KR102225261B1 - 박막 증착 장치를 위한 유체 분배 디바이스, 관련 장치 및 방법 - Google Patents

박막 증착 장치를 위한 유체 분배 디바이스, 관련 장치 및 방법 Download PDF

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톰 블룸베르그
마르코 푸다스
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피코순 오와이
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Abstract

박막 증착 장치, 관련 시스템 및 방법이 제공된다. 박막 증착 장치(200)는 측면이 서로 인접하게 배열된 기판(10)을 수용하기 위한 반응 챔버(201), 및 다수의 유입구(103)를 통해 전구체 유체(들)가 유입되는 확장 영역(101)과, 상기 유체를 혼합하기 위한 전이 영역(102)을 갖는 유체 분배 장치(100)를 포함한다. 전이 영역으로부터, 유체 흐름은 엄밀히 층류 방식으로 기판(10) 사이에서 전파되도록 반응 챔버(201)로 지향된다. 본 발명에 의해, 기판 상의 전구체 분배의 균일성이 현저하게 개선될 수 있다.

Description

박막 증착 장치를 위한 유체 분배 디바이스, 관련 장치 및 방법{FLUID DISTRIBUTING DEVICE FOR A THIN-FILM DEPOSITION APPARATUS, RELATED APPARATUS AND METHODS}
본 발명은 일반적으로 박막 증착 방법 및 관련 장비에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반응 공간에서 유체의 층류(laminar flow)를 확립하기 위해 박막 증착 반응기를 위한 유체 분배 디바이스에 관한 것이다.
박막 코팅이 증기상(vapor phase)으로부터 기재 상에 증착되는 박막 증착 방법은 종래기술에서 광범위하게 기술되어 있다. 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)의 서브-클래스로서 일반적으로 간주하는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 기술은, 3차원 기판 구조체 상에 고품질 컨포멀 코팅(conformal coating)을 제조하는 데 있어서의 효율을 입증하였다.
ALD는 교대하는 자기-포화적 표면 반응에 기초하는 것으로, 비-반응성(비활성) 가스 캐리어에서 화학적 화합물 또는 원소로서 제공된 서로 다른 반응물(전구체)은, 기판을 수용하는 반응 공간 내로 순차적으로 펄싱(pulse)된다. 반응물의 증착은 비활성 가스에 의해 기판을 퍼징(purging)하는 단계로 이어진다. 종래의 ALD 사이클은 2개의 반-반응(half-reaction)(제1 전구체 펄스-퍼지(purge); 제2 전구체 펄스-퍼지)으로 진행되며, 이에 의해 재료의 층은 자기-제한(자기-포화) 방식으로 형성되고, 전형적으로 0.05~0.2nm 두께이다.
각각의 펄스 동안, 특정 전구체 화학 물질은 반응 공간을 통해 연속적으로 유동하는 비활성(캐리어) 유체에 주입된다. 펄스는 퍼지 주기에 의해 분리되며, 이때 반응 공간은 선행하는 펄스로부터 전구체 화학 물질을 제거하기 위해 상기 캐리어 가스에 의해 퍼징된다. 증착 실행에서, 사이클 또는 사이클들은 미리 결정된 두께를 갖는 필름을 얻는데 필요한 만큼 여러 번 반복된다. 각각의 전구체에 대한 전형적인 기판 노출 시간은 (펄스당) 0.01~1초 내의 범위에 있다. 일반적인 전구체는 금속 산화물, 원소 금속, 금속 질화물 및 금속 황화물을 포함한다.
화학 증착 방법에 의해 생성되는 막의 품질에 악영향을 미칠 수 있는 하나의 공통적인 단점은, 특히, ALD에 의해, 반응 공간 내로 반응성(전구체) 물질을 도입할 때 컨포멀하지 않는 흐름 프로파일(flow profile)이다. 반응 챔버의 두드러진 형상 특징부 및 반응 공간에서의 다양한 돌출 구조체는 흐름을 방해하고 와동성(vorticity) 및/또는 난류(turbulence)를 야기할 수 있다. 이러한 디바이스에서, 유체 흐름에서의 작은 변화(시간, 속도, 화학적 조성 등의 관점에서)도 예측 불가능한 방식으로 흐름 프로파일에 영향을 미칠 가능성이 있기 때문에, 흐름 프로파일은 층류로부터 난류로 또는 그 역으로 전환하는 경향이 있다.
증착 시간은 주로 긴 퍼징 주기에 의해 제한된다. 증착 속도를 최적화하기 위해(예를 들어, 증착 사이클 당 0.5~20초와 같은, 증착 사이클 당 시간의 관점에서), 증착 반응기를 통한 유체 흐름은 가능한 한 일정해야 한다. ALD에서, 난류는 불완전한 퍼지를 초래하는 펄싱된 화학 물질의 배출을 느리게 할 가능성이 있으며, 이때 제1 전구체는 제2 전구체의 전달시에 반응 공간에 남는다. 제2 전구체가 기체상에서 제1 전구체와 반응할 때, 입자 형성을 유도하는 바람직하지 않은 상황이 발생한다. 최악의 경우, 이러한 상황은 코팅될 샘플을 망친다. 임의의 경우에, ALD 반응에서 하나가 아닌 2개의 전구체의 존재는 입자 형성을 초래하고, 필름의 불균일한 코팅 및 불량한 품질을 초래할 가능성이 있으며, 필름의 이러한 특성은 전기적 돌파 전압으로서 손상되고 입자를 증가시킨다.
이와 관련하여, 박막 증착 반응기에서 전구체의 효율적인 혼합을 제공하면서 난류를 회피하는 것과 관련된 문제의 대처를 고려하여, 박막 증착 기술의 분야에서의 업데이트가 여전히 요구된다.
본 발명의 목적은 관련 종래기술의 한계와 단점으로부터 발생하는 각각의 문제를 해결하거나 적어도 완화하는 데에 있다. 본 목적은 박막 증착 장치를 위한 유체 분배 디바이스, 관련 장치, 시스템 및 방법의 다양한 실시예에 의해 달성된다. 이로써, 본 발명의 일 양태에서, 박막 증착 장치는 독립 청구항 1에 정의된 바에 따라 제공된다.
실시예에서, 상기 박막 증착 장치는, 측면이 서로 인접하게 배열된 기판을 수용하기 위한 반응 챔버; 및 유체 스트림(F1, F2)이 실질적으로 서로를 향하는 방향으로 서브-영역을 통해 전파되도록 각각의 상기 서브-영역에 배열된 적어도 하나의 유입구를 통해 상기 유체 스트림(F1, F2)이 수용되는 상기 서브-영역을 갖는 확장 영역, 및 상기 서브-영역을 통해 상기 유체 스트림(F1, F2)이 도달하여 합쳐지는 전이 영역을 포함하는, 유체 분배 디바이스;를 포함하며, 각각의 상기 서브 영역은, 각각의 상기 유입구와 상기 전이 영역 사이의 단면 평면 상에서, 상기 유체 스트림(F1, F2)의 방향으로 확장 폭(D1)까지 증가하는 가로 거리를 갖는 내부를 가지며; 그리고 상기 전이 영역은, 상기 반응 챔버의 입구에서 확립되어, 상기 기판의 측면 사이에서 상기 반응 챔버의 길이를 통해 전파되는 흐름(F)이 층류(laminar)가 되도록, 합쳐진 유체 스트림을 상기 반응 챔버로 추가로 지향(direct)시키도록 구성된다.
실시예에서, 상기 박막 증착 장치는 유체 분배 디바이스를 포함하며, 여기서 상기 유입구와 상기 전이 영역 사이의 거리에서 각각의 서브-영역의 내부에 확립된 유체 흐름은 층류이다.
실시예에서, 상기 전이 영역은, 폭(d2, d2')과, 각각의 서브-영역의 확장 폭에 대응하는 거리(D1)로 연장되는 길이를 갖는 개구로서 구비되는 입구와 출구를 갖는 채널이다.
실시예에서, 상기 전이 영역(102)은, 상기 채널의 측면(lateral surface)의 경사에 의해 상기 거리(D1)에서 실질적으로 일정한 폭(d3)으로 형성된 협착 구역(constriction zone)을 더 포함한다.
실시예에서, 상기 채널의 적어도 일부는 곡률로 경사진 측면을 갖는다.
실시예에서, 상기 확장 영역의 상기 서브-영역은 상기 박막 증착 장치의 길이 방향 축(Y)에 실질적으로 직교하는 단면 평면(P1)에 배치된다.
실시예에서, 상기 확장 영역을 통해 전파되는 유체 스트림(F1, F2)의 방향은, 상기 반응 챔버를 통해 전파되는 유체 흐름(F)의 방향에 실질적으로 수직이다.
실시예에서, 상기 확장 영역의 서브-영역은 각각 단면 평면(P1')에 배치되고, 각각의 이러한 평면(P1')은 단면 평면(P1)에 대해 각도(알파, α)만큼 경사진다. 실시예에서, 상기 단면 평면(P1')은 미러-대칭(mirror-symmetrical)이다.
실시예에서, 전이 영역에서, 각각의 상기 유체 스트림(F1, F2)은, 상기 단면 평면(P1, P1')으로부터, 상기 박막 증착 장치의 길이 방향 축(Y)을 따르는 상기 서브-영역에 대한 대칭면으로서 정의되는 단면 평면(P2)으로 방향 전환한다.
실시예에서, 상기 유체 분배 디바이스는, 실질적으로 상기 반응 챔버를 향해 상기 전이 영역에 유입되는 유체 스트림(F1, F2)의 흐름 방향을 조절하도록 구성된 흐름-형성 요소를 더 포함한다. 실시예에서, 상기 유체 분배 디바이스는 상기 전이 영역에서 혼합 장치를 더 포함한다.
실시예에서, 상기 박막 증착 장치의 상기 반응 챔버는 그의 길이에 걸쳐 일정한 단면을 갖는다.
실시예에서, 상기 박막 증착 장치에서, 상기 전이 영역은 입구 개구 및 출구 개구를 갖는 채널에 의해 확립되고, 상기 입구 개구 및/또는 상기 출구 개구는 상기 반응 챔버와 동일한 단면을 갖는다.
실시예에서, 상기 반응 챔버의 내부는 그 안에 수용된 기판의 미리 결정된 개수에 치수적으로 부합한다.
실시예에서, 상기 박막 증착 장치는 상기 반응 챔버의 길이를 통해 전구체 유체의 층류(F)를 확립함으로써 기판 표면 상에 재료를 증착하도록 구성되고, 상기 전구체 유체는 선단 에지(leading edge)에서 실질적으로 균일한 속도로 상기 기판의 측면 사이에서 전파된다.
실시예에서, 상기 박막 증착 장치에서, 상기 반응 챔버로 전달되는 상기 전구체 유체는 적어도 하나의 전구체 화학 물질을 포함한다.
실시예에서, 상기 전구체 유체는 다수의 순차적인 펄스로 상기 박막 증착 장치의 상기 반응 챔버로 전달된다.
실시예에서, 상기 박막 증착 장치는 모든 기판 표면 상에 동시에 코팅 필름을 증착하도록 구성된다.
실시예에서, 상기 박막 증착 장치는 배기 도관 및 상기 배기 도관 주위에 실질적으로 배치되고 상기 도관을 통해 상기 반응 챔버로부터 유동하는 유체를 수용하는 인클로저(enclosure)를 더 포함하며, 상기 배기 도관 및 상기 인클로저는 상기 반응 챔버를 빠져나가는 배기 흐름의 방향을 변경하도록 구성된 배기 조립체를 형성한다. 실시예에서, 상기 배기 조립체에서, 상기 배기 도관 및 상기 인클로저는 통로를 형성하고, 여기서 상기 배기 도관을 통해 상기 반응 챔버를 빠져나가는 배기 흐름은, 상기 인클로저에 남아 있는 동안, 상기 인클로저의 적어도 하나의 측벽 상에 배치된 개구를 통해 배기 매니폴드(manifold)로 추가로 지향되도록, 상기 도관을 형성하는 벽 또는 벽들 기준으로 방향 전환한다.
실시예에서, 상기 박막 증착 장치는 화학 증착 반응을 위한 장치로서 구성된다. 실시예에서, 상기 박막 증착 장치는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD)을 위한 장치로서 구성된다.
다른 양태에서, 박막 증착을 위한 장치에서 기판 표면 상에 재료를 증착하기 위한 방법은 독립 청구항 26에 정의된 바에 따라 제공된다.
또 다른 양태에서, 박막 증착을 위한 장치의 사용은, 일부 이전의 양태에 따라, 독립 청구항 28에 정의된 바에 따라, 기판 표면 상에 코팅 재료의 박막을 증착하기 위해 제공된다.
또 다른 양태에서, 일부 이전의 양태에 따른 박막 증착을 위한 다수의 장치를 포함하는 박막 증착 시스템이 제공되며, 이는 독립 청구항 29에 정의된 바에 따라 제공된다. 실시예에서, 상기 박막 증착 시스템에서의 장치는 순차적으로 및/또는 어레이로 서로 연결된다.
실시예에서, 상기 박막 증착 장치는 공통 전구체 화합물을 적어도 2개의 장치에 수용하도록 상기 박막 증착 시스템에 배열된다.
일부 다른 양태에서, 박막 증착을 위한 장치에서 유체의 균일한 분배를 위한 방법은, 일부 이전의 양태에 따라, 독립 청구항 31에 정의된 바에 따라 제공된다.
일부 구성에서, 박막 증착 장치를 위한 유체 분배 디바이스가 추가로 제공되며, 상기 유체 분배 디바이스는, 유체 스트림(F1, F2)이 실질적으로 서로를 향하는 방향으로 서브-영역을 통해 전파되도록 각 각의 상기 서브-영역에 배열된 적어도 하나의 유입구를 통해 상기 유체 스트림(F1, F2)을 수용하기 위한 상기 서브-영역을 포함하는 확장 영역, 및 상기 서브-영역을 통해 상기 유체 스트림(F1, F2)이 도달하여 합쳐지는 전이 영역을 포함하며, 각각의 상기 서브-영역은, 각각의 유입구와 상기 전이 영역 사이의 단면 평면 상에서, 상기 유체 스트림(F1, F2)의 방향으로 확장 폭(D1)까지 증가하는 가로 거리를 갖는 내부를 가지며; 그리고 상기 전이 영역은, 반응 챔버의 입구에서 확립되어, 상기 반응 챔버의 길이를 통해 전파되는 흐름(F)이 층류(laminar)가 되도록, 합쳐진 상기 유체 스트림을 상기 박막 증착 장치의 반응 챔버로 지향시키도록 구성된다.
본 발명의 유용성은 그 각각의 특정 실시예에 따라 다양한 이유로 인해 발생한다. 전체적으로, 본 발명은 증착 장치에서 전구체 화학 물질의 효율적인 혼합을 위한 디바이스 및 방법을 제공하며, 동시에 화학 증착 반응에서 층류 조건을 확립하기 위한 디바이스 및 방법을 제공한다. ALD 반응에서의 와동성을 회피하는 것은 개선된 두께 균일성을 갖는 고품질 막을 생성하는 것을 가능하게 한다. 층류 프로파일을 확립하고 제어함으로써, 본 발명은 퍼징 주기를 단축시키고 전체 생산 공정을 가속화하는 것을 가능하게 한다.
ALD 구현에서, 층류는 펄스 및 퍼지 단계 동안 유지된다. 퍼지 단계(purge phase)에서 층류 조건을 확립하는 것은, 반응 공간으로부터 가스와 같은 유체의 보다 효율적인 제거를 가능하게 하고, 이에 따라 미리 결정된 (반응 챔버) 체적을 퍼징하기 위해 요구되는 시간 주기를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 따라서, 반응 공간 내로 층류로 흐르는 유체는, 선행된 펄스로부터 기체상으로 남아 있는 전구체 화합물 및/또는 반응 생성물을 지속적으로 그리고 균일하게 "밀어낸다(push away)".
층류를 지지하지 않는 용액(종래 기술)에서, 반응 공간에서의 상기 전구체 화합물 및/또는 반응 생성물의 농도는 전형적으로 비활성 유체로 "희석(diluting)"함으로써 감소된다. 그러나, 실질적으로 난류인 흐름 조건으로 인해, 반응 챔버의 퍼징은 매우 오랜 시간(예를 들어, 1분 초과) 동안 지속될 수 있다. 본 명세서에 제시된 장치에서, 반응 챔버의 입구에서 확립되고 상기 반응 챔버를 통해 유체를 전파할 때 유지되는 층류 조건은, 층류 플러그 흐름(plugflow) 반응기에서 관찰되는 것에 가깝다.
본 발명에 따른 유체 분배 디바이스는 서로 다른 소스(source)로부터 반응 챔버 내로 도달하는 전구체 화학 물질을 서로로부터 분리되게 유지하는 것을 가능하게 하여, 반응기 장치에서의 미리 결정된 공간에 도달할 때까지 상기 화학 물질이 서로 혼합 및/또는 반응하는 것을 효과적으로 방지한다. 따라서, 반응 챔버에 선행하는 반응기 표면 상의 필름 형성이 방지된다. 장치에서, 전구체 화학 물질은 (시기적으로 맞지 않는/너무 이른 혼합으로 인해) 원하지 않는 표면 상에 존재하도록 허용되지 않고 반응 챔버로 바로 안내된다.
현재 개시된 장치에서, 반응 공간을 통한 전구체 화합물의 전파는, 한번에 전구체 하나씩 발생시키고, 이는 이어서, 혁신적인 구성에 의해 가능하게 되는 개선된 흐름 속도 특성에 의해 가능하게 된다. 따라서, 장치는, 예를 들어, 샤워 헤드(shower head) 반응기에서 일반적으로 발생하는 문제를 회피하고, (화학 물질이 혼합되지 않도록 반응 공간에서 전구체를 후속적으로 지향시키는 것에 기초하는) ALD 반응기에서 (적어도 2개의 전구체를 반응 공간 내로 동시에 지향시키는 것에 기초하는) 소위 CVD-타입 반응과 연관된 문제를 회피하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 장치에서 화학 증착 반응을 수행할 때, 반응 챔버에서의 웨이퍼 기판과 같은 모든 기판은, 전구체의 농도가 개별 기판 (측면) 표면을 가로질러 그리고 반응 공간 내의 모든 기판의 표면을 가로질러 균일하게 되도록 전구체의 균일한 층으로 증착된다. 전구체 화학 물질을 균일하게 혼합하고 상기 혼합된 화학 물질을 모든 기판 표면에 균일하게 확산시키는 능력으로 인해, 각각의 펄스에서의 반응 공간 내로 지향되는 전구체 화학 물질(들)의 양은 최소화될 수 있다. 이는 공급 라인(feedline)(들)에서의 막 형성을 감소시키고 퍼지 주기를 최소화하기 위해, 화학 물질을 절약하는 것을 가능하게 한다.
상기 장치는 또한 압력 손실 없이 작동한다.
본 개시에서는, 1마이크로미터(㎛) 미만의 층 두께를 갖는 재료는 "박막(thin film)"으로 지칭된다.
본 개시에서의 "반응성 유체(reactive fluid)" 및 "전구체 유체(precursor fluid)"의 표현은 비활성 캐리어에서 적어도 하나의 화학적 화합물(전구체 화합물), 이하, 전구체를 포함하는 유체 흐름을 나타낸다.
본 개시에서 "다수의"라는 표현은, 하나(1)로부터 시작하는 임의의 양의 정수, 예를 들어, 1개, 2개, 또는 3개를 의미한다. 본 명세서에서 "복수의"라는 표현은, 둘(2)로부터 시작하는 임의의 양의 정수, 예를 들어, 2개, 3개, 또는 4개를 의미한다.
용어 "제1" 및 "제2"는 임의의 순서, 양 또는 중요성을 나타내는 것으로 의도되지 않고, 오히려 명시적으로 다르게 언급되지 않는 한, 단지 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용된다.
본 개시에서 "다수의"라는 표현은, 하나(1)로부터 시작하는 임의의 양의 정수, 예를 들어, 1개, 2개, 또는 3개를 의미한다. 본 명세서에서 "복수의"라는 표현은, 둘(2)로부터 시작하는 임의의 양의 정수, 예를 들어, 2개, 3개, 또는 4개를 의미한다.
본 명세서에 제시된 도면 상의 일부 구성요소는 반드시 축척대로 그려진 것은 아니다.
본 발명의 상세한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된다. 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 지칭하기 위해 도면 전체에 걸쳐 사용된다.
도 1은 일 실시예에 따른 박막 증착 반응기(200)를 개략적으로 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 증착 반응기(200)와, 그 안에 확립된 유체 흐름의 부분 단면이다.
도 3a 및 도 3b는 다양한 실시예에 따른 유체 분배 디바이스(100)의 측단면도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 증착 반응기를 통한 유체의 전파를 개략적으로 도시한다. 도 4b는 단면 평면에서의 증착 반응기 내의 다양한 부분의 조직을 개략적으로 도시한다.
도 5a는 일 실시예에 따른 유체 분배 디바이스(100)의 평단면도이다. 도 5b 및 도 5c는 유체 분배 디바이스(100)를 갖는 증착 반응기의 (부분) 사시도이다.
도 6a는 일 실시예에 따른 배기 장치를 갖는 증착 반응기(200)의 사시도이다. 도 6b는 다른 실시예에 따른 배기 장치를 갖는 증착 반응기(200)의 개략도이다.
도 7a 내지 도 7d는 위에서 본 박막 증착 시스템(500)에 대한 다양한 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 증착 반응기(200)의 제어 시스템의 블록도이다.
도 9 및 도 10은 디스크형 웨이퍼 기판 상에 증착시 얻어지는 유동 균일성에 대한 측정 결과를 도시한다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 박막 증착 장치, 이하 반응기를 200으로 도시한다. 모든 구성에서, 반응기(200)는 복수의 기판(10)을 포함하는 반응 공간에 걸쳐 유체의 층류를 생성하도록 구성된 유체 분배 디바이스(100)(파선 박스)를 포함한다. 반응기(200)는 반응 챔버(201)와, 확장 영역(101) 및 전이 영역(102)을 갖는 유체 분배 디바이스(100)를 포함하며, 후자는 확장 영역(101)을 반응 챔버(201)와 연결한다.
반응기(200)는 바람직하게는 기상 증착 기반 기술, 바람직하게는 화학 기상 증착(CVD)에 기초한 기술의 원리를 이용하도록 구성된다. 바람직한 실시예에서, 반응기(200)는 원자층 증착(ALD) 장치로서 구성된다.
ALD에서, 적어도 하나의 기판은 전형적으로 순차적 자기-포화 표면 반응에 의해 기판 표면 상에 재료를 증착하기 위해 반응 용기에서 일시적으로 분리된 전구체 펄스에 노출된다. 본 출원의 내용에서, 용어 ALD는 모든 적용 가능한 ALD 기반 기술 및 임의의 등가적 또는 밀접하게 관련된 기술, 예를 들어, 다음의 ALD 서브-타입을 포함한다: MLD(Molecular Layer Deposition) 플라즈마-보조 ALD, 예를 들어 PEALD(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition) 및 광자-강화(photon-enhanced) 원자층 증착 (또한 플래시 강화된 ALD로서도 공지됨).
반응기(200)는 물리 기상 증착(PVD) 및 플라즈마-강화 화학 기상 증착(plasma-enhance chemical vapor deposition, PECVD) 프로세스에 적합하게 추가로 렌더링될 수 있다.
따라서, 도 1은 수직 절단면(crosscut)에서 박막 증착 장치(200)에 대한 예시적인 설비를 예시한다. 반응 챔버(201)는 바람직하게는 측면 표면이 서로 대향하게 배열되는 복수의 기판(10)을 수용하는 내부를 갖는 세장형(elongated) 용기로서 구성된다. 예를 들어, (나란히 배열된 평평한 표면을 갖는) 수직 스택으로 배열될 수 있는 판형 또는 디스크 형 기판과 같은 평평한 평면 기판이 바람직하게 사용된다. 기판(10)은 예를 들어 금속 또는 실리콘 웨이퍼와 같은 웨이퍼일 수 있다. 상기 반응 챔버(201)의 내부는 반응 공간(증착 공간)을 형성한다.
기판(10)은 하나씩 또는 배치(batch)로서 반응 챔버 내로 로딩(loading)될 수 있다. 배치(batch) 로딩이 전형적으로 바람직하다. 비-제한적인 방식으로, 기판 홀더(202)는 1 내지 27개의 기판의 배치(batch)를 위해 구성될 수 있다. 일부 실시예는 15개의 기판의 배치(batch)를 포함한다.
다양한 구성에서, 기판 홀더(202)는 도어(door)/해치(hatch)(203) 또는 반응 챔버(201)와 통합될 수 있다. 대안적으로, 기판 홀더는 별도의 제거 가능한 부분으로 구비될 수 있다. 기판 홀더(202)는, 예를 들어 기판(10)이 배열되는 로드 또는 바(예를 들어, 상기 로드 상에 구비된 홈(들) 내로 끼워맞춤됨)와 같이, 적어도 하나의 요소에 의해 형성될 수 있다. 일부 구성에서, 기판 홀더(202)는 기판(들)을 이동, 진동 및/또는 회전시키기 위한 액추에이터(들), 모터(들) 등과 같은 수단을 포함한다. 이러한 방식으로, 상기 기판(들) 상으로의 증착 코팅 공정은 특히 증착 균일성(deposition uniformity)의 관점에서 최적화될 수 있다.
반응 공간에서의 웨이퍼와 같은 디스크형 기판을 회전시키는 것이 유리하다. 회전 속도는 (필름을 증착하는데 요구되는 모든 증착 사이클을 포함하는) 전체 증착 실행(필름을 증착하는데 필요한 모든 증착 사이클을 포함함) 당 회전의 반(180도)과 같이 비교적 느릴 수 있거나, 단일 화학 펄스 동안 하나의 완전한 회전(360도)과 같이 상대적으로 빠른 회전 속도일 수 있다. 기판 홀더(202)가 반응 공간 내에 고정된 적어도 하나의 로드로 제공되는 구성에서, 기판(들)(10)의 회전은 그 중심축 주위의 상기 로드에 회전 운동을 부여함으로써 구현될 수 있다. 대안적으로, 기판 홀더는 예를 들어 반응 챔버(201)(미도시) 내에서 실질적으로 원형 트랙에 따라 배열된 레일(들)과 같은 슬라이딩 장치에 고정된 다수의 로드로 구현될 수 있다. 이러한 경우에, 실질적으로 원형 트랙 상에서 로드(기판 홀더(202))를 이동시킴으로써, 기판(들)(10)의 중심축을 중심으로 회전이 수행된다.
배치(batch)에서의 기판(10)은 그들의 측면이 서로 동일하게 이격되도록 배열되는 것이 바람직하다.
반응 챔버(201)는 내부에 수용된 기판의 배치(batch) 주위에 밀접하게 끼워지도록 구성된다. 따라서, 배치(batch)에서의 최외측 기판(반응 챔버의 측벽을 향하는 것)은 배치(batch)에서의 모든 기판 사이에 구비된 것과 실질적으로 동일한 거리만큼 측벽으로부터 이격된다. 반응 챔버는 내부에 수용된 기판(10)의 미리 결정된 개수에 치수적으로 부합하는 평평한 세장형 용기로서 구현된다.
바람직한 실시예에서, 유체(들)는 그 길이 방향 평면을 따라 반응 챔버(201)를 통해 전파된다. 반응 챔버의 길이 방향 평면은, 반응 챔버의 헤드(입구)로부터 그의 꼬리(tail)(배기)로 통과하는 평면이다. 본 개시에서, 헤드로부터 꼬리까지의 방향은 y-방향 또는 Y-축(길이 방향 축)을 따르는 방향으로 지칭된다. 따라서, 반응 챔버를 통한 유체 흐름은 반응기(200)가 전체 장비 내에서 수직으로 또는 수평으로 위치되는지와 독립되게, 길이 방향 평면을 따라 발생하는 것으로 지칭된다.
도 1은 반응기(200)의 길이 방향 평면을 따라 실질적으로 수직("상하")방향으로 반응기(200)를 통해 유체의 전파를 일반적으로 가능하게 하는 직립 위치에서의 반응기(200)의 구성을 도시한다. 반응기(200)가 수평으로 위치되는 구성이 도 6a에 도시되어 있다.
기판은 일반적으로 도어(203)에 의해 차단되는 개구를 통해 반응 챔버(201) 내로 로딩된다(도 1 및 6). 반응 챔버의 임의의 면은 기판 로딩을 위한 개구와 함께 구비될 수 있다. 반응기(200)가 수직으로 또는 수평으로 배열되는지에 따라, 로딩은 측방향으로(도 1), 하부(도 6a)로부터 또는 상부(미도시)로부터 구현될 수 있다.
다르게 명시적으로 제공되지 않는 한, 장치(200)의 길이 방향 평면, 길이 방향 축 및/또는 Y-축은 반응 챔버(201)의 길이 방향 평면, 길이 방향 축 및/또는 Y-축과 정렬된다.
반응기(200)는 초과 캐리어, 전구체 및 반응 생성물과 같은 배기 흐름을 반응 챔버(201)로부터 배출하기 위한 배기(배출) 라인(401)을 더 포함한다. 배기 라인(401)은 펌프 유닛 및 선택적으로 하나 이상의 밸브(미도시)를 위한 포어라인(fore-line)을 구성한다. 반응 챔버가 배기 매니폴드에 의해 배기 라인(401)과 연결되는 구성이 아래에서 더 상세하게 설명된다.
일부 경우에, 반응 챔버로부터 유체 물질의 인출은 중단되지 않는 방식으로 구현되는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 펌프 유닛은 전체 증착 프로세스 동안 연속적으로 반응 챔버로부터 유체 물질을 제거하기 위한 진공 펌프로서 구성될 수 있다.
작동시에, 장치(200)는 반응 챔버(201)를 수용하기 위한 외부 하우징(210)을 더 구비한다. 일부 경우에, 상기 외부 하우징의 내부에 의해 확립된 중간 공간은 진공 하에 유지되고 진공 챔버라고 지칭된다. 진공 챔버(210)를 포함하는 예시적인 구성은 도 1 및 도 6a에 도시되어 있다. 진공 챔버로서 선택적으로 구성되는 외부 하우징이 하나 이상의 장치(200)를 포함하는 실시예는, 이하에서 추가로 설명된다.
상기 중간 공간(210)은 다수의 히터/가열 요소(204)를 더 수용할 수 있다(도 1). 가열 요소(들)는 반응 챔버 또는 챔버들에 인접하도록 배치될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 다수의 가열 요소가 반응 챔버(들)(201)를 형성하는 용기의 벽 또는 벽들에 통합될 수 있다. 또한, 부가적인 또는 대안적인 구성에서, 반응 공간의 가열은, 예를 들어, 공급 라인(21)을 통해, 가스와 같은 예열된 유체를 그 내부로 지향시킴으로써 구현될 수 있다. 이러한 경우에, 다수의 가열 요소는 공급 라인(21)에 인접하거나 이를 둘러싸도록, 또는 상기 공급 라인을 형성하는 파이프 내로 통합되도록(미도시) 배치될 수 있다. 또 다른 구성에서, 가열 요소(들)는 밸브를 둘러싸는 별개의 구획부(22)에 제공될 수 있다(도 1).
반응 챔버(201)는 작동, 로딩 및 언로딩 동안 진공 하에 유지되는 것이 바람직하며, 이때 반응 챔버 내의 압력은 1kPa(10mbar) 미만, 바람직하게는 10Pa(0.1mbar) 미만의 수준으로 유지되는 것이 바람직하다. 일부 구성에서, 반응 챔버 내의 압력은 주위 압력과 동일한 수준으로 설정된다.
또한, 중간 공간/진공 챔버(210)가 적어도 1kPa(10 mbar)의 수준으로 유지되는 것이 더 바람직하다. 바람직하게는, 중간 공간(210) 내의 압력은, 반응 챔버(201)의 내부(전형적으로, 100Pa 미만)와 진공 챔버(210)의 내부 사이의 압력 차이를 확립하기 위해 1kPa를 초과하는 수준으로 유지된다.
아래에 더 제시되는 다수의 예에서, 중간 공간 내의 압력은 반응 챔버에 비해 더 높게 유지되었다. 특정 작동 파라미터, 전구체 및/또는 반응 조건에 따라, 중간 공간(210) 내의 압력은 반응 챔버(201)에서보다 더 낮게 또는 반응 챔버(201)에서와 동일하게 유지될 수 있다.
전구체 유체(들)(12)는 다수의 흡입 라인(공급 라인)(21) 및 밸브와 같은, 관련 스위칭 및/또는 조절 장치(21A)를 통해 반응기 내로 전달된다. 도 1은 전구체 유체(12)가 적어도 하나의 공급 라인(21)에 의해 반응 챔버(201) 내부로 전달되는 실시예를 예시한다. 일부 경우에, 반응기(200)는 2개, 3개 또는 그 이상의 공급 라인(21)(미도시)을 포함하는 것이 바람직하다. 일부 구성에서, 장치는 다양한 전구체 소스(source) 및 비활성 기체 공급부 또는 공급부들(미도시)에 연결가능한 매니폴드 공급 라인 및 분배 배관(pipework)을 포함할 수 있다. 일부 대안적인 구성에서, 공급 라인(들)의 제공은 밸브(들)(21A)를 유체 분배 디바이스(100)에 직접 연결함으로써 생략될 수 있다.
반응 챔버 내로 전달되는 전구체 유체(12)는, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, 및 12G 중 어느 하나로 제공되는 적어도 하나의 전구체 화합물(12X)을 포함하는 것이 바람직하다.
전구체(들)은 유체 형태로 공급 라인(21)으로 전달된다. 공급 라인(21)을 통해 유동하는 반응성 유체(12)는 바람직하게는 비활성 캐리어(11)에 의해 운반되는 미리 결정된 전구체 화학 물질(12X)을 포함하는 기체상 물질이다. 전구체(들)은 예를 들어, 용기, 카트리지 또는 파이핑 시스템으로 구성된 공급원 또는 공급원들로부터 공급 라인(21)으로 공급된다. 각각의 소스는 바람직하게는 화학 화합물, 분자 또는 원소로 제공되는 미리 결정된 전구체(12X)를 함유한다. 각각의 소스는 예를 들어 수동 폐쇄 밸브로서 제공되는 적어도 하나의 밸브(21B)를 구비한다. ALD 반응(들)과 같은 증착 반응(들)을 위해 요구되는 다양한 전구체 화학 물질은 단일 공급 라인(21)을 통해 반응 공간으로 지향될 수 있다.
일부 경우에, 전구체(들)(12X)는 암모니아 가스(NH3)와 같은 기체 형태로 제공된다. 일부 다른 예에서, 전구체(들)는 액체 또는 고체 형태로 제공되고 비활성 캐리어에 혼합되기 전에 기화된다.
비활성 캐리어(11)는 유체, 바람직하게는 질소(N2), 아르곤(Ar), 또는 전구체(반응물) 및 반응 생성물에 대해 실질적으로 제로(zero) 반응성을 갖는 임의의 다른 적합한 기체 매질과 같은 기체일 수 있다. 비활성 캐리어 가스(11)는 별도의 소스 또는 소스들(미도시)로부터 공급된다.
전구체 유체(12)는 다수의 순차적인 펄스로 반응 챔버(201) 내로 전달되는 것이 바람직하다. 예로서, 트리메틸알루미늄(제1 전구체) 및 물(제2 전구체)을 사용하여 알루미늄 산화물을 함유하는 코팅층을 증착하기 위한 마이크로전자기계 시스템(microelectromechanical system, MEMS) ALD 프로세스를 생성함에 있어 널리 알려진 것은, 동일한 공급 라인(21) 또는 2개의 서로 다른 공급 라인을 통해 2개의 소스로부터 반응 챔버 내로 순차적으로 공급되는 2개의 이들 화학 물질을 사용할 것이다. 펄스 사이에서, 반응 챔버는 비활성 유체에 의해 퍼징된다.
복합 다층 구조물(소위 스택(stack)이라 함)을 제조하는 단계에서는, 각각의 층은 별개의 ALD 사이클에서 생성되며, 그리고/또는 상기 층은 조성물의 관점에서 서로 상이하고, 따라서 3개 이상의 서로 다른 전구체 및 공급원을 사용할 수 있다.
일부 경우에, 용매 중의 미리 결정된 전구체와 같은 화합물의 혼합물은 동일한 전구체 소스로부터 공급될 수 있다.
서로 다른 소스로부터 각각 공급된 전구체(들)(12X) 및 비활성 캐리어(11)는 멀티-포트(multi-port) 밸브(21A)를 통해 공급 라인(21)으로 들어간다. 밸브(21A)는 예를 들어 자동 제어 시스템 및 선택적으로 수동 백업 제어 시스템을 갖는 3-포트 밸브로서 구성된다. 바람직한 구성에서, 밸브(21A)는 일반적으로 ALD-밸브로 알려진 3-방향 밸브이다. ALD-밸브는 반응 챔버 내로의 비활성 캐리어 유체(11)의 안정적인 흐름을 유지하고 유체 전구체(들)(12X)를 미리 결정된 시점에서 상기 캐리어 내로 도입하도록 구성된다. ALD-밸브는 (연속적으로) 유동하는 캐리어에 전구체(12X)를 주입하도록 구성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 전구체(12X)가 공급 라인(21) 내로 주입되는 기간 동안 캐리어 유체(11)의 흐름을 변경하도록, 밸브(21A)의 상류에 예를 들어 질량 유량 제어기(들)(미도시)와 같은 다른 제어 수단이 제공될 수 있다. 어느 상황이든, 전구체의 주입은 짧은 펄스(0.01~100초, 전형적으로 0.1초)로 수행된다.
반응기가 하나 이상의 공급 라인(21)을 포함하는 구성에서, 각각의 상기 공급 라인은 ALD 밸브(21A)를 구비하는 것이 바람직하다.
일부 구성에서, 밸브(21A)는 WO2018/234611 및/또는 WO 2018/202949에 기술된 바와 같이, 추가적인 폐기 라인을 갖는 4-방향 밸브일 수 있다. 3-방향 또는 4-방향 밸브와 같은 추가 밸브는 공급 라인(21)에 채택될 수 있거나 또는 유체 분배 디바이스(100)에 직접 연결될 수 있다.
반응기(200)는 밸브(21A, 21B) 중 어느 하나, 및 선택적으로 전구체 소스(들)(12X) 및 비활성 캐리어 소스(들)(11) 중 어느 하나를 포함하는, 선택적으로 가열된 구획부(22)("밸브 블록"으로 지칭됨)를 더 구비할 수 있다. 각각의 전구체 소스(12X)는 개별적인 열 조절을 갖는 카트리지에 추가로 둘러싸일 수 있고; 이러한 소스의 예시적인 구현은 WO2009/130375에 기술되어 있다.
도 1을 참조하면, 반응성 유체(들)(12)는 적어도 하나의 공급 라인(21)에 연결된 그리고/또는 밸브(21A)를 통해 전구체 소스(12A)에 직접 연결된 다수의 유입구(103)를 통해 반응 챔버 내로 전달된다. 반응 챔버(201)에 유입되기 전에, 반응성 유체(들)(12)은 유입구(103)를 통해, 후술하는 바와 같이 유체 분배 디바이스(100) 내로 수용된다.
도 2 및 도 5a를 참조하면, 유체 분배 디바이스(100)는, 측면으로부터 보았을 때 수직 절단면(도 2)으로서 그리고 위에서 보았을 때 수평 절단면(도 5a)으로서 도시된다. 도 2에서의 장치(200)의 배향은 도 1에서와 동일하다. 3차원 데카르트 좌표계에서, 도 2는 길이 방향 단면 평면(유체 분배 디바이스(100)/장치(200)와 평면 XY와의 교차(intersection))을 따르는 도면을 도시하는 반면, 도 5a는 횡방향(수평) 단면 평면(유체 분배 디바이스(100)와 평면 XZ와의 교차)을 따르는 도면을 도시한다. 반응 챔버(201)에서, 예를 들어 디스크형 웨이퍼와 같은 기판(10)은 소위 수직 스택으로 (기판 홀더(202)에, 도 1) 배열되고, 이때 기판(10)의 측면 표면은 (서로 평행하게) 서로 마주본다. 모든 기판은 반응 챔버(201)/반응기(200)의 길이 방향 축(Y-축)을 따라 배열된다.
유체 분배 디바이스(100)는 확장 영역(101) 및 전이 영역(102)을 포함한다. 확장 영역(101)은 반응기의 최상부에 있는 것으로, "뚜껑(lid)" 부분으로 볼 수 있다. 확장 영역(101)은, 예를 들어, 용접 등의 표준 기술에 의해 반응 챔버에 결합된 별도의 부품에 의해 선택적으로 형성될 수 있다. 따라서, 일부 경우에, 확장 영역(101)은 제거 가능하고 교체가능한 구획부로서 제공될 수 있다. 전이 영역(102)은 상기 뚜껑(확장 영역(101))과 반응 챔버(201) 사이의 구역에 의해 형성되고, 선택적으로 수렴하는 유체 스트림의 효율적인 혼합을 위한 다수의 기구를 포함한다.
확장 영역(101)은 전이 영역(102)에 의해 분리되지만 공통 상부 커버(110) 아래에 제공되는 서브-영역(서브-체적)(101-1, 101-2)을 포함한다. 상부 커버(110)는 확장 영역(101)의 일체형(분리 불가한) 부분으로서 공급될 수 있거나, 또는 대안적으로, 상부 커버 부분(110)은 (예를 들어, 유지보수를 용이하게 하기 위한) 별개의 분리가능한 부분으로서 제공될 수 있다. 상부 커버는 도 5a 내지 도 5c 및 도 7a 내지 도 7d에 도시되어 있지 않다.
각각의 서브-영역(101-1, 101-2)은 적어도 하나의 유입구(103)를 포함한다. 유입구(103)를 통하여, 유체 스트림(F1, F2)은 확장 영역, 특히 각각의 서브-영역(101-1 및 101-2)으로 수용된다.
바람직한 구성에서, 각각의 서브-영역(101-1, 101-2)은 실질적으로 삼각형 모양을 갖는 수평 절단면(도 5a)에서 렌더링된다. 서브-영역(101-1, 101-2)은 이등변 삼각형 모양으로 제공될 수 있으며, 예를 들어, 적어도 하나의 유입구(103)는 동일한 측부 사이에 어떤 각도로 배치되고 전이 영역(102)에 대한 입구에 대향(도 5a 의 거리(D1)에 의해 정의됨)하게 배치될 수 있다. 따라서, 거리 D1은 삼각형의 베이스를 정의한다.
따라서, 각각의 서브 영역(101-1, 101-2)은, 각각의 유입구(103)와 전이 영역(102)(d1로 표시된 거리) 사이에서, 유체 스트림(F1, F2)의 방향으로 확장 폭(D1)까지 점진적으로 증가하는 가로 거리(폭)를 갖는 내부를 갖는 구획부에 의해 확립된다. 서브-영역(101-1, 101-2)의 실질적으로 삼각형 모양으로 인해, 유입구(103)와 전이 영역(102) 사이에서, 거리(d1)에서 상기 확장 폭(D1)으로, 실질적으로 펼쳐지는 (반경 방향) 패턴에 따라 전파되나, 구획부(101-1, 101-2)의 내부에 의해 형성된 경계 내에 있다.
서브-영역(101-1, 101-2) 중 어느 하나 상의 유입구(들)(103)의 제공은, 유체 스트림(F1, F2)이 거리(d1)에서 서브-영역(101-1, 101-2)을 통해 실질적으로 서로를 향해 전파되도록 하는 것이다(도 2, 도 5a의 화살표로 도시됨). 일부 실시예에서, 서브-영역(101-1) 상의 유입구(들)(103)는 서브-영역(101-2)의 유입구(들)에 대향하여 배열되고, 따라서 유체 스트림(F1, F2)이 반대 방향으로부터 서로를 향해 전파되는 것을 가능하게 한다.
서브-영역(101-1, 101-2)을 형성하는 구획부는 내부 높이(h1)를 갖는다(도 2). 높이(h1)는 서브-영역의 내부를 가로질러 실질적으로 일정한 것이 바람직하다. 여전히, 값 h1은, 예를 들어, 특정 흐름 조건에 맞게 구성되기 위해 각각의 서브-영역(101-1, 101-2) 내에서 변할 수 있고, 이에 의해, 전이 영역을 향한 각각의 유입구 사이의 거리(d1)에서, 높이 h1이 증가 또는 감소하는 구성이 이루어질 수 있다.
이러한 특징으로 인해, 유입구(103)와 전이 영역(102) 사이의 거리(d1)에서 확장 폭(D1)에 도달하도록 점진적으로 증가하는 폭을 갖는 실질적으로 연장된("날개형") 구획부로서 서브-영역(101-1, 101-2)을 제공함으로써, 서브-영역(101-1, 101-2)을 통해 전파하는 유체 흐름(F1, F2)의 프로파일은 층류(laminar)이다.
층류 또는 스트림 라인(streamline) 흐름은 본 개시 내용에서, (난류 속도 변동 없이) 난류가 없는 흐름으로서 정의된다. 층류에서, 유체 층/스트림은 와동성(vorticity), 소용돌이(swirls) 또는 전류(currents)가 없을 때 평행하게 미끄러진다. 명료함을 위해, 본 발명은 구조적 세부사항이나 기능성에 관련하여 어떠한 종류의 벤투리(venturi) 응용과 혼동되어서는 안된다. 본 발명은 비압축성 액체가 아닌, 높은 진공 조건 및 대부분의 경우 상승된 온도에서 기체 매질을 사용한다.
본 명세서에 설명된 장치에서, 층류 흐름은 전구체 유체 흐름 및 비활성 유체 흐름 모두를 위해 자연스럽게 지지되고, 후자는 ALD에서, 예를 들어 퍼지 기간 동안 발생한다.
도 2는 입구(103a)에 대한 2개의 대안적인 구성을 도시한다. 좌측(F1) 상의 입구는 확장 영역(101)(수평 평면(XZ) 상에 배치됨)에 실질적으로 수직인 튜브로서 구성된다. 상기 입구를 통해 확장 공간에 진입하는 (수직으로 하방으로 흐르는) 유체(F1)는 실질적으로 직각(90도)으로 방향 전환하고, 이때 유체 스트림(F1)이 대향 벽과 충돌하고, 구획부(101-1)를 통해 전이 영역(102)을 향해 더 전파되며, 흐름 저항이 점진적으로 감소한다. 대안적으로, 흐름(F1)을 수용하기 위한 유입구(103)는 확장 영역(101)(미도시)을 구성하는 구획부의 하부 부분 상에 배열될 수 있으며, 이때 흐름(F1)은 상향 방향으로 확립될 것이다
흐름(F2)을 수용하기 위한 우측(도 2) 상의 유입구는 2개의 직각의 방향 전환(turn)을 하는 튜브로서 구성된다. 이러한 유입구로 유입되는 유체(F2)는 그 방향을 두 번 변경하도록 강제된다. 결과적으로, 유체 흐름의 관성이 감소된다. 그럼에도, 유입구 및/또는 유입구의 조합, 및/또는 장치에서의 유입구(들)의 위치에 대한 임의의 다른 적절한 구성이 배제되지 않는다.
전이 영역(102)(소위 장치(200)의 "스로트(throat)")은 확장 영역(101)과 반응 챔버(201) 사이에 확립된다. 장치(200)에서, 전이 영역(102)은 실질적으로 반대 측으로부터 도달하는 유체 스트림(F1, F2)이 수렴 및 혼합되는 영역이다. 예를 들어 105, 106와 같은 (아래에 더 기술됨) 그 모양 및/또는 다양한 구조적인 적용에 관해서, 전이 영역(102)은, 확장 영역(101)을 통해 거기에 도달하는 유체 스트림(F1, F2)을 수용하고 결합하도록 구성되고, 이에 의해 결합된 유체 스트림(Fc)이 형성되고(도 2, 도 3a), 이는 추가로 반응 챔버(201)로 지향된다.
전이 영역(102)은 입구(102A) 및 출구(102B)를 갖는 채널(102A-102B)에 의해 확립되며, 이들 각각은 폭(d2 및 d2')을 각각 갖는 개구(도 5b)로 제공된다. 폭 파라미터(d2 및 d2')는 서로 동일하거나 상이할 수 있다(d2 = d2' 또는 d2 < d2' 또는 d2 > d2'). 또한, 각각의 개구(102A, 102B)는 각각의 서브-영역(101-1, 101-2)(도 5b)의 확장 폭에 대응하는 거리(D1)로 연장되는 길이를 갖는다.
전체적으로, 전이 영역(102)의 구현은 스트림(F1, F2)의 효율적인 혼합을 보장하도록 되어, 전구체 화학 물질이 증착된 표면 상에 균일하게 존재한다. 따라서, 반응 챔버 내의 모든 (웨이퍼) 기판(10)은 전구체의 균일한 층으로 증착되어, 전구체의 농도가 개별 기판 (측면) 표면을 가로질러, 그리고 배치(batch)/반응 공간에서의 모든 기판의 표면을 가로질러 균일하게 된다. 전이 영역(102)에서, 와류 형성이 없고 압력 손실이 없는 고도로 제어된 방식으로 혼합이 구현되며, 이는 더 효율적인 퍼지를 가능하게 한다.
전형적으로, 개구(102B)에서의 단면적은 반응 챔버의 단면적(XZ)에 의해 정의되는 반면, 개구(102A)에서의 단면적은 설계-관련 변경(design-related modifications)의 대상이 될 수 있다. 따라서, 개구(102B)에서의 폭(d2')은 전형적으로 반응 챔버(201)의 폭에 대응한다(도 5b).
이에 따라, 개구(102B)는 전이 영역(102)과 반응 챔버(201) 사이의 경계를 형성하며, 따라서, 상기 개구(102B)는 반응 챔버(201)로의 입구로서 더 지칭될 수 있다.
확장 영역(101)을 형성하는 구획부(101-1, 101-2)는 장치(200)의 몸체의 최상부에 제공된 중공 연장부("날개")로 볼 수 있다. 서브-영역(101-1, 101-2)은 개구(102A)와 유입구(들)(103) 사이에서 거리(d1)로 연장된다. 거리(D1)에서, 개구(102A)는 확장 영역(101)과 전이 영역(102) 사이의 경계를 형성한다(도 5a 내지 도 5c).
확장 영역(101)의 예시적인 레이아웃에서(도 5a 내지 도 5c), 유입구(103)에 의해 확립된 서브-영역의 가장 먼 지점 사이의 거리, 예를 들어(도 5a)는 전이 영역(102)을 형성하는 채널(102A-102B)의 폭을 정의하는 거리(d2)의 2배 또는 3배를 초과한다.
실시예에서, 채널(102A-102B)은 전체 높이(h2)를 가로질러 일정한 단면(평면(XZ)과 교차)을 갖는다. 이러한 경우에, 개구(102A, 102B)는 그 단면에서 동일하다. 일부 구성에서, 채널(102A-102B)은 그의 높이에 걸쳐 다양한 단면(XZ)으로 구성될 수 있다.
실시예에서, 입구(102A)(폭 d2를 가짐)와 출구(102B)(폭 d2'를 가짐) 사이의 거리(h2)에서, 채널(102A 내지 102B)의 단면(XZ)이 감소된다. 따라서, 채널(102A-102B)의 폭은 수치 d2로부터 미리 결정된 수치 d3(도 2, 도 3a, 도 5a, 도 5b)까지 좁아지고, 또한 반응 챔버(102B)의 입구에서 수치 d2'로 확장된다.
채널(102A-102B)의 가장 좁은 영역은 협착 구역(104)에 의해 형성된다. 따라서, 일부 구성에서, 전이 영역(102)은 전체 거리(D1)(도 5a, 도 5b)에서 실질적으로 일정한 폭(d3)을 갖는 협착 구역(104)(도 2, 도 3a, 도 3b)을 포함한다.
협착 구역(104)은 바람직하게는 폭(d3')에 대한 전체 거리(d1)에서 채널(102A-102B)의 (내부) 측면(112, 121)(도 2, 도 3a)의 경사에 의해 형성된다. 상기 채널에서, 표면(112, 121)은 입구(102A)와 출구(102B)로부터 협착 구역(104)(도 5b)을 향해 각각 점진적으로 경사져 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 협착 구역(104)은 말단 표면, 즉 측면 표면(112, 121)(미도시) 사이에 제공된 좁은 부분에서 (내부) 경사를 포함할 수 있다.
일부 구성에서, 상기 채널(102A-102B)의 적어도 일부는 곡률로 경사진 내부 측면 표면을 갖는다. 일부 경우에, 채널의 일부는 거리(102A-104)(표면(112))에서 곡률로 경사져 있는 반면, 거리(104-102B)(표면(121))에서의 채널의 부분은 경사면(도 2, 도 3a, 도 3b)을 형성한다. 이러한 배열은 유체 흐름의 방향으로 정의된 바와 같이 실질적으로 수평 평면(XZ)으로부터 실질적으로 수직 평면(XY)으로의 유체 흐름의 매끄러운 전이를 달성할 수 있게 한다.
전이 영역(102)에서, 합쳐진 스트림(Fc)을 형성하기 위해 실질적으로 반대 방향으로부터 채널(102A-102B) 내로 도달하는 유체 스트림(F1, F2)은 수렴하여 합쳐진다. 유입 유체(F1, F2)의 혼합 및 합쳐진 스트림(Fc)의 형성은 도 2 및 도 3a에 개략적으로 도시되어 있다.
도 3a 및 도 3b는 유체(F1, F2')의 혼합을 촉진하기 위해 유체 분배 디바이스(100)에 제공된 다수의 추가 기구(105, 106)를 도시한다.
일부 구성에서, 장치(100)는 상기 스트림을 실질적으로 반응 챔버(201)를 향해 지향시키도록 전이 영역(102)에 진입하는 유체 스트림(F1, F2)의 흐름 방향을 조절하도록 구성된 흐름-형성 요소(105)를 포함한다. 흐름-형성 요소(105)는 상부 커버(110)의 일체형 연장부로서 또는 상기 상부 커버(110)의 내부에 제거가능하게 연결될 수 있는 별개의 부분으로서 제공될 수 있다.
단면에서, 흐름-형성 요소(105)는 돔(dome) 모양(도 3a 및 도 3b), 삼각형, 절두형 삼각형(truncated triangle) 등의 모양을 가질 수 있다. 유체 분배 장치 (100)에서 요소(105)는 바람직하게는 그 크레스트(crest)(가장 돌출된, 흐름-형성 부분)이 반응 챔버(201)를 향하도록 배열된다. 요소(105)는 거리(D1)에 걸쳐 동일한 단면을 갖는 연속 요소로서 제공될 수 있거나; 또는 대안적으로 요소(105)는 상기 거리(D1)에 순차적으로 배열된 여러 모양을 갖는 항목(돔, 삼각형 등)으로서 제공될 수 있다.
요소(105)는 구획부(101-1, 101-2)를 통해 전이 영역(102)에 도달하는 스트림(F1, F2)이 입구(102A)(도 5b, 요소(105) 미도시)에서 충돌하는 것을 방지하며; 대신에, 요소(105)는 스트림(F1, F2)을 협착 구역(104)을 향해 안내한다. 이 배열은 혼합 속도와 혼합 균일성을 향상시킨다.
추가적으로 또는 대안적으로, 유체 분배 디바이스(100)는 전이 영역(102)에 배열된 혼합 장치(106)를 포함한다(도 3b). 실시예에서, 혼합 장치는(전이 영역(102) 내에서) 거리(D1)로 연장되어, 상기 샤프트 상에 십자형으로 배치된 다수의 고정 블레이드를 구비하는 상기 샤프트 또는 로드를 포함한다(도 3b). 블레이드는 단면에서 곡선형, 샤프-에지 프로파일로 구성될 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 블레이드 또는 유사한 툴(로드, 바, 핑거 등)은 전이 영역(102) 또는 커버(110)를 형성하는 내부 표면에 배열될 수 있다. 상기 툴은 예를 들어 압출과 같은 다른 방법에 의해서도 제공될 수 있다. 혼합 장치(106)의 임의의 다른 적절한 구현은 배제되지 않는다.
유체 분배 디바이스(100)가 기구(들)(105 및/또는 106)를 포함하는 구성에서, 채널(102A-102B)에서 협착 영역(104)의 제공은 생략될 수 있다.
실시예에서, 플라즈마 발생 장치(107)가 제공된다(도 3a). 플라즈마 발생 장치(107)는 혼합 장치(106)를 대체하거나 보완할 수 있다. 후자 경우에, 플라즈마 전극(들)은 혼합 장치(106)의 구조에 통합될 수 있다. 설계 특징에 관하여, 상기 플라즈마 발생 장치(107)는 혼합 장치(106)에 대해 설명된 바와 유사한 방식으로 반응기의 내부 벽에 구성 및/또는 연결된다. 플라즈마 발생 장치(107)는 예를 들어 플라즈마 전극과 같은 적어도 하나의 플라즈마 소스를 포함하거나 이로 구성된다. 플라즈마 소스는 본 개시 내용에서, 유체, 바람직하게는 기체를 바이패싱(bypassing)함으로써 발생 및/또는 방출할 수 있는 디바이스로 정의된다. 또한, 장치(200)는 유도 결합 플라즈마를 생성하기 위한 디바이스(들)와 같은, 반응 챔버 외부에 배치된 플라즈마를 발생시키기 위한 디바이스 또는 디바이스들을 포함할 수 있다. 이러한 디바이스(들)는 바람직하게는 고주파 유도 코일 및 고주파 전원(미도시)을 포함한다.
일부 구성에서, 플라즈마 발생 장치(107)는 적어도 하나의 플라즈마 안테나를 포함하거나 이로 구성된다. 상기 플라즈마 안테나(들)는 (상기 혼합 장치(106)에 대해 설명된 바와 같이) 상기 거리(D1)로 연장되는 개별 로드의 형태로 제공되거나, 전이 영역(102) 또는 커버(110)를 형성하는 내부 표면에 배열된 하나 이상의 "핑거(finger)"로서 제공될 수 있다.
전이 영역에서 혼합된 스트림(F1, F2)을 포함하는 합쳐진 유체 흐름(Fc)은 반응 챔버(201)로 더 지향된다. 반응 챔버의 입구(102B)(도 3a)에서 확립되어, 상기 반응 챔버를 통해 전파하는 유체 흐름은 흐름(F)으로서 도 2, 도 3a에 도시되어 있다. 반응 챔버의 입구에서 확립되어, 기판(10) 사이에서 상기 반응 챔버의 전체 길이를 통해 전파되는 흐름(F)은 층류이다.
반응기(200)에서, 확장 영역(101)(101-1, 101-2)으로부터 반응 챔버(201)로의 그들의 경로 상의 전이 영역(102)을 통한 유체 스트림(F1, F2)의 전파는 상기 유체 스트림의 방향의 변화를 수반한다. 본 실시예에 따른 유체 분배 디바이스(100)를 제공함으로써 그리고 수직 스택으로 배열된 기판의 배치(batch)를 포함하는 한정된 공간으로서 제공되는 비교적 평평한 반응 챔버(201)에 의해, 전이 영역(102)을 통해 전파되는 유체 패턴에서 제트, 와류 및/또는 소용돌이의 형성이 방지된다.
반응기(200)는 각각의 구획을 통한 유체의 흐름이 층류로 유지되는 방식으로 구성된다. 흐름은 명확성을 위해 스트림(F1, F2, Fc, F)으로 표시된 것으로, 이는 각각의 구획부(101-1, 101-2, 102, 201)를 통해 변동이나 불규칙이 없는 상태로 정상 경로로 이동하며, 이로써 흐름 속도, 압력, 가속도, 및 다른 흐름 특성은, 각각의 특정 구획부를 통해 이동하는 유체 흐름의 각각의 가상(imaginary) 단면 내의 임의의 지점에서 실질적으로 일정하게 유지된다. 전술한 파라미터가 유체 흐름 방향으로 유체 경로를 가로질러 선단 에지 및 각각의 (허상의) 절단면 내에서 실질적으로 일정하게 유지되지만, 일부 파라미터 값(압력, 흐름 속도)은 유입구(10)로부터 기판(10)을 향해 및/또는 반응 챔버(201)를 통해 전파될 때 전체 유체 경로를 정의하는 거리에서 감소할 수 있다.
전이 영역(102)("스로트")은 층류 조건에서 유체의 효율적인 혼합(대류 및 확산)을 가능하게 하는 방식으로 구현된다. 상기 전이 영역에서, 실질적으로 반대 방향으로부터 도달하는 유체 스트림(F1, F2)은, 와류 또는 난류와 관련된 제트 없이, 증착 장치의 길이 방향 축(Y)에 대응하는 흐름 방향(Y)에 평행한 흐름(F)을 형성하도록 재분배 및 재결합(Fc)된다. 전이 영역(102)에서의 층류 혼합은 유체 분배 디바이스(100) 및 반응 챔버(201)의 특징적인 구성에 의해 달성된다.
스트림(F1, F2)은 확장 영역(101)과 경계(D1)를 갖는 전이 영역(102)에서 수렴 및 혼합된다(도 5a 내지 도 5c). 합쳐진 스트림(Fc)은 흐름(F)의 형태로, 실질적으로 평평한, 세장형 본체로 구성된 반응 챔버(201) 내로 전파된다. 반응 챔버(201)는 Y-축에 의해 정의된 전체 길이(배기를 위해 도 5b에서 102B로 표시된 전이 영역과의 경계로부터)에 걸쳐 일정한 단면(평면 XZ)을 갖는 것이 바람직하다.
따라서, 반응 챔버에 대한 입구에서 확립된 흐름(F)은 실질적으로 균일한 속도로 상기 반응 챔버의 길이를 통해 기판(10)의 측면 사이에서 전파된다.
본 실시예에 따른 반응기(200)는 전체 반응 챔버(201)의 길이를 통해 전구체 유체(12)의 층류(F)를 확립함으로써 모든 기판 표면 상에서 동시에 코팅 막의 균일한 증착을 가능하게 한다. 층류의 조건에서, 전구체 유체(12)는 기판(10)의 측면과 선단 에지에서 실질적으로 균일한 속도로 전파한다. 장치(200)는 (기판 사이의 불균일 및/또는 난류 전구체 유체 흐름에 의해 야기되는) 스택에서의 기판 상의 불규칙한 증착 속도로 인해 발생하는 증착 결함으로 종래의 화학 증착 반응기에 대해 일반적인 증착 결함을 회피 가능하게 한다.
반응기(200)에서, 전구체(미리 결정된 체적에서 실질적으로 동일한 양의 전구체 분자)의 균일한 농도가 반응 챔버(102B, 단면 평면 XZ)의 입구에서 달성된다. 전구체 농도는 전구체 유체가 반응 챔버의 전체 길이에 걸쳐 및 기판(10) 사이에 일정한 층류(F)의 형태로 전파될 때 실질적으로 균일하게 유지된다. 따라서, 기판(10)의 모든 면은 동일한 두께 및 증착된 표면(들)을 가로질러 전구체 분자의 균일한/균질한 분배를 갖는 막으로 증착된다.
기판을 반응 챔버에서 나란히(side-by-side) 배치하고 서로 밀접하게 인접하게 배치(단, 상기 기판들 사이에 갭을 남김)하는 것은 상기 기판(10) 사이에 층류를 확립하는 데에 기여한다. 실제로, 반응 챔버는 25~300mm 범위 내의 직경을 갖는 디스크형의 웨이퍼 기판과 같은 다양한 표준 기판에 비-제한적인 방식으로 치수를 부합시키기 위해 다양한 크기로 제공될 수 있다. 반응 챔버(201)(및 이에 따라 전체 반응기 설비(200))는 직경이 300mm를 초과하는 기판을 포함하도록 추가로 변형될 수 있다.
디스크형 기판(10)이 이용되는 경우에, 반응기(200)/반응 챔버(201)의 배기 단부는 만곡되거나 원호화될 수 있다(도 6a).
전구체 화학 물질이 전이 영역(102)에 도달하기 전에 전구체 화학 물질이 유체 분배 디바이스(100)에서 혼합되는 것을 이전에 방지하기 위해, 그리고 반응기(200)를 통해 균일한 유량으로 안정적인 흐름을 유지하도록 하기 위해, 다음의 배열이 이루어질 수 있다.
반응 챔버의 일 측으로의 전구체 화학 물질의 전달 동안(예를 들어, 제1 서브-영역(101-1)을 통해), 상기 화학 물질은, 3-방향 또는 4-방향 밸브를 통해 상기 박막 증착 반응기 내로, 공급 라인(들)(21)을 통해 연속적으로 흐르는 비활성 유체의 흐름으로 펄스(주입)된다. 동시에, (예를 들어, 제2 서브-영역(101-2)을 통해) 다른 방향으로부터 비활성 유체(11)의 일정한 흐름이 있다. 이상적인 조건에서, 양 측면(101-1,101-2)에서의 공급 라인 내의 압력은 실질적으로 동일하게 유지된다(예를 들어, 5mbar). 그러나, 전구체 화학 물질을 함유하는 용기 내에서 정상적으로 유지되는 고압력(예를 들어, 10 mbar) 때문에, 전구체 화학 물질이 전구체 소스로부터 상기 공급 라인(21)으로 주입될 순간에, 공급 라인에서의 압력이 변한다. 이는 다수의 방법에 의해 보상될 수 있으며, 다음과 같다:
- 질량 흐름 제어기 또는 다른 적절한 조절 장치를 사용하여 전구체 주입 공급 라인에서 신속한 흐름 변경;
- 전구체 주입 공급 라인 내의 증가된 압력과 일치하도록 다른 측(비활성 유체 공급부) 상의 공급 라인 내의 유량을 증가시킴으로써 전구체 주입 공급 라인에서 압력 보상을 제공; 및,
- 질량 흐름 제어기에 평행한 추가 밸브에 의해 전구체 주입 공급 라인에서의 빠른 압력 변화(증가 또는 감소).
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 도 4a는 반응기(200)에서 3차원 유체 전파에 대한 통찰을 갖는 전문적인 판독기를 제공하는 것을 목표로 하며, 도 4b는 확장 체적(들)(101)에 대한 다양한 구성을 도시한다. 기준 프레임은 좌표의 3차원 데카르트 좌표계에 의해 지정된다.
도 4a의 개략도는 (도 5a에 도시된 바와 같이 상부에서 보았을 때) 유체 분배 디바이스(100)의 수평 단면도와, (도 1, 도 2, 도 3a 또는 도 3b 중 어느 하나에 도시된 바와 같이 측면으로부터 보았을 때) 반응 챔버(201)의 수직 단면도를 조합한다.
도 4a는 증착 장치(200)의 길이 방향 축(Y-축)을 따르는 길이 방향 단면 평면(XY)과의 교차로서 반응 챔버(201)를 도시한다. 확장 영역(101)을 형성하는 서브-영역(101-1, 101-2)은 상기 증착 장치(200)의 길이 방향 축(Y)에 실질적으로 직교하는 수평 단면 평면(XZ)과의 교차로서 도시되어 있다. 단면 평면(XZ)은 기준 마크(P1)에 의해 도 4b에 표시되어 있다. 상기 단면 평면(P1)은 또한 서브-영역(101-1, 101-2)이 배치되는 평면으로 간주된다.
도 4b는 평면 1(p1)에 대해 반응 챔버(201)를 형성하는 실질적으로 평평한 세장형 용기의 배향을 추가로 도시한다. 따라서, 반응 챔버(201)는 증착 장치(200)의 길이 방향 축(Y-축)을 따라 길이 방향 단면 평면(YZ)과의 교차로서 도 4b에 도시되어 있다.
단면 평면(YZ)은 증착 장치(200)의 길이 방향 축(Y-축)을 따르는 서브-영역(101-1, 101-2)에 대한 대칭면을 형성한다. 일부 중요하지 않은 세부사항(예를 들어, 유입구(103)의 구성)으로부터, 평면(YZ)은 장치(200)를 서로 거울상인 절반으로 이등분하고, 각각의 이러한 절반은 서브-영역(101-1, 101-2)을 포함한다.
증착 장치(200)의 길이 방향 축을 따르는 서브-영역(101-1, 101-2)에 대한 대칭면은 기준 마크(P2)에 의해 도 4b에 표시된다.
도 4b에 도시된 구성(i)은 도 5a 내지 도 5c에 도시된 실시예에 대응한다. 구성(i)에 따른 반응기에서, 유체 분배 디바이스(100)는 확장 영역(101)(101-1, 101-2)을 통해 전파되는 유체 스트림(F1, F2)의 방향이 반응 챔버(201)를 통해 전파되는 유체 흐름(F)의 방향에 실질적으로 수직이 되도록 구성된다.
구성(i)에서, 수평 평면(P1)은 수직 평면(P2)에 수직이다.
구성(i, iii)에서, 도 4b는 구획부(101-1, 101-2)가 평면(P1) 상에 배치되지 않고, 대신에 각각의 구획부가 미리 결정된 각도 α(알파)만큼 상기 평면(P1)으로부터 경사져 있는 반응기(200)에 대한 대안적인 구성을 도시한다. 각 구획부/서브-영역(101-1, 101-2)에 대한 경사면은 기준 마크(P1')(도 4b, (ii), (iii))에 의해 정의된다.
따라서, 구성(ii, iii)에서, 서브-영역(101-1, 101-2)은 각각 단면 평면(P1')에 배치되고, 각각의 이러한 평면(P1')은 단면 평면(P1)에 대해 미리 결정된 각도로 경사져 있다. 명료함을 위해, 도 4b는 평면(P1)을 파선 박스로서 도시하고, 반면에 경사면(P1')은 실선 윤곽을 갖는다.
경사각(알파)은 XZ-평면으로부터 0~180도 또는 보다 바람직하게는 5~45(95~135)도의 범위 내에 제공될 수 있다. 도 4b에서, 직각 α1(알파 1) 및 직각 α2(알파 2)는 함께 0-180도의 범위를 정의한다. 구성(ii, iii)을 실제로 실행하기 위해, 각각의 서브-영역에 대한 경사 경계는 전술한 바와 같이 전이 영역(102)의 각 측면에서 경계(D1)를 따라 놓여 있어야 한다.
또한, 상기 경사면(P1')은 미러-대칭인 것이 바람직하다.
전술한 모든 구성에서, 유체 분배 디바이스(100)는, 전술된 모든 구획부(101, 102, 201)에서의 층류를 유지하면서, 전이 영역(102)에서 각각의 유체 스트림(F1, F2)이 단면 평면(P1, P1')(확장 영역(101))으로부터 단면 평면(P2)(반응 챔버(201)로 방향 전환하도록 구성된다. 평면(P2)(YZ)은 증착 장치(200)의 길이 방향 축(Y-축)을 따라 서브-영역(101-1, 101-2)에 대한 대칭면으로서 추가로 정의된다.
평면(P1, P2)은 도 5b, 도 5c에 더 표시되어 있다.
전술한 구성에서, 기판(10)은 그 측면 표면이 상기 평면(P2)(YZ)과 정렬되도록 배치된다. 따라서, 수직 스택으로 배열되고 반응 챔버 내에 배치된 기판의 배치(batch)에서, 모든 기판은 상기 평면(P2)에 평행하다.
도 6a 및 도 6b는 반응기(200)가 반응 챔버(201)를 빠져나가는 배기 흐름의 방향을 변경하도록 배열된 배기 조립체를 더 포함하는 실시예를 도시한다. 배기 조립체는 배기 도관(41) 및 배기 도관(41)을 수용하도록 구성된 인클로저(42)에 의해 형성된다. 배기 조립체는 굽힘이 있거나 또는 없는 적어도 하나의 튜브로 구성된 배기 매니폴드(40)에 연결될 수 있다. 굽힘은 예를 들어 J-굽힘(J-bend)일 수 있다. 매니폴드(40)에 의해, 반응기는 피드스루 장치(43)를 통해 진공 펌프 포어라인(401)에 추가로 연결될 수 있다(진공 펌프는 미도시). 도 6a, 도 6b에 도시된 반응기(200)에 대한 매니폴드 튜브(들)(40)의 배열은 예시적인 것이며, 특정 구현에 따라 달라질 수 있다.
배기 어셈블리(41, 42)는 유리하게는 반응 챔버에 직접 부착된 굽힘을 갖는 일반 고체 배기 튜브(예를 들어, J-굽힘)(미도시)를 대체한다.
도 6a에서, 상부 파선 박스는 매니폴드(40)가 없는 반응기(200)/반응 챔버(201)의 배기 단부를 도시한다. 반응기의 배기 단부에는 출구 개구(41A)를 갖는 배기 도관(41)을 구비된다. 배기 도관(41)의 직경보다 큰 직경을 갖는 "컵(cup)"으로 구성된 배기 인클로저(42)는 상기 도관 주위에 배열된다. 도 6a의 구성에서, 컵-모양 인클로저(42)는 도관(41) 상에 장착된다. 인클로저(42)는 선택적으로 오리피스 또는 오리피스 파이프로 구성된 개구(42A)를 가지며, 개구(42A)는 그의 측벽 상에 위치된다. 인클로저(42)는 매니폴드(40)와 반응 챔버(201)(하부 파선 박스) 사이의 연결을 매개한다. 인클로저(42)의 고체 바닥은 반응 챔버를 빠져나가는 배기 흐름(Fex)에 대한 "막힌 단부(dead-end)"를 형성하여, 상기 인클로저의 측벽에 배치된 개구/오리피스(42A)를 통해 배기 흐름을 매니폴드(40)로 강제한다. 배기 도관(41)(도 6a, 상부 파선 박스)을 통해 반응 챔버(201)로부터 배기되는 흐름(배기 흐름, Fex)은, 인클로저(42)(배기 컵(42), 도 6a)의 고체 바닥에 부딪히고, 이로부터 배기 흐름은 인클로저(42)의 내부에서 방향 전환하도록 강제된다. 요소(41, 42)는 미리 결정된 각도로, 바람직하게는 적어도 90도 각도로 방향 전환하는 배기 흐름을 지지하도록 구성된다. 도 6a에 도시된 구성에서, 배기 흐름의 방향 전환은 실질적으로 상기 흐름이 반응 챔버 방향으로부터 도달했던 방향과 반대 방향으로 약 180도, 즉 반응 챔버 방향으로의 전환이다(도 6a, 상부 및 하부 파선 박스). 180도의 방향 전환은 인클로저(42) 내부에서 발생한다. 따라서, 배기 흐름(Fex)은 배기 도관(41)을 중심으로 방향 전환("U-턴"을 하며)하며, 개구(들)/오리피스(들)(42A)를 통해 적어도 하나의 매니폴드 튜브(들)(40)로 인클로저(42)를 나간다. 상기 매니폴드 튜브(들)(40)에서 흐름 방향은 배기 도관(41)의 내부/통과 방향과 실질적으로 수직일 수 있다. 명료함을 위해, 상부 파선 박스로부터 컵(42)의 그래픽 표현이 생략된다(도 6a).
도 6b는 배기 어셈블리(41, 42)에 대한 대안적인 실시예를 도시한다. 여기서, 배기 도관(41)은 반응 챔버(201)의 바닥 표면의 경사에 의해 반응 챔버의 전체 폭을 가로질러 형성되어(Z-축), 세장형 출구 개구 또는 갭(41A)(평면 XZ)을 갖는 점진적으로 좁아지는 채널을 형성한다. 상기 채널은 그 바닥 부분에서 반응 챔버(201)의 형상에 맞도록 구성된 세장형 인클로저 공간(42) 내로 둘러싸인다. 본 실시예에서 반응 챔버(201)는 "이중" 바닥을 갖는 것으로 볼 수 있으며, 예를 들어 U-턴과 같은 방향 전환이 인클로저(42) 내의 도관(41)에 의해 형성된 중간 벽에 의해 형성된다. 본 구성에서, 배기 흐름(Fex)은 인클로저(42)에서 전체 반응 챔버의 에지에 걸쳐 적어도 90도 턴과 같은 미리 결정된 각도로 방향 전환을 한다. 일부 구성에서, 상기 방향 전환은 약 180도 턴이다.
U-턴을 만드는 배기 흐름은, 예를 들어, 다수의 흐름 가이드에 의해 XY-평면으로 적어도 부분적으로 제한될 수 있다. 이러한 방식으로, Z-방향으로 반응 챔버의 폭에 걸친 배기 균일성이 개선될 수 있다. 흐름 파라미터를 더 최적화하기 위해, 예를 들어 피드스루 장치(43)(도 6a)와 같은 진공 펌프 포어라인을 형성하는 구성요소의 치수가 조절될 수 있다.
도 6b는 반응기(200)/반응 챔버(201)의 대향하는 측 상에 위치된 2개의 튜브를 포함하는 배기 매니폴드(40)를 갖는 구성을 도시한다. 특정 설계 및 그 최적화에 따라, 하나의 튜브 또는 임의의 다른 개수의 튜브를 포함하는 매니폴드의 제공이 가능하다.
개구/오리피스(42A)는 플랜지 또는 칼라(collar)에 의해 대응하는 매니폴드 튜브(40)에 연결될 수 있다. 이러한 경우에, 매니폴드 튜브(40)를 향하는 오리피스(42A)의 출구 개구는 매니폴드 튜브(40)와 실질적으로 동일한 직경을 갖는 것이 바람직하다. 일부 대안적인 구성에서, 오리피스(42A)는 매니폴드 튜브(40) 내부에 맞도록 구성될 수 있으며, 이에 의해 슬라이드 연결이 생성될 수 있다(하부 파선 박스, 도 6a). 설명된 양 구성에서, 컵(42)과 매니폴드(40) 사이의 연결은 예를 들어, 용접에 의해 더 고정될 수 있다.
전술한 흐름 방향 전환을 하는 배기 조립체의 장점은 흐름 상태에 대해 타협이 없는 콤팩트한 설계이다. 배기 도관(41) 및 인클로저(42)는 함께, 배기 도관(41)을 통해 반응 챔버(201)를 빠져나가는 배기 흐름(Fex)이 인클로저(42)에 남아 있으면서 상기 배기 도관(41)을 형성하는 벽에 대해 약 180도 턴과 같은 방향 전환을 하는 통로를 형성한다. 인클로저(42)로부터, 이의 적어도 하나의 측벽에 배치된 개구(42A)를 통해 배기 흐름은 배기 매니폴드(40) 내로 더 지향된다. 배기 흐름은 실질적으로 압력 손실(상기 튜브의 직경과 같거나 작은 중심선 반경을 갖는, 소위 "숏 반경 엘보우(short radius elbow)"라고 하는 약 90도의 굽힘을 갖는 종래의 배기 튜브에서 일반적으로 발생함) 없이 상기 180도 턴을 한다. 상기 숏 반경 엘보우 해결책과 같은 공지된 해결책과 비교하여, 배기 조립체(41, 42)는 반응기(200)의 전체 길이를 감소시키는 것을 가능하게 한다.
박막 증착 시스템(500)의 다양한 실시예를 도시하는 도 7a 내지 도 7d를 참조한다. 는 도 7a 내지 도 7d를 참조한다. 시스템(500)은 시퀀스 및/또는 어레이(들)에 연결된 전술한 바와 같은 다수의 증착 장치(200)를 포함하는 모듈식 시스템이다. 순차적인 연결(직렬 연결)은 라인을 형성하도록 순차적으로 배열된 다수의 반응기 유닛(200)을 도시하는 도 7a 및 도 7b(500A, 500B)에 의해 도시된다. 어레이 연결("병렬"로 연결)은 도 7c(500C)에 의해 도시된다. 따라서, 각각의 반응기 유닛(200)은 시스템의 개별 모듈을 구성한다.
시스템(500)은 기판(10)을 기판 홀더(202) 내로 및/또는 반응 챔버(201) 내로 로딩하고, 기판을 언로딩하고, 선택적으로 반응기 유닛(200) 사이에서 기판을 이송하기 위한 적어도 하나의 기판 핸들러(미도시)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 시스템(500)의 반응기 유닛(200) 사이의 연결은 전구체 유체를 개별 증착 반응기 내로 공급하는 유체 공급 라인(21) 및/또는 매니폴드에 의해 확립된다. 반응기 유닛(200)은 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12G 및 12F 중 어느 하나로 제공되는 미리 결정된 전구체 화합물이 전구체 소스로부터 적어도 2개의 반응기 유닛으로 지향되고, 선택적으로 서로 인접하도록 배열되는 것이 바람직하다. 실시예에서, 전구체 소스는 동일한 전구체(공통 전구체)를 적어도 2개의 반응기 유닛으로 공급하는 공통 전구체 소스이다. 실시예에서, 인접한 반응기 유닛(200) 사이의 각각의 접촉점에서, 공통 전구체 화학 물질은 공급 라인 매니폴드를 통해 각각의 반응기 유닛으로 전환된다. 반응기 유닛(200) 사이의 접촉점은 상이한 반응기 유닛에 제공되지만 서로 인접하여 배치되는 다수의 유입구(103)로 볼 수 있다. 상기 접촉점은 적어도 2개의 반응기 유닛(도 7a, 도 7b, 도 7d) 사이에 확립된다. 각 접촉점에서 4개의 반응기를 갖는 배열이 도 7c에 도시되어 있다. 전구체(들)은 상기 적어도 2개의 반응기 유닛 내로 동시에 또는 순차적으로 공급될 수 있다. 실시예에서, 예를 들어, 미리 결정된 접촉점에서 12A 와 같은 특정 전구체 화학 물질의 반응기 유닛(200)으로의 공급이 동기화되어, 시스템(500)에서, 밸브(21A)의 특정 세트가, 특정 반응 설계에 따라, 모든 상기 미리 결정된 접촉점에서 관련된 전구체 소스 또는 소스들로부터 상기 반응기 유닛으로 상기 전구체 화학 물질(12A)을 동시에 공급하도록 작동된다. 예를 들어, 도 7b에 도시된 구성에서, 제1 및 제2 반응기 유닛 사이의 접촉 지점 및 제4 및 제5 반응기 유닛 사이의 접촉 지점(좌측에서 우측으로 넘버링)은 예시적인 전구체 화학 물질(12B)을 수용한다. 실시예에서, 시스템(500B)은 전구체(12B)가 상기 접촉점을 형성하는 반응기 유닛(200)의 유입구(103)로 동시에 전달되도록 동기화된다. 동기화는 유리하게 후술되는 제어 시스템을 통해 수행된다.
공통 전구체 소스를 2~10개의 모듈에 연결하는 것이 가능할 수 있고; 10개 초과의 모듈을 포함하는 어레이를 구축하는 경우에, 다수의 공통 전구체 소스를 이용하는 것이 바람직할 수 있다.
시스템(500)에서, 반응기 유닛(200)은 각각의 증착 반응기가 유입구(103)를 통해 적어도 2개의 상이한 전구체로 공급되도록 추가로 배열된다.
순차적인 및 어레이 접속의 조합은, 어레이를 형성하도록 시스템(500A 및/또는 500B)에 제공된 모듈을, 예를 들어, 다수의 열로 배열하고 모듈을 연결함으로써 확립될 수 있다. 반응기 유닛(200)은 시스템(500D)(도 7d)을 형성하도록 고리형(ring-like) 배열로 더 배열될 수 있다. 링에서의 유닛(200)의 개수 및 링의 형상(예를 들어, 도 7d에 도시된 바와 같은 육각형)은 특정 증착 시스템을 위해 조절될 수 있다.
시스템(500A)(도 7a)은 2개의 전구체(12A 및 12B)를 이용한다. 예를 들어, 전구체(12A)가 트리메틸알루미늄(TMA)이고 전구체(12B)가 물인 경우, 알루미늄 산화물(12A+12B)의 효과적인 증착은 다수의 모듈(200)에서 동시에 구현될 수 있다. 비활성 유체에 의한 퍼징은 흡기 라인(들)(21) 또는 흡기 매니폴드(들)와 함께 전술한 3-방향 및 4-방향 밸브(21A)(예를 들어, ALD-밸브)를 통해 구현될 수 있다.
시스템(500B, 500C 및 500D)(도 7b, 도 7c, 및 도 7d)은 복수의 반응기 유닛(200)의 동시 작동을 가능하게 하고, 이때 시퀀스(500B) 또는 어레이(500C, 500D)에서의 개별 증착 반응기는 별개의 코팅으로 기판(10)을 증착하도록 구성될 수 있다. 예로서, 시스템(500B)은 다음의 코팅으로 기판을 증착하도록 구성된다: 12A+12B, 12B+12C 및 12A+12C.
비고(remark)로서, 개별 반응기 유닛(200)(모듈)의 반응 챔버 내로 로딩된 배치(batch) 내의 모든 기판(10)은 동일한 코팅으로 증착된다. 따라서, 별개의 코팅의 제공은 모듈 방식으로 조절된다.
시스템(500C)은 다수의 어레이를 포함하며, 각각의 어레이는 4개의 상호 연결된 반응기 유닛(200)을 포함한다. 어레이의 모든 유닛은 적어도 하나의 공통 전구체(12A, 12B, 12C, 각각의 어레이의 중간에 있는 소스)로 공급된다. 예로서, 공통 전구체는 제1 전구체이다. 실제로, 공통 전구체는 제1 전구체, 제2 전구체 또는 임의의 다른 후속 전구체로서 제공될 수 있다. 부가적으로, 어레이 내의 각각의 반응기 유닛(200)은 화학 증착 반응을 개시하기 위해 제1 전구체와 구별되는 다른 전구체(예를 들어, 제2 전구체)로 공급된다. 500C로 구체화된 시스템이, 예를 들어 벌집형 배열(미도시)로 배열된, 어레이의 하나 이상의 행을 포함하는지 여부에 관계없이, 제1 및 제2 전구체 모두는 벌집형 배열에서 서로 다른 반응기 유닛(200)에 관하여 "공통" 전구체로서 간주될 수 있다.
예로서, 시스템(500)은 금속 및/또는 금속 질화물의 증착을 위한 다수의 반응기 유닛 및 금속 산화물의 증착을 위한 다수의 반응기 유닛(200)을 포함할 수 있다. 시스템은 기판을 기판 홀더 내로 또는 반응 챔버 내로 로딩하고, 기판을 언로딩하고, 선택적으로 증착 반응기 사이에서 기판을 이송하기 위한 기판 로더(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 7a 내지 도 7d에 도시된 구성은 제한적인 것으로 간주하여서는 안 되며, 오히려 주어진 예에 기초하여 임의의 적절한 구성으로 시스템(500)을 구현하기 위해 통상의 기술자에게 안내를 제공하는 것으로 이해되어야 한다. 유사한 방식으로, 전구체의 임의의 적합한 조합이 이용될 수 있다.
도 8은 장치(200) 및/또는 시스템(500)을 위한 제어 시스템(300)을 예시하는 블록도이다. 시스템(300)은, 시스템(500)에서의 다수의 반응기 유닛(200)을 감독하기 위해 구성된 중앙 제어 공간(305)과 통신하는 적어도 하나의 처리 유닛(CPU, 301)을 포함한다. 상기 중앙 제어 공간(305) 및 선택적으로 처리 유닛(301)은 인간 기계 인터페이스(human machine interface, HMI)(302) 및 연관된 소프트웨어와 통신하도록 설정된다. 기본 시스템 설정 프로세스에서 파라미터는 소프트웨어의 도움으로 프로그래밍되고 명령은 HMI 터미널(302)로 실행되고, 라인(307)을 통해 중앙 제어 공간(305)에 직접 또는 원격으로 통신되고, 그리고 선택적으로 (미도시) 프로세싱 유닛(301)으로 통신된다. 유닛(301, 305) 중 어느 하나는 메모리, 동적 및 정적 랜덤 액세스 메모리, I/O 모듈, A/D 및 D/A 변환기 및 파워 릴레이에 저장된 프로그램 코드를 실행하기 위한 적어도 하나의 마이크로 프로세서를 포함한다.
프로세싱 유닛(301)은, (밸브(21A, 21B)의 작동을 조절하는) 밸브 제어기(321)로 및/또는 밸브 제어기(321)로부터 신호를 전송 및/또는 수신하고, (히터(204) 및/또는 전구체 소스 카트리지 히터의 작동을 조절하는) 히터 제어기(322)에 신호를 전송하고, 열전대(thermocouple)(323), 압력 변환기(pressure transducer)(324) 및 스위치(326)(예를 들어, 과열 스위치)의 출력 값을 판독하고, 질량 유량 제어기 및/또는 센서(325), 기판 핸들러(substrate handler)(327), 플라즈마 발생 장치(107)를 위한 제어 수단(328)뿐만 아니라 오존 발생기(320) 및 관련 제어 수단과 양방향 통신을 갖는다. 전술한 장치(321~327)와 처리 유닛(301) 사이의 신호 전송 경로는 도 8에서 참조 번호 306으로 개략적으로 표시된다. 파선(310)은 프로세싱 유닛(301)과 증착 반응기(200)의 부분 사이의 인터페이스 라인을 나타낸다. 화살표(참조번호 311로 표시됨)는 프로세싱 유닛(301)과 모듈(321~329) 사이의 통신 라인(일방향 또는 양방향)을 나타내고; 화살표의 방향은 예시적인 것이며, 구성에 따라 변할 수도 있다.
일 실시예에서, HMI 단말기(302) 및 프로세싱 유닛(301)의 프로그램 코드는 유선 또는 무선 통신 라인(303, 309')을 통해 고정된 원격 액세스 포인트(304)로부터 업데이트된다.
제어 시스템(300) 내에서, 중앙 제어 공간(305)은 시스템(500)에서의 다수의 반응기 유닛(200) 및 선택적으로 기판 핸들(들)(300)을 유선 또는 무선 통신 라인(308)을 통해 감독하기 위해 추가로 제공된다. 시스템(500)에서, 모듈(200)은 다양한 인접한 반응기 유닛(전술한 바와 같이, 접촉점에서)으로의 전구체 화학 물질의 동기화된 전달을 가능하게 하는 방식으로 중앙 제어 공간(305)에 연결될 수 있고, ALD 프로세스와 같은 다양한 증착 프로세스의 통합에서 자동화된 웨이퍼 프로세싱 라인에 연결될 수 있다.
제어 시스템(300)은 사용자 인터페이스 및 관련 소프트웨어를 갖는 통합 또는 독립형 CPU 솔루션으로서 제공될 수 있다. 프로세싱 유닛(301) 및/또는 중앙 제어 유닛(305)에 대한 소프트웨어 관리 기능들은 로컬 및/또는 원격 제어(들)를 구현하는 것, 다수의 증착 반응기 모듈, 긴급 전력 제어(들) 등을 모니터링하는 것을 더 포함할 수도 있다.
본 발명은 또한 박막 증착 장치에서 기판 표면 상에 재료를 증착하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 유리하게는 전술한 실시예에 따라 유체 분배 디바이스(100)를 갖는 장치(200)를 이용한다.
일 실시예에서, 상기 방법은:
측면이 서로 인접하게 배열된 기판(10)을 수용하기 위한 반응 챔버; 및 서브-영역(101-1, 101-2)을 포함하는 확장 영역(101)과, 전이 영역(102)을 포함하는 유체 분배 디바이스(100);를 포함하는 박막 증착 장치(200)를 얻는 단계;
유체 스트림(F1, F2)이 실질적으로 서로를 향하는 방향으로 상기 서브-영역을 통해 전파되도록 각각의 상기 서브-영역에 배열된 적어도 하나의 유입구(103)를 통해 상기 서브-영역(101-1, 101-2)으로의 상기 유체 스트림(F1, F2)의 흐름을 확립하는 단계, 여기서 적어도 하나의 상기 유체 스트림(F1, F2)은 적어도 하나의 전구체(12X, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, 12G)를 포함함;
상기 전이 영역(102)에서 상기 유체 스트림(F1, F2)을 합침으로써 상기 적어도 하나의 전구체를 포함하는 전구체 유체가 형성되고, 상기 전구체 유체를 상기 반응 챔버(201)로 추가로 지향시키는 단계; 및
상기 반응 챔버의 입구에서 상기 전구체 유체의 층류(F)를 확립하고, 상기 반응 챔버의 길이를 통해 상기 기판(10)의 측면 사이에서 상기 전구체 유체를 전파할 때 상기 층류를 유지함으로써, 상기 기판 표면 상에 재료를 증착하는 단계;를 포함한다.
상기 방법에서, 전구체 유체는 선단 에지에서 실질적으로 균일한 속도로 기판(10) 사이에서 전파된다.
본 발명은 또한 박막 증착을 위한 장치에서 유체의 균일한 분배를 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은 유리하게는 전술한 실시예에 따른 유체 분배 디바이스(100)를 갖는 장치(200)를 이용한다.
일 실시예에서, 상기 방법은:
측면이 서로 인접하게 배열된 기판(10)을 수용하기 위한 반응 챔버(201); 및 서브-영역(101-1, 101-2)을 구비한 확장 영역(101)과 전이 영역(102)을 포함하는 유체 분배 디바이스(100);를 포함하는 박막 증착 장치(200)를 얻는 단계;
유체 스트림(F1, F2)이 실질적으로 서로를 향하는 방향으로 상기 서브-영역을 통해 전파되도록 각각의 상기 서브-영역에 배열된 적어도 하나의 유입구(103)를 통해 상기 서브-영역(101-1, 101-2)으로의 상기 유체 스트림(F1, F2)의 흐름을 확립하는 단계;
상기 전이 영역(102)에서 상기 유체 스트림(F1, F2)을 합치는 단계;
상기 반응 챔버의 입구에서 확립되어, 상기 기판(10)의 측면 사이에서 상기 반응 챔버의 길이를 통해 전파되는 흐름(F)이 층류가 되도록, 합쳐진 상기 유체 스트림을 상기 반응 챔버 내로 지향시키는 단계;를 포함한다.
추가적으로, 본 발명은 기판 표면 상에 코팅 재료의 박막을 증착하기 위한 실시예에 따른 박막 증착 장치(200)의 사용에 관한 것이다. 실시예에서, 장치(200)는 화학 증착 방법, 특히 원자층 증착 방법(ALD)에서 이용된다.
예시 1
본 예시는 난류 피하는 데에 있어, 층류 패턴의 확립에 관하여 박막 증착 반응기(200)의 성능을 입증하기 위해 수행되는 시연 실행을 예시한다. 예시적인 AB 형 ALD 반응은 2개의 전구체, 즉 트리메틸알루미늄(TMA) 및 반응 챔버 내로 순차적으로 전달되는 물에 의한 알루미늄 산화물(Al2O3)의 증착을 위해 300℃에서 수행되었다. 상기 반응에 공급된 적어도 하나의 전구체 화학 물질의 양은, 반응 챔버를 통하여 상기 웨이퍼 기판(14개 웨이퍼) 사이에서 전파될 때, 상기 화학 물질이 웨이퍼(들)를 통해 대략 그 중간에서 종료되는 정도까지 제한된다.
도 9는 다음과 같이 배열된 14개의 웨이퍼 기판(10)의 배치(batch)를 위한 TMA 펄스(0.1초)로부터 얻어진 알루미늄 산화물 코팅에 대한 두께 맵(nm)을 도시한다: 9A는 도어(203) 측의 제2(2nd) 슬롯의 웨이퍼이고; 9B는 도어에 대향하는 반응 챔버 벽 측에서 제2 슬롯의 웨이퍼를 나타내고; 9C는 도어 측의 제8(8th) 웨이퍼이고; 9D는 벽 측에서 제8 웨이퍼이다. 9A 및 9B는 반응기 챔버의 측면에 더 가깝게 배치된 배치(batch)의 웨이퍼에 대한 코팅 결과를 나타내는 반면, 9C 및 9D는 배치(batch)의 중간에 배치된 웨이퍼에 대한 결과를 나타낸다. 반응 챔버를 통해 전파되는 전구체 유체(F)의 흐름 방향은 화살표로 (하부에서 상부로) 표시된다. 모든 웨이퍼의 양 측면은 (부분적으로) Al2O3 코팅으로 증착되었다(일면이 도 9의 맵 A~D에 도시되어 있음).
도 9는 웨이퍼(A~D) 상의 코팅된 영역(보다 어두운 영역)과 상기 웨이퍼 상의 코팅되지 않은 영역(보다 밝은 영역) 사이의 선명한 윤곽을 갖는 경계를 도시한다. 모든 웨이퍼(측면 슬롯 및 중간 슬롯)에 대해 실질적으로 동일한 크기의 코팅된 영역을 윤곽 짓기 때문에, 경계는 균일하며, 이는 기판 챔버의 모든 기판 사이의 전구체 유체의 균일한 전파를 나타낸다. 모든 기판 웨이퍼의 균일한 커버리지(coverage)는 난류가 없다는 것을 나타낸다. 반응 챔버를 통해 전구체 유체와 함께 전파하는 전구체 화학 물질은 배치(batch)의 모든 웨이퍼 상에 동일하게 정착되고, 이는 유체 분배 디바이스(100)의 전이 영역에서의 효율적인 혼합과, 선단 에지에서 실질적으로 균일한 전구체 유체 속도를 달성하도록 반응 챔버 내에서 층류 조건을 확립한 것의 결과이다.
도 10은 전술한 것과 유사한 조건에서 증착된 알루미늄 산화물 코팅에 대한 두께 맵(nm)을 도시하되, 전체 웨이퍼 기판을 커버하도록 조절된 전구체 화학 투여량을 갖는 것이 도시된다. 반응 조건은 추가로 최적화되지 않았다. 도 10에 따르면, 상기 기재된 반응에 대해 얻을 수 있는 불균일 비율은 추가적인 최적화 없이도, 1% 미만의 불균일 속도를 구성한다. 따라서, 도 10에 도시된 맵에서, 전체적으로 81개의 지점이 엘립소미터(ellipsometer) 장치로 측정되었고, 불균일 비율은 단지 0.54%로 구성되었다.
통상의 기술자는 본 개시에 기재된 실시예가 원하는 바에 따라 구성될 수 있고 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시는 첨부된 청구범위 내에서 통상의 기술자에 의해 인식 가능한, 본 명세서에 기술된 장치 및 시스템의 임의의 가능한 변형을 포함하도록 의도된다.
부재들에 대하여 다음의 부호들이 사용된다:
100 - 유체 분배 디바이스;
101 - 확장 영역;
101-1, 101-2 - 확장 영역의 서브-영역
102 - 채널(102A-102B)에 의해 확립된 전이 영역;
102A, 102B - 입구 개구 및 출구 개구 (전이 영역);
103 - 유입구;
104 - 협착 구역;
105 - 흐름-형성 요소;
106 - 혼합 장치;
107 - 플라즈마 발생 장치;
110 - 확장 영역을 위한 커버 부분;
112, 121 - 채널(102A-102B)의 내부 측면;
200 - 증착 장치;
201 - 반응 챔버;
202 - 기판 홀더;
203 - 도어;
204 - 히터;
210 - 진공 챔버;
10 - 기판;
11 - 비활성 (캐리어) 유체;
12 - 전구체 유체;
12X, 12A~12G - 선택적으로 대응되는 용기(전구체 소스)의 전구체;
21 - 전구체 유체 흡입 라인;
21A - 전구체 유체 흐름 조절 장치;
21B - 전구체 소스(들)를 위한 폐쇄 밸브;
22 - 밸브 블록;
301 - 제어 시스템;
40 - 배기 매니폴드;
41, 41A - 출구 개구를 갖는 배기 도관;
42, 42A - 출구 개구를 갖는 배기 도관을 위한 인클로저;
43 - 진공 펌프 포어라인(fore-line)을 위한 피드스루(feedthrough) 장치;
401 - 배기 라인(진공 펌프 포어라인);
500(500A, 500B, 500C, 500D) - 증착 시스템

Claims (31)

  1. 박막 증착 장치(200)에 있어서,
    - 측면이 서로 인접하게 배열된 기판(10)을 수용하기 위한 반응 챔버(201); 및
    - 유체 스트림(F1, F2)이 실질적으로 서로를 향하는 방향으로 서브-영역을 통해 전파되도록 각각의 서브-영역에 배열된 적어도 하나의 유입구(103)를 통해 상기 유체 스트림(F1, F2)이 수용되는 서브-영역(101-1, 101-2)을 갖는 확장 영역(101), 및 상기 서브-영역(101-1, 101-2)을 통해 상기 유체 스트림(F1, F2)이 도달하여 합쳐지는 전이 영역(102)을 포함하는, 유체 분배 디바이스(100);를 포함하며,
    각각의 상기 서브-영역(101-1, 101-2)은, 각각의 상기 유입구(103)와 상기 전이 영역(102) 사이의 단면 평면 상에서, 상기 유체 스트림(F1, F2)의 방향으로 확장 폭(D1)까지 증가하는 가로 거리를 갖는 내부를 가지며; 그리고
    상기 전이 영역(102)은, 상기 반응 챔버의 입구에서 확립되어, 상기 기판(10)의 측면 사이에서 상기 반응 챔버의 길이를 통해 전파되는 흐름(F)이 층류(laminar)가 되도록, 합쳐진 유체 스트림을 상기 반응 챔버로 추가로 지향(direct)시키도록 구성되는 박막 증착 장치(200).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 분배 디바이스(100)에서, 상기 유입구(103)와 상기 전이 영역(102) 사이의 거리에서 각각의 서브-영역(101-1, 101-2)의 내부에 확립된 유체 흐름은 층류인, 박막 증착 장치(200).
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 분배 디바이스(100)에서, 상기 전이 영역(102)은, 폭(d2, d2')과, 각각의 서브-영역(101-1, 101-2)의 확장 폭에 대응하는 거리(D1)로 연장되는 길이를 갖는 개구로서 구비되는 입구(102A)와 출구(102B)를 갖는 채널(102A-102B)인 박막 증착 장치(200).
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 유체 분배 디바이스(100)에서, 상기 전이 영역(102)은, 상기 채널(102A-102B)의 측면(lateral surface)(112, 121)의 경사에 의해 상기 거리(D1)에서 실질적으로 일정한 폭(d3)으로 형성된 협착 구역(constriction zone)(104)을 더 포함하는 박막 증착 장치(200).
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 유체 분배 디바이스(100)에서, 상기 채널(102A-102B)의 적어도 일부는 곡률로 경사진 측면을 갖는 박막 증착 장치(200).
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 분배 디바이스(100)에서, 상기 확장 영역(101)의 서브-영역(101-1, 101-2)은 상기 박막 증착 장치의 길이 방향 축(Y)에 실질적으로 직교하는 단면 평면(P1)에 배치되는 박막 증착 장치(200).
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 분배 디바이스(100)에서, 상기 확장 영역(101)을 통해 전파되는 상기 유체 스트림(F1, F2)의 방향은, 상기 반응 챔버(201)를 통해 전파되는 유체 흐름(F)의 방향에 실질적으로 수직인 박막 증착 장치(200).
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 분배 디바이스(100)에서, 상기 확장 영역(101)의 상기 서브-영역(101-1, 101-2)은 각각 단면 평면(P1')에 배치되고, 각각의 이러한 단면 평면(P1')은 상기 박막 증착 장치의 길이 방향 축(Y)에 실질적으로 직교하는 단면 평면(P1)에 대해 각도(알파, α)만큼 경사지는 박막 증착 장치(200).
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 유체 분배 디바이스(100)에서, 상기 단면 평면(P1')은 미러-대칭(mirror-symmetrical)인 박막 증착 장치(200).
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 유체 분배 디바이스(100)에서, 상기 전이 영역(102)에서, 각각의 상기 유체 스트림(F1, F2)은, 상기 단면 평면(P1, P1')으로부터, 상기 박막 증착 장치의 길이 방향 축(Y)을 따르는 상기 서브-영역(101-1, 101-2)에 대한 대칭면으로서 정의되는 단면 평면(P2)으로 방향 전환하는 박막 증착 장치(200).
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 분배 디바이스(100)에서, 상기 서브-영역(101-1, 101-2)은 그 내부를 가로질러 실질적으로 일정한 높이(h1)를 갖는 박막 증착 장치(200).
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 분배 디바이스(100)는 실질적으로 상기 반응 챔버(201)를 향해 상기 전이 영역(102)에 유입되는 유체 스트림(F1, F2)의 흐름 방향을 조절하도록 구성된 흐름-형성 요소(105)를 더 포함하는 박막 증착 장치(200).
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 분배 디바이스(100)는 상기 전이 영역(102)에서 혼합 장치(106)를 더 포함하는 박막 증착 장치(200).
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 분배 디바이스(100) 내의 플라즈마 발생 장치(107)를 더 포함하고, 상기 플라즈마 발생 장치는 상기 유체 분배 디바이스(100)의 상기 전이 영역(102)에 선택적으로 배치되는 박막 증착 장치(200).
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응 챔버(201)는 그의 길이에 걸쳐 일정한 단면을 갖는 박막 증착 장치(200).
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 전이 영역(102)은 입구 개구(102A) 및 출구 개구(102B)를 갖는 채널(102A-102B)에 의해 확립되고, 상기 입구 개구 및/또는 상기 출구 개구는 상기 반응 챔버(201)와 동일한 단면을 갖는 박막 증착 장치(200).
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응 챔버(201)의 내부는 그 안에 수용된 기판(10)의 미리 결정된 개수에 치수적으로 부합하는 박막 증착 장치(200).
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응 챔버(201)의 길이를 통해 전구체 유체(12)의 층류(F)를 확립함으로써 기판 표면 상에 재료를 증착하도록 구성되고, 상기 전구체 유체는 선단 에지(leading edge)에서 실질적으로 균일한 속도로 상기 기판(10)의 측면 사이에서 전파되는 박막 증착 장치(200).
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 반응 챔버로 전달되는 상기 전구체 유체(12)는 적어도 하나의 전구체(12X, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, 12G)를 포함하는 박막 증착 장치(200).
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 전구체 유체(12)는 다수의 순차적인 펄스로 상기 반응 챔버로 전달되는 박막 증착 장치(200).
  21. 청구항 1에 있어서,
    모든 기판 표면 상에 동시에 코팅 필름을 증착하도록 구성되는 박막 증착 장치(200).
  22. 청구항 1에 있어서,
    배기 도관(41) 및 상기 배기 도관(41) 주위에 실질적으로 배치되고 상기 배기 도관(41)을 통해 상기 반응 챔버(201)로부터 유동하는 유체를 수용하는 인클로저(enclosure)(42)를 더 포함하며, 상기 배기 도관(41) 및 상기 인클로저(42)는, 상기 반응 챔버(201)를 빠져나가는 배기 흐름(Fex)의 방향을 변경하도록 구성된 배기 조립체를 형성하는 박막 증착 장치(200).
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 배기 도관(41) 및 상기 인클로저(42)는 통로를 형성하고, 여기서 상기 배기 도관(41)을 통해 상기 반응 챔버(201)를 빠져나가는 배기 흐름(Fex)은, 상기 인클로저(42)에 남아 있는 동안, 상기 인클로저(42)의 적어도 하나의 측벽 상에 배치된 개구(42a)를 통해 배기 매니폴드(40)로 추가로 지향되도록, 상기 도관(41)을 형성하는 벽 또는 벽들 기준으로 방향 전환하는 박막 증착 장치(200).
  24. 청구항 1에 있어서,
    화학 증착 반응을 위한 장치로서 구성된 박막 증착 장치(200).
  25. 청구항 1에 있어서,
    원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD)을 위한 장치로서 구성된 박막 증착 장치(200).
  26. 박막 증착을 위한 장치에서 기판 표면 상에 재료를 증착하기 위한 방법에 있어서, 상기 재료 증착 방법은:
    - 측면이 서로 인접하게 배열된 기판(10)을 수용하기 위한 반응 챔버(201); 및 서브-영역(101-1, 101-2)을 포함하는 확장 영역(101)과, 전이 영역(102)을 포함하는 유체 분배 디바이스(100);를 포함하는 박막 증착 장치(200)를 얻는 단계;
    - 유체 스트림(F1, F2)이 실질적으로 서로를 향하는 방향으로 상기 서브-영역을 통해 전파되도록 각각의 상기 서브-영역에 배열된 적어도 하나의 유입구(103)를 통해 상기 서브-영역(101-1, 101-2)으로의 상기 유체 스트림(F1, F2)의 흐름을 확립하는 단계, 여기서 적어도 하나의 상기 유체 스트림(F1, F2)은 적어도 하나의 전구체(12X, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, 12G)를 포함함;
    - 상기 전이 영역(102)에서 상기 유체 스트림(F1, F2)을 합침으로써 적어도 하나의 전구체(12X, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, 12G)를 포함하는 전구체 유체가 형성되고, 상기 전구체 유체를 상기 반응 챔버(201)로 추가로 지향시키는 단계; 및
    - 상기 반응 챔버의 입구에서 상기 전구체 유체의 층류(F)를 확립하고, 상기 반응 챔버의 길이를 통해 상기 기판(10)의 측면 사이에서 상기 전구체 유체를 전파할 때 상기 층류를 유지함으로써, 상기 기판 표면 상에 재료를 증착하는 단계;를 포함하며,
    각각의 상기 서브-영역(101-1, 101-2)은, 각각의 유입구(103)와 상기 전이 영역(102) 사이의 단면 평면(P1, P1') 상에서, 상기 유체 스트림(F1, F2)의 방향으로 확장 폭(D1)까지 증가하는 가로 거리를 갖는 내부를 갖는, 재료 증착 방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 전구체 유체는 선단 에지에서 실질적으로 균일한 속도로 상기 기판(10) 사이에서 전파되는, 재료 증착 방법.
  28. 기판 표면 상에 코팅 재료의 박막을 증착하기 위한 청구항 1 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 정의된 박막 증착 장치(200)의 사용.
  29. 순차적으로 및/또는 어레이로 연결된 청구항 1 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 정의된 박막 증착 장치(200) 다수를 포함하는 박막 증착 시스템(500A, 500B, 500C, 500D).
  30. 청구항 29에 있어서,
    상기 박막 증착 장치(200)는 공통 전구체 화합물(12X, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, 12G)을 적어도 2개의 장치(100)에 수용하도록 배열되는 박막 증착 시스템(500A, 500B, 500C, 500D).
  31. 박막 증착을 위한 장치에서 유체의 균일한 분배를 위한 방법에 있어서, 상기 유체의 균일 분배 방법은:
    - 측면이 서로 인접하게 배열된 기판(10)을 수용하기 위한 반응 챔버(201); 및 서브-영역(101-1, 101-2)을 구비한 확장 영역(101)과 전이 영역(102)을 포함하는 유체 분배 디바이스(100);를 포함하는 박막 증착 장치(200)를 얻는 단계;
    - 유체 스트림(F1, F2)이 실질적으로 서로를 향하는 방향으로 상기 서브-영역을 통해 전파되도록 각각의 상기 서브-영역에 배열된 적어도 하나의 유입구(103)를 통해 상기 서브-영역(101-1, 101-2)으로의 상기 유체 스트림(F1, F2)의 흐름을 확립하는 단계;
    - 상기 전이 영역(102)에서 상기 유체 스트림(F1, F2)을 합치는 단계;
    - 상기 반응 챔버의 입구에서 확립되어 상기 기판(10)의 측면 사이에서 상기 반응 챔버의 길이를 통해 전파되는 흐름(F)이 층류가 되도록, 합쳐진 상기 유체 스트림을 상기 반응 챔버 내로 추가로 지향시키는 단계;를 포함하며,
    각각의 상기 서브-영역(101-1, 101-2)은, 각각의 유입구(103)와 상기 전이 영역(102) 사이의 단면 평면(P1, P1') 상에서, 상기 유체 스트림(F1, F2)의 방향으로 확장 폭(D1)까지 증가하는 가로 거리를 갖는 내부를 가지며;
    상기 반응 챔버(201)의 내부는 이에 수용된 기판(10)의 미리 결정된 개수에 치수적으로 부합하며; 그리고
    상기 전이 영역(102)에서, 각각의 상기 유체 스트림(F1, F2)은, 상기 단면 평면(P1, P1')으로부터, 상기 박막 증착 장치의 길이 방향 축(Y)을 따르는 상기 서브-영역(101-1, 101-2)에 대한 대칭면으로서 정의되는 단면 평면(P2)으로 방향 전환하는, 유체의 균일 분배 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7376693B2 (ja) * 2019-09-09 2023-11-08 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 処理システムおよび反応体ガスを供給する方法
FI129948B (en) * 2021-05-10 2022-11-15 Picosun Oy SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD
US20220372622A1 (en) * 2021-05-18 2022-11-24 Mellanox Technologies, Ltd. Cvd system with flange assembly for facilitating uniform and laminar flow
CN115821215B (zh) * 2023-02-20 2023-04-28 成都富林达新材料有限公司 一种用于悬浮蒸镀氧化铝的喷射装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030121608A1 (en) * 2001-10-26 2003-07-03 Applied Materials, Inc. Gas delivery apparatus for atomic layer deposition
KR20130129572A (ko) * 2012-05-21 2013-11-29 주식회사 유니텍스 유기 기상 증착 장치
KR20190049838A (ko) * 2016-09-16 2019-05-09 피코순 오와이 원자층 증착을 위한 장치 및 방법

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03106039A (ja) * 1989-09-20 1991-05-02 Fujitsu Ltd ガス混合装置及びそれを用いた気相エピタキシャル成長装置
US5279670A (en) * 1990-03-31 1994-01-18 Tokyo Electron Sagami Limited Vertical type diffusion apparatus
US5269847A (en) * 1990-08-23 1993-12-14 Applied Materials, Inc. Variable rate distribution gas flow reaction chamber
US6500734B2 (en) * 1993-07-30 2002-12-31 Applied Materials, Inc. Gas inlets for wafer processing chamber
US5916369A (en) * 1995-06-07 1999-06-29 Applied Materials, Inc. Gas inlets for wafer processing chamber
JP3380091B2 (ja) * 1995-06-09 2003-02-24 株式会社荏原製作所 反応ガス噴射ヘッド及び薄膜気相成長装置
JP2000138168A (ja) * 1998-10-29 2000-05-16 Shin Etsu Handotai Co Ltd 半導体ウェーハ及び気相成長装置
US6263829B1 (en) * 1999-01-22 2001-07-24 Applied Materials, Inc. Process chamber having improved gas distributor and method of manufacture
AU2001290171A1 (en) * 2000-07-26 2002-02-05 Tokyo Electron Limited High pressure processing chamber for semiconductor substrate
JP4047727B2 (ja) * 2001-04-10 2008-02-13 東京エレクトロン株式会社 流体流れを強化した半導体基板用高圧プロセスチャンバ
US7204886B2 (en) * 2002-11-14 2007-04-17 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for hybrid chemical processing
EP1988188B9 (en) * 2001-12-03 2012-05-02 Ulvac, Inc. Apparatus and method for producing films
US20030164143A1 (en) 2002-01-10 2003-09-04 Hitachi Kokusai Electric Inc. Batch-type remote plasma processing apparatus
US7163587B2 (en) * 2002-02-08 2007-01-16 Axcelis Technologies, Inc. Reactor assembly and processing method
WO2005042160A2 (en) * 2003-10-29 2005-05-12 Asm America, Inc. Reaction system for growing a thin film
WO2005124859A2 (en) * 2004-06-10 2005-12-29 Avansys, Inc. Methods and apparatuses for depositing uniform layers
US8282768B1 (en) * 2005-04-26 2012-10-09 Novellus Systems, Inc. Purging of porogen from UV cure chamber
US7709391B2 (en) * 2006-01-20 2010-05-04 Applied Materials, Inc. Methods for in-situ generation of reactive etch and growth specie in film formation processes
KR101448447B1 (ko) * 2006-10-24 2014-10-13 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 원자 층 증착을 위한 보텍스 챔버 리드
US7976634B2 (en) * 2006-11-21 2011-07-12 Applied Materials, Inc. Independent radiant gas preheating for precursor disassociation control and gas reaction kinetics in low temperature CVD systems
KR20090018290A (ko) * 2007-08-17 2009-02-20 에이에스엠지니텍코리아 주식회사 증착 장치
US8282735B2 (en) * 2007-11-27 2012-10-09 Asm Genitech Korea Ltd. Atomic layer deposition apparatus
US8329593B2 (en) * 2007-12-12 2012-12-11 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for removing polymer from the wafer backside and edge
WO2009085992A2 (en) * 2007-12-20 2009-07-09 Applied Materials, Inc. Thermal reactor with improved gas flow distribution
US8298338B2 (en) * 2007-12-26 2012-10-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Chemical vapor deposition apparatus
JP5060324B2 (ja) * 2008-01-31 2012-10-31 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び処理容器
KR100982987B1 (ko) * 2008-04-18 2010-09-17 삼성엘이디 주식회사 화학 기상 증착 장치
KR101004822B1 (ko) * 2008-04-18 2010-12-28 삼성엘이디 주식회사 화학 기상 증착 장치
US8741062B2 (en) 2008-04-22 2014-06-03 Picosun Oy Apparatus and methods for deposition reactors
KR100998011B1 (ko) * 2008-05-22 2010-12-03 삼성엘이디 주식회사 화학기상 증착장치
US10041169B2 (en) * 2008-05-27 2018-08-07 Picosun Oy System and method for loading a substrate holder carrying a batch of vertically placed substrates into an atomic layer deposition reactor
US8187381B2 (en) 2008-08-22 2012-05-29 Applied Materials, Inc. Process gas delivery for semiconductor process chamber
US8491967B2 (en) * 2008-09-08 2013-07-23 Applied Materials, Inc. In-situ chamber treatment and deposition process
JP5233562B2 (ja) * 2008-10-04 2013-07-10 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
KR20120035559A (ko) * 2010-10-06 2012-04-16 주식회사 유진테크 반원 형상의 안테나를 구비하는 기판 처리 장치
TWI475129B (zh) * 2010-12-15 2015-03-01 Ncd Co Ltd 薄膜沉積方法及其系統
WO2012128783A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-27 Applied Materials, Inc. Liner assembly for chemical vapor deposition chamber
US9499905B2 (en) * 2011-07-22 2016-11-22 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for the deposition of materials on a substrate
HUP1100436A2 (en) * 2011-08-15 2013-02-28 Ecosolifer Ag Gas flow system for using in reaction chamber
WO2013027797A1 (ja) * 2011-08-24 2013-02-28 日本ゼオン株式会社 カーボンナノチューブ配向集合体の製造装置及び製造方法
KR101364701B1 (ko) * 2011-11-17 2014-02-20 주식회사 유진테크 위상차를 갖는 반응가스를 공급하는 기판 처리 장치
KR101371435B1 (ko) * 2012-01-04 2014-03-12 주식회사 유진테크 처리유닛을 포함하는 기판 처리 장치
JP5386046B1 (ja) * 2013-03-27 2014-01-15 エピクルー株式会社 サセプタ支持部およびこのサセプタ支持部を備えるエピタキシャル成長装置
WO2016006740A1 (ko) * 2014-07-07 2016-01-14 주식회사 선익시스템 복수의 도가니를 갖는 박막 증착장치
WO2016204974A1 (en) * 2015-06-17 2016-12-22 Applied Materials, Inc. Gas control in process chamber
KR102350588B1 (ko) * 2015-07-07 2022-01-14 삼성전자 주식회사 인젝터를 갖는 박막 형성 장치
JP6707827B2 (ja) * 2015-09-28 2020-06-10 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
US10752991B2 (en) * 2017-02-06 2020-08-25 Applied Materials, Inc. Half-angle nozzle
KR102369676B1 (ko) 2017-04-10 2022-03-04 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치의 제조장치 및 표시 장치의 제조방법
KR102411152B1 (ko) 2017-05-02 2022-06-21 피코순 오와이 Ald 장치, 방법 및 밸브
EP3642386B1 (en) 2017-06-21 2024-04-03 Picosun Oy Substrate processing apparatus and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030121608A1 (en) * 2001-10-26 2003-07-03 Applied Materials, Inc. Gas delivery apparatus for atomic layer deposition
KR20130129572A (ko) * 2012-05-21 2013-11-29 주식회사 유니텍스 유기 기상 증착 장치
KR20190049838A (ko) * 2016-09-16 2019-05-09 피코순 오와이 원자층 증착을 위한 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP4034690A4 (en) 2023-10-11
TW202113149A (zh) 2021-04-01
JP2022549811A (ja) 2022-11-29
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IL291444A (en) 2022-05-01
US20210087682A1 (en) 2021-03-25
IL291444B1 (en) 2023-09-01
WO2021058870A1 (en) 2021-04-01
CN116555731A (zh) 2023-08-08
IL304981A (en) 2023-10-01
FI128855B (en) 2021-01-29
US10982325B2 (en) 2021-04-20
TWI724974B (zh) 2021-04-11
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