KR101385593B1 - Atomic layer deposition system and method thereof - Google Patents

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Abstract

원자층 증착장치 및 그 증착방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치는 원료 전구체 및 반응 전구체가 공급되어 서셉터 상에 지지된 기판에 대한 원자층 증착이 수행되는 원자층 증착챔버유닛과, 원자층 증착챔버유닛의 내부에 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하도록 마련되는 전구체 공급유닛과, 전구체 공급유닛에 의해 공급되는 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성을 높이는 반응 촉진유닛과, 기판에 대해 상대이동 가능하게 원자층 증착챔버유닛의 내부에 설치되어 원료 전구체 및 반응 전구체 중 다른 하나를 기판 상에 방출하는 전구체 스캐닝유닛과, 원자층 증착챔버유닛의 내부에 설치되어 전구체 스캐닝유닛을 이동시키는 스캐닝 구동유닛을 포함한다.An atomic layer deposition apparatus and a deposition method thereof are disclosed. An atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention is the atomic layer deposition chamber unit, the atomic layer deposition chamber unit is supplied to the raw material precursor and the reaction precursor is supported on the susceptor and the atomic layer deposition chamber unit, A precursor supply unit provided to supply any one of a raw material precursor and a reactive precursor to the reaction precursor; A precursor scanning unit installed inside the atomic layer deposition chamber unit to release the other of the raw material precursor and the reaction precursor onto the substrate, and a scanning driving unit installed inside the atomic layer deposition chamber unit to move the precursor scanning unit do.

Description

원자층 증착장치 및 그 증착방법{ATOMIC LAYER DEPOSITION SYSTEM AND METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD The present invention relates to an atomic layer deposition apparatus and a deposition method thereof,

본 발명은, 원자층 증착장치 및 그 증착방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판 상에 원료 전구체로 한층을 증착하고 잔존가스를 모두 퍼지시킨 상태에서 반응 전구체를 반응시켜 박막을 한층 더 쌓아 올리는 일련의 공정을 반복적으로 진행하여 원하는 박막의 두께를 증착시킬 수 있는 원자층 증착장치 및 그 증착방법에 관한 것이다.The present invention relates to an atomic layer deposition apparatus and a deposition method thereof. More particularly, the present invention relates to an atomic layer deposition apparatus and a deposition method thereof. More particularly, the present invention relates to an atomic layer deposition apparatus and a deposition method thereof that deposit a layer of a raw material precursor on a substrate, To an atomic layer deposition apparatus capable of depositing a desired thickness of a thin film by repeating a series of processes and a deposition method thereof.

원자층 증착방법은 반응 원료물질의 가스들을 일정한 시간 간격으로 교차하여 주기적으로 반응관 안으로 흘려 보내줌으로써, 각 반응 단계에서 하나의 원자층이 순차적으로 성장되는 방식으로 물질이 성장된다.In the atomic layer deposition method, the gases of the reaction source material are flowed into the reaction tube periodically crossing each other at regular time intervals, whereby the material is grown in such a manner that one atomic layer is successively grown in each reaction step.

이와 같은 원자층 증착방법은 기판 위에서 기체를 균일하게 분사시켜 증착하는 샤워 헤드 방식과 기판의 한쪽 끝에서 분사되어 기판의 다른 한쪽 끝으로 배기되는 트래블링 웨이브 방식이 있다.The atomic layer deposition method includes a showerhead method in which a substrate is uniformly sprayed on a substrate to be deposited thereon, and a traveling wave method in which the substrate is discharged from one end of the substrate to the other end of the substrate.

원자층 증착(ALD; Atomic Layer Deposition)방법을 통한 증착은 그 두께 제어에 있어서는 원자층 수준으로 기존의 증착방법보다 더욱 정밀하게 두께를 제어할 수 있다는 장점을 가진다. 반면 기판에 대한 박막은 일정한 두께 이상이어야만 정해진 역할을 할 수 있기에 원자층 증착방법은 반복적인 공정의 사이클이 필수적이다.Deposition through atomic layer deposition (ALD) has the advantage that the thickness can be controlled more precisely than the conventional deposition method at the atomic layer level in the thickness control. On the other hand, the atomic layer deposition method requires a repetitive cycle of the process because the thin film on the substrate can only play a given role if it is thicker than a certain thickness.

즉 원자층 증착(ALD; Atomic Layer Deposition) 방식을 통한 성막층은 그 두께 생성의 속도가 늦다는 단점이 있으나, 원자층 증착챔버 내에서 다층의 증착막을 형성시키기 위하여 진행되는 사이클(Cycle)의 횟수를 조절함으로써 최종적인 성막층의 두께를 정밀하게 제어할 수 있다.That is, the deposition layer through the atomic layer deposition (ALD) has a disadvantage in that the thickness of the deposition layer is slow. However, the number of cycles to be formed in order to form the multilayer deposition film in the atomic layer deposition chamber The final thickness of the film formation layer can be precisely controlled.

이러한 원자층 증착방법은 반도체공정에서 박막균일도, 박막특성 개선 및 미세패턴, 고유전율 물질증착에 주로 사용되는데, 원자층 증착을 수행하는 원자층 증착장치는 가스의 균일한 분사를 위한 샤워헤드에 각 공정가스 또는 퍼지가스를 주기적으로 공급해주는 유량조절장치(MFC) 및 밸브 그리고, 기판을 지지하면서 히팅시켜주는 서셉터(Susceptor), 공정가스를 배출해주는 배기구 등을 기본적으로 갖는다.These atomic layer deposition methods are mainly used for thin film uniformity, thin film characteristics improvement, and fine patterns and high-permittivity material deposition in a semiconductor process. The atomic layer deposition apparatus for performing atomic layer deposition has a shower head for uniform injection of gas A flow rate control device (MFC) and a valve for periodically supplying a process gas or a purge gas, a susceptor for heating while supporting the substrate, and an exhaust port for exhausting the process gas.

그러나, 종래의 원자층 증착장치는 여러 가지 장점에도 불구하고, 디스플레이에 대해서는, 대면적에 기인한 부피증가에 따른 증착 및 퍼지 시간증가에 따른 처리량(Throughput) 감소, 대면적 균일도 문제, 대형화에 따른 여러 가지 기구적 안정성 문제로 인해서, 실질적인 적용이 어려웠다.However, despite the advantages of the conventional atomic layer deposition apparatus, the throughput of the display due to the increase of the volume due to the large area, the throughput due to the increase of the purge time, the problem of the large area uniformity, Due to various mechanical stability problems, practical application was difficult.

즉 대면적 디스플레이 공정에 반도체에서 사용 중인 원자층 증착장치를 그대로 적용 시 대면적에 기인한 부피증가에 따른 증착시간 및 퍼지시간 증가에 따른 처리량(Throughput) 감소, 대면적에서 증착박막의 균일도 문제, 대형화에 따른 기구적 안정성 문제로 인해 제품의 원가상승 및 수율저하가 예상되는 문제점이 있었다.That is, when the atomic layer deposition apparatus used in the semiconductor is used as it is in the large-area display process, the throughput is reduced due to the increase in the deposition time and the purge time due to the increase in the volume due to the large area, the uniformity of the deposited thin- There is a problem that the cost increase and the yield reduction of the product are expected due to the mechanical stability problem due to the enlargement.

[특허문헌 1] 대한민국 특허출원 제10-2000-52436호[Patent Document 1] Korean Patent Application No. 10-2000-52436

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 대면적에 기인한 부피증가에 따른 증착시간 및 퍼지시간 증가에도 불구하고 처리량(Throughput)이 우수하며, 대면적에서 증착의 박막에 대한 균일도가 우수하며, 대형화에 따른 기구적인 안정성이 보장될 수 있는 원자층 증착장치 및 그 증착방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which is excellent in throughput despite the increase in deposition time and purge time due to the increase in volume due to a large area, And to provide an atomic layer deposition apparatus and a deposition method thereof capable of ensuring mechanical stability upon enlargement.

본 발명의 일 측면에 따르면, 원료 전구체 및 반응 전구체가 공급되어 서셉터 상에 지지된 기판에 대한 원자층 증착이 수행되는 원자층 증착챔버유닛; 상기 원자층 증착챔버유닛의 내부에 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하도록 마련되는 전구체 공급유닛; 상기 전구체 공급유닛에 의해 공급되는 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성을 높이는 반응 촉진유닛; 상기 기판에 대해 상대이동 가능하게 상기 원자층 증착챔버유닛의 내부에 설치되어 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 다른 하나를 상기 기판 상에 방출하는 전구체 스캐닝유닛; 및 상기 원자층 증착챔버유닛의 내부에 설치되어 상기 전구체 스캐닝유닛을 이동시키는 스캐닝 구동유닛을 포함하는 원자층 증착장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, an atomic layer deposition chamber unit is supplied with a raw material precursor and a reaction precursor and atomic layer deposition is performed on a substrate supported on a susceptor; A precursor supply unit provided to supply one of the raw material precursor and the reaction precursor into the atomic layer deposition chamber unit; A reaction promoting unit for increasing the reactivity of any one of the raw material precursor and the reaction precursor supplied by the precursor supply unit; A precursor scanning unit installed in the atomic layer deposition chamber unit so as to be movable relative to the substrate to emit another one of the source precursor and the reaction precursor onto the substrate; And a scanning driving unit installed inside the atomic layer deposition chamber unit to move the precursor scanning unit.

상기 전구체 공급유닛은, 상기 원자층 증착챔버유닛에 내부에 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하도록 설치되는 디퓨져부를 포함하며, 상기 반응 촉진유닛은, 상기 디퓨저부에 마련될 수 있다.The precursor supply unit may include a diffuser unit installed to supply one of the raw material precursor and the reaction precursor to the atomic layer deposition chamber unit, and the reaction promotion unit may be provided in the diffuser unit.

상기 디퓨져부는, 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하는 전구체 공급관에 연결되는 상부 전극블록; 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 상기 기판 상에 고르게 유출시키도록 다공이 마련되어 상기 상부 전극블록에 대향하게 배치되는 하부 전극블록; 및 상기 상부 전극블록 및 상기 하부 전극블록 중 어느 하나에 연결되는 파워 공급부를 포함할 수 있다.The diffuser unit may include: an upper electrode block connected to a precursor supply pipe supplying any one of the source precursor and the reaction precursor; A lower electrode block provided with pores so as to evenly flow out one of the source precursor and the reaction precursor onto the substrate; And it may include a power supply connected to any one of the upper electrode block and the lower electrode block.

상기 디퓨져부는, 상기 상부 전극블록과 상기 하부 전극블록을 절연하여 결합시키는 절연체 갭블록을 더 포함할 수 있다.The diffuser unit may further include an insulator gap block for insulating and coupling the upper electrode block and the lower electrode block.

상기 반응 촉진유닛은, 상기 원자층 증착챔버유닛에 외부에 설치되어 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부를 포함할 수 있다.The reaction facilitating unit may include a plasma generating unit installed outside the atomic layer deposition chamber unit to generate a plasma in any one of the raw material precursor and the reaction precursor.

상기 전구체 공급유닛은, 상기 원자층 증착챔버유닛에 내부에 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하도록 설치되는 디퓨져부를 포함하며, 상기 디퓨져부는, 상기 원자층 증착챔버의 상부에 배치되며, 다공이 마련되어 있는 디퓨져 블록; 및 절연체로서, 상기 디퓨져 블록을 상기 원자층 증착챔버의 상벽부에 결합시키는 절연체 갭블록을 포함할 수 있다.The precursor supply unit includes a diffuser unit installed to supply one of the source precursor and the reaction precursor to the atomic layer deposition chamber unit, wherein the diffuser unit is disposed above the atomic layer deposition chamber, A diffuser block provided with pores; And an insulator gap block coupling the diffuser block to an upper wall of the atomic layer deposition chamber.

상기 반응 촉진유닛은, 상기 서셉터에 구비되어 상기 기판에 흡착되는 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성을 높이는 열원일 수 있다.The reaction promoting unit may be a heat source provided in the susceptor to increase the reactivity of any one of the raw material precursor and the reaction precursor adsorbed on the substrate.

상기 전구체 스캐닝유닛은, 상기 기판으로부터 이격되어 상기 스캐닝 구동유닛에 의해 이동되는 스캐닝 블록; 상기 스캐닝 블록에 배치되어 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 다른 하나를 상기 기판에 공급하는 전구체 공급부; 상기 전구체 공급부와 이격되어 상기 스캐닝 블록에 배치되며, 상기 전구체 공급부로부터 공급되는 상기 반응 전구체 및 상기 원료 전구체 중 다른 하나를 배출하는 전구체 배출부; 및 상기 전구체 공급부 및 상기 전구체 배출부를 둘러싸도록 상기 스캐닝 블록에 배치되어 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급부를 포함할 수 있다.The precursor scanning unit may include: a scanning block spaced apart from the substrate and moved by the scanning driving unit; A precursor supply unit disposed in the scanning block to supply the other of the source precursor and the reaction precursor to the substrate; A precursor discharge part spaced apart from the precursor supply part and disposed in the scanning block to discharge another one of the reaction precursor and the raw material precursor supplied from the precursor supply part; And a purge gas supply unit disposed in the scanning block to surround the precursor supply unit and the precursor discharge unit to supply a purge gas.

상기 전구체 스캐닝유닛은, 상기 원자층 증착챔버유닛에 설치되어 상기 스캐닝 블록에 연결되며, 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 다른 하나, 및 상기 퍼지가스를 상기 스캐닝 블록에 공급하는 스캔물질 공급부를 더 포함할 수 있다.The precursor scanning unit may further include a scan material supply unit installed in the atomic layer deposition chamber unit and connected to the scanning block and supplying the other one of the source precursor and the reaction precursor and the purge gas to the scanning block. can do.

상기 스캔물질 공급부는, 상기 스캐닝 블록의 일 영역에 결합되어 상기 스캐닝 블록의 이동 시에 접히는 복수의 관절이 구비되는 박스 관절대; 및 상기 원자층 증착챔버유닛에 마련되어 상기 박스 관절대가 상대 회전가능하게 결합되는 반송 지지대를 포함할 수 있다.The scan material supply unit may include: a box arthropod having a plurality of joints coupled to one region of the scanning block and folded when the scanning block moves; And a transport support provided in the atomic layer deposition chamber unit to which the box joints are rotatably coupled.

상기 스캐닝 블록은 복수개이며, 복수의 상기 박스 관절대는 상호 인접되는 것끼리 상기 서셉터를 따라 상기 원자층 증착챔버유닛의 일측과 타측에 교대로 배치되는 상기 반송 지지대에 각각 연결될 수 있다.The scanning block may be provided in plural, and the plurality of box joints may be adjacent to each other and the carrier supports alternately disposed on one side and the other side of the atomic layer deposition chamber unit along the susceptor.

상기 스캐닝 구동유닛은, 상기 원자층 증착챔버유닛 및 상기 스캐닝 블록에 결합되어 상기 스캐닝 블록을 이동시키는 리니어 모터를 포함할 수 있다.The scanning driving unit may include a linear motor coupled to the atomic layer deposition chamber unit and the scanning block to move the scanning block.

상기 스캐닝 구동유닛은, 상기 원자층 증착챔버유닛에 상기 서셉터를 사이에 두고 상호 이격되게 설치되는 왕복 롤러부; 상기 왕복 롤러부에 상대 이동가능하게 설치되어 상기 스캐닝 블록에 결합되는 왕복 이동부; 및 상기 왕복 이동부에 결합되어 상기 왕복 롤러부를 감싸는 커버부를 포함할 수 있다.The scanning driving unit may include a reciprocating roller unit disposed to be spaced apart from each other with the susceptor interposed therebetween in the atomic layer deposition chamber unit; A reciprocating moving part installed in the reciprocating roller unit so as to be relatively movable and coupled to the scanning block; And a cover unit coupled to the reciprocating unit and surrounding the reciprocating roller unit.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판을 원자층 증착챔버유닛의 내부로 반입하여 서셉터 상에 지지하는 단계; 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나를 전구체 공급유닛에 의해 상기 원자층 증착챔버유닛의 내부로 공급하는 단계; 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성을 반응 촉진유닛에 의해 높이는 단계; 및 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 다른 하나를 정해진 영역만큼 상기 기판에 공급하는 전구체 스캐닝유닛이 상기 기판 상에서 상대 이동하여 스캔방식으로 원자층 증착을 수행하는 단계를 포함하는 원자층 증착방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the invention, the step of loading the substrate into the atomic layer deposition chamber unit to support on the susceptor; Supplying any one of a source precursor and a reaction precursor into the atomic layer deposition chamber unit by a precursor supply unit; Raising the reactivity of any one of the raw material precursor and the reaction precursor by a reaction promoting unit; And a precursor scanning unit for supplying the other one of the raw material precursor and the reactive precursor to the substrate by a predetermined region to perform atomic layer deposition in a scanning manner by relatively moving on the substrate. Can be.

상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성을 높이는 단계는, 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.Increasing the reactivity of any one of the source precursor and the reaction precursor may include generating a plasma in any one of the source precursor and the reaction precursor.

상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 플라즈마를 발생시키는 단계는, 상기 원자층 증착챔버유닛의 내부에서 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하는 디퓨져부에 마련되어 있는 전극에 의해 상기 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.Generating a plasma in any one of the source precursor and the reaction precursor, the plasma is generated in the diffuser portion for supplying any one of the source precursor and the reaction precursor in the atomic layer deposition chamber unit Generating the plasma by the method.

상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 플라즈마를 발생시키는 단계는, 상기 원자층 증착챔버유닛의 외부에서 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 배치되어 있는 플라즈마 발생부에 의해 상기 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.Generating the plasma in any one of the source precursor and the reaction precursor, the plasma generation unit is disposed in the supply path of any one of the source precursor and the reaction precursor outside the atomic layer deposition chamber unit It may comprise the step of generating the plasma by.

상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성을 높이는 단계는, 상기 원자층 증착챔버유닛의 내부에 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나가 공급되어 상기 기판에 흡착될 때, 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 기판이 지지되는 서셉터의 열원에 의해 가열하는 단계를 포함할 수 있다.Increasing the reactivity of any one of the source precursor and the reaction precursor, when the one of the source precursor and the reaction precursor is supplied to the inside of the atomic layer deposition chamber unit is adsorbed on the substrate, and Heating any one of the reaction precursors by a heat source of the susceptor on which the substrate is supported.

본 발명에 따르면, 원자층 증착챔버유닛에 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나가 증착반응이 촉진되도록 라디칼 상태로 변화된 상태에서 전구체 스캐닝유닛이 기판 상을 스캔방식으로 이동하면서 정해진 영역만큼 원료 전구체 및 반응 전구체 중 다른 하나를 연속적으로 방출하여, 그 방출 전구체가 정해진 영역만큼 공급되어져 있는 전구체와 반응하여 증착물질을 형성하고 기판에 증착막을 형성함으로써, 대면적에 기인한 부피증가에 따른 증착시간 및 퍼지시간 증가에도 불구하고 처리량(Throughput)이 우수하며, 대면적에서 증착 박막에 대한 균일도가 우수하며, 대형화에 따른 기구적인 안정성이 보장될 수 있다.According to the present invention, a precursor scanning unit moves in a scanning manner on a substrate in a state in which a precursor precursor or a reaction precursor is changed to a radical state in order to promote a deposition reaction in an atomic layer deposition chamber unit by a predetermined region. The other one of the precursors is continuously released, and the emission precursor reacts with the precursor supplied by the predetermined region to form the deposition material and the deposition film on the substrate, thereby increasing the deposition time and the purge time due to the volume increase due to the large area. In spite of the increase, the throughput is excellent, the uniformity of the deposited thin film in the large area is excellent, and the mechanical stability according to the enlargement can be ensured.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 내부를 개방하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 전구체 스캐닝 유닛의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 스캐닝 구동유닛의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 스캐닝 구동유닛의 다른 실시 예에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 단면도이다.
1 is a cross-sectional view of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing the inside of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a precursor scanning unit of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a scanning driving unit of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view according to another embodiment of a scanning driving unit of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 이하, 기판으로는 글라스(glass) 기판뿐만 아니라 플렉서블 기판 등 OLED 디스플레이 패널 및 태양광 패널 등 대면적 패널의 제작을 위한 다양한 기판이 사용될 수 있다. 또한, 원자층 증착을 위한 반응 전구체, 원료 전구체, 플라즈마는 각각 R, S, P의 도면부호로 도면 상에서 지시되며, 각 가스의 유동 방향은 화살표로 표시된다. 또한, 본 실시 예에서 사용되는 용어 중 증착물질은 반응 전구체, 원료 전구체, 또는 반응 전구체와 원료 전구체의 화학반응에 의한 생성물질를 통칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements. Hereinafter, various substrates for fabricating large-area panels such as OLED display panels and solar panels, as well as glass substrates, can be used as the substrate. In addition, the reaction precursor, the raw material precursor, and the plasma for atomic layer deposition are indicated in the drawings by R, S, and P, respectively, and the flow direction of each gas is indicated by an arrow. Among the terms used in this embodiment, the deposition material generally refers to a reaction precursor, a raw material precursor, or a product produced by a chemical reaction between a reaction precursor and a raw material precursor.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 내부를 개방하여 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 전구체 스캐닝 유닛의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 스캐닝 구동유닛의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 스캐닝 구동유닛의 다른 실시 예에 따른 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing the inside of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view of the present invention 4 is a perspective view of a precursor scanning unit of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment, FIG. 4 is a cross-sectional view of a scanning driving unit of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is according to an embodiment of the present invention; A cross-sectional view according to another embodiment of a scanning drive unit of an atomic layer deposition apparatus.

도 1과 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치는, 원료 전구체 및 반응 전구체가 공급되어 서셉터(103) 상에 지지된 기판(101)에 대한 원자층 증착이 수행되는 원자층 증착챔버유닛(100)과, 원자층 증착챔버유닛(100)의 내부에 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하도록 마련되는 전구체 공급유닛(110)과, 전구체 공급유닛(110)에 의해 공급되는 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성을 높이는 반응 촉진유닛(120)과, 기판(101)에 대해 상대이동 가능하게 원자층 증착챔버유닛(100)의 내부에 설치되어 원료 전구체 및 반응 전구체 중 다른 하나를 기판(101) 상에 방출하는 전구체 스캐닝유닛(130)과, 원자층 증착챔버유닛(100)의 내부에 설치되어 전구체 스캐닝유닛(130)을 이동시키는 스캐닝 구동유닛(170)을 포함한다.1 and 5, in the atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, an atomic layer for a substrate 101 supplied with a raw material precursor and a reaction precursor and supported on the susceptor 103. An atomic layer deposition chamber unit 100 in which deposition is performed, a precursor supply unit 110 provided to supply one of a raw material precursor and a reaction precursor into the atomic layer deposition chamber unit 100, and a precursor supply unit ( The reaction promotion unit 120 to increase the reactivity of any one of the raw material precursor and the reaction precursor supplied by the 110 and the substrate 101 is installed inside the atomic layer deposition chamber unit 100 so as to be movable relative to the raw material. A precursor scanning unit 130 emitting the other one of the precursor and the reactive precursor onto the substrate 101, and a scanning driving unit installed inside the atomic layer deposition chamber unit 100 to move the precursor scanning unit 130 ( Contains 170) The.

본 실시 예에 따르면, 원자층 증착챔버유닛(100)은 직육면체형상으로서, 기판(101)이 서셉터(103) 상에 지지되어 증착이 이루어질 수 있는 증착공간을 제공하며, 외부에 대해서는 기밀이 유지되어 기판(101)이 반입되기 전에 내부가 진공배기되며, 게이트 밸브(미도시) 등에 의해 개폐되는 기판(101)의 출입을 위한 개구(104)가 형성될 수 있다. 이때 개구(104)는 일측으로 반입되어 원자층 증착이 완료된 후, 타측으로 반출가능하도록 상호 대향하게 형성되어 있으나, 어느 한측으로 반입과 반출이 모두 이루어지도록 하나만 형성될 수도 있다.According to the present embodiment, the atomic layer deposition chamber unit 100 has a rectangular parallelepiped shape, and the substrate 101 is supported on the susceptor 103 to provide a deposition space in which deposition can be performed, and the airtightness is maintained for the outside. Thus, the inside of the substrate may be evacuated before the substrate 101 is carried in, and an opening 104 may be formed to enter and exit the substrate 101, which may be opened or closed by a gate valve or the like. In this case, the opening 104 is formed to face each other to be carried out to one side and to be carried out to the other side after the atomic layer deposition is completed, but only one of the openings 104 may be formed to both carry in and out of one side.

또한 원자층 증착챔버유닛(100)의 상부에는 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나가 공급되도록 공급구(105)가 마련되며, 타측에는 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나가 흡입되어 배출되도록 배기구(106)가 마련될 수 있다.In addition, a supply port 105 is provided at an upper portion of the atomic layer deposition chamber unit 100 so that any one of a raw material precursor and a reaction precursor is supplied, and an exhaust port 106 is disposed at the other side so that any one of the raw material precursor and the reaction precursor is sucked out and discharged. ) May be provided.

이러한 원자층 증착챔버유닛(100)에는 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나가 증착에 필요한 양만큼 원자층 증착챔버유닛(100)의 기판(101) 상을 지나도록 연속적으로 또는 간헐적으로 공급될 수 있다.The atomic layer deposition chamber unit 100 may be continuously or intermittently supplied to the substrate 101 of the atomic layer deposition chamber unit 100 by one of a raw material precursor and a reaction precursor by an amount necessary for deposition. .

이때 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나는 원자층 증착챔버유닛(100)의 상부 중앙 또는 상부 외곽으로부터 기판(101) 상으로 고르게 공급된 후 기판(101) 아래로 유동하여 배기구(106)를 통해 배출될 수 있다. 즉 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나가 원자층 증착챔버유닛(100)의 서셉터(103) 상에 지지되는 기판(101)에 흡착될 수 있도록 일정 압력으로 충분히 공급될 뿐만 아니라, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나가 원자층 증착챔버유닛(100)의 일측 상부로부터 타측 하부까지 기판(101) 상을 유동하도록 공급될 수 있다. 본 실시 예에 따르면 공급구(105)로 원료 전구체가 유입되어 기판(101)을 거친 후, 배기구(106)로 배출될 수 있다.At this time, any one of the raw material precursor and the reaction precursor is evenly supplied onto the substrate 101 from the upper center or the outer periphery of the atomic layer deposition chamber unit 100 and then flows down the substrate 101 to be discharged through the exhaust port 106. Can be. That is, not only one of the raw material precursor and the reaction precursor is sufficiently supplied at a constant pressure to be adsorbed onto the substrate 101 supported on the susceptor 103 of the atomic layer deposition chamber unit 100, but also the raw material precursor and the reaction. Any one of the precursors may be supplied to flow on the substrate 101 from one upper portion of the atomic layer deposition chamber unit 100 to the other lower portion. According to the present exemplary embodiment, the raw material precursor flows into the supply port 105, passes through the substrate 101, and then may be discharged to the exhaust port 106.

또한 원자층 증착챔버유닛(100)은 기판(101)이 하나의 챔버유닛(미도시)을 중심으로 그 주위에 배치되는 복수의 챔버유닛(미도시)으로 이동되면서 공정이 수행되는 클러스터 방식의 원자층 증착공정설비에 배치될 수 있을 뿐만 아니라, 기판(101)이 일렬로 배치되는 복수의 챔버유닛을 이동하면서 공정이 수행되는 인라인 방식의 원자층 증착공정설비에 배치될 수도 있다. 이때 원자층 증착공정을 클러스터 방식과 인라인 방식 중 어느 방식으로 수행하는가에 따라 원자층 증착챔버유닛(100)의 개구(104)의 위치는 다양하게 변경될 수 있다.In addition, the atomic layer deposition chamber unit 100 is a cluster-type atom in which a process is performed while the substrate 101 is moved to a plurality of chamber units (not shown) arranged around one chamber unit (not shown). In addition to being disposed in a layer deposition process facility, the substrate 101 may be disposed in an inline atomic layer deposition process facility in which a process is performed while moving a plurality of chamber units arranged in a line. In this case, the position of the opening 104 of the atomic layer deposition chamber unit 100 may be variously changed depending on whether the atomic layer deposition process is performed by a cluster method or an inline method.

그리고 원자층 증착챔버유닛(100)의 공급구(105)를 통해서 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나가 공급되어 기판(101) 상에 흡착된 상태에서, 기판(101) 위를 이동하는 전구체 스캐닝유닛(130)에 의해 원료 전구체 및 반응 전구체 중 다른 하나가 방출됨으로써 기판(101)에 대한 원자층 증착이 수행될 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 전구체 스캐닝유닛(130)에 의해서 반응 전구체가 제공될 수 있다.The precursor scanning unit moves on the substrate 101 while any one of a raw material precursor and a reaction precursor is supplied and adsorbed onto the substrate 101 through the supply port 105 of the atomic layer deposition chamber unit 100. The atomic layer deposition on the substrate 101 may be performed by discharging the other one of the raw material precursor and the reaction precursor by the 130. According to the present embodiment, the reaction precursor may be provided by the precursor scanning unit 130.

이를 위해, 원자층 증착챔버유닛(100)의 공급구(105)에는 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나를 기판(101) 상에 공급하기 위한 전구체 공급유닛(110)이 설치된다. 이때 전구체 공급유닛(110)에 의해 공급되는 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나는 반응 촉진유닛(120)에 의해 반응성이 높은 라디칼 상태로 변화될 수 있다.To this end, the supply port 105 of the atomic layer deposition chamber unit 100 is provided with a precursor supply unit 110 for supplying any one of the raw material precursor and the reaction precursor on the substrate 101. At this time, any one of the raw material precursor and the reaction precursor supplied by the precursor supply unit 110 may be changed to a highly reactive radical state by the reaction promotion unit 120.

전구체 공급유닛(110)은, 원자층 증착챔버유닛(100)에 내부에 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하도록 설치되는 디퓨져부(111)를 포함하며, 반응 촉진유닛(120)은, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 플라즈마를 발생시키도록 마련되는 전극(미도시)을 포함할 수 있다.The precursor supply unit 110 includes a diffuser unit 111 installed to supply one of a raw material precursor and a reaction precursor to the atomic layer deposition chamber unit 100, and the reaction promotion unit 120 includes a raw material. It may include an electrode (not shown) provided to generate a plasma in any one of the precursor and the reaction precursor.

즉 디퓨져부(111)는, 반응 촉진유닛(120)의 전극(미도시)을 각각 갖도록 제작되되, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하는 전구체 공급관(112)에 연결되어 원자층 증착챔버유닛(100)의 내부에 설치되는 상부 전극블록(113)과, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나를 기판(101) 상에 고르게 유출시키도록 다공(115)이 마련되어 상부 전극블록(113)에 대향하게 배치되는 하부 전극블록(114)을 포함할 수 있다.That is, the diffuser unit 111 is manufactured to have electrodes (not shown) of the reaction promoting unit 120, respectively, and is connected to the precursor supply pipe 112 for supplying any one of a precursor precursor and a reactant precursor atomic layer deposition chamber unit. The upper electrode block 113 installed inside the 100 and the pores 115 are provided to evenly flow out one of the source precursor and the reaction precursor onto the substrate 101 so as to face the upper electrode block 113. The lower electrode block 114 may be disposed.

반응 촉진유닛(120)의 전극(미도시)은 상부 전극블록(113)과 하부 전극블록(114)이 금속재로 제작됨으로써 일체로 마련될 수 있을 뿐만 아니라, 상부 전극블록(113)과 하부 전극블록(114)의 일부 영역에 전도성, 내식성, 내열성 등이 좋은 금속재로 별도로 설치될 수 있다. 이때 상부 전극블록(113)과 하부 전극블록(114) 중 전원이 연결되는 일측이 고전압 전극이 되고, 타측이 그라운드 전극이 될 수 있다.The electrode (not shown) of the reaction promoting unit 120 may be provided integrally by manufacturing the upper electrode block 113 and the lower electrode block 114 from a metal material, and the upper electrode block 113 and the lower electrode block. A portion of the 114 may be separately installed of a metal material having good conductivity, corrosion resistance, heat resistance, and the like. In this case, one side of the upper electrode block 113 and the lower electrode block 114 to which a power supply is connected may be a high voltage electrode, and the other side may be a ground electrode.

이에 본 실시 예에 따른 디퓨져부(111)는, 상부 전극블록(113) 및 하부 전극블록(114) 중 어느 하나의 전극에 연결되는 파워 공급부(121)를 더 포함할 수 있다. 파워 공급부(121)는 원료 전구체 및 반응 전구체에 대한 누전이 방지될 수 있는 고전압 전선일 수 있다.Accordingly, the diffuser unit 111 according to the present embodiment may further include a power supply unit 121 connected to any one of the upper electrode block 113 and the lower electrode block 114. The power supply unit 121 may be a high voltage wire that may prevent a short circuit of the raw material precursor and the reaction precursor.

또한 디퓨져부(111)는, 상부 전극블록(113)과 하부 전극블록(114)을 절연하여 결합시키는 절연체 갭블록(116)을 더 포함할 수 있다. 절연체 갭블록(116)은 상부 전극블록(113)과 하부 전극블록(114)의 직접적인 통전을 차단하여 상부 전극블록(113)와 하부 전극블록(114) 사이에 고전압에 의한 플라즈마가 발생될 수 있는 유격을 제공할 수 있다. 이러한 절연체 갭블록(116)은 세라믹과 같이 초고전압에 견딜 수 있는 재료로 제작될 수 있다.In addition, the diffuser unit 111 may further include an insulator gap block 116 that insulates and couples the upper electrode block 113 and the lower electrode block 114. The insulator gap block 116 blocks direct current supply of the upper electrode block 113 and the lower electrode block 114 to generate plasma due to a high voltage between the upper electrode block 113 and the lower electrode block 114. Can provide play. The insulator gap block 116 may be made of a material that can withstand ultra high voltage, such as ceramic.

본 실시 예에 따르면, 전구체 공급관(112)에 의해 원료 전구체가 공급되며, 전구체 스캐닝유닛(130)에 의해 반응 전구체가 공급된다. 반응 전구체는 전구체 스캐닝유닛(130)이 스캐닝 구동유닛(170)에 의해 기판(101) 상으로 이동될 때 기판(101) 상에 방출된다.According to the present embodiment, the raw material precursor is supplied by the precursor supply pipe 112, and the reaction precursor is supplied by the precursor scanning unit 130. The reaction precursor is released on the substrate 101 when the precursor scanning unit 130 is moved onto the substrate 101 by the scanning driving unit 170.

즉 본 실시 예에 따르면, 원료 전구체가 원자층 증착챔버유닛(100)의 공급구(105)에 설치된 전구체 공급관(112)을 통해 상부 전극블록(113)과 하부 전극블록(114) 사이에 공급될 때, 파워 공급부(121)를 통해 상부 전극블록(113)과 하부 전극블록(114) 중 어느 하나에 고전압이 공급됨으로써 상부 전극블록(113)과 하부 전극블록(114) 사이에 플라즈마가 발생될 수 있다.That is, according to the present embodiment, the raw material precursor is to be supplied between the upper electrode block 113 and the lower electrode block 114 through the precursor supply pipe 112 installed in the supply port 105 of the atomic layer deposition chamber unit 100. When a high voltage is supplied to any one of the upper electrode block 113 and the lower electrode block 114 through the power supply 121, plasma may be generated between the upper electrode block 113 and the lower electrode block 114. have.

이때 플라즈마는 공급된 원료 전구체를 여기시켜 라디칼 상태로 변화시키며, 라디칼 상태로 여기된 원료 전구체는 하부 전극블록(114)의 다공(115)을 통해 기판(101)으로 공급되어 기판(101)에 흡착될 수 있다. 이때 원료 전구체가 반응 촉진유닛(120)의 플라즈마에 의해 라디칼 상태로 변화된 상태이므로, 반응 전구체에 대한 화학 반응성이 높아지며, 기판(101) 상에 원료 전구체와 반응 전구체로부터 생성되는 증착물질이 원활하게 증착될 수 있다.At this time, the plasma excites the supplied raw material precursor into a radical state, and the raw material precursor excited in the radical state is supplied to the substrate 101 through the pores 115 of the lower electrode block 114 and adsorbed onto the substrate 101. Can be. At this time, since the precursor precursor is changed into a radical state by the plasma of the reaction promotion unit 120, the chemical reactivity of the reactant precursor is increased, and the deposition material generated from the precursor precursor and the reactant precursor is smoothly deposited on the substrate 101. Can be.

본 실시 예에 따른 반응 촉진유닛(120)의 상부 전극블록(113)과 하부 전극블록(114)에 마련되는 전극(미도시)은 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나가 다른 하나와 화학 반응을 하기 전에 플라즈마를 발생시켜 라디칼 상태로 변화시킴으로써 기판(101)에 대한 증착성을 높이기 위한 것으로서, 본 발명의 권리범위는 상부 전극블록(113)과 하부 전극블록(114)에 마련되는 전극(미도시)에 제한되진 않으며, 상부 전극블록(113)과 하부 전극블록(114) 중 어느 하나만 존재하고 이에 대응하는 전극(미도시)이 원자층 증착챔버유닛(100)의 내벽에 존재함으로써 플라즈마가 발생되는 방식도 채택될 수 있다.An electrode (not shown) provided in the upper electrode block 113 and the lower electrode block 114 of the reaction promotion unit 120 according to the present embodiment may have a chemical reaction with one of a raw material precursor and a reaction precursor. In order to increase the deposition property on the substrate 101 by generating a plasma before changing to a radical state, the scope of the present invention is an electrode (not shown) provided in the upper electrode block 113 and the lower electrode block 114. The present invention is not limited thereto, and only one of the upper electrode block 113 and the lower electrode block 114 exists and a corresponding electrode (not shown) is present on the inner wall of the atomic layer deposition chamber unit 100 to generate plasma. May also be employed.

또한, 본 실시 예에 따른 전극(미도시)은 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나의 라디칼 상태를 제공하기 위한 것으로서, 고전압에 의해 원자들을 여기시켜 원자층 증착이 기판(101)에서 촉진되도록 하는데, 디퓨져부(111)를 서셉터(103)에 인접하게 이동시켜 기판(101)을 지지하는 서셉터(103)를 대응하는 그라운드로 사용하여 플라즈마를 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 전구체 스캐닝유닛(130)처럼 함께 원자층 증착챔버유닛(100)에 이동가능하게 설치되는 스캐닝 그라운드 블록(미도시)을 양측 전극 중 어느 하나로 사용할 수 있다.In addition, the electrode (not shown) according to the present embodiment is for providing a radical state of any one of a precursor precursor and a reaction precursor, and excites atoms by high voltage so that atomic layer deposition is promoted in the substrate 101. Plasma can be generated using the susceptor 103 supporting the substrate 101 by moving the diffuser unit 111 adjacent to the susceptor 103 as a corresponding ground, as well as the precursor scanning unit 130. Likewise, a scanning ground block (not shown) that is movably installed in the atomic layer deposition chamber unit 100 may be used as one of both electrodes.

앞서 설명한 바와 같이, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하는 전구체 공급유닛(110)과 반응 촉진유닛(120)에 이어서, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 다른 하나를 기판(101) 상에 방출하는 전구체 스캐닝유닛(130)에 대해 상세하게 설명한다.As described above, after the precursor supply unit 110 and the reaction facilitating unit 120 for supplying any one of the raw material precursor and the reaction precursor, the precursor for discharging the other of the raw material precursor and the reaction precursor onto the substrate 101. The scanning unit 130 will be described in detail.

전구체 스캐닝유닛(130)은, 기판(101)으로부터 이격되어 스캐닝 구동유닛(170)에 의해 이동되는 스캐닝 블록(131)과, 스캐닝 블록(131)에 배치되어 원료 전구체 및 반응 전구체 중 다른 하나를 기판(101)에 공급하는 전구체 공급부(132)와, 전구체 공급부(132)와 이격되어 스캐닝 블록(131)에 배치되며, 전구체 공급부(132)로부터 공급되는 반응 전구체 및 원료 전구체 중 다른 하나를 배출하는 전구체 배출부(133)와, 전구체 공급부(132) 및 전구체 배출부(133)를 둘러싸도록 스캐닝 블록(131)에 배치되어 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급부(135)를 포함할 수 있다.The precursor scanning unit 130 is spaced apart from the substrate 101 and moved by the scanning driving unit 170. The scanning block 131 is disposed in the scanning block 131, and the other of the raw material precursor and the reaction precursor is disposed on the substrate. The precursor supply unit 132 to be supplied to the 101 and the precursor supply unit 132 is spaced apart from the scanning block 131, the precursor for discharging the other one of the reaction precursor and the raw material precursor supplied from the precursor supply unit 132 The discharge unit 133 may include a purge gas supply unit 135 disposed in the scanning block 131 to surround the precursor supply unit 132 and the precursor discharge unit 133 to supply the purge gas.

이러한 전구체 스캐닝유닛(130)의 스캐닝 블록(131)은 기판(101)의 너비 방향으로 배치되어 기판(101)의 길이 방향을 따라 이동하면서, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 다른 하나를 기판(101) 상에 차지하는 영역만큼 연속적인 이동에 의한 스캔방식으로 기판(101) 상에 방출할 수 있다. 이때 본 실시 예에 따른 스캐닝 블록(131)은 반응 전구체를 방출할 수 있다.The scanning block 131 of the precursor scanning unit 130 is disposed in the width direction of the substrate 101 and moves along the length direction of the substrate 101, while the other of the raw material precursor and the reaction precursor is placed on the substrate 101. It can emit on the substrate 101 by a scanning method by the continuous movement as the area occupied by. In this case, the scanning block 131 according to the present embodiment may emit the reaction precursor.

본 실시 예에 따른 스캐닝 블록(131)은 기판(101)의 너비 방향으로 배치되어 길이 방향을 따라 이동하나, 이와 반대로 배치되어 기판(101)의 너비 방향을 따라 이동도 가능하므로, 본 발명의 권리범위는 스캐닝 블록(131)이 기판(101)의 어느 하나의 변을 따라 이동하는 것으로 제한되진 않는다.The scanning block 131 according to the present embodiment is disposed in the width direction of the substrate 101 and moves along the length direction. However, the scanning block 131 may be disposed in the opposite direction and thus moved along the width direction of the substrate 101. The range is not limited to moving the scanning block 131 along either side of the substrate 101.

본 실시 예에 따르면, 스캐닝 블록(131)에는, 전구체 공급부(132)와 이격되어 전구체 공급부(132)로부터 공급되는 반응 전구체에 대한 잉여 량을 배출하는 전구체 배출부(133)가 구비된다. 전구체 배출부(133)는 전구체 공급부(132)로 방출되는 반응 전구체의 잉여 유입량을 배출하기 위한 배출통로를 제공한다.According to the present embodiment, the scanning block 131 is provided with a precursor discharge unit 133 spaced apart from the precursor supply unit 132 to discharge the surplus amount of the reaction precursor supplied from the precursor supply unit 132. The precursor discharger 133 provides a discharge passage for discharging excess inflow of the reaction precursor discharged to the precursor supplier 132.

전구체 배출부(133)는 원자층 증착이 수행될 때 기판(101)에 흡착되지 못한 라디칼 상태의 원료 전구체와 반응하여 생성되는 불필요한 생성물질 및 잉여의 반응 전구체를 흡입하여 배출할 수 있는데, 다음 원자층 증착수행을 위한 클리닝 작업을 병행하여 다음에 제공되는 원료 전구체가 기판(101) 상에 균일하게 흡착될 수 있도록 한다.The precursor discharger 133 may suck and discharge unnecessary product generated by reacting with a raw material precursor in a radical state that is not adsorbed to the substrate 101 and an excess of the reactant precursor when atomic layer deposition is performed. A cleaning operation for performing layer deposition is performed in parallel so that the next precursor provided can be uniformly adsorbed onto the substrate 101.

이때 배출되는 반응 전구체는 전구체 공급부(132)로 반응 전구체를 공급하는 전구체 저장탱크(미도시)로 다시 저장된 후 재순환됨으로써 전구체 공급부(132)를 통해 다시 기판(101)에 제공될 수 있다.In this case, the discharged reaction precursor may be stored in a precursor storage tank (not shown) that supplies the reaction precursor to the precursor supply unit 132 and then recycled to be supplied to the substrate 101 through the precursor supply unit 132 again.

퍼지가스 공급부(135)는, 기판(101)을 향해 퍼지가스를 분사할 수 있도록 기판(101)에 대향하게 설치되며, 전구체 공급부(132) 및 전구체 배출부(133)로부터 이격배치되어 둘러싸는 퍼지가스가 공급되는 통로를 제공한다. 퍼지가스로는 산소, 질소, 및 아르곤 등의 불활성 가스가 사용될 수 있다.The purge gas supply unit 135 is disposed to face the substrate 101 so as to inject the purge gas toward the substrate 101 and is spaced apart from and surrounded by the precursor supply unit 132 and the precursor discharge unit 133. Provide a passage through which gas is supplied. As the purge gas, an inert gas such as oxygen, nitrogen, and argon may be used.

이러한 본 실시 예에 따른 퍼지가스 공급부(135)는 전구체 공급부(132)와 전구체 배출부(133)를 둘러싸면서 퍼지가스를 배출하는 내부영역을 형성함으로써 전구체 공급부(132)와 전구체 배출부(133)를 외부영역으로부터 차단시켜, 내부영역에 대한 이물질의 유입을 차단시킬 수 있다. 이때 퍼지가스 공급부(135)에서 분사되는 퍼지가스는 공기의 흐름에 의해 방출되는 가스의 영역을 격리시키는 에어커튼과 같은 기능을 수행함으로써 반응 전구체가 방출되는 영역을 외부로부터 격리시켜 기판(101)에 대한 증착이 일어나는 증착영역을 형성할 수 있다.The purge gas supply unit 135 according to the present exemplary embodiment forms an inner region for discharging the purge gas while surrounding the precursor supply unit 132 and the precursor discharge unit 133 to form the precursor supply unit 132 and the precursor discharge unit 133. By blocking the from the outside area, it is possible to block the inflow of foreign matter to the inside area. At this time, the purge gas injected from the purge gas supply unit 135 functions as an air curtain to isolate the region of the gas discharged by the flow of air, thereby isolating the region where the reaction precursor is released from the outside to the substrate 101. It is possible to form a deposition region in which deposition on the substrate occurs.

또한 퍼지가스가 기판(101)에 분사될 때 기판(101) 상에 먼저 제공되어 기판(101)에 흡착되어 있는 원료 전구체는 남게 되며, 기판(101)에서 떨어져 있거나 흡착력이 약한 원료 전구체는 스캐닝 블록(131)의 스캐닝에 의한 증착영역으로부터 제거되므로, 퍼지가스는 원료 전구체에 대한 대한 에어샤워 역할을 수행할 수 있다. 즉, 원료 전구체가 기판(101)에 흡착되어 한 층의 원료 전구체가 기판(101)에 적층된 상태에서, 스캐닝 블록(131)이 기판(101) 상을 이동하면서 반응 전구체를 방출한다고 상정할 때, 한 층의 원료 전구체 상에 있는 윗 층의 원료 전구체는 기판(101)에 대한 흡착력이 약하여 퍼지가스의 분사압력에 의해 기판(101)으로부터 떨어지게 되며, 진공 배기계(미도시)에 연결되어 진공압이 제공되는 전구체 배출부(133)로 흡입되어 재순환가능하게 처리될 수 있다. In addition, when the purge gas is injected onto the substrate 101, the raw material precursor, which is first provided on the substrate 101 and adsorbed on the substrate 101, remains, and the raw material precursor that is separated from the substrate 101 or weak in adsorption force is a scanning block. Since the purge gas is removed from the deposition region by the scanning of 131, the purge gas may serve as an air shower for the raw material precursor. That is, when the raw material precursor is adsorbed onto the substrate 101 and one layer of the raw material precursor is laminated on the substrate 101, it is assumed that the scanning block 131 emits the reaction precursor while moving on the substrate 101. The upper precursor layer on the one layer of precursor precursor has a weak adsorption force on the substrate 101 to be separated from the substrate 101 by the injection pressure of the purge gas, and is connected to a vacuum exhaust system (not shown) to provide a vacuum pressure. It may be sucked into the provided precursor outlet 133 and be recirculated.

또한 전구체 스캐닝유닛(130)은, 원자층 증착챔버유닛(100)에 설치되어 스캐닝 블록(131)에 연결되며, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 다른 하나, 및 퍼지가스를 스캐닝 블록(131)에 공급하는 스캔물질 공급부(150)를 더 포함할 수 있다.In addition, the precursor scanning unit 130 is installed in the atomic layer deposition chamber unit 100 is connected to the scanning block 131, and supplies the other of the raw material precursor and the reaction precursor, and the purge gas to the scanning block 131 The scan material supply unit 150 may further include.

이러한 스캔물질 공급부(150)는, 스캐닝 블록(131)의 일 영역에 결합되어 스캐닝 블록(131)의 이동 시에 접히는 복수의 관절(152, 153)이 구비되는 박스 관절대(151)와, 원자층 증착챔버유닛(100)에 마련되어 박스 관절대(151)가 상대 회전가능하게 결합되는 반송 지지대(155)를 포함할 수 있다.The scan material supply unit 150 is coupled to a region of the scanning block 131 and includes a box joint 151 having a plurality of joints 152 and 153 that are folded when the scanning block 131 moves. The box arranging unit 151 may be provided in the layer deposition chamber unit 100 and may include a conveying support 155 to be relatively rotatably coupled.

본 실시 예에 따르면 스캔물질 공급부(150)는, 수평 다관절 로봇과 같은 구조로서 반송 지지대(155)와 박스 관절대(151)의 정해진 위치와 구조를 가질 수 있으나, 이에 본 발명의 권리범위가 제한되진 않으며, 퍼지가스, 원료 전구체 및 반응 전구체 등 기판(101)의 원자층 증착에 필요한 각 라인이 안정하게 내장되어 스캐닝 블록(131)의 스캔방식 증착을 위한 왕복이동을 허용할 수 있는 위치와 구조이면 가능할 것이다.According to the present embodiment, the scan material supply unit 150 may have a predetermined position and structure of the transport support 155 and the box joint 151 as a horizontal articulated robot, but the scope of the present invention is Although not limited, each line required for atomic layer deposition of the substrate 101, such as a purge gas, a precursor precursor, and a reaction precursor, is stably embedded to allow a reciprocating movement for scanning deposition of the scanning block 131. It would be possible with a structure.

스캐닝 블록(131)은 스캐닝 구동유닛(170)에 결합되어 기판(101) 상에 일정하게 유격된 상태를 유지하면서 이동될 수 있는데, 스캔물질 공급부(150)는 스캐닝 블록(131)이 이동될 때 복수의 관절(152, 153)에 의해 유연하게 접히는 구조를 제공하여 내장된 전구체 공급라인(미도시)과 퍼지가스 공급라인(미도시)의 접힘에 의한 막힘을 방지하면서 원료 전구체 및 반응 전구체 중 다른 하나와 퍼지가스를 원활하게 유동시켜 공급할 수 있다.The scanning block 131 may be coupled to the scanning driving unit 170 and moved while maintaining a constant gap on the substrate 101. The scanning material supply unit 150 moves when the scanning block 131 is moved. Provides a structure that is flexibly folded by a plurality of joints (152, 153) to prevent clogging due to folding of the embedded precursor supply line (not shown) and purge gas supply line (not shown) while the other of the precursor precursor and the reaction precursor One and purge gas can be supplied to flow smoothly.

본 실시 예에 따르면, 박스 관절대(151)는 스캐닝 블록(131)에 상대 회전가능하게 결합되는 제1 관절(152), 제1 관절(152)에 상대 회전가능하게 결합되는 제2 관절(153)을 포함하며, 제2 관절(153)과 반송 지지대(155)는 상대 회전가능하게 결합되어 있으나, 이에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니며, 박스 관절대(151)는 제1 관절(152)와 제2 관절(153)이 같이 접히면서 신축이 가능한 자바라 또는 케이블 슈트와 같은 구조를 갖도록 구성될 수 있다.According to the present exemplary embodiment, the box joint 151 may include a first joint 152 relatively rotatably coupled to the scanning block 131, and a second joint 153 rotatably coupled to the first joint 152. ), The second joint 153 and the conveying support 155 is coupled to be relatively rotatable, but the scope of the present invention is not limited thereto, the box joint 151 is the first joint 152 ) And the second joint 153 may be configured to have a structure such as a bellows or a cable suit that can be folded and stretched together.

또한 도시되진 않았으나, 박스 관절대(151)의 복수의 관절(152, 153) 및 박스 관절대(151)와 반송 지지대(155)의 연결부위에는 자성유체 씰(seal), 오링, 립씰(lip seal) 등을 사용하는 회전 씰(미도시, seal)이 구비되며, 회전 씰은 박스 관절대(151)의 회전 시에도 외부에 대해 진공이 유지되는 구조를 제공할 수 있다.Also, although not shown, a plurality of joints 152 and 153 of the box joint 151 and a connection portion between the box joint 151 and the transport support 155 may be formed of a magnetic fluid seal, an O-ring, and a lip seal. A rotation seal (not shown) using a) may be provided, and the rotation seal may provide a structure in which a vacuum is maintained to the outside even when the box joint 151 rotates.

본 실시 예에 따른 스캐닝 블록(131)은 기판(101)을 따라 복수개가 배치될 수 있으며, 복수의 박스 관절대(151)는 상호 인접되는 것끼리 서셉터(103)를 따라 원자층 증착챔버유닛(100)의 일측과 타측에 교대로 배치되는 반송 지지대(155)에 각각 연결될 수 있다. 즉 본 실시 예에 따른 스캐닝 블록(131)은 단일하게 배치될 수 있을 뿐만 아니라, 기판(101)의 길이 방향을 따라 두 개 이상으로 여러 개가 배치될 수 있다.A plurality of scanning blocks 131 according to the present exemplary embodiment may be disposed along the substrate 101, and the plurality of box joints 151 may be adjacent to each other along the susceptor 103 along the atomic layer deposition chamber unit. It may be connected to each of the transport support 155 disposed alternately on one side and the other side of the (100). That is, not only the scanning blocks 131 according to the present exemplary embodiment may be disposed singly, but also two or more scanning blocks may be disposed along the longitudinal direction of the substrate 101.

예를 들면, 복수의 스캔물질 공급부(150)가 인접한 복수의 스캐닝 블록(131)의 일측에 일렬로 배치되는 경우, 원자층 증착챔버유닛(100)의 제한적인 증착공간으로 인해 배치가 어렵게 되며, 스캐닝 블록(131)이 이동할 때 간섭이 일어날 수 있다. 그러나 본 실시 예에 따르면, 반송 지지대(155)가 스캐닝 블록(131)의 일측과 타측에 교대로 배치되고, 이에 대응하는 박스 관절대(151)도 일측과 타측에 교대로 배치되므로, 인접한 박스 관절대(151) 사이의 이격거리가 간섭이 없을 정도로 충분히 확보될 수 있다.For example, when the plurality of scan material supply units 150 are arranged in a row on one side of a plurality of adjacent scanning blocks 131, the arrangement is difficult due to the limited deposition space of the atomic layer deposition chamber unit 100, Interference may occur when the scanning block 131 moves. However, according to the present embodiment, since the transport support 155 is alternately disposed on one side and the other side of the scanning block 131, and the box joint 151 corresponding thereto is also alternately disposed on one side and the other side, adjacent box joints are provided. The separation distance between the bases 151 can be secured enough to prevent interference.

본 실시 예에 따른 전구체 스캐닝유닛(130)은 스캐닝 구동유닛(170)에 의해 스캐닝 블록(131)이 스캔방식으로 이동될 수 있다.In the precursor scanning unit 130 according to the present exemplary embodiment, the scanning block 131 may be moved in a scanning manner by the scanning driving unit 170.

먼저, 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 스캐닝 구동유닛(170)은, 원자층 증착챔버유닛(100)에 설치되어 스캐닝 블록(131)을 이동시키도록 스캐닝 블록(131)에 결합되는 리니어 모터(171)를 포함할 수 있다.First, referring to FIG. 4, the scanning driving unit 170 according to the present embodiment is installed in the atomic layer deposition chamber unit 100 and linearly coupled to the scanning block 131 to move the scanning block 131. It may include a motor 171.

스캐닝 블록(131)은 원자층 증착챔버유닛(100)의 양측에 대향하게 배치되는 리니어 모터(171)에 속한 이동블록(172) 상에 결합되며, 이동블록(172)이 고정블록(173) 상에서 비접촉된 상태로 전자기력에 의해 왕복이동됨으로써 기판(101)의 일측 단과 타측 단 사이에서 반복적으로 왕복이동될 수 있다. 이러한 리니어 모터(171)의 작동이 제어됨에 따라 스캐닝 블록(131)의 왕복이동 사이클수가 제어됨으로써 기판(101)에 대한 증착물질의 적층 두께가 조절될 수 있다.The scanning block 131 is coupled on the moving block 172 belonging to the linear motor 171 disposed opposite to both sides of the atomic layer deposition chamber unit 100, and the moving block 172 is disposed on the fixed block 173. By reciprocating by the electromagnetic force in a non-contact state, it can be repeatedly reciprocated between one end and the other end of the substrate 101. As the operation of the linear motor 171 is controlled, the stack thickness of the deposition material on the substrate 101 may be controlled by controlling the number of reciprocating cycles of the scanning block 131.

이와 같은 본 실시 예에 따른 스캐닝 구동유닛(170)은, 리니어 모터(171)가 마찰에 의한 미세한 이물질의 발생이 거의 없어 원자층 증착공정 시에 기판(101)에 대한 이물질의 부착을 방지할 수 있다.In the scanning driving unit 170 according to the present exemplary embodiment, since the linear motor 171 hardly generates fine foreign matters due to friction, foreign matters may be prevented from adhering to the substrate 101 during the atomic layer deposition process. have.

또한 도 5를 참조하면, 다른 실시 예에 따른 스캐닝 구동유닛(170)은, 원자층 증착챔버유닛(100)에 서셉터(103)를 사이에 두고 상호 이격되게 설치되는 왕복 롤러부(175)와, 왕복 롤러부(175)에 상대 이동가능하게 설치되어 스캐닝 블록(131)에 결합되는 왕복 이동부(176)와, 왕복 이동부(176)에 결합되어 왕복 롤러부(175)를 감싸는 커버부(177)를 포함할 수 있다.In addition, referring to FIG. 5, the scanning driving unit 170 according to another embodiment may include a reciprocating roller unit 175 installed to be spaced apart from each other with the susceptor 103 interposed therebetween in the atomic layer deposition chamber unit 100. A reciprocating moving part 176 installed to be movable relative to the reciprocating roller part 175 and coupled to the scanning block 131, and a cover part coupled to the reciprocating moving part 176 and surrounding the reciprocating roller part 175 ( 177).

도시되지는 않았으나, 스캐닝 구동유닛(170)은 왕복 이동부(176)의 선형 이동을 위한 리드 스크류 및 구동모터를 포함할 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되지는 않으며, 미세 이물질의 발생이 거의 없고 선형이동을 제공할 수 있는 다른 구동수단이 제공될 수 있다.Although not shown, the scanning driving unit 170 may include a lead screw and a driving motor for linear movement of the reciprocating moving part 176, but the scope of the present invention is not limited thereto, and the generation of fine foreign matters. Other drive means can be provided which are virtually free and can provide linear movement.

이러한 스캐닝 구동유닛(170)은, 스캐닝 블록(131)이 왕복 이동부(176)에 결합되어 왕복 롤러부(175)를 따라 이동될 수 있는데, 왕복 이동부(176)로부터 왕복 롤러부(175)의 상부까지 설치되는 커버부(177)에 의해 왕복 롤러부(175)로부터 발생되는 이물질의 유출이 차단되어 기판(101)의 원자층 증착공정 시에 기판(101)에 대한 이물질의 부착을 방지하며, 이에 이물질에 의한 기판(101)의 최종적인 불량을 미리 방지할 수 있다.In the scanning driving unit 170, the scanning block 131 may be coupled to the reciprocating moving part 176 and moved along the reciprocating roller part 175, from the reciprocating moving part 176 to the reciprocating roller part 175. Outflow of foreign matters generated from the reciprocating roller part 175 is blocked by the cover part 177 installed up to the upper portion of the cover 177 to prevent adhesion of foreign matters to the substrate 101 during the atomic layer deposition process of the substrate 101. As a result, the final defect of the substrate 101 due to the foreign matter can be prevented in advance.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 실시예는 전술한 일 실시예와 비교할 때에 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나를 라디칼 상태로 변화시키기 위한 반응 촉진유닛의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 일 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 차이점이 있는 구성에 대해서만 상세히 설명하기로 한다.This embodiment is different from the configuration of the reaction promoting unit for changing any one of the raw material precursor and the reaction precursor to the radical state when compared with the above-described embodiment, and in other configurations are the same as the configuration of the embodiment Hereinafter, only the configuration with differences in the present embodiment will be described in detail.

도 6을 참조하면, 상기와 같은 반응 촉진유닛(120)은, 디퓨져부(111)에 연결되도록 원자층 증착챔버유닛(100)의 외부에 설치되어 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부(125)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the reaction promotion unit 120 as described above is installed outside of the atomic layer deposition chamber unit 100 so as to be connected to the diffuser unit 111, and is provided in any one of a raw material precursor and a reaction precursor. It may include a plasma generating unit 125 for generating a plasma.

본 실시 예에 따르면, 디퓨져부(111)에 의해 원료 전구체가 공급되며, 전구체 스캐닝유닛(130)에 의해 반응 전구체가 공급될 수 있다.According to the present embodiment, the raw material precursor may be supplied by the diffuser unit 111, and the reaction precursor may be supplied by the precursor scanning unit 130.

이러한 디퓨져부(111)는, 원자층 증착챔버유닛(100)의 상부에 배치되며, 다공(129)이 마련되어 있는 디퓨져 블록(126)과, 디퓨져 블록(126)의 둘레에 배치되는 절연체로서, 디퓨져 블록(126)을 원자층 증착챔버의 상벽부에 결합시키는 절연체 갭블록(127)을 포함할 수 있다.The diffuser unit 111 is disposed above the atomic layer deposition chamber unit 100, and is a diffuser block 126 provided with pores 129 and an insulator disposed around the diffuser block 126. It may include an insulator gap block 127 that couples block 126 to the top wall of the atomic layer deposition chamber.

원료 전구체는 플라즈마 발생부(125)에서 플라즈마에 의해 라디칼 상태로 변화된 후, 전구체 공급관(112)을 통해 디퓨져부(111)로 유동되며, 디퓨져부(111)의 디퓨져 블록(126)의 다공(129)을 통해 기판(101) 상에 제공될 수 있다. 이후, 반응 전구체가 전구체 스캐닝유닛(130)의 이동에 의해 기판(101) 상에 방출되어 라디칼 상태의 원료 전구체와 화학반응함으로써 기판(101) 상에 증착물질이 생성되어 증착될 수 있다.The raw material precursor is changed into a radical state by the plasma in the plasma generating unit 125 and then flows to the diffuser unit 111 through the precursor supply pipe 112, and the pores 129 of the diffuser block 126 of the diffuser unit 111. May be provided on the substrate 101. Thereafter, the reaction precursor is released on the substrate 101 by the movement of the precursor scanning unit 130 and chemically reacts with the raw material precursor in a radical state to generate and deposit a deposition material on the substrate 101.

상기와 같은 본 실시 예에 따른 반응 촉진유닛(120)에 의한 원료 전구체와 반응 전구체의 반응을 높이는 플라즈마는 전기에 의한 직류, 초고주파, 전자빔 등 전기적 방법을 가해 생성한 다음 자기장 등을 사용해 이런 상태를 유지하는 방법으로 제공될 수도 있다.Plasma that enhances the reaction between the raw material precursor and the reaction precursor by the reaction promotion unit 120 according to the present embodiment as described above is generated by applying an electrical method such as direct current, ultra-high frequency, electron beam by electricity, and then, using a magnetic field, etc. It may be provided in a manner to maintain.

또한 반응 촉진유닛(120)으로서, 서셉터(103) 또는 원자층 증착챔버유닛(100)의 내벽에 설치되는 히터(미도시)와 같이 기판(101)에 열을 제공할 수 있도록 설치되는 열원도 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나를 라디칼 상태로 변화시켜 반응성을 높일 수 있다.In addition, as the reaction promoting unit 120, a heat source installed to provide heat to the substrate 101, such as a heater (not shown) installed on the inner wall of the susceptor 103 or the atomic layer deposition chamber unit 100 Reactivity may be enhanced by changing any one of the raw material precursor and the reaction precursor into a radical state.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 원자층 증착장치의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 실시예는 전술한 일 실시예와 비교할 때에 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나를 라디칼 상태로 변화시키기 위한 반응 촉진유닛의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 일 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 차이점이 있는 구성에 대해서만 상세히 설명하기로 한다.This embodiment is different from the configuration of the reaction promoting unit for changing any one of the raw material precursor and the reaction precursor to the radical state when compared with the above-described embodiment, and in other configurations are the same as the configuration of the embodiment Hereinafter, only the configuration with differences in the present embodiment will be described in detail.

도 7을 참조하면, 본 실시 예에 따른 반응 촉진유닛(120)은, 서셉터(103)에 구비되어 기판(101)에 흡착되는 원료 전구체의 반응성을 높이는 열원(128, heater)일 수 있다.Referring to FIG. 7, the reaction promotion unit 120 according to the present exemplary embodiment may be a heat source 128 provided in the susceptor 103 to increase the reactivity of the raw material precursor adsorbed onto the substrate 101.

본 실시 예에 따르면, 원료 전구체가 전구체 공급관(112)을 통해서 원자층 증착챔버유닛(100)에 공급되어 기판(101)에 흡착된 상태에서, 반응 전구체가 전구체 스캐닝유닛(130)을 통해 기판(101) 상에 방출되므로, 서셉터(103)의 열원(128)에 의해 라디칼 상태로 변화되는 전구체는 원료 전구체이다.According to the present exemplary embodiment, in a state in which a raw material precursor is supplied to the atomic layer deposition chamber unit 100 through the precursor supply pipe 112 and adsorbed onto the substrate 101, the reaction precursor is transferred through the precursor scanning unit 130. Since it is released on 101, the precursor that is changed to the radical state by the heat source 128 of the susceptor 103 is a raw material precursor.

이때 열원(128)은 서셉터(103)에 내장될 수 있을 뿐만 아니라, 전술한 디퓨져부(111)에 마련되는 전극과 플라즈마 발생부(125)와 같이 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나가 공급되는 경로에 설치될 수도 있으므로, 본 발명의 권리범위는 서셉터(103)의 열원(128)으로 제한되진 않는다.In this case, the heat source 128 may not only be embedded in the susceptor 103, but may be supplied with any one of a raw material precursor and a reaction precursor, such as an electrode provided in the diffuser unit 111 and the plasma generator 125. Since it may be installed in the path, the scope of the present invention is not limited to the heat source 128 of the susceptor 103.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치에 의한 원자층 증착방법을 설명한다.Hereinafter, an atomic layer deposition method by an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치에 의한 원자층 증착방법은, 기판(101)이 원자층 증착챔버유닛(100)의 내부로 반입되어 서셉터(103) 상에 지지되는 단계와, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나가 전구체 공급유닛(110)에 의해 원자층 증착챔버유닛(100)의 내부로 공급되는 단계와, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성이 반응 촉진유닛(120)에 의해 높아지는 단계와, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 다른 하나를 정해진 영역만큼 기판(101)에 공급하는 전구체 스캐닝유닛(130)이 기판(101) 상에서 상대 이동됨으로써 스캔방식으로 원자층 증착이 수행되는 단계를 포함한다.The atomic layer deposition method by the atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, the substrate 101 is carried into the atomic layer deposition chamber unit 100 is supported on the susceptor 103, One of the source precursor and the reaction precursor is supplied to the inside of the atomic layer deposition chamber unit 100 by the precursor supply unit 110, and the reactivity of any one of the source precursor and the reaction precursor reacts with the reaction promotion unit 120. Step by which the atomic layer deposition is performed in a scanning manner by moving the precursor scanning unit 130, which supplies the other one of the raw material precursor and the reactive precursor to the substrate 101 by a predetermined region, relative to the substrate 101. It includes.

이때 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성이 높아지는 단계는, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.At this time, the step of increasing the reactivity of any one of the source precursor and the reaction precursor may include generating a plasma in any one of the source precursor and the reaction precursor.

원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 플라즈마를 발생시키는 단계는, 원자층 증착챔버유닛(100)의 내부에서 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하는 디퓨져부(111)에 마련되어 있는 전극(미도시)에 의해 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 디퓨져부(111)에 마련되어 있는 전극(미도시)에 의해 원료 전구체가 라디칼 상태로 변화되어 기판에 흡착될 수 있다.Generating the plasma in any one of the raw material precursor and the reaction precursor, the electrode is provided in the diffuser unit 111 for supplying any one of the raw material precursor and the reaction precursor inside the atomic layer deposition chamber unit 100 It may include the step of generating a plasma by (not shown). According to the present exemplary embodiment, the raw material precursor may be changed into a radical state by an electrode (not shown) provided in the diffuser unit 111 and may be adsorbed onto the substrate.

또한 디퓨져부(111)로부터 플라즈마가 발생되지 않는 경우, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 플라즈마를 발생시키는 단계는, 원자층 증착챔버유닛(100)의 외부에서 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 배치되어 있는 플라즈마 발생부(125)의 의해 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 플라즈마 발생부(125)에 의해 원료 전구체가 라디칼 상태로 변화되어 기판에 흡착될 수 있다.In addition, when the plasma is not generated from the diffuser unit 111, the step of generating the plasma in any one of the raw material precursor and the reaction precursor, the raw material precursor and the reaction precursor in the outside of the atomic layer deposition chamber unit 100 It may include the step of generating a plasma by the plasma generating unit 125 disposed in any one supply path. According to the present exemplary embodiment, the precursor precursor may be changed into a radical state by the plasma generator 125 and may be adsorbed onto the substrate.

이와 달리, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성이 높아지는 단계는, 원자층 증착챔버유닛(100)의 내부에 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나가 공급되어 기판(101)에 흡착될 때, 원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나가 서셉터(103)의 열원(128)에 의해 가열되는 단계를 포함할 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 기판(101)에 흡착된 원료 전구체가 서셉터(103)의 열원(128)에 의해 라디칼 상태로 변화될 수 있다.On the other hand, the step of increasing the reactivity of any one of the precursor precursor and the reaction precursor, when one of the precursor precursor and the reaction precursor is supplied to the inside of the atomic layer deposition chamber unit 100 is adsorbed on the substrate 101, Either one of the precursor and the reactant precursor may comprise heating by the heat source 128 of the susceptor 103. According to the present embodiment, the raw material precursor adsorbed on the substrate 101 may be changed into a radical state by the heat source 128 of the susceptor 103.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착장치에 의한 원자층 증착방법은, 기판(101)에 라디칼 상태로 흡착되어 있는 원료 전구체에 대해 전구체 스캐닝유닛(130)의 스캐닝 블록(131)으로부터 반응 전구체가 스캔방식에 의해 반복적으로 제공됨으로써, 증착물질이 일정두께로 생성되어 기판에 대한 원자층 증착이 완료될 수 있다.As described above, the atomic layer deposition method by the atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, the scanning block of the precursor scanning unit 130 with respect to the raw material precursor adsorbed in the radical state on the substrate 101 ( Since the reaction precursor is repeatedly provided by a scanning method from 131, a deposition material may be generated to a predetermined thickness to complete atomic layer deposition on the substrate.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

100: 원자층 증착챔버유닛 101: 기판
103: 서셉터 104: 개구
105: 공급구 106: 배기구
110: 전구체 스캐닝유닛 111: 디퓨져부
112: 전구체 공급관 113: 상부 전극블록
114: 하부 전극블록 115, 129: 다공
116, 127: 절연체 갭블록 120: 반응 촉진유닛
121: 파워 공급부 125: 플라즈마 발생부
126: 디퓨져 블록 128: 열원
130: 전구체 스캐닝유닛 131: 스캐닝 블록
132: 전구체 공급부 133: 전구체 배출부
135: 퍼지가스 공급부 150: 스캔물질 공급부
151: 박스 관절대 152: 제1 관절
153: 제2 관절 155: 반송 지지대
170: 스캐닝 구동유닛 171: 리니어 모터
172: 이동블록 173: 고정블록
175: 왕복 롤러부 176: 왕복 이동부
177: 커버부
100: atomic layer deposition chamber unit 101: substrate
103: susceptor 104: opening
105: supply port 106: exhaust port
110: precursor scanning unit 111: diffuser unit
112: precursor supply pipe 113: upper electrode block
114: lower electrode block 115, 129: porous
116 and 127: insulator gap block 120: reaction promoting unit
121: power supply unit 125: plasma generating unit
126: diffuser block 128: heat source
130: precursor scanning unit 131: scanning block
132: precursor supply 133: precursor outlet
135: purge gas supply unit 150: scan material supply unit
151: box joints 152: first joints
153: 2nd joint 155:
170: scanning drive unit 171: linear motor
172: moving block 173: fixed block
175: reciprocating roller portion 176: reciprocating portion
177: cover part

Claims (18)

원료 전구체 및 반응 전구체가 공급되어 서셉터 상에 지지된 기판에 대한 원자층 증착이 수행되는 원자층 증착챔버유닛;
상기 원자층 증착챔버유닛의 내부에 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하도록 마련되는 전구체 공급유닛;
상기 전구체 공급유닛에 의해 공급되는 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성을 높이는 반응 촉진유닛;
상기 기판에 대해 상대이동 가능하게 상기 원자층 증착챔버유닛의 내부에 설치되어 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 다른 하나를 상기 기판 상에 방출하는 전구체 스캐닝유닛; 및
상기 원자층 증착챔버유닛의 내부에 설치되어 상기 전구체 스캐닝유닛을 이동시키는 스캐닝 구동유닛을 포함하되,
상기 전구체 공급유닛은, 상기 원자층 증착챔버유닛에 내부에 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하도록 설치되는 디퓨져부를 포함하며,
상기 반응 촉진유닛은, 상기 디퓨저부에 마련되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
An atomic layer deposition chamber unit supplied with a raw material precursor and a reaction precursor and performing atomic layer deposition on a substrate supported on the susceptor;
A precursor supply unit provided to supply one of the raw material precursor and the reaction precursor into the atomic layer deposition chamber unit;
A reaction promoting unit for increasing the reactivity of any one of the raw material precursor and the reaction precursor supplied by the precursor supply unit;
A precursor scanning unit installed in the atomic layer deposition chamber unit so as to be movable relative to the substrate to emit another one of the source precursor and the reaction precursor onto the substrate; And
A scanning driving unit installed inside the atomic layer deposition chamber unit to move the precursor scanning unit,
The precursor supply unit includes a diffuser unit installed to supply any one of the raw material precursor and the reaction precursor to the atomic layer deposition chamber unit,
The reaction promotion unit, the atomic layer deposition apparatus, characterized in that provided in the diffuser.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 디퓨져부는,
상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하는 전구체 공급관에 연결되는 상부 전극블록;
상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 상기 기판 상에 고르게 유출시키도록 다공이 마련되어 상기 상부 전극블록에 대향하게 배치되는 하부 전극블록; 및
상기 상부 전극블록 및 상기 하부 전극블록 중 어느 하나에 연결되는 파워 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
The method of claim 1,
Wherein the diffuser section comprises:
An upper electrode block connected to a precursor supply pipe supplying any one of the source precursor and the reaction precursor;
A lower electrode block provided with pores so as to evenly flow out one of the source precursor and the reaction precursor onto the substrate; And
And a power supply connected to any one of the upper electrode block and the lower electrode block.
제3항에 있어서,
상기 디퓨져부는, 상기 상부 전극블록과 상기 하부 전극블록을 절연하여 결합시키는 절연체 갭블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
The method of claim 3,
The diffuser unit, the atomic layer deposition apparatus further comprises an insulator gap block for insulating and coupling the upper electrode block and the lower electrode block.
제1항에 있어서,
상기 반응 촉진유닛은, 상기 원자층 증착챔버유닛에 외부에 설치되어 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
The method of claim 1,
The reaction promotion unit, the atomic layer deposition apparatus characterized in that it comprises a plasma generating unit which is provided outside the atomic layer deposition chamber unit to generate a plasma in any one of the raw material precursor and the reaction precursor.
제5항에 있어서,
상기 전구체 공급유닛은, 상기 원자층 증착챔버유닛에 내부에 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하도록 설치되는 디퓨져부를 포함하며,
상기 디퓨져부는,
상기 원자층 증착챔버의 상부에 배치되며, 다공이 마련되어 있는 디퓨져 블록; 및
절연체로서, 상기 디퓨져 블록을 상기 원자층 증착챔버의 상벽부에 결합시키는 절연체 갭블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
6. The method of claim 5,
The precursor supply unit includes a diffuser unit installed to supply any one of the raw material precursor and the reaction precursor to the atomic layer deposition chamber unit,
Wherein the diffuser section comprises:
A diffuser block disposed on the atomic layer deposition chamber and provided with pores; And
An insulator, comprising: an insulator gap block for coupling the diffuser block to an upper wall of the atomic layer deposition chamber.
제1항에 있어서,
상기 반응 촉진유닛은, 상기 서셉터에 구비되어 상기 기판에 흡착되는 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성을 높이는 열원인 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
The method of claim 1,
And the reaction promoting unit is a heat source provided in the susceptor to increase the reactivity of any one of the source precursor and the reaction precursor adsorbed on the substrate.
제1항에 있어서,
상기 전구체 스캐닝유닛은,
상기 기판으로부터 이격되어 상기 스캐닝 구동유닛에 의해 이동되는 스캐닝 블록;
상기 스캐닝 블록에 배치되어 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 다른 하나를 상기 기판에 공급하는 전구체 공급부;
상기 전구체 공급부와 이격되어 상기 스캐닝 블록에 배치되며, 상기 전구체 공급부로부터 공급되는 상기 반응 전구체 및 상기 원료 전구체 중 다른 하나를 배출하는 전구체 배출부; 및
상기 전구체 공급부 및 상기 전구체 배출부를 둘러싸도록 상기 스캐닝 블록에 배치되어 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
The method of claim 1,
The precursor scanning unit,
A scanning block spaced apart from the substrate and moved by the scanning driving unit;
A precursor supply unit disposed in the scanning block to supply the other of the source precursor and the reaction precursor to the substrate;
A precursor discharge part spaced apart from the precursor supply part and disposed in the scanning block to discharge another one of the reaction precursor and the raw material precursor supplied from the precursor supply part; And
And a purge gas supply unit disposed in the scanning block to surround the precursor supply unit and the precursor discharge unit to supply a purge gas.
제8항에 있어서,
상기 전구체 스캐닝유닛은,
상기 원자층 증착챔버유닛에 설치되어 상기 스캐닝 블록에 연결되며, 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 다른 하나, 및 상기 퍼지가스를 상기 스캐닝 블록에 공급하는 스캔물질 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
9. The method of claim 8,
The precursor scanning unit,
An atom further installed in the atomic layer deposition chamber unit and connected to the scanning block, the scan material supply unit supplying the other one of the raw material precursor and the reaction precursor and the purge gas to the scanning block; Layer deposition apparatus.
제9항에 있어서,
상기 스캔물질 공급부는,
상기 스캐닝 블록의 일 영역에 결합되어 상기 스캐닝 블록의 이동 시에 접히는 복수의 관절이 구비되는 박스 관절대; 및
상기 원자층 증착챔버유닛에 마련되어 상기 박스 관절대가 상대 회전가능하게 결합되는 반송 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
10. The method of claim 9,
The scan material supply unit includes:
A box arthropod coupled to one region of the scanning block and having a plurality of joints folded when the scanning block moves; And
Wherein the atomic layer deposition unit includes a transfer support which is provided in the atomic layer deposition chamber unit and in which the box joint is relatively rotatably coupled.
제10항에 있어서,
상기 스캐닝 블록은 복수개이며, 복수의 상기 박스 관절대는 상호 인접되는 것끼리 상기 서셉터를 따라 상기 원자층 증착챔버유닛의 일측과 타측에 교대로 배치되는 상기 반송 지지대에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
11. The method of claim 10,
The plurality of scanning blocks, the plurality of the box joints are adjacent to each other are connected to the carrier support arranged alternately on one side and the other side of the atomic layer deposition chamber unit along the susceptor, respectively. Layer deposition apparatus.
제8항에 있어서,
상기 스캐닝 구동유닛은, 상기 원자층 증착챔버유닛 및 상기 스캐닝 블록에 결합되어 상기 스캐닝 블록을 이동시키는 리니어 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
9. The method of claim 8,
And the scanning driving unit includes a linear motor coupled to the atomic layer deposition chamber unit and the scanning block to move the scanning block.
제8항에 있어서,
상기 스캐닝 구동유닛은,
상기 원자층 증착챔버유닛에 상기 서셉터를 사이에 두고 상호 이격되게 설치되는 왕복 롤러부;
상기 왕복 롤러부에 상대 이동가능하게 설치되어 상기 스캐닝 블록에 결합되는 왕복 이동부; 및
상기 왕복 이동부에 결합되어 상기 왕복 롤러부를 감싸는 커버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
9. The method of claim 8,
The scanning drive unit,
A reciprocating roller unit spaced apart from the atomic layer deposition chamber unit with the susceptor interposed therebetween;
A reciprocating moving part installed in the reciprocating roller unit so as to be movable relative to the scanning block; And
And a cover part coupled to the reciprocating part and surrounding the reciprocating roller part.
기판을 원자층 증착챔버유닛의 내부로 반입하여 서셉터 상에 지지하는 단계;
원료 전구체 및 반응 전구체 중 어느 하나를 전구체 공급유닛에 의해 상기 원자층 증착챔버유닛의 내부로 공급하는 단계;
상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성을 반응 촉진유닛에 의해 높이는 단계; 및
상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 다른 하나를 정해진 영역만큼 상기 기판에 공급하는 전구체 스캐닝유닛이 상기 기판 상에서 상대 이동하여 스캔방식으로 원자층 증착을 수행하는 단계를 포함하되,
상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성을 높이는 단계는, 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함하고,
상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 플라즈마를 발생시키는 단계는, 상기 원자층 증착챔버유닛의 내부에서 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 공급하는 디퓨져부에 마련되어 있는 전극에 의해 상기 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착방법.
Loading the substrate into the atomic layer deposition chamber unit and supporting the substrate on the susceptor;
Supplying any one of a source precursor and a reaction precursor into the atomic layer deposition chamber unit by a precursor supply unit;
Raising the reactivity of any one of the raw material precursor and the reaction precursor by a reaction promoting unit; And
Comprising a precursor scanning unit for supplying the other one of the raw material precursor and the reaction precursor to the substrate by a predetermined region to perform atomic layer deposition in a scanning manner by moving relative to the substrate,
Increasing the reactivity of any one of the source precursor and the reaction precursor, generating a plasma in the supply path of any one of the source precursor and the reaction precursor,
Generating a plasma in any one of the source precursor and the reaction precursor, the plasma is generated in the diffuser portion for supplying any one of the source precursor and the reaction precursor in the atomic layer deposition chamber unit Generating the plasma by the atomic layer deposition method.
삭제delete 삭제delete 제14항에 있어서,
상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 플라즈마를 발생시키는 단계는, 상기 원자층 증착챔버유닛의 외부에서 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 공급경로에 배치되어 있는 플라즈마 발생부에 의해 상기 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착방법.
15. The method of claim 14,
Generating the plasma in any one of the source precursor and the reaction precursor, the plasma generation unit is disposed in the supply path of any one of the source precursor and the reaction precursor outside the atomic layer deposition chamber unit Generating the plasma by the atomic layer deposition method.
제14항에 있어서,
상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나의 반응성을 높이는 단계는, 상기 원자층 증착챔버유닛의 내부에 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나가 공급되어 상기 기판에 흡착될 때, 상기 원료 전구체 및 상기 반응 전구체 중 어느 하나를 기판이 지지되는 서셉터의 열원에 의해 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착방법.
15. The method of claim 14,
Increasing the reactivity of any one of the source precursor and the reaction precursor, when the one of the source precursor and the reaction precursor is supplied to the inside of the atomic layer deposition chamber unit is adsorbed on the substrate, and And heating one of the reaction precursors by a heat source of the susceptor on which the substrate is supported.
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