KR101452834B1 - 원자층 증착장치 - Google Patents

Abstract

배기효율을 향상시키고 각 기판에 대해 배기량을 균일하게 유지할 수 있는 배기부를 구비하는 원자층 증착 장치가 개시된다. 원자층 증착 장치는, 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 프로세스 챔버 내로 증착가스를 분사하는 샤워헤드, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 복수장의 기판이 안착되는 서셉터 및 상기 샤워헤드에 구비되어 상기 프로세스 챔버 내부의 배기가스를 흡입하여 배출시키며, 상기 흡입된 배기가스를 배출시키는 배기 버퍼의 체적을 구획하는 버퍼 블록이 구비된 배기부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 버퍼 블록은 상기 배기 버퍼의 구획된 체적을 가변 가능하도록 상기 배기부 내에서 이동 가능하게 형성된다. 따라서, 배기부에서 배기 버퍼를 구획함으로써 배기 버퍼 내에 균일하게 흡입력이 작용하도록 하여 흡입 배기량을 증가시키고 배기부의 모든 영역에서 배기량을 균일하게 유지시킬 수 있다.

원자층 증착, ALD, ATOMIC LAYER DEPOSITION, 배기부

Description

원자층 증착장치{ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS}

본 발명은 원자층 증착장치에 관한 것으로서, 배기량을 증가시키고 균일하게 유지시킬 수 있는 원자층 증착장치를 제공하는 것이다.

일반적으로, 반도체 기판이나 글래스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하기 위해서는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학 반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등을 이용한 박막 제조 방법이 사용된다.

여기서, 화학 기상 증착법으로는 상압 화학 기상 증착법(atmospheric pressure CVD, APCVD), 저압 화학 기상 증착법(low pressure CVD, LPCVD), 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced CVD, PECVD)등이 있으며, 이 중에서 저온 증착이 가능하고 박막 형성 속도가 빠른 장점 때문에 플라즈마 화학 기상 증착법이 많이 사용되고 있다.

그러나 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐으로써 미세 패턴의 박막이 요구되었고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커지게 되었다. 이에 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성하여 스텝 커버리 지(step coverage)가 우수한 단원자층 증착 방법(atomic layer deposition, ALD)의 사용이 증대되고 있다.

원자층 증착 방법(ALD)은, 기체 분자들 간의 화학 반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착 방법과 유사하다. 하지만, 통상의 화학 기상 증착(CVD) 방법이 다수의 기체 분자들을 동시에 프로세스 챔버 내로 주입하여 기판의 상방에서 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하나 이와 달리, 원자층 증착 방법은 하나의 기체 물질을 프로세스 챔버 내로 주입한 후 이를 퍼지(purge)하여 가열된 기판의 상부에 물리적으로 흡착된 기체만을 잔류시키고, 이후 다른 기체 물질을 주입함으로써 기판의 상면에서만 발생되는 화학 반응 생성물을 증착시킨다는 점에서 상이하다.

이러한 원자층 증착 방법을 통해 구현되는 박막은 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 구현하는 것이 가능한 장점을 갖고 있어 현재 널리 각광받고 있다.

기존의 원자층 증착장치는 서셉터 또는 샤워헤드가 서로에 대해 회전 가능하게 형성되고, 샤워헤드 또는 서셉터가 고속으로 회전하면서 서로 다른 종류의 증착가스들을 분사하고, 기판이 순차적으로 증착가스가 분사되는 부분을 통과하면서 복수의 기판에 대해 동시에 박막이 증착된다.

한편, 기존의 원자층 증착 장치는 서셉터 또는 샤워헤드가 고속으로 회전하면서 소스가스를 분사하므로 프로세스 챔버 내에서 서로 다른 소스가스가 서로 혼합되면서 성막 품질이 저하되고, 반응 부산물로 인해 오염원이 되는 파티클의 발생 및 파티클로 인한 불량이 발생하는 문제점이 있었다. 이와 같은 파티클의 발생을 방지하기 위한 방법의 하나로서 배기부에서 프로세스 챔버 내의 배기가스를 배출시킴으로써 잔류 소스가스들이 서로 반응하는 것을 방지할 수 있는데, 배기부를 이용하여 파티클 발생을 효과적으로 방지하기 위해서는 배기부에서 배기량을 충분히 확보함은 물론 프로세스 챔버 내에 균일하게 흡입력이 작용할 수 있도록 하는 것이 중요하다.

그러나 기존의 원자층 증착 장치는 샤워헤드의 형태 및 기판 형태로 인해 배기부에서 기판에 동일하게 흡입력을 작용시키는 것이 어렵다. 즉, 배기부에서 거리가 멀어질수록 작용하는 흡입력이 약해지며 기판의 크기가 커질수록 배기부에서 배기를 담당해야 하는 영역이 증가하게 되어 배기가스의 흡입량을 충분히 확보하기 어려운 문제점이 있으며, 기판에 대해 배기량을 균일하게 유지시키기가 어려워서 배기 불량이 발생할 수 있다.

또한, 기존의 원자층 증착 장치는 서셉터의 가장자리 부분을 따라 배기가스를 배출시키는 배기 버퍼부와 배플이 구비되는데, 이와 같이 프로세스 챔버의 가장자리 부분에서는 이와 같은 배기 버퍼부에 의한 배기가스의 상승기류와 배플에 의한 배기가스의 하강 기류가 상쇄면서 배기가스의 배출이 원활하게 이루어지기가 어려우며 배기량이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 샤워헤드에 배기부를 구비함으로써 프로세스 챔버의 상부에서 배기가 이루어지고 소스가스들이 서로 반응하여 파티클 등의 불순물이 생기더라도 이를 신속하게 제거할 수 있는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 배기부에서의 거리차에 따른 배기량 저하와 배기 불균일을 방지하는 원자층 증착 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 박막의 증착 품질을 향상시키고 불량률을 줄일 수 있는 원자층 증착 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 복수의 소스영역들 사이의 분리 효과를 향상시켜 프로세스 챔버 내에서 소스가스가 혼합되는 것을 방지하고 파티클 발생을 예방하여 증착 효율과 성막 품질을 향상시킬 수 있는 원자층 증착 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 샤워헤드와 배기부의 구조에 따라 배기효율을 조절할 수 있는 원자층 증착 장치를 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 배기효율을 향상시키고 각 기판에 대해 배기량을 균일하게 유지할 수 있는 배기부를 구비하는 원자층 증착 장치는, 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 프로세스 챔버 내로 증착가스를 분사하는 샤워헤드, 상기 프로세스 챔버 내부 에 구비되어 복수장의 기판이 안착되는 서셉터 및 상기 샤워헤드에 구비되어 상기 프로세스 챔버 내부의 배기가스를 흡입하여 배출시키며, 상기 흡입된 배기가스를 배출시키는 배기 버퍼의 체적을 구획하는 버퍼 블록이 구비된 배기부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 버퍼 블록은 상기 배기 버퍼의 구획된 체적이 가변 가능하도록 상기 배기부 내에서 이동 가능하게 형성된다.

예를 들어, 상기 샤워헤드는 소스가스가 분사되는 복수개의 분사영역으로 구획되고, 상기 배기부는 상기 분사영역의 경계에 구비되어 상기 분사영역들을 서로 분리시키도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 배기부는, 상기 프로세스 챔버와 연통되도록 형성되어 상기 프로세스 챔버 내의 배기가스를 흡입하는 다수의 배기홀로 이루어진 배기라인, 상기 배기라인을 따라 상기 샤워헤드 내부에 형성되어 상기 배기홀에서 흡입된 배기가스를 유동시키는 배기 버퍼 및 상기 배기홀이 형성된 부분과 대향되는 위치에 형성되어 상기 배기 버퍼 내의 배기가스를 배기펌프로 배출시키는 하나 이상의 배기가스 배출구를 포함하여 구성되며, 상기 배기가스 배출구는 상기 배기라인을 따라 복수개가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 버퍼 블록은 상기 버퍼 블록에 의해 구획된 공간 내에 하나 이상의 배기가스 배출구가 배치되도록 상기 배기 버퍼를 구획하게 된다. 또한, 상기 배기라인은 'V'자 형태를 갖고, 상기 배기가스 배출구는 상기 배기라인의 양 단부와 중심부에 각각 형성될 수 있다.

여기서, 상기 배기펌프는 하나 또는 둘 이상의 배기가스 배출구와 연통되도록 형성된다. 예를 들어, 상기 배기펌프는 하나의 배기라인에는 하나 이상의 배기 펌프가 구비되고, 상기 배기펌프는 하나 또는 둘 이상의 배기가스 배출구와 연통 되도록 형성되며 동일한 배기라인 상의 배기가스 배출구와 연통 되도록 형성될 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 배기효율을 향상시키는 원자층 증착 장치는, 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 프로세스 챔버 내로 증착가스를 분사하는 샤워헤드, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 복수장의 기판이 안착되는 서셉터, 상기 샤워헤드에 구비되어 상기 프로세스 챔버 내부의 배기가스를 흡입하여 배출시키고, 상기 배기가스의 유로가 되는 배기 버퍼 공간을 2개 이상의 영역으로 구획 분리시키는 버퍼 블록이 구비된 배기부 및 상기 서셉터 주변에 구비되어 상기 배기가스를 흡입하여 배출시키고, 상기 배기 버퍼부 및 배플 내부 공간을 구획하는 배플 블록이 구비된 배기 버퍼부 및 배플을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 배기부는 상기 프로세스 챔버 내의 배기가스를 흡입하는 다수의 배기홀로 이루어진 배기라인을 포함하고, 상기 배기라인을 따라 상기 배기홀이 형성된 부분과 대향되는 위치에 형성되어 상기 배기 버퍼 내의 배기가스를 배기펌프로 배출시키는 하나 이상의 배기가스 배출구가 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 버퍼 블록은 상기 버퍼 블록에 의해 구획된 체적 내에 상기 배기가스 배출구가 하나 이상 포함되도록 상기 배기라인을 구획하게 된다. 또한, 상기 버퍼 블록은 상기 배기라인을 따라 이동 가능하도록 형성된다.

상기 배기 버퍼부 및 배플은 하부에는 상기 프로세스 챔버를 관통하여 상기 배기 버퍼부 및 배플 내부의 배기가스를 외부로 배출시키는 챔버 배기구가 형성되고, 상기 배기 버퍼부 및 배플 블록은 상기 배플 블록에 의해 구획된 체적 내에 상기 챔버 배기구가 하나 이상 포함되도록 상기 배기 버퍼부 및 배플 내부 공간을 구획하게 된다. 또한, 상기 배플 블록은 상기 배기 버퍼부 및 배플 내부에서 이동 가능하도록 형성된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 버퍼 블록이 배기 버퍼의 내부 공간을 구획함으로써 배기 버퍼에 작용하는 흡입력을 균일하게 유지시킬 수 있으며, 배기량을 확보하는 데 유리하다.

또한, 본 발명은 배기 버퍼부 및 배플 내부의 버퍼 공간을 구획할 수 있는 배플 블록을 구비함으로써 배기 버퍼부 및 배플에서의 배기량을 균일하게 유지시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 배기 버퍼의 단부에서 배기가스 배출구를 형성함으로써 각 구획된 배기 버퍼에 흡입력을 작용시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 배기 버퍼부 및 배플과 인접한 배기부의 단부에도 배기가스 배출구를 형성함으로써 배기 버퍼부 및 배플에서의 흡입력으로 인해 배기량이 감소하고 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 배기량을 충분히 확보하고 배기효율을 향상시킴으로써 소스가스들 사이의 반응 부산물에 따른 파티클 등의 불순물의 생성을 줄이고 박막의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 기판을 제외한 다른 곳에 반응물이 증착되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 샤워헤드에 배기부를 구비함으로써 배기 시 기판에 파티클이 잔류하는 것을 줄일 수 있고, 파티클 및 배기가스가 배출되는 과정에서 기판의 표면에 부딪혀 성막 품질이 저하되는 것을 줄일 수 있으며, 반응 부산물이 기판을 제외한 다른 곳에 반응물이 증착되는 것을 방지할 수 있다.

첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로 도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 종단면도로서, 도 1은 증착가스의 분사부를 도시한 도면이고, 도 2는 배기부를 도시한 도면이다. 도 3은 도 1 및 도 2의 샤워헤드의 평면도이고, 도 4는 도 1 및 도 2의 원자층 증착장치에서 배기부를 설명하기 위한 사시도이다. 도 5는 도 1 및 도 2의 원자층 증착장치에서 배기 버퍼부 및 배플을 설명하기 위한 횡단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 원자층 증착장치(100)는 프로세스 챔버(101), 서셉터(102), 샤워헤드(103), 배기부(104) 및 배기 버퍼부 및 배플(106)를 포함하여 구성된다.

상기 프로세스 챔버(101)는 기판(10)을 수용하여 증착 공정이 수행되는 공간을 제공한다.

상기 기판(10)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명의 대상이 실리콘 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(10)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 유리를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 또한, 상기 기판(10)은 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 베이스 플레이트 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.

상기 서셉터(102)는 상기 프로세스 챔버(101) 내에 구비되어 상기 기판(10)이 안착되며, 스루풋(throughput)을 확보하기 위해서 복수장의 기판(10)이 동시에 증착되는 세미배치(semi-batch) 타입으로 형성된다. 예를 들어, 상기 서셉터(102)는 상기 기판(10)의 일면이 상기 서셉터(102) 상면에 안착되며 상기 서셉터(102)의 원주 방향을 따라 방사형으로 4장의 기판(10)이 서로 소정 간격 이격되어 안착된다.

상기 서셉터(102) 하부에는 상기 서셉터(102)의 회전을 위한 구동축(125)이 구비되고 상기 서셉터(102)를 회전시킴에 따라 상기 서셉터(102)의 중심점을 기준으로 상기 기판(10)이 회전하게 된다. 또한, 상기 구동축(125)은 상기 서셉터(102)를 상기 프로세스 챔버(101) 내에서 소정 거리 상하로 승강 이동시킨다.

상기 샤워헤드(103)는 상기 프로세스 챔버(101) 상부에 구비되어 상기 서셉터(102)에 지지된 상기 기판(10) 표면으로 증착가스를 분사하는 복수개의 분사 홀(131)이 형성되고, 상기 샤워헤드(103) 일측에는 상기 샤워헤드(103)로 증착가스를 공급하는 증착가스 공급부(105)가 구비된다. 상기 샤워헤드(103)에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

상기 증착가스는 상기 기판(10) 표면에 형성하고자 하는 박막을 구성하는 물질이 포함된 소스가스와 소스가스의 퍼지를 위한 퍼지가스를 포함한다. 또한, 본 실시예에 따르면 소스가스로서 상기 기판(10) 표면에서 서로 반응하여 박막 물질을 형성하는 서로 다른 종류의 가스가 사용되고, 퍼지가스로는 소스가스, 상기 기판(10) 및 상기 기판(10) 상에 형성된 박막과 화학적으로 반응하지 않는 안정한 가스가 사용된다.

도 2를 참조하면, 상기 배기부(104)는 상기 샤워헤드(103)에 구비되어 상기 프로세스 챔버(101) 내의 미반응 증착가스 및 잔류 증착가스를 배기시킨다. 상기 배기부(104)는 상기 프로세스 챔버(101) 내부의 배기가스를 흡입하는 복수개의 배기홀(141)과 배기가스의 유로가 되는 배기 버퍼(142)로 이루어지고 상기 배기 버퍼(142)의 일측에는 상기 배기부(104)에 흡입력을 발생시키는 배기펌프(140a, 140b)가 구비된다. 또한, 상기 배기 버퍼(142) 내부에는 상기 배기 버퍼(142)를 구획하는 버퍼 블록(145)이 구비된다. 상기 배기부(104)에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

상기 배기 버퍼부 및 배플(106)는 상기 서셉터(102) 주변에 구비되어 상기 서셉터(102) 및 상기 기판(10) 표면의 배기가스를 흡입하여 상기 프로세스 챔버(101) 외부로 배출시킨다. 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)는 흡입된 배기가스가 배출되는 유로가 되는 소정 체적의 빈 공간이 형성된 박스 형태를 갖고 상기 서셉터(102) 외주연부를 둘러싸는 형태를 가지며, 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)의 상면에는 배기가스를 흡입하는 복수개의 배플 배기홀(141)이 소정 간격으로 형성된다. 여기서, 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)는 상기 서셉터(102) 및 상기 기판(10) 표면에서 배기가스를 흡입할 수 있도록 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)의 상면이 상기 서셉터(102)의 상면과 같거나 조금 낮은 높이로 형성된다.

상기 배기 버퍼부 및 배플(106) 하부에는 배기가스를 배출시키기 위한 배플 배기펌프(160)가 연결되며, 상기 프로세스 챔버(101)를 관통하여 상기 배기 버퍼부 및 배플(106) 내부와 연통 되며 상기 배플 배기펌프(160)로 배기가스를 유출시키는 챔버 배기구(162)가 형성된다.

이하, 도 3와 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 샤워헤드(103) 및 배기부(104)에 대해서 상세하게 설명한다.

도 3을 참조하면, 상기 샤워헤드(103)는 상기 증착가스를 분사하는 복수의 분사홀(131)이 형성되고, 예를 들어, 상기 기판(10)에 대응되는 원형 영역 내에 복수의 분사홀(131)이 조밀하게 배치된다. 여기서, 상기 분사홀(131)은 서로 다른 종류의 소스가스 및 퍼지가스가 분사되도록 소정 형상을 갖는 영역 형태로 배치된다. 예를 들어, 상기 샤워헤드(103)는 상기 기판(10)의 수에 대응되게 4개의 영역으로 구획되며 상기 구획된 영역(이하, 분사영역(310)이라 한다)에는 서로 다른 종류의 소스가스 분사되는 영역(이하, 소스영역(311, 313)이라 한다)과 퍼지가스가 분사되는 영역(이하, 퍼지영역(312, 314)라 한다)이 형성되며, 상기 소스영역(311, 313)과 상기 퍼지영역(312, 314)은 상기 샤워헤드(103)의 중심을 기준으로 방사상으로 교대로 배치된다.

그러나 상기 분사홀(131)의 크기나 개수 및 배치 형태는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(10)으로 균일하게 증착가스를 분사할 수 있도록 실질적으로 다양한 형태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 분사홀(131)의 형태 역시 원형 홀뿐만 아니라 다각형 홀 또는 슬릿 형태를 가질 수 있다.

상기 배기부(104)는 상기 프로세스 챔버(101)에서 배기가스를 흡입하여 배출시킬 뿐만 아니라 상기 샤워헤드(103)에서 소스가스 및 퍼지가스가 분사되는 영역을 구획하는 역할을 한다. 상기 배기부(104)는 복수의 배기홀(141)이 'V'자 형태로 일렬로 배치되어 형성되는데, 이하에서는 상기 'V'자 형태로 배기홀(141)이 배치된 형태 및 영역을 배기라인(411, 412)이 한다. 예를 들어, 상기 배기부(104)는 상기 2개의 배기라인(411, 412)이 'V'자 형태의 꼭지점이 상기 샤워헤드(103)의 중심부에서 마주보도록 형성된다.

그리고 상기 배기라인(411, 412)에 의해 상기 샤워헤드(103)는 4개의 구역으로 구획되며, 상기 배기라인(411, 412)은 상기 소스영역(311, 313) 및 상기 퍼지영역(312, 314)의 경계를 형성하게 된다. 즉, 본 실시예에 따르면, 상기 배기라인(411, 412)은 상기 분사영역(310) 둘레에 구비되어 기구적 내지 물리적인 격벽이 아님에도 불구하고, 서로 이웃하는 분사영역(310) 사이에서 가스들이 혼입되고 서로 혼합되는 것을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 상기 배기라인(411, 412)은 기구적인 격벽 없이도 서로 다른 소스가스들이 서로 혼합되어 오염이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에서는 상기 배기라인(411, 412)이 ‘V’ 자 형태인 것을 예로 들어 설명하였으나 상기 배기라인(411, 412) 및 상기 샤워헤드(103)의 형태가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 실질적으로 다양한 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 배기홀(141)의 크기나 개수 및 위치는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 배기량에 따라 서로 다른 크기의 홀이 형성되거나, 다른 피치 간격으로 홀이 배치될 수 있다. 또한, 상기 배기홀(141)은 원형 홀 또는 슬릿 형태 등을 가질 수 있다.

상기 배기 버퍼(142)는 상기 샤워헤드(103) 내부에 형성되며, 상기 배기홀(141)과 연통되어 상기 배기홀(141)에서 흡입된 배기가스를 상기 배기펌프(140a, 140b)로 강제 유동시키는 유로가 된다. 상기 배기 버퍼(142)는 상기 배기라인(411, 412)에 대응되는 폭과 형태를 갖고, 상기 샤워헤드(103) 내측으로 소정 깊이 요입되어 형성되며, 상기 배기홀(141)이 형성된 부분과 반대쪽인 상기 샤워헤드(103)의 후면에는 상기 배기 버퍼(142) 내의 배기가스를 상기 배기펌프(140a, 140b)로 유출시키기 위한 배기가스 배출구(143, 144)가 형성된다. 예를 들어, 상기 배기가스 배출구(143, 144)는 상기 배기 버퍼(142)에서 상기 샤워헤드(103)의 중심 부분에 해당하는 중앙부와 상기 샤워헤드(103)의 가장자리 부분에 해당하는 단부에 형성된다.

상기 배기라인(411, 412)에서 흡입되는 배기가스를 각각 배출시킬 수 있도록 상기 배기라인(411, 412)에는 각각 배기 펌프(140a, 140b)가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 배기라인(411, 412)에서 작용하는 흡입력은 상기 배기펌 프(140a, 140b)와의 상대적인 거리차에 의해 영향을 받는다. 즉, 상기 배기펌프(140a, 140b)에서 가까울수록 상기 배기라인(411, 412)에 흡입력이 크게 작용하게 되므로 상기 배기가스 배출구(143, 144)에 가까운 위치에서 상기 배기홀(141)에서 흡입되는 배기가스의 양이 많아지게 된다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 상기 배기가스 배출구(143, 144)를 상기 배기 버퍼(142)의 중앙부와 단부에 각각 형성함으로써 상기 배기펌프(140a, 140b)에서 작용하는 흡입력이 상기 배기 버퍼(142)를 따라 전체적으로 균일하게 작용하게 되어 배기량을 확보하고 배기효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 배기라인(411, 412)의 중심부와 단부에 각각 배기가스 배출구(143, 144)를 형성하더라도 상기 배기 버퍼(142)에 균일하게 흡입력이 작용하지 않을 수 있다. 특히, 상기 서셉터(102) 주변에는 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)가 구비되므로, 상기 프로세스 챔버(101) 내의 배기가스는 상기 배기부(104)와 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)를 통해 흡입되어 배출된다.

상기 버퍼 블록(145)은 상기 배기 버퍼(142) 내부에 구비되어 상기 배기 버퍼(142)의 내부의 공간을 구획한다. 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 버퍼 블록(145)은 'V'자 형태의 배기 버퍼(142)의 직선 부분 중 임의의 위치에 각각 하나의 버퍼 블록(145)이 구비된다.

상기 버퍼 블록(145)은 상기 배기 버퍼(142) 내의 공간을 구획함으로써 하나의 배기가스 배출구(143, 144)에서 흡입력이 작용되는 체적을 줄이는 역할을 한다. 즉, 상기 배기가스 배출구(143, 144)는 상기 버퍼 블록(145)에 의해 구획된 각 공 간 각 하나에만 흡입력을 작용시키게 되어 상기 배기가스 배출구(143, 144)에서 담당하게 되는 상기 배기 버퍼(142) 체적 및 거리가 감소하게 되므로 상기 배기가스 배출구(143, 144) 하나에서의 흡입량이 증가하고, 결과적으로 전체 배기라인(411, 412)의 흡입량이 증가하는 효과가 있다.

또한, 상기 배기부(104)는 상기 서셉터(102) 상부에 구비되므로 상기 프로세스 챔버(101) 내부에 배기가스의 상승 기류를 형성하게 되고, 이러한 배기가스의 상승기류가 강할수록 상기 배기부(104)의 배기량 및 배기효율이 향상된다. 이에 반해, 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)는 상기 서셉터(102)와 동일 또는 낮은 평면 상에 형성되므로 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)에 의한 배기가스는 하강 기류를 형성하게 되고, 이러한 배기가스의 하강기류가 강할수록 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)의 배기량 및 배기효율이 향상된다. 그리고 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)가 형성된 상기 서셉터(102)의 가장자리 부분에서는 이와 같은 상기 배기부(104)에 의한 배기가스의 상승기류와 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)에 의한 배기가스의 하강 기류가 상쇄되어 배기량이 저하될 수 있다. 특히, 상기 배기라인(411, 412)의 단부로 갈수록 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)에 의한 영향으로 상기 배기가스 배출구(143, 144)로 흡입되지 못하고 상기 배기 버퍼(142) 내의 배기가스가 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)로 역류하는 문제가 발생할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 버퍼 블록(145)에 의해 상기 배기 버퍼(142)를 구획함으로써 상기 배기가스 배출구(143, 144)에서의 흡입력을 향상시킴으로써 상기 배기라인(411, 412)의 단부에서의 배기가스 역류를 방지하고, 상기 배기라인(411, 412)의 흡입량 을 증가시킬 수 있다.

한편, 상기 각 배기라인(411, 412)에는 하나의 배기펌프(140a, 140b)가 구비될 수 있다. 그리고 상기 배기가스 배출구(143, 144)에서 흡입된 배기가스는 상기 하나의 배기펌프(140a, 140b)에서 흡입되므로, 상기 버퍼 블록(145)에 의해 구획된 배기 버퍼(142) 내의 흡입력을 균일하게 유지시킬 수 있다.

그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 각 배기가스 배출구(143, 144)마다 각각 별도의 배기펌프가 구비되는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 버퍼 블록이 상기 배기 버퍼(142)를 구획함으로써 하나의 배기가스 배출구(143, 144)에서 담당하는 상기 배기 버퍼(142)의 체적을 감소시켜서 상기 배기가스 배출구(143, 144)에서의 흡입력이 고르게 작용하도록 하고, 상기 배기라인(411, 412)의 단부에서 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)로 인한 배기가스의 역류를 방지함으로써, 상기 배기라인(411, 412) 전체 대해 배기량을 증대시킴은 물로 배기량을 균일하게 유지시킬 수 있다.

여기서, 상기 버퍼 블록(145)은 상기 버퍼 블록(145)에 의해 구획된 공간 사이에 배기가스의 유동이 발생하지 않도록 비교적 기밀성 있게 형성된다.

또한, 상기 버퍼 블록(145)은 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)및 상기 배기가스 배출구(143, 144)에서의 흡입력 등에 따라 상기 배기라인(411, 412)의 배기량을 일정하게 유지시킬 수 있도록, 필요에 따라 상기 버퍼 블록(145)의 위치를 이동 가능하도록 형성된다.

그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 상기 버퍼 블록(145)의 형상과 수는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)는 상기 프로세스 챔버(101) 내부의 배기가스를 흡입하여 배출시키는 소정 체적을 박스 형태를 갖고, 상기 프로세스 챔버(101) 하부에는 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)에서 배기가스를 배출시키기 위한 배플 배기펌프(160)가 구비된다. 이러한 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)의 구조는 상기 배기부(104)와 마찬가지로 상기 배기 버퍼부 및 배플(106) 내부가 하나의 체적으로 형성되므로 상기 배플 배기펌프(160) 및 챔버 배기구(162)와의 거리차에 의해 흡입력 차이가 발생할 수 있다.

본 실시예에서는 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)에서의 흡입력 차를 억제하기 위해서 상기 배기 버퍼부 및 배플(106) 내부 공간을 구획하는 배플 블록(165)이 구비된다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 배플 블록(165)은 상기 서셉터(102)의 주변을 따라 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)를 등간격으로 구획하는 4개의 배플 블록(165)이 구비된다.

그리고 상기 배플 블록(165)에 의해 구획된 공간은 각각 하나 이상의 챔버 배기구(162)가 형성된다. 즉, 상기 배플 블록(165) 역시 상기 배플 블록(165)에 의해 구획된 공간 사이에서 배기가스의 유동이 발생하지 않도록 상기 배기 버퍼부 및 배플(106) 내부 공간을 구획함으로써 상기 배플 블록(165)에 의해 구획된 공간 내에 상기 배플 배기펌프(160)에 의한 흡입력이 일정하도록 하여 상기 배기 버퍼부 및 배플(106)의 배기력을 향상시키고 배기량을 증가시키는 역할을 한다.

또한, 상기 배플 블록(165)은 상기 배기 버퍼부 및 배플(106) 내부에서 상기 배플 블록(165)의 위치를 가변 가능하게 형성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 설명하기 위한 종단면도;

도 3은 도 1 및 도 2의 샤워헤드의 평면도;

도 4는 도 1 및 도 2의 원자층 증착장치에서 배기부를 부분 절개한 사시도;

도 5는 도 1 및 도 2의 원자층 증착장치에서 배기 버퍼부 및 배플을 설명하기 위한 횡단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 기판 100: 원자층 증착장치

101: 프로세스 챔버 102: 서셉터

103: 샤워헤드 104: 배기부

105: 증착가스 공급부 106: 배기 버퍼부 및 배플

125: 구동축 131: 분사홀

132: 증착가스 버퍼 140a, 140b: 배기펌프

141: 배기홀 142: 배기 버퍼

143, 144: 배기가스 배출구 145: 버퍼 블록

160: 배플 배기펌프 161: 배플 배기홀

162: 챔버 배기구 165: 배플 블록

310, 311, 312, 313, 314: 분사영역 411, 412: 배기라인

Claims (13)

1. 프로세스 챔버;

   상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 프로세스 챔버 내로 증착가스를 분사하는 샤워헤드;

   상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 복수장의 기판이 안착되는 서셉터; 및

   상기 샤워헤드에 구비되어 상기 프로세스 챔버 내부의 배기가스를 흡입하여 배출시키며, 상기 흡입된 배기가스를 배출시키는 배기 버퍼의 체적을 구획하는 버퍼 블록이 구비된 배기부;

   를 포함하고,

   상기 버퍼 블록은 상기 배기 버퍼의 구획된 체적을 가변 가능하도록 상기 배기부 내에서 이동 가능하게 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 샤워헤드는 소스가스가 분사되는 복수개의 분사영역으로 구획되고,

   상기 배기부는 상기 분사영역의 경계에 구비되어 상기 분사영역들을 서로 분리시키도록 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 배기부는,

   상기 프로세스 챔버와 연통되도록 형성되어 상기 프로세스 챔버 내의 배기가스를 흡입하는 다수의 배기홀로 이루어진 배기라인;

   상기 배기라인을 따라 상기 샤워헤드 내부에 형성되어 상기 배기홀에서 흡입된 배기가스를 유동시키는 배기 버퍼; 및

   상기 배기홀이 형성된 부분과 대향되는 위치에 형성되어 상기 배기 버퍼 내의 배기가스를 배기펌프로 배출시키는 하나 이상의 배기가스 배출구;

   를 포함하고,

   상기 배기가스 배출구는 상기 배기라인을 따라 복수개가 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 버퍼 블록은 상기 버퍼 블록에 의해 구획된 공간 내에 하나 이상의 배기가스 배출구가 배치되도록 상기 배기 버퍼를 구획하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 배기라인은 'V'자 형태를 갖고,

   상기 배기가스 배출구는 상기 배기라인의 양 단부와 중심부에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 배기펌프는 하나 또는 둘 이상의 배기가스 배출구와 연통되도록 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 배기펌프는 하나의 배기라인에는 하나 이상의 배기펌프가 구비되고,

   상기 배기펌프는 하나 또는 둘 이상의 배기가스 배출구와 연통되도록 형성되되 동일한 배기라인 상의 배기가스 배출구와 연통되도록 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
8. 프로세스 챔버;

   상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 프로세스 챔버 내로 증착가스를 분사하는 샤워헤드;

   상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 복수장의 기판이 안착되는 서셉터;

   상기 샤워헤드에 구비되어 상기 프로세스 챔버 내부의 배기가스를 흡입하여 배출시키고, 상기 배기가스의 유로가 되는 배기 버퍼의 내부 공간을 2개 이상의 영역으로 구획 분리시키는 버퍼 블록이 구비된 배기부; 및

   상기 서셉터 주변에 구비되어 상기 배기가스를 흡입하여 배출시키고, 내부 공간을 구획하는 배플 블록이 구비된 배기 버퍼부 및 배플;

   을 포함하는 원자층 증착장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 배기부는 상기 프로세스 챔버 내의 배기가스를 흡입하는 다수의 배기홀로 이루어진 배기라인을 포함하고,

   상기 배기라인을 따라 상기 배기홀이 형성된 부분과 대향되는 위치에 형성되어 상기 배기 버퍼 내의 배기가스를 배기펌프로 배출시키는 하나 이상의 배기가스 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 버퍼 블록은 상기 버퍼 블록에 의해 구획된 체적 내에 상기 배기가스 배출구가 하나 이상 포함되도록 상기 배기라인을 구획하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
11. 제9항에 있어서,

    상기 버퍼 블록은 상기 배기라인을 따라 이동 가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
12. 제8항에 있어서,

    상기 배기 버퍼부 및 배플 하부에는 상기 프로세스 챔버를 관통하여 상기 배기 버퍼부 및 배플 내부의 배기가스를 외부로 배출시키는 챔버 배기구가 형성되고,

    상기 배플 블록은 상기 배플 블록에 의해 구획된 체적 내에 상기 챔버 배기구가 하나 이상 포함되도록 상기 배기 버퍼부 및 배플 내부 공간을 구획하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 배플 블록은 상기 배기 버퍼부 및 배플 내부에서 이동 가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.

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