KR102264556B1 - 원자층 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예는 기판 상에 박막을 증착하는 원자층 증착 장치(Automic Layer Deposition Apparatus)를 제공한다. 원자층 증착 장치는 개방된 기판 유입 포트를 가지는 증착 챔버부; 상기 증착 챔버부를 지지하는 지지 테이블; 그리고 상기 지지 테이블 상에 위치하며, 기판이 로딩되는 이송 플레이트와, 상기 이송 플레이트 상에 로딩된 기판을 가열하는 히터를 가지며, 상기 박막 증착 공정을 위해 상기 히터에 의해 미리 가열된 기판을 상기 히터와 함께 상기 기판 유입 포트를 통해 상기 증착 챔버부의 내부 공간으로 이송하는 이송모듈;을 포함한다.

Description

원자층 증착 장치{ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 원자층 증착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판이 미리 가열되어 챔버의 내부공간으로 로딩되는 원자층 증착 장치에 관한 것이다.
반도체집적기술의 발달로 인하여 이러한 향상된 균일성, 높은 생산성과 고순도, 고품질의 박막을 증착 시키는 공정은 반도체 제조공정 중에서 중요한 부분을 차지하게 되었다.
도 1을 참조하면, 박막형성의 대표적인 방법으로 화학 증착(Chemical Vapour Deposition, CVD)법과 물리 증착(Physical Vapour Deposition, PVD)법이 있다. 스퍼터링(sputtering)법 등의 물리 증착법은 형성된 박막의 단차피복성(step coverage)이 나쁘기 때문에 요철이 있는 표면에 균일한 두께의 막을 형성하는 데에는 사용할 수 없다.
화학 증착법은 가열된 기판의 표면 위에서 기체상태의 물질들이 반응하고, 그 반응으로 생성된 화합물이 기판표면에 증착되는 방법이다. 화학 증착법은 물리 증착법에 비하여 단차 피복성이 좋고, 박막이 증착되는 기판의 손상이 적고, 박막의 증착 비용이 적게 들며, 박막을 대량 생산할 수 있기 때문에 많이 적용되고 있다.
그러나, 최근 반도체 소자의 집적도가 서브 마이크론(sub-micron) 단위로까지 향상됨에 따라, 종래 방식의 화학증착법 만으로는 웨이퍼 기판에서 서브 마이크론 단위의 균일한 두께를 얻거나, 우수한 단차피복성(step coverage)을 얻는데 한계에 이르고 있으며, 웨이퍼 기판에 서브 마이크론 크기의 콘택홀(contact hole), 비아(via) 또는 도랑(trench)과 같은 단차가 존재하는 경우에 위치에 상관없이 일정한 조성을 가지는 물질막을 얻는 데도 어려움을 겪게 되었다.
또한, CVD장치는 기판 표면상에 원하는 균일 두께의 박막층을 만들기 위해 공정 챔버 내를 균일 상태로 유지하기 위해, 특정한 균일 기판온도와 프리커서(precursor, 전구체)를 제공하는 플럭스(flux)에 의존하는 장치이다. 이러한 CVD장치에서의 요구사항들은 기판 크기가 증가함에 따라 심각해지며, 보다 복잡한 챔버 설계와 적절한 균일도를 유지하기 위한 가스흐름 기술이 요구된다.
또한, CVD 증착에서는 각 증착층에 반응 생성물과 다른 오염물이 포함될 가능성이 있고, 챔버 압력을 감소시키는 경우 효율이 낮아지는 역작용을 일으킨다. 또한, 매우 활성화된 프리커서 분자들은, 증착된 박막의 질에 해로운 입자를 생성할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 모든 공정 기체들을 동시에 주입하는 화학 증착법과 다르게 원하는 박막을 얻는데 필요한 두 가지 이상의 공정 기체들을 기상에서 만나지 않도록 순차적으로 분할하여 공급하되, 이들 공급 주기를 주기적으로 반복하여 박막을 형성하는 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD) 방식이 새로운 박막 형성 방법으로 적용되고 있다.
ALD 공정에서 가스의 동적운동은 비교적 역할이 작으므로, 설계의 제한이 작아진다. ALD 공정의 또 다른 장점은 프리커서인 화학적 물질들이 같이 주입되는 것이 아니라 ALD 반응기 안으로 독립적으로 주입되므로 서로에 대한 높은 반응성을 피할 수 있다는 점이다. 즉, CVD에서의 문제인 고 반응성은 ALD에서는 장점으로 된다. 이러한 고 반응성은 낮은 반응 온도를 가능하게 하고, 공정 화학단계를 단순화할 수 있다.
ALD 공정은 기판의 표면에서 화학 흡착에 의해 증착이 이루어진다. ALD 공정의 또 다른 장점은 화학흡착에 의한 표면 반응은 복잡한 표면에 대해 거의 완벽한 스텝 커버리지를 달성하게 해준다는 점이다.
ALD 기술은 화학흡착에 의한 활성 프리커서 입자들의 포화 단일층 형성 원리에 기반을 둔다. ALD에서 적당한 활성 프리커서들은 교대로 증착 챔버 안으로 펄스로 전달된다. 활성 프리커서의 각 분사는 불활성 가스 퍼지로 분리된다. 각 프리커서 분사는 균일한 고체 박막층을 형성하기 위해 이전에 증착된 층에 부가하여 새로운 원자층을 제공한다. 이러한 과정은 원하는 박막 두께를 형성하기 위해 반복된다.
그러나, ALD공정은 일반적으로 CVD 증착률(통상 1000Å/min) 보다 낮은 증착률(통상 100Å/min)을 나타낸다. 즉, 공정의 속도가 느리다는 단점이 있다.
ALD가 박막 증착에 있어서 상술한 장점을 가지지만, 이와 같은 느린 공정속도로 인해, ALD는 아직 상업적 공정에 적용되지는 못하였다.
따라서, 박막 증착을 위한 박막기술 분야에 있어서, 보다 넓은 기판 상에 향상된 균일성과, 높은 생산성을 가지는 박막 증착방법이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공정시간이 단축되고 분진의 발생을 억제하는 원자층 증착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 기판 상에 박막을 증착하는 원자층 증착 장치(Automic Layer Deposition Apparatus)를 제공한다. 원자층 증착 장치는 개방된 기판 유입 포트를 가지는 증착 챔버부; 상기 증착 챔버부를 지지하는 지지 테이블; 그리고 상기 지지 테이블 상에 위치하며, 기판이 로딩되는 이송 플레이트와, 상기 이송 플레이트 상에 로딩된 기판을 가열하는 히터를 가지며, 상기 박막 증착 공정을 위해 상기 이송 플레이트 상에 로딩된 기판을 상기 히터와 함께 상기 기판 유입 포트를 통해 상기 증착 챔버부의 내부 공간으로 이송하는 이송모듈;을 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이송모듈에 의해 상기 기판 및 상기 히터가 상기 증착 챔버부의 내부 공간으로 유입될 때, 상기 이송 플레이트에 의해 상기 기판 유입 포트가 폐쇄되어 상기 증착 챔버부와 상기 이송 플레이트가 함께 증착 챔버를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 지지 테이블은, 상기 이송 플레이트가 위치하는 지지판; 그리고 상기 증착 챔버부가 상기 지지판으로부터 상측으로 이격되도록 상기 증착 챔버부를 지지하는 기둥;을 포함하며, 상기 증착 챔버부는, 상기 증착 공정을 위한 가스 통로와 연결되며, 통 형상을 가지는 몸체; 상기 몸체의 상단을 덮는 상판부; 그리고 상기 몸체의 하단에 결합되어 상기 기둥에 의해 지지되며, 하측으로 개방된 상기 기판 유입 포트가 형성되며, 상기 이송모듈에 의해 이동된 상기 이송 플레이트와 결합되는 하판부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 원자층 증착 장치는 상기 지지 테이블의 상기 지지판 상에 형성되어 상기 이송 플레이트가 상기 기판 유입 포트의 아래로 이동되는 것을 가이드 하는 레일; 그리고 상기 이송 플레이트를 상기 레일 상에서 수평이동시키고, 상기 기판 유입 포트 아래에서 상기 이송 플레이트를 리프팅시키는 구동부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이송모듈은, 상기 이송 플레이트가 상기 레일 상에서 이동되도록 상기 이송 플레이트의 하면에 결합된 바퀴;를 더 포함하며, 상기 이송 플레이트가 상기 증착 챔버부의 상기 기판 유입 포트를 폐쇄시에 상기 바퀴는 상기 증착 챔버부의 외부에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이송모듈은, 상기 이송 플레이트에 위치한 상기 히터를 피하여 상기 이송 플레이트에 결합되며, 복수의 기판이 서로 상하 방향으로 이격된 채로 적층되도록 지지하는 기판 지지유닛;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 히터는 상기 이송 플레이트와 상기 복수의 기판 중 최하측 기판의 사이에 위치하며, 내장된 열선을 가지고, 판 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 히터는 상기 기판이 상기 증착 챔버부의 내부 공간으로 유입되기 전에 미리 상기 이송 플레이트 상에 로딩된 기판을 가열할 수 있으며, 상기 히터와 상기 이송 플레이트 사이에 개재된 열 차단판;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기판 지지유닛은, 상기 이송 플레이트의 가장자리에 각각 설치된 복수의 지지대; 그리고 상기 복수의 지지대의 각 지지대에 상하 방향으로 서로 이격되도록 결합되어, 각 기판 사이를 이격시키도록 각 기판의 가장자리를 지지하는 복수의 지지핀;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 원자층 증착 장치는 상기 증착 챔버부의 상기 상판부의 하면에 결합된 추가의 히터; 원자층 증착 공정을 위한 소스가스 및 퍼지가스 공급을 위해 상기 증착 챔버부에 연결된 하나 이상의 가스 공급부; 상기 증착 챔버부에 연결된 배기부; 그리고 상기 증착 챔버부에 연결된 진공펌프;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이송모듈이 히터를 구비하여, 챔버 내부 공간에 기판의 로딩 전에 미리 이송 중에 가열될 수 있어서, 증착공정의 시간이 단축될 수 있다.
또한, 카세트 형식의 기판 지지유닛으로 인해 대면적의 다수 기판을 챔버의 내부공간으로 로딩하기가 용이하게 된다.
또한, 다수의 대면적 기판을 이송모듈에 의해 챔버의 내부 공간으로 로딩시, 이송모듈의 바퀴 등 증착이 필요 없는 부분이 챔버 내부공간으로 삽입되지 않아서, 챔버 내부 공간을 줄일 수 있고, 내부에서 분진이나 파티클이 형성되는 것이 방지된다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 박막을 형성하는 방법들을 비교한 표이다.
도 2및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 나타내는 도면들이다.
도 4는 원자층 증착 장치에서 막이 형성되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 이송모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 증착 챔버와 이송모듈의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 증착 챔버 내에 기판이 수용된 상태를 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 기판(10) 상에 박막을 증착하는 원자층 증착 장치(Automic Layer Deposition Apparatus, ALD)는 증착 챔버부(200) 및 이송모듈(300)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 증착 챔버부(200)는 기판 유입 포트(203)를 가질 수 있다. 기판 유입 포트(203)는 하측으로 개방될 수 있다. ALD 공정을 위해서는 기밀성이 유지되는 챔버가 필요하며, 개방된 기판 유입 포트(203)를 가지는 증착 챔버부(200)는 이러한 챔버의 일부일 수 있다.
이송모듈(300)은 이송 플레이트(310) 및 히터(350)를 포함할 수 있다.
이송 플레이트(310) 상에는 기판(10)이 로딩될 수 있고, 이송 플레이트(310)는 구동 장치에 의해 증착 챔버부(200)의 인근으로부터 증착 챔버부(200)의 기판 유입 포트(203) 측으로 이송될 수 있다.
본 실시예에서는 기판 유입 포트(203)가 하측으로 개방된 예가 설명되지만, 기판 유입 포트(203)의 개방 방향은 측방향으로 개방될 수도 있고, 특별히 한정되는 것은 아니다.
히터(350)는 이송 플레이트(310) 상에 구비될 수 있고, 증착 챔버부(200)의 내부공간(201)에 기판(10)을 로딩시키기 전 또는 이송 중에 미리 기판(10)을 가열할 수 있다.
도 3을 참조하면, 이송모듈(300)은 증착 공정을 위해 히터(350)에 의해 미리 가열된 기판(10)을 증착 챔버부(200)의 내부공간(201)으로 이송할 수 있다. 이때, 이송 플레이트(310)가 증착 챔버부(200)의 하단에 결합하여, 이송 플레이트(310)가 기판 유입 포트(203)를 폐쇄시킬 수 있다.
이에 따라, 이송 플레이트(310) 상에 로딩되어 미리 가열된 기판(10)은 히터(350)와 함께 기판 유입 포트(203)를 통해 상기 증착 챔버부(200)의 내부공간(201)으로 로딩될 수 있다.
이에 따라, 증착 챔버부(200)와 이송 플레이트(310)가 결합하여 상기 증착 공정을 수행하기 위한 챔버가 형성될 수 있다. 즉, 이송 플레이트(310)가 챔버의 하부 구조의 역할을 할 수 있다.
원자층 증착 장치는 증착 챔버부(200)의 내부공간(201) 상측에 구비된 추가의 히터(360)를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치에서 박막이 형성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 원자층 증착 장치에 의한 증착 공정에 의하면, 소스가스(반응가스)와 퍼지가스가 교대로 챔버(즉, 증착 챔버부(200)와 이송 플레이트(310)의 결합체)의 내부공간(201)으로 공급되어 원자층 단위의 박막이 증착될 수 있다.
이러한 박막은 고종횡비를 갖고, 저압에서도 균일하며, 전기적 및 물리적 특성이 우수하다.
도 3에 예시된 구성은 유전막 증착에 적용시의 가스 공급 및 배기 구조일 수 있다.
일 예로, 도 4에 예시된 바와 같이, ALD 사이클은 흡착, 치환, 생성 및 배출의 과정을 포함할 수 있다.
예를 들어, 전구체(2Al(CH3)3)가 공급되어 표면흡착에 의해 기판(10) 상에 단일층(mono layer)이 형성될 수 있다. 이후, 반응체(3H2O)가 공급되어 전구체의 단일막과 치환반응하는 공정이 수행될 수 있다. 다음으로 이러한 치환반응의 결과 원자1개층(Al2O3)가 형성될 수 있다. 이후, 가스(6CH4)가 배출될 수 있다.
이러한 ALD 사이클은
2Al(CH3)3 + 3H2O = Al2O3 + 6CH4 식으로 표현될 수 있다.
이러한 사이클이 반복되어 여러 개 원자층이 형성될 수 있고, 박막이 설계된 두께로 형성될 수 있다.
물론 다른 박막을 형성하기 위해 소스 가스를 변경하여 상기 사이클을 반복 수행할 수 있다.
이러한, ALD 공정은 다른 박막 증착 공정, 예를 들어, CVD 공정에 비해 스텝커버리지가 우수한 점 등 전술된 여러 장점을 가지지만, 원자층 단일막을 반복 형성하는 공정의 특성상 공정속도가 느린 단점이 있다.
또한, ALD 공정을 위해서는 기판(10)을 필요한 온도 또는 온도 범위 내로 가열할 필요가 있다. 즉, 반복된 사이클에서 기판(10)의 온도를 필요한 정도로 유지하기 위해, 공정시간이 소요될 수 있다.
본 실시예에서는, 전술된 바와 같이, 기판(10)이 이송 플레이트(310)에 구비된 히터(350)에 의해 미리 가열되므로, 공정시간이 단축될 수 있다.
또한, 이송 플레이트(310)에 복수의 기판(10)을 로딩한 상태로 증착 챔버부(200)의 내부공간(201)으로 로딩할 수 있고, 로딩 과정에서 이송 플레이트(310)가 증착 챔버부(200)의 하단에 결합되어 챔버의 하부 구조로 기능을 한다.
즉, 이송 플레이트(310)의 상면이 챔버의 내부공간(201)과 대면하고, 불필요하게 이송모듈(300)의 다른 부분이 챔버의 내부공간(201)으로 유입되지 않으므로, 이송모듈(300)의 바퀴(315)나 다른 부분에 불필요하게 박막이 증착되어 이후, 파티클이 발생되어 기판(10)에 증착된 박막의 품질을 저해하는 문제가 방지될 수 있다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 나타내는 도면이다.
본 실시예의 원자층 증착 장치는 지지 테이블(100), 증착 챔버부(200) 및 이송모듈(300)을 포함한다. 원자층 증착 장치는 가스 공급 및 배기를 위한 배관(140,160; 도 8 참조), 펌프, 탱크 등의 구조를 더 가질 수 있으며, 이는 도 3에 도시된 예와 유사하므로 중복된 설명은 생략한다.
상기 지지 테이블(100)은, 이송 플레이트(310)가 위치하는 지지판(110), 증착 챔버부(200)가 지지판(110)으로부터 상측으로 이격되도록 증착 챔버부(200)를 지지하는 기둥(130)을 포함할 수 있다.
지지판(110)의 일측에 지지판(110)으로부터 상측으로 이격되도록 증착 챔버부(200)가 위치하며, 지지판(110)의 타측에 이송 플레이트(310)가 위치할 수 있다.
이송모듈(300)은, 후술되는 바와 같이, 증착 챔버부(200)의 내부공간(201)으로 히터(350)와 함께 기판(10)을 로딩시킬 수 있다.
증착 챔버부(200)는, 몸체(210) 상판부(230) 및 하판부(250)를 포함할 수 있다.
몸체(210)는 증착 공정을 위한 가스 통로와 연결될 수 있으며, 사각 또는 원통 형상 등 특별한 제한 없는 통 형상을 가질 수 있다. 상판부(230)는 몸체(210)의 상단을 덮을 수 있다.
상판부(230)에는 가스의 공급 또는 배기를 위한 배관이나 밸브가 구비될 수 있다. 하판부(250)는 몸체(210)의 하단에 결합되며, 지지 테이블(100)의 기둥(130)에 의해 지지될 수 있다. 하판부(250)에는 하측으로 개방된 기판 유입 포트(203)가 형성될 수 있다.
이송모듈(300)은 이송 플레이트(310)의 및 히터(350)를 포함할 수 있다.
이송 플레이트(310)는 지지 테이블(100)의 지지판(110) 상에 위치하며, 다른 기판(10) 이송수단에 의해 이송 플레이트(310) 상에 기판(10)이 로딩될 수 있다.
히터(350)는 이송 플레이트(310) 상에 구비될 수 있고, 증착 챔버부(200)의 내부공간(201)에 기판(10)이 로딩되기 전에 미리 이송 플레이트(310) 상에 로딩된 기판(10)을 가열할 수 있다. 히터(350)는 내부에 열선을 내장한 판 형상을 가질 수 있다.
원자층 증착 장치는 레일(150) 및 구동부(170,190)를 더 포함할 수 있다.
레일(150)은 지지 테이블(100)의 지지판(110) 상에 형성되며, 이송 플레이트(310)가 기판 유입 포트(203)의 아래로 이송되는 것을 가이드 할 수 있다.
구동부(170,190)는 이송 플레이트(310)를 레일(150) 상에서 수평이동시키고, 기판 유입 포트(203) 아래에서 이송 플레이트(310)를 리프팅시켜 기판 유입 포트(203)를 폐쇄시킬 수 있다.
이송 플레이트(310)의 상면과 증착 챔버부(200)의 하판부(250)의 기판 유입 포트(203) 주변에는 실링부가 형성되어, 상기 폐쇄를 보다 확실히 할 수 있다.
이송모듈(300)은 이송 플레이트(310)가 레일(150) 상에서 이동되도록 이송 플레이트(310)의 하면에 결합된 바퀴(315)를 더 포함할 수 있다.
이송 플레이트(310)가 증착 챔버부(200)의 기판 유입 포트(203)에 결합시에 바퀴(315)는 증착 챔버부(200)의 외부에 위치한다. 따라서, 바퀴(315)나 이송 플레이트(310)의 하면 등 불필요한 부분에 막이 증착되는 것이 방지되며, 불필요한 부분에 증착으로 인한 파티클 형성으로 인해 기판(10) 상에 형성된 박막의 품질이 저하되는 것이 방지된다.
도6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 이송모듈(300)을 설명하기 위한 도면이다.
이송모듈(300)은 기판(10) 지지유닛(330)을 더 포함할 수 있다.
기판(10) 지지유닛(330)은 이송 플레이트(310)에 위치한 히터(350)를 피하여 이송 플레이트(310)에 결합되며, 복수의 기판(10)이 서로 이격된 채로 적층되도록 지지할 수 있다.
기판(10) 지지유닛(330)은 이송 플레이트(310)의 가장자리에 각각 배치된 복수의 지지대(331)와, 각 지지대(331)에 상하 방향으로 서로 이격되도록 결합된 복수의 지지핀(333)을 포함할 수 있다.
복수의 지지핀(333)은 지지대(331)에 장탈착될 수 있고, 필요에 따라 개수가 조정될 수 있다. 각 높이에 위치한 지지핀(333)은 각각 기판(10)의 가장자리를 지지할 수 있다. 이에 따라, 복수의 기판(10)은 상하 방향으로 서로 이격되어 적층될 수 있다.
본 원자층 증착 장치가 적용될 수 있는 기판(10)은 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 디스플레이의 제조공정에 사용될 수 있는 메탈 마스크나, 기타 다른 기판(10)에 적용될 수 있다.
히터(350)는 이송 플레이트(310)와 복수의 기판(10) 중 최하측 기판(10)의 사이에 위치할 수 있다.
이송모듈(300)은 히터(350)와 이송 플레이트(310) 사이에 개재된 열 차단판을 더 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 증착 챔버와 이송모듈(300)의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 증착 챔버 내에 기판(10)이 수용된 상태를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 구동부(170,190)는 모터, 기어, 벨트 등 다양한 이송을 위한 기구가 적용될 수 있다. 구동부(170,190)는 수평구동부(170) 및 수직구동부(190)를 포함할 수 있다.
수평구동부(170)는 레일(150) 상에 위치한 이송 플레이트(310)를 수평이동시킬 수 있다. 예를 들어, 수평구동부(170)의 구동력에 의해 이송 플레이트(310)가 당겨지거나 밀려지면, 이송 플레이트(310)의 하면에 설치된 바퀴(315)가 레일(150) 상에서 굴러서 이송 플레이트(310)가 수평이동될 수 있다.
증착 챔버부(200)의 기판 유입 포트(203)의 아래에 기판(10)이 로딩된 이송 플레이트(310)가 위치하면, 수직구동부(190)가 작동하여 이송 플레이트(310)를 리프팅시켜서 기판 유입 포트(203)를 폐쇄시킬 수 있다. 이에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판(10), 기판(10) 지지유닛(330) 및 히터(350)는 증착 챔버부(200)의 내측 공간으로 유입될 수 있다. 이후, 증착 공정이 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착 장치에 의하면, 이송모듈(300)이 히터(350)를 구비하여, 챔버 내부공간(201)에 기판(10)의 로딩 전에 미리 이송 중에 가열될 수 있어서, 증착공정의 시간이 단축될 수 있다.
또한, 카세트 형식의 기판(10) 지지유닛(330)으로 인해 대면적의 다수 기판(10)을 챔버의 내부공간(201)으로 로딩하기가 용이하게 된다.
또한, 다수의 대면적 기판(10)을 이송모듈(300)에 의해 챔버의 내부공간(201)으로 로딩시, 이송모듈(300)의 바퀴(315) 등 증착이 필요 없는 부분이 챔버 내부공간(201)으로 삽입되지 않아서, 챔버 내부공간(201)이 비좁하지거나 내부에서 분진이나 파티클이 형성되는 것이 방지된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 기판
100 : 테이블
110 : 지지판
130 : 기둥
150 : 레일
170 : 수평구동부
190 : 수직구동부
200 : 증착 챔버부
201 : 내부공간
203 : 기판 유입 포트
210 : 몸체
230 : 상판부
250 : 하판부
300 : 이송모듈
310 : 이송 플레이트
315 : 바퀴
330 : 기판 지지유닛
331 : 지지대
333 : 지지핀
350 : 히터
360 : 추가의 히터
370 : 열차단판

Claims (10)

  1. 기판 상에 박막을 증착하는 원자층 증착 장치(Atomic Layer Deposition Apparatus)에 있어서,
    개방된 기판 유입 포트를 가지는 증착 챔버부;
    상기 증착 챔버부를 지지하는 지지 테이블; 그리고
    상기 지지 테이블 상에 위치하며, 기판이 로딩되는 이송 플레이트와, 상기 이송 플레이트 상에 로딩된 기판을 가열하는 히터를 가지며, 박막 증착 공정을 위해 상기 이송 플레이트 상에 로딩된 기판을 상기 히터와 함께 상기 기판 유입 포트를 통해 상기 증착 챔버부의 내부 공간으로 이송하는 이송모듈;을 포함하되,
    상기 이송모듈에 의해 상기 기판 및 상기 히터가 상기 증착 챔버부의 내부 공간으로 유입될 때, 상기 이송 플레이트에 의해 상기 기판 유입 포트가 폐쇄되어 상기 증착 챔버부와 상기 이송 플레이트가 함께 증착 챔버를 형성하며,
    상기 지지 테이블은, 상기 이송 플레이트가 위치하는 지지판; 그리고 상기 증착 챔버부가 상기 지지판으로부터 상측으로 이격되도록 상기 증착 챔버부를 지지하는 기둥;을 포함하며,
    상기 증착 챔버부는,
    상기 증착 공정을 위한 가스 통로와 연결되며, 통 형상을 가지는 몸체; 상기 몸체의 상단을 덮는 상판부; 그리고 상기 몸체의 하단에 결합되어 상기 기둥에 의해 지지되며, 하측으로 개방된 상기 기판 유입 포트가 형성되며, 상기 이송모듈에 의해 이동된 상기 이송 플레이트와 결합되는 하판부;를 포함하고,
    상기 지지 테이블의 상기 지지판 상에 형성되어 상기 이송 플레이트가 상기 기판 유입 포트의 아래로 이동되는 것을 가이드 하는 레일; 그리고
    상기 이송 플레이트를 상기 레일 상에서 수평이동시키고, 상기 기판 유입 포트 아래에서 상기 이송 플레이트를 리프팅시키는 구동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이송모듈은,
    상기 이송 플레이트가 상기 레일 상에서 이동되도록 상기 이송 플레이트의 하면에 결합된 바퀴;를 더 포함하며,
    상기 이송 플레이트가 상기 증착 챔버부의 상기 기판 유입 포트를 폐쇄시에 상기 바퀴는 상기 증착 챔버부의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이송모듈은,
    상기 이송 플레이트에 위치한 상기 히터를 피하여 상기 이송 플레이트에 결합되며, 복수의 기판이 서로 상하 방향으로 이격된 채로 적층되도록 지지하는 기판 지지유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 히터는 상기 이송 플레이트와 상기 복수의 기판 중 최하측 기판의 사이에 위치하며, 내장된 열선을 가지고, 판 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 히터는 상기 기판이 상기 증착 챔버부의 내부 공간으로 유입되기 전에 미리 상기 이송 플레이트 상에 로딩된 기판을 가열하며, 상기 히터와 상기 이송 플레이트 사이에 개재된 열 차단판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 기판 지지유닛은,
    상기 이송 플레이트의 가장자리에 각각 설치된 복수의 지지대; 그리고
    상기 복수의 지지대의 각 지지대에 상하 방향으로 서로 이격되도록 결합되어, 각 기판 사이를 이격시키도록 각 기판의 가장자리를 지지하는 복수의 지지핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 증착 챔버부의 상기 상판부의 하면에 결합된 추가의 히터;
    원자층 증착 공정을 위한 소스가스 및 퍼지가스 공급을 위해 상기 증착 챔버부에 연결된 하나 이상의 가스 공급부;
    상기 증착 챔버부에 연결된 배기부; 그리고
    상기 증착 챔버부에 연결된 진공펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
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