KR20140107843A - 다방향 순차적 소스 공급을 통한 파우더 상 균일 ald 공정 장치 - Google Patents

다방향 순차적 소스 공급을 통한 파우더 상 균일 ald 공정 장치 Download PDF

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최형종
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Abstract

본 발명은 다방향 순차적 소스 공급을 통한 파우더 상 균일 ALD 공정 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 의한 다방향 순차적 소스 공급을 통한 파우더 상 균일 ALD 공정 장치는 복수의 전구체 공급구가 형성된 반응기; 및 상기 복수의 전구체 공급구가 순차적으로 개폐할 수 있도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

다방향 순차적 소스 공급을 통한 파우더 상 균일 ALD 공정 장치{Conformal atomic layer deposition on powder by multi-directional sequential pulsing of precursor sources}
본 발명은 ALD 공정 기술에 관한 것이며, 보다 상세하게는 파우더 상 막증착에 관한 것이다.
원자층 박막 기술(atomic layer deposition or ALD)은 기화된 재료 소스를 화학 반응을 통하여 기판에 증착시키는 기술이다. 화학증기증착법(chemical vapor deposition or CVD)의 일종이다.
ALD에서는 밸브를 열어 기화된 재료 소스(precursor)를 공급하는 한 사이클 당 최대 하나의 원자층 박막(one atom layer)을 증착할 수 있다 (도 1에서 a-layer). 이것은 precursor에 포함되어 있는 버퍼 화학물(ligand)가 a 박막을 보호하면서 (A-layer 형성) 과잉 공급되는 소스의 부가적인 증착 반응을 차단하기 때문이다. 다음 증착을 위해서는 다른 종류의 소스(B-b)를 공급하여 A-a 결합을 끊고 다음 원자층 박막 (b-layer)를 증착한다. 이를 반복하면 a-b-a-b-a-b-...의 박막을 형성할 수 있다.
사이클 당 증착되는 막의 최대 두께는 소스 공급 방향이나 기판의 형상과 무관하게 일정하다. 이러한 특징은 복잡한 3차원 형상을 따라 균일한 박막을 증착하는데 도움이 된다.
사이클 당 증착되는 최대 두께는 소스의 공급이 기판의 모든 면에 고르게 충분이 공급될 때만 가능하다.
도 2는 종래의 ALD 공정으로 파우더상에 박막을 증착하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
기존 ALD 공정으로 파우더상에 박막을 증착하는 경우, 공급되는 소스에 모든 파우더 표면이 노출되어야 한다. 기화된 소스가 충분한 시간 동안 공급되지 않는 경우, 공급 라인과 가까운 곳에서는 균일한 ALD 증착이 일어나지만 거리가 먼 부분에서는 증착률이 감소하거나 증착이 되지 않는 경우도 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 복수의 전구체 공급구를 구비하고, 복수의 전구체 공급구를 순차적으로 개폐하여 균일한 원자층을 증착할 수 있는 다방향 순차적 소스 공급을 통한 파우더 상 균일 ALD 공정 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의하면, 복수의 전구체 공급구가 형성된 반응기; 및 상기 복수의 전구체 공급구가 순차적으로 개폐할 수 있도록 제어하는 제어부를 포함하는 다방향 순차적 소스 공급을 통한 파우더 상 균일 ALD 공정 장치가 제공된다.
본 발명의 일실시예에 의한 다방향 순차적 소스 공급을 통한 파우더 상 균일 ALD 공정 장치는 파우더상에 ALD 소스를 여러 방향에서 공급해준다. 이를 위하여 2개 이상의 소스 공급을 제어하는 ALD 펄싱 밸브와 소스/반응물을 반응 챔버에서 제거하는 ALD 퍼징 밸브를 사용한다. 이 두가지 밸브는 동일 선상에 있으며 방향마다 순차적으로 열리고 닫힌다. 이를 통하여 막을 증착하고자 하는 파우더의 표면이 최소량의 기화 소스에 최대한 광범위하게 다각도에서 노출되도록 한다. 이를 통해 생산 비용이 절감되고, 생산제품 품질이 향상될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 별도의 파우더 홀더나 파우더의 회전, 이송을 필요로 하지 않기에 공정이 단순화될 수 있다
또한, 기존의 ALD 시스템에서 증착이 가능한 파우더 면에 대해서도 (파우더 공급 라인 사각면 또는 반응 챔버 내벽과의 접촉면) 막 증착이 가능하다.
도 1은 ALD 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 ALD 공정으로 파우더상에 박막을 증착하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예와 관련된 다방향 순차적 소스 공급을 통한 파우더 상 균일 ALD 공정 장치를 이용한 ALD 공정 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일실시예와 관련된 다방향 순차적 소스 공급을 통한 파우더 상 균일 ALD 공정 장치에 대해 도면을 참조하여 설명하도록 하겠다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 일실시예와 관련된 다방향 순차적 소스 공급을 통한 파우더 상 균일 ALD 공정 장치는 공정 구현을 위해 1. 가열이 가능한 ALD 반응 챔버, 2. 2개 이상의 소스 공급 ALD 펄싱 밸브, 3. 2개 이상의 소스/반응물 ALD 퍼징 밸브, 4. 소스 공급과 소스/반응물 퍼징 제어가 가능한 하드웨어/소프트웨어, 5. 기타 ALD 공정 구현을 위한 주변 기기를 포함할 수 있다.
각 소스 공급 ALD 펄싱 밸브와 소스/반응물 ALD 퍼징 밸브는 동일 선상에 위치한다.
각 소스 공급 ALD 라인과 소스/반응물 퍼징 ALD 라인은 평행하지 않을 수도 있다.
소스 공급 ALD 펄싱 밸브들과 소스/반응물 퍼징 밸브들을 순차적으로 열어주어, 반응 챔버내의 파우더 각 영역별로 ALD 증착을 실시한다 (도 3 참조).
소스 공급 ALD 펄싱 밸브들과 소스/반응물 퍼징 밸브들을 동시에 열어주어, 반응 챔버내의 파우더 각 영역별로 ALD 증착을 실시할 수 있다.
동일 선상에 있는 소스 공급 ALD 펄싱 밸브와 소스/반응물 ALD 퍼징 밸브를 동시에 열어주지 않아도 된다.
상기와 같이 설명된 다방향 순차적 소스 공급을 통한 파우더 상 균일 ALD 공정 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (1)

  1. 복수의 전구체 공급구가 형성된 반응기; 및
    상기 복수의 전구체 공급구가 순차적으로 개폐할 수 있도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다방향 순차적 소스 공급을 통한 파우더 상 균일 ALD 공정 장치.



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