KR101081694B1 - 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치 - Google Patents

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Abstract

2원소 이상의 조성을 갖는 다성분 박막을 증착할 수 있는 원자층 증착장치가 개시된다. 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치는, 다수의 기판 상부에 구비되어 서로 다른 전구체를 포함하는 서로 다른 2종류 이상의 소스가스를 각각 분사하는 다수의 분사부가 구비된 가스분사 유닛 및 상기 가스분사 유닛에서 상기 각 분사부의 경계에 구비되어 상기 분사부를 분리시키고, 상기 기판에 퍼지가스를 제공하는 퍼지부와 상기 기판에서 배기가스를 흡입하여 배출시키는 배기부가 구비되며 상기 퍼지부와 상기 배기부는 인접하여 구비된 분리모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
Figure R1020090108006
원자층 증착장치(atomic layer deposition apparatus), ALD, top vacuum, 다성분 박막

Description

다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치{ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS FOR MULTI COMPONENT LAYER DEPOSITION}
본 발명은 2원소 이상의 조성을 갖는 다성분 박막을 증착할 수 있는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.
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 소스가스가 분사되는 영역이 형성되고, 가스분사 유닛 또는 서셉터의 고속 회전에 의해 기판이 순차적으로 각 영역을 통과함에 따라 기판 표면에서 소스가스 사이의 화학반응이 발생하여 반응 생성물이 증착된다.
한편, 기존의 원자층 증착장치는 단일 성분 산화물이나 질화물을 증착하는데는 효과적인데 반해, 2원소 또는 그 이상의 조성을 갖는 다성분 박막을 증착하기가 어렵다. 즉, 다성분 박막을 증착하기 위해서는 적어도 3종 이상의 소스가스가 필요하다. 그런데 기존의 원자층 증착장치에서 3종 이상의 소스가스를 증착시키기 위해서 증착 사이클의 수를 증가시키거나 소스가스의 공급 펄스 길이를 증가시키는 방법으로는 다성분 박막을 증착하는 데 실질적으로 효과가 없다.
그리고 기존 방식과 유사하게 가스분사 유닛에 각 소스가스가 분사되는 영역을 구비하여 1 사이클 동안 소스가스들이 펄스 형태로 공급하여 증착할 수 있다. 그런데, 이러한 원자층 증착장치의 경우에는 소스가스의 수가 증가하면 가스분사 유닛에 형성되어야 하는 분사영역의 수가 증가하므로 증착장치의 크기가 커지게 된다. 이에 반해 분사영역의 크기를 줄이면 증착장치의 크기 증가는 억제할 수 있지만 분사영역의 면적을 충분히 확보하기가 어려우며, 퍼지가스에 의한 분사영역 분리 효과가 제대로 작용하기 어렵다. 이로 인해 증착 효율이 낮고 막질이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 2원소 이상 다성분 박막을 증착할 수 있으며 증착장치의 크기 증가를 억제하고 더불어 소스가스의 분리 효과를 향상시켜 막질 저하를 방지할 수 있는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 2원소 이상 다성분 박막을 증착하기 위한 세미 배치(semi batch) 타입 원자층 증착장치는, 다수의 기판 상부에 구비되어 서로 다른 전구체를 포함하는 서로 다른 2종류 이상의 소스가스를 각각 분사하는 다수의 분사부가 구비된 가스분사 유닛 및 상기 가스분사 유닛에서 상기 각 분사부의 경계에 구비되어 상기 분사부를 분리시키고, 상기 기판에 퍼지가스를 제공하는 퍼지부와 상기 기판에서 배기가스를 흡입하여 배출시키는 배기부가 구비되며 상기 퍼지부와 상기 배기부는 인접하여 구비된 분리모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
실시예에서, 상기 분리모듈은 상기 분사부의 경계를 따라 상기 가스분사 유닛의 직경 방향을 따르는 직선 형태로 형성되고 상기 가스분사 유닛에서 상기 기판을 향해 하부로 돌출 구비된 하우징을 구비할 수 있다. 그리고 상기 퍼지부는 상기 기판에 상기 퍼지가스를 분사하도록 상기 하우징을 관통하여 형성된 다수의 퍼지홀을 포함하고, 상기 배기부는 상기 기판에서 상기 배기가스를 흡입하도록 상기 하우징을 관통하여 형성된 다수의 배기홀을 포함하고, 상기 퍼지홀과 상기 배기홀은 서로 인접하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 하우징의 길이 방향을 따라 상기 다수의 배기홀과 상기 다수의 퍼지홀이 형성되고, 상기 퍼지홀은 상기 기판에 대해 수직 방향으로 상기 퍼지가스를 분사할 수 있도록 형성되고, 상기 배기홀은 상기 기판에 대해 경사지게 상기 배기가스를 흡입할 수 있도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 퍼지홀의 양측에 상기 배기홀이 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 하우징은 일 면이 상기 가스분사 유닛에 대해 평행하게 형성된 돌출면과 상기 돌출면의 양쪽 측부가 상기 가스분사 유닛에 대해 경사지게 형성된 경사면을 갖는 사다리꼴 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 하우징의 상기 돌출면에 상기 퍼지홀이 형성되고 상기 경사면에 상기 배기홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 퍼지부는 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 퍼지홀과 연통되어 상기 퍼지가스를 제공하기 위한 퍼지 버퍼를 포함하고, 상기 배기부는 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 배기홀과 연통되어 상기 기판에서 흡입된 배기가스의 배출을 위한 배기 버퍼를 포함하며, 상기 하우징 내부에는 상기 배기 버퍼와 상기 퍼지 버퍼를 분할하는 분리부재가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 분리부재는 상기 하우징 내부 공간을 2개 이상의 서로 독립된 공간으로 분할하고, 상기 각 분할된 2개의 내부 공간 중 적어도 하나는 상기 퍼지홀과 연통되고, 나머지는 상기 배기홀과 연통되도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 분리 부재는 상기 하우징 내부를 상하 2개의 독립된 공간으로 분할하도록 형성되며, 상기 분리 부재에 의해 구획된 2개의 공간 중 상부의 공간과 상기 기판을 연통시키기 위한 다수의 연통홀이 하부의 공간을 관통하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 하우징은 상기 가스분사 유닛과 삽입 결합 가능하게 구비될 수 있다.
또한, 상기 분리모듈은 상기 가스분사 유닛을 4등분하도록 'X'자 형태를 갖고, 상기 가스분사 유닛은 상기 분리모듈에 의해 4개의 부채꼴 형태의 분사부로 구분될 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 퍼지부와 배기부를 소스가스가 분사되는 분사부의 경계에 배치함으로써 분사부 면적을 충분히 확보할 수 있으며, 2원소 이상 다성분 박막을 증착하기 위해서 4분기 가스분사 유닛 구조에서 3종류 이상의 소스가스를 분사할 수 있다.
또한, 분사부의 면적을 증가시킴으로써 소스가스의 분사량과 기판과 소스가스의 접촉 시간을 증가시키고, 증착률 및 증착속도와 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치의 구성에 있어서, 가스분사 유닛의 구조를 단순화시키고 크기 증가를 억제할 수 있다.
또한, 퍼지부와 배기부를 인접하게 배치하여 분사부의 분리 효과를 향상시킬 수 있다. 더불어, 분리모듈이 가스분사 유닛보다 돌출되게 구비되므로, 분리모듈과 기판 및 서셉터 사이의 간격을 줄여서 밀착시킴으로써 퍼지 불량을 줄일 수 있다.
그리고 배기홀을 퍼지홀의 양측에 형성하되 기판을 향해 경사지게 형성함으 로써 기판 상부에서 배기가스를 효과적으로 흡입함으로써 배기 불량을 줄일 수 있으며, 기판에 대해 양측에 배기홀이 위치하므로 기판에 대해 배기량을 균일하고 안정적으로 확보할 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 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치(100)에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에서 가스분사 유닛(103)의 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ 선에 따른 원자층 증착장치의 단면도이고, 도 3은 도 2에서 분리모듈(104)의 요부 단면도이다.
도면을 참조하면, 원자층 증착장치(atomic layer deposition apparatus, ALD)(100)는 프로세스 챔버(101), 서셉터(102) 및 가스분사 유닛(103)을 포함하여 구성된다.
참고적으로, 본 실시예들에서 예로 들어 설명하는 원자층 증착장치(atomic layer deposition apparatus, ALD)는 스루풋(throughput) 및 품질을 향상시키기 위해서 다수의 기판(10)에 대해 동시에 증착이 수행되며 기판(10)의 증착된 표면이 가스분사 유닛(103)에 대해 평행하게 지지되어, 프로세스 챔버(101) 내부에서 공전하면서 가스분사 유닛(103)에서 분사되는 서로 다른 종류의 소스가스를 통과함에 따라 소정의 박막이 증착되는 형태의 세미 배치 타입(semi-batch type)이 사용될 수 있다. 여기서, 원자층 증착장치의 상세한 기술구성은 본 발명의 요지가 아니므로, 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.
또한, 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.
서셉터(102)는 증착 공정이 수행되는 프로세스 챔버(101) 내부에 구비되어 증착공정 동안 기판(10)이 수평 방향으로 안착되어 소정 속도로 공전하도록 회전 가능하게 형성된다. 예를 들어, 서셉터(102)는 6장의 기판(10)이 서셉터(102)의 원주 방향을 따라 수평으로 안착되도록 형성될 수 있다.
가스분사 유닛(103)은 2원소 이상의 조성을 갖는 다성분 박막을 증착할 수 있도록 서로 다른 2종 이상의 소스가스를 분사하도록 형성되며, 특히, 공전하는 기판(10)에 대해 동일한 시간 동안 소스가스를 제공할 수 있도록 가스분사 유닛(103)에서 소스가스가 분사되는 영역이 동일하게 분할 형성되고, 각 분사부(131, 132, 133, 134)의 경계를 따라 구비되며 퍼지부(410)와 배기부(420)를 포함하는 분리모듈(104)이 구비될 수 있다.
또한, 가스분사 유닛(103)은 서로 다른 종류의 소스가스가 각각 분사되는 다수의 분사부(131, 132, 133, 134)가 형성되며, 분사부(131, 132, 133, 134)는 동일한 면적 및 형태로 형성될 수 있도록 가스분사 유닛(103)의 중심을 기준으로 동일한 각도로 분할된 부채꼴 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 가스분사 유닛(103)은 4개의 분사부(131, 132, 133, 134)가 형성될 수 있다. 그리고 분리모듈(104)은 가스분사 유닛(103)을 4개의 분사부(131, 132, 133, 134)로 균등 분할할 수 있도록 가스분사 유닛(103)의 중심을 지나는 'X'자 형태를 가질 수 있다.
그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 도면에서 예시한 가스분사 유닛(103)은 본 발명을 설명하기 위한 예시적인 형태일 뿐이며, 서로 다른 종류의 소스가스를 영역 별로 분사할 수 있는 실질적으로 다양한 형태를 가질 수 있다.
참고적으로, 본 실시예에서 '소스가스'라 함은 소정의 박막을 증착하기 위한 소스 물질을 포함하는 가스들로써, 박막을 조성하는 구성 원소를 포함하는 전구체(precursor)와 전구체를 기판에 유동시키기 위한 캐리어 가스(carrier gas)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에서는 2원소 이상의 성분을 포함하는 다성분 박막을 증착하기 위해서 적어도 2종 이상의 전구체 및 적어도 2종 이상의 소스가스가 사용된다. 여기서, 소스가스는 각각 서로 다른 종류의 전구체를 포함하는 소스가스가 사용되거나, 증착하고자 하는 박막을 구성하는 원소의 농도에 따라 특정 전구체가 1회의 증착 사이클 동안 2회 이상 제공될 수 있도록 특정 전구체를 포함하는 소스가스가 2종류 이상 사용될 수 있다. 다만, 특정 전구체가 포함된 2 종류 이상의 소스가스는 동일한 소스가스가 사용되거나 동일한 원소의 전구체를 포함하되 서로 다른 소스가스가 사용될 수 있다.
가스분사 유닛(103)은 각 분사부(131, 132, 133, 134)에 각각 소스가스를 제공하기 위한 소스가스 공급부(105)가 연결되며, 소스가스 공급부(105)는 제1 내지 제4 전구체 공급부(151, 152, 153, 154)를 포함할 수 있다. 그리고 분리모듈(104)에는 퍼지부(410)에 퍼지가스(P)를 공급하기 위한 퍼지가스 공급부(106)가 연결되고, 배기부(420)에 배기가스를 흡입하여 배출시키기 위한 배기 펌프(107)가 연결된다.
분사부(131, 132, 133, 134)는 각각 한 종류의 소스가스(S2, S3, S4)를 분사할 수 있도록 다수의 소스홀(301)이 형성되고, 가스분사 유닛(103) 내부에는 소스가스(S2, S3, S4)의 유동을 위한 소스 버퍼(302)가 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 도면에 도시된 분사부(131, 132, 133, 134)의 형태는 본 발명을 설명하기 위한 예시적인 형태일 뿐이며, 분사부(131, 132, 133, 134)는 소스가스를 기판(10)에 분사할 수 있는 실질적으로 다양한 형태를 가질 수 있다.
또한, 가스분사 유닛(103)은 분사부(131, 132, 133, 134)와 분리모듈(104)이 각각 내부에 버퍼가 구비되고 다수의 홀이 형성되어 가스를 분사할 수 있는 독립된 모듈 형태로 형성되어 조립되는 형태를 가질 수 있다. 또는, 가스분사 유닛(103)은 전체 프레임에 내부 공간을 각 소스가스와 퍼지가스를 공급하기 위한 버퍼 공간으로 구획할 수 있고 각 가스를 분사하기 위한 샤워헤드 형태의 분사판이 조립되는 형태로 형성되는 것도 가능하다.
분리모듈(104)은 분사부(131, 132, 133, 134)의 경계를 따라 구비되되 가스분사 유닛(103)을 동일한 크기 및 형태의 분사부(131, 132, 133, 134)로 균등 분할할 수 있도록 가스분사 유닛(103)의 직경 방향을 따라 구비된다. 그리고 분리모듈(104)은 가스분사 유닛(103)에서 기판(10)을 향해 하부로 돌출된 형태를 갖는 하우징(140)과 기판(10)에 퍼지가스(P)를 제공하기 위한 퍼지부(410) 및 기판(10)에서 배기가스(V)를 흡입하여 배출시키기 위한 배기부(420)로 이루어진다. 그리고 분리모듈(104)은 퍼지부(410)와 배기부(420)가 서로 인접하게 구비된다.
여기서, 퍼지부(410)는 하우징(140) 내부에 형성되어 퍼지가스(P)의 유동을 위한 퍼지 버퍼(412)와 하우징(140)을 관통하여 퍼지 버퍼(412)와 연통되도록 형성된 다수의 퍼지홀(411)로 구성될 수 있다. 그리고 배기부(420)는 하우징(140)을 관통하여 형성된 다수의 배기홀(421)과 배기홀(421)에서 흡입된 배기가스를 배출시키기 위한 통로가 되는 배기 버퍼(422)로 구성될 수 있다.
하우징(140)은 가스분사 유닛(103)에서 소정 높이로 돌출되게 형성되되, 내부에 퍼지 버퍼(412)와 배기 버퍼(422)가 형성되고, 퍼지홀(411)과 배기홀(421)이 형성되며, 하우징(140)의 길이 방향을 따라 다수의 퍼지홀(411)과 다수의 배기홀(421)이 서로 인접하게 형성되며 조밀하게 형성된다. 여기서, 하우징(140)은 분리모듈(104)을 따라 형성되고, '하우징(140)의 길이 방향'이라 함은 도 1에서 화살표로 표시한 L1 및 L2 방향을 말한다.
여기서, 퍼지부(410)는 기판(10)과 기판(10) 사이에서 분사부(131, 132, 133, 134)의 분리 효과를 향상시키고 기판(10)에 대해 퍼지가스(P)가 균일하게 제공될 수 있도록 퍼지홀(411)이 형성된다. 이때, 퍼지가스(P)는 기판(10)에 수직하게 분사된다. 또한, 배기부(420)는 기판(10)에 대해 안정적으로 배기가스(V)를 흡입할 수 있도록 기판(10)에 대해 소정 각도 경사지게 배기가스(V)를 흡입하게 배기홀(421)이 형성되며, 기판(10)의 양측에서 배기가스(V)를 흡입할 수 있도록 배기홀(421)이 형성된다. 그리고 하우징(140)은 퍼지홀(411)과 배기홀(421)이 상술한 바와 같이 퍼지가스(P)를 기판(10)에 수직하게 분사할 수 있고 배기가스(V)는 기판(10)에 경사지게 흡입할 수 있도록 소정의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 하우징(140)은 기판(10)에 평행한 돌출면(141)과 돌출면(141)의 양쪽 측면이 가스분사 유닛(103)에 대해 소정 각도 경사지게 형성된 경사면(142)을 갖는 소정의 사다리꼴 형태를 가질 수 있다. 그리고 퍼지홀(411)은 돌출면(141)에 형성되고, 배기홀(421)은 경사면(142)에 각각 형성될 수 있다.
그러나 본 발명이 도면에 한정되는 것은 아니며, 퍼지홀(411)과 배기홀(421)의 형태나, 수, 간격, 위치 등은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 분리모듈(104)은 퍼지부(410)와 배기부(420)가 하나의 하우징(140) 내부에 구비될 수 있도록 하우징(140) 내부가 2중 내지 3중 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 하우징(140)은 분리부재(145)에 의해 하우징(140) 내부 공간이 퍼지 버퍼(412)와 배기 버퍼(422)로 구획될 수 있 다. 또한, 분리부재(145)는 하우징(140) 내부를 상부와 하부로 분할하고, 분리부재(145)에 의해 분할된 상부 공간은 중앙의 퍼지홀(411)과 연통되어 퍼지 버퍼(412)가 되고, 분리부재(145)에 의해 분할된 하부 공간은 배기홀(421)과 연통되고 상부에서 배기 펌프(107)와 연결되는 배기 버퍼(422)가 될 수 있다. 또는 도면과는 반대로 상부 공간이 배기홀(421)과 연통되어 배기 버퍼(422)가 되고 하부 공간이 퍼지홀(411)과 연통되어 퍼지 버퍼(412)가 되는 것도 가능하다.
또는, 도면에서는 분리부재(145)가 하우징(140) 내부를 상하 2개의 공간으로 분리하였으나 이와는 달리 분리부재(145)가 수직 방향으로 구비되어 하우징(140) 내부를 수평 공간으로 분리하는 것도 가능하다. 예를 들어, 하우징(140) 내부에는 수직 방향으로 배치되고 서로 평행한 2개의 분리부재(145)가 구비되어 퍼지홀(411)과 배기홀(421)에 연통되는 3개의 수평 공간으로 하우징(140) 내부 공간을 분리할 수 있다. 그리고 이 경우 분리된 3개의 공간은 각각 퍼지홀(411) 및 배기홀(421)과 연통되어 하나의 퍼지 버퍼(412)와 퍼지 버퍼(412) 양측의 2개의 배기 버퍼(422)가 될 수 있다. 또한, 본 발명은 상술한 실시예들 외에도 실질적으로 다양한 형태를 가질 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 국한되 어 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 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치를 설명하기 위한 가스분사 유닛의 평면도;
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ 선에 따른 원자층 증착장치의 요부 단면도;
도 3은 도 2에서 분리모듈의 요부 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판 100: 원자층 증착장치
101: 프로세스 챔버 102: 서셉터
103: 가스분사 유닛 104: 분리모듈
105, 151, 152, 153, 154: 소스가스 공급부
106: 퍼지가스 공급부 107: 배기 펌프
131, 132, 133, 134: 분사부
140: 하우징 141: 돌출면
142: 경사면 145: 분리부재
301: 소스홀 302: 소스 버퍼
410: 퍼지부 411: 퍼지홀
412: 퍼지 버퍼 420: 배기부
421: 배기홀 422: 배기 버퍼

Claims (11)

  1. 2원소 이상 다성분 박막을 증착하기 위한 세미 배치(semi batch) 타입 원자층 증착장치에 있어서,
    다수의 기판 상부에 구비되어 서로 다른 전구체를 포함하는 서로 다른 2종류 이상의 소스가스를 각각 분사하는 다수의 분사부가 구비된 가스분사 유닛; 및
    상기 가스분사 유닛에서 상기 각 분사부의 경계에 구비되어 상기 분사부를 분리시키고, 상기 기판에 퍼지가스를 제공하는 퍼지부와 상기 기판에서 배기가스를 흡입하여 배출시키는 배기부가 구비되며 상기 퍼지부와 상기 배기부는 인접하여 구비된 분리모듈;
    을 포함하는 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분리모듈은 상기 분사부의 경계를 따라 상기 가스분사 유닛의 직경 방향을 따르는 직선 형태로 형성되고 상기 가스분사 유닛에서 상기 기판을 향해 하부로 돌출 구비된 하우징을 구비하는 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 퍼지부는 상기 기판에 상기 퍼지가스를 분사하도록 상기 하우징을 관통하여 형성된 다수의 퍼지홀을 포함하고, 상기 배기부는 상기 기판에서 상기 배기가 스를 흡입하도록 상기 하우징을 관통하여 형성된 다수의 배기홀을 포함하고,
    상기 퍼지홀과 상기 배기홀은 서로 인접하여 형성된 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하우징의 길이 방향을 따라 상기 다수의 배기홀과 상기 다수의 퍼지홀이 형성되고,
    상기 퍼지홀은 상기 기판에 대해 수직 방향으로 상기 퍼지가스를 분사할 수 있도록 형성되고,
    상기 배기홀은 상기 기판에 대해 경사지게 상기 배기가스를 흡입할 수 있도록 형성된 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하우징은 일 면이 상기 가스분사 유닛에 대해 평행하게 형성된 돌출면과 상기 돌출면의 양쪽 측면이 상기 가스분사 유닛에 대해 경사지게 형성된 경사면으로 형성된 사다리꼴 단면을 갖는 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치..
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 돌출면에 상기 퍼지홀이 형성되고 상기 경사면에 상기 배기홀이 형성된 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 퍼지부는 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 퍼지홀과 연통되어 상기 퍼지가스를 제공하기 위한 퍼지 버퍼를 포함하고, 상기 배기부는 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 배기홀과 연통되어 상기 기판에서 흡입된 배기가스의 배출을 위한 배기 버퍼를 포함하며,
    상기 하우징 내부에는 상기 배기 버퍼와 상기 퍼지 버퍼를 분할하는 분리부재가 구비된 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분리부재는 상기 하우징 내부 공간을 2개 이상의 서로 독립된 공간으로 분할하고, 상기 각 분할된 중 적어도 하나는 상기 퍼지홀과 연통되고, 나머지는 상기 배기홀과 연통되도록 형성된 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 분리 부재는 상기 하우징 내부를 상하 2개의 독립된 공간으로 분할하도록 형성되며, 상기 분리 부재에 의해 구획된 2개의 공간 중 상부의 공간과 상기 기판을 연통시키기 위한 다수의 연통홀이 하부의 공간을 관통하도록 형성된 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 가스분사 유닛과 삽입 결합 가능하게 구비된 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 분리모듈은 상기 가스분사 유닛을 4등분하도록 'X'자 형태를 갖고,
    상기 가스분사 유닛은 상기 분리모듈에 의해 4개의 부채꼴 형태의 분사부로 구분되는 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치.
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