KR101668867B1 - 원자층 증착장치 - Google Patents

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Abstract

대면적 기판을 처리할 수 있는 대면적 원자층 증착장치가 개시된다. 대면적 원자층 증착장치는, 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되고, 복수의 기판이 원형으로 배치되어서 장착되는 서셉터 및 상기 서셉터 상부에 구비되어서 상기 기판에 증착가스를 제공하는 가스공급부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 서셉터와 상기 가스공급부 중 어느 한쪽이 회전 가능하게 형성된다. 또한, 상기 가스공급부는, 상기 증착가스 중 반응가스를 제공하며, 공정 동안 연속적으로 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 제공부, 상기 증착가스 중 소스가스를 제공하는 소스부 및 상기 소스부에 구비되어서 상기 기판에 퍼지가스를 제공하는 퍼지부를 포함하여 구성된다.

Description

원자층 증착장치{ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 대면적 기판을 처리할 수 있는 원자층 증착장치에 관한 것이다.
최근 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 등을 이루어야 한다. 특히, 기판 표면에 단차가 형성되어 있는 경우 표면을 원만하게 덮어주는 단차도포성(step coverage)과 단차도포성 및 웨이퍼 내 균일성(within wafer uniformity)의 확보는 매우 중요하다. 이와 같은 요구사항을 충족시키기 위해 원자층 단위의 미소한 두께를 가지는 박막을 형성하는 방법인 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD) 방법이 제안되고 있다.
ALD공정은 기판 표면에서 반응물질의 표면 포화 반응(surface saturated reaction)에 의한 화학적 흡착(chemisorption)과 탈착(desorption) 과정을 이용하여 단원자층을 형성하는 방법으로, 원자층 수준에서 막 두께의 제어가 가능한 박막 증착 방법이다.
ALD 공정은 두 가지 이상의 소스가스를 각각 교대로 유입시키고, 각 소스가스의 유입 사이에 불활성 기체인 퍼지가스를 유입시킴으로써 소스가스들이 기체 상태에서 혼합되는 것을 방지한다. 즉, 하나의 소스가스가 기판 표면에 화학적으로 흡착(chemical adsorption)된 상태에서 후속하여 다른 하나의 소스가스가 반응함으로써 기판 표면에 한층의 원자층이 생성된다. 그리고, 이와 같은 공정을 한 주기로 하여 원하는 두께의 박막이 형성될 때까지 반복한다. 여기서, 소스가스는 기판 표면에서만 화학적 흡착과 화학 반응이 일어나 하나의 원자층이 완전히 형성될 때까지 다른 표면 반응이 일어나지 않도록 억제되어야 한다.
한편, 기존의 원자층 증착장치는 유량조절 컨트롤러와 밸브의 동작에 의해서 프로세스 챔버 내부에 공정가스가 유입된다. 그런데, 기판이 대면적화 됨에 따라 프로세스 챔버의 크기 역시 커지기 때문에 기존의 방식으로는 공정가스를 프로세스 챔버 내부로 균일하게 유입시키는 것이 어려웠다. 상세하게는, 프로세스 챔버의 크기가 커짐에 따라 공정가스를 유입시키기 위한 포트의 수가 늘어나야 하며, 이에 따라, 유량조절 컨트롤러와 밸브의 수도 늘어나야 한다. 또한 공정가스의 유동 속도를 고려하여 최초의 공정가스가 들어오는 포트의 위치와 이를 균일하게 보내기 위한 분배라인과 포트의 수 역시 늘어나야 한다. 하지만 이와 같이 유량조절 컨트롤러와 밸브의 수가 증가함에 따라, 유량조절 컨트롤러와 밸브의 구동오차에 따른 공정가스의 유입차가 발생하며, 복잡한 분배라인과 포트가 정밀하게 설계되어 있지 않으면 이 또한 프로세스 챔버 내로 유입되는 가스가 균일성을 저하시키게 된다.
여기서, 원자층 증착장치는 한국 공개특허 제10-2010-0077829호(2010.07.08. 공개), 한국 공개특허 제10-2013-0092813호(2013.08.21. 공개) 및 한국 공개특허 제10-2009-0116020호(2009.11.11. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 대면적 기판을 처리할 수 있는 대형 프로세스 챔버 내부로 공정가스를 균일하게 유입시킬 수 있는 대면적 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 원자층 증착장치는, 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되고, 복수의 기판이 원형으로 배치되어서 장착되는 서셉터 및 상기 서셉터 상부에 구비되어서 상기 기판에 증착가스를 제공하는 가스공급부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 서셉터와 상기 가스공급부 중 어느 한쪽이 회전 가능하게 형성된다. 또한, 상기 가스공급부는, 상기 증착가스 중 반응가스를 제공하며, 공정 동안 연속적으로 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 제공부, 상기 증착가스 중 소스가스를 제공하는 소스부 및 상기 소스부에 구비되어서 상기 기판에 퍼지가스를 제공하는 퍼지부를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 서셉터가 정지 상태로 형성되고, 상기 소스부와 상기 퍼지부가 회전 가능하게 형성되고, 상기 가스공급부의 중앙에는 상기 소스부와 상기 퍼지부의 회전을 위한 회전축이 구비될 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 제공부는 상기 프로세스 챔버의 상부를 형성하며 상기 서셉터에 평행하게 형성되고, 상기 소스부는 상기 플라즈마 제공부와 상기 기판 사이에 구비되고, 상기 퍼지부는 상기 소스부의 하부에 구비되고, 상기 소스부와 상기 퍼지부가 일체로 회전하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 퍼지부는 금속 재질로 형성되고, 다수의 홀이 형성된 판 형태를 갖고, 상기 플라즈마가 상기 퍼지부의 홀을 통과하면 퍼지가스로 환원되어서 상기 기판에 제공될 수 있다. 여기서, 상기 퍼지부는 상기 소스부에서 제공되는 소스가스를 상기 기판에 제공할 수 있도록 상기 소스가스가 제공되는 부분을 노출시키도록 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 퍼지부는, 상기 퍼지부 내부에 형성되고, 상기 서셉터의 직경 방향을 따라 형성되며 퍼지가스를 유동시키는 제1 유로, 상기 제1 유로와 연통되어서 상기 기판에 퍼지가스를 제공하고, 상기 직경 방향을 따라 형성된 슬릿 또는 개구 형태를 갖는 분사부, 상기 퍼지부 내부에 형성되고, 상기 직경 방향을 따라 형성되되 상기 제1 유로와 독립되게 형성되어서 퍼지가스를 유동시키는 제2 유로 및 상기 제2 유로와 연통되어서 상기 기판에서 배기가스를 흡입하고 상기 직경 방향을 따라 형성되며 상기 분사부보다 작은 개구 면적을 갖도록 형성된 슬릿 또는 개구 형태를 갖는 흡입부를 포함하고, 상기 제2 유로를 따라 퍼지가스를 유동시키면 상기 흡입부에 부압이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 분사부와 상기 흡입부는 상기 직경 방향을 따라 일직선 상에 형성되거나, 상기 직경 방향에 대해서 평행하게 병렬로 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 소스부는 상기 서셉터의 직경 방향으로 배치되는 봉 형상을 갖고, 상기 기판에 소스가스를 제공하도록 다수의 홀 또는 슬릿 또는 개구가 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 소스부는, 상기 서셉터의 직경 방향을 따라 길게 형성되고, 소스가스를 제공하는 요입부 및 상기 요입부 내부에 구비되어서 상기 기판에 대해서 상하로 이동함에 따라 상기 요입부를 개폐하는 개폐부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 개폐부는 상기 요입부의 내측면과의 사이가 일정 간격 이격되도록 수용되고, 상기 개폐부가 상하로 이동함에 따라 상기 간격이 가변되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 요입부는 상기 기판에 대해서 아래로 오목하거나 위로 오목하게 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 가스공급부가 정지 상태로 형성되고, 상기 서셉터가 회전 가능하게 형성되고, 상기 플라즈마 제공부는 상기 프로세스 챔버의 상부에서 상기 서셉터에 평행하게 구비되고, 상기 소스부는 상기 플라즈마 제공부와 동일 평면 상에 구비되며, 상기 기판에 대응되는 위치 중 일 위치에 구비될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 원자층 증착장치는, 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되고, 복수의 기판이 원형으로 배치되어서 장착되는 서셉터 및 상기 서셉터 상부에 구비되어서 상기 기판에 증착가스를 제공하는 가스공급부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 가스공급부는, 상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어서 상기 서셉터와 평행하게 구비되고, 상기 증착가스 중 반응가스를 제공하며, 공정 동안 연속적으로 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 제공부, 상기 가스공급부의 중앙에 구비된 회전축, 상기 증착가스 중 소스가스를 제공하며, 상기 플라즈마 제공부와 상기 서셉터 사이에서 상기 서셉터의 직경 방향을 따라 구비되고, 일단이 상기 회전축에 결합되어서 회전하도록 구비되는 소스부 및 상기 소스부 하부에 구비되고, 일단이 상기 회전축에 결합되어서 상기 소스부와 일체로 회전하도록 구비되며, 회전함에 따라 플라즈마를 차단시키고 퍼지가스로 환원하여 상기 기판에 제공하는 퍼지부를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 소스부는 상기 서셉터의 직경 방향으로 배치되는 봉 형상을 갖고, 상기 기판에 소스가스를 제공하도록 다수의 홀 또는 슬릿 또는 개구가 형성될 수 있다. 또한, 상기 퍼지부는 상기 소스부에서 제공되는 소스가스를 상기 기판에 제공할 수 있도록 상기 소스가스가 제공되는 부분을 노출시키도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 아래의 효과 중 하나 이상을 가질 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 반응가스를 플라즈마화 시켜서 제공하고, 반응가스와 기판의 접촉시간을 증가시켜서, 반응성을 높이고 박막의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 프로세스 챔버 내부에서 기판 및 구성요소의 이동 및 회전을 최소화함으로써, 파티클 발생을 최소화하고, 불량발생을 줄일 수 있고, 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 원자층 증착장치에서 I-I 선에 따른 평면도이다.
도 3은 도 1의 원자층 증착장치에서I-I 선에 따른 평면도이며, 도 2의 변형 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에서 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착장치의 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하에서는 도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착장치(10)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(10)의 단면도이고, 도 2는 도 1의 원자층 증착장치(10)에서 I-I 선에 따른 평면도이다. 그리고 도 3은 도 1의 원자층 증착장치(10)에서I-I 선에 따른 평면도이며, 도 2의 변형 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3에서 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착장치(10)의 단면도이다.
도면을 참고하면, 원자층 증착장치(10)는 기판(1)을 수용하여 공정이 수행되는 공간을 제공하는 프로세스 챔버(11)와, 복수의 기판(1)이 안착되는 서셉터(12) 및 기판(1)에 증착가스를 제공하기 위한 가스공급부(13)를 포함하여 구성된다.
본 실시예에서 증착 대상이 되는 기판(1)은 반도체 장치용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(1)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 유리를 포함하는 투명 기판일 수 있으며, 대면적 기판일 수 있다.
본 실시예에 따른 원자층 증착장치(10)는 복수의 기판(1)을 수용하여 원자층 증착공정이 수행되며, 원형의 서셉터(12) 표면에 복수의 기판(1)이 안착되며, 서셉터(12)의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치된다. 예를 들어, 서셉터(12)에는 6장의 기판(1)이 동시에 수용될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 기판(1)의 수는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
가스공급부(13)는 서셉터(12) 상에 구비되며 프로세스 챔버(11)의 상면을 형성한다. 또한, 가스공급부(13)는 반응가스를 제공하되 플라즈마화 시켜서 제공하는 플라즈마 제공부와 소스가스를 제공하는 소스부(133) 및 퍼지가스를 제공하는 퍼지부(135)를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 실시예에 따른 원자층 증착장치(10)는 서셉터(12)와 기판(1) 및 플라즈마 제공부(131)는 정지 고정된 상태에서 소스부(133)와 퍼지부(135)가 회전하도록 구성된다. 소스부(133)와 퍼지부(135)의 회전을 위해서 서셉터(12)의 중앙에는 회전축(130)이 구비된다.
플라즈마 제공부(131)는 반응가스를 제공하되 플라즈마를 발생시킬 수 있도록 소정의 고주파 전원이 인가되며, 기판(1)에 플라즈마화된 반응가스를 균일하게 제공할 수 있도록 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 플라즈마 제공부(131)는 샤워헤드 형태를 포함하여 다양한 형태를 가질 수 있다. 또한, 플라즈마 제공부(131)는 프로세스 챔버(11)의 전체 영역에 플라즈마를 제공하도록 형성된다. 예를 들어, 플라즈마 제공부(131)는 프로세스 챔버(11) 상면 전체에 형성되거나, 6장의 기판(1)에 대응되는 위치에 각각 형성될 수 있다.
소스부(133)는 플라즈마 제공부(131)와 기판(1) 사이에 구비되며, 소정 크기의 봉 형상을 갖고, 일단이 회전축(130)에 결합되며 서셉터(12)의 직경 방향을 따라 구비될 수 있다. 그리고 소스부(133)는 소스가스를 제공하도록, 기판(1)을 마주보는 하부에 다수의 홀이나 슬릿 또는 개구(133a)가 형성될 수 있다. 즉, 소스부(133)가 회전함에 따라 기판(1)에 소스가스가 제공되며, 기판(1) 표면에서 소스가스의 궤적이 직선 형태로 제공된다.
퍼지부(135)는 플라즈마 제공부(131)와 기판(1) 사이에 구비되어서 플라즈마 제공부(131)에서 발생한 플라즈마가 기판(1)에 제공되는 것을 선택적으로 차단하고, 퍼지가스를 제공한다. 상세하게는, 퍼지부(135)는 금속 재질로 형성되고, 플라즈마를 차단할 수 있도록 적어도 기판(1)의 크기에 대응되는 판 형태를 갖고, 표면에는 다수의 홀(135a)이 형성된다. 또한, 퍼지부(135)는 일단이 회전축(130)에 결합되고, 소스부(133)의 하부에 구비되어서 소스부(133)는 일체로 회전하도록 형성된다. 또는, 소스부(133)와 퍼지부(135)가 일체로 형성되는 것도 가능하다. 여기서, 퍼지부(135)는 소스부(133)에서 제공되는 소스가스를 기판(1)에 제공할 수 있도록 소스가스가 제공되는 부분을 노출시키도록 형성된다.
여기서, 퍼지부(135)는 플라즈마를 차단시켜서 기판(1)에 소스가스가 제공되고, 기판(1) 표면에 소스가스가 흡착될 수 있도록 한다. 더불어, 플라즈마가 퍼지부(135)의 홀(135a)을 통과하면 퍼지가스로 환원되어서 기판(1)에 제공되므로, 퍼지부(135)는 퍼지가스를 제공하는 역할을 한다. 즉, 퍼지부(135)는 별도의 퍼지가스를 제공하는 것이 아니라, 플라즈마화된 반응가스를 환원시켜서 제공하며, 퍼지부(135)가 회전함에 따라 퍼지가스를 제공하는 역할을 한다.
한편, 퍼지부(135)에는 플라즈마를 퍼지가스로 환원시키는 효율을 높이기 위해서 바이어스 전압을 인가하는 것도 가능하다.
본 실시예에 따른 원자층 증착장치(10)는 소스부(133)에서 소스가스가 제공되는 동안 퍼지부(135)에서는 플라즈마가 제공되는 것을 차단하고 동시에 퍼지가스를 제공하게 된다. 그리고 소스부(133)와 퍼지부(135)가 회전하여 지나가게 되면 해당 기판(1)에는 반응가스가 플라즈마 상태로 제공되므로, 기판(1) 표면에서 소스가스와 반응가스가 반응하여서 소정의 박막이 형성된다. 그리고 소스부(133)와 퍼지부(135)가 회전함에 따라 기판(1)에 순차적으로 소스가스, 퍼지가스 및 반응가스가 제공되면서, 원자층 증착공정의 사이클이 수행된다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 가스공급부(13)의 일측에는 기판(1)에서 배기가스를 흡입하여 배출시키기 위한 배기부(미도시)가 구비될 수 있다. 또한, 프로세스 챔버(11)의 일측 또는 하부에도 배기부(미도시)가 구비될 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 봉 형태의 소스부(133)와 판 형태의 퍼지부(135)에 대해서 설명하였으나, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 실질적으로 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 가스공급부(300)는 소스부(310)와 퍼지부(320)가 슬릿 형태를 갖고, 특히, 소스부(310)가 개폐 가능하게 형성될 수 있다.
소스부(310)는 소정의 요입부(311)가 형성되고, 요입부(311) 내부에서 상하로 이동함에 따라 요입부(311)를 개폐하는 개폐부(312)로 구성될 수 있다. 또한, 소스부(310)는 서셉터(12)의 직경 방향을 따라 길게 형성될 수 있다. 그리고 요입부(311)와 개폐부(312)는 소스부(310)의 길이 방향에 대해서 수직으로 자른 단면(즉 도 4에서 정면으로 보이는 단면) 형상이 사각형 또는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
소스부(310)는 요입부(311) 내측면과 개폐부(312) 사이가 소정 간격 이격되고, 개폐부(312)가 상하로 이동함에 따라 해당 간격이 달라짐으로써, 소스가스의 제공량을 조절할 수 있다. 또한, 개폐부(312)가 요입부(311) 내부로 완전히 삽입되면, 요입부(311) 내부를 폐쇄시켜서 소스가스의 제공을 차단하는 것도 가능하다.
여기서, 도면에서는 요입부(311)가 기판(1)에 마주보는 면에서 요입(즉, 위로 오목하게 요입)된 것으로 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 요입부(311)는 아래쪽으로 오목하게 형성되는 것도 가능하다. 또한, 요입부(311)와 개폐부(312)의 형상이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 형상 및 크기는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 소스부(310)는 요입부(311)를 통해 기판(1) 표면에서 배기가스를 흡입하기 위한 소스배기부(314)가 구비되는 것도 가능하다. 또한, 요입부(311)에는 소스가스를 제공하기 위한 소스공급원(313)이 연결된다.
퍼지부(320)는, 소스부(310)와 평행하게 형성되고, 소스부(310)의 좌우측에 각각 구비될 수 있다. 여기서, 퍼지부(320)는 서셉터(12)의 직경 방향을 따라 길게 형성되고, 내부에 퍼지가스가 유동되는 제1 유로(321)와, 상기 제1 유로(321)와 연통되는 분사부(322)를 포함하여 구성된다. 예를 들어, 분사부(322)는 기판(1)에 퍼지가스를 제공하도록 서셉터(12)의 직경 방향을 따라 형성된 슬릿 또는 개구 또는 다수의 홀일 수 있다.
그리고 퍼지부(320)는 기판(1)에서 배기가스를 흡입하도록 흡입부(324)가 형성될 수 있다. 흡입부(324)는 분사부(322)보다 작은 개구 면적을 갖도록 형성된 슬릿 또는 개구 또는 다수의 홀 형태를 갖고, 서셉터(12)의 직경 방향을 따라서 배치된다. 그리고 흡입부(324)와 연통되도록 퍼지부(320) 내부에 서셉터(12)의 직경 방향을 따라 퍼지가스를 유동시키는 제2 유로(323)가 형성된다. 여기서, 제1 유로(321)와 제2 유로(323)는 서로 연통되지 않도록 독립되게 형성된다. 한편, 제2 유로(323)를 따라 퍼지가스를 유동시키면 흡입부(324)에 부압이 형성되면서 기판(1)에서 배기가스를 흡입할 수 있다.
한편, 분사부(322)와 흡입부(324)는 서로 소정 간격을 갖고 평행하게 배치될 수 있다. 또는, 분사부(322)와 흡입부(324)는 직경 방향을 따라 일직선 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 분사부(322)와 흡입부(324)는 서로 연통되지는 않도록 형성되거나, 서로 연통되도록 형성될 수 있다. 제1 유로(321)와 제2 유로(323)가 연통되더라도, 분사부(322)와 흡입부(324)의 면적이 다르기 때문에, 분사부(322)에서는 퍼지가스가 분사되고, 흡입부(324)에서는 부압이 형성되어서 배기가스를 흡입할 수 있다.
한편, 상술한 실시예들에서는 서셉터(12)와 플라즈마 제공부(131)를 정지시킨 상태에서 소스부(133)와 퍼지부(135)를 회전시키는 구성을 설명하였으나, 서셉터(12)가 회전하는 구성도 가능하다.
이 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 플라즈마 제공부(131)와 동일 평면 상에 소스부(133, 310)가 구비될 수 있다. 즉, 플라즈마 제공부(131)의 영역 중 한장의 기판(1)에 대응되는 영역에 소스부(133, 310)가 구비될 수 있다. 소스부(133, 310)의 구성은 도 2에서 설명한 상술한 봉 형태의 소스부(133)나, 도 3 및 도 4에서 설명한 소스부(310)의 형태가 모두 적용될 수 있다.
본 실시예들에 따르면, 원자층 증착장치(10)는, 공정 중에 플라즈마는 상시 ON 되어서 제공되며, 소스부(133)를 제외한 영역에서 반응가스를 제공하게 되므로, 반응가스가 플라즈마화 되는 시간 및 반응가스와 기판(1)이 접촉되는 시간이 길어져서, 반응가스의 반응성이 향상되고 박막의 품질이 향상된다. 또한, 소스부(133)에 의해서 선택적으로 플라즈마가 차단되므로, 원자층 증착장치(10)의 구조를 단순화할 수 있으며, 증착가스의 제공 동작을 단순화할 수 있다. 또한, 프로세스 챔버(11) 내부로 균일하고 일정한 압력으로 증착가스를 제공할 수 있어서 박막의 품질을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1: 기판
10: 원자층 증착장치
11: 프로세스 챔버
12: 서셉터
13: 가스공급부
130: 회전축
131: 플라즈마 제공부
133: 소스부
135: 퍼지부

Claims (15)

  1. 프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버 내부에 구비되고, 복수의 기판이 원형으로 배치되어서 장착되는 서셉터; 및
    상기 서셉터 상부에서 회전 가능하게 구비되어서 상기 기판에 증착가스를 제공하는 가스공급부;
    를 포함하고,
    상기 가스공급부는,
    상기 증착가스 중 반응가스를 제공하며, 공정 동안 연속적으로 플라즈마를 발생시키며 상기 프로세스 챔버의 상부를 형성하도록 상기 서셉터에 평행하게 형성되는 플라즈마 제공부;
    상기 플라즈마 제공부와 상기 기판 사이에 구비되고, 상기 증착가스 중 소스가스를 제공하고 회전 가능하게 형성된 소스부; 및
    상기 소스부의 하부에 구비되어서 상기 기판에 퍼지가스를 제공하고, 상기 소스부와 일체로 회전 가능하게 형성된 퍼지부; 및
    상기 가스공급부의 중앙에 구비되는 상기 소스부와 상기 퍼지부의 회전을 위한 회전축;
    을 포함하는 원자층 증착장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지부는 금속 재질로 형성되고, 다수의 홀이 형성된 판 형태를 갖고,
    상기 플라즈마가 상기 퍼지부의 홀을 통과하면 퍼지가스로 환원되어서 상기 기판에 제공되는 원자층 증착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 퍼지부는 상기 소스부에서 제공되는 소스가스를 상기 기판에 제공할 수 있도록 상기 소스가스가 제공되는 부분을 노출시키도록 형성된 원자층 증착장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지부는,
    상기 퍼지부 내부에 형성되고, 상기 서셉터의 직경 방향을 따라 형성되며 퍼지가스를 유동시키는 제1 유로;
    상기 제1 유로와 연통되어서 상기 기판에 퍼지가스를 제공하고, 상기 직경 방향을 따라 형성된 슬릿 또는 개구 형태를 갖는 분사부;
    상기 퍼지부 내부에 형성되고, 상기 직경 방향을 따라 형성되되 상기 제1 유로와 독립되게 형성되어서 퍼지가스를 유동시키는 제2 유로; 및
    상기 제2 유로와 연통되어서 상기 기판에서 배기가스를 흡입하고 상기 직경 방향을 따라 형성되며 상기 분사부보다 작은 개구 면적을 갖도록 형성된 슬릿 또는 개구 형태를 갖는 흡입부;
    를 포함하고,
    상기 제2 유로를 따라 퍼지가스를 유동시키면 상기 흡입부에 부압이 형성되는 원자층 증착장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분사부와 상기 흡입부는 상기 직경 방향을 따라 일직선 상에 형성되거나, 상기 직경 방향에 대해서 평행하게 병렬로 형성되는 원자층 증착장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소스부는 상기 서셉터의 직경 방향으로 배치되는 봉 형상을 갖고,
    상기 기판에 소스가스를 제공하도록 다수의 홀 또는 슬릿 또는 개구가 형성된 원자층 증착장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 소스부는,
    상기 서셉터의 직경 방향을 따라 길게 형성되고, 소스가스를 제공하는 요입부; 및
    상기 요입부 내부에 구비되어서 상기 기판에 대해서 상하로 이동함에 따라 상기 요입부를 개폐하는 개폐부;
    를 포함하는 원자층 증착장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 개폐부는 상기 요입부의 내측면과의 사이가 일정 간격 이격되도록 수용되고, 상기 개폐부가 상하로 이동함에 따라 상기 간격이 가변되도록 형성된 원자층 증착장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 요입부는 상기 기판에 대해서 아래로 오목하거나 위로 오목하게 형성된 원자층 증착장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가스공급부가 정지 상태로 형성되고, 상기 서셉터가 회전 가능하게 형성되고,
    상기 플라즈마 제공부는 상기 프로세스 챔버의 상부에서 상기 서셉터에 평행하게 구비되고,
    상기 소스부는 상기 플라즈마 제공부와 동일 평면 상에 구비되며, 상기 기판에 대응되는 위치 중 일 위치에 구비되는 원자층 증착장치.
  13. 프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버 내부에 구비되고, 복수의 기판이 원형으로 배치되어서 장착되는 서셉터; 및
    상기 서셉터 상부에 구비되어서 상기 기판에 증착가스를 제공하는 가스공급부;
    를 포함하고,
    상기 가스공급부는,
    상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어서 상기 서셉터와 평행하게 구비되고, 상기 증착가스 중 반응가스를 제공하며, 공정 동안 연속적으로 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 제공부;
    상기 가스공급부의 중앙에 구비된 회전축;
    상기 증착가스 중 소스가스를 제공하며, 상기 플라즈마 제공부와 상기 서셉터 사이에서 상기 서셉터의 직경 방향을 따라 구비되고, 일단이 상기 회전축에 결합되어서 회전하도록 구비되는 소스부; 및
    상기 소스부 하부에 구비되고, 일단이 상기 회전축에 결합되어서 상기 소스부와 일체로 회전하도록 구비되며, 회전함에 따라 플라즈마를 차단시키고 퍼지가스로 환원하여 상기 기판에 제공하는 퍼지부;
    를 포함하여 구성되는 원자층 증착장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 소스부는 상기 서셉터의 직경 방향으로 배치되는 봉 형상을 갖고,
    상기 기판에 소스가스를 제공하도록 다수의 홀 또는 슬릿 또는 개구가 형성된 원자층 증착장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 퍼지부는 상기 소스부에서 제공되는 소스가스를 상기 기판에 제공할 수 있도록 상기 소스가스가 제공되는 부분을 노출시키도록 형성된 원자층 증착장치.
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