KR100616486B1 - 독립적으로 가스가 흐르는 독립분리셀을 이용한원자층박막 증착장치 및 증착방법 - Google Patents

독립적으로 가스가 흐르는 독립분리셀을 이용한원자층박막 증착장치 및 증착방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자층박막 증착장치 및 증착방법에 관한 것으로, 반응로 인입단에 설치된 밸브를 구동하여 기판에 반응가스 및 퍼지가스를 순차적으로 공급하는 종래의 원자층박막증착장치 및 방법 대신에, 한 사이클 공정에서 밸브의 개폐구동없이 반응가스와 퍼지가스를 연속적으로 공급하고, 연속적으로 공급되는 가스는 독립된 다수의 분리셀을 통해 각각의 기판에 노출되며, 플라즈마 형성 및 래디칼 형성의 다양한 공급방법을 통해 반응속도 및 반응특성을 보다 향상시킬 수 있는 독립적으로 가스가 흐르는 독립분리셀을 이용한 원자층박막 증착장치 및 증착방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부와 차단되어 밀폐되고, 원자층박막을 형성할 기판의 반응공간을 제공하는 반응챔버; 외부의 기판이송장치에 의하여 기판이 로딩 및 언로딩되고, 상기 반응챔버내 하측에 구비되는 서셉터모듈; 상기 서셉터모듈을 회전 및 승강가능하게 지지하여 그 서셉터모듈을 회전 및 승강구동시키는 서셉터모듈 구동장치; 상기 반응챔버의 내부 상측에 회전가능하게 설치되고, 공급될 가스에 대응하는 복수개의 독립분리셀을 구비하며, 회전과 동시에 상기 서셉터모듈에 안착된 기판에 각 독립분리셀로 공급된 가스를 서로 섞이지 않게 하면서 노출시키는 회전체모듈; 상기 회전체모듈 중심부에 결합되고, 그 회전체모듈과 일체로 회전하면서 각 독립분리셀로 각각의 가스를 분배하는 가스분배장치; 상기 가스분배장치와 일체로 회전하면서 외부에서 제공되는 각각의 공급가스를 상기 가 스분배장치로 공급하는 가스공급모듈; 상기 가스공급모듈의 타단부에 결합되어 상기 가스공급모듈을 회전구동시키는 가스공급모듈 구동장치; 상기 반응챔버의 기판으로 공급된 가스를 반응챔버 외부로 펌핑시키기 위한 펌핑모듈; 및 원자층박막의 증착과정에서 반응속도와 반응특성을 향상시키도록 반응가스가 공급되는 독립분리셀 내에 플라즈마를 여기시키기 위하여 일단은 하나 이상의 독립분리셀에 전기전도적으로 접속되고, 타단은 외부의 알에프파워 인가장치에 접속되어 지속적인 전력을 공급하는 플라즈마 여기장치와 반응가스의 초기 공급시부터 외부에서 래디칼화된 가스를 동시에 공급할 수 있도록 해당공급가스의 공급로에 설치되는 래디칼 발생장치를 더 포함하되, 상기 플라즈마 여기장치와 래디칼 발생장치는 공정 목적에 맞게 선택적으로 조합되어 구비되는 원자층박막 증착장치를 제공하며, 또한, 본 발명은 서셉터에 복수개의 기판이 안착된 상태에서 원자층박막을 형성하는 증착방법에 있어서, 외부로부터 각각의 공급가스를 지속적으로 제공하는 가스공급단계; 상기 각각의 공급가스를 각각 구획하는 독립분리셀로 각각 분배하는 가스분배단계; 상기 각각 분배된 가스를 수용 및 유지시키면서 독립분리셀을 갖는 회전체모듈을 회전시켜 각 기판에 분배된 가스를 순차적으로 노출시키는 증착단계; 상기 증착단계에서 반응된 가스를 외부로 펌핑시키는 펌핑단계; 및 상기 증착단계에서 공정 목적에 맞게 선택된 독립분리셀로 플라즈마를 여기시키기 위한 플라즈마 여기단계; 및 상기 가스공급단계에서 공정 목적에 맞게 선택된 독립분리셀로 래디칼화된 가스를 제공하기 위하여 가스공급로에 래디칼 발생장치를 구비하여 제공되는 가스를 래디칼화시키는 단계를 더 포함하되, 상기 플라즈마 여기단계와 래디칼화 단계는 공정 목적 에 맞게 선택적으로 조합되어 제공되는 원자층박막 증착방법을 제공한다.
원자층박막 증착장치, 가스공급모듈, 가스분배장치, 회전체모듈, 독립분리셀

Description

독립적으로 가스가 흐르는 독립분리셀을 이용한 원자층박막 증착장치 및 증착방법{Apparatus and method for atomic layer depostion using on independent gas flowing segment cell}
도1은 일반적인 원자층 증착방법을 나타낸 공정도.
도2는 도1에 따른 원자층 증착방법을 설명하기 위한 일 예로서, Al(CH3)3의 반응가스와 H2O반응가스를 이용하여 Al2O3 원자층박막을 형성하는 모식도.
도3은 종래기술에 따른 샤워헤드방식의 원자층박막증착장치 구성을 나타낸 개략도.
도4는 종래기술에 따른 순회파형방식의 원자층박막증착장치 구성을 나타낸 개략도.
도5는 도3 및 도4에 따른 원자층 증착을 위한 밸브동작 순서 모식도.
도6a는 원자층박막 증착 반응에서 반응속도 및 반응특성을 개선하기 위해 플라즈마를 반응로에 직접 여기시키는 장치의 개략도.
도6b는 도6a의 장치에서 동작되는 동작 모식도.
도7a는 종래 또 다른 형태의 원자층 증착 장치를 나타낸 것으로 외부 래디칼 발생장치를 이용하여 반응가스를 래디칼로 여기시켜 반응로로 공급하는 구성의 개략도.
도7b는 도7a의 장치를 동작시키기 위한 동작 모식도.
도8은 본 발명의 일실시예에 따른 독립적으로 가스가 흐르는 독립분리셀의 회전을 이용한 원자층박막 증착장치를 나타낸 부분절개 사시도.
도9는 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 나타낸 부분절개 분해 사시도.
도10은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 반응챔버를 나타낸 부분 절개 사시도.
도11은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 서셉터모듈를 나타낸 분해 사시도.
도12는 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 서셉터모듈를 나타낸 배면사시도.
도13은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 회전체모듈을 나타낸 분해 사시도.
도14는 본 발명의 일실시예에 따른 회전체모듈의 다른 실시형태를 나타낸 분해 사시도.
도15는 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 가스분배장치의 구성을 나타낸 사시도.
도16은 도15의 I-I선에 따른 횡단면 사시도.
도17은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 가스분배장치와 회전체모듈의 고정수단의 일예를 도시한 사시도.
도18은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 가스공급모듈부를 나타낸 외부 사시도.
도19는 본 발명의 일실시예에 따른 가스공급모듈부에서 하우징을 생략한 상태의 내부 구성을 나타낸 사시도.
도20은 본 발명의 일실시예에 따른 가스공급모듈부의 내부 구성을 나타낸 분해 사시도.
도21은 본 발명의 일실시예에 따른 가스공급모듈을 구성하는 가스분배베플을 나타낸 내부 투영 사시도.
도22는 본 발명의 일실시예에 따른 가스공급모듈을 구성하는 가스분배베플을 나타낸 내부투영 평면도.
도23은 도22의 II-II선에 따른 측단면도.
도24는 본 발명의 일실시예에 따른 가스공급모듈을 구성하는 가스안내샤프트를 나타낸 내부투영 사시도.
도25는 본 발명의 일실시예에 따른 펌핑모듈부의 구성을 나타낸 부분 사시도.
도26은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 펌핑모듈부의 구성을 나타낸 부분 분해 사시도.
도27은 조립된 상태의 펌핑모듈부의 구성을 나타낸 내부투영 부분 사시도.
도28는 본 발명의 일실시예에 따른 원자층증착 박막장치의 펌핑구동수단의 구성을 설명하기 위한 일측방향 사시도.
도29은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층증착 박막장치의 펌핑구동수단의 구성을 설명하기 위한 타측방향 사시도.
도30은 본 발명의 일실시예의 원자층박막 증착장치를 구성하는 플라즈마 여기장치의 일부 구성을 나타낸 분해 사시도.
도31는 도30의 플라즈마 여기장치에서 전력흐름 변환모듈의 구성요소를 설명하기 위한 사시도.
도32은 도30의 플라즈마 여기장치의 일부 구성과 결합되는 다른 구성요소들을 나타낸 사시도.
도33는 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치에서 래디칼 발생장치를 더 포함한 구성을 나타낸 사시도.
도34는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 박막 증착장치의 동작을 설명하기 위한 동작흐름도.
도35는 본 발명의 원자층박막 증착장치에 의하여 TiN박막을 증착하기 위한 독립분리셀 모듈을 나타낸 구성도.
도36은 도35의 구성에서 기판을 기준으로 가스가 순차적으로 노출되는 상태를 나타낸 모식도.
도37은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 나타낸 부분 절개 전체 사시도.
도38은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 가스공급모듈을 나타낸 분해 사시도.
도39는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 박막 증착장치의 동작을 설명하기 위한 동작흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100: 반응챔버 110: 상부하우징
120: 하부하우징 121: 기판인입출구
200: 서셉터모듈 210: 서셉터 플레이트
211: 기판 안착면 220: 히터
260: 승강구동부재 300: 서셉터모듈 구동장치
310: 샤프트 320: 샤프트 하우징
400: 회전체모듈 410: 상부 고정판
420: 구획벽 420a: 독립분리셀(반응공간)
430: 가이드벽 500: 가스분배장치
510: 분배기 바디 521, 522, 523: 인입공
531, 532, 533, 534: 분배가스챔버
540: 분사구 570: 결합홈
600: 가스공급모듈 610: 모듈 하우징
611, 612, 613: 가스라인 620: 가스분배베플
700: 가스공급모듈 구동장치 800: 펌핑모듈
810: 확장부 820: 펌핑셀
830: 펌핑구 840: 펌핑라인
850: 구획플레이트
본 발명은 원자층박막증착장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 반응로 인입단에 설치된 밸브를 구동하여 기판에 반응가스 및 퍼지가스를 순차적으로 공급하는 종래의 원자층박막증착장치 및 방법 대신에, 한 사이클에서 밸브의 개폐구동없이 반응가스와 퍼지가스를 연속적으로 공급하고, 연속적으로 공급되는 가스를 독립된 다수의 분리셀을 통해 각각의 기판에 노출시키며, 플라즈마 형성 및 래디칼 형성 등의 다양한 방법을 통해 반응속도 및 반응특성을 보다 향상시킬 수 있는 독립적으로 가스가 흐르는 분리셀을 이용한 원자층박막 증착장치 및 증착방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체장치의 제조 공정시, 박막을 균일하게 증착하기 위해 스퍼터링법(sputtering), 화학기상증착법(chemical vapor deposition: CVD), 원자층증착법(atomic layer deposition: ALD)을 적용한다.
먼저, 스퍼터링법은 플라즈마 상태에서 아르곤 이온을 생성시키기 위해 고전 압을 타겟에 인가한 상태에서 아르곤 등의 비활성가스를 진공챔버내로 주입시킨다. 이 때, 아르곤 이온들은 타겟의 표면에 스퍼터되고, 타겟의 원자들은 타겟의 표면으로부터 제거된다. 이러한 스퍼터링법에 의해 기판과 접착성이 우수한 고순도 박막을 형성할 수 있으나, 공정차이를 갖는 고집적 박막을 스퍼터링법으로 증착하는 경우에는 전체 박막위에서 균일도를 확보하기가 매우 어려워 미세한 패턴을 위한 스퍼터링법의 적용에는 한계가 있다.
다음으로, 화학기상증착법(CVD)은 가장 널리 이용되는 증착기술로서, 반응가스와 분해가스를 이용하여 요구되는 두께를 갖는 박막을 기판상에 증착한다. 화학기상증착법(CVD)은 먼저 다양한 가스들을 반응챔버로 주입시키고, 열, 빛, 플라즈마와 같은 고에너지에 의해 유도된 가스들을 화학반응시키므로써 기판상에 요구되는 두께의 박막을 증착시킨다. 또한, 화학기상증착법에서는 반응에너지만큼 인가된 플라즈마 또는 가스들의 비(ratio) 및 양(amount)을 통해 반응조건을 제어하므로써 증착률을 증가시킨다.
그러나, 반응들이 빠르기 때문에 원자들의 열역학적(thermaodynamic) 안정성을 제어하기 매우 어렵고, 화학증착증착법은 박막의 물리적, 화학적, 전기적특성을 저하시킨다.
마지막으로, 원자층 증착법(ALD)은 소스가스(반응가스)와 퍼지가스를 교대로 공급하여 원자층을 증착하기 위한 방법으로서, 이에 의해 형성된 박막은 양호한 피복특성을 갖고 대구경 기판 및 극박막에 적용되며, 전기적 물리적 특성이 우수하다. 일반적으로 원자층 증착법은, 먼저 제1소스가스를 공급하여 기판 표면에 한 층 의 제1소스를 화학적으로 흡착(chemical adsorption)시키고 여분의 물리적 흡착된 소스들은 퍼지가스를 흘려보내어 퍼지시킨 다음, 한 층의 소스에 제2소스가스를 공급하여 한 층의 제1소스와 제2소스가스를 화학반응시켜 원하는 원자층박막을 증착하고 여분의 반응가스는 퍼지가스를 흘려보내 퍼지시키는 과정을 한 주기(cycle)로 하여 박막을 증착한다. 상술한 바와 같이 원자층 증착방법은 표면 반응 메커니즘(surface reaction mechanism)을 이용하므로써 안정된 박막을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 균일한 박막을 얻을 수 있다. 또한, 원자층 증착법은 소스가스와 반응가스를 서로 분리시켜 순차적으로 주입 및 퍼지시키기 때문에 화학적기상증착법에 비하여 기상반응(gas phase reaction)에 의한 파티클 생성을 억제한다.
이와 같은 원자층 증착방식을 이용하여 박막을 증착하면, 기판 표면에 흡착되는 물질(일반적으로 박막의 구성원소를 포함하는 화학분자)에 의해서만 증착이 발생하게 된다. 이 때, 흡착량은 일반적으로 기판 상에서 자체 제한(self-limiting)되기 때문에, 공급되는 반응가스량(소스가스량)에 크게 의존하지 않고 기판 전체에 걸쳐 균일하게 얻어진다.
이에 따라, 매우 높은 어스펙트비(aspect ratio)를 갖는 단차에서도 위치에 상관없이 일정한 두께의 막을 얻을 수 있고, 수 나노미터 단위의 박막의 경우에도 두께 조절이 용이하다. 또한, 공정 가스의 공급 주기당 증착되는 막의 두께가 비례하므로, 공급주기 횟수를 통하여 정확한 막 두께의 조절이 가능해 진다. 이 때, 원자층 증착방식을 이루기 위해서는 공급되는 가스 원료들간의 기상에서의 혼합을 억제하기 위해 첫째 원료 가스를 공급한 후 반드시 퍼지(purge)시킨 다음, 두 번째 반응가스를 공급한다.
도1은 일반적인 원자층 증착법을 도시한 공정도로서, 2성분계 박막의 원자층 증착법을 나타내고 있다.
도1에 도시한 바와 같이, 소스가스로서 제1소스가스(A)와 제2소스가스(B)를 사용하는 경우, 먼저 제1소스가스(A)만을 주입한다. 이 때, 제1소스가스(A)의 분자가 기판(W)에 표면흡착된다. 이후, 챔버에 잔류한 미반응 제1소스가스(A)는 알곤(Ar)이나 질소(N2)와 같은 비활성가스로 퍼지한다.
다음으로, 제2소스가스(B)만을 주입하면, 제1소스가스(A)와 제2소스가스(B)사이의 반응은 표면흡착된 제1소스가스(A)의 분자가 있는 표면에서만 일어나 제1소스가스(A)의 분자와 제2소스가스(B)의 분자의 반응에 의한 원자층박막(AB)이 증착된다. 이 때문에 어떠한 모폴로지(morphology)를 가진 표면이라 해도 100%이 단차피복성을 얻을 수 있다. 이후, 제1소스가스(A)와 제2소스가스(B)의 반응 후 챔버에 잔존하는 미반응 제2소스가스(B)를 퍼지시킨다.
이러한 원자층박막 증착의 구체적인 일예로서, Al2O3 원자층박막을 형성하는 방법을 도2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도2는 원자층박막 증착반응의 구체적인 일 예로서, Al(CH3)3의 반응가스와 H2O반응가스를 이용하여 Al 2O3 원자층박막을 형성하는 모식도이다.
Al2O3 원자층박막을 형성하기 위하여, 먼저 제1단계로 "Al"을 포함하고 있는 제1반응가스 "Al(CH3)3"를 기판이 장착되어 있는 반응로에 충분한 양으로 일정시간 공급한다. 그러면, "Al(CH3)3"의 제1반응가스는 기판 전면에 흡착된다. 그러나, 일부분에서는 단일층 이상의 "Al(CH3)3"의 제1반응가스가 적층되기도 한다. 반응가스 "Al(CH3)3"에 대한 반응로로의 공급을 중단한 후, 제2단계로서, 반응로내에 잔류하는 "Al(CH3)3" 제거 및 기판에 단일층 이상으로 흡착(adsorption)된 반응가스 "Al(CH3)3"를 제거하기 위해 비활성 가스(inert gas)를 이용한 퍼지(purge)시키거나 진공을 일정시간 유지하여 제거하면 단일층만 기판 표면에 남게 된다.
이어서, 퍼지 단계를 중단한 후, 제3단계로서, Al2O3 박막에 "O" 성분을 공급하기 위하여 "O"성분을 포함한 "H2O"의 제2반응가스를 반응로에 충분한 양으로 일정시간 공급한다. 그러면, 제1단계에서 흡착된 "Al(CH3)3"와 제3단계에서 공급되는 "H2O" 가 반응하여 "Al2O3"라는 박막이 형성되고 "CH 4"라는 휘발 특성의 가스는 부산물로 배출되어 나가 "Al2O3"라는 단일층 박막이 형성된다. 그리고, 제3단계에서 반응로에 잔류된 반응가스 제거 및 "Al2O3" 박막에 흡착된 잉여 "H 2O" 를 제거하기 위해 제2단계와 동일한 기능의 퍼지단계로서, 비활성가스를 충분한 양으로 일정 시간 반응로에 공급하거나, 진공을 일정시간 유지하여 제거하는 제4단계를 진행한다.
상기 제1단계에서 제4단계까지의 과정을 "Al2O3" 박막 형성을 위한 과정으로 서 주기(cycle)라 하며, 증착하고자 하는 박막의 두께는 주기당 증착되는 두께를 계산하여 주기를 반복해서 박막의 두께를 제어할 수 있다.
상기한 원자층박막 증착 기술을 구현하기 위한 종래의 원자층박막증착장치를 도3 및 도4를 참조하여 설명한다. 도3은 종래기술에 따른 샤워헤드방식의 원자층박막증착장치 구성을 나타낸 개략도이고, 도4는 종래기술에 따른 순회파형 방식의 원자층박막증착장치 구성을 나타낸 개략도이다.
먼저, 도3에 나타낸 바와 같이, 종래의 샤워헤드방식 원자층박막증착장치는, 반응가스와 퍼지가스가 순차적으로 공급되어 기판(3)에 원자층 증착이 이루어지는 반응로(1)를 갖는 반응챔버(2); 상기 반응챔버(2) 하부에 구비되어 기판(3)이 안착되는 기판척(4); 상기 기판척(4)과 대향하는 반응챔버(2) 상부에 구비되고 가스를 반응로(1)로 분사시키는 샤워헤드형 소스가스공급부(5); 상기 소스가스공급부(5)를 공급되는 공급로에 각각 구비되어 가스공급을 개폐하는 밸브(6,7,8,9)를 포함한다. 여기에서, 상기 반응챔버(2)는 반응로(1)에 공급된 가스를 외부로 배출시키기 위한 펌핑수단과 연결된다.
다음으로, 도4에 나타낸 바와 같이, 종래의 순회파형 방식의 원자층 박막장치는, 반응가스와 퍼지가스가 순차적으로 공급되어 원자층 증착이 이루어지는 챔버(1)를 갖는 반응챔버(2); 상기 반응챔버(2) 하부에 구비되어 기판(3)가 안착되는 기판척(4); 상기 반응챔버(2)에 가스의 층상거동을 제공하도록 연결된 가스공급관에 각각 구비되는 밸브(6,7,8,9)를 포함한다. 여기에서, 상기 반응챔버(2)는 반응로(1)로 공급된 가스를 외부로 배출시키기 위한 펌핑수단과 연결된다.
이와 같은 종래의 원자층박막증착장치들은, 기판(3) 상에 반응가스 및 퍼지가스의 밀도를 균일하게 노출시키기 위하여 가스 공급판을 샤워헤드(5)로 사용하는 경우(도3)와, 반응챔버(2)에서 반응가스 및 퍼지가스의 빠른 교체를 위해 층상유체거동(traveling wave flow)하는 경우(도4)와 같은 장치로 종래의 원자층박막 증착장치가 사용되고 있다. 이들 장치들은 반응로(1)에서 빠른 가스공급과 제거를 위하여 작은 체적의 반응챔버(2)를 구성한다.
이와 같은 장치는, 상기 반응챔버(2)에 기판(3)를 장착한 후, 각 가스의 공급과 제거를 위한 방법으로, 반응로 인입 최종단에 설치된 밸브(6,7,8,9)가 순차적으로 가스공급 및 차단을 동작시킴으로써, 반응챔버(2)내 기판(3)에 반응가스 및 퍼지가스가 노출되고 제거되는 순차적인 동작에 의해 원자층박막이 증착된다. 반응챔버(2)에 연결된 밸브(6,7,8,9,)를 이용하여 공급되는 가스의 각 단계를 모식도로 표현하면 도5와 같다. 도5는 도3 및 도4에 따른 원자층 증착을 위한 밸브동작 순서 모식도이다.
즉, 도3 및 도4에서, 주기를 동작시키는데 각 반응가스 밸브(6,8)와 퍼지가스의 밸브(7,9)가 열고 닫는 동작이 최소한 한 번씩 구동되어야 한다. 상기와 같은 원자층박막 증착 방법으로 반응챔버(2)에 가스 공급 및 차단을 위한 동작은 반응챔버(2)에 연결된 각 밸브(6,7,8,9)를 이용한 구동이기 때문에 밸브 수명 한계에 따른 장기간 사용할 수 없는 문제점이 있고, 밸브 동작시 수반되는 밸브 구동 전기신호 및 에어구동의 지연, 좁은 가스관에서 발생되는 컨덕턴스로 인해 적정량의 가스가 기판(3)에 도달하기 위하여 다소 지연되는 문제점이 있다.
또한, 반응챔버(2)에서 빠른 가스 교체를 위해서 작은 체적의 반응챔버(2)가 사용되므로써, 반응챔버(2)에 장착할 수 있는 기판(3)의 개수는 한정된다. 따라서 동시에 많은 기판(3)을 진행할 수 없기 때문에 실제 양산공정에 적용하는 데는 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 다른 종래의 개선된 기술로서, 원자층박막 증착 반응에서 반응속도 및 반응특성을 개선하기 위해 플라즈마를 반응로에 직접 여기시키는 방법이 있으며, 이에 대한 장치의 개략도는 도6a와 같이 표현되며, 이를 동작시키기 위한 동작 모식도는 도6b와 같다. 도6a에서 도3과 동일 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 자세한 설명은 생략한다.
이와 같은 장치는 반응챔버(2)내 반응로(1)에 플라즈마를 여기시키는 알에프파워를 온/오프하는 스위치(10a)를 갖는 플라즈마 발생장치(10)를 포함한 장치이다. 도6a 및 도6b과 같이 플라즈마를 형성하여 원자층박막을 증착하기 위해서는, 선택된 반응가스가 반응챔버(2)로 인입되어 기판(3)에 노출되는 단계와 일치하여 알에프 파워(RF power)가 인가되어야 한다. 이러한 경우, 기판(3)에 도달되는 반응가스속도와 알에프 파워의 전기적 전달속도가 일치하지 않거나, 각 단계과정이 매우 짧은 시간 동안에 이루어져 이전단계의 반응가스가 반응로에서 완전히 제거되지 않은 채 플라즈마가 형성되면 불순물 함유량이 많은 박막이 증착되어 박막 특성을 저하시킨다.
또한, 플라즈마가 선택된 반응가스가 인입되는 단계에서 여기되어야 하므로, 알에프 파워는 정해진 단계에서만 인가되어야 하며, 따라서 정해진 단계에서만 알 에프 파워를 인가하기 위해서는 알에프 파워 온/오프 과정이 반복되어야 하고, 이로 인해 알에프 파워를 생성하는 알에프 파워 제너레이터 및 플라즈마를 안정화시키는 알에프 메칭 네트워크의 수명이 짧아지며, 안정화 시간없이 형성된 플라즈마는 효율이 떨어지고, 불안정한 원자층박막 증착반응이 일어난다.
한편, 도6a에 나타낸 장치와 유사한 다른 장치로서, 하나의 반응가스가 공급되는 라인상에서 래디칼화시킬 수 있는 외부 래디칼(radical) 발생장치(11)를 이용하여 래디칼을 공급시키는 방식으로, 도7a는 종래 또 다른 형태의 원자층 증착 장치를 나타낸 개략도이고, 도7b는 도7a의 장치를 동작시키기 위한 동작 모식도이다. 도7a에서 도6a와 동일 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 자세한 설명은 생략한다.
도7a 및 도7b와 같이, 외부장치에서 래디칼을 형성하여 반응로로 인가시키는 방식도 래디칼을 정해진 단계에서만 반응챔버(2)에 인입시켜야 하므로 래디칼 공급관에 밸브(13)를 설치하여 열기와 닫기를 반복하여야 한다. 이와 같은 동작은 래디칼 발생장치(12)에 짧은 시간 동안에 반응가스가 공급 누적되고, 밸브(13)가 열렸을 때는 발생된 래디칼이 동시에 반응로(1)로 이동함에 따라 래디칼 발생장치(12)의 압력이 불안정해진다. 이로 인해 래디칼을 발생하는 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 인입단에 설치된 밸브를 구동하여 기판에 반응가스와 퍼지가스를 순차적으로 공급하는 기존의 원자층박막 증착장치 및 방식 대신에, 본 발명은 한 사이클동안 밸브 구동없이 반응가스와 퍼지가스를 연속적으로 반응로로 공급하면서 원자층박막을 증착할 수 있는 원자층박막 증착장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 기존의 원자층박막 증착장치 및 방법은 반응로 내부 전체 체적에서 잔존 반응가스를 제거하기 위해 충분한 시간의 퍼지단계가 필요함에 따라, 한 사이클의 주기가 수초 이상의 공정시간이 소요됨에 따라 생산성이 저하되는 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 반응로 내부 전체 체적에서 잔존 반응가스가 기판에 영향을 주지 않도록 구성되므로 잔존 반응가스 제거없이 원자층박막을 증착할 수 있어, 짧은 싸이클 시간으로도 양호한 원자층박막이 형성되어 생산성을 증가시키는 원자층박막증착 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 반응속도 및 반응특성을 향상시키기 위하여 다수의 독립분리셀 중 한 셀 혹은 공정목적에 맞게 복수개의 셀을 선택하여 알에프 파워가 전달될 수 있는 전극판을 셀내에 설치함으로써 한 셀 혹은 선택된 복수개의 셀에서만 플라즈마를 연속적으로 형성할 수 있고, 이는 어떤 일정한 반응가스가 흐르는 단계에서만 알에프 파워를 인가하여 플라즈마를 여기시킴으로써, 잔존하는 다른 반응가스의 영향 및 알에프 공급단계에서의 불안한 플라즈마 형성을 배제할 수 있어 안정한 원자층 박막을 증착할 수 있고, 이와 동시에 또는 선택적으로 외부에서 래디칼화시킬 수 있는 반응가스를 연속적으로 제공할 수 있는 원자층박막장치 및 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 서셉터에 안착된 복수개의 기판에 원자층박막을 형성하기 위한 반응챔버를 구비한 원자층박막 증착장치에 있어서, 외부로부터 각각의 공급가스를 지속적으로 제공하는 가스공급모듈; 상기 가스공급모듈로부터 공급되는 공급가스를 하나씩 각각 분배하는 가스분배장치; 상기 가스분배장치로부터 분배된 각각의 가스를 구획 수용하는 복수개의 독립분리셀을 구비하며, 회전하면서 상기 기판에 해당가스를 순차적으로 노출시켜 증착시키는 회전체모듈; 상기 회전체모듈에 의하여 각 기판에 분사된 가스를 반응챔버의 외부로 펌핑시키는 펌핑모듈; 및 상기 회전체모듈을 회전구동시키는 회전체모듈 구동장치를 포함하는 원자층박막 증착장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 외부와 차단되어 밀폐되고, 원자층박막을 형성할 기판의 반응공간을 제공하는 반응챔버; 외부의 기판이송장치에 의하여 기판이 로딩 및 언로딩되고, 기판에 반응열을 공급하고 상기 반응챔버내 하측에 구비되는 서셉터모듈; 상기 서셉터모듈을 회전 및 승강가능하게 지지하여 그 서셉터모듈을 회전 및 승강구동시키는 서셉터모듈 구동장치; 상기 반응챔버의 내부 상측에 회전가능하게 설치되고, 공급될 가스에 대응하는 복수개의 독립분리셀을 구비하며, 회전과 동시에 상기 서셉터모듈에 안착된 기판에 각 독립분리셀로 공급된 가스를 노출시키는 회전체모듈; 상기 회전체모듈 중심부에 결합되고, 그 회전체모듈과 일체로 회전하면서 각 독립분리셀로 각각의 가스를 분배하는 가스분배장치; 상기 가스분배장치와 일체로 회전하면서 외부에서 제공되는 각각의 공급가스를 상기 가스분배장치로 공 급하는 가스공급모듈; 상기 가스공급모듈의 타단부에 결합되어 상기 가스공급모듈을 회전구동시키는 가스공급모듈 구동장치; 및 상기 반응챔버의 기판으로 공급된 가스를 반응챔버 외부로 펌핑시키기 위한 펌핑모듈를 포함하는 원자층박막 증착장치를 제공한다. 여기에서, 상기 회전체모듈은 상부 고정판; 및 상기 상부 고정판의 일면에 결합되며, 소정간격을 갖고 구획되어 복수개의 독립분리셀을 형성하는 소정 높이의 복수개의 구획벽을 포함한다.
또한, 본 발명은 외부와 차단되어 밀폐되고, 원자층박막을 형성할 기판의 반응공간을 제공하는 반응챔버; 외부의 기판이송장치에 의하여 기판이 로딩 및 언로딩되고, 상기 반응챔버내 하측에 구비되는 서셉터모듈; 상기 서셉터모듈을 회전 및 승강가능하게 지지하여 그 서셉터모듈을 회전 및 승강구동시키는 서셉터모듈 구동장치; 상기 반응챔버의 내부 상측에 설치되고, 공급될 가스에 대응하는 복수개의 독립분리셀을 구비하며, 상기 서셉터모듈에 안착된 기판에 각 독립분리셀로 공급된 가스를 제공하는 독립분리셀 모듈; 상기 독립분리셀 모듈 중심부에 결합되어 상기 각 독립분리셀로 각각의 가스를 분배하도록 분배구를 구비한 가스분배장치; 외부에서 제공되는 각각의 공급가스를 상기 가스분배장치로 공급하는 가스공급모듈; 및 상기 반응챔버의 기판으로 공급된 가스를 반응챔버 외부로 펌핑시키기 위한 펌핑모듈를 포함하는 원자층박막 증착장치를 제공한다. 여기에서, 상기 독립분리셀 모듈은, 상부 고정판; 및 상기 상부 고정판의 일면에 결합되며, 소정간격을 갖고 구획되어 복수개의 독립분리셀을 형성하는 소정 높이의 복수개의 구획벽을 포함한다.
또한, 본 발명은 원자층박막의 증착과정에서 반응속도와 반응특성을 향상시 키도록 반응가스가 공급되는 독립분리셀 내에 플라즈마를 여기시키기 위하여 일단은 하나 이상의 독립분리셀에 전기전도적으로 접속되고, 타단은 외부의 알에프파워 인가장치에 접속되어 지속적인 알에프파워를 공급하는 플라즈마 여기장치; 및 반응가스의 초기 공급시부터 래디칼화된 가스를 동시에 공급할 수 있도록 해당공급가스의 공급로에 설치되는 래디칼 발생장치를 더 포함하되, 상기 플라즈마 여기장치와 래디칼 발생장치는 공정 목적에 맞게 선택적으로 조합되어 구비된다.
또한, 본 발명은 서셉터에 복수개의 기판이 안착된 상태에서 원자층박막을 형성하는 증착방법에 있어서, 외부로부터 각각의 공급가스를 회전하는 회전체모듈에 지속적으로 제공하는 가스공급단계; 상기 각각의 공급가스를 각각 구획하는 독립분리셀로 각각 분배하는 가스분배단계; 상기 각각 분배된 가스를 독립 수용 및 유지시키면서 독립분리셀을 갖는 회전체모듈을 회전시켜 각 기판에 분배된 가스가 기판에 순차적으로 노출되는 증착단계; 및 상기 증착단계에서 반응된 가스를 포함한 잉여의 가스를 외부로 펌핑시키는 펌핑단계를 포함하는 원자층박막 증착방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 가스노출단계에서 공정 목적에 맞게 선택된 독립분리셀로 플라즈마를 여기시키기 위한 플라즈마 여기단계; 및 상기 가스공급단계에서 공정 목적에 맞게 선택된 독립분리셀로 래디칼화된 가스를 제공하기 위하여 가스공급로에 래디칼 발생장치를 구비하여 제공되는 가스를 래디칼화시키는 단계를 더 포함하되, 상기 플라즈마 여기단계와 래디칼화 단계는 공정 목적에 맞게 선택적으로 조합되어 제공되는 원자층박막 증착방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 외부의 기판이송장치에 의해 서셉터모듈로 기판을 로딩하는 단계; 기판을 서셉터모듈의 안착면으로 로딩 완료된 후, 서셉터모듈의 상승 이동시키고, 상기 서셉터모듈 상측에 구비되며 가스가 각각 독립적으로 흐르는 다수개의 독립분리셀을 갖는 독립분리셀 모듈 사이에 소정간극을 유지시키는 단계; 상기 독립분리셀 모듈의 하측에 구비된 서셉터모듈을 회전시키는 단계; 상기 독립분리셀 모듈의 각 독립분리셀로 가스를 지속적으로 공급하는 단계; 상기 독립분리셀 모듈의 각 독립분리셀로 공급된 가스가 서셉터모듈의 회전에 의하여 기판에 순차적으로 노출되는 단계; 및 상기 기판으로의 노출이 완료된 잉여가스를 상기 서셉터모듈과 회전체모듈 간극의 가장자리부를 거쳐 반응챔버 외부로 펌핑하는 단계를 포함하는 원자층박막 증착방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른원자층박막 증착장치 및 증착방법은, 가스가 독립적으로 흐를 수 있는 독립분리셀을 구성하여 각각의 반응가스와 퍼지가스를 연속적으로 공급하면서, 기판위에서 독립분리셀을 갖는 모듈을 회전시키거나, 반대로 독립분리셀을 갖는 모듈 아래에 위치된 서셉터 모듈을 회전시킴에 따라 기판에서는 각각의 독립분리셀에 반응가스와 퍼지가스가 순차적인 노출이 일어나 원자층박막증착을 달성한다.
또한, 본 발명은 다수의 독립 분리셀 중 한 셀 혹은 공정 목적에 맞게 복수의 독립분리셀을 선택하여 알에프 파워(전력)가 전달될 수 있는 전극판을 셀내에 설치함으로써 한 셀 혹은 선택된 복수개의 셀에서만 플라즈마를 연속적으로 형성할 수 있다. 이는 플라즈마를 소정 독립분리셀에 알에프 파워를 인가하여 플라즈마를 여기시킴으로써, 잔존하는 다른 반응가스의 영향 및 알에프 파워 공급단계에서의 불안한 플라즈마 형성을 배제할 수 있어 안정한 원자층박막을 증착할 수 있다. 이 때, 반응가스가 흐르는 독립 분리셀에 외부 래디칼 발생장치에서 발생된 래디칼을 연속적으로 공급할 수 있으므로써 래디칼을 이용하는 원자층박막 증착도 양호하게 달성할 수 있다.
또한, 반응로에 다수의 기판, 예를 들면 웨이퍼 기판 및 글래스 기판, 플라스틱 기판 혹은 이에 상응하는 모든 기판을 장착하여 원자층박막을 증착할 수 있음에 따라, 짧은 시간내 많은 기판을 처리할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다.
설명에 앞서, 본 발명에 따른 독립적으로 가스가 흐르는 독립분리셀을 갖는 모듈의 회전을 이용한 원자층박막 증착방법은, 증착하고자 하는 원자층박막에 따라 선택되는 반응가스와 퍼지가스가 기판이 위치된 반응공간으로 연속적이며 선택적으로 공급되되, 반응로의 기판상으로 가스의 순차공급이 기계 및 전기적 온/오프 방식이 아닌 반응로로 지속적인 가스공급이 이루어지는 상태로 가스들이 개별적으로 수용 및 유지되는 독립분리셀의 회전에 의해 순차적으로 공급되어 기판에 노출될 수 있도록 한 새롭고 향상된 기술의 원자층 증착방법을 제공하는 것이다.
다시 말해서, 본 발명에 따른 독립적으로 가스가 흐르는 독립분리셀을 갖는 회전체모듈의 회전을 이용한 원자층박막 증착방법은, 서셉터에 복수개의 기판이 안 착된 상태에서 원자층박막을 형성하는 증착방법에 있어서, 외부로부터 각각의 공급가스를 지속적으로 제공하는 가스공급단계; 상기 각각의 공급가스를 각각 구획하는 독립분리셀로 각각 분배하는 가스분배단계; 상기 각각 분배된 가스를 수용 및 유지시키면서 독립분리셀를 갖는 회전체모듈을 회전시켜 각 기판에 분배된 가스를 순차적으로 노출시키는 증착단계; 및 상기 증착단계에서 반응된 가스를 외부로 펌핑시키는 펌핑단계를 포함한다.
이에 더하여, 본 발명은, 원자층박막의 증착과정에서 반응속도와 반응특성을 보다 향상시키기 위하여, 독립분리셀에서 기판에 해당반응가스를 노출시키는 단계에서 이와 동시에 플라즈마를 여기시키도록 플라즈마 여기단계를 더 포함하며, 이러한 플라즈마 여기단계는 지속적 공급으로 실행한다. 또한, 반응속도와 반응특성을 보다 향상시키기 위한 다른 방법으로, 래디칼화 시키고자 하는 해당가스의 공급로에 래디칼 발생장치를 구비하여 가스의 반응로 인입전부터 래디칼화된 반응가스를 동시에 공급할 수 있는 가스 래디칼화단계를 더 포함한다. 여기에서, 상기 플라즈마 여기단계와 가스 래디칼화단계는 증착하고자 하는 원자층박막의 특성 또는 형태에 따라 서로 조합되어 다양한 방식으로 제공될 수 있다.
이와 더불어, 이러한 증착방법을 실행하는 증착장치의 일예로서, 반응로의 기판 상에서 회전가능하게 구비되는 회전체 내에 기판 상으로 가스 노출이 가능한 복수개의 독립분리셀을 형성하고, 상기 독립분리셀로 지속적으로 공급되는 반응가스 및 퍼지가스가 구획되어 유지되며, 이러한 상태에서 회전체가 반응로의 기판 상에서 회전하면서 회전시 대향하는 기판상으로 해당가스를 각각 제공하므로써 원자 층을 형성시키도록 구성된다.
다시 말해서, 본 발명의 일 실시예는, 서셉터에 복수개의 기판이 안착된 상태에서 원자층박막을 형성하는 반응챔버를 구비한 원자층박막 증착장치에 있어서, 외부로부터 각각의 공급가스를 지속적으로 제공하는 가스공급모듈; 상기 가스공급모듈로부터 공급되는 공급가스를 하나씩 각각 분배하는 가스분배장치; 상기 가스분배장치로부터 분배된 각각의 가스를 구획 수용하는 복수개의 독립 분리셀을 구비하며, 회전하면서 상기 기판으로 해당가스를 노출시켜 증착시키는 회전체모듈; 상기 회전체모듈에 의하여 증착 반응된 가스를 반응챔버의 외부로 펌핑시키는 펌핑모듈; 및 상기 회전체모듈을 회전구동시키는 회전체모듈 구동모듈을 포함한다.
이에 더하여, 본 발명은, 원자층박막의 증착과정에서 반응속도와 반응특성을 보다 향상시키기 위하여 플라즈마를 여기시키고자 하는 상기 회전체모듈의 독립분리셀로 지속적인 알에프(RF) 파워를 공급하기 위한 플라즈마 여기장치를 더 포함한다. 또한, 본 발명은 반응속도와 반응특성을 보다 향상시키기 위한 다른 방법으로, 래디칼화 시키고자 하는 해당가스의 반응로 인입전부터 래디칼화된 반응가스를 동시에 공급할 수 있도록 해당반응가스의 공급로에 래디칼 발생장치를 더 포함한다. 여기에서, 상기 알에프파워 공급장치 및 래디칼 발생장치는 증착하고자 하는 원자층박막의 특성 또는 형태에 따라 서로 조합시켜 구비될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장치의 구체적인 실시예로서, 독립적으로 가스가 흐르는 독립분리셀의 회전을 이용한 원자층박막 증착장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도8은 본 발명에 따른 독립적으로 가스가 흐르는 독립분리셀의 회전을 이용한 원자층박막 증착장치를 나타낸 부분절개 사시도이고, 도9는 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장치를 나타낸 부분절개 분해 사시도이다.
도8 및 도9에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장치는, 외부와 차단되어 밀폐되고, 원자층박막을 형성할 기판의 반응공간을 제공하는 반응챔버(100); 외부의 기판이송장치(미도시)에 의하여 기판이 로딩 및 언로딩되고, 상기 반응챔버(100)내 하측에 구비되는 서셉터모듈(200); 상기 반응챔버(100)에서 상기 서셉터모듈(200)을 회전 및 승강가능하게 지지하고, 그 서셉터모듈(200)을 회전 및 승강구동시키는 서셉터모듈 구동장치(300); 상기 반응챔버(100)의 내부 상측에 회전가능하게 설치되고, 공급될 가스에 대응하는 복수개의 독립분리셀을 구비하며, 회전과 동시에 서셉터모듈(200)에 안착된 기판에 각 독립분리셀로 공급된 가스를 제공하는 회전체모듈(400); 상기 회전체모듈(400) 중심부에 결합되고, 그 회전체모듈(400)과 일체로 회전하면서 각 독립분리셀로 각각의 가스를 분배하도록 분배구를 구비한 가스분배장치(500); 상기 가스분배장치(500)와 일체로 회전하면서 외부에서 제공되는 각각의 공급가스를 상기 가스분배장치(500)로 공급하는 가스공급모듈(600); 상기 가스공급모듈(600)의 타단부에 결합되어 상기 가스공급모듈(600)을 회전구동시키는 가스공급모듈 구동장치(700); 및 상기 반응챔버(100)의 기판으로 공급된 가스를 반응챔버(100)의 가장자리부로 배출하도록 유도하고, 이를 다시 반응챔버(100)의 외부로 펌핑시키기 위한 펌핑모듈(800)를 포함한다. 또한, 상기 각 구성요소들의 동작을 제어하는 중앙제어장치부를 포함한다.
또한, 본 발명은 원자층박막의 증착과정에서 반응속도와 반응특성을 보다 향상시키도록 반응가스가 공급되는 독립분리셀 내에 플라즈마를 여기시키기 위하여 일단은 해당 독립분리셀에 전기전도적으로 접속되고, 타단은 외부의 알에프파워 인가장치에 접속되어 지속적인 전류를 공급하는 플라즈마 여기장치(900)를 더 포함한다.
또한, 본 발명은 반응속도와 반응속도를 보다 향상시키기 위한 다른 형태로서, 래디칼화 시키고자 하는 공급가스의 반응로 인입전부터 래디칼화된 가스를 동시에 공급할 수 있도록 해당공급가스의 공급로에 설치되는 래디칼 발생장치(950)를 더 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 독립적으로 가스가 흐르는 분리셀의 회전을 이용한 원자층박막 증착장치를 구성하는 각 구성을 구체적인 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
(1) 반응챔버(100)
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 반응챔버(100)의 구성을 도10을 참조하여 상세히 설명한다. 도10은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 반응챔버부(100)를 나타낸 부분 절개 사시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 반응챔버(100)는, 내부에 소정공간을 갖는 일면 밀폐된 실린더 형상으로 이루이지고, 회전체모듈(400)이 위치되는 상부하우징(110); 및 상기 상부하우징(110)과 대응하 는 형상으로 이루어지고, 상기 상부하우징(110)과 밀착 고정되어 폐쇄공간을 이루며, 서셉터모듈(200)이 위치되는 하부하우징(120)을 포함한다.
상기 상부하우징(110)의 중앙부에는 상기 회전체모듈(400)을 회전시키기 위하여 후술하는 가스안내회전샤프트(640)가 통과하는 관통공(111)이 형성된다. 또한, 상기 상부하우징(110)의 가장자리 내벽측에는 공급된 가스의 잉여가스 배출을 위하여 후술할 펌핑가스 펌핑셀(820)이 제공된다. 상기 상부하우징(110)에는 상기 펌핑셀(820)와 연통되어 후술할 펌핑파이프(840)과 연통되는 복수개의 배출구(미도시)이 제공된다. 여기에서, 상기 펌핑가스 배출구(미도시)는 서셉터모듈(200)에 구비되는 안착면(211) 혹은 기판의 개수와 대응하는 개수를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부하우징(110)의 내주측에는 후술하는 서셉터모듈(200), 자세하게는 서셉터 플레이트(210)의 상승동작을 회전체모듈(400)의 구획벽 연장판(421)과 일정간극을 유지하기 위하여 제한하는 환형상의 서셉터리미트 플레이트(112)가 구비된다.
다음으로, 상기 하부하우징(120)의 측벽 일측에는 외부의 기판이송장치(미도시)에 의하여 기판을 서셉터모듈(200)로 로딩 및 언로딩하기 위한 기판인입출구(121)가 형성된다. 상기 하부하우징(120)의 중앙부에는 상기 서셉터모듈(200)을 회전 및 승강가능하게 지지하는 샤프트(310)가 통과하는 관통공(122)이 형성된다. 또한, 상기 하부하우징(120)에는, 로딩 및 언로딩되는 기판이 후술될 서셉터모듈(200)의 안착면(211)에 안정적으로 안착 및 이격될 수 있도록 승강부재(240)(도11참조)를 구동시키는 승강구동부재(260)가 통과하는 통과공(123) 이 형성된다.
(2) 서셉터모듈(200)
다음으로, 외부의 기판이송장치(미도시)에 의하여 기판이 로딩 및 언로딩되고, 상기 반응챔버(100) 내 하측에 구비되며, 다수의 기판을 올려놓고 반응 열에너지를 공급할 수 있는 서셉터모듈(200)을 도11 및 도12를 참조하여 설명한다. 도11은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 서셉터모듈(200)를 나타낸 분해 사시도이고, 도12는 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 서셉터모듈(200)의 배면사시도이다.
도11 및 도12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 서셉터모듈(200)은, 기판이 안착되는 복수개의 안착면(211)을 갖는 서셉터 플레이트(210); 상기 안착면(211)에 대응하는 서셉터 플레이트(210)에 설치되고, 안착되는 기판을 가열하기 위한 히터(220); 상기 히터(220)를 각각 지지하고 서셉터 플레이트(210)에 고정되며, 중심에 후술하는 서셉터 구동장치의 샤프트(310)와 결합되는 지지프레임(230); 및 상기 서셉터 플레이트(210)에 구비되어 외부 기판이송장치에 의하여 기판이 인입되거나 반송될 때, 그 서셉터 플레이트(210)의 안착면(211)에 기판을 안착시키거나 이격시키기 위한 기판 리프트장치(240, 250)를 포함한다.
상기 서셉터 플레이트(210)는 원형으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 안착면(211)의 형상은 안착되는 기판에 대응하는 형상으로 이루어지는 것이 바람직 하다.
상기 기판에 열을 공급하기 위한 히터(220)는 열을 발생 공급할 수 있는 발열체를 포함하고, 이를 열전도 시킬 수 있는 몸체를 가진 것으로서, 주지의 기술로 알려진 여러 종류의 히터를 사용할 수 있다.
상기 히터(220)와 지지프레임(230) 사이에는 히터(220)에서 방출되는 열이 지지프레임(230)을 경유하여 서셉터 구동장치의 샤프트(310)로 전달되는 것을 차단하기 위하여 단열하고, 히터 발열체에 전기에너지를 공급하기 위한 전선의 전기적 절연을 위해 세라믹으로 제작된 단열세라믹서포트(thermal isolation ceramic support)(미도시)가 설치된다. 상기 단열세라믹서포트와 지지프레임(230)은 히터(220)를 고정시키기 위한 지지물로서 서셉터 구동장치의 샤프트(310)와 연결되도록 구성된다.
상기 기판이 밀착되어 안착되고, 히터(200)로부터 공급된 열을 안착된 기판에 전달해 주는 안착면(211)은 열전달이 잘되는 그래파이트(graphite), 실리콘카바이드(SiC) 또는 알루미늄 나이트라이드(AlN) 등의 재료로 구성된다.
상기 안착면(211)은 히터(220)가 기판에 직접 접촉되지 않고 원형의 서셉터를 구성하는 것으로서, 기판의 박막 형성시 플라즈마 여기가 필요할 경우를 위하여, 후술하는 선택 독립분리셀이 회전하면서 플라즈마를 형성할 때 연속적으로 플라즈마가 형성되도록 전기전도특성을 갖는 그래파이트 계열의 재질 및 실리콘카바이드 계열의 재료로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 기판 리프트장치는, 상기 지지프레임(230), 히터(220), 안착면(211)를 관통하며, 상하이동가능하게 구비되는 승강부재인 승강로드(240); 상기 승강로드(240)의 일단에 결합되어 로딩 및 언로딩되는 기판을 서셉터플레이트(210)의 안착면(211)으로 안내하는 안착바(250), 일예로 X자형의 안착바(250); 및 상기 안착바(250)를 승강구동시키는 승강구동장치를 포함한다.
여기에서, 상기 승강로드(240)의 타단에는 그 승강로드(240)의 안정적인 승강동작을 제공하도록 접촉면적을 확장시킨 확장판(241)이 구비된다.
또한, 상기 서셉터 플레이트(210)의 안착면(211)에는 상기 안착바(250)에 대응하는 형상의 관통공(211a)이 형성되며, 이에 따라 상기 안착바(250)는 관통공(211a)을 통해 서셉터 플레이트(210)의 상부측으로 돌출되거나 하부측으로 인입하게 승강된다.
상기 승강구동장치는, 도8 및 도9에 나타낸 바와 같이, 상기한 하부하우징(120)의 통과공(123)을 통해 상하 이동가능하게 구비되고, 상기 승강부재(240)에 대향하게 위치되는 승강구동로드인 승강구동부재(260); 및 상기 승강구동부재(260)와 연동가능하게 구비되어 상기 승강구동부재(260)를 승강이동시키는 유압식 구동실린더(미도시)로 이루어진다.
상기 승강구동부재(260)의 상단은 상기 승강로드(240)를 안정적적으로 승강시키기 위하여 접촉면을 확장시킨 확장판(261)이 구비될 수 있다. 이 때, 상기 승강로드(240)의 확장판(241)과 승강구동부재(261)의 확장판(261)은 어느 일측에만 형성되어도 무방하며, 양측 모두에 형성되어도 무방하다.
상기 구동실린더는 중앙제어장치부의 명령에 의하여 제어된다.
이와 같은 서셉터모듈(200)은, 기판인입출구(121)까지 하강하여 기판이송장치(240, 250)에 의해 외부로부터 공급해 오는 다수의 기판이 장착하고, 기판에 양호한 박막이 형성될 수 있도록 반응에 필요한 열에너지를 공급한다. 또한, 상기 서셉터모듈(200)은 원자층박막 증착시 구획연장판(421)과 소정간격을 유지하며 폐쇄플레이트(860)가 제한하는 곳까지 승강구동하여 기판위에서 회전하는 회전체모듈(400)의 독립분리셀내의 가스 흐름을 층상유체 거동(Traveling Wave Flow)과, 하부하우징으로 가스들이 확산해 가는 것을 방지하며, 독립 분리셀의 유효 부피를 최소화하여 기판에 노출되는 가스 밀도가 증가시켜 짧은 시간 동안에 원자층박막 증착반응이 일어날 수 있도록 한다.
(3) 서셉터모듈 구동장치(300)
이하, 반응챔버(100)에서 상기한 서셉터모듈(200)을 회전 및 승강가능하게 지지하여 회전 및 승강구동시키는 서셉터모듈 구동장치(300)를 도8 및 도9를 참조하여 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 서셉터모듈 구동장치(300)는, 일단이 하부하우징(120)의 중앙 관통공(122)을 통과하여 서셉터모듈(200)의 지지프레임(230)의 중심에 결합되는 샤프트(310); 베어링(미도시)이 개재되고 상기 샤프트(310)를 회전가능하게 지지하는 샤프트 하우징(320); 상기 샤프트(310)를 회전구동시키는 구동모터(미도시); 상기 샤프트(310)와 구동모터 간을 구동가능하게 연결하는 기어어셈블리(미도시); 및 상기 샤프트 하우징(320)의 외면 일측에 결합되고, 상기 샤프트 하우징(320)을 승강구동시키고, 이에 따라 서셉터 모듈(200)을 승강시키는 승강구동수단을 포함한다.
상기 승강구동수단은 구동모터와 기어어셈블리로 구성되는 것이 바람직하며, 중앙제어장치부의 명령에 의하여 제어된다. 상기 구동모터는 회전속도 및 위치를 제어할 수 있는 엔코더가 설치된 스텝핑 모터로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 샤프트(310)에는 외부에서 전달되는 전기를 상기 서셉터 모듈(200)의 히터(220)로 전달될 수 있도록 전기적 절연특성의 세라믹절연봉(ceramic through insulator)(311)이 내부에 구성되고, 상기 세라믹 절연봉(311)내에는 여러 개의 전선줄이 지나갈 수 있도록 복수개의 관통홀(미도시)이 형성된다. 또한, 상기 관통홀을 통하여 외부의 전원공급장치(미도시)에 연결된 다수의 전선줄이 통과되며, 각각의 전선줄은 히터(200)를 발열시키도록 히터(220)에 연결된다.
이와 같은 서셉터모듈 구동장치(300)는, 기판 이송과 증착 공정을 위한 서셉터모듈(200)의 상하운동하고, 서셉터모듈(200)에 다수의 기판을 안착시키기 위한 회전운동을 한다. 또한, 서셉터모듈 구동장치(300)는 샤프트(310)를 구동하여 히터(200)가 포함된 서셉터모듈(200)를 서셉터 리미트 가이드플레이트(112)까지 상방향으로 이동시켜 기판을 증착시키기 위한 준비과정을 실행한다.
(4) 회전체모듈(400)
다음으로 도13을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치 를 구성하는 회전체모듈(400)을 설명한다. 도13은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 회전체모듈을 나타낸 분해 사시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 반응챔버(100)의 내부 상측에 회전가능하게 설치되고, 공급될 가스에 대응하는 복수개의 독립분리셀을 구비하며, 회전과 동시에 서셉터모듈(200)에 안착된 기판에 각 독립분리셀로 공급된 가스를 제공하는 회전체모듈(400)은, 상기한 반응챔버(100) 내부 상측, 보다 자세하게는 상부하우징(110)의 내부에 구비되는 상부 고정판(410); 및 상기 상부 고정판(410)의 일면에 구비되며, 소정간격을 갖고 구획되어 복수개의 독립분리셀(420a)(본 발명에서는 4개)을 형성하는 복수개의 구획벽(420)을 포함한다. 여기에서, 상기 독립분리셀(420a)은 증착하고자 하는 박막의 공정 목적에 맞게 복수개의 구획벽(420)에 의하여 미리 정해진 소정개수의 독립분리셀로 이루어진다.
상기 구획벽(420) 상면에 설치되는 상부 고정판(410)은 가스가 상부로 확장되어 나가는 것을 방지하고, 상부하우징(110) 상측부에 박막이 증착되었을 때, 박막이 누적되어 떨어져 나오는 파티클의 침투를 방지한다. 또한, 상기 상부 고정판(410)은 모양에 따라서 독립분리셀(420a)에 흐르는 반응가스 및 퍼지가스의 흐름을 특성지울 수 있으므로서, 여러 모양의 상부 고정판(410)을 사용할 수 있으며, 경우에 따라서는 퍼지가스가 흐르는 독립분리셀(420a)에 대응하는 상부 고정판(410) 부분을 제거하여 상부하우징(110)과 독립분리셀 모듈 사이가 항상 비활성 퍼지가스가 흐르도록 할 수 있다. 여기에서, 상기 상부고정판(410)의 모양에 따라 독립분리셀(420a)에 흐르는 반응가스 및 퍼지가스의 흐름을 특성짓도록 하는 것은, 그 일예로 상부 고정판(410)의 가스흐름방향으로의 단면형상을 달리 함으로써, 즉 균일한 단면형상 또는 가스흐름방향 혹은 그 반대방향으로 경사지게 한 형상을 갖도록 함으로써, 반응가스 및 퍼지가스의 흐름이 특성지어질 수 있다.
상기 구획벽(420)은 구성하고자 하는 독립분리셀(420a)의 숫자만큼 구성하며, 독립분리셀(420a)의 회전시 증착하고자하는 기판을 전체 덮을 수 있는 길이와, 반응가스가 독립분리셀(420a)내에서 일정한 공간을 유지하여 와류를 형성하여 반응가스가 농축될 수 있도록 한다. 또한, 기판으로부터 상부 고정판(410)이 일정한 간격을 유지하여 안정적인 플라즈마를 형성하기 위해 상기 구획벽(420)은 10 내지 30mm의 높이를 갖도록 하는 것이 바람직하며, 두께는 기계적인 조립을 위하여 5 -10mm정도로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부 고정판(410)은 독립분리셀 중 퍼지가스(반응가스)가 제공되는 독립분리셀에만 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구획벽(420)은 이후에서 상세히 설명되겠지만 가스분배장치(500)의 회전력 전달과 회전시 원심력에 의하여 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 가스분배장치(500)에 견고하게 고정되되, 가스분배장치(500)의 가스공급공(540)이 독립분리셀, 즉 구획벽(420)에 의하여 구획된 공간을 향하도록 결합된다(도15참조).
여기에서, 상기 상부 고정판(410)과 구획벽(420)의 결합은, 예를 들면, 나사결합방식, 접착방식 등 두 부재를 견고하게 고정할 수 있는 방식이라면 어떠한 고정방법도 무방하다.
상기 구획벽(420)의 하단부는, 이웃하는 두 구획벽(420)에 의하여 형성된 독 립분리셀(402a)로 해당가스가 제공되고, 독립분리셀(420a)이 기판상에서 회전하면서 해당가스를 기판에 노출시킬 때, 이웃하는 다른 독립분리셀로의 가스가 침투되지 않도록 그 구획벽(420) 하단에서 양측으로 연장되는 연장판(421)이 더 구비될 수 있으며, 20 내지 50mm 또는 이 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 상기 연장판(421)은, 서셉터모듈(200)이 원자층박막증착반응을 위해 상향으로 이동하여 구획벽(420)과 서셉터모듈이 1mm 이상의 간극, 바람직하게는 2 내지 5mm의 간극을 유지할 때, 상기 구획벽(420)의 연장판(421)과 서셉터 플레이트(210) 사이의 연장판(421) 길이와 간극만큼 상대적 작은 통로가 형성되어, 그 길고 좁은 간격에서는 가스흐름이 저해되는 원리를 이용하여 인접한 반응가스 혹은 퍼지가스의 측면 가스흐름, 즉 독립분리셀과 독립분리셀 간의 측면 가스흐름을 억제할 수 있다.
또한, 상기 이웃하는 두 구획벽(420)의 반경방향 외측의 단부를 연결하여 제공되는 반응가스의 체류시간을 연장시키는 흐름지연 가이드벽(430)이 이웃하는 두 구획벽(420) 단부에 선택적으로 더 구비될 수 있다. 다시 말해서, 공급되는 가스 중, 원자층박막을 형성하는 반응가스가 제공되는 독립분리셀을 이루는 두 구획벽(420) 간을 연결하여 반응가스가 빠르게 배출되는 것을 방지하여 반응가스의 체류시간을 연장시켜 반응가스가 기판으로부터 충분한 양으로 노출될 수 있도록 하기 위함이다.
이러한 회전체모듈(400)에서는, 각각의 반응가스와 퍼지가스가 독립적으로 독립분리셀로 연속적으로 공급되면서 반응가스 및 퍼지가스가 기판위에서 독립적으 로 공급되고 배출되는 흐름을 유지하며, 회전에 의해 기판 위에서는 반응가스와 퍼지가스를 순차적인 노출시켜 원자층박막을 증착하게 된다.
한편, 도14를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 회전체모듈(400)의 다른 실시예를 설명한다. 도14는 본 발명의 일실시예에 따른 회전체모듈의 다른 실시예를 나타낸 분해 사시도이다. 상기 일 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일부호를 부여한다.
도14에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 회전체모듈의 다른 형태는, 상부고정판(410); 상기 상부고정판(410)의 일면에 구비되고, 밀폐된 가스공급챔버를 형성하며, 일측이 가스공급공(451)으로부터 공급된 가스가 하면에 형성된 배출공(452)으로 배출되는 서로 구획된 복수개의 샤워헤드(450); 상기 샤워헤드(450)의 구획부에 각각 구비되며, 소정간격을 갖고 구획되어 복수개의 독립분리셀(420a)을 형성하는 복수개의 구획벽(420)을 포함한다. 여기에서, 상기 구획벽(420)에 추가되어 구비되는 연장판(421)과 흐름지연 가이드벽(430)에 대해서는 앞서 설명한 일실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 상기 샤워헤드(450)의 높이는 구회벽(420)의 높이보다 작은 높이를 갖는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성되는 다른 실시형태에 따른 회전체모듈(400)은, 그 회전체모듈(400)이 회전하고 있는 상태에서, 각각의 반응가스와 퍼지가스가 샤워헤드(450)의 가스공급공(451)으로부터 가스공급챔버로 공급되고, 공급된 가스는 샤워헤드(450)의 배출공(452)을 통해 독립분리셀(420a)로 연속적으로 공급되면서 반응가스 및 퍼지가스가 기판위에서 독립적으로 공급되고 배출되는 흐름을 유지하며, 회전에 의해 기판 위에서는 반응가스와 퍼지가스를 순차적인 노출시켜 원자층박막을 증착하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 회전체모듈(400)은 다양한 형태로 이루어질 수 있다, 예를 들면, 상부고정판(410)의 일면에 구비되어 분리독립셀(420a)을 형성하기 위하여 구획하는 구획벽(420)은, 내부에 소정공간을 형성하여 가스가 공급되는 터널을 구비하고, 일측벽에는 그 터널로 공급된 가스가 각 독립분리셀(420a)로 배출되는 복수개의 배출공을 구비한 방식으로 형성될 수 있다.
이와 같은 각 실시예에 따른 회전체모듈(400)의 가스공급방식은 독립분리셀(420a)의 반경방향으로 공급하는 방식, 샤워헤드(450)를 이용한 상부측으로부터 하부측으로 공급하는 방식, 또는 내부터널을 갖는 구획벽에 의하여 독립분리셀(420a)의 원주방향으로 공급되는 방식 등 여러가지 방식으로 이루어지거나, 서로 조합되는 방식으로 이루어질 수 있다.
(5) 가스분배장치(500)
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 가스분배장치(500)을 도15 및 도16을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도15는 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 가스분배장치(500)의 구성을 나타낸 사시도이고, 도16은 도15의 I-I선에 따른 횡단면 사시도이다.
상기한 회전체모듈(400) 중심부에 결합되고, 그 회전체모듈(400)과 일체로 회전하면서 후술하는 가스분배장치(600)로부터 제공된 각각의 가스를 상기한 회전체모듈(200)의 각 독립분리셀로 분배하는 가스분배장치(500)는, 도15 및 도16에 나타낸 바와 같이, 측면을 갖는 소정형상의 분배기 바디(510); 상기 분배기 바디(510) 상면에 형성되며, 후술하는 가스분배장치(600)로부터 제공된 각각의 가스가 인입되는 복수개의 인입공(521, 522, 523); 상기 각 인입공(521, 522, 523)과 연통되고, 상기 분배기 바디(510) 내부에 소정크기로 형성되며, 서로 구획된 분배가스챔버(531, 532, 533, 534); 상기 분배가스챔버(531, 532, 533,534)와 바디(510)의 외부를 연통시키도록 상기 바디(510)의 측면에 형성되어 상기 분배가스챔버(531, 532, 533, 534)로 분배된 가스를 배출시키기 위한 복수개의 분사구(540); 및 상기 분배기 바디(510)를 회전체모듈(400)에 고정시키기 위한 고정수단을 포함한다.
상기 분배기 바디(510)는 도15 및 도16에 나타낸 바와 같이 소정두께를 갖는 디스크형상으로 이루어진 것이 바람직하나, 상기 분배기 바디(510)의 형상은 이에 국한되지 않는다.
후술될 가스분배장치(600)로부터 제공된 각각의 가스가 인입되는 인입공(521, 522, 523)은 제공되는 가스에 각각 대응하여 형성되는 것이 바람직하다. 도면에서는 이성분 박막을 형성할 경우의 일예, 즉 제1반응가스-퍼지가스-제2반응가스-퍼지가스의 1사이클에 따른 일예를 나타낸 것으로, 퍼지가스가 제공되는 인입공이 하나로 형성된 경우로, 이에 대해서는 이후 상세히 설명한다.
상기 각 인입공(521, 522, 523)을 통해 제공된 가스가 지속적으로 공급되어 유지되는 분배가스챔버(531 내지 534) 또한 제공되는 가스에 각각 대응하여 형성되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 분배가스챔버(531 내지 534) 중, 동일한 가스, 예를 들면 퍼지가스가 제공되는 분배가스챔버(532, 534)는 두 챔버(532, 534)를 연통시키는 연통로(535)를 통해 연통된다. 따라서, 연통되는 두 챔버(532, 534)로 가스를 제공하는 인입공(523)은 하나로 형성될 수 있다. 상기 인입공(523)은 두 챔버(532, 534)로 균일하고 원할한 가스공급을 위하여 다른 인입공(521, 522)에 비하여 그 크기가 크며, 연통로(535)상에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 분배기 몸체((510)의 주연면에 형성되어 각 독립분리셀로 가스를 분사시키기 위한 분사구(540)는 원통형상으로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 국한되지 않고 그 분배가스챔버(531 내지 534)에 대향하는 주연면을 따라 개구된 슬릿(slit) 형상으로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 분배기 바디(510)를 회전체모듈(400)에 고정시키기 위한 고정수단을 도17을 참조하여 설명한다. 도17은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 가스분배장치(500)과 회전체모듈(400)의 고정수단의 일예를 도시한 사시도로서, 가스분배장치(500)의 분배기 바디(510)와 회전체모듈(400)의 구획벽(420) 간의 결합관계를 도시한 것이다.
상기 고정수단은, 상기 분배가스챔버(531 내지 534)를 구획하는 분배기 바디(510)의 구획부에 형성되는 결합홈(570); 및 상기 구획벽(420)의 일단부에 상 기 결합홈(570)의 형상에 대응되게 형성되어 상기 결합홈(570)으로 삽입 결합되는 결합돌기(580)를 구비한다.
여기에서, 상기 가스분배장치(500)이 회전체모듈(400)과 일체로 회전하기 때문에, 상기 회전체모듈(400), 자세하게는 회전체모듈(400)의 구획벽(200)이 원심력에 의하여 가스분배장치(500)의 분배기 바디(510)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 상기 결합홈(570)은 주연면으로부터 분배기 바디(510)의 반경방향 내측으로 소정길이 연장되어 형성된 연장홈부(571), 상기 연장홈부(571)의 내측 연장단부에서 연장홈부(571)에 비해 원주방향으로 확장된 크기를 갖는 확장홈부(572)로 이루어지며, 이에 따라 상기 구획벽(200)의 일단부는 상기 연장홈부(571)와 확장홈부(572)에 대응하는 형상으로 이루어진다.
이와 같은 고정수단은 이에 한정되지 않으며, 가스분배장치(500)과 회전체모듈(200)를 견고하게 결합시키는 방식이라면 어떠한 구성, 예를 들면, 볼트 또는 스크류 결합 구성, 클램핑부재에 의한 결합 구성 등으로 이루어질 수 있다.
상기와 같은 가스분배장치(500)은 회전체모듈(200)과 일체로 회전하면서 회전체모듈(200)의 각 독립분리셀로 반응가스와 퍼지가스를 연속적으로 공급한다.
(6) 가스공급모듈(600)
다음으로, 외부에서 제공되는 각각의 대응가스를 상기 가스분배장치(500)로 공급하는 가스공급모듈(600)를 도18 내지 도20을 참조하여 설명한다. 도18은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 가스공급모듈부를 나타낸 외부 사시도이고, 도19는 본 발명의 일실시예에 따른 가스공급모듈부에서 하우징을 생략한 상태의 내부 구성을 나타낸 사시도이며, 도20은 본 발명의 일실시예에 따른 가스공급모듈부의 내부 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도18 내지 도20에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 가스공급모듈(600)은, 외부로부터 가스가 인입되며, 종방향으로 소정간격을 갖고 형성된 복수개의 가스라인(611, 612, 613)을 구비한 모듈 하우징(610); 상기 가스라인(611, 612, 613)에 각각 대응하는 위치에 구비되고, 환형으로 형성되며, 내측으로 가스를 공급하는 공급통로가 구비된 복수개의 가스분배베플(gas distribution baffle)(620); 상기 각 가스분배베플(620) 사이에 개재되어 모듈 하우징(610)과 가스분배베플(620)간의 기밀을 유지하기 위한 복수개의 기밀유지부재(630); 상기 상기 가스분배베플(620)의 내측에 회전가능하게 장착되고, 가스분배베플(620)로부터 제공된 각각의 가스가 각각 하단측으로 공급되는 독립적인 가스공급통로들을 가지며, 타단부는 가스공급모듈 구동장치(700)와 연결된 가스안내샤프트(640); 및 상기 기밀유지부재(630)의 최상부 및 최하부에 구비되는 베어링(650)을 포함한다.
여기에서, 미설명부호 932는 본 발명에 플라즈마 여기장치가 적용될 경우, 상기 가스안내샤프트(630)의 중심을 통해 플라즈마 여기장치에 의한 전력을 회전체모듈(200)로 전달하기 위한 전기전도성 로드이고, 미설명부호 941은 전기전도성 로드와 가스안내샤프트(640) 간의 절연을 위한 절연부재이다. 이에 관한 설명은 이후에서 설명될 플라즈마 여기장치의 설명에서 자세히 설명한다.
상기 각 구성요소에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수개의 가스라인(611, 612, 613)을 구비한 모듈 하우징(610)은 원통형의 바디(614)와; 상기 바디(614)의 하단부는 상기한 반응챔버(100)의 상부하우징(110)에 결합되는 환형 결합판(615)으로 이루어진다. 미설명부호 615a는 환형 결합판(615)에 소정 간격으로 형성되어 반응챔버(100)의 상부하우징(110)와 결합되도록 결합부재(미도시)가 관통하는 결합공이다.
상기 모듈 하우징(610)에 형성되는 가스라인(611 내지 613)은 외부에서 공급되는 가스공급장치의 가스공급라인(미도시)과 연결되는 라인으로서, 본 실시예에서는 제1반응가스-퍼지가스-제2반응가스-퍼지가스와 같은 1사이클의 경우에서 적용된다. 다시말해서, 두 개의 반응가스가 공급되는 가스라인(611, 613)과, 퍼지가스가 공급되는 가스라인(612)으로 이루어진다. 따라서, 형성시키고자 하는 원자층박막의 형태에 따른 공급가스에 대응하여 각각 구비되나, 동일 가스에 대해서는 하나의 가스라인을 통해 제공될 수 있다.
상기 가스라인(611, 612, 613)에 각각 대응하여 모듈 하우징(610) 내에 위치되어 내측으로 가스를 공급하기 위한 가스분배베플(620)을 도21 내지 도23을 참조하여 설명한다. 도21은 본 발명의 일실시예에 따른 가스공급모듈을 구성하는 가스분배베플을 나타낸 내부 투영 사시도이고, 도22는 본 발명의 일실시예에 따른 가스공급모듈을 구성하는 가스분배베플을 나타낸 내부투영 평면도이며, 도23은 도22의 II-II선에 따른 측단면도이다.
도21 내지 도23에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 가스공급모듈의 가스분배베플(620)은, 소정 두께(도21에서 수직방향) 및 소정폭(도21에서 평 면방향)을 갖는 환형상의 베플바디(621); 상기 베플바디(621)의 전체 외주면을 따라 형성되는 외측환형홈(622); 상기 베플바디(621)의 전체 내주면을 따라 형성되는 내측환형홈(623); 및 상기 외측환형홈(622)과 내측환형홈(623)을 서로 연통시키며, 등간격으로 형성되는 복수개의 가스연통공(624)을 포함한다.
이와 같이 구성되는 가스분배베플(620)은 가스공급모듈(500)로부터 각각의 가스가 공급되고, 공급된 가스는 외측환형홈(622)에서 전체적으로 골고루 유지되면서 가스연통공(624)을 통해 내측환형홈(623)으로 유입된다. 상기 내측환형홈(623)으로 유입된 가스는 내측환형홈(623) 내에서 전체적으로 골고루 유지되면서 후술하는 가스안내샤프트(640)의 가스공급로를 통해 상기한 가스분배장치(500)로 분배된다.
다음으로, 상기 각 가스분배베플(620) 사이에 개재되어 모듈하우징(610)과 가스분배베플(620) 사이 및 가스분배베플 사이의 기밀을 유지하기 위한 복수개의 기밀유지부재(630)는, 자성유체를 이용한 씰링 방법과 기계적 씰링 방법인 에릭(erics) 씰링 방법에 의하여 형성된다. 이러한 자성유체를 이용한 씰링방법과 에릭 씰링방법은 공지의 기술로서 자세한 설명은 생략한다.
이와 같은 씰링방법에 의하여 구비된 기밀유지부재(630)는 가스라인(611 내지 613)에서 공급되는 여러 반응가스와 퍼지가스가 서로 섞이지 않고 회전하는 가스가이드샤프트(640)측으로 제공한다.
다음으로, 각 가스분배베플(620)을 통해 공급된 가스를 가스분배장치(500)로 안내하고, 상기 가스분배장치(500)와 함께 회전하는 가스안내샤프트(640)의 구성을 도24를 참조하여 설명한다. 도24는 본 발명의 일실시예에 따른 가스공급모듈(600)을 구성하는 가스안내샤프트(640)를 나타낸 내부투영 사시도이다.
도24에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 가스공급모듈(600)을 구성하는 가스안내샤프트(640)는, 실린더 바디(641); 및 상기한 각 가스분배베플(620)이 설치된 위치와 대응하는 위치의 각 주연상에 하나 이상 구비되며, 상기 실린더 바디(641)의 주연으로부터 실린더 바디(641)의 하단부 외측으로 각 가스분배베플(620)로부터 공급되는 가스를 가이드하기 위한 복수개의 가이드연통로를 포함한다.
도24에서, 상기 가이드연통로는, 제1반응가스-퍼지가스-제2반응가스-퍼지가스의 공급형태를 갖는 경우의 일예를 나타낸 것으로, 제1반응가스가 가이드되는 제1가이드연통로(642), 퍼지가스가 가이드되는 제2가이드연통로(643), 및 제2반응가스가 가이드되는 제3가이드연통로(644)로 이루어진다.
또한, 상기 각 가이드연통로(642 내지 644)는, 상기 실린더 바디(640)의 주연면으로부터 반경방향으로 연장하는 수평연통로부(642a 내지 644a), 상기 수평연통로부(642a 내지 644a)로부터 실린더 바디(640)의 하단으로 연장하는 수직연통로부(642b 내지 644b)로 이루어진다.
여기에서, 상기 수평연통로부(642a 내지 644a)는 가스분배베플(620)의 내측환형홈(623)으로부터 균일하고 안정적인 가스가 안내되도록 복수개로 구비될 수 있다. 즉, 하나의 수평연통로부(642a 내지 644a)에 대하여 동일 주연상에서 180도의 각간격을 갖는 위치에 다른 하나의 수평연통로부(642a' 내지 644a')(도24참조)와 서로 연통되며, 그 연결지점에서 하나의 수직연통로부(642b 내지 644b)와 연결된다.
또한, 상기 각 수직연통로부(642a 내지 644a)는 실린더 바디(641)의 중심을 축으로 원주방향으로 가스분배모듈(500)의 인입공(521 내지 523)에 대응한 각간격을 갖는다.
여기에서, 실린더 바디(641)에 가스가이드연통로(642 내지 644)가 형성됨에 있어, 상기 각 가스가이드연통로(642)의 각 간격은 가스분배모듈(500)의 각 인입공(521 내지 523)을 고려하여 형성되어야 한다. 즉, 제1반응가스가 안내되는 제1가이드연통로(642)는 제1인입공(231)에 연결되고, 퍼지가스가 안내되는 제2가이드연통로(643)는 제2인입공(523)에 연결되며, 제2반응가스가 안내되는 제3가이드연통로(644)는 제3인입공(522)에 연결된다.
이와 같은 가스가이드샤프트(640)는 가스분배베플(620)로부터 공급되는 가스를 가스가이드연통로(642 내지 644)를 통해 상기한 가스분배장치(500)로 안내하고, 상기 가스분배장치(500)까지 인입되는 가스들이 상호간 서로 섞이지 않고 반응가스 및 퍼지가스를 공급한다.
(7) 가스공급모듈 구동장치(700)
이하, 가스공급모듈(600)의 가스가이드샤프트(640)를 회전구동시키는 가스공급모듈 구동장치(700)를 설명한다.
상기 가스공급모듈 구동장치(700)는, 상기한 가스공급모듈(600)의 회전체, 즉 회전가이드샤프트(640)와 구동되게 연결되는 기어어셈블리(미도시)를 구비한 기어박스(710); 상기 기어어셈블리를 구동시키는 구동모터(710)로 이루어진다.
상기 구동모터(710)는 회전속도를 제어할 수 있는 엔코더가 설치된 스텝핑 모터로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 또한, 상기 구동모터(710)는 상기 엔코더에 의하여 독립분리셀을 구비한 회전체모듈(400)의 1싸이클 공정시간을 제어한다.
(8) 펌핑모듈(800)
이하, 도25를 참조하여, 반응챔버(100)의 기판으로 공급된 가스를 반응챔버(100)의 가장자리부로 유도하고, 이를 다시 반응챔버(100)의 외부로 펌핑시키기 위한 펌핑모듈(800)를 설명한다. 도25는 본 발명의 일실시예에 따른 펌핑모듈부(800)의 구성을 나타낸 부분 사시도이다.
도25에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 펌핑모듈부(800)는, 크게 상부하우징(100)의 가장자리부에 소정폭과 높이를 갖고 형성되는 확장부(810)와; 전술한 회전체모듈(400)의 독립분리셀(420a)의 원주방향 범위에 대응하는 범위에서 서로 구획되어 상기 확장부(810) 내에 형성되는 펌핑셀(820); 상기 펌핑셀(820)와 독립분리셀(420)간을 연통시키며, 독립분리셀(420a)로부터 펌핑가스가 배출되는 슬릿 형태로 이루어지는 복수개의 펌핑구(830); 상기 각 펌핑셀(820)을 상부하우징(110) 외부로 연통시키는 배출구(미도시); 및 상기 각 배출구(미도시)에 연결되는 펌핑라인(840)을 가지며, 상기 독립분리셀(420a)에서 공급된 가스를 펌핑하도록 구동하는 가스펌핑수단을 포함한다.
상기 펌핑셀(820)은 수직방향으로 단차지는 단차부(820a)를 형성하여 크기가 다른 두 형태의 1차 및 2차터널(821)(822)로 이루어질 수 있으며, 상기 1차터널(821)은 기판 위에서 가스의 층상흐름을 위하여 펌핑구(830)와 동일 선상에서 연통되고, 상기 2차터널(822)은 상기 1차터널(821)의 상부측에 구비되고, 1차터널(821)에 비하여 상대적으로 큰 공간을 갖도록 이루어진다. 여기에서, 상기 펌핑구(830)는 가스배출방향으로의 단면적이 2차터널(822)의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 것이 바람직하다.
이와 같은 상기 2차펌핑터널(822)은, 각각의 분리독립셀에서의 반응가스 및 퍼지가스의 유량·유속 차이에 의해 작용하는 흡입압력(Soaking Pressure) 차이의 발생을 방지하고, 국부적으로 배출가스가 집중하는 것을 방지하기 위해 1차펌핑터널(821)내의 수평면으로 형성된 넓은 면적에 펌핑속도를 균일하게 제어할 수 있도록 하고, 또한 펌핑구(830)에 의해서 강하게 작용하는 흡입압력(Soaking Pressure)을 펌핑셀(820)내에서 균일하게 분배시켜 준다.
상기 1차터널(821)과 2차터널(822) 사이에는 다수개의 홀(851)(도26 참조)을 갖는 구획플레이트(850)가 구비될 수 있다. 상기 구획플레이트(850)는 그의 홀(351)이 대략 3 ~ 5mm의 직경을 갖고, 일정한 간격으로 수십개 배열된 펌핑 버퍼 플레이트로서 흡입압력을 일정하게 펌핑셀(820)에서 분배시키기 위한 것이다.
상기 설명에서 펌핑셀(820)은, 반응된 노출가스의 잉여가스의 원활하고 신속한 배출을 위하여 1차터널 및 2차터널(821)(822)로 이루어지고, 기판이 안착되는 안착면 개수에 대응하는 개수로 이루어진다. 또한, 상기 펌핑셀(820)은 서로 구획 되어 있기 때문에 배출가스가 혼합되지 않는다.
상기 펌핑모듈부(800)의 구성의 보다 구체적인 실시예를 도26 및 도27를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도26은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 펌핑모듈부(800)의 구성을 나타낸 부분 분해 사시도이고, 도27은 조립된 상태의 펌핑모듈부(800)의 구성을 나타낸 내부투영 부분 사시도이다.
상기 펌핑모듈(800)은, 전술한 반응챔버(100)의 상부하우징(110) 가장자리부에 소정폭과 높이를 갖고 형성되는 확장부(810); 상기 확장부(810)에 홈을 형성하되, 기판 안착면(211)의 개수에 대응하는 개수로 형성되는 호형상의 펌핑셀(820); 상기 펌핑홈(810)의 개구부(811)를 폐쇄하되, 독립분리셀(420a)로부터 가스가 펌핑되는 펌핑구(830)를 가지며, 서셉터모듈(200)의 상승동작을 제한하는 폐쇄 플레이트(860); 상기 각 펌핑셀(820)을 상부하우징(110) 외부로 연통시키는 배출구(미도시); 상기 각 배출구(미도시)에 연결되는 펌핑라인(840); 및 상기 각 펌핑라인(840)이 결집된 하나의 라인에 위치되며, 가스를 펌핑시키도록 구동하는 가스펌핑수단을 포함한다.
상기 펌핑셀(820)은 상기에서 설명한 바와 같은 1차터널(821)과 2차터널(852)로 이루어지고, 그 사이에는 다수개의 홀(851)을 갖는 구획플레이트(850)가 더 구비될 수 있는 구성으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 폐쇄 플레이트(860)는 펌핑셀(820)의 전체 개구부(811)를 따라 설치되 는 환형 플레이트로 이루어지고, 펌핑구(830)가 형성되는 상기 폐쇄 플레이트(860)의 일단부 전체에는 돌출부(861)를 형성하여, 가스흐름방향에 대하여 펌핑셀(820)의 1차터널(821)의 단면적보다 펌핑구(830)의 단면적이 작도록 형성시킨다.
여기에서, 상기 폐쇄 플레이트(860)는 앞서 반응챔버(100)의 설명에서 상부챔버(110)에 구비되어 서셉터모듈(200)의 상승동작을 제한하는 서셉터 리미트 플레이트(112)로 대체될 수 있으며, 이와 동일한 기능을 한다.
다시 말해서, 상기 폐쇄 플레이트(860)는, 서셉터모듈(400)이 공정을 위해 상방향으로 이동할 때 최대 상방향 이동 위치를 기계적으로 제어하는 플레이트로서, 펌핑셀(820)내에서 구획 플레이트(850)와 1차 펌핑셀(821)을 형성하여 분리독립셀에서 배출되는 반응가스가 서셉터를 기준에서 수평으로 고르게 분사될 수 있는 간극을 유지하도록 한다.
미설명부호 870은 구획플레이트(850)와 폐쇄 플레이트(860)를 펌핑셀(820)측에 나사결합 또는 볼트결합 방식으로 고정시키기 위한 고정브라켓으로, 상기 구획플레이트(850)와 폐쇄 플레이트(860)가 펌핑셀(820)측에 다른 방식, 예를 들면 용접고정 또는 압착고정방식으로 고정할 경우, 상기 고정브라켓은 생략될 수 있다.
계속해서, 상기 배출구(미도시)는 각 펌핑셀(820)를 외부와 연결시키는 것으로, 상기 하나의 펌핑셀(820)에 대하여 하나 이상 형성될 수 있으며, 상기 펌핑셀(820)은 펌핑라인(840)에 연결된다.
상기 펌핑구동수단의 구성을 도28 및 도29를 참조하여 설명한다. 도28은 본 발명에 따른 원자층증착 박막장치의 펌핑구동수단의 구성을 설명하기 위한 일측방 향 사시도이고, 도29는 본 발명에 따른 원자층증착 박막장치의 펌핑구동수단의 구성을 설명하기 위한 타측방향 사시도이다.
도28 및 도29에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 펌핑구동수단은 이웃하는 두 배출구(미도시)를 각각 연결하는 제1펌핑파이프(841) 및 제2펌핑파이프(842); 상기 제1펌핑파이프(841)과 제2펌핑파이프(842)에서 각각 분지되어 하나로 결집되는 펌핑가스 배출파이프(843); 상기 펌핑가스 배출파이프(843) 상의 결집부에 구비되어 펌핑가스가 모아지는 펌핑트랩모듈(pumping trap module)(844); 상기 펌핑트랩모듈(844)에 연결되는 경유파이프(845)에 접속되는 펌핑가스량을 제어하는 밸브수단; 및 상기 밸브수단에 연결되어 가스를 펌핑하는 펌프(846)를 포함한다.
상기 펌핑트랩모듈(844)은 냉각수가 흐르는 파이프가 내부에 설치되어 기판에서 반응이 완료되지 않은 반응가스들이 2차 반응을 일으키도록 하여 응축 냉각에 의해 반응물 혹은 부산물이 달라붙도록 구성된다.
또한, 상기 밸브수단은, 배출가스의 흐름 및 펌프(846)의 흡입압력을 열거나 닫아주도록 제어하는 게이트 밸브(847); 및 상기 게이트 밸브(847) 일측에 구비되어 반응공간 압력을 조절하기 위한 트로틀밸브( throttle valve)(848)를 포함한다.
이와 같이 구성되는 펌핑모듈(800)에서, 기판 및 독립 분리셀(420a)을 빠져나온 반응가스, 퍼지가스, 잉여 반응가스 및 부산물은, 회전체모듈(400)의 독립분리셀(420a) → 펌핑구(830) → 펌핑셀(820)(1차펌핑터널(821) → 구획플레이트(850)의 홀(851) → 2차펌핑터널(822)) → 배출구(미도시) → 펌핑파이프(841)(842) → 배출파이프(843) → 펌핑트랩모듈(844)을 거쳐 펌핑된다.
이와 같은 펌핑모듈(800)에 의한 펌핑과정에 있어, 동시에 공급되는 반응가스 및 퍼지가스가 회전하는 분리독립셀(420a)로부터 펌핑셀(820)로 가스가 순차적으로 배출됨에 따라 고정된 하나의 펌핑셀(820)에서는 제1반응가스-퍼지가스-제2반응가스-퍼지가스가 순차적으로 인입되고 배출됨에 따라 반응이 억제된 안정한 배출가스의 흐름을 유지할 수 있다. 다시 말해서, 기판 위에서 회전하는 각각의 분리독립셀로부터 배출되는 각각의 반응가스 및 퍼지가스는 서로 독립적인 방으로 구성된 펌핑셀(820)로 각각 순차적으로 도달하게 된다. 각각 펌핑셀(820)에 순차적으로 도달한 반응가스 및 퍼지가스의 배출가스는 다시 펌핑셀(820)에 개별적으로 형성된 배출구와 펌핑파이프를 통하여 순차적으로 배출되어, 반응가스끼리 서로 만나지 않게 됨에 따라 안정한 배출을 유도할 수 있다.
상기와 같은 펌핑모듈(800)은, 각각의 반응가스와 퍼지가스가 회전하는 독립 분리셀(420a)에서 기판에 노출될 때, 반응가스의 흡착과 퍼지가스에 의한 잉여가스 제거가 반응공간에서 동시에 일어나야 하므로, 반응공간에서 반응가스와 퍼지가스를 안정하게 배출시킨다. 또한, 직접 만나면 쉽게 화학반응을 일으키는 반응가스 각각을 펌핑셀(820)에서 서로 만나지 않게 배출되도록 하여, 파티클의 원인이 될 수 있는 불안정한 화학반응을 억제한다.
(9) 플라즈마 여기장치
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치는, 반응속도와 반응특성을 보다 향상시키도록 공정 목적에 맞게 정해진 하나의 독립분리셀 또는 다수 의 독립분리셀에 플라즈마를 여기시키기 위한 플라즈마 여기장치가 더 구비될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치에 포함되는 플라즈마 여기장치는, 크게 중앙에 소정크기의 장착공이 형성된 수용바디; 외부 전력공급장치에 연결되며 일단이 상기 수용바디의 장착공으로 연장된 고정커넥터; 상기 수용바디의 장착공 내부에서 회전하면서 상기 고정커넥터와 전기적으로 도통되는 전력흐름 변환모듈; 일단은 상기 전력흐름 변환모듈에 결합되고, 타단은 가스안내 샤프트의 중심을 통해 회전체모듈까지 연결되는 전기전도성부재; 상기 전기전도성부재를 가스안내 샤프트 및 회전체모듈로부터 절연시키는 절연부재; 상기 전기전도성 부재의 타단에 도통되게 구비되고, 플라즈마 여기시키고자 가스가 공급되는 해당 독립분리셀에 구비되는 인입단자; 및 상기 인입단자와 전기적으로 도통되게 연결되며, 해당 독립분리셀의 상측에 구비되는 도전성 플레이트를 포함한다.
상기 구성요소들을 도20 및 도30 내지 도32를 참조하여 설명한다. 도30은 본 발명를 구성하는 플라즈마 여기장치(900)의 일부 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도31은 도30의 플라즈마 여기장치에서 전류흐름 변환모듈의 구성요소를 설명하기 위한 사시도이며, 도32는 도30의 플라즈마 여기장치의 일부 구성과 결합되는 다른 구성요소들을 나타낸 사시도이다.
설명에 앞서, 도30에서 도면번호 640a는 구동샤프트이고, 상기 구동샤프트(640a)는 외부하우징(미도시)에 수용되며, 상기 구동샤프트(640a)와 외부하우징 사이에는 전술한 가스공급모듈(600)에서의 기밀유지부재(630)가 구비된 다.
먼저, 도32에 수용바디(910)는 중앙에 장착공(911)이 형성되고, 그 수용박스(910) 일측에 일단이 장착공(911)으로 연장된 고정커넥터(920)가 구비된다.
상기 수용박스(910)의 장착공(911) 내부에서 회전하면서 상기 고정커넥터(920)와 전기적으로 도통되기 위한 전력흐름 변환모듈은, 상기 고정커넥터(920)와 접속되고, 장착공(911)의 내면에 고정된 환형 고정단자(921); 상기 환형 고정단자(921) 내측에 구비되는 호 형상의 슬라이딩 브러시단자(922); 전기전도성을 갖고 상기 고정단자(921)와 슬라이딩 브러시단자(922) 사이에 구비되며, 슬라이딩 브러시단자(922)를 반경방향으로 탄성지지하는 탄성지지부재(923); 상기 슬라이딩 브러지단자(922) 내측에 구비되고 전기전도성을 가지며, 중심부에 전기전도성 부재의 일단이 고정되는 디스크형 회전단자(924)로 이루어진다.
상기 전기전도성부재는 일단은 회전단자(924)의 중심부에 고정되고, 타단은 인입단자(950)에 고정되는 봉 형상의 전기전도성 로드(931)(932)(도20, 도32 및 도33 참조)로 이루어진다. 도면에서 상기 전기전도성 로드(931)(932)는 두 개로 나뉘어진 로드로 구성될 수 있으며, 일체로 이루어진 하나의 로드로 이루어질 수 있다.
상기 전기전도성 로드(931)(932)를 절연시키기 위한 절연부재는, 상기 로드(931)(932)를 피복하여 샤프트(640)(640a)와 로드(931)(932)간을 절연시키는 절연체(941); 상기 인입단자의 상하부에 구비되는 상하부 절연세라믹(942)(943)으 로 이루어진다.
상기 인입단자(950)는 전기전도성 로드(932)의 타단에 결합되는 도전편으로 이루어지되, 상기 하부 절연세라믹(943)에 상기 도전편에 대응하는 도전편 수용홈(943a)이 형성되어 상기 도전편을 수용한다.
상기 도전성 플레이트는 독립분리셀의 상면측에 구비되는 플라즈마 발생판(960)으로, 전술한 회전체모듈(400)의 상부 고정판(410)이 금속성으로 이루어지는 경우, 상기 도전성 플레이트를 대신할 수 있다.
상기 설명에서, 전기전도성 로드(931)(932)가 두 개로 나뉘어진 경우를 설명하고 있으며, 이에 따라 도30에 나타낸 별도의 샤프트(941) 및 기밀유지부재(630)를 나타내고 있으나, 하나의 로드로 구성될 수 있으며, 이 경우 도30의 샤프트(941) 및 기밀유지부재(630)는 생략될 수 있으며, 가스안내 샤프트(640)를 통과하는 전기전도성 로드(932)의 일단에 상기한 전류흐름 변환모듈이 적용될 수 있다.
상기 도전편(950)은 수행하고자 하는 공정 목적에 맞게 미리 설정된 하나 이상의 독립분리셀의 플라즈마 발생판(960) 또는 금속성 상부고정판(410)에 구비시킬 수 있다.
이와 같이 구성되는 플라즈마 여기장치(900)는, 고정커넥터(920)로부터 제공되는 전류가 전류흐름 전환모듈(921 내지 924)를 통해 전기전도성 로드(931)(932)로 전달되고, 상기 전기전도성 로드(932)로 전달된 전력은 인입단자, 즉 도전편(950)으로 전달된다. 상기 전도편(950)으로 전달된 전류는 플라즈마 발생판(960)(410)으로 제공되어 정해진 하나 이상의 독립분리셀, 즉 가스가 공급되는 반응공간에서 플라즈마를 여기시키게 된다.
(10) 래디칼 발생장치(950)
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박막 증착장치는, 반응속도와 반응특성을 보다 향상시키기 위한 다른 형태로서, 도33에 나타낸 바와 같이, 래디칼화 시키고자 하는 해당가스의 반응로 인입전 단계부터 래디칼화된 반응가스를 동시에 공급할 수 있도록 해당 반응가스의 공급로에 래디칼 발생장치(950)를 더 포함할 수 있다.
상기 래디칼 발생장치(950)는 플라즈마 여기장치(900)에 대하여 독립적으로 또는 조합되어 이용될 수 있다. 다시 말해서, 수행하고자 하는 공정 목적에 맞게 플라즈마 여기 및 래디칼화를 단독으로 또는 조합하여 해당 독립분리셀에 제공할 수 있다.
상기 래디칼 발생장치(950)는 해당하는 반응로에 선택적으로 구비될 수 있도록 공급되는 해당 반응가스의 외부 공급라인에 착탈가능하게 구비되는 것이 바람직하다.
상기 래디칼 발생장치(950)는 공지의 기술로서, 일예로 MKS instruments Inc.에서 제조된 Reactive Gas Generator가 이용된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장치의 동작을 도34를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도34는 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 박 막 증착장치의 동작을 설명하기 위한 동작흐름도이다.
먼저, 기판은 외부의 기판이송장치(미도시)에 의해 하부하우징(120)의 기판입출구(121)를 통해 서셉터모듈(200)의 안착면(211) 상으로 이동한다(S1). 여기에서, 유압식 구동실린더(미도시)에 의하여 승강된 승강구동부재(260)는 승강로드(240)를 승강시켜 그 일단에 구비된 안착바(250)는 안착면(211)으로 부터 소정정도 이격된 상태를 유지한다(S2).
이에 따라, 상기 기판이송장치(미도시)은 안착면(211) 상의 안착바(250)에 기판을 안착시키고, 기판이 안착된 안착바(250)는 유압식 구동실린더에 의하여 안착면(211)에 형성된 관통공(211a)을 통해 하방측으로 이동된다. 상기 안착바(250)가 안착면(211)의 하방측으로 이동됨에 따라 기판은 안착면(211)에 안착된다.
이와 같이 하나의 안착면(211)에 기판이 안착된 상태에서, 중앙제어장치의 명령에 의하여 서셉터모듈 구동장치(300)의 구동모터가 구동되고, 상기 구동모터의 구동에 의하여 기어어셈블리를 통해 샤프트(310)를 회전시켜 이웃하는 서셉터모듈(200)의 안착면(211)이 기판인입출구(121) 측에 위치되도록 한다(S3).
상기 서셉터모듈 구동장치(300)에 회전구동에 의하여 기판이 로딩되지 않는 서셉터모듈(200)의 안착면(211)이 기판인입출구(121)측에 위치된 상태에서, 외부의 기판이송장치에 의하여 기판을 로딩시키는 동작은 상기에서 설명한 일련의 동작을 반복한다(S4).
이와 같이 기판이 모든 서셉터모듈(200)의 안착면(211)으로 로딩 완료될 경우, 중앙제어장치는 서셉터모듈(200)를 상승시키도록 명령한다.
상기 중앙제어장치에 의하여 서셉터모듈(200)의 상승동작을 명령하면, 승강구동수단(미도시)이 구동되어 샤프트 하우징(320)을 상승 이동시키고, 이에 따라 샤프트(310)에 결합된 서셉터모듈(200)이 상승 이동한다(S5).
상기 서셉터모듈(200)은 상부하우징(110)의 내주연에 구비된 서셉터리미트 플레이트(112)까지 상방향 이동되어 그 서셉터리미트 플레이트(112)에 의하여 상승동작이 제한되고, 상기 승강구동수단의 구동은 정지하여, 도10에 나타낸 상태를 유지한다. 여기에서, 상기 서셉터모듈(200)이 상향 이동한 후, 서셉터 플레이트(210)는 회전체모듈(400)의 구획벽(420)과 2 내지 5mm의 간극을 유지한다.
이와 같은 상태에서, 반응기체의 용도에 따라 반응공간의 온도를 소정온도까지 가열하기 위하여 외부의 전기에너지는 샤프트 하우징(320)을 중앙부를 경유하여 히터(220)로 전달되고, 상기 히터(220)에서는 열을 방출시켜 기판을 가열한다.
한편, 가스공급모듈 구동장치(700)가 회전 구동되고, 상기 구동공급모듈 구동장치(700)의 구동을 전달받아 가스가이드샤프트(640) 및 상기 가스가이드샤프트(640)에 결합된 회전체모듈(400)이 회전한다(S6).
상기 가스공급모듈 구동장치(700)에 의하여 회전체모듈(400)이 회전됨과 동시에, 각각의 가스는 가스공급모듈(600)로 공급된다(S7).
상기 가스공급모듈(600)을 통해 가스가 공급되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
외부로부터 지속적으로 공급되는 가스는 모듈 하우징(610)의 가스라인(611 내지 613)을 통하여 모듈 하우징(610)내로 유입된다. 상기 모듈 하우징(610)으로 유입된 가스는 가스라인(611 내지 613)에 각각 대응하는 가스분배베플(620)로 공급된다.
상기 가스분배베플(620)로 공급된 가스는 먼저 가스분배베플(620)의 외측환형홈(622)으로 공급되고, 상기 외측환형홈(622) 전체에서 골고루 유지된다. 상기 외측환형홈(622)으로 공급된 가스는 가스연통공(624)을 통해 베플바디(6621)의 내측환형홈(623)으로 공급되고, 그 내측환형홈(623) 전체에서 골고루 유지된다.
여기에서, 상기 가스가 각 가스분배베플(620)로 공급되는 동안에, 이들 사이에 구비된 기밀유지부재(630)에 의하여 모듈하우징(610)과 가스분배베플(620) 사이 및 가스분배베플 사이의 기밀이 유지되어, 가스라인(611 내지 613)에서 공급되는 여러 반응가스와 퍼지가스가 서로 섞이지 않고, 회전하는 가스가이드샤프트(640)측으로 제공한다.
상기 가수분배베플(620)로 공급된 각 가스는 가스분배베플(620)의 내측 환형홈(623)에 각각 대응하게 형성된 가스가이드샤프트(640)의 각 가이드연통로(642 내지 644))로 공급된다.
상기 가이드연통로(642)로 공급되는 가스는 그의 수평연통로부(642a 내지 644a)를 통과하고, 이에 연통하는 수직연통로부(642b 내지 644b)를 통과한다.
여기에서, 상기 가이드연통로(642 내지 644)의 수평연통로부(642a 내지 644a)는 가스분배베플(620)의 내측환형홈(623)에 의해 형성된 환형터널과 지속적으로 연통되어 있는 상태이므로, 회전하는 가스가이드샤프트(640)의 가이드연통로(642 내지 644)로 지속적인 가스공급이 이루어진다. 또한, 상기 가이 드연통로(642 내지 644)의 수평연통로부(642a 내지 644a)가 소정 간격을 갖고 수직연통로부(642b 내지 644b)와 연통되고 복수개로 이루어질 경우, 상기 회전하는 가스가이드샤프트(640)로의 가스공급은 균일하고 안정적으로 제공된다.
이와 같이 회전하는 가스가이드샤프트(640)의 수평연통로부((642a 내지 644a) 및 수직연통로부(642b 내지 644b)를 통해 지속적이며, 안정적인 가스공급이 이루어지고, 이러한 가스공급은 회전체모듈(400)의 독립분리셀로 제공되도록 가스분배장치(500)로 공급된다(S8).
상기 가스분배장치(500)로 공급된 가스는 수직연통로부(642b 내지 644b)와 연통된 각 인입공(521 내지 523)으로 공급되고, 상기 각 인입공(521 내지 523)으로 제공된 가스는 가스분배장치(500)의 분배기 바디(510)내 구획되어 형성된 분배가스챔버(531 내지 524)로 각각 분배된다.
즉, 제1수직연통로부(642b)를 통해 유입된 제1반응가스는 제1분배가스챔버(531)로 분배되고, 제2수직연통로부(643b)를 통해 유입된 퍼지가스는 제2분배가스챔버(532)와 연통로(535)에 의하여 연통된 제4분배가스챔버(534)로 분배되며, 제3수직연통로부(644b)를 통해 유입된 제2반응가스는 제3분배가스챔버(533)로 분배된다.
상기 각 분배가스챔버(531 내지 534)로 각각 분배된 가스는 분배기 바디(510)의 측면에 상기 분배가스챔버(531 내지 534)와 연통된 분사구(540)을 통해 배출된다. 상기 분사구(540)을 통해 배출된 가스는 회전체모듈(400)의 구획벽(420)에 의하여 형성된 반응공간, 즉 독립분리셀(420a)로 연속적으로 공급된 다.
상기 각 독립분리셀(420a)로 공급된 가스는 서셉터모듈(200)의 서셉터 플레이트(210) 안착면(211)에 안착된 기판에 가스를 노출시킨다. 이러한 기판으로의 노출은 기판에 박막형성을 위한 1사이클 동안 진행된다. 즉 회전체모듈(400)이 회전하고, 이에 따라 각 독립분리셀(420a)로 지속적으로 공급되는 가스는 회전체모듈(400)이 회전하면서 기판에 순차적으로 노출되고, 이에 따라 기판을 화학증착시킨다(S9 및 S10).
여기에서, 반응가스가 공급되는 독립분리셀(420a)에는 이웃하는 두 구획벽(420)의 외측의 단부를 연결하는 흐름지연 가이드벽(430)이 형성되어 있어, 반응가스의 체류시간을 연장시켜 반응가스가 기판으로부터 충분한 양으로 노출될 수 있게 한다.
상기 독립분리셀(420a)로 가스가 공급되어 기판으로의 가스노출이 진행됨과 동시에, 펌핑모듈부(800)가 동작하여 독립분리셀(420a)로 공급된 가스를 신속하게 배출시키고, 회전체모듈(400)의 회전에 의하여 바로 다음으로 공급되는 가스를 원할하게 노출시킨다. 즉, 독립분리셀(420a)에서 노출된 가스는 가스펌핑수단의 구동에 의하여 반응공간(독립분리셀(420a))내의 잉여가스(반응완료가스)를 반응챔버(100) 외부로 펌핑시킨다(S11).
상기 가스펌핑수단이 구동하면, 반응공간(독립분리셀(420a))내의 잉여가스는 상부하우징(110)의 펌핑구(830)를 통해 펌핑셀(820)로 배출된다. 이 때, 펌핑셀(820)로의 배출에서, 가스의 층상흐름을 위한 1차펌핑터널(821)을 통해 배출 되고, 다시 구획플레이트(850)의 홀(851)을 통해 2차펌핑터널(822)로 배출된다.
여기에서, 상기 2차펌핑터널(822)은, 각각의 독립분리셀(420a)에서의 반응가스 및 퍼지가스의 유량·유속 차이에 의해 작용하는 흡입압력 차이의 발생을 방지하고, 국부적으로 배출가스가 집중하는 것을 방지하기 위해 1차펌핑터널(821)내의 넓은 면적에 펌핑속도를 균일하게 제어할 수 있도록 하고, 또한 펌핑구(830)에 의해서 강하게 작용하는 흡입압력을 펌핑셀(820)내에서 균일하게 분배시켜 준다.
상기 펌핑셀(820)의 2차펌핑터널(822)로 배출된 가스는 상기 2차펌핑터널(822)과 연통된 배출구(미도시)를 통해 펌핑파이프(840), 펌핑가스 배출파이프(843), 펌핑트램모듈(844), 경유파이프(845)를 통해 외부로 배출된다. 상기 펌핑트랩모듈(844)은 그 내부에 구비된 냉각수 파이프에 의하여 기판에서 반응이 완료되지 않은 반응가스들이 2차 반응을 일으키도록 하여 응축 냉각에 의해 반응물 혹은 부산물이 달라붙는다.
이와 같은 펌핑모듈(800)에 의한 펌핑과정에 있어, 동시에 공급되는 반응가스 및 퍼지가스가 회전하는 분리독립셀(420a)로부터 펌핑셀(820)로 가스가 순차적으로 배출됨에 따라 하나의 펌핑셀(820)에서는 제1반응가스-퍼지가스-제2반응가스-퍼지가스가 순차적으로 인입됨에 따라 반응이 억제된 안정한 배출가스의 흐름을 유지할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장치의 일련의 동작에 의하여 기판에서는 연속적인 가스노출에 의한 기판에서의 증착박막이 형성된다.착
상기와 같은 박막 증착동작에서, 반응속도와 반응특성을 보다 향상시키도록 공정 목적에 맞게 정해진 하나의 독립분리셀 또는 다수의 독립분리셀에 플라즈마를 여기시키기 위한 플라즈마 여기장치의 동작을 설명한다(S12).
먼저, 외부 전류공급장치에 의해 공급되는 전류는 수용바디(910)의 고정커넥터(20)로 공급되고, 상기 고정커넥터(920)와 접속된 고정단자(921)를 통해 탄성지지된 슬라이딩 브러시단자(922)로 전달된다. 상기 슬라이딩 브러시단자(922)로 전달된 전류는 회전하면서 상기 슬라이딩 브러시단자(922)와 슬라이딩 접촉하는 디스크형 회전단자(924)로 전달된다.
상기 디스크형 회전단자(924)로 전달된 전류는 전기전도성 로드(931)(932), 그 전기전도성 로드(931)(932)에 결합된 도전편(950), 및 상기 도전성 플레이트, 즉 금속성 상부 고정판(410)으로 전달되어, 미리 설정된 하나 이상의 독립분리셀(420a)(반응공간)에서 플라즈마를 여기시키게 된다. 이 때, 해당 독립분리셀(420a)에 플라즈마를 여기시키는 과정에서, 플라즈마를 여기시키기 위한 도전성부재들은 절연부재에 의하여 절연된다.
한편, 이런 플라즈마 여기를 위한 플라즈마 여기장치의 동작과 동시에, 또는 선택적으로 래디칼 발생장치(950)를 작동시켜 래디칼화 시키고자 하는 가스를 반응로 인입전부터 래디칼화된 상태로 독립분리셀로 공급할 수 있다(S13).
이러한 일련의 동작이 완료되면, 가스공급모듈 구동장치(700)의 구동은 정지되고, 서셉터모듈 구동장치(300)가 구동하여 박막증착이 완료된 기판을 언로딩시킨다. 이러한 기판의 언로딩동작은 상기한 기판의 로딩 동작과 역순으로 진행되므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 설명에서 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장치에서는 회전체모듈(400)의 360도 한 바퀴 회전에 의해 1싸이클 공정이 달성되는 경우 SiO2, Si3N4 , Al2O3, HfO2, TiN 등과 같은 이원계 박막 공정에 있어서는 독립 분리셀의 조합은 최소 4개의 셀로 구성하면 원자층박막증착반응이 달성된다.
구체적인 예로서, 실리콘옥사이드(SiO2) 원자층박막 증착은 다음과 같이 이루어진다. 다이클로로시렌(Dichlorosilane: SiH2Cl2), 시렌(Silane: SiH4 ), 헥사클로로디시렌(Hexachloro Disilane: Si2Cl6), 테트라메틸시렌(Tetramethylsilane: (CH3)4Si), 또는 테트라에톡시시렌(Tetraethoxyilane: (C2H5 )4Si)이 흐르는 독립분리셀과 H2O, O2, O3, N2O가 흐르는 독립분리셀, 그리고 두 반응가스 사이에 비활성가스(Ar, N2, Xe등)가 흐르는 두 개의 독립분리셀에 의하여 원자층박막이 증착한다.
또한, 실리콘나이트라이드(Si3N4) 원자층박막 증착은 다음과 같이 이루어진다. 다이클로로시렌(Dichlorosilane: SiH2Cl2)이 흐르는 분리독립셀과 NH3 또는 플라즈마가 형성되는 NH3가 흐르는 독립분리셀, 그리고 두 반응가스 사이에 비활성가스(Ar, N2, Xe등)가 흐르는 두 개의 독립분리셀에 의하여 원자층박막이 증착한다.
또한, 실리콘(Si) 원자층박막 증착은 다음과 같이 이루어진다. 다이클로로시 렌(Dichlorosilane: SiH2Cl2)이 흐르는 분리독립셀과 H2가 흐르는 독립분리셀, 그리고 두 반응가스 사이에 비활성가스(Ar, N2, Xe등)가 흐르는 두 개의 독립분리셀를 형성하고, H2가 흐르는 셀에 플라즈마를 형성하여 실리콘 박막을 증착한다.
또한, 티타늄나이트라이드(TiN) 원자층박막 증착은 다음과 같이 이루어진다. 티타늄 클로라이드(TiCl4)이 흐르는 분리독립셀과, 암모니아(NH3)가 흐르는 독립분리셀, 그리고 두 반응가스 사이에 비활성가스(Ar, N2, Xe등)가 흐르는 두 개의 독립분리셀에 의하여 형성된다.
또한, 티타늄(Ti) 원자층박막 증착은 다음과 같이 이루어진다. 티타늄 테트라크로라이드(TiCl4)이 흐르는 분리독립셀과, H2가 흐르는 독립분리셀, 그리고 두 반응가스 사이에 비활성가스(Ar, N2, Xe등)가 흐르는 두 개의 독립분리셀를 형성하여, H2가 흐르는 셀에 플라즈마를 형성하여 실리콘 박막을 증착한다.
또한, 탄탈륨나이트라이드(TaN) 원자층박막 증착은 다음과 같이 이루어진다. 탄탈륨 펜타클로라이드(TaCl5)이 흐르는 분리독립셀과, 암모니아(NH3)가 흐르는 독립분리셀, 그리고 두 반응가스 사이에 비활성가스(Ar, N2, Xe등)가 흐르는 두 개의 독립분리셀에 의하여 형성된다.
또한, 탄탈륨(Ta) 원자층박막 증착은 다음과 같이 이루어진다. 탄탈륨 펜타클로라이드(TaCl5) 또는 탄탈륨 펜타플로라이드(TaF5)가 흐르는 독립분리셀, H 2가 흐르는 독립분리셀, 그리고 두 반응가스 사이에 비활성가스(Ar, N2, Xe등)가 흐르는 두 개의 독립분리셀를 형성하여, H2가 흐르는 셀에 플라즈마를 형성하여 실리콘 박막을 증착한다.
또한, 텅스텐(W) 원자층박막 증착은 다음과 같이 이루어진다. 텅스텐 헥사플로라이드(WF6)이 흐르는 독립분리셀, H2가 흐르는 독립분리셀, 그리고 두 반응가스 사이에 비활성가스(Ar, N2, Xe등)가 흐르는 두 개의 독립분리셀를 형성하여, H2가 흐르는 셀에 플라즈마를 형성하여 실리콘 박막을 증착한다.
또한, 구리(Cu) 원자층박막 증착은 다음과 같이 이루어진다. (Cu(acac)2)이 흐르는 독립분리셀과, 아연(Zn) 금속전극판이 도전 플레이트로 형성된 독립 분리셀에 H2를 플라즈마 형성하고, 두 반응가스 사이에 비활성가스(Ar, N2, Xe등)가 흐르는 두 개의 독립분리셀를 형성하여, H2가 흐르는 셀에 플라즈마를 형성하여 구리 박막을 증착한다.
또한, 알루미나(Al2O3) 원자층박막 증착은 다음과 같이 이루어진다. Al(CH3)3)이 흐르는 독립분리셀과, 산소(O2), 오존(O3), 수증기(H 2O)가 흐르는 독립분리셀, 그리고 두 반응가스 사이에 비활성가스(Ar, N2, Xe등)가 흐르는 두 개의 독립분리셀를 형성하여 알루미나 박막을 증착한다.
또한, 하프늄옥사이드(HfO2) 원자층박막 증착은 다음과 같이 이루어진다. 하 프늄테트라클로라이드(HfCl4)이 흐르는 독립분리셀과, 산소(O2), 오존(O3 ), 수증기(H2O)가 흐르는 독립분리셀, 그리고 두 반응가스 사이에 비활성가스(Ar, N2, Xe등)가 흐르는 두 개의 독립분리셀를 형성하여 하프늄옥사이드 박막을 증착한다.
또한, 알루미나(Al2O3)와 하프늄옥사이드(HfO2) 복합층 형성은 다음과 같이 이루어진다. 먼저, 8개의 독립분리셀을 형성하여 Al(CH3)3)이 흐르는 독립분리셀과, 하프늄테트라클로라이드(HfCl4)이 흐르는 독립분리셀과, 산소(O2), 오존(O3 ), 수증기(H2O)가 흐르는 2개의 독립분리셀, 그리고 4개의 반응가스 사이에 비활성가스(Ar, N2, Xe등)가 흐르는 4개의 독립분리셀를 형성하여 이루어진다.
상기한 바와 같이 동작하는 원자층박막 증착장치에 있어서 구체적인 원자층박막의 일예로서, TiN박막을 증착하기 위한 동작을 도35 및 도36을 참조하여 설명한다. 도35는 본 발명의 원자층박막 증착장치에 의하여 TiN박막을 증착하기 위한 독립분리셀 모듈을 나타낸 구성도이고, 도36은 도35이 구성에서 기판을 기준으로 가스가 순차적으로 노출되는 상태를 나타낸 모식도이다.
도35에 나타낸 바와 같이, TiN 박막 증착공정은 "Ti" 성분을 포함한 반응가스 "TiCl4"만 흐르는 독립분리셀(A)과 "N"성분을 포함하는 반응가스인 "NH 3"만 흐르는 독립분리셀(C), 그리고 각각 두 반응가스 사이에 퍼지를 하기 위한 비활성 가스가 흐르는 두 개의 독립분리셀(B, D)을 사이에 두는 독립분리셀 모듈을 구성예로 들 수 있다.
상기 4개의 독립분리셀로 구성된 회전체모듈이 회전할 때, 기판1에 노출되는 가스는 회전체모듈의 회전에 의해 독립분리셀(A)로 공급되는 "TiCl4" 반응가스가 흡착되고, 연속된 회전에 의해서 퍼지가스가 흐르는 독립 분리셀(B)에 노출되면 단일층 이외의 잉여 "TiCl4" 반응가스가 제거되는 퍼지스텝이 진행된다.
이어서, "NH3" 반응가스가 흐르는 독립분리셀(C)이 기판1위에 노출되면 원자층박막 증착반응에 의한 TiN 단일박막이 형성되며, 또 다시 퍼지가스가 흐르는 독립 분리셀(D)이 기판1에 노출되면 부산물(by-products) 및 단일층 이외의 잉여의 "NH3" 반응가스가 제거되는 1사이클 공정이 진행된다.
이와 같은 1사이클의 공정은 기판2, 기판3, 기판4에서도 동일하게 이루어져 각 기판에 TiN 단일박막이 형성된다.
이들 각각의 독립분리셀은 가스분배모듈을 중심으로 조합을 이루어 원형으로 구성되며, 각각의 독립 분리셀은 90도 간격으로 부채꼴로 형성할 수 있지만, 45도, 180도 등의 임의의 각도에 따른 동일 형상의 부채꼴 모양으로 형성될 수 있고, 공정특정이나 목적에 맞게 각 독립셀의 부채꼴 모양을 달리하여 형성시킬 수도 있다.
한편, 반응가스와 퍼지가스가 동시에 연속적으로 흐르는 회전체모듈의 독립분리셀을 회전시켜 원자층 증착반응을 일으킬 때, 빠른 원자층 증착반응을 위해선 흡착 탈착 메커니즘의 단일층 흡착이론인 "Langmuir" 법칙에 의해 수학식1과 같이 표현할 수 있다. 즉, 원자층박막 증착반응을 위한 흡착속도는 반응가스의 분압(partial pressure)과 노출시간에 비례하여 표면흡착속도가 정해진다.
Langmuir Law : L = P × t
여기에서, L은 unit of exposure for monolayer adsorption이고, P는 partial pressure of precursor(or exposed gas)이며, t는 time이다.
따라서, 짧은 시간 동안에 반응가스를 기판 표면에 흡착시키기 위해선 반응가스량을 증가시켜야 하며, 이를 위해선 독립분리셀 내에서 분압을 증가시켜야 한다.
일반적으로, 반응가스 분압을 반응로에서 증가시키기 위한 방법은 반응가스농도를 증가시키거나, 반응가스 유량속도를 증가시키면서 배출되는 가스의 배출속도를 감소시킴으로써 증가시킬 수 있다.
반면, 트렌치 패턴과 같이 단차(aspect ratio)가 심한 기판에서는, 패턴의 깊은 하부 골짜기에서 양호한 원자층박막증착반응을 달성하기 위해서, 이전 단계에 흡착된 잉여 반응가스의 빠른 제거가 필요하다. 이를 위하여 기판 표면에 빠른 유체 속도의 퍼지가스 공급이 필요하다.
상기 기판 표면에서 빠른 유체속도는 압력차이가 크면 클수록 빠르게 형성되기 때문에 독립분리셀내에서 가스공급모듈과 펌핑모듈 사이의 높은 압력차이를 형성하여야 한다. 이를 달성하기 위한 방법으로, 공급되는 퍼지가스의 유량을 증가시켜 압력을 증가시키며 배출부에서는 빨리 빠져 나갈수 있도록 하여 압력을 감소시킬 수 있다.
또한, 반응공간의 압력이 일정하게 제어되면서 반응가스와 퍼지가스가 동시 에 공급되는 본 발명의 원자층박막 증착장치에서는 퍼지가스가 빠른 유체속도를 유지할 수 있도록 퍼지가스의 공급량 증가와 반응공간 압력을 저압으로 유지한다. 이와 동시에, 반응가스 분압을 증가시키는 방법으로, 본 발명에서는, 펌핑셀에 근접한 독립 분리셀의 배출부위에서 반응가스 흐름을 억제하여 독립 분리셀에서 빨리 빠져나가는 것을 지연시키는 방법으로 독립분리셀에서 가스가 배출되는 측에 흐름지연 가이드벽을 구비시키고, 이는 펌핑셀 흡입압력을 수평적으로 균일하게 한다.
반면, 잉여반응가스를 퍼지하는 퍼지가스 독립분리셀은 흐름지연 가이드벽(430)가 구비되지 않아 가스흐름이 멎게되지 않고 곧바로 펌핑셀로 퍼지가스가 빠져나가게 됨으로써, 기판에서는 빠른 유체속도의 퍼지가스 흐름으로 잉여반응원료 및 부산물을 제거할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 일실시예에서는, 공정목적에 맞는 박막층을 형성하기 위하여 박막층을 형성하기 위한 1사이클동안, 외부로부터 지속적으로 공급되는 가스들이 회전하는 회전체모듈(400)의 각 독립분리셀(420a)에 독립적으로 공급되고, 공급된 가스는 상기 회전체모듈(400)의 회전에 의하여 서셉터모듈(200)에 로딩된 복수개의 기판으로 순차적으로 노출되면서 박막층을 형성한 후 반응공간 외부로 펌핑되도록 한 구성으로 이루어진다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에서와 같이, 가스가 독립적으로 흐르는 독립분리셀을 이용하여 기판에 순차적으로 노출시켜 박막층 형성시키는 본 발명의 기술적 사상을 토대로 다양한 실시예가 가능하다.
이하, 이러한 기술적 사상을 이용한 본 발명의 다른 실시예의 원자층박막 증 착장치를 도37를 참조하여 설명하며, 전술한 일실시예와 동일 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여한다. 도37은 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장치의 다른 실시예를 나타낸 부분 절개 전체 사시도이다.
설명에 앞서 이하에서 설명되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 박막 증착 장치는 가스가 독립적으로 흐르는 독립분리셀을 갖는 회전체모듈이 회전하는 대신, 가스가 독립적으로 흐르는 독립분리셀을 구비한 회전체모듈은 고정되고, 그에 대향하고 기판이 안착되는 서셉터 모듈을 회전시킴으로써 전술한 일실시예와 동일한 기능과 효과를 얻을 수 있는 원자층박막 증착장치이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 박막 증착장치는, 외부와 차단되어 밀폐되고, 원자층박막을 형성할 기판의 반응공간을 제공하는 반응챔버(100); 외부의 기판이송장치(미도시)에 의하여 기판이 로딩 및 언로딩되고, 상기 반응챔버(100)내 하측에 구비되는 서셉터모듈(200); 상기 반응챔버(100)에서 상기 서셉터모듈(200)을 회전 및 승강가능하게 지지하여 그 서셉터모듈(200)을 회전 및 승강구동시키는 서셉터모듈 구동장치(300); 상기 반응챔버(100)의 내부 상측에 설치되고, 공급될 가스에 대응하는 복수개의 독립분리셀을 구비하며, 상기 서셉터모듈(200)에 안착된 기판에 각 독립분리셀로 공급된 가스를 제공하는 독립분리셀 모듈(400a); 상기 독립분리셀 모듈(400a) 중심부에 결합되어 상기 각 독립분리셀로 각각의 가스를 분배하도록 분배구를 구비한 가스분배장치(500); 외부에서 제공되는 각각의 공급가스를 상기 가스분배장치(500)로 공급하는 가스공급모듈(600a); 및 상기 반응챔버(100)의 기판으로 공급된 가스를 반응챔버(100)의 가장자리부로 배출하도록 유도하고, 이를 다시 반응챔버(100)의 외부로 펌핑시키기 위한 펌핑모듈(800)를 포함한다. 또한, 상기 각 구성요소들의 동작을 제어하는 중앙제어장치부를 포함한다.
여기에서, 상기 본 발명의 다른 실시예에서, 반응챔버(100), 서셉터모듈(200), 서셉터모듈 구동장치(300), 가스분배장치(500), 펌핑모듈(800)은 전술한 본 발명의 일실시예의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 다만, 일실시예에서는 상기 반응챔버(100)를 구성하는 상부하우징(110)에는 샤프트(640)가 관통하는 관통공 대신에, 상기 가스공급모듈이 장착되도록 천공된 관통공이 형성된다.
또한, 상기 본 발명의 다른 실시예의 독립분리셀 모듈(400a)은 전술한 일실시예에서의 회전체모듈(400)과 동일한 구성으로, 본 발명의 일실시예에서는 회전체모듈(400)이 가스공급모듈 구동장치(700)에 의하여 회전되는 구성이나, 본 발명의 다른 실시예에서는 가스공급모듈 구동장치(700)가 생략되기 때문에 독립분리셀 모듈(400a)로 설명한 것이다.
상기 본 발명의 다른 실시예의 가스공급모듈(600a)을 도38을 참조하여 설명한다. 도38은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 박막 증착장치를 구성하는 가스공급모듈(600a)을 나타낸 분해 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예의 원자층박막 증착장치를 구성하는 가스공급모듈(600a)은, 도38에 나타낸 바와 같이, 외부로부터 가스가 인입되며, 종방향으로 소정간격을 갖고 형성된 복수개의 가스라인(611a, 612a, 613a)을 구비한 모듈 하우징(610a); 상기 모듈 하우징(610a) 내벽에 압착 고정되며, 상기 가스라인(611a, 612a, 613a)에 각각 대응하는 위치에 환형홈(621a, 622a, 623a)이 형성된 원기둥 형태의 바디(620a); 및 상기 환형홈(621a, 622a, 623a) 상에 각각 형성되어 상기 가스라인(611a, 612a, 613a)로부터 제공된 각각의 가스가 하단측으로 공급되는 독립적인 가스공급통로를 포함한다.
상기 모듈 하우징(610a)에 형성되는 가스라인(611a 내지 613a)은 외부에서 공급되는 가스공급장치의 가스공급라인(미도시)과 연결되는 라인으로서, 본 실시예에서는 제1반응가스-퍼지가스-제2반응가스-퍼지가스와 같은 1사이클의 경우에서 적용된다. 여기에서, 동일 가스, 즉 퍼지가스에 대해서는 하나의 가스라인을 통해 제공된다.
상기 가스공급통로는, 제1환형홈(621a) 상에 형성되어 제1반응가스가 가이드되는 제1가이드연통로(631a), 제2환형홈(622a) 상에 형성되어 퍼지가스가 가이드되는 제2가이드연통로(632a), 및 제3환형홈(623a) 상에 형성되어 제2반응가스가 가이드되는 제3가이드연통로(633a)로 이루어진다.
또한, 상기 각 가이드연통로(631a 내지 633a)는, 상기 제1환형홈(621a)으로부터 반경방향으로 연장하는 수평연통로부, 상기 수평연통로부로부터 하단으로 연장하는 수직연통로부로 이루어진다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서도 전술한 일실시예서와 유사하게, 원자층박막의 증착과정에서 반응속도와 반응특성을 보다 향상시키도록 반응가스가 공급되는 독립분리셀 내에 플라즈마를 여기시키기 위하여 일단은 해당 독립분리셀에 전기전도적으로 접속되고, 타단은 외부의 알에프파워 인가장치에 접속되어 지속적인 전 류를 공급하는 플라즈마 여기장치를 더 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 여기장치는, 상기한 가스공급모듈(600a)의 바디(620a)의 중앙부에 형성된 관통공; 상기 관통공을 통과하고, 일단은 플라즈마 여기를 위하여 전력을 공급하기 위한 외부 전력공급장치에 접속되고 타단은 독립분리셀 모듈에 접속되는 전기전도성 로드; 상기 전기전도성 로드를 바디(620a)로부터 절연시키는 절연부재; 상기 전기전도성 로드의 타단에 도통되게 구비되고, 플라즈마를 여기시키고자 하는 가스가 공급되는 해당 독립분리셀에 구비되는 인입단자인 도전편; 및 상기 인입단자와 전기적으로 도통되게 연결되며, 해당 독립분리셀의 상측에 구비되는 도전성 플레이트를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 상기 플라즈마 여기장치와 더불어, 래디칼화 시키고자 하는 공급가스의 반응로 인입전부터 래디칼화된 가스를 동시에 공급할 수 있도록 해당공급가스의 공급로에 설치되는 래디칼 발생장치를 더 포함한다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예의 원자층박막 증착장치이 동작을 앞서 제안된 도면들 및 도39를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도39는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 박막 증착장치의 동작을 설명하기 위한 동작흐름도이다.
먼저, 기판은 외부의 기판이송장치(미도시)에 의해 하부하우징(120)의 기판입출구(121)를 통해 서셉터모듈(200)의 안착면(211) 상으로 이동하고(S1). 기판리프트장치가 구동하여 하나의 기판이 안착된다(S2). 상기 S1 단계 및 S2단계는 앞서 설명한 일실시예와 동일함으로 자세한 설명은 생략한다.
이와 같이 하나의 안착면(211)에 기판이 안착된 상태에서, 중앙제어장치의 명령에 의하여 서셉터모듈 구동장치(300)의 구동모터가 구동되고, 상기 구동모터의 구동에 의하여 기어어셈블리를 통해 샤프트(310)를 회전시켜 이웃하는 서셉터모듈(200)의 안착면(211)이 기판인입출구(121) 측에 위치되도록 기판 로딩을 위한 서셉터모듈 구동장치의 기판 로딩 회전구동이 실행된다(S3).
상기 서셉터모듈 구동장치(300)에 회전구동에 의하여 기판이 로딩되지 않는 서셉터모듈(200)의 안착면(211)이 기판인입출구(121)측에 위치된 상태에서, 외부의 기판이송장치에 의하여 기판을 로딩시키는 동작은 상기에서 설명한 일련의 동작을 반복한다(S4).
이와 같이 기판이 모든 서셉터모듈(200)의 안착면(211)으로 로딩 완료될 경우, 중앙제어장치는 서셉터모듈(200)를 상승시키도록 명령하면, 승강구동수단(미도시)이 구동되어 샤프트 하우징(320)을 상승 이동시키고, 이에 따라 샤프트(310)에 결합된 서셉터모듈(200)이 상승 이동한다(S5).
상기 서셉터모듈(200)은 상부하우징(110)의 내주연에 구비된 서셉터리미트 플레이트(112)까지 상방향 이동되고, 상기 서셉터리미트 플레이트(112)에 의하여 상승동작이 제한되어 상기 승강구동수단의 구동은 정지한다. 여기에서, 상기 서셉터모듈(200)이 상향 이동한 후, 서셉터 플레이트(210)는 독립분리셀 모듈(400a)의 구획벽(420)과 2 내지 5mm의 간극을 유지한다.
이와 같은 상태에서, 반응기체의 용도에 따라 반응공간의 온도를 소정온도까지 가열하기 위하여 외부의 전기에너지는 샤프트 하우징(320)을 중앙부를 경유하여 히터(220)로 전달되고, 상기 히터(220)에서는 열을 방출시켜 기판을 가열한다.
상기와 같이 서셉터모듈(200) 로딩이 완료되면, 중앙제어장치에 의하여 서셉터 구동장치(300)가 기판 증착을 위한 회전 구동된다(S6).
상기 서셉터모듈 구동장치(300)에 의하여 서셉터모듈(200)이 회전됨과 동시에, 각각의 가스는 가스공급모듈(600a)로 공급된다(S7).
상기 가스공급모듈(600a)을 통해 가스가 공급되는 과정을 도38을 참조하여 설명한다.
외부로부터 지속적으로 공급되는 가스는 가스라인(611a 내지 613a)을 통하여 모듈 하우징(610a)내로 유입된다. 상기 모듈 하우징(610a)으로 유입된 가스는 가스라인(611a 내지 613a)에 각각 대응하는 환형홈(621a 내지 623a)으로 공급된다.
상기 환형홈(621a 내지 623a)로 공급된 가스는 그 환형홈의 환형둘레 전체에서 골고루 공급된다. 상기 환형홈(621a 내지 623a)로 공급된 각 가스는 그 환형홈(621a 내지 623a) 상에 형성된 각 가이드연통로(631a 내지 633a)로 공급된다.
상기 가이드연통로(631a 내지 633a)로 공급된 가스는 그의 수평연통로부를 통과하고, 이에 연통하는 수직연통로부를 통과한다. 여기에서, 상기 가이드연통로(631a 내지 633a)의 수평연통로부는 환형홈(621a 내지 623a)과 지속적으로 연통되어 있는 상태이므로, 지속적이고 안정적인 가스공급이 이루어진다.
이와 같이 가스공급모듈(600a)을 통해 공급된 가스는 독립분리셀 모듈(400a)의 독립분리셀(420a)로 제공되도록 가스분배장치(500)로 공급된다(S8).
이후, 가스가 가스분배장치에서 분배된 다음, 최종적으로 펌핑되는 과정은 앞서 설명한 일실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
상기와 같은 박막 증착동작에서, 반응속도와 반응특성을 보다 향상시키도록 공정 목적에 맞게 정해진 하나의 독립분리셀 또는 다수의 독립분리셀에 플라즈마를 여기시키기 위한 플라즈마 여기장치의 동작을 설명한다(S12).
먼저, 외부 전류공급장치에 의해 공급되는 전력은 전기전도성 로드를 통해 도전편으로 전달되고, 도전편으로 전달된 전력은 도전성 플레이트로 전달되어, 미리 설정된 하나 이상의 독립분리셀(420a)(반응공간)에서 플라즈마를 여기시키게 된다. 이 때, 해당 독립분리셀(420a)에 플라즈마를 여기시키는 과정에서, 플라즈마를 여기시키기 위한 도전성부재들은 절연부재에 의하여 절연된다.
한편, 이런 플라즈마 여기를 위한 플라즈마 여기장치의 동작과 동시에, 또는 선택적으로 래디칼 발생장치(950)를 작동시켜 래디칼화 시키고자 하는 가스를 반응로 인입전부터 래디칼화된 상태로 독립분리셀로 공급할 수 있다(S13).
이와 같이 일련의 동작에 의하여 기판에서의 연속적인 가스노출에 의한 기판에 증착박막이 형성되고, 박막형성이 완료되면 중앙제어장치는 가스공급을 중단하고 서셉터모듈 구동장치를 정지시킨 다음, 하방향으로 이동시키고, 기판의 언로딩 및 재 로딩하는 일련의 동작을 반복한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 다른실시예에 따른 원자층 박막 증착장치 및 방법에서도, 공정목적에 맞는 박막층을 형성하기 위하여 박막층을 형성하기 위한 1사이클동안, 외부로부터 지속적으로 공급되는 가스들이 각 독립분리셀 모듈의 독립분 리셀로 독립적으로 공급되고, 공급된 가스는 상기 서셉터 모듈의 회전에 의하여 그 서셉터모듈에 로딩된 복수개의 기판으로 순차적으로 노출되면서 박막층을 형성한 후 반응공간 외부로 펌핑되도록 한 구성으로 이루어진다.
이와 같이 본 발명은, 상기한 실시예들 이외에도, 가스가 독립적으로 흐르는 독립분리셀을 이용하여 기판에 가스를 순차적으로 노출시켜 박막층을 형성시키는 본 발명의 기술적 사상을 토대로 다양한 실시예가 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 한 원자층박막을 달성하기 위해 반응가스와 퍼지가스가 반복하여 공급 및 제거하는 단계가 지속적으로 이루어짐에 따라 기판으로의 연속적인 가스공급, 밸브의 수명 연장 및 반응공간 내에서 잔존 반응가스 섞임에 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 플라즈마 여기 및 가스의 래디칼화를 안정적으로 공급할 수 있음에 따라 안정적인 공정조건에서 활성화된 반응가스로 고품질의 박막을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다수의 기판을 올려놓고 동시에 증착반응을 진행할 수 있음 에 따라 짧은 시간에 원자층박막을 증착할 수 있어 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (62)

  1. 서셉터에 안착된 복수개의 기판에 원자층박막을 형성하기 위한 반응챔버를 구비한 원자층박막 증착장치에 있어서,
    외부로부터 각각의 공급가스를 지속적으로 제공하는 가스공급모듈;
    상기 가스공급모듈로부터 공급되는 공급가스를 하나씩 각각 분배하는 가스분배장치;
    상기 가스분배장치로부터 분배된 각각의 가스를 구획 수용하는 복수개의 독립분리셀을 구비하며, 회전하면서 상기 기판으로 해당가스를 순차적으로 노출시켜 증착시키는 회전체모듈;
    상기 회전체모듈에 의하여 증착 반응된 가스를 반응챔버의 외부로 펌핑시키는 펌핑모듈; 및
    상기 회전체모듈을 회전구동시키는 회전체모듈 구동장치
    를 포함하는 원자층박막 증착장치.
  2. 외부와 차단되어 밀폐되고, 원자층박막을 형성할 기판의 반응공간을 제공하는 반응챔버;
    외부의 기판이송장치에 의하여 기판이 로딩 및 언로딩되고, 상기 반응챔버내 하측에 구비되는 서셉터모듈;
    상기 서셉터모듈을 회전 및 승강가능하게 지지하여 그 서셉터모듈을 회전 및 승강구동시키는 서셉터모듈 구동장치;
    상기 반응챔버의 내부 상측에 회전가능하게 설치되고, 공급될 가스에 대응하는 복수개의 독립분리셀을 구비하며, 회전과 동시에 상기 서셉터모듈에 안착된 기판에 각 독립분리셀로 공급된 가스를 노출시키는 회전체모듈;
    상기 회전체모듈 중심부에 결합되고, 그 회전체모듈과 일체로 회전하면서 각 독립분리셀로 각각의 가스를 분배하는 가스분배장치;
    상기 가스분배장치와 일체로 회전하면서 외부에서 제공되는 각각의 공급가스를 상기 가스분배장치로 공급하는 가스공급모듈;
    상기 가스공급모듈의 타단부에 결합되어 상기 가스공급모듈을 회전구동시키는 가스공급모듈 구동장치; 및
    상기 반응챔버의 기판으로 공급된 가스를 반응챔버 외부로 펌핑시키기 위한 펌핑모듈
    를 포함하는 원자층박막 증착장치.
  3. 외부와 차단되어 밀폐되고, 원자층박막을 형성할 기판의 반응공간을 제공하는 반응챔버;
    외부의 기판이송장치에 의하여 기판이 로딩 및 언로딩되고, 상기 반응챔버내 하측에 구비되는 서셉터모듈;
    상기 서셉터모듈을 회전 및 승강가능하게 지지하여 그 서셉터모듈을 회전 및 승강구동시키는 서셉터모듈 구동장치;
    상기 반응챔버의 내부 상측에 설치되고, 공급될 가스에 대응하는 복수개의 독립분리셀을 구비하며, 상기 서셉터모듈에 안착된 기판에 각 독립분리셀로 공급된 가스를 제공하는 독립분리셀 모듈;
    상기 독립분리셀 모듈 중심부에 결합되어 상기 각 독립분리셀로 각각의 가스를 분배하도록 분배구를 구비한 가스분배장치;
    외부에서 제공되는 각각의 공급가스를 상기 가스분배장치로 공급하는 가스공급모듈; 및
    상기 반응챔버의 기판으로 공급된 가스를 반응챔버 외부로 펌핑시키기 위한 펌핑모듈
    를 포함하는 원자층박막 증착장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    원자층박막의 증착과정에서 반응속도와 반응특성을 보다 향상시키도록 반응가스가 공급되는 독립분리셀 내에 플라즈마를 여기시키기 위하여 일단은 하나 이상의 독립분리셀에 전기전도적으로 접속되고, 타단은 외부의 알에프파워 인가장치에 접속되어 지속적인 전류를 공급하는 플라즈마 여기장치를 더 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    공급되는 가스중 래디칼화 시키고자 하는 반응가스를 반응챔버로의 인입전부터 래디칼화하여 공급할 수 있도록 해당 공급가스의 공급로에 설치되는 래디칼 발생장치를 더 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    원자층박막의 증착과정에서 반응속도와 반응특성을 향상시키도록 반응가스가 공급되는 독립분리셀 내에 플라즈마를 여기시키기 위하여 일단은 하나 이상의 독립분리셀에 전기전도적으로 접속되고, 타단은 외부의 알에프파워 인가장치에 접속되어 지속적인 전류를 공급하는 플라즈마 여기장치; 및
    공급되는 가스중 래디칼화 시키고자 하는 반응가스를 반응챔버로의 인입전부터 래디칼화하여 공급할 수 있도록 해당 공급가스의 공급로에 설치되는 래디칼 발생장치를 더 포함하되,
    상기 플라즈마 여기장치와 래디칼 발생장치는 선택적으로 조합되어 구비되는
    원자층박막 증착장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 반응챔버는
    내부에 소정공간을 갖는 일면 밀폐된 실린더 형상으로 이루어지고, 회전체모듈이 위치되는 상부하우징; 및
    상기 상부하우징과 대응하는 형상으로 이루어지고, 상기 상부하우징과 밀착 결합되어 폐쇄공간을 이루며, 상기 서셉터모듈이 위치되는 하부하우징
    을 포함하며,
    상기 상부하우징의 중앙부에는 상기 회전체모듈을 회전시키기 위한 샤프트가 통과하는 관통공이 형성되고,
    상기 하부하우징의 측벽 일측에는 외부의 기판이송장치에 의하여 기판을 서셉터모듈로 로딩 및 언로딩하기 위한 기판인입출구가 형성되고,
    상기 하부하우징의 중앙부에는 상기 서셉터모듈을 회전 및 승강가능하게 지지하는 샤프트가 통과하는 관통공이 형성되는
    상기 하부하우징에는 로딩 및 언로딩되는 기판이 상기 서셉터모듈에 안정적으로 안착 및 이격될 수 있도록 승하강구동부재가 구비되는
    원자층박막 증착장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 반응챔버는
    내부에 소정공간을 갖는 일면 밀폐된 실린더 형상으로 이루어지고, 독립분리셀 모듈이 위치되는 상부하우징; 및
    상기 상부하우징과 대응하는 형상으로 이루어지고, 상기 상부하우징과 밀착 결합되어 폐쇄공간을 이루며, 상기 서셉터모듈이 위치되는 하부하우징
    을 포함하며,
    상기 상부하우징의 중앙부에는 상기 가스공급모듈이 장착되도록 천공된 관통공이 형성되고,
    상기 하부하우징의 측벽 일측에는 외부의 기판이송장치에 의하여 기판을 서셉터모듈로 로딩 및 언로딩하기 위한 기판인입출구가 형성되고,
    상기 하부하우징의 중앙부에는 상기 서셉터모듈을 회전 및 승강가능하게 지지하는 샤프트가 통과하는 관통공이 형성되며,
    상기 하부하우징에는 로딩 및 언로딩되는 기판이 상기 서셉터모듈에 안정적으로 안착 및 이격될 수 있도록 승하강구동부재가 구비되는
    원자층박막 증착장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 상부하우징의 내주연에는 상기 서셉터모듈의 상승동작을 제한하는 서셉터리미트 플레이트를 더 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  10. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 서셉터모듈은
    상기 기판이 안착되는 복수개의 안착면을 갖는 서셉터 플레이트;
    상기 안착면에 대응하는 서셉터 플레이트의 하부에 설치되고, 안착되는 기판을 가열하기 위한 히터;
    상기 히터를 각각 지지하고 서셉터 플레이트에 고정되는 지지프레임; 및
    상기 서셉터 플레이트에 구비되어 외부 기판이송장치에 의하여 기판이 인입되거나 반송될 때, 그 서셉터 플레이트의 안착면에 기판을 안착시키거나 이격시키는 기판리프트장치를 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 서셉터 플레이트는 원형으로 이루어지는
    원자층박막 증착장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기판이 밀착되어 안착되는 안착면은 그래파이트, 실리콘카바이드 또는 알루미늄 나이트라이드 중 어느 하나로 이루어지는
    원자층박막 증착장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 기판 리프트장치는,
    상기 지지프레임, 히터, 서셉터 플레이트를 관통하며, 상하이동가능하게 구비되는 승강부재인 승강로드;
    상기 승강로드의 일단에 결합되어 로딩 및 언로딩되는 기판을 서셉터플레이트의 안착면으로 안내하는 안착바; 및
    상기 안착바를 승강구동시키는 승강구동장치를 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 서셉터 플레이트의 안착면에는 상기 안착바에 대응하는 형상의 관통공이 형성되어 상기 안착바는 상기 관통공을 통해 서셉터 플레이트의 상부측으로 돌 출되거나 하부측으로 인입하게 승강되는
    원자층박막 증착장치.
  15. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 서셉터모듈 구동장치는
    일단이 하부하우징의 중앙 관통공을 통과하여 서셉터모듈 중심에 결합되는 샤프트;
    상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 샤프트 하우징;
    상기 샤프트를 회전구동시키는 구동모터;
    상기 샤프트와 구동모터 간을 구동가능하게 연결하는 기어어셈블리; 및
    상기 샤프트 하우징의 외면 일측에 결합되고, 상기 샤프트 하우징을 승강구동시키는 승강구동수단을 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 구동모터는 회전속도 및 위치를 제어할 수 있는 엔코더가 설치된 스텝핑 모터로 이루어지는
    원자층박막 증착장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 샤프트에는 외부에서 전달되는 전력을 상기 서셉터 모듈의 히터로 전달될 수 있도록 전기적 절연특성의 세라믹절연봉이 내부에 구성되고,
    상기 세라믹 절연봉내에는 히터에 연결되는 여러 개의 전선줄이 지나갈 수 있도록 복수개의 관통홀이 형성된
    원자층박막 증착장치.
  18. 제2항에 있어서,
    상기 회전체모듈은
    상부 고정판; 및
    상기 상부 고정판의 일면에 결합되며, 소정간격을 갖고 구획되어 복수개의 독립분리셀을 형성하는 소정 높이의 복수개의 구획벽을 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  19. 제3항에 있어서,
    상기 독립분리셀 모듈은
    상부 고정판; 및
    상기 상부 고정판의 일면에 결합되며, 소정간격을 갖고 구획되어 복수개의 독립분리셀을 형성하는 소정 높이의 복수개의 구획벽을 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  20. 제2항에 있어서,
    상기 회전체모듈은
    상부고정판;
    상기 상부고정판의 일면에 구비되고, 밀폐된 가스공급챔버를 형성하며, 공급된 가스가 하면에 형성된 배출공으로 배출되어 기판으로 노출되는 복수개로 구획된 샤워헤드;
    상기 샤워헤드의 구획부에 각각 구비되며, 소정간격을 갖고 구획되어 복수개의 독립분리셀을 형성하는 복수개의 구획벽을 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  21. 제3항에 있어서,
    상기 독립분리셀 모듈은
    상부고정판;
    상기 상부고정판의 일면에 구비되고, 밀폐된 가스공급챔버를 형성하며, 공급 된 가스가 하면에 형성된 배출공으로 배출되어 기판으로 노출되는 복수개로 구획된 샤워헤드;
    상기 샤워헤드의 구획부에 각각 구비되며, 소정간격을 갖고 구획되어 복수개의 독립분리셀을 형성하는 복수개의 구획벽을 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구획벽은 10 내지 30mm의 높이를 갖는
    원자층박막 증착장치.
  23. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구획벽은 그 하단부에 이웃하는 다른 독립분리셀로의 가스가 침투되지 않도록 양측으로 연장되는 연장판이 더 구비되는
    원자층박막 증착장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 연장판은 상기 서셉터모듈이 원자층박막증착반응을 위해 상향으로 이동 하여 서셉터모듈의 상면으로부터 1mm 이상의 간극을 유지하는
    원자층박막 증착장치.
  25. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 고정판은
    상기 독립분리셀 중에 퍼지가스가 공급되는 측의 독립분리셀 상부에만 구비되는
    원자층박막 증착장치.
  26. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구획벽은 이웃하는 두 구획벽의 외측 단부를 연결하여 제공되는 반응가스의 체류시간을 연장시키는 흐름지연 가이드벽이 더 구비되는
    원자층박막 증착장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 흐름지연 가이드벽은
    외부에서 제공되는 가스 중 반응가스가 제공되는 독립분리셀의 두 구획벽 사 이에 형성되는
    원자층박막 증착장치.
  28. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 가스분배장치는
    소정형상의 분배기 바디;
    상기 분배기 바디에 형성되어, 가스분배장치로부터 제공된 각각의 가스가 인입되는 복수개의 인입공;
    상기 각 인입공과 연통되고, 상기 분배기 바디 내부에 소정크기로 형성되며, 서로 구획된 분배가스챔버;
    상기 분배가스챔버와 바디의 외부를 연통시켜 상기 분배가스챔버로 분배된 가스를 분사시키기 위한 복수개의 분사구; 및
    상기 분배기 바디를 회전체모듈에 고정시키기 위한 고정수단을 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 분배가스챔버 중 동일가스가 공급되는 분배가스챔버는 연통로에 의하여 서로 연통되는
    원자층박막 증착장치.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 고정수단은,
    상기 분배기 바디에 형성되는 결합홈; 및
    상기 회전체모듈을 구성하는 부재의 일단부에 형성되되, 상기 결합홈의 형상에 대응되게 형성되어 상기 결합홈으로 삽입 결합되는 결합돌기로 이루어지는
    원자층박막 증착장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 결합홈은
    상기 분배기 바디의 외면으로부터 분배기 바디의 반경방향 내측으로 소정길이 연장되어 형성된 연장홈부; 및
    상기 연장홈부의 내측 연장단부에서 연장홈부에 비해 원주방향으로 확장된 크기를 갖는 확장홈부로 이루어지는
    원자층박막 증착장치.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 고정수단은
    볼트결합, 스크류결합, 클램핑부재에 의한 결합 중 어느 하나의 결합으로 이루어지는
    원자층박막 증착장치.
  33. 제2항에 있어서,
    상기 가스공급모듈은
    외부로부터 가스가 인입되며, 종방향으로 소정간격을 갖고 형성된 복수개의 가스라인을 구비한 모듈 하우징;
    상기 가스라인에 각각 대응하는 위치에 구비되고, 가스를 공급하는 공급통로가 구비된 복수개의 가스분배베플;
    상기 각 가스분배베플 사이에 개재되어 모듈 하우징과 가스분배베플간의 기밀을 유지하기 위한 복수개의 기밀유지부재; 및
    상기 가스분배베플의 내측에 회전가능하게 장착되고, 가스분배베플로부터 제공된 각각의 가스가 독립되게 공급되는 가스공급통로를 가지며, 타단부는 가스공급모듈 구동장치와 연결된 가스안내샤프트를 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 가스분배베플은
    소정 두께 및 소정폭을 갖는 환형상의 베플바디;
    상기 베플바디의 전체 외주면을 따라 형성되는 외측환형홈;
    상기 베플바디의 전체 내주면을 따라 형성되는 내측환형홈; 및
    상기 외측환형홈과 내측환형홈을 서로 연통시키며, 등간격으로 형성되는 복수개의 가스연통공을 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 기밀유지부재는
    자성유체를 이용한 씰링 방법과 기계적 씰링 방법인 에릭 씰링 방법에 의하여 형성되는
    원자층박막 증착장치.
  36. 제33항에 있어서,
    상기 가스안내샤프트는
    실린더 바디;
    상기 각 가스분배베플이 설치된 위치와 대응하는 위치의 각 주연상에 하나 이상 구비되며, 상기 실린더 바디의 주연으로부터 실린더 바디의 하단부 외측으로 가스를 가이드하기 위한 복수개의 가이드연통로를 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  37. 제3항에 있어서,
    상기 가스공급모듈은
    원통형의 모듈 하우징;
    종방향으로 소정간격을 갖고 상기 모듈 하우징에 형성된 복수개의 가스라인;
    상기 모듈 하우징 내벽에 압착 고정되며, 상기 가스라인에 각각 대응하는 위치에 환형홈이 형성된 원기둥 형태의 바디; 및
    상기 환형홈 상에 각각 형성되어 상기 가스라인로부터 제공된 각각의 가스가 하단측으로 공급되는 독립적인 가스공급통로를 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  38. 제37항에 있어서,
    원자층박막의 증착과정에서 반응속도와 반응특성을 보다 향상시키도록 반응 가스가 공급되는 독립분리셀 내에 플라즈마를 여기시키기 위하여 일단은 하나 이상의 독립분리셀에 전기전도적으로 접속되고, 타단은 외부의 알에프파워 인가장치에 접속되어 지속적인 전류를 공급하는 플라즈마 여기장치를 더 포함하되,
    상기 플라즈마 여기장치는,
    상기 바디의 중앙부에 형성된 관통공;
    상기 관통공을 통과하고, 일단은 플라즈마 여기를 위하여 전력을 공급하기 위한 외부 전력공급장치에 접속되고 타단은 독립분리셀 모듈에 접속되는 전기전도성 로드;
    상기 전기전도성 로드를 바디로부터 절연시키는 절연부재;
    상기 전기전도성 로드의 타단에 도통되게 구비되고, 플라즈마를 여기시키고자 하는 가스가 공급되는 해당 독립분리셀에 구비되는 도전편; 및
    상기 도전편과 전기적으로 도통되게 연결되며, 해당 독립분리셀의 상측에 구비되는 도전성 플레이트를 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  39. 제2항에 있어서,
    상기 가스공급모듈 구동장치는
    상기 가스공급모듈와 구동가능하게 연결되는 기어어셈블리; 및
    상기 기어어셈블리를 구동시키는 구동모터로 이루어지는
    원자층박막 증착장치.
  40. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 펌핑모듈은
    상기 반응챔버 가장자리부에 소정폭과 높이를 갖고 형성되는 확장부;
    상기 독립분리셀의 원주방향 범위에 대응하는 범위로 상기 확장부 내에 구획되어 형성되는 펌핑셀;
    상기 펌핑셀과 독립분리셀간을 연통시키며, 독립분리셀로부터 펌핑가스가 배출되는 복수개의 펌핑구;
    상기 각 펌핑셀을 상부하우징 외부로 연통시키는 배출구; 및
    상기 각 배출구에 연결되는 펌핑라인을 구비하며, 상기 독립분리셀에서 공급된 가스를 펌핑하도록 구동하는 가스펌핑수단을 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  41. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 펌핑모듈은
    상기 반응챔버 가장자리부에 소정폭과 높이를 갖고 형성되는 확장부;
    상기 확장부에 홈 형성되되, 독립분리셀의 개수에 대응하고, 서로 구획된 호형상의 펌핑셀;
    상기 펌핑셀의 개구부를 폐쇄하되, 독립분리셀로부터 가스가 펌핑되는 펌핑구를 가지며, 서셉터모듈의 상승동작을 제한하는 폐쇄 플레이트;
    상기 각 펌핑셀을 상부하우징 외부로 연통시키는 배출구;
    상기 각 배출구에 연결되는 펌핑라인을 구비하며, 상기 각 펌핑라인이 결집된 하나의 라인에 위치되며, 가스를 펌핑시키도록 구동하는 가스펌핑수단을 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  42. 제40항 또는 제41항에 있어서,
    상기 펌핑셀은 수직방향으로 단차지는 단차부를 형성하여 크기가 다른 두 형태의 1차 및 2차터널로 이루어지는
    원자층박막 증착장치.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 1차터널과 2차터널 사이에는 다수개의 홀을 갖는 구획플레이트가 더 구비되는
    원자층박막 증착장치.
  44. 제41항에 있어서,
    상기 폐쇄 플레이트는
    상기 펌핑셀의 전체 개구부를 따라 설치되는 환형 플레이트로 이루어지고, 상기 펌핑구가 형성되는 상기 폐쇄 플레이트의 일단부 전체에는 돌출부가 형성된
    원자층박막 증착장치.
  45. 제40항에 있어서,
    상기 가스펌핑수단은
    이웃하는 두 배출구를 각각 연결하는 제1펌핑파이프 및 제2펌핑파이프;
    상기 제1펌핑파이프와 제2펌핑파이프에서 각각 분지되어 하나로 결집되는 펌핑가스 배출파이프;
    상기 펌핑가스 배출파이프 상의 결집부에 구비되어 펌핑가스가 모아지는 펌핑트램모듈;
    상기 펌핑트랩모듈에 연결되는 경유파이프에 연결되어 펌핑가스량을 제어하는 밸브수단; 및
    상기 밸브수단에 연결되어 가스를 펌핑하는 펌프를 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 펌핑트랩모듈은 냉각수가 흐르는 파이프가 내부에 설치되어 기판에서 반응이 완료되지 않은 반응가스들이 2차 반응을 일으키도록 하는
    원자층박막 증착장치.
  47. 제45항에 있어서,
    상기 1차 및 2차펌핑파이프는 각각 반응가스와 퍼지가스가 배출되는 배출구에 연결되는
    원자층박막 증착장치.
  48. 제2항에 있어서,
    원자층박막의 증착과정에서 반응속도와 반응특성을 보다 향상시키도록 반응가스가 공급되는 독립분리셀 내에 플라즈마를 여기시키기 위하여 일단은 하나 이상의 독립분리셀에 전기전도적으로 접속되고, 타단은 외부의 알에프파워 인가장치에 접속되어 지속적인 전류를 공급하는 플라즈마 여기장치를 더 포함하되,
    상기 플라즈마 여기장치는
    중앙에 소정크기의 장착공이 형성된 수용바디;
    외부 전류공급장치에 연결되며 일단이 상기 수용바디의 장착공으로 연장된 고정커넥터;
    상기 수용바디의 장착공 내부에서 회전하면서 상기 고정커넥터와 전기적으로 도통되는 전류흐름 변환모듈;
    일단은 상기 전류흐름 변환모듈에 결합되고, 타단은 회전체모듈로 연장되는 전기전도성 부재;
    상기 전기전도성 부재를 절연시키는 절연부재;
    상기 전기전도성 부재의 타단에 도통되게 구비되는 인입단자;
    상기 인입단자와 전기적으로 도통되게 연결되며, 독립분리셀의 상측에 구비되는 도전성 플레이트를 포함하는
    원자층박막 증착장치.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 전류흐름 변환모듈은
    상기 고정커넥터와 접속되고, 상기 장착공의 내면에 고정된 고정단자;
    상기 환형 고정단자 내측에 구비되는 슬라이딩 브러시단자;
    전기전도성을 갖고 상기 고정단자와 슬라이딩 브러시단자 사이에 구비되며, 슬라이딩 브러시단자를 장착공 내측으로 탄성지지하는 탄성지지부재;
    상기 슬라이딩 브러지단자 내측에 구비되고 전기전도성을 가지며, 중심부에 전기전도성 부재의 일단이 고정되는 회전단자로 이루어지는
    원자층박막 증착장치.
  50. 서셉터에 복수개의 기판이 안착된 상태에서 원자층박막을 형성하는 증착방법에 있어서,
    외부로부터 각각의 공급가스를 지속적으로 제공하는 가스공급단계;
    상기 각각의 공급가스를 각각 구획하는 독립분리셀로 각각 분배하는 가스분배단계;
    상기 각각 분배된 가스를 수용 및 유지시키면서 독립분리셀을 갖는 회전체모듈을 회전시켜 각 기판에 분배된 가스를 노출시키는 증착단계; 및
    상기 증착단계에서 반응된 가스를 외부로 펌핑시키는 펌핑단계
    를 포함하는 원자층박막 증착방법.
  51. 제50항에 있어서,
    반응속도와 반응특성을 보다 향상시키기 위하여, 상기 독립분리셀에서 기판에 해당반응가스를 노출시키는 단계에서 플라즈마를 여기시키도록 플라즈마 여기단계를 더 포함하는
    원자층박막 증착방법.
  52. 제50항에 있어서,
    래디칼화 시키고자 하는 해당가스의 공급로에 래디칼 발생장치를 구비하여 가스의 초기 공급시부터 래디칼화된 반응가스를 동시에 공급할 수 있는 가스 래디칼화단계를 더 포함하는
    원자층박막 증착방법.
  53. 제50항에 있어서,
    상기 가스분배단계는
    각각의 공급가스가 기판의 반경방향으로 흐르는 층상흐름방식으로 공급되는
    원자층박막 증착방법.
  54. 제50항에 있어서,
    상기 가스분배단계는
    각각의 공급가스가 샤워헤드에 의하여 기판에 직교하는 방향으로 흐르는 샤워헤드방식으로 공급되는
    원자층박막 증착방법.
  55. 제51항에 있어서,
    상기 가스분배단계는
    각각의 공급가스가 기판의 반경방향으로 흐르는 층상흐름방식으로 공급되고, 샤워헤드에 의하여 기판에 직교하는 방향으로 흐르는 샤워헤드방식으로 공급되는
    원자층박막 증착방법.
  56. 외부의 기판이송장치에 의해 서셉터모듈로 기판을 로딩하는 단계;
    기판을 서셉터모듈의 안착면으로 로딩 완료된 후, 서셉터모듈을 상승시키고, 서셉터모듈과, 상기 서셉터모듈 상측에 구비되며 가스가 각각 독립적으로 흐르는 다수개의 독립분리셀을 갖는 회전체모듈 사이에 소정 간극을 유지시키는 단계;
    상기 서셉터모듈의 상측에서 상기 회전체모듈을 회전시키는 단계;
    상기 회전체모듈의 각 독립분리셀로 가스를 지속적으로 공급하는 단계;
    상기 회전체모듈의 독립분리셀로 공급된 가스가 그 회전체모듈의 회전에 의하여 기판에 순차적으로 노출되는 단계; 및
    상기 기판으로의 노출이 완료된 잉여가스를 상기 서셉터모듈과 회전체모듈 간극의 가장자리부를 거쳐 반응챔버 외부로 펌핑하는 단계
    를 포함하는 원자층박막 증착방법.
  57. 외부의 기판이송장치에 의해 서셉터모듈로 기판을 로딩하는 단계;
    기판을 서셉터모듈의 안착면으로 로딩 완료된 후, 서셉터모듈을 상승시키고, 상기 서셉터모듈 상측에 구비되며 가스가 각각 독립적으로 흐르는 다수개의 독립분리셀을 갖는 독립분리셀 모듈 사이에 소정간극을 유지시키는 단계;
    상기 독립분리셀 모듈의 하측에 구비된 서셉터모듈을 회전시키는 단계;
    상기 독립분리셀 모듈의 각 독립분리셀로 가스를 지속적으로 공급하는 단계;
    상기 독립분리셀 모듈의 각 독립분리셀로 공급된 가스가 서셉터모듈의 회전에 의하여 기판에 순차적으로 노출되는 단계; 및
    상기 기판으로의 노출이 완료된 잉여가스를 상기 서셉터모듈과 회전체모듈 간극의 가장자리부를 거쳐 반응챔버 외부로 펌핑하는 단계
    를 포함하는 원자층박막 증착방법.
  58. 제50항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스노출단계에서
    반응가스가 공급되는 독립분리셀에서 그 반응가스의 체류시간을 연장시켜 반응가스가 기판으로부터 충분한 양으로 노출될 수 있도록 하는 노출지연단계를 더 포함하는
    원자층박막 증착방법.
  59. 제58항에 있어서,
    상기 노출지연단계는
    공급되는 반응가스가 공급방향에 대한 최종지점의 독립분리셀 가장자리부에 흐름지연가이드벽을 구비시켜 공급되는 가스가 흐름지연가이드벽에 부딪혀 독립분리셀 내에서의 체류시간을 연장시켜 기판에 노출되는
    원자층박막 증착방법.
  60. 제58항에 있어서,
    상기 가스노출단계에서 선택된 독립분리셀로 플라즈마를 여기시키기 위한 플라즈마 여기단계를 더 포함하는
    원자층박막 증착방법.
  61. 제57항에 있어서,
    상기 가스공급단계에서
    반응가스가 반응로로 인입되기 전에 선택된 독립분리셀로 래디칼화된 가스를 제공하기 위하여 반응가스의 가스공급로에 래디칼 발생장치를 구비하여 제공되는 가스를 래디칼화시키는 단계를 더 포함하는
    원자층박막 증착방법.
  62. 제58항에 있어서,
    상기 가스노출단계에서 선택된 독립분리셀로 플라즈마를 여기시키기 위한 플라즈마 여기단계; 및
    상기 가스공급단계에서 반응가스가 반응로에 인입되기 전에 선택된 독립분리셀로 래디칼화된 가스를 제공하기 위하여 반응가스의 가스공급로에 래디칼 발생장치를 구비하여 제공되는 가스를 래디칼화시키는 단계를 더 포함하되,
    상기 플라즈마 여기단계와 래디칼화 단계는 선택적으로 조합되어 제공되는
    원자층박막 증착방법.
KR1020040046688A 2004-02-09 2004-06-22 독립적으로 가스가 흐르는 독립분리셀을 이용한원자층박막 증착장치 및 증착방법 KR100616486B1 (ko)

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