KR101573687B1 - 원자층 증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수개의 기판을 공정 챔버 내에 동시에 로딩한 상태에서 각 기판 사이에 층상 흐름을 형성하여 연속적으로 원자층 증착공정을 수행하되, 공정 수행 중에 공정 기체들이 혼합되지 않고, 분리되어 독립적으로 공급되어 유지 보수 수요가 절감되는 원자층 증착장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 원자층 증착장치는, 복수의 기판을 각 기판 사이의 간격이 층상 흐름 간격이 되도록 일정하게 적재하는 카세트; 상기 카세트를, 챔버 내측벽과의 간격이 상기 층상 흐름 간격이 되도록 수납하고, 상기 기판 상에 원자층 증착공정을 수행하는 공정챔버; 상기 공정 챔버의 전측벽 내면에 일측면이 개방된 상태로 음각으로 형성되며, 상기 공정 챔버 내에 수납된 상기 카세트와 상기 공정 챔버의 전측벽 사이에 층상 흐름 간격을 형성하는 기체 공급홈; 상기 공정 챔버 내의 일 측벽에서 상기 카세트에 적재되어 있는 모든 기판에 대하여 상기 기판의 배열방향과 평행한 방향으로 상기 기체 공급홈에서 층상 흐름이 이루어지도록 기체를 공급하는 기체공급수단; 및 상기 공정 챔버 중 상기 기체 공급 수단의 반대 편에 설치되며, 기판의 후단부에서 상기 공정챔버 내부의 기체를 흡입하여 배기하는 배기수단;을 포함하며,
상기 기체공급수단은, 서로 다른 제1, 2공정 기체를 서로 분리된 경로로 확산시켜 상기 기체 공급홈으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

Description

원자층 증착장치{THE APPARATUS FOR DEPOSITING THE ATOMIC LAYER}

본 발명은 원자층 증착장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 다수개의 기판을 공정 챔버 내에 동시에 로딩한 상태에서 각 기판 사이에 층상 흐름을 형성하여 연속적으로 원자층 증착공정을 수행하되, 공정 수행 중에 공정 기체들이 혼합되지 않고, 분리되어 독립적으로 공급되어 유지 보수 수요가 절감되는 원자층 증착장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자나 평판 디스플레이 소자 등의 제조에서는 다양한 제조공정을 거치게 되는데, 그 중에서 웨이퍼나 글래스(이하, '기판'이라고 한다) 상에 소정의 박막을 증착시키는 공정이 필수적으로 진행된다. 이러한 박막 증착공정은 스퍼터링법(sputtering), 화학기상증착법(CVD: chemical vapor deposition), 원자층 증착법(ALD: atomic layer deposition) 등이 주로 사용된다.

먼저, 스퍼터링법은 예를 들어, 플라즈마 상태에서 아르곤 이온을 생성시키기 위해 고전압을 타겟에 인가한 상태에서 아르곤 등의 비활성 기체를 공정챔버 내로 주입시킨다. 이때, 아르곤 이온들은 타겟의 표면에 스퍼터링되고, 타겟의 원자들은 타겟의 표면으로부터 이탈되어 기판에 증착된다.

이러한 스퍼터링법에 의해 기판과 접착성이 우수한 고순도 박막을 형성할 수 있으나, 공정 차이를 갖는 고집적 박막을 스퍼터링법으로 증착하는 경우에는 전체 박막 위에서 균일도를 확보하기가 매우 어려워 미세한 패턴을 위한 스퍼티링법의 적용에는 한계가 있다.

다음으로 화학기상증착법은 가장 널리 이용되는 증착기술로서, 반응기체와 분해기체를 이용하여 요구되는 두께를 갖는 박막을 기판상에 증착하는 방법이다. 예컨데, 화학기상증착법은 먼저 다양한 기체들을 반응 챔버로 주입시키고, 열, 빛 또는 플라즈마와 같은 고에너지에 의해 유도된 기체들을 화학반응시킴으로써 기판상에 요구되는 두께의 박막을 증착시킨다.

아울러 화학기상증착법에서는 반응에너지만큼 인가된 플라즈마 또는 기체들의 비(ratio) 및 양(amount)을 통해 반응 조건을 제어함으로써, 증착률을 증가시킨다.

그러나 화학기상증착법에서는 반응들이 빠르기 때문에 원자들의 열역학적 안정성을 제어하기 매우 어렵고, 박막의 물리적, 화학적 전기적 특성을 저하시키는 문제점이 있다.

마지막으로 원자층 증착법은 (ALD: Atomic Layer Deposition)은 박막을 형성하기 위한 반응 챔버(chamber) 내로 두 가지 이상의 반응물(reactants)을 하나씩 차례로 투입하여 각각의 반응물의 분해와 흡착에 의해서 박막을 원자층 단위로 증착하는 방법이다. 즉, 제1 반응기체를 펄싱(pulsing) 방식으로 공급하여 챔버 내부에서 하부막에 화학적으로 증착시킨 후, 물리적으로 결합하고 있는 잔류 제1반응기체는 퍼지(purge) 방식으로 제거된다. 이어서, 제2 반응기체도 펄싱(pulsing)과 퍼지(purge) 과정을 통해 일부가 제1 반응기체(제1반응물)와 화학적인 결합을 하면서 원하는 박막이 기판에 증착된다. 이러한 원자층 증착방식으로 형성 가능한 박막으로는 Al₂O₃, HfO₂, ZrO₂, TiO₂ 및 ZnO가 대표적이다.

상기 원자층 증착은 600℃ 이하의 낮은 온도에서도 우수한 단차도포성(step coverage)을 갖는 박막을 형성할 수 있기 때문에, 차세대 반도체 소자, 디스플레이, 태양전지 등을 제조하는 공정에서 많은 사용이 예상되는 새로운 공정기술이다. 상술한 원자층 증착공정에서, 각각의 반응기체가 일회의 펄싱(pulsing) 및 퍼지(purge)가 행해지는 시간을 사이클(cycle)이라 부른다.

최근에는 다수개의 대면적 기판에 대하여 동시에 원자층 증착을 수행하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이, 다수개의 기판(S)을 층상 흐름 간격으로 챔버(10) 내에 로딩한 상태에서 공정에 필요한 기체들을 순서대로 공급하여 원자층 증착 공정을 진행하는 장비가 개발되어 있다.

이러한 원자층 증착 장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 다수장의 대면적 기판(S)을 층상흐름 간격으로 이격시킨 상태로 로딩하는 카세트(C) 다수개를 공정 챔버(10) 내에 일렬로 로딩한 상태에서 원자층 증착 공정이 이루어진다. 실제로 원자층 증착 공정이 이루어지는 과정을 설명하면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 다수개의 기판(S)이 로딩된 상태의 카세트(C) 다수개가 로딩(loading)되면, 기체 공급부(20)를 통하여 원자층 증착 공정이 필요한 기체 즉, 제1 반응기체, 제2 반응기체, 퍼징 기체 등을 순서대로 챔버(10) 내에 공급하고, 공급된 기체는 공급 과정 및 기판 사이를 통과하는 동안 층상 흐름을 유지한 상태에서 이동하면서 원자층 증착 공정이 진행되는 것이다

이를 위해 상기 기체 공급부(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 공정 챔버(10)의 일측벽에 설치되되, 최초로 기체가 주입되는 부분은 매우 작게 점 형태로 형성되지만, 공급된 이후에 확산수단(30)에 의하여 변 전체로 확산된 상태에서 챔버 전면 측벽에 형성된 기체 공급홈으로 공급된다. 따라서 원자층 증착 공정에 필요한 제1 공정 기체와 제2 공정기체 및 퍼징 기체가 모두 하나의 기체 공급부(20)를 통하여 상기 공정 챔버(10) 내부로 공급되는 것이다.

그런데 이렇게 제1, 2 공정 기체가 하나의 기체 공급부(20)를 통하여 공급되면, 상기 확산수단(30) 내에서 남아 있던 제1, 2 공정 기체가 반응하여 상기 확산수단 내에 파티클 내지는 일정한 성막 현상 등이 발생하게 된다. 이 경우 매우 얇은 틈으로 형성되어 있는 기체 확산홈(31)에는 잦은 유지보수 작업 발생 요인이 된다. 따라서 장비 운용 과정에서 장비의 동작을 중단하고, 장비를 분해하여 청소하는 등의 유지 보수 작업을 자주 진행하여야 하는 문제점이 있는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 다수개의 기판을 공정 챔버 내에 동시에 로딩한 상태에서 각 기판 사이에 층상 흐름을 형성하여 연속적으로 원자층 증착공정을 수행하되, 공정 수행 중에 공정 기체들이 혼합되지 않고, 분리되어 독립적으로 공급되어 유지 보수 수요가 절감되는 원자층 증착장치를 제공하는 것이다.

전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 원자층 증착장치는, 복수의 기판을 각 기판 사이의 간격이 층상 흐름 간격이 되도록 일정하게 적재하는 카세트; 상기 카세트를, 챔버 내측벽과의 간격이 상기 층상 흐름 간격이 되도록 수납하고, 상기 기판 상에 원자층 증착공정을 수행하는 공정챔버; 상기 공정 챔버의 전측벽 내면에 일측면이 개방된 상태로 음각으로 형성되며, 상기 공정 챔버 내에 수납된 상기 카세트와 상기 공정 챔버의 전측벽 사이에 층상 흐름 간격을 형성하는 기체 공급홈; 상기 공정 챔버 내의 일 측벽에서 상기 카세트에 적재되어 있는 모든 기판에 대하여 상기 기판의 배열방향과 평행한 방향으로 상기 기체 공급홈에서 층상 흐름이 이루어지도록 기체를 공급하는 기체공급수단; 및 상기 공정 챔버 중 상기 기체 공급 수단의 반대 편에 설치되며, 기판의 후단부에서 상기 공정챔버 내부의 기체를 흡입하여 배기하는 배기수단;을 포함하며,

상기 기체공급수단은, 서로 다른 제1, 2공정 기체를 서로 분리된 경로로 확산시켜 상기 기체 공급홈으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 기체공급수단은, 분리된 이중층 구조로 형성되어 서로 다른 층에서 공급된 기체를 확산시키는 기체 확산 블럭; 상기 기체 확산 블럭의 상층 일측에 연통되어 형성되며, 상기 상층에 제1 공정기체를 공급하는 상층 공급구; 상기 기체 확산 블럭의 하층 일측에 연통되어 형성되며, 상기 하층에 제2 공정 기체를 공급하는 하층 공급구;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 기체 확산 블럭은, 상기 상측과 하층의 말단이 서로 연통된 상태로 상기 기체 공급홈에 연통되도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 제1 공정 기체와 제2 공정기체가 기체 공급수단 내에서 독립된 경로를 통과하면서 확산되어 상기 공정 챔버 내로 공급되므로, 공급과정에서 반응이 일어날 가능성이 원천적으로 방지되고, 매우 좁은 간격을 가지는 기체 공급수단에 대한 청소 등 유지 보수 작업 수요가 대폭 절감되는 장점이 있다.

도 1은 종래의 원자층 증착장치의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 2는 종래의 기체 공급부 및 확산 수단의 구조를 도시하는 부분 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 4, 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 공급수단의 동작 과정을 도시하는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에서의 기체 흐름을 도시하는 모식도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 카세트(C), 공정 챔버(110), 기체 공급홈(120), 기체공급수단(130) 및 배기수단(140)을 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 카세트(C)는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 기판(S)을 각 기판 사이의 간격이 층상 흐름 간격이 되도록 일정하게 적재하는 구성요소이다. 즉, 상기 카세트(C)에는, 다수개의 기판(S)들이 기립상태(수직 또는 수직으로부터 소정각도 기울어진 상태)로 적재되며, 이렇게 다수개의 기판이 적재된 상태로 상기 공정 챔버(110) 내에 로딩된다. 또한 상기 공정 챔버(110) 내에는 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 카세트(C) 다수개가 인라인(In-Line) 형태로 밀착된 상태에서 배열되어 동시에 복수의 기판을 동시에 처리할 수 있다.

즉, 상기 공정챔버(110)의 내부에는 카세트(C)에 로딩된 상태의 복수열의 기판(S)들이 인라인형태로 나란히 적재된다. 또한 상기 기판(S)들을 복수열로 적재하여 각 열 사이의 공간이 상기 기체들의 유로를 형성한다.

구체적으로 본 실시예에서는 상기 공정 챔버(110) 내부에 카세트(C)가 로딩된 상태에서 상기 카세트(C)와 챔버 벽 사이의 간격, 상기 카세트(C)에 적재되어 있는 각 기판(S) 사이의 간격이 층상 흐름(laminar flow) 간격이 되도록 로딩된다.

여기에서 층상 흐름(laminar flow) 이라 함은 '기체가 좁은 간격 사이의 공간에 주입되어 자유 확산되지 않고 일정한 방향으로 흐트러짐이 거의 없이 방향성을 가지고 이동하는 기체의 흐름'을 말한다.

그리고 상기 층상 흐름 간격이라 함은 '기체가 층상 흐름 형태로 이동하는 2개의 판재 사이의 간격'을 말하는 것으로서, 본 실시예에서는 이 층상 흐름 간격이 0.2 ~ 10 mm인 것이 바람직하다. 상기 층상 흐름 간격이 0.2 mm 미만인 경우에는 가공 및 제조가 어려울 뿐만아니라 기체의 공급 제어가 어려운 문제점이 있고, 상기 층상 흐름 간격이 10mm 를 초과하는 경우에는 기체의 층상 흐름이 깨져서 기체가 자유확산하는 문제점이 있다.

본 실시예에서는 상기 카세트(C)에 적재되어 있는 각 기판(S) 사이의 간격 뿐만아니라, 카세트(C)와 각 챔버 벽 사이의 간격 및 카세트(C) 또는 기판(S)의 선단부와 후술하는 기체 공급홈(120) 사이의 간격도 상기 층상 흐름 간격을 가지도록 제조되고, 로딩된다.

다음으로 상기 공정 챔버(110)는, 전술한 바와 같이, 다수개의 카세트(C)가 로딩된 상태에서 원자층 증착 공정이 진행되는 구성요소로서, 상기 공정 챔버(110)는 상기 카세트(C)를, 챔버 내측벽과의 간격이 상기 층상 흐름 간격이 되도록 수납하고, 상기 기판 상에 원자층 증착공정을 수행하게 된다. 구체적으로 상기 공정 챔버(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 긴 사각통 형태를 가지며, 상기 공정 챔버(110)의 전단부에는 기체공급수단(130)이 설치되고, 후단부에는 배기 수단(140)이 설치된다.

이때 상기 공정 챔버(110)의 전측벽(115) 내면에는 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 기체 공급홈(120)이 형성된다. 상기 기체 공급홈(120)은, 상기 공정 챔버(110)의 전측벽(115) 내면에 일측면이 개방된 상태로 음각으로 형성되며, 상기 공정 챔버(110) 내에 수납된 상기 카세트(C)와 상기 공정 챔버(110)의 전측벽(115) 사이에 층상 흐름 간격을 형성하는 구성요소이다. 상기 기체 공급홈(120)의 일측변은 개방된 상태를 가지는데, 상기 기체 공급수단(130) 측으로 개방되며, 상기 기체 공급수단(130)으로부터 기체가 유입되는 통로가 된다.

상기 기체 공급홈(120)은 상기 기체 공급수단(130)으로부터 층상 흐름으로 공급되는 기체를 그대로 층상 흐름을 유지한 상태에서 확산시켜 상기 기판(S) 사이의 간격으로 공급하는 것이다. 따라서 상기 기체 공급홈(120)과 상기 기판(S) 선단 사이의 간격도 층상흐름 간격을 가지는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 기체 공급수단(130)은, 상기 공정 챔버(11) 내의 일 측벽(111)에서 상기 카세트(C)에 적재되어 있는 모든 기판(S)에 대하여 상기 기판의 배열방향과 평행한 방향으로 상기 기체 공급홈(120)에서 층상 흐름이 이루어지도록 기체를 공급하는 구성요소이다.

이를 위해 본 실시예에서는 상기 기체공급수단(130)은 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 기체 확산 블럭(132), 상층 공급구(134), 하층 공급구(136) 및 기체 공급원(138)을 포함하여 구성할 수 있다.

먼저 상기 기체 확산 블럭(132)은, 분리된 이중층 구조로 형성되어 서로 다른 층에서 공급된 기체를 확산시키는 구성요소이다. 즉, 상기 기체 확산 블럭(132)은 상기 공정 챔버(110)의 설치 홈에 밀착된 상태로 설치되며, 내부에 평행하게 2개의 확산층(131, 133)이 형성되는 구조를 가진다. 그리고 상기 2개의 확산층(131, 133)은 각각 서로 다른 공급구(134, 136)와 연통되어 서로 다른 기체를 공급받는다.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기체 확산 블럭(132)의 상측 확산층(131) 일측에는 상기 상측 확산층(131)에 제1 공정기체를 공급하는 상층 공급구(134)가 구비되고, 상기 상층 공급구(134)에는 제1 공정기체 공급원(138a)이 연결된다.

또한 상기 기체 확산 블럭(132)의 하측 확산층(133) 일측에는, 상기 하측 확산층(133)에 제2 공정 기체를 공급하는 하층 공급구(136)가 구비되고, 상기 하층 공급구(136)에는 제2 공정기체 공급원(138b)이 연결된다. 물론 상기 상층 공급구(134)나 하층 공급구(136) 중 어느 하나에는 퍼징기체 공급원(138c)도 연결될 수 있다. 또한 상기 퍼징 기체 공급원(138c)은 상기 하층 공급구(136)와 상층 공급구(134)에 동시에 연결되는 구조를 가질 수도 있다.

그리소 상기 기체 확산 블럭(132)의 말단은 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 상기 상측 확산층(131)과 하측 확산층(133)의 말단이 서로 연통된 상태로 상기 기체 공급홈(120)에 연통되는 구조를 가지는 것이 바람직하다. 이렇게 상측 확산층(131)과 하측 확산층(133)의 말단이 서로 연통되는 구조를 가지더라도, 기체의 흐름상 상기 하측 확산층(133)을 통하여 이동하는 기체가 상기 상측 확산층(131)으로 확산되지 않으며, 상기 상측 확산층(131)을 통하여 이동하는 기체가 상기 하측 확산층(133)으로 확산되지 않는다.

다음으로 상기 배기수단(140)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공정 챔버(110) 중 상기 기체 공급 수단(130)의 반대 편에 설치되며, 기판(S)의 후단부에서 상기 공정챔버(110) 내부의 기체를 흡입하여 배기하는 구성요소이다.

이하에서는 이러한 본 실시예에 따른 원자층 증착 장치(100)를 이용하여 원자층 증착 공정이 진행되는 과정을 설명한다.

먼저, 제1 공정기체를 펄스 형태로 공급한다. 즉, 제1 공정기체 공급원(138a)을 통하여 상층 공급구(134)로 제1 공정기체가 공급되고, 상기 상층 공급구(134)를 통과한 제1 공정기체는, 상기 상측 확산층(131)을 통하여 확산되고, 직각으로 이동 경로가 꺽여서 상기 기체 확산홈(120) 방향으로 공급된다. 이렇게 상기 상측 확산층(131)을 통과하는 동안 상기 제1 공정기체는, 상기 상측 확산층(131)의 형태에 의하여 층상 흐름을 유지하면서 균일하게 확산되고, 이렇게 확산된 상태에서 상기 기체 확산홈(120)으로 공급되는 것이다.

이렇게 상기 공정 챔버(110) 중 상기 기판(S)의 전방 즉, 상기 기체 확산홈(120)에 도달한 기체는 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(S)의 각 열 사이의 공간을 통해 층상 흐름 형태로 이동하면서 기판에 박막을 형성한다.

따라서 다수개의 기판(S) 사이, 각 열 사이의 공간이 공정챔버(110) 내에서 기체가 층상 흐름 형태로 이동하도록 층상 흐름 간격을 유지하는 유로가 되는 것이다. 또한 복수의 카세트(C1~C4)가 인라인 형태로 밀착되어 적재되는데, 이때 이웃하는 카세트에 적재된 기판(S1~S4)들도 밀착하여 적재되어 기체가 층상 흐름을 유지한 채로 복수의 카세트를 균일하게 흐르도록 한다.

본 실시예에서는 제1 공정 기체의 공급을 중단한 후에, 공정 챔버(110) 내부에 존재하는 모든 제1 공정 기체를 제거하는 제1 공정 기체의 펌핑 또는 퍼징 단계를 진행하지 않고, 즉시 제1 공정 기체에 이어서 퍼징기체를 공정 챔버(110) 내로 공급하므로 하나의 진공 챔버 내에 제1 공정기체와 퍼징기체가 진공 챔버 내의 공간을 가상 분할한 상태에서 공존하게 된다.

본 실시예에서는 제1 공정 기체 공간은 공정 챔버(110) 내의 공간 중에서 제1 공정 기체에 의하여 채워지는 가상의 공간을 말하는 것이며, 제1 퍼징기체 공간은 상기 제1 공정 기체 공간에 연이어 퍼징 기체에 의하여 채워지는 가상의 공간을 말하는 것이며, 제2 공정 기체 공간은 제2 공정 기체에 의하여 채워지는 가상의 공간을 말하는 것이며, 제2 퍼징 기체 공간은 상기 제2 공정 기체 공간에 연이어 퍼징기체에 채워지는 가상의 공간을 말하는 것이다. 본 실시예에서 상기 제1 공정 기체 공간, 제1 퍼징기체 공간, 제2 공정 기체 공간 및 제2 퍼징기체 공간은 일정한 위치에 머물러 있는 것이 아니라, 일정한 속도로 일정한 방향으로 동시에 이동하게 된다.

구체적으로 상기 기체 공간이 형성되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 상기 공정 챔버(110) 내에 제1 공정 기체를 상측 공급구((134) 및 상측 확산홈(131)을 통하여 공급하면 제1 공정기체로 채워지는 가상의 제1 공정기체 공간이 상기 진공 챔버(110) 내에 형성되고, 이 제1 공정 기체 공간이 상기 공정 챔버(110) 내부 공간을 일정한 방향으로 순차적으로 이동하게 된다.

그리고 제1 공정 기체 공급을 중단하고, 퍼징기체를 상측 공급구(134)와 상측 확산홈(131)을 통하여 공급하면 상기 제1 공정기체 공간에 연이어 제1 퍼징기체 공간이 상기 진공 챔버(110) 내에 형성되고, 상기 제1 공정 기체 공간을 이동 방향으로 밀면서 제1 공정 기체 공간을 따라서 이동한다. 이때, 제1 공정 기체 공간과 제1 퍼징기체 공간의 경계면은 완벽하게 구분되는 것이 아니라, 제1 공정기체와 퍼징기체가 혼합된 구간이 어느 정도 존재하고, 제1 공정 기체 공간의 중심부로 갈수록 제1 공정기체의 농도가 높고, 제1 퍼징기체 공간의 중심부로 갈수록 퍼징기체의 농도가 높은 형태를 가진다.

한편 본 실시예에서는 전술한 바와 같이, 제1 공정기체의 완벽한 퍼징을 위하여 제1 퍼징 기체 공간을 형성하는 퍼징기체를 제1 공정기체에 비하여 매우 과량으로 분사하여, 제1 퍼징기체 공간의 이동에 의하여 완벽하게 제1 공정기체가 기체 공급홈(120)의 반대 방향으로 이동하도록 한다.

그리고 이 제1 퍼징기체 공간에 연이어 제2 공정기체를 하측 공급구(136)와 하측 확산홈(133)을 통하여 공급하여 제2 공정기체 공간이 형성되도록 한다. 또한 이 제2 공정 기체 공간에 연이어 다시 퍼징기체를 상기 하측 공급구(136)와 하측 확산홈(133)을 통하여 과량으로 공급하여 제2 퍼징기체 공간이 형성되도록 하며, 이 제2 퍼징기체 공간의 이동에 의하여 제2 공정 기체가 완벽하게 제거되도록 하는 것이다.

이렇게 본 실시예에서는 제1 공정기체 공간, 제1 퍼징기체 공간, 제2 공정기체 공간 그리고 제2 퍼징기체 공간이 순차적으로 공정 챔버(110) 내부 공간을 이동하면서 원자층 증착 공정을 수행한다. 따라서 본 실시예에서는 공정 챔버(110) 내부 전체에 대한 공정 기체 공급과 퍼징 과정이 단속적으로 수행되는 종래의 방법에 비하여, 공정기체 공급과 퍼징이 하나의 공정 챔버 내에서 기판을 스캐닝하듯이 연속적으로 이루어지므로, 공정 시간이 현저하게 단축되고 쓰루풋이 대폭 향상되며, 제1, 2 공정 기체가 독립적으로 공급 및 확산되는 구조를 가지므로 기체 공급수단에 대한 유지 보수 수요가 대폭 절감되는 효과가 있다.

그리고 필요에 따라서는 전술한 과정이 다수번의 싸이클(cycle)로 반복하여 진행될 수 있다. 물론 각 기체를 공급하는 동안 배기 동작은 항상 이루어진다.

100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치
110 : 공정 챔버 120 : 기체 공급호
130 : 기체 공급수단 140 : 배기 수단
C : 카세트 S : 기판

Claims (3)

1. 복수의 기판을 각 기판 사이의 간격이 층상 흐름 간격이 되도록 일정하게 적재하는 카세트;
   상기 카세트를, 챔버 내측벽과의 간격이 상기 층상 흐름 간격이 되도록 수납하고, 상기 기판 상에 원자층 증착공정을 수행하는 공정챔버;
   상기 공정 챔버의 전측벽 내면에 일측면이 개방된 상태로 음각으로 형성되며, 상기 공정 챔버 내에 수납된 상기 카세트와 상기 공정 챔버의 전측벽 사이에 층상 흐름 간격을 형성하는 기체 공급홈;
   상기 공정 챔버 내의 일 측벽에서 상기 카세트에 적재되어 있는 모든 기판에 대하여 상기 기판의 배열방향과 평행한 방향으로 상기 기체 공급홈에서 층상 흐름이 이루어지도록 기체를 공급하는 기체 공급수단; 및
   상기 공정 챔버 중 상기 기체 공급 수단의 반대 편에 설치되며, 기판의 후단부에서 상기 공정챔버 내부의 기체를 흡입하여 배기하는 배기수단;을 포함하며,
   상기 기체 공급수단은,
   서로 다른 제1, 2공정 기체를 서로 분리된 경로로 확산시켜 상기 기체 공급홈으로 공급하고,
   상기 기체 공급수단은,
   분리된 이중층 구조로 형성되어 서로 다른 층에서 공급된 기체를 확산시키는 기체 확산 블럭;
   상기 기체 확산 블럭의 상층 일측에 연통되어 형성되며, 상기 상층에 제1 공정기체를 공급하는 상층 공급구;
   상기 기체 확산 블럭의 하층 일측에 연통되어 형성되며, 상기 하층에 제2 공정 기체를 공급하는 하층 공급구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 기체 확산 블럭은,
   상기 상층과 하층의 말단이 서로 연통된 상태로 상기 기체 공급홈에 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.

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