가 기판(2)에 균일하게 증착될 수 있다. 이 때, 증착 재료는 기판(2)의 전면에 증착될 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 증착 장치(200)의 개념도를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 전술한 도 1의 기판 증착 장치(100)와 달리 본 실시예의 기판 증착 장치(200)에서는 하나의 공전부(130)에 자전부(120)가 복수 개 결합되도록 구성될 수 있다. 따라서, 복수의 자전부(120)에는 기판 온도 조절부(40)와 기판 고정부(50)가 각각 결합될 수 있고, 각각의 기판 고정부(50) 마다 기판(2)이 고정될 수 있다.

기판 증착 장치(200)는 내부에 밀폐 공간을 형성하는 챔버(10)와, 공전 모터(미도시)와 연결되어 공전 모터로부터의 동력 전달에 따라 회전가능한 공전부(130)와, 공전부(130)에 결합되고 공전부(130)의 회전에 따라 공전되는 복수의 자전부(120)를 포함한다. 이 때, 챔버(10) 내부의 하단에 증발원(1)이 구비되는 점은 도 1에 도시된 챔버(10)와 동일하다.

공전부(130)는 공전부 프레임(131) 및 공전부 프레임(131)의 중앙부에 형성되는 공전축(133)을 포함하며, 공전부 프레임(131)에는 복수의 자전부(120)를 수용할 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 본 발명에서, 자전부(120)는 틸팅축(122)을 통해 공전부 프레임(131)에 결합될 수 있다.

공전축(133)은 챔버(10)의 상부벽을 관통하여 챔버(10) 내에 일부가 수용될 수 있다. 일례로서, 공전축(133)은 원통 형태로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe) 또는 기타 금속 합금 등으로 형성될 수 있다. 또한, 공전부 프레임(131)은 챔버(10)의 내부에 위치될 수 있고, 공전부 프레임(131)에 결합된 복수의 자전부(120) 또한 챔버(10)의 내부에 위치될 수 있다.

도 1에 도시된 기판 증착 장치(100)와 마찬가지로 도 2에 도시된 기판 증착 장치(200)의 챔버(10) 및 기판 고정부(50)에도 후술되는 기체 유출입 제어부가 연결될 수 있으며, 이와 관련된 구성은 도 1에 도시된 기판 증착 장치(100)와 동일할 수 있다.

또한, 공전부(130)는 공전축(133)의 상부에 형성되는 로터리 조인트(132)와, 챔버(10)의 외부면에 밀착되도록 배치되고, 공전축(133)을 둘러싸도록 형성되는 실링부(134)를 더 포함한다.

상기 로터리 조인트(132)는, 오일 공급원(미도시) 및 후술되는 기체 공급원과 연결될 수 있다. 로터리 조인트(132)에는 열교환기(H)가 연결되어 각각의 자전부(120)에 결합되는 기판 온도 조절부(40) 내부를 순환하는 오일과의 열교환이 이루어지도록 할 수 있다. 이 때, 로터리 조인트(132)는 공전축(133)의 상부에 형성되는 점을 제외하고 도 1에 도시된 로터리 조인트(21)와 동일할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 공전축(133) 내부에는 공전축(133) 내부를 관통하고 로터리 조인트(132)의 오일 유입구(Oinlet), 오일 유출구(Ooutlet), 기체 유입구(Ainlet) 및 기체 유출구(Aoutlet)와 각각 연결되는 오일 유입 경로(136), 오일 배출 경로(137), 기체 유입 경로(138) 및 기체 배출 경로(139)가 형성될 수 있다. 이 때, 로터리 조인트(132)의 오일 유입구(Oinlet) 및 오일 유출구(Ooutlet)는 오일 공급원과 연결되고, 로터리 조인트(132)의 기체 유입구(Ainlet) 및 기체 유출구(Aoutlet)는 기체 공급원과 연결될 수 있다.

상기 오일 유입 경로(136), 오일 배출 경로(137), 기체 유입 경로(138) 및 기체 배출 경로(139)는 복수의 자전부(120)로 분기되어 연결되는 점을 제외하고 도 1에 도시된 오일 유입 경로(24), 오일 배출 경로(25), 기체 유입 경로(26) 및 기체 배출 경로(27)의 구성과 동일할 수 있다. 또한, 실링부(134) 구성도 도 1에 도시된 실링부(23) 구성과 동일할 수 있다.

본 발명의 기판 증착 장치(200)에서, 공전부 프레임(131)은 공전축(133)의 회전에 따라 회전되면서 공전부 프레임(131)에 결합된 복수의 자전부(120)를 공전축(133)을 중심으로 회전(공전)시킬 수 있다.

또한, 자전부(120)는 틸팅 모터(미도시)와 연결되어 틸팅축(122)을 중심으로 공전부 프레임(131)에 대해 개별적으로 축 회전될 수 있고, 자전 모터(미도시)와 연결되어 자전축(124)을 중심으로 기판 온도 조절부(40)와 기판 고정부(50)를 회전(자전)시킬 수 있다. 이 때, 자전 모터는 자전부(120)의 내부에 배치될 수 있으며, 틸팅 모터는 공전부 프레임(131) 또는 자전부(120)의 내부에 배치될 수 있다.

자전부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 자전부 본체(121)와 자전축(124)을 기준으로 자전축(124)의 상부에 형성되는 로터리 조인트(123)와, 자전부 본체(121)의 내부면에 밀착되도록 배치되고 자전축(124)을 둘러싸도록 형성되는 실링부(125)를 더 포함한다.

자전부 본체(121)는 대기압 박스(ATM box)의 일종으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 틸팅축(122)을 통해 공전부 프레임(131)에 연결될 수 있고, 틸팅축(122)을 중심으로 공전부 프레임(131)에 대해 개별적으로 축 회전될 수 있다.

이 때, 도 2에 도시된 로터리 조인트(123)의 구성은 도 1에 도시된 로터리 조인트(21)의 구성과 동일하며, 로터리 조인트(123)에는 전술한 오일 유입 경로(136), 오일 배출 경로(137), 기체 유입 경로(138) 및 기체 배출 경로(139)가 분기되어 각각 연결될 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 자전축(124) 및 실링부(125)의 형상 및 재질은 도 1에 도시된 자전축(22) 및 실링부(23)와 동일할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 기판 증착 장치(200)와 같이 자전부(120)를 복수로 구성하는 경우 로터리 조인트(123)를 각각의 자전부(120) 마다 형성하는 것이 바람직하다.

이 때, 로터리 조인트(123)의 경우 그 특성상 자전축(124)의 회전시 발생되는 마찰에 의해 파티클이 발생할 수 있다. 따라서 도 2에 도시된 로터리 조인트(123)는 진공상태의 챔버(10) 내에서는 사용할 수 없으므로, 로터리 조인트(123)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 대기압과 동일한 압력이 유지되는 자전부 본체(121) 내에 위치되는 것이 바람직하다.

또한, 도시되지는 않았으나 도 2에 도시된 기판 증착 장치(200)에서는 로터리 조인트(123)가 도 1에 도시된 로터리 조인트(21)와 마찬가지로 오일 유입구, 오일 유출구, 기체 유입구 및 기체 유출구를 포함한다.

로터리 조인트(123)의 오일 유입구, 오일 유출구는 각각 오일 유입 경로(136) 및 오일 배출 경로(137)와 연결되고, 로터리 조인트(123)의 기체 유입구 및 기체 유출구는 각각 기체 유입 경로(138) 및 기체 배출 경로(139)와 연결될 수 있다.

이 때, 도 2에 도시되지는 않았으나 자전축(124) 내부에는 로터리 조인트(123)의 오일 유입구 및 오일 유출구와 각각 연결되는 오일 유입 경로와 오일 배출 경로가 형성될 수 있다. 또한, 자전축(124) 내부에는 로터리 조인트(123)의 기체 유입구 및 기체 유출구와 각각 연결되는 기체 유입 경로와 기체 배출 경로가 형성될 수 있다.

상기 기판 증착 장치(200)의 자전축(124) 내부에 형성된 오일 유입 경로, 오일 배출 경로, 기체 유입 경로 및 기체 배출 경로는 각각 공전축(133) 내부를 통과한 오일 유입 경로(136), 오일 배출 경로(137), 기체 유입 경로(138) 및 기체 배출 경로(139)와 연결된다는 점을 제외하고 도 1에 도시된 오일 유입 경로(24), 오일 배출 경로(25), 기체 유입 경로(26) 및 기체 배출 경로(27)의 구성과 동일할 수 있다.

예를 들어, 도 2에 도시된 기판 증착 장치(200)에서는 자전축(124) 내부에 형성된 오일 유입 경로, 오일 배출 경로를 통해 자전축(124)의 일단에 결합되는 기판 온도 조절부(40)의 내부에 구비된 유로에 오일이 공급되고, 유로에서 오일이 순환된 후 및 유로로부터 오일이 배출되도록 할 수 있다.

또한, 자전축(124) 내부에 형성된 기체 유입 경로, 기체 배출 경로를 통해 기판 온도 조절부(40)의 일측면에 결합되는 기판 고정부(50) 내부에 기체가 공급되고, 기판 고정부(50) 내부로부터 기체가 배출되도록 할 수 있다.

도 2를 참조하여 설명한 기판 증착 장치(200)는 공전축(133)을 구비하는 공전부(130)를 포함하며, 공전부(130)에 결합된 복수의 자전부(120)가 챔버(10) 내에 수용되도록 할 수 있다.

도 2에 도시된 기판 증착 장치(200)에서는, 공전부 프레임(131)의 중앙부에 형성된 공전축(133)이 회전(공전)하게 되면, 공전부 프레임(131)이 공전축(133)의 회전에 따라 회전되면서 공전축(133)에 결합된 복수의 자전부(120)들이 공전축(133)을 중심으로 회전(공전)할 수 있다.

이에 따라, 자전부(120)가 복수로 구비된 기판 증착 장치(200)에서는 한번의 증착 공정으로 각각의 기판 고정부(50)에 고정된 복수의 기판(2)에 증착 재료의 증착을 실시할 수 있어 복수의 기판(2)에 증착이 가능하다.

또한, 기판 증착 장치(200)에서는 복수의 자전부(120)가 틸팅축(122)을 중심으로 공전부 프레임(131)에 대해 개별적으로 축 회전될 수 있으므로, 도 2에 도시된 바와 같이 기판 고정부(50)에 고정된 기판(2)이 증발원(1)과 마주보도록 배치되지 않고 기울어진 형태로 배치되는 것도 가능하다.

따라서, 기판 증착 장치(200)에서는 공전부(130)의 공전, 자전부(120)의 틸팅 및 자전 등을 통해 증발원(1)에 대한 기판의 상대적 위치 및 방향 등을 용이하게 조절할 수 있어 증착효율을 극대화할 수 있다.

도 2에 도시된 기판 증착 장치(200)에 구비된 기판 온도 조절부(40) 및 기판 고정부(50)는 도 1에 도시된 기판 온도 조절부(40) 및 기판 고정부(50)와 동일한 구성일 수 있다.

한편 도 2에 도시된 기판 증착 장치(200)에서는 외부의 오일 공급원으로부터 각각의 기판 온도 조절부(40)에 개별적으로 오일 유출입 경로를 구성하지 않으면서도 각각의 기판 온도 조절부(40)의 온도를 균일하게 제어할 수 있도록 공전부 프레임(131) 내부에 오일 탱크(미도시)를 배치할 수도 있다. 일례로서, 오일 탱크는 공전부 프레임(131)의 내부에서 공전축(133)의 하부에 배치될 수 있다.

상기 오일 탱크는 전술한 오일 유입 경로(136)와 연결되어 외부의 오일 공급원으로부터 오일을 공급받고, 오일 배출 경로(137)와 연결되어 각각의 자전부(120)에 결합된 기판 온도 조절부(40)로부터 배출된 오일을 오일 공급원으로 배출할 수 있다.

이 때, 오일 유입 경로(136) 및 오일 배출 경로(137)는 오일 탱크에서 분기되어 자전부(120)에 각각 연결될 수 있다.

오일 탱크는 열교환기(H)에서 전달되는 열의 댐퍼(damper) 기능을 할 수 있다. 또한, 오일 탱크는 외부의 오일 공급원으로부터 공급된 오일을 오일 탱크 내로 수집하며, 오일 탱크로부터 각각의 기판 온도 조절부(40)로 분기되어 공급되는 오일의 분기 출발점이 될 수 있다.

이에 따라 도 2에 도시된 기판 증착 장치(200)에서는 오일 탱크를 구성하는 경우, 오일 탱크로부터 각각의 기판 온도 조절부(40)로 연결되는 오일 유입 경로(136) 및 오일 배출 경로(137)의 분기 경로의 조건을 모두 동일하게 설정하여 줌으로써 신틸레이터 증착 과정에서 각각의 기판 온도 조절부(40)의 온도를 균일하게 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명의 기판 증착 장치(100, 200)에 구비된 기판 온도 조절부(40)를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 기판 온도 조절부(40)에 구비된 유로(422)를 나타낸 도면이다. 여기서 도 3(a)는 기판 온도 조절부(40)의 전체적인 형상을 나타낸 도면이고, 도 3(b)는 오일 흐름부(42)의 사시도이며, 도 3(c)는 기판 온도 조절부(40)의 구성 중 제 1 기판 온도 조절부(41)를 나타낸 도면이다.

도 3(a)를 참조하면 기판 온도 조절부(40)는 자전축(22, 124)에 결합되는 제 1 기판 온도 조절부(41)와 제 1 기판 온도 조절부(41)의 타측면에 결합되는 제 2 기판 온도 조절부(43)를 포함하며, 제 1 기판 온도 조절부(41) 내부에는 도 3(b)에 도시된 오일 흐름부(42)가 구비될 수 있다.

전술한 기판 고정부(50)는 기판 온도 조절부(40)의 일측면에 결합될 수 있다. 본 발명에서 기판 온도 조절부(40)는 기판 고정부(50) 및 기판 고정부(50)에 고정된 기판(2)에 열을 전달해 줄 수 있다.

제 1 기판 온도 조절부(41)와 제 2 기판 온도 조절부(43)는 동일한 재질로 구성될 수 있다. 상세하게는 제 1 기판 온도 조절부(41)와 제 2 기판 온도 조절부(43)의 제조시 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 금속 재질이 사용될 수 있으며, 제 1 기판 온도 조절부(41)와 제 2 기판 온도 조절부(43)의 재질을 동일하게 구성하여 제 1 기판 온도 조절부(41)와 제 2 기판 온도 조절부(43)의 비열, 온도 변형률 등을 동일하게 할 수 있다.

상기와 같은 구성을 통해, 제 1 기판 온도 조절부(41)와 제 2 기판 온도 조절부(43) 사이에 발생되는 열적 부정합에 따라 기판 온도 조절부(40) 전체의 변형이 발생하여 기판 고정부(50)에 고정된 기판(2)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 3(b)에 도시된 오일 흐름부(42)는 제 1 기판 온도 조절부(41)의 내부에 구비되며, 제 1 기판 온도 조절부(41)와의 결합이 용접으로 이루어질 수 있다.

오일 흐름부(42)는 오일 공급원으로부터 유입되는 오일이 순환되는 유로(422)를 포함한다.

도 3(b) 및 도 4를 참조하면, 유로(422)는 전술한 오일 유입 경로(24)와 연결되는 오일 유입홀(4222)과, 오일 유입홀(4222)을 통해 오일이 유로(422) 내로 유입되어 유로(422) 내에서 순환되도록 하는 오일 유입 흐름 라인(4224)과, 전술한 오일 배출 경로(25)와 연결되는 오일 유출홀(4226) 및 유로(422) 내에서 순환된 오일이 오일 배출홀(4226)을 통해 배출되도록 하는 오일 유출 흐름 라인(4228)을 포함한다.

유로(422)는 오일 공급원으로부터 공급되는 오일을 유로(422) 내에서 순환시키면서 기판(2)으로의 증착 재료의 증착이 진행되는 동안 기판 고정부(50)에 고정된 기판(2)에 열을 전달해줄 수 있다. 이 때, 유로(422)로부터 기판 고정부(50)로 열이 전달되는 방식은 복사, 대류, 전도 등이 가능할 수 있다.

전술한 바와 같이 오일 유입 경로(24)와 유로(422)의 오일 유입홀(4222)의 직경 및 오일 배출 경로(25)와 유로(422)의 오일 유출홀(4226)의 직경은 각각 동일하게 형성될 수 있다.

유로(422) 내에서 순환되는 오일의 온도는 30℃~ 200℃일 수 있으며, 유로(422)는 오일이 유로(422) 이외의 부분으로 누출되는 것을 최대한 방지하도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 오일을 기판(2)으로의 열전달 매개체로 사용하며, 오일은 연속적인 온도 변화를 줄 수 있어 신틸레이터 증착 공정을 안정적으로 진행할 수 있으며, 비열이 좋아 열전달 효율이 우수하므로 가열 뿐만 아니라 냉각도 가능하며 온도 전달 폭도 넓게 할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 오일을 열전달 매개체로 이용하므로 기판(2)으로 열을 전달하는 기판 온도 조절부(40)의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.

유로(422)는 도 4에 도시된 바와 같이 각각의 오일 유입 흐름 라인(4224) 및 오일 유출 흐름 라인(4228)의 모서리 부분을 완만하게 형성하여 모서리 부분에서 오일이 순환할 때 발생할 수 있는 와류를 감소시킬 수 있다.

한편, 효율적인 신틸레이터 증착을 위해서는 유로(422) 내의 온도 균일도(temperature uniformity)의 편차는 가능한 낮게 유지되는 것이 바람직하다. 유로(422) 내에서 오일 온도가 변화되는 가장 큰 요인은 오일 유입 흐름 라인(4224)에서의 온도가 오일 유출 흐름 라인(4228)에서의 온도보다 높기 때문이다.

따라서 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이 유로(422) 전체의 온도 균일도를 유지하기 위해서 유로(422)의 오일 유입 흐름 라인(4224)과 오일 유출 흐름 라인(4228)이 교차식으로 배치되도록 형성하는 것이 바람직하다.

이 때, 오일 유입 흐름 라인(4224)과 오일 유출 흐름 라인(4228)의 교차 폭이 촘촘하게 형성될수록 유로(422) 전체의 온도 균일도는 좋아질 수 있다.

한편, 오일 유입 흐름 라인(4224)과 오일 유출 흐름 라인(4228)의 교차 폭이 촘촘하게 형성될수록 열교환기(H)에 의한 유로(422) 내의 온도 변화율은 감소하게 될 수 있으므로, 상기 오일 유입 흐름 라인(4224)과 오일 유출 흐름 라인(4228)의 교차 폭은 신틸레이터 증착 공정에 필요한 온도 변화율을 확보하는 범위 내에서 구성되는 것이 바람직하다.

도 3(c)를 참조하면, 제 1 기판 온도 조절부(41)는 중앙부에 오일 유입 경로(24)가 통과되는 유입 오일 통과홀(412) 및 오일 배출 경로(25)가 통과되는 유출 오일 통과홀(414)을 포함한다.

오일 유입 경로(24)는 유입 오일 통과홀(412)을 통과하여 오일 유입홀(4222)에 연결될 수 있고, 오일 배출 경로(25)는 유출 오일 통과홀(414)을 통과하여 오일 유출홀(4226)에 연결될 수 있다.

이 때, 유입 오일 통과홀(412) 및 유출 오일 통과홀(414)에는 오일이 유출되지 않도록 실링(미도시)이 구비될 수 있다. 또한, 오일 유입 경로(24)와 유입 오일 통과홀(412)의 직경 및 오일 배출 경로(25)와 유출 오일 통과홀(414)의 직경은 각각 동일하게 형성될 수 있다.

도 3(b), 도 3(c) 및 도 4를 참조하면, 제 1 기판 온도 조절부(41)는 중앙부에 기체 유입 경로(26)가 통과되는 유입 기체 통과홀(416) 및 기체 배출 경로(27)가 통과되는 유출 기체 통과홀(418)을 더 포함한다.

또한, 오일 흐름부(42)는 중앙부에 기체 유입 경로(26)가 통과되는 유입 기체 통과홀(424) 및 기체 배출 경로(27)가 통과되는 유출 기체 통과홀(426)을 더 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 기체 유입 경로(26)는 제 1 기판 온도 조절부(41)에 구비된 유입 기체 통과홀(416) 및 오일 흐름부(42)에 구비된 유입 기체 통과홀(424)을 통과하여 후술되는 기판 고정부(50)에 구비된 기체 공급홀(524)에 연결되며, 기체 배출 경로(27)는 제 1 기판 온도 조절부(41)에 구비된 유출 기체 통과홀(418) 및 오일 흐름부(42)에 구비된 유출 기체 통과홀(426)을 통과하여 후술되는 기판 고정부(50)에 구비된 기체 배출홀(525)에 연결될 수 있다.

이 때, 기체 유입 경로(26)와 제 1 기판 온도 조절부(41)에 구비된 유입 기체 통과홀(416) 및 오일 흐름부(42)에 구비된 유입 기체 통과홀(424)의 직경은 동일하게 형성될 수 있고, 기체 배출 경로(27)와 제 1 기판 온도 조절부(41)에 구비된 유출 기체 통과홀(418) 및 오일 흐름부(42)에 구비된 유출 기체 통과홀(426)의 직경은 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 제 1 기판 온도 조절부(41)에 구비된 유입 기체 통과홀(416), 오일 흐름부(42)에 구비된 유입 기체 통과홀(424), 제 1 기판 온도 조절부(41)에 구비된 유출 기체 통과홀(418) 및 오일 흐름부(42)에 구비된 유출 기체 통과홀(426)에는 오일이 유입되지 않도록 실링(미도시)이 구비될 수 있다.

도시되지는 않았으나, 제 2 기판 온도 조절부(43)의 중앙부에도 기체 유입 경로(26)가 통과되는 유입 기체 통과홀 및 기체 배출 경로(27)가 통과되는 유출 기체 통과홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 기판 고정부(50)에 고정된 기판(2)에 열이 좀 더 효율적으로 전달될 수 있도록 제 2 기판 온도 조절부(43)는 제 1 기판 온도 조절부(41)보다 두께가 얇게 형성될 수 있다.

상기 구성과 같이 제 2 기판 온도 조절부(43)가 제 1 기판 온도 조절부(41)보다 두께가 얇게 형성되면 오일이 순환되는 유로(422)와 기판(2) 사이의 간격이 짧아져서 신틸레이터 증착 공정이 진행되는 동안 기판(2)에 좀 더 열을 효율적으로 전달할 수 있다.

도 5는 본 발명의 기판 증착 장치(100, 200)에 구비된 기판 고정부(50)의 전체적인 형상을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 기판 고정부(50)의 측단면도이다. 도 5에서 전술한 기판(2)의 도시는 생략하도록 한다.

도 5 및 도 6을 참조하면 기판 고정부(50)는, 일측면에 제 2 기판 온도 조절부(43)가 결합되는 제 1 고정부(52)와, 제 1 고정부(52)의 타측면에 결합되며 기판(2)의 전면이 노출되도록 액자 구조로 형성되는 제 2 고정부(54)를 포함한다.

기판(2)은 제 1 고정부(52)와 제 2 고정부(54) 사이에 고정될 수 있으며, 상세하게는, 기판 고정부(50)는 제 1 고정부(52)에 기판(2)을 안착시킨 후 제 2 고정부(54)를 기판(2) 위에 위치되도록 하여 기판(2)을 고정할 수 있다.

이 때, 기판(2)의 활성 영역(Active Area, A) 부분만 노출되도록 기판(2)을 제 1 고정부(52)와 제 2 고정부(54) 사이에 위치시킨 후, 제 1 고정부(52)와 제 2 고정부(54)를 복수의 연결부(56)를 통해 상호 결합시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 기판(2)의 활성 영역(A)은 기판의 전면 부분일 수 있다.

기판(2)의 활성 영역(A)은 증발원(1)로부터 공급되는 신틸레이터 물질이 기판(2)에 증착되는 영역을 의미한다. 기판(2)의 활성 영역(A)은 기판(2)의 용도에 따라 제 2 고정부(54)의 내주면에 구비된 테두리부(542)의 제 2 고정부(54) 중심 방향으로의 돌출 두께를 조절함으로써 다양하게 설정될 수 있다.

또한, 제 1 고정부(52) 및 제 2 고정부(54)의 재질은 동일하게 구성될 수 있다. 상세하게는 제 1 고정부(52) 및 제 2 고정부(54)는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 금속 재질이 사용될 수 있으며 제 1 고정부(52) 및 제 2 고정부(54)의 재질을 동일하게 구성하여 제 1 고정부(52) 및 제 2 고정부(54)의 비열, 온도 변형률 등을 동일하게 할 수 있다.

상기와 같은 구성을 통해 기판 온도 조절부(40)로부터 기판 고정부(50)로 전도되는 열에 따라 제 1 고정부(52) 및 제 2 고정부(54)의 열적 부정합이 발생되어 기판 고정부(50)가 변형됨으로써 기판 고정부(50)에 고정된 기판(2)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 기판 고정부(50) 중 제 1 고정부(52)를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 6의 B부분 확대도이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면 제 1 고정부(52)는, 제 1 고정부(52)의 내주 둘레를 따라 형성되는 홈부(521)와, 홈부(521)와 일정 간격 이격되어 홈부(521)의 내측에 구비되고 제 1 고정부(52)의 내주 둘레를 따라 형성되는 실링부재 수용부(522) 및 홈부(521)와 실링부재 수용부(522) 사이에 형성되는 적어도 하나의 가이드 핀(523)을 포함한다.

홈부(521)는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 기판(2)의 외측 단부가 제 1 고정부(52)와 직접적으로 맞닿지 않도록 소정의 여유 공간을 형성한다. 이에 따라 신틸레이터 증착 공정 완료 후 기판(2)을 제 1 고정부(52)로부터 분리할 때, 상기 홈부(521)를 통해 기판(2)을 떼어낼 수 있도록 하여 기판(2)의 파손을 방지할 수 있다.

실링부재 수용부(522)에는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 실링부재(O)가 수용될 수 있다. 실링부재 수용부(522) 내에 수용된 실링부재(O)는 기판(2)과 제 1 고정부(52) 사이의 간극을 밀폐할 수 있다. 일례로서, 실링부재(O)는 오 링(O-ring)일 수 있다.

가이드 핀(523)은 제 1 고정부(52)로의 기판(2)의 안착을 가이드할 수 있다. 또한, 가이드 핀(523)은 제 1 고정부(52)에 안착되는 기판(2)의 TFT 영역(Thin film transistor area)의 손상을 방지하도록 정전기에 강한 테프론 등의 재질로 형성될 수 있다.

도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 고정부(52)는 전술한 기체 유출입 제어부를 통해 제 1 고정부(52)와 기판(2)의 후면 사이에 기체가 주입되도록 하는 기체 공급홀(524) 및 제 1 고정부(52)와 기판(2)의 후면 사이로부터 기체가 배출되도록 하는 기체 배출홀(525)을 포함한다.

전술한 바와 같이 기체 유입 경로(26)와 기체 공급홀(524), 기체 배출 경로(27)와 기체 배출홀(525)의 직경은 각각 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 기체 공급홀(524) 및 기체 배출홀(525)은 전술한 기판 온도 조절부(40)에 구비된 기체 홀(유입 기체 통과홀(416), 유입 기체 통과홀(424), 유출 기체 통과홀(418) 및 유출 기체 통과홀(426))과 일치되는 위치에 형성될 수 있다.

이를 통해 기체 유입 경로(26)를 거쳐 기체 공급홀(524)을 통해 제 1 고정부(52)와 기판(2)의 후면 사이의 공간에 기체가 공급될 수 있다. 또한, 기체 배출 경로(27)를 거쳐 기체 배출홀(525)을 통해 제 1 고정부(52)와 기판(2)의 후면 사이의 공간으로부터 기체가 배출될 수 있다.

한편, 제 1 고정부(52)와 기판(2)의 후면 사이에 공급되는 기체는 헬륨(He) 등의 비활성 기체(noble gas)일 수 있다.

헬륨은 원소주기율표 상에서 수소 다음으로 질량이 작고, 반응성이 거의 없으며, 미세한 입자이다(헬륨의 원자번호는 2번). 이러한 헬륨의 입자 특성으로 인해 전술한 바와 같이 실링부재 수용부(522)에 실링부재(O)가 삽입되더라도, 헬륨이 실링부재(O)와 기판(2) 사이의 간극 사이로 새어나와 챔버(10)의 내부로 유출될 수 있다.

따라서, 기체 공급홀(524) 및 기체 배출홀(525)은 제 1 고정부(52)와 기판(2)의 후면 사이에 공급된 헬륨의 유출을 최대한 방지할 수 있도록 실링부재 수용부(522)로부터 최대한 이격되도록 형성될 수 있으며, 바람직하게는 제 1 고정부(52)의 중앙에 위치될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 제 1 고정부(52)에는 하부에 적어도 하나의 함입부(526)가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 제 1 고정부(52)와 제 2 고정부(54)의 무게 총합(기판 고정부(50)의 전체 무게)은 제 1 고정부(52)와 제 2 고정부(54)의 크기 변화에 관계없이 동일하게 유지되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 기판(2)의 크기가 작아지게 되면 기판(2)의 고정을 위해 제 2 고정부(54)의 크기가 커지게 되어 제 2 고정부(54)의 무게가 증가될 수 있다. 만약, 제 1 고정부(52)의 무게가 유지된다면 제 2 고정부(54)의 무게 증가로 인해 기판 고정부(50)의 전체 무게가 증가되므로 기판 고정부(50)를 통한 기판(2)으로의 열 전달 효율이 떨어질 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 제 1 고정부(52)와 제 2 고정부(54)의 무게 총합은 제 1 고정부(52)와 제 2 고정부(54)의 크기 변화에 관계없이 동일하게 유지되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이 기판(2)의 활성 영역(A)은 기판(2)의 용도에 따라, 제 2 고정부(54)의 내주면에 구비된 테두리부(542)의 제 2 고정부(54) 중심 방향으로의 돌출 두께를 조절함으로써 다양하게 설정될 수 있다.

이 때, 테두리부(542)의 제 2 고정부(54) 중심 방향으로의 돌출 두께가 조정됨으로써 제 2 고정부(54)의 무게가 변경될 때, 제 1 고정부(52)와 제 2 고정부(54)의 무게 총합이 동일하게 유지되도록 제 1 고정부(52)도 교체될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 제 1 고정부(52) 교체시 제 1 고정부(52)의 전체적인 치수(dimension)는 변경되지 않고, 제 1 고정부(52) 하부에 형성된 함입부(526)의 개수가 다른 제 1 고정부(52)로 교체함으로써 제 1 고정부(52)와 제 2 고정부(54)의 무게 총합이 동일하게 유지되도록 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 기판(2)에 형성되는 엣지부(222)를 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에서, 제 1 고정부(52)와 기판(2)의 후면 사이에 공간을 형성하고 그 공간에 기체를 주입하기 위해서는 기판(2)의 활성 영역(A) 외측에서 전술한 실링부재(O)에 응력을 가해주는 것이 바람직하다.

도 6, 도 8 및 도 9를 참조하면 본 발명에서는, 제 1 고정부(52)와 기판(2)의 후면 사이에 기체를 주입할 수 있도록 활성 영역(A)의 외측에 엣지부(222)가 설정될 수 있다.

엣지부(222)는 도 8에 도시된 바와 같이 제 2 고정부(54)와 실링부재(O) 사이에 배치되어 실링부재(O)에 응력을 가해줄 수 있다. 상기 엣지부(222)에서 실링부재(O)에 응력을 가해주므로 제 1 고정부(52)와 기판(2)의 후면 사이에 기체가 주입될 수 있는 공간을 안정적으로 형성할 수 있다.

바람직하게는, 엣지부(222)는 기판(2)의 외측 모서리 부분을 따라서 일정 면적으로 설정될 수 있다.

한편, 신틸레이터 증착 공정이 완료된 후에 기판(2)에서 증착 재료가 증착된 활성 영역(A) 부분을 제외한 엣지부(222)는 활성 영역(A)으로부터 분리될 수 있다.

신틸레이터 증착 공정이 완료되면 제 1 고정부(52)에서 증착 재료의 증착이 완료된 기판(2)을 떼어내야 하는데, 실링부재(O)와 기판(2) 간의 접착으로 인해 기판(2)이 쉽게 떨어지지 않는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 신틸레이터 증착 공정 진행 중에 기판(2)의 전면 외측(챔버(10)의 내부)은 진공 상태이며, 제 1 고정부(52)와 기판(2)의 후면 사이에는 기체가 주입되므로 제 1 고정부(52)와 기판(2)의 후면 사이의 공간과 기판(2)의 전면 외측 사이의 압력차로 인해 기판(2)이 절곡되어 파손될 가능성이 있다.

이러한 문제점을 방지하기 위해 본 발명에서는 도 8에 도시된 바와 같이 실링부재 수용부(522)에 수용된 실링부재(O)가 기판(2)과 선 접촉이 아닌 면 접촉하도록 형성될 수 있다.

일례로서, 도 8에 도시된 실링부재(O)는 기판(2)과 접촉되는 면이 사각형상으로 형성될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 홈부(521)는 기판(2)의 외측 단부가 제 1 고정부(52)와 직접적으로 맞닿지 않도록 소정의 여유 공간을 형성하여 기판(2)의 외측 단부가 휘는 것을 방지할 수 있다.

전술한 실링부재(O)의 형상은 도 8에 도시된 바와 같이 단면형상이 사각형상에 한정되지 않고, 원형, 삼각형, 오각형, 육각형 등 다양한 형상이 가능할 수 있다.

또는, 실링부재 수용부(522)를 적어도 두 개의 수용홈(미도시)으로 구성하여, 상기 수용홈에 적어도 두 개의 실링부재(O)가 수용되도록 구성하는 것도 가능하다.

두 개 이상의 실링부재(O)를 구성하는 경우에는 실링부재(O)의 단면형상이 원형일 수 있으며, 이 경우에도 도 8에 도시된 실시예와 마찬가지로 수용홈에 수용된 복수의 실링부재(O)가 기판(2)과 면 접촉될 수 있다.

전술한 구성을 통해 실링부재(O)가 기판(2)과 면 접촉되어 글라스부의 탈착이 용이하게 되며, 기판(2)의 절곡으로 인해 발생되는 기판(2)의 파손을 방지할 수 있다.

한편, 테프론 등 접착력을 감소시킬 수 있는 물질을 실링부재(O)의 표면에 코팅하여 사용할 경우에는 단면이 원형인 하나의 실링부재(O)를 실링부재 수용부(522)에 배치하는 것도 가능하다.

도 10은 본 발명의 제 1 고정부(52)와 기판(2) 사이에 형성되는 스페이스(S)를 나타낸 도면이다(도 6의 C부분 확대도). 도 10에서 전술한 함입부(526)의 도시는 생략하도록 한다.

도 10을 참조하면, 전술한 바와 같이 제 1 고정부(52)와 기판(2)의 후면 사이에는 공간이 형성될 수 있다. 본 발명에서는 상기 공간을 스페이스(S)로 정의한다.

상기 스페이스(S)에는 전술한 바와 같이 기체 공급홀(524)을 통해 기체가 주입될 수 있으며, 기체 배출홀(525)을 통해 스페이스(S)로부터 기체가 배출될 수 있다.

도 11은 본 발명의 기판 고정부(50) 중 제 2 고정부(54)의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다(도 6의 D부분 확대도). 도 11에서 기판(2)의 도시는 생략하도록 한다.

도 11을 참조하면, 제 2 고정부(54)는 전술한 제 2 고정부(54)의 내주면에 형성된 테두리부(542)와, 테두리부(542)의 단부에 형성되는 마스크 영역(mask area, 544)을 포함한다.

전술한 바와 같이, 기판(2)의 활성 영역(A)은 기판(2)의 용도에 따라, 제 2 고정부(54)의 내주면에 구비된 테두리부(542)의 제 2 고정부(54) 중심부 방향으로의 돌출 두께를 조절함으로써 다양하게 설정될 수 있다.

테두리부(542)의 수직방향으로의 두께(높이)는 기판(2)의 활성 영역(A)에 증착되는 증착 재료의 원활한 증착이 이루어지도록, 그리고 제 2 고정부(54)의 가공 용이성 및 제조 비용 등을 고려하여 최소한의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

도 11의 확대도를 참조하면, 마스크 영역(544)은 기판(2)의 활성 영역(A)의 단부와 맞닿는 부분이다. 이 때, 마스크 영역(544)의 수직방향으로의 두께(높이)는 증착 재료의 활성 영역(A)으로의 원활한 증착이 이루어지도록, 그리고 제 2 고정부(54)의 가공 용이성 및 제조 비용 등을 고려하여 최소한의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 증착 재료가 기판(2)의 활성 영역(A)에 증착될 때, 상기 마스크 영역(544)에 슬로프(Slope) 형태로 접착되어 증착 효율이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 방지하기 위해 본 발명의 실시예에서는, 마스크 영역(544)이 테두리부(542)의 하면에 대해서 제 2 고정부(54)의 중심부 방향으로 기울어지게 형성되도록 할 수 있다.

일례로서, 도 11의 확대도에 도시된 바와 같이 마스크 영역(544)의 경사 각도를 테두리부(542)의 하면에 대해서 제 2 고정부(54)의 중심부 방향으로 90도보다 더 큰 각도를 가지도록 설정할 수 있다.

상기와 같은 구성을 통해 기판(2)의 활성 영역(A)에 증착되는 증착 재료가 마스크 영역(544)에 슬로프 형태로 접착되는 것을 최소화함으로써 신틸레이터 증착 공정 이후 기판(2)이 제 2 고정부(54)로부터 더 쉽게 분리될 수 있도록 하며, 신틸레이터의 증착 효율을 높일 수 있다.

도 12는 본 발명의 기판 증착 장치(100, 200)에 구비되는 기체 유출입 제어부(60) 구성을 나타낸 도면이다. 도 12에서는 전술한 증발원(1), 자전부(20, 120), 공전부(130)의 세부 구성에 대해서는 간략히 도시하거나 그 도시를 생략하도록 한다.

본 발명의 기판 증착 장치(100, 200)에 있어서, 전술한 스페이스(S)에 기체를 공급함으로써, 스페이스(S)에 공급된 기체를 매개체로 하여 대류에 의해 기판(2)에 전달되는 열을 조절하는 방식을 후면 냉각(backside cooling)이라고 한다.

본 발명에서, 전술한 기판 온도 조절부(40)로부터의 기판 고정부(50) 및 기판 고정부(50)에 고정된 기판(2)으로의 열 전달 방식은 대류 외에도 복사, 전도 등이 있다.

다만, 복사에 의한 열 전달의 경우 복사열을 통해 기판(2)의 온도를 상승시킬 수 있으나, 복사에 의한 열 전달의 경우 기판(2)의 온도를 낮추는 것은 불가능하며, 정교한 온도제어가 어려운 문제점이 있다.

또한 전도에 의한 열 전달의 경우 금속 재질인 기판 온도 조절부(40)와 기판 고정부(50)의 표면 평탄도 때문에 금속 분자 간에 맞닿는 부분은 기판 온도 조절부(40)와 기판 고정부(50)의 전체 표면적의 1% 정도이며, 기판 온도 조절부(40)와 기판 고정부(50) 간의 맞닿는 부분을 증가시키기 위해 정전기 척(electrostatic chuck, ESC)을 사용하는 경우, 기판(2) 상의 TFT 영역(Thin film transistor area)이 손상될 가능성이 높다.

따라서, 본 발명에서는 전술한 복사 또는 전도 뿐만 아니라 스페이스(S)에 기체를 공급함으로써 스페이스(S)에 공급된 기체를 매개체로 하여 대류에 의해 기판(2)에 전달되는 열을 조절하도록 한다.

일반적으로 기판(2)은 유리 패널 재질일 수 있으며, 연질의 기판(2)은 작은 압력에도 파손될 위험성이 매우 높다.

본 발명에서 신틸레이터 증착 공정이 가능하도록 하기 위해서는 사전적으로 챔버(10) 내부를 진공 상태로 만들어 주는 것이 바람직하다. 이 때, 사전적으로 챔버(10) 내부를 진공 상태로 만드는 단계에서 스페이스(S) 또한 진공 상태로 만들지 않으면, 스페이스(S)와 챔버(10) 내부 사이의 압력차로 인해 기판(2)이 파손될 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에서 기판(2)이 연질이 아닐 경우에는 전술한 바와 같이 반드시 스페이스(S)를 진공 상태로 형성해야 하는 것은 아니다.

사전적으로 챔버(10) 내부를 진공 상태로 만드는 단계에서, 챔버(10) 내부와 스페이스(S)가 분리된 상태에서 챔버(10) 내부와 스페이스(S) 모두를 진공 상태로 만들기 위해 펌핑(pumping)을 실시하게 되면 챔버(10) 내부와 스페이스(S) 모두의 펌핑 속도(pumping speed)를 제어해야 하는 문제점이 있다.

이러한 문제를 방지하기 위해서는, 챔버(10) 내부를 진공 상태로 만들어줄 때 스페이스(S)와 챔버(10)의 내부 공간을 연결되어 있는 상태로 만들어 주는 것이 바람직하다.

도 12를 참조하면, 기체 유출입 제어부(60)는 전술한 기체 배출홀(525)을 통해 스페이스(S)에 연결되고 스페이스(S)에 일정한 펌핑 속도로 펌핑을 실시하는 펌프(61)와, 기체 공급홀(524)을 통해 스페이스(S)에 연결되고 스페이스(S)에 공급되는 기체를 수용하는 기체 공급원(62)과, 기체 공급원(62)에 연결되고 스페이스(S)에 공급되는 기체의 압력을 조절하는 압력 컨트롤러(63, pressure controller)를 포함한다.

이 때, 압력 컨트롤러(63)는 기체 공급원(62)과 스페이스(S) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 기체 공급원(62)에 수용된 기체는 비활성 기체, 바람직하게는 헬륨일 수 있다.

또한, 기체 유출입 제어부(60)는 챔버(10)와 스페이스(S) 사이에 구비되는 제 1 밸브(64)와, 챔버(10)와 펌프(61) 사이에 구비되는 제 2 밸브(65)와, 펌프(61)와 스페이스(S) 사이에 구비되는 제 3 밸브(66) 및 스페이스(S)와 압력 컨트롤러(63) 사이에 구비되는 제 4 밸브(67)를 더 포함한다. 일례로서, 제 1 밸브(64), 제 2 밸브(65), 제 3 밸브(66) 및 제 4 밸브(67)는 정상 개방 밸브(normal open valve)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

한편, 제 2 밸브(65)는 챔버(10) 내부로부터 배출되는 공기의 통과 유량이 서로 다른 복수 개의 밸브로 구비되는 것도 가능하며, 제 2 밸브(65)는 펌프로 구비될 수도 있다. 또한, 제 3 밸브(66)도 스페이스(66)로부터 배출되는 기체의 통과 유량이 서로 다른 복수 개의 밸브로 구비될 수도 있다.

본 발명의 실시예에서, 기체 유출입 제어부(60)의 구동은 메인 컨트롤러(68)에 의해 제어될 수 있다.

상기 기체 유출입 제어부(60)는, 일측이 챔버(10)와 연결되고 타측이 스페이스(S)와 연결되거나 분리되는 제 1 기체 배출 라인(601)과, 일측이 챔버(10)와 연결되고 타측이 펌프(61)와 연결되거나 분리되는 제 2 기체 배출 라인(602)과, 일측이 펌프(61)와 연결되고 타측이 스페이스(S)와 연결되거나 분리되는 제 3 기체 배출 라인(603) 및 일측이 기체 공급원(62)과 연결되고 타측이 스페이스(S)와 연결되거나 분리되는 기체 공급 라인(604)을 더 포함한다.

이 때, 제 1 기체 배출라인(601) 상에는 제 1 밸브(64)가 구비되고, 제 2 기체 배출 라인(602) 상에는 제 2 밸브(65)가 구비되며, 제 3 기체 배출 라인(603) 상에는 제 3 밸브(66)가 구비되고, 기체 공급 라인(604) 상에는 압력 컨트롤러(63) 및 제 4 밸브(67)가 구비될 수 있다.

상기 제 1 기체 배출 라인(601)은 제 1 밸브(64)의 개폐에 따라 전술한 기체 유입 경로(26)를 통해 스페이스(S)와 연결되거나, 분리될 수 있다. 일례로서, 제 1 기체 배출 라인(601)은 제 1 밸브(64)가 개방될 때, 기체 유입 경로(26)와 연결될 수 있다.

제 2 기체 배출 라인(602)은 제 2 밸브(65)의 개폐에 따라 펌프(61)와 연결되거나 분리될 수 있다. 일례로서, 제 2 기체 배출 라인(602)은 제 2 밸브(65)가 개방될 때, 펌프(61)와 연결될 수 있다.

제 3 기체 배출 라인(603)은 제 3 밸브(66)의 개폐에 따라 전술한 기체 배출 경로(27)를 통해 스페이스(S)와 연결되거나, 분리될 수 있다. 일례로서, 제 3 기체 배출 라인(603)은 제 3 밸브(66)가 개방될 때, 기체 배출 경로(27)와 연결될 수 있다.

또한, 기체 공급 라인(604)은 제 4 밸브(67)의 개폐에 따라 기체 유입 경로(26)를 통해 스페이스(S)와 연결되거나, 분리될 수 있다. 일례로서, 기체 공급 라인(604)은 제 4 밸브(67)가 개방될 때, 기체 유입 경로(26)와 연결될 수 있다.

증착 재료 증착을 위해서 사전적으로 챔버(10) 내부를 진공 상태로 만드는 단계에서, 스페이스(S)와 챔버(10) 내부를 진공 상태로 형성하기 위해 상기 제 1 밸브(64)와 제 2 밸브(65)는 개방될 수 있다. 이 때, 제 3 밸브(66)와 제 4 밸브(66)는 폐쇄된 상태일 수 있다.

제 1 밸브(64)와 제 2 밸브(65)가 개방되면 챔버(10) 내에 있던 공기가 제 1 기체 배출 라인(601) 및 제 2 기체 배출 라인(602)을 통해 챔버(10)의 외부로 배출될 수 있다.

상세하게는 제 1 밸브(64)가 개방되면서 제 1 기체 배출 라인(601)이 기체 유입 경로(26)와 연결될 수 있다.

이에 따라 제 1 기체 배출 라인(601)이 기체 유입 경로(26)를 통해 스페이스(S)와 연결됨으로써, 스페이스(S)와 챔버(10)의 내부 공간이 연결될 수 있다.

이 때, 챔버(10) 내부에 있던 공기는 제 1 기체 배출 라인(601)을 통해 챔버(10)의 외부로 배출될 수 있으며, 스페이스(S)에 있던 공기도 기체 유입 경로(26)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

또한, 제 2 밸브(65)가 개방되면서 제 2 기체 배출 라인(602)이 펌프(61)와 연결될 수 있고, 챔버(10) 내부에 있던 공기는 제 2 기체 배출 라인(602)을 통해서도 챔버(10)의 외부로 배출될 수 있다.

상기와 같이 스페이스(S)와 챔버(10)의 내부 공간이 연결됨으로써 정교한 펌핑 제어 없이도 스페이스(S)와 챔버(10) 내부 모두를 진공으로 만들 수 있고 스페이스(S)와 챔버(10) 내부 사이의 압력차에 따른 기판(2)의 파손을 방지할 수 있다.

상기 단계에 따라 챔버(10) 및 스페이스(S)가 진공 상태가 되면, 전술한 후면 냉각(backside cooling) 적용을 위해 챔버(10)의 내부 공간과 스페이스(S)를 분리된 상태로 만들어 주는 것이 바람직하다.

챔버(10) 및 스페이스(S)가 진공 상태가 된 다음, 신틸레이터 증착 공정 진행시 제 1 밸브(64)와 제 2 밸브(65)는 폐쇄되고, 제 3 밸브(66)와 제 4 밸브(67)는 개방될 수 있다.

이 때, 제 1 기체 배출 라인(601)은 스페이스(S)와 분리되고, 제 2 기체 배출 라인(602)은 펌프(61)와 분리될 수 있다.

이에 따라 챔버(10)의 내부 공간과 스페이스(S)가 분리된 상태가 될 수 있다.

기체를 이용하는 대류에 의한 열전달은 특정한 조건이 만족되어야 하는데, 이 때 점성 유동(viscous flow)이 생성될 수 있도록 기체의 압력이 특정 압력 값 이상이 되는 것이 바람직하다. 또한, 점성 유동이 생성되더라도 사용되는 기체마다 열 전달 효율이 다르다.

전술한 바와 같이 본 발명의 스페이스(S)에 공급되는 기체는 바람직하게는 헬륨일 수 있으며, 헬륨은 원소주기율표 상에서 수소 다음으로 질량이 작고, 반응성이 거의 없는 미세한 입자로서 가장 좋은 열 전달 효율을 가진다.

헬륨의 경우 매우 미세한 입자로서, 아주 작은 간극을 통해서도 외부로 유출될 수 있다. 상기 간극은 전술한 제 1 고정부(52)와 기판(2) 사이의 간극일 수 있다. 이러한 간극을 통한 헬륨의 유출은 공학적으로 제어하기 어려운 부분이나, 별도의 인위적인 방법으로 유출이 이루어지도록 함으로써 상기 간극을 통한 유출이 주는 영향을 최소화할 수 있다.

전술한 바와 같이 별도의 인위적인 방법으로 헬륨의 유출이 이루어지도록 하기 위해서, 도 12에 도시된 바와 같이 스페이스(S)에 펌프(61)를 연결하여 지속적으로 펌핑을 해줄 수 있다.

일례로서, 상기 펌프(61)는 러핑 펌프(roughing pump)일 수 있으며, 펌프(61)가 스페이스(S)에 펌핑을 하는 속도는 일정하게 유지될 수 있다.

이에 따라 펌프(61)의 펌핑 동작을 통해 스페이스(S)로부터 일정한 펌핑 속도로 헬륨의 유출이 이루어지도록 함으로써 상기 간극을 통한 헬륨의 불규칙한 유출이 주는 영향을 최소화할 수 있다.

제 3 밸브(66) 및 제 4 밸브(67)가 각각 개방된 상태에서, 펌프(61)는 스페이스(S)와 연결될 수 있고, 기체 공급원(62) 및 압력 컨트롤러(63) 또한 스페이스(S)와 연결될 수 있다.

상세하게는, 제 3 밸브(66)가 개방되면서 제 3 기체 배출 라인(603)은 기체 배출 경로(27)와 연결될 수 있다. 이 때, 제 3 기체 배출 라인(603)은 기체 배출 경로(27)를 통해 스페이스(S)와 연결될 수 있다.

이에 따라 펌프(61)는 스페이스(S)와 연결될 수 있다. 이 때, 펌프(61)는 스페이스(S)에 펌핑을 실시할 수 있는 상태가 된다.

제 4 밸브(67)가 개방될 때, 기체 공급 라인(604)은 기체 유입 경로(26)와 연결될 수 있다. 이 때, 기체 공급 라인(604)은 기체 유입 경로(26)를 통해 스페이스(S)와 연결될 수 있다.

이에 따라 기체 공급원(62) 및 압력 컨트롤러(63)는 스페이스(S)에 연결되며, 압력 컨트롤러(63)는 기체 공급원(62)으로부터 배출되어 스페이스(S)에 공급되는 기체의 압력을 조절할 수 있는 상태가 된다.

기체 공급원(62)으로부터 배출된 기체는 압력 컨트롤러(63)를 통해 압력이 조절된 후 전술한 기체 유입 경로(26)를 거쳐 기체 공급홀(524)을 통해 스페이스(S)에 공급될 수 있다.

또한, 펌프(61)의 펌핑 동작에 의해 스페이스(S) 내에 있던 기체는 전술한 기체 배출홀(525)을 통해 기체 배출 경로(27)를 거쳐 외부로 배출될 수 있다.

챔버(10)의 내부 공간과 스페이스(S)가 분리된 상태에 있어서, 압력 컨트롤러(63)는 펌프(61)가 일정한 펌핑 속도로 스페이스(S)에 펌핑을 하는 상태에서(동일한 펌핑 속도를 유지하는 상태에서), 스페이스(S)의 압력 값을 판독하여(Reading) 기체 공급원(62)으로부터 배출되어 스페이스(S)에 공급되는 기체(헬륨)의 압력을 조절할 수 있다. 이에 따라, 신틸레이터 증착 공정 중 스페이스(S) 내부의 압력이 일정하게 유지될 수 있다.

한편, 헬륨은 전술한 바와 같이 입자 크기가 매우 작은 비활성 기체이며, 헬륨은 스페이스(S)에 공급되더라도 공급된 헬륨에 의해 형성되는 내부 압력이 거의 진공에 가까울 수 있다(헬륨의 압력 범위 : 0.01 Torr ~ 100 Torr).

따라서, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 실링부재(O)가 기판(2)과 면 접촉되는 구성과 더불어 기체 유출입 제어부(60)를 이용함으로써, 진공 상태인 챔버(10)의 내부 공간과 스페이스(S) 사이의 압력차를 최소화할 수 있으므로 신틸레이터 증착 공정시 기판(2)의 파손은 발생되지 않는다.

도 13은 본 발명의 기판 증착 장치(100, 200)를 이용한 증착 재료의 증착 방법을 나타낸 흐름도이다. 상기 증착 방법에 대해, 각 단계를 구현하기 위한 세부적인 구성에 대해서는 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 기판 증착 장치(100, 200)에 개시되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

도 13을 참조하면, 전술한 기판 증착 장치(100, 200)를 이용한 증착 재료의 증착 방법은 다음과 같다.

먼저, 기판 증착 장치(100, 200)에 구비된 기판 고정부(50)에 기판(2)을 고정한다(S1 단계).

다음으로, 스페이스(S)와 챔버(10)의 내부 공간을 연결한다(S2 단계).

스페이스(S)와 챔버(10)의 내부 공간을 연결한 다음에는, 스페이스(S)와 챔버(10)의 내부 공간을 진공 상태로 형성한다(S3 단계).

다음으로, 증착 재료 증착 공정에서 후면 냉각(backside cooling) 적용을 위해 스페이스(S)와 챔버(10)의 내부 공간을 분리한다(S4 단계). 이 때, 전술한 펌프(61)의 펌핑 동작에 의해 일정한 펌핑 속도로 스페이스(S)에 펌핑이 실시된다.

스페이스(S)와 챔버(10)의 내부 공간이 분리된 상태에서, 스페이스(S)에 기체를 공급한다(S5 단계).

이 때, 스페이스(S)의 압력 값을 판독하여 스페이스(S)에 공급되는 기체의 압력을 조절한다. 이는 전술한 바와 같이 압력 컨트롤러(63)에 의해 구현된다.

이 후, 기판 고정부(50)에 결합된 기판 온도 조절부(40)의 온도를 제어하여 기판을 가열하고(S6 단계), 증발원(1)으로부터 증발되는 증착 재료를 기판(2)에 증착한다(S7 단계).

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

적어도 하나의 증발원으로부터 증발된 증착 재료가 기판에 증착되도록 상기 기판을 고정하는 기판 고정 장치에 있어서,

상기 기판에 열을 전달하는 기판 온도 조절부; 및

상기 기판 온도 조절부의 일측면에 결합되고, 상기 기판을 고정하는 기판 고정부;를 포함하고,

상기 기판 고정부는 상기 기판의 전면이 상기 증발원 방향으로 노출되도록 상기 기판을 고정하며, 상기 기판 고정부와 상기 기판의 후면 사이에는 스페이스가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
제 1항에 있어서,

상기 기판 온도 조절부는,

제 1 기판 온도 조절부와,

상기 제 1 기판 온도 조절부의 내부에 구비되고 오일 공급원으로부터 유입되는 오일이 순환되는 유로를 포함하는 오일 흐름부 및

상기 제 1 기판 온도 조절부의 일측면에 결합되는 제 2 기판 온도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
제 2항에 있어서,

상기 유로는,

상기 오일이 유입되는 오일 유입 흐름 라인과,

상기 오일이 배출되는 오일 유출 흐름 라인을 포함하고,

상기 오일 유입 흐름 라인과 상기 오일 유출 흐름 라인은 교차식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
제 2항에 있어서,

상기 기판 고정부는,

일측면에 상기 제 2 기판 온도 조절부가 결합되는 제 1 고정부와,

상기 제 1 고정부의 타측면에 결합되며, 상기 기판의 전면이 노출되도록 형성되는 제 2 고정부를 포함하고,

상기 기판은 상기 제 1 고정부와 상기 제 2 고정부 사이에 고정되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
제 4항에 있어서,

상기 제 1 고정부는,

상기 제 1 고정부의 내주 둘레를 따라 형성되는 홈부와,

상기 홈부와 일정 간격 이격되어 상기 홈부의 내측에 구비되고, 상기 제 1 고정부의 내주 둘레를 따라 형성되어 적어도 하나의 실링부재가 수용되는 실링부재 수용부와,

상기 홈부와 상기 실링부재 수용부 사이에 형성되어 상기 제 1 고정부로의 상기 기판의 안착을 가이드하는 적어도 하나의 가이드 핀과

상기 스페이스에 기체가 주입되도록 하는 기체 공급홀 및

상기 스페이스로부터 기체가 배출되도록 하는 기체 배출홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
제 5항에 있어서,

상기 실링부재는 상기 기판과 상기 제 1 고정부 사이의 간극을 밀폐하며, 상기 기판과 면 접촉되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
제 5항에 있어서,

상기 기판에는 상기 기판의 외측 모서리 부분을 따라서 일정 면적의 엣지부가 설정되고,

상기 엣지부는 상기 제 2 고정부와 상기 실링부재 사이에 배치되어 상기 실링부재에 응력을 가하는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
제 4항에 있어서,

상기 제 2 고정부는,

상기 제 2 고정부의 내주면에 형성된 테두리부와,

상기 테두리부의 단부에 형성되는 마스크 영역을 포함하고,

상기 마스크 영역은 상기 테두리부의 하면에 대해서 상기 제 2 고정부의 중심부 방향으로 기울어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
제 4항에 있어서,

상기 제 1 고정부와 상기 제 2 고정부의 무게 총합은 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
제 1항에 있어서,

상기 기판 고정 장치는 상기 증발원을 내부에 구비하는 챔버 내에 일부가 수용된 자전부의 자전축에 결합되고, 상기 자전축의 회전에 따라 회전되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
제 10항에 있어서,

상기 증발원은 상기 챔버 내부의 하단에 구비되고,

상기 기판 고정 장치는 상기 증발원보다 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
적어도 하나의 증발원으로부터 증발된 증착 재료를 기판에 증착하는 기판 증착 장치에 있어서,

상기 증발원을 내부에 수용하는 챔버;

상기 챔버 내에 일부가 수용되고, 공전축을 중심으로 회전되는 공전부;

상기 공전부에 결합되고 상기 공전부의 회전에 따라 공전되는 복수의 자전부; 및

제 1항에 따른 기판 고정 장치;를 포함하고,

상기 기판 고정 장치는 상기 자전부에 구비된 자전축에 결합되어 회전되는 것을 특징으로 하는 기판 증착 장치.
제 12항에 있어서,

상기 챔버 및 상기 기판 고정 장치에 구비된 기판 고정부는 기체 유출입 제어부와 연결되고,

상기 기판 고정부와 상기 기판의 후면 사이에는 스페이스가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 증착 장치.
제 13항에 있어서,

상기 기체 유출입 제어부는 상기 스페이스와 상기 챔버를 진공상태로 형성한 후, 증착 공정 진행시 상기 스페이스가 일정한 압력이 되도록 상기 스페이스에 기체의 압력을 조절하여 주입하는 것을 특징으로 하는 기판 증착 장치.
제 13항에 있어서,

상기 기체 유출입 제어부는,

상기 스페이스에 일정한 펌핑 속도로 펌핑을 실시하는 펌프와,

상기 스페이스에 공급되는 기체를 수용하는 기체 공급원 및

상기 기체 공급원에 연결되고, 상기 스페이스에 공급되는 기체의 압력을 조절하는 압력 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착 장치.
제 15항에 있어서,

상기 압력 컨트롤러는,

상기 펌프가 일정한 펌핑 속도로 상기 스페이스에 펌핑을 하는 상태에서, 상기 스페이스의 압력 값을 판독하여 상기 스페이스에 공급되는 기체의 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 증착 장치.
제 15항에 있어서,

상기 기체 유출입 제어부는,

상기 챔버와 상기 스페이스 사이에 구비되는 제 1 밸브와,

상기 챔버와 상기 펌프 사이에 구비되는 제 2 밸브와,

상기 펌프와 상기 스페이스 사이에 구비되는 제 3 밸브 및

상기 스페이스와 상기 압력 컨트롤러 사이에 구비되는 제 4 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 증착 장치.
제 17항에 있어서,

상기 스페이스와 상기 챔버를 진공상태로 형성할 때, 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브는 개방되고,

상기 증착 공정 진행시, 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브는 폐쇄되고 상기 제 3 밸브와 상기 제 4 밸브는 개방되는 것을 특징으로 하는 기판 증착 장치
제 15항에 있어서,

상기 기체 공급원에 수용된 기체는 비활성 기체인 것을 특징으로 하는 기판 증착 장치.
제 12항에 있어서,

상기 공전부는 상기 자전부가 다수 결합되는 공전부 프레임을 포함하고,

상기 공전부 프레임의 중앙부에는 상기 공전축이 결합되며,

상기 공전부 프레임은 상기 공전축의 회전에 따라 회전되는 것을 특징으로 하는 기판 증착 장치.
제 20항에 있어서,

상기 자전부는 틸팅축을 통해 상기 공전부 프레임에 결합되고,

상기 자전부는 상기 틸팅축을 중심으로 상기 공전부 프레임에 대해 개별적으로 축 회전되는 것을 특징으로 하는 기판 증착 장치.
제 12항에 있어서,

상기 증발원은 상기 챔버 내부의 하단에 구비되고,

상기 기판 고정 장치는 상기 증발원보다 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 기판 증착 장치.
제 12항에 따른 기판 증착 장치를 이용한 증착 재료의 증착 방법에 있어서,

상기 기판 증착 장치에 구비된 기판 고정부에 기판을 고정하는 단계;

스페이스와 챔버의 내부 공간을 연결하는 단계;

상기 스페이스와 상기 챔버의 내부 공간을 진공 상태로 형성하는 단계;

상기 스페이스와 상기 챔버의 내부 공간을 분리하는 단계;

상기 스페이스에 기체를 공급하는 단계;

상기 기판 고정부에 결합된 기판 온도 조절부의 온도를 제어하여 상기 기판을 가열하는 단계; 및

복수의 증발원으로부터 증발되는 상기 증착 재료를 상기 기판에 증착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 방법.
제 23항에 있어서,

상기 스페이스와 상기 챔버의 내부 공간을 분리한 상태에서, 일정한 펌핑 속도로 상기 스페이스에 펌핑을 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 방법.
제 23항에 있어서,

상기 스페이스에 기체를 공급하는 단계에서, 상기 스페이스의 압력 값을 판독하여 상기 스페이스에 공급되는 기체의 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 증착 방법.