KR101638214B1 - Ａｌｄ 시스템 및 방법 - Google Patents

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울트라테크 인크.
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Abstract

이중 챔버 "타워"로서 구성된 가스 증착 시스템(1000)은 하나가 나머지의 수직방향 위에 있도록 두 개의 반응 챔버 조립체(3000)를 지지하기 위한 프레임(1140)을 포함한다. 각 챔버 조립체(3000)는 단일 제너레이션 4.5(GEN 4.5) 유리 판 기판을 탑재 포트를 통해 수용하도록 크기설정된 중공 챔버(3070)를 둘러싸는 외부 벽 조립체를 포함한다. 기판은 중공 챔버(3070) 내부에 수평으로 배치되고, 챔버 조립체(3000)는 제거가능하면서 세정가능한 삼각형 형상의 입력 플리넘(3150) 및 출력 플리넘(3250)을 포함하며, 이들은 중공 챔버(3070) 외부에 배치되어 있고, 기판의 상단 표면 위에 실질적으로 수평으로 지향된 층상 가스 유동을 생성하도록 구성된다. 각 챔버는 전구체 가스를 내부에 수납하도록 중공 챔버(3070) 내부에 배치된 세정가능하면서 제거가능한 라이너 조립체(6000)를 포함하고, 그에 의해, 챔버 외부 벽(3010, 3020, 3030, 3040)의 오염을 방지한다.

Description

ＡＬＤ 시스템 및 방법 {ALD SYSTEMS AND METHODS}
관련 미국 특허 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 다목적으로 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 2009년 2월 27일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/208875호에 대한 우선권을 주장한다.
저작권 공지
본 특허 문헌의 내용중 일부는 저작권 보호를 받는 자료를 포함할 수 있다. 저작권 소유자는 특허 및 상표청 특허 파일 또는 기록들에 나타나는 바와 같은 본 내용 또는 특허 문헌에 대한 만인의 팩시밀 복제에 대해 거부권을 갖지 않지만, 그 이외에는 어떤 것에 대해서든 모든 저작권이 보전된다. 이하의 공지는 이 문헌에 적용된다: 저작권 2009, 캠브리지 나노테크, 인크.(Cambridge NanoTech, Inc.).
발명의 배경
발명의 분야
본 명세서의 예시적 일 예의 기술은 원자 층 증착(ALD) 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이며, 로봇식 대규모 기판 탑재 및 하역, 자율적 ALD 코팅 동작과 함께 사용될 수 있으며, 대형 직사각형 기판에 걸쳐 원하는 가스 유동 패턴을 생성하고, 생산율을 향상시키도록 정비 절차들 사이의 작동 시간을 연장시킬 수 있는 가스 증착 챔버 및 서브시스템 구성들에 관한 것이다.
본 명세서의 기술은 액정 디스플레이(LCD) 장치를 구성하기 위해 사용되는 것들 같은 단일 또는 다중 재료 단층 코팅들을 생성하는 영역들에 용례를 갖는다.
관련 기술
가스 증착 또는 기상 증착은 본 명세서에서 "기판"이라 지칭되는 고체 표면 상에 얇은 재료 층을 증착하기 위해, 이하에서 가스라 지칭되는 가스 또는 증기에 고체 기판 표면을 노출시키는 것을 수반하는, 표면 상에 얇은 재료 층(코팅)을 생성하기 위한 방법이다. 다양한 가스 증착 방법들이 공지되어 있으며, 다수가 집적 회로 등의 제조를 위해 반도체 제조시 일반적으로 사용되고 있다. 보다 일반적으로, 가스 증착 방법은 표면 특성을 변경시키기 위해 기판의 넓은 범위 상에 얇은 필름을 형성하기 위해 사용된다. 실제로, 가스 증착 방법은 이하에서 "반응 챔버"라고도 지칭되는 가스 증착 챔버 내에 고체 기판을 배치하고, 고체 기판을 하나 이상의 가스에 노출시킴으로써 수행된다. 가스는 고체 기판의 노출 표면과 반응하여 새로운 재료 층을 그 위에 증착하거나 다른 방식으로 형성한다. 일반적으로, 재료 층은 얇은 층이 기판 표면과 가스 사이의 화학적 반응에 의해 형성되며, 그래서, 필름 층은 기판 표면과 원자 결합을 형성한다.
다수의 상업적 설비들은 반도체 웨이퍼, 액정 디스플레이 기판 블랭크 같은 유리 기판 등을 코팅하기 위해 기존 재료 처리 작업 흐름 내에 원자 층 증착(ALD) 코팅 시스템을 추가하기를 추구하고 있다. ALD 처리 방법은 각각의 가스 증착 단계가 서브-단층을 형성하는, 적어도 두 개의 가스 증착 단계들을 사용하여 노출된 기판 표면 상에 원자 레벨 재료 단층을 코팅하도록 사용된다. 실제로, 기판은 가스 증착 챔버 또는 반응 챔버 내로 삽입되고, 이 챔버는 제1 전구체 가스가 챔버 내에 도입되기 이전에 공기, 수증기 및 기타 오염물을 챔버로부터 제거하도록 배기된다. 제1 전구체는 기판의 노출된 표면과 챔버의 모든 다른 노출된 표면 및 임의의 다른 하드웨어 표면과 화학적으로 반응하고, 이 반응은 제1 서브-단층을 형성한다. 그 후, 제1 전구체는 챔버로부터 소거(flush)되고, 제2 전구체 가스가 도입된다. 제2 전구체는 제1 서브-단층과 반응한다. 제1 서브-단층과 제2 전구체 가스의 반응은 노출된 기판 표면 상에 재료 단층의 형성을 완성시킨다. 그 후, 제2 전구체가 챔버로부터 소거된다. 양자의 전구체 반응들은 전구체가 모든 가용 반응 부위들과 반응되고 나면 반응이 정지된다는 점에서 자체 제한적이다. 따라서, ALD 코팅들은 실질적으로 균일하여 전체 기판에 걸쳐 실질적으로 변하지 않는 예측가능한 재료 두께를 가지며, 사이클 시간에 따라서, 매우 높은 형상비의 미크론-크기 표면 형상부들의 표면들 위에 조차도 균일한 코팅 두께를 형성할 수 있다. 또한, 제2 전구체 반응은 제1 전구체 가스와 반응하여 다른 서브-단층을 형성하는 표면 분자를 생성한다. 따라서, ALD 프로세스는 고도의 정밀도와 순도로 노출된 표면 상에 원하는 재료 코팅 두께를 누적시키도록 무한 반복될 수 있다.
다양한 다른 가스 증착 방법들에 대비한 ALD 프로세스의 몇몇 장점들은 단층 두께에 대한 정밀한 제어, 재료 코팅 균일성, 비교적 낮은 처리 온도 윈도우(예를 들어, 400℃ 미만), 낮은 전구체 가스 소비량, 고품질 필름 및 수행되는 코팅 사이클들의 수를 제어하는 것에 의한 전체 재료 코팅 두께에 대한 궁극적 제어 기능을 포함한다.
ALD 프로세스의 단점들 중 몇몇은 ALD 프로세스가 단층당 두 개의 증착 사이클을 필요로 한다는 점에 기인한 기판 처리량 감소, ALD 프로세스의 코팅에 사용하기에 적합한 전구체의 수가 제한되어 있으며, 따라서 ALD 박막 코팅을 위해 사용될 수 있는 재료의 수가 제한된다는 점, 및 반응 챔버 벽, 가스 유동 도관, 펌프, 밸브 및 기타 표면을 포함하는 ALD 반응제에 노출되는 모든 표면 상에 코팅을 형성하는 ALD 반응제의 경향과, 이로 인한 시간에 걸친 지속적 재료 누적을 포함한다. 시간에 걸쳐 코팅 챔버 및 다른 장비 상에 누적된 ALD 재료 층은 열 전달 방해, 박피 및 기판 오염, 센서 판독치들과의 간섭 및 가동부(예를 들어, 펌프, 밸브 및 기타 하드웨어)에 대한 손상의 부정적 영향들을 가질 수 있다. 또한, 전구체 가스는 고부식성이며, 때때로, 휘발성이고, 일반적으로 인간 작업자들에게 유해한 경향이 있다. 따라서, 전구체 가스는 신중한 취급 제약을 필요로 한다. 추가로, 다수의 용례들은 코팅 재료들의 원하는 전기적 특성이 전구체 오염에 의해 열화되지 않는 것을 보증하도록 고순도 전구체 가스의 사용을 필요로하며, 고순도 전구체 가스는 고가이다.
전구체 사용을 감소시키는 한가지 해법은 전구체 가스 공급 라인 내에 정밀한 질량 유량 제어 밸브를 사용하여 저체적의 전구체 가스를 챔버 내로 분사하는 것이다. 증착 챔버의 가스 유출물로부터 전구체 가스를 제거하기 위한 해법은 출구 포트 내에 전구체 포획부를 설치하는 것이다. 이들 장치들 양자의 예가 본 명세서에 그 전문이 다목적으로 참조로 포함되어 있는 발명의 명칭이 "기상 증착 시스템 및 방법"인 2005년 6월 27일자로 출원된 동시계류중이면서 공동 양도된 미국 특허 출원 제11/167,570호에 설명되어 있다. 이들 해법들은 유용하지만, 이들은 ALD 증착 챔버의 노출 표면이 매 번의 코팅 사이클 동안 코팅되며 주기적으로 교체 또는 세정(예를 들어, 산 에칭 등에 의해)될 필요가 있다는 문제점을 해결하지는 못한다.
상업적으로 경쟁력있는 동작을 추구하는 ALD 코팅 시스템의 다른 문제점은 대형 기판, 특히, LCD 디스플레이에 사용될 수 있는 것 같은 대형 직사각형 유리 기판을 코팅하기 위한 필요성에 따라 챔버 크기를 증가시킬 필요가 있다는 것이다. 특히, 대형 직사각형 ALD 챔버를 개발하기 위해 극복해야할 공학적 과제들이 다수 존재하며, 그 이유는, 챔버 자체가 코팅을 위해 챔버 내로 기판을 전달하기 위한 관련 접근 도어와 대형 포트를 필요로하는 동시에 누설이나 붕괴 없이 10 microtorr 미만, 가능하게는 1 microtorr 미만의 진공 압력을 달성할 수 있는 고진공 용기이기 때문이다. 또한, 상승된 온도로 존재하는 대형 기판의 탑재 및 하역을 취급하고, 탑재 사이클들 사이에서 챔버와 기판을 신속하게 가열하며, 기판을 오염이 없는 상태로 유지하는 것도 과제가 된다. 다른 과제는 사용자들에 대한 안전한 작업 환경의 제공과, 전체 재료 처리 작업 흐름에 과도한 영향을 주지 않고 챔버를 세정 및 수리하는 것이다.
ALD 코팅 층이 없는 상태로 챔버를 유지하는 한 가지 해법은 전구체 가스를 수용하도록 ALD 챔버 내부에 스테인레스 강 라이너 같은 제거가능하고 세정가능한 라이너를 설치하여 ALD 챔버의 내부면 상에 코팅 층이 형성되는 것을 방지하는 것이며, ALD 챔버의 내부면은 내부 챔버 벽을 통한 높은 열 전도율의 필요성에 기인하여 일반적으로 알루미늄 구조이다. 이런 라이너는 챔버로부터 제거되고, 산 에칭 등에 의해 세정되며, 그 후, 챔버 내에 재설치될 수 있다. 한가지 이런 제거가능한 라이너는 다목적으로 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 발명의 명칭이 "제거가능한 라이너를 구비한 가스 증착 챔버"인 2008년 11월 1일자로 출원된, 동시계류중이면서 공동 양도된 미국 가특허 출원 제61/197,948호에 개시되어 있다.
상업적으로 경쟁력있는 동작을 추구하는 ALD 코팅 시스템의 다른 문제점은 코팅 사이클 시간의 감소에 대한 필요성이며, 코팅 사이클 시간은 기판의 탑재 및 하역, 챔버 및 기판의 증착 온도로의 가열, 챔버의 고진공 상태로의 펌핑, 챔버로부터의 오염물의 정화(purge), 전구체 가스에 대한 기판의 노출 및 챔버 외부로의 전구체 가스의 소거를 위해 필요한 시간을 포함한다. 본 출원인은 기판이 실질적으로 그 전체 코팅 표면에 걸쳐 층상 가스 유동에 노출될 때 사이클 시간이 감소될 수 있다는 점 및 이는 기판의 폭에 걸쳐 가스를 분배하고 가스 속도를 감소시키는 입력 플리넘의 신중한 설계에 의해 입력 가스의 속도 및 경로를 제어함으로써 달성될 수 있다는 것을 발견하였다.
상업적으로 경쟁력있는 작동을 추구하는 ALD 코팅 시스템의 다른 문제점은 바닥 공간이 고가인 기존 제조 설비에 ALD 코팅 시스템을 설치하는 것에 대한 필요성이다. 따라서, 본 기술 분야에는 작은 바닥 공간 점유로 높은 코팅 처리량을 제공하는 ALD 제조 코팅 장치에 대한 필요성이 존재한다.
이들 및 다른 문제점들은 본 발명에 의해 해결되며, 본 발명은 이중 챔버 "타워"로 구성된 가스 증착 시스템(1000)을 제공하고, 이는 하나가 나머지 위에 수직으로 배치된 두 개의 반응 챔버 조립체들(3000)을 지지하기 위한 프레임(1140)을 포함한다. 또한, 본 발명은 하나 이상의 가스 증착 프로세스에 의해 고체 기판(7000)의 노출된 표면 상에 얇은 필름 층을 증착하도록 구성된 가스 증착 챔버(3000) 및 관련 가스 제어 시스템을 제공한다. 각 증착 챔버 조립체(3000)는 복수의 서로 다른 ALD 반응제들 또는 "전구체들"을 실질적 수평 기판 지지 표면(3350) 상에 대형 직사각형 유리 기판(7000)을 지지하도록 구성된 중공 직사각형 챔버(3070) 내로 전달하기에 적합한 원자 층 증착(ALD) 시스템으로서 구성된다.
전구체는 전구체 입력 포트(3230)와 가스 공급 모듈(3240)을 포함하는 입력 플리넘(3150)을 통해 중공 직사각형 챔버(3070) 내로 도입된다. 전구체는 진공 펌프(미도시)와 유체 연통하는 출구 포트 모듈(3320) 및 출구 포트(3310)를 포함하는 출력 플리넘(3250)을 통해 중공 직사각형 챔버(3070)로부터 제거된다. 각 증착 챔버(3000)는 시스템 제어기 내에 저장된 프로그램 단계들에 따라 진공 펌프와 가스 공급 모듈을 동작시키기 위한 시스템 제어기를 포함한다. 대안적으로, 양 증착 챔버 조립체(3000)를 제어하기 위해 하나의 시스템 제어기가 사용될 수 있다. ALD 및 다른 코팅 시퀀스는 시스템 제어기에 저장된 코팅 레시피에 따라 수행된다. 대안적으로, 사용자는 시스템 제어기와 연계된 사용자 인터페이스 모듈(1200)을 사용하여 레시피 데이터를 입력할 수 있다.
예시적 이중 챔버 타워(1000)는 로봇식 기판 취급기(2010)와 통신하도록 구성되며, 로봇식 기판 취급기(2010)는 기판 저장 래크(2020)로부터 선택된 챔버 조립체(3000)로 한번에 하나의 비코팅 기판을 운반하도록 기능한다. 기판이 코팅된 이후, 로봇식 기판 취급기(2010)는 한번에 하나의 코팅된 기판을 다시 저장 래크로 운반하도록 기능한다.
바람직하게는, 각 챔버(3000)는 로봇식 기판 취급기(2010)에 대면하는 전방 지향 가동성 접근 도어(3080)를 갖도록 구성된다. 접근 도어(3080)는 챔버에 대한 접근로를 제공하도록 수직 하향 이동하고, 챔버를 진공 밀봉하도록 수직 상향 이동한다. 각 챔버는 단일 제너레이션 4.5(GEN 4.5) 유리 판 기판을 탑재 포트를 통해 수용하도록 크기설정된다. 대안적으로, 중공 직사각형 챔버(3070)는 GEN 1.0 내지 GEN 4.0 과 같은 하나 이상의 더 작은 유리 기판들을 코팅하도록 사용될 수 있다.
각 챔버 조립체(3000)는 전구체 가스를 내부에 수용하여 챔버 외부 벽(3010, 3020, 3030, 3040)의 오염을 방지하도록 중공 직사각형 챔버(3070) 내부에 배치된 세정가능하고 제거가능한 챔버 라이너 조립체(6000)를 포함한다. 전구체 가스를 챔버 라이너 조립체(6000) 내부에 수용하는 것을 돕기 위해, 퍼지 가스가 챔버 라이너 조립체(6000)와 외부 챔버 벽 사이의 상부 및 하부 중공 체적(7090, 7100) 내로 주입된다. 추가적으로, 입력 플리넘(3150) 및 출력 플리넘(3250)도 각각 세정가능하고 제거가능하다. 또한, 각 챔버(3000)는 챔버 라이너 조립체(6000) 내의 대응 입력 및 출력 플리넘으로부터 연장하도록 배치된 세정가능하고 제거가능한 플리넘 라이너(7010, 7080)를 포함한다. 제거가능하고 세정가능한 요소들 각각은 누적된 ALD 코팅 층을 제거하도록 산 에칭될 수 있는 스테인레스 강 벽을 포함한다.
각 챔버 조립체(3000)는 모듈 플리넘 플랜지(3160, 3260)를 구비하도록 구성되며, 모듈 플리넘 플랜지는 다양한 용례들의 수요에 따라 다양한 입력 및 출력 플리넘들의 모듈식 교환 또는 상호교환을 위해, 또는, 정비 또는 세정을 위한 정기 서비스 작업 동안 신속한 플리넘 교체를 가능하게 하도록 구성된다.
각 챔버 조립체(3000)는 복수의 고정 리프트 핀(7120)이 그에 부착되도록 형성된 가동성 핀 판(7130)을 포함하고, 가동성 핀 판은 리프트 핀의 상단 표면들이 실질적 수평 기판 지지 표면을 형성하는 상태로 배치된다. 핀 판은 중공 직사각형 챔버(3070) 외부에 수납된 핀 작동기 조립체(3390)에 의해 수직 축을 따라 이동된다. 챔버 라이너 조립체(6000)의 저부 벽은 복수의 리프트 핀 각각의 위치에 대응하는 관통 구멍(7110)을 포함하며, 그래서, 상승 위치로의 핀 판의 수직 이동은 챔버로부터의 제거를 위해 기판 지지 표면으로부터 기판을 분리시키도록 치수(D)만큼 기판 지지 표면(3350)의 외측으로 기판을 들어올리게 된다. 유사하게, 핀 판이 상승 위치에 있는 상태에서 기판이 리프트 핀의 상단부 상에 탑재될 수 있다. 핀 판이 하강 위치로 하강되면, 핀 상단부는 기판 지지 표면(3350) 아래로 하강되고, 기판은 기판 지지 표면(3350)과 접촉하도록 하강된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 두 개의 챔버 조립체는 하나의 가스 공급 모듈에 의해 구동될 수 있으며, 하나의 진공 펌프에 의해 배기될 수 있고, 시스템 제어기는 양 챔버에서 실질적으로 동시에 코팅 사이클을 수행하기에 적합한 프로그램 단계들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 전구체 포획부(10140)가 출구 포트 모듈(3320) 내에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 추가적 포획 요소가 진공 펌프와 출구 포트 사이에 배치될 수 있다.
아래의 상세한 설명을 첨부 도면과 연계하여 읽으면 이들 및 다른 양태들과, 장점들을 명백히 알 수 있을 것이다.
도 1은 외피가 제거된 상태의 본 발명에 따른 이중 챔버 가스 증착 시스템을 도시하는 등각도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 하나 이상의 이중 챔버 가스 증착 시스템을 포함하는 자동 제조 설비의 평면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 가스 증착 챔버 조립체의 등각 정면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 가스 증착 챔버 조립체의 등각 후면도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 가스 증착 챔버 조립체를 통해 절취된 단면 A-A을 도시하는 등각도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 용접된 챔버 라이너 조립체의 등각도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 한 쌍의 플리넘 라이너와 챔버 라이너 조립체 상에 지지된 기판을 도시하는 분해 단면도의 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 리프트 핀의 상단부의 측면도를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 이중 광폭 가스 증착 챔버의 개략 상면도를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른, 양 챔버에 연결된 가스 공급 모듈 및 양 챔버에 연결된 진공 펌프를 구비하는 이중 챔버 시스템의 개략 정면도를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른, 하나의 챔버와 연계된 입력 플리넘과, 다른 챔버와 연계된 출력 플리넘 및 두 챔버를 직렬로 함께 연결하는 직사각형 도관을 구비하는 이중 챔버 시스템의 개략 정면도를 도시한다.
도 12는 본 발명에 따른 직사각형 유체 도관의 등각도를 도시한다.
도 13은 본 발명에 따른, 제2 포획부와 진공 펌프 사이에 정지 밸브가 배치되어 있는, 출력 플리넘과 진공 펌프 사이에 직렬로 배치된 제1 및 제2 포획부들을 도시한다.
도 14는 본 발명에 따른, 제1 포획부와 제2 포획부 사이에 정지 밸브가 배치되어 있는, 출력 플리넘과 진공 펌프 사이에 직렬로 배치된 제1 및 제2 포획부들을 도시한다.
도 15는 본 발명에 따른, 각각의 병렬 유체 도관이 정지 밸브와 하나 이상의 추가 포획부를 포함하고 있는, 진공 펌프와 출력 플리넘으로부터 연장하는 병렬 유체 도관 내에 배치된 제1 및 제2 포획부를 도시한다.
도 16a는 대향 배치된 입력 플리넘과 출력 플리넘 사이에 배치된 복수의 기판 지지 선반을 포함하는 가스 증착 챔버의 단면도를 도시한다.
도 16b는 도 16a에 도시된 복수의 기판 지지 선반부를 포함하는 가스 증착 챔버의 일부의 확대 단면도를 도시한다.
항목 참조 번호 목록
1000 이중 챔버 가스 증착 시스템 6000 라이너 조립체
1100 통기부 6010 저부 라이너 벽
1110 조명 타워 6020 상단 라이너 벽
1120 상부 챔버 6030 전방 라이너 개구
1130 우측면 6040 후방 라이너 벽
1135 상부 전구체 공급부 6050 우측 라이너 개구
1140 프레임 6060 좌측 라이너 개구
1145 상부 횡단 플랫폼 6070 라이너 핸들
1150 저부 챔버 6080 툴링 볼
1155 저부 횡단 플랫폼 6090 직사각형 후방 개구
1160 저부 전구체 공급부 7000 기판
1165 전자 제어기 7010 기판 지지 표면
1170 저부 탑재 포트 7015 입력 플리넘 라이너
1180 전방면 7020 상단 플리넘 라이너 벽
1190 상부 탑재 포트 7030 저부 플리넘 라이너 벽
1120 사용자 인터페이스 7040 후방 플리넘 라이너 벽
7050 플랜지
2000 자동 가스 증착 생산 설비 7060 저부 벽 상단 표면
2010 로봇식 기판 취급기 7080 출력 플리넘 라이너
2020 기판 저장 래크 7090 상부 체적
2030 로봇식 베이스 7100 하부 체적
2040 조작기 아암 7110 관통 구멍
2050 리프팅 요소 7120 리프트 핀
2060 청정실 7130 가동성 핀 판
2070 벽 패널 D 핀 높이 치수
2080 벽 포트 8000 리프트 핀 조립체
8010 금속 샤프트
3000 챔버 조립체 8020 팁 부착부
3010 상단 외부 벽 8030 구형 단부
3020 저부 외부 벽
3030 좌측 외부 벽 8100 반응 챔버 조립체
3035 전방 개구 8110 외부 벽 조립체
3040 우측 외부 벽 8120 중공 챔버
3042 전방 외부 벽 8130 기판 지지 선반
3045 후방 개구 8140 좌측 지지 영역
3044 후방 외부 벽 8150 우측 지지 영역
3050 후방 패널 8160 입력 플리넘
3060 주연 플랜지 8170 출력 플리넘
3070 중공 직사각형 챔버 8180 출구 포트 모듈
3080 가동성 접근 도어 8190 우측 개구
3090 지지 브래킷 8210 좌측 개구
3100 도어 작동기 8220 A,B,C 지지 브래킷
3110 전기 가열기 8230 기판
3120 단열부 8240 견부
3125 챔버 아이 볼트 8250 전기 커넥터
3130 우측 직사각형 개구 8260 제거가능한 라이너
3140 좌측 직사각형 개구 9000 이중 광폭 챔버 조립체
3150 입력 플리넘 9010 기판
3160 입력 플리넘 플랜지 9020 기판
3170 상단 입력 플리넘 벽 9030 이중 광폭 접근 도어
3180 저부 입력 플리넘 벽
3190 입력 플리넘 측벽 10000 이중 챔버 시스템
3200 입력 플리넘 측벽 10010 챔버 조립체
3210 입력 플리넘 챔버 10020 챔버 조립체
3220 입력 플리넘 단부 벽 10030 가스 공급 모듈
3230 입력 포트 10040 입력 도관
3240 가스 공급 모듈 10050 상단 입력 플리넘
3250 출력 플리넘 10060 저부 입력 플리넘
3260 출력 플리넘 플랜지 10070 정지 밸브
3270 상단 출력 플리넘 벽 10080 출력 도관
3280 저부 출력 플리넘 벽 10090 상단 출력 플리넘
3290 출력 플리넘 측벽 10100 저부 출력 플리넘
3300 출력 플리넘 챔버 10110 상단 출구 포트 모듈
3310 출구 포트 10120 저부 출구 포트 모듈
3320 출구 포트 모듈 10130 정지 밸브
3330 정지 밸브 10140 전구체 포획부
3340 진공 압력 게이지 11000 이중 챔버 시스템
3350 기판 지지 표면 11010 상단 챔버
3360 후방 패널 아이 볼트 11020 저부 챔버
3370 원추형 통로 11030 입력 플리넘
3380 라이너 체결구 11140 가스 공급 모듈
3390 핀 작동기 조립체 11050 출력 플리넘
3400 리프트 포스트 11060 출구 포트 모듈
3410 실린더 및 피스톤 조립체
3420 진공 벨로우즈 12000 직사각형 도관 조립체
3430 관통 구멍 12010 상부 플랜지/포트
3440 가이드 로드 12020 하부 플랜지/포트
3450 강화 핀 12030 직사각형 유체 도관
13010 출력 플리넘
13020 출구 플리넘
13030 제1 전구체 포획부
13040 보조 전구체 포획부
13050 정지 밸브
13060 제2 포획부
13070 T-피팅13080 정지 밸브
13090 정지 밸브
13120 좌측 도관
13130 우측 도관
13140 보조 전구체 포획부
13150 보조 전구체 포획부
13160 제2 포획부
발명의 상세한 설명
프레임 제어 시스템, 가스 공급 시스템 및 도 1
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이중 챔버 가스 증착 시스템(1000)의 양호한 예시적 구현예가 외피가 제거된 상태의 등각도로 도시되어 있다. 시스템(1000)은 두 개의 가스 증착 챔버(1120, 1150) 각각의 내부로 기판을 탑재하기 위해 사용되는 전방면(1180)을 포함한다. 우측면(1130)은 단일 사용자 인터페이스 장치(1200)를 포함하고, 이는 가스 증착 챔버(1120, 1150) 양자 모두를 동작시키기 위한 명령을 입력하기 위해 사용될 수 있다. 대안 실시예에서, 각 가스 증착 챔버는 별개의 사용자 인터페이스 장치(1200)를 포함할 수 있다. 다른 대안 실시예에서, 양 가스 증착 챔버의 제어 시스템은 도시되지 않은 원격 사용자 인터페이스를 포함하는 원격 장치에 네트워크연결될 수 있다. 시스템(1000)은 상부 횡단 프레임 플랫폼(1145)에 의해 지지된 상부 ALD 반응 챔버(1120)와 하부 횡단 프레임 플랫폼(1155)에 의해 지지된 하부 ALD 반응 챔버(1150)를 지지하도록 구성된 프레임(1140)을 포함한다. 챔버들(1120, 1150) 각각은 내부에 단일 대면적 직사각형 기판을 수용하고 이 기판을 실질적 수평 평면에서 지지하도록 구성된다. 특히, 양호한 기판 크기는 GEN 4.5 유리 기판이며, 이는 920 mm 폭 x 730 mm 깊이의 직사각형 치수를 가지고, 챔버들(1120, 1150)은 전방 포트를 통해 이 기판 폭 치수를 수용하도록 730 mm 보다 큰 x-축을 따른 폭 치수를 갖는 전방 개구 또는 탑재 포트를 갖도록 구성된다. 따라서, 도 3에 도시된, Y-축을 따른 챔버의 종방향 길이는 내부에 GEN 4.5 기판을 수용하도록 920 mm 보다 크다. 대안적으로, 챔버 조립체는 다른 배향으로 기판을 수용하도록 구성될 수 있다. 각 기판은 코팅될 상단면과, 코팅되지 않는 대향 저부면을 포함한다. 기판은 대략 0.5 mm의 두께를 가지며, 따라서, 잘 부서지고 취급이 까다롭다. 유리 기판은 직사각형 LCD 스크린 등을 제조하기 위해 사용된다. 챔버는 수평 기판 지지 표면을 포함하며, 이 수평 기판 지지 표면은 대향하는, 기판 상단면의 상단 표면이 상방을 향하는 상태로 기판의 저부면을 그 위에 수용한다. 일반적으로, 코팅을 위해 한번에 하나의 GEN 4.5 기판이 챔버 내에 탑재되지만, 복수의 더 작은 유리 기판들이 챔버(1120 또는 1150) 내에 탑재되고 동시에 코팅될 수 있다. 다른 실시예에서, 더 큰 또는 더 작은 직사각형 기판을 지지하기 위한 챔버 조립체들이 구성될 수 있다. 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고, 소형 기판 조립체는 단일 GEN 1.0 (300 x 400 mm) 기판을 지지하도록 구성될 수 있으며, 대형 챔버 조립체는 단일 GEN 7.0 (2160 x 2460 mm) 기판을 지지하도록 구성될 수 있다.
프레임(1140)은 두 개의 챔버(1120, 1150) 각각과 연계된 복수의 서브시스템들을 지지한다. 특히, 시스템(1000)은 두 개의 챔버(1120, 1150) 각각을 독립적으로 그리고 동시에 동작시키기 위해 필요한 서브시스템 모두를 포함한다. 따라서, 상부 가스 증착 챔버(1120)는 상부 입력 가스 공급 시스템(1135)을 포함하고, 하부 챔버(1150)는 하부 가스 입력 공급 시스템(1160)을 포함한다. 입력 가스 공급 시스템(1135, 1160) 각각은 가스 증착 사이클에 필요할 수 있는 바와 같은 전구체, 불활성 퍼지 및 기타 가스의 저장부를 포함한다. 추가로, 입력 가스 공급 시스템(1135, 1160) 각각은 가스의 체적을 대응 입력 플리넘 내로 전달하기 위한 질량 유동 제어기를 포함한다. 또한, 각 가스 공급 시스템은 원하는 온도에서 가스를 전달하기 위한 가열기 및 온도 센서를 포함할 수 있다.
각 가스 증착 챔버(1120, 1150)는 그 전방 지향 탑재 포트를 통해 각각의 챔버에 대한 접근로를 제공하기 위해 수직 하향 이동하도록, 그리고, 기판 코팅 사이클 동안 탑재 포트를 폐쇄하고 가스 증착 챔버를 진공 밀봉하기 위해 수직 상향 이동하도록 배치된 로드 로크 도어를 구비하는 전방 지향 탑재 포트(1190, 1170)를 포함한다. 각 가스 증착 챔버(1120, 1150)는 각각의 챔버의 동작을 제어하기 위해, 데이터를 로그화하기 위해, 그리고, 조작자 입력 명령을 처리하기 위해, 단 하나만이 도시되어 있는 전자 제어기(1165)를 포함한다. 추가로, 전자 제어기(1165) 양자 모두는 필요에 따른 데이터 및/또는 동작 명령을 외부 장치와 통신 및 교환하기 위해 컴퓨터 네트워크에 연결되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 각 전자 제어기(1165)는 프로그램가능한 마이크로프로세서, 하나 이상의 디지털 메모리 장치, 네트워크 인터페이스, 사용자 인터페이스, 전력 분배 모듈 및 챔버를 동작시키기 위해 사용되는 각 전기 서브시스템에 대한 인터페이스를 포함한다. 각 가스 증착 챔버(1120, 1150)는 각각의 챔버를 배기시키고 챔버로부터의 가스 유출유동을 처리하기 위해 이하에 상세히 설명된, 진공 펌프 및 관련 진공 하드웨어를 더 포함한다. 추가로, 각 가스 증착 챔버(1120, 1150)는 챔버의 외부 벽을 가열 및 단열하기 위한 요소 및/또는 가스 압력, 다양한 온도, 로드 로크 도어 위치, 기판 탑재 여부, 안전 및 기타 조건 같은 상태들을 감시하기 위한 요소를 포함한다. 또한, 양호한 이중 챔버 가스 증착 시스템(1000)은 양 챔버로부터의 가스 유출 유동을 통기시키기 위해 상단면의 중심에 위치된 통기부(1100)와, 상단면으로부터 상향 연장하면서 이중 챔버(1120, 1150)의 동작 상태를 디스플레이하기 위해 사용되는 다수의 다양한 색상의 조명 요소들을 포함하는 조명 타워(1110)를 포함한다.
도 3, 도 4 및 도 10을 참조하면, 예로서, 가스 공급 모듈(3240, 10030)은 복수의 가스 소스를 포함하고, 각 가스 소스는 입력 매니폴드(10035) 또는 다른 적절한 도관 내로 소스 가스를 전달한다. 소스 가스는 기판 표면과의 원하는 반응을 수행하고 및/또는 반응 챔버를 퍼징 또는 세정하기 위해 유용할 수 있는 바와 같은 전구체, 불활성 가스 및 기타 가스 또는 증기 재료를 포함할 수 있다. 가스 소스는 가스, 증기, 에어로졸, 화합물, 원소, 여기 종(excited species), 라디칼 등을 포함할 수 있다.
질량 유동 제어 밸브(10045)는 각 가스 소스와 입력 매니폴드(10035) 사이에 배치되고, 전자 제어기(1165, 미도시)에 의해 제어된다. 전자 제어기(1165)는 다양한 코팅 사이클들과 연계된 프로그램된 시퀀스에 따라 질량 제어 밸브(10045)를 동작시킨다. 각 질량 유동 제어 밸브(10045)는 관련 가스 소스로부터 유동 가스를 정지시키기 위해 폐쇄될 수 있다. 각 질량 유동 제어 밸브(10045)는 원하는 질량 유량으로 가스의 연속적 유동을 제공하도록 개방될 수 있거나, 각 질량 유동 제어 밸브(10045)는 소정 시간 간격 동안 개방되고 그후 소정 시간 간격 동안 폐쇄됨으로써 각 가스 펄스가 정확한 체적 또는 질량 유량을 갖는 상태로 가스의 맥동 유동을 입력 매니폴드(10035) 내로 전달하도록 맥동될 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 10에 추가로 도시된 바와 같이, 입력 매니폴드(10035)는 입력 매니폴드 내에 포함된 가스가 입력 포트[가스 입력 포트(예를 들어, 3230)를 통해 입력 플리넘 내로 소스 가스를 전달하는]를 통해 입력 플리넘(10050, 3150) 내로 전달되도록 적어도 하나의 입력 플리넘(10050, 3150)과 직접적으로 또는 유체 도관(10040)을 거쳐 유체 연통한다. 따라서, 도 3, 도 4 및 도 10의 예시적 실시예에서, 소스 가스는 단일 입력 포트(3230)를 통해 입력 플리넘(10050, 3150) 내로 전달되고, 한번에 하나 또는 한번에 둘 이상의 소스 가스가 입력 포트를 통해 유동할 수 있다. 예로서, 코팅 사이클 동안, 질소 같은 불활성 가스는 입력 포트(3230)를 통해 지속적으로 유동될 수 있고, 제1 및 제2 전구체 가스가 교번적으로 입력 포트(3230)를 통해 맥동되어 불활성 가스와 혼합될 수 있다. 추가로, 불활성 가스의 지속적 유동은 전구체 펄스들 사이에 반응 챔버로부터 각 전구체를 정화시키는 것을 돕는다.
자동 제조 설비, 로봇식 기판 취급기, 도 2
이제, 도 2를 참조하면, 자동 가스 증착 제조 설비(2000)가 상면도로 도시되어 있다. 제조 설비(2000)는 하나 이상의 기판 저장 래크(2020) 및 하나 이상의 로봇식 기판 취급기(2010)와 연계된 이중 챔버 가스 증착 시스템(1000) 중 하나 이상을 포함한다. 로봇식 기판 취급기(2010)는 바닥 또는 베이스면에 관하여 이동가능한 로봇식 베이스(2030), 로봇식 베이스(2040)에 관하여 이동가능한 조작기 아암(2040) 및 한 쌍의 기판 리프팅 요소(2050) 등을 포함한다. 로봇식 기판 취급기(2010)는 벽 패널(2070)에 의해 둘러싸여진 청정실(2060) 내에 수납된다. 바람직하게는, 이중 챔버 가스 증착 시스템(들)(1000) 및 기판 저장 래크(들)(2020)는 청정실(2060) 외부에 배치된다. 기판 저장 래크(들)(2020) 각각은 인접한 기판 사이가 수직 분리된 상태로 수평으로 배치된 복수의 GEN 4.5 기판을 지지한다. 벽 패널(2070) 각각은 파선으로 표시된 벽 포트(2080)를 포함한다. 벽 패널(2070)은 서로 상하로 다양한 수직 높이에 배치된 둘 이상의 벽 포트(2080)를 포함할 수 있다. 특히, 각 가스 증착 시스템(1000)은 그 전방면(1180)이 벽 패널(2070)에 인접한 상태로 배치되고, 각 시스템(1000)과 연계된 벽 패널은 하나의 벽 포트가 상단 로드 로크 포트(1190)와 대응하도록 정렬되고 다른 벽 포트가 저부 로드 로크 포트(1170)와 대응하도록 정렬되는 상태로 두 개의 벽 포트(2080)를 포함한다. 추가로, 벽 포트(2080)는 기판 저장 래크(2020) 각각에 대치된다.
로봇식 기판 취급기(2010)는 원하는 영역에서 기판을 들어올리거나 내려놓도록 다양한 벽 포트(2080)를 통해 리프팅 요소(2050)를 안내하도록 로봇식 베이스(2030) 및 조작기 아암(2040)을 이동시킨다. 예로서, 저장 래크(2020)로부터 비코팅 기판을 들어올리기 위해, 리프팅 요소(2050)는 수평으로 지지된 기판 바로 아래의 저장 래크 내로 연장되며, 그후, 리프팅 요소(2050) 상으로 기판을 들어올려 그 위에 기판을 지지하도록 상승된다. 그후, 로봇식 기판 취급기(2010)는 저장 레크(2020)로부터 기판을 인출하고, 상단 및 저부 탑재 포트(1190 또는 1170) 중 하나를 통해 선택된 챔버 내로 삽입하기 위해 이중 챔버 가스 증착 시스템(1000) 중 하나의 선택된 챔버로 기판을 운반한다. 이중 챔버 시스템(1000)의 각 챔버가 탑재 및 하역을 위해 필요한 바에 따라 로드 로크를 개방 또는 폐쇄하거나 기판의 탑재 또는 하역을 요청하기 위해 로봇식 기판 취급기(2010)와 통신하기 때문에, 어느 챔버가 준비되든 선택된 챔버는 코팅을 위해 새로운 기판을 수용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 양호한 실시예에서, 이중 챔버 타워(1000)는 도 2에 도시된 로봇식 기판 취급기 같은 취급기(2010)에 의해 자율적으로 탑재 및 하역하도록 구성된다.
챔버 외부 벽, 아이 후크 , 가열 요소 및 단열부 , 도 3
이제, 도 3 내지 도 8 및 도 16을 참조하면, 가스 증착 챔버 조립체(3000)는 다양한 도면에서 유사 요소들이 동일 참조 번호를 갖는 상태로 도시되어 있다. 챔버(3000)는 도 3에 정면 등각도로 도시되어 있고, 도 4에 후면 등각도로 도시되어 있고, 도 5에 단면 A-A에 따른 단면도로 도시되어 있다. 도 5 및 도 5a의 개략도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 챔버 조립체(3000)는 대향하는 좌측 및 우측 직사각형 외부 벽(3030, 3040)에 부착되고 대향하는 전방 및 후방 외부 벽(3042, 3044)에 부착된, 대향하는 상단 및 저부 직사각형 외부 벽(3010, 3020)에 의해 형성된 복수의 외부 벽들을 포함한다. 일 실시예에서, 전방 및 후방 외부 벽(3042, 3044) 각각은 직사각형 개구를 둘러싸는 주연 플랜지를 포함한다. 전방 직사각형 개구(3035)는 전방 외부 벽(3010)을 통과하고, 탑재 포트로서 기능한다. 선택적인, 후방 직사각형 개구(3045)는 후방 외부 벽(3044)을 관통하고 중공 직사각형 챔버를 위한 제2 접근 포트로서 기능한다. 후방 직사각형 개구가 포함되는 경우, 제거가능한 후방 패널(3050)은 후방 패널(3050)을 부착 및 진공 밀봉하기 위한 후방 주연 플랜지(3060)에 의해 후방 외부 벽(3044)에 부착된다. 일부 실시예에서, 전방 및 후방 벽은 상단, 저부 및 측벽들의 전방면 및 후방면을 포함할 수 있으며, 전방 및 후방 개구의 치수들은 직사각형 중공 챔버의 직사각형 치수와 동일하다. 또한, 후방 패널은 후술된, 제거가능한 세정가능한 챔버 라이너에 부착될 수 있다. 따라서, 또한, 후방 패널(3050)은 설치 동안 위로부터 후방 패널을 지지하기에 적합한 아이 볼트(3360) 등을 포함할 수도 있다. 상단, 저부, 좌측, 우측 및 후방 외부벽은 전방면에서 개방된 중공 직사각형 챔버(3070)를 둘러싼다. 중공 챔버 전방면은 기판이 그를 통해 중공 직사각형 챔버(3070) 내로 삽입될 수 있는 직사각형 포트를 형성한다. 가동성 접근 도어(3080)는 저부 외부벽(3020)에 고정 부착되는 지지 브래킷(3090)에 관하여 가동적으로 지지된다. 한 쌍의 도어 작동기(3100)는 수직 축을 따라 가동성 접근 도어를 안내 및 운반하도록 지지 브래킷(3090)과 접근 도어(3080) 사이에 배치된다. 하강 위치에서, 접근 도어는 중공 챔버(3070)에 대한 접근로를 제공하도록 직사각형 접근 포트를 노출시킨다. 상승 위치에서, 접근 도어(3080)는 코팅 사이클 동안 직사각형 접근 포트를 폐쇄하고 기판 포트를 진공 밀봉한다.
상단 및 저부 외부 벽(3010, 3020)은 수백 또는 수천 가스 증착 사이클에 걸쳐 일정한 챔버 온도를 유지하도록 히트 싱크로서 기능하는 두꺼운 알루미늄 벽을 포함한다. 전기 저항 가열 요소(3110)는 상단 외부 벽(3010) 내에 배치되고, 중공 직사각형 챔버(3070) 및 외부 벽을 원하는 가스 증착 온도(예를 들어, 85 내지 약 500℃의 범위)로 가열하기 위해 저부 외부 벽(3020), 접근 도어(3080) 및 후방 패널(3050)에 포함될 수 있다. 또한, 상단 및 저부 외부 벽(3010, 3020) 및 접근 도어(3080)와 후방 패널(3050)은 챔버 조립체로부터 열 손실을 방지하기 위해 그 내부 층으로서 배치되거나 그 외부 표면 상에 배치된 단열층(3120)을 포함할 수 있다. 상단 외부 벽(3010)은 오버헤드 호이스트 등으로 프레임(1140) 내로, 그리고, 프레임 외부로 챔버 조립체(3000)를 들어올리기에 적합한 복수의 아이 볼트(3125)를 포함한다.
도 3, 도 4 및 도 5a를 참조하면, 반응 챔버 조립체(3000)는 종방향 길이가 y-축을 따라 연장하고 횡방향 폭이 x축을 따라서 연장하는 실질적 수평 X-Y 평면 에서 직사각형 단면을 가지며, 삼각형 입력 플리넘(3150)이 우측 외부 벽(3040)에 부착되고, 삼각형 출력 플리넘이 좌측 외부 벽(3030)에 부착되고, 탑재 포트 및 관련 접근 도어가 반응 챔버 조립체의 전방 벽에 배치된다. 다른 실시예에서, 본 발명으로부터 벗어나지 않고 종방향 길이는 x-축을 따라 연장될 수 있고, 횡방향 폭이 y-축을 따라 연장할 수 있다. 추가로, 반응 챔버 조립체는 z-축을 따른 높이를 갖는다. 유사하게, 도 5a의 외부 벽 조립체에 도시된 바와 같이, 중공 체적은 X-Y 평면에서 직사각형 단면을 가지며, 종방향 길이는 y-축을 따라 연장하고, 횡방향 폭은 x-축을 따라 연장하며, 높이는 z-축을 따라 연장한다. 본 예에서, 직사각형 기판은 중공 체적 내에 탑재되고, 하나 이상의 수평 배치 기판 지지 표면 상에서 기판의 종방향 길이가 y-축을 따라 연장하고 기판의 횡방향 폭이 x-축을 따라 연장하는 상태로 중공 체적 내부에 지지된다.
입력 및 출력 플리넘 , 도 3 내지 도 5
이제, 도 3 및 도 5를 참조하면, 우측 외부 벽(3040)은 Y-축을 따라 연장하고, 중공 직사각형 챔버(3070)로 개방된 우측 직사각형 관통 개구(3130)를 갖도록 형성된다. 우측 직사각형 관통 개구는 그 위치의 우측벽에 실질적으로 중심설정되고, Y-축 치수는 코팅을 위해 중공 직사각형 챔버(3070) 내부에 위치된 기판의 치수 및 Y-축 위치에 실질적으로 대응한다. 입력 플리넘(3150)은 입력 플리넘 플랜지(3160)에 의해 우측 외부 벽(3040)에 부착된다. 입력 플리넘 플랜지(3160)는 우측 외부 벽(3040)과 진공 밀봉부를 형성한다. 우측 외부 벽(3040)과 입력 플리넘 플랜지(3160)의 볼트 패턴 및 밀봉 요소는 사용자가 다양한 입력 플리넘 구성으로 챔버 조립체(3000)를 재구성할 수 있게 하거나, 필요에 따라, 챔버 조립체의 유동 방향을 반전시키도록 출력 플리넘을 포함하는 다른 요소를 우측 외부 벽(3040)에 볼트결합할 수 있게 하도록 모듈식이다.
양호한 실시예에서, 입력 플리넘(3150)은 대향한 실질적 사다리꼴 형상의 입력 플리넘 측벽(3190, 3200)에 부착된 대향한 실질적 삼각형 형상의 상단 및 저부 입력 플리넘 벽(3170, 3180)을 포함한다. 삼각형 형상의 상단 및 저부 입력 플리넘 벽(3170, 3180)은 X-Y 평면 내에서 입력 플리넘 챔버(3210)의 실질적 삼각형 형상의 제1 단면을 둘러싸도록 조합된다. 사다리꼴 형상의 입력 플리넘 측벽(3190, 3200)은 Y-Z 평면의 입력 플리넘 챔버의 실질적으로 사다리꼴 형상의 제2 단면을 둘러싸도록 조합된다. 따라서, 입력 플리넘 챔버는 우측 직사각형 개구(3130)를 통해 중공 직사각형 챔버(3070)로 개방된 삼각형 제1 단면 및 사다리꼴 형상의 제2 단면의 베이스를 갖도록 형성되며, 추가로, 베이스에 대향한 삼각형 형상의 제1 단면 및 사다리꼴 형상의 제2 단면의 정점을 갖도록 형성된다. 짧은 입력 플리넘 단부 벽(3220)은 정점을 절두하도록 상단 및 저부 입력 플리넘 벽(3170, 3180) 및 측부 입력 플리넘 벽(3190, 3200) 각각에 부착된다. 가스 입력 포트(3230)는 정점에 인접한 입력 플리넘 단부 벽(3220)을 통과하고, 가스 공급 모듈(3240)은 입력 포트(3230)를 통해 입력 플리넘 챔버(3210) 내로 가스를 전달한다.
도 3 및 도 4의 등각도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 삼각형 제1 단면의 입력 플리넘 챔버(3210)의 종방향 길이 또는 Y-축 치수는 선형으로 입력 포트(3230) 또는 정점으로부터 플리넘 플랜지(3160) 또는 베이스로 연장한다. 또한, 입력 플리넘 챔버(3210)의 사다리꼴 형상 제2 단면의 높이 또는 Z-축 치수는 입력 포트(3230) 또는 정점으로부터 플리넘 플랜지(3160) 또는 베이스까지 선형으로 연장한다. 또한, 입력 플리넘 챔버의 베이스는 입력 가스가 중공 체적 또는 반응 챔버 내로 전달되기 이전에 우측 직사각형 개구를 실질적으로 충전하도록 입력 플리넘 챔버 내로 팽창되도록 우측 직사각형 개구의 직사각형 치수와 실질적으로 일치되는 직사각형 치수를 갖는 직사각형 개구를 형성한다. 따라서, 입력 포트(3230)를 통해 전달된 가스는 입력 플리넘 챔버(3210)의 체적을 실질적으로 충전하도록 팽창되고, 이는 입력 포트(3230)로부터의 거리에 비례하여 가스 압력 및 속도를 또한 감소시키면서 입력 플리넘 챔버93210)을 통해 유동하는 우측 직사각형 관통 개구(3130)를 실질적으로 충전하도록 팽창되게 한다. 따라서, 입력 플리넘 챔버(3210)의 형상은 입력 플리넘 챔버(3210) 내측에 난류 가스 유동 및 와류가 생성되는 것을 방지하는 것을 도우며, 우측 직사각형 관통 개구(3130)를 통해, 그리고, 상세히 후술될 바와 같이, 코팅되는 기판의 상단 표면위에 실질적 층상 가스 유동을 생성하는데 기여한다.
좌측 외부 벽(3030)은 우측 외부 벽(3040)에 대향한 Y-축을 따라 연장하고, 중공 직사각형 챔버(3070)로 개방된 좌측 직사각형 관통 개구(3140)가 형성된다. 좌측 직사각형 관통 개구(3140)의 Y-축 치수의 위치는 우측 직사각형 관통 개구(3130)의 Y-축 위치 및 치수와 일치하며, 좌측 및 우측 직사각형 개구의 Y-축 치수는 코팅을 위해 중공 직사각형 챔버(3070) 내측에 위치된 기판의 Y-축 치수와 일치하거나 그를 초과한다. 따라서, 가스는 우측 직사각형 개구(3130)를 통해 중공 직사각형 챔버(3070)에 진입하며, 코팅을 위해 중공 직사각형 챔버(3070) 내측에 지지된 기판의 상단 표면 위로 수평으로 유동하고, 좌측 직사각형 개구(3140)를 통해 중공 직사각형 챔버(3070)를 벗어난다. 출력 플리넘(3250)은 출력 플리넘 플랜지(3260)에 의해 좌측 외부 벽(3030)에 부착된다. 출력 플리넘 플랜지(3260)는 좌측 외부 벽(3030)과 진공 밀봉부를 형성한다. 좌측 외부 벽(3030) 및 출력 플리넘 플랜지(3260)의 밀봉 요소 및 볼트 패턴은 모듈식이며, 필요에 따라 사용자가 다양한 출력 플리넘 구성으로 챔버 조립체(3000)를 재구성할 수 있게 하거나, 필요에 따라, 챔버 조립체의 유동 방향을 반전시키기 위해 필요한 바에 따라 입력 플리넘을 포함하는 좌측 외부 벽(3030)에 다른 요소를 볼트결합할 수 있게 하도록 우측 측벽(3040)과 입력 플리넘(3150)의 볼트 패턴에 맞춰진다.
양호한 실시예에서, 출력 플리넘(3150)은 단 하나 만이 도시되어 있는 대향한 실질적 직사각형 출력 플리넘 측벽(3290)에 부착된, 대향하는 실질적 삼각형 형상의 상단 및 저부 출력 플리넘 벽(3270, 3280)을 포함한다. 삼각형 형상의 상단 및 저부 출력 플리넘 벽(3270, 3280)은 X-Y 평면 내의 출력 플리넘 챔버(3300)의 실질적 삼각형 형상의 제1 단면을 둘러싸도록 조합된다. 단 하나만이 도시되어 있는 사다리꼴 형상의 출력 플리넘 측벽(3290)은 Y-Z 평면 내의 출력 플리넘 챔버의 실질적 사다리꼴 형상의 제2 단면을 둘러싸도록 조합된다. 따라서, 출력 플리넘 챔버는 좌측 직사각형 개구(3140)를 통해 중공 직사각형 챔버(3070)로 개방된 삼각형 제1 단면 및 사다리꼴 형상의 제2 단면의 베이스를 갖도록 형성되고, 또한, 베이스에 대향한 삼각형 형상의 제1 단면 및 사다리꼴 형상의 제2 단면의 정점을 가도록 형성된다. 도시되지 않은 짧은 단부 벽은 삼각형 형상의 출력 플리넘 챔버(3300)의 정점을 절두하도록 나머지는 도시되어 있지 않은, 상단 및 저부 벽(3270, 3280)과, 대향하는 직사각형 측벽(3290) 각각에 부착된다. 출구 포트(3310)는 저부 출력 플리넘 벽(3280)을 통과하고, 출구 포트(3310)에 부착된 출구 포트 모듈(3320)은 도시되지 않은 진공 펌프와 유체 연통한다. 대안적으로, 출구 포트(3310)는 상단 출력 플리넘 벽(3270)에 형성될 수 있다.
출구 포트 모듈(3320)은 진공 펌프로부터 출구 포트 모듈을 격리시키도록 원추형 통로(3370)를 폐쇄하기 위해 정지 밸브(3330)에 의해 종결된 원추형 통로(3370)를 포함한다. 진공 압력 게이지(3340)는 출구 포트 모듈(3320) 내의 가스 압력을 감지하도록 원추형 통로(3370) 내에 배치된다. 도시되지 않은 진공 펌프는 챔버 조립체(3000)의 가스를 펌핑 배출함으로써 챔버 조립체(3000)를 배기시키도록 출구 포트 모듈(3320)을 통해 가스를 견인하도록 동작된다. 도 5의 단면도에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 삼각형 형상의 출력 플리넘 챔버(3300)의 폭은 출력 플리넘 플랜지(3260)에서보다 출구 포트(3310)에서 더 좁고, 출구 플리넘 챔버(3300)의 삼각형 형상은 통과 유동하는 가스의 속도가 출구 포트(3310)에 접근함에 따라 증가되게 한다. 출구 포트에 인접한 가스 속도의 증가는 중공 직사각형 챔버(3070)를 퍼지 또는 배기시키기 위해 필요한 사이클 시간을 감소시킨다.
입력 및 출력 플리넘(3150, 3250) 각각은 각 플리넘 내측의 진공 압력과 대기 외부 압력 사이의 현저한 압력 구배하에서 상단 및 저부 플리넘 벽이 좌굴되는 것을 방지하도록 상단 및 저부 플리넘 벽(3170, 3180, 3270, 3280) 상에 배치 및 용접되는 구조적 강화 리브(3450)를 포함한다. 또한, 입력 및 출력 플리넘(3150, 3250) 각각은 산 에칭 등에 의해 세정가능한 금속(예를 들어, 스테인레스 강)으로 제조된 벽을 포함한다. 따라서, 플리넘들 양자 모두는 산 에칭 등에 의해 플리넘의 내부 표면으로부터 누적된 ALD 코팅을 제거하기 위해 제거될 수 있다. 또한, 플리넘의 내부 표면은 플리넘 내부 표면에 대한 코팅 부착을 향상시킴으로서 세정 사이클 사이에서 ALD 층의 균열 또는 박피를 방지하도록 (예를 들어, 샷 또는 비드 블래스팅에 의해) 조면화될 수 있다. 조면화된 내부 표면은 플리넘들이 세정 없이 사용될 수 있는 시간을 연장시킨다. 따라서, 입력 및 출력 플리넘(3150, 3250) 각각은 세정을 위해 제거될 수 있거나, 제조 중단 시간을 피하도록 보조 세정 플리넘 세트로 교체될 수 있다. 또한, 입력 및 출력 플리넘(3150, 3250) 각각의 외부 표면은 플리넘 벽을 통한 열 손실을 방지하도록 단열될 수 있으며, 외부 표면은 그 위에 배치된 전기 가열 코일에 의해 가열될 수 있다. 또한, 각 플리넘은 플리넘 내부의 또는 플리넘에 인접한 온도, 압력, 가스 유형 및 기타 조건을 감지하기 위해 다양한 센서를 포함할 수 있다. 또한, 각 플리넘은 예를 들어, 플리넘 내부의 원하는 유동 경로를 따라 가스 유동을 안내하도록 상단 및 저부 플리넘 벽(3170, 3180, 3270, 3280)의 내부 표면 상에 또는 그 사이에 배치된, 도시되지 않은 내부 배플을 포함할 수 있다.
가스 유동, 도 5
이제, 도 5에 도시된 단면 AA를 참조하면, 실질적 수평 배치된 가스 유동 경로는 입력 포트(3230)로부터, 삼각형 입력 플리넘 챔버(3210)를 통해, 우측 직사각형 개구(3130)를 통해, 챔버 조립체 내부에 위치된 기판의 상단 표면 위의 중공 직사각형 챔버(3070)를 통해, 좌측 직사각형 개구(3140)를 통해, 그리고, 삼각형 출력 플리넘 챔버(3300)를 통해 출구 포트(3310)로 연장한다. 입력 및 출력 플리넘과 전체 중공 직사각형 챔버(3070)의 조합 체적은 진공 가스 증착 챔버를 포함한다. 따라서, 외부 챔버 벽의 임의의 조인트 또는 결합선이 용접되고, 임의의 플랜지, 포트 또는 외부 챔버 벽을 통과하는 다른 개구는 고진공 동작을 위해 적합한 밀봉부 및 볼트 패턴을 갖도록 구성된다. 특히, 외부 벽, 입력 및 출력 플리넘, 가동성 접근 도어(3080), 후방 패널(3050) 및 이들 요소 중 임의의 요소를 통과하는 임의의 포트가 고도의 진공에서 실질적으로 누설이 방지되게 동작하도록 구성되며, 바람직하게는, 진공 챔버는 약 10 microtorr 미만의 진공 압력까지 펌핑 다운될 수 있다. 또한, 가스 공급 모듈(3240)은 입력 포트(3230)를 폐쇄하기 위한 제어가능한 정지 밸브를 포함하고, 출구 포트 정지 밸브(3330)는 다양한 가스 증착 사이클에 의해 요구되는 바에 따라 출구 포트(3310)를 폐쇄하도록 제어될 수 있다. 따라서, 진공 챔버는 필요할 수 있는 바에 따라 연장된 기간 동안 진공 압력에서 격리 및 유지될 수 있다. 또한, 가스 공급 모듈 및 진공 펌프는 질소 같은 불활성 퍼지 가스로 챔버를 퍼지하는 것 같이, 진공 챔버를 통해 일정한 가스 유동을 통과시키도록 연속적으로 작동될 수 있다. 다르게는, 가스 공급 모듈은 전구체 가스 같은 원하는 가스의 정확한 체적을 챔버 내로 전달하기 위해 비연속식으로 동작할 수 있다.
동작시, 입력 및 출력 플리넘과 전체 중공 직사각형 챔버(3070)의 조합 체적은 예를 들어, 10 microtorr의 진공 압력으로 펌핑된다. 그후, 불활성 퍼지 가스의 작은 질량 유량이 반응 챔버 내로 전달되고, 그 동안 진공 펌프는 반응 챔버의 정상 상태(steady state) 동작 압력이 가스 증착 사이클 동안 1.0 torr 미만 그리고, 일반적으로 0.3과 0.6 torr 사이가 되도록 지속적으로 동작한다. 또한, 전자 제어기는 접근 도어 또는 다른 포트가 대기로 개방될 때 또는 반응 챔버가 원하는 동작 압력까지 펌핑 다운되기 이전에, 가스 공급물이 반응 챔버 내로 전달되는 것을 방지하도록 반응 챔버 압력이 1.0 torr를 초과할 때 질량 제어 밸브(10045)가 동작하는 것을 방지하도록 설정된다.
제거가능한 라이너, 도 4 내지 도 6
이제, 도 4 및 도 6을 참조하면, 제거가능한 세정가능한 라이너 조립체(6000)가 등각도로 도시되어 있다. 라이너 조립체(6000)는 후방 패널(3050)이 제거될 때 후방 외부 벽을 통해 챔버 조립체(3000) 내로 설치된다. 후방 패널(3050) 및 라이너 조립체(6000)는 체결구(3380)를 사용하여 함께 조립되고 유닛으로서 챔버 조립체 내에 설치될 수 있다. 라이너 조립체(6000)는 코팅되는 기판을 지지하도록 기판 지지 표면을 포함한다. 라이너 조립체(6000)는 ALD 코팅 층이 세정불가한 알루미늄 표면 상에 형성되는 것을 방지하도록 전구체 가스가 챔버 외부 벽의 내부 표면을 오염시키는 것을 실질적으로 방지하는 내부 챔버의 부분을 추가로 형성한다.
라이너 조립체는 라이너 베이스 벽(6010) 및 대향 라이너 상단 벽(6020)을 포함한다. 라이너 베이스 벽(6010)의 상단 표면은 도 5에 도시된 기판 지지 표면(3350)으로서 기능한다. 라이너 전방 벽은 챔버 조립체의 전방면에 기판 탑재 개구로서 기능하는 전방 직사각형 개구(6030)를 형성한다. 라이너 후방 벽(6040)은 체결구(3380)로 후방 패널(3050)에 부착되고, 직사각형 후방 개구(6090)를 포함한다. 직사각형 후방 개구(6090)에 대향한 후방 패널(3050)의 내부 표면은 세정가능하게 되도록 스테인레스 강을 포함할 수 있거나, 라이너 후방 벽(6040)은 전구체 오염으로부터 후방 패널(3050)을 보호하도록 고체 벽을 포함할 수 있다. 후방 패널(3050)은 후방 주연 플랜지(3060)에 의해 챔버 외부 후방 벽에 부착된다. 라이너 조립체(6000)는 각각 측부 직사각형 관통 개구(6050, 6060)를 포함하는 대향 측벽을 포함하고, 이들 측부 직사각형 관통 개구는 라이너 조립체(6000)가 챔버 조립체(3000) 내부에 설치될 때 좌측 및 챔버 우측 직사각형 개구(3130, 3140)와 정렬된다. 라이너 조립체 벽 모두는 라이너 벽으로부터 누적된 ALD 층을 제거하도록 산 에칭 등에 의해 세정가능한 스테인레스 강을 포함한다. 라이너 조립체(6000)는 오염된 라이너가 세정되는 동안 제조가 지속될 수 있도록 오염되었을 때 보조 라이너 조립체로 교체될 수 있다.
라이너 조립체가 약 120 파운드 무게이기 때문에, 리프팅 핸들(6070)이 스트랩 또는 후크에 의해 오버 헤드 크레인 또는 리프팅 툴로부터 라이너 조립체가 지지될 수 있게 하도록 라이너 상단 벽(6020) 상에 제공된다. 유사하게, 후방 패널 아이 볼트(3060)는 라이너 조립체가 챔버 조립체 내로 안내되는 동안 리프팅 장치에 의해 지지될 수 있다. 네 개의 툴링 볼(6080) 등은 라이너 베이스 벽(6010) 상에 장착된다. 툴링 볼(6080)은 라이너 조립체가 후방 외부 벽을 통해 챔버 조립체(3000) 내로 안내될 때 저부 외부 벽(3020)과 접촉하여 그를 따라 구를 수 있다. 툴링 볼(6080)의 높이 또는 Z-축 치수는 챔버 내의 가스 유동에 관하여 원하는 Z-축 높이로 코팅되는 기판의 상단 표면을 위치시키도록, 그리고, 좌측 및 우측 직사각형 개구(3130, 3140)와 기판 지지 표면을 정렬시키도록 기판 지지 표면(3350)의 Z-축 위치를 형성한다.
플리넘 라이너 기판 위치, 퍼지 가스, 리프트 핀, 도 7
이제, 도 7을 참조하면, 챔버 조립체(3000)의 우측 측부의 분해 단면도는 상단 및 저부 입력 플리넘 벽(3170, 3180) 및 입력 플리넘 플랜지(3160), 상단 및 저부 챔버 외부 벽(3010, 3020) 및 내부에 배치된 전기 가열기(3110), 그리고, 그 위에 배치된 단열 층(3120), 챔버 우측 외부 벽(3040) 및 그를 통한 우측 직사각형 개구(3130)를 도시한다. 저부 및 상단 플리넘 라이너 벽(6010, 6020)은 중공 직사각형 챔버(3070) 내부에 있으며, 저부 라이너 벽(6010)은 기판 지지 표면(7010) 상에 기판(7000)을 지지하도록 위치된 상태로 도시되어 있다.
도 5 및 도 7에 또한 도시된 바와 같이, 입력 플리넘 라이너(7015)는 대향하는 상단 및 저부 플리넘 라이너 벽(7020, 7030)과, 후방 플리넘 라이너 벽(7040) 및 도시되지 않은 대향하는 전방 플리넘 라이너 벽에 의해 형성된 직사각형 튜브형 요소를 포함한다. 입력 플리넘 라이너는 중공 직사각형 챔버(3070) 내부로부터 우측 직사각형 개구(3130)를 통해 설치되고, 챔버 우측 외부 개구(3040)의 내부 표면에 대해 접촉하도록 형성된 플랜지(7050)를 포함한다. 플랜지(7050)는 전체 우측 직사각형 개구(3130)를 둘러싸기 위해 입력 플리넘 라이너의 네 개의 측부 상에 형성된다. 플랜지(7050)는 입력 플리넘 라이너를 위치설정하고, 전구체 가스가 챔버 우측 외부 벽(3040)을 오염시키는 것을 방지한다. 또한, 플랜지(7050)는 제거가능한 라이너 조립체(6000)의 우측 측벽에 대해 밀접하게 접촉된다. 저부 플리넘 라이너 벽(7030)의 상단 표면(7060)은 기판(7000)의 상단 표면과 실질적으로 동일 평면에 배치된다. 입력 플리넘으로부터 배출되는 가스는 입력 플리넘 라이너를 통해 기판(7000) 위로 유동한다. 기판(7000)의 정지 표면과 동일 평면으로 입력 플리넘 라이너 상단 표면(7060)을 배치함으로써, 기판(7000)의 선단 에지에서의 와류 형성이 회피된다. 도 5에 도시된 출력 플리넘 라이너(7080)는 상술한 바와 같이 입력 플리넘 라이너와 실질적으로 동일하고, 좌측 직사각형 개구(3140)를 통해 설치된다.
도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 중공 직사각형 챔버(3070)는 라이너 조립체(6000)에 의해 완전히 충전되지 않으며, 상부 체적(7090) 및 하부 체적(7100)은 라이너 상단 및 저부 벽(6020, 6010) 사이로 연장한다. 또한, 체적들(7090, 7100)은 중공 직사각형 챔버(3070)의 전방 및 후방에서 서로 유체 연결될 수 있다. 또한, 하부 체적(7100)은 후술된 가동성 핀 조립체를 수납하기 위해 사용되며, 하부 체적(7100)은 저부 라이너 벽(6010)을 통과하는 핀 구멍(7110)을 통해 라이너 조립체(6000)의 내부와 유체 연통한다. 전구체 가스가 다른 벽의 내부 표면을 오염시키는 것을 추가로 방지하기 위해, 상부 및 하부 체적(7090, 7100) 중 하나 또는 양자 모두는 질소 또는 불활성 가스로 실질적으로 지속적으로 퍼지된다. 퍼지 가스는 낮은 양(positive)의 압력(예를 들어, 약 5 pound/in2 미만)으로 상부 및 저부 체적(7090, 7100) 내로 펌핑되고, 그래서, 퍼지 가스의 압력이 더 낮은 압력의 전구체 가스가 상부 및 하부 체적(7090, 7100)에 진입하는 것을 방지한다.
가동성 핀 조립체, 도 5, 도 7 및 도 8
이제, 도 5 및 도 7을 참조하면, 복수의 리프트 핀(7120)은 저부 외부 벽(3020)과 저부 라이너 벽(6010) 사이에서 하부 체적(7100) 내에 배치된 가동성 핀 판(7130)에 의해 가동적으로 지지된다. 핀 판(7130)은 직사각형 판이고, 복수의 리프트 핀(7120)이 로우 및 컬럼으로 배열되고, 각 리프트 핀은 핀 판(7130)에 고정 부착되고, 각 리프트 핀의 상단부는 각 리프트 핀(7120)의 상단부가 기판 지지 표면의 일 지점을 형성하도록 가동성 핀 판 위로 동일 높이로 연장한다. 저부 라이너 벽(6010)은 관통하는 복수의 관통 구멍(7110)을 포함하고, 하나의 관통 구멍(7110)은 복수의 리프트 핀(7120) 각각과 대응한다. 가동성 핀 판(7130)이 상승 위치로 상승될 때, 복수의 리프트 핀(7120)은 기판 지지 표면(7110)으로부터 멀어지는 방향으로 기판(7000)을 들어올리거나 핀 상단부 상에 기판(7100)을 수용하기 위해 기판 지지 표면(7010) 위의 높이(D)에 핀을 위치시키도록 복수의 대응 관통 구멍(7110)을 통해 연장한다. 특히, 높이(D)는 핀 상단부 상에 기판(7000)을 탑재하거나 핀 상단부로부터 기판을 하역하도록 도 2에 도시된 로봇식 기판 취급기 리프팅 아암(2050)이 핀 상단부와 기판 지지 표면(7010) 사이에서 챔버 조립체 내에 삽입될 수 있게 하는 높이에 대응한다. 가동성 핀 판(7130)이 하강될 때, 핀 상단부는 핀 상단부 상에 지지된 기판이 기판 지지 표면(7010)과 접촉하는 상태로 배치되도록 기판 지지 표면(7010) 아래로 하강된다. 바람직하게는, 구멍(7110)을 통해 퍼지 가스의 유동을 제한하도록 핀이 하강될 때 리프트 핀(7120)은 관통 구멍(7110)과 결합된 상태로 남아 있지만, 핀은 도 7에 도시된 바와 같이 저부 라이너 벽(6010) 아래의 위치로 하강될 수 있다.
이제, 도 8을 참조하면, 리프트 핀(8000)의 예시적 실시예가 파단 측면도로 도시되어 있다. 예시적 리프트 핀(8000)은 원통형 금속 샤프트(8010) 및 팁 부착부(8020)를 포함한다. 팁 부착부는 DuPont에 의해 제조된 폴리머인 VESPEL® 또는 다른 적절한 폴리머를 포함하며, 결합 또는 다른 적절한 체결 수단에 의해 금속 샤프트(8010)에 부착된다. 이상적으로, 팁 부착부(8020) 재료는 또한 낮은 탈기 및 높은 열 및 전기 절연성을 제공하면서 손상 없이 가스 증착 챔버의 온도 범위 및 유해한 화학적 환경을 견딜 수 있다. 팁 부착부(8020)의 상단 단부는 구형 단부(8030)가 형성된다.
이제, 도 5를 참조하면, 핀 작동기 조립체(3390)는 저부 외부 벽(3020)의 외부 표면에 부착된 챔버 조립체 외부에 배치된다. 리프트 포스트(3400)는 챔버 저부 외부 벽(3020)을 통한 원형 구멍(3430)을 통해 진공 벨로우즈(3420)를 통과시킴으로써 공압 실린더 및 피스톤 조립체(3410)와, 가동성 핀 판(7130) 사이에서 연장한다. 진공 벨로우즈(3420)는 공압 실린더 및 피스톤 조립체(3410)로부터 챔버 저부 외부 벽으로 연장하며, 원형 관통 구멍(3430)을 진공 밀봉한다. 핀 작동기 조립체(3390)는 공압 실린더 및 피스톤 조립체(3410)와 리프트 포스트(3400)의 이동을 안내하기 위해 한 쌍의 가이드 로드(3440)를 더 포함한다. 시스템 제어기는 접근 도어가 기판의 탑재 및 하역을 위해 개방될 때 가동 핀 판을 상승 및 하강시키도록 핀 작동기 조립체의 작동을 조화시킨다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따라서, 코팅되는 기판은 가동성 접근 도어(3080)를 하강시키고 가동성 핀 판(7130)을 상승시킴으로써 중공 직사각형 챔버(3070) 내로 설치된다. 기판(7000)은 그후 로봇식 기판 취급기(2010) 또는 다른 삽입 장치에 의해 챔버 내로 삽입되며, 복수의 리프트 핀(7120)의 상단부 상에 배치되도록 설치된다. 기판(7000)의 하나의 치수는 입력 및 출력 플리넘(3150, 3250) 사이에 실질적으로 중심설정되고, 기판의 다른 치수는 좌측 및 우측 직사각형 개구(3130, 3140)에 관하여 중심설정된다. 그후, 가동성 핀 판(7130)은 기판 지지 표면(7110) 상으로 기판(7000)을 설치하도록 하강되고, 접근 도어(3080)는 폐쇄되고 진공 밀봉된다. 그후, 챔버는 가스 증착 온도 및 진공 펌프로 기판을 상승시키기 위해 가열되며, 진공 펌프는 챔버를 진공 압력으로 펌핑 다운하기 시작한다. 또한, 챔버는 수증기 같은 오염물을 제거하기 위해 최초 펌핑 다운 동안 불활성 가스로 퍼징될 수도 있다. 챔버가 원하는 진공 압력으로 있고, 기판이 원하는 온도로 있을 대, 가스 증착 레시피가 시작될 수 있다. 일반적으로, 레시피는 정지 밸브(3330)를 폐쇄하고 전구체 가스를 입력 포트(3230)를 통해 챔버 내로 도입함으로써 시작된다. 대안적으로, 전구체는 정지 밸브(3330)가 개방되고 진공 펌프가 작동하는 상태에서 도입될 수 있다. 제1 전구체 사이클 이후, 챔버는 진공 펌프를 구동하고 챔버를 퍼지 가스로 소거함으로써 퍼징된다. 그후, 사이클은 제2 전구체 가스를 위해 반복되고, 두 개의 전구체 가스 사이클은 수천번 반복될 수 있다. 기판 코팅이 완료될 때, 정지 밸브(3330)가 폐쇄되고, 챔버는 입력 포트 또는 다른 포트를 통해 대기로 퍼징된다. 가동성 접근 도어(3080)가 개방되고, 가동성 핀 판(7130)은 기판 지지 표면으로부터 코팅된 기판을 들어올리도록 상승된다. 그후, 로봇식 기판 취급기(2010)는 챔버로부터 코팅된 기판을 제거하고, 비코팅 기판을 다음 코팅 사이클을 위해 챔버 내에 설치한다.
이제, 도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 추가적 실시예는 도 9에 도시된 바와 같이 단일 챔버 조립체 내에서 둘 이상의 기판을 코팅하기 위한, 또는, 단일 가스 공급 모듈 및 진공 펌프로 둘 이상의 코팅 챔버 조립체를 구동하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 도 9는 두 개의 직사각형 유리 기판(9010, 9020)을 삽입하도록 챔버 조립체 전방면을 통한 접근로를 제공하도록 수직 이동을 위해 지지된 이중 폭 가동성 도어(9030)를 갖는, 수평 지지 기판 상에 나란히 배치된 두 개의 직사각형 유리 기판(9010, 9020)을 수용하도록 구성된 이중 광폭 챔버 조립체(9000)의 개략 상면도를 도시한다. 다르게는, 챔버 조립체(9000)는 상술한 챔버 조립체(3000)와 실질적으로 동일하다. 특히, 챔버 조립체(9000)는 가스 공급 모듈(3240)과 좌측 및 우측 플리넘 개구 중 하나 사이에 배치된 동일 입력 플리넘(3150)을 사용하여, 대응하는 좌측 또는 우측 플리넘 개구 공급 모듈(3240)과, 동일 출력 플리넘(3250) 및 상술한 출구 포트 모듈(3220)을 통해 외부 체적 내로 가스 및 증기 상 재료를 전달한다. 따라서, 입력 플리넘은 가스가 출구 포트 모듈(3220)을 통해 이중 광폭 챔버로부터 제거되기 이전에 직사각형 유리 기판(9010, 9020) 양자 모두의 수평 상단 표면을 가로질러 실질적 층상 가스 유동을 전달한다. 추가로, 챔버 조립체(9000) 내의 코팅 시퀀스를 제어하기 위해 사용되는 시스템 제어기는 양 기판이 균일하게 코팅되는 것을 보증하기 위해 필요한 바에 따라 이중 광폭 챔버 내로 추가적 전구체 가스 체적을 전달하도록 조절되는 코팅 레시피를 포함할 수 있다.
이제, 도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 두 개의 추가적 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 도 10에서, 이중 챔버 시스템(10000)은 두 개의 챔버 조립체(10010, 10020)가 공통 가스 공급 모듈(10030) 및 도시되지 않은 공통 진공 펌프를 공유하는 것을 제외하면, 상술된 챔버 조립체(3000)와 각각 실질적으로 동일한 두 개의 챔버 조립체(10010, 10020)를 포함한다. 또한, 두 개의 챔버 조립체(10010, 10020)는 도 1에 도시되고 상술된 프레임(1140)에 장착될 수 있으며, 그래서, 시스템(10000)은 도 2에 도시되고 상술된 자동 제조 설비(2000)의 이중 타워 시스템(1000)을 대체할 수 있다.
챔버 조립체(10010, 10020) 각각은 상단 입력 플리넘(10050) 및 저부 입력 플리넘(10060)에 입력 가스를 전달하는 공유된 입력 도관(10040)을 포함한다. 입력 도관 내에 배치된 제1 정지 밸브(10070)는 양 입력 플리넘(10050, 10060)으로의 입력 도관(10040)을 폐쇄하거나, 입력 가스가 양 입력 플리넘으로 동시에 전달되도록 양 입력 플리넘(10050, 10060)으로의 입력 도관(10040)을 개방하도록 또는 입력 가스가 단 하나의 입력 플리넘으로 전달되도록 두 개의 입력 플리넘(10050, 10060) 중 하나에 입력 도관(10040)을 개방하도록 작동될 수 있다.
추가로, 챔버 조립체(10010, 10020) 각각은 상단 출구 포트 모듈(10110) 및 저부 출구 포트 모듈(10120)을 통해 상단 출력 플리넘(10090) 및 저부 출력 플리넘(10100)으로부터 가스를 제거하도록 진공 펌프와 유체 연통하는 공유된 출력 도관(10080)을 포함한다. 추가로, 각 출구 포트 모듈(10110, 10120)은 챔버 유출유동으로부터 전구체 가스를 제공하도록 내부에 배치된 전구체 포획부(10140)를 포함한다.
출력 도관(10080) 내에 배치된 제2 정지 밸브(10130)는 양 출력 플리넘(10090, 10100)으로의 출력 도관(10080)을 폐쇄하도록, 가스가 양 출력 플리넘으로부터 동시에 제거되도록 양 출력 플리넘(10090, 10100)으로의 출력 도관(10080)을 개방하도록, 또는, 가스가 단 하나의 출력 플리넘으로부터 제거되도록 두 개의 출력 플리넘(10090, 10100) 중 하나로 출력 도관(10080)을 개방하도록 동작될 수 있다. 따라서, 제1 동작 모드에서, 이중 챔버 시스템(10000)은 양 챔버들에 동시에 입력 가스를 전달하도록 제1 정지 밸브(10070)를 개방시키고, 양 챔버들로부터 동시에 가스를 제거하도록 제2 상단 밸브(10110)를 개방시킴으로써 두 개의 챔버(10010, 10020) 각각에서 동시에 동일 코팅 사이클을 수행하도록 제어될 수 있다. 입력 가스의 체적이 두 개의 챔버를 공급하도록 증가되고 양 챔버의 센서가 챔버 상태가 코팅에 적합해지는 것을 보증하도록 감시된다는 것을 제외하면, 이중 챔버 시스템(10000)은 두 개의 기판을 실제로 코팅하면서 단일 코팅 사이클을 수행하는 것처럼 동작될 수 있다.
제2 동작 모드에서, 이중 챔버 시스템(10000)은 선택된 챔버 내에서 하나의 기판을 완전하게 코팅하도록 동작될 수 있다(예를 들어, 선택되지 않은 챔버는 하역되고, 그후, 재탑재된다). 제2 동작 모드에서, 제1 및 제2 정지 밸브(10070, 10130) 양자는 선택된 챔버로, 그리고, 챔버로부터 가스 유동을 안내하도록 설정되며, 시스템(10000)은 선택된 챔버 내로 탑재된 기판을 완전히 코팅하기 위해 필요한 코팅 사이클 모두를 수행한다.
제3 동작 모드에서, 이중 챔버 시스템(10000)은 멀티플렉스 모드에서 동작될 수 있으며, 이 멀티플렉스 모드에서, 코팅될 기판은 양 챔버(10010, 100020) 내로 탑재되고, 원하는 코팅 온도로 가열된다. 이 동작 모드에서, 제1 및 제2 정지 밸브(10070, 10130)는 저부 챔버(10020)로, 그리고, 저부 챔버로부터 가스 유동을 방지하도록 정지 밸브가 위치된 상태로 상단 챔버(10010) 내에서 제1 코팅 사이클(예를 들어, 하나의 단층을 코팅하기 위한)을 수행하도록 설정된다. 그후, 양 정지 밸브가 저부 챔버(10020) 내에서 기판 상에 동일한 제1 코팅 사이클을 수행하도록 설정되고, 양 기판이 필요에 따라 완전히 코팅될 때까지의 프로세스가 완료된다.
이제, 도 11을 참조하면, 이중 챔버 시스템(11000)은 두 챔버가 직렬로 함께 연결되어 있다는 것을 제외하면 각각이 상술한 챔버 조립체(3000)와 실질적으로 유사한 두 개의 챔버 조립체들(11010, 11020)을 포함한다. 두 개의 챔버 조립체들(11010, 11020)은 도 1에 도시되고 상술된 프레임(1140)에 의해 지지될 수 있다. 특히, 상부 챔버(11010)는 상술된 입력 플리넘(3150) 및 가스 공급 모듈(3240)과 유사한 입력 플리넘(11030) 및 가스 공급 모듈(11040)을 포함한다. 가스 공급 모듈(11040) 및 입력 플리넘(11030)은 도 5에 도시된, 그 우측 직사각형 개구(3130)를 통해 상부 챔버(11010) 내로 입력 가스를 전달하도록 동작한다. 하부 챔버(11020)는 출력 플리넘(11050) 및 입력 플리넘(11030) 및 출력 플리넘에 수직방향으로 대향한 그 우측 측부에 배치된 출구 포트 모듈(11060)을 포함하고, 출력 출구 포트 모듈(11040)은 도시되지 않은 진공 펌프와 유체 연통한다.
이중 챔버 시스템(11000)은 도 12의 등각도에 도시된 직사각형 도관(12000)을 포함한다. 직사각형 도관(12000)은 상부 플랜지 및 연계된 직사각형 입력 포트(12010)와, 하부 플랜지 및 연계된 직사각형 출력 포트(12020)와, 직사각형 입력 포트와 직사각형 출력 포트를 유체 연결하는 직사각형 유체 도관(12030)을 포함한다. 상부 및 하부 플랜지는 도 4에 도시되고 상술된, 출력 플리넘 플랜지(3260)와 유사하게 구성된다. 직사각형 도관(12000)은 그 상부 플랜지가 상부 챔버(11010)의 좌측 측부에 부착되고, 그 하부 플랜지가 하부 챔버(11020)의 좌측 측부에 부착된 상태로 배치되며, 양 플랜지가 대응 챔버와 진공 밀봉부를 형성한다.
직사각형 도관 입력 포트 및 출력 포트(12010, 12020)의 폭 및 직사각형 유체 도관(12030)의 폭은 실질적으로 일정하고, 도 5에 도시된 챔버 좌측 직사각형 개구(3140)의 폭과 실질적으로 일치한다. 따라서, 좌측 직사각형 개구(3140)를 통해 상부 챔버(11010)의 외부로 유동하는 가스는 그 속도 또는 압력을 실질적으로 변화시키지 않고 직사각형 도관(12000)을 통해 지속됨으로써, 가스 유동 역학 내로의 난류 또는 와류의 도입을 제한한다. 유사하게, 직사각형 도관(12000)으로부터 외부로, 그리고, 하부 챔버(11020) 내로 유동하는 가스는 실질적으로 그 속도 또는 압력을 변화시키지 않고 하부 챔버를 통해 지속되어 실질적 층상 가스 유동이 하부 챔버(11020) 내에 설치된 제2 기판 위로 통과하도록 가스 유동 역학 내에 난류 또는 와류의 도입을 제한한다. 동작시, 이중 챔버 시스템(11000)는 두 개의 기판들이 단일 ALD 코팅 사이클에 의해 코팅되도록 입력 가스를 두 개의 챔버로 전달하기 위한 단일 가스 공급 모듈과 두 개의 챔버들을 배기시키기 위한 단일 진공 포트를 사용한다.
이제, 도 13 내지 도 15를 참조하면, 챔버 조립체(3000, 9000, 10000, 11000) 중 임의의 하나는 챔버 조립체 출구 모듈과 시스템 진공 펌프 사이에 직렬 또는 병렬로 배치된 하나 이상의 포획부를 갖도록 구성될 수 있다. 도 13 내지 도 15 각각에서, 그로부터 외부로 연장하는 출구 모듈(13020)을 갖는 출력 플리넘(13010)이 도시되어 있으며, 출력 플리넘(13010)의 저부 벽의 출구 포트를 통해 출력 플리넘(13010)으로부터 출구 모듈(13020)로 챔버 조립체로부터의 가스 유출유동이 통과한다. 각 예에서, 제1 전구체 포획부(13030)는 가스 유출유동이 전구체 포획부(13030)를 통과하도록 출구 모듈(13020) 내부에 배치된다. 일반적으로, 제1 전구체 포획부(13030)는 가스 유출유동 내의 비반응 전구체 가스의 전체 체적이 표면적 매트릭스의 반응에 의해 흡수 및 분해될 때까지 전구체 가스와 반응하기에 적합한 표면 영역을 갖는 고 표면적 매트릭스를 포함한다. 바람직하게는, 제1 포획부는 기판 코팅을 위해 사용되는 전구체 가스를 위해 적합한 반응 온도로 가열된다. 따라서, 제1 전구체 포획부(13030)를 벗어나는 가스 유출유동은 시스템 외부로 전달되고 통기될 때 접촉 표면을 오염시키지 않는다.
이제, 도 13을 참조하면, 제2 포획부(13040)는 제1 전구체 포획부(13030)와 직렬로 배치되고, 정지 밸브(13050)는 제2 포획부(13040)와 진공 펌프 사이에 배치된다. 본 예에서, 제2 포획부는 역시 가열되는 보조 전구체 포획부(13040)를 포함할 수 있다. 보조 전구체 포획부(13040)는 제1 전구체 포획부(13030)와 실질적으로 동일하고, 제1 전구체 포획부의 표면 영역이 전구체를 포획하기에 비효율적이거나 덜 효율적인 경우, 제1 전구체 포획부(13030)에 대한 보완부(back up)로서 기능한다. 본 예에서, 보조 전구체 포획부(13040)는 제1 전구체 포획부(13030)가 비효율적인 경우에도 정지 밸브(13050) 및 진공 펌프가 전구체 오염으로부터 보호되는 것을 보증하도록 제1 전구체 포획부(13030)와 정지 밸브(13050) 사이에 배치된다. 또한, 보조 전구체 포획부(13040)는 시스템이 전구체 포획부의 교체가 필요해지기 이전에 완료되는 코팅 사이클의 수를 실질적으로 두배가 되게 할 수 있다.
이제, 도 14를 참조하면, 제2 포획부(13060)는 제1 전구체 포획부(13030)와 직렬로 배치되고, 정지 밸브(13050)는 제1 전구체 포획부(13030)과 제2 포획부(13060) 사이에 배치된다. 본 실시예에서, 제2 포획부(13060)는 탄화수소 포획부를 포함하고, 탄화수소 포획부는 (예를 들어, 탄화수소를 이산화탄소로 산화시키기 위해) 가스 유출유동 내의 바람직하지 못한 탄화수소 가스와 반응하기에 적합한 촉매 활성 탄화수소(HC) 산화 매트릭스를 포함할 수 있다. 일 예에서, 제2 포획부(13060)는 (예를 들어, 전구체는 수증기, 산소, 오존 또는 다른 산소 함유 성분을 포함할때) 하나의 ALD 코팅 단계로부터 산소를 흡수하는 세리아 도핑 지르코니아(Ce-ZrO2)로 코팅된 표면 영역을 갖는 고 표면적 매트릭스를 포함하며, 그 후, 탄화수소 성분을 생성하는 제2 ALD 코팅 단계의 탄화수소 성분을 위한 적절한 흡수 부위로서 기능한다. 더 일반적으로, 제2 포획부(13060)는 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 은 또는 금 같은 귀금속 코팅들에 의해 제공될 수 있는 바와 같은 촉매 활성 부위를 포함한다. 유사하게, 촉매 활성 부위는 마그네슘, 철, 코발트, 니켈 등 같은 주 그룹 금속 또는 산성 부위 또는 탄화수소를 이산화탄소로 산화시키도록 가스 상 또는 물리적으로 흡수된 탄화수소와 조합할 수 있는 임의의 다른 부위를 포함할 수 있다. 역시, 도 13을 참조하면, 또한, 제2 포획부(13060)는 탄화수소 포획부를 포함할 수 있다.
이제, 도 15를 참조하면, 복수의 포획부가 제1 전구체 포획부(13030)와 진공 펌프 사이에 병렬로 배치된다. 본 실시예에서, 출구 모듈(13020)은 유동 경로를 양자 모두가 진공 펌프와 유체 연통하는 좌측 도관(13120) 및 우측 도관(13130)으로 분할하는 T-피팅(13070)에 연결된다. 정지 밸브(13080)는 좌측 도관(13120) 내에 배치되고, 정지 밸브(13090)는 우측 도관(13120) 내에 배치되며, 정지 밸브는 좌측 도관(13120), 우측 도관(13130) 또는 양자 모두로 가스 유동을 안내하기 위한 필요에 따라 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 보조 전구체 포획부(13140, 13150)는 추가적 전구체 포획 용량을 제공하도록 제1 전구체 포획부(13030)와 대응 정지 밸브(13080 또는 13090) 사이의 좌측 및 우측 도관 내에 배치된다. 한 쌍의 제3 포획부(13160)가 대응 정지 밸브(13080 또는 13090)와 진공 펌프 사이에서 좌측 및 우측 도관 내에 배치된다. 제3 포획부(13160)는 상술한 바와 같이 탄화수소 포획부를 포함할 수 있다. 도 15에 도시된 포획부 모두는 가열될 수 있다. 포획부 모두는 포획부가 더 이상 유효하지 않을 때 포획부 교체를 가능하게 하는 챔버 내에 설치된다. 또한, 각 포획부는 더 효과적인 포획부 세트를 이용하도록 가스 유동이 다른 병렬 경로로 재안내되도록 포획부의 유효성을 결정하기 위해 센서 등과 연계될 수도 있다. 따라서, 도 15의 포획부 구성은 포획부 교체가 필요해지기 이전에 가스 증착 코팅 시스템이 완료할 수 있는 코팅 사이클의 수를 현저히 연장시키도록 사용될 수 있다.
이제, 도 16a 및 도 16b를 참조하면, 본 발명에 따른 반응 챔버 조립체(8100)의 다른 실시예는 그 내부에 수평으로 배치된 여섯 개의 기판 지지 선반(8130)을 지지하도록 크기설정된 중공 직사각형 챔버(8120)를 둘러싸는 외부 벽 조립체(8110)를 포함한다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 좌측 지지 영역(8140)은 하나가 나머지 위에 적층된 세 개의 수평 지지된 기판 선반을 포함하고, 우측 지지 영역(8150)은 하나가 나머지 위에 적층된 추가적 세 개의 수평 지지된 기판 선반을 포함한다. 반응 챔버 조립체(8100)는 입력 플리넘(8160)과 출력 플리넘(8170)과 출구 포트 모듈(8180)을 더 포함하고, 이들 모두는 동일한 명칭의 상술한 모듈과 디자인 및 기능이 유사하다. 도시되지 않은 반응 챔버 조립체(8100)의 전방면은 6개 기판 지지 선반(8130) 각각 상으로 하나 이상의 기판을 탑재 및 하역하도록 중공 직사각형 챔버(8120)에 대한 접근로를 제공하도록 동일한 명칭의 상술한 모듈들과 디자인 및 기능이 유사한, 전방 직사각형 개구 및 연계된 가동성 접근 도어를 포함한다.
바람직하게는, 6개 기판 지지 선반(8130) 각각은 직사각형이며, 실질적으로 동일하고, 그 위에 GEN 1.0(300x400 mm) 내지 GEN 7(1260x2460 mm)의 크기 범위의 단일 직사각형 기판을 수용하도록 크기설정되며, 선반은 y-축을 따라 지지된 기판 긴 치수 또는 종방향 길이가 지지되고, x-축을 따라 기판 짧은 치수 또는 횡방향 폭을 지지하도록 구성된다.
상술된 반응 챔버 조립체에서와 같이, 우측 직사각형 개구(8190)는 각 기판 지지 선반(8130)의 전체 종방향 길이 또는 y-축 치수를 따라 연장하며, 전체 기판 종방향 길이를 따라 입력 플리넘(8160)으로부터 입력 가스 또는 증기를 수용한다. 입력 가스 또는 증기는 6개 기판 지지 선반(8130) 각각의 상단부 위로, 그리고, 그에 의해 지지된 기판 각각의 상단 표면 위로 수평으로 유동한다. 우측 직사각형 개구(8210)는 각 기판 지지 선반(8130)의 전체 종방향 길이 또는 y-축 치수를 따라 연장하고, 가스 또는 증기는 전체 기판 종방향 길이를 따라 출력 플리넘(8160) 내로 중공 직사각형 챔버(8120)의 외부로 인출되며, 배출 가스 또는 증기는 출구 포트 모듈(8180) 내로 견인된다. 따라서, 반응 챔버 조립체(8100)는 한번에 6개 기판 상으로 고체 재료 층을 증착하기 위해 코팅 사이클을 수행하도록 사용될 수 있다.
기판 지지 선반(8130)은 세 개의 트레이의 두 개의 스택으로 지지되며, 각각은 실질적으로 동일 평면에 있는 측방향으로 나란한 기판 트레이를 구비한다. 기판 지지 선반은 세 개의 선반 지지 브래킷(8220A, 8220B, 8220C)에 의해 각 단부에서 지지된다. 챔버의 확대도인 도 16b를 참조하면, 입력 측부는 선반 지지 브래킷(8220C)과, 선반 지지 브래킷(8220C)에 의해 지지된 세 개의 기판 지지 선반(8130) 및 기판 지지 선반 각각 상에 하나가 지지되는 상태로 지지된 세 개의 기판(8230)을 도시한다. 각 기판 지지 선반은 선반의 각 단부(단지 하나만 도시됨)에 형성된 견부(8240)를 포함하고, 기판은 각 단부에서 견부(8240) 위로 미소하게 돌출하도록 지지된다. 견부 및 관련 돌출부(overhang)는 선반 상에 기판을 탑재하거나, 선반으로부터 기판을 하역하도록 리프팅 또는 조작 툴을 삽입하기 위해 사용된다.
각 기판 지지 선반은 기판 지지 선반과 연계된, 그리고, 바람직하게는 그에 부착된 가열 요소(미도시)에 의해 개별적으로 가열될 수 있다. 추가로, 챔버 조립체(8100)는 또한 가열 요소에 전력을 공급하기 위해 기판 지지 선반 각각과 연계된 전기 커넥터(8250)를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 각 기판 지지 선반(8130)은 ALPASE K100-S를 포함하며, 이는 진공 용례를 위해 특정하게 설계된 알루미늄 판 재료이며, 선반 상에 지지된 기판과 가열 요소 사이에서 열 에너지를 신속하고 균일하게 전도하도록 비교적 높은 열 전도성(예를 들어, 812 BTU-in/hr-ft2-℉)을 제공한다. 대안적으로, 기판 트레이(8130)는 기판 지지 선반이 기계적 마모 또는 화학적 에칭에 의해 세정될 수 있고 재사용될 수 있도록 스테인레스 강으로부터 제조될 수 있다.
또한, 반응 챔버 조립체(8100)는 기판 지지 영역(8140, 8150)을 둘러싸는 외부 벽 조립체 내부에 배치되면서 프로세스 가스가 외부 벽 조립체의 내부 벽을 오염시키는 것을 방지하도록 구성된 제거가능하고 세정가능한 라이너(8260)를 포함할 수 있다.

Claims (26)

  1. 하나 이상의 기판 상으로 얇은 필름 층을 증착하기 위한 반응 챔버 조립체(3000, 8100)로서,
    대향하는 좌측 및 우측 외부 측벽(3030, 3040) 및 대향하는 전방 및 후방 외부 벽(3042, 3044)에 부착된 대향하는 상단 및 저부 외부 벽(3010, 3020)을 포함하는, 중공 챔버를 둘러싸기 위한 외부 벽 조립체와,
    하나 이상의 가스 및 증기 상 재료를 중공 챔버 내로 전달하기 위한 가스 공급 모듈과,
    중공 챔버로부터 가스 및 증기 상 재료를 제거하기 위한 진공 펌프를 포함하는 반응 챔버 조립체(3000, 8100)에 있어서,
    좌측 및 우측 외부 측벽(3030, 3040) 중 하나를 통해 연장하는 입력 직사각형 개구(3130)와,
    좌측 및 우측 외부 측벽(3040) 중 나머지를 통해 연장하는 출력 직사각형 개구(3140)로서, 입력 직사각형 개구와 출력 직사각형 개구는 동일한 개구 치수로 대향하는, 출력 직사각형 개구와,
    외부 벽 조립체 외부에 배치되고 하나 이상의 가스 및 증기 상 재료를 입력 직사각형 개구를 통해 중공 챔버 내로 전달하기 위해 가스 공급 모듈과 유체 연통하는 입력 플리넘(3150)과,
    외부 벽 조립체 외부에 배치되고, 중공 챔버로부터 출력 직사각형 개구를 통해 가스 및 증기 상 재료를 제거하기 위해 진공 펌프와 유체 연통하는 출력 플리넘(3250)과,
    입력 직사각형 개구와 출력 직사각형 개구 사이에서, 중공 챔버 내부에 수평으로 배치된 하나 이상의 기판 지지 표면(3350, 8130)을 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
    출력 플리넘(3250)은 출력 플리넘 챔버(3300)를 형성하고, 출력 플리넘 챔버(3300)는 출력 단부에 인접하게 배치된 출구 포트 모듈(3220)을 통해 출력 플리넘 챔버로부터 가스 및 증기 상 재료를 제거하기 위한 출력 단부와, 좌측 및 우측 직사각형 개구 중 대응하는 하나를 통해 중공 챔버의 외부로 하나 이상의 가스 및 증기 상 재료를 인출하기 위한 입력 단부를 가지며, 출력 플리넘 챔버는 입력 단부로부터 출력 단부로 체적이 연속적으로 감소하도록 성형되고,
    출력 플리넘 챔버(3300)는 수평 평면에서 제1 삼각형 단면을 가지고, 출력 단부는 제1 삼각형 단면의 정점을 형성하고, 입력 단부는 제1 삼각형 단면의 베이스를 형성하며, 또한, 입력 단부는 출력 직사각형 개구(3140)를 통해 중공 챔버와 유체 연통하고,
    출력 플리넘 챔버는 수직 평면에서 제2 사다리꼴 단면을 가지며, 출력 단부는 제2 사다리꼴 단면의 정점을 형성하고, 입력 단부는 제2 사다리꼴 단면의 베이스를 형성하고,
    출구 포트 모듈은
    상단 및 저부 출력 플리넘 벽 중 하나를 관통하는 원형 출구 포트(3310)와,
    출구 포트 모듈 내부의 가스 압력을 감지하기 위한 압력 게이지와,
    정지 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때, 진공 펌프로부터 출구 포트 모듈을 격리시키기 위한 정지 밸브를 포함하는
    반응 챔버 조립체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 기판을 탑재 및 하역하기 위해 중공 챔버(3070)에 대한 접근로를 제공하도록 전방 외부 벽(3042)을 관통하는 전방 개구(3035)와,
    접근 도어가 폐쇄될 때 증착 코팅 사이클 동안 전방 개구를 가스 밀봉하도록, 그리고, 접근 도어가 개방될 때 전방 개구를 통해 중공 체적에 대한 접근로를 제공하도록 전방 개구에 관하여 이동가능한 접근 도어(3080)를 더 포함하는
    반응 챔버 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    입력 플리넘은 입력 플리넘 챔버(3210)를 형성하고, 입력 플리넘 챔버는 입력 단부에 인접하게 배치된 입력 포트(3220)를 통해 가스 공급 모듈로부터 하나 이상의 가스 및 증기 상 재료를 수용하는 입력 단부와, 입력 직사각형 개구(3130)를 통해 중공 챔버 내로 하나 이상의 가스 및 증기 상 재료를 전달하는 출력 단부를 구비하며, 입력 플리넘 챔버는 입력 단부로부터 출력 단부로 체적이 연속적으로 팽창하도록 성형되는
    반응 챔버 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    입력 플리넘 챔버(3210)는 수평 평면에서 제1 삼각형 단면을 가지며, 입력 단부는 제1 삼각형 단면의 정점을 형성하고, 출력 단부는 제1 삼각형 단면의 베이스를 형성하며, 또한, 출력 단부는 입력 직사각형 개구(3130)를 통해 중공 챔버와 유체 연통하는
    반응 챔버 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    입력 플리넘 챔버는 수직 평면에서 제2 사다리꼴 단면을 가지며, 입력 단부는 제2 사다리꼴 단면의 정점을 형성하고, 출력 단부는 제2 사다리꼴 단면의 베이스를 형성하는
    반응 챔버 조립체.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    중공 체적은 수평 평면에서 중공 체적 종방향 길이 및 중공 체적 횡방향 폭을 갖는 제1 직사각형 단면을 가지고, 하나 이상의 기판 지지 표면(3350, 8130) 각각은 직사각형 치수를 가지고, 이 직사각형 치수는 지지 표면 종방향 길이 및 지지 표면 횡방향 폭을 가지고, 지지 표면 종방향 길이 및 지지 표면 횡방향 폭 각각은 중공 체적 제1 직사각형 단면 내부에 꼭맞도록, 그리고, 직사각형 기판을 지지하도록 크기설정되며, 직사각형 기판은 기판 크기 표준 GEN 1(300x400 mm) 내지 GEN 7(2160x2460 mm) 중 임의의 하나로 형성되는 직사각형 치수를 갖는
    반응 챔버 조립체.
  12. 삭제
  13. 하나 이상의 기판 상으로 얇은 필름 층을 증착하기 위한 반응 챔버 조립체(3000, 8100)로서,
    대향하는 좌측 및 우측 외부 측벽(3030, 3040) 및 대향하는 전방 및 후방 외부 벽(3042, 3044)에 부착된 대향하는 상단 및 저부 외부 벽(3010, 3020)을 포함하는, 중공 챔버를 둘러싸기 위한 외부 벽 조립체와,
    하나 이상의 가스 및 증기 상 재료를 중공 챔버 내로 전달하기 위한 가스 공급 모듈과,
    중공 챔버로부터 가스 및 증기 상 재료를 제거하기 위한 진공 펌프를 포함하는 반응 챔버 조립체(3000, 8100)에 있어서,
    좌측 및 우측 외부 측벽(3030, 3040) 중 하나를 통해 연장하는 입력 직사각형 개구(3130)와,
    좌측 및 우측 외부 측벽(3040) 중 나머지를 통해 연장하는 출력 직사각형 개구(3140)로서, 입력 직사각형 개구와 출력 직사각형 개구는 동일한 개구 치수로 대향하는, 출력 직사각형 개구와,
    외부 벽 조립체 외부에 배치되고 하나 이상의 가스 및 증기 상 재료를 입력 직사각형 개구를 통해 중공 챔버 내로 전달하기 위해 가스 공급 모듈과 유체 연통하는 입력 플리넘(3150)과,
    외부 벽 조립체 외부에 배치되고, 중공 챔버로부터 출력 직사각형 개구를 통해 가스 및 증기 상 재료를 제거하기 위해 진공 펌프와 유체 연통하는 출력 플리넘(3250)과,
    입력 직사각형 개구와 출력 직사각형 개구 사이에서, 중공 챔버 내부에 수평으로 배치된 하나 이상의 기판 지지 표면(3350, 8130)과,
    중공 챔버 내부에 배치되고 하나 이상의 가스 및 증기 상 재료가 외부 벽 조립체의 내부 표면을 오염시키는 것을 방지하도록 구성된 라이너 조립체(6000)를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
    라이너 조립체는 좌측 및 우측 개구(3030, 3040) 사이에 위치되는 수평 배치된 라이너 베이스 벽(6010)을 포함하고, 라이너 베이스 벽은 하나 이상의 기판 지지 표면을 포함하는
    반응 챔버 조립체.
  14. 제13항에 있어서,
    라이너 조립체(6000)는 전방 개구(3035)를 통해 중공 챔버 내로 설치되고 중공 챔버로부터 제거되도록 구성되는
    반응 챔버 조립체.
  15. 제13항에 있어서,
    외부 벽 조립체의 후방 외부 벽(3044)을 관통하는 후방 개구(3045)를 더 포함하며, 라이너 조립체는 후방 개구(3045)를 통해 중공 챔버 내로 설치되고 중공 챔버로부터 제거되도록 구성되는
    반응 챔버 조립체.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    입력 직사각형 개구를 통해 유동하는 가스 및 증기 상 재료가 외부 벽의 내부 표면을 오염시키는 것을 방지하도록 연계된 입력 직사각형 개구를 통해 설치된 직사각형 튜브형 요소를 포함하는 입력 플리넘 라이너(7015)를 더 포함하는
    반응 챔버 조립체.
  17. 제16항에 있어서,
    출력 직사각형 개구를 통해 유동하는 가스 및 증기 상 재료가 외부 벽의 내부 표면을 오염시키는 것을 방지하도록 출력 직사각형 개구를 통해 설치된 직사각형 튜브형 요소를 포함하는 출력 플리넘 라이너(7080)를 더 포함하는
    반응 챔버 조립체.
  18. 제1항에 있어서,
    반응 챔버(3000)는 상부 반응 챔버(1120)를 포함하고,
    상부 반응 챔버는
    프레임 상의 상부 위치에서 상부 반응 챔버(1120)를 지지하기 위한 프레임(1140)과,
    프레임(1140) 상의 저부 위치에 지지된 저부 반응 챔버(1150)를 더 포함하는
    반응 챔버 조립체.
  19. 제18항에 있어서,
    프레임 상에 지지된 상부 반응 챔버와 연계된 복수의 제1 서브시스템과,
    프레임 상에 지지된 저부 반응 챔버와 연계된 복수의 제2 서브시스템을 더 포함하고,
    상부 반응 챔버 및 제1 서브시스템은 저부 반응 챔버 및 제2 서브시스템에 독립적으로 동작하고, 저부 반응 챔버 및 제2 서브시스템과 동시에 동작할 수 있는
    반응 챔버 조립체.
  20. 제19항에 있어서,
    상부 반응 챔버(1120)와 연계된 상부 입력 플리넘(10050)과 저부 반응 챔버(1150)와 연계된 저부 입력 플리넘(10060) 각각의 내부로 가스 또는 증기 상 재료를 전달하는 단일 가스 공급 모듈(10030)을 더 포함하는
    반응 챔버 조립체.
  21. 제20항에 있어서,
    상부 반응 챔버와 연계된 상부 출력 플리넘(10090)과 저부 반응 챔버와 연계된 저부 출력 플리넘(10100) 각각으로부터 가스 및 증기 재료를 제거하기 위해 진공 펌프와 유체 연통하는 단일 출구 포트 모듈을 더 포함하는
    반응 챔버 조립체.
  22. 제1항에 있어서,
    출구 플리넘과 진공 펌프 사이에 배치된 포획부를 더 포함하고, 포획부는 출구 플리넘으로부터 인출된 탄화수소 가스와 반응하는 촉매 활성 탄화수소(HC) 산화 매트릭스를 포함하는
    반응 챔버 조립체.
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