KR20080099200A - 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치 - Google Patents

가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자층 박막증착시 각각의 독립된 반응셀에 체류하는 가스가 다른 반응셀로 유입되어 서로 혼합되는 것을 방지할 수 있도록 가스구획수단의 하방으로 비활성 가스를 분사하여 가스커튼이 형성되도록 한 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치에 관한 것으로, 서셉터에 안착된 다수개의 기판상에 박막을 형성하기 위한 반응챔버, 반응챔버 내부로 공급되는 반응가스를 포함한 다수개의 가스를 공정 목적에 맞도록 분사하는 가스공급수단, 가스공급수단에 의해 분배된 각각의 가스를 구획수용하여 가스를 체류시키는 다수개의 반응셀이 마련된 가스체류수단, 서셉터 또는 가스체류수단 중 어느 하나를 회전구동시키는 회전구동수단을 포함하여 이루어진 박막 증착장치에 있어서, 가스체류수단은 서셉터의 중앙에서 반경방향으로 다수개의 반응셀이 구획되도록 형성된 간벽 및 간벽의 하방으로 비활성 가스를 분사하여 반응셀에 체류하는 가스가 서로 혼합되는 것을 방지하는 제1 가스커튼부로 이루어져, 인접 반응셀에 이질의 가스가 유입되어 상호 혼합되는 것을 방지함으로써 가스의 반응효율을 증대시켜 고품질의 박막을 얻을 수 있는 효과가 있다.
Figure P1020080042775
가스커튼, 간벽, 가스체류수단, 반응셀, 원자층박막, 가스구획수단

Description

가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치{Apparatus of film deposition equipped with means for gas inter-diffusion blocking by gas curtain}
본 발명은 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자층 박막증착시 각각의 독립된 반응셀에 체류하는 가스가 다른 반응셀로 유입되어 서로 혼합되는 것을 방지할 수 있는 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치에 관한 것이다.
일반적으로, 원자층 박막증착방법은 반응가스와 퍼지가스를 교대로 공급하여 원자층 박막을 형성하며, 이에 의해 형성된 박막은 양호한 피복특성을 갖고 대구경 기판 및 극박막에 적용되며, 전기적 물리적 특성이 우수하다.
이와 같은 원자층 박막증착방법은, 먼저 제1 반응가스를 공급하여 기판 표면에 한 층의 제1소스를 화학적으로 흡착(chemical adsorption)시키고 여분의 물리적 흡착된 소스들은 퍼지가스를 흘려보내어 퍼지시킨 다음, 한 층의 소스에 제2 반응가스를 공급하여 한 층의 제1소스와 제2 반응가스를 화학반응시켜 원하는 원자층을 증착하고 여분의 반응가스는 퍼지가스를 흘려보내 퍼지시키는 과정을 한 주 기(cycle)로 하여 박막을 증착한다.
상술한 바와 같이 원자층 박막증착방법은 표면 반응 메커니즘(surface reaction mechanism)을 이용함으로써 안정된 박막을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 균일한 박막을 얻을 수 있다. 또한, 반응가스와 반응가스를 서로 분리시켜 순차적으로 주입 및 퍼지시키기 때문에 화학기상증착법에 비하여 기상반응(gas phase reaction)에 의한 파티클 생성을 억제한다.
따라서, 기판 표면에 흡착되는 물질(일반적으로 박막의 구성원소를 포함하는 화학분자)에 의해서만 증착이 발생하게 된다. 이때, 흡착량은 일반적으로 기판상에서 자기제한(self-limiting)되기 때문에, 공급되는 반응가스량(반응가스량)에 크게 의존하지 않고 기판 전체에 걸쳐 균일하게 얻어진다.
이에 따라, 매우 높은 어스펙트비(aspect ratio)를 갖는 단차에서도 위치에 상관없이 일정한 두께의 막을 얻을 수 있고, 수 나노미터 단위의 박막의 경우에도 두께 조절이 용이하다. 또한, 공정 가스의 공급 주기당 증착되는 막의 두께가 비례하므로, 공급주기 횟수를 통하여 정확한 막 두께의 조절이 가능해 진다.
이와 같은 원자층 박막증착방법을 수행하는 수단의 일예로 본 출원인의 특허출원 제2004-0106963호(발명의 명칭: 박막 증착장치 및 방법)이 있는데 이에 대해 도면을 참고하여 간략히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 박막 증착장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 박막 증착장치는 외부로부터 반응챔버(100) 내부로 반응가스를 포함한 다수개의 가스를 지속적으로 제공하는 가스공급수단(300)과, 가 스공급수단(300)으로부터 공급되는 가스를 공정 목적에 맞도록 분배하여 분사하는 가스공급수단(400)과, 가스공급수단(400)으로부터 분배된 각각의 가스를 구획 수용하여 가스를 체류시키는 다수개의 반응셀을 구비하는 가스체류수단(500)과, 가스체류수단(500)을 회전 구동시켜 각각의 반응셀에 체류되는 가스를 기판에 순차적으로 노출시키는 회전구동수단 및 가스체류수단(500)에 의하여 체류된 가스를 반응챔버(100) 외부로 펌핑시키는 가스배기수단(600)으로 구성된다.
가스체류수단(500)은, 상부 플레이트 하부에 다수개의 반응셀이 구획되어 형성되도록 구성된다.
가스공급수단(400)은, 가스체류수단(500)에 고정되고, 상부 플레이트의 중앙부에 삽입되어 구성된다.
가스배기수단(600)은, 반응셀 외곽의 길이 이하로 구획된 다수개의 펌핑셀(610) 및 각각의 펌핑셀(610)과 연결된 배기구(620)를 통하여 가스가 배기 되도록 구성된다. 이때, 배기구(620)은 1차배기통로(612), 분리플레이트(614), 연통공(616), 2차배기통로(618)로 이루어진다.
가스공급수단(300)은 반응챔버(100)의 상부 중앙에 기밀을 유지한 상태로 원통형의 공급본체가 고정 설치되며 그 측면에는 외부로부터 제1, 제2 반응가스 및 퍼지가스가 각각 공급되는 가스공급구(312a, 312b, 312c)가 형성되고, 각각의 가스공급구(312a, 312b, 312c)는 공급본체 내주면에 형성된 환형홈(314a, 314b, 314c)에 각각 연결된다.
공급본체 중앙에는 외부의 회전구동수단(미도시)에 의하여 회전되는 회전 축(320)이 삽입 설치된다.
이 회전축(320) 내부에는 각각의 환형홈(314a, 314b, 314c)과 연통되어 수직 하방으로 형성된 가스관로(322a, 322b, 322c)가 상호 이격되어 반응챔버(100) 내부로 연장 설치된다.
따라서 공급본체의 측면으로 공급되는 각각의 가스는 회전축(320)이 회전하는 동안에도 가스관로(322a, 322b, 322c)를 통하여 수직 하방의 가스공급수단(400)으로 제공된다.
상기와 같은 구성을 갖는 종래의 박막 증착장치는 다음과 같이 작동된다.
우선, 외부의 기판이송장치(미도시)에 의하여 서셉터(200) 상의 소정 위치에 기판이 로딩된 후, 서셉터회전축(220)이 회전하면서 서셉터(200)상에 다수개의 기판을 차례로 로딩한다. 이때, 미설명 부호 110은 기판인입출구이다.
이어, 서셉터(200)가 반응챔버(100)의 제한플레이트(120)까지 승강되어 기판 상부에 가스체류수단을 구성하는 반응셀(510)이 위치한다.
이 상태에서 서셉터(200) 하부에 설치된 히터(210)에 의하여 반응에 필요한 온도까지 기판을 가열하게 된다.
다음으로, 가스공급수단(300) 내부의 회전축(320)이 회전함에 따라 회전축(320) 하단에 연결된 가스공급수단(400) 및 이와 결합된 가스체류수단을 구성하는 반응셀이 동시에 회전 구동한다.
이어, 외부로부터 가스공급수단(300)에 형성된 가스공급구(312a, 312b, 312c)를 통하여 각각 제1, 제2 반응가스 및 퍼지가스가 공급되며, 공급된 가스는 각각 환형홈(314a, 314b, 314c) 및 가스관로(322a, 322b, 322c)를 차례로 거쳐 가스공급수단(400)으로 제공된다.
이때, 각각의 가스관로(322a, 322b, 322c)를 흐르는 가스는 분배본체의 가스인입공을 통하여 각각의 가스가 분배챔버 내부로 공급되며, 분배챔버에서 측방분사구를 통하여 해당 반응셀(510)로 가스가 분사된다.
위와 같이 분사된 각각의 가스는 반응셀(510)에 체류되며, 이때 회전되는 서셉터(200)상에 안착된 기판은 체류되는 가스에 노출되어 기판상에 박막이 증착된다.
그러나, 이와 같이 작동되는 종래의 박막 증착장치에는 다수개의 반응가스가 각각의 반응셀 별로 체류되어 기판상에서 반응이 이루어지게 된다. 따라서 각 반응셀에는 인접 반응셀로 반응가스가 유입 및 유출되지 않도록 긴밀하게 밀폐된 상태를 유지하는 것이 중요하게 된다. 이에 따라 종래의 박막 증착장치에는 반응셀 내에서 다른 반응가스가 유입되어 서로 혼합되는 것을 방지하기 위한 가스구획수단의 필요성이 증대되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 원자층 박막증착시 각각의 독립된 반응셀에 체류하는 가스가 다른 반응셀로 유입되어 서로 혼합되어 반응가스의 화학반응이 저하되는 것을 방지함으로써 고품질의 박막을 얻을 수 있도록 한 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예들에 따르면, 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치는, 서셉터에 안착된 다수개의 기판상에 박막을 형성하기 위한 반응챔버, 반응챔버 내부로 공급되는 반응가스를 포함한 다수개의 가스를 공정 목적에 맞도록 분배하여 분사하는 가스공급수단, 가스공급수단에 의해 분배된 각각의 가스를 구획수용하여 가스를 체류시키는 다수개의 반응셀이 마련된 가스체류수단, 서셉터 또는 가스체류수단 중 어느 하나를 회전구동시키는 회전구동수단을 포함하여 이루어진 박막 증착장치에 있어서, 가스체류수단은 서셉터의 중앙에서 반경방향으로 다수개의 반응셀이 구획되도록 형성된 간벽 및 간벽의 하방으로 비활성 가스를 분사하여 반응셀에 체류하는 가스가 서로 혼합되는 것을 방지하는 제1 가스커튼부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
제1 가스커튼부는, 가스공급수단에 연결되며 간벽 내부에 길이방향으로 형성 된 공급로 및 공급로의 하부에 형성되어 공급되는 비활성 가스를 하부로 분사하는 분사슬릿을 포함하여 이루어질 수 있다.
공급로와 분사슬릿 사이에는 비활성 가스가 배출되도록 일정간격마다 형성된 다수개의 연결공을 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 가스공급수단은 내부에 공급되는 다수개의 가스가 각각 독립적으로 수용되어 측방으로 분사되는 분배본체 및 분배본체의 하방으로 비활성 가스를 분사하여 분배본체의 하부를 통해 공급된 가스가 혼합되는 것을 방지하기 위한 제2 가스커튼부를 포함하여 이루어질 수 있다.
제2 가스커튼부는 분배본체 하부의 원주방향을 따라 비활성 가스를 분사하는 가스분사부를 포함하여 이루어질 수 있다.
분배본체의 내부에 구획 형성되어 공급되는 비활성 가스를 체류시키기 위한 캐비티 및 가스분사부에 일정간격마다 형성되어 캐비티 내에 체류하는 비활성 가스를 하방으로 분사하는 다수개의 분사공을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
분배본체에는 반응셀과 연통되어 비활성 가스를 반응셀에 분사하는 퍼지가스통로가 형성되어 있으며, 퍼지가스통로는 다수개의 반응셀들에 교차하면서 형성되어 있는 것이 바람직하다.
퍼지가스통로는 분배본체의 하부 외곽으로부터 상부를 향하여 함몰형성되어 있는 것이 바람직하다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치에 의하면, 원자층 박막증착시 가스체류수단의 반응셀과 서셉터 사이에 비활성 가스가 분사되어 가스커튼을 형성하여 인접 반응셀에 이질의 가스가 유입되어 상호 혼합되는 것을 방지함으로써 가스의 반응효율을 증대시켜 고품질의 박막을 얻을 수 있다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
설명에 앞서, 이하 종래의 박막 증착장치의 구성은 본 발명의 출원인이 출원한 특허출원 제2004-106963호(발명의 명칭: 박막 증착장치 및 방법)에 개시된 바와 같으며, 이하에서는 종래의 기술에 대해 간략하게 설명하고 이러한 종래기술에 대비되는 특징적인 부분은 상세히 설명하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 상세한 구성에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다.
실시예1
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치의 구성을 나타내는 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치의 가스구획수단을 나타내는 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련 된 박막 증착장치의 가스구획수단이 분해된 상태를 나타내는 상태도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치는, 기판이 안착되는 서셉터(200)와, 기판상에 박막을 형성하기 위한 반응챔버(100)와, 공급되는 다수개의 가스를 분사하는 가스공급수단(400)과, 분배된 각각의 가스를 구획수용하여 가스를 체류시키는 가스체류수단(500)과, 서셉터(200)를 회전구동시키는 회전구동수단(800)으로 구성된다.
상기한 구성에 있어서, 반응챔버(100)는 상부가 개폐가능하도록 상판(150)을 포함하여 이루어질 수 있다. 이에 따라 반응챔버(100) 내부에 설치되는 가스체류수단(500)과 서셉터(200)의 설치가 용이하다.
이때, 도 2와 같이 가스체류수단(500)은 상판(150)의 하부에 고정설치되거나, 도 1과 같이 회전구동수단(800)에 의해 회전되는 가스공급수단(400)에 연결되어 회전가능하도록 구성될 수 있는데 이하의 설명에서는 전자인 상판(150)에 고정된 실시예로 설명하기로 한다.
한편, 가스체류수단(500)은 서셉터(200)의 중앙에서 반경방향으로 형성된 간벽(555)이 상판(150)의 하부에 고정설치된다. 이때, 간벽(555)은 서셉터(200)의 중앙에서 사방으로 연장형성되어 4개의 반응셀을 구획할 수 있다.
또한, 도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치의 일구성인 간벽의 단면을 나타낸 측단면으로, 도 5a와 같이 간벽(555)의 하단에는 제1 가스커튼부(560)가 형성되는데 제1 가스커튼부(560)는, 가스공급수단(400)에 연통되며 간벽(555) 내부에 길이방향으로 형성된 공급로(562) 와 공급로(562)의 하부에 형성되어 공급되는 비활성 가스를 하부로 분사하는 분사슬릿(564)으로 구성될 수 있다.
이때, 도 5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치 일구성인 간벽에 연결공이 마련된 형태의 단면을 나타낸 측단면도로, 도 5b와 같이 공급로(562)와 분사슬릿(564) 사이에는 일정간격마다 다수개의 연결공(566)이 마련되어 분사슬릿(564)를 통해 비활성 가스를 배출시킬 수 있다. 즉, 도 4와 같이 일정간격마다 다수개의 연결공(566)이 마련된 분사튜브(562a)가 공급로(562)에 삽입되어 이루어질 수 있다.
한편, 가스공급수단(400)은 공급되는 가스를 수용하여 측방으로 분사하는 분배본체(410)와 분배본체(410)의 하부로 공급된 가스가 유입되어 혼합되는 것을 방지하기 위한 제2 가스커튼부(420; 도 6에 도시)로 구성된다.
분배본체(410)는 도 4와 같이 내부에 반응가스를 독립적으로 수용할 수 있도록 구획 형성되며 수용된 가스가 측방으로 분사되도록 외주면에는 다수개의 측방분사구(412)가 관통형성된다. 또한, 분배본체(410)의 중앙에는 비활성 가스가 공급되는 주관로(428)가 관통형성되고, 주관로(428)에는 간벽(555)의 공급관(562)에 연통되는 측관로(425)가 형성되어 이루어진다.
이때, 분배본체(410)의 하부가 개방되고, 내측에는 소정의 공간을 갖도록 구획 형성될 수 있으며, 분배본체(410)의 개방된 하부에는 구획플레이트(480)가 삽입되어 분배본체(410)에 마련된 공간을 밀폐시키는데 구획플레이트(480)의 중앙에는 주관로(428)에 연통되도록 관통공(485)가 형성된다.
또한, 구획플레이트(480)의 하부에는 구획플레이트(480)에 일정간격을 두고 하부플레이트(490)가 고정되어 분배본체(410)에 구획 형성된 캐비티(cavity; C; 도 3에 도시)를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 캐비티(C)는 관통공(485)를 통해 공급되는 비활성 가스가 체류되는 공간으로서 하부플레이트(490)의 하부에 관통형성된 가스분사부로 비활성 가스가 균일한 압력으로 배출되도록 유도하는 작용을 하게 된다.
한편, 가스분사부는 분배본체(410) 하부(즉, 하부플레이트(490))의 원주방향을 따라 일정간격마다 분사공(460)이 형성되어 이루어질 수 있으며, 또한 원주방향을 따라 길게 형성된 분사슬릿 형태(미도시)로 이루어질 수 있어 다양한 형태로 변형실시가 가능함은 물론이다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치의 작동상태에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치의 가스구획수단의 저면을 나타내는 개략도로서, 본 발명의 제1 실시예 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치는, 회전구동수단(800)에 의해 회전하는 기판상에 가스체류수단(500)의 반응셀에 체류되는 제1 반응가스를 노출시켜 기판상에 흡착한다. 다음으로 퍼지가스를 분사시켜 제1 반응가스를 퍼지시킨 후 제2 반응가스분사시켜 기판상에 반응 및 탈착시키고 이에 다시 퍼지가스를 분사시켜 퍼지하는 것을 한 사이클로 하여 기판상에 원자층 박막을 형성시키게 된다.
즉, 가스체류수단(500)에 구획 형성된 반응셀이 4개로 이루어진 경우, 제1 반응셀(A)에는 제1 반응가스가 분사되고, 제2 반응셀(B)에는 퍼지가스가 분사되며, 제3 반응셀(C)에는 제2 반응가스가 분사되고, 제4 반응셀(D)에는 퍼지가스가 각각 독립적으로 가스공급수단(400)으로부터 분사되도록 이루어진다.
따라서, 이와 같은 각각의 가스가 분사되어 체류하는 반응셀의 하부에는 서셉터(200)가 회전되면서 기판상에 반응가스의 흡착/탈착 및 퍼지공정을 순차적으로 실시하게 된다.
이때, 본 발명의 가스구획수단은 이러한 반응가스들이 혼합되는 것을 방지하도록 간벽(555)을 통해 반응셀을 구획하고 간벽(555)의 하단에 마련된 제1 가스커튼부(560)와 가스공급수단(400)의 하부에 마련된 제2 가스커튼부(420)에서 비활성 가스를 분사함으로써 가스체류수단(500)과 서셉터(200) 사이에 가스커튼(Gas curtain)을 형성하게 된다.
이에 따라 각 반응셀(A, B, C, D)에 체류하는 제1 반응가스와 제2 반응가스 및 퍼지가스가 서로 인입되어 혼합되는 것을 방지하도록 반응셀(A, B, C, D)을 밀폐하는 역할을 하게 된다.
즉, 반응셀(A, B, C, D)에 독립적으로 공급되는 각각의 가스가 서로 혼합되어 각 반응가스의 화학반응이 저해되는 것을 방지하는 것이다. 예컨데, 제1 반응가스의 흡착이 이루어지는 공정의 제1 반응셀(A)에 다른 반응셀(B, C, D)의 제2 반응가스 또는 퍼지가스가 유입되어 기판상에 제1 반응가스가 흡착되는 것을 저해시키는 것을 차단하는 기능을 수행하게 되는 것이다. 이와 같은 작용으로 다른 반응 셀에서 이루어지는 반응가스의 화학반응시 이질의 반응가스가 유입되는 것을 차단하여 고품질의 원자층 박막이 이루어지게 한다.
실시예2
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치의 분해 사시도이며, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치 중 분배본체의 확대사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 박막 증착장치는 서셉터(200)와, 반응챔버(100)와, 가스공급수단(400)과, 가스체류수단(500)과, 회전구동수단(800)을 포함한다.
제2 실시예에 따른 박막 증착장치에서 서셉터(200)와, 반응챔버(100)와, 가스공급수단(400)과, 가스체류수단(500)과, 회전구동수단(800)은 제1 실시예의 서셉터(200)와, 반응챔버(100)와, 가스공급수단(400)과, 가스체류수단(500)과, 회전구동수단(800)과 실질적으로 동일하다. 따라서 제2 실시예에서 서셉터(200)와, 반응챔버(100)와, 가스공급수단(400)과, 가스체류수단(500)과, 회전구동수단(800) 에 대한 설명은 제 1 실시예의 서셉터(200)와, 반응챔버(100)와, 가스공급수단(400)과, 가스체류수단(500)과, 회전구동수단(800)에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략될 수 있다. 또한, 본 실시예의 구성요소 중 제1 실시예의 구성요소와 사실상 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용할 수 있다.
다만, 본 고안의 제2 실시예에서는 분배본체(410)는 제1 실시예와 다소 상이하다. 구체적으로 설명하면 제2 실시예의 분배본체(410)에는 반응셀과 연통되어 비활성 가스를 반응셀에 분사하는 퍼지가스통로(415)가 형성되어 있으며, 퍼지가스통로(415)는 다수개의 반응셀들에 교차하면서 형성되어 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치의 작동상태에 대해 설명하면, 박막 증착장치는 회전구동수단(800)에 의해 회전하는 기판상에 가스체류수단(500)의 반응셀에 체류되는 제1 반응가스를 노출시켜 기판상에 흡착한다. 다음으로 퍼지가스를 분사시켜 제1 반응가스를 퍼지시킨 후 제2 반응가스분사시켜 기판상에 반응 및 탈착시키고 이에 다시 퍼지가스를 분사시켜 퍼지하는 것을 한 사이클로 하여 기판상에 원자층 박막을 형성시키게 된다.
즉, 본 실시예와 같이 가스체류수단(500)에 구획 형성된 반응셀이 4개로 이루어진 경우, 제1 반응셀(A)에는 제1 반응가스가 분사되고, 제2 반응셀(B)에는 퍼지가스가 분사되며, 제3 반응셀(C)에는 제2 반응가스가 분사되고, 제4 반응셀(D)에는 퍼지가스가 각각 독립적으로 가스공급수단(400)으로부터 분사되도록 이루어진다.
따라서, 이와 같은 각각의 가스가 분사되어 체류하는 반응셀(A, B, C, D)의 하부에는 서셉터(200)가 회전되면서 기판상에 반응가스의 흡착/탈착 및 퍼지공정을 순차적으로 실시하게 된다.
이때, 제2 및 제4 반응셀(B, D)과 연통되어 비활성 가스를 제2 및 제4 반응셀(B, D)에 분사하는 퍼지가스통로(415)는 퍼지가스가 분배본체(410)로부터 제2 및 제4 반응셀(B, D)로 퍼지가스가 빠르게 유입되도록 한다.
또한, 본 실시예의 퍼지가스통로(415)는 분배본체(410)의 하부 외곽으로부터 상부를 향하여 함몰형성되어 있는데, 이는 분배본체(410)로부터 제2 및 제4 반응셀(B, D)로 유입되는 퍼지가스가 기판의 상면을 따라 유입되도록 하여, 퍼지공정을 수행할 때 남아 있는 반응가스의 제거를 보다 용이하도록 하기 위함이다.
참고로, 분배본체(410)에는 비활성 가스를 공급하는 주관로(428)로부터 제2 및 제4 반응셀(B, D)로 퍼지가스를 공급하도록 주관로(428)와 직접 연통된 별도의 통로(418)가 형성되어 있다.
또한, 본 실시예서와 같이 가스체류수단(500)에 구획 형성된 반응셀이 4개로 이루어져 있는 경우에는, 제1 반응셀(A)에는 제1 반응가스가 분사되고, 제2 반응셀(B)에는 퍼지가스가 분사되며, 제3 반응셀(C)에는 제2 반응가스가 분사되고, 제4 반응셀(D)에는 퍼지가스가 각각 독립적으로 가스공급수단(400)으로부터 분사되도록 이루어지고 있으나, 경우에 따라서, 가스체류수단에 구획 형성된 반응셀을 6개로 형성하고, 반응가스가 분사되는 제1, 제2 및 제3 반응셀과, 제1 내지 제3 반응셀과 교차하도록 각각 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스통로가 형성되어 있는 제4, 5 및 6 반응셀을 형성할 수도 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 형태에 관해 설명하였으나, 이는 단지 예시적인 것이며 본 발명의 기술적 사상의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이며, 본 발명에 개시된 내용과 동일한 기능을 하는 한 균등 수단으로 볼 수 있음이 자명하므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래의 박막 증착장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치의 구성을 나타내는 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치의 가스구획수단을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치의 가스구획수단이 분해된 상태를 나타내는 상태도이다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치의 일구성인 간벽의 단면을 나타낸 측단면도이다.
도 5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치 일구성인 간벽에 연결공이 마련된 형태의 단면을 나타낸 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치의 가스구획수단의 저면을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치 중 분배본체의 확대사시도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100：반응챔버 200：서셉터
300：가스공급수단 400：가스공급수단
410：분배본체 500：가스체류수단
555：간벽 562：공급로
564：분사슬릿 566：연결공
600：가스배기수단 800：회전구동수단

Claims (8)

  1. 서셉터에 안착된 다수개의 기판상에 박막을 형성하기 위한 반응챔버; 상기 반응챔버 내부로 공급되는 반응가스를 포함한 다수개의 가스를 공정 목적에 맞도록 분배하여 분사하는 가스공급수단; 상기 가스공급수단에 의해 분배된 각각의 가스를 구획수용하여 가스를 체류시키는 다수개의 반응셀이 마련된 가스체류수단; 상기 서셉터 또는 가스체류수단 중 어느 하나를 회전구동시키는 회전구동수단을 포함하여 이루어진 박막 증착장치에 있어서,
    상기 가스체류수단은 상기 서셉터의 중앙에서 반경방향으로 다수개의 반응셀이 구획되도록 형성된 간벽; 및
    상기 간벽의 하방으로 비활성 가스를 분사하여 상기 반응셀에 체류하는 가스가 서로 혼합되는 것을 방지하는 제1 가스커튼부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스커튼부는,
    상기 가스공급수단에 연결되며 상기 간벽 내부에 길이방향으로 형성된 공급로; 및
    상기 공급로의 하부에 형성되어 공급되는 비활성 가스를 하부로 분사하는 분사슬릿를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가스커튼식 가스구획수단이 마련 된 박막 증착장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공급로와 상기 분사슬릿 사이에는 상기 비활성 가스가 배출되도록 일정간격마다 형성된 다수개의 연결공을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가스공급수단은,
    내부에 공급되는 다수개의 가스가 각각 독립적으로 수용되어 측방으로 분사되는 분배본체; 및
    상기 분배본체의 하방으로 비활성 가스를 분사하여 상기 분배본체의 하부를 통해 공급된 가스가 혼합되는 것을 방지하기 위한 제2 가스커튼부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 가스커튼부는,
    상기 분배본체 하부의 원주방향을 따라 비활성 가스를 분사하는 가스분사부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분배본체의 내부에 구획 형성되어 공급되는 비활성 가스를 체류시키기 위한 캐비티(cavity) 및
    상기 가스분사부에 일정간격마다 형성되어 상기 캐비티 내에 체류하는 비활성 가스를 하방으로 분사하는 다수개의 분사공을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 분배본체에는 상기 반응셀과 연통되어 비활성 가스를 상기 반응셀에 분사하는 퍼지가스통로가 형성되어 있으며,
    상기 퍼지가스통로는 다수개의 상기 반응셀들에 교차하면서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 퍼지가스통로는 상기 분배본체의 하부 외곽으로부터 상부를 향하여 함몰형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스커튼식 가스구획수단이 마련된 박막 증착장치.
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