KR101099223B1 - 기상 증착을 위한 반응 모듈 및 기상 증착 반응기 - Google Patents

기상 증착을 위한 반응 모듈 및 기상 증착 반응기 Download PDF

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Abstract

기상 증착을 위한 반응 모듈은, 기판에 물질을 주입하기 위한 하나 이상의 제1 홀; 상기 하나 이상의 제1 홀에 비해 상기 반응 모듈의 가장자리에 인접하여 위치하는 돌출부; 및 상기 돌출부에 위치하며, 기판에 비활성 기체를 주입하기 위한 하나 이상의 제2 홀을 포함할 수 있다. 기상 증착 반응기는, 기판을 탑재하기 위한 지지대 및 기판에 물질을 주입하기 위한 반응 모듈을 포함할 수 있다. 상기 지지대는, 상기 하나 이상의 제1 홀에 인접하며 기판이 탑재되는 제1 영역; 및 상기 제1 영역에 대해 적어도 부분적으로 단차를 갖는 제2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 반응기.
기체 커튼, 원자층, 증착, 반응기, ALD

Description

기상 증착을 위한 반응 모듈 및 기상 증착 반응기{REACTION MODULE FOR VAPOR DEPOSITION AND VAPOR DEPOSITION REACTOR}
실시예들은 기상 증착을 위한 반응 모듈 및 기상 증착 반응기에 관한 것이다.
반도체용 재료로는 Si, SiGe 등의 실리콘계 반도체, ZnO 등의 금속산화물 반도체, GaAs, GaP, GaN, AlGaAs, InP 등의 III-V계 화합물 반도체, 또는 CdSe, CdTe, ZnS, CdHgTe 등의 II-VI계 화합물 반도체 등이 있다. 이들을 기판 재료로 사용하고 기판 위에 금속막, 절연막 등을 형성하여 사진, 식각, 세정, 박막 증착 등의 공정을 거쳐 반도체 소자를 제작하게 된다.
고집적화에 널리 이용되고 있는 금속산화막 전계효과 트랜지스터(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)는 반도체 기판 위에 절연막을 형성하여 트랜지스터의 게이트 절연막으로 사용하며, 기판 위에 금속막을 형성하여 소자의 구동에 필요한 전압이나 전류를 흐르게 한다. 이때 기판과 금속막 또는 절연막 간의 반응은 매우 중요하며, 때로는 이들의 미미한 반응마저 반도체의 소자 특성을 좌우하게 되므로 정확한 계면 제어가 필요하다.
이를 위한 증착 공법도 노(furnace) 장치에서 얻어지는 저압 화학 기상 증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD) 등의 CVD로부터 점차 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD)으로 바뀌어가고 있는 추세이다. ALD는 원료전구체(source precursor) 주입, 물리흡착층 제거, 반응전구체(reactant precursor) 주입 및 물리흡착층 제거의 4단계로 이루어진다. 이때 각각의 단계를 구현할 수 있도록 고가의 원자층 증착법 전용 밸브를 사용하여 원료전구체, 퍼지 기체(purge gas), 반응전구체, 퍼지 기체 등을 순차적으로 기판에 공급한다.
ALD에서 반응기를 사용하여 원료전구체 또는 반응전구체를 기판에 공급하는 과정에 있어서, 반응기 내로 다른 물질이 유입되는 경우 이는 기판에 입자들이 남아있게 되는 원인이 된다. 따라서, ALD에 의하여 생성된 박막의 품질이 저해되는 결과를 낳게 된다.
실시예들은 기상 증착을 위한 반응 모듈의 내부와 외부 사이에 물질이 이동하는 것을 방지할 수 있도록 구성된 반응 모듈 및 기상 증착 반응기를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 기상 증착을 위한 반응 모듈은, 기판에 물질을 주입하기 위한 하나 이상의 제1 홀; 상기 하나 이상의 제1 홀에 비해 상기 반응 모듈의 가장자리에 인접하여 위치하는 돌출부; 및 상기 돌출부에 위치하며, 기판에 비활성 기체를 주입하기 위한 하나 이상의 제2 홀을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 기상 증착 반응기는, 기판을 탑재하기 위한 지지대 및 기판에 물질을 주입하기 위한 반응 모듈을 포함할 수 있다. 상기 반응 모듈은, 기판에 물질을 주입하기 위한 하나 이상의 제1 홀; 및 상기 하나 이상의 제1 홀에 비해 상기 반응 모듈의 가장자리에 인접하여 위치하는 돌출부를 포함할 수 있다. 상기 지지대는, 상기 하나 이상의 제1 홀에 인접하며 기판이 탑재되는 제1 영역; 및 상기 제1 영역에 대해 적어도 부분적으로 단차를 갖는 제2 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 기상 증착을 위한 반응 모듈의 내부와 외부 사이에 물질이 이동하는 것을 감소시키거나 방지함으로써, 원자층 증착법 등에 있어서 목적하지 않은 물질의 입자로 인하여 증착막의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.
도 1은 일 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 기상 증착 반응기는 하나 이상의 반응 모듈(20) 및 지지대(30)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 반응 모듈(20)은 챔버(10) 내에 위치할 수 있으며, 챔버(10)에는 하나 이상의 기판(1)이 지지대(30)에 로딩(loading)될 수 있다. 챔버(10) 내는 진공 상태일 수 있다. 예컨대, 금속막과 같이 잔류 산소에 영향을 받는 박막을 형성하기 위해 챔버(1)의 기초 진공 레벨(base vacuum level)을 10-3 Torr 이하로 낮출 필요가 있는 경우에는, 챔버(10)에 터보-분자 펌프(turbo-molecular pump; TMP) 등의 진공 펌프를 설치할 수도 있다. 또는, 챔버(10) 내는 소정의 물질로 충진되어 있을 수도 있다.
기판(1)의 온도 및 챔버(10)의 분위기의 온도도 반응에 영향을 미치기 때문에 챔버(10)에는 온도를 조절하기 위한 가열 장치(미도시)가 구비될 수도 있다. 기판(1)의 가열 장치가 챔버(10)의 하부에 위치하여 기판(1)을 간접 가열하는 방식의 경우, 증착에 사용되는 공간과 가열 장치의 공간은 챔버(10) 및 지지대(30) 등에 의해 분리가 되어있다. 이때 증착에 소요되는 물질이 가열 장치로 혼입되지 않도록 Ar 등의 불활성 가스를 주입시킴으로써 가열 장치를 퍼지(purge)시킬 수도 있다. 주입되는 퍼지용 가스의 압력은 증착 공간의 압력보다 낮지 않도록, 그리고 증착 특성을 저하시키지 않도록 조절될 수 있다.
도 1에는 원통 형상의 챔버(10)를 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로서 챔버(10)는 기판(1) 및 반응 모듈(20)을 수용 가능한 임의의 형상을 가질 수도 있다. 기판(1)의 형상 또한 도 1에 도시된 디스크 형상에 제한되지 않으며 임의의 형상을 갖는 기판이 사용될 수도 있다.
하나 이상의 반응 모듈(20)은 챔버(10) 내의 고정된 위치에 배치될 수 있다. 반면 기판(1)이 탑재된 지지대(30)는 회전할 수 있다. 이때 지지대(30)의 회전 속도는 일정할 수도 있고, 위치에 따라 상이한 속도를 갖도록 컴퓨터에 의해 프로그래밍될 수도 있다. 지지대(30)가 회전하여 기판(1)이 반응 모듈(20)의 하부를 통과할 수 있다. 반면 다른 실시예에서는 반대로 기판(1)의 위치를 고정시키고 반응 모듈(20)을 회전시킴으로써 기판(1)과 반응 모듈(20)의 상대적인 이동을 발생시킬 수도 있다.
상기 기상 증착 반응기는 회전형으로서 기판(1)이 회전 운동에 의하여 반응 모듈(20)에 대해 상대적으로 이동하였으나, 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기에서 기판(1)과 반응 모듈(20)의 상대적인 이동은 직선 운동 또는 왕복 운동일 수도 있다.
기판(1)이 반응 모듈(20)의 하부를 통과하는 동안, 기판(1)과 반응 모듈(20)은 서로 이격되어 비접촉 상태를 유지할 수 있다. 반응 모듈(20)을 통과하는 기판(1)은 반응 모듈(20)에서 주입되는 물질에 노출되어, 기판(1)상에 흡착층이 형성 될 수 있다. 예컨대, 주입되는 물질은 원자층 박막의 형성을 위한 반응전구체(reactant precursor) 또는 원료전구체(source precursor)를 포함할 수 있다.
반응전구체로는, 화학원료로부터 금속, 산화물, 질화물, 탄화물 및 반도체용 재료 등을 얻기 위한 물질이 사용될 수 있다. 예컨대, 반응전구체로는 H2O, H2O2, O2, N2O, O3, O* 라디칼(radical), NH3, NH2-NH2, N2, N* 라디칼, CH4, C2H6 등 유기탄소화합물, H2, H* 라디칼, 또는 다른 적당한 물질을 포함할 수 있으며, 전술한 물질들의 2 이상의 조합을 포함할 수도 있다.
원료전구체로는, 반응전구체와 반응 및/또는 치환되어 기판(1) 상에 박막을 형성할 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 원료전구체의 종류는 형성하고자 하는 박막의 종류에 따라 다양할 수 있으며, 예컨대 반도체 박막의 경우 원료전구체는 IV족 화합물, III-V계 화합물, 또는 II-VI계 화합물 등일 수 있다. 또한 금속 박막의 경우 원료전구체는 Ni계 화합물, Co계 화합물, Al계 화합물, Ti계 화합물, Hf계 화합물, Zr계 화합물, Ta계 화합물, Mo계 화합물, W계 화합물 또는 이들 물질과 Si의 화합물일 수도 있다. 나아가 유전체 또는 도전 유전체 박막의 경우 원료전구체는 Ni계 화합물, Zn계 화합물, Cu계 화합물, Co계 화합물, Al계 화합물, Si계 화합물, Hf계 화합물, Ti계 화합물, Zr계 화합물, 또는 Ta계 화합물 등일 수 있다. 원료전구체는 이상에서 나열한 물질의 2 이상의 조합을 포함할 수도 있다.
각 반응 모듈(20)에서 주입하는 물질은 서로 동일할 수도 있으며, 또는 서로 상이할 수도 있다. 예컨대, 하나의 반응 모듈(20)을 이용하여 반응전구체를 주입하 고, 다른 반응 모듈(20)을 이용하여 원료전구체를 주입함으로써 두 반응 모듈(20)을 통과한 기판(1)상에 원자층 박막을 형성할 수도 있다. 또한, 반응 모듈(20)은 기판(1) 상의 흡착층의 일부를 챔버(10) 외부로 배출하기 위한 배기부(200)를 포함할 수도 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 반응 모듈을 도시한 단면도이다. 도 2는 기판과 반응 모듈의 상대적인 이동 방향에 대해 수직한 방향의 반응 모듈의 단면을 도시한다.
도 2를 참조하면, 반응 모듈(20)은 하나 이상의 제1 홀(201) 및 하나 이상의 제2 홀(202)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 제1 홀(201)은 반응 모듈(20)을 통과하는 기판에 원료전구체, 반응전구체 또는 다른 적당한 반응 물질을 주입하기 위한 부분이다. 하나 이상의 제1 홀(201)은 반응 모듈(20) 내에 형성된 제1 채널(211)과 연결될 수 있다. 제1 채널(211)에는 주입구(221)가 형성되어 있을 수 있으며, 주입구(221)를 통하여 주입된 물질이 제1 채널(211)을 따라 운반되어 하나 이상의 제1 홀(201)을 통해 하부의 기판에 주입될 수 있다.
하나 이상의 제2 홀(202)은 기판에 비활성 기체를 주입함으로써, 반응 모듈(20) 하부를 통과하는 기판을 외부(예컨대, 챔버 내의 분위기)와 차폐시키기 위한 부분이다. 이를 위하여, 하나 이상의 제2 홀(202)은 하나 이상의 제1 홀(201)에 비해 반응 모듈(20)의 가장자리에 인접하여 위치할 수 있다. 또한, 하나 이상의 제2 홀(202)은 하나 이상의 제1 홀(201)을 둘러싸는 형태로 위치할 수 있다.
하나 이상의 제2 홀(202)은 반응 모듈(20) 내에 형성된 제2 채널(212)과 연결될 수 있다. 제2 채널(212)에는 주입구(222)가 형성되어 있을 수 있으며, 주입구(222)를 통하여 비활성 기체가 제2 채널(212)을 따라 운반되어 하나 이상의 제2 홀(202)을 통해 하부의 기판에 주입될 수 있다. 비활성 기체는 N2, Ar 또는 He등 비활성 물질로 이루어질 수 있으며, 이들의 2 이상의 조합을 포함할 수도 있다.
하나 이상의 제2 홀(202)에 의해 비활성 기체가 주입됨으로써, 하나 이상의 제1 홀(201)의 하부를 통과하는 기판을 외부로부터 차폐시킬 수 있다. 즉, 제2 홀(202)에 의해 주입되는 비활성 기체로 인하여, 제1 홀(201)에 의하여 주입된 반응 물질이 반응 모듈(20)의 외부로 유출되거나 외부의 분위기가 반응 모듈(20) 내로 유입되는 등의 현상이 감소되거나 또는 방지될 수 있다.
반응 모듈(20)은 다른 부분에 비하여 상대적으로 돌출된 돌출부(250)를 포함할 수도 있다. 이때 돌출부(250)는 하나 이상의 제1 홀(201)에 비해 반응 모듈(20)의 가장자리에 인접하여 위치할 수 있으며, 하나 이상의 제2 홀(202)이 돌출부(250)에 위치할 수 있다. 그 결과 하나 이상의 제2 홀(202)이 반응 모듈(20)의 다른 부분들에 비하여 상대적으로 하부로 돌출되어 위치하게 되므로, 제2 홀(202)에 의해 주입되는 비활성 기체에 의한 차폐 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 2에서 제1 채널(211) 및 제2 채널(212)은 반응 모듈(20) 내에서 서로 평행한 방향으로 연장되도록 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로서 제1 채널(211) 및 제2 채널(212)이 연장되는 방향은 서로 상이할 수도 있다. 또한 도 2에서 제1 채널(211) 및 제2 채널(212) 각각의 주입구(221, 222)는 반응 모듈(20)의 상부에 형성되었으나, 다른 실시예에서 각 주입구(221, 222)는 반응 모듈(20)의 측면 또는 다른 적당한 위치에 형성될 수도 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 반응 모듈을 도시한 저면도이다.
도 3을 참조하면, 반응 모듈의 저면은 제1 영역(21) 및 제2 영역(22)으로 구분될 수 있다. 제1 영역(21)은 하나 이상의 제1 홀(201)이 위치하는 영역으로서, 제1 영역(21)에는 제1 홀(201)에 의해 원료전구체, 반응전구체, 또는 다른 적당한 반응 물질이 주입될 수 있다. 제2 영역(22)은 하나 이상의 제2 홀(202)이 위치하는 영역으로서, 제1 영역(21)을 외부와 차폐시키기 위한 영역이다. 제2 영역(22)에는 하나 이상의 제2 홀(202)에 의해 비활성 기체가 주입될 수 있다.
제2 영역(22)이 제1 영역(21)을 둘러싸는 형태로 위치하고 있으므로, 제2 영역(22)에서 주입되는 비활성 기체에 의하여 제1 영역(21)은 반응 모듈 외부와 차폐될 수 있다. 따라서, 제1 영역(21)에 주입된 반응 물질이 반응 모듈 외부로 유출되거나, 외부의 분위기가 제1 영역(21)으로 유입되는 것을 감소시키거나 방지할 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에서 하나 이상의 제2 홀(202)은 제1 영역(21)을 완전히 둘러싸는 형태로 배치되었다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서 하나 이상의 제2 홀(202)은 제1 영역(21)을 부분적으로 둘러싸는 형태로 배치될 수 도 있다. 예컨대, 하나 이상의 제2 홀(202)은 직사각형 형상의 제1 영역(21)의 한 변에 인접하며 상기 변으로부터 반응 모듈의 가장자리 쪽에 배치될 수도 있다.
도 4a 내지 4f는 실시예들에 따른 기상 증착 반응기에서 반응 모듈의 다양한 형태를 도시한 저면도들이다.
먼저 도 4a를 참조하면, 반응 모듈의 제1 영역은 복수 개의 제1 영역(21a, 21b)으로 구분될 수 있다. 이와 같이 구성된 반응 모듈의 경우, 각각의 제1 영역(21a, 21b)에 서로 상이한 물질이 주입될 수 있다. 예컨대, 하나의 제1 영역(21a)에서는 퍼지 기체(purge gas)를 주입하고, 다른 제1 영역(21b)에서는 원료전구체나 반응전구체 등의 반응 물질을 주입할 수도 있다.
각각의 제1 영역(21a, 21b)의 사이에는 펌핑을 위한 배기 영역(23)이 배치될 수 있다. 배기 영역(23)은 기판상에 흡착된 물질의 일부를 기판으로부터 탈착시켜 외부로 배출할 수 있다. 예컨대, 챔버 내의 분위기에 의한 흡착층이 형성되어 있는 기판이 반응 모듈을 통과하는 동안, 제1 영역(21a)에서 퍼지 기체가 주입되고, 배기 영역(23)에서 퍼지 기체 및 이에 의해 기판으로부터 탈착된 분자들을 외부로 배출할 수 있다. 다음으로 제1 영역(21b)에서 기판상에 반응 물질이 주입될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 반응 모듈은 복수 개의 배기 영역(23a, 23b)을 포함할 수도 있다. 도 4a에 도시된 실시예와 비교하여 추가된 배기 영역(23b)은 제1 영역(21b)에 의해 주입되는 반응 물질의 흡착층의 일부를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 반응 물질이 기판에 주입되면 반응 물질의 물리적 및/또는 화학적 흡착층이 기판에 형성되는데, 이때 배기 영역(23b)은 물리적 흡착층의 일부 또는 전부를 제거할 수도 있다.
도 4c를 참조하면, 반응 모듈은 도 4b에 도시된 실시예와 비교하여 추가적인 제1 영역(21c)을 더 포함할 수도 있다. 추가된 제1 영역(21c)은 반응 물질의 흡착층이 형성되어 있는 기판에 다시 퍼지 기체를 주입하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 퍼지 기체는 N2, Ar 또는 He등 비활성 물질로 이루어질 수 있으며 이들의 2 이상의 조합을 포함할 수도 있다.
도 4d를 참조하면, 반응 모듈은 도 4c에 도시된 실시예와 비교할 때 배기 영역(23b)과 제1 영역(21c)의 위치가 서로 바뀌어 있을 수도 있다. 이 경우, 제1 영역(21b)에서 반응 물질이 주입된 기판에 또 다른 제1 영역(21c)에 의해 바로 퍼지 기체가 주입될 수 있다. 다음으로 배기 영역(23b)에서 반응 물질의 흡착층의 일부 및 퍼지 기체를 외부로 배출할 수 있다.
도 4e를 참조하면, 반응 모듈에서 제1 영역(21a)과 배기 영역(23a) 사이의 격벽을 제거하고 이 둘을 인접하여 형성할 수도 있다. 마찬가지로 제1 영역(21c)과 배기 영역(23b) 사이의 격벽을 제거할 수도 있다. 해당 제1 영역(21a, 21c)에서 퍼지 기체를 주입하는 경우, 이들에 인접하는 배기 영역(23a, 23b)과의 사이의 격벽을 제거하고 이들을 일체화하여 형성함으로써 배기 효율이 향상될 수 있다.
또한 도 4f를 참조하면, 반응 물질이 주입되는 제1 영역(21b)과 퍼지 기체가 주입되는 제1 영역(21c) 사이의 격벽을 추가적으로 제거함으로써 퍼지 기체에 의한 탈착 효율을 향상시킬 수도 있다.
도 4a 내지 4f에 도시된 반응 모듈의 구성은 예시적인 것으로서, 실시예들에 따른 기상 증착 반응기에서 반응 모듈의 구성 및 하나 이상의 제1 홀(201)들의 배치 형태는 도면에 도시된 것으로 제한되지 않으며, 목적하는 반응 및 사용되는 물질의 종류 등에 따라 다양한 형태의 상이한 구성이 가능하다.
도 5는 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 기상 증착 반응기는 반응 모듈(20) 및 지지대(30)를 포함할 수 있다. 반응 모듈(20)은 반응 물질을 주입하는 하나 이상의 제1 홀(201)을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 제1 홀(201)은 반응 모듈(20) 내의 제1 채널(211)에 연결될 수 있으며, 제1 채널(211)을 통해 운반된 반응 물질이 하나 이상의 제1 홀(201)을 통해 하부의 기판에 주입될 수 있다. 반응 모듈(20)은 반응 모듈(20)의 가장자리에 인접한 영역에 형성된 돌출부(250)를 포함할 수 있다.
지지대(30)는 기판(1)을 탑재하고 이동함으로써, 기판(1)과 반응 모듈(20)의 상대적인 움직임을 생성할 수 있다. 지지대(30)는 서로 단차를 갖는 제1 영역(31) 및 제2 영역(32)을 포함할 수 있다. 즉, 지지대(30)의 제1 영역(31)의 두께(t1)는 제2 영역(32)의 두께(t2)보다 클 수 있다. 그 결과, 제1 영역(32)은 제2 영역(32)에 비해 반응 모듈(20)에 더 인접하여 위치할 수 있다. 다른 실시예에서는 반대로 제2 영역(32)의 두께(t2)가 제1 영역(31)의 두께(t1)보다 클 수도 있다.
제1 영역(31)은 기판(1)이 탑재될 수 있는 부분으로서, 반응 모듈(20)의 하나 이상의 제1 홀(201)에 인접하여 위치할 수 있다. 제1 영역(31)에 기판(1)을 탑재하고 지지대(30)를 반응 모듈(20)에 대해 이동시킴으로써, 하나 이상의 제1 홀(201)의 하부에 기판(1)을 통과시킬 수 있다. 그 결과, 기판(1)에는 하나 이상의 제1 홀(201)에 의하여 물질이 주입될 수 있다.
제2 영역(32)은 제1 영역(31)과 적어도 부분적으로 단차를 갖는 부분이다. 제2 영역(32)은 적어도 부분적으로 반응 모듈(20)의 돌출부(250)에 인접하여 위치할 수 있다. 즉, 제1 영역(32)과 제2 영역(32) 사이의 단차에 대응되는 모양으로 반응 모듈(20)의 돌출부(250)가 위치할 수 있다. 돌출부(250) 및 제1 영역(31)과 제2 영역(32) 사이의 단차로 인하여, 외부로부터 제1 영역(31)으로 물질이 유입되거나 제1 영역(31)의 물질이 외부로 유출되는 경우 물질의 이동거리가 증가하게 된다. 따라서 반응 모듈(20) 내부와 외부 사이의 물질 이동을 감소시키거나 또는 방지할 수 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이다. 도 6에 도시된 기상 증측 반응기는 도 5에 도시된 기상 증착 반응기에 비해 단차의 개수를 증가시킴으로써 차폐 효율을 향상시킨 것이다.
도 6을 참조하면, 기상 증착 반응기는 반응 모듈(20) 및 지지대(30)를 포함할 수 있다. 이때 지지대(30)는 서로 단차를 갖는 제1 영역(31) 및 제2 영역(32)을 포함하되, 제2 영역(32)은 또한 서로 단차를 갖는 제2a 영역(32a) 및 제2b 영 역(32b)을 포함할 수 있다. 제2a 영역(32a)의 두께(t2a)는 제 2b 영역(32b)의 두께(t2b)에 비하여 상대적으로 작을 수 있다. 그 결과 지지대(30)의 표면에서 제2a 영역(32a)이 함몰된 영역이 될 수 있다. 이 경우, 반응 모듈(20)의 돌출부(250)는 함몰된 제2a 영역(32a)과 인접하여 위치할 수 있다.
도 6에 도시된 기상 증착 반응기의 동작에 대해서는 도 5를 참조하여 전술한 실시예로부터 당업자에게 용이하게 이해될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 기상 증착 반응기는 반응 모듈(20) 및 지지대(30)를 포함할 수 있다. 반응 모듈(20)은 반응 물질을 주입하기 위한 하나 이상의 제1 홀(201) 및 비활성 기체를 주입하기 위한 하나 이상의 제2 홀(202)을 포함할 수 있다. 또한 반응 모듈(20)은 하나 이상의 제1 홀(201)에 비해 반응 모듈(20)의 가장자리에 인접하여 위치하는 돌출부(250)를 포함할 수 있다. 이때, 하나 이상의 제2 홀(202)은 돌출부(250)에 위치할 수 있다.
반응 모듈(20) 내에서 하나 이상의 제1 홀(201)은 제1 채널(211)에 연결되고, 하나 이상의 제2 홀(202)은 제2 채널(212)에 연결될 수 있다. 상기 실시예에서 제1 채널(211) 및 제2 채널(212)은 서로 수직한 방향으로 연장될 수 있으며, 그 결과 도 7에서 제2 채널(212)은 그 연장 방향에 수직한 방향의 단면으로 도시되었다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서 제1 채널(211) 및 제2 채널(212) 은 서로 평행한 방향 또는 경사진 방향으로 연장될 수도 있다.
지지대(30)는 서로 단차를 갖는 제1 영역(31) 및 제2 영역(32)을 포함할 수 있다. 이때 제1 영역(31)은 반응 모듈(20)의 하나 이상의 제1 홀(201)에 인접하여 위치할 수 있으며, 제2 영역(32)은 적어도 부분적으로 반응 모듈(20)의 돌출부(250)에 인접하여 위치할 수 있다.
이상과 같이 구성된 기상 증착 반응기에서는, 지지대(30)의 단차가 있는 부분에 비활성 기체를 주입하는 하나 이상의 제2 홀(202)이 위치할 수 있다. 따라서, 하나 이상의 제2 홀(202)에 의해 주입되는 비활성 기체의 이동 거리가 단차로 인하여 증가하게 되므로, 비활성 기체에 의한 차폐 효과를 향상시킬 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이다. 도 8에 도시된 기상 증측 반응기는 도 7에 도시된 기상 증착 반응기에 비해 단차의 개수를 증가시킴으로써 차폐 효율을 향상시킨 것이다.
도 8을 참조하면, 기상 증착 반응기는 반응 모듈(20) 및 지지대(30)를 포함할 수 있다. 반응 모듈(20)은 하나 이상의 제1 홀(201) 및 하나 이상의 제2 홀(202)을 포함할 수 있다. 또한 지지대(30)는 단차를 갖는 제1 영역(31) 및 제2 영역(32)을 포함하되, 제2 영역(32)은 또한 단차를 갖는 제2a 영역(32a) 및 제2b 영역(32b)을 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 기상 증착 반응기의 동작에 대해서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 전술한 실시예들로부터 당업자에게 용이하게 이해될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.
원자층 증착법에 있어서, 반응전구체의 일부가 원료전구체 주입부 내로 유입되거나, 반대로 반응전구체의 흡착층의 일부를 제거하기 위한 배기부 내로 원료전구체가 섞여 들어가게 되면 의도하지 않은 입자들이 생성될 가능성이 있다. 그러나 실시예들에 따른 반응 모듈 및 기상 증착 반응기를 이용하면, 외부로부터 반응 모듈 내로 물질이 유입되거나 반응 모듈 내의 물질이 외부로 유출되는 등의 현상을 감소시키거나 또는 방지할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 반응 모듈의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 반응 모듈의 저면도이다.
도 4a 내지 4f는 실시예들에 따른 기상 증착 반응기의 반응 모듈의 다양한 형태를 도시한 저면도들이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 기판을 탑재하기 위한 지지대 및 기판에 물질을 주입하기 위한 반응 모듈을 포함하되,
    상기 반응 모듈은, 기판에 물질을 주입하기 위한 하나 이상의 제1 홀; 및 상기 하나 이상의 제1 홀에 비해 상기 반응 모듈의 가장자리에 인접하여 위치하는 돌출부를 포함하며,
    상기 지지대는, 상기 하나 이상의 제1 홀에 인접하며 기판이 탑재되는 제1 영역; 및 상기 제1 영역에 대해 적어도 부분적으로 단차를 갖는 제2 영역을 포함하고,
    상기 제2 영역은 적어도 부분적으로 상기 돌출부에 인접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 반응기.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 반응 모듈은,
    상기 돌출부에 위치하며, 기판에 비활성 기체를 주입하기 위한 하나 이상의 제2 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 반응기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제2 홀은, 상기 하나 이상의 제1 홀을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기상 증착 반응기.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 비활성 기체는 N2, Ar 및 He로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 반응기.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 물질은, H2O, H2O2, O2, N2O, O3, O* 라디칼, NH3, NH2-NH2, N2, N* 라디칼, CH4, C2H6, H2 및 H* 라디칼로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 반응기.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 물질은, IV 족 화합물, III-V계 화합물, II-VI계 화합물, Ni계 화합물, Co계 화합물, Cu계 화합물, Al 계 화합물, Ti계 화합물, Hf계 화합물, Zr계 화합물, Ta계 화합물, Mo계 화합물, W 계 화합물, Si계 화합물 및 Zn계 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 반응기.
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