CN103668116A - 气体吸排单元及具备该气体吸排单元的原子层沉积装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体吸排单元及具备该气体吸排单元的原子层沉积装置。气体吸排单元可以包括：内部形成有供气流道的供气管；在内部形成与所述供气流道连通的排气流道的排气管；围绕所述排气管的外周面的至少一部分，从而在内部形成吸气流道的吸气管。因此，当配置在与基板临近的位置时，能够同时完成对气体的供给和吸入。由此，可在常压下形成沉积，因此不需要用于确保真空的其他装置以及时间。而且，可进行连续性工序，可将前后处理进行在一条线上，并且通过设置多个源气体吸排单元，可形成多组分化合物。此时，可根据各个源气体的分解温度分别选择热源种类以及被供应的热能量。

Description

气体吸排单元及具备该气体吸排单元的原子层沉积装置
技术领域
本发明涉及气体吸排单元及具备该气体吸排单元的原子层沉积装置，更具体地将是涉及能够在常压下对原子层进行沉积，并以简单的结构对气体的排气量和吸气量进行精确控制的气体吸排单元及具备该气体吸排单元的原子层沉积装置。
背景技术
一般来讲，制造半导体元件或平板显示器装置等需要经过多种制造工序，其中，对晶片或玻璃等基板上进行薄膜沉积是必要的工序。
在这种薄膜沉积工序中，主要利用溅射（Sputtering）、化学气相沉积（CVD:Chemical Vapor Deposition）、原子层沉积（ALD:Atomic Layer Deposition）等方法。
其中，原子层沉积（Atomic Layer Deposition）法是利用单原子层的化学吸附及脱离的纳米级的薄膜沉积技术，其将反应物分别分离，以脉冲形式供给到腔室，并利用反应物的表面饱和（surface saturation）反应，在基板表面上进行化学吸附及解吸的新概念薄膜沉积技术。
现有的原子层沉积技术在沉积工序过程中需要真空状态，而为了维持和管理这种真空状态需要辅助装置，而且工序时间变长，从而导致生产率低下。
此外，由于能够确保真空的空间有限，对于追求大面积、大型化的显示器产业来说是不适宜的。
另外，现有的原子层沉积装置必须配置在真空腔室内，而且，即使能够在常压下工作，也不能独立控制气体的供应和吸入、或无法减少气体的使用量。
发明内容
本发明提供能够在常压下沉积原子层的气体吸排单元以及具备该气体吸排单元的原子层沉积装置。
本发明提供能够在一个单元中完成排气和吸气的气体吸排单元以及具备该气体吸排单元的原子层沉积装置。
为了实现上述目的，本发明的一实施例的气体吸排单元可以包括：供气管，内部形成有供气流道；排气管，在其内部形成有与所述供气流道连通的排气流道；吸气管，其围绕所述排气管的外周面的至少一部分，从而使吸气流道形成在所述吸气管的内部。
如上所述，由于通过一个单元进行排气和吸气，因此无需另设置用于排气和吸气的其他手段，能够改善原子层沉积工序的产量。
在所述供气管和所述排气管之间可以形成用于连通所述供气流道和所述排气流道的至少一个供气喷嘴。
在所述排气管，沿着其长度方向形成至少一个排气部，所述排气部可以与所述供气喷嘴连通。
所述吸气流道的空间可以被所述供气喷嘴分隔。
位于所述供气管中间部位的所述供气喷嘴的尺寸大于位于两端部位的所述供气喷嘴的尺寸，或位于所述供气管中间部位的所述供气喷嘴之间的间距小于位于两端部位的所述供气喷嘴之间的间距。
所述排气管包括以向所述排气管的外部延伸的方式形成在所述排气部的排气引导部，所述排气部可以包括形成在所述排气引导部之间的至少一个孔或切口。
在所述吸气管的圆周方向的一端和所述排气引导部一端之间形成有吸气部，所述吸气部沿着所述排气管或所述吸气管的圆周方向，相对于所述排气部对称地配置。
形成所述吸气部的所述吸气管一端的最底端可位于比所述排气引导部一端的最底端更低的位置。
所述排气管可以包括可旋转地设置在所述排气管的内面，用于连通或切断所述排气流道与所述排气部的气阀。
所述气阀沿着所述排气管的内面，向所述排气管的圆周方向旋转或向所述排气管的长度方向进行直线运动，从而调节所述排气部的开启。
当所述气阀沿着所述排气管的内面向所述排气管的圆周方向旋转时，所述气阀可在完全开闭所述排气部的范围内进行旋转。
当所述排气部形成为多个孔，并且所述气阀沿着所述排气管的内面向所述排气管的长度方向进行直线运动时，所述气阀能够同时或单独地对所述排气部的开启进行调节。
所述排气管和所述气阀之间可以形成有阀门隔离体。
所述阀门隔离体以及所述气阀形成为圆筒形状，所述气阀可插入至所述阀门隔离体的内部。
分别与所述供气喷嘴以及所述排气部连通的通孔，相对于所述阀门隔离体的中心对称地形成在所述阀门隔离体上。在所述气阀上形成有与所述通孔连通的阀孔，所述阀孔可只形成在所述气阀的一侧。
另外，本发明可提供具备所述气体吸排单元的原子层沉积装置。
所述原子层沉积装置的气体吸排单元包括：源气体吸排单元，其吸入和排出源气体；反应气体吸排单元，其吸入和排出反应气体；吹扫气体吸排单元，其设置在所述源气体吸排单元和所述反应气体吸排单元之间，以吸入和排出吹扫气体。
在所述排气管和所述气阀之间可形成有由聚四氟乙烯材质形成的阀门隔离体。
如上所述，由于本发明的原子层沉积装置能够在常压下进行沉积，因此无需用于确保真空的装置以及时间，从而能够提高生产率，并且，由于易于大型化生产，可应用于显示器领域中。
本发明的原子层沉积装置,作为加热基板表面的方式可以使用卤素灯、激光等多种热源，此时，并非是对基板整体进行加热，而是只对源气体被注入的部位进行加热，因此能够防止因温度变高而附带产生的热扩散、寿命缩短、物理变形等问题。
另外，本发明的原子层沉积装置通过利用常压等离子体、紫外灯以及激光等，可提高沉积率，并且，也可以对金属薄膜或氮化膜等进行沉积。
另外，本发明的原子层沉积装置可进行连续性工序，可将前后处理进行在一条线上，并且通过设置多个源气体吸排单元，可形成多组分化合物。此时，可根据各源气体的分解温度分别选择热源种类以及被供应的热能量。
本发明的原子层沉积装置，当上下交替设置气体吸排单元时，可进行两面沉积。气体吸排单元的长度方向设置有排气部，排气量可通过气阀来进行调节。
本发明的气体吸排单元以及原子层沉积装置，通过利用供气喷嘴以及与供气喷嘴连通的气阀，能够减少气体的消耗量，改善气压的均匀性。
本发明的效果并非限定于上述的记载，所属领域的技术人员将通过以下的记载能够明确理解未提及的其他效果。
附图说明
图1是概略表示本发明一实施例的原子层沉积装置的立体图。
图2是根据图1的原子层沉积装置的剖视图。
图3是根据图1的用于原子层沉积装置的气体吸排单元的立体图。
图4是根据图3的气体吸排单元的横向及纵向剖视图。
图5是根据图3的气体吸排单元的另一实施例的横向及纵向剖视图。
图6是根据图1的原子层沉积装置的变形例的剖视图。
图7是概略表示本发明的另一实施例的原子层沉积装置的立体图。
图8是根据图7的原子层沉积装置的剖视图。
图9是根据图7的用于原子层沉积装置的气体吸排单元的立体图。
图10是对根据图9的气体吸排单元的气阀和阀门隔离体的分解立体图。
图11是根据图9的气体吸排单元的横向及纵向剖视图。
图12是根据图7的用于原子层沉积装置的气体吸排单元的另一实施例的剖视图。
图13是根据图7的原子层沉积装置的变形例的剖视图。
附图标记
100、200：原子层沉积装置     110、210：基板
120、220：基板温度调节部     130、230、330、430：源气体吸排单元
131、141、151：供气管        132、142、152：吸气管
133、143、153：吸气部        134、144、154：排气管
135、145、155：供气流道      136、146、156：供气喷嘴
137、147、157：排气部        138、148、158：排气流道
139、149、159：吸气流道
140、240、340、440：  反应气体吸排单元
150、250、350、450：  吹扫气体吸排单元
160、170、260：气阀   270：阀门隔离体
具体实施方式
以下参照附图来详细说明本发明的实施例。但是本发明并不受限或限定于实施例。各附图中表示的相同的附图标记表示相同的部件。
图1是概略表示本发明一实施例的原子层沉积装置的立体图，图2是根据图1的原子层沉积装置的剖视图，图3是根据图1的用于原子层沉积装置的气体吸排单元的立体图，图4是根据图3的气体吸排单元的横向及纵向剖视图，图5是根据图3的气体吸排单元的另一实施例的横向及纵向剖视图，图6是根据图1的原子层沉积装置的变形例的剖视图。
如图1及图2所示，本发明一实施例的原子层沉积装置100可以包括用于排出（injection）或吸入（suction）源气体（Source Gas）、反应气体（ReactantGas）或吹扫气体（Purge Gas）的多个气体吸排单元130、140、150，从而在基板110的上侧或表面沉积原子层。
多个气体吸排单元130、140、150大致呈管状或管道状，并且，其长度方向与基板110的搬运方向交叉，优选为，与基板110的搬运方向垂直。
在多个气体吸排单元130、140、150被固定的状态下基板110被搬运，或在基板110被固定的状态下多个气体吸排单元130、140、150被搬运，或基板110和气体吸排单元130、140、150一同被搬运。当基板110和气体吸排单元130、140、150一同被搬运时分别向反方向移动，因此，在任何情况下，基板110和气体吸排单元130、140、150进行相对运动，图1中表示这种相对运动方向（TD）。
本发明的原子层沉积装置100，由于基板110可相对于气体吸排单元130、140、150向两方向进行相对运动，因此对大面积的基板进行处理时也不需要大的工作空间。另外，当缩短气体吸排单元130、140、150相对于基板110的相对移动距离时能够缩短轨迹（foot print），从而能够容易地对大面积的基板进行处理。
在基板110的下侧可设置基板温度调节部120。基板温度调节部120可提高或降低源气体被供应的基板部位的温度，但并非对基板110的整体进行温度调整，而是只对基板的一部分进行温度调整，因此能够防止因温度变化而附带产生的热扩散、寿命缩短、物理变形等问题。基板温度调节部120可以具备加热器（heater）或冷却垫(cooling pad)的形态。
为了便于理解，在图1以及图2中对气体吸排单元130、140、150被固定状态下，基板在相对运动方向（TD）进行前进或后退的状态进行说明。
本发明的一实施例的原子层沉积装置100的气体吸排单元130、140、150可以包括：吸入和排出源气体的源气体吸排单元130；吸入和排出反应气体的反应气体吸排单元140；以及设置在源气体吸排单元130和反应气体吸排单元140之间，吸入和排出吹扫气体的吹扫气体吸排单元150。
当基板110沿着相对运动方向TD从右侧向左侧被搬运的同时沉积原子层时，从左侧向右侧依次排列有源气体吸排单元130、吹扫气体吸排单元150、反应气体吸排单元140、吹扫气体吸排单元150。由此，最先与源气体接触的基板110随着向左侧移动，向其表面依次提供源气体、吹扫气体、反应气体、吹扫气体，从而能够在基板110表面沉积原子层。
优选为，本发明的一实施例的原子层沉积装置100的气体吸排单元130、140、150沿着相对运动方向TD以相同或固定的间隔排列。只是，这些固定的间隔可以根据各反应工序阶段所需要的时间而进行调节。
优选为，源气体吸排单元130、反应气体吸排单元140、吹扫气体吸排单元150的最底端与基板110的表面隔有一定的间隔G。更具体地，气体吸排单元130、140、150的吸气管132、142、152的一端的最底端与基板110的表面需要保持一定的间隔G。优选为，所述间隔G不超过20mm。如果间隔G小于20mm，气体吸排单元130、140、150的排气部137、147、157与基板110的上侧接触或间隔过小而导致源气体、反应气体或吹扫气体可能在充分供应到基板110之前被吸气部133、143、153吸入，如果间隔G大于20mm，有可能降低气体供应效率。
所述气体吸排单元130、140、150能够在一个单元中完成排气（或喷射）和吸气（或吸入）或同时完成。以下参照附图对气体吸排单元130、140、150进行更加详细的说明。源气体吸排单元130、反应气体吸排单元140、吹扫气体吸排单元150只有排出和吸入的气体种类不同，其细部结构相同。
参照图3至图5，本发明的一实施例的可用于原子层沉积装置100的气体吸排单元130、140、150包括：供气管131、141、151，在其内部形成供气流道135、145、155；排气管134、144、154，在其内部形成与供气流道135、145、155连通的排气流道138、148、158；吸气管132、142、152，其围绕排气管134、144、154的外周面的至少一部分，从而使吸气流道139、149、159形成在吸气管132、142、152内部。
如上所述，由于通过一个气体吸排单元130、140、150进行排气和吸气，因此无需另设置用于排气和吸气的其他手段，从而能够改善原子层沉积工序的产量（throughput）。
供气管131、141、151中流通从外部供气手段（未图示）供应的气体。供气管131、141、151从吸气管132、142、152向外突出形成，相反地，排气管134、144、154可以形成在吸气管132、142、152的内部。
以吸气管132、142、152为基准，供气管131、141、151可以形成在排气管134、144、154的相反侧。
优选为，供气管131、141、151的截面大小（直径或面积）小于排气管134、144、154或吸气管132、142、152。供气管131、141、151的内部可以形成有沿其长度方向而连通的供气流道135、145、155。
虽然图3及图4表示气体吸排单元130、140、150的两端为开放的状态，但是为了防止气体被排出至其他部位，气体吸排单元130、140、150可以形成为封闭的状态。
供气管131、141、151和排气管134、144、154之间可以形成有连通供气流道135、145、155和排气流道138、148、158的至少一个供气喷嘴136、146、156。
为了将通过供气管131、141、151的供气流道135、145、155的气体排出至气体吸排单元130、140、150的外部，气体需要流过排气管134、144、154的排气流道138、148、158，为此，需要连通供气流道135、145、155和排气流道138、148、158，而连通两者的就是供气喷嘴136、146、156。
虽然供气流道135、145、155、供气喷嘴136、146、156以及排气流道138、148、158相互连通，但是吸气流道139、149、159是不连通的。因为，供气流道135、145、155、供气喷嘴136、146、156以及排气流道138、148、158是参与排气的部分，而吸气流道139、149、159是参与吸气的部分，因此不能相互连通。
如图4的（b）及（c）所示，供气喷嘴136、146、156可以形成为从供气流道135、145、155向排气流道138、148、158的方向变窄。由于供气喷嘴136、146、156中，与排气流道138、148、158连通的部分最窄或最小，因此，气体能够向排气流道138、148、158内部喷射，并且，在短时间内有更多的气体能够填充排气流道138、148、158。图4（b）以及（c）为图4（a）的剖线A-A的剖视图。图4（a）是图3的气体吸排单元130、140、150的长度方向的剖视图。
参照图4的（a），虽然供气喷嘴136、146、156形成多个，但是供气喷嘴136、146、156也可以形成一个。
另外，在排气管134、144、154沿着其长度方向可以形成至少一个排气部137、147、157。排气部137、147、157是将填充排气流道138、148、158的气体排出至气体吸排单元130、140、150外部的出口。为此，排气部137、147、157与外部和排气流道138、148、158连通。
此时，排气部137、147、157可以与供气喷嘴136、146、156连通。优选为，如图4（a）所示，排气部137、147、157与供气喷嘴136、146、156形成在同一条线上，但并非限定于此。
吸气流道139、149、159的空间可被供气喷嘴136、146、156分隔。如图4（b）及（c）所示，形成在吸气管132、142、152与排气管134、144、154之间的吸气流道139、149、159被供气喷嘴136、146、156分隔成2个空间。此时，优选为，吸气流道139、149、159被供气喷嘴136、146、156对称地分隔。
位于供气管131、141、151的中间部位的供气喷嘴136、146、156的尺寸可以大于位于两端部位的供气喷嘴136、146、156的尺寸。如果气体是从供气管131、141、151的两端供应，由于供气管131、141、151中间的气压小于两端的气压，因此，通过位于中间部位的供气喷嘴136、146、156，有可能无法在短时间内让更多的气体流向排气流道138、148、158。为了防止这种情况，将位于供气管131、141、151中间部位的供气喷嘴136、146、156的尺寸大于位于两端的供气喷嘴136、146、156的尺寸。或者，可以使位于供气管131、141、151中间部位的供气喷嘴136、146、156之间的间距小于位于两端部位的供气喷嘴136、146、156之间的间距。
当气体不是从两端供应而是从一端供应时，供气喷嘴136、146、156可以设置成，越接近供应气体的相反侧的底端，供气喷嘴136、146、156的尺寸越大或供气喷嘴136、146、156之间的间距越小。
排气管134、144、154可以包括朝向排气管134、144、154的外部延伸形成在排气部137、147、157的排气引导部137a、147a、157a。如图3至图4所示，排气引导部137a、147a、157a向基板110所处的下侧方向延伸形成，从而能够引导通过排气部137、147、157的气体最大限度地接触基板110。
排气引导部137a、147a、157a可以对称地形成在经过供气喷嘴136、146、156中心的虚拟线的两侧，形成在两侧的排气引导部137a、147a、157a之间的角度向下方向逐渐变大，从而通过排气引导部137a、147a、157a的气体扩散以接触基板110。
此时，排气部137、147、157可以包括形成在排气引导部137a、147a、157a之间的至少一个孔或切口。即排气部137、147、157可以是，在排气引导部137a、147a、157a之间形成的至少一个孔或切口。图4的（a）表示排气部137、147、157形成为多个孔。
当排气部137、147、157形成为多个孔时，优选为，根据排气流道138、148、158内的位置的压力大小或压差，在压力小的部位相应地形成大孔或缩短孔之间的间隔。另外，排气部137、147、157形成为单一切口时，优选为，根据排气流道138、148、158内的位置的压力大小或压差，在压力小的部位相应地加大切口的宽度。
在吸气管132、142、152的圆周方向的一端133a、143a、153a与排气引导部137a、147a、157a的一端之间形成有吸气部133、143、153，吸气部133、143、153沿着排气管134、144、154或吸气管132、142、152的圆周方向，相对于排气部137、147、157位于对称的位置。
形成吸气部133、143、153的吸气管132、142、152的圆周方向的一端133a、143a、153a可向排气引导部137a、147a、157a的方向弯曲，由于吸气管132、142、152的圆周方向的一端133a、143a、153a向排气引导部137a、147a、157a的方向弯曲，可防止吸气部133、143、153的尺寸或宽度过于变大的现象。由于吸气管132、142、152的圆周方向的一端133a、143a、153a向排气引导部137a、147a、157a的方向弯曲，吸气管132、142、152形成为D(D-cut)形剖面的圆柱形。
图4的（b）及（c）中，形成排气部133、143、153的吸气管132、142、152的一端133a、143a、153a的最底端或最底面可以位于排气引导部137a、147a、157a的一端的最底端或最底面的下侧，此时，吸气管132、142、152的一端133a、143a、153a的最底端或最底面可以形成在比排气引导部137a、147a、157a的一端的最底端或最底面低3mm左右的位置。即，吸气管132、142、152的一端133a、143a、153a的最底端或最底面与排气引导部137a、147a、157a的一端的最底端或最底面之间形成3mm左右的间隙。由此，通过使吸气管132、142、152的一端133a、143a、153a的最底端或最底面位于排气引导部137a、147a、157a的一端的最底端或最底面的下侧，能够增加吸气量。另外，可以防止通过排气部137、147、157的气体通过更向下突出的吸气管132、142、152的一端133a、143a、153a的最底端而流入到吸气部133、143、153的现象。从而能够防止被排出的气体未参与反应而被吸入后排除的现象。
由于排气部137、147、157是开放的形态，当排气流道138、148、158内有气体时，气体始终可以通过排气部137、147、157向基板110排气。但是，当排出的气体是反应中不需要的气体，却排向基板110时，原子层沉积工序无法顺利完成。
考虑到这一点，排气管134、144、154可以包括：可旋转地设置在排气管134、144、154的内面，并连通或切断排气流道138、148、158和排气部137、147、157的气阀160、170。
如图4所示，气阀160、170沿着排气管134、144、154的内面向排气管134、144、154的圆周方向旋转，或如图5所示，气阀160、170向排气管134、144、154的长度方向进行直线运动来调节排气部137、147、157的开启。
首先，在图4中，气阀160在与排气管134、144、154的内面接触的状态下，可以在一定的角度范围内旋转而开启排气部137、147、157。为此，气阀160的一端配置有阀驱动部162，阀驱动部162可以以步进电机等形成。
图4（b）表示的是气阀160完全地关闭排气部137、147、157的状态，使在排气流道138、148、158内的气体无法通过排气部137、147、157。如果在此状态下，气阀160通过阀驱动部162进行一定角度的旋转，如图4（c）所示，排气部137、147、157被开启而排出气体。
当气阀160沿着排气管134、144、154的内面向排气管134、144、154的圆周方向旋转时，气阀160在完全开闭排气部137、147、157的范围内进行旋转。即，气阀160没有必要沿着排气管134、144、154的内面旋转至360度，排气部137、147、157只要旋转至排气部137、147、157完全开启或关闭的位置即可。因此，气阀160起到一种开闭排气部137、147、157的类似开关（on/off switch）的作用。
另外，气阀160通过调节排气部137、147、157的开启量来调节气体的排出量。
图5中，（a）和（b）表示排气部137、147、157关闭的状态，（c）和（d）表示排气部137、147、157开启的状态。图5（b）是图5（a）的剖线“B-B”的剖视图，图5（d）是沿图5（c）的剖线“C-C”的剖视图，图5（a）及（c）是根据图3的气体吸排单元130、140、150的长度方向的剖视图。
如图5所示，当排气部137、147、157形成为多个孔，并且气阀170沿着排气管134、144、154的内面向排气管134、144、154的长度方向进行直线运动时，气阀170能够同时或单独地调节排气部137、147、157的开启。
为了使气阀170同时或单独地对排气部137、147、157的开启进行调节，需要在每个排气部137、147、157分别设置气阀170。
当气阀170单独设置时，不仅能够整体地或个别地对排气部137、147、157进行开闭，而且可以根据排气流道138、148、158内的压力分布，分别对排气部137、147、157的开启量进行控制。例如，增加压力小的位置处的排气部137、147、157的开启量，减小压力大的位置处的排气部137、147、157的开启量，从而，通过整个排气部137、147、157，能够使气体均匀地排出。
图1至图5中所示的本发明一实施例的原子层沉积装置100，从源气体吸排单元130将源气体注入至基板110，从吹扫气体吸排单元150将吹扫气体注入至基板110上。之后，从反应气体吸排单元140将反应气体注入至基板110上，从而沉积原子层。
为了沉积硅薄膜，源气体使用含有硅的硅烷（Silane,SiH4）、乙硅烷（Disilane,Si2H6）及四氟化硅（SiF4）中的任一气体，反应气体可以使用氧（O2）或臭氧（O3）。另外，吹扫气体可以使用氩（Ar）、氯（N2）和氦（He）中的任一气体或两种以上的混合气体。但并非限于此，源气体、吹扫气体、反应气体的数量和种类实际上可进行多样化变更。
优选为，吸气部133、143、153和排气部137、147、157与气体吸入排气单元130、140、150的中心所形成的角度为5度至90度。当吸气部133、143、153和排气部137、147、157与气体吸入排气单元130、140、150的中心所形成的角度小于5度时，气体通过气体吸入排气单元130、140、150的排气部137、147、157供应至基板110之前，有可能被吸入至吸气部133、143、153，沉积到基板的气体在供应气体所占的比即供应效率降低。另外，当吸气部133、143、153和排气部137、147、157与气体吸入排气单元130、140、150的中心所形成的角度大于90度时，通过吸气部133、143、153吸入基板上的周围气体的气体吸入效率降低。
吸气部133、143、153可以配置在以排气部137、147、157为中心相互对称的位置。由于吸气部133、143、153配置在排气部137、147、157的两侧时，在吸入前工序中残留在基板上的气体后，通过排气部137、147、157将本工序的气体注入至基板上，再吸入残留在基板上的反应后的气体，因此，优选为，吸气部133、143、153配置在以排气部137、147、157为中心，相互对称的位置。但是并非限于此，吸气部133、143、153也可以配置在以排气部137、147、157为中心时的同一侧。
另外，本发明的一实施例的原子层沉积装置100的气体吸入排气单元130、140、150，由于同时进行气体的吸入和排出，因此无需真空状态，可在常压下进行沉积工序。
图6中表示根据本发明一实施例的原子层沉积装置100的变形例。图6中所示的原子层沉积装置100可以包括：常压等离子体发生器180、吹扫气体吸排单元150、源气体吸排单元130以及卤素灯190。此时，相对于气体吸排单元130、150，基板110从左侧向右侧进行相对运动，并进行沉积工序。
当基板110从左侧向右侧移动时，首先，基板110的特定部位（即源气体将被注入的部位）被卤素灯190加热。加热基板110的工序是对进行源气体的排出和吸入的基板110的特定部位进行的。更具体地讲，相对气体吸排单元130、150的基板110的相对运动方向TD，卤素灯190可以配置在源气体吸排单元130的前侧。卤素灯190通过在基板110上对源气体将被供应的部位进行加热，可提高原子层的沉积率。
对基板110的加热时，不仅可以使用卤素灯190，也可以使用激光、紫外灯等。卤素灯190可以包括热源193、在热源193的外部包围热源193的外罩191以及形成在外罩191内的多个冷却器192。卤素灯190的冷却器192防止基板110表面以外的部位被加热，因此能够防止基板110的整体温度的上升。
当基板110从左向右搬运时，位于右侧的卤素灯190启动而在源气体被供应之间对基板110进行加热。随后，源气体吸排单元130排出和吸入源气体，吹扫气体吸排单元150排出和吸入吹扫气体。此时，吸入的源气体和吹扫气体被投入至沉积工序中，残留的源气体和吹扫气体被吸入后排除。之后，将反应气体注入到基板110上。在图6中，代替反应气体吸排单元140，使用了常压等离子体发生器180。通过这些过程完成一个循环的原子层沉积工序。
图6中所示的原子层沉积装置100可以在常压下对原子层进行沉积，因此，当向基板110供应反应气体时，可以使用常压等离子体发生器180。常压等离子体发生器180是对低温等离子体喷枪（cold plasma torch）进行形象化的实例。由于常压等离子体发生器180供应反应气体，当使用常压等离子体发生器180时，可省略反应气体吸排单元140。
以下对本发明的另一实施例的原子层沉积装置进行说明。图7是概略表示本发明的另一实施例的原子层沉积装置的立体图，图8是根据图7的原子层沉积装置的剖视图，图9是用于根据图7的原子层沉积装置的气体吸排单元的立体图，图10是根据图9的气体吸排单元的气阀和阀门隔离体进行分解的立体图，图11是根据图9的气体吸排单元的横向及纵向剖视图，图12是用于根据图7的原子层沉积装置的气体吸排单元的另一实施例的剖视图，图13是根据图7的原子层沉积装置的变形例的剖视图。
图7至图13中所示的原子层沉积装置200与图1至图6中的原子层沉积装置100相比，仅有气阀的动作及形状不同，其他部分大体相同。因此，以下以其他部分为重点进行说明。
图7及图8所示的原子层沉积装置200可以包括在与基板温度调节部220上侧的基板210的相对运动方向（TD）垂直的方向依次排列的源气体吸排单元230、吹扫气体吸排单元250、反应气体吸排单元240以及吹扫气体吸排单元250。其中，源气体吸排单元230、反应气体吸排单元240以及吹扫气体吸排单元250具有相同的结构。
如图8所示，气体吸排单元230、240、250与基板210之间需要保持一定的间隔G，间隔G的尺寸与图1的装置100相同。
参照图9至图11，气体吸排单元230、240、250，除气阀260和阀门隔离体270之外，具有与图1至图5所示的原子层沉积装置100的气体吸排单元130、140、150相同的结构。
气体吸排单元230、240、250可以包括：供气管231、241、251；形成在供气管231、241、251内部的供气流道235、254、255；与供气流道235、254、255连通的供气喷嘴236、246、256；与供气喷嘴236、246、256连通的排气流道238、248、258；形成排气流道238、248、258的排气管234、244、254；与排气流道238、248、258连通并向基板210上侧注入气体的排气部237、247、257；从排气部237、247、257向基板210延伸形成的排气引导部237a、247a、257a；围绕排气管234、244、254的吸气管232、242、252；形成在排气管234、244、254与吸气管232、242、252之间的吸气流道239、249、259；形成在吸气管232、242、252的一端233a、243a、253和排气引导部237a、247a、257a之间的吸气部233、243、253。
排气管234、244、254的内面插入有阀门隔离体270，阀门隔离体270的内部插入有气阀260。
如图10所示，气阀260以及阀门隔离体270可以形成为圆筒形状。气阀260在插入至阀门隔离体270的状态下向旋转方向RD进行旋转，从而开闭排气部237、247、257。
与图1至图6中所示的原子层沉积装置100的气阀160、170不同，所述气阀260形成为圆筒形状，其不是与排气管234、244、254接触的状态下动作，而是与阀门隔离体270接触的状态下动作。其中，阀门隔离体270是为了确保气阀260的顺利旋转的一种如同轴承的构件，阀门隔离体270可以以聚四氟乙烯形成，但阀门隔离体270的材质并非限定于聚四氟乙烯，只要能够减少气阀260旋转时的摩擦力，任何材质均可。
参照图10以及图11，分别与供气喷嘴236、246、256以及排气部237、247、257连通的通孔273，相对于阀门隔离体270的中心对称地形成在阀门隔离体270，气阀260形成有与通孔273连通的阀孔263，阀孔263可以只形成在气阀260的一侧。即，如图11，阀门隔离体270的通孔273不仅形成在图示的上侧部，而且也形成在与上侧面对的下侧，而气阀260的阀孔263不形成在另一侧。
气阀260被插入到阀门隔离体270内的状态进行旋转时，根据阀孔263是与上侧通孔273连通，或与下侧通孔273连通，或不与通孔连通来调节排气。阀门隔离体270插入固定在排气管234、244、254，从而使阀门隔离体270的上侧通孔273与供气喷嘴236、246、256连通，下侧通孔273与排气部237、247、257连通。
图11（b）是图11（a）的沿剖线“D-D”的剖视图，图11（d）是图11（c）的沿剖线“E-E”的剖视图，图11（f）是图11（e）的沿剖线“F-F”的剖视图。图11(a)、（c）以及（e）是图9中气体吸排单元230、240、250的长度方向的剖视图。
图11的（a）及（b）是气阀260的阀孔263与阀门隔离体270的上侧通孔273连通的状态。此时，通过供气管231、241、251供应的气体经由供气喷嘴236、246、256填充排气流道238、248、258。在此状态下，当气阀260进一步旋转时，则变为图11的（c）及（d）所示的状态。此时，气阀260的阀孔263没有与阀门隔离体270的通孔273连通，因此，气体不会流入到排气流道238、248、258内，排气流道238、248、258内的气体不会通过排气部237、247、257注入至基板210上。
当气阀260进一步旋转时，则成为图11的（e）及（f）所示的状态。此时，由于气阀260的阀孔263与阀门隔离体270的下侧通孔273连通，因此，排气流道238、248内的气体经过排气部237、247、257注入至基板210上。
此时，气阀260的阀孔263沿着气阀260的长度方向形成为一体，或沿着气阀260的长度方向具有规定的间隔。因此，需要根据反应工序来调节气体的喷射方式，根据气阀260的阀孔263形态可调节为线喷射方式或点喷射方式。
另外，为了提供气体的线喷射方式或点喷射方式，排气部237、247、257沿吸气管232、242、252的长度方向配置，并形成为具有规定间隔的孔或一体的单一切口。
图9至图11所示的气体吸排单元230、240、250的吸气管232、242、252为剖面大致呈D（D-cut）形状的圆柱形，但也可以形成为其他的形状。
图12的（a）所示的另一实施例的气体吸排单元330、340、350是剖面为非D形状的圆筒形状。形成排气部的排气引导部337a、347a、357a向下延伸后分别向两侧弯曲而形成引导弯曲部337b、347b、357b。
此时，引导弯曲部337b、347b、357b具备与吸气管332、342、352相同的曲率半径。引导弯曲部337b、347b、357b的末端和吸气管332、342、352的末端333a、343a、353a之间形成有吸气部。
图12的（b）所示的另一实施例的气体吸排单元430、440、450的吸气管432、442、452具备曲面部和平面部。排气引导部437a、447a、457a向下延伸后分别向两侧弯曲形成引导弯曲部437b、447b、457b，引导弯曲部437b、447b、457b直线弯曲。
吸气管432、442、452的末端433a、443a、453a朝向引导弯曲部437b、447b、457b直线弯曲，吸气部432、442、452的末端433a、443a、453a与引导弯曲部437b、447b、457b之间形成有吸气部。图12（b）所示的气体吸排单元430、440、450，吸气部432、442、452的末端433a、443a、453a的最底面位于比引导弯曲部437b、447b、457b的最底面更低的位置，优选为，两个最底面之间的间隔不超过3mm。
图13所示的是本发明的另一实施例的原子层沉积装置的变形例。图13所示的原子层沉积装置200可以包括：常压等离子体发生部280、吹扫气体吸排单元250、源气体吸排单元230、卤素灯290。此时，基板210相对于气体吸排单元230、250，从左侧向右侧方向进行相对运动，从而进行沉积工序。图13所示的装置进行与图6所示装置相同的动作。
如上所述，本发明的一实施例通过具体的构成要素等特定事项和限定的实施例以及附图进行说明，但这是为了更加全面地理解本发明而提供的，本发明并非限定于所述实施例，并且，所属领域的技术人员可根据这些记载进行多种修改以及变更。因此，本发明的思想并不受限于说明的实施例，后述的权利要求以及与该权利要求范围等同或对权利要求进行等价变形的所有实施方式均属于本发明范围。

Claims (18)

1.一种气体吸排单元，其包括：
供气管，内部形成有供气流道；
排气管，内部形成有与所述供气流道连通的排气流道；
吸气管，其围绕所述排气管的外周面的至少一部分，从而使吸气流道形成在所述吸气管的内部。
2.根据权利要求1所述的气体吸排单元，其特征在于，
在所述供气管和所述排气管之间形成有用于连通所述供气流道和所述排气流道的至少一个供气喷嘴。
3.根据权利要求2所述的气体吸排单元，其特征在于，
在所述排气管，沿着其长度方向形成有至少一个排气部，所述排气部与所述供气喷嘴连通。
4.根据权利要求3所述的气体吸排单元，其特征在于，
所述吸气流道的空间被所述供气喷嘴分隔。
5.根据权利要求3所述的气体吸排单元，其特征在于，
位于所述供气管中间部位的所述供气喷嘴的尺寸大于位于两端部位的所述供气喷嘴的尺寸，或
位于所述供气管中间部位的所述供气喷嘴之间的间距小于位于两端部位的所述供气喷嘴之间的间距。
6.根据权利要求5所述的气体吸排单元，其特征在于，
所述排气管包括以向所述排气管的外部延伸的方式形成在所述排气部的排气引导部，
所述排气部包括形成在所述排气引导部之间的至少一个孔或切口。
7.根据权利要求6所述的气体吸排单元，其特征在于，
在所述吸气管的圆周方向的一端和所述排气引导部一端之间形成有吸气部，
所述吸气部沿着所述排气管或所述吸气管的圆周方向，相对于所述排气部对称地配置。
8.根据权利要求7所述的气体吸排单元，其特征在于，
形成所述吸气部的所述吸气管一端的最底端位于比所述排气引导部一端的最底端更低的位置。
9.根据权利要求3至8所述的气体吸排单元，其特征在于，
所述排气管包括，可旋转地设置在所述排气管的内面且用于对所述排气流道与所述排气部进行连通或切断的气阀。
10.根据权利要求9所述的气体吸排单元，其特征在于，
所述气阀沿着所述排气管的内面，向所述排气管的圆周方向旋转或向所述排气管的长度方向进行直线运动，从而调节所述排气部的开启。
11.根据权利要求10所述的气体吸排单元，其特征在于，
当所述气阀沿着所述排气管的内面向所述排气管的圆周方向旋转时，所述气阀在完全开闭所述排气部的范围内进行旋转。
12.根据权利要求10所述的气体吸排单元，其特征在于，
当所述排气部形成为多个孔，并且所述气阀沿着所述排气管的内面向所述排气管的长度方向进行直线运动时，所述气阀能够同时或单独地对所述排气部的开启进行调节。
13.根据权利要求9所述的气体吸排单元，其特征在于，
所述排气管和所述气阀之间形成有阀门隔离体。
14.根据权利要求13所述的气体吸排单元，其特征在于，
所述阀门隔离体以及所述气阀形成为圆筒形状，所述气阀插入至所述阀门隔离体的内部。
15.根据权利要求14所述的气体吸排单元，其特征在于，
分别与所述供气喷嘴以及所述排气部连通的通孔，以相对于所述阀门隔离体的中心对称的方式形成在所述阀门隔离体上，
在所述气阀上形成有与所述通孔连通的阀孔，所述阀孔只形成在所述气阀的一侧。
16.一种具备根据权利要求9所述的气体吸排单元的原子层沉积装置。
17.根据权利要求16所述的原子层沉积装置，其包括：
源气体吸排单元，其吸入和排出源气体；
反应气体吸排单元，其吸入和排出反应气体；
吹扫气体吸排单元，其设置在所述源气体吸排单元和所述反应气体吸排单元之间，用于吸入和排出吹扫气体。
18.根据权利要求17所述的原子层沉积装置，其特征在于，
所述排气管和所述气阀之间形成有聚四氟乙烯材质的阀门隔离体。
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