KR102542522B1

KR102542522B1 - 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치 및 이를 갖는 파우더용 원자층 증착 장치

Info

Publication number: KR102542522B1
Application number: KR1020210012588A
Authority: KR
Inventors: 윤태호
Original assignee: (주)아이작리서치
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2023-06-13
Also published as: KR20220109210A

Abstract

본 발명은 배기단의 퇴적물 발생을 방지하여 유지 보수를 용이하게 할 수 있게 하는 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치 및 이를 갖는 파우더용 원자층 증착 장치에 관한 것으로서, 챔버에 소스 가스를 공급할 때, 상기 챔버의 배기부와 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스를 배출시키는 소스 가스 배출 라인; 상기 챔버에 반응 가스를 공급할 때, 상기 챔버의 상기 배기부와 선택적으로 연결되어 상기 반응 가스를 배출시키는 반응 가스 배출 라인; 및 상기 소스 가스 배출 라인 또는 상기 반응 가스 배출 라인과 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스를 외부로 배출시키는 통합 진공 펌프;를 포함할 수 있다.

Description

원자층 증착 장치의 가스 처리 장치 및 이를 갖는 파우더용 원자층 증착 장치{Gas treatment apparatus of atomic layer deposition apparatus and its atomic layer deposition apparatus for powder}

본 발명은 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치 및 이를 갖는 파우더용 원자층 증착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기단의 퇴적물 발생을 방지하여 유지 보수를 용이하게 할 수 있게 하는 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치 및 이를 갖는 파우더용 원자층 증착 장치에 관한 것이다.

도 1은 기존의 파우더용 원자층 증착 장치의 소스 가스 공급 상태를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 기존의 파우더용 원자층 증착 장치의 반응 가스 공급 상태를 나타내는 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 파우더용 원자층 증착 장치는, 통형상의 챔버(10)의 내부에 분말(1)이 수용되는 것으로서, 챔버(C)의 바닥면에 설치된 샤워 헤드(2)에 소스 가스(SG), 퍼지 가스(미도시), 반응 가스(RG)를 순차적으로 공급하는 가스 공급부(3) 및 상기 가스들을 배기시키는 배기부(4)를 이용하여 상기 분말(1) 입자에 원자층을 증착할 수 있다.

그러나, 이러한 상기 배기부(4)에는 밸브(V)가 설치된 통합 가스 배출 라인이 형성되는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 소스 가스(SG)를 배기시키다가 상기 밸브(V)가 차단되면 상기 밸브(V)의 후방에 소스 가스의 일부가 잔류하였다가, 도 2에 도시된 바와 같이, 반응 가스(RG)를 배기시키는 경우, 잔류하던 상기 소스 가스의 일부분이 상기 반응 가스와 결합 및 증착되어 각종 부산물이나 퇴적물이 발생되고, 이로 인하여 진공도가 떨어져서 상기 챔버(10) 내부의 압력 변화에 의해 파우더의 불균일한 증착 및 증착막의 특성 저하, 균일성 저하, 불량률 증대, 생산성의 저하, 유지 보수의 번거로움 등 많은 문제점들이 발생되었다.

또한, 이처럼 배기 성능이 떨어져서 소스 가스나 반응 가스의 공급량을 늘릴 수 없었고, 이로 인하여 원자층 증착 성능이 떨어지고, 생산량이 저하되는 등 많은 문제점들이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 소스 가스와 반응 가스를 각각 독립적으로 배기시키도록 복수개의 배출 라인을 구성하여 배관 내에 부산물이나 퇴적물의 발생을 방지할 수 있고, 이로 인하여 진공도를 향상시켜서 챔버의 압력을 균일하게 하고, 파우더의 균일한 증착, 증착의 특성 향상, 불량률 저하, 생산성 향상 및 유지 보수의 용이성을 증대시킬 수 있으며, 배기 성능을 크게 향상시켜서 소스 가스나 반응 가스의 공급량을 늘릴 수 있고, 이로 인하여 원자층 증착 성능을 향상시키고, 생산량을 크게 증대시킬 수 있게 하는 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치 및 이를 갖는 파우더용 원자층 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치는, 챔버에 소스 가스를 공급할 때, 상기 챔버의 배기부와 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스를 배출시키는 소스 가스 배출 라인; 상기 챔버에 반응 가스를 공급할 때, 상기 챔버의 상기 배기부와 선택적으로 연결되어 상기 반응 가스를 배출시키는 반응 가스 배출 라인; 및 상기 소스 가스 배출 라인 또는 상기 반응 가스 배출 라인과 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스를 외부로 배출시키는 통합 진공 펌프;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 소스 가스 배출 라인과 상기 반응 가스 배출 라인은 상기 배기부로부터 분기되어 상기 통합 진공 펌프에서 합기될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 소스 가스 배출 라인에는 상기 소스 가스의 배출량을 조절하는 제 1 스로틀 밸브(Throttle valve) 및 상기 소스 가스의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 1 차단 밸브(Isolation valve)가 설치되고, 상기 반응 가스 배출 라인에는 상기 반응 가스의 배출량을 조절하는 제 2 스로틀 밸브 및 상기 반응 가스의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 2 차단 밸브가 설치되며, 상기 챔버에 상기 소스 가스를 공급할 때, 상기 제 1 차단 밸브에 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브에 차단 제어 신호를 인가하며, 상기 챔버에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 제 1 차단 밸브에 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브에 개방 제어 신호를 인가하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 챔버의 가스 공급부와 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스를 상기 챔버로 공급하는 소스 가스 공급 라인; 상기 챔버에 상기 소스 가스를 공급할 때, 상기 반응 가스 배출 라인을 보호할 수 있도록 상기 반응 가스 배출 라인의 상기 제 2 차단 밸브의 후방에 상기 반응 가스를 공급하는 반응 가스 보호 라인; 상기 챔버의 상기 가스 공급부와 선택적으로 연결되어 상기 반응 가스를 상기 챔버로 공급하는 반응 가스 공급 라인; 및 상기 챔버에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 소스 가스 배출 라인을 보호할 수 있도록 상기 소스 가스 배출 라인의 상기 제 1 차단 밸브의 후방에 상기 소스 가스를 공급하는 소스 가스 보호 라인;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 소스 가스 공급 라인에 제 3 차단 밸브가 설치되고, 상기 반응 가스 보호 라인에 제 4 차단 밸브가 설치되며, 상기 반응 가스 공급 라인에 제 5 차단 밸브가 설치되고, 상기 소스 가스 보호 라인에 제 6 차단 밸브가 설치되며, 상기 제어부는, 상기 챔버에 상기 소스 가스를 공급할 때, 상기 제 3 차단 밸브와 상기 제 4 차단 밸브에 각각 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브와 상기 제 6 차단 밸브에 각각 차단 제어 신호를 인가하며, 상기 챔버에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 제 3 차단 밸브와 상기 제 4 차단 밸브에 각각 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브와 상기 제 6 차단 밸브에 각각 개방 제어 신호를 인가할 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치는, 챔버에 소스 가스를 공급할 때, 상기 챔버의 배기부와 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스를 배출시키는 소스 가스 배출 라인; 상기 챔버에 반응 가스를 공급할 때, 상기 챔버의 상기 배기부와 선택적으로 연결되어 상기 반응 가스를 배출시키는 반응 가스 배출 라인; 상기 소스 가스 배출 라인에 연결되어 상기 소스 가스를 외부로 배출시키는 제 1 진공 펌프; 및 상기 반응 가스 배출 라인에 연결되어 상기 반응 가스를 외부로 배출시키는 제 2 진공 펌프;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 소스 가스 배출 라인과 상기 반응 가스 배출 라인은 상기 배기부로부터 분기될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 소스 가스 배출 라인에는 상기 소스 가스의 배출량을 조절하는 제 1 스로틀 밸브 및 상기 소스 가스의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 1 차단 밸브가 설치되고, 상기 반응 가스 배출 라인에는 상기 반응 가스의 배출량을 조절하는 제 2 스로틀 밸브 및 상기 반응 가스의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 2 차단 밸브가 설치되며, 상기 챔버에 상기 소스 가스를 공급할 때, 상기 제 1 차단 밸브에 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브에 차단 제어 신호를 인가하며, 상기 챔버에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 제 1 차단 밸브에 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브에 개방 제어 신호를 인가하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 챔버의 가스 공급부와 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스를 상기 챔버로 공급하는 소스 가스 공급 라인; 상기 챔버에 상기 소스 가스를 공급할 때, 상기 반응 가스 배출 라인을 보호할 수 있도록 상기 반응 가스 배출 라인의 상기 제 2 차단 밸브의 후방에 상기 반응 가스를 공급하는 반응 가스 보호 라인; 상기 챔버의 상기 가스 공급부와 선택적으로 연결되어 상기 반응 가스를 상기 챔버로 공급하는 반응 가스 공급 라인; 및 상기 챔버에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 소스 가스 배출 라인을 보호할 수 있도록 상기 소스 가스 배출 라인의 상기 제 1 차단 밸브의 후방에 상기 소스 가스를 공급하는 소스 가스 보호 라인;을 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 파우더용 원자층 증착 장치는, 분말이 수용될 수 있는 분말 수용 공간이 형성되는 챔버; 상기 챔버의 바닥부에 형성되는 샤워 헤드; 상기 챔버의 샤워 헤드와 연결되는 가스 공급부; 상기 챔버의 천장부에 연결되는 배기부; 및 상술된 가스 처리 장치;를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 소스 가스와 반응 가스를 각각 독립적으로 배기시키도록 복수개의 배출 라인을 구성하여 배관 내에 부산물이나 퇴적물의 발생을 방지할 수 있고, 이로 인하여 진공도를 향상시켜서 챔버의 압력을 균일하게 하고, 파우더의 균일한 증착, 증착의 특성 향상, 불량률 저하, 생산성 향상 및 유지 보수의 용이성을 증대시킬 수 있으며, 배기 성능을 크게 향상시켜서 소스 가스나 반응 가스의 공급량을 늘릴 수 있고, 이로 인하여 원자층 증착 성능을 향상시키고, 생산량을 크게 증대시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 기존의 파우더용 원자층 증착 장치의 소스 가스 공급 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 기존의 파우더용 원자층 증착 장치의 반응 가스 공급 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치의 소스 가스 공급 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 파우더용 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치의 반응 가스 공급 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치의 소스 가스 공급 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 파우더용 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치의 반응 가스 공급 상태를 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치(100)의 가스 처리 장치(50)의 소스 가스 공급 상태를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3의 파우더용 원자층 증착 장치(100)의 가스 처리 장치(50)의 반응 가스 공급 상태를 나타내는 단면도이다.

먼저, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치(100)는, 크게 분말(1)이 수용될 수 있는 분말 수용 공간이 형성되는 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 바닥부에 형성되는 샤워 헤드(20)와, 상기 챔버(10)의 샤워 헤드(20)와 연결되는 가스 공급부(30)와, 상기 챔버(10)의 천장부에 연결되는 배기부(40) 및 가스 처리 장치(50)를 포함할 수 있다.

예컨대, 상기 챔버(10)는, 분말(1)이 수용되어 공정 처리될 수 있는 분말 수용 공간이 내부에 형성되는 일종의 밀폐가 가능한 통 형상의 구조체일 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 챔버(10)는 후술될 공정 가스가 아래에서 유입되어 위로 배출되는 상향식 가스 공급 구조이고, 상기 분말(1)은 하향식으로 장입될 수 있도록 상방에 개방이 가능한 덮개 부재가 형성될 수 있으며, 상기 덮개 부재에는 상기 배기부(40)가 형성될 수 있고, 상기 챔버(10)와 상기 덮개 부재 사이에는 상기 분말(1)의 누출을 방지할 수 있도록 메쉬 등이 설치될 수 있다.

그러나, 이러한 상기 챔버(10)는 원통에만 국한되지 않고 다각통 형상이나 타원통 형상 등 매우 다양한 형상으로 형성된 통형상의 구조체가 모두 적용될 수 있다.

또한, 예컨대, 상기 샤워 헤드(20)는, 상기 챔버(10)의 바닥부에 형성되는 것으로서, 상기 샤워 헤드(20)를 통과한 공정 가스는 상승되면서 상기 분말(1) 입자 표면에 원자층을 증착시킬 수 있다. 여기서, 도시하진 않았지만, 상기 분말(1)과 상기 샤워 헤드(20) 사이에는 메쉬가 설치되어 상기 분말(1)의 낙하를 방지하게 할 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 가스 처리 장치(50)는, 챔버(10)에 소스 가스를 공급할 때, 상기 챔버(10)의 배기부(40)와 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스(SG)를 배출시키는 소스 가스 배출 라인(L1)과, 상기 챔버(10)에 반응 가스(RG)를 공급할 때, 상기 챔버(10)의 상기 배기부(40)와 선택적으로 연결되어 상기 반응 가스(RG)를 배출시키는 반응 가스 배출 라인(L2) 및 상기 소스 가스 배출 라인(L1) 또는 상기 반응 가스 배출 라인(L2)과 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스(SG) 또는 상기 반응 가스(RG)를 외부로 배출시키는 통합 진공 펌프(51)를 포함할 수 있다.

여기서, 이러한 상기 가스 처리 장치(50)는 펌프의 개수를 줄여서 제품의 단가를 낮출 수 있도록 1개의 상기 통합 진공 펌프(51)가 적용된 것으로서, 상기 소스 가스 배출 라인(L1)과 상기 반응 가스 배출 라인(L2)은 상기 배기부(40)로부터 분기되어 상기 통합 진공 펌프(51)에서 합기될 수 있다.

여기서, 이러한 하나의 상기 통합 진공 펌프(51)를 이용하여 설비의 제작 비용을 낮출 수 있다.

여기서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 소스 가스 배출 라인(L1)에는 상기 소스 가스(SG)의 배출량을 조절하는 제 1 스로틀 밸브(T1)(Throttle valve) 및 상기 소스 가스(SG)의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 1 차단 밸브(V1)(Isolation valve)가 설치될 수 있고, 상기 반응 가스 배출 라인(L2)에는 상기 반응 가스(RG)의 배출량을 조절하는 제 2 스로틀 밸브(T2) 및 상기 반응 가스(RG)의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 2 차단 밸브(V2)가 설치될 수 있다.

또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치(100)는, 상기 챔버(10)에 상기 소스 가스(SG)를 공급할 때, 상기 제 1 차단 밸브(V1)에 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브(V2)에 차단 제어 신호를 인가하며, 상기 챔버(10)에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 제 1 차단 밸브(V1)에 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브(V2)에 개방 제어 신호를 인가하는 제어부(52)를 더 포함할 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치(100)는, 상기 챔버(10)의 가스 공급부(30)와 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스(SG)를 상기 챔버(10)로 공급하는 소스 가스 공급 라인(L3) 및 상기 챔버(10)의 상기 가스 공급부(30)와 선택적으로 연결되어 상기 반응 가스(RG)를 상기 챔버(10)로 공급하는 반응 가스 공급 라인(L5)을 더 포함하는 것은 물론이고, 밸브 차단시 각각의 라인들을 보호할 수 있도록 상기 챔버(10)에 상기 소스 가스(SG)를 공급할 때, 상기 반응 가스 배출 라인(L2)을 보호할 수 있도록 상기 반응 가스 배출 라인(L2)의 상기 제 2 차단 밸브(V2)의 후방에 상기 반응 가스(RG)를 공급하는 반응 가스 보호 라인(L4) 및 상기 챔버(10)에 상기 반응 가스(RG)를 공급할 때, 상기 소스 가스 배출 라인(L1)을 보호할 수 있도록 상기 소스 가스 배출 라인(L1)의 상기 제 1 차단 밸브(V1)의 후방에 상기 소스 가스(SG)를 공급하는 소스 가스 보호 라인(L6)을 더 포함할 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 소스 가스 공급 라인(L3)에 제 3 차단 밸브(V3)가 설치되고, 상기 반응 가스 보호 라인(L4)에 제 4 차단 밸브(V4)가 설치되며, 상기 반응 가스 공급 라인(L5)에 제 5 차단 밸브(V5)가 설치되고, 상기 소스 가스 보호 라인(L6)에 제 6 차단 밸브(V6)가 설치되며, 상기 제어부(52)는, 상기 챔버(10)에 상기 소스 가스(SG)를 공급할 때, 상기 제 3 차단 밸브(V3)와 상기 제 4 차단 밸브(V4)에 각각 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브(V5)와 상기 제 6 차단 밸브(V6)에 각각 차단 제어 신호를 인가하며, 상기 챔버(10)에 상기 반응 가스(RG)를 공급할 때, 상기 제 3 차단 밸브(V3)와 상기 제 4 차단 밸브(V4)에 각각 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브(V5)와 상기 제 6 차단 밸브(V6)에 각각 개방 제어 신호를 인가할 수 있다.

따라서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치(100)의 작동 과정을 설명하면, 먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(10)에 상기 소스 가스(SG)를 공급할 때, 상기 제어부(52)는, 상기 제 1 차단 밸브(V1)에 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브(V2)에 차단 제어 신호를 인가하여, 상기 소스 가스 배출 라인(L1)으로 상기 소스 가스(SG)를 상기 통합 진공 펌프(51)를 이용하여 배출시킬 수 있고, 이와 함께, 상기 제 3 차단 밸브(V3)와 상기 제 4 차단 밸브(V4)에 각각 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브(V5)와 상기 제 6 차단 밸브(V6)에 각각 차단 제어 신호를 인가하여, 상기 반응 가스 배출 라인(L2)의 일부분에 상기 반응 가스(RG)의 일부가 흐르게 하여 상기 소스 가스(SG)의 일부분이 상기 반응 가스 배출 라인(L2)으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(10)에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 제어부(52)는, 상기 제 1 차단 밸브(V1)에 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브(V2)에 개방 제어 신호를 인가하여, 상기 반응 가스 배출 라인(L2)으로 상기 반응 가스(RG)를 상기 통합 진공 펌프(51)를 이용하여 배출시킬 수 있고, 이와 함께, 상기 제 3 차단 밸브(V3)와 상기 제 4 차단 밸브(V4)에 각각 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브(V5)와 상기 제 6 차단 밸브(V6)에 각각 개방 제어 신호를 인가하여 상기 소스 가스 배출 라인(L1)의 일부분에 상기 소스 가스(SG)의 일부가 흐르게 하여 상기 반응 가스(RG)의 일부분이 상기 소스 가스 배출 라인(L1)으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

이 때, 각 과정의 사이에는 상기 챔버(10)에 퍼지 가스가 공급될 수 있고, 퍼지 가스가 공급되는 경우, 상기 소스 가스 배출 라인(L1)과 상기 반응 가스 배출 라인(L2) 모두를 이용하여 상기 퍼지 가스를 배출시킬 수 있다.

그러므로, 하나의 진공 펌프만으로도 상기 소스 가스(SG)와 상기 반응 가스(RG)를 각각 독립적으로 배기시키도록 복수개의 배출 라인(L1)(L2)을 구성하여 배관 내에 부산물이나 퇴적물의 발생을 방지할 수 있고, 이로 인하여 진공도를 향상시켜서 챔버의 압력을 균일하게 하고, 파우더의 균일한 증착, 증착의 특성 향상, 불량률 저하, 생산성 향상 및 유지 보수의 용이성을 증대시킬 수 있으며, 배기 성능을 크게 향상시켜서 소스 가스나 반응 가스의 공급량을 늘릴 수 있고, 이로 인하여 원자층 증착 성능을 향상시키고, 생산량을 크게 증대시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치(200)의 가스 처리 장치(60)의 소스 가스 공급 상태를 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 5의 파우더용 원자층 증착 장치(200)의 가스 처리 장치(60)의 반응 가스 공급 상태를 나타내는 단면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치(200)의 가스 처리 장치(60)는, 2개의 독립적인 진공 펌프를 이용하는 것으로서, 챔버(10)에 소스 가스(SG)를 공급할 때, 상기 챔버(10)의 배기부(40)와 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스(SG)를 배출시키는 소스 가스 배출 라인(L1)과, 상기 챔버(10)에 반응 가스(RG)를 공급할 때, 상기 챔버(10)의 상기 배기부(40)와 선택적으로 연결되어 상기 반응 가스(RG)를 배출시키는 반응 가스 배출 라인(L2)과, 상기 소스 가스 배출 라인(L1)에 연결되어 상기 소스 가스(SG)를 외부로 배출시키는 제 1 진공 펌프(61) 및 상기 반응 가스 배출 라인(L2)에 연결되어 상기 반응 가스(RG)를 외부로 배출시키는 제 2 진공 펌프(62)를 포함할 수 있다.

여기서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 소스 가스 배출 라인(L1)과 상기 반응 가스 배출 라인(L2)은 상기 배기부(40)로부터 분기될 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 소스 가스 배출 라인(L1)에는 상기 소스 가스(SG)의 배출량을 조절하는 제 1 스로틀 밸브(T1) 및 상기 소스 가스(SG)의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 1 차단 밸브(V1)가 설치되고, 상기 반응 가스 배출 라인(L2)에는 상기 반응 가스(RG)의 배출량을 조절하는 제 2 스로틀 밸브(T2) 및 상기 반응 가스(RG)의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 2 차단 밸브(V2)가 설치되며, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치(200)는, 상기 챔버(10)에 상기 소스 가스(SG)를 공급할 때, 상기 제 1 차단 밸브(V1)에 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브(V2)에 차단 제어 신호를 인가하며, 상기 챔버(10)에 상기 반응 가스(RG)를 공급할 때, 상기 제 1 차단 밸브(V1)에 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브(V2)에 개방 제어 신호를 인가하는 제어부(63)를 더 포함할 수 있다.

또한, 예컨대, 상기 챔버(10)의 가스 공급부(30)와 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스(SG)를 상기 챔버(10)로 공급하는 소스 가스 공급 라인(L3)과, 상기 챔버(10)에 상기 소스 가스(SG)를 공급할 때, 상기 반응 가스 배출 라인(L2)을 보호할 수 있도록 상기 반응 가스 배출 라인(L2)의 상기 제 2 차단 밸브(V2)의 후방에 상기 반응 가스(RG)를 공급하는 반응 가스 보호 라인(L4)과, 상기 챔버(10)의 상기 가스 공급부(30)와 선택적으로 연결되어 상기 반응 가스(RG)를 상기 챔버(10)로 공급하는 반응 가스 공급 라인(L5) 및 상기 챔버(10)에 상기 반응 가스(RG)를 공급할 때, 상기 소스 가스 배출 라인(L1)을 보호할 수 있도록 상기 소스 가스 배출 라인(L1)의 상기 제 1 차단 밸브(V1)의 후방에 상기 소스 가스(SG)를 공급하는 소스 가스 보호 라인(L6)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 소스 가스 공급 라인(L3)에 제 3 차단 밸브(V3)가 설치되고, 상기 반응 가스 보호 라인(L4)에 제 4 차단 밸브(V4)가 설치되며, 상기 반응 가스 공급 라인(L5)에 제 5 차단 밸브(V5)가 설치되고, 상기 소스 가스 보호 라인(L6)에 제 6 차단 밸브(V6)가 설치되며, 상기 제어부(63)는, 상기 챔버(10)에 상기 소스 가스(SG)를 공급할 때, 상기 제 3 차단 밸브(V3)와 상기 제 4 차단 밸브(V4)에 각각 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브(V5)와 상기 제 6 차단 밸브(V6)에 각각 차단 제어 신호를 인가하며, 상기 챔버(10)에 상기 반응 가스(RG)를 공급할 때, 상기 제 3 차단 밸브(V3)와 상기 제 4 차단 밸브(V4)에 각각 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브(V5)와 상기 제 6 차단 밸브(V6)에 각각 개방 제어 신호를 인가할 수 있다.

따라서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 이러한 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치(100)의 작동 과정을 설명하면, 먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(10)에 상기 소스 가스(SG)를 공급할 때, 상기 제어부(52)는, 상기 제 1 차단 밸브(V1)에 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브(V2)에 차단 제어 신호를 인가하여, 상기 소스 가스 배출 라인(L1)으로 상기 소스 가스(SG)를 상기 제 1 진공 펌프(61)를 이용하여 배출시킬 수 있고, 이와 함께, 상기 제 3 차단 밸브(V3)와 상기 제 4 차단 밸브(V4)에 각각 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브(V5)와 상기 제 6 차단 밸브(V6)에 각각 차단 제어 신호를 인가하여, 상기 반응 가스 배출 라인(L2)의 일부분에 상기 반응 가스(RG)의 일부가 흐르게 하여 상기 소스 가스(SG)의 일부분이 상기 반응 가스 배출 라인(L2)으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(10)에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 제어부(52)는, 상기 제 1 차단 밸브(V1)에 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브(V2)에 개방 제어 신호를 인가하여, 상기 반응 가스 배출 라인(L2)으로 상기 반응 가스(RG)를 상기 제 2 진공 펌프(62)를 이용하여 배출시킬 수 있고, 이와 함께, 상기 제 3 차단 밸브(V3)와 상기 제 4 차단 밸브(V4)에 각각 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브(V5)와 상기 제 6 차단 밸브(V6)에 각각 개방 제어 신호를 인가하여 상기 소스 가스 배출 라인(L1)의 일부분에 상기 소스 가스(SG)의 일부가 흐르게 하여 상기 반응 가스(RG)의 일부분이 상기 소스 가스 배출 라인(L1)으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

이 때, 각 과정의 사이 사이에는 상기 챔버(10)에 퍼지 가스가 공급될 수 있고, 퍼지 가스가 공급되는 경우, 상기 소스 가스 배출 라인(L1)과 상기 반응 가스 배출 라인(L2) 모두를 이용하여 상기 퍼지 가스를 배출시킬 수 있다.

따라서, 2개의 진공 펌프 각각은 용량을 줄일 수 있어서 설비의 제작 비용을 절감할 수도 있다.

그러므로, 2개의 독립적인 진공 펌프를 이용하여 상기 소스 가스(SG)와 상기 반응 가스(RG)를 각각 독립적으로 배기시키도록 복수개의 배출 라인(L1)(L2)을 구성하여 배관 내에 부산물이나 퇴적물의 발생을 방지할 수 있고, 이로 인하여 진공도를 향상시켜서 챔버의 압력을 균일하게 하고, 파우더의 균일한 증착, 증착의 특성 향상, 불량률 저하, 생산성 향상 및 유지 보수의 용이성을 증대시킬 수 있으며, 배기 성능을 크게 향상시켜서 소스 가스나 반응 가스의 공급량을 늘릴 수 있고, 이로 인하여 원자층 증착 성능을 향상시키고, 생산량을 크게 증대시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 분말
10: 챔버
2, 20: 샤워 헤드
3, 30: 가스 공급부
4, 40: 배기부
5: 진공 펌프
50, 60: 가스 처리 장치
51: 통합 진공 펌프
61: 제 1 진공 펌프
62: 제 2 진공 펌프
SG: 소스 가스
RG: 반응 가스
L1: 소스 가스 배출 라인
L2: 반응 가스 배출 라인
L3: 소스 가스 공급 라인
L4: 반응 가스 보호 라인
L5: 반응 가스 공급 라인
L6: 소스 가스 보호 라인
T1: 제 1 스로틀 밸브
T2: 제 2 스로틀 밸브
V1: 제 1 차단 밸브
V2: 제 2 차단 밸브
V3: 제 3 차단 밸브
V4: 제 4 차단 밸브
V5: 제 5 차단 밸브
V6: 제 6 차단 밸브
52, 63: 제어부
100, 200: 파우더용 원자층 증착 장치

Claims

챔버에 소스 가스를 공급할 때, 상기 챔버의 배기부와 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스를 배출시키는 소스 가스 배출 라인;
상기 챔버에 반응 가스를 공급할 때, 상기 챔버의 상기 배기부와 선택적으로 연결되어 상기 반응 가스를 배출시키는 반응 가스 배출 라인; 및
상기 소스 가스 배출 라인 또는 상기 반응 가스 배출 라인과 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스를 외부로 배출시키는 통합 진공 펌프;
를 포함하고,
상기 소스 가스 배출 라인에는 상기 소스 가스의 배출량을 조절하는 제 1 스로틀 밸브(Throttle valve) 및 상기 소스 가스의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 1 차단 밸브(Isolation valve)가 설치되고,
상기 반응 가스 배출 라인에는 상기 반응 가스의 배출량을 조절하는 제 2 스로틀 밸브 및 상기 반응 가스의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 2 차단 밸브가 설치되며,
상기 챔버에 상기 소스 가스를 공급할 때, 상기 제 1 차단 밸브에 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브에 차단 제어 신호를 인가하며, 상기 챔버에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 제 1 차단 밸브에 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브에 개방 제어 신호를 인가하는 제어부; 를 더 포함하고,
상기 챔버의 가스 공급부와 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스를 상기 챔버로 공급하는 소스 가스 공급 라인;
상기 챔버에 상기 소스 가스를 공급할 때, 상기 반응 가스 배출 라인을 보호할 수 있도록 상기 반응 가스 배출 라인의 상기 제 2 차단 밸브의 후방에 상기 반응 가스를 공급하는 반응 가스 보호 라인;
상기 챔버의 상기 가스 공급부와 선택적으로 연결되어 상기 반응 가스를 상기 챔버로 공급하는 반응 가스 공급 라인; 및
상기 챔버에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 소스 가스 배출 라인을 보호할 수 있도록 상기 소스 가스 배출 라인의 상기 제 1 차단 밸브의 후방에 상기 소스 가스를 공급하는 소스 가스 보호 라인;
을 더 포함하는, 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 소스 가스 배출 라인과 상기 반응 가스 배출 라인은 상기 배기부로부터 분기되어 상기 통합 진공 펌프에서 합기되는, 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 소스 가스 공급 라인에 제 3 차단 밸브가 설치되고,
상기 반응 가스 보호 라인에 제 4 차단 밸브가 설치되며,
상기 반응 가스 공급 라인에 제 5 차단 밸브가 설치되고,
상기 소스 가스 보호 라인에 제 6 차단 밸브가 설치되며,
상기 제어부는, 상기 챔버에 상기 소스 가스를 공급할 때, 상기 제 3 차단 밸브와 상기 제 4 차단 밸브에 각각 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브와 상기 제 6 차단 밸브에 각각 차단 제어 신호를 인가하며, 상기 챔버에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 제 3 차단 밸브와 상기 제 4 차단 밸브에 각각 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브와 상기 제 6 차단 밸브에 각각 개방 제어 신호를 인가하는, 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치.
챔버에 소스 가스를 공급할 때, 상기 챔버의 배기부와 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스를 배출시키는 소스 가스 배출 라인;
상기 챔버에 반응 가스를 공급할 때, 상기 챔버의 상기 배기부와 선택적으로 연결되어 상기 반응 가스를 배출시키는 반응 가스 배출 라인;
상기 소스 가스 배출 라인에 연결되어 상기 소스 가스를 외부로 배출시키는 제 1 진공 펌프; 및
상기 반응 가스 배출 라인에 연결되어 상기 반응 가스를 외부로 배출시키는 제 2 진공 펌프;
를 포함하고,
상기 소스 가스 배출 라인에는 상기 소스 가스의 배출량을 조절하는 제 1 스로틀 밸브 및 상기 소스 가스의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 1 차단 밸브가 설치되고,
상기 반응 가스 배출 라인에는 상기 반응 가스의 배출량을 조절하는 제 2 스로틀 밸브 및 상기 반응 가스의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 2 차단 밸브가 설치되며,
상기 챔버에 상기 소스 가스를 공급할 때, 상기 제 1 차단 밸브에 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브에 차단 제어 신호를 인가하며, 상기 챔버에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 제 1 차단 밸브에 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 2 차단 밸브에 개방 제어 신호를 인가하는 제어부; 를 더 포함하고,
상기 챔버의 가스 공급부와 선택적으로 연결되어 상기 소스 가스를 상기 챔버로 공급하는 소스 가스 공급 라인;
상기 챔버에 상기 소스 가스를 공급할 때, 상기 반응 가스 배출 라인을 보호할 수 있도록 상기 반응 가스 배출 라인의 상기 제 2 차단 밸브의 후방에 상기 반응 가스를 공급하는 반응 가스 보호 라인;
상기 챔버의 상기 가스 공급부와 선택적으로 연결되어 상기 반응 가스를 상기 챔버로 공급하는 반응 가스 공급 라인; 및
상기 챔버에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 소스 가스 배출 라인을 보호할 수 있도록 상기 소스 가스 배출 라인의 상기 제 1 차단 밸브의 후방에 상기 소스 가스를 공급하는 소스 가스 보호 라인;
을 더 포함하는, 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 소스 가스 배출 라인과 상기 반응 가스 배출 라인은 상기 배기부로부터 분기되는, 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치.
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제 6 항에 있어서,
상기 소스 가스 공급 라인에 제 3 차단 밸브가 설치되고,
상기 반응 가스 보호 라인에 제 4 차단 밸브가 설치되며,
상기 반응 가스 공급 라인에 제 5 차단 밸브가 설치되고,
상기 소스 가스 보호 라인에 제 6 차단 밸브가 설치되며,
상기 제어부는, 상기 챔버에 상기 소스 가스를 공급할 때, 상기 제 3 차단 밸브와 상기 제 4 차단 밸브에 각각 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브와 상기 제 6 차단 밸브에 각각 차단 제어 신호를 인가하며, 상기 챔버에 상기 반응 가스를 공급할 때, 상기 제 3 차단 밸브와 상기 제 4 차단 밸브에 각각 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제 5 차단 밸브와 상기 제 6 차단 밸브에 각각 개방 제어 신호를 인가하는, 원자층 증착 장치의 가스 처리 장치.
분말이 수용될 수 있는 분말 수용 공간이 형성되는 챔버;
상기 챔버의 바닥부에 형성되는 샤워 헤드;
상기 챔버의 샤워 헤드와 연결되는 가스 공급부;
상기 챔버의 천장부에 연결되는 배기부; 및
상기 제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 내지 제 7 항, 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 가스 처리 장치;
를 포함하는, 파우더용 원자층 증착 장치.