KR101006177B1 - Atomic layer deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
소스가스의 체류시간을 증가시켜 증착 효율을 향상시키는 원자층 증착 장치가 개시된다. 원자층 증착 장치는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내에 구비되어 복수의 기판이 안착되어 회전하는 서셉터, 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 복수의 기판에 박막을 증착하기 위한 증착가스를 분사하는 샤워헤드 및 상기 서셉터와 상기 샤워헤드의 외주연부에 구비되어 상기 분사된 증착가스가 상기 기판 표면에서 체류하는 시간을 증가시키는 가스유지부를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 가스유지부는 증착가스의 유동을 방해하여 증착가스의 체류시간을 증가시킬 수 있도록 상기 서셉터와 상기 샤워헤드 중 하나의 표면에서 돌출된 제1 유지파트와 나머지 하나의 표면에 상기 제1 유지파트에 대응되는 위치에 요입 형성된 제2 유지파트를 구비한다. 따라서, 가스유지부가 분사된 소스가스가 배기 배플에서 배기되는 것을 억제하여 기판 표면에 체류하는 시간을 증가시키므로 증착 효율이 향상되고 박막의 품질이 향상된다.Disclosed is an atomic layer deposition apparatus that increases the residence time of a source gas to improve deposition efficiency. The atomic layer deposition apparatus includes: a process chamber, a susceptor provided in the process chamber and seated and rotating on a plurality of substrates; a showerhead provided on the susceptor to inject a deposition gas for depositing a thin film on the plurality of substrates; It is provided on the outer periphery of the susceptor and the shower head comprises a gas holding unit for increasing the time that the injected deposition gas stays on the substrate surface. Herein, the gas holding part may include a first holding part protruding from the surface of one of the susceptor and the shower head and the other one surface so as to increase the residence time of the deposition gas by disturbing the flow of the deposition gas. And a second holding part recessed at a position corresponding to the holding part. Therefore, the gas holding part is suppressed from being exhausted from the exhaust baffle to increase the residence time on the surface of the substrate, so that the deposition efficiency is improved and the quality of the thin film is improved.
원자층 증착 장치, ALD, 샤워헤드, 배기부 Atomic Layer Deposition Equipment, ALD, Shower Head, Exhaust
Description
본 발명은 원자층 증착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소스가스의 체류시간을 증가시켜 증착효율을 향상시킬 수 있는 원자층 증착 장치를 제공하는 것이다.The present invention relates to an atomic layer deposition apparatus, and more particularly, to provide an atomic layer deposition apparatus capable of improving the deposition efficiency by increasing the residence time of the source gas.
일반적으로, 반도체 웨이퍼나 글래스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하기 위해서는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학 반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등을 이용한 박막 제조 방법이 사용된다.In general, in order to deposit a thin film having a predetermined thickness on a substrate such as a semiconductor wafer or glass, physical vapor deposition (PVD) using physical collision such as sputtering and chemical vapor deposition using chemical reaction thin film manufacturing method using (chemical vapor deposition, CVD) or the like is used.
여기서, 화학 기상 증착법으로는 상압 화학 기상 증착법(atmospheric pressure CVD, APCVD), 저압 화학 기상 증착법(low pressure CVD, LPCVD), 플라즈마 유기 화학 기상 증착법(plasma enhanced CVD, PECVD)등이 있으며, 이 중에서 저온 증착이 가능하고 박막 형성 속도가 빠른 장점 때문에 플라즈마 유기 화학 기상 증착법이 많이 사용되고 있다.The chemical vapor deposition method may include atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD), low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), plasma organic chemical vapor deposition (plasma enhanced CVD, PECVD), and the like. Plasma organic chemical vapor deposition has been widely used due to the advantages of being able to deposit and fast forming thin films.
그러나 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐으로써 미세 패턴의 박막이 요구되었고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커지게 되 었다. 이에 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 단원자층 증착 방법(atomic layer deposition, ALD)의 사용이 증대되고 있다.However, as the design rule of the semiconductor device is drastically fined, a thin film of a fine pattern is required, and the step height of the region where the thin film is formed is also very large. As a result, the use of an atomic layer deposition (ALD) method capable of forming a very fine pattern of atomic layer thickness very uniformly and having excellent step coverage is increasing.
원자층 증착 방법(ALD)은, 기체 분자들 간의 화학 반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착 방법과 유사하다. 하지만, 통상의 화학 기상 증착(CVD) 방법이 다수의 기체 분자들을 동시에 프로세스 챔버 내로 주입하여 기판의 상방에서 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하나 이와 달리, 원자층 증착 방법은 하나의 기체 물질을 프로세스 챔버 내로 주입한 후 이를 퍼지(purge)하여 가열된 기판의 상부에 물리적으로 흡착된 기체만을 잔류시키고, 이후 다른 기체 물질을 주입함으로써 상기 기판의 상면에서만 발생되는 화학 반응 생성물을 증착한다는 점에서 상이하다.The atomic layer deposition method (ALD) is similar to the conventional chemical vapor deposition method in that it uses chemical reactions between gas molecules. However, conventional chemical vapor deposition (CVD) methods inject a plurality of gas molecules into the process chamber at the same time to deposit reaction products generated above the substrate onto the substrate, whereas atomic layer deposition processes a single gaseous material. It is different in that it injects into the chamber and then purges it so that only the physically adsorbed gas remains on top of the heated substrate, and then another gaseous material is deposited to deposit chemical reaction products that occur only on the upper surface of the substrate. .
이러한 원자층 증착 방법을 통해 구현되는 박막은 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 구현하는 것이 가능한 장점을 갖고 있어 현재 널리 각광받고 있다.The thin film implemented through such an atomic layer deposition method has a very good step coverage characteristics and has the advantage that it is possible to implement a pure thin film with a low impurity content, which is widely attracting attention.
그러나 기존의 원자층 증착 장치를 이용하여 샤워헤드 또는 서셉터가 고속으로 회전하면서 서로 다른 종류의 소스가스들을 분사하고 기판이 순차적으로 소스가스를 통과하여 박막을 형성하는 경우, 기판의 고속 회전으로 인해 기판과 소스가스의 접촉시간이 짧아서 기판 표면에서 소스가스의 화학반응이 충분히 발생하지 못하는 문제점이 있다. 이로 인해 증착효율 및 증착된 박막의 품질이 저하되고 증착 시간이 증가하는 문제점이 있다.However, when a showerhead or susceptor rotates at high speed by using a conventional atomic layer deposition apparatus and sprays different types of source gases and the substrate sequentially passes through the source gases to form a thin film, the substrate rotates at high speed. Since the contact time between the substrate and the source gas is short, there is a problem that the chemical reaction of the source gas does not occur sufficiently on the surface of the substrate. As a result, the deposition efficiency and the quality of the deposited thin film are deteriorated and the deposition time is increased.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소스가스가 프로세스 챔버 내에 체류하는 시간을 증가시킴으로써 소스가스와 기판이 접촉하는 시간을 증가시켜 증착효율을 향상시키는 원자층 증착 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, to increase the time the source gas stays in the process chamber to increase the contact time between the source gas and the substrate to provide an atomic layer deposition apparatus for improving the deposition efficiency will be.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 소스가스의 체류시간을 증가시켜 증착 효율을 향상시키는 원자층 증착 장치는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내에 구비되어 복수의 기판이 안착되어 회전하는 서셉터, 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 복수의 기판에 박막을 증착하기 위한 증착가스를 분사하는 샤워헤드 및 상기 서셉터와 상기 샤워헤드의 외주연부에 구비되어 상기 분사된 증착가스가 상기 기판 표면에서 체류하는 시간을 증가시키는 가스유지부를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 가스유지부는 증착가스의 유동을 방해하여 증착가스의 체류시간을 증가시킬 수 있도록 상기 서셉터와 상기 샤워헤드 중 하나의 표면에서 돌출된 제1 유지파트와 나머지 하나의 표면에 상기 제1 유지파트에 대응되는 위치에 요입 형성된 제2 유지파트를 구비한다.According to embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, the atomic layer deposition apparatus for improving the deposition efficiency by increasing the residence time of the source gas is provided in the process chamber, the process chamber is a plurality of substrates A susceptor that is seated and rotates, a showerhead disposed above the susceptor to inject a deposition gas for depositing thin films on the plurality of substrates, and a deposition gas that is provided at an outer periphery of the susceptor and the showerhead It comprises a gas holding unit for increasing the time to stay on the surface of the substrate. Herein, the gas holding part may include a first holding part protruding from the surface of one of the susceptor and the shower head and the other one surface so as to increase the residence time of the deposition gas by disturbing the flow of the deposition gas. And a second holding part recessed at a position corresponding to the holding part.
실시예에서, 상기 제1 유지파트는 상기 서셉터와 상기 샤워헤드 중 하나의 외주연부를 따라 일정 높이 돌출된 링 형태를 갖는다. 또는, 상기 제1 유지파트는 배기가스를 배출시킬 수 있도록 복수개로 분할된 링 형태를 갖는다.In an embodiment, the first holding part has a ring shape protruding a predetermined height along an outer circumference of one of the susceptor and the shower head. Alternatively, the first holding part has a ring shape divided into a plurality of parts to discharge the exhaust gas.
실시예에서, 상기 제1 유지파트는 상기 제2 유지파트가 형성된 표면보다 낮 거나, 상기 제2 유지파트에 수용되는 높이를 갖는다.In an embodiment, the first holding part is lower than the surface on which the second holding part is formed, or has a height accommodated in the second holding part.
실시예에서, 상기 샤워헤드는 소스가스를 분사하는 복수의 소스영역과 퍼지가스를 분사하는 복수의 퍼지영역이 형성되고, 상기 제1 유지파트는 상기 소스가스의 체류시간을 증가시키되 퍼지가스는 원활하게 배출될 수 있도록 상기 소스영역에 형성된다. 여기서, 상기 제1 유지파트는 일부가 형성되지만, 상기 제2 유지파트는 상기 서셉터의 회전이 가능하도록 상기 서셉터의 둘레를 따르는 원형 형태를 갖는다.In an embodiment, the shower head includes a plurality of source regions for injecting source gas and a plurality of purge regions for injecting purge gas, and the first holding part increases the residence time of the source gas, but the purge gas is smooth. It is formed in the source region so that it can be discharged. Here, a part of the first holding part is formed, but the second holding part has a circular shape along the circumference of the susceptor to allow the susceptor to rotate.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 원자층 증착 장치는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내에 구비되어 복수의 기판이 안착되어 회전하는 서셉터, 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 복수의 기판에 박막을 증착하기 위한 증착가스를 분사하는 샤워헤드 및 상기 서셉터와 상기 샤워헤드 중 하나의 외주연부에서 돌출 형성되어 상기 분사된 증착가스가 상기 기판 표면에서 체류하는 시간을 증가시키는 가스유지부를 포함하여 이루어진다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, the atomic layer deposition apparatus is provided in the process chamber, the process chamber, the susceptor to be seated and rotated, the susceptor A shower head which is provided at an upper portion and injects a deposition gas for depositing thin films on the plurality of substrates and protrudes from an outer periphery of one of the susceptor and the shower head so that the injected deposition gas stays on the substrate surface It includes a gas holding unit for increasing the time.
실시예에서, 상기 가스유지부는 상기 서셉터와 상기 샤워헤드 사이의 간격보다 낮은 높이를 갖는다.In an embodiment, the gas holding portion has a height lower than a gap between the susceptor and the showerhead.
실시예에서, 상기 샤워헤드는 소스가스를 분사하는 복수의 소스영역과 퍼지가스를 분사하는 복수의 퍼지영역이 형성되고, 상기 가스유지부는 상기 소스가스의 체류시간을 증가시키되 퍼지가스는 원활하게 배출될 수 있도록 상기 소스영역에 형성된다.In an embodiment, the shower head is formed with a plurality of source regions for injecting the source gas and a plurality of purge regions for injecting the purge gas, the gas holding unit increases the residence time of the source gas, but the purge gas is smoothly discharged It is formed in the source region so that it can be.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예들 에 따르면, 원자층 증착 장치는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버의 벽면을 따라 구비되어 상기 프로세스 챔버 내의 배기가스를 배출시키는 복수의 배기홀이 형성된 배기 배플, 상기 프로세스 챔버 내에 구비되어 복수의 기판이 안착되어 회전하는 서셉터, 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 복수의 기판에 박막을 증착하기 위한 증착가스를 분사하는 샤워헤드 및 상기 배기 배플에 구비되어 상기 분사된 증착가스가 상기 배기 배플로 배출되는 것을 지연시키는 가스유지부를 포함하여 이루어진다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, the atomic layer deposition apparatus is provided along the wall of the process chamber, the process chamber a plurality of exhaust gas in the process chamber An exhaust baffle having an exhaust hole formed therein, a susceptor provided in the process chamber and seated and rotating on a plurality of substrates, a showerhead provided on the susceptor, and spraying deposition gas for depositing a thin film on the plurality of substrates; And a gas holding part provided in the exhaust baffle to delay the injected deposition gas from being discharged into the exhaust baffle.
실실예에서, 상기 가스유지부는 상기 배기 배플 표면에서 일정 높이 돌출 형성되되 상기 서셉터와 인접한 위치에 형성된다.In an exemplary embodiment, the gas retaining portion may protrude to a certain height from the exhaust baffle surface and may be formed at a position adjacent to the susceptor.
실시예에서, 상기 가스유지부는 상기 서셉터의 외주연부에 대응되는 링 형태를 갖는다. 그리고, 상기 가스유지부는 배기가스가 상기 배기홀로 유입될 수 있도록 복수개로 분할된 링 형태를 갖는다.In an embodiment, the gas holding portion has a ring shape corresponding to the outer periphery of the susceptor. In addition, the gas holding part has a ring shape divided into a plurality so that the exhaust gas flows into the exhaust hole.
실시예에서, 상기 샤워헤드는 소스가스를 분사하는 복수의 소스영역과 퍼지가스를 분사하는 복수의 퍼지영역이 형성되고, 상기 가스유지부는 상기 가스유지부는 상기 소스가스의 체류시간을 증가시키되 퍼지가스는 원활하게 배출될 수 있도록 상기 소스영역에 대응되는 위치에 형성된다.In an exemplary embodiment, the shower head may include a plurality of source regions for injecting source gas and a plurality of purge regions for injecting purge gas, and the gas holding portion may increase the residence time of the source gas while the gas holding portion increases purge gas. Is formed at a position corresponding to the source region so as to be discharged smoothly.
본 발명에 따르면, 첫째, 샤워헤드와 서셉터의 외주연부를 따라 돌출부와 요입부를 형성함으로써 분사된 소스가스가 배기 배플로 유입되는 것을 저지하여 소스가스의 체류시간을 증가시키고, 증착 효율 및 박막의 품질을 향상시킨다.According to the present invention, first, by forming a protrusion and a concave portion along the outer periphery of the showerhead and the susceptor to prevent the injection of the injected source gas into the exhaust baffle to increase the residence time of the source gas, the deposition efficiency and the thin film Improve quality.
또한, 샤워헤드와 서셉터의 구조를 많이 변경하지 않고 비교적 간단한 구조로서 가스유지부를 구현할 수 있다.In addition, the gas holding unit may be implemented as a relatively simple structure without changing the structures of the showerhead and the susceptor.
둘째, 샤워헤드에서 전체 영역이 아닌 소스가스가 분사되는 영역에만 돌출부를 형성함으로써 소스가스의 체류시간을 효과적으로 증가시킬 수 있다.Second, by forming a protrusion only in the region in which the source gas is injected in the shower head, the residence time of the source gas can be effectively increased.
셋째, 돌출부와 돌출부를 수용하는 요입부를 한 쌍으로 형성함으로써 소스가스의 체류시간을 증가시킴은 물론, 서셉터 또는 샤워헤드의 회전이 가능하도록 한다.Third, by forming a pair of protrusions and the concave portions for accommodating the protrusions, the residence time of the source gas is increased, and the susceptor or the shower head can be rotated.
넷째, 배기 배플에서 서셉터를 향한 위치에 소스가스의 유동을 저지할 수 있도록 돌출부를 형성할 수 있다. 즉, 서셉터와 샤워헤드의 구조를 변경하지 않고 배기 배플의 구조만을 변경함으로써 가스유지부를 구현할 수 있으며, 가스유지부가 서셉터와 샤워헤드의 회전에 영향을 주지 않는다.Fourth, a protrusion may be formed to prevent the flow of the source gas at a position facing the susceptor in the exhaust baffle. That is, by changing only the structure of the exhaust baffle without changing the structure of the susceptor and the shower head, the gas holding part can be realized, and the gas holding part does not affect the rotation of the susceptor and the shower head.
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Although the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited or restricted by the embodiments.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 원자층 증착 장치에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, an atomic layer deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 원자층 증착 장치에서 샤워헤드를 도시하였고, 도 3은 서셉터를 도시하 였다.1 is a cross-sectional view of an atomic layer deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 shows a showerhead in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 shows a susceptor.
도 1을 참조하면, 원자층 증착 장치(100)는 프로세스 챔버(110), 서셉터(120), 샤워헤드(130) 및 가스유지부(210)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, the atomic
상기 프로세스 챔버(110)는 기판(W)을 수용하여 증착 공정이 수행되는 공간을 제공한다.The
여기서, 상기 기판(W)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(W)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 유리를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 또한, 상기 기판(W)은 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 플레이트 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.Here, the substrate W may be a silicon wafer. However, the present invention is not limited thereto, and the substrate W may be a transparent substrate including glass used for a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD) and a plasma display panel (PDP). In addition, the substrate W is not limited in shape and size by drawing, and may have substantially various shapes and sizes, such as circular and rectangular plates.
상기 프로세스 챔버(110) 내에서 벽면을 따라 상기 프로세스 챔버(110) 내의 배기가스를 배출시키기 위한 배기 배플(baffle)(111) 및 챔버 배기부(150)가 구비된다.An
상기 배기 배플(111)은 상기 프로세스 챔버(110)와 상기 서셉터(120) 사이에 구비되어 상기 서셉터(120) 상의 배기가스를 흡입하여 상기 프로세스 챔버(110) 외부로 배출시킨다. 예를 들어, 상기 배기 배플(111)은 배기가스가 원활하게 배출될 수 있도록 상기 서셉터(120)의 표면과 동일한 표면에 배기가스를 흡입하는 복수의 챔버 배기홀(152)이 형성된다.The
상기 챔버 배기부(150)는 상기 챔버 배기홀(152)에 연결되어 흡입력을 형성 하는 배기펌프(155)를 구비한다.The
상기 서셉터(120)는 상기 프로세스 챔버(110) 내에 구비되고 상기 복수의 기판(W)을 지지한다. 여기서, 상기 서셉터(120)는 스루풋(throughput)이 우수한 세미배치(semi-batch) 타입으로서, 복수의 기판(W)이 동일 평면 상에 일면이 지지되도록 배치되고 상기 서셉터(120) 표면에서 원주 방향을 따라 방사상으로 배치된다.The
상기 서셉터(120)는 상기 서셉터(120)의 중심점을 기준으로 상기 기판(W)이 공전하도록 회전하고, 상기 서셉터(120) 하부에는 상기 서셉터(120)의 회전을 위한 회전축(125)이 구비된다.The
상기 샤워헤드(130)는 상기 프로세스 챔버(110) 상부에 구비되어 상기 서셉터(120)에 지지된 상기 기판(W) 표면으로 증착가스를 제공한다.The
상기 증착가스는 상기 기판(W) 표면에 형성하고자 하는 박막을 구성하는 물질이 포함된 소스가스와 상기 소스가스의 퍼지를 위한 퍼지가스를 포함한다. 또한, 본 실시예에 따르면 소스가스로서 서로 반응하여 박막 물질을 형성하는 서로 다른 2 종류의 가스가 사용되고, 퍼지가스로는 상기 소스가스들 및 상기 기판(W)과 상기 기판(W) 상에 형성된 박막과 화학적으로 반응하지 않는 안정한 가스가 사용된다.The deposition gas includes a source gas containing a material constituting a thin film to be formed on the surface of the substrate (W) and a purge gas for purging the source gas. In addition, according to the present embodiment, two different kinds of gases that react with each other to form a thin film material are used, and as the purge gas, the source gases and the thin film formed on the substrate W and the substrate W are used. A stable gas is used that does not react chemically with.
상기 샤워헤드(130)에는 증착가스가 분사되는 상기 증착가스를 분사하는 복수의 분사홀(132)이 형성되고, 상기 기판(W)에 대응되는 영역에서 동일한 증착가스를 분사하는 복수의 분사홀(132) 그룹으로 이루어진 복수의 분사영역(131)이 형성된다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 분사영역(131)은 2 종류의 서로 다른 소스가스들이 각각 분사되는 제1 소스영역(311)과 제2 소스영역(312) 및 퍼지가스가 분사되는 복수의 퍼지영역(313, 314)으로 이루어지고, 상기 퍼지영역(313, 314)은 상기 제1 및 제2 소스영역(311, 312)의 사이에 각각 배치된다.The
여기서, 상기 분사홀(132)의 크기나 개수 및 배치 형태는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(W)으로 균일하게 증착가스를 분사할 수 있도록 실질적으로 다양한 형태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 분사홀(132)은 원형 홀 또는 슬릿 형태를 가질 수 있다.Here, the size, number and arrangement of the
상기 샤워헤드(130)에는 상기 프로세스 챔버(110) 내의 미반응 증착가스 및 잔류 증착가스를 포함하는 배기가스를 상기 샤워헤드(130)를 통해 배출시키기 위한 배기라인(140)이 형성된다. 예를 들어, 상기 배기라인(140)은 상기 분사영역(131)을 구획할 수 있도록 2개의‘V’자형으로 복수의 배기홀(142)이 배열되어 형성되며, 상기 2개의 배기라인(140)은 서로 마주하는‘V’형의 꼭지점이 상기 샤워헤드(130)의 중심부에 존재하도록 구비된다.The
본 실시예에서는 상기 배기라인(140)이 ‘V’ 자 형태인 것을 예로 들어 설명하였으나 상기 배기라인(140) 및 상기 분사영역(131)의 형상이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 샤워헤드(130)에 상기 배기라인(140)을 구비하는 것이 아니라 상기 프로세스 챔버(110)의 측부 또는 하부를 통해 배기가스가 배출되는 실시예도 가능하다.In the present exemplary embodiment, the
상기 가스유지부(210)는 상기 서셉터(120)와 상기 샤워헤드(130)에 구비되어 상기 샤워헤드(130)에서 분사되는 증착가스가 상기 배기 배플(111)로 배출되는 것 을 지연시킴으로써 상기 기판(W) 표면에서 체류하는 시간을 증가시키는 역할을 한다.The
이하, 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스유지부(210)에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the
도 2와 도 3을 참조하면, 상기 가스유지부(210)는 상기 서셉터(120) 표면에서 돌출된 제1 유지파트(211)와 상기 샤워헤드(130) 표면에서 소정 깊이 요입되어 상기 제1 유지파트(211)가 수용되는 제2 유지파트(212)를 포함한다.2 and 3, the
상기 제1 유지파트(211)는 상기 서셉터(120) 표면에서 소정 높이 돌출되어 증착가스가 상기 배기 배플(111)로 유입되는 유동을 지연시키는 방해물이 된다. 즉, 상기 제1 유지파트(211)는 상기 기판(W)으로 분사된 증착가스가 상기 배기 배플(111)로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 상기 서셉터(120) 표면에서 소정 높이 돌출되며 상기 서셉터(120)의 외주연부를 따라 링 형태로 형성된다.The
상기 서셉터(120)는 소정 속도로 회전하므로 상기 제1 유지파트(211) 또는 상기 서셉터(120)가 파손될 수 있다. 이와 같은 위험을 방지하기 위해서 상기 샤워헤드(130)에는 상기 제1 유지파트(211)에 대응되어 상기 제1 유지파트(211)가 수용되는 상기 제2 유지파트(212)가 형성된다.Since the
본 실시예에서는 상기 제1 유지파트(211)가 상기 제2 유지파트(212) 내로 삽입되지 않는다. 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 제1 유지파트(211)는 상기 서셉터(120)의 표면에 인접한 위치까지 돌출된다. 따라서, 상기 제1 유지파트(211)가 상기 서셉터(120)와 상기 샤워헤드(130) 사이의 공간의 측벽 역할을 함으로써 상기 서셉터(120)와 상기 샤워헤드(130) 내부의 공간이 격리되어 상기 샤워헤드(130)에서 분사되는 증착가스가 상기 기판(W) 표면에 체류하는 시간을 효과적으로 증가시킬 수 있다. 그리고 상기 증착가스와 상기 기판(W)의 접촉시간이 증가함에 따라 증착효율이 향상되고 증착되는 박막의 품질이 향상된다.In the present embodiment, the first holding
여기서, 상술한 제1 실시예와는 달리 상기 제1 유지파트(211)가 상기 제2 유지파트(212) 내로 일부가 삽입되게 결합되는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 제1 유지파트(211)와 상기 제2 유지파트(212)가 서로 결합됨으로써 상기 서셉터(120)와 상기 샤워헤드(130) 내부의 공간을 좀 더 효과적으로 격리시킬 수 있다. 다만, 상기 제1 유지파트(211)가 상기 제2 유지파트(212) 내에 삽입되는 경우, 상기 서셉터(120) 회전이 가능하도록 상기 제2 유지파트(212)는 상기 제1 유지파트(211)보다 좀 더 여유 있는 공간을 형성하고 연속적으로 형성된다.Here, unlike the first embodiment described above, the first holding
한편, 상기 가스유지부(210) 내측의 공간에서도 배기가스가 배출되어야 하므로, 상기 가스유지부(210)는 배기가스를 상기 배기 배플(111)로 유출시킬 수 있는 구조가 형성된다.On the other hand, since the exhaust gas is to be discharged even in the space inside the
예를 들어, 상기 제1 유지파트(211)의 일부가 소정 너비로 개구되어 상기 제1 유지파트(211)의 내부와 외부를 연통시키는 복수의 제1 배기홈(213)이 형성된다. 즉, 상기 제1 유지파트(211)는 일정 간격으로 분할된 링 형태를 갖는다. 그리고 상기 제2 유지파트(212)에도 상기 제1 배기홈(213)과 동일한 위치에 상기 제2 유지파트(212) 일부가 매립되어 상기 샤워헤드(130) 표면과 동일한 표면을 갖는 제2 배기홈(214)이 형성된다.For example, a portion of the first holding
상기 제1 및 제2 배기홈(213, 214)은 증착가스 및 배기가스의 유동을 방해하지 않으므로 상기 제1 및 제2 배기홈(213, 214)을 통해 배기가스가 원활하게 배출되어 배기효율이 저하되는 것을 방지한다.Since the first and
또한, 상기 제1 유지파트(211)가 상기 제2 유지파트(212) 내로 삽입되지 않으므로, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 제1 유지파트(211)와 상기 제2 유지파트(212) 사이에는 소정의 공간이 형성된다. 즉, 본 실시예에 따르면, 상기 기판(W) 상으로 분사된 증착가스는 상기 제1 유지파트(211)의 표면을 따라 상기 제2 유지파트(212)와의 공간을 통해 상기 배기 배플(111)로 유입될 수 있으므로, 증착가스가 상기 배기 배플(111)로 유동하는 것을 지연시켜 증착가스의 체류시간을 충분히 증가시킬 수 있음은 물론, 배기불량이 발생하지 않도록 충분한 배기가스의 배출량을 확보할 수 있다.In addition, since the first holding
한편, 상기 제1 유지파트(211)는 상기 서셉터(120)의 둘레 전체를 둘러싸는 링 형태가 아니라 상기 기판(W)의 외측에 대응되는 일부 위치에만 형성되는 실시예도 가능하다. 즉, 상기 제1 유지파트(211)를 상기 서셉터(120)의 일부에만 설치하더라도 상기 기판(W)의 외측은 둘러쌀 수 있도록 형성함으로써, 상기 기판(W) 표면에 제공되는 증착가스의 유동을 상기 제1 유지파트(211)를 우회하도록 하여 증착가스가 상기 배기 배플(111)로 배출되는 것을 지연시킬 수 있으며 증착가스의 체류시간을 효과적으로 증가시킬 수 있다. 이 경우, 상기 제1 유지파트(211)에는 상기 제1 배기홈(213)이 형성될 수도 있으나, 상기 제1 유지파트(211)가 형성되지 않은 부분이 상기 제1 배기홈(213)의 역할을 충분히 대체할 수 있으므로 상기 제1 유지 파트(211)는 상기 제1 배기홈(213)이 생략될 수 있다.On the other hand, the first holding
그러나, 상기 가스유지부(210)의 형상과 위치가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 상기 가스유지부(210)는 증착가스가 상기 배기 배플(111)로 유입되는 유로 상에 형성되어 증착가스의 유동을 방해할 수 있는 실질적으로 다양한 형상과 위치를 가질 수 있다.However, the shape and position of the
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스유지부(220)에 대해 설명한다.Hereinafter, the
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이고, 도 5는 도 4의 원자층 증착 장치에서 샤워헤드를 도시하였고, 도 6은 서셉터를 도시하였다.4 is a cross-sectional view of an atomic layer deposition apparatus according to a second embodiment of the present invention, FIG. 5 shows a showerhead in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 4, and FIG. 6 shows a susceptor.
여기서, 제2 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 상술한 제1 실시예에와 가스유지부를 제외한 나머지 구성요소들이 실질적으로 동일하며, 이하에서는 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Here, the atomic layer deposition apparatus according to the second embodiment has substantially the same components as those of the first embodiment described above except for the gas holding unit, and hereinafter, the same reference numerals are used for the same components as the first embodiment. In this case, duplicate descriptions will be omitted.
제2 실시예에 따른 가스유지부(220)는 상술한 제1 실시예에 따른 가스유지부(210)와 비교하였을 때, 상기 샤워헤드(130) 표면에서 제1 유지파트(221)가 돌출된다. 또한, 상기 제1 유지파트(221)는 소스가스의 체류시간을 증가시킬 수 있도록 상기 샤워헤드(130)에서 상기 제1 및 제2 소스영역(311, 312)에 형성된다.Compared to the
도면을 참조하면, 상기 가스유지부(220)는 상기 샤워헤드(130) 표면에서 돌 출 형성된 제1 유지파트(221)와 상기 서셉터(120)에서 소정 깊이 요입된 제2 유지파트(222)를 포함한다.Referring to the drawings, the
여기서, 상기 가스유지부(220)는 증착가스의 체류시간을 증가시켜 상기 기판(W)이 증착가스에 노출되는 시간을 증가시킴으로써 증착효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 즉, 상기 가스유지부(220)는 증착가스 중 실질적으로 박막을 형성하는 소스가스의 체류시간을 증가시키는 것을 목적으로 한다. 그리고 증착 공정에서 퍼지가스는 미반응 소스가스를 제거하는 것을 역할을 하므로 퍼지가스는 빠르게 배출시키는 것이 바람직하다.Here, the
본 실시예에서는 상기 제1 유지파트(221)는 상기 제1 및 제2 소스영역(311, 312)에만 형성된다. 예를 들어, 상기 제1 유지파트(221)는 상기 샤워헤드(130)의 외주연부에서 상기 제1 및 제2 소스영역(311, 312)의 둘레를 따라 형성된다. 즉, 상기 제1 및 제2 소스영역(311, 312)은 2개의 ‘V’ 자 형태를 갖는 상기 배기라인(140)과 상기 제1 유지파트(221)로 둘러싸인 부채꼴 형태를 갖는다.In this embodiment, the first holding
상기 제2 유지파트(222)는 상기 서셉터(120)에서 상기 제1 유지파트(221)에 대응되는 위치에 상기 제1 유지파트(221)가 수용 가능하도록 형성된다. 여기서, 상기 서셉터(120)의 회전이 가능하도록 상기 제2 유지파트(222)는 상기 서셉터(120)의 외주연부를 따라 연속적으로 형성된 링 형태를 갖는다.The
상기 가스유지부(220)는 상술한 제1 실시예와 마찬가지로, 상기 제1 유지파트(221)가 상기 제2 유지파트(222)에 삽입되지 않도록 형성되거나, 상기 제1 유지파트(221)가 상기 제2 유지파트(222)에 일부 삽입되게 형성될 수 있다.As in the first embodiment, the
또한, 상기 제1 유지파트(221)는 상기 제1 및 제2 소스영역(311, 312)에서 배기가스의 배출을 위한 제1 배기홈(223)이 형성되고, 상기 제2 유지파트(222)에도 상기 제1 유지파트(221)와 대응되는 위치에 제2 배기홈(224)이 형성된다. 상기 제1 배기홈(223)은 상기 제1 유지파트(221)가 소정 너비로 개구되어 형성되고, 상기 제2 배기홈(224)은 상기 제2 유지파트(222)가 일부 매립된 형태로 형성된다.In addition, the first holding
본 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 소스영역(311, 312)에서 분사된 소스가스는 상기 제1 유지파트(221)에 의해 상기 배기 배플(111)로 배출되는 것이 지연되고 상기 제1 및 제2 소스영역(311, 312)에 배치된 상기 기판(W)은 소스가스와 접촉 시간이 증가한다. 그리고 상기 퍼지영역(313, 314)에는 퍼지가스의 유동을 방해하는 구조물이 형성되어 있지 않으므로 퍼지가스는 소스가스에 비해 빠르게 상기 배기 배플(111)로 배출된다.According to the present embodiment, the source gas injected from the first and
그러나, 상기 가스유지부(220)의 형상과 위치가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 상기 가스유지부(220)는 증착가스가 상기 배기 배플(111)로 유입되는 유로 상에 형성되어 증착가스의 유동을 방해할 수 있는 실질적으로 다양한 형상과 위치를 가질 수 있다.However, the shape and position of the
이하, 도 7과 도 8을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스유지부(230)에 대해 설명한다.Hereinafter, the
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이고, 도 8은 도 7의 원자층 증착 장치에서 샤워헤드를 도시하였다.7 is a cross-sectional view of an atomic layer deposition apparatus according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 8 illustrates a showerhead in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 7.
여기서, 제3 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 상술한 제1 실시예 또는 제2 실시예와 가스유지부를 제외한 나머지 구성요소들이 실질적으로 동일하며, 이하에서는 제1 및 제2 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Here, the atomic layer deposition apparatus according to the third embodiment has substantially the same components as those of the above-described first or second embodiment except for the gas holding unit, and hereinafter has the same configuration as the first and second embodiments. The same reference numerals are used for elements, and overlapping descriptions will be omitted.
상술한 실시예들에서는 가스유지부는 돌출된 제1 유지파트와 요입된 제2 유지파트가 한쌍으로 형성되었으나, 제3 실시예에 따른 가스유지부(230)는 상기 샤워헤드(130) 표면에서만 돌출된 형성되고 상기 가스유지부(230)를 수용하는 요입부는 형성하지 않는다.In the above-described embodiments, the gas holding part has a pair of protruding first holding parts and recessed second holding parts, but the
도면을 참조하면, 상기 가스유지부(230)는 상기 샤워헤드(130)에서 소정 높이 돌출 형성되되, 상기 서셉터(120)의 회전이 가능하도록 상기 서셉터(120)에 접촉되지 않을 정도의 높이로 돌출된다.Referring to the drawings, the
상기 가스유지부(230)는 소스가스의 체류시간을 효과적으로 증가시킬 수 있도록 상기 제1 및 제2 소스영역(311, 312) 둘레를 따라 형성된다.The
또한, 상기 가스유지부(230)는 상기 제1 및 제2 소스영역(311, 312)에서 배기가스를 배출시킬 수 있도록 상기 가스유지부(230)의 일부가 개구되어 상기 가스유지부(230)의 내부와 외부를 연통시키는 복수의 배기홈(233)이 형성된다.In addition, a portion of the
상기 가스유지부(230)는 배기가스가 상기 배기 배플(111)로 원활하게 배출될 수 있도록 원만한 표면 형상을 갖는다. 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 가스유지부(230)는 반원형 또는 반타원형으로 형성되며, 특히, 상기 가스유지부(230)의 상단부는 반원형을 포함하여 곡면 형상을 갖는다.The
여기서, 상술한 실시예와는 달리 상기 가스유지부(230)는 상기 서셉터(120)에 형성되는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 서셉터(120) 상에 안착된 상기 복수의 기판(W) 상에서 소스가스의 체류시간을 증가시킬 수 있도록 상기 가스유지부(230)는 상기 서셉터(120)의 전체 둘레를 둘러싸는 링 형태를 갖는다.Here, unlike the above-described embodiment, the
그러나, 상기 가스유지부(230)의 형상과 위치가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 상기 가스유지부(230)는 증착가스가 상기 배기 배플(111)로 유입되는 유로 상에 형성되어 증착가스의 유동을 방해할 수 있는 실질적으로 다양한 형상과 위치를 가질 수 있다.However, the shape and position of the
이하, 도 9와 도 10을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스유지부(240)에 대해 설명한다.Hereinafter, the
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이고, 도 10은 도 9의 원자층 증착 장치에서 서셉터 및 챔버를 도시하였다.9 is a cross-sectional view of an atomic layer deposition apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10 illustrates a susceptor and a chamber in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 9.
여기서, 제4 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 상술한 제1 실시예 내지 제3 실시예와 가스유지부를 제외한 나머지 구성요소들이 실질적으로 동일하며, 이하에서는 제1 내지 제3 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Here, the atomic layer deposition apparatus according to the fourth embodiment has substantially the same components as those of the first to third embodiments described above, except for the gas holding unit, and hereinafter has the same configuration as the first to third embodiments. The same reference numerals are used for elements, and overlapping descriptions will be omitted.
제4 실시예에 따른 가스유지부(240)는 상술한 실시예들과는 달리 상기 서셉터(120)나 상기 샤워헤드(130)가 아닌 상기 배기 배플(111)에 형성된다.The
도면을 참조하면, 상기 가스유지부(240)는 상기 배기 배플(111)에서 소정 높 이 돌출 형성된다.Referring to the drawings, the
상기 가스유지부(240)는 상기 기판(W)에 분사된 증착가스가 상기 챔버 배기홀(152)로 유입되는 속도를 지연시킬 수 있도록 상기 배기 배플(111)에서 상기 기판(W)과 상기 챔버 배기홀(152) 사이에 위치된다.The
상기 배기 배플(111)은 상기 서셉터(120)와 같거나 조금 높은 높이를 갖고, 상기 배기 배플(111)의 상면에는 상기 챔버 배기홀(152)의 형성된다. 그리고 상기 가스유지부(240)는 상기 배기 배플(111)의 상면에서 소정 높이 돌출되되, 증착가스의 체류시간을 증가시킬 수 있도록 상기 샤워헤드(130) 표면의 높이보다 같거나 더 높은 높이를 갖는다.The
상기 가스유지부(240)는 소스가스의 체류시간은 증가시키되 퍼지가스는 빠르게 배출시킬 수 있도록 상기 제1 및 제2 소스영역(311, 312)에 대응되는 위치에 형성된다.The
또한, 상기 가스유지부(240)는 배기가스의 배출을 위한 복수의 배기홈(243)이 형성된다. 여기서, 상기 가스유지부(240)는 상기 서셉터(120)의 일부를 둘러싸도록 형성되고 상기 가스유지부(240) 상부는 개방되어 있으므로 상기 가스유지부(240)의 좌우 및 상기 가스유지부(240)를 타고 배기가스가 상기 챔버 배기홀(152)로 유입될 수 있으므로 상기 배기홈(243)을 생략할 수 있다.In addition, the
상기 가스유지부(240)는 배기가스가 상기 배기 배플(111)로 원활하게 배출될 수 있도록 원만한 표면 형상을 갖는다. 예를 들어, 도 9와 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 가스유지부(240)는 반원형 또는 반타원형으로 형성된다.The
여기서, 상기 가스유지부(240)는 상기 제1 및 제2 소스영역(311, 312)에 대응되되 상기 기판(W)의 외측을 둘러쌀 수 있도록 일부에만 형성되는 것도 가능하다. 또한, 상기 가스유지부(240)는 상기 배기 배플(111)을 따라 상기 서셉터(120)의 외주연부를 모두 둘러쌀 수 있도록 링 형태로 형성되는 것도 가능하다.Here, the
그러나, 상기 가스유지부(240)의 형상과 위치가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 상기 가스유지부(240)는 증착가스가 상기 배기 배플(111)로 유입되는 유로 상에 형성되어 증착가스의 유동을 방해할 수 있는 실질적으로 다양한 형상과 위치를 가질 수 있다.However, the shape and position of the
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 설명하기 위한 단면도;1 is a cross-sectional view for explaining an atomic layer deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 원자층 증착 장치에서 샤워헤드의 일 예를 도시한 평면도;2 is a plan view showing an example of a showerhead in the atomic layer deposition apparatus of FIG.
도 3은 도 1의 원자층 증착 장치에서 서셉터의 일 예를 도시한 사시도;3 is a perspective view illustrating an example of a susceptor in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1;
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 설명하기 위한 단면도;4 is a cross-sectional view for explaining an atomic layer deposition apparatus according to a second embodiment of the present invention;
도 5는 도 4의 원자층 증착 장치에서 샤워헤드의 일 예를 도시한 평면도;FIG. 5 is a plan view illustrating an example of a showerhead in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 4; FIG.
도 6은 도 4의 원자층 증착 장치에서 서셉터의 일 예를 도시한 사시도;6 is a perspective view illustrating an example of a susceptor in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 4;
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 설명하기 위한 단면도;7 is a cross-sectional view for explaining an atomic layer deposition apparatus according to a third embodiment of the present invention;
도 8은 도 7의 원자층 증착 장치에서 샤워헤드의 일 예를 도시한 평면도;8 is a plan view illustrating an example of a showerhead in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 7;
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 설명하기 위한 단면도;9 is a sectional view for explaining an atomic layer deposition apparatus according to a fourth embodiment of the present invention;
도 10은 도 9의 원자층 증착 장치에서 샤워헤드의 일 예를 도시한 평면도이다.FIG. 10 is a plan view illustrating an example of a showerhead in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 9.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 원자층 증착 장치 110: 프로세스 챔버100: atomic layer deposition apparatus 110: process chamber
111: 배기 배플 120: 서셉터111: exhaust baffle 120: susceptor
125: 회전축 130: 샤워헤드125: rotation axis 130: shower head
131, 311, 312, 313, 314: 분사영역 132: 분사홀131, 311, 312, 313, 314: spraying area 132: spraying hole
140: 배기라인 142: 배기홀140: exhaust line 142: exhaust hole
150: 챔버 배기부 152: 챔버 배기홀150: chamber exhaust 152: chamber exhaust hole
155: 배기펌프 210: 가스유지부155: exhaust pump 210: gas holding unit
211, 212: 유지파트 213, 214: 배기홈211, 212:
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