KR20120070195A - 배기가스를 분리 배출하는 원자층 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

8분기로 증착가스를 제공하는 원자층 증착장치에서 배기가스를 분리 배출하는 원자층 증착장치 및 가스분사 모듈이 개시된다. 원자층 증착장치는, 복수의 기판에 서로 다른 복수의 증착가스를 제공하여 박막을 형성하는 원자층 증착장치에 있어서, 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 복수의 기판이 안착되는 서셉터, 상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 기판에 복수의 증착가스를 제공하는 가스분사 모듈, 상기 가스분사 모듈에 구비되어 상기 기판 상부에서 배기가스를 흡입하여 배출시키는 탑 배기부 및 상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 탑 배기부에서 흡입되는 배기가스를 배출시키는 배기 배출부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 배기 배출부는 프리커서 영역과 리액턴스 영역에서 흡입되는 배기가스를 분리 배출하도록 형성된다.

Description

배기가스를 분리 배출하는 원자층 증착 장치{EXHAUST GAS SEPARATING EXHAUSTED ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 복수의 기판에 대해 동시에 박막을 형성하는 세미배치 타입 원자층 증착장치에서 배기가스를 분리 배출할 수 있는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판이나 글라스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하는 방법으로는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등이 있다. 최근 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커졌다. 이러한 추세로 인해 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 원자층 증착방법(atomic layer deposition, ALD)의 사용이 증대되고 있다.
ALD는 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착방법과 유사하다. 하지만, 통상의 CVD가 다수의 기체 분자들을 동시에 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, ALD는 하나의 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 화학흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질 사이의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다. 이러한 ALD는 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 증착하는 것이 가능하다는 장점을 갖고 있어 현재 널리 각광받고 있다.
원자층 증착장치 중에서 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해 다수 장의 기판에 대해 동시에 증착 공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)이 개시되어 있다. 통상적으로 세미 배치 타입 원자층 증착장치는 서로 다른 종류의 증착가스가 분사되는 영역이 형성되고, 가스분사 유닛 또는 서셉터의 고속 회전에 의해 기판이 순차적으로 각 영역을 통과함에 따라 기판 표면에서 증착가스 사이의 화학반응이 발생하여 반응 생성물이 증착된다.
본 발명의 실시예들에 따르면 8분기 방식의 원자층 증착장치에서 배기가스를 분리하여 배출시킬 수 있는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착장치의 가스분사 모듈은, 복수의 기판에 서로 다른 복수의 증착가스를 제공하여 박막을 형성하는 원자층 증착장치에 있어서, 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 복수의 기판이 안착되는 서셉터, 상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 기판에 복수의 증착가스를 제공하는 가스분사 모듈, 상기 가스분사 모듈에 구비되어 상기 기판 상부에서 배기가스를 흡입하여 배출시키는 탑 배기부 및 상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 탑 배기부에서 흡입되는 배기가스를 배출시키는 배기 배출부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 배기 배출부는 프리커서 영역과 리액턴스 영역에서 흡입되는 배기가스를 분리 배출하도록 형성된다.
일 측면에 따르면, 상기 가스분사 모듈은 서로 다른 증착가스가 분사되는 8개의 샤워헤드가 방사상으로 배치되고, 프리커서 가스가 분사되는 제1 샤워헤드와 리액턴스 가스가 분사되는 제2 샤워헤드 및 퍼지가스가 분사되는 제3 샤워헤드가 교대로 배치되고, 상기 배기 배출부는 제1 샤워헤드에 연결되는 프리커서 배기유로 및 상기 제2 샤워헤드에 연결되는 리액턴스 배기유로가 형성된 배기 덕트를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 배기 덕트는 상기 프리커서 배기유로와 상기 리액턴스 배기유로는 서로 독립된 유로로 형성될 수 있다. 그리고 상기 탑 배기부는 상기 제1 샤워헤드 및 상기 제2 샤워헤드 둘레를 각각 둘러싸도록 형성된 복수의 배기홀과 상기 제1 및 제2 샤워헤드의 외곽에 형성된 배기구를 포함하고, 상기 배기 배출구는 상기 프리커서 배기유로가 상기 제1 샤워헤드의 배기구와 연결되고, 상기 리액턴스 배기유로는 상기 제2 샤워헤드의 배기구에 연결될 수 있다. 또한, 상기 배기 배출부는 2개의 배기 덕트가 구비되고, 상기 각 배기 덕트 내부에는 각각 1개의 프리커서 배기유로 및 리액턴스 배기유로가 각각 형성될 수 있다. 또한, 상기 배기 배출부는 상기 배기 덕트에서 배출되는 배기가스를 수렴하여 외부로 배출시키기 위한 배기 수렴관이 구비되고, 상기 배기 수렴관은 상기 각 배기 덕트의 중앙 부분 또는 일단부에서 연결될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 배기 배출부는, 상기 배기 덕트가 상기 프로세스 챔버의 중앙에 대해 서로 대칭이 되는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 배기 배출부는, 상기 프리커서 배기유로 및 상기 리액턴스 배기유로가 서로 대칭이 되는 형태 및 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 증착가스를 8분기로 분사하는 원자층 증착장치에서 프리커서 영역과 리액턴스 영역에서의 배기가스를 분리하여 배출시킬 수 있다.
또한, 배기가스를 배출시키는 배기관 내에서 증착가스의 혼합으로 인한 파티클 발생을 방지하여 배기가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 원자층 증착장치에서 가스분사 모듈의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 배출부의 사시도이다.
도 4는 도 3의 배기 배출부의 변형 실시예를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 배기 배출부가 구비된 원자층 증착장치의 종단면도이다.
도 6은 도 3에 도시한 실시예 1에 따른 배기 배출부가 적용되었을 때의 가스 농도 분포를 도시한 그래프이고, 도 8은 가스 침투량을 도시한 그래프이다.
도 7은 도 4에 도시한 실시예 2에 따른 배기 배출부가 적용되었을 때의 가스 농도 분포를 도시한 그래프이고, 도 9는 가스 침투량을 도시한 그래프이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
이하, 도 1과 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착장치(100) 및 배기 배출부(160)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 원자층 증착장치(100)에서 가스분사 모듈(103)의 평면도이다. 그리고 도 3은 도 1의 배기 배출부(160)의 사시도이다. 그리고 도 4는 도 3의 배기 배출부(160)에 대한 변형 실시예를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 배기 배출부가 구비된 원자층 증착장치의 종단면도이다.
도면을 참조하면, 원자층 증착장치(atomic layer deposition apparatus, ALD)(100)는 복수의 기판(10)에 서로 다른 복수의 증착가스를 제공하기 위한 가스분사 모듈(103)을 포함하여 구성된다.
참고적으로, 본 실시예들에서 설명하는 원자층 증착장치(100)는 스루풋(throughput) 및 품질을 향상시키기 위해서 복수의 기판(10)에 대해 동시에 증착이 수행되는 형태의 세미 배치 타입(semi-batch type)이 사용될 수 있다. 원자층 증착장치(100)는 프로세스 챔버(101) 내부에 복수의 기판(10)이 서셉터(102) 상면에 가스분사 모듈(103)에 대해 평행하게 안착되고, 서셉터(102)가 회전함에 따라 기판(10)이 가스분사 모듈(103)에 대해서 공전하면서 가스분사 모듈(103)에서 분사되는 서로 다른 종류의 가스가 분사되는 영역을 통과함에 따라 소정의 박막이 증착된다. 여기서, 원자층 증착장치(100)를 구성하는 프로세스 챔버(101) 및 서셉터(102) 등의 상세한 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하며 본 발명의 요지가 아니므로 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.
한편, 본 실시예에서 증착 대상이 되는 기판(10)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명의 대상이 되는 기판(10)이 실리콘 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 기판(10)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 글라스를 포함하는 투명 기판(10)일 수 있다. 또한, 기판(10)의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.
또한, 본 실시예에서 '증착가스(source gas)'라 함은 소정의 박막을 증착하기 위한 소스 물질을 포함하는 가스들로써, 박막을 조성하는 구성 원소를 포함하는 프리커서 가스(precursor gas)(S) 및 상기 프리커서 가스(S)와 화학적으로 반응하여 소정의 반응 생성물에 따른 박막을 형성하는 리액턴스 가스(reactant gas)(R), 그리고 상기 프리커서 가스(S) 및 리액턴스 가스(R) 등의 미반응 가스와 잔류가스를 제거하기 위한 퍼지 가스(purge gas)(P)를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 '홀'이라 함은 원형 단면을 갖는 홀뿐만 아니라 다각형 단면을 갖는 홀이나 슬릿을 모두 포함할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 1종의 프리커서 가스(S)와 1종의 리액턴스 가스(R)를 제공하고, 상기 프리커서 가스(S)와 리액턴스 가스(R) 사이사이에 퍼지 가스(P)를 제공하여 박막을 증착하는 원자층 증착장치(100)를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명이 상술한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 가스분사 모듈(103)은 적어도 2종 이상의 프리커서 가스를 제공하여 2원소 이상의 성분을 포함하는 다성분 박막을 증착하는 것도 가능하다. 또한, 제1 및 제2 샤워헤드(131, 133) 중 적어도 하나 이상의 서로 교번적으로 2종 이상의 증착가스를 제공할 수 있도록 이중 구조를 갖는 것도 가능하다.
도면을 참조하면, 가스분사 모듈(103)은 서로 다른 2종 이상의 증착가스를 분사하며, 공전하는 기판(10)에 대해 동일한 시간 동안 일정량의 증착가스를 제공할 수 있도록 형성된다. 가스분사 모듈(103)은 외관을 형성하고 프로세스 챔버(101)의 상부를 형성하는 가스분사 하우징(130)과, 상기 가스분사 하우징(130)에서 상기 기판(10)을 향하는 면, 즉, 하부면에는 복수의 분사홀(131a 및 133a, 도 5 참조)이 형성되어 증착가스를 상기 기판(10)에 분사하는 복수의 샤워헤드(131, 133, 135)가 구비된다.
가스분사 모듈(103)은 서로 다른 종류의 증착가스를 각각 분사하는 복수의 샤워헤드(131, 133, 135)로 이루어지고, 각 샤워헤드(131, 133, 135)는 기판(10)의 회전 방향을 따라 방사상으로 배치된다. 여기서, 가스분사 모듈(103)은 기판(10)에 균일하게 증착가스를 제공할 수 있도록 복수의 샤워헤드(131, 133, 135)가 서로 동일한 면적을 갖도록 형성되며, 예를 들어, 샤워헤드(131, 133, 135)는 가스분사 하우징(130)의 중심을 기준으로 동일한 각도로 분할된 부채꼴 형태를 갖고, 8개의 샤워헤드(131, 133, 135)가 구비될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 샤워헤드(131, 133, 135)의 형태와 크기는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
본 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 가스분사 모듈(103)에서 프리커서 가스(S)가 제공되는 샤워헤드를 '제1 샤워헤드(131)'라 하고, 리액턴스 가스(R)가 제공되는 샤워헤드를 '제2 샤워헤드(133)', 그리고 상기 제1 및 제2 샤워헤드(131, 133) 사이에 구비되어 퍼지 가스(P)가 제공되는 샤워헤드를 '제3 샤워헤드(135)'라 한다.
가스분사 모듈(103)은 각 샤워헤드(131, 133, 135)의 경계를 따라 복수의 배기홀(151)이 형성되어 기판(10) 상부를 통해 프로세스 챔버(101) 내부에서 배기가스를 배출시키기 위한 탑 배기부(150)가 구비된다.
탑 배기부(150)는 제1 샤워헤드(131)와 제2 샤워헤드(133) 둘레를 따라 형성된 복수의 배기홀(151)로 이루어지고, 탑 배기부(150)에는 배기가스를 흡입하여 배출시키기 위한 배기 배출부(160)가 연결된다. 예를 들어, 탑 배기부(150)는 제1 및 제2 샤워헤드(131, 133) 둘레를 둘러싸는 대략 'V'자 또는 'U'자 형태를 갖고, 꼭지점 부분이 서로 마주보도록 배치된다. 한편, 본 발명의 탑 배기부(150)가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 배기홀(151)의 형태와 크기 및 수는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 탑 배기부(150)는 배기량에 따라 서로 다른 크기를 갖는 배기홀(151)이 형성되거나, 서로 다른 간격으로 배기홀(151)을 배치할 수 있다.
그리고 탑 배기부(150)는 가스분사 모듈(103)의 외곽 부분 일측에서 배기가스를 배출시키기 위한 배기구(153)가 형성된다. 예를 들어, 배기구(153)는 상기 각 제1 및 제2 샤워헤드(131, 133)의 각 외곽 테두리에서 중앙 부분에 각각 하나의 배기구(501, 502, 503, 504)가 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 배기구(153)의 위치와 크기 및 형상은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 프리커서 가스가 분사되는 영역(이하, '프리커서 영역(S)'이라 한다)에서 흡입된 배기가스와 리액턴스 가스가 분사되는 영역(이하, '리액턴스 영역(R)'이라 한다)에서 흡입된 배기가스는 각각 미반응된 프리커서 가스와 리액턴스 가스가 포함되어 있기 때문에, 상기 프리커서 영역과 리액턴스 영역에서 흡입되어 배기되는 배기가스를 배기시키는 과정에서 각 배기가스 내에 포함되어 있는 미반응 가스가 서로 반응하여 파티클이 형성될 수 있다. 그리고 도 2에서 프리커서 영역과 리액턴스 영역 사이의 영역은 퍼지 가스가 분사되는 영역으로 '퍼지 영역(P)'라 한다.
본 실시예에서는 이와 같이 배기가스를 배출시키는 과정에서 배기가스에 포함된 프리커서 가스와 리액턴스 가스가 반응하여 파티클이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 탑 배기부(150)는 프리커서 영역(S)과 리액턴스 영역(R)에서 흡입된 배기가스를 서로 독립된 유로를 통해 분리하여 배출시킬 수 있도록 분리된 배기유로를 통해 배출시키는 배기 배출부(160)에 연결된다.
상세하게는, 배기 배출부(160)는 프로세스 챔버(101) 상부 또는 원자층 증착장치(100)의 상부에 구비되며, 배기가스를 분리하여 배출시킬 수 있도록 독립적으로 형성된 배기유로(611, 613, 621, 623)가 형성된 배기 덕트(161, 162)를 구비한다. 또한, 본 실시예에 따르면, 가스분사 모듈(103)은 8개의 샤워헤드(131, 133, 135)가 방사상으로 배치되어 있고, 제1 샤워헤드(131), 제3 샤워헤드(135) 및 제2 샤워헤드(133)가 교번적으로 배치된 8분기 형태를 갖는다. 배기 배출부(160)는 동일한 증착가스를 분사하는 영역에서 배기가스를 흡입하여 배출시킬 수 있도록 배기 덕트(161, 162)가 연결된다.
예를 들어, 배기 배출부(160)는 프로세스 챔버(101) 상부에 구비되는 제1 및 제2 배기 덕트(161, 162)가 구비되고, 상기 배기 덕트(161, 162) 내부에는 제1 샤워헤드(131)끼리 연결시키는 프리커서 배기유로(611, 621)와 제2 샤워헤드(133)끼리 연결시키는 리액턴스 배기유로(613, 623)가 각각 형성된다. 또한, 배기 배출부(160)는 배기 덕트(161, 162)를 통해 분리하여 흡입된 배기가스를 수렴하여 외부로 배출되는 배기 수렴관(163)과 배기 배출관(165)가 연결된다.
한편, 배기 덕트(161, 162)는 프로세스 챔버(101) 상부에서 대략 반원형으로 형성되고, 프리커서 배기유로(611, 621)와 리액턴스 배기유로(613, 623)는 각각 상기 배기 덕트(161, 162) 내부에서 1/4의 호선 형태로 형성된다. 그리고 하나의 배기 수렴관(163) 및 배기 배출관(165)에 연결될 수 있도록 서로 대칭된 형태로 형성될 수 있다.
그리고 배기 덕트(161, 162)는 제1 샤워헤드(131)의 배기구(501)와 연결되는 배기 흡입구(511) 및 흡입된 배기가스를 배기 수렴관(163)으로 유입시키는 배기 유입구(531)이 형성된다. 마찬가지로, 각 프리커서 배기유로(621)와 리액턴스 배기유로(613, 623) 내부에도 나머지 제1 및 제2 샤워헤드(131, 133)의 각 배기구(502, 503, 504)와 연결되는 배기 흡입구(512, 513, 514)와 배기 수렴관(163)으로 배기가스를 유입시키기 위한 배기 유입구(532, 533, 534)가 각각 형성된다.
한편, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 배기 배출부(160)에서 배기 덕트(161, 162)와 배기유로(611, 613, 621, 623)의 형태는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이 배기 덕트(261, 262) 및 배기유로(631, 633, 641, 643)가 형성된 배기 배출부(260)가 형성될 수 있다.
참고적으로, 도 4는 도 3에 도시한 배기 배출부(160)의 변형 실시예에 따른 배기 배출부(260)를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 배기 배출부(260)가 구비된 원자층 증착장치(100)의 종단면도이다. 이하에서 설명하는 실시예는 상술한 도 1 내지 도 3에서 설명한 실시예와 배기 덕트의 형상을 제외하고는 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 사용하되 200번대의 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도면을 참조하면, 배기 배출부(260)는 프리커서 가스와 리액턴스 가스를 배출하는 샤워헤드(131, 133, 135) 영역에서 배기가스를 묶어서 배출시킬 수 있도록 도 4에 도시한 바와 같이, 대략 반원형으로 형성된 배기 덕트(261, 262)와 상기 배기 덕트(261, 262)를 따라 프리커서 가스와 리액턴스 가스를 독립적으로 분리 배출시키는 배기유로(631, 633, 641, 643)가 형성된다. 예를 들어, 배기 배출부(260)는 배기 수렴관(263) 및 배기 배출관(265)이 프로세스 챔버(101)의 일측에 구비되고, 배기 덕트(261, 262)는 상기 배기 수렴관(263)과 각각 일측에서 연결된다. 그리고 배기 덕트(261, 262)와 배기 수렴관(263)의 연결 관계로 인해, 배기 덕트(261, 262)는 내부에 프리커서 배기유로(631, 641) 및 리액턴스 배기유로(633, 643)가 이중으로 병렬 배치된다.
여기서, 미설명 도면부호 521, 522, 523, 524, 541, 542, 543, 544는 각각 프리커서 배기유로(631, 641) 및 리액턴스 배기유로(633, 643)가 제1 및 제2 샤워헤드(131, 133)의 배기구(501, 502, 503, 504)를 통해 배기가스를 흡입하는 배기가스 흡입구(521, 522, 523, 524)와 배기 수렴관(263)과 연결되는 배기 유입관(541, 542, 543, 544)이다.
그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 배기 배출부(260)에서 배기 덕트(261, 262)와 배기유로(631, 633, 641, 643)의 형태는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 원자층 증착 공정에서 기판(10)이 가스분사 모듈(103)에 대해서 일정 속도로 공전하는데, 이러한 기판(10) 및 서셉터(102)의 공전으로 인한 원심력의 영향으로 인해 기판(10) 상부에서 가스분사 모듈(103)의 중앙 부분에는 배기가스의 와류 및 정체 현상이 발생할 수 있다. 본 실시예에서 가스분사 모듈(103)의 중앙 부분이라 함은, 가스분사 모듈(103)의 중심 부근 영역을 말하며, 서셉터(102) 상에 기판(10)이 안착되었을 때, 기판(10)이 안착되지 않는 영역에 대응되는 영역을 말한다. 본 실시예에 따르면, 가스분사 모듈(103)에 탑 배기부(150)를 구비하고, 배기 배출부(160)를 구비함으로써, 서셉터(102)의 중앙 부분에 대응되는 영역에서 배기가스가 정체되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 탑 배기부(150)는 배기홀(151)이 프리커서 영역과 리액턴스 영역을 서로 효과적으로 분리하며, 서셉터(102) 중앙 부분으로 증착가스, 특히, 프리커서 가스와 리액턴스 가스가 침투하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그리고, 서셉터(102) 중앙 부분에 증착가스 및 배기가스의 침투 및 정체를 방지함으로써 서셉터(102) 중앙 부분에서의 불필요한 증착을 방지하고, 이로 인한 박막 품질의 저하 또는 파티클 발생 등으로 인한 오염 발생을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, 서로 독립된 배출라인(161, 163)을 통해 배기가스를 배출시키므로 배기가스를 배출시키는 과정에서 배기가스가 서로 혼합되면서 배기가스에 포함된 프리커서 가스와 리액턴스 가스가 서로 반응하면서 파티클이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하에서는 상술한 실시예 1 및 2에 따른 영향을 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 참고적으로, 도 6은 도 3에 도시한 실시예 1에 따른 배기 배출부(160)가 적용되었을 때의 가스 농도 분포를 도시한 그래프이고, 도 7은 도 4에 도시한 실시예 2에 따른 배기 배출부(160)가 적용되었을 때의 가스 농도 분포를 도시한 그래프이다. 그리고 도 8 및 도 9는 실시예 1 및 2에서 프리커서 영역 및 리액턴스 영역에서의 가스 침투량을 도시한 그래프이다.
도 6 내지 9를 참조하면, 프리커서 가스와 리액턴스 가스를 서로 묶어서 배출시킴으로써, 서셉터(102) 중앙 부분에 대한 배기가스, 특히 프리커서 가스의 침투율이 현저히 낮은 것을 알 수 있다. 그리고, 도 6 내지 도 9를 참조하면, 실시예 1, 2에서 모두 서셉터(102) 중앙 부분에 대한 배기가스의 침투율은 낮지만, 실시예 1의 경우가 실시예 2의 경우에 비해 양쪽에서의 농도 분포가 균일한 것을 알 수 있다. 즉. 실시예 1의 경우가 각 영역별 균형을 고려하면 보다 균일하고 양호한 박막 품질을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 기판
100: 원자층 증착장치
101: 프로세스 챔버
102: 서셉터
103: 가스분사 모듈
131, 133, 135: 샤워헤드
131a, 133a: 분사홀
150: 탑 배기부(top vacuum)
151: 배기홀
153, 501, 502, 503, 504: 배기구
160, 260: 배기 배출부
161, 162, 261, 262: 배기 덕트
163: 배기 수렴관
165: 배기 배출관
511, 512, 513, 514, 521, 522, 523, 524: 배기 흡입구
531, 532, 533, 534, 541, 542, 543, 544: 배기 유입구
611, 621, 631, 641: 프리커서 배기유로
613, 623, 633, 643: 리액턴스 배기유로

Claims (8)

  1. 복수의 기판에 서로 다른 복수의 증착가스를 제공하여 박막을 형성하는 원자층 증착장치에 있어서,
    프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 복수의 기판이 안착되는 서셉터;
    상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 기판에 복수의 증착가스를 제공하는 가스분사 모듈;
    상기 가스분사 모듈에 구비되어 상기 기판 상부에서 배기가스를 흡입하여 배출시키는 탑 배기부; 및
    상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 탑 배기부에서 흡입되는 배기가스를 배출시키는 배기 배출부;
    를 포함하고,
    상기 배기 배출부는 프리커서 영역과 리액턴스 영역에서 흡입되는 배기가스를 분리 배출하도록 형성된 원자층 증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스분사 모듈은 서로 다른 증착가스가 분사되는 8개의 샤워헤드가 방사상으로 배치되고, 프리커서 가스가 분사되는 제1 샤워헤드와 리액턴스 가스가 분사되는 제2 샤워헤드 및 퍼지가스가 분사되는 제3 샤워헤드가 교대로 배치되고,
    상기 배기 배출부는 제1 샤워헤드에 연결되는 프리커서 배기유로 및 상기 제2 샤워헤드에 연결되는 리액턴스 배기유로가 형성된 배기 덕트를 포함하는 원자층 증착장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배기 덕트는 상기 프리커서 배기유로와 상기 리액턴스 배기유로는 서로 독립된 유로로 형성된 원자층 증착장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탑 배기부는 상기 제1 샤워헤드 및 상기 제2 샤워헤드 둘레를 각각 둘러싸도록 형성된 복수의 배기홀과 상기 제1 및 제2 샤워헤드의 외곽에 형성된 배기구를 포함하고,
    상기 배기 배출구는 상기 프리커서 배기유로가 상기 제1 샤워헤드의 배기구와 연결되고, 상기 리액턴스 배기유로는 상기 제2 샤워헤드의 배기구에 연결되는 원자층 증착장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 배기 배출부는 2개의 배기 덕트가 구비되고, 상기 각 배기 덕트 내부에는 각각 1개의 프리커서 배기유로 및 리액턴스 배기유로가 각각 형성되는 원자층 증착장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배기 배출부는 상기 배기 덕트에서 배출되는 배기가스를 수렴하여 외부로 배출시키기 위한 배기 수렴관이 구비되고,
    상기 배기 수렴관은 상기 각 배기 덕트의 중앙 부분 또는 일단부에서 연결되는 원자층 증착장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 배기 배출부는,
    상기 배기 덕트가 상기 프로세스 챔버의 중앙에 대해 서로 대칭이 되는 형태로 형성된 원자층 증착장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배기 배출부는,
    상기 프리커서 배기유로 및 상기 리액턴스 배기유로가 서로 대칭이 되는 형태 및 길이를 갖도록 형성된 원자층 증착장치.
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