KR101332564B1 - 기상 증착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기상 증착 장치에 관한 것으로서, 반응 챔버와; 상기 반응 챔버 내부에 배치되어 각각 제1 공정 가스를 분사하는 복수의 인젝터 모듈을 포함하며, 상기 복수의 인젝터 모듈 중 인접한 적어도 한 쌍은 상호 이격되도록 설치된 인젝터 어셈블리와; 상호 이격된 상기 인젝터 모듈 사이 중 적어도 어느 한 곳에 위치되도록 상기 반응 챔버에 설치되어 제2 공정 가스를 활성화시키는 가스 활성화 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 원료의 증착 효율을 높이면서도 플라즈마 반응과 같은 가스 활성화 반응이 안정적으로 발생할 수 인젝터 어셈블리 및 가스 활성화 유닛의 구조가 제안된다.

Description

기상 증착 장치{VAPOR DEPOSITION APPARATUS}

본 발명은 기상 증착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 인젝터 모듈로 구성된 인젝터 어셈블리의 가스 활성화 구조가 개선된 기상 증착 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 집적회로장치, 액정표시장치, 태양전지 등과 같은 장치를 제조하는 반도체 제조 공정은 사진, 식각, 세정, 박막 증착 등의 공정을 포함하게 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. 이 때, 기판과 금속막 또는 절연막 간의 반응은 매우 중요하며, 때로는 이들의 미미한 반응마저 반도체 소자의 특성을 좌우하게 되므로 정확한 계면 제어가 필요하다.

이와 같은 박막을 형성하기 위한 증착 방법으로는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition : PECVD) 방법이 널리 사용되어 있으며, 근래에 원자층 증착(Atomic Layer Deposition : ALD) 방법에 대한 연구와 이를 이용한 기상 증착 장치의 개발이 활발히 진행되고 있다.

기존의 기상 증착 장치에서 가스를 활성화시키는 방법으로 플라즈마를 이용하는 장치에서는 대면적의 평판 전극, 예를 들어 기판 지지체나 샤워 헤드 등을 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생 전극으로 사용하였다. 그런데, 대면적의 평판 전극을 사용하는 경우 고밀도 플라즈마를 발생시키기 위하여 주파수를 증가시켜야 하는데, 이 때 주파수의 증가에 따라 전극에서 급격한 전력 손실이 발생하는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 공정 가스를 분사하는 인젝터 구조와, 공정 가스를 활성화시키기 위한 가스 활성화 유닛의 구조를 변경한 다양한 기술들이 제안되고 있으며, 한국등록특허 제0760428호에서는 가스를 주입하는 주입부의 크기가 작으므로 균일한 막 특성을 가지면서도, 원료의 증착 효율을 높이고, 퍼지 펌핑에 소요되는 기간을 단축할 수 있는 기상 증착 반응기를 개시하고 있다.

상기 한국등록특허와 같이, 원료의 증착 효율을 높이면서도 플라즈마 반응과 같은 가스 활성화 반응이 안정적으로 발생할 수 있는 인젝터 구조의 개발에 대한 요구는 현재까지도 지속되고 있다.

이에, 본 발명은 원료의 증착 효율을 높이면서도 플라즈마 반응과 같은 가스 활성화 반응이 안정적으로 발생할 수 있는 인젝터 어셈블리 및 가스 활성화 구조가 개선된 기상 증착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 반응 챔버와; 상기 반응 챔버 내부에 배치되어 각각 제1 공정 가스를 분사하는 복수의 인젝터 모듈을 포함하며, 상기 복수의 인젝터 모듈 중 인접한 적어도 한 쌍은 상호 이격되도록 설치된 인젝터 어셈블리와; 상호 이격된 상기 인젝터 모듈 사이 중 적어도 어느 한 곳에 위치되도록 상기 반응 챔버에 설치되어 제2 공정 가스를 활성화시키는 가스 활성화 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 반응 챔버의 측벽에 설치되어 상기 가스 활상화 유닛이 상기 인젝터 모듈 사이에 위치하도록 상기 가스 활성화 유닛을 지지하고, 상기 반응 챔버 외부로부터의 전원을 상기 가스 활성화 유닛에 공급하는 유닛 지지부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 반응 챔버는 각각 기판을 지지하는 복수의 기판 지지부와; 상기 반응 챔버의 바닥면으로부터 상기 기판 지지부 사이로 연장되어 상기 가스 활성화 유닛를 지지하고, 상기 반응 챔버 외부로부터의 전원을 상기 가스 활성화 유닛에 공급하는 유닛 지지부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 인젝터 어셈블리는 상호 이격된 상태로 상기 반응 챔버 내부에 복수 개로 설치되며; 상기 유닛 지지부는 상호 마주하는 한 쌍의 상기 인젝터 어셈블리 사이에서 양측에 배치된 한 쌍의 상기 인젝터 어셈블리에 위치하는 상기 가스 활성화 유닛을 지지할 수 있다.

그리고, 상기 가스 활성화 유닛은 플라즈마를 형성하여 상기 제2 공정 가스를 활성화시키는 플라즈마 발생 전극과; 상기 제2 공정 가스에 초고주파를 인가하여 상기 제2 공정 가스를 활성화시키는 초고주파 발생부와; 상기 제2 공정 가스에 자외선을 조사하여 상기 제2 공정 가스를 활성화시키는 자외선 조사부와; 상기 제2 공정 가스에 레이저를 조사하여 상기 제2 공정 가스를 활성화시키는 레이저 조사부 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 반응 챔버는 상향 개구된 챔버 본체와; 상기 챔버 본체를 개폐하며, 상기 인젝터 어셈블리가 설치되는 챔버 리드를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 각 인젝터 모듈은 상기 반응 챔버 내부로 상기 제1 공정 가스를 분사하기 위한 적어도 하나의 분사 채널을 포함하며; 상기 챔버 리드는 상기 각 분사 채널과 연통되어 상기 반응 챔버 외부로부터 공급되는 상기 제1 공정 가스를 상기 각 분사 채널로 공급하는 제1 공정 가스 공급 라인과, 외부로부터 공급되는 상기 제2 공정 가스를 상기 가스 활성화 유닛이 배치된 상기 인젝터 모듈 사이에 공급하는 제2 공정 가스 공급 라인이 형성된 가스 공급 모듈을 포함할 수 있다.

그리고, 상호 이격된 상기 인젝터 모듈 사이 중 상기 가스 활성화 유닛이 배치되지 않은 적어도 어느 한 곳은 펌핑 채널을 형성하며; 상기 가스 공급 모듈에는 상기 펌핑 채널과 연통되어 상기 반응 챔버 내부의 가스를 상기 반응 챔버 외부로 배기시키는 펌핑 라인이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 인젝터 어셈블리는 상기 인젝터 모듈 사이와 상기 인젝터 모듈의 일측 중 적어도 어느 한 곳에 설치되어 상기 반응 챔버 내부의 가스를 배기하는 펌핑 채널이 형성된 적어도 하나의 펌핑 모듈을 더 포함하며; 상기 가스 공급 모듈에는 상기 펌핑 채널과 연통되어 상기 반응 챔버 내부의 가스를 상기 반응 챔버 외부로 배기시키는 펌핑 라인이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 각 인젝터 모듈은 상기 반응 챔버 내부로 상기 제1 공정 가스를 분사하기 위한 적어도 하나의 분사 채널을 포함하며; 상기 펌핑 모듈 중 적어도 어느 하나는 상기 인젝터 모듈과 이격 배치되고; 상호 이격된 상기 인젝터 모듈과 상기 펌핑 모듈 사이에는 가스 활성화 유닛이 배치되며; 상기 가스 공급 모듈에는 외부로부터 공급되는 제2 공정 가스를 상기 가스 활성화 유닛이 배치된 상기 인젝터 모듈과 상기 펌핑 모듈 사이에 공급하는 제2 공정 가스 공급 라인이 형성될 수 있다.

또한, 상기 가스 활성화 유닛은 플라즈마를 형성하여 상기 제2 공정 가스를 활성화시키는 플라즈마 발생 전극을 포함하며; 상호 이격된 상기 인젝터 모듈은 그 사이에 위치하는 상기 플라즈마 발생 전극의 접지 전극으로 기능할 수 있다.

그리고, 상기 가스 활성화 유닛은 플라즈마를 형성하여 상기 제2 공정 가스를 활성화시키는 플라즈마 발생 전극을 포함하며; 상기 플라즈마 발생 전극을 사이에 두고 상호 이격된 상기 인젝터 모듈의 상기 플라즈마 발생 전극 측 내벽면에 각각 마련되어 상기 플라즈마 발생 전극과의 사이에 플라즈마를 형성시키는 접지 전극을 더 포함할 수 있다.

상기 구성에 의해 본 발명에 따르면, 원료의 증착 효율을 높이면서도 플라즈마 반응과 같은 가스 활성화 반응이 안정적으로 발생할 수 인젝터 어셈블리 및 가스 활성화 유닛의 구조가 개선된 기상 증착 장치가 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 기상 증착 장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 기상 증착 장치의 인젝터 어셈블리의 실시예들을 설명하기 위한 도면이고,
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 기상 증착 장치의 유닛 지지부의 실시예들을 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인젝터 어셈블리의 구성을 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인젝터 어셈블리의 구성을 도시한 도면이고,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인젝터 어셈블리의 구성을 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 기상 증착 장치(1)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기상 증착 장치(1)는 반응 챔버(100), 인젝터 어셈블리(30) 및 가스 활성화 유닛(50)을 포함한다.

반응 챔버(100)는 표면에 박막이 형성되는 공정의 대상물인 기판을 외부와 격리시켜 박막 형성을 위한 증착 공정이 수행되는 진공된 밀폐 공간을 제공한다. 여기서, 반응 챔버(100)는 반응 공간을 형성하며 기판이 안착되는 기판 지지부(140)가 설치되는 상향 개구된 챔버 본체(110)와, 상기 챔버 본체(110)를 개폐하는 챔버 리드(120)를 포함할 수 있다.

인젝터 어셈블리(30)는 반응 챔버(100)의 내부에 설치되어 반응 챔버(100) 내부로 공정 가스를 분사한다. 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 인젝터 어셈블리(30)의 실시예들을 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 인젝터 어셈블리(30)는 각각 공정 가스를 분사하는 복수의 인젝터 모듈(31)을 포함하는데, 복수의 인젝터 모듈(31) 중 인접한 적어도 한 쌍은 상호 이격되도록 설치된다.

도 2에 도시된 실시예에서는 2개의 인젝터 모듈(31)이 인젝터 어셈블리(30)를 구성하는 것을 예로 하고 있으며, 2개의 인젝터 모듈(31)이 상호 이격되도록 설치되는 것을 예로 하고 있다. 그리고, 도 3에 도시된 실시예에서는 3개의 인젝터 모듈(31)이 인젝터 어셈블리(30)를 구성하는 것을 예로 하고 있으며, 3개의 인젝터 모듈(31)이 상호 이격되도록 설치되는 것을 예로 하고 있다.

여기서, 본 발명에 따른 인젝터 어셈블리(30)는 반응 챔버(100)의 챔버 리드(120)에 설치되는 것을 예로 한다. 그리고, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 인젝터 모듈(31)은 반응 챔버(100) 내부로 공정 가스를 분사하기 위한 적어도 하나의 분사 채널(32)을 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3에서는 하나의 인젝터 모듈(31)에 2개씩의 분사 채널(32)이 형성되는 것을 예로 하고 있으나, 서로 다른 개수의 분사 채널(32)이 형성되도록 마련될 수 있으며, 그 개수 또한 도 2 및 도 3에 도시된 개수에 한정되지 않음은 물론이다.

이 때, 각각의 인젝터 모듈(31)에서 분사되는 공정 가스(이하, '제1 공정 가스'라 함)는 기판에 박막을 형성하는 공정에 따라 다양한 조합으로 분사될 수 있다. 예를 들어, 인젝터 모듈(31) 중 하나의 분사 채널(32)은 제1 공정 가스로 소스 가스(또는 원료전구체(source precursor))를 분사할 수 있고, 다른 하나의 분사 채널(32)은 제1 공정 가스로 퍼지 가스를 분사할 수 있다.

또한, 하나의 인젝터 모듈(31)에 형성된 2개의 분사 채널(32)에서 제1 공정 가스로 소스 가스를 분사할 수 있고, 다른 하나의 인젝터 모듈(31)에 형성된 2개의 분사 채널(32)에서 제1 공정 가스로 퍼지 가스를 분사하도록 마련될 수 있다. 즉, 복수의 인젝터 모듈(31)과 각각의 인젝터 모듈(31)에 형성된 적어도 하나의 분사 채널(32)로 다양한 제1 공정 가스의 분사 조합을 설계할 수 있다.

한편, 가스 활성화 유닛(50)은 제2 공정 가스를 활성화시킨다. 본 발명에서는 가스 활성화 유닛(50)이 상호 이격된 인젝터 모듈(31) 사이 중 적어도 어느 한 곳에 위치하도록 반응 챔버(100)에 설치된다. 도 2에서는 한 쌍의 한 쌍의 인젝터 모듈(31) 사이에 하나의 가스 활성화 유닛(50)이 배치되는 것을 예로 하고 있으며, 도 3에서는 3개의 인젝터 모듈(31) 각각의 사이에 2개의 가스 활성화 유닛(50)이 분산되어 배치되는 것을 예로 하고 있다.

여기서, 발명에 따른 기상 증착 장치(1)는 가스 활성화 유닛(50)이 인젝터 모듈(31) 사이에 위치하도록 가스 활성화 유닛(50)을 지지하는 유닛 지지부(70)를 포함할 수 있다. 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 유닛 지지부(70)의 실시예들을 도시한 도면이다.

먼저, 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유닛 지지부(70)는 반응 챔버(100)의 측벽에 설치된 상태로 가스 활성화 유닛(50)을 지지한다. 도 4에 도시된 실시예에서는 반응 챔버(100)에 복수의 기판이 배치된 상태에서, 복수의 기판이 순차적으로 인젝터 어셈블리(30)의 하부를 지나도록 반응 챔버(100)의 내부에서 이동하도록 마련된 예를 도시하고 있다.

여기서, 상호 이격된 인젝터 모듈(31)은 상술한 바와 같이, 반응 챔버(100)의 챔버 리드(120)에 설치된 상태로 반응 챔버(100) 내부에서 상호 이격된 상태를 유지하고, 도 4에 도시된 바와 같이, 유닛 지지부(70)가 반응 챔버(100)의 측벽, 즉, 챔버 본체(110)의 측벽에 설치되어 가스 활성화 유닛(50)을 지지하게 된다. 이 때, 유닛 지지부(70)는 반응 챔버(100) 외부로부터 전원 케이블(71)을 통해 전원을 공급받아 가스 활성화 유닛(50)에 공급하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유닛 지지부(70a)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 반응 챔버(100)의 바닥면으로부터 연장되어 가스 활성화 유닛(50)을 지지한다. 도 5 및 도 6에 도시된 실시예에서는 복수의 기판 지지부(140)가 반응 챔버(100) 내부에 설치되고, 각각의 기판 지지부(140)가 기판을 지지하여 복수의 기판을 처리하는 구조를 예로 하고 있다. 또한, 한 쌍의 인젝터 어셈블리(30)가 상호 이격된 상태로 반응 챔버(100) 내부에 설치되는 것을 예로 하고 있다.

여기서, 유닛 지지부(70a)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 반응 챔버(100)의 챔버 본체(110)의 바닥면으로부터 기판 지지부(140) 사이로 연장되어 가스 활성화 유닛(50)을 지지하게 되며, 반응 챔버(100) 외부로부터의 전원을 가스 활성화 유닛(50)으로 공급하게 된다.

그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 인젝터 어셈블리(30)가 상호 이격된 상태로 반응 챔버(100)에 배치된 경우, 유닛 지지부(70a)가 상호 마주하는 한 쌍의 인젝터 어셈블리(30) 사이에서 양측에 배치된 한 쌍의 인젝터 어셈블리(30)에 위치하는 가스 활성화 유닛(50)을 지지할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 유닛 지지부(70a)와 한 쌍의 가스 활성화 유닛(50)이 T자 형태로 배치될 수 있다.

다시, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 챔버 리드(120)는 인젝터 모듈(31)에 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급 모듈(130)을 포함할 수 있다.

가스 공급 모듈(130)에는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 인젝터 모듈(31)의 각 분사 채널(32)과 연통되어 반응 챔버(100) 외부로부터 공급되는 제1 공정 가스를 각 분사 채널(32)로 공급하는 제1 공정 가스 공급 라인(131)이 형성된다. 여기서, 제1 공정 가스는 소스 가스 또는 퍼지 가스를 포함할 수 있음은 상술한 바와 같다.

또한, 가스 공급 모듈(130)에는 외부로부터 공급되는 제2 공정 가스를 가스 활성화 유닛(50)이 배치된 인젝터 모듈(31) 사이에 공급하는 제2 공정 가스 공급 라인(132)이 형성될 수 있다. 여기서, 제2 공정 가스는 가스 활성화 유닛(50)에 의해 활성화되어 활성화 원자 또는 라디칼 형태로 기판 방향으로 다운스트림된다.

여기서, 본 발명에 따른 기상 증착 장치(1)의 가스 활성화 유닛(50)은 플라즈마 발생 전극, 초고주파 발생부, 자외선 조사부, 레이저 조사부 중 어느 하나의 형태로 마련될 수 있다.

본 발명에 따른 가스 활성화 유닛(50)이 플라즈마 발생 전극 형태로 마련되는 경우, 유닛 지지부(70)로부터 공급되는 전원에 의해 플라즈마 발생 전극과 양측의 인젝터 모듈(31) 사이의 공간에, 도 2에 도시된 바와 같이 플라즈마가 형성되고, 제2 공정 가스 공급 라인(132)을 통해 공급되는 제2 공정 가스가 활성화되어, 다운스트림되는 라디컬에 의해 기판의 표면에 박막이 형성된다.

본 발명에서는 유닛 지지부(70)를 통해 플라즈마 발생 전극으로 공급되는 전원은 DC 전원 또는 RF 전원을 포함할 수 있다. 여기서, 상호 이격된 인젝터 모듈(31)은 그 사이에 위치하는 플라즈마 발생 전극의 접지 전극으로 기능하게 된다.

본 발명에 따른 가스 활성화 유닛(50)이 초고주파 발생부 형태로 마련되는 경우, 초고주파 발생부는 10⁹ Hz 이상의 초고주파를 이용하여 제2 공정 가스를 활성화시킨다. 제2 공정 가스 공급 라인(132)을 통해 제2 공정 가스가 주입되고 초고주파 발생부가 초고주파를 인가하게 되면, 제2 공정 가스가 활성화된 상태 또는 라디컬 상태로 형성되어 다운스트림됨으로써 기판에 박막을 형성하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 가스 활성화 유닛(50)이 자외선 조사부 형태로 마련되는 경우, 자외선 조사부에 의해 조사된 자외선에 의해 제2 공정 가스가 활성화되고, 라디컬 상태로 전환되어 다운스트림됨으로써 기판에 박막을 형성하게 된다.

여기서, 자외선 조사부에 의해 조사되는 자외선은 인젝터 모듈(31) 측으로만 향하도록 마련될 수 있다. 즉, 자외선에 의해 기판이 변형되거나 변질되는 경우에는 자외선 조사부로부터 조사되는 자외선이 기판 측을 향하지 않도록 마련될 수 있다.

반면, 기판에 흡착된 분자층에서 측정한 결합만을 깨기 위하여 특정한 파장 또는 그 이하의 파장을 갖는 자외선이 기판에 조사됨에 따라 반응을 완전하게 유도할 수 있는 경우에는 자외선 조사부로부터 조사되는 자외선이 기판 측을 향하도록 마련될 수도 있다.

그리고, 가스 활성화 유닛(50)이 레이저 조사부 형태로 마련되는 경우, 레이저 조사부에 의해 조사된 레이저에 의해 제2 공정 가스가 활성화되고, 라디컬 상태로 전환되어 다운스트림됨으로써 기판에 박막을 형성하게 된다.

여기서, 가스 활성화 유닛(50)의 상부는 가스 공급 모듈(130)의 제2 공정 가스 공급 라인(132)으로부터 공급되는 제2 공정 가스가 양측의 인젝터 모듈(31)로 분산되어 유동하게 하는 가스 분산부(51)가 형성될 수 있다. 도 2 및 도 3에서는 가스 분산부(51)가 라운드 형상을 갖는 것을 예로 하고 있으나, 단면이 삼각 형태로 마련될 수 있음은 물론이다.

이하에서는 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 기상 증착 장치(1)에 대해 설명한다.

도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인젝터 어셈블리(30)는 적어도 하나의 펌핑 모듈(40)을 포함할 수 있다. 여기서, 펌핑 모듈(40)은 인젝터 모듈(31) 사이, 또는 인젝터 모듈(31)의 일측 중 적어도 어느 한 곳에 설치되어 반응 챔버(100) 내부의 제1 공정 가스 및/또는 제2 공정 가스를 배기한다. 도 7에서는 2개의 인젝터 모듈(31) 사이에 하나의 펌핑 모듈(40)이 양측의 인젝터 모듈(31) 사이에 이격되어 배치되는 것을 예로 하고 있다.

그리고, 가스 공급 모듈(130)에는 공정 가스의 배기를 위한 펌핑 채널(41)이 형성된다. 여기서, 가스 공급 모듈(130)에는 펌핑 채널(41)과 연통되어 반응 챔버(100) 내부의 가스를 반응 챔버(100) 외부로 배기시키는 펌핑 라인(133)이 형성된다. 이에 따라, 인젝터 어셈블리(30)를 통해 공정 가스의 공급과 배기가 가능하게 된다.

여기서, 도 7에 도시된 실시예에서는, 펌핑 모듈(40)과 양측의 인젝터 모듈(31)이 상호 이격되도록 배치되고, 인젝터 모듈(31)과 펌핑 모듈(40) 사이에 가스 활성화 유닛(50)이 형성되는 것을 예로 하고 있다. 그리고, 가스 공급 모듈(130)에는 제2 공정 가스를 가스 활성화 유닛(50) 측으로 공급하기 위한 제2 공정 가스 공급 라인(132)이 형성될 수 있다.

따라서, 가스 공급 모듈(130)의 제2 공정 가스 공급 라인(132)으로부터 인젝터 모듈(31)과 펌핑 모듈(40) 사이로 분사되는 제2 공정 가스가 가스 활성화 유닛(50)에 의해 활성화된다. 여기서, 가스 활성화 유닛(50)이 플라즈마 발생 전극 형태로 마련되는 경우, 인젝터 모듈(31) 및 펌핑 모듈(40)이 플라즈마 반응의 접지 전극으로 기능하게 된다.

상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 따른 기상 증착 장치(1)가 기판의 표면에 박막을 형성하는데 있어, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition : ALD) 방법에 따라 박막을 형성하는 것을 예로 하여 설명한다.

먼저, 인젝터 모듈(31)의 분사 채널(32)로부터 제1 공정 가스로 하나 이상의 원료 전구체가 분사되면, 원료 전구체가 기판의 표면에서 화학적 흡착층과 물리적 흡착층이 형성된다. 그런 다음, 인젝터 모듈(31)의 다른 분사 채널(32)에서 제1 공정 가스로 불활성 기체의 퍼지 가스가 분사되면서 펌핑 채널(41)을 통해 배기가 진행되어 원료 전구체에 의해 형성된 물리적 흡착층이 제거된다.

그리고, 가스 공급 모듈(130)의 제2 공정 가스 공급 라인(132)으로부터 제2 공정 가스로 반응 전구체(reactant precursor)가 주입되어 가스 활성화 유닛(50)에 의해 활성화되어 라디컬 형태로 기판에 전달되어 화학적 흡착층과 물리적 흡착층을 형성하게 된다. 그리고, 다시 퍼지 가스 분사 및 펌핑을 통해 반응 전구체에 의해 형성된 물리적 흡착층을 제거함으로써, 기판에 박막을 형성하게 된다.

한편, 도 7에 도시된 실시예에서는 인젝터 어셈블리(30)에 펌핑 모듈(40)이 설치되는 것을 예로 하였다. 도 8은 도 7에 도시된 실시예의 변형예로서, 복수의 인젝터 모듈(31) 중 상호 이격된 한 쌍의 인젝터 모듈(31) 사이에 가스 활성화 유닛(50)을 배치하지 않고, 해당 인젝터 모듈(31) 사이의 공간과 연통되는 가스 공급 모듈(130)의 펌핑 라인(133)을 통해 배기가 수행되도록 마련될 수 있다. 즉, 인젝터 모듈(31) 사이의 공간이 펌핑 채널(41)을 형성할 수 있다.

또한, 전술한 실시예들에서는 인젝터 모듈(31) 및/또는 펌핑 모듈(40)이 플라즈마 반응의 접지 전극으로의 기능을 수행하는 것을 예로 하여 설명하였다. 반면, 도 9에 도시된 바와 같이, 인젝터 모듈(31)의 플라즈마 발생 전극 측 내벽면에 별도의 접지 전극(90b)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 발생 전극 형태로 마련된 가스 활성화 유닛(50)과 접지 전극(90b) 사이에 플라즈마가 형성되고, 별도의 접지 전극(90b)이 형성됨에 따라 파티클에 의한 오염 등으로 접지 전극(90b)의 교체나 세정 등이 용이하게 된다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

1 : 기상 증착 장치 100 : 반응 챔버
110 : 챔버 본체 120 : 챔버 리드
130 : 가스 공급 모듈 140 : 기판 지지부
30 : 인젝터 어셈블리 31 : 인젝터 모듈
32 : 분사 채널 40 : 펌핑 모듈
41 : 펌핑 채널 50 : 가스 활성화 유닛
70,70a : 유닛 지지부

Claims (12)

1. 상향 개구된 챔버 본체와, 상기 챔버 본체를 개폐하는 챔버 리드를 갖는 반응 챔버와;
   상기 챔버 리드에 설치되어 각각 제1 공정 가스를 분사하는 복수의 인젝터 모듈을 포함하며, 상기 복수의 인젝터 모듈 중 인접한 적어도 한 쌍은 상호 이격되도록 설치된 인젝터 어셈블리와;
   상호 이격된 상기 인젝터 모듈 사이의 공간 중 적어도 어느 한 곳에 위치되도록 상기 반응 챔버에 설치되고, 상기 공간을 통해 분사되는 제2 공정 가스를 상기 공간에서 활성화시키는 가스 활성화 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 반응 챔버의 측벽에 설치되어 상기 가스 활상화 유닛이 상기 인젝터 모듈 사이에 위치하도록 상기 가스 활성화 유닛을 지지하고, 상기 반응 챔버 외부로부터의 전원을 상기 가스 활성화 유닛에 공급하는 유닛 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 반응 챔버는 각각 기판을 지지하는 복수의 기판 지지부와;
   상기 반응 챔버의 바닥면으로부터 상기 기판 지지부 사이로 연장되어 상기 가스 활성화 유닛를 지지하고, 상기 반응 챔버 외부로부터의 전원을 상기 가스 활성화 유닛에 공급하는 유닛 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 인젝터 어셈블리는 상호 이격된 상태로 상기 반응 챔버 내부에 복수 개로 설치되며;
   상기 유닛 지지부는 상호 마주하는 한 쌍의 상기 인젝터 어셈블리 사이에서 양측에 배치된 한 쌍의 상기 인젝터 어셈블리에 위치하는 상기 가스 활성화 유닛을 지지하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가스 활성화 유닛은
   플라즈마를 형성하여 상기 제2 공정 가스를 활성화시키는 플라즈마 발생 전극과;
   상기 제2 공정 가스에 초고주파를 인가하여 상기 제2 공정 가스를 활성화시키는 초고주파 발생부와;
   상기 제2 공정 가스에 자외선을 조사하여 상기 제2 공정 가스를 활성화시키는 자외선 조사부와;
   상기 제2 공정 가스에 레이저를 조사하여 상기 제2 공정 가스를 활성화시키는 레이저 조사부 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   상기 각 인젝터 모듈은 상기 반응 챔버 내부로 상기 제1 공정 가스를 분사하기 위한 적어도 하나의 분사 채널을 포함하며;
   상기 챔버 리드는 상기 각 분사 채널과 연통되어 상기 반응 챔버 외부로부터 공급되는 상기 제1 공정 가스를 상기 각 분사 채널로 공급하는 제1 공정 가스 공급 라인과, 외부로부터 공급되는 상기 제2 공정 가스를 상기 가스 활성화 유닛이 배치된 상기 인젝터 모듈 사이에 공급하는 제2 공정 가스 공급 라인이 형성된 가스 공급 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상호 이격된 상기 인젝터 모듈 사이 중 상기 가스 활성화 유닛이 배치되지 않은 적어도 어느 한 곳은 펌핑 채널을 형성하며;
   상기 가스 공급 모듈에는 상기 펌핑 채널과 연통되어 상기 반응 챔버 내부의 가스를 상기 반응 챔버 외부로 배기시키는 펌핑 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치.
9. 제5항에 있어서,
   상기 인젝터 어셈블리는 상기 인젝터 모듈 사이와 상기 인젝터 모듈의 일측 중 적어도 어느 한 곳에 설치되어 상기 반응 챔버 내부의 가스를 배기하는 펌핑 채널이 형성된 펌핑 모듈을 더 포함하며;
   상기 가스 공급 모듈에는 상기 펌핑 채널과 연통되어 상기 반응 챔버 내부의 가스를 상기 반응 챔버 외부로 배기시키는 펌핑 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 각 인젝터 모듈은 상기 반응 챔버 내부로 상기 제1 공정 가스를 분사하기 위한 분사 채널을 포함하며;
    상기 펌핑 모듈 중 적어도 어느 하나는 상기 인젝터 모듈과 이격 배치되고;
    상호 이격된 상기 인젝터 모듈과 상기 펌핑 모듈 사이에는 가스 활성화 유닛이 배치되며;
    상기 가스 공급 모듈에는 외부로부터 공급되는 제2 공정 가스를 상기 가스 활성화 유닛이 배치된 상기 인젝터 모듈과 상기 펌핑 모듈 사이에 공급하는 제2 공정 가스 공급 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치.
11. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 활성화 유닛은 플라즈마를 형성하여 상기 제2 공정 가스를 활성화시키는 플라즈마 발생 전극을 포함하며;
    상호 이격된 상기 인젝터 모듈은 그 사이에 위치하는 상기 플라즈마 발생 전극의 접지 전극으로 기능하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치.
12. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 활성화 유닛은 플라즈마를 형성하여 상기 제2 공정 가스를 활성화시키는 플라즈마 발생 전극을 포함하며;
    상기 플라즈마 발생 전극을 사이에 두고 상호 이격된 상기 인젝터 모듈의 상기 플라즈마 발생 전극 측 내벽면에 각각 마련되어 상기 플라즈마 발생 전극과의 사이에 플라즈마를 형성시키는 접지 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치.

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