KR102229761B1 - 원자층 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

원자층 증착 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 기판이 안착되는 제1 베이스 플레이트, 제1 베이스 플레이트 상에 제1 베이스 플레이트와 대향되게 배치되는 제2 베이스 플레이트, 제2 베이스 플레이트 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장 형성된 제1 가스 노즐부, 제2 베이스 플레이트 상에 배치되며, 제1 가스 노즐부와 이격되되, 제1 가스 노즐부와 나란하게 배치되는 제2 가스 노즐부 및 제1 가스 노즐부 및 제2 가스 노즐부와 연결되는 가스 저장부를 포함한다.

Description

원자층 증착 장치{ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 원자층 증착 장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는 기판 상에 미세한 박막인 원자층을 형성하는 원자층 증착 장치에 대한 것이다.
본 발명은 원자층 증착장치의 가스 분사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다중으로 반응가스를 분사함에 있어서 반응가스에 대한 각각의 분사노즐과 이들 사이에 퍼지가스 노즐을 구비함으로써 반응가스 간의 원하지 않는 반응으로 인한 이물질의 생성을 방지하는 원자층 증착장치의 가스 분사장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼나 글래스 등의 기판상에 소정 두께의 박막을 증착시키기 위하여, 증기법, 화학기상 증착법, 원자층 증착법 등을 이용한 박막제조 방법이 사용된다. 이 중에서, 상기 원자층 증착법은 가스 펄싱방법을 통해 각 반응가스와 퍼지가스를 순차적으로 공급하여 피처리기판 상에 각 반응물을 원자층 단위로 적층시키는 방법이다.
이러한 원자층 증착법은 반도체 소자의 집적도 증가에 따른 높은 종횡비와, 요철에서의 박막균일도 그리고 우수한 전기적, 물리적 성질을 가지는 박막 형성의 요구에 대응하여 적용되고 있으며, 열분해가 아닌 각 반응가스의 주기적 공급을 통한 화학치환으로 반응물을 분해하므로 막밀도가 높고 우수한 화학양론적인막 을 얻을 수 있다. 또한, 공정중 발생하는 화학치환에 의한 부산물은 항상 기체이므로 제거가 용이하여 챔버의 세정이 용이하고, 온도만이 공정변수이므로 공정 조절과 유지가 용이하다. 다만, 이와 같은 원자층 증착 장치의 경우, 기판 전 영역에 원하는 박막을 형성하기까지 다른 증착 방식에 비해 오랜 시간이 걸린다는 문제점이 있다. 따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 다양한 기술적 시도가 행해지고 있는 실정이다.
일본 공표특허공보 특표2012-519956호
본 발명이 해결하고자 하는 공정 시간을 단축시킬 수 있는 원자층 증착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 기판이 안착되는 제1 베이스 플레이트, 제1 베이스 플레이트 상에 제1 베이스 플레이트와 대향되게 배치되는 제2 베이스 플레이트, 제2 베이스 플레이트 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장 형성된 제1 가스 노즐부, 제2 베이스 플레이트 상에 배치되며, 제1 가스 노즐부와 이격되되, 제1 가스 노즐부와 나란하게 배치되는 제2 가스 노즐부 및 제1 가스 노즐부 및 제2 가스 노즐부와 연결되는 가스 저장부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 챔버, 챔버 내부에 배치되며, 기판이 안착되는 제1 베이스 플레이트, 제1 베이스 플레이트 상에 제1 베이스 플레이트와 대향되게 배치되는 제2 베이스 플레이트, 제2 베이스 플레이트 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장 형성된 제1 가스 노즐부, 제2 베이스 플레이트 상에 배치되며, 제1 가스 노즐부와 이격되되, 제1 가스 노즐부와 나란하게 배치되는 제2 가스 노즐부 및 제1 가스 노즐부 및 제2 가스 노즐부와 연결되는 가스 저장부를 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 복수개의 가스 노즐부를 이용하되, 각 가스 노즐부가 순차적으로 상이한 가스를 분사함에 따라, 기판 상에 박막을 형성하는데 걸리는 시간을 단축시킬 수 있다. .
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이다. 도 2는 도 1의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 부분 확대도이다. 도 3은 도 1의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 부분 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치 가스 저장부의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 11은 이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 동작을 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 부분 평면도이다.
도 13 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 동작을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이다. 도 2는 도 1의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 부분 확대도이다. 도 3은 도 1의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 부분 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 챔버, 챔버 내부에 배치되며, 기판(10)이 안착되는 제1 베이스 플레이트(200), 제1 베이스 플레이트(200) 상에 베이스 플레이트와 대향되게 배치되는 제2 베이스 플레이트(100), 상기 제2 베이스 플레이트(100) 상에 구비되며, 제1 방향으로 연장 형성된 제1 가스 노즐부(110), 제1 가스 노즐부(110)와 이격되되, 상기 제1 가스 노즐부(110)와 나란하게 배치되는 제2 가스 노즐부(120), 제1 가스 노즐부(110) 및 제2 가스 노즐부(120)와 연결되는 가스 저장부(300), 제1 가스 노즐부(110) 및 제2 가스 노즐부(120)에서 분사되는 가스를 제어하는 제어부(400)를 포함한다.
챔버(600)는 내부에 일정한 크기의 공간을 가질 수 있다. 챔버(600) 내부의 공간에는 후술하는 여러 구성들이 배치될 수 있다. 챔버(600)는 직육면체 형상일 수 있으나, 챔버(600)의 형상이 이에 제한되는 것은 아니다. 챔버(600)는 챔버(600)의 내부와 챔버(600)의 외부를 격리시킬 수 있다. 즉, 챔버(600) 내부는 밀폐되어 챔버(600)외부와 차단될 수 있다. 예시적인 실시예에서 챔버(600) 내부는 진공 상태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라, 챔버(600)내부는 챔버(600) 외부와 연결될 수도 있다. 또한, 챔버(600) 내부 공간을 진공 상태로 유지하기 위하여 챔버(600)는 진공 형성부(500)와 연결될 수 있다. 진공 형성부(500)에 대한 설명은 후술하기로 한다.
챔버(600) 내부에는 제1 베이스 플레이트(200)가 배치될 수 있다. 제1 베이스 플레이트(200)는 기판(10)을 지지할 수 있다. 즉, 제1 베이스 플레이트(200) 상에는 기판(10)이 안착될 수 있다.
제1 베이스 플레이트(200)는 평면 형상이 사각형 형상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 원형 형상을 갖거나, 적어도 부분적으로 곡선을 포함하는 형상을 가질 수 있다.
제1 베이스 플레이트(200)는 기준면과 기준면으로부터 함몰 형성된 제1 함몰홈을 구비할 수 있다. 제1 베이스 플레이트(200)의 평면 형상이 사각형 형상인 예시적인 실시예에서, 제1 함몰홈은 개구를 갖는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1 함몰홈의 일측은 폐쇄되고, 타측은 개방될 수 있다. 다시 말하면, 제1 함몰홈에서 개구가 형성된 부분을 제외한 나머지 부분의 외주를 따라 측벽이 배치될 수 있다. 제1 함몰홈이 직육면체 형상을 갖는 예시적인 실시예에서, 제1 베이스 플레이트(200)의 기준면은 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있다.
본 명세서에서 기판(10)이라 함은 화상을 표시하기 위한 표시 기판(10)으로서, LCD 패널(Liquid Crystal Display Panel), 전기영동 표시 패널(500)(Electrophoretic Display Panel), OLED 패널(Organic Light Emitting Diode Panel), LED 패널(Light Emitting Diode Panel), 무기 EL 패널(Electro Luminescent Display Panel), FED 패널(Field Emission Display Panel), SED 패널(Surface-conduction Electron-emitter Display Panel), PDP(Plasma Display Panel), CRT(Cathode Ray Tube) 표시 패널(500)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서 패널은 ITO(Indume Tin Oxide) 박막 등이 투명 전극으로 형성된 플렉서블 표시 패널일 수도 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 기판(10)의 종류가 이에 제한되는 것은 아니며, 특정 기능을 수행하기 위한 박막이 형성되는 피증착체는 본 명세서에서 지칭하는 기판(10)의 범위에 포함될 수 있다.
예시적인 실시예에서 제1 베이스 플레이트(200)은 구동부에 의해 지지될 수 있다. 구동부(230)은 제1 베이스 플레이트(200)를 상하이동 시킬 수 있다. 즉, 구동부는 제1 베이스 플레이트(200)를 제2 베이스 플레이트(100)와 접촉시키거나 이격시킬 수 있다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해 제2 베이스 플레이트(100)가 고정되고, 제1 베이스 플레이트(200)가 이동하는 경우를 예시하여 설명하였으나, 이에 제한되지 않으며, 제1 베이스 플레이트(200) 및/제2 베이스 플레이트(100)는 다양한 방식으로 서로 가까워지거나 서로 멀어지는 원근 운동을 할 수 있다.
예시적인 실시예에서 제1 베이스 플레이트(200) 제1 함몰부 상에는 기판이 안착되는 안착부(210)이 형성될 수 있다. 안착부(210)은 기판을 고정하는 역할을 하는 부재로서, 기판의 형상과 대응되는 형상을 가질 수 있다.
제1 베이스 플레이트(200) 상에는 제2 베이스 플레이트(100)가 배치될 수 있다. 제2 베이스 플레이트(100)는 제1 베이스 플레이트(200) 상에 대향되어 배치될 수 있다. 제2 베이스 플레이트(100)는 제1 베이스 플레이트(200)에 배치되는 제1 함몰홈과 대응되는 제2 함몰홈이 배치될 수 있다. 제2 함몰홈은 제2 베이스 플레이트(100)의 기준면으로부터 일정 간격 함몰되어 형성될 수 있다. 제2함몰홈은 제1 베이스 플레이트(200) 상에 배치되는 안착홈과 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다. 즉, 제2 함몰홈의 일측은 폐쇄되고, 타측은 개방될 수 있다. 즉, 제2 함몰홈은 개구를 갖는 정육면체 형상일 수 있다.
예시적인 실시예에서 제1 베이스 플레이트(200)와 제2 베이스 플레이트(100)의 기준면이 서로 접할 수 있다. 제1 베이스 플레이트(200)와 제2 베이스 플레이트(100)의 기준면이 접하는 경우, 제1 베이스 플레이트(200)의 제1 함몰홈 및 제2 베이스 플레이트(100)의 제2 함몰홈에 의해 일정한 공간이 구획될 수 있다. 즉, 일측이 개방된 정육면체 형상의 내부 공간이 정의될 수 있다. 설명의 편의상 이 공간을 반응 공간(155)으로 지칭하기로 한다. 즉, 반응 공간(155)은 챔버(600)를 향해 개방된 개구를 가지며, 개구를 제외한 나머지 부분은 폐쇄된다. 또한, 개구를 제외한 나머지 측면이 밀폐되기 위해, 제1 베이스 플레이트(200)와 제2 베이스 플레이트(100)의 접합면(150)에는 실 부재(Seal member)가 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 실부재는 탄성 재질로 형성되며, 제1 베이스 플레이트(200)와 제2 베이스 플레이트(100)의 접합면(150)이 밀폐되도록, 즉, 개방된 일측을 제외한 나머지 부분에서는 공기가 통하지 않도록 반응 공간(155)의 나머지 내측벽을 밀폐시킬 수 있다.
제2 베이스 플레이트(100) 상에는 제1 가스 노즐부(110) 및 제2 가스 노즐부(120)가 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에서 제1 가스 노즐부(110)는 제2 베이스 플레이트(100)의 제2 함몰홈의 일측, 즉, 개구가 형성된 부분의 반대측 상부에 배치될 수 있다. 제1 가스 노즐부(110)는 제1 방향으로 연장 형성될 수 있다. 제1 방향은 내부 공간의 제2 측과 나란한 방향일 수 있다.
제1 가스 노즐부(110)에는 복수개의 분사 홀이 구비될 수 있다. 분사홀은 제1 방향을 따라 정렬되며, 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 각 분사홀을 통해 후술하는 각종 가스가 분사될 수 있다.
제2 가스 노즐부(120)는 제1 가스 노즐부(110)와 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 제2 가스 노즐부(120)는 제1 가스 노즐부(110)와 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다. 즉, 제2 가스 노즐부(120)는 제1 방향으로 연장 형성되며, 제1 방향을따라 정렬되는 복수개의 분사홀을 포함할 수 있다.
제2 가스 노즐부(120)는 제1 가스 노즐부(110)와 이격되되, 서로 평행하도록 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서 제2 가스 노즐부(120)는 내부 공간의 중앙부에 배치될 수 있으나, 제2 가스 노즐부(120)의 위치가 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 베이스 플레이트(200)에 기판(10)이 안착되는 예시적인 실시예에서, 제1 가스 노즐부(110)는 기판(10)의 일측 상부에, 제2 가스 노즐부(120)는 기판(10)의 중앙부에 배치될 수 있다.
설명의 편의를 위해, 기판(10) 상에 제1 영역(Ⅰ) 및 제2 영역(Ⅱ)을 정의하기로 한다.
제1 영역(Ⅰ)은 제1 가스 노즐부(110)와 제2 가스 노즐부(120) 사이에 배치되는 영역이고, 제2 영역(Ⅱ)은 제2 가스 노즐부(120)와 기판(10)의 타측 사이에 배치되는 영역일 수 있다. 즉, 도 3에서 도시한 바와 같이 두 개의 가스 노즐부에 대응되도록 기판(10) 상에는 두 개의 영역이 정의될 수 있다. 제1 영역(Ⅰ) 및 제2 영역(Ⅱ)은 실질적으로 동일한 폭을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제1 영역(Ⅰ) 및 제2 영역(Ⅱ)은 기판을 서로 동일한 면적을 갖도록 양분한 영역 중 어느 하나의 영역일 수 있다.
제1 영역(Ⅰ)은 제1 가스 노즐부(110)에 대응되고, 제2 영역(Ⅱ)은 제2 가스 노즐부(120)에 대응될 수 있다. 즉, 후술하는 바와 같이 제1 가스 노즐부(110)는 제1 영역(Ⅰ)에 가스를 분사하여 원자층을 형성하고, 제2 가스 노즐부(120)는 제2 영역(Ⅱ)에 가스를 분사하여 원자층을 형성할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
제1 가스 노즐부(110)와 제2 가스 노즐부(120)는 가스 저장부(300)와 연결될 수 있다.
이에 대한 자세한 설명을 위해 도 4가 참조된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치 가스 저장부(300)의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치 가스 저장부(300)는 제1 반응가스 저장부(310), 퍼지 가스 저장부(311), 제2 반응 가스 저장부(312)를 포함할 수 있다.
도 4는 제1 가스 노즐부(110) 및 제2 가스 노즐부(120)가 하나의 제1 반응 가스 저장부(310), 퍼지 가스 저장부(311) 및 제2 반응 가스 저장부(312)에 연결되는 구성을 개시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로 가스 저장부(300)의 구조 및 연결 구조가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제1 가스 노즐부(110) 및 제2 가스 노즐부(120)는 각각 별개의 제1 반응 가스 저장부(310), 제2 반응 가스 저장부(312) 및 퍼지 가스 저장부(311)에 연결될 수도 있다.
예시적인 실시예에서 제1 반응 가스는 TMA(Trimenthulaluminium)이고, 제2 반응 가스는 HOx, 플라즈마 O2 및 O3 중에서 선택된 어느 하나 이상의 가스 일 수 있다. 또한, 퍼지 가스는 질소 또는 아르곤 가스와 같은 불활성 가스 일 수 있다. 다만, 상기한 가스는 예시적인 것으로 제1 반응 가스, 제2 반응 가스 및 퍼지 가스의 종류가 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 가스 노즐부(110), 제2 가스 노즐부(120) 및 가스 저장부(300)는 제어부(400)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 제어부(400)는 제1 가스 조절부와 제2 가스 조절부에서 분사되는 가스의 종류를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(400)는 특정 시간 구간 동안 제1 반응 가스, 제2 반응 가스 및 퍼지 가스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 가스가 제1 가스 노즐부(110) 및/또는 제2 가스 노즐부(120)를 통해 분사되도록 제어할 수 있다.
예시적인 실시예에서 제어부(400)는 각 가스 저장부(300)와 연결된 밸브를 통해 분사되는 가스의 종류를 제어할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 제어 방법이 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 동작 방식에 대해 설명하기로 한다.
원자층 증착 장치의 동작 방식을 설명하기 위해 도 5 내지 도 11이 참조된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 챔버(600)의 내부 공간에는 진공이 형성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 챔버(600)의 내부 공간에는 진공이 형성될 수 있다. 진공 상태는 챔버(600)와 연결되는 진공 형성부(500)에 의할 수 있다. 이를 위해 진공 형성부(500)는 진공 형성 펌프를 이용하여 진공을 형성할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 진공 형성부(500)가 진공을 형성하는 방식이 이에 제한되는 것은 아니다.
챔버(600)의 내부에 진공이 형성된 상태에서, 제1 가스 노즐부(110) 및/또는 제2 가스 노즐부(120)에서 가스가 분사되면, 분사된 가스는 제1 방향과 수직인 제2 방향을 향해 진행할 수 있다, 즉, 제1 베이스 플레이트(200)와 제2 베이스 플레이트(100) 사이에 배치되는 반응 공간(155)의 개구를 향해 진행할 수 있다.
설명의 편의를 위해 단위 시간(s)을 정의하기로 한다. 단위 시간(s)은 하나의 가스 노즐부가 하나의 가스를 일정하게 분사하는 시간으로 정의될 수 있다. 즉, 하나의 단위 시간(s) 동안 하나의 가스 노즐부에는 한 종류의 가스가 일정하게 분사될 수 있다. 또한, 하나의 단위 시간(s)은 하나의 가스 노즐부가 하나의 가스 노즐부에 대응되는 영역에 적어도 한 층 이상의 원자층을 형성하는데 걸리는 시간일 수 있다. 즉, 기판(10) 상에 제1 영역(Ⅰ) 및 제2 영역(Ⅱ)이 정의되고, 원자층 증착 장치가 제1 가스 노즐부(110) 및 제2 가스 노즐부(120)를 포함하는 예시적인 실시예에서 하나의 단위 시간은 제1 가스 노즐부(110)가 제1 영역(Ⅰ)에 적어도 한 층 이상의 원자층을 형성하는데 걸리는 시간을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 하나의 단위 시간 동안 제1 가스 노즐부(110) 및 제2 가스 노즐부(120)에서 서로 상이한 가스가 배치될 수 있다.
예컨대, 하나의 단위 시간 동안 제1 가스 노즐부(110)에서는 제1 반응 가스가 분사되고, 동일한 단위 시간 동안 제2 가스 노즐부(120)에서는 퍼지 가스가 분사될 수 있다. 이하에서는 도 6 내지 도 10을 참조하여 이에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 6을 참조하면, 하나의 단위 시간 동안 제1 가스 노즐부(110)에서는 제1 반응 가스가 분사되고, 이와 동시에 제2 가스 노즐부(120)에서는 퍼지 가스가 분사될 수 있다.
설명의 편의를 위해, 제1 단위 시간과 연속하는 단위 시간을 제2 단위 시간, 제3 단위 시간 및 제n 단위 시간으로 지칭하기로 한다. 또한, 원자층이 형성되는 과정을 원자 단위의 입자로 개략적으로 나타내어 설명하기로 한다.
설명의 편의상 제1 반응 가스에 의해 기판(10) 상에 형성되는 원자층의 입자를 제1 단위 입자(70), 제2 반응 가스에 의해 기판(10) 상에 형성되는 원자층의 입자를 제2 단위 입자(80)로 지칭하기로 한다.
예시적인 실시예에서, 제1 단위 시간 동안 제1 가스 노즐부(110)에는 제1 반응 가스가 분사되고, 제2 가스 노즐부(120)에는 퍼지 가스가 분사될 수 있다. 제1 반응 가스는 기판(10) 상의 제1 영역(Ⅰ)에 적어도 한 층 이상의 원자층을 형성할 수 있다. 즉, 복수개의 제1 단위 입자(70)로 이루어진 원자층이 형성될 수 있다. 복수개의 제1 단위 입자(70) 중 기판(10)과 직접적으로 접하는 단위 입자는 기판(10)과 강하게 결합될 수 있다. 즉, 기판(10)과 화학적인 본딩을 통해 결합될 수 있다. 복수개의 단위 입자 중 기판(10)과 직접적으로 접하지 않고, 다른 단위 입자와 접하는 단위 입자는 서로 물리적으로 결합될 수 있다. 이는 기판(10)과 단위 입자의 결합보다 상대적으로 약할 수 있다. 다시 말하면, 기판(10)과 단위 입자간의 결합은 단위 입자와 단위 입자간 결합보다 강할 수 있다.
제1 가스 노즐부(110)에서 제1 반응 가스가 분사되면, 기판(10)의 제1 영역(Ⅰ) 상에는 적어도 한 층 이상으로 구성된 원자층이 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 단위 시간 동안 제1 영역(Ⅰ)에 제1 단위 입자(70)로 구성된 적어도 한 층 이상의 원자층이 형성된 후, 제2 단위 시간이 진행될 수 있다.
제2 단위 시간 동안 제1 가스 노즐부(110)에서는 퍼지 가스가 분사되고, 제2 가스 노즐부(120)에서는 제1 반응 가스가 분사될 수 있다.
제1 가스 노즐부(110)에서 퍼지 가스가 분사되면, 제1 영역(Ⅰ) 상에 배치되는 복수개의 제1 단위 입자(70) 중 기판(10)과 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 단위 입자간 결합력은 기판(10)과 단위 입자간 결합에 비해 상대적으로 약할 수 있다. 제1 가스 노즐부(110)에 의해 분사되는 퍼지 가스에 의해 단위 입자간 결합은 끊어지고, 기판(10)과 단위 입자간의 결합은 그대로 유지될 수 있다. 퍼지 가스에 의해 제1 단위 입자(70) 중 기판(10)과 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거되면, 제1 영역(Ⅰ) 상에는 복수개의 제1 단위 입자(70)로 이루어지되, 하나의 층으로 이루어진 제1 단일 원자층이 형성될 수 있다.
이와 동시에, 제2 가스 노즐부(120)에서는 제1 반응 가스가 분사될 수 있다.
제1 반응 가스는 기판(10) 상의 제2 영역(Ⅱ)에 적어도 한 층 이상의 원자층을 형성할 수 있다. 즉, 복수개의 제1 단위 입자(70)로 이루어진 적어도 한층 이상의 원자층이 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2 단위 시간에 이어 제3 단위 시간이 진행될 수 있다. 제3 단위 시간 동안 제1 가스 노즐부(110)에서는 제2 반응 가스가 분사되고, 제2 가스 노즐부(120)에서는 퍼지 가스가 배출될 수 있다.
제1 가스 노즐부(110)에서 제2 반응 가스가 분사되면, 기판(10) 상의 제1 영역(Ⅰ)에는 복수개의 제2 단위 입자(80)로 이루어지는 적어도 한 층 이상의 원자층이 형성될 수 있다. 복수개의 제2 단위 입자(80) 중 제1 단위 입자(70)와 직접적으로 접하는 제2 단위 입자(80)는 상대적으로 강하게 결합될 수 있다. 즉, 제1 단위 입자(70)와 제2 단위 입자(80)간 결합력이 제2 단위 입자(80) 상호간 결합력보다 상대적으로 강할 수 있다.
이와 동시에, 제2 가스 노즐부(120)에서는 퍼지 가스가 분사될 수 있다. 제2 영역(Ⅱ) 상에 배치되는 복수개의 제1 단위 입자(70) 중 기판(10)과 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 단위 입자간 결합력은 기판(10)과 단위 입자간 결합에 비해 상대적으로 약할 수 있다. 제2 가스 노즐부(120)에 의해 분사되는 퍼지 가스에 의해 단위 입자간 결합은 끊어지고, 기판(10)과 단위 입자간의 결합은 그대로 유지될 수 있다. 퍼지 가스에 의해 제1 단위 입자(70) 중 기판(10)과 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거되면, 제2 영역(Ⅱ) 상에는 복수개의 제1 단위 입자(70)로 이루어지되, 하나의 층으로 이루어진 제1 단일 원자층이 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 제3 단위 시간에 이어서 제4 단위 시간이 진행될 수 있다.
제4 단위 시간 동안 제1 가스 노즐부(110)에서는 퍼지 가스가 분사되고, 제2 가스 노즐부(120)에서는 제2 반응 가스가 분사될 수 있다.
제1 가스 노즐부(110)에서 퍼지 가스가 분사되면, 제1 영역(Ⅰ) 상에 배치되는 복수개의 제2 단위 입자(80) 중 제1 단위 입자(70)와 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 제2 단위 입자(80)간 결합력은 제1 단위 입자(70)와 제2 단위 입자(80) 사이의 결합력보다 상대적으로 약할 수 있다. 제2 가스 노즐부(120)에 의해 분사되는 퍼지 가스에 의해 제2 단위 입자(80)간 결합은 끊어지고, 제1 단위 입자(70)와 제2 단위 입자(80)간 결합은 그대로 유지될 수 있다. 퍼지 가스에 의해 제2 단위 입자(80) 중 제1 단위 입자(70)와 직접적으로 접하지 않는 제2 단위 입자(80)들이 제거되면, 제1 영역(Ⅰ) 상에는 하나의 층으로 이루어진 제2 단일 원자층이 형성될 수 있다.
이와 동시에, 제2 가스 노즐부(120)에서는 제2 반응 가스가 분사될 수 있다. 제2 반응 가스는 기판(10) 상의 제2 영역(Ⅱ)에 적어도 한 층 이상의 원자층을 형성할 수 있다. 즉, 복수개의 제2 단위 입자(80)로 이루어진 적어도 한 층 이상의 원자층이 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 제4 단위 시간에 이어 제5 단위 시간이 진행될 수 있다. 제5 단위 시간 동안 제2 가스 노즐부(120)는 퍼지 가스를 분사할 수 있다.
제2 가스 노즐부(120)가 퍼지 가스를 분사하면, 제2 영역(Ⅱ) 상에 배치되는 복수개의 제2 단위 입자(80) 중 제1 단위 입자(70)와 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 제2 단위 입자(80)간 결합력은 제1 단위 입자(70)와 제2 단위 입자(80) 사이의 결합력보다 상대적으로 약할 수 있다. 제2 가스 노즐부(120)에 의해 분사되는 퍼지 가스에 의해 제2 단위 입자(80)간 결합은 끊어지고, 제1 단위 입자(70)와 제2 단위 입자(80)간 결합은 그대로 유지될 수 있다. 퍼지 가스에 의해 제2 단위 입자(80) 중 제1 단위 입자(70)와 직접적으로 접하지 않는 제2 단위 입자(80)들이 제거되면, 제2 영역(Ⅱ) 상에는 하나의 층으로 이루어진 제2 단일 원자층이 형성될 수 있다. 즉, 기판(10) 상에는 제1 단일 원자층 및 제2 단일 원자층이 적층된 원자층이 형성될 수 있다.
도 11은 이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 동작을 나타내는 그래프이다.
설명의 편의를 위해 일 싸이클을 정의하기로 한다. 일 싸이클은 기판(10)의 전 영역에 제1 단일 원자층 및 제2 단일 원자층을 포함하는 원자층을 형성하는데 걸리는 시간으로 정의될 수 있다. 또한, 일 싸이클은 복수개의 단위 시간을 포함할 수 있다.
도 11은 일 사이클이 5개의 단위 시간을 포함하는 경우를 예시하나, 이는 예시적인 것으로 일 싸이클이 이에 제한되는 것은 아니며, 일 싸이클이 포함하는 단위 시간의 개수는 기판(10)의 면적 또는 가스 분사량 등 다양한 변수에 의해 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예와 같이 복수개의 가스 노즐부가 동일한 단위 시간 동안 서로 상이한 가스를 분사하는 경우, 기판(10) 상에 원자층을 형성하는 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 하나의 가스 노즐부를 이용하여 기판(10)의 전 영역에 원자층을 형성하는 경우, 한 사이클은 도 11에 나와 있는 단위 시간을 기준으로 약 8 단위 시간 정도를 포함할 수 있는데(제1 반응 가스 분사 단계, 제1 퍼지 가스 분사 단계, 제2 반응 가스 분사 단계 및 제2 퍼지 가스 분사 단계 각 단계별 2 단위 시간 소요)두 개의 가스 노즐부를 이용하여, 상술한 방식을 적용하는 경우, 일 사이클을 5 단위 시간까지 단축시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서 이미 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호로서 지칭하며, 중복 설명은 생략하거나 간략화하기로 한다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 부분 평면도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 일정 간격 이격되되, 서로 평행하게 배치되는 세 개의 가스 노즐부를 포함하는 점이 도 1의 실시예와 다른 점이다.
예시적인 실시예에서 원자층 증착 장치는 제2 가스 노즐부(120)와 이격되어 배치되는 제3 가스 노즐부(130)를 더 포함할 수 있다.
제3 가스 노즐부(130)는 제1 가스 노즐부(110) 및 제2 가스 노즐부(120)와 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 제3 가스 노즐부(130)도 가스 저장부(300)와 연결될 수 있다. 즉, 제3 가스 노즐부(130) 또한, 제1 반응 가스 저장부(310), 퍼지 가스 저장부(311) 및 제2 반응 가스 저장부(312)와 연결될 수 있다.
원자층 증착 장치가 제3 가스 노즐부(130)를 더 포함하는 예시적인 실시예에서, 기판(10) 상에는 제1 영역(Ⅰ) 내지 제3 영역(Ⅲ)이 정의될 수 있다.
이에 대해 자세히 설명하면, 앞서 설명한 바와 같이 기판(10)의 일측 상부에는 제1 가스 노즐부(110)가 배치될 수 있다. 또한, 제1 가스 노즐부(110)와 일정 간격 이격되어 제2 가스 노즐부(120)가 배치될 수 있으며, 제2 가스 노즐부(120)와 일정 간격 이격되어 제3 가스 노즐부(130)가 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에서 제1 영역(Ⅰ)은 제1 가스 노즐부(110) 및 제2 가스 노즐부(120) 사이에 배치되는 영역으로 정의될 수 있고, 제2 영역(Ⅱ)은 제2 가스 노즐부(120) 및 제3 가스 노즐부(130) 사이에 배치되는 영역으로 정의될 수 있으며, 제3 영역(Ⅲ)은 제3 가스 노즐부(130) 및 기판(10)의 타측 사이에 배치되는 영역으로 정의될 수 있다.
즉, 제1 영역(Ⅰ)은 제1 가스 노즐부(110)의 타측과 인접하도록, 제2 영역(Ⅱ)은 제2 가스 노즐부(120)의 타측과 인접하도록, 제3 영역(Ⅲ)은 제3 가스 노즐부(130)의 타측과 인접하도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 영역 내지 제3 영역은 기판을 각각 동일한 면적을 갖도록 삼등분한 영역 중 어느 하나일 수 있다.
이하에서는 도 13 내지 도 18을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 동작 방식에 대해 설명하기로 한다.
도 13 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 동작을 나타내는 개략도이다.
설명의 편의를 위해 단위 시간을 정의하기로 한다. 단위 시간은 하나의 가스 노즐부가 하나의 가스를 일정하게 분사하는 시간으로 정의될 수 있다. 즉, 하나의 단위 시간 동안 하나의 가스 노즐부에는 한 종류의 가스가 일정하게 분사될 수 있다. 또한, 하나의 단위 시간은 하나의 가스 노즐부가 하나의 가스 노즐부에 대응되는 영역에 적어도 한 층 이상의 원자층을 형성하는데 걸리는 시간일 수 있다. 즉, 기판(10) 상에 제1 영역(Ⅰ) 내지 제3 영역(Ⅲ)이 정의되고, 원자층 증착 장치가 제1 가스 노즐부(110) 내지 제3 가스 노즐부(130)를 포함하는 예시적인 실시예에서 하나의 단위 시간은 제1 가스 노즐부(110)가 제1 영역(Ⅰ)에 적어도 한 층 이상의 원자층을 형성하는데 걸리는 시간을 의미할 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1 단위 시간 동안 제1 가스 노즐부(110)에는 제1 반응 가스가 분사될 수 있다.
설명의 편의를 위해, 제1 단위 시간과 연속하는 단위 시간을 제2 단위 시간, 제3 단위 시간 및 제n 단위 시간으로 지칭하기로 한다. 단위 시간 앞에 붙은 제1, 제2는 각 단위 시간의 연속성을 나타내기 위한 것으로, 특별한 기술적 의미를 갖는 것은 아니다. 즉, 예시적으로 연속된 세 개의 단위 시간을 표현하고자 하는 경우, 제1 단위 시간 내지 제3 단위 시간 또는 제3 단위 시간 내지 제5 단위 시간 등으로 표현할 수 있다. 또한, 원자층이 형성되는 과정을 원자 단위의 입자로 개략적으로 나타내어 설명하기로 한다.
설명의 편의상 제1 반응 가스에 의해 기판(10) 상에 형성되는 원자층의 입자를 제1 단위 입자(70), 제2 반응 가스에 의해 기판(10) 상에 형성되는 원자층의 입자를 제2 단위 입자(80)로 지칭하기로 한다.
제1 반응 가스는 기판(10) 상의 제1 영역(Ⅰ)에 적어도 한 층 이상의 원자층을 형성할 수 있다. 즉, 복수개의 제1 단위 입자(70)로 이루어진 원자층이 형성될 수 있다.
도 14를 참조하면, 제1 단위 시간에 이어 제2 단위 시간이 진행될 수 있다.
제2 단위 시간 동안 제1 가스 노즐부(110)에서는 퍼지 가스가 분사되고, 제2 가스 노즐부(120)에서는 제1 반응 가스가 분사될 수 있다.
제1 가스 노즐부(110)에서 퍼지 가스가 분사되면, 제1 영역(Ⅰ) 상에 배치되는 복수개의 제1 단위 입자(70) 중 기판(10)과 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 단위 입자간 결합력은 기판(10)과 단위 입자간 결합에 비해 상대적으로 약할 수 있다. 제1 가스 노즐부(110)에 의해 분사되는 퍼지 가스에 의해 단위 입자간 결합은 끊어지고, 기판(10)과 단위 입자간의 결합은 그대로 유지될 수 있다. 퍼지 가스에 의해 제1 단위 입자(70) 중 기판(10)과 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거되면, 제1 영역(Ⅰ) 상에는 복수개의 제1 단위 입자(70)로 이루어지되, 하나의 층으로 이루어진 제1 단일 원자층이 형성될 수 있다.
이와 동시에, 제2 가스 노즐부(120)에서는 제1 반응 가스가 분사될 수 있다.
제1 반응 가스는 기판(10) 상의 제2 영역(Ⅱ)에 적어도 한 층 이상의 원자층을 형성할 수 있다. 즉, 복수개의 제1 단위 입자(70)로 이루어진 적어도 한층 이상의 원자층이 형성될 수 있다.
도 15를 참조하면, 제2 단위 시간에 이어 제3 단위 시간이 진행될 수 있다.
제3 단위 시간 동안 제1 가스 노즐부(110)에는 제2 반응 가스가 분사되고, 제2 가스 노즐부(120)에서는 퍼지 가스가 분사되며, 제3 가스 노즐부(130)에서는 제1 반응 가스가 분사될 수 있다.
제1 가스 노즐부(110)에서 제2 반응 가스가 분사되면, 기판(10) 상의 제1 영역(Ⅰ)에는 복수개의 제2 단위 입자(80)로 이루어지는 적어도 한 층 이상의 원자층이 형성될 수 있다.
이와 동시에, 제2 가스 노즐부(120)에서는 퍼지 가스가 분사될 수 있다. 제2 영역(Ⅱ) 상에 배치되는 복수개의 제1 단위 입자(70) 중 기판(10)과 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 단위 입자간 결합력은 기판(10)과 단위 입자간 결합에 비해 상대적으로 약할 수 있다. 제2 가스 노즐부(120)에 의해 분사되는 퍼지 가스에 의해 단위 입자간 결합은 끊어지고, 기판(10)과 단위 입자간의 결합은 그대로 유지될 수 있다. 퍼지 가스에 의해 제1 단위 입자(70) 중 기판(10)과 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거되면, 제2 영역(Ⅱ) 상에는 복수개의 제1 단위 입자(70)로 이루어지되, 하나의 층으로 이루어진 제1 단일 원자층이 형성될 수 있다.
이와 동시에 제3 가스 노즐부(130)에서는 제1 반응 가스가 분사될 수 있다. 제1 반응 가스는 기판(10) 상의 제3 영역(Ⅲ)에 적어도 한 층 이상의 원자층을 형성할 수 있다. 즉, 제3 영역(Ⅲ) 상에 복수개의 제1 단위 입자(70)로 이루어진 적어도 한층 이상의 원자층이 형성될 수 있다.
도 16을 참조하면, 제3 단위 시간에 이어 제4 단위 시간이 진행될 수 있다.
제4 단위 시간 동안 제1 가스 노즐부(110)에서는 퍼지 가스가 분사되고, 제2 가스 노즐부(120)에서는 제2 반응 가스가 분사되며, 제3 가스 노즐부(130)에서는 퍼지 가스가 분사될 수 있다.
제1 가스 노즐부(110)가 퍼지 가스를 분사하면, 제1 영역(Ⅰ) 상에 배치되는 복수개의 제2 단위 입자(80) 중 제1 단위 입자(70)와 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 제2 단위 입자(80)간 결합력은 제1 단위 입자(70)와 제2 단위 입자(80) 사이의 결합력보다 상대적으로 약할 수 있다. 제2 가스 노즐부(120)에 의해 분사되는 퍼지 가스에 의해 제2 단위 입자(80)간 결합은 끊어지고, 제1 단위 입자(70)와 제2 단위 입자(80)간 결합은 그대로 유지될 수 있다. 퍼지 가스에 의해 제2 단위 입자(80) 중 제1 단위 입자(70)와 직접적으로 접하지 않는 제2 단위 입자(80)들이 제거되면, 제1 영역(Ⅰ) 상에는 하나의 층으로 이루어진 제2 단일 원자층이 형성될 수 있다. 즉, 기판(10) 상에는 제1 단일 원자층 및 제2 단일 원자층이 적층된 원자층이 형성될 수 있다.
이와 동시에 제2 가스 노줄부에서는 제2 반응 가스가 분사될 수 있다. 제2 가스 노즐부(120)에서 제2 반응 가스가 분사되면, 기판(10) 상의 제2 영역(Ⅱ)에는 복수개의 제2 단위 입자(80)로 이루어지는 적어도 한 층 이상의 원자층이 형성될 수 있다.
이와 동시에 제3 가스 노즐부(130)에서는 퍼지 가스가 분사될 수 있다. 제3 가스 노즐부(130)에서 퍼지 가스가 분사되면 제3 영역(Ⅲ) 상에 배치되는 복수개의 제1 단위 입자(70) 중 기판(10)과 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 단위 입자간 결합력은 기판(10)과 단위 입자간 결합에 비해 상대적으로 약할 수 있다. 제3 가스 노즐부(130)에 의해 분사되는 퍼지 가스에 의해 단위 입자간 결합은 끊어지고, 기판(10)과 단위 입자간의 결합은 그대로 유지될 수 있다. 퍼지 가스에 의해 제1 단위 입자(70) 중 기판(10)과 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거되면, 제3 영역(Ⅲ) 상에는 복수개의 제1 단위 입자(70)로 이루어지되, 하나의 층으로 이루어진 제1 단일 원자층이 형성될 수 있다.
도 17을 참조하면, 제4 단위 시간에 이어 제5 단위 시간이 진행될 수 있다.
제5 단위 시간 동안, 제2 가스 노즐부(120)에는 퍼지 가스가 분사되고, 제3 가스 노즐부(130)에는 제2 반응 가스가 분사될 수 있다.
제2 가스 노즐부(120)에서 퍼지 가스가 분사되면, 제2 영역(Ⅱ) 상에 배치되는 복수개의 제2 단위 입자(80) 중 제1 단위 입자(70)와 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 제2 단위 입자(80)간 결합력은 제1 단위 입자(70)와 제2 단위 입자(80) 사이의 결합력보다 상대적으로 약할 수 있다. 제2 가스 노즐부(120)에 의해 분사되는 퍼지 가스에 의해 제2 단위 입자(80)간 결합은 끊어지고, 제1 단위 입자(70)와 제2 단위 입자(80)간 결합은 그대로 유지될 수 있다. 퍼지 가스에 의해 제2 단위 입자(80) 중 제1 단위 입자(70)와 직접적으로 접하지 않는 제2 단위 입자(80)들이 제거되면, 제2 영역(Ⅱ) 상에는 하나의 층으로 이루어진 제2 단일 원자층이 형성될 수 있다. 즉, 기판(10)의 제2 영역(Ⅱ) 상에는 제1 단일 원자층 및 제2 단일 원자층이 적층된 원자층이 형성될 수 있다.
이와 동시에 제3 가스 노즐부(130)에서는 제2 반응 가스가 분사될 수 있다. 제3 가스 노즐부(130)에 제2 반응 가스가 분사되면, 기판(10) 상의 제3 영역(Ⅲ)에는 복수개의 제2 단위 입자(80)로 이루어지는 적어도 한 층 이상의 원자층이 형성될 수 있다.
도 18을 참조하면, 제5 단위 시간에 이어 제6 단위 시간이 진행될 수 있다.
제6 단위 시간 동안 제3 가스 노즐부(130)에서는 퍼지 가스가 분사될 수 있다. 제3 가스 노즐부(130)에서 퍼지 가스가 분사되면, 제3 영역(Ⅲ) 상에 배치되는 복수개의 제2 단위 입자(80) 중 제1 단위 입자(70)와 직접적으로 접하지 않는 단위 입자들이 제거될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 제2 단위 입자(80)간 결합력은 제1 단위 입자(70)와 제2 단위 입자(80) 사이의 결합력보다 상대적으로 약할 수 있다. 제2 가스 노즐부(120)에 의해 분사되는 퍼지 가스에 의해 제2 단위 입자(80)간 결합은 끊어지고, 제1 단위 입자(70)와 제2 단위 입자(80)간 결합은 그대로 유지될 수 있다. 퍼지 가스에 의해 제2 단위 입자(80) 중 제1 단위 입자(70)와 직접적으로 접하지 않는 제2 단위 입자(80)들이 제거되면, 제3 영역(Ⅲ) 상에는 하나의 층으로 이루어진 제2 단일 원자층이 형성될 수 있다. 즉, 기판(10)의 제3 영역(Ⅲ) 상에는 제1 단일 원자층 및 제2 단일 원자층이 적층된 원자층이 형성될 수 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 동작을 나타내는 그래프이다.
앞서 설명한 바와 같이 설명을 위해 일 싸이클의 개념이 도입될 수 있다. 일 싸이클은 기판(10)의 전 영역에 제1 단일 원자층 및 제2 단일 원자층을 포함하는 원자층을 형성하는데 걸리는 시간으로 정의될 수 있다. 또한, 일 싸이클은 복수개의 단위 시간을 포함할 수 있다. 도 13 내지 도 18의 실시예에 따른 원자층 증착 장치에서 일 싸이클은 제1 단위 시간 내지 제6 단위 시간을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 일 사이클에 걸리는 시간이 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이 복수개의 가스 노즐부가 동일한 단위 시간 동안 서로 상이한 가스를 분사하는 경우, 기판(10) 상에 원자층을 형성하는 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 하나의 가스 노즐부를 이용하여 기판(10)의 전 영역에 원자층을 형성하는 경우, 한 사이클은 도 19에 나와 있는 단위 시간을 기준으로 약 12 단위 시간 정도를 포함할 수 있는데(제1 반응 가스 분사 단계, 제1 퍼지 가스 분사 단계, 제2 반응 가스 분사 단계 및 제2 퍼지 가스 분사 단계 각 단계별 3 단위 시간 소요) 세 개의 가스 노즐부를 이용하여, 상술한 방식을 적용하는 경우, 일 사이클을 6 단위 시간 까지 단축할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
600: 챔버
500: 진공 형성부
300: 가스 저장부
400: 제어부
200: 제1 베이스 플레이트
100: 제2 베이스 플레이트
150: 접합면
155: 반응 공간

Claims (19)

  1. 기판이 안착되는 제1 베이스 플레이트;
    상기 제1 베이스 플레이트의 상부에 상기 제1 베이스 플레이트와 대향되게 배치되는 제2 베이스 플레이트;
    상기 제2 베이스 플레이트 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장 형성된 제1 가스 노즐부;
    상기 제2 베이스 플레이트 상에 배치되며, 상기 제1 가스 노즐부와 이격되되, 상기 제1 가스 노즐부와 나란하게 배치되는 제2 가스 노즐부; 및
    상기 제1 가스 노즐부와 상기 제2 가스 노즐부 상에 배치되며, 상기 제1 방향으로 정렬된 복수의 분사홀을 포함하되,
    상기 제1 베이스 플레이트는 제1 기준면 및 상기 제1 기준면으로부터 함몰 형성되며 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향 일측이 개방된 제1 함몰홈을 구비하고,
    상기 제2 베이스 플레이트는 제2 기준면 및 제2 기준면으로부터 함몰 형성되며 상기 제2 방향 일측이 개방된 제2 함몰홈을 구비하며,
    상기 제1 베이스 플레이트와 상기 제2 베이스 플레이트는 상호 접촉하도록 접합되어 반응 공간을 정의하되, 상기 반응 공간은 상기 제2 방향 일측에 상기 제1 함몰홈의 상기 개방된 영역과 상기 제2 함몰홈의 상기 개방된 영역에 의해 이루어지는 개구를 포함하고,
    상기 기판은 상기 반응 공간 내부의 상기 제1 베이스 플레이트 상에 배치되는 원자층 증착 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가스 노즐부 및 상기 제2 가스 노즐부와 연결되는 가스 저장부를 더 포함하는 원자층 증착 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 가스 저장부는 제1 반응 가스가 저장된 제1 반응 가스 저장부, 퍼지 가스가 저장된 퍼지 가스 저장부 및 제2 반응 가스가 저장된 제2 반응 가스 저장부를 포함하고, 상기 제1 가스 노즐부 및 상기 제2 가스 노즐부 각각은 상기 제1 반응 가스 저장부, 상기 퍼지 가스 저장부 및 상기 제2 반응 가스 저장부와 연결되되,
    상기 제1 가스 노즐부 및 상기 제2 가스 노즐부는 상기 제1 반응 가스, 상기 제2 반응 가스 및 상기 퍼지 가스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 가스를 분사하는 원자층 증착 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 제1 가스 노즐부 및 상기 제2 가스 노즐부 사이에 배치되는 제1 영역 및 상기 제2 가스 노즐부 및 상기 기판의 타측 사이에 배치되는 제2 영역이 정의되고, 상기 제1 가스 노즐부는 상기 제1 영역을 향해 상기 제1 반응 가스, 상기 제2 반응 가스 및 상기 퍼지 가스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 가스를 분사하고, 상기 제2 가스 노즐부는 상기 제2 영역을 향해 상기 제1 반응 가스, 상기 제2 반응 가스 및 상기 퍼지 가스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 가스를 분사하는 원자층 증착 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 가스 노즐부 및 제2 가스 노즐 부 중 어느 하나의 가스 노즐부에서 한 종류의 가스를 일정하게 분사하는 단위 시간이 정의되고, 상기 하나의 단위 시간 동안 상기 제1 가스 노즐부 및 상기 제2 가스 노즐부는 서로 상이한 가스를 분사하는 원자층 증착 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 단위 시간은 제1 단위 시간 및 상기 제1 단위 시간과 연속하는 제2 단위 시간을 포함하고, 상기 제1 단위 시간 동안 상기 제1 가스 노즐부는 제1 반응 가스를 분사하고, 상기 제2 단위 시간 동안 상기 제1 가스 노즐부는 퍼지 가스를 분사하며, 상기 제2 가스 노즐부는 제1 반응 가스를 분사하는 원자층 증착 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 가스 노즐부와 이격되며, 상기 제2 가스 노즐부와 평행하게 배치되되, 상기 가스 저장부와 연결된 제3 가스 노즐부를 포함하는 원자층 증착 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 단위 시간은 연속하는 제1 단위 시간, 제2 단위 시간 및 제3 단위 시간을 포함하고,
    상기 제1 단위 시간 동안 상기 제1 가스 노즐부는 상기 제2 반응 가스를, 상기 제2 가스 노즐부는 상기 퍼지 가스를, 상기 제3 가스 노즐부는 상기 제1 반응 가스를 분사하고,
    상기 제2 단위 시간 동안 상기 제2 가스 노즐부는 상기 제2 반응 가스를 상기 제3 가스 노즐부는 상기 퍼지 가스를 분사하며,
    상기 제3 단위 시간 동안 상기 제2 가스 노즐부는 상기 퍼지 가스를, 상기 제3 가스 노즐부는 상기 제2 반응 가스를 분사하는 원자층 증착 장치.
  10. 챔버;
    상기 챔버 내부에 배치되며, 기판이 안착되는 제1 베이스 플레이트;
    상기 제1 베이스 플레이트 상부에 상기 제1 베이스 플레이트와 대향되게 배치되는 제2 베이스 플레이트;
    상기 제2 베이스 플레이트 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장 형성된 제1 가스 노즐부;
    상기 제2 베이스 플레이트 상에 배치되며, 상기 제1 가스 노즐부와 이격되되, 상기 제1 가스 노즐부와 나란하게 배치되는 제2 가스 노즐부; 및
    상기 제1 가스 노즐부와 상기 제2 가스 노즐부 상에 배치되며, 상기 제1 방향으로 정렬된 복수의 분사홀을 포함하되,
    상기 제1 베이스 플레이트는 제1 기준면 및 상기 제1 기준면으로부터 함몰 형성되며 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향 일측이 개방된 제1 함몰홈을 구비하고,
    상기 제2 베이스 플레이트는 제2 기준면 및 제2 기준면으로부터 함몰 형성되며 상기 제2 방향 일측이 개방된 제2 함몰홈을 구비하며,
    상기 제1 베이스 플레이트와 상기 제2 베이스 플레이트는 상호 접촉하도록 접합되어 반응 공간을 정의하되, 상기 반응 공간은 상기 제2 방향 일측에 상기 제1 함몰홈의 상기 개방된 영역과 상기 제2 함몰홈의 상기 개방된 영역에 의해 이루어지는 개구를 포함하고,
    상기 기판은 상기 반응 공간 내부의 상기 제1 베이스 플레이트 상에 배치되는 원자층 증착 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 챔버 내부에 진공 상태를 형성하는 진공 형성부를 더 포함하는 원자층 증착 장치.
  12. 삭제
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 가스 노즐부 및 상기 제2 가스 노즐부와 연결되는 가스 저장부를 더 포함하는 원자층 증착 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 가스 저장부는 제1 반응 가스가 저장된 제1 반응 가스 저장부, 퍼지 가스가 저장된 퍼지 가스 저장부 및 제2 반응 가스가 저장된 제2 반응 가스 저장부를 포함하고, 상기 제1 가스 노즐부 및 상기 제2 가스 노즐부 각각은 상기 제1 반응 가스 저장부, 상기 퍼지 가스 저장부 및 상기 제2 반응 가스 저장부와 연결되되,
    상기 제1 가스 노즐부 및 상기 제2 가스 노즐부는 상기 제1 반응 가스, 상기 제2 반응 가스 및 상기 퍼지 가스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 가스를 분사하는 원자층 증착 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 제1 가스 노즐부 및 상기 제2 가스 노즐부 사이에 배치되는 제1 영역 및 상기 제2 가스 노즐부 및 상기 기판의 타측 사이에 배치되는 제2 영역이 정의되고, 상기 제1 가스 노즐부는 상기 제1 영역을 향해 상기 제1 반응 가스, 상기 제2 반응 가스 및 상기 퍼지 가스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 가스를 분사하고, 상기 제2 가스 노즐부는 상기 제2 영역을 향해 상기 제1 반응 가스, 상기 제2 반응 가스 및 상기 퍼지 가스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 가스를 분사하는 원자층 증착 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 가스 노즐부 및 제2 가스 노즐 부 중 어느 하나의 가스 노즐부에서 한 종류의 가스를 일정하게 분사하는 단위 시간이 정의되고, 상기 하나의 단위 시간 동안 상기 제1 가스 노즐부 및 상기 제2 가스 노즐부는 서로 상이한 가스를 분사하는 원자층 증착 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 단위 시간은 제1 단위 시간 및 상기 제1 단위 시간과 연속하는 제2 단위 시간을 포함하고, 상기 제1 단위 시간 동안 상기 제1 가스 노즐부는 제1 반응 가스를 분사하고, 상기 제2 단위 시간 동안 상기 제1 가스 노즐부는 퍼지 가스를 분사하며, 상기 제2 가스 노즐부는 제1 반응 가스를 분사하는 원자층 증착 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 제2 가스 노즐부와 이격되며, 상기 제2 가스 노즐부와 평행하게 배치되되, 상기 가스 저장부와 연결된 제3 가스 노즐부를 포함하는 원자층 증착 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 단위 시간은 연속하는 제1 단위 시간, 제2 단위 시간 및 제3 단위 시간을 포함하고,
    상기 제1 단위 시간 동안 상기 제1 가스 노즐부는 상기 제2 반응 가스를, 상기 제2 가스 노즐부는 상기 퍼지 가스를, 상기 제3 가스 노즐부는 상기 제1 반응 가스를 분사하고,
    상기 제2 단위 시간 동안 상기 제2 가스 노즐부는 상기 제2 반응 가스를 상기 제3 가스 노즐부는 상기 퍼지 가스를 분사하며,
    상기 제3 단위 시간 동안 상기 제2 가스 노즐부는 상기 퍼지 가스를, 상기 제3 가스 노즐부는 상기 제2 반응 가스를 분사하는 원자층 증착 장치.
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