KR101376336B1 - 원자층 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 수평 흐름 원자층 증착 장치의 기체 흐름 조절부는 유입홈을 가지고, 유입홈의 각 가장 자리와 중앙부에 의해 형성되는 공정 기체의 흐름 경로의 길이를 조절하거나, 공정 기체 흐름 경로에 따라 저항을 조절하는 기체 흐름 조절부를 포함함으로써, 유입홈의 중앙부와 가장자리에서의 기체 도입부와 기체 도출부 사이의 총 흐름 경로의 흐름 저항을 거의 동일하거나 중앙부에서 작도록 조절함으로써, 반응 공간으로 흐르는 공정 기체 등은 양 가장 자리 쪽으로 더 많이 흐르는 대신에, 중앙 부분에도 각 가장 자리와 거의 동일하거나 더 많은 양으로 공급될 수 있다. 따라서, 많은 기체가 필요한 기판의 중앙부에도 많은 공정 기체 등이 공급될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 적어도 세 개 이상의 위치에 형성되어 있는 수평 구동부를 포함함으로써, 반응기 받침이 전 방향에서 반응기벽에 밀착되도록 구동함으로써, 원자층 증착 장치의 반응 공간이 완전히 밀폐되도록 규정할 수 있다.
수평 흐름, 원자층 증착 장치, 반응기, 기체 흐름 공간, 기체 공급, 밀폐성

Description

원자층 증착 장치{ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 장치에 관한 것으로, 특히 좁은 반응 공간 내에서 빠른 속도로 박막을 형성할 수 있으며, 반응 공간의 밀폐성을 쉽게 유지할 수 있는 원자층 증착 장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조에 있어서 기판 위에 고품질의 박막을 형성하고자 하는 장치나 공정에 대하여 개선하는 노력이 계속되고 있다. 최근에 두 가지 이상의 반응원료를 시간적으로 분리하여 순차적으로 기판 위에 공급하여 표면 반응을 통해 박막을 성장시키고, 이를 반복적으로 수행하여 원하는 두께의 박막을 형성하는 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD) 방법이 제안되었다. 원자층 증착 방법에서, 반응 원료는 개별적으로 공급되고, 표면 반응에 의해 막이 형성되기 때문에 이와 같은 공정을 이용하면, 기판의 요철에 관계없이 기판의 표면전체에서 균일한 두께의 막을 얻을 수 있고, 막에 섞이는 불순물을 줄일 수 있어서 우수한 성질의 막을 형성할 수 있다.
기판에 평행한 방향으로 기체가 흐르는 수평흐름 원자층 반응기가 제안되었다. 수평 흐름 원자층 반응기는 반응기 안에서 기체의 흐름이 빠르고 단순하기 때 문에 반응기 안의 기체 분위기를 빠른 속도로 전환할 수 있고 필요한 공정기체들을 순차적으로 공급하는 기체 공급 주기에 필요한 시간을 최소화할 수 있다. 이러한 수평흐름 원자층 반응기의 한 예가 대한민국 특허 출원 제 1999-0023078 호와 제 2000-0033548 호 및 미국 특허 US 6,539,891 등에 의해 시분할 원료공급 원자층 증착 방법에 적합한 반응기 및 이를 이용한 박막 제조 방법이 개시되었다. 또한 이를 개량한 예가 한국 특허 출원 제2005-0038606호 및 미국 특허 출원 11/429,533호로 출원되어, 2006년 11월 9일 미국 공개 번호 2006-0249077 A1에 공개되었다. 수평흐름 원자층 반응기의 다른 예가 미국특허 US 5,711,811, 미국 특허 US 6,562,140에 개시되었다. 상기 발명에서는 반응기 내부에서 기판이 놓인 면과 기판에 마주한 면 사이의 간격을 일정하게 하여 기판 위에서 기체의 흐름을 균일하고 층 흐름(laminar flow)에 가깝게 유지한다.
한편, 표면에 굴곡이나 요철이 심한 기판은 겉보기 표면적보다 실제 표면적이 넓다. 또한, 좁은 구멍이나 도랑이 매우 촘촘하게 배치된 DRAM의 전하저장 유전막 등을 형성하는 경우에는 실제 표면적이 겉보기 표면적보다 50배나 더 클 수도 있다. 한편, 반도체 집적 회로 생산을 위한 기판은 일반적으로 원형이다. 이처럼, 다른 집적 회로 패턴들도 더욱 집적화되어 실제 표면적이 겉보기 표면적보다 매우 큰 외관비를 가질 수 있다.
일반적으로 반도체 집적 회로에 사용되는 기판 또는 웨이퍼는 원형의 평면 모양을 가진다. 수평 흐름 원자층 증착기에서 실제 표면적이 겉보기 표면적보다 훨씬 더 넓은 원형의 기판이 일정한 유량과 유속으로 기체가 공급되는 반응기에 장 착된 경우, 기판 위에 일정하게 공급되는 원료 기체는 기판 위의 흐름 경로에 따라서 소모되는 정도에서 큰 차이가 발생한다. 따라서 원형 기판의 실제 표면적이 겉보기 표면적보다 50배나 더 큰 경우에 기판 위로 흐르는 기체의 유량과 유속을 일정하게 유지하는 것은 원료 공급, 기체 공급 주기에 필요한 시간 등에서 불리할 수 있다.
도 1a에 기체가 화살표로 도시한 바와 같이 아래에서 위 방향으로 흐르는 수평 흐름 원자층 증착 반응기에 원형 기판(100)이 놓인 경우를 간략하게 도시하였다. 도 1a를 참고하면, 원형기판 위로 흐르는 기체의 유속과 유량이 일정하고 원형 기판의 실제 표면적이 겉보기 표면적보다 훨씬 더 큰 경우 펄스 형태로 공급된 원료 기체는 반응기 내부 표면에서 흡착 또는 표면 반응을 통해 일부 소모된 후에 위치(100X, 100Y, 100Z)에서 흡착이나 표면 반응을 통해 주로 소모되기 시작한다. 위치(100X, 100Z)에서 기판 표면의 흡착이나 표면 반응이 완료되어도 위치(100W)에서는 흡착이나 표면 반응이 완료되지 않기 때문에, 즉 반응 기체의 포화(saturation)가 이루어 지지 않기 때문에, 위치(100W)에 흡착이나 표면 반응이 완료될 때까지 원료 기체 공급을 계속하여야 한다. 위치(100X, 100Z)에서 기판 표면의 흡착이나 표면 반응이 완료된 후부터 위치(100W)에서 흡착이나 표면 반응이 완료될 때까지 위치(100X, 100Y) 위로 흐르는 원료 기체는 기판에 막을 형성하는 데 쓰이지 않고 배출되어 낭비된다. 즉, 기판의 모든 위치에서 실질적인 표면 포화가 이루어지기 위하여, 마지막 포화점까지 포화가 완료될 때까지 기체 공급이 계속되어야만 한다.
도 1b에서는 원형 기판 위에 수평으로 흐르는 기체 흐름 경로의 위치에 따른 기체가 흐르는 표면적의 비를 나타낸다. 도 1b를 참고하면, 원형 기판의 중앙부로 흐르는 기체 흐름(c)의 경우, 가장자리 부분으로 흐르는 기체 흐름들(a, e)에 비하여 통과하는 표면적이 매우 크다는 것을 알 수 있다. 따라서, 기판 위에 균일하고 효율적인 증착을 위해서 중앙부로 흐르는 기체 흐름(c)의 양이 상대적으로 많아야 함을 알 수 있다.
한편, 원료 기체의 증기압이 충분히 높고 기판에 과량의 원료 기체가 공급되는 경우에는 이러한 기판 위치에 따른 포화 정도의 차이가 무시될 수도 있다. 예를 들어 산소(O2) 기체나 오존(O3) 기체의 경우는 막 형성에 필요한 최소량에 비해 충분히 많은 양이 반응기에 공급되므로 이러한 차이가 드러나지 않을 수도 있다. 그러나 예를 들어, 테트라키스에틸메틸아미도하프늄 (tetrakis(ethylmethylamido)halfnium, TEMAHf)이나 테트라키스에틸메틸아미도지르코늄 (tetrakis(ethylmethylamido)zirconium, TEMAZr)처럼 원료 기체의 증기압이 낮은 경우에는 기판의 표면에 막 형성에 필요한 원료 기체를 공급하는 데에도 상당한 시간이 소요된다. 원자층 증착 장치에 적합한 많은 원료 기체들도 낮은 증기압을 가진다.
예를 들어 지름이 300mm인 원형 기판의 실제 표면적이 겉보기 표면적의 50배에 이른다면 기판의 전 표면적에 흡착하는 데 필요한 원료 기체를 공급하는 데에 1초나 그 이상의 시간이 걸릴 수 있다. 공급한 원료 기체가 기판에 막을 형성하는 데 쓰이지 않고 반응기를 통과한다면 기판 표면의 모든 곳에 흡착이나 반응할 만큼 의 원료 기체를 공급하는 데에는 상당한 시간이 걸린다.
따라서 증기압이 낮은 원료를 사용하는 경우에는 원자층 증착법의 원료 기체 공급 주기에 필요한 시간을 줄이기 위하여, 그리고 가격이 비싼 원료를 사용하는 경우에는 공정 비용을 감소하기 위하여, 최소량의 원료 기체를 공급하고도 기판 위에서 흡착이나 표면 반응을 완료할 수 있는 것이 바람직하다.
한편, 원자층 증착 반응기 내에 장착된 기판 위에 박막이 증착되는 반응 공간의 밀폐성을 유지하는 것은 매우 중요한 문제이다. 이러한 반응 공간의 밀폐성을 유지하기 위하여 일반적으로 수작업으로 반복 시도하여 반응 공간을 밀폐시키거나 정밀한 고가의 구동부를 이용하여 반응 공간을 밀폐시키는 방법을 이용한다. 그러나, 수작업으로 반복 시도할 경우 기판을 장착 및 탈착할 때마다 매번 밀폐성 여부를 확인하고 조정하는 과정에 많은 시간이 소요되고, 정밀한 구동부를 이용하는 경우, 고가의 장비에 대한 많은 비용이 소요된다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 원형 기판을 사용하는 경우에도 원료 기체 공급 주기에 필요한 시간을 줄일 수 있고, 원료 기체의 낭비를 막을 수 있으며, 반응 공간의 밀폐성을 쉽게 높일 수 있는 수평 흐름 원자층 증착 반응기를 포함하는 원자층 증착 장치를 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장 치는 기판이 놓인 면과 그와 마주한 면 사이를 원료 기체가 기판에 대체로 평행한 방향으로 흐르는 수평 흐름 원자층 증착 장치로서, 반응기, 상기 반응기 내에 원형 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지대, 그리고 기체의 흐름 방향을 유도하는 유입홈을 가지고, 상기 반응기 내로 기체 흐름을 유도하는 기체 흐름 조절판을 포함하고, 여기서, 상기 유입홈은 상기 기체 흐름 조절판의 중앙부분에서 가장자리로 갈수록 넓어지는 부채꼴 형태를 가지고, 상기 부채꼴의 반경은 상기 부채꼴의 중앙부에서 각 가장자리에 이를수록 점점 길어질 수 있다.
상기 유입홈의 상기 부채꼴 형태의 가장자리 방향의 흐름 경로보다 상기 부채꼴 형태의 중앙부 방향의 흐름 경로에서 기체가 더 빠르게 흐를 수 있다.
상기 유입홈의 상기 부채꼴 형태의 가장자리 방향의 흐름 경로보다 상기 부채꼴 형태의 중앙부 방향의 흐름 경로에서 더 많은 기체가 흐를 수 있다.
상기 기체 흐름 조절판의 하부면에 장착되어 있으며, 상기 반응 공간 내에 플라즈마를 발생하는 플라즈마 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 원자층 증착 장치는 적어도 두 개의 기체 유입구들을 더 포함할 수 있다.
상기 기체 흐름 조절판은 상기 기체 유입구 중 어느 하나와 연결되어 있고, 상기 원자층 증착 장치는 상기 기체 흐름 조절판 아래에 배치되어 있으며 상기 기체 유입구 중 다른 하나와 연결되어 있는 적어도 하나의 기체 흐름 조절기를 더 포함할 수 있다.
상기 기체 흐름 조절기는 기체의 흐름 방향을 유도하는 제2 유입홈을 가지 고, 상기 유입홈은 상기 기체 흐름 조절기의 중앙부분에서 가장자리로 갈수록 넓어지는 부채꼴 형태를 가지고, 상기 부채꼴의 반경은 상기 부채꼴의 중앙부에서 각 가장자리에 이를수록 점점 길어질 수 있다.
상기 제2 유입홈의 상기 부채꼴 형태의 가장자리 방향의 흐름 경로보다 상기 부채꼴 형태의 중앙부 방향의 흐름 경로에서 기체가 더 빠르게 흐를 수 있다.
상기 제2 유입홈의 상기 부채꼴 형태의 가장자리 방향의 흐름 경로보다 상기 부채꼴 형태의 중앙부 방향의 흐름 경로에서 더 많은 기체가 흐를 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 기판이 놓인 면과 그와 마주한 면 사이를 원료 기체가 기판에 대체로 평행한 방향으로 흐르는 수평 흐름 원자층 증착 장치로서, 반응기, 상기 반응기 내에 원형 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지대, 그리고 기체의 흐름 방향을 유도하는 유입홈을 가지고, 상기 반응기 내로 기체 흐름을 유도하는 기체 흐름 조절판, 상기 유입홈의 측벽을 따라 한쪽 끝에서부터 볼록부와 오목부 그리고 볼록부를 가지는 평면 형태의 공정 가스의 흐름 경로상의 흐름 저항을 조절할 수 있는 흐름 저항 조절부를 포함하고, 여기서, 상기 유입홈은 상기 기체 흐름 조절판의 중앙부분에서 가장자리로 갈수록 넓어지는 부채꼴 형태를 가질 수 있다.
상기 기체 흐름 조절판은 원형의 평면 모양을 가질 수 있다.
상기 흐름 저항 조절부의 두께는 상기 기체 흐름 조절판의 최대 두께의 약 0.2 내지 0.8배일 수 있다.
상기 흐름 저항 조절부는 상기 유입홈의 중앙부에서 상기 기체 흐름 조절판 의 반경의 약 0.05 내지 약 0.9배의 평면 폭을 가질 수 있다.
상기 유입홈의 상기 부채꼴 형태의 가장자리 방향의 흐름 경로보다 상기 부채꼴 형태의 중앙부 방향의 흐름 경로에서 기체가 더 빠르게 흐를 수 있다.
상기 유입홈의 상기 부채꼴 형태의 가장자리 방향의 흐름 경로보다 상기 부채꼴 형태의 중앙부 방향의 흐름 경로에서 더 많은 기체가 흐를 수 있다.
상기 기체 흐름 조절판의 하부면에 장착되어 있으며, 상기 반응 공간 내에 플라즈마를 발생하는 플라즈마 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 원자층 증착 장치는 적어도 두 개의 기체 유입구들을 더 포함할 수 있다.
상기 기체 흐름 조절판은 상기 기체 유입구 중 어느 하나와 연결되어 있고, 상기 기체 흐름 조절판 위 또는 아래에 배치되어 있으며 상기 기체 유입구 중 다른 하나와 연결되어 있는 적어도 하나의 기체 흐름 조절기를 더 포함할 수 있고, 상기 기체 흐름 조절기는 기체의 흐름 방향을 유도하는 제2 유입홈을 가지고, 상기 유입홈은 상기 기체 흐름 조절기의 중앙부분에서 가장자리로 갈수록 넓어지는 부채꼴 형태를 가지고, 상기 유입홈의 측벽을 따라 한쪽 끝에서부터 볼록부와 오목부 그리고 볼록부를 가지는 평면 형태의 제2 흐름 저항 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 유입홈의 상기 부채꼴 형태의 가장자리 방향의 흐름 경로보다 상기 부채꼴 형태의 중앙부 방향의 흐름 경로에서 기체가 더 빠르게 흐를 수 있다.
상기 제2 유입홈의 상기 부채꼴 형태의 가장자리 방향의 흐름 경로보다 상기 부채꼴 형태의 중앙부 방향의 흐름 경로에서 더 많은 기체가 흐를 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 반응기, 상기 반응기 내에 원형 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지대, 그리고 상기 기판 지지대를 구동하는 기판 지지대 구동부를 포함하고, 상기 기판 지지대 구동부는 수평면 상에 서로 일직선을 이루지 않는 위치에 배치되어 있는 복수의 수평부를 포함하고, 상기 수평부는 압축성이 있다.
상기 복수의 수평부는 적어도 세 곳에 배치되어 있을 수 있다.
상기 수평부는 미세 조절 가능한 공기 실린더를 포함할 수 있다.
상기 수평부는 미세 조절 가능한 스프링을 포함할 수 있다.
상기 원자층 증착 장치는 기판 지지대 하부에 부착되어 있는 기판 가열부를 더 포함하고, 상기 기판 가열부는 상기 기판 지지대 하부에 배치되는 수평면과 상기 기판 지지대의 중앙부를 받치고 있는 중앙 수직부를 포함하는 형태를 가지고, 상기 수평면과 중앙 수직부는 일체로 이루어질 수 있다.
상기 기판 지지대 구동부는 상기 반응기를 둘러싸는 외벽에 고정되어 있는 상하 이동 부재, 상기 상하 이동 부재에 연결되어 있으며 상하 이동 가능한 플레이트, 그리고 상기 플레이트를 상하 구동하는 상하 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 상하 구동부는 실린더를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치에 의하면, 반응 기체를 비연속적이거나 순차적으로 기판에 공급하는 원자층 증착법에서 원형 기판에 박막을 형성할 때 필요한 원료 기체의 양을 절약하고 증착에 필요한 시간을 줄일 수 있고, 반응 공간의 밀폐성을 쉽게 높일 수 있어서 장비의 생산성을 높일 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
먼저, 도 2 내지 도 5을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 원자층 증착 장치에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 나타내는 단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시한 실시예에 따른 상부 및 하부 기체 흐름 조절판을 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 2에 도시한 실시예에 따른 상부 기체 흐름 조절판을 나타내는 평면도이고, 도 5은 본 발명에 따른 원자층 증착 장치의 반응기의 기체 흐름을 나타내는 사시도이다.
도 2 내지 도 5에 도시한 원자층 증착 장치는 수평 흐름 원자층 증착 장치의 한 예이다. 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 원자층 증착 반응기(200)를 도시한다. 도 2를 참고하면, 원자층 증착 반응기(200)는 반응기 덮개(201), 반응기 받침(202), 반응기 받침 구동부(280), 기체 흐름 조절부(205), 그리고 반응기 외 벽(298) 등을 포함한다. 반응기 덮개(201) 및 반응기 받침(202)은 서로 밀착하여 반응실을 규정한다. 반응실은 기판(250)이 처리되는 반응 공간(251)을 포함한다. 반응 공간(251)은 반응기 받침(202) 상부 표면과 기체 흐름 조절부(205)의 하부 표면 사이의 공간으로 정의된다. 반응 공간(251)은 공정 기체 등이 유입되는 유입부(251a)와 공정에 사용되고 남은 공정 기체 등이나 반응 부산물이 배기되는 유출부(251b)를 포함한다. 반응기 받침(202)은 반응기 덮개(201)로부터 탈착되어 기판(250)을 반응실 내에 장착하거나 외부로 탈착한다. 외벽(298)은 진공 펌프에 연결된 외부 배기구(도시하지 않음)를 통해 반응기 덮개(201)와 반응기 받침(202)을 진공상태로 유지하도록 구성될 수 있다.
반응기 덮개(201)의 상부에는 제1 및 제2 기체 유입관(210 및 212)와 기체 유출관(220)이 구비되어 있다. 반응기 덮개(201)는 금속으로 만들어지는 것이 바람직하나, 세라믹 물질로 만들어질 수도 있다.
제1 및 제2 기체 유입관(210 및 212)은 반응 소스들(도시하지 않음)과 연결되어 있다. 제1 및 제2 기체 유입관(210, 212)은 각기 제1 반응 기체(X) 및 제2 반응 기체(Y)를 공급하도록 구성되는데, 바람직하게는 반응 기체들(X, Y)은 기체 유입관(210, 212)를 통해 기체 상으로 유입된다. 기체 유입관(210, 212)의 상부에는 밸브가 구비되어 반응 기체와 퍼지 불활성 퍼지 기체의 흐름을 조절할 수 있다. 예를 들어, 삼방향(three-way) 밸브가 이용되어 각 기체 유입관(210, 212)에 불활성 기체와 반응 기체들 중 어느 하나를 공급하도록 조절할 수도 있다. 또한, 원자층 증착 반응기(200)는 밸브를 조절하기 위한 스위칭 기계 장치를 포함할 수도 있 다. 예를 들어, 프로그램화 된 컴퓨터가 스위칭 기계 장치로 이용되어 원자층 증착법의 기체 공급 주기에 맞추어 반응 기체들과 불활성 퍼지 기체를 순차적으로 공급하는데 이용될 수도 있다.
반응기 덮개(201)는 또한 반응기 덮개(201) 표면에 장착된 가열 장치(230)를 포함한다. 가열 장치(230)는 반응기 덮개(201)를 일정 온도로 가열하여, 반응기 덮개(201)의 내부 표면에서 반응 기체들이 응축(응결)하는 것을 방지한다.
반응기 받침(202)은 기판 지지대(260), 기판 지지핀(262), 그리고 기판 가열부(270)를 포함한다. 기판 지지대(260)는 기판(250)을 지지하고, 기판(250)을 장착할 수 있는 오목부를 가져서 기판(250)의 상부 표면만을 노출한다. 기판 가열부(270)는 기판 지지대(260) 하부에 장착되어 있으며 증착 공정 동안, 기판(250)의 온도를 공정에 필요한 온도까지, 반응 기체들의 분해(decomposition) 온도보다는 낮고 반응 기체들의 응축(응결)(condensation) 온도보다는 높도록, 가열하여 유지한다. 기판 지지대(260)는 금속으로 만들어지고, 바람직하게는 전기적으로 접지된다. 이러한 반응기 받침(202)의 형태 및 물질 등은 반응기의 설계에 따라 변화 가능하다. 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 기판 가열부(270)는 기판 지지대(260) 하부에 배치되는 수평면과 원자층 증착 장치의 중앙부를 받치고 있는 중앙 수직부를 포함하는 형태를 가진다. 수평면과 수직부는 일체로 이루어질 수 있다.
기판 지지대(260) 및 기판 가열부(270)를 포함하는 반응기 받침(202)을 구동하기 위한 반응기 받침 구동부(280)는 모터와 같은 구동 장치를 사용하여, 반응기 받침(202)을 상하로 이동하여, 반응 공간(251)을 밀폐시키거나, 개방하도록 구성되는데, 증착 공정 중 반응 공간(251)의 밀폐성을 높이는 것이 중요하다.
반응기 받침 구동부(280)는 원자층 증착 장치의 외벽(298) 하단에 고정되어 있는 상하 이동 부재(271, 272), 상하 이동 부재(271, 272)에 연결되어 있으며 상하 이동 가능한 제1 플레이트(274), 제1 플레이트(274)를 상하 구동하는 메인 실린더(273), 제1 플레이트(274) 및 기판 가열부(270)의 수직부와 연결되어 상하 이동 가능한 제2 플레이트(275), 제1 및 제2 플레이트(274, 275)와 연결되어 반응기 받침의 수평을 유지하도록 구동하는 수평 구동부(279)를 포함한다. 이때 수평 구동부(279)는 적어도 세 부분에 설치되어 있는 것이 바람직하고, 수평 구동부(279)는 수평 조절 부재(276, 277) 및 초기 수평 조절 부재(278)를 포함한다. 수평 조절 부재(276, 277)는 공기 실린더(air cylinder)와 스프링(spring) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 초기 수평 조절 부재(278)는 레벨 너트일 수 있다.
증착 공정 전후에는, 메인 실린더(273)에 의하여 제1 및 2 플레이트(274, 275)가 아래로 이동함으로써, 제2 플레이트(275)에 연결된 기판 가열부(270)와 기판 지지대(260)를 포함하는 반응기 받침(202)이 함께 아래로 이동하여 반응실벽(201)과 반응기 받침(202)이 분리됨으로써 반응 공간(251)이 개방되어 기판(250)을 반응 공간(251) 내부에 장착하거나 외부로 탈착할 수 있다. 반응 공간(251)이 개방된 상태에서 기판 지지핀(262)이 상승하거나 하강하여 기판(250)을 기판 지지대(260)로부터 탈착하거나 기판 지지대(260)에 장착할 수 있다.
증착 공정 시에는, 기판 지지핀(262)이 하강하여 기판(250)을 기판지지 대(260)에 장착한 상태에서 메인 실린더(273)에 의하여 제1 및 2 플레이트(274, 275)가 위로 이동함으로써, 제2 플레이트(275)에 연결된 기판 가열부(270)와 기판 지지대(260)를 포함하는 반응기 받침(202)이 함께 위쪽으로 이동하여 반응실벽(201) 측면 하부와 반응기 받침(202) 위의 기판 지지대(260)의 상단이 밀착되어 반응 공간(251)을 규정한다.
이때, 기판 지지핀(262)의 상승 또는 하강은 기판 지지핀 구동부(290)에 의해 이루어지는데, 기판 지지핀 구동부(290)는 중앙축(293)과 주변축(294) 및 공기 실린더(295)등을 포함한다.
한편, 도 2에서는 단지 하나의 수평 구동부(279)를 도시하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치(200)는 서로 다른 위치에 배치되어 있는 복수의, 예를 들어, 적어도 세 개 이상의 수평 구동부(279)를 포함한다. 각 수평 구동부(279)는 독립적으로 다른 위치의 수평을 맞추도록 동작할 수 있으며, 이에 의해 반응기 받침(202)이 전 방향에서 반응기벽에 밀착될 수 있다. 이에 대하여는 도 8a 내지 도 8e를 참고로 하여 뒤에서 보다 상세히 설명한다.
다시 도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치(200)의 기체 흐름 조절부(205)는 상부 기체 흐름 조절판(240) 및 하부 기체 흐름 조절판(242)을 포함한다. 하부 기체 흐름 조절판(242)은 반응 공간(251)의 상부를 정의하는데, 하부 기체 흐름 조절판(242)의 하부 표면은 평면으로써 장착된 기판(250)과 반응 공간(251)의 높이만큼 이격되어 마주본다.
상부 기체 흐름 조절판(240)은 하부 기체 흐름 조절판(242) 위에 적층되어 있고, 상부 기체 흐름 조절판(240)의 중앙 부분은 반응기 덮개(201)의 내부 바닥 표면에 부착되어 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치에서는, 기체 흐름 조절부(205)는 반응실에 공급되는 반응 기체들의 수에 따라서 추가적인 기체 흐름 조절판을 더 포함할 수도 있다.
상부 기체 흐름 조절판(240)과 하부 기체 흐름 조절판(242)은 반응기 덮개(201)에 장착되거나, 분리될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 보수 관리나 세척 등이 용이할 수 있다. 그러나, 상부 기체 흐름 조절판(240)과 하부 기체 흐름 조절판(242)은 반응기 덮개(201)의 한 구성 요소로 하나의 몸체를 이룰 수 있다.
기체 흐름 조절부(205)는 제1 유입 채널(211), 제2 유입 채널(213), 그리고 유출 채널(221)을 정의하고, 제1 유입 채널(211)과 제2 유입 채널(213) 각각은 개별적인 흐름 경로를 가지고 반응 공간(251)으로 유입된다.
본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 플라즈마 발생 전극을 더 포함하여, 증착 공정 동안, 반응 공간(251)에 플라즈마를 발생시킬 수 있는데, 플라즈마 발생 전극은 하부 기체 흐름 조절판(242)의 하부 표면의 일부로서 형성될 수 있고, 이 경우 플라즈마 발생 전극이 반응 공간(251)의 상부를 정의할 수 있다.
도 3a를 참고하면, 상부 기체 흐름 조절판(240)은 중앙부로 경사진(tapered) 제1 및 제2 유입홈(241a, 241b)을 가진다. 즉, 제1 및 제2 유입홈(241a, 241b)은 상부 기체 흐름 조절판(240)의 중앙부분에서 가장자리로 갈수록 넓어지는 부채꼴 형태를 가지는데, 제1 및 제2 유입홈(241a, 241b) 각각의 반경은 중앙부에서 각 가장자리에 이를수록 점점 길어지는 것이 바람직하다.
제1 유입홈(241a)은 반응기 덮개(201)의 내부 하부 표면의 일부와 함께, 도 2및 도 5에 도시한 바와 같이, 기체 유입관(210)을 통해 공급된 반응 기체(X)의 제1 유입 채널 또는 통로(211)를 정의한다. 제2 유입홈(241b)은 반응기 덮개(201)의 내부 하부 표면의 다른 일부와 함께, 도 2에 도시한 바와 같이, 반응하고 남은 반응 기체 및 반응 부산물들의 유출 채널 또는 통로(221)를 정의한다. 상부 기체 흐름 조절판(240)은 상부 기체 흐름 조절판(240)을 수직으로 관통하는 관통 구멍(through hole)(254)을 가진다. 관통 구멍(254)은 도 2의 제2 기체 유입관(212)과 도 3b를 참고로 하여 아래에서 상세하게 설명될 하부 기체 흐름 조절판(242)의 중앙홈(246)이 서로 연결되어 기체가 흐를 수 있도록 구성된다. 상부 기체 흐름 조절판(240)은 금속 또는 세라믹 물질로 만들어질 수 있다.
상부 기체 흐름 조절판(240)은 또한 제1 및 제2 유입홈(241a, 241b) 사이를 둘러싸는 중앙부에 볼록부(240a)를 포함한다. 볼록부(240a)는 제1 및 제2 유입홈(241a, 241b)의 측벽을 정의하고, 제1 유입관(210)으로부터 유입된 기체를 제1 유입홈(241a)을 지나, 제1 유입홈(241a)의 가장자리인 상부 기체 흐름 조절판(240)의 제1 외주 방향(240c)으로 흐르도록 하여 반응 공간(251)으로 흐르게 하며, 반응 공간(251)을 통과해 온 기체는 제2 유입홈(241b)의 가장 자리인 상부 기체 흐름 조절판(240)의 제2 외주 방향(240d)으로 흐르도록 하여 기체 유출관(220) 쪽으로 흐르도록 한다.
도 4를 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 상부 기체 흐름 조절판(240) 및 제1 유입홈(241a)의 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상부 기체 흐름 조절판(240)은 원형이 아닌, 다소 길죽한 형태를 가지고, 위에서 봤을 때, 상부 일부와 하부 일부가 면처리된(truncated) 타원형태를 가진다. 상부 기체 흐름 조절판(240)은 직선 형태의 가장자리(410a, 410b)와 곡선의 가장자리(420a, 420b)를 가진다. 곡선 가장자리(420a, 420b)의 길이는 직선 가장자리(410a, 410b)보다 길다. 상부 기체 흐름 조절판(240)은 직선 형태의 가장자리(410a, 410b)와 수직을 이루는 제1 길이(L1)및 직선 형태의 가장자리(410a, 420b)와 평행한 제2 길이(L2)를 가진다. 제2 길이에 대한 제1 길이의 비는 약 1:1 내지 약 1.2:1일 수 있다. 따라서, 반응 공간 내에서 기체 흐름 방향에 평행한 부분이 기체 흐름 방향에 수직인 부분보다 길이 등이 적다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제1 유입홈(241a)은 중앙 모서리(401), 두 측면부(402a, 402b), 그리고 상부 기체 흐름 조절판(240)의 제1 외주 방향(240c)으로 정의되는 부채꼴 형태를 가지는데, 부채꼴 형태의 가운데 부분은 중앙부(405)라고 한다. 부채꼴 형태의 두 측면부(402a, 402b)는 중앙 모서리(401)를 중심으로 각도(α)를 이룬다. 각도(α)의 크기는 약 20° 내지 180°일 수 있고, 더욱 구체적으로는 약 90° 내지 160°일 수 있다.
제1 유입홈(241a)은 복수의 기체 흐름 경로(450a, 450b, 450c, 450d)를 제공하고, 복수의 기체 흐름 경로(450a, 450b, 450c, 450d)는 도 2에 도시한 제1 유입관(210)과 연결되는 중앙 모서리(401)로부터 제1 외주 방향(240c)까지 서로 다른 길이를 가진다. 제1 유입홈(241a)의 중앙부(405)를 따라 흐르는 중앙 기체 흐름 경로(450a)가 가장 짧고, 두 측면부(402a, 402b)를 따라 흐르는 측면 기체 흐름 경로(450d)가 가장 길다. 중앙 기체 흐름 경로(450a)와 측면 기체 흐름 경로(450d) 사이의 기체 흐름 경로(450b, 450c)는 중앙 기체 흐름 경로(450a) 길이와 측면 기체 흐름 경로(450d) 길이 사이의 길이를 가진다. 기체 흐름 경로가 제1 유입홈(241a)의 측면부(402a, 402b)로 가까워 질수록, 기체 흐름 경로는 길어진다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 제1 유입홈(241a)의 중앙부에서 각 가장 자리까지의 반경은 중앙부에서 가장 작고, 가장 자리로 갈수록 점점 길어지므로, 제1 유입홈(241a)을 지나는 공정 기체는 중앙부의 흐름 경로가 가장자리의 흐름 경로 보다 많은 유량이 흐르게 된다. 따라서, 많은 기체가 필요한 기판의 중앙부에도 많은 공정 기체 등이 공급될 수 있도록 한다.
제1 기체 유입 채널(211)을 지나 도 2에 도시한 공정 기체 등이 유입되는 도입부(251a)에 도달하는 공정 기체 등은 제1 유입홈(241a) 내의 기체 흐름 경로의 길이에 따라, 유입한 기체의 유량이 다르게 된다. 즉, 부채꼴 형태의 제1 유입홈(241a)의 중앙부로부터 제1 유입홈(241a)의 가장자리를 통해 거의 수평으로 퍼져 흐르게 되므로, 제1 유입홈(241a)의 위치에 따른 흐름 경로의 길이에 따라 그 위를 지나 도입부(251a)에 도달하는 공정 기체의 유량 분포도 달라지게 된다. 구체적으로, 위치에 따른 흐름 경로가 긴 자장자리인 측면 기체 흐름 경로(450d)를 따라 흐른 기체는 상대적으로 늦게 제1 외주 방향(240c)에 도달하고, 위치에 따른 흐름 경로가 짧은 중앙 부분인 중앙 기체 흐름 경로(450a)를 따라 흐른 기체는 상대적으로 빨리, 제1 외주 방향(240c)에 도달하게 된다. 따라서, 부채꼴 형태의 가장자리 부분에 도달한 기체의 총 양은 부채꼴 형태의 중앙부분에 도달한 기체의 총 양보다 적다.
따라서, 기판 위에서 가장 짧은 경로를 가지는 가장자리 부분보다 가장 긴 경로를 가지는 기판(250)의 중앙부 위에 단위 시간 당 더 많은 기체가 공급될 수 있다. 기판(250)의 측면부는 기체가 늦게 도달하게 되므로 상대적으로 그 양이 적고, 흐름 경로가 짧은 중앙 부분은 기체가 빨리 도달하게 되므로 상대적으로 그 양이 많을 수 있다. 이에 의해, 도 1a 및 도 1b를 참고로 설명한 기판 위에 수평으로 흐르는 균일한 층 흐름에 의해 발생할 수 있는 원형 기판 위의 위치에 따른 공정 기체 량의 불균일은 감소하거나 없어질 수 있고, 이에 의해 원형 기판(250) 위에 균일하고 효율적인 증착이 가능해진다.
이제, 도 3b를 참고하면, 하부 기체 흐름 조절판(242)의 상부 표면은 중앙부로 경사진 하부 유입홈(243)을 가진다. 한편, 도 4에서는 제1 유입홈(241a)의 형태에 대하여 도시하였지만, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 하부 유입홈(243) 역시 동일한 평면 형태를 가질 수 있다. 하부 유입홈(243) 역시 부채꼴 형태를 가질 수 있으며, 하부 유입홈(243)에 의해 정의되는 기체 흐름 경로는 중앙부에서 가장 짧고, 가장 자리로 갈수록 점점 길어질 수 있다.
하부 유입홈(243)은 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상부 기체 흐름 조절판(240)의 하부 표면과 함께 제2 기체 유입관(212)으로부터 공급된 반응 기체(Y)의 제2 유입 채널(213)을 정의한다. 도 3b에 도시한 바와 같이, 하부 유입홈(243)은 하부 기체 흐름 조절판(242)의 중앙홈(246)으로 더 뻗어 있어서, 제2 유입 채널(213)은 상부 기체 흐름 조절판(240)의 관통 구멍(254)을 통해서 제2 기체 유입관(212)과 서로 연결되어 기체가 흐를 수 있다.
하부 기체 흐름 조절판(242)의 상부 표면 역시 하부 유입홈(243)과 중앙홈(246) 주변에 형성되어 있는 볼록부(242a)를 가진다. 볼록부(242a)는 하부 유입홈(243)과 중앙홈(246)의 측벽을 형성하고, 제2 기체 유입관(212)으로부터 공급된 기체를 하부 유입홈(243)을 통과하면서 퍼지게 하여, 하부 유입홈(243)의 가장자리인 하부 기체 흐름 조절판(242)의 외주 방향으로 흐르도록 하여, 반응 공간(251)으로 흐르게 하고,반응 공간(251)을 통과해 온 기체를 다른 외주 방향으로 흐르게 하여, 상부 기체 흐름 조절판(240)에 의하여 정의되는 기체 유출관(220) 내부로 흐르도록 한다.
제2 기체 유입 채널(213)을 지나 공정 기체 등이 유입되는 유입부(251a)에 도달하는 공정 기체 등의 양은 하부 유입홈(243)을 지나면서 하부 유입홈(243)의 가장자리를 통해 퍼져 흐르게 되므로, 하부 유입홈(243)의 위치에 따른 흐름 경로 길이에 따라서 위치 별로 달라질 수 있다. 하부 유입홈(243)의 중앙부에서 흐름 경로가 가장 작고, 가장 자리로 갈수록 점점 길어지므로, 중앙 부분의 흐름 경로로 공정 가스의 유량이 더 많이 공급될 수 있다. 따라서, 많은 기체가 필요한 기판의 중앙부에도 많은 공정 기체 등이 공급될 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 반응기(200)를 가지는 원자층 증착 장치를 사용하여 박막을 증착하는 방법에서, 반응 기체(X)는 제1 기체 유입관(210)을 통해 공급되고 불활성 기체는 제2 기체 유입관(212)을 통해 공급된다. 반응 기체(X)는 제1 유입 채널(211)을 따라 반응 공간(251)으로 흐르고, 불활성 기체에 의하여 제2 유입 채널(213)으로 유입되는 것이 방지된다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 제1 유입홈(241a)의 중앙부에서 각 가장 자리까지의 반경은 중앙부에서 가장 작고, 가장 자리로 갈수록 점점 길어지므로, 제1 유입홈(241a)을 지나는 공정 기체는 중앙부의 흐름 경로가 가장자리의 흐름 경로 보다 많은 유량이 흐르게 된다. 따라서, 많은 기체가 필요한 기판의 중앙부에도 많은 공정 기체 등이 공급될 수 있도록 한다. 이에 의하여 반응 기체(X)는 반응 공간(251)에 장착되어 있는 기판(250) 위에 흡착된다. 이러한 흡착 단계는 기판의 표면이 반응 기체(X)로 포화될 때까지 충분한 시간 동안 수행되는 것이 바람직하다. 이때, 흡착은 자기 제어 방식(self-limiting)으로서 단지 분자 단일층(molecular monolayer)으로 이루어진다. 다음으로, 흡착되고 남은 반응 기체(X)와 반응 부산물들은 퍼지(또는 제거)된다. 이러한 퍼지 단계는 제1 및 제2 기체 유입관(210, 212) 모두를 통해 퍼지 기체 또는 불활성 기체를 공급하여 수행하는 것이 바람직하다.
이어서, 반응 기체(Y)가 제2 기체 유입관(212)를 통해 공급되고, 불활성 기체가 제1 기체 유입관(210)을 통해서 공급된다. 반응 기체(Y)는 제2 유입 채널(213)을 통해 반응 공간(251)으로 흐르고, 불활성 기체에 의하여 제1 유입 채널(211)로 흐르는 것이 방지된다. 이에 의하여, 반응 기체(Y)는 기판(250) 위에 흡착된 반응 기체(X)와 반응한다. 반응 기체(Y)는 흡착된 단일층과 완전히 반응할 때까지 충분한 시간 동안 공급된다.
다음으로, 반응하고 남은 반응 기체(Y)와 반응 부산물은 퍼지된다. 이러한 퍼지 단계 역시 제1 및 제2 기체 유입관(210, 212) 모두를 통해 퍼지 기체 또는 불활성 기체를 공급하여 수행하는 것이 바람직하다. 그 후, 만일 추가적인 증착이 필요하다면, 위에서 설명한 기체 공급 단계들을 복수 회 반복한다. 이러한 기체 공급 단계들은 적어도 5회 이상 연속하여 반복하는 것이 바람직하다. 만일 추가적인 증착이 필요하지 않다면, 증착은 완료된다. 위에서 설명한 기체 공급 단계 동안, 기체 유입관(210, 212)의 입구에 위치되어 있는 밸브들은 반응 기체와 불활성 기체의 공급을 조절하는데 사용된다.
위에서 설명한 과정들을 수행하기 위하여, 원자층 증착 반응기(200)는 제어 시스템을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 반응 기체들과 불활성 기체의 공급을 제어하여, 원하는 대로 반응 기체들과 불활성 기체들을 순차적으로 및/또는 교대로 공급한다. 제어 시스템은 공정을 수행하도록 구성된 프로세서, 메모리, 그리고 소프트웨어 프로그램을 포함할 수 있다. 또한 다른 형태의 제어 시스템을 포함할 수 있다. 또는 범용 컴퓨터가 제어 시스템으로 사용될 수 있다. 제어 시스템은 메모리에 저장되어 있는 프로그램에 따라 반응 기체들 및 불활성 기체 배관의 밸브를 자동적으로 열거나 닫을 수 있다.
그러면, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 원자층 증착 장치에 대하여 도 6 내지 도 7c를 참고로 보다 상세히 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 나타내는 단면도이고, 도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시한 실시예에 따른 상부 및 하부 기체 흐름 조절판을 나타내는 평면도이고, 도 7c는 도 6에 도시한 실시예에 따른 상부 기체 흐름 조절판을 나타내는 사시도이다.
도 6 및 도 7a 내지 도 7c를 참고하면, 본 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 구조는 기체 흐름 조절판의 형태를 제외하고, 도 2 내지 도 3b에 도시한 실시예에 다른 원자층 증착 장치와 거의 동일하다.
도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 원자층 증착 반응기(200)는 반응기 덮개(201), 반응기 받침(202), 반응기 받침 구동부(280), 기체 흐름 조절부(205), 그리고 반응기 외벽(298) 등을 포함한다. 반응기 덮개(201) 및 반응기 받침(202)은 서로 밀착하여 반응실을 규정한다. 반응실은 기판(250)이 처리되는 반응 공간(251)을 포함한다. 반응기 받침(202)은 반응기 덮개(201)로부터 탈착되어 기판(250)을 반응실 내에 장착하거나 외부로 탈착한다. 반응기 덮개(201)의 상부에는 제1 및 제2 기체 유입관(210 및 212)와 기체 유출관(220)이 구비되어 있다. 반응기 덮개(201)는 또한 반응기 덮개(201) 표면에 장착된 가열 장치(230)를 포함한다. 반응기 받침(202)은 기판 지지대(260), 기판 지지핀(262), 그리고 기판 가열부(270)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 기판 가열부(270)는 기판 지지대(260) 하부에 배치되는 수평면과 원자층 증착 장치의 중앙부를 받치고 있는 중앙 수직부를 포함하는 형태를 가진다. 수평면과 수직부는 일체로 이루어질 수 있다.
기판 지지대(260) 및 기판 가열부(270)를 포함하는 반응기 받침(202)을 구동하기 위한 반응기 받침 구동부(280)는 모터와 같은 구동 장치를 사용하여, 반응기 받침(202)을 상하로 이동하여, 반응 공간(251)을 밀폐시키거나, 개방하도록 구성된다.
반응기 받침 구동부(280)는 원자층 증착 장치의 외벽(298) 하단에 고정되어 있는 상하 이동 부재(271, 272), 상하 이동 부재(271, 272)에 연결되어 있으며 상하 이동 가능한 제1 플레이트(274), 제1 플레이트(274)를 상하 구동하는 메인 실린더(273), 제1 플레이트(274) 및 기판 가열부(270)의 수직부와 연결되어 상하 이동 가능한 제2 플레이트(275), 제1 및 제2 플레이트(274, 275)와 연결되어 반응기 받침(202)의 수평을 유지하도록 구동하는 수평 구동부(279)를 포함한다. 이때 수평 구동부(279)는 적어도 세 부분에 설치되어 있는 것이 바람직하고, 수평 구동부(279)는 수평 조절 부재(276, 277), 그리고 초기 수평 조절 부재(278)를 포함한다. 수평 조절 부재(276, 277)는 공기 실린더(air cylinder)와 스프링(spring) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 초기 수평 조절 부재(278)는 레벨 너트일 수 있다.
기판 지지핀(262)의 상승 또는 하강은 기판 지지핀 구동부(290)에 의해 이루어지는데, 기판 지지핀 구동부(290)는 수평판(292), 중앙축(293)과 주변축(294) 및 메인 실린더(295)등을 포함한다.
한편, 반응 공간(251)이 완전히 밀폐되도록 규정하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 적어도 세 개 이상의 위치에 형성되어 있는 수평 구동부(279)를 포함함으로써, 반응기 받침(202)이 전 방향에서 반응기벽(201)에 밀착되도록 구동한다.
본 실시예에 따른 원자층 증착 장치(200)의 기체 흐름 조절부(205)는 상부 기체 흐름 조절판(240) 및 하부 기체 흐름 조절판(242)을 포함한다.
그러면, 본 실시예에 따른 기체 흐름 조절판에 대하여 도 7a 내지 도 7c를 참고로 상세하게 설명한다.
도 7a 내지 도 7c에 도시한 바와 같이, 상부 기체 흐름 조절판(240)은 부채꼴 형태의 제1 및 제2 유입홈(241a, 241b)을 가진다. 제1 유입홈(241a)은 반응기 덮개(201)의 내부 하부 표면의 일부와 함께, 기체 유입관(210)을 통해 공급된 반응 기체의 제1 유입 채널 또는 통로(211)를 정의한다. 제2 유입홈(241b)은 반응기 덮개(201)의 내부 하부 표면의 다른 일부와 함께, 반응하고 남은 반응 기체 및 반응 부산물들의 유출 채널 또는 통로(221)를 정의한다. 상부 기체 흐름 조절판(240)은 상부 기체 흐름 조절판(240)을 수직으로 관통하는 관통 구멍(through hole)(245)을 가진다. 관통 구멍(245)은 제2 기체 유입관(212)과 하부 기체 흐름 조절판(242)의 중앙홈(246)이 서로 연결되어 기체가 흐를 수 있도록 구성된다. 상부 기체 흐름 조절판(240)은 또한 제1 및 제2 유입홈(241a, 241b) 사이를 둘러싸는 중앙부에 볼록부(240a)를 포함한다. 볼록부(240a)는 제1 및 제2 유입홈(241a, 241b)의 측벽을 정의한다.
하부 기체 흐름 조절판(242)의 상부 표면은 중앙부로 경사진 하부 유입홈(243)을 가진다. 하부 유입홈(243)은 상부 기체 흐름 조절판(240)의 하부 표면과 함께 제2 기체 유입관(212)으로부터 공급된 반응 기체(Y)의 제2 유입 채널(213)을 정의한다. 하부 유입홈(243)은 하부 기체 흐름 조절판(242)의 중앙홈(246)으로 더 뻗어 있어서, 제2 유입 채널(213)은 상부 기체 흐름 조절판(240)의 관통 구 멍(245)을 통해서 제2 기체 유입관(212)과 서로 연결되어 기체가 흐를 수 있다. 하부 기체 흐름 조절판(242)의 상부 표면 역시 하부 유입홈(243)과 중앙홈(246) 주변에 형성되어 있는 볼록부(242a)를 가진다. 볼록부(242a)는 하부 유입홈(243)과 중앙홈(246)의 측벽을 형성한다. 또한, 하부 기체 흐름 조절판(242)의 하부 표면과 기판 지지대(260)의 상부 표면은 기판(250)이 처리되는 반응 공간(251)을 정의한다.
본 발명의 한 실시예에서, 원형 기판의 가장자리보다 중앙부분에 단위 시간당 더 많은 기체를 공급할 수 있도록, 상부 기체 흐름 조절판(240)의 제1 유입홈(241a)은 한 층 이상의 계단 형태로 형성될 수도 있다.
앞서 실시예와는 달리, 본 실시예에 따른 증착 장치의 상부 기체 흐름 조절판(240)은 부채꼴 형태의 제1 및 제2 유입홈(241a, 241b)과 중앙부의 볼록부(240a) 사이에 제1 및 제2 기체 흐름 저항 조절부(710, 720)를 더 포함하고, 하부 기체 흐름 조절판(242)의 상부 표면은 하부 유입홈(243)과 볼록부(242a) 사이에 하부 기체 흐름 저항 조절부(730)를 더 포함한다. 제1 및 제2 흐름 저항 조절부(710, 720)와 하부 기체 흐름 저항 조절부(730)의 폭은 제1 및 제2 유입홈(241a, 241b), 그리고 하부 유입홈(243)의 측벽을 따라 변화하여, 기체 흐름 저항과 기체 흐름을 경로에 따라 변화시킨다. 또한, 상부 기체 흐름 조절판(240)과 하부 기체 흐름 조절판(242)의 평면 모양은 거의 원형에 가깝다. 기체 흐름 저항 조절부(710, 720, 730)는 기체 흐름 조절판(240, 242)과 일체로 이루어질 수도 있고, 분리될 수도 있다. 또한, 상부 기체 흐름 조절판(240)은 제1 유입홈(241a)에 형성되어 있는 제1 기체 저항 조절부(710)만을 포함할 수도 있고, 제2 유입홈(241b)에 형성되어 있는 제2 기체 저항 조절부(720)은 포함하지 않을 수 있다.
도 7c를 참고하면, 상부 기체 흐름 조절판(240)의 제1 유입홈(241a)은 중앙 모서리(701) 및 제1 및 제2 측면부(702a, 702b)를 포함한다. 중앙 모서리(701)는 제1 기체 유입홈(241a)에서 기체 흐름의 시작부분을 정의하고, 상부 기체 흐름 조절판(240)은 제1 유입홈(241a)의 부채꼴 형태의 호를 정의하는 제1 외주변(704a, 704b)을 포함한다. 제1 외주변(704a, 704b)은 기체가 반응 공간(251)을 향해 흐르는 영역을 정의한다.
도시한 바와 같이, 제1 기체 흐름 저항 조절부(710)는 제1 부분(710a)과 제2 부분(710b)을 포함한다. 제1 기체 흐름 저항 조절부(710)가 상부 기체 흐름 조절판(240)에 장착될 수 있는 경우, 제1 및 제2 부분(710a, 710b)은 제1 측면(712a, 712b), 제2 측면(714a, 714b), 상부면(716a, 716b), 그리고 하부면(도시하지 않음)을 포함한다. 또한 제1 기체 흐름 저항 조절부(710)가 상부 기체 흐름 조절판(240)과 일체로 형성되는 경우, 제1 및 제2 부분(710a, 710b)은 제1 측면(712a, 712b) 및 제1 기체 흐름 저항 조절부(710)의 하부 표면에 대응하는 표면은 포함하지 않는다.
제1 및 제2 부분(710a, 710b)의 제1 측면(712a, 712b)은 평편하여 제1 유입홈(241a)의 중앙 모서리(701) 근처에서 서로 만나고, 제1 유입홈(241a)의 제1 및 제2 측면부(702a, 702b)와 각기 접촉한다.
제1 및 제2 부분(710a, 710b)의 제2 측면(714a, 714b)은 도 7a에서와 같이 기체 흐름 조절판(240) 상부로부터 본 경우, 곡면을 이룬다. 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 부분(710a, 710b)은 제1 및 제2 측면부(702a, 702b)와 제2 측면(714a, 714b) 사이로 정의되는 폭(W)을 가진다. 폭(W)은 제1 유입홈(241a)의 제1 및 제2 측면부(702a, 702b)를 따라 변화하는데, 제1 및 제2 부분(710a, 710b)의 중앙 부분의 제1 폭(W1)이 가장 크고, 제1 외주변(704b) 근처의 제2 폭(W2)이 가장 작다. 중앙 모서리(701) 근처의 제3 폭(W3)은 제1 폭(W1)보다는 작고 제2 폭(W2)보다는 크다.
제1 폭(W1)은 제1 및 제2 측면부(702a, 702b) 길이(L)의 약 0.1 내지 1.0배이고, 제2 폭(W2)은 제1 및 제2 측면부(702a, 702b) 길이(L)의 약 0.1 내지 0.9배이고, 제3 폭(W3)은 제1 및 제2 측면부(702a, 702b) 길이(L)의 약 0.05 내지 0.9배이다. 제1 기체 흐름 저항 조절부(710)의 높이(h)는 유입홈(241a) 높이(H)의 약 0.2 내지 약 0.8이다. 이때, 유입홈(241a) 높이(H)는 도 7c에 도시한 바와 같이, 제1 유입홈(241a)의 하부 표면으로부터의 제1 및 제2 측면부(702a, 702b)의 높이다. 따라서, 도 6에 도시한 제1 유입 채널(211)은 제1 유입홈(241a)의 중앙부에서 제1 높이를 가지고, 제1 유입홈(241a)의 제1 및 제2 측면부(702a, 702b)에서 제2 높이를 가진다. 이때, 제1 높이는 제1 유입홈(241a)의 하부와 반응기 덮개(201) 표면 사이의 거리이고, 제2 높이는 제1 기체 흐름 저항 조절부(710)의 상부 표면(716a, 716b)과 반응기 덮개(201)의 표면 사이의 거리이다. 제1 높이가 제2 높이보다 크다.
제1 및 제2 부분(710a, 710b)의 제2 측면(714a, 714b)은 위에서 볼 때 제1 유입홈(241a)의 제1 및 제2 측면부(702a, 702b)로부터 볼록부와 오목부 그리고 볼록부를 가진다.
제2 기체 흐름 저항 조절부(720)의 형태는 제1 기체 흐름 저항 조절부(720)와 거의 유사하다. 제2 기체 흐름 저항 조절부(730)의 형태는 제1 기체 흐름 저항 조절부(710)와 거의 유사한데, 도 7a에 도시한 관통 구멍(254)를 통해 제2 유입관(212)과 연결되는 하부 기체 흐름 조절판의 유입홈(246)까지 확장된 부분을 포함한다.
기체 흐름 저항 조절부(710, 720, 730)는 제1 및 제2 유입홈(241a, 241b)에 의하여 형성되는 공정 기체 등이 흐르는 기체 흐름 채널의 높이와 폭을 조절함으로써, 기체의 흐름 저항을 위치에 따라 조절할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c에 도시한 바와 같이, 각 기체 흐름 저항 조절부(710, 720, 730)는 유입홈(241a, 241b, 243)의 중앙부분 근처에 오목부를 가지고, 유입홈(241a, 241b, 243)의 가장자리 근처에 볼록부를 가진다. 따라서, 유입홈(241a, 241b, 243)의 중앙부분에서는 기체 흐름 채널의 높이가 커서, 기체 흐름 저항이 작고, 유입홈(241a, 241b, 243)의 가장자리 근처에서는 높이가 작아, 기체 흐름 저항이 크다. 따라서, 유입홈(241a, 241b, 243)의 중앙부분 흐르는 기체의 양이 상대적으로 많고, 유입홈(241a, 241b, 243)의 가장자리 근처에 흐르는 기체의 양이 상대적으로 적어진다. 따라서, 많은 기체가 필요한 원형 기판의 중앙부 위에도 많은 공정 기체 등이 공급될 수 있도록 한다.
앞선 실시예에서 설명한 바와 같이, 제1 유입관(210)으로부터 유입된 기체는 제1 유입홈(241a)을 지나, 제1 유입홈(241a)의 가장자리인 상부 기체 흐름 조절판(240)의 한 외주 방향으로 흘러서 반응 공간으로 흐르고, 제2 유입홈(241b)의 가장 자리인 상부 기체 흐름 조절판(240)의 다른 한 외주 방향으로 흘러, 기체 유출관(220) 쪽으로 흐른다. 이 때, 제1 기체 유입 채널(211)을 지나 공정 기체 등이 유입되는 유입부(251a)에 도달하는 공정 기체 등은 부채꼴 형태의 제1 유입홈(241a)의 중앙부로부터 제1 유입홈(241a)의 가장자리를 통해 거의 수평으로 퍼져 흐르게 되므로, 제1 유입홈(241a)의 위치에 따른 기체 도입부와 기체 도출부 사이의 기체 흐름 저항 차에 따라 그 위를 지나 유입부(251a)에 도달하는 공정 기체의 양도 달라지게 된다. 이러한 기체 흐름 저항이 낮을수록 많은 기체가 흐를 수 있다.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 반응 공간(251)의 밀폐성을 높일 수 있는 반응기 받침 구동부(280) 및 그 구동 방법에 대하여 도 8a 내지 도 8e를 참고로 상세하게 설명한다. 도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치에 의한 반응 공간의 밀폐성을 이루기 위한 구동부 및 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치 중 반응기 받침(202) 중 기판 가열부(270)와 반응기 받침 구동부(280)를 도시한 것이다. 도 8a를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 가열부(270)는 기판 지지대(260) 하부에 배치되는 수평면과 원자층 증착 장치의 중앙부를 받치고 있는 중앙 수직부를 포함한다. 반응기 받침 구동부(280)는 원자층 증착 장치의 외벽(298) 하단에 고정되어 있는 상하 이동 부재(271, 272), 상하 이동 부재(271, 272)에 연결되어 있으며 상하 이동 가능한 제1 플레이트(274), 제1 플레이트(274)를 상하 구동하는 메인 실린더(273), 제1 플레이트(274) 및 기판 가열부(270)의 수직부와 연결되어 상하 이동 가능한 제2 플레이트(275), 상하 이동 가능한 제1 및 2 플레이트(274, 275)와 연결되어 반응기 받침(202)의 수평을 유지하도록 구동하는 수평 구동부(279)를 포함한다. 수평 구동부(279)는 수평 조절 부재(276, 277) 및 초기 수평 조절 부재(278)를 포함하고, 수평 조절 부재(276, 277)는 공기 실린더(air cylinder)와 스프링(spring) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 초기 수평 조절 부재(278)는 레벨 너트일 수 있다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 원자층증착 장치의 반응기 받침 구동부(280) 중 수평 구동부(279)의 수평 위치를 기판 가열부(270)를 기준으로 개념적으로 도시한 것이다.
도 6b를 참고하면, 위치(d)는 기판 가열부(270)의 중앙 수직부의 위치를 나타내고, 위치(Xa, Xb, Xc)는 수평 구동부(279)가 배치되는 위치를 나타낸다. 이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 원자층증착 장치의 수평 구동부(279)는 각기 적어도 가상의 수평면에 대해 세 곳 이상에 배치되는 것이 바람직하고, 서로 일직선 상에 위치하지 않는다. 도 6b에서는 세 곳에 수평 구동부(279)가 배치되는 것을 도시하였지만, 그 이상일 수도 있다.
그러면, 증착 공정 전후, 그리고 증착 공정 중 반응 공간(251)을 규정하기 위한 반응기 받침 구동부(280)의 구동 방법에 대하여 설명한다.
증착 공정 전후에는, 상하 이동 부재(271, 272)에 고정된 공기 실린더(273)에 의하여 제1 및 2 플레이트(274, 275)가 아래로 이동함으로써, 제2 플레이트(275)에 연결된 기판 가열부(270)와 기판 지지대(260)를 포함하는 반응기 받침(202)이 함께 아래로 이동하여 반응실벽(201)과 반응기 받침(202)이 분리됨으로써 반응 공간(251)이 개방되어 기판(250)을 반응 공간(251) 내부에 장착하거나 외부로 탈착할 수 있다. 반응 공간(251)이 개방된 상태에서 기판 지지핀(262)이 상승하거나 하강하여 기판(250)을 기판 지지대(260)로부터 탈착하거나 기판 지지대(260)에 장착할 수 있다.
증착 공정 시에는, 기판 지지핀(262)이 하강하여 기판(250)을 기판지지대(260)에 장착한 상태에서 상하 이동 부재(271, 272)에 고정된 공기 실린더(273)에 의하여 제1 및 2 플레이트(274, 275)가 위로 이동함으로써, 제2 플레이트(275)에 연결된 기판 가열부(270)와 기판 지지대(260)를 포함하는 반응기 받침(202)이 함께 위쪽으로 이동하여 반응실벽(201)의 측면 하부와 반응기 받침(202) 위의 기판 지지대(260)의 상단이 밀착되어 반응 공간(251)을 규정한다. 이때, 기판 지지핀(262)의 상승 또는 하강은 기판 지지핀 구동부(290)에 의해 이루어지는데, 기판 지지핀 구동부(290)는 중앙축(293)과 주변축(294) 및 메인 실린더(295)등을 포함한다.
또한, 위로 이동하는 반응기 받침(202)이 반응실(251) 주변에서 반응실벽(201)과 정확히 밀착되어야만 반응 공간(251)의 밀폐성이 유지될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 반응기 받침 구동부(280)는 반응기 받 침(202)에 서로 일직선 상에 위치하지 않는 적어도 세 부분에 수평 구동부(279)를 설치하고, 수평 구동부(279)에 의하여 수평 영역의 서로 일직선 상에 위치하지 않는 적어도세 부분에서 평형을 이루어 반응기 받침(202)이 이러한 적어도 세 부분에서 반응기벽과 밀착될 수 있게 한다.
수평 구동부(279)는 제1 및 제2 플레이트(274, 275)에 연결되어 있는데, 수평 구동부(279)의 초기 수평 조절 부재(278)는 레벨 너트를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 플레이트(274, 275) 사이의 초기 평형을 유지하는데 이용된다. 적어도 세 부분에 형성되어 있는 레벨 너트와 같은 초기 수평 조절 부재(278)를 이용하여 제1 및 제2 플레이트(274, 275) 사이의 간격을 적어도 세 곳에서 일정하여 조절할 수 있다. 수평 구동부(279)의 수평 조절 부재는 압축성이 있는 공기 실린더(air cylinder)와 스프링(spring)을 포함하여, 미세하게 제2 플레이트(275)의 수평을 유지하여, 반응기 받침(202)이 적어도 세 부분에서 반응기벽과 수평적으로 완전히 밀착될 수 있게 한다.
이에 대하여 도 8c 내지 도 8e를 참고로 하여, 상세하게 설명한다.
먼저 도 8c를 참고하면, 반응기 받침(202)을 위로 이동하기 위하여 상하 이동 부재(271, 272)에 연결되어 있는 실린더(273)를 구동하여 제1 및 제2 플레이트(274, 275)를 위로 이동한다. 이때, 레벨 너트와 같은 초기 수평 조절 부재(278)를 이용하여 제1 및 제2 플레이트(274, 275) 사이의 수평을 유지한 상태에서 도 8c에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 플레이트(274, 275)와 이에 연결되어 있으며, 기판 가열부(270)와 기판 지지대(260)를 포함하는 반응기 받침(202)이 상승 하게 한다. 도 8c에서 화살표는 기판 가열부(270)와 기판 지지대(260)에 가해지는 에너지의 크기 및 방향을 나타낸다. 만일 완벽한 수평이 이루어져 제1 및 제2 플레이트(274, 275)가 상승한다면, 기판 가열부(270)와 기판 지지대(260) 역시 완벽한 평형을 이루면서 상승하여 반응기벽과 완전히 밀착되게 된다.
그러나 만일 도 8d에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 플레이트(274, 275)의 수평이 덜 이루어져서 왼쪽 부분이 조금 덜 위로 이동한 경우라면, 기판 가열부(270)와 기판 지지대(260)의 왼쪽 부분이 반응기벽과 완전히 밀착되지 않을 것이다. 이 때, 도 8d에 도시한 바와 같이, 반응기벽과 완전히 밀착되어 있는 오른쪽 부분에 배치되어 있는 수평 구동부(279)는 공기 실린더 혹은 스프링의 압축이 발생하고, 왼쪽 부분에 배치되어 있는 수평 구동부(279)에 포함되어 있는 수평 조절 부재(276, 277)는 밀착이 이루어질 때까지 계속해서 위로 조금씩 이동되어 완벽한 평형을 이루도록 한다. 이때 수평 조절 부재(276, 277)는 공기 실린더(air cylinder)와 스프링(spring) 중 적어도 하나를 포함함으로써, 상하 이동을 쉽고 미세하게 조절할 수 있다. 이에 의하여, 왼쪽 부분의 기판 가열부(270)와 기판 지지대(260) 역시 수평을 이루어 반응기벽과 완전히 밀착된다.
또한, 만일 도 8e에 도시한 바와 같이, 평형판(278)의 수평이 덜 이루어져서 오른쪽 부분이 조금 덜 위로 이동한 경우라면, 기판 가열부(270)와 기판 지지대(260)를 포함하는 반응기 받침(202)의 오른쪽 부분이 반응기벽과 완전히 밀착되지 않을 것이다. 이 때, 도 8e에 도시한 바와 같이, 반응기벽과 완전히 밀착되어 있는 왼쪽 부분에 배치되어 있는 수평 구동부(279)는 그냥 둔 채로, 오른쪽 부분에 배치되어 있는 수평 구동부(279)의 수평 조절 부재(276, 277) 만을 위로 조금씩 이동시켜 완벽한 평형을 이루도록 한다. 이에 의하여, 기판 가열부(270)와 기판 지지대(260)의 왼쪽 부분 역시 수평을 이루어 반응기벽과 완전히 밀착된다.
일반적으로 수평 평면에서 두 평면의 수평을 이루기 위하여 서로 일직선 상에 위치하지 않는 적어도 세 곳의 수평을 맞추게 되면, 두 평면의 수평도 이루어진다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 한 평면 상의 적어도 세 곳에 배치되어 있는 수평 구동부(279)를 포함함으로써, 반응기 받침(202)이 수평 방향으로 적어도 세 곳에서 반응기벽과 밀착될 수 있도록 함으로써, 반응 공간(251)의 밀폐성을 이룰 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 수평 구동부(279)의 수평 조절 부재(276, 277)는 상하 이동 정도를 쉽게 조절할 수 있는 압축성 실린더 또는 스프링을 포함함으로써, 쉽고 정밀하게 이동량을 조절할 수 있다. 따라서, 쉽고 정밀하게 반응 공간(251)의 밀폐성을 달성할 수 있게 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 반응기에 따르면, 실제 표면적이 겉보기 표면적보다 큰 기판 위에 박막을 증착할 때, 기체 공급 주기에 필요한 시간과 반응 기체의 소모를 줄이고, 반응 공간의 밀폐성을 쉽게 높일 수 있어서 장비의 생산성을 높일 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 많은 변형이 이루어질 수 있음은 명백하다.
도 1a는 수평 흐름 원자층 증착 반응기에 원형 기판이 놓인 경우 기체의 흐름을 도식적으로 표현한 평면도이다.
도 1b는 원형 기판 위에 수평으로 흐르는 기체 흐름 위치에 따른 기체가 흐르는 표면적의 비를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시한 실시예에 따른 상부 및 하부 기체 흐름 조절판을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시한 실시예에 따른 상부 기체 흐름 조절판을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 원자층 증착 장치의 반응기의 기체 흐름을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시한 실시예에 따른 상부 및 하부 기체 흐름 조절판을 나타내는 평면도이다.
도 7c는 도 6에 도시한 실시예에 따른 상부 기체 흐름 조절판을 나타내는 사시도이다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치에 의한 반응 공간의 밀폐성을 이루기 위한 구동부 및 구동 방법을 나타내는 도면이다.

Claims (31)

  1. 기판이 놓인 면과 그와 마주한 면 사이를 원료 기체가 기판에 평행한 방향으로 흐르는 수평 흐름 원자층 증착 장치에 있어서,
    반응 공간,
    하나 이상의 기체 유입구,
    기체 유출구,
    상기 기체 유입구와 상기 반응 공간 사이에 배치되어, 하나 이상의 기체 흐름 채널을 포함하는 기체 흐름 조절부, 그리고
    상기 반응 공간 내에 원형 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지대를 포함하고,
    상기 기체 흐름 채널은 상기 기체 유입구의 하나로부터 상기 반응 공간의 유입부로 뻗어 있고, 상기 기체 흐름 채널 중 적어도 하나는 상기 기체 흐름 채널이 상기 기체 유입구로부터 상기 반응 공간의 유입부로 향할수록 넓어지는 형태를 가지도록 정의하는 두 개의 측벽을 포함하고,
    상기 기체 흐름 채널은 상기 기체 흐름 조절부의 중앙부로부터 상기 반응 공간의 유입부에 이르는 복수의 기체 흐름 경로를 정의하고,
    상기 복수의 기체 흐름 경로는 상기 측벽 중 하나에 인접한 제1 측면 경로, 상기 측벽 중 나머지 하나에 인접한 제2 측면 경로, 그리고 상기 측벽 사이의 중앙부분에 인접한 중앙 경로를 포함하고, 상기 중앙 경로는 상기 제1 및 제2 측면 경로보다 짧은 원자층 증착 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 기체 흐름 조절부은 서로 적층되어 있는 복수의 기체 흐름 조절판을 포함하고,
    상기 기체 흐름 조절판 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 채널의 두 측벽을 형성하는 두 개의 측벽을 가지는 유입홈을 포함하고,
    상기 유입홈의 두 측벽은 위에 놓인 기체 흐름 조절판 또는 반응 공간의 상부면과 함께 상기 적어도 하나의 채널을 정의하고,
    상기 유입홈은 상기 기체 흐름 조절판의 중앙부로부터 상기 기체 흐름 조절판의 가장자리에 이를수록 넓어지는 형태를 가지고,
    상기 유입홈은 상기 복수의 기체 흐름 경로를 정의하는 원자층 증착 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 중앙 경로는 상기 제1 및 제2 측면 경로보다 단위 시간당 많은 양의 기체를 공급하는 원자층 증착 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 복수의 기체 흐름 경로는 상기 중앙 경로와 상기 제1 및 제2 측면 경로 사이의 제3 경로를 더 포함하고,
    상기 제3 경로는 상기 측면 경로에 가까워질수록 길어지는 원자층 증착 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 기체 흐름 조절판 중 적어도 하나는 원형 형태가 아닌 평면 형태를 가지는 원자층 증착 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 비원형 형태의 기체 흐름 조절판은 상부와 하부가 면처리된 타원 형태를 가지는 원자층 증착 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 기체 흐름 조절판 중 적어도 하나는 선형 가장 자리와 곡선 가장자리를 포함하고, 상기 곡선 가장자리의 길이는 상기 선형 가장 자리보다 긴 원자층 증착 장치.
  8. 제2항에서,
    상기 기체 흐름 조절판은 상기 반응 공간에서 기체 흐름 방향에 수직인 제1 길이와, 상기 반응 공간에서 기체 흐름 방향에 평행한 제2 길이를 가지고, 상기 제2 길이에 대한 제1 길이의 비는 1:1 내지 1.2:1인 원자층 증착 장치.
  9. 제2항에서,
    상기 유입홈의 측벽은 서로 20° 내지 180°의 각을 이루는 원자층 증착 장치.
  10. 제2항에서,
    상기 유입홈은 상기 유입홈의 중앙부에서 제1 깊이를 가지고, 상기 유입홈의 가장자리에서 제2 깊이를 가지고, 상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이보다 깊은 원자층 증착 장치.
  11. 제1항에서,
    반응기 덮개,
    상기 반응기 덮개와 접촉 밀폐하여 상기 반응 공간을 정의하고, 상기 반응기 덮개로부터 탈착가능한 반응기 받침, 그리고
    상기 반응기 받침을 제1 위치와 제2 위치 사이에서 수직으로 이동하도록 구동하는 반응기 받침 구동부를 더 포함하고,
    상기 반응기 받침 구동부는 상기 반응기 받침의 적어도 3부분의 위치에서 독립적으로 동작하여 상기 반응 공간을 밀폐하도록 동작하고,
    상기 3부분의 위치는 수평면 상에 서로 이격되어 서로 일직선을 이루지 않는 원자층 증착 장치.
  12. 기판이 놓인 면과 그와 마주한 면 사이를 원료 기체가 기판에 평행한 방향으로 흐르는 수평 흐름 원자층 증착 장치에 있어서,
    반응 공간,
    하나 이상의 기체 유입구,
    기체 유출구,
    상기 기체 유입구와 상기 반응 공간 사이에 배치되어, 하나 이상의 기체 흐름 채널을 포함하는 기체 흐름 조절부, 그리고
    상기 반응 공간 내에 원형 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지대를 포함하고,
    상기 기체 흐름 채널은 상기 기체 유입구의 하나로부터 상기 반응 공간의 유입부로 뻗어 있고, 상기 기체 흐름 채널 중 적어도 하나는 상기 기체 흐름 채널이 상기 기체 유입구로부터 상기 반응 공간의 유입부로 향할수록 넓어지는 형태를 가지도록 정의하는 두 개의 측벽을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 채널은 상기 채널의 중앙부에서 제1 높이를 가지고, 상기 측벽 중 하나에서 제2 높이를 가지고,
    상기 제1 높이는 상기 제2 높이보다 높은 원자층 증착 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 기체 흐름 조절부은 서로 적층되어 있는 복수의 기체 흐름 조절판을 포함하고,
    상기 기체 흐름 조절판 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 채널의 두 측벽을 형성하는 두 개의 측벽을 가지는 유입홈을 포함하고,
    상기 유입홈의 두 측벽은 위에 놓인 기체 흐름 조절판 또는 반응 공간의 상부면과 함께 상기 적어도 하나의 채널을 정의하고,
    상기 유입홈은 상기 기체 흐름 조절판의 중앙부로부터 상기 기체 흐름 조절판의 가장자리에 이를수록 넓어지는 형태를 가지고,
    상기 유입홈은 상기 복수의 기체 흐름 경로를 정의하는 원자층 증착 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 유입홈은 상기 유입홈의 중앙부에서 제1 깊이를 가지고, 상기 유입홈의 가장자리에서 제2 깊이를 가지고, 상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이보다 깊은 원자층 증착 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 기체 흐름 조절부는 상기 적어도 하나의 기체 흐름 조절판의 유입홈 내에 복수의 계단 형태를 부재를 포함하고,
    상기 복수의 계단 형태의 부재는 상기 제1 깊이 및 상기 제2 깊이를 정의하는 원자층 증착 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 복수의 계단 형태의 부재는 상기 적어도 하나의 기체 흐름 조절판과 일체로 형성된 원자층 증착 장치.
  17. 제14항에서,
    상기 기체 흐름 조절부는 상기 유입홈에 배치되어 있는 복수의 기체 흐름 저항 조절부를 포함하고,
    상기 복수의 기체 흐름 저항 조절부는 상기 적어도 하나의 기체 흐름 조절판에 탈착가능한 원자층 증착 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 유입홈은 상기 기체 흐름 조절판의 중앙부에 인접한 중앙 모서리를 포함하고, 상기 두 측벽은 상기 유입홈을 정의하여 상기 중앙 모서리에서 서로 만나고,
    상기 기체 흐름 저항 조절부는 상기 유입홈의 측벽을 따라 뻗어 있는 복수의 부분을 포함하는 원자층 증착 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 복수의 부분은 상기 유입홈의 측벽과 접촉하는 제1 표면과, 상기 제1 표면과 떨어져서 마주보는 제2 표면을 포함하는 원자층 증착 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 복수의 부분은 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이로 정의되는 폭을 가지고, 상기 폭은 상기 유입홈의 측벽을 따라 변화하는 원자층 증착 장치.
  21. 제20항에서,
    상기 폭은 상기 기체 흐름 조절판의 중앙 모서리와 가장자리 사이의 가운데 부분에서 가장 큰 원자층 증착 장치.
  22. 제21항에서,
    상기 폭은 상기 기체 흐름 조절판의 가장자리에서 가장 작은 원자층 증착 장치.
  23. 제20항에서,
    상기 기체 흐름 저항 조절부는 중앙부에서 제1 폭을 가지고, 상기 제1 폭은 상기 기체 흐름 조절판의 중앙 모서리와 가장자리 사이의 길이의 0.05 내지 0.9배인 원자층 증착 장치.
  24. 제17항에서,
    상기 복수의 기체 흐름 저항 조절부는 상기 기체 흐름 조절판의 최대 높이의 0.2배 내지 0.8배인 원자층 증착 장치.
  25. 제14항에서,
    상기 적어도 하나의 기체 흐름 조절판은 원형의 평면 형태를 가지는 원자층 증착 장치.
  26. 반응기 덮개,
    상기 반응기 덮개와 접촉 밀폐하여 상기 반응 공간을 정의하고, 상기 반응기 덮개로부터 탈착가능한 반응기 받침, 그리고
    상기 반응기 받침을 제1 위치와 제2 위치 사이에서 수직으로 이동하도록 구동하는 반응기 받침 구동부를 포함하고,
    상기 반응기 받침 구동부는 상기 반응기 받침의 적어도 3부분의 위치에서 독립적으로 동작하여 상기 반응 공간을 밀폐하도록 동작하고,
    상기 3부분의 위치는 수평면 상에 서로 이격되어 서로 일직선을 이루지 않는 원자층 증착 장치.
  27. 제26항에서,
    상기 반응 공간은 기판이 놓인 면과 그와 마주한 면 사이를 원료 기체가 기판에 평행한 방향으로 흐르는 층흐름을 제공하도록 구성된 원자층 증착 장치.
  28. 제26항에서,
    상기 반응기 받침 구동부는 상기 반응기 덮개 또는 상기 반응기 받침의 적어도 3부분의 위치에서 수직 방향의 수평을 독립적으로 조절하는 복수의 수평 구동부를 포함하는 원자층 증착 장치.
  29. 제28항에서,
    상기 복수의 수평 구동부 각각은 스프링을 포함하는 원자층 증착 장치.
  30. 제26항에서,
    상기 반응기 덮개와 상기 반응기 받침을 수용하는 외벽을 더 포함하고,
    상기 반응기 받침 구동부는
    상기 외벽에 고정되어 있는 상하 이동 부재,
    상기 상하 이동 부재에 연결되어 있으며 상하 이동 가능한 플레이트, 그리고
    상기 플레이트를 상하 구동하는 상하 구동부를 포함하는 원자층 증착 장치.
  31. 제30항에서,
    상기 상하 구동부는 실린더를 포함하는 원자층 증착 장치.
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