KR101530445B1 - 금속 산화막 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

금속 산화막 형성 장치는 원자층 증착 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하는 챔버와, 수평면에 대해 경사지도록 기판을 지지하며, 상기 기판의 상부면과 평행한 방향으로 상기 기판을 수평 이동시키는 이송부 및 상기 기판의 상부면과 마주보도록 구비되며, 상기 기판을 향해 금속 소스와 산화제를 공급하여 원자층 단위의 금속 산화막을 형성하는 가스 공급부를 포함할 수 있다. 상기 기판이 경사지도록 지지되므로, 상기 가스 공급부에 형성된 금속 산화물이 상기 기판에 부착되어 파티클로 작용하는 것을 최소화할 수 있다.

Description

금속 산화막 형성 장치{Apparatus for forming metal oxide layer}
본 발명은 금속 산화막 형성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자층 증착 공정을 이용하여 원자층 단위의 금속 산화막을 형성하는 금속 산화막 형성 장치에 관한 것이다.
반도체 기판 상에 금속 산화막을 형성하고자 하는 경우에는 일반적으로 화학기상증착 공정을 이용한다. 상기 화학기상증착 공정은 기체상태의 화합물을 분해한 후, 화학적 반응에 의해 반도체 기판 상에 박막이나 에피층을 증착하는 공정이다. 금속 산화막 형성시에는 금속의 소스 가스와 산화제를 고온으로 열분해하여 반도체 기판 상에 금속 산화막을 증착시킨다. 그런데, 상기 화학기상증착 공정을 이용한 금속 산화막 형성 방법은 반도체 기판에 열적 손상을 줄 염려가 있고, 금속 산화막의 조성이 복합한 경우 조성을 조절하기가 어려운 단점이 있다.
이와 같은 단점을 극복하기 위하여 원자층 증착 공정이 제안되었다. 상기 원자층 증착 공정은 화학기상증착 공정에 비하여 우수한 단차 피복성을 얻을 수 있고 저온 공정이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 상기 원자층 증착 공정은 각 반응물의 순차적 공급을 통한 화학적 치환(chemical exchange)으로 반응물(reactant)을 분해하여 박막을 형성하는 공정이다.
그런데, 상기 원자층 증착 공정으로 금속 산화막을 반복적으로 형성할 경우, 상기 원자층 증착 공정이 이루어지는 챔버 내부에도 금속 산화막이 형성된다. 상기 챔버 내부에 형성된 금속 산화막이 중력에 의해 상기 반도체 기판으로 낙하하여 파티클로 작용할 수 있다. 그러므로, 상기 반도체 기판에 형성되는 상기 금속 산화막의 품질을 저하시킬 수 있다.
본 발명은 챔버 내부의 금속 산화막이 파티클로 작용하는 것을 방지할 수 있는 금속 산화막 형성 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 금속 산화막 형성 장치는 원자층 증착 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하는 챔버와, 수평면에 대해 경사지도록 기판을 지지하며, 상기 기판의 상부면과 평행한 방향으로 상기 기판을 수평 이동시키는 이송부 및 상기 기판의 상부면과 마주보도록 구비되며, 상기 기판을 향해 금속 소스와 산화제를 공급하여 원자층 단위의 금속 산화막을 형성하는 가스 공급부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 가스 공급부는 상기 기판에 상기 금속 소스를 흡착시키기 위해 상기 기판을 향해 상기 금속 소스를 공급하는 제1 공급관과, 상기 기판에 상기 금속 산화막을 형성하기 위해 상기 금속 소스가 흡착된 기판을 향해 상기 산화제를 공급하는 제2 공급관 및 상기 기판의 상부면을 퍼지하기 위한 불활성 가스를 공급하는 제3 공급관을 포함하며, 상기 제1 공급관, 상기 제2 공급관 및 상기 제3 공급관은 상기 기판의 상부면과 평행하며 상기 기판의 이동 방향과 수직하도록 연장할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 이송부가 상기 기판을 일방향으로 이동시키는 경우, 상기 제1 공급관과 상기 제2 공급관은 적어도 하나가 동일한 수로, 상기 제3 공급관은 다수가 구비되며, 상기 제3 공급관들 사이에 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관이 상기 기판의 이송 방향 전단에서부터 교대로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 이송부가 상기 기판을 왕복 이동시키는 경우, 상기 제1 공급관은 적어도 하나, 상기 제2 공급관 및 제3 공급관은 다수가 구비되며, 상기 제2 공급관들 사이에 상기 제1 공급관이 배치되고, 상기 제3 공급관들 사이에 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관들이 교대로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제1 공급관, 상기 제2 공급관 및 상기 제3 공급관은 상기 기판에 대해 동일한 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 금속 산화막 형성 장치는 상기 제1 공급관, 상기 제2 공급관 및 상기 제3 공급관을 수용하여 상기 제1 공급관, 상기 제2 공급관 및 상기 제3 공급관 사이를 구분하고, 상기 기판 상에 잔류하는 잔류 가스를 외부로 배출하기 위한 가스 배출부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 금속 산화막 형성 장치는 상기 이송부에 의해 지지된 기판을 커버하도록 구비되며, 상기 기판을 선택적으로 노출하는 마스크를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 금속 산화막 형성 장치는 기판을 경사지도록 지지한 상태에서 가스 공급부를 이용하여 상기 기판에 금속 산화막을 형성한다. 상기 금속 산화막을 반복적으로 형성함에 따라 상기 가스 공급부 등의 챔버 내부에 형성된 상기 금속 산화막이 상기 기판의 상부면으로 낙하하여 파티클로 작용하는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 상기 기판에 형성되는 금속 산화막의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 기판과 상기 가스 공급부가 일정한 간격을 유지하므로, 상기 기판 상에 형성되는 상기 금속 산화막의 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화막 형성 장치를 설명하기 위한 측면 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가스 공급부 및 가스 배출부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 가스 배출부의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 가스 공급부의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 가스 공급부 및 가스 배출부의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 금속 산화막 형성 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화막 형성 장치를 설명하기 위한 측면 단면도이다.
도 1을 참조하면, 금속 산화막 형성 장치(100)는 기판(10) 상에 금속 산화막을 형성하기 위한 것으로, 챔버(110), 이송부(120), 마스크(130), 가스 공급부(140) 및 가스 배출부(150)를 포함할 수 있다. 기판(10)의 예로는 반도체 기판, 유리 기판 등을 들 수 있다.
챔버(110)는 원자층 증착 공정을 수행하기 위한 공간을 제공한다. 일 예로, 챔버(110)는 대략 중공의 육면체 형태를 가질 수 있다.
챔버(110)는 진공 펌프(미도시)와 연결되며, 진공 펌프의 펌핑을 통해 챔버(110)의 내부를 진공으로 유지할 수 있다.
상기 원자층 증착 공정이 이루어지는 동안 챔버(110)는 저온 상태를 유지할 수 있다. 예를 들면, 챔버(110)는 약 25 내지 150°C 의 온도를 유지할 수 있다.
이송부(120)는 수평면에 대해 경사지도록 기판(10)을 지지한다. 예를 들면, 이송부(120)는 기판(10)이 상방을 향하도록 경사지게 지지하거나, 하방을 향하도록 경사지게 지지할 수 있다. 또한, 이송부(120)는 기판(10)이 수평면에 대해 수직하도록 지지할 수도 있다. 이송부(120)는 기판(10)을 안정적으로 지지하기 위해 기판(10)을 진공 흡착할 수 있다. 이송부(120)가 기판(10)이 상방을 향하도록 경사지게 지지하는 경우, 이송부(120)는 기판(10)을 단순 지지할 수 있다.
이송부(120)는 기판(10)을 상기 수평면에 대해 경사지도록 지지한 상태에서 기판(10)의 상부면과 평행한 방향으로 기판(10)을 수평 이동시킨다. 일 예로, 이송부(120)는 기판(10)을 일 방향으로 수평 이동시킬 수 있다. 다른 예로, 이송부(120)는 기판(10)을 왕복 수평 이동시킬 수 있다. 기판(10)이 상기 수평 이동하는 동안 기판(10)에 상기 금속 산화막이 형성될 수 있다.
또한, 기판(10)은 수평 상태로 이송부(120)에 로딩된 후 이송부(120)에 의해 경사지도록 배치될 수 있다.
한편, 기판(10)은 경사진 상태로 이송부(120)에 로딩될 수 있다.
마스크(130)는 이송부(120)에 지지된 기판(10)을 커버하도록 구비된다. 예를 들면, 이송부(120) 상에 구비되거나, 챔버(110)의 내부 일측에 구비되어 기판(10)을 커버할 수 있다.
마스크(130)는 기판(10)을 선택적으로 노출한다. 그러므로, 상기 마스크(130)에 의해 노출된 부위에 상기 금속 산화막을 선택적으로 형성할 수 있다.
예를 들면, 기판(10)이 표면에 패드들이 형성된 반도체 기판인 경우, 마스크(130)는 상기 패드들이 형성된 부위를 제외한 나머지 부위를 노출할 수 있다. 따라서, 상기 패드들이 형성된 부위를 제외한 부위에 상기 금속 산화막을 형성할 수 있고, 상기 패드들이 상기 금속 산화막에 의해 전기적으로 연결되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 금속 산화막을 기판(10)의 상부면 전체에 형성하는 경우, 마스크(130)가 구비되지 않을 수 있다.
가스 공급부(140)는 챔버(110) 내부에 기판(10)의 상부면과 마주보도록 구비된다. 가스 공급부(140)는 기판(10)을 향해 금속 소스와 산화제를 공급하여 원자층 단위의 상기 금속 산화막을 형성한다.
가스 배출부(150)는 챔버(110) 내부에 구비되어 기판(10)에 상기 금속 산화막을 형성한 후 잔류하는 상기 금속 소스, 산화제 등의 잔류 가스를 배출한다.
도 2는 도 1에 도시된 가스 공급부 및 가스 배출부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 가스 공급부(140)는 제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143)을 포함한다.
제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143)은 각각 기판(10)의 상부면과 평행하며 기판(10)의 이동 방향과 수직하도록 연장할 수 있다. 또한, 제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143)은 기판(10)에 대해 동일한 간격만큼 이격된다.
이송부(120)가 기판(10)을 상기 일 방향으로 이송하는 경우, 제1 공급관(141)과 제2 공급관(142)은 동일한 개수로 적어도 하나가 구비되며, 제3 공급관(143)은 다수개가 구비될 수 있다. 제1 공급관(141)과 제2 공급관(142)은 제3 공급관(143)들 사이에 기판(10)의 이송 방향 전단에서부터 교대로 배치될 수 있다. 도 2는 제1 공급관(141)과 제2 공급관(142)이 하나씩 구비될 때, 제1 공급관(141)과 제2 공급관(142)이 제3 공급관(143)들 사이에 기판(10)의 이송 방향 전단에서부터 교대로 배치된 상태를 나타낸다. 따라서, 제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143)은 기판(10)의 이송 방향을 따라 배열될 수 있다.
제1 공급관(141)은 이송부(110)에 의해 이송되는 기판(10)을 향해 상기 금속 소스를 공급하여 기판(10)의 상부면에 상기 금속 소스를 흡착시킨다. 제1 공급관(141)이 기판(10)의 이송 방향과 수직하도록 연장하므로, 제1 공급관(141)은 상기 금속 소스를 기판(10) 전체에 공급할 수 있다.
상기 금속 소스의 예로는 TMA(Tri Methyl Aluminium), TEA(Tri Ethyl Aluminium), DMACl(Di Methyl Aluminum Chloride) 등의 알루미늄 전구체, tBuHf(Hf-[O-C-(CH3)3]4 )과 같은 하프늄 전구체 등을 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제2 공급관(142)은 상기 금속 소스가 흡착된 기판(10)을 향해 산화제를 공급하여 기판(10)에 상기 금속 산화막을 형성한다. 상기 산화제의 예로는 산소 가스, 오존 가스 등을 들 수 있다. 상기 산화제는 기판(10)의 금속 소스와 반응하여 상기 금속 산화막을 형성한다. 상기 금속 산화막은 알루미늄 산화막 또는 하프늄 산화막일 수 있다.
제1 공급관(141)과 제2 공급관(142)은 기판(10)의 이송 방향 전단에서부터 교대로 배치되므로, 상기 일 방향으로 이송되는 기판(10)의 상부면으로 상기 금속 소스 및 상기 산화제가 교대로 공급될 수 있다. 기판(10)의 상부면에 상기 금속 소스가 흡착된 상태에서 상기 산화제가 공급되므로, 기판(10)의 상부면에 상기 금속 산화막을 형성할 수 있다.
제1 공급관(141) 및 제2 공급관(142)의 개수를 조절하여 기판(10)의 상부면에 형성되는 상기 금속 산화막의 두께를 조절할 수 있다. 즉, 제1 공급관(141) 및 제2 공급관(142)의 개수가 증가할수록 기판(10)의 상부면에 상기 금속 산화막을 두껍게 형성할 수 있다.
제3 공급관(143)은 기판(10)을 향해 불활성 가스를 공급한다. 상기 불활성 가스의 예로는 질소, 아르곤, 헬륨 등을 들 수 있다. 상기 불활성 가스는 기판(10)의 상부면을 퍼지한다.
구체적으로, 제1 공급관(141)과 제2 공급관(142)이 배열된 방향의 전단에 배치된 제3 공급관(143)에서 분사된 불활성 가스는 기판(10)의 상부면에 잔류하는 이물질을 퍼지하며, 제1 공급관(141)에서 분사된 상기 금속 소스가 상기 전단으로 배출되는 것을 차단할 수 있다.
제1 공급관(141)과 제2 공급관(142) 사이에 배치된 제3 공급관(143)에서 분사된 불활성 가스는 기판(10)의 상부면에 잔류하는 상기 금속 가스를 퍼지할 수 있다. 또한, 상기 불활성 가스는 제1 공급관(141)에서 분사된 상기 금속 소스와 제2 공급관(142)에서 분사된 상기 산화제가 접촉하는 것을 차단한다. 따라서, 상기 금속 소스와 상기 산화제가 기판(10)의 상부면이 아닌 영역에서 반응하는 것을 방지할 수 있다.
제1 공급관(141)과 제2 공급관(142)이 배열된 방향의 후단에 배치된 제3 공급관(143)에서 분사된 불활성 가스는 기판(10)의 상부면에 잔류하는 상기 산화제 및 상기 금속 소스와 상기 산화제의 반응 부산물을 퍼지하며, 제2 공급관(142)에서 분사된 상기 산화제가 상기 후단으로 배출되는 것을 차단할 수 있다.
따라서, 상기 블활성 가스를 이용하여 기판(10)의 상부면에서 상기 이물질, 상기 금속 소스, 상기 산화제 및 상기 금속 소스와 상기 산화제의 반응 부산물 등을 퍼지할 수 있다.
한편, 제1 공급관(141) 및 제2 공급관(142)은 기판(10)이 지날 때 기판(10)을 향해 상기 금속 소스 및 상기 산화제를 각각 공급할 수 있다. 기판(10)의 길이에 따라 제1 공급관(141) 및 제2 공급관(142)은 상기 금속 소스 및 상기 산화제를 동시에 분사할 수도 있고, 순차적으로 분사할 수도 있다.
제3 공급관(143)은 제1 공급관(141)과 제2 공급관(142) 중 적어도 하나에서 상기 금속 소스 또는 상기 산화제가 공급되는 경우에 상기 불활성 가스를 공급하거나, 제1 공급관(141)과 제2 공급관(142)의 공급과 무관하게 상기 불활성 가스를 공급할 수도 잇다.
가스 배출부(150)는 배출 챔버(151)를 포함할 수 있다. 배출 챔버(151)는 중공 형태를 가지며, 제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143)을 수용한다. 배출 챔버(151)는 제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143)에서 상기 금속 소스, 상기 산화제, 상기 불활성 가스가 각각 분사되는 부위의 챔버 벽에 각각 개구(152)들을 갖는다. 개구(152)들은 배출 챔버(151)에서 기판(10)의 상부면과 마주보는 배출 챔버(151)의 측벽에 구비될 수 있다. 개구(152)들이 형성된 배출 챔버(151)의 측벽에 의해 제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143) 사이가 구분될 수 있다. 그러므로, 개구(152)들이 형성된 배출 챔버(151)의 측벽은 제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143)에서 공급된 상기 금속 소스, 상기 산화제, 상기 불활성 가스가 인접하는 공급관들(141, 142, 143)로 이동하는 것을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. .
배출 챔버(151)에서 개구(152)들이 형성된 측벽은 기판(10)의 상부면과 인접하도록 배치되며, 기판(10)의 상부면과 일정한 간격을 갖는다.
배출 챔버(151)에서 개구(152)들이 형성된 측벽과 기판(10)의 상부면 사이의 간격은 제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143)과 기판(10)의 상부면 사이의 간격보다 좁을 수 있다. 따라서, 제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143)에서 각각 분사된 상기 금속 소스, 상기 산화제, 상기 불활성 가스는 개구(153)들이 형성된 배출 챔버(151)의 측벽에 의해 안내될 수 있다.
또한, 배출 챔버(151)는 진공 펌프(미도시)와 연결되어 지속적인 펌핑이 이루어진다. 따라서, 기판(10) 상에서 반응하지 않고 잔류하는 가스를 배출 챔버(151)를 통해 외부로 배출할 수 있다. 상기 잔류 가스, 즉, 제1 공급관(141)에서 분사되어 기판(10)의 상부면에 흡착되고 남은 상기 금속 소스, 제2 공급관(142)에서 분사되어 기판(10)에 흡착된 금속 소스와 반응하고 남은 산화제, 제3 공급관(143)에서 분사된 상기 불활성 가스 및 상기 금속 소스와 상기 산화제의 반응 부산물을 배출 챔버(151)를 통해 외부로 배출할 수 있다.
가스 공급부(140) 및 가스 배출부(150)가 경사지도록 배치된 기판(10)과 일정한 간격을 가지므로, 가스 공급부(140) 및 가스 배출부(150)도 경사지도록 배치된다. 배출 챔버(151)를 통해 상기 잔류 가스를 배출할 때, 상기 금속 소스와 상기 산화제가 반응하여 가스 공급부(140) 및 가스 배출부(150)에도 상기 금속 산화막이 형성될 수 있다. 그러나, 기판(10)이 상방을 향하도록 경사지거나 상기 수평면과 수직하도록 배치된 경우, 가스 공급부(140) 및 가스 배출부(150)에 형성된 상기 금속 산화막이 기판(10)의 상부면으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판(10)이 하방을 향하도록 경사지는 경우, 가스 공급부(140) 및 가스 배출부(150)에 형성된 상기 금속 산화막이 기판(10)의 상부면으로 낙하하는 것을 최소화할 수 있다. 따라서, 가스 공급부(140) 및 가스 배출부(150)에 형성된 상기 금속 산화막이 기판(10)의 상부면으로 낙하하여 기판(10)에 부착되는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.
가스 공급부(140) 및 가스 배출부(150)가 기판(10)의 상부면과 일정한 간격을 유지하므로, 기판(10)의 상부면에 상기 금속 산화막을 균일하게 형성할 수 있다. 따라서, 상기 금속 산화막의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 가스 배출부의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 가스 배출부(150)는 배출 챔버(151) 및 보조 배출 챔버(153)를 포함한다.
배출 챔버(151)에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조한 배출 챔버에 대한 설명과 실질적으로 동일하다.
보조 배출 챔버(153)는 중공 형태를 가지며, 배출 챔버(151)에서 개구(152)들이 형성된 측벽의 내벽에 제1 공급관(141)을 커버하도록 구비된다. 보조 배출 챔버(153)는 별도의 진공 펌프(미도시)와 연결되어 지속적인 펌핑이 이루어진다. 따라서, 제1 공급관(141)에서 분사되어 기판(10)의 상부면에 흡착되고 남은 상기 금속 소스를 보조 배출 챔버(153)를 통해 외부로 배출할 수 있다.
상기 금속 소스를 제외한 나머지 잔류 가스, 즉, 제2 공급관(142)에서 분사되어 기판(10)에 흡착된 금속 소스와 반응하고 남은 산화제, 제3 공급관(143)에서 분사된 상기 불활성 가스 및 상기 금속 소스와 상기 산화제의 반응 부산물은 배출 챔버(151)를 통해 배출된다. 그러므로, 상기 금속 소스와 상기 나머지 잔류 가스는 서로 분리되어 배출된다. 상기 잔류 가스를 배출할 상기 금속 소스와 상기 나머지 잔류 가스의 상기 산화제가 반응하는 것을 방지할 수 있으므로, 가스 공급부(140) 및 가스 배출부(150)에 상기 금속 산화막이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 가스 공급부(140) 및 가스 배출부(150)에 형성된 상기 금속 산화막이 기판(10)의 상부면으로 낙하하여 파티클로 작용하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 가스 공급부의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143)의 배치에 관한 내용을 제외한 가스 공급부(140)에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조한 가스 공급부(140)에 대한 설명과 실질적으로 동일하므로 생략한다.
이송부(110)가 기판(10)을 왕복 수평 이동시키는 경우, 가스 공급부(140)는 적어도 하나의 제1 공급관(141), 다수의 제2 공급관(142)들 및 다수의 제3 공급관(143)을 포함한다.
제2 공급관(142)들 사이에 제1 공급관(141)이 배치되고, 제3 공급관(143)들 사이에 제1 공급관(141) 및 제2 공급관(142)들이 교대로 배치될 수 있다. 도 4는 제1 공급관(141)이 하나 구비될 때, 제2 공급관(142)들 사이에 제1 공급관(141)이 배치되고, 제3 공급관(143)들 사이에 제1 공급관(141) 및 제2 공급관(142)들이 교대로 배치된 상태를 나타낸다. 따라서, 제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143)은 기판(10)의 이송 방향을 따라 배열될 수 있다.
제2 공급관(142)들 사이에 제1 공급관(141)이 배치되므로, 기판(10)이 왕복 이동하더라도 기판(10)의 상부면으로 상기 금속 소스가 공급된 후 상기 산화제가 공급될 수 있다. 기판(10)의 상부면에 상기 금속 소스가 흡착된 상태에서 상기 산화제가 공급되므로, 기판(10)의 상부면에 상기 금속 산화막을 형성할 수 있다.
제1 공급관(141) 및 제2 공급관(142)의 개수를 조절하거나, 기판(10)의 왕복 회수를 조절하여 기판(10)의 상부면에 형성되는 상기 금속 산화막의 두께를 조절할 수 있다. 즉, 제1 공급관(141) 및 제2 공급관(142)의 개수가 증가하거나, 상기 기판(10)의 왕복 회수가 증가할수록 기판(10)의 상부면에 상기 금속 산화막을 두껍게 형성할 수 있다.
한편, 제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143)이 상기와 같이 배치된 상태에서 이송부(120)가 기판(10)을 어느 한 방향으로 수평 이동시켜 상기 금속 산화막을 형성할 수도 있다.
도 5는 도 2에 도시된 가스 공급부 및 가스 배출부의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 이송부(110)가 기판(10)을 왕복 수평 이동시키는 경우, 가스 공급부(140)는 적어도 하나의 제1 공급관(141), 다수의 제2 공급관(142)들 및 다수의 제3 공급관(143)을 포함한다. 제2 공급관(142)들 사이에 제1 공급관(141)이 배치되고, 제3 공급관(143)들 사이에 제1 공급관(141) 및 제2 공급관(142)들이 교대로 배치될 수 있다.
가스 공급부(140)에 관한 구체적인 설명은 도 4를 참조한 가스 공급부(140)와 실질적으로 동일하므로 생략한다.
제2 공급관(142)들 사이에 제1 공급관(141)이 배치되므로, 기판(10)이 왕복 이동하더라도 기판(10)의 상부면으로 상기 금속 소스가 공급된 후 상기 산화제가 공급되므로, 기판(10)의 상부면에 상기 금속 산화막을 형성할 수 있다. 또한, 제1 공급관(141) 및 제2 공급관(142)의 개수를 조절하거나, 기판(10)의 왕복 회수를 조절하여 기판(10)의 상부면에 형성되는 상기 금속 산화막의 두께를 조절할 수 있다.
한편, 제1 공급관(141), 제2 공급관(142) 및 제3 공급관(143)이 상기와 같이 배치된 상태에서 이송부(120)가 기판(10)을 어느 한 방향으로 수평 이동시켜 상기 금속 산화막을 형성할 수도 있다.
가스 배출부(150)는 배출 챔버(151) 및 보조 배출 챔버(153)를 포함한다.
가스 배출부(150)에 대한 구체적인 설명은 도 3을 참조한 가스 배출부(150)에 대한 설명과 실질적으로 동일하므로 생략한다.
제1 공급관(141)에서 분사되어 기판(10)의 상부면에 흡착되고 남은 상기 금속 소스는 보조 배출 챔버(153)를 통해 외부로 배출하고, 상기 금속 소스를 제외한 나머지 잔류 가스, 즉, 제2 공급관(142)에서 분사되어 기판(10)에 흡착된 금속 소스와 반응하고 남은 산화제, 제3 공급관(143)에서 분사된 상기 불활성 가스 및 상기 금속 소스와 상기 산화제의 반응 부산물은 배출 챔버(151)를 통해 배출된다. 그러므로, 상기 금속 소스와 상기 나머지 잔류 가스는 서로 분리되어 배출될 수 있다. 상기 잔류 가스를 배출할 상기 금속 소스와 상기 나머지 잔류 가스의 상기 산화제가 반응하는 것을 방지할 수 있으므로, 가스 공급부(140) 및 가스 배출부(150)에 상기 금속 산화막이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 산화막 형성 장치는 기판을 경사지도록 지지한 상태에서 가스 공급부를 이용하여 상기 기판에 금속 산화막을 형성한다. 상기 금속 산화막을 반복적으로 형성함에 따라 상기 가스 공급부 등의 챔버 내부에 형성된 상기 금속 산화막과 같은 파티클이 상기 기판의 상부면으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 상기 기판에 형성되는 금속 산화막의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 기판과 상기 가스 공급부가 일정한 간격을 유지하므로, 상기 기판 상에 형성되는 상기 금속 산화막의 균일도를 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 금속 산화막 형성 장치 110 : 챔버
120 : 이송부 130 : 마스크
140 : 가스 공급부 150 : 가스 배출부
10 : 기판

Claims (7)

  1. 원자층 증착 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하는 챔버;
    수평면에 대해 경사지도록 기판을 지지하며, 상기 원자층 증착 공정이 수행되는 동안 상기 기판의 상부면과 평행한 방향으로 상기 기판을 수평 이동시키는 이송부; 및
    상기 기판의 상부면과 평행하도록 구비되며, 상기 기판을 향해 금속 소스와 산화제를 공급하여 원자층 단위의 금속 산화막을 형성하는 가스 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 산화막 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급부는,
    상기 기판에 상기 금속 소스를 흡착시키기 위해 상기 기판을 향해 상기 금속 소스를 공급하는 제1 공급관;
    상기 기판에 상기 금속 산화막을 형성하기 위해 상기 금속 소스가 흡착된 기판을 향해 상기 산화제를 공급하는 제2 공급관; 및
    상기 기판의 상부면을 퍼지하기 위한 불활성 가스를 공급하는 제3 공급관을 포함하며,
    상기 제1 공급관, 상기 제2 공급관 및 상기 제3 공급관은 상기 기판의 상부면과 평행하며 상기 기판의 이동 방향과 수직하도록 연장하는 것을 특징으로 하는 금속 산화막 형성 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이송부가 상기 기판을 일방향으로 이동시키는 경우,
    상기 제1 공급관과 상기 제2 공급관은 각각 적어도 하나가 구비되고, 상기 제1 공급관과 상기 제2 공급관은 동일한 수로 구비되며, 상기 제3 공급관은 다수가 구비되며,
    상기 제3 공급관들 사이에 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관이 상기 기판의 이송 방향 전단에서부터 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 산화막 형성 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 이송부가 상기 기판을 왕복 이동시키는 경우,
    상기 제1 공급관은 적어도 하나, 상기 제2 공급관 및 제3 공급관은 다수가 구비되며,
    상기 제2 공급관들 사이에 상기 제1 공급관이 배치되고, 상기 제3 공급관들 사이에 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관들이 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 산화막 형성 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 공급관, 상기 제2 공급관 및 상기 제3 공급관은 상기 기판에 대해 동일한 간격만큼 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 산화막 형성 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 공급관, 상기 제2 공급관 및 상기 제3 공급관을 수용하여 상기 제1 공급관, 상기 제2 공급관 및 상기 제3 공급관 사이를 구분하고, 상기 기판 상에 잔류하는 잔류 가스를 외부로 배출하기 위한 가스 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 산화막 형성 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 이송부에 의해 지지된 기판을 커버하도록 구비되며, 상기 기판을 선택적으로 노출하는 마스크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 산화막 형성 장치.
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