KR101062589B1 - 원자층 증착장치 - Google Patents

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Abstract

가스를 이용하여 기판 및 서셉터 유닛을 가열할 수 있는 가스 히팅 방식의 원자층 증착장치가 개시된다. 원자층 증착장치는, 기판이 안착되는 서셉터 유닛 하부에 구비되며, 가열된 가스를 주입 및 순환시킴으로써 상기 서셉터 유닛 및 상기 기판을 가열하는 가스 히팅 유닛을 포함하여 구성될 수 있다.
Figure R1020090128969
원자층 증착장치, ALD, 히터, 가스 히팅

Description

원자층 증착장치{ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 원자층 증착 장치에 관한 것으로 가스를 이용하여 기판 및 서셉터 유닛을 가열할 수 있으며, 가열 시 급격한 온도 변화를 방지할 수 있는 원자층 증착 장치를 제공한다.
일반적으로, 반도체 기판이나 글라스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하는 방법으로는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등이 있다. 최근 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커졌다. 이러한 추세로 인해 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 원자층 증착방법(atomic layer deposition, ALD)의 사용이 증대되고 있다.
ALD는 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착방법과 유사하다. 하지만, 통상의 CVD가 다수의 기체 분자들을 동시에 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, ALD는 하나의 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 화학흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질 사이의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다. 이러한 ALD는 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 증착하는 것이 가능하다는 장점을 갖고 있어 현재 널리 각광받고 있다.
원자층 증착장치 중에서 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해 다수 장의 기판에 대해 동시에 증착공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)이 개시되어 있다. 통상적으로 세미 배치 타입 원자층 증착장치는 서로 다른 종류의 증착가스가 분사되는 영역이 형성되고, 가스분사부 또는 서셉터 유닛의 고속 회전에 의해 기판이 순차적으로 각 영역을 통과함에 따라 기판 표면에서 증착가스 사이의 화학반응이 발생하여 반응 생성물이 증착된다.
통상적으로 원자층 증착장치는 샤워헤드 또는 서셉터 유닛이 고속으로 회전하면서 서로 다른 종류의 소스가스들이 분사되고, 기판이 순차적으로 소스가스를 통과하여 기판 표면에 박막이 형성된다. 여기서, 원자층 증착장치는 기판의 출입을 위한 출입구가 증착공정이 수행될 때의 서셉터 유닛보다 하부에 형성되어 있어서, 기판을 프로세스 챔버에 투입하거나 인출할 때는 서셉터 유닛이 하강하여 기판이 안착되고 증착공정이 완료되면 서셉터 유닛이 로딩 위치로 재하강하여 기판을 언로딩하도록 동작한다.
여기서, 일반적으로 기판의 가열을 위한 히터 유닛이 서셉터 유닛 하부 또는 프로세스 챔버 하부에 구비되며 고정 구비되므로, 서셉터 유닛의 승강 이동 시 히터와 서셉터 유닛 사이의 거리가 달라지면서 서셉터 유닛 및 기판의 온도가 일정하게 유지되지 못하는 문제점이 있다. 즉, 증착공정 중에는 서셉터 유닛과 히터 사이의 거리가 일정 간격으로 유지되므로 기판의 온도를 일정하게 유지할 수 있으나, 서셉터 유닛의 하강 시에는 서셉터 유닛과 히터 사이의 거리가 가까워짐에 따라 기판의 온도가 상승하는 문제점이 있다. 또한, 기존의 원자층 증착장치는 히터 유닛의 전기적 연결 및 온도 유지를 위해서 고정 구조의 히터 유닛을 구비하는 것이 일반적인데, 서셉터 유닛은 승강 이동 가능한 구조를 가지므로 서셉터 유닛의 승강 이동 시 서셉터 유닛과 히터 유닛의 충돌을 방지하고 서셉터 유닛의 승강 이동 거리를 확보하기 위해서 서셉터 유닛과 히터 유닛을 일정 거리 이상 이격시키게 된다. 여기서, 서셉터 유닛과 히터 유닛이 밀착되지 않고 서셉터 유닛과 히터 사이의 거리가 멀어질수록 히터에서 서셉터 유닛 및 기판의 온도를 균일하게 가열하는 것이 어려우며, 이로 인해 기판에 증착되는 박막의 품질이 저하되는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 가스 가열 방식의 가스 히팅 유닛을 구비하는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 서셉터 유닛 및 기판과 가스 히팅 유닛 사이의 거리를 일정하게 유지시킬 수 있는 원자층 증착장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 가스를 이용하여 기판 및 서셉터 유닛을 가열할 수 있는 가스 히팅 방식의 원자층 증착장치는, 기판이 안착되는 서셉터 유닛 하부에 구비되며, 가열된 가스를 주입 및 순환시킴으로써 상기 서셉터 유닛 및 상기 기판을 가열하는 가스 히팅 유닛을 포함하여 구성될 수 있다.
상세하게는, 상기 가스 히팅 유닛은, 상기 서셉터 유닛 내부에 구비되며 가열된 가스를 유동시키는 히팅 버퍼, 상기 가스를 가열하여 상기 히팅 버퍼에 주입하기 위한 메인 유로와 상기 서셉터 유닛에서 토출되는 가스를 순환시키는 순환 유로를 포함하는 히팅 모듈 및 상기 순환 유로 상에 구비되어 상기 히팅 버퍼로 주입되는 가스의 유량 및 온도를 조절하는 가스 컨트롤러를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 가스 히팅 유닛은 상기 메인 유로의 공급 가스와 상기 순환 유로의 순환 가스를 혼합하고 기 설정된 온도로 가열하여 상기 서셉터 유닛에 공급하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 히팅 모듈은, 가스가 저장 및 공급되는 가스 저장부, 상기 가스 저장부에서 공급되는 공급 가스를 제1 온도로 가열하는 프리 히터, 상기 제1 온도로 가열된 가스가 수용되는 제1 버퍼, 상기 제1 버퍼에 수용된 가스와 상기 순환 가스가 혼합된 가스를 제2 온도로 가열하는 메인 히터 및 상기 제2 온도로 가열된 가스가 수용되는 제2 버퍼를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 순환 가스는 상기 메인 히터 전에서 상기 히팅 모듈로 유입되도록 연결될 수 있다. 그리고 상기 가스 컨트롤러는 상기 순환 가스를 상기 히팅 모듈에 유입시키는 유로 상에 구비된다. 상기 가스 컨트롤러는 상기 순환 가스의 유량 및 온도에 따라 상기 프리 히터의 동작을 제어하도록 작동한다. 그리고 상기 순환 가스를 상기 히팅 모듈에 유입시키는 유로 상에는 상기 순환 가스의 유량을 측정하기 위한 유량계 또는 압력계와 같은 장치가 구비될 수 있다.
실시예에서, 상기 가스 저장부에서 공급되는 공급 가스를 상기 제2 버퍼에 유입시키는 바이패스 유로가 구비될 수 있다. 또한, 상기 순환 유로는 상기 순환 가스를 선택적으로 배출시키기 위한 배출 유로와 연결될 수 있다.
실시예에서, 상기 히팅 버퍼와 상기 서셉터 유닛 표면 사이에는 상기 히팅 버퍼 내의 열을 상기 기판에 전달하기 위한 히팅 플레이트가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 히팅 플레이트는 상기 기판 전체 면적에 대해 열을 전달할 수 있도록 상기 기판과 같거나 큰 크기를 갖는 플레이트 형태를 갖고, 상기 히팅 플레이트는 상기 기판과 간접 접촉되도록 상기 서셉터 유닛 내부에 매립 구비되거나 상기 기판에 직접 접촉되도록 상기 서셉터 유닛의 상면을 형성할 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 서셉터 유닛 내부에 가열된 가스를 유동시킬 수 있는 히팅 버퍼를 구비하므로 서셉터 유닛과 가스 히팅 유닛이 일체로 형성되므로 기판을 균일하게 가열할 수 있으며, 서셉터 유닛의 승강 이동 시에도 기판의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 가스 히팅 유닛이 서셉터 유닛과 일체로 형성되므로 서셉터 유닛의 승강 이동 거리를 확보하기 위해 서셉터 유닛과 가스 히팅 유닛을 이격시킬 필요가 없으며 서셉터 유닛과 가스 히팅 유닛을 최대한 밀착시키는 것이 가능하며, 기판의 온도를 균일하고 일정하게 유지시키는 것이 유리하다.
또한, 서셉터 유닛에서 토출되는 가스를 순환시키도록 형성되며 서셉터 유닛에 가스를 공급하기 이전에 일정 온도를 가열하여 공급하므로 급격한 온도 변화를 방지할 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
이하, 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 히팅 유닛(105)을 구비하는 원자층 증착장치(100)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 히팅 유닛(105)을 설명하기 위한 원자층 증착장치(100)의 단면도이고, 도 2는 도 1의 가스 히팅 유닛(105)의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도면을 참조하면, 원자층 증착장치(atomic layer deposition apparatus, ALD)(100)는 증착공정이 수행되는 공간을 제공하는 서셉터 유닛(102), 기판(10)에 소스가스를 제공하는 샤워헤드 유닛(103) 및 기판(10) 및 서셉터 유닛(102)을 가열하는 가스 히팅 유닛(105)을 포함하여 구성된다.
여기서, 원자층 증착장치(100)는 수평으로 안착된 한 장의 기판(10)에 대해 소스가스를 제공하여 증착공정이 수행되는 싱글 타입(single type)일 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해서 다수의 기판(10)이 수평으로 배치되어 동시에 증착공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)이 사용될 수 있다. 여기서, 원자층 증착장치(100)의 상세한 기술구성은 본 발명의 요지가 아니므로, 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.
본 실시예에서 증착 대상이 되는 기판(10)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명의 대상이 실리콘 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 기판(10)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 글라스를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 또한, 기판(10)의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.
또한, 본 실시예에서 '소스가스'라 함은 증착공정에서 사용되는 가스들로써, 증착하고자 하는 박막의 원료 물질을 포함하는 반응가스(source gas or reactant)와 기판(10) 표면에 화학흡착된 반응물을 제외한 나머지 가스를 제거하기 위한 퍼지가스(purge gas)를 포함할 수 있다.
샤워헤드 유닛(103)은 프로세스 챔버(101) 내부에서 서셉터 유닛(102) 상부에 구비되며 수평으로 안착된 기판(10)에 대해 소스가스를 분사할 수 있도록 복수의 분사홀이 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 샤워헤드 유닛(103)은 샤워헤드 형태 이외에도 소스가스를 기판(10)에 제공할 수 있는 노즐이나 에어 나이프(air knife) 등과 같이 실질적으로 다양한 형태를 가질 수 있다.
서셉터 유닛(102)은 프로세스 챔버(101) 내부에 구비되며 기판(10)이 수평 방향으로 안착 가능한 형태를 갖고, 프로세스 챔버(101) 내부에서 상하로 승강 이동 가능하도록 서셉터 구동축(125)과 서셉터 구동부(126)가 구비될 수 있다. 또한, 서셉터 유닛(102)에 기판(10)을 로딩 및 언로딩할 때 기판(10)이 안착 및 지지하기 위해서 서셉터 유닛(102)에서 승강 가능하게 구비된 적어도 하나 이상의 기판 승강핀(123)과 핀 구동부(124)가 구비될 수 있다. 여기서, 서셉터 유닛(102)의 형태는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 기판(10)의 크기와 형태 및 안착되는 기판(10)의 장수에 따라 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
프로세스 챔버(101) 일측에는 프로세스 챔버(101) 내부에서 미반응 소스가스를 포함하는 배기가스를 배출시키기 위한 챔버 배기부(106)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 챔버 배기부(106)는 프로세스 챔버(101) 내측에서 서셉터 유닛(102)의 둘레를 따라 구비되고 프로세스 챔버(101) 내부에서 배기가스를 흡입할 수 있도록 복수의 배기홀(162)이 형성되고 프로세스 챔버(101)에 형성된 챔버 배기구(163)를 통해 배기가스를 배출시키는 유로가 되는 메인 배플(161)을 포함하여 구성될 수 있다.
가스 히팅 유닛(105)은 서셉터 유닛(102) 내부를 통해 가열된 가스를 주입 및 순환시킴으로써 기판(10)을 가열하도록 형성된다.
상세하게는, 가스 히팅 유닛(105)은 서셉터 유닛(102) 내부에서 가열된 가스의 유동을 위한 유로를 형성하는 히팅 버퍼(153)와 가스를 가열하고 히팅 버퍼(153)에 주입 및 순환시키기 위한 히팅 모듈(151)로 구성된다. 그리고 서셉터 유닛(102) 일측에는 히팅 버퍼(153)에 가열된 가스를 주입하기 위한 가스 주입부(152)와 히팅 버퍼(153)에서 가스를 유출시키고 히팅 모듈(151)로 순환시키기 위한 순환 유로를 형성하는 가스 토출부(154)가 구비될 수 있으며, 특히, 가스 히팅 유닛(105)은 가스 토출부(154)에서 히팅 모듈(151)로 유입되는 유로 상에 토출되는 가스의 온도에 따라 공급되는 가스의 온도 및 유량을 조절하는 가스 컨트롤러(155)가 구비될 수 있다.
여기서, 가스 히팅 유닛(105)에서 가열 매체가 되는 '가스'는 일정 온도 이상으로 가열하였을 때 화학적으로 안정한 기체가 사용되며, 서셉터 유닛(102)에 화 학적 침식 반응을 발생시키지 않는 기체가 사용될 수 있다. 또한, 가스는 서셉터 유닛(102) 또는 가스 히팅 유닛(105) 내부에서 순환되는 과정에서 파티클 또는 오염원이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 화학적으로 안정한 가스가 사용될 수 있으며, 일 예로 원자층 증착공정에서 퍼지가스로 사용되는 기체가 사용될 수 있다.
서셉터 유닛(102) 내부에는 히팅 버퍼(153)에 충진된 가열된 가스에서 전달되는 열을 기판(10)에 균일하게 전달하기 위해서 히팅 플레이트(150)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 히팅 플레이트(150)는 기판(10) 전체 면적에 고르게 열을 전달할 수 있도록 기판(10)과 같거나 좀더 큰 크기를 갖고 기판(10)에 대응되는 면이 평탄하고 일정한 두께를 갖는 플레이트 형태를 가질 수 있다. 또한, 히팅 플레이트(150)는 히팅 버퍼(153) 내부의 가스로부터 전달되는 열을 기판(10)에 균일하고 효과적으로 전달할 수 있도록 열전달 효율이 큰 재질로 형성되며, 예를 들어, 금속 재질로 형성될 수 있다. 또한, 히팅 플레이트(150)는 서셉터 유닛(102) 내부에서 기판(10)으로부터 일정한 거리에 배치된다.
여기서, 히팅 플레이트(150)는 서셉터 유닛(102) 내부에 매립된 상태로 구비되되 기판(10)에 인접한 위치에 매립 구비되며, 기판(10)과 간접적으로 접촉되어 열을 전달할 수 있다. 또는, 히팅 플레이트(150)는 서셉터 유닛(102) 내부에 매립되되 기판(10)에 직접 접촉되도록 서셉터 유닛(102)의 상면을 형성할 수 있다. 또한, 히팅 플레이트(150)는 히팅 버퍼(153) 내부에 노출된 상태로 구비되는 것도 가능하다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 가스 저장부(511)에서 서셉터 유닛(102)으 로 공급되는 가스를 '공급 가스'라 하고 서셉터 유닛(102)에서 히팅 모듈(151)로 유입되는 가스를 '순환 가스'라 한다.
히팅 모듈(151)은 서셉터 유닛(102)에 공급 가스를 공급하기 위한 메인 유로(521)와 서셉터 유닛(102)에서 순환 가스가 유입되는 순환 유로(523)를 포함하고, 공급 가스를 소정 온도로 가열하기 위한 히터(512, 514)와 가열된 가스를 수용하는 버퍼(513, 515)를 포함하여 구성될 수 있다.
상세하게는, 도 2에 도시한 바와 같이, 히팅 모듈(151)은 가스가 저장 및 공급되는 가스 저장부(511), 가스 저장부(511)에서 공급되는 공급 가스를 소정의 제1 온도로 가열하는 프리 히터(pre heater)(512), 제1 온도로 가열된 가스가 수용되는 제1 버퍼(513), 제2 온도로 가열하는 메인 히터(main heater)(514) 및 제2 온도로 가열된 가스가 수용되는 제2 버퍼(515)로 구성될 수 있다. 그리고 제2 버퍼(515)에 수용된 가스는 가스 주입부(152)로 연결되어 서셉터 유닛(102) 내부의 히팅 버퍼(153)로 주입된다. 또한, 서셉터 유닛(102)에서 토출되는 순환 가스는 메인 히터(514) 이전에서 히팅 모듈(151)에 유입되도록 연결되어서, 공급 가스와 순환 가스가 혼합된 혼합 가스가 메인 히터(514)를 통해 소정 온도로 가열되어 서셉터 유닛(102)에 주입된다.
그리고 히팅 모듈(151)은 가스의 유동에 따라 가스 저장부(511)에서 공급 가스를 공급하는 메인 유로(main flow path)(521), 서셉터 유닛(102)에서 토출되는 순환 가스가 히팅 모듈(151)로 유입되는 순환 유로(circulation flow path)(523) 및 공급 가스와 순환 가스가 혼합된 혼합 가스를 가열하여 서셉터 유닛(102)에 주 입하는 공급 유로(inflow path)(525)를 포함하여 구성된다. 또한, 가스 저장부(511)에서 제2 버퍼(515)로 공급 가스를 유동시키는 바이패스 유로(bypass flow path)(522)가 구비될 수 있다. 또한, 순환 유로(522) 일측에는 사용 후 남은 가스를 외부로 배출시키기 위한 배출 유로(ventilation flow path)(524)가 구비될 수 있다.
여기서, 메인 유로(521)는 가스 저장부(511)에서 서셉터 유닛(102)으로 공급 가스를 공급하기 위한 유로로, 가스 저장부(511), 프리 히터(512), 제1 버퍼(513), 메인 히터(514) 및 제2 버퍼(515)를 순차적으로 연결하도록 형성된 유로이고, 공급 유로(525)는 제2 버퍼(515)에 수용된 가스를 가스 주입부(152)로 주입하도록 형성된 유로를 말한다. 그리고 바이패스 유로(522)는 가스 저장부(511)에서 제2 버퍼(515)로 공급 가스를 주입하도록 연결된 유로이다. 또한, 순환 유로(523)는 가스 토출부(154)에서 토출되는 순환 가스를 히팅 모듈(151)에 유입시키도록 연결되되, 소정의 온도로 가열된 공급 가스와 순환 가스를 혼합할 수 있도록 형성된다. 즉, 순환 유로(523)는 제1 버퍼(513)와 메인 히터(514) 사이에 연결되어서 공급 가스와 순환 가스가 혼합된 가스가 메인 히터(514)로 유입될 수 있다. 또한, 배출 유로(524)는 순환 유로 일측에 연결되어 사용 후 남은 가스를 외부로 배출시키기 위한 유로이다. 그리고 각 유로(521, 522, 523, 524, 525)에는 각 유로(521, 522, 523, 524, 525)를 개폐하기 위한 밸브 등이 구비될 수 있다.
도 2에서 미설명 도면부호 516은 히팅 모듈(151)에서 가스를 외부로 배출시키기 위한 배출부(ventilation)(516)이다.
그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 각 구성요소 및 각 유로의 구성과 연결은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
여기서, 가스 컨트롤러(155)는 순환 유로 상에 구비되며 히팅 모듈(151)로 유입되는 순환 가스의 유량 및 온도에 따라 프리 히터(512)를 동작하도록 하여 공급 가스의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 가스 컨트롤러(155)는 순환 가스의 유량 및 온도에 따라 프리 히터(512)를 제어하므로, 순환 유로 상에는 순환 가스의 유량을 측정하기 위한 유량계(flow meter)와 압력계(pressure meter), 또는 온도 센서와 같은 구성요소들이 구비될 수 있다.
상세하게는, 가스 히팅 유닛(105)은 가스를 기판(10)을 증착공정에 필요한 온도로 가열하여 공급하는데, 서셉터 유닛(102)에서 히팅 모듈(151)로 유입되는 순환 가스는 히팅 버퍼(153) 내부에서의 온도보다 낮지만 일정 온도 이상의 고온을 유지한다. 히팅 모듈(151)은 이와 같이 소정 온도의 순환 가스를 순환시킴으로써 공급 가스의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있으며 열을 재활용할 수 있다. 한편, 가스 저장부(511)에서 바로 공급되는 공급 가스는 순환 가스 및 히팅 버퍼(153) 내부의 가스에 비해 비교적 저온의 가스인데, 히팅 모듈(151)은 프리 히터(512)에서 공급 가스를 소정 온도로 미리 가열함으로써 공급 가스와 순환 가스의 온도 차로 인한 급격한 온도 변화를 방지할 수 있으며, 메인 히터(514)에서 혼합 가스를 가열하는데 걸리는 시간 및 비용을 단축시킬 수 있다. 그리고 가스 컨트롤러(155)가 순환 가스의 유량과 온도를 통해 프리 히터(512)를 동작시킴으로써 적절한 온도로 공급 가스를 가열하여 혼합함으로써 메인 히터(514)에서 가열 시간과 비용을 절감 하고 효과적으로 혼합 가스의 온도를 유지함으로써 서셉터 유닛(102)에 일정한 온도의 가스를 주입할 수 있다.
또한, 히팅 모듈(151)은 비교적 저온의 공급 가스를 바이패스 시킴으로써 혼합 가스의 온도를 냉각 및 적절한 온도로 조절할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 가스 히팅 유닛(105)은 서셉터 유닛(102) 내부에 가스 유동을 위한 히팅 버퍼(153)가 형성되고 가스를 가열하고 주입 및 순환시킴으로써 기판(10)을 가열할 수 있으므로 가스 히팅 유닛(105)의 구조를 단순화시킬 수 있다. 또한, 가스의 가열과 주입 및 순환시키기 위한 히팅 모듈(151)은 프로세스 챔버(101) 외부에 구비되므로 프로세스 챔버(101) 내부 구조를 단순화시킬 수 있으며, 가스의 실링을 위한 구조를 단순화시키고 효과적으로 실링 구조를 구현할 수 있다. 또한, 히팅 버퍼(153)가 서셉터 유닛(102) 내부에 구비되므로 기판(10)과 히팅 버퍼(153) 사이의 거리를 항상 일정하게 유지할 수 있으며 기판(10)의 온도를 일정하게 가열 및 유지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 히팅 유닛을 설명하기 위한 원자층 증착장치의 단면도;
도 2는 도 1의 가스 히팅 유닛의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판 100: 원자층 증착장치
101: 프로세스 챔버 102: 서셉터 유닛
103: 샤워헤드 유닛 104: 소스가스 공급부
105: 가스 히팅 유닛 106: 챔버 배기부
121: 서셉터 유닛 플레이트 123: 기판 승강핀(pin)
124: 핀 구동부 125: 서셉터 유닛 구동축
126: 서셉터 유닛 구동부 150: 히팅 플레이트
151: 히팅 모듈 152: 가스 주입부
153: 히팅 버퍼 154: 가스 토출부
155: 가스 컨트롤러(controller) 161: 메인 배플
162: 배기홀 163: 챔버 배기구
511: 가스 저장부 512: 프리 히터(pre heater)
513: 제1 버퍼 514: 메인 히터(main heater)
515: 제2 버퍼 516: 배출부(ventilation)
521: 메인 유로(main flow path)
522: 바이패스 유로(bypass flow path)
523: 순환 유로(circulation flow path)
524: 배출 유로(ventilation flow path)
525: 공급 유로(inflow path)

Claims (11)

  1. 원자층 증착장치에 있어서,
    기판이 안착되는 서셉터 유닛 하부에 구비되며, 가열된 가스를 주입 및 순환시킴으로써 상기 서셉터 유닛 및 상기 기판을 가열하는 가스 히팅 유닛을 포함하고,
    상기 가스 히팅 유닛은,
    상기 서셉터 유닛 내부에 구비되며 가열된 가스를 유동시키는 히팅 버퍼;
    상기 가스를 가열하여 상기 히팅 버퍼에 주입하기 위한 메인 유로와 상기 서셉터 유닛에서 토출되는 가스를 순환시키는 순환 유로를 포함하는 히팅 모듈; 및
    상기 순환 유로 상에 구비되어 상기 히팅 버퍼로 주입되는 가스의 유량 및 온도를 조절하는 가스 컨트롤러;
    를 포함하고,
    상기 가스 히팅 유닛은 상기 메인 유로의 공급 가스와 상기 순환 유로의 순환 가스를 혼합하고 기 설정된 온도로 가열하여 상기 서셉터 유닛에 공급하는 원자층 증착장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 히팅 모듈은,
    가스가 저장 및 공급되는 가스 저장부;
    상기 가스 저장부에서 공급되는 공급 가스를 제1 온도로 가열하는 프리 히터;
    상기 제1 온도로 가열된 가스가 수용되는 제1 버퍼;
    상기 제1 버퍼에 수용된 가스와 상기 순환 가스가 혼합된 가스를 제2 온도로 가열하는 메인 히터; 및
    상기 제2 온도로 가열된 가스가 수용되는 제2 버퍼;
    를 포함하는 원자층 증착장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 순환 가스는 상기 메인 히터 전에서 상기 히팅 모듈로 유입되도록 연결된 원자층 증착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가스 컨트롤러는 상기 순환 가스를 상기 히팅 모듈에 유입시키는 유로 상에 구비되는 원자층 증착장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가스 컨트롤러는 상기 순환 가스의 유량 및 온도에 따라 상기 프리 히 터의 동작을 제어하는 원자층 증착장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 순환 가스를 상기 히팅 모듈에 유입시키는 유로 상에는 상기 순환 가스의 유량을 측정하기 위한 유량계 또는 압력계가 구비된 원자층 증착장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 가스 저장부에서 공급되는 공급 가스를 상기 제2 버퍼에 유입시키는 바이패스 유로가 구비된 원자층 증착장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 순환 유로는 상기 순환 가스를 선택적으로 배출시키기 위한 배출 유로와 연결된 원자층 증착장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 히팅 버퍼와 상기 서셉터 유닛 표면 사이에는 상기 히팅 버퍼 내의 열을 상기 기판에 전달하기 위한 히팅 플레이트가 구비된 원자층 증착장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 히팅 플레이트는 상기 기판 전체 면적에 대해 열을 전달할 수 있도록 상기 기판과 같거나 큰 크기를 갖는 플레이트 형태를 갖고,
    상기 히팅 플레이트는 상기 기판과 간접 접촉되도록 상기 서셉터 유닛 내부에 매립 구비되거나 상기 기판에 직접 접촉되도록 상기 서셉터 유닛의 상면을 형성하는 원자층 증착장치.
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