KR20140076796A

KR20140076796A - 원자층 증착장치

Info

Publication number: KR20140076796A
Application number: KR1020120145240A
Authority: KR
Inventors: 전형탁; 최학영
Original assignee: 엘아이지에이디피 주식회사
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2014-06-23
Also published as: KR101538372B1; CN103866293A

Abstract

본 발명에 따른 원자층 증착장치는 내부에 밀폐된 반응공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버 내부에 제공된 기판에 대해 제1가스를 공급하거나 배기하는 제1가스흡배기유닛; 및 상기 기판에 대해 제2가스를 공급하거나 배기하는 제2가스흡배기유닛;을 포함하며, 상기 기판은 상기 제1가스흡배기유닛 또는 상기 제2가스흡배기유닛 중 적어도 하나의 길이 방향과 교차하는 방향으로 상대 운동하도록 제공될 수 있다. 이와 같이 하나의 유닛을 통해 가스의 배기와 흡기를 수행함으로써 가스를 배기하거나 흡기하기 위한 별도의 수단을 구비할 필요가 없고 원자층 증착공정의 쓰루풋을 개선할 수 있다.

Description

원자층 증착장치{atomic layer deposition apparatus}

본 발명은 원자층 증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버 내부에 진공을 형성하기 위한 별도의 장비를 챔버 내부에 설치하지 않아도 증착 공정전, 공정시에 챔버 내부의 공정 압력을 조절할 수 있는 원자층 증착장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자나 평판 디스플레이 장치 등의 제조에는 다양한 제조공정을 거치게 되며, 그 중에서 웨이퍼나 글래스 등의 기판 상에 필요한 박막을 증착시키는 공정이 필수적으로 진행된다.

이러한 박막 증착 공정에서는 스퍼터링법(Sputtering), 화학기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition), 원자층 증착법(ALD: Atomic Layer Deposition) 등이 주로 사용된다.

이 중에 원자층 증착(Atomic Layer Deposition)법은 단원자층의 화학적 흡착 및 탈착을 이용한 나노스케일의 박막 증착기술로서 각 반응물질들을 개별적으로 분리하여 펄스 형태로 챔버에 공급함으로써 기판 표면에 반응물질의 표면 포화(surface saturation) 반응에 의한 화학적 흡착과 탈착을 이용한 새로운 개념의 박막 증착기술이다.

종래의 원자층 증착기술은 증착공정 중에 진공상태를 필요로 하기 때문에 이를 유지, 관리하기 위한 부수적인 장치가 필요하고, 공정시간이 길어져 생산성의 저하를 초래하게 된다.

또한, 진공을 확보할 수 있는 공간이 제한적이므로 대면적, 대형화를 추구하는 디스플레이산업에 적합하지 않은 문제를 안고 있다.

뿐만 아니라, 종래기술에 따른 원자층 증착장치는 반응 챔버 내부의 압력을 조절하거나 제어하기 위해 소스가스, 반응가스를 주입하는 장치 외에 별도의 장치가 필요하기 때문에 장치가 복잡해지는 문제도 있다.

본 발명은 가스의 배기와 흡기를 하나의 유닛에서 수행할 수 있는 원자층 증착장치를 제공한다.

본 발명은 가스흡배기유닛을 이용하여 챔버 내부의 공정압력, 기본압력 등을 제어할 수 있는 원자층 증착장치를 제공한다.

본 발명은 챔버로부터 진공을 빼내기 위해 별도의 진공배기수단을 챔버 내부에 구비하지 않아도 챔버 내부의 압력을 조절하거나 진공을 형성할 수 있는 원자층 증착장치를 제공한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치는, 내부에 밀폐된 반응공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버 내부에 제공된 기판에 대해 제1가스를 공급하거나 배기하는 제1가스흡배기유닛; 및 상기 기판에 대해 제2가스를 공급하거나 배기하는 제2가스흡배기유닛;을 포함하며, 상기 기판은 상기 제1가스흡배기유닛 또는 상기 제2가스흡배기유닛 중 적어도 하나의 길이 방향과 교차하는 방향으로 상대 운동하도록 제공될 수 있다.

상기와 같이 구성함으로써, 하나의 가스흡배기유닛을 통해 가스의 배기와 흡기를 수행함으로써 가스를 배기하거나 흡기하기 위한 별도의 수단을 구비할 필요가 없고 원자층 증착공정의 쓰루풋을 개선할 수 있다.

원자층 증착장치는 상기 제1가스흡배기유닛에 연결되어 제1가스를 공급하는 제1가스공급부; 상기 제2가스흡배기유닛에 연결되어 제2가스를 공급하는 제2가스공급부; 및 상기 제1가스흡배기유닛 및 상기 제2가스흡배기유닛에 연결되어 상기 챔버 내부에 진공을 형성하는 진공펌핑부;를 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성함으로써, 별도의 진공라인을 형성하지 않아도 챔버 내부의 공정 압력을 조절할 수 있다.

상기 제1가스흡배기유닛 및 상기 제2가스흡배기유닛은, 가스공급유로가 내부에 형성되는 가스공급관; 상기 가스공급유로와 연통되는 압력완화부가 내부에 형성되는 가스배기관; 및 가스흡기유로가 내부에 형성되도록 상기 가스배기관의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸는 가스흡기관;을 포함할 수 있다.

상기 압력완화부의 내부 체적은 상기 가스공급유로의 내부 체적 보다 크게 형성될 수 있다.

상기 가스공급관에는 상기 제1가스공급부 또는 상기 제2가스공급부와 연결되는 가스공급포트가 적어도 하나 형성될 수 있다.

상기 가스흡기관에는 상기 진공펌핑부와 연결되는 가스배기포트가 적어도 하나 형성될 수 있다.

상기 가스배기포트는 상기 챔버에 형성되는 흡입가스포집부에 의해 밀폐되도록 둘러싸이고, 상기 흡입가스포집부는 상기 진공펌핑부와 연결될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치는, 내부에 밀폐된 반응공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버 내부에 제공된 기판에 대해 제1가스를 공급하는 제1가스배기관; 및 상기 기판에 대해 제2가스를 공급하는 제2가스배기관;을 포함하며, 상기 기판은 상기 제1가스배기관, 상기 제2가스배기관 또는 상기 진공배기관 중 적어도 하나의 길이 방향과 교차하는 방향으로 상대 운동하도록 제공될 수 있다.

상기 원자층 증착장치는 상기 제1가스배기관에 연결되어 제1가스를 공급하는 제1가스공급부; 상기 제2가스배기관에 연결되어 제2가스를 공급하는 제2가스공급부; 및 상기 챔버의 내부에 진공을 형성하거나 상기 제1가스배기관과 상기 제2가스배기관 사이에 진공을 형성하기 위해 상기 챔버에 형성된 진공포트에 연결되는 진공펌핑부;를 더 포함할 수 있다.

상기 진공포트는 상기 제1가스배기관과 상기 제2가스배기관의 사이에 위치하도록 상기 챔버에 형성될 수 있다.

상기 진공포트는 상기 챔버에 형성되는 진공배기가스포집부에 의해 밀폐되거나 둘러싸이도록 형성될 수 있다.

상기 제1가스배기관 및 상기 제2가스배기관은, 가스공급유로가 내부에 형성되는 가스공급관; 상기 가스공급유로와 연통되는 압력완화부가 내부에 형성되는 가스배기관본체; 및 상기 가스공급유로와 마주 보도록 상기 압력완화부에 형성되는 가스배기부;를 포함할 수 있다.

상기 챔버에 연결되어, 상기 챔버의 내부에 진공을 형성하는 챔버드라이펌프를 더 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 원자층 증착장치는 생산성의 증대효과를 기대할 수 있으며 대형화가 용이하기 때문에 디스플레이 분야에도 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 원자층 증착장치는 상압 플라즈마, 자외선 램프 및 레이져 등을 이용하여 증착률을 증대시킬 수 있으며, 금속 박막 및 질화막 등도 증착이 가능할 수 있다.

본 발명에 따른 원자층 증착장치는 증착 공전 전 또는 공정시 기본압력 또는 공정압력을 용이하게 제어할 수 있으며, 증착 공정 후 잔류하는 가스를 가스흡배기유닛에 의해 챔버 외부로 배출함으로써 공정압력 등을 조절할 수 있기 때문에 장치의 구성이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 원자층 증착장치는 압력완화부를 구비한 가스흡배기유닛 또는 가스배기관을 이용하여 가스를 기판 쪽으로 분사하므로, 가스가 고르고 균일하게 분사되게 할 수 있고, 이로 인해 증착 품질을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 원자층 증착장치는 챔버 내부에 직접 구비되어 진공을 뽑아내기 위한 별도의 장치 없이도 챔버 내부의 압력을 조절할 수 있기 때문에 원자층 증착장치의 구성을 단순화할 수 있고, 유지 보수 편의성을 개선할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 원자층 증착장치의 내부를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 따른 원자층 증착장치에 사용되는 가스흡배기유닛을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 가스흡배기유닛의 횡방향 및 종방향 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 따른 원자층 증착장치에 사용되는 가스배기관을 도시한 사시도 및 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 3에 따른 가스흡배기유닛 또는 도 6에 따른 가스배기관과 이에 연결된 가스분사압조절유닛의 단면도이다.
도 9는 도 1에 따른 원자층 증착장치의 변형예를 도시한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 개략적으로 도시한 도면, 도 2는 도 1에 따른 원자층 증착장치의 내부를 도시한 사시도, 도 3은 도 1에 따른 원자층 증착장치에 사용되는 가스흡배기유닛을 도시한 사시도, 도 4는 도 3에 따른 가스흡배기유닛의 횡방향 및 종방향 단면도, 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 개략적으로 도시한 도면, 도 6은 도 5에 따른 원자층 증착장치에 사용되는 가스배기관을 도시한 사시도 및 단면도, 도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 개략적으로 도시한 도면, 도 8은 도 3에 따른 가스흡배기유닛 또는 도 6에 따른 가스배기관과 이에 연결된 가스분사압조절유닛의 단면도, 도 9는 도 1에 따른 원자층 증착장치의 변형예를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)는, 내부에 밀폐된 반응공간을 형성하는 챔버(101), 챔버(101) 내부에 제공된 기판(110)에 대해 제1가스(예를 들면, 소스가스)를 공급하거나 배기하는 제1가스흡배기유닛(130) 및 기판(110)에 대해 제2가스(예를 들면, 반응가스)를 공급하거나 배기하는 제2가스흡배기유닛(140)을 포함할 수 있다.

여기서, 기판(110)은 제1가스흡배기유닛(130) 또는 제2가스흡배기유닛(140) 중 적어도 하나의 길이 방향과 교차하는 방향(TD)으로 상대 운동하도록 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)는 기판(110)의 상면(上面) 또는 표면에 원자층(Atomic Layer)을 증착하기 위해 소스가스(Source Gas) 또는 반응가스(Reactant Gas)를 배기(injection) 또는 흡기(suction)하는 다수의 가스흡배기유닛(130,140)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1가스는 소스가스 또는 반응가스 중 어느 하나가 될 수 있고, 제2가스는 소스가스 또는 반응가스 중 다른 하나가 될 수 있다. 도 1 및 도 2에서, 제1가스흡배기유닛(130)은 소스가스를 배기/흡기하고, 제2가스흡배기유닛(140)은 반응가스를 배기/흡기할 수 있다.

여기서 "배기"의 의미는 제1/제2가스를 기판(110)의 표면에 분사하거나 불어 낸다는 의미이고, "흡기"는 반응에 관여하지 않고 잔류하는 제1/제2가스를 기판(110)의 표면에서 흡입(suction)하여 챔버(101) 밖으로 배출한다는 의미이다.

도 1에 의하면, 제1가스흡배기유닛(130)은 1개이고, 제2가스흡배기유닛(140)은 1개이다. 여기서, 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)의 개수는 더 확대될 수 있다. 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)의 배치형태, 개수는 공정 요구조건, 수율, 스루풋 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)는 내부에 반응 공간을 형성하는 챔버(101)에 의해서 밀폐되며, 챔버(101)의 내부에 기판(110), 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)이 마련된다.

챔버(101)의 내부에 제공된 상태에서, 다수의 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)이 고정된 상태에서 기판(110)이 이송되거나, 기판(110)이 고정된 상태에서 다수의 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)이 이송되거나, 기판(110)과 가스흡배기유닛(130,140)이 함께 이송될 수도 있다. 기판(110)과 가스흡배기유닛(130,140)이 함께 이송되는 경우에는 서로 반대 방향으로 움직인다. 따라서, 어느 경우에도 기판(110)과 가스흡배기유닛(130,140)은 서로 상대적으로 움직이게 되는데, 이러한 상대운동방향(TD)을 도 1 및 도 2에 표시하였다.

본 발명에 따른 원자층 증착장치(100)는 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)에 대해서 기판(110)이 양방향으로 상대운동할 수 있기 때문에, 대면적의 기판을 처리하는 경우에도 큰 작업 공간이 필요하지 않다. 또한, 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)에 대한 기판(110)의 상대 이동 거리를 짧게 하면 풋프린트(foot print)를 단축할 수 있기 때문에, 대면적 기판을 용이하게 처리할 수 있다.

원자층 증착장치(100)는 제1가스흡배기유닛(130)에 연결되어 제1가스를 공급하는 제1가스공급부(160, Source Line), 제2가스흡배기유닛(140)에 연결되어 제2가스를 공급하는 제2가스공급부(170, Reactant Line) 및 제1가스흡배기유닛(130) 및 제2가스흡배기유닛(140)에 연결되어 챔버(101) 내부에 진공을 형성하는 진공펌핑부(180, Bar Dry Pump)를 더 포함할 수 있다. 제1/제2가스공급부(160,170) 및 진공펌핑부(180)는 챔버(101)의 외부에 제공되는 것이 바람직하며, 제1/제2가스공급부(160,170)는 각각 제1가스공급배관(161) 및 제2가스공급배관(171)에 의해서 제1가스흡배기유닛(130) 및 제2가스흡배기유닛(140)과 연결될 수 있다. 진공펌핑부(180)는 진공배관(181)에 의해서 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)과 연결될 수 있다.

진공펌핑부(180)는 진공배관(181)에 의해서 제1가스흡배기유닛(130) 또는 제2가스흡배기유닛(140) 중 적어도 하나와도 연결될 수 있다. 진공펌핌부(180)는 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)과 연결되어 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)에 의해서 흡기(suction)된 가스를 챔버(101) 외부로 배출시키거나 챔버(101) 내부의 압력을 조절하거나 챔버(101) 내부를 진공으로 만들 수 있다. 따라서, 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)에는 가스공급배관(161,171)과 진공배관(181)이 모두 연결될 수 있다. 이 때, 가스공급배관(161,171)은 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)에 직접 연결되는 것이 바람직하고, 진공배관(181)은 가스흡배기유닛(130,140)에 직접 연결되거나 별도의 흡입가스포집부(169,179)에 연결될 수도 있다. 흡입가스포집부(169,179)는 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)에 의해서 흡입된 가스를 1차적으로 포집하는 공간이다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 원자층 증착장치(100)는 챔버(101)에 연결되어, 챔버(101)의 내부에 진공을 형성하는 챔버드라이펌프(102, Chamber Dry Pump)를 더 포함할 수 있다. 챔버드라이펌프(102)는 챔버(101)의 외부에 제공되며, 펌핑배관(103)에 의해서 챔버(101)에 연결될 수 있다. 이 때, 펌핑배관(103)은 챔버(101)에 연결될 수도 있고, 도 1에 도시된 것처럼 기판(110)이 위치하는 쪽에 연결될 수도 있다. 펌핑배관(103)과의 연결을 위해 챔버(101) 또는 기판(110)의 하부 쪽에는 배기구(104)가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)는 증착공정을 시작하기 전 챔버드라이펌프(102)의 작동에 의해서 챔버(101)의 내부를 진공으로 만들 수 있는데, 챔버드라이펌프(102)에 의해서 챔버(101) 내부를 기본압력(base pressure, 약 10^-3 torr)까지 진공으로 뽑을 수 있고, 챔버(101) 내부를 상압으로 유지할 수도 있다.

증착공정이 시작되면 챔버드라이펌프(102)는 작동을 멈추고, 퍼지배관(186)에 의해 챔버(101)와 연결된 퍼지부(185, Purge Line)를 통하여 아르곤(Ar) 또는 질소(N₂)를 공급하고, 증착공정은 진공펌핑부(180)에 의해서 챔버(101) 내부 공정압력(0.1~0.2 torr)을 조절할 수 있다. 또한, 진공펌핑부(180)와 챔버드라이펌프(102)가 함께 작동하여 챔버(101) 내부에 압력 차이를 만들고 이러한 압력 차이에 의해서 가스흡배기유닛(130,140)에서 배기(분사)되는 가스의 균질도(Uniformity)를 향상시키고, 고르게 분사되도록 할 수도 있다.

챔버드라이펌프(102)를 없애고 챔버드라이펌프(102)의 기능을 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)이 대신 할 수도 있다. 즉, 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)의 가스 흡기(흡입, suction) 작동에 의해서 챔버(101) 내부에 기본압력을 형성하거나 압력 차이를 형성할 수도 있다.

기판(110)의 하부에는 기판온도가변부(120)가 제공될 수 있다. 기판온도가변부(120)는 제1가스(소스가스)가 공급되는 기판 부위의 온도를 올리거나 내릴 수 있는데, 기판(110)의 전체에 대해서 온도를 가변시키는 것이 아니라 기판의 일부에 대해서만 온도를 가변하기 때문에 온도 변화로 인한 부수적인 문제점이라고 할 수 있는 열확산, 수명감소, 물리적 변형 등을 방지할 수 있다. 기판온도가변부(120)는 히터(heater) 또는 쿨링패드(cooling pad) 등의 형태를 가질 수 있다.

기판(110)이 상대운동방향(TD)을 따라 우측에서부터 좌측으로 이송되면서 원자층이 증착되는 경우, 좌측에서부터 우측으로 제1가스흡배기유닛(130) 및 제2가스흡배기유닛(140)이 차례대로 배치될 수 있다. 따라서, 맨 처음으로 제1가스(소스가스)와 접촉하게는 기판(110) 표면은 좌측으로 진행함에 따라 제1가스(소스가스)공급, 진공배기, 제2가스(반응가스)공급 및 진공배기가 차례대로 이루어지며 원자층이 기판(110) 표면에 증착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)의 가스흡배기유닛(130,140)은 상대운동방향(TD)을 따라 동일하거나 일정한 이격거리를 두고 배치되는 것이 바람직하다. 다만, 이러한 이격거리는 각각의 반응공정 단계에 필요한 시간을 고려하여 조절될 수 있다.

제1/제2가스흡배기유닛(130,140)의 최하단부는 기판(110)의 표면과 일정한 간격(G)을 유지하는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는 가스흡배기유닛(130,140)의 최하단부가 기판(110)의 표면과 일정한 간격(G)을 유지해야 한다. 상기 간격(G)은 10~20mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 간격(G)이 10~20mm 보다 작으면 가스흡배기유닛(130,140)의 하단부와 기판(110)의 상면이 접촉하거나 너무 가까워서 소스가스 또는 반응가스가 기판(110)에 충분히 공급되기 전에 흡입될 수 있고, 10~20mm 보다 크면 가스 공급효율이 저하될 수 있다.

다만, 상기 간격(G)이 10~20mm를 초과하지 않는 범위로 한정되는 것은 아니다. 원자층 증착장치(100)의 구성에 따라서 상기 간격(G)은 변경될 수도 있으며, 상기 간격(G)의 범위는 원자층 증착장치(100)의 요구 성능을 고려하여 결정될 수 있다.

상기한 제1/제2가스흡배기유닛(130,140)은 가스의 배기(또는 분사)와 흡기(또는 흡입)을 하나의 유닛에서 수행하거나 동시에 수행할 수 있다. 이하에서는 도면을 참조하여 가스흡배기유닛(130,140)에 대해서 보다 상세히 설명한다. 제1가스흡배기유닛(130)과 제2가스흡배기유닛(140)은 배기/흡기되는 가스의 종류만 다를 뿐 세부 구조는 동일하다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제1가스흡배기유닛(130) 및 제2가스흡배기유닛(140)은, 가스공급유로(135,145)가 내부에 형성되는 가스공급관(131,141), 가스공급유로(135,145)와 연통되는 압력완화부(138,148)가 내부에 형성되는 가스배기관(134,144) 및 가스흡기유로(139,149)가 내부에 형성되도록 가스배기관(134,144)의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸는 가스흡기관(132,142)을 포함할 수 있다.

상기와 같이 하나의 가스흡배기유닛(130,140)을 통해 가스의 배기와 흡기를 수행함으로써, 가스를 배기하거나 흡기하기 위한 별도의 수단을 구비할 필요가 없고 원자층 증착공정의 쓰루풋(throughput)을 개선할 수 있다.

외부의 가스공급부(160,170)에서 공급되는 가스가 통과하는 가스공급관(131,141)은 가스흡기관(132,142)에서부터 외부로 돌출 형성됨에 반하여, 가스배기관(134,144)은 가스흡기관(132,142)의 내부에 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가스공급관(131,141)은 챔버(101)의 외부로 돌출되거나 흡입가스포집부(169,179)의 내부에 위치하도록 형성될 수 있다.

가스흡기관(132,142)을 기준으로 가스공급관(131,141)은 가스배기관(134,144)의 반대편에 형성될 수 있다.

가스공급관(131,141)의 단면 크기(직경 또는 면적)는 가스배기관(134,144) 및 가스흡기관(132,142) 보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 가스공급관(131,141)의 내부에는 그 길이방향을 따라 연통되는 가스공급유로(135,145)가 형성될 수 있다. 가스공급관(131,141)의 최상단에는 제1가스공급부(160) 또는 제2가스공급부(170)와 연결되는 가스공급포트(131a,141a)가 적어도 하나 형성될 수 있다. 가스공급포트(131a,141a)를 통해 가스공급배관(161,171)이 가스공급유로(135,145)와 연통될 수 있다.

가스공급관(131,141)으로의 가스공급이 가스공급포트(131a,141a)를 통해 이루어지므로, 가스흡배기유닛(130,140)의 양단은 막힌 상태로 형성되는 것이 바람직하다.

가스공급관(131,141)과 가스배기관(134,144) 사이에는 가스공급유로(135,145)와 압력완부화(138,148)를 연통시키는 적어도 하나의 가스공급노즐(136,146)이 형성될 수 있다. 가스공급노즐(136,146)에 의해서 가스공급유로(135,145)와 압력완화부(138,148)가 연통될 수 있다.

가스공급유로(135,145), 가스공급노즐(136,146) 및 압력완화부(138,148)는 서로 연통되지만, 가스흡기유로(139,149)는 연통되지 않는다. 가스공급유로(135,145), 가스공급노즐(136,146) 및 압력완화부(138,148)는 가스의 배기에 관여하는 부분이고, 가스흡기유로(139,149)는 가스의 흡기에 관여하는 부분이기 때문에 서로 연통되지 않아야 한다.

압력완화부(138,148)의 내부 체적은 가스공급유로(131,141)의 내부 체적 보다 크게 형성될 수 있다. 압력완화부(138,148)는 가스공급유로(135,145) 및 가스공급노즐(136,146)을 통해 유입된 가스가 흐르는 유로의 한 부분으로서, 좁고 작은 가스공급노즐(136,146)을 통과한 가스가 충분히 머무를 수 있도록 상대적으로 큰 체적으로 가지는 부분이다. 가스가 좁은 가스공급노즐(136,146)을 통과하면 가스의 압력이 높아지게 되는데, 상대적으로 체적 또는 공간이 큰 압력완화부(138,148)를 채우면서 가스의 압력이 낮아질 수 있다. 압력완화부(138,148)를 채우면서 압력이 낮아진 가스는 기판(110)을 향해 배기(분사)되는데, 이 과정에서 가스흡배기유닛(130,140)의 전체 길이에 걸쳐 고른 압력으로 가스가 배기될 수 있다.

압력완화부(138,148)에 가스를 우선 모았다가 기판(110) 쪽으로 배기함으로써, 기판(110)과 압력완화부(1381,48) 사이의 압력 차이에 의해 가스흡배기유닛(130,140)의 전체 길이에 걸쳐 균일하게 가스를 분사할 수 있다.

다시 말하면, 압력완화부(138,148)는 압력이 높은 가스를 일시적으로 머무르게 하여 압력을 낮추고, 가스가 고르게 분사될 수 있도록 형성된 유로의 한 부분이다. 압력완화부(138,148)는 단면구조가 확대 또는 확관되는 형태를 가지면 되고, 그 형태가 도시된 바처럼 항아리 형태 등으로 한정되는 것은 아니다.

가스흡기관(132,142)에는 진공펌핑부(180)와 연결되는 가스배기포트(132a,142a)가 적어도 하나 형성될 수 있다. 가스배기포트(132a,142a)는 챔버(101)에 형성되는 흡입가스포집부(169,179)에 의해 밀폐되도록 둘러싸이고, 흡입가스포집부(169,179)는 진공펌핑부(180)와 연결될 수 있다. 가스흡기관(132,142)에 형성된 가스배기포트(132a,142a)는 제1가스 또는 제2가스를 챔버(101)의 외부로 배출하는 포트이며, 진공펌핑부(180)와 연결될 수 있다. 가스배기포트(132a,142a)를 통과한 가스는 진공펌핑부(180)에 의해 가스흡배기유닛(130,140)을 벗어나서 흡입가스포집부(169,179)를 채운 후 배출될 수 있다. 다만, 경우에 따라서는 흡입가스포집부(169,179)를 거치지 않고 진공배관(181)이 가스배기포트(132a,142a)이 직접 연결되어 흡입된 가스를 챔버(101) 밖으로 빼낼 수도 있다.

도 4(b) 및 (c)는 도 4(a)의 절단선 "A-A"에 따른 단면도이다. 도 4(a)는 도 3에 따른 가스흡배기유닛(130,140)의 길이방향 단면도이다.

도 4의 (a)를 참조하면, 가스공급노즐(136,146)은 복수개 형성되어 있으나, 가스공급노즐(136,146)이 1개만 형성될 수도 있다.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가스배기포트(132a,142a)는 가스공급관(131,141)을 기준으로 양측에 형성되는 것이 바람직하지만, 가스배기포트(132a,142a)가 가스공급관(131,141)을 기준으로 어느 일측에만 형성될 수도 있다.

한편, 가스배기관(134,144)에는 그 길이방향을 따라 적어도 하나의 가스배기부(137,147)가 형성될 수 있다. 가스배기부(137,147)는 압력완화부(138,148)를 채운 가스를 가스흡배기유닛(130,140) 외부로 내보기 위한 출구이다. 이를 위해, 가스배기부(137,147)는 외부와 압력완화부(138,148)를 연통시키는 형태를 가진다.

가스흡기유로(139,149)는 가스공급노즐(136,146)에 의해 공간이 구획되도록 형성될 수 있다. 도 4의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 가스흡기관(132,142)과 가스배기관(134,144) 사이에 형성되는 가스흡기유로(139,149)는 가스공급노즐(136,146)에 의해서 2개의 공간으로 나뉘어진다. 이 때, 가스흡기유로(139,149)는 가스공급노즐(136,146)에 의해 대칭적으로 구획되는 것이 바람직하다.

가스배기관(134,144)은 가스배기관(134,144)의 외부를 향해 가스배기부(137,147)에 연장 형성된 배기가이드(137a,147a)를 포함할 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가이드(137a,147a)는 기판(110)이 위치하는 아래쪽을 향해 연장 형성되어, 가스배기부(137,147)를 통과한 가스가 최대한 많이 기판(110)에 접촉될 수 있도록 안내할 수 있다.

배기가이드(137a,147a)는 가스공급노즐(136,146)의 중심을 지나는 가상의 선에 대해서 대칭이 되도록 양쪽에 형성될 수 있는데, 양쪽에 형성된 배기가이드(137a,147a) 사이의 각도가 아래쪽으로 갈수록 커지게 하여, 배기가이드(137a,147a)를 통과한 가스가 퍼지면서 기판(110)에 닿을 수 있게 안내해 줄 수 있다.

여기서, 가스배기부(137,147)는 배기가이드(137a,147a) 사이에 형성된 적어도 하나의 구멍 또는 슬릿을 포함할 수 있다.

가스배기구(137,147)가 다수개의 구멍으로 형성된 경우에 가스배기유로(138,148) 내의 위치에 따른 압력 크기 또는 차이에 따라, 압력이 작은 부분에서는 구멍의 크기를 크게 하거나 구멍 사이의 간격을 작게 하는 것이 바람직하다. 또한, 가스배기구(137,147)가 단일 슬릿으로 형성된 경우에 가스배기유로(138,148) 내의 위치에 따른 압력 크기 또는 차이에 따라, 압력이 작은 부분에서는 슬릿의 폭을 크게 하는 것이 바람직하다.

가스흡기관(132,142)의 원주방향 일단(133a,143a)과 배기가이드(137a,147a)의 일단 사이에는 가스흡기부(133,143)가 형성되며, 가스흡기부(133,143)는 가스배기관(134,144) 또는 가스흡기관(132,142)의 원주방향을 따라 가스배기부(137,147)에 대해서 대칭적으로 위치할 수 있다.

가스흡기부(133,143)를 형성하는 가스흡기관(132,142)의 원주방향 일단(133a,143a)은 배기가이드(137a,147a)를 향해서 절곡된 모양을 가질 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(200)를 설명한다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(200)는, 내부에 밀폐된 반응공간을 형성하는 챔버(201), 챔버(201) 내부에 제공된 기판(210)에 대해 제1가스를 공급하는 제1가스배기관(230), 및 기판(210)에 대해 제2가스를 공급하는 제2가스배기관(240)을 포함할 수 있다.

기판(210)은 제1가스배기관(230) 또는 제2가스배기관(240) 중 적어도 하나의 길이 방향과 교차하는 방향으로 상대 운동하도록 제공될 수 있다.

도 1에 도시된 원자층 증착장치(100)와 달리 도 5에 도시된 원자층 증착장치(200)는 제1가스배기관(230)과 제2가스배기관(240)은 가스를 기판(210)에 공급하는 기능만 있으며, 제1/제2가스를 흡입하여 챔버(201)의 외부로 배출하는 기능은 없다.

챔버(201)의 내부에 기판(210), 기판온도가변부(220), 제1/제2가스배기관(230,240), 진공배기관(250)이 마련되고, 제1/제2가스배기관(230,240)의 상단은 챔버(201)의 외부에 노출되는 것이 바람직하다.

원자층 증착장치(200)는 제1가스배기관(230)에 연결되어 제1가스를 공급하는 제1가스공급부(260), 제2가스배기관(240)에 연결되어 제2가스를 공급하는 제2가스공급부(270) 및 챔버(201)의 내부에 진공을 형성하거나 제1가스배기관(230)과 제2가스배기관(240) 사이에 진공을 형성하기 위해 챔버에 형성된 진공포트(201a)에 연결되는 진공펌핑부(280)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 진공펌핑부(280)는 챔버(201)에 직접 연결되고, 제1/제2가스배기관(230,240)에는 연결되지 않는다.

제1가스공급부(260)는 제1가스공급배관(261)에 의해서 제1가스배기관(230)에 연결되고, 제2가스공급부(270)는 제2가스공급배관(271)에 의해서 제2가스배기관(240)에 연결되며, 진공펌핑부(280)는 진공배관(281)에 의해서 챔버(201)에 연결된다.

제1가스공급배관(261) 및 제2가스공급배관(271)은 각각 제1가스배기관(230) 및 제2가스배기관(240)의 상단에 형성된 가스공급포트(231a,241a)에 연결되어 가스를 주입하거나 빼낼 수 있다. 제1가스공급배관(261) 및 제2가스공급배관(271)은 가스공급포트(231a,241a)에 직접 연결되거나, 도 5에 도시된 바와 같이 가스공급포트(231a,241a)를 둘러싸서 밀폐하는 흡입가스포집부(269,279)에 연결될 수도 있다.

제1가스배기관(230) 또는 제2가스배기관(240)의 상단에 형성된 가스공급포트(231a,241a)는 적어도 하나 형성될 수도 있다.

도 6(a)에는 제1/제2가스배기관(230,240)의 사시도가 도시되어 있고, 도 6(b)는 도 6(a)의 절단선 "B-B"에 따른 단면이 도시되어 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(200)에 사용되는 제1가스배기관(230) 및 제2가스배기관(240)은 동일한 형태를 가질 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 진공펌핑부(280)는 챔버(201)에 직접 연결되고, 제1/제2가스배기관(230,240)에는 연결되지 않는다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(200)는 챔버(201)의 내부를 진공배기시키기 위한 별도의 장치를 챔버(201) 내부에 두지 않고 챔버(201)에서 직접 진공을 뽑아내는 방식으로 작동할 수 있다. 이를 위해, 챔버(201)에는 진공펌핑부(280)와 연결되거나 연통되도록 진공포트(201a)가 형성되고, 진공포트(201a)에 진공배관(281)의 일단이 연결되고 타단은 진공펌핑부(280)에 연결될 수 있다.

진공포트(201a)는 제1가스배기관(230)과 제2가스배기관(240)의 사이에 위치하도록 챔버(201)에 형성될 수 있다. 도 5를 참조하면, 진공포트(201a)는 제1가스배기관(230)과 제2가스배기관(240)의 사이에 대응하는 지점에 형성됨을 알 수 있다. 이와 같이, 진공포트(201a)가 제1가스배기관(230)과 제2가스배기관(240) 사이에 위치함으로써 제1가스배기관(230)과 제2가스배기관(240) 사이에 진공을 뽑아내거나, 반응에 참여하지 않고 잔류하는 제1/제2가스를 챔버(201) 밖으로 빼낼 수 있다.

여기서, 진공포트(201a)는 챔버(201)에 형성되는 진공배기가스포집부(289)에 의해 밀폐되거나 둘러싸이도록 형성될 수 있다. 진공배기가스포집부(289)가 챔버(201)에 장착된 경우에는 진공배관(281)이 진공배기가스포집부(289)에 연결되고 진공펌핑부(280)의 작동에 의해 챔버(201) 밖으로 배출된 가스가 진공배기가스포집(289)를 채운 후 배출될 수 있다. 진공배관(281)이 진공포트(201a)에 직접 연결되어 가스를 챔버(201) 밖으로 빼낼 수도 있는데, 이 경우에는 진공배기가스포집부(289)를 설치하지 않아도 된다.

도 6을 참조하면, 제1가스배기관(230) 및 제2가스배기관(240)은 가스공급유로(235,245)가 내부에 형성되는 가스공급관(231,241), 가스공급유로(235,245)와 연통되는 압력완화부(238,248)가 내부에 형성되는 가스배기관본체(234,244) 및 가스공급유로(235,245)와 마주 보도록 압력완화부(238,248)에 형성되는 가스배기부(237,247)를 포함할 수 있다.

가스공급유로(235,245)와 압력완화부(238,248)는 가스공급노즐(236,246)에 의해서 연통되며, 압력완화부(238,248)는 기판(210)을 향해 열려 있는 가스배기부(237,247)와 연통된다. 가스배기부(237,247)는 가스배기관본체(234,244)와 일체로 형성된 가스배기가이드(237a,247a) 사이에 형성될 수 있다.

제1가스배기관(230) 및 제2가스배기관(240)의 압력완화부(238,248)의 내부 체적은 가스공급유로(235,245)의 내부 체적 보다 크게 형성될 수 있다. 제1/제2가스배기관(230,240)의 압력완화부(238,248)는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)의 압력완화부(138,148)와 동일하므로, 동일한 설명의 반복은 생략한다.

제1가스배기관(230) 및 제2가스배기관(240)의 가스공급관(231,241)에는 제1가스공급부(260) 또는 제2가스공급부(270)와 연결되는 가스공급포트(231a,241a)가 적어도 하나 형성될 수 있다. 가스공급포트(231a,241a)는 가스공급관(231,241)의 최상단에 형성되는 것이 바람직하며, 제1가스공급배관(261) 및 제2가스공급배관(271)이 가스공급포트(231a,241a)에 직접 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(200)는 제1가스(소스가스) 및 제2가스(반응가스)를 기판(210)에 공급하는 것은 제1/제2가스배기관(230,240)에 의해서 수행되고, 제1/제2가스를 흡기하여 챔버(201) 밖으로 빼내는 것은 진공배관(281) 또는 진공포트(201a)이 수행한다. 진공포트(201a)를 통해 반응 후 잔류하는 제1/제2가스를 챔버(201) 밖으로 배출할 뿐만 아니라 챔버(201) 내의 압력을 조절할 수도 있고, 제1가스배기관(230)과 제2가스배기관(240) 사이에 진공을 형성할 수도 있다. 또한, 진공포트(201a)를 제1가스배기관(230)과 제2가스배기관(240) 사이에 둠으로써 제1가스(소스가스)와 제2가스(반응가스) 간의 반응을 차단할 수도 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(200)는 진공펌핑부(280, Bar Dry Pump)를 통해 챔버(201) 내부의 공정압력을 0.1~0.2 torr 정도로 제어할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(200)는, 도 1에 도시된 원자층 증착장치(100)와 마찬가지로 챔버(201)에 연결되어, 챔버(201)의 내부에 진공을 형성하는 챔버드라이펌프를 더 포함할 수 있다.

도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자층 증착장치(300)가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 원자층 증착장치(300)는 챔버(301)의 내부에 기판(310), 기판온도가변부(320), 제1가스흡배기유닛(330) 및 제2가스흡배기유닛(340)이 제공될 수 있다. 챔버(301)에는 제1가스흡배기유닛(330)과 제2가스흡배기유닛(340)의 사이에 위치하도록 진공포트(301a)가 형성될 수 있다.

챔버(301)의 외부에 제공되는 제1가스공급부(360)는 제1가스공급배관(361)에 의해서 제1가스흡배기유닛(330)에 연결되고, 제2가스공급부(370)는 제2가스공급배관(371)에 의해서 제2가스흡배기유닛(340)에 연결되며, 진공펌핑부(380)는 제1진공배관(381)에 의해서 제1/제2가스흡배기유닛(330,340)에 연결될 수 있다. 제1/제2가스흡배기유닛(330,340)의 구조, 진공펌핑부(380)와 제1/제2가스흡배기유닛(330,340)의 연결은 도 1에 도시된 원자층 증착장치(100)와 동일하다. 제1/제2가스흡배기유닛(330,340)의 상단은 흡입가스포집부(369,379)에 의해 밀폐되도록 둘러싸이고, 제1진공배관(381)이 흡입가스포집부(369,379)에 연결될 수 있다.

한편, 챔버(301)에 형성된 진공포트(301a)는 제2진공배관(382)에 의해서 진공펌핑부(380)와 연결될 수 있다. 제2진공배관(382)은 진공포트(301a)에 직접 연결되거나, 진공포트(301a)를 둘러싸는 진공배기가스포집부(389)에 연결될 수도 있다.

도 7에 도시된 원자층 증착장치(300)는 도 1에 도시된 원자층 증착장치(100)와 도 5에 도시된 원자층 증착장치(200)의 방식을 혼합하여 챔버(301) 내부에 진공을 형성하거나 가스를 챔버(310) 밖으로 빼낼 수 있다.

원자층 증착장치(300)는 챔버(301)에 연결되어, 챔버(301)의 내부에 진공을 형성하는 챔버드라이펌프(302, Chamber Dry Pump)를 더 포함할 수 있다. 챔버드라이펌프(302)는 펌핑배관(303)에 의해서 챔버(301)에 연결될 수 있다. 이 때, 펌핑배관(303)은 챔버(301)에 연결될 수도 있고, 기판(310)이 위치하는 쪽에 연결될 수도 있다. 펌핑배관(303)과의 연결을 위해 챔버(301) 또는 기판(310)의 하부 쪽에는 배기구(304)가 형성될 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 원자층 증착장치(100,300)의 가스흡배기유닛(130,140,330,340) 또는 원자층 증착장치(200)의 가스배기관(230,240)과 이에 연결된 가스분사압조절유닛(190)의 단면도이다.

가스분사압조절유닛(190)은 가스흡배기유닛(130,140,330,340) 또는 가스배기관(230,240)의 전체 길이에 걸쳐 균일한 압력으로 고르게 제1/제2가스가 기판(110,210,310)에 분사되도록 가스의 유량 또는 압력을 조절할 수 있다.

가스분사압조절유닛(190)은 가스유량제어부(191), 가스공급스위치(192) 및 가스공급분기관(193,194,195)이 하나의 세트를 형성한다고 할 수 있다. 이러한 세트의 개수는 가스흡배기유닛(130,140)이 길어지면 늘어날 수 있다. 도시되지는 않았지만, 가스분사압조절유닛(190)은 가스흡배기유닛(130,140)의 길이에 따라 복수개로 형성될 수 있다. 예를 들면, 가스흡배기유닛(130,140)의 전체 길이에 걸쳐 3개의 가스분사압조절유닛(192)이 형성될 수 있다. 가스흡배기유닛(130,140)의 길이방향을 따라 우측 부분, 가운데 부분 그리고 좌측 부분에 각각 1개씩 가스분사압조절유닛(192)이 형성될 수 있다. 이처럼 가스흡배기유닛(130,140)이 길어지는 경우에는 복수개의 가스분사압조절유닛(190)을 설치하여 각각의 가스유량제어부(191)를 통해 가스가 다단 분기되게 함으로써, 가스흡배기유닛(130,140)의 전체 길이에 걸쳐 압력을 조절할 수 있고 균일도(uniformity)를 향상시킬 수 있다.

가스분사압조절유닛(190)은 가스흡배기유닛(130,140,330,340) 또는 가스배기관(230,240)의 전체 길이에 걸쳐 가스배기관(134,144,230,240)에서 배기되는 가스의 분사압이 균일하도록 가스공급유로(135,145,235,245)에 연결되어 가스를 공급할 수 있다.

가스분사압조절유닛(190)은 가스공급부(160,170,260,270,360,370)와 연결되어 가스공급부(160,170,260,270,360,370)에서 공급되는 가스의 유량을 조절하는 가스유량제어부(191), 가스유량제어부(191)에 연결되어 가스의 공급을 단속하는 가스공급스위치(192) 및 가스공급스위치(192)와 가스공급유로(135,145,235,245) 사이에 연결되어 가스공급유로(135,145,235,245)에 가스를 공급하는 가스공급분기관(193,194,195)을 포함할 수 있다.

가스유량제어부(191)는 가스공급배관(161,171,261,271)에 의해서 가스공급부(160,170,260,270,360,370)에 연결되며, 공급되는 가스의 유량(Mass Flow)을 조절하는 Mass Flow Controller(MFC)이다.

가스유량제어부(191)에 연결된 가스공급스위치(192)는 일종의 온/오프 스위치(On/Off Switch)로서, 공급된 가스가 가스흡배기유닛(130,140,330,340) 또는 가스배기관(230,240)으로 주입되는 것을 차단하거나 허용하는 스위치이며, 밸브의 형태로 구현될 수 있다. 가스공급스위치(192)는 분사되는 가스의 부분압력(partial pressure)를 조절하여 분사되는 가스의 균질도(uniformity)를 향상시킬 수 있다.

가스공급분기관(193,194,195)은 가스공급스위치(192)에서부터 가스흡배기유닛(130,140,330,340) 또는 가스배기관(230,240)을 향해 다단으로 형성될 수 있다. 도 8에는 가스공급분기관(193,194,195)이 3단에 걸쳐 하부로 내려오는 형태가 예시적으로 도시되어 있다. 이와 같이, 상향에서 하향으로 내려올수록 가스공급분기관(193,194,195)을 다단으로 형성함으로써, 하나의 가스입력지점(즉, 가스유량제어부)을 제어하여 다수의 가스출력지점(제3가스공급분기관, 195)에서의 유량, 가스 압력 등을 조절할 수 있고, 가스출력지점을 개수를 늘여서 가스흡배기유닛(130,140,330,340) 또는 가스배기관(230,240)의 전체 길이에 걸쳐 고른 압력으로 가스가 분사되게 할 수 있다.

가스공급분기관(193,194,195)은 가스공급스위치(192)에 연결된 입력포트(193a)와 가스공급유로(135,145,235,245)에 연결된 출력포트(195a)를 구비하며, 입력포트(193a)의 개수가 출력포트(195a)의 개수 보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 가스공급분기관(193,194,195)을 다단으로 형성함으로써 출력포트(195a)의 개수를 많이 형성할 수 있게 되고, 이로 인해 가스흡배기유닛(130,140,330,340) 또는 가스배기관(230,240)의 전체 길이에 걸쳐 고른 압력으로 가스가 분사되게 할 수 있다.

도 9에는 도 1에 따른 원자층 증착장치의 변형예가 도시되어 있다. 도 9에 도시된 원자층 증착장치(300)는 상압플라즈마 발생부(340), 진공배기관(350), 제1가스(소스가스)흡배기유닛(330) 및 할로겐 램프(990)를 포함할 수 있다. 이 경우에 기판(310)은 가스흡배기유닛(330)에 대해서 좌측에서부터 우측으로 상대운동하면서 증착공정이 수행될 수 있다.

도 9에 도시된 원자층 증착장치(400)는 상압에서 원자층을 증착시킬 수 있으므로 반응가스를 기판(410) 상에 공급할 때 상압플라즈마 발생부(440)를 사용할 수 있다. 상압플라즈마 발생부(440)는 콜드 플라즈마 토치(cold plasma torch)를 형상화한 것이다. 상압플라즈마 발생부(440)는 반응가스를 공급하기 때문에, 상압플라즈마 발생부(440)를 사용하는 경우에는 제2가스(반응가스)흡배기유닛(140,340)을 생략할 수 있다.

기판(410)의 가열은 할로겐 램프(490) 뿐만 아니라 레이져, 자외선 램프 등이 이용될 수도 있다. 할로겐 램프(490)는 열원(493), 열원(493)의 외부에서 이를 감싸는 하우징(491) 및 하우징(491)의 내부에 형성된 다수개의 쿨링부(492)를 포함할 수 있다. 할로겐 램프(490)의 쿨링부(492)는 기판(410)의 표면 외의 부분을 가열시키는 것을 방지하므로 기판(410) 전체의 온도가 상승하는 것을 막을 수 있다.

할로겐 램프(490)는 제1가스(소스가스)흡배기유닛(430) 보다 앞서서 제1가스(소스가스)가 공급되기 전에 기판(410)을 가열한다. 도면부호 420은 쿨링패트(Cooling pad)이다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100,200,300,400: 원자층 증착장치
110,210,310,410: 기판
120,220,320: 기판온도가변부
130,140,330,340: 가스흡배기유닛
131,141,231,241: 가스공급관
132,142: 가스흡기관
133,143: 가스흡기부
134,144,230,240: 가스배기관
135,145,235,245: 가스공급유로
136,146,236,246: 가스공급노즐
137,147: 가스배기부
138,148,238,248: 압력완화부
160,170,260,270,360,370: 가스공급부
180,280,380: 진공펌핑부
190: 가스분사압조절유닛
201a,301a: 진공포트

Claims

내부에 밀폐된 반응공간을 형성하는 챔버;
상기 챔버 내부에 제공된 기판에 대해 제1가스를 공급하거나 배기하는 제1가스흡배기유닛; 및
상기 기판에 대해 제2가스를 공급하거나 배기하는 제2가스흡배기유닛;을 포함하며,
상기 기판은 상기 제1가스흡배기유닛 또는 상기 제2가스흡배기유닛 중 적어도 하나의 길이 방향과 교차하는 방향으로 상대 운동하도록 제공되는, 원자층 증착장치.
제1항에 있어서,
상기 제1가스흡배기유닛에 연결되어 제1가스를 공급하는 제1가스공급부;
상기 제2가스흡배기유닛에 연결되어 제2가스를 공급하는 제2가스공급부; 및
상기 제1가스흡배기유닛 및 상기 제2가스흡배기유닛에 연결되어 상기 챔버 내부에 진공을 형성하는 진공펌핑부;를 더 포함하는, 원자층 증착장치.
제2항에 있어서,
상기 제1가스흡배기유닛 및 상기 제2가스흡배기유닛은,
가스공급유로가 내부에 형성되는 가스공급관;
상기 가스공급유로와 연통되는 압력완화부가 내부에 형성되는 가스배기관; 및
가스흡기유로가 내부에 형성되도록 상기 가스배기관의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸는 가스흡기관;을 포함하는, 원자층 증착장치.
제3항에 있어서,
상기 압력완화부의 내부 체적은 상기 가스공급유로의 내부 체적 보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
제3항에 있어서,
상기 가스공급관에는 상기 제1가스공급부 또는 상기 제2가스공급부와 연결되는 가스공급포트가 적어도 하나 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
제5항에 있어서,
상기 가스흡기관에는 상기 진공펌핑부와 연결되는 가스배기포트가 적어도 하나 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
제6항에 있어서,
상기 가스배기포트는 상기 챔버에 형성되는 흡입가스포집부에 의해 밀폐되도록 둘러싸이고,
상기 흡입가스포집부는 상기 진공펌핑부와 연결되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
내부에 밀폐된 반응공간을 형성하는 챔버;
상기 챔버 내부에 제공된 기판에 대해 제1가스를 공급하는 제1가스배기관; 및
상기 기판에 대해 제2가스를 공급하는 제2가스배기관;을 포함하며,
상기 기판은 상기 제1가스배기관, 상기 제2가스배기관 또는 상기 진공배기관 중 적어도 하나의 길이 방향과 교차하는 방향으로 상대 운동하도록 제공되는, 원자층 증착장치.
제8항에 있어서,
상기 제1가스배기관에 연결되어 제1가스를 공급하는 제1가스공급부;
상기 제2가스배기관에 연결되어 제2가스를 공급하는 제2가스공급부; 및
상기 챔버의 내부에 진공을 형성하거나 상기 제1가스배기관과 상기 제2가스배기관 사이에 진공을 형성하기 위해 상기 챔버에 형성된 진공포트에 연결되는 진공펌핑부;를 더 포함하는, 원자층 증착장치.
제9항에 있어서,
상기 진공포트는 상기 제1가스배기관과 상기 제2가스배기관의 사이에 위치하도록 상기 챔버에 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
제10항에 있어서,
상기 진공포트는 상기 챔버에 형성되는 진공배기가스포집부에 의해 밀폐되도록 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
제9항에 있어서,
상기 제1가스배기관 및 상기 제2가스배기관은,
가스공급유로가 내부에 형성되는 가스공급관;
상기 가스공급유로와 연통되는 압력완화부가 내부에 형성되는 가스배기관본체; 및
상기 가스공급유로와 마주 보도록 상기 압력완화부에 형성되는 가스배기부;
를 포함하는, 원자층 증착장치.
제12항에 있어서,
상기 압력완화부의 내부 체적은 상기 가스공급유로의 내부 체적 보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
제12항에 있어서,
상기 가스공급관에는 상기 제1가스공급부 또는 상기 제2가스공급부와 연결되는 가스공급포트가 적어도 하나 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 챔버에 연결되어, 상기 챔버의 내부에 진공을 형성하는 챔버드라이펌프를 더 포함하는, 원자층 증착장치.