KR102109435B1 - 기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈 - Google Patents

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Abstract

기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈은 마스크 캐리어, 마스크를 구비한다. 마스크 캐리어는 하부가 기판과 결합하면서 미세 캐비티를 형성한다. 마스크 캐리어의 중앙에는 상하로 관통하는 유체 유입홀을 구비하여 외부로부터 유입하는 유체를 미세 캐비티 내로 공급한다. 마스크 캐리어는 유체 유입홀과 분리되고 상하 또는 상하 및 수평의 결합 형태로 관통하는 유체 배출홀을 구비한다.

Description

기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈{Substrate-Carrying Module for Controlling Substrate Temperature}
본 발명은 기판 캐리어 모듈에 관한 것으로, 상세하게는 기판의 온도를 조절할 수 있는 기판 캐리어 모듈에 관한 것이다.
진공증착 장치는, 챔버 내부를 진공 상태로 유지하면서, 아래쪽에는 증착물을 배치하고, 위쪽에는 유리패널과 같은 피코팅 기판을 배치하여, 기판 표면에 증착물을 코팅하는 장치이다.
증착공정을 보면, 도가니 내의 증착물를 가열하여 챔버 내부로 공급하면, 기화된 증착물이 기판으로 이동한다. 기화된 증착물의 원자, 분자는 상대적으로 낮은 온도를 갖는 기판에서 응축하면서 박막을 형성한다.
기판 캐리어 모듈은 기판을 고정 지지하여 챔버 내부로 삽입하는 장치인데, 증착 과정에서 표면이 증착되는 것을 막기 위해 일정온도 이상으로 유지시킨다.
한편, 기판은 증착효율을 높이기 위해 특정온도 이하로 유지해야 하는데, 이는 기판 캐리어 모듈의 일정온도 유지와 충돌한다. 따라서, 기판 온도에 영향을 미치는 요소를 제거하거나 기판온도를 낮추는 별도의 장치가 필요하다.
기판 온도를 조절하는 장치의 선행기술로는 특허공개 제2015-0022152호(온도조절 장치 및 기판처리 장치) 등이 있는데, 이러한 종래기술로는 기판 캐리어 모듈에 의한 기판의 가열을 차단하는데 한계가 있다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
첫째, 기판에 직접 유체(냉매체)를 공급하여 기판의 온도를 신속하고 정밀하게 조절할 수 있고,
둘째, 기판에 공급되는 유체(냉매체)를 미세 캐비티 내에 고르게 분포시켜 기판의 온도를 균일하게 유지할 수 있으며,
셋째, 기판에 공급되는 유체(냉매체)의 유속, 유량, 밀도 등을 제어할 수 있고,
넷째, 기판 캐리어 모듈의 상측에 결합하는 온도 조절판의 구조를 방해하지 않는, 기판 캐리어 모듈을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈은 마스크 캐리어, 마스크 등으로 구성할 수 있다.
마스크 캐리어는 하부가 기판과 결합하면서 미세 캐비티를 형성할 수 있다. 마스크 캐리어는 중앙에 상하로 관통하는 유체 유입홀을 구비하여 외부로부터 유입하는 유체를 미세 캐비티 내로 공급할 수 있다. 마스크 캐리어는 유체 유입홀과 분리되고 상하 또는 상하 및 수평의 결합 형태로 관통하는 유체 배출홀을 구비하여 유입된 유체를 외부로 배출할 수 있다.
마스크는 마스크 캐리어의 하부에 결합하고 중앙에 마스크 관통부와 기판 안착홈을 구비할 수 있다.
본 발명의 기판 캐리어 모듈에서, 마스크 캐리어의 유체 배출홀은 제1 수직 관로와 제2 수직 관로로 분리하여 구성할 수 있다.
제1 수직 관로는 하단이 미세 캐비티에 연통할 수 있다. 제1 수직 관로는 단일 관로 또는 이격되는 다수의 장공형 관로로 구성할 수 있다.
제2 수직 관로는 제1 수직 관로의 상단에 연통할 수 있다. 제2 수직 관로는 이격되는 다수의 원통형 관로로 구성할 수 있다.
본 발명의 기판 캐리어 모듈에서, 마스크 캐리어의 유체 배출홀은 하측 수직 관로, 다수의 수평 관로, 수렴 관로, 상측 수직 관로를 포함할 수 있다.
하측 수직 관로는 하단이 미세 캐비티에 연통할 수 있다.
수평 관로는 외측단이 하측 수직 관로의 상단에 연통하고 방사상으로 수평 배치될 수 있다. 수평 관로는 다수를 구비할 수 있다.
수렴 관로는, 중앙에서 유체 유입홀과 이격 배치되고, 측방이 다수의 수평 관로와 연통할 수 있다.
상측 수직 관로는 하단이 수렴 관로의 상측에 연통하고 상단은 외부와 연통하여 유체를 외부로 배출할 수 있다.
본 발명의 기판 캐리어 모듈에서, 하측 수직 관로는 제1 수직 관로와 제2 수직 관로로 구성할 수 있다.
제1 수직 관로는 하단이 미세 캐비티에 연통하고 이격되는 다수의 장공형 관로로 구성할 수 있다.
제2 수직 관로는 제1 수직 관로의 상단에 연통하고 이격되는 다수의 원통형 관로로 구성할 수 있다.
본 발명의 기판 캐리어 모듈은 유체 확산판을 포함할 수 있다. 유체 확산판은 박막 형태를 갖고 미세 캐비티 내에 삽입될 수 있다.
본 발명의 기판 캐리어 모듈에서, 유체 확산판은 중앙에 상하로 관통하는 제1 유체 통과홀을 구비할 수 있다.
본 발명의 기판 캐리어 모듈에서, 유체 확산판은 상면과 하면 중 적어도 하나에 유체 확산 관로를 구비할 수 있다.
본 발명의 기판 캐리어 모듈에서, 유체 확산 관로는 함몰 형태를 가지면서 방사상으로 배치될 수 있다. 유체 확산 관로는 직선형, 기판의 회전방향으로 휘어진 정방향 나선형, 기판의 회전방향과 반대방향으로 휘어진 역방향 나선형 중 하나의 형태로 구성할 수 있다.
본 발명의 기판 캐리어 모듈에서, 유체 확산판은 상면과 하면 중 적어도 하나의 내측 영역이 함몰되게 구성할 수 있다.
본 발명의 기판 캐리어 모듈에서, 유체 확산판은 함몰되는 내측 영역에 제2 유체 통과홀을 구비할 수 있다. 제2 유체 통과홀은 상하로 관통하고 제1 유체 통과홀과 이격되어 형성할 수 있다.
본 발명의 기판 캐리어 모듈에서, 유체는 헬륨 기체일 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 기판 캐리어 모듈에 의하면, 마스크 캐리어와 기판 사이의 미세 캐비티 내로 유체(냉매체)를 유입시켜 기판을 냉각시킴으로써, 기판 캐리어 모듈로부터 전도되는 열의 영향을 신속하게 차단하면서, 동시에 기판의 온도를 정밀하고 신속하게 제어할 수 있다.
본 발명의 기판 캐리어 모듈에 의하면, 기판 캐리어 모듈의 자전으로 인해 유체가 미세 캐비티 내에 소용돌이 흐름을 유발하여 유체의 균일한 분포가 이루어지지 않을 수 있는데, 미세 캐비티 내에 호일 형태의 유체 확산판을 삽입함으로써, 이러한 유체의 소용돌이 흐름을 원천적으로 차단할 수 있다.
본 발명의 기판 캐리어 모듈에 의하면, 유체 확산판에 유체 확산 관로, 유체 통과홀 등을 형성함으로써, 미세 캐비티 내에서 유체의 유속, 유량, 밀도 등을 원하는 형태로 쉽게 조절할 수 있다.
본 발명의 기판 캐리어 모듈에 의하면, 마스크 캐리어의 유체 배출홀에서 수평 관로와 수렴 관로를 형성하여 중앙 영역에서 유체를 배출시킴으로써, 온도 조절판의 구조, 예를들어 열매체 관로나 냉매체 관로의 형태에 변경 등을 요구할 필요가 없어, 다양한 구조의 증착장치에 광범위하게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 캐리어 모듈을 적용한 증착장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예의 기판 캐리어 모듈을 갖는 자전부의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예의 기판 캐리어 모듈을 갖는 자전부의 단면도이다.
도 4a~4c는 본 발명에 따른 기판 캐리어 모듈의 마스크 캐리어를 도시하는 사시도, 단면도, 평면도이다.
도 5a~5d는 본 발명에 따른 기판 캐리어 모듈의 변형 마스크 캐리어를 도시하는 사시도, 단면도이다.
도 6a,6b는 본 발명에 따른 기판 캐리어 모듈의 유체 확산판을 도시하는 사시도, 단면도이다.
도 7a~7d는 본 발명에 따른 기판 캐리어 모듈의 변형 유체 확산판을 도시하는 사시도, 단면도이다.
도 8a,8b는 본 발명에 따른 기판 캐리어 모듈의 다른 변형 유체 확산판을 도시하는 평면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 캐리어 모듈을 적용한 증착장치의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 진공증착 장치는 챔버(100), 돔부(200), 공전부(300), 자전부(400), 도가니부(500) 등으로 구성할 수 있다.
챔버(100)는 밀폐 공간을 구비할 수 있다. 챔버(100)는 기판이 출입하는 기판 출입구(미도시), 기화 증착물이 유입하는 증착물 유입홀(H1) 등을 구비할 수 있다. 챔버(100)는 하부 돔부(220)의 상측 가장자리를 지지하는 돔 지지부(110)를 내벽 일측에 돌출하는 형태로 구비할 수 있다.
돔부(200)는 챔버(100) 내에 상부 돔부(210)와 하부 돔부(220)로 분리하여 챔버(100) 내의 상측과 하측 일부를 폐쇄하는 형태로 구성할 수 있다. 상부 돔부(210)는 공전부(300)에 결합하여 승강할 수 있다. 상부 돔부(210)는 자전부(400)의 하측으로 증착물을 공급하는 증착물 배출홀(H2)을 구비할 수 있다. 하부 돔부(220)는 상부 돔부(210)의 하부에 대칭되게 배치될 수 있다. 하부 돔부(220)는 하부 일측이 챔버(100)의 내측 하면에 결합하여 고정될 수 있다.
공전부(300)는 일측이 챔버(100)의 상부 외측에 결합하고 타측은 챔버(100)의 상부벽을 관통하여 챔버(100) 내로 삽입될 수 있다. 공전부(300)는 공전축(310), 공전 모터(320), 공전 프레임(330), 승강 모터(340), 승강 프레임(350), 틸팅부(360) 등으로 구성할 수 있다.
공전축(310)은 공전 모터(320)에 의해 축회전하면서 공전 프레임(330)과 상부 돔부(210)를 회전시킬 수 있다.
공전 프레임(330)은 챔버(100) 내에서 공전축(310)에 수직, 즉 수평으로 결합할 수 있다. 공전 프레임(330)은 가장자리에 다수의 자전부(400)를 결합하여 지지할 수 있다. 공전 프레임(330)은 회전하면서 자전부(400)를 공전축(310)을 중심으로 공전시킬 수 있다.
승강 모터(340)와 승강 프레임(350)은 공전축(310)을 상하로 이동시키면서 공전 프레임(330)과 상부 돔부(210)를 승강시킬 수 있다.
틸팅부(360)는 공전 프레임(330)에 대해 자전부(400)를 틸팅시키는 것으로, 틸팅 모터(361), 틸팅축(363) 등으로 구성할 수 있다.
자전부(400)는 자전축(410), 자전 모터(420), 기판 고정부(430), 후드(440) 등으로 구성할 수 있다.
자전축(410)은 자전 모터(420)에 의해 축회전하면서 기판 고정부(430)를 회전시킬 수 있다.
기판 고정부(430)는 하측에 기판(600)을 고정 지지할 수 있다. 기판 고정부(430)는 자전축(410)의 자전과 함께 회전할 수 있다.
후드(440)는 증착물 배출홀(H2)을 둘러싸서 증착물이 기판(600)으로 용이하게 이동되게 할 수 있다.
자전 제어부(B)는 박스 형태로 구성하여 자전 모터(420) 등을 내장 밀폐하는 것으로, 일측은 공전 프레임(330)에 축결합하여 틸팅하고 타측은 자전축(410)을 하방으로 돌출되게 결합할 수 있다. 자전 제어부(B)는, 기판 고정부(430)를 승강시키기 위한 기판 승강모터, 기판 승강축 등도 내장할 수 있다.
도가니부(500)는 증착물을 기화시켜 챔버(100)의 내부, 정확하게는 돔부(200)의 내부로 공급할 수 있다. 도가니부(500)는 챔버(100)의 하부 외측에서 장공 형태를 갖는 증착물 유입홀(H1)을 따라 길이방향으로 이동할 수 있다. 도가니부(500)는 다수를 구비할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예의 기판 캐리어 모듈을 갖는 자전부의 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 자전부(400)는 기판 고정부(430), 자전 기판부(450), 온도 조절판(460), 기판 캐리어 모듈(700) 등을 포함할 수 있다.
기판 고정부(430)는 기판(600)을 선택적으로 고정 지지하는 것으로, 클램프 프레임(431), 클램프 팁(433) 등으로 구성할 수 있다.
클램프 프레임(431)은 상측 일부가 기판 승강부의 하측에 결합하여 기판 승강부의 상하 이동에 따라 승강할 수 있다.
클램프 팁(433)은 클램프 프레임(431)의 하단 외측에서 내측으로 소정길이 절곡 연장하는 형태로 구성할 수 있다. 클램프 팁(433)은 중앙에 상하로 관통하는 증착물 통과홀(H3)을 구비할 수 있다. 클램프 팁(433)은 내측 상면 가장자리에 마스크(720)의 하단 외측을 지지하는 마스크 안착홈(R1)을 구비할 수 있다.
자전 기판부(450)는 상측이 자전축(410)에 결합하여 회전할 수 있다. 자전 기판부(450)는 하측에 기판 캐리어 모듈(700)을 고정 지지할 수 있다. 자전 기판부(450)의 하면에는, 기판 캐리어 모듈(700)의 상측 일부를 내장 지지할 수 있는 기판캐리어 지지홈(R2)을 구비할 수 있다.
온도 조절판(460)은 기판 캐리어 모듈(700), 정확하게는 기판(600)을 일정온도로 유지시키는데 사용되는 것으로, 가열판(461)과 냉각판(463)을 적층하여 구성할 수 있다. 온도 조절판(460)은 자전 기판부(450) 내에 일체로 결합될 수 있고, 하부에는 기판 캐리어 모듈(700)이 결합할 수 있다. 가열판(461)은 내부에 열매체 관로를 구비할 수 있고, 냉각판(463)은 내부에 냉매체 관로를 구비할 수 있다. 자전 기판부(450)의 내면과 가열판(461) 사이에는 열확산 방지판(462)을, 가열판(461)과 냉각판(463) 사이에는 열 전도판(464)을 각각 삽입할 수 있다.
기판 캐리어 모듈(700)은 기판(600)을 고정 지지하는 것으로, 기판 고정부(430)에 의해 하단이 지지되어 자전 기판부(450)의 하단, 정확하게는 온도 조절판(460)의 하부에 밀착 고정될 수 있다.
기판 캐리어 모듈(700)은 마스크 캐리어(710), 마스크(720) 등으로 구성할 수 있다.
마스크 캐리어(710)는 플레이트 형태로 구성할 수 있다. 마스크 캐리어(710)는 하부가 기판(600)과 결합하면서 기판(600)과 사이에 미세 캐비티(C)를 형성할 수 있다. 미세 캐비티(C)는 상하 높이가 200㎛ 이하일 수 있다.
마스크 캐리어(710)는 유체 유입홀(M10)과 유체 배출홀(M20)을 구비할 수 있다.
유체 유입홀(M10)은 마스크 캐리어(710)의 대략 중앙에 위치하며, 상하로 관통하는 형태일 수 있다. 유체 유입홀(M10)은 외부로부터 유입하는 유체를 미세 캐비티(C) 내로 공급하여 기판(600)의 상면에 직접 공급할 수 있다. 유체는, 미세 캐비티(C) 내에서 반응없이 이동하면서 기판에 냉기를 충분히 공급해야 하는데, 이러한 조건을 만족하는 기체로는 He(헬륨)이 가장 바람직하다.
유체 배출홀(M20)은 유체 유입홀(M10)을 통해 유입한 유체를 외부로 배출하는 것으로, 유체 유입홀(M10)과 분리하여 구성할 수 있다. 유체 배출홀(M20)의 시작 지점은 기판(600)의 가장자리 영역에 대응되게 위치시킬 수 있다. 이를통해, 유입 유체가 기판(600) 전체에 고르게/충분히 영향을 미칠 수 있다.
유체 배출홀(M20)은 수직으로 형성되는 수직 관로만으로 구성할 수도 있고, 상하 방향과 수평 방향의 관로가 결합 형태로 구성할 수도 있다.
마스크(720)는 기판(600)을 내장 지지하는 것으로, 마스크 캐리어(710)의 대략 하부 외측에 결합할 수 있다. 마스크(720)는 중앙 영역에 기판(600)을 내장할 수 있는 마스크 관통부(H4)를 구비할 수 있다. 마스크(720)는 기판(600)을 안착 지지하는 기판 안착홈(R3)을 마스크 관통부(H4)의 가장자리를 따라 형성할 수 있다.
오링(OR1~OR4)은 유체가 새는 것을 차단하는 것으로, 열확산 방지판(462)과 가열판(461) 사이, 가열판(461)과 열 전도판(464) 사이, 열 전도판(464)과 냉각판(463) 사이, 냉각판(463)과 마스크 캐리어(710) 사이, 마스크 캐리어(710)와 마스크(720) 사이의 경계에서 유체가 통과하는 홀이나 관로에 선택적으로 구비할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예의 기판 캐리어 모듈을 갖는 자전부의 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 캐리어 모듈(700)은 마스크 캐리어(710)와 기판(600) 사이, 즉 미세 캐비티(C) 내에 유체 확산판(800)을 구비할 수 있다.
유체 확산판(800)은 200㎛ 이하의 상하 높이를 갖는 미세 캐비티(C) 내에 삽입되는 것으로, 미세 캐비티(C)와 동일 두께를 갖거나, 미세 캐비티(C)보다 작은 두께를 가질 수도 있다. 유체 확산판(800)은 호일(foil) 형태일 수 있다. 유체 확산판(800)은 유체의 냉기를 기판(600)에 신속하게 전달해야 하므로 열전도 특성이 우수한 금속으로 구성하는 것이 바람직하다.
기판 캐리어 모듈(700)이 자전하면, 미세 캐비티(C) 내로 유입된 유체는 자전으로 소용돌이 흐름이 발생할 수 있는데, 유체 확산판(800)은 이러한 소용돌이 흐름의 방향과 유량을 분산시켜 유체를 미세 캐비티(C) 내에 고르게 분포시킬 수 있다. 그 결과, 유입 유체는 기판(600) 상면에 전체적으로 균일하게 냉기를 전달할 수 있다.
도 4a~4c는 본 발명에 따른 기판 캐리어 모듈의 마스크 캐리어를 도시하는 사시도, 단면도, 평면도이다.
도 4a~4c에 도시한 바와 같이, 마스크 캐리어의 유체 배출홀(M20)은 제1 수직 관로(M21)와 제2 수직 관로(M23)로 분리하여 구성할 수 있다.
제1 수직 관로(M21)는 수평 단면이 장공형을 갖는 장공형 형태로 구성하거나 단일 관로의 형태로 구성할 수 있다. 제1 수직 관로(M21)는 장공형 형태로 구성하는 경우 다수를 이격시켜 배치할 수 있다. 제1 수직 관로(M21)는 하단이 미세 캐비티(C)에 연통하고 상단은 제2 수직 관로(M23)에 연통할 수 있다. 제1 수직 관로(M21)를 장공형 형태로 구성하여 도 4c와 같이 배치하면, 제1 수직 관로(M21)의 전체 단면적이 측방 영역보다 꼭지점 영역에서 커지고, 미세 캐비티(C)로 유입된 유체의 자체 하방 압력과 기판 캐리어 모듈(700)의 자전에 의해 중앙에서 외측으로 밀려날 때, 측방 영역보다 꼭지점 영역으로 더 많이 이동하는 유체가 빠르게 배출되어 기판(600) 전체에 균일하게 분포되는 효과가 나타날 수 있다.
제2 수직 관로(M23)는 수평 단면이 원형을 갖는 원통 형태로 구성할 수 있다. 제2 수직 관로(M23)는 다수를 이격시켜 배치할 수 있다. 제2 수직 관로(M23)는 하단이 제1 수직 관로(M21)에 연통하고 상단은 외부로 연통할 수 있다. 제2 수직 관로(M23)는 제1 수직 관로(M21)보다 면적이 작으며, 그 결과 하나의 제1 수직 관로(M21)에 2개 이상의 제2 수직 관로(M23)가 연통 결합하는 형태가 될 수 있다. 도 4c와 같이, 3개의 제2 수직 관로(M23)는 하부의 제1 수직 관로(M21)로부터 공급되는 배출 유체의 흐름을 분배하여 유체의 배기 밀도를 고르게 분포하게 할 수 있다. 이와 같이, 제2 수직 관로(M23)의 수, 크기 등을 조정하면, 유체에 의한 기판(600)의 온도조절 정도를 조절할 수도 있다.
도 5a~5d는 본 발명에 따른 기판 캐리어 모듈의 변형 마스크 캐리어를 도시하는 사시도, 단면도, 평면도이다.
도 5a~5c에 도시한 바와 같이, 마스크 캐리어의 유체 배출홀(M20)은 하측 수직 관로(M22), 다수의 수평 관로(M24), 수렴 관로(M26), 상측 수직 관로(M28) 등으로 구성할 수 있다.
하측 수직 관로(M22)는 수직으로 형성되는 배출 통로로서, 하단은 미세 캐비티(C)에 연통할 수 있다.
수평 관로(M24)는 방사상으로 수평 배치되는 것으로, 외측은 하측 수직 관로(M22)의 상단에 연통할 수 있다. 수평 관로(M24)는 수평 방향으로 이격되는 다수의 서브 수평 관로로 분리하여 구성할 수 있다.
수렴 관로(M26)는 수평 관로(M24)를 통해 배출되는 유체를 한곳으로 집중시키는 것으로, 측방이 수평 관로(M24)와 연통할 수 있다. 수렴 관로(M26)는 중앙의 유체 유입홀(M10)에서 외측으로 이격시켜 배치할 수 있다.
상측 수직 관로(M28)은 하단이 수렴 관로(M26)의 상측에 연통하고 상단은 외부와 연통하여 유체를 외부로 배출할 수 있다. 상측 수직 관로(M28)는 원통형 관로일 수 있다.
이와 같이, 수평 관로(M24)와 수렴 관로(M26)를 구비하여 배출 유체를 중심 방향으로 이동시켜 배출하면, 온도 조절판(460) 내에 형성되는 열매체 관로나 냉매체 관로의 변경을 요구하지 않고도 기판(600)으로 공급된 유체를 용이하게 외부로 배출할 수 있다.
유체 배출홀(M20)은 하측 수직 관로(M22)를 도 4a~4c의 구조로 구성할 수도 있다. 이 경우, 도 5d에 도시한 바와 같이, 수평 관로(M24)는 제2 수직 관로(M23)와 대응되게 하며, 그 외측은 제2 수직 관로(M23)의 상단에 각각 연통하게 할 수 있다. 이 경우, 수평 관로(M24)는 제2 수직 관로(M23)와 동일한 형상, 즉 원통형 관로로 구성할 수 있다.
유체 배출홀(M20)은 하측 수직 관로(M22)를 도 4a~4c의 제1 수직 관로(M21) 또는 제2 수직 관로(M23)의 단일 형태로 구성할 수도 있다. 이 경우, 수평 관로(M24)는 제1 수직 관로(M21) 또는 제2 수직 관로(M23)와 대응되게 하며, 그 외측은 제1 수직 관로(M21) 또는 제2 수직 관로(M23)의 상단에 각각 연통하게 할 수 있다. 이 경우, 수평 관로(M24)는 제1 수직 관로(M21) 또는 제2 수직 관로(M23)과 동일한 형상, 즉 장공형 관로 또는 원통형 관로로 구성할 수 있다.
도 6a,6b는 본 발명에 따른 기판 캐리어 모듈의 유체 확산판을 도시하는 사시도, 단면도이다.
도 6a,6b에 도시한 바와 같이, 유체 확산판(800)은 중앙에 상하로 관통하는 제1 유체 통과홀(P1)을 구비할 수 있다. 제1 유체 통과홀(P1)은 유체 유입홀(M10)을 통해 유입하는 유체의 일부를 유체 확산판(800)의 하부로 이동시켜 유입 유체가 유체 확산판(800)의 상면 및 하면으로 분산시킴으로써, 유입 유체의 냉기가 기판(600)에 균일하게 가해지도록 할 수 있다.
도 7a~7d는 본 발명에 따른 기판 캐리어 모듈의 변형 유체 확산판을 도시하는 사시도, 단면도이다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 유체 확산판(800)은 상면과 하면 중 적어도 하나에 유체 확산 관로(P2)를 형성할 수 있다.
유체 확산 관로(P2)는 표면에서 내측으로 함몰하는 형태일 있다. 유체 확산 관로(P2)는 방사상으로 다수를 배치할 수 있다. 유체 확산 관로(P2)는 유체 유입홀(M10)에서 유입하는 유체를 유체 확산판(800)의 외측 방향으로 빠르고 고르게 이동시켜, 기판(600)에 가해지는 유체의 냉기 분포를 빠르게 균일화할 수 있다.
도 7b와 같이, 유체 확산판(800)이 마스크 캐리어(710)와 기판(600)에 접촉하는 경우, 유체 확산판(800)은 뛰어난 열전도성을 이용하여 마스크 캐리어(710)의 열을 기판(600)에 빠르게 전달할 수 있다.
도 7c와 같이, 유체 확산판(800)은 상면과 하면의 내측 영역을 함몰되게 구성할 수 있다. 함몰된 내측 영역은 마스크 캐리어(710)와 기판(600)에 접촉하지 않기 때문에, 유체 확산 관로(P2)로 인한 접촉부와 비접촉부 사이의 열전도 편차를 차단 내지 최소화할 수 있다. 함몰된 내측 영역은 유체 확산판(800)의 상면과 하면에서 유입 유체가 외측으로 이동할 수 있는 공간을 확대시켜 유체의 흐름속도, 즉 유속을 증가시켜 냉각 효율이 높아질 수 있다.
도 7d에 도시한 바와 같이, 유체 확산판(800)은 함몰된 내측 영역에 제2 유체 통과홀(P3)을 구비할 수 있다. 제2 유체 통과홀(P3)은 상하로 관통하는 형태로 구성하며, 제1 유체 통과홀(P2)과 이격시켜 별도로 구성할 수 있다. 제2 유체 통과홀(P3)은 유입 유체를 유체 확산판(800)의 하부로 신속히 이동시켜 유체의 균일 분포를 높일 수 있다.
도 8a,8b는 본 발명에 따른 기판 캐리어 모듈의 다른 변형 유체 확산판을 도시하는 평면도이다.
유체 확산 관로(P2)가 직선형인 경우, 유체 확산판(800)이 자전하면, 유입 유체와 배출 유체 사이에 유속 편차가 발생하여, 유체가 배출되는 쪽에서 유체가 정체되는 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 유체의 밀도 편차가 발생하여 열분포 분균형을 일으킬 수 있다. 이를 조절하기 위하여, 도 8a,8b와 같이, 유체 확산 관로(P2)의 형상을 변형하여, 유체의 유속, 밀도(분포)를 제어할 수 있다.
도 8a와 같이, 유체 확산 관로(P2)는 기판(600)의 회전방향으로 휘어진 정방향 나선형으로 구성할 수 있다. 이 경우, 유체 확산판(800)이 자전하면, 유체는 회전관성에 의해 이동저항이 증가하여 배출 쪽에서 탈출 유속이 느려지면서 밀도가 증가할 수 있다. 도 8a의 형태는 기판 온도의 느린 제어에 유리할 수 있다.
도 8b와 같이, 유체 확산판(800)의 유체 확산 관로(P2)는 기판(600)의 회전방향과 반대방향으로 휘어진 역방향 나선형으로 구성할 수 있다. 이 경우, 유체 확산판(800)이 자전하면, 유체는 회전관성에 의해 이동저항이 감소하여 배출 쪽에서는 탈출 유속이 빨라질 수 있다. 도 8b의 형태는 기판 온도의 빠른 제어에 유리할 수 있다.
이상 본 발명을 여러 실시예에 기초하여 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면, 이러한 실시예를 다양하게 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의해 정해지므로, 그러한 변형이나 수정은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.
100 : 챔버 110 : 돔 지지부
200 : 돔부 210 : 상부 돔부
220 : 하부 돔부 300 : 공전부
310 : 공전축 320 : 공전 모터
330 : 공전 프레임 340 : 승강 모터
350 : 승강 프레임 360 : 틸팅부
361 : 틸팅 모터 363 : 틸팅축
400 : 자전부 410 : 자전축
420 : 자전 모터 430 : 기판 고정부
431 : 클램프 프레임 433 : 클램프 팁
440 : 후드 450 : 자전 기판부
460 : 온도 조절판 461 : 가열판
462 : 열확산 방지판 463 : 냉각판
464 : 열 전도판 500 : 도가니부
600 : 기판 700 : 기판 캐리어 모듈
710 : 마스크 캐리어 720 : 마스크
800 : 유체 확산판 B : 자전 제어부
C : 미세 캐비티 H1 : 증착물 유입홀
H2 : 증착물 배출홀 H3 : 층착물 통과홀
H4 : 마스크 관통부 M10 : 유체 유입홀
M20 : 유체 배출홀 M21 : 제1 수직 관로
M22 : 하측 수직 관로 M23 : 제2 수직 관로
M24 : 수평 관로 M26 : 수렴 관로
M28 : 상측 수직 관로 OR1~OR4 : 오링
P1 : 제1 유체 통과홀 P2 : 유체 확산 관로
P3 : 제2 유체 통과홀 R1 : 마스크 안착홈
R2 : 기판캐리어 지지홈 R3 : 기판 안착홈

Claims (12)

  1. 기판 캐리어 모듈에 있어서,
    하부는 기판과 결합하면서 미세 캐비티를 형성하고, 중앙에는 상하로 관통하는 유체 유입홀을 구비하여 외부로부터 유입하는 유체를 상기 미세 캐비티 내로 공급하며, 상기 유체 유입홀과 분리되고 상하로 관통하거나 상하 및 수평의 결합 형태로 관통하는 유체 배출홀을 구비하여 상기 유체를 외부로 배출하는 마스크 캐리어;
    상기 마스크 캐리어의 하부에 결합하고, 중앙에 마스크 관통부와 기판 안착홈을 구비하는 마스크;
    박막 형태를 갖고, 상기 미세 캐비티 내에 삽입되는 유체 확산판을 포함하는, 기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유체 배출홀은
    하단이 상기 미세 캐비티에 연통하는 제1 수직 관로;
    상기 제1 수직 관로의 상단에 연통하는 제2 수직 관로를 포함하고,
    상기 제1 수직 관로는 이격되는 다수의 장공형 관로를 포함하는, 기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 수직 관로는
    이격되는 다수의 원통형 관로를 포함하는, 기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유체 배출홀은
    하단이 상기 미세 캐비티에 연통하는 하측 수직 관로;
    외측단이 상기 하측 수직 관로의 상단에 연통하고, 방사상으로 수평 배치되는 다수의 수평 관로;
    마스크 캐리어의 중앙에서 상기 유체 유입홀과 이격되어 형성되고, 측방이 상기 다수의 수평 관로와 연통하는 수렴 관로:
    하단은 상기 수렴 관로의 상측에 연통하고 상단은 외부와 연통하는 상측 수직 관로를 포함하는, 기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 하측 수직 관로는
    하단이 상기 미세 캐비티에 연통하고, 이격되는 다수의 장공형 관로를 갖는 제1 수직 관로;
    상기 제1 수직 관로의 상단에 연통하고, 이격되는 다수의 원통형 관로를 갖는 제2 수직 관로를 포함하는, 기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 유체 확산판은
    중앙에 상하로 관통하는 제1 유체 통과홀을 구비하는, 기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 유체 확산판은
    상면과 하면 중 적어도 하나에 유체 확산 관로를 구비하는, 기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 유체 확산 관로는
    함몰 형태를 가지며 방사상으로 배치되되, 직선형, 기판의 회전방향으로 휘어진 정방향 나선형, 기판의 회전방향과 반대방향으로 휘어진 역방향 나선형 중에서 선택되는 하나의 형태를 갖는, 기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈.
  10. 제8항에 있어서, 상기 유체 확산판은
    상면과 하면 중 적어도 하나의 내측영역이 함몰되는, 기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 유체 확산판은
    상기 함몰된 내측영역에 상하로 관통하고 상기 제1 유체 통과홀과 이격되는 제2 유체 통과홀을 구비하는, 기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈.
  12. 제1항에 있어서, 상기 유체는
    헬륨 기체인, 기판 온도조절이 가능한 기판 캐리어 모듈.
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