KR101493254B1 - 원자층 박막 증착장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자층 박막 증착장비에 관한 것으로서, 챔버; 상기 챔버에 마련되어 복수개의 기판이 안착되는 서셉터; 상기 서셉터의 상부영역에 구비되어 상기 서셉터를 임의의 공간으로 구획하고, 상기 임의의 구획공간에 각각 위치한 상기 복수개의 기판에 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스를 공급하는 가스 분사기; 상기 서셉터의 상부에 구비되어 상기 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스의 배기 흐름을 상부쪽으로 유도하도록 상기 가스 분사기에 인접하게 설치되는 배기부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 기판에 증착되지 않은 소스가스 및 반응가스가 챔버 내 공간에서 접촉이 예방됨과 아울러 신속히 배기됨으로써, 증착효율이 크게 향상되는 효과가 제공된다.

Description

원자층 박막 증착장비{Atomic layer deposition apparatus}

본 발명은 원자층 박막 증착장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소스가스와 반응가스를 각각 유입시키고, 그 사이에 비활성 기체인 퍼지가스를 유입시킴으로써, 기판 표면에서 상기 가스들이 반응하여 박막이 형성되도록 하는 원자층 박막 증착장비에 관한 것이다.

최근에는, 반도체 제조 공정에서 반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 미세가공의 요구가 증가하고 있다. 즉, 미세 패턴을 형성하고, 하나의 칩 상에 셀들을 고도로 집적시키기 위해서는 박막 두께 감소 및 고유전율을 갖는 새로운 물질개발 등이 이루어져야 한다.

특히, 웨이퍼 표면에 단차가 형성되어 있는 경우, 표면을 원만하게 덮어주는 단차도포성(Step coverage)과 웨이퍼 내 균일성(Within wafer uniformity)의 확보는 매우 중요한데, 이와 같은 요구사항을 충족시키기 위해 원자층 단위의 미소한 두께를 가지는 박막을 형성하는 방법인 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ADL) 방법이 제안되고 있다.

원자층 증착 공정은 웨이퍼 표면에서 반응물질의 표면 포화 반응(Surface saturated reaction)에 의한 화학적 흡착과 탈착 과정을 이용하여 단원자층을 형성하는 방법으로, 원자층 수준에서 막 두께의 제어가 가능한 박막 증착 방법이다.

원자층 증착 공정은, 도 1의 a~d에 도시된 바와 같이, 두 가지 이상의 소스가스(소스가스와 반응가스)를 각각 교대로 유입시키고, 각 소스가스의 유입 사이에 비활성 기체인 퍼지가스를 유입시킴으로써 웨이퍼 표면에서 상기 소스가스들이 반응하여 소정의 박막이 형성된다. 즉, 하나의 소스가스(소스가스)가 웨이퍼 표면에 화학적으로 흡착된 상태에서 후속하여 다른 하나의 소스가스(반응가스)가 제공되면, 상기 웨이퍼 표면에서 두 가지 소스가스가 화학적으로 반응함으로써 웨이퍼 표면에 한 층의 원차층이 생성된다. 그리고, 이와 같은 공정을 한 주기로 하여 원하는 두께의 박막이 형성될 때까지 반복하여 소정 두께의 박막이 형성된다.

그러나, 이러한 원자층 증착 공정의 경우, 소스가스들의 공급과, 퍼지 및 배기 시간 등에 의해 공정속도가 현저하게 느려지기 때문에 생산성이 저하되는 문제점이 있었으며, 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 특허출원 제2002-0060145호가 선출원 된바 있다.

상기한 특허출원 제2002-0060145호의 경우, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 소스가스 분사기(2)와, 반응가스 분사기(4) 및 퍼지가스 분사기(6,8)를 방사형으로 설치하고, 이를 회전시키면서 서셉터(32)들에 순차적으로 각 가스를 순차적으로 분사해줌으로써, 공정속도를 향상시킬 수는 있으나, 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 각 분사기(2,4,6,8)가 분사기 회전축(10)을 중심으로 회전운동을 하면서 가스를 분사시키도록 구성되어 있으므로, 기판(30) 상면을 향해 수직 하향으로 가스를 분사시키지 못하여 가스의 분사라인이 도 3에서와 같이 곡선형을 이루게 된다. 따라서, 기판(30)을 향해 분사된 소스가스는 기판(30)의 상면으로만 분사되는 것이 아니라 챔버(20)의 내측 벽면으로도 확산되어 효율이 저하되고, 분사된 소스가스가 기판(30) 상면에 안착되기 이전에 공중에서 반응가스와 접촉될 확률이 커지는 문제점이 있었다.

둘째, 각 분사기(2,4,6,8)의 회전으로 인하여 챔버(20) 내부에 와류가 발생하게 됨으로써, 소스가스와 반응가스가 공중에서 접촉되는 현상을 가속화시키는 문제점도 있으며, 이에 따라 소스가스 입자가 기판(30)에 안착되기 이전에 이미 공중에서 불필요한 화학적 반응을 일으키기 때문에, 정상적으로 기판(30)에 증착되지 못하게 되는 문제점이 있었다.

특히, 분사기 회전축(10)이 1회전을 함으로 인하여 박막 증착공정이 1회 실시되는데, 공정시간을 단축시키기 위하여 분사기 회전축(10)을 빠르게 회전시키면 소스가스와 반응가스가 공중에서 접촉될 우려가 증대됨에 따라 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

셋째, 소스가스와 반응가스가 각각 퍼지가스에 의해 외부로 배출될 때, 챔버(20)의 하부에 형성되는 가스배출구(22)를 통해 외부로 배기됨으로써, 그 배기 경로가 길어 배기시간이 오래 걸리고, 이에 따라 반응가스가 공급될 때 챔버(20) 내에 미처 배기되지 못한 소스가스가 공중에 잔존하여 역시 접촉의 가능성이 큰 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 소스가스 분사기와 반응가스 분사기 및 퍼지가스 분사기를 방사상으로 설치하되, 이들 분사기들이 고정형으로 이루어지도록 함으로써, 각 가스가 기판에 수직으로 분사되도록 하여 증착효율을 향상시키도록 하는 원자층 박막 증착장비를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 각 분사기들로부터 공급된 가스의 배기 흐름을 상부로 유도하도록 상기 가스 분사기에 인접하게 배기부를 설치하여 각 분사기로부터 분사된 가스 중, 기판에 증착되지 않고 챔버 내 공중에 존재하는 가스를 신속하게 배기시키도록 함으로써, 다른 가스와의 접촉을 미연에 방지하여 결국 증착효율을 향상시키도록 하는 원자층 박막 증착장비를 제공하는데에도 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 배기부를, 상기 소스가스 분사기와 퍼지가스 분사기 및 상기 반응가스 분사기와 퍼지가스 분사기 사이의 각 영역을 구획하도록 중심을 기준으로 방사상으로 등간격 설치함으로써, 각 분사기로부터 분사되는 가스가 다른 분사기로부터 분사되는 가스와 챔버 내 공중에서 접촉하는 것을 예방하여 증착효율을 더욱 향상시키도록 하는 원자층 박막 증착장비를 제공하는데에도 목적이 있다.

한편, 본 발명은 소스가스 분사기에 플라즈마 발생부를 설치하여 소스가스의 반응성을 향상시킴에 따라 증착 속도와 효율을 향상시키고, 우수한 막질을 갖는 박막을 형성할 수 있는 원자층 박막 증착장비를 제공하는데에도 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장비는, 챔버; 상기 챔버에 마련되어 복수개의 기판이 안착되는 서셉터; 상기 서셉터의 상부영역에 구비되어 상기 서셉터를 임의의 공간으로 구획하고, 상기 임의의 구획공간에 각각 위치한 상기 복수개의 기판에 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스를 공급하는 가스 분사기; 상기 서셉터의 상부에 구비되어 상기 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스의 배기 흐름을 상부쪽으로 유도하도록 상기 가스 분사기에 인접하게 설치되는 배기부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 가스 분사기는, 상기 챔버의 상부 공간에 마련되어 상기 기판에 소스가스와 반응가스를 공급하는 소스가스 분사기 및 반응가스 분사기와; 상기 소스가스 분사기 및 반응가스 분사기 사이에 위치되어 상기 기판에 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 분사기가 방사상으로 등간격 설치되는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 배기부에는 복수의 배기홀 또는 슬릿이 형성되되, 상기 배기홀 또는 슬릿은, 상기 가스 분사기에 형성되는 가스 공급홀과 동일한 방향으로 형성되거나, 또는 상기 가스 공급홀과 직각인 방향으로 형성되거나, 또는 상기 가스 공급홀과 동일한 방향 및 직각인 방향 모두에 형성될 수 있다.

또한, 상기 배기부는, 챔버의 리드 저면 또는 내벽면에 지지되게 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 배기부는, 각 분사기들로부터 옆 방향으로 일정간격 이격된 거리에 한 쌍의 구획벽들이 나란하게 형성되어 상기 한 쌍의 구획벽 사이의 공간에 분사영역을 형성하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 배기부는, 어느 하나의 분사기 일측에 위치하는 구획벽과, 인접하는 다른 하나의 분사기 타측에 위치하는 구획벽이 연결되어 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 한 쌍의 구획벽 일측 끝단이 서로 연결되어 일체형으로 이루어질 수도 있다.

또 한편, 상기 배기부의 중앙부위에 상기 한 쌍의 구획벽들과 연결되는 차단벽부가 더 형성될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 구획벽 중 일측의 구획벽과, 인접하는 다른 한 쌍의 구획벽 중 타측의 구획벽 사이의 공간은 비분사영역으로 되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 가스 분사기는, 소스가스와 반응가스 및 퍼지가스를 각각 개별적으로 공급할 수도 있고, 동시에 공급할 수도 있다.

또 한편, 상기 소스가스 분사기에는 플라즈마 발생기가 설치되는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장비에 의하면, 소스가스 분사기와 반응가스 분사기 및 퍼지가스 분사기가 방사상으로 설치되되, 이들 분사기들이 고정형으로 이루어짐으로써, 각 가스가 기판에 수직으로 분사되어 증착효율이 향상되는 효과가 제공된다.

또한, 본 발명은 각 분사기들로부터 공급된 가스의 배기 흐름을 상부로 유도하도록 상기 가스 분사기에 인접하게 배기부가 설치되어 각 분사기로부터 분사된 가스 중, 기판에 증착되지 않고 챔버 내 공중에 존재하는 가스가 신속하게 배기됨으로써, 다른 가스와의 접촉이 미연에 방지되어 결국 증착효율이 향상되는 효과도 제공된다.

또한, 본 발명은 상기 배기부가 상기 소스가스 분사기와 퍼지가스 분사기 및 상기 반응가스 분사기와 퍼지가스 분사기 사이의 각 영역을 구획하도록 중심을 기준으로 방사상으로 등간격 설치됨으로써, 각 분사기로부터 분사되는 가스가 다른 분사기로부터 분사되는 가스와 챔버 내 공중에서 접촉하는 것이 예방되어 증착효율이 더욱 향상되는 효과도 제공된다.

특히, 상기 배기부가 각 분사기의 옆방향 양쪽에 한 쌍의 구획벽으로 이루어짐으로써, 각 분사기를 통해 분사된 가스가 보다 신속하게 배기되는 효과가 제공됨은 물론, 한 쌍의 구획벽들 사이에 비분사영역이 존재하게 되어 상대적으로 분사영역이 줄어들게 되는바, 기판에 대한 가스 분사가 집중되어 보다 향상된 증착효율이 얻을 수 있는 효과도 제공된다.

한편, 본 발명은 소스가스 분사기에 플라즈마 발생부가 설치되어 소스가스의 반응성이 향상됨에 따라 증착 속도와 효율을 향상되고, 우수한 막질을 갖는 박막형성이 가능한 효과도 제공된다.

도 1은 원자층 박막 증착장비에 의하여 기판 표면에 박막이 증착되는 과정을 순차적으로 도시한 구성도.
도 2는 종래의 원자층 박막 증착장비의 단면도.
도 3은 도 2의 일부 구성 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장비의 단면도.
도 5는 도 4의 일부 구성 사시도.
도 6은 도 5의 평면도.
도 7은 도 6의 A-A선 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원자층 박막 증착장비의 내부 구성 평면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원자층 박막 증착장비의 단면도.
도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 원자층 박막 증착장비의 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장비의 단면도이고, 도 5는 도 4의 일부 구성 사시도이며, 도 6은 도 5의 평면도, 도 7은 도 6의 A-A선 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장비는, 챔버(200)와, 챔버(200)의 내부 하부공간에 마련되어 상부면에 기판(222)이 안착되는 복수의 서셉터(220)를 구비하는 서셉터 안착부(210)를 포함한다.

여기서, 상부면에 기판(222)이 안착되는 복수의 서셉터(220)는 각각 서셉터 안착부(210)에 대하여 개별적으로 자전이 이루어지며, 서셉터 안착부(210) 또한 회전이 이루어짐에 따라 공전도 함께 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장비는, 챔버(200) 내 상부쪽에 마련되어 자전 및 공전을 이루는 기판(222)에 소스가스와 반응가스 및 퍼지가스를 분사해주는 소스가스 분사기(230)와 반응가스 분사기(232) 및 퍼지가스 분사기(234,236)를 포함한다.

소스가스 분사기(230)와 반응가스 분사기(232) 및 퍼지가스 분사기(234,236)는 원주방향 즉 방사상으로 등간격 설치되는데, 소스가스 분사기(230)와 반응가스 분사기(232) 사이에 각각 퍼지가스 분사기(234,236)가 설치되어 있다.

여기서, 각 분사기들(230,232,234,236)은 그 일측단이 챔버(200)의 외부로 연결되어 각 가스 공급원(미도시됨)으로부터 가스를 공급받게 된다.

한편, 본 발명에 따른 원자층 박막 증착장비는, 소스가스 분사기(230)와 퍼지가스 분사기(234) 및 상기 반응가스 분사기(232)와 퍼지가스 분사기(236) 사이의 공간을 구획하여 각 분사기(230,232,234,236)로부터 분사된 가스들이 근접하는 다른 분사기의 영역으로 인입되는 것을 예방하도록 하는 배기부(240)를 더 포함한다.

상기 서셉터(220) 및 기판(222)은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 4개가 등간격으로 구비되는 것이 바람직하고, 이에 대응하여 소스가스 분사기(230)와, 반응가스 분사기(232), 그리고 소스가스 분사기(230)와 반응가스 분사기(232) 사이에 각각 구비되는 한 쌍의 퍼지가스 분사기(234,236) 등 모두 4개의 분사기가 구비되는 것이 바람직하다.

따라서, 소스가스 분사기(230)와 반응가스 분사기(232)는 180도로 대향되게 설치되고, 퍼지가스 분사기(234,236)들은 각각 소스가스 분사기(230) 및 반응가스 분사기(232)와 90도 직각방향으로 설치된다.

이에, 분사기(230,232,234,236)들을 구획하는 배기부(240)는 그 중심축을 기준으로 방사상으로 등간격 설치되어 열십자(+) 형태로 이루어져서 상기 분사기(230,232,234,236)들 사이의 공간을 구획하게 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 배기부(240)는 각 분사기(230,232,234,236)들로부터 옆 방향으로 일정간격 이격된 거리에 한 쌍의 구획벽(214)들이 나란하게 형성됨으로써, 도 6에 도시된 바와 같이, 분사영역(A,B,C,D)이 열십자 형태로 구성될 수 있다.

이때, 상기 각 분사기(230,232,234,236)들은 인접하는 다른 분사기와 90도 각도로 위치됨으로써, 어느 하나의 분사기 일측에 위치하는 구획벽과, 90도 각도로 인접하는 다른 하나의 분사기 타측에 위치하는 구획벽이 연결되어 대략 'ㄴ'형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같이, 어느 하나의 분사기 일측에 위치하는 구획벽과, 90도 각도로 인접하는 다른 하나의 분사기 타측에 위치하는 구획벽이 연결되어 대략 'ㄴ'형태로 이루어지는바, 상기 'ㄴ'자 형태의 구획벽(241)은 모두 4개가 형성된다.

상기 배기부(240)의 구획벽(241)은 챔버(200)의 리드 저면 또는 내벽면에 지지되게 설치되는데, 내부에는 연통로(242)가 형성되고, 그 측면 또는 저면 중, 적어도 어느 하나의 면에는 상기 연통로(242)와 연통되는 복수의 배기홀(244)이 형성되어 있다.

여기서, 상기 배기홀(244)은 배기부(240)의 구획벽(241) 측면과 저면에 함께 형성될 수도 있다. 참고로, 본 발명의 실시 예를 뒷받침하는 도면에서 구획벽(241)의 측면에 1열로 배기홀(244)이 형성된 것으로 도시하였으나, 경우에 따라서는 다열로 형성될 수도 있음은 물론이다.

다시 말해서, 상기 배기부(240)에 형성되는 배기홀(244)은, 분사기(230,232,234,236)들에 형성된 가스 공급홀(도면부호 미부여)에 대하여 동일한 방향으로만 형성될 수도 있고, 또는 가스 공급홀에 대하여 직각인 방향으로만 형성될 수도 있으며, 상기 가스 공급홀에 대하여 동일한 방향 및 직각인 방향 모두에 형성될 수도 있다.

또한, 상기 배기홀(244)은 도 9에 도시된 바와 같이, 가스 분사기(230,232,234,236)의 가스 분사홀과 동일 높이거나 또는 더 높은 위치에 형성될 수도 있다. 이와 같이, 배기홀(244)이 가스 분사기(230,232,234,236)의 가스 분사홀과 동일 높이거나 또는 더 높은 위치에 형성될 경우, 각 분사기(230,232,234,236)로부터 분사된 가스 중, 기판에 증착되지 않고 챔버 내 공중에 존재하는 가스의 배기효율이 향상된다.

한편, 배기부(240)에 복수의 배기홀을 대신하여 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 수평방향으로 가늘고 긴 슬릿(246)이 형성될 수도 있다.

여기서, 슬릿(246) 또한 배기홀과 마찬가지로 분사기(230,232,234,236)들에 형성된 가스 공급홀(도면부호 미부여)에 대하여 동일한 방향으로만 형성될 수도 있고, 또는 가스 공급홀에 대하여 직각인 방향으로만 형성될 수도 있으며, 상기 가스 공급홀에 대하여 동일한 방향 및 직각인 방향 모두에 형성될 수도 있다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 분사기(230,232,234,236)의 가스 분사홀보다 낮은 위치에 형성될 수도 있고, 도 11에 도시된 바와 같이 분사기(230,232,234,236)의 가스 분사홀과 동일 높이 또는 더 높은 위치에 형성될 수도 있다.

상기 슬릿(246)의 기능은 앞서 설명한 배기홀(244)과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

참고로, 도 10 및 도 11에서 상기 슬릿(246)이 수평방향으로 가늘고 길게 1열로 형성된 것을 일례로 도시하였으나, 다열로 형성될 수도 있고, 도시되지는 않았지만 수직방향 다열로 형성될 수도 있다.

상기 배기부(240)의 연통로(242)는 챔버(200) 외부로 연결되는 배기라인(250)과 연통되고, 배기라인(250)에는 배기펌프(252)가 설치되어 있다.

여기서, 상기 구획벽(241)은 'ㄴ'자 형태로 모두 4개 형성되는바, 각각의 구획벽(241)마다 챔버(200) 외부로 연결되는 배기라인과 배기펌프가 설치되는 것이 바람직하다. 별도로 도시되지는 않았지만 각 분사기(230,232,234,236)의 양쪽에 형성되는 한 쌍의 구획벽들의 선단 즉 챔버 내면쪽 선단을 연결하여 전체적으로 일체화시킬 경우, 하나의 배기라인과 배기펌프만 설치될 수도 있다.

이와 같이, 한 쌍의 구획벽(241)들에 의하여 각각의 분사기(230,232,234,236)들이 별도의 공간에 형성되는바, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 챔버(200) 내부는 소스가스 분사영역(A)과, 제1퍼지가스 분사영역(B)과, 반응가스 분사영역(C) 및 제2퍼지가스 분사영역(D)으로 구분된다.

더불어, 상기 소스가스 분사영역(A)과 제1퍼지가스 분사영역(B) 사이, 제1퍼지가스 분사영역(B)과 반응가스 분사영역(C) 사이, 반응가스 분사영역(C)과 제2퍼지가스 분사영역(D) 사이 및 제2퍼지가스 분사영역(D)과 소스가스 분사영역(A) 사이는 비분사영역(E)으로 되는바, 각 분사영역(A,B,C,D)에 가스가 집중적으로 분사되어 증착효율이 향상된다.

여기서, 상기 구획벽(241)은 리드의 저면으로부터 서셉터(220)에 안착된 기판(222)과 근접한 위치까지 수직방향으로 연장형성되도록 함으로써, 각 분사영역(A,B,C,D)은 물론 비분사영역(E)과도 보다 효율적으로 구획하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 소스가스 분사기(230)에는 플라즈마 발생기(미도시됨)를 설치함으로써, 소스가스 분사기(230)로부터 분사되는 소스가스가 플라즈마화 되도록 하여 증착의 효율성을 증대시키는 것이 바람직한데, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 원자층 박막 증착장비의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

소스가스 분사기(230)와 반응가스 분사기(232) 및 퍼지가스 분사기(234,236)들의 각 분사기(230,232,234,236)들과, 이들 분사기 사이를 구획하는 배기부(240)의 구획벽(241)은 챔버(200)에 대하여 고정된 상태에서, 각 서셉터(220)와 서셉터 안착부(210)의 회전에 의해 기판(222)은 자전 및 공전을 이루게 된다.

이 상태에서, 소스가스 분사기(230)는 회전되는 각 기판(222)들에 순차적으로 소스가스를 분사하여 증착이 이루어지도록 한다. 즉, 자전 및 공전을 하는 기판(222)들이 4개 구비되는바, 제1기판(222)에 소스가스가 분사되어 증착되고, 이어서 제2기판과 제3기판 및 제4기판에 소스가스가 분사되어 연속적으로 증착이 이루어지게 된다.

이와 같이, 제1~제4기판(222)은 소스가스 분사영역(A)에서 소스가스 분사기(230)로부터 분사된 소스가스가 증착되고, 서셉터 안착부(210)의 회전에 따라 순차적으로 비분사영역과 제1퍼지가스 분사영역(B), 또 비분사영역과 반응가스 분사영역(C), 또 비분사영역과 제2퍼지가스 분사영역(D)으로 이동하게 된다.

한편, 반응가스 분사영역(C) 내의 반응가스 분사기(232) 또한 회전되는 각 기판(222)들에 순차적으로 반응가스를 분사하고, 분사된 반응가스는 소스가스와 반응하여 기판(222)의 표면에서 증착이 이루어지도록 한다.

또한, 제1,2퍼지가스 분사영역(B,D) 내의 퍼지가스 분사기(234,236)들도 회전되는 각 기판(222)들에 순차적으로 퍼지가스를 분사하여 기판(222)에 증착되지 않고 챔버(200) 내 공중에 떠 있는 소스가스와 반응가스를 외부로 배기시키도록 유도하게 된다.

여기서, 소스가스 분사기(230)에 의해 분사된 소스가스와, 반응가스 분사기(232)에 의해 분사된 반응가스 중, 기판(222)에 증착되지 않고 챔버(200) 내 공중 즉, 소스가스 분사영역(A)과 반응가스 분사영역(C) 내 공중에 떠 있는 소스가스 및 반응가스는 배기부(240)의 구획벽(241)에 의해 다른 분사영역으로의 이동이 제한됨과 동시에, 구획벽(241)의 측면, 저면 중 적어도 어느 하나의 면에 형성된 배기홀(244)을 통해 구획벽(241)의 연통로(242)로 흡입되고, 이와 같이 흡입된 소스가스는 배기펌프(252)에 의해 배기라인(250)을 통해 챔버(200) 외부로 배기된다.

한편, 소스가스 분사영역(A)에 분사된 소스가스와, 반응가스 분사영역(C)에 분사된 반응가스 중, 구획벽(241)과 서셉터(220) 사이의 공간을 통해 비분사영역(E)으로 이동된 가스들은, 각 구획벽(241)의 외면 즉, 비분사영역(E)쪽 내면에 형성된 배기홀을 통해 구획벽(241)의 연통로(242)로 흡입되고, 이와 같이 흡입된 가스는 배기펌프(252)에 의해 배기라인(250)을 통해 챔버(200) 외부로 배기된다.

또한, 제1,2퍼지가스 분사영역(B,D)으로 이동된 일부의 가스들과, 기판(222)에 증착되지 않고 주변에 떠 있는 가스들은, 상기 제1,2퍼지가스 분사영역(B,D)의 퍼지가스 분사기(234,236)들로부터 분사된 퍼지가스에 의해 역시 구획벽(240)의 배기홀(244)로 유도되어 배기가 이루어지게 된다.

따라서, 소스가스 분사영역(A)의 소스가스 분사기(230)로부터 분사된 소스가스는, 반응가스 분사영역(C)으로 이동됨이 극히 제한되고, 반응가스 분사영역(C)의 반응가스 분사기(232)로부터 분사된 반응가스 또한 소스가스 분사영역(A)으로 이동됨이 극히 제한됨으로써, 챔버(200) 내 공중에서 소스가스와 반응가스의 접촉이 제한된다.

이와 같이, 소스가스 분사기(230)에 의해 분사된 소스가스와, 반응가스 분사기(232)에 의해 분사된 반응가스 중, 기판(222)에 증착되지 않고 챔버(200) 내 공중에 떠 있는 소스가스 및 반응가스는, 타 영역으로 이동됨이 제한된 상태로 구획벽(240)의 배기홀(244)을 통해 배기되거나 또는 퍼지가스와 함께 신속히 구획벽(241)의 배기홀(244)을 통해 배기됨으로써, 소스가스와 반응가스는 공중에서 접촉되는 확률이 현저히 줄어들게 된다.

참고로, 소스가스 분사기(230)에는 플라즈마 발생기가 설치되어 있는바, 소스가스 분사기(230)를 통해 분사되는 소스가스가 플라즈마화 되어 증착에 따른 반응성이 향상됨으로써, 증착 속도와 효율이 향상되고, 우수한 막질을 갖는 박막이 형성된다.

한편, 상기한 본 발명의 실시 예에서 각 분사기(230,232,234,236)들의 옆방향 양쪽에는 한 쌍의 구획벽(214)이 형성됨으로써, 각 분사기(203,232,234,236)로부터 분사된 가스는 옆방향 즉, 비분사영역(E)과 타 영역으로의 이동됨이 제한됨과 아울러 각 구획벽(241)의 배기홀(244)을 통해 신속히 배기되기는 하지만, 그 일부가 중앙의 연통부분을 통해 타 영역으로 이동할 수 있으므로, 도 8과 같이 중앙부위에 상기 구획벽(241)들과 연결되는 차단벽부(260)를 더 형성할 수도 있다.

이 경우, 상기 차단벽부(260)에도 내부에 연통로를 형성하고, 양 측면 및 저면에 배기홀을 형성함으로써, 보다 효율적인 배기가 이루어지도록 하여 소스가스와 반응가스의 접촉을 차단하도록 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 차단벽부에 하나의 배기라인과 배기펌프를 연결함으로써, 각 구획벽(241)의 배기홀(244)을 통한 배기가 균등하게 이루어지도록 할 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명의 실시 예에서 설명한 기술적 사상은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시 예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

200 : 챔버 210 : 서셉터 안착부
220 : 서셉터 222 : 기판
230 : 소스가스 분사기 232 : 반응가스 분사기
234,236 : 퍼지가스 분사기 240 : 배기부
241 : 구획벽 242 : 연통로
244 : 배기홀 246 : 슬릿
250 : 차단벽부 A : 소스가스 분사영역
B : 제1퍼지가스 분사영역 C : 반응가스 분사영역
D : 제2퍼지가스 분사영역 E : 비분사영역

Claims (13)

1. 챔버;
   상기 챔버에 마련되어 복수개의 기판이 안착되는 서셉터;
   상기 서셉터의 상부영역에 구비되어 상기 서셉터를 임의의 공간으로 구획하고, 상기 임의의 구획공간에 각각 위치한 상기 복수개의 기판에 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스를 공급하는 가스 분사기들;
   상기 서셉터의 상부에 구비되어 상기 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스의 배기 흐름을 상부쪽으로 유도하도록 상기 가스 분사기들에 인접하게 설치되는 배기부를 포함하며,
   상기 배기부는,
   상기 각각의 가스 분사기들 옆 방향으로 이격된 거리에 한 쌍의 구획벽들이 그 중심축을 기준으로 방사상으로 등간격으로 나란하게 형성되어 상기 한 쌍의 구획벽 사이의 공간에 가스 분사영역을 형성하고, 상기 한 쌍의 구획벽 중 일측의 구획벽과, 인접하는 다른 한 쌍의 구획벽 중 타측의 구획벽 사이의 공간은 가스의 비분사영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 원자층 박막 증착장비.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 가스 분사기는,
   상기 챔버의 상부 공간에 마련되어 상기 기판에 소스가스와 반응가스를 공급하는 소스가스 분사기 및 반응가스 분사기와;
   상기 소스가스 분사기 및 반응가스 분사기 사이에 위치되어 상기 기판에 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 분사기가 방사상으로 등간격 설치되는 것을 특징으로 하는 원자층 박막 증착장비.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 배기부에는 복수의 배기홀이 형성되되,
   상기 배기홀은, 상기 가스 분사기에 형성되는 가스 공급홀과 동일한 방향으로 형성되거나, 또는 상기 가스 공급홀과 직각인 방향으로 형성되거나, 또는 상기 가스 공급홀과 동일한 방향 및 직각인 방향 모두에 형성되는 것을 특징으로 하는 원자층 박막 증착장비.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 배기부에는 길이방향으로 슬릿이 형성되되,
   상기 슬릿은, 상기 가스 분사기에 형성되는 가스 공급홀과 동일한 방향으로 형성되거나, 또는 상기 가스 공급홀과 직각인 방향으로 형성되거나, 또는 상기 가스 공급홀과 동일한 방향 및 직각인 방향 모두에 형성되는 것을 특징으로 하는 원자층 박막 증착장비.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 배기부는, 챔버의 리드 저면 또는 내벽면에 지지되게 설치되는 것을 특징으로 하는 원자층 박막 증착장비.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 배기부는, 상기 챔버의 리드 저면으로부터 상기 서셉터에 안착된 기판과 근접한 위치까지 수직방향으로 연장형성되어 상기 가스 분사기들보다 낮은 위치만큼 형성되는 것을 특징으로 하는 원자층 박막 증착장비.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 배기부는, 어느 하나의 분사기 일측에 위치하는 구획벽과, 인접하는 다른 하나의 분사기 타측에 위치하는 구획벽이 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자층 박막 증착장비.
   
8. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
   상기 한 쌍의 구획벽 일측 끝단이 서로 연결되어 일체형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자층 박막 증착장비.
   
9. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
   상기 배기부의 중앙부위에 상기 한 쌍의 구획벽들과 연결되는 차단벽부가 더 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 박막 증착장비.
   
10. 삭제
11. 제 1항 내지 제 7항 중, 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가스 분사기는, 소스가스와 반응가스 및 퍼지가스를 각각 개별적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 원자층 박막 증착장비.
    
12. 제 1항 내지 제 7항 중, 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가스 분사기는, 소스가스와 반응가스 및 퍼지가스를 동시에 공급하는 것을 특징으로 하는 원자층 박막 증착장비.
    
13. 제 2항에 있어서,
    상기 소스가스 분사기에는 플라즈마 발생기가 설치된 것을 특징으로 하는 원자층 박막 증착장비.

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