KR101126389B1 - Susceptor unit for atomic layer deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
부압으로 기판을 처킹할 수 있는 원자층 증착장치가 개시된다. 기판의 처킹 구조를 개선하고 기판이면 증착을 방지할 수 있는 원자층 증착장치의 서셉터 유닛은, 서셉터 포켓 내부에 구비되어 기판 이면을 따라 처킹가스를 유동시키는 기판이면증착 방지부 및 상기 기판이면증착 방지부와 연통되어 처킹가스가 유동함에 따라 베르누이 효과에 의해 상기 기판이면증착 방지부에 부압을 형성하는 부압 형성부를 포함하여 구성될 수 있다.An atomic layer deposition apparatus capable of chucking a substrate at negative pressure is disclosed. The susceptor unit of the atomic layer deposition apparatus capable of improving the chucking structure of the substrate and preventing deposition on the substrate is provided on the inside of the susceptor pocket to flow chucking gas along the back surface of the substrate. The substrate may be configured to include a negative pressure forming unit which forms a negative pressure on the lower surface of the substrate by the Bernoulli effect as the chucking gas communicates with the deposition preventing unit.
원자층 증착장치(atomic layer deposition apparatus), ALD, 서셉터 Atomic layer deposition apparatus, ALD, susceptor
Description
본 발명은 원자층 증착장치에서 기판의 처킹 방식을 개선한 원자층 증착장치의 서셉터 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a susceptor unit of an atomic layer deposition apparatus that improves the chucking method of a substrate in an atomic layer deposition apparatus.
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.In general, a method of depositing a thin film having a predetermined thickness on a substrate such as a semiconductor substrate or glass includes physical vapor deposition (PVD) using physical collision, such as sputtering, and chemical reaction using a chemical reaction. Chemical vapor deposition (CVD) and the like. Recently, as the design rules of semiconductor devices are drastically fined, thin films of fine patterns are required, and the step height of regions where thin films are formed is also very large. Due to this trend, the use of atomic layer deposition (ALD), which is capable of forming a very uniform pattern of atomic layer thickness very uniformly and has excellent step coverage, has been increasing.
ALD는 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착방법과 유사하다. 하지만, 통상의 CVD가 복수의 기체 분자들을 동시에 프로세스 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, ALD는 하나의 소스 물질을 포함하는 가스를 프로세스 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 화학흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 프로세스 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.ALD is similar to the general chemical vapor deposition method in that it uses chemical reactions between gas molecules. However, in contrast to conventional CVD in which a plurality of gas molecules are simultaneously injected into a process chamber to deposit a reaction product generated on a substrate, ALD injects a gas containing one source material into the process chamber to chemically process the heated substrate. The difference is that the product is deposited by chemical reaction between the source materials at the substrate surface by adsorbing and then injecting a gas containing another source material into the process chamber. These ALDs are widely attracting attention because they have the advantage of being able to deposit pure thin films having excellent step coverage characteristics and low impurity contents.
원자층 증착장치는 복수의 기판을 상하 방향으로 적층한 상태에서 동시에 증착공정이 수행되는 배치타입(batch type)과 한 장의 기판에 대해 증착공정이 수행되는 싱글타입(single type) 및 복수 장의 기판을 수평으로 안착한 상태로 동시에 증착공정이 수행되는 세미 배치타입(semi-batch type)으로 나뉜다. 여기서, 세미 배치타입의 원자층 증착장치는 싱글타입에 비해 스루풋(throughput)이 우수하며, 배치타입에 비해 증착 품질이 우수하다는 장점으로 인해 많이 사용된다.The atomic layer deposition apparatus includes a batch type in which a deposition process is performed simultaneously with a plurality of substrates stacked in a vertical direction, and a single type and a plurality of substrates in which a deposition process is performed on one substrate. It is divided into semi-batch type in which the deposition process is performed at the same time in a horizontally seated state. Here, the semi-batch type atomic layer deposition apparatus is used because of the superior throughput (throughput) than the single type, due to the advantage that the deposition quality is superior to the batch type.
통상적으로 세미 배치타입 원자층 증착장치는 서로 다른 종류의 소스가스가 분사되는 영역이 형성되고, 가스분사부 또는 서셉터의 고속 회전에 의해 기판이 순차적으로 각 영역을 통과함에 따라 기판 표면에서 소스가스 사이의 화학반응이 발생하여 반응 생성물이 증착된다.In general, the semi-batch type atomic layer deposition apparatus has a region in which different kinds of source gases are injected, and the substrate is sequentially passed through each region by the high speed rotation of the gas injection unit or the susceptor. Chemical reactions occur between and the reaction products are deposited.
한편, 기존의 원자층 증착장치는 서셉터에 기판이 단순히 장착되는 방식인데 증착공정 동안 서셉터의 회전으로 인해 서셉터 표면에 소정의 상승 기류가 발생하고 기판이 서셉터에서 들뜨면서 서셉터 포켓에서 이탈하는 문제점이 있다. 그러나 기존의 원자층 증착장치는 기판을 처킹할 수 있는 별도의 구조물이 구비되어 있지 않아서 기판의 이탈 문제 또는 기판의 위치가 어긋나면서 발생할 수 있는 증착 불량 문제를 해결할 수 없었다.In the conventional atomic layer deposition apparatus, a substrate is simply mounted on a susceptor. During the deposition process, a predetermined upward airflow is generated on the susceptor surface due to the rotation of the susceptor, and the substrate is lifted from the susceptor. There is a problem to break away. However, the conventional atomic layer deposition apparatus has not been provided with a separate structure for chucking the substrate was not able to solve the problem of deposition defects that may occur due to the separation of the substrate or the displacement of the substrate.
또한, 증착 시 기판에 소스가스를 제공하여 기판 상면에 소정의 박막을 증착하는데, 소스가스가 기판 전면에서 기판의 테두리를 따라 기판의 이면으로 확산되면서 기판의 이면에도 소정의 막이 증착될 수 있다. 이와 같이 기판의 이면에 박막이 증착되는 경우 기판의 평탄도가 불량해지고 이후 공정에서 불량의 원인이 되므로 기판 이면의 증착을 방지할 수 있어야 한다.In addition, during deposition, a predetermined thin film is deposited on the upper surface of the substrate by providing a source gas to the substrate. As the source gas diffuses from the front surface of the substrate to the rear surface of the substrate, a predetermined film may be deposited on the rear surface of the substrate. As described above, when the thin film is deposited on the back surface of the substrate, the flatness of the substrate becomes poor and causes a defect in the subsequent process, so that the deposition of the back surface of the substrate should be prevented.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 기판을 처킹하여 기판의 이탈을 방지할 수 있는 원자층 증착장치의 서셉터 유닛을 제공하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention for solving the above problems are to provide a susceptor unit of the atomic layer deposition apparatus that can prevent the separation of the substrate by chucking the substrate.
또한, 기판 이면의 증착을 방지할 수 있는 원자층 증착장치의 서셉터 유닛을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a susceptor unit of an atomic layer deposition apparatus capable of preventing deposition on the back surface of a substrate.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 기판의 처킹 구조를 개선하고 기판이면 증착을 방지할 수 있는 원자층 증착장치의 서셉터 유닛은, 서셉터 포켓 내부에 구비되어 기판 이면을 따라 처킹가스를 유동시키는 기판이면증착 방지부 및 상기 기판이면증착 방지부와 연통되어 처킹가스가 유동함에 따라 베르누이 효과에 의해 상기 기판이면증착 방지부에 부압을 형성하는 부압 형성부를 포함하여 구성될 수 있다.According to embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, the susceptor unit of the atomic layer deposition apparatus capable of improving the chucking structure of the substrate and preventing deposition on the substrate, is provided in the susceptor pocket And a substrate backside deposition preventing portion for flowing the chucking gas along the back surface of the substrate and a negative pressure forming portion communicating with the substrate backside deposition preventing portion and forming a negative pressure on the substrate backside deposition preventing portion by the Bernoulli effect as the chucking gas flows. Can be configured.
실시예에서, 상기 기판이면증착 방지부와 상기 부압 형성부를 연통시키는 복수의 연통홀이 형성된다. 그리고 상기 기판이면증착 방지부는 상기 서셉터 포켓 바닥면에서 상기 기판 이면과 연통되도록 개방된 형태를 갖고, 상기 서셉터 포켓의 직경 방향을 따라 방사상으로 형성된 복수 개의 제1 직선 유로를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 상기 부압 형성부는 상기 서셉터 유닛의 내부를 관통하여 형성되며 상기 서셉터 유닛의 직경 방향을 따라 방사상으로 형성된 복수 개의 제2 직선 유로를 포함하고, 상기 연통홀은 상기 제1 직선 유로와 상기 제2 직선 유로를 연통시키도록 형성될 수 있다.In an embodiment, a plurality of communication holes may be formed to communicate the deposition preventing part and the negative pressure forming part with the substrate. The substrate backing prevention part may have an open shape to communicate with the back surface of the substrate at a bottom surface of the susceptor pocket, and may include a plurality of first straight flow paths radially formed along a radial direction of the susceptor pocket. have. And the negative pressure forming part is formed through the inside of the susceptor unit and includes a plurality of second straight flow paths radially formed along the radial direction of the susceptor unit. It can be formed to communicate two straight flow paths.
또한, 상기 서셉터 포켓의 내부에서 상기 기판 에지에 대응되는 위치에는 상기 부압 형성부와 연통되어 베르누이 효과에 의해 상기 기판 에지를 처킹하는 복수의 기판 처킹홀이 형성될 수 있다.In addition, a plurality of substrate chucking holes may be formed at a position corresponding to the substrate edge in the susceptor pocket to communicate with the negative pressure forming portion to chuck the substrate edge by a Bernoulli effect.
또한, 상기 서셉터 유닛의 구동축을 관통하여 상기 기판이면증착 방지부와 상기 부압 형성부에 상기 처킹가스를 제공하기 위한 공급 유로가 형성될 수 있다.In addition, a supply flow path for providing the chucking gas may be formed through the driving shaft of the susceptor unit through the substrate backside deposition preventing portion and the negative pressure forming portion.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 원자층 증착장치의 서셉터 유닛은, 서셉터 포켓의 바닥면에서 상기 서셉터 포켓의 직경 방향을 따라 방사상으로 형성된 제1 직선 유로를 포함하는 기판이면증착 방지부, 상기 서셉터 유닛의 직경 방향을 따라 방사상으로 형성된 복수의 제2 직선 유로를 포함하고 상기 기판이면증착 방지부와 연통되어 처킹가스가 유동함에 따라 베르누이 효과에 의해 상기 기판이면증착 방지부에 부압을 형성하는 부압 형성부 및 상기 기판이면증착 방지부와 상기 부압 형성부를 연통시키는 복수의 연통홀을 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, according to other embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, the susceptor unit of the atomic layer deposition apparatus is radially along the radial direction of the susceptor pocket on the bottom surface of the susceptor pocket. The substrate backside deposition prevention part including the first straight flow path formed includes a plurality of second straight flow paths radially formed along the radial direction of the susceptor unit, and communicates with the substrate backside prevention prevention part and the chucking gas flows. The Bernoulli effect may include a negative pressure forming portion for forming a negative pressure on the substrate backside preventing prevention portion and a plurality of communication holes communicating the substrate backside deposition preventing portion and the negative pressure forming portion.
실시예에서, 상기 제1 직선 유로를 연통시키도록 상기 서셉터 포켓의 둘레를 따라 형성된 제1 연통 유로가 형성되고, 상기 연통홀은 상기 제1 연통 유로를 따라 형성될 수 있다. 그리고 상기 연통홀은 상기 제1 직선 유로가 상기 연통홀과 연결된 부분과 어긋난 위치에 형성될 수 있다. 또한, 상기 서셉터 포켓의 내부에서 상기 기판 에지에 대응되는 위치에는 상기 부압 형성부와 연통되어 베르누이 효과에 의해 상기 기판 에지를 처킹하는 복수의 기판 처킹홀이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판 처킹홀은 상기 부압 형성부를 향해 하향 경사진 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 기판 처킹홀은 상기 서셉터 포켓의 원주 방향을 따라 상기 연통홀과 교번적으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 연통홀과 상기 기판 처킹홀은 서로 일정 간격으로 교번적으로 형성되며, 상기 제2 직선 유로는 상기 연통홀 및 상기 기판 처킹홀과 각각 연통되는 복수의 직선 유로가 형성될 수 있다.In an embodiment, a first communication flow path formed along a circumference of the susceptor pocket is formed to communicate the first straight flow path, and the communication hole may be formed along the first communication flow path. The communication hole may be formed at a position shifted from a portion where the first linear flow path is connected to the communication hole. In addition, a plurality of substrate chucking holes may be formed at a position corresponding to the substrate edge in the susceptor pocket to communicate with the negative pressure forming portion to chuck the substrate edge by a Bernoulli effect. For example, the substrate chucking hole may have a shape inclined downward toward the negative pressure forming portion. In addition, the substrate chucking hole may be alternately formed with the communication hole along the circumferential direction of the susceptor pocket. The communication hole and the substrate chucking hole may be alternately formed at predetermined intervals, and the second straight passage may be formed with a plurality of linear passages communicating with the communication hole and the substrate chucking hole, respectively.
실시예에서, 상기 서셉터 유닛의 구동축을 관통하여 상기 기판이면증착 방지부와 상기 부압 형성부에 상기 처킹가스를 제공하기 위한 공급 유로가 형성될 수 있다. 그리고 상기 공급유로는, 상기 구동축의 중심을 관통하여 형성되며 상기 기판이면증착 방지부에 처킹가스를 제공하는 제1 공급 유로 및 상기 제1 공급 유로와 편심된 위치에 형성되며 상기 부압 형성부에 처킹가스를 제공하는 제2 공급 유로를 포함하여 구성될 수 있다.In an embodiment, a supply flow path may be formed to pass through the driving shaft of the susceptor unit to provide the chucking gas to the deposition preventing portion and the negative pressure forming portion of the substrate. The supply flow passage is formed through a center of the driving shaft and is formed at a position offset from the first supply flow passage and a first supply flow passage that provides a chucking gas to the substrate backside prevention prevention portion, and the negative pressure forming portion. It may comprise a second supply flow path for providing a gas.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 서셉터 포켓 내부에 부압이 형성되는 유로를 형성하여 기판을 처킹함으로써 기판이 증착공정 동안 서셉터 포켓에서 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 기판의 이탈로 인한 증착 불량을 방지할 수 있다.As described above, according to embodiments of the present invention, by forming a flow path in which a negative pressure is formed inside the susceptor pocket to chuck the substrate, the substrate may be prevented from escaping from the susceptor pocket during the deposition process. It is possible to prevent the deposition failure due to the deviation of the.
또한, 기판 이면에 소정의 처킹가스를 제공함으로써 소스가스가 기판 이면으 로 확산되는 경우에도 기판 이면에 제공된 처킹가스가 소스가스를 배출시킴으로써 기판 이면증착(backside deposition)을 방지하고 이면증착으로 인한 불량을 방지할 수 있다.In addition, by providing a predetermined chucking gas on the back surface of the substrate, even if the source gas diffuses to the back surface of the substrate, the chucking gas provided on the back surface of the substrate discharges the source gas, thereby preventing backside deposition on the substrate and causing defects due to backside deposition. Can be prevented.
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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments. In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.
이하, 도 1 내지 도 5b를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착장치(100)에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)의 단면도이고, 도 2는 도 1의 원자층 증착장치(100)에서 서셉터 유닛(102)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 서셉터 유닛(102)의 평면도이다. 그리고 도 4는 도 2에서 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 서셉터 유닛(102)의 횡단면도이고, 도 5a와 도 5b는 도 1의 원자층 증착장치(100)에서 서셉터 유닛(102)의 양측 부분의 단면도들이다.Hereinafter, an atomic
도면을 참조하면, 원자층 증착장치(atomic layer deposition apparatus, ALD)(100)는 증착공정이 수행되는 공간을 제공하는 프로세스 챔버(101), 프로세스 챔버(101) 내부에 구비되어 기판(10)이 안착되는 서셉터 유닛(102) 그리고 서셉터 유닛(102) 상부에 구비되어 기판(10)에 소스가스를 제공하는 샤워헤드 유닛(103)을 포함하여 구성된다. 여기서, 원자층 증착장치(100)는 다수의 기판(10)이 수평으로 배치되어 동시에 증착공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 원자층 증착장치(100)는 수평으로 안착된 한 장의 기판(10)에 대해 소스가스를 제공하여 증착공정이 수행되는 싱글 타입(single type)일 수 있다. 또한, 원자층 증착장치(100)의 상세한 기술구성은 본 발명의 요지가 아니므로, 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.Referring to the drawings, an atomic layer deposition apparatus (ALD) 100 is provided in a
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.In this embodiment, the
서셉터 유닛(102)은 프로세스 챔버(101) 내부에 구비되며 기판(10)이 수평 방향으로 안착되도록 소정 깊이 요입된 서셉터 포켓(pocket)(123)이 형성된 서셉터 플레이트(121)와 프로세스 챔버(101) 내부에서 상하로 승강 이동 가능하도록 구동축(125)을 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 서셉터 포켓(123)은 기판(10) 한 장이 안착될 수 있도록 기판(10)에 대응되는 크기와 형태를 갖는다. 여기서, 서셉터 유닛(102)의 형태는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 기판(10)의 크기와 형태에 따라 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.The
샤워헤드 유닛(103)은 서셉터 유닛(102) 상부에 구비되며 수평으로 안착된 기판(10)에 대해 소스가스를 분사할 수 있도록 복수의 분사홀이 형성되고, 상부 일측에는 샤워헤드 유닛(103)에 소스가스를 제공하는 소스가스 공급부(104)가 연결된다.
서셉터 유닛(102)에는 기판(10)을 처킹하고, 기판(10)의 이면에 소스가스의 확산으로 인한 박막의 증착을 방지하는 기판 처킹부(105)가 구비될 수 있다. 여기서, 기판 처킹부(105)는 기판이면증착 방지부(151)와 부압 형성부(152)로 구성된다. 기판이면증착 방지부(151)는 기판(10) 이면에 처킹가스를 제공함으로써 기판(10)의 이면으로 확산된 소스가스에 의한 박막의 증착을 방지한다. 부압 형성부(152)는 베르누이(Bernoulli) 효과에 의해 기판(10)을 처킹한다. 상세하게는, 부압 형성부(152)는 기판이면증착 방지부(151)와 연통된 유로를 갖고, 상기 부압 형성부(152)에 소정 속도로 처킹가스를 유동시키면 베르누이 효과에 의해 기판이면증착 방지부(151)의 압력이 강하되면서 기판이면증착 방지부(151) 유로에 부압이 형성된다. 기판이면증착 방지부(151)와 부압 형성부(152)에는 각각 소정의 처킹가스를 공급하도록 구동축(125)을 관통하여 제1 및 제2 공급 유로(515, 516)가 구비되고, 제1 및 제2 공급 유로(515, 516)에는 처킹가스를 공급하는 제1 및 제2 처킹가스 공급부(161, 162)가 연결될 수 있다. 그리고 도 1에서 도면부호 106은 제1 및 제2 처킹가스 공급부(161, 162)를 포함하는 처킹가스 공급부(106)이다.The
상세하게는, 기판이면증착 방지부(151)는 서셉터 포켓(123) 내부에 형성되며 기판(10) 이면에 부압을 형성하는 복수의 제1 직선 유로(511)와, 기판이면증착 방지부(151)에 소정의 처킹가스를 제공하는 제1 공급 유로(515)로 구성된다. 예를 들어, 제1 직선 유로(511)는 기판(10) 이면에 균일하게 부압을 형성할 수 있도록 서셉터 포켓(123) 바닥면에 형성되며 기판(10) 이면과 연통되는 개방된 형태를 갖는다. 또한 제1 직선 유로(511)는 기판(10) 이면에 균일하게 부압을 형성하고 더불어 기판(10)의 이면에 균일하게 처킹가스를 제공할 수 있도록 서셉터 포켓(123)의 직경 방향을 따라 방사상으로 복수 개의 제1 직선 유로(511)가 형성된다. 또한, 제1 공급 유로(515)는 구동축(125)을 관통하여 제1 직선 유로(511)에 소정의 처킹가스를 제공하도록 형성될 수 있다. 여기서, 처킹가스는 증착공정에서 사용되는 소스가스와 화학적으로 반응이 발생하지 않는 질소나 아르곤, 헬륨 같은 불활성 기체나 사용될 수 있다.In detail, the substrate backside
그리고 기판이면증착 방지부(151)는 제1 직선 유로(511)를 연통시킬 수 있도록 서셉터 포켓(123)의 테두리 부분에서 소정의 원형 유로인 제1 연통 유로(513)가 형성되고, 제1 연통 유로(513)를 따라 기판이면증착 방지부(151)와 부압 형성부(152)를 연통시키기 위한 복수의 연통홀(512)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 연통홀(512)은 하부의 부압 형성부(152)와 연통되도록 상하 수직 방향으로 형성되며, 제1 연통 유로(513)를 따라 90° 간격으로 형성될 수 있다. 그리고 연통홀(512)은 제1 직선 유로(511)의 연장선 상이 아닌 제1 연통 유로(513) 상에 형성될 수 있다. 즉, 도면에 도시한 바와 같이, 제1 직선 유로(511)는 서셉터 포켓(123) 내부에서 십자 형태로 4개의 제1 직선 유로(511)가 형성되고, 연통홀(512)은 제1 직선 유로(511)와 45° 간격으로 어긋난 위치에 형성될 수 있다. 여기서, 연통홀(512)을 이와 같이 제1 직선 유로(511)와 어긋난 위치에 형성하는 것은 연통홀(512)에서 작용하는 흡입력이 제1 직선 유로(511)에 균일하게 작용하도록 하기 위함이다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 연통홀(512)의 수와 위치, 크기, 형상 등은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.In addition, the substrate back surface
여기서, 도 5a에 도시한 바와 같이, 연통홀(512)의 하단부는 부압 형성부(152)와 연통되고, 부압 형성부(152)를 따라 소정 속도로 처킹가스가 유동함에 따라 베르누이 효과에 의해 연통홀(512)의 상단부(즉, 제1 연통 유로(513)와 연통된 부분)에 부압이 발생하면서 제1 연통 유로(513) 및 제1 직선 유로(511)의 처킹가스가 연통홀(512)을 통해 부압 형성부(152)로 유입된다. 그리고 이와 같이 기판이면증착 방지부(151)를 통해 기판(10) 이면에 처킹가스가 유동함에 따라 기판(10) 이면으로 유입된 소스가스를 제거할 수 있으며 기판(10) 이면에 박막이 증착되는 것을 방지할 수 있다.Here, as shown in FIG. 5A, the lower end of the
한편, 기판이면증착 방지부(151)는 서셉터 포켓(123) 전체에 형성되는 것이 아니라 서셉터 포켓(123)의 외주연부 일부는 기판(10)의 에지 부분이 서셉터 포켓(123)의 바닥면과 밀착되도록 제1 직선 유로(511) 및 제1 연통 유로(513)가 형성되지 않는다. 그리고 이와 같이 제1 직선 유로(511)와 제1 연통 유로(513)가 형성되지 않은 서셉터 포켓(123)의 외주연부에서 기판(10)이 들뜨는 것을 방지하기 위해서 부압 형성부(152)와 연통되어 기판(10) 에지 부분에 부압을 형성하는 복수의 기판 처킹홀(514)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판 처킹홀(514)은 서셉터 포켓(123)의 바닥면에서 테두리 부분 둘레를 따라 복수의 기판 처킹홀(514)이 형성되되 연통홀(512)과 서로 교번적으로 형성될 수 있다. 또한, 기판 처킹홀(514)은 90° 간격으로 4개의 기판 처킹홀(514)이 형성되고, 연통홀(512)과 45° 간격으로 교번적으로 형성될 수 있다.On the other hand, the substrate backing
여기서, 도 5b에 도시한 바와 같이, 기판 처킹홀(514)은 연통홀(512)과 유사하도록 부압 형성부(152)를 따라 유동하는 처킹가스에 의해 베르누이 효과가 발생하면서 기판 처킹홀(514)의 단부에 부압이 발생하면서 기판(10) 에지 부분을 처킹할 수 있다. 또한, 기판 처킹홀(514)은 사선 방향으로 형성될 수 있으며 부압 형성부(152)를 향해 하향 경사진 방향으로 형성될 수 있다. 그러나 기판 처킹홀(514)의 수와 위치, 형상, 크기는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.Here, as illustrated in FIG. 5B, the
부압 형성부(152)는 처킹가스를 유동시킴에 따라 기판이면증착 방지부(151)에 부압을 형성할 수 있도록 서셉터 플레이트(121)를 관통하여 형성되며 제2 공급 유로(516)를 통해 공급되는 처킹가스 및 기판이면증착 방지부(151)에서 유입되는 처킹가스를 서셉터 플레이트(121)의 외측으로 유동시킬 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 서셉터 플레이트(121) 내부에서 소정 깊이에 형성되며 서셉터 플레이트(121)의 직경 방향을 따라 방사상으로 복수 개의 제2 직선 유로(531)가 형성되고, 구동축(125)을 관통하여 제2 공급 유로(516)가 형성될 수 있다. 여기서, 제2 직선 유로(531)는 연통홀(512) 및 기판 처킹홀(514)와 연통되도록 형성된다. 즉, 제2 직선 유로(531)는 45° 간격으로 8개의 제2 직선 유로(531)가 형성될 수 있다.The negative
또한, 제1 공급 유로(515)는 구동축(125)의 중앙을 관통하여 형성되고, 제2 공급 유로(516)가 구동축(125)의 중앙에서 편심된 위치에 형성될 수 있다. 그리고 부압 형성부(152)는 구동축(125)을 관통하여 형성된 제1 공급 유로(515)와 연통되지 않도록 형성되며, 제2 공급 유로(516)와 편심된 위치에서 연통될 수 있다. 여기서, 제2 공급 유로(516)와 제2 직선 유로(531)를 연통시키기 위해서 구동축(125)의 중앙에서 소정 위치 이격된 위치에 원형의 제2 연통 유로(533)가 형성되고, 제2 공급 유로(516)는 제2 연통 유로(533)와 연통되도록 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 기판이면증착 방지부(151)와 부압 형성부(152)의 각 유로의 위치와 크기 및 수는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.In addition, the
도 5a와 도 5b를 참고하여 본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착장치(100)의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.The operation of the atomic
상세하게는, 부압 형성부(152)는 제2 공급 유로(516)를 통해 처킹가스가 공급되어 제2 연통 유로(533) 및 제2 직선 유로(531)를 통해 처킹가스가 소정의 속도로 유동한다. 그리고 기판이면증착 방지부(151)는 제1 공급 유로(515)를 통해 처킹가스가 공급되어 제1 직선 유로(511) 및 제1 연통 유로(513)를 통해 처킹가스가 유동한다. 여기서, 부압 형성부(152)는 기판이면증착 방지부(151)에 부압을 형성할 수 있도록 기판이면증착 방지부(151)보다 빠른 유속 및 유량으로 처킹가스를 유동시킨다. 즉, 제2 직선 유로(531) 내부의 유량 및 유속이 제1 직선 유로(511) 내부보다 빠른 유속 및 많은 유량으로 처킹가스가 유동되고, 이로 인해, 제2 직선 유로(531) 내부에 제1 직선 유로(511) 내부보다 상대적으로 낮은 압력(부압)이 발생한다.Specifically, the negative
그리고 기판이면증착 방지부(151)는 부압 형성부(152)를 따라 유동하는 처킹가스의 베르누이 효과에 의해 연통홀(512)에 부압이 형성됨에 따라 제1 직선 유로(511) 및 제1 연통 유로(513)를 따라 처킹가스가 중앙에서 서셉터 포켓(123)의 외주연부 방향으로 유동하면서 기판(10) 이면으로 확산된 소스가스를 제거하여 기판(10) 이면에 박막이 증착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판이면증착으로 인한 기판(10)의 불량을 방지할 수 있다.In addition, since the negative pressure is formed in the
더불어, 부압 형성부(152)를 따라 유동하는 처킹가스의 베르누이 효과에 의해 기판 처킹홀(514)에 부압이 형성됨에 따라 기판(10)의 에지에 대응되는 부분에 작용하는 부압으로 흡입되어 처킹되므로 서셉터 유닛(102)의 고속 회전 시에도 기판(10)이 서셉터 포켓(123)에서 들떠서 위치가 어긋나거나 이탈되는 것을 방지할 수 있다.In addition, as the negative pressure is formed in the
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.As described above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like, but the embodiments and the drawings are provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is limited to the above-described embodiments. In other words, various modifications and variations are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiment, and all the things that are equivalent to or equivalent to the scope of the claims as well as the following claims will belong to the scope of the present invention. .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 단면도;1 is a cross-sectional view of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 원자층 증착장치에서 서셉터 유닛의 사시도;FIG. 2 is a perspective view of a susceptor unit in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1; FIG.
도 3은 도 2의 서셉터 유닛의 평면도;3 is a plan view of the susceptor unit of FIG. 2;
도 4는 도 2에서 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 서셉터 유닛의 횡단면도;4 is a cross-sectional view of the susceptor unit taken along line II in FIG. 2;
도 5a와 도 5b는 도 1의 원자층 증착장치에서 서셉터 유닛의 양측 부분의 단면도들이다.5A and 5B are cross-sectional views of both sides of the susceptor unit in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 기판 100: 원자층 증착장치10: substrate 100: atomic layer deposition apparatus
101: 프로세스 챔버 102: 서셉터 유닛101: process chamber 102: susceptor unit
103: 샤워헤드 유닛 104: 소스가스 공급부103: shower head unit 104: source gas supply unit
105: 기판 처킹부 106, 161, 162: 처킹가스 공급부105:
121: 서셉터 플레이트 123: 서셉터 포켓(pocket)121: susceptor plate 123: susceptor pocket
125: 구동축 151: 기판이면증착 방지부125: drive shaft 151: substrate backside deposition prevention unit
152: 부압 형성부 511: 제1 직선 유로152: negative pressure forming unit 511: first straight flow path
512: 연통홀 513: 제1 연통 유로512: communication hole 513: first communication flow path
514: 기판 처킹홀 515: 제1 공급 유로514: substrate chucking hole 515: first supply flow path
516: 제2 공급 유로 531: 제2 직선 유로516: second supply flow path 531: second straight flow path
33: 제2 연통 유로33: second communication path
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