KR20160086051A - 박막증착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막증착장치 에 관한 것이다. 본 발명에 따른 박막증착장치는 내부에 증착공간을 구비하고 공정가스가 유입되는 유입구와 상기 공정가스가 배기되는 배기구를 구비하는 챔버, 상기 챔버 내부에 구비되어 기판이 안착되는 기판지지부 및 미리 결정된 거리만큼 왕복 이동하면서 상기 유입구와 연통되어 복수의 공정가스를 선택적으로 공급하는 가스공급유닛을 포함하는 가스공급부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

박막증착장치 {Thin film deposition apparatus}
본 발명은 박막증착장치에 대한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 기판(이하, '기판'이라 함) 상에 박막을 형성하기 위한 증착법으로 종래에 화학기상증착법(CVD ; Chemical Vapor Deposition) 등이 많이 사용되었으나, 최근 들어 원자층증착법(ALD ; Atomic Layer Deposition)의 기술이 각광받고 있다.
원자층증착법의 기본 개념에 대해서 도 9를 참조하여 살펴보면, 원자층증착법은 기판 상에 트리메틸알루미늄(TMA ; TriMethyl Aluminium) 같은 원료를 포함하는 원료가스를 분사하여 기판상에 단일 원자층을 흡착시키고, 아르곤(Ar) 등의 불활성 퍼지 가스를 분사하여 잔존 가스를 배기한다. 이어서, 상기 원료와 반응하는 오존(O3) 같은 반응물을 포함하는 반응가스를 분사하여 기판상에 단일 원자층(Al-O)을 형성하게 하고, 불활성 퍼지가스를 분사하여 미반응 물질/부산물 배기를 하게 된다.
상기와 같은 원자층증착법을 수행하기 위한 각종 공정가스의 공급 방법을 살펴보면 크게 두가지로 나눌 수 있다.
첫번째는 원료가스, 퍼지가스 및 반응가스를 시간적으로 순차적으로 공급하여 상기 기판으로 공정가스를 공급하는 방식이다. 상기 방식은 박막증착장치의 설치면적(footprint)은 상대적으로 작게 할 수 있지만, 원료가스, 퍼지가스 및 반응가스를 순차적으로 공급하기 위하여 공급수단을 순차적으로 온/오프(On/Off) 제어해야 함으로써 그 제어방식이 매우 복잡하고, 원자층증착법의 증착 속도가 느린 단점을 보완하고 기판 처리량(throughput)을 향상시키기 위하여 고속 밸브 등과 같은 복잡한 장치가 필요해 박막증착장치를 구성하는 비용이 비싸지며, 제어를 위한 복잡한 시스템이 필요하다는 단점을 수반한다.
한편, 두번째 방법은 박막증착장치에 복수의 공간을 구획하고, 상기 각 공간에서 원료가스, 퍼지가스 및 반응가스를 각각 공급하고, 상기 기판은 상기 공간을 이동하는 방식이다. 이러한 두번째 방법은 첫번째 방법에 비해 공정가스의 온/오프 제어가 필요치 않다는 장점을 가지지만, 상기 기판을 이동시키기 위한 별도의 구동장치를 필요로 하며, 나아가 상기 박막증착장치에 복수의 구획된 공간을 필요로 하므로 상기 박막증착장치의 설치 면적이 상대적으로 매우 커진다는 단점을 가지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 복잡한 제어를 필요로 하지 않으며 단순한 구성에 의해 박막을 증착할 수 있는 박막증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 기판처리량을 향상시키면서도 별도의 구획된 공간이 필요하지 않아 설치면적을 줄일 수 있는 박막증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 처리량(throughput)을 현저히 향상시키면서 박막의 우수한 품질을 유지할 수 있는 박막증착장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 내부에 증착공간이 마련되고 공정가스 및 퍼지가스가 유입되는 유입구와 상기 공정가스 및 퍼지가스가 배기되는 배기구가 형성된 챔버, 상기 챔버 내부에 구비되어 기판이 안착되는 기판지지부 및 미리 결정된 거리만큼 왕복 이동하면서 상기 유입구와 연통되어 복수의 공정가스 및 퍼지가스를 선택적으로 공급하는 가스공급유닛을 포함하는 가스공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 가스공급유닛은 상기 복수의 공정가스 및 퍼지가스를 각각 공급하는 복수의 가스공급모듈을 구비하며, 상기 복수의 가스공급모듈은 상기 유입구와의 연통 여부에 관계없이 상기 기판의 증착 공정 동안 연속적으로 공정가스 및 퍼지가스를 각각 공급할 수 있다.
한편, 상기 가스공급부는 상기 유입구와 연통되지 않는 상기 가스공급모듈에서 공급되는 상기 공정가스 및 퍼지가스를 배기하는 배기부가 더 포함될 수 있다.
나아가, 상기 가스공급유닛은 상기 기판이 놓인 평면에 대해 수직한 방향으로 이동할 수 있다.
또한, 상기 가스공급부는 상기 챔버의 유입구와 연통하며 상기 가스공급유닛이 이동할 수 있는 공간을 제공하는 하우징과, 상기 하우징의 일측에 구비되어 상기 하우징 내의 잔존가스를 배기하는 배기부를 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 유입구와 연통하지 않는 상기 가스공급모듈에서 공급되는 상기 공정가스 및 퍼지가스가 상기 배기부를 통하여 배기될 수 있다.
한편, 상기 가스공급모듈은 상기 유입구를 통하여 원료가스를 공급하는 제1 가스공급모듈과, 상기 유입구를 통하여 퍼지가스를 공급하는 제2 가스공급모듈과, 상기 유입구를 통하여 반응가스를 공급하는 제3 가스공급모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1, 제2 및 제3 가스공급모듈은 상기 유입구와의 연통 여부에 관계없이 상기 기판의 증착공정 동안 연속적으로 상기 원료가스, 반응가스 및 퍼지가스를 각각 공급할 수 있다.
또한, 상기 제1 가스공급모듈은 상기 원료가스를 공급하는 제1 공급채널을 포함하고, 상기 제2 가스공급모듈은 상기 퍼지가스를 공급하는 제2 공급채널을 포함하고, 상기 제3 가스공급모듈은 상기 반응가스를 공급하는 제3 공급채널을 포함할 수 있다.
나아가, 상기 제1, 제2 및 제3 가스공급모듈의 이동에 따라 상기 제1, 제2 및 제3 가스공급모듈의 상기 제1, 제2 및 제3 공급채널이 상기 유입구와 선택적으로 연통되어 상기 원료가스, 반응가스 및 퍼지가스를 공급할 수 있다.
이 경우, 상기 유입구에는 상기 복수의 공정가스 및 퍼지가스가 상기 증착공간으로 균일하게 공급되도록 하는 분사부를 구비할 수 있다.
한편, 상기 복수의 가스공급모듈은 일체로 구비될 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명의 박막증착장치에 따르면 기판에 박막을 형성하기 위하여 각종 공정가스의 복잡한 온/오프 제어를 필요로 하지 않으며 나아가 상기 공정가스의 온/오프 공급을 위한 각종 밸브 등과 같은 복잡한 구성을 필요로 하지 않게 되어 상대적으로 종래에 비해 단순한 구성에 의해 박막을 증착할 수 있다.
나아가, 본 발명의 박막증착장치에 따르면 상기 공정가스의 공급을 위한 개별적인 구획된 공간을 필요로 하지 않으므로 상기 박막증착장치의 설치면적을 상대적으로 줄일 수 있다.
또한, 상기 기판의 이동을 위한 별도의 구동장치를 필요로 하지 않게 되어 상기 기판의 이동에 따라 발생할 수 있는 파티클 등의 이물질이 박막을 품질을 떨어뜨리는 문제점을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 박막증착장치를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도,
도 3은 도 2에서 가스공급모듈을 도시한 사시도,
도 4 및 도 5는 상기 박막증착장치의 가스 공급을 설명하기 위한 단면도,
도 6은 가스공급유닛의 상하 이동을 위한 구동부의 일 실시예에 따른 개략도,
도 7 및 도 8은 가스공급유닛의 상하 이동을 위한 구동부의 다른 실시예에 따른 개략도
도 9는 종래 ALD 장치의 기본 개념을 도시하는 개략도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 박막증착장치에 대해서 상세하게 살펴보도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 박막증착장치(1000)를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 박막증착장치(1000)는 내부에 증착공간을 구비하고 공정가스 및 퍼지가스가 유입되는 유입구(142)와 상기 공정가스 및 퍼지가스가 배기되는 배기구(144)를 구비하는 챔버(110)와, 상기 챔버(110) 내부에 구비되어 기판(W)이 안착되는 기판지지부(160)와, 미리 결정된 거리만큼 왕복 이동하면서 상기 유입구(142)와 선택적으로 연통되어 공정가스 및 퍼지가스를 선택적으로 공급하는 가스공급유닛(310)을 포함하는 가스공급부(300)를 구비할 수 있다.
상기 챔버(110)는 내부에 기판(W)을 수용하여 기판에 대한 증착 작업 등을 수행하며, 각종 구성요소를 구비할 수 있는 공간을 제공한다. 나아가, 내부의 공기를 배기하는 펌프(미도시)와 같은 진공장비에 의해 내부를 진공상태로 유지하여 증착 작업 등과 같은 기판 처리 작업을 수행할 수 있는 환경을 제공한다.
챔버(110)는 구체적으로 내부에 소정의 공간을 구비하며 예를 들어, 상부가 개구된 챔버몸체(140)와 챔버몸체(140)의 개구된 상부를 개폐하는 챔버리드(120)를 포함할 수 있다. 상기 챔버몸체(140)와 챔버리드(120)가 일체로 형성될 수 있음은 물론이다.
상기 챔버(110)의 일측에는 전술한 각종 공정가스 및 퍼지가스가 유입되는 유입구(142)를 구비할 수 있으며, 상기 챔버(110)의 타측, 예를 들어 상기 유입구(142)의 반대편에는 상기 챔버(110) 내부의 공정가스 및 퍼지가스가 배기되는 배기구(144)를 구비할 수 있다. 상기 유입구(142)를 통해 전술한 가스공급부(300)에서 공급되는 각종 공정가스 및 퍼지가스가 상기 챔버(110)의 내측으로 공급된다. 상기 가스공급부(300)에 대해서는 이후에 상세히 살펴본다.
상기 배기구(144)에는 펌프(미도시)와 같은 펌핑수단이 연결되어 상기 챔버(110) 내부로 음압을 제공하여 상기 챔버(110) 내부에 잔존하는 잔존가스나 부산물 등을 상기 챔버(110)의 외부로 배기하게 된다.
한편, 상기 챔버(110)의 내부에는 기판(W)이 안착되는 기판지지부(160)가 구비될 수 있다. 상기 기판지지부(160)는 상기 챔버(110)의 내부에서 상하로 소정 거리 이동 가능하도록 구비될 수 있다. 즉, 상기 챔버(110) 내부로 상기 기판(W)을 인입하거나, 또는 상기 챔버(110)에서 상기 기판(W)을 인출하는 경우에 상기 기판지지부(160)가 상하로 이동하여 상기 기판(W)의 인입 또는 인출을 돕게 된다. 이러한 상기 기판지지부(160)의 구성에 대해서는 널리 알려져 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
한편 상기 기판지지부(160)에는 상기 기판(W)을 가열하는 가열부(170)를 구비할 수 있다. 상기 가열부(170)는 상기 기판지지부(160)에 내장된 것으로 도시되지만, 이에 한정되지 않으며 상기 기판지지부(160)의 하부에 구비되는 것도 가능하다.
상기 가스공급부(300)는 상기 챔버(110)의 일측, 구체적으로 상기 챔버(110)의 유입구(142)와 연통되도록 구비될 수 있으며, 상기 유입구(142)를 통하여 상기 챔버(110) 내부로 각종 공정가스 및 퍼지가스를 공급할 수 있다.
전술한 바와 같이 종래의 원자층증착법에 의해 박막을 증착하는 경우에는 상기 박막을 증착하기 위하여 복잡한 공정가스의 온/오프 제어를 위한 각종 복잡한 설비를 필요로 하거나, 또는 상대적으로 넓은 설치면적을 필요로 하여 설치장소에 제한을 받거나 기판의 이동에 따른 파티클 문제를 야기하였다. 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 공정가스의 복잡한 온/오프 제어를 필요로 하지 않는 단순한 구성을 가지면서도 상대적으로 작은 설치면적을 가지는 박막증착장치를 제공하고자 한다. 이하, 도면을 참조하여 상기 가스공급부(300)에 대해서 구체적으로 살펴본다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가스공급부(300)는 미리 결정된 거리만큼 왕복 이동하면서 상기 유입구(142)와 선택적으로 연통되어 복수의 공정가스 및 퍼지가스를 공급하는 가스공급유닛(310)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 가스공급유닛(310)은 상기 복수의 공정가스 및 퍼지가스를 각각 공급하는 복수의 가스공급모듈(330, 350, 370)을 구비할 수 있다.
본 발명에서 상기 복수의 가스공급모듈(330, 350, 370)은 상기 유입구(142)와의 연통 여부에 관계없이 상기 기판(W)의 증착 공정 동안 연속적으로 공정가스 및 퍼지가스를 각각 공급할 수 있다. 즉, 상기 가스공급모듈(330, 350, 370)은 상기 증착 공정 동안 연속적으로 공정가스 및 퍼지가스를 각각 공급하게 되며, 상기 가스공급유닛(310)의 이동에 따라 상기 유입구(142)와 연통되는 어느 하나의 가스공급모듈에서 공급되는 공정가스 또는 퍼지가스만이 상기 유입구(142)를 통해 상기 챔버(110)의 내부로 공급된다. 따라서, 본 발명에 따른 박막증착장치(1000)에서 상기 공정가스 및 퍼지가스를 공급하는 가스공급부(300)는 상기 공정가스 및 퍼지가스의 온/오프 제어를 필요로 하지 않게 되어 상기 온/오프 제어를 위한 복잡한 구성을 생략하여 단순한 구성을 이룰 수 있다.
상기 가스공급부(300)는 상기 챔버(110)의 유입구(142)와 연통하며 상기 복수개의 가스공급모듈(330, 350, 370)을 구비하는 가스공급유닛(310)이 이동할 수 있는 내부공간(303)을 제공하는 하우징(302)과, 상기 하우징(302)의 일측에 구비되어 상기 하우징(302) 내의 잔존가스를 배기하는 배기부(304)를 구비할 수 있다.
상기 하우징(302)은 상기 챔버(110)의 일측에 구비되며, 상기 챔버(110)의 유입구(142)와 연통하도록 구비될 수 있다. 상기 하우징(302)의 내측에는 전술한 상기 가스공급유닛(310)이 구비될 수 있다. 상기 가스공급유닛(310)은 상기 하우징(302)의 내측에서 미리 결정된 거리만큼 왕복 이동하도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 가스공급유닛(310)은 상기 기판(W)이 놓인 평면에 대해 수직한 방향으로 이동하도록 구비될 수 있다. 도면에서 상기 가스공급유닛(310)이 상기 기판(W)에 대해 수직한 방향으로 이동하는 경우 상기 가스공급유닛(310)은 상기 도면에서 상하방향으로 이동하게 될 것이다. 그런데 도면에는 도시되지 않았지만, 만약 상기 기판이 기판지지부에 의해 세워져서 지면에 대해 수직한 방향으로 지지된다면, 상기 가스공급유닛(310)이 상기 기판에 대해 수직한 방향으로 이동하는 경우 상기 가스공급유닛(3100은 상기 도면에서 좌우방향으로 이동하게 될 것이다.
상기 하우징(302)은 내부에 상기 가스공급유닛(310)을 수용하고, 나아가 상기 가스공급유닛(310)이 이동할 수 있는 내부공간(303)을 제공한다.
한편, 상기 가스공급유닛(310)은 상기 증착공정 동안 연속적으로 공정가스 및 퍼지가스를 공급하게 된다. 따라서, 상기 가스공급부(300)의 내부공간(303)에는 상기 챔버(110)로 공급되지 않는 공정가스 또는 퍼지가스가 잔존가스로 남아 있을 수 있다. 따라서, 상기 가스공급부(300)는 상기 유입구(142)와 연통되지 않는 상기 가스공급모듈(330, 350, 370)에서 공급되는 공정가스 또는 퍼지가스가 배기되는 배기부(304)를 포함할 수 있다. 상기 배기부(304)는 상기 하우징(302)의 타측에 구비될 수 있다. 예를 들어, 진공펌프(미도시)와 같은 공지의 펌핑 수단에 의해 상기 가스공급부(300)의 내부공간(303)에 남아 있는 잔존가스 또는 퍼지가스를 외부로 배기할 수 있다.
도 3은 상기 가스공급유닛(310)을 도시한 도면으로서, 도 3의 (A)는 사시도, 도 3의 (B)는 분해사시도이다.
도 3의 (A) 및 도 3의 (B)를 참조하면, 상기 가스공급유닛(310)은 상기 유입구(142)를 통하여 원료가스를 공급하는 제1 가스공급모듈(330)과, 상기 유입구(142)를 통하여 퍼지가스를 공급하는 제2 가스공급모듈(350)과, 상기 유입구(142)를 통하여 반응가스를 공급하는 제3 가스공급모듈(370)을 포함할 수 있다. 도면에서는 원료가스를 공급하는 제1 가스공급모듈(330)이 상기 가스공급유닛(310)의 제일 상부에 위치하며, 순서대로 퍼지가스를 공급하는 제2 가스공급모듈(350) 및 반응가스를 공급하는 제3 가스공급모듈(370)이 배치되지만, 이러한 순서는 일예에 불과하며 적절히 변화가 가능하다.
상기 제1 가스공급모듈(330)은 상기 원료가스를 공급하는 제1 공급채널(332)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 가스공급모듈(330)은 소정의 두께를 가지는 플레이트 형상으로 제작될 수 있으며 일측에 상기 제1 공급채널(332)을 구비할 수 있다.
상기 제1 공급채널(332)은 제1 내부유로(340)를 통해 상기 제1 가스공급모듈(330)의 상부에 구비된 제1 공급유로(345)와 연통될 수 있다. 상기 제1 공급유로(345)는 전술한 하우징(302)의 외부로 연장되어 원료가스 공급원(미도시)과 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 원료가스 공급원에서 공급된 원료가스는 상기 제1 공급유로(345) 및 제1 내부유로(340)를 통해 상기 제1 공급채널(332)로 공급되며, 상기 제1 공급채널(332)을 통해 상기 제1 가스공급모듈(330)의 외부로 공급된다. 한편, 상기 제1 가스공급모듈(330)은 상기 하우징(302)의 내부에서 이동 가능하게 구비되므로, 상기 하우징(302)의 내측에서 상기 제1 공급유로(345)는 플렉서블하며 신축성을 가지는 벨로우즈(347) 등과 같은 형태로 구현될 수 있다.
한편, 상기 제2 가스공급모듈(350)은 상기 퍼지가스를 공급하는 제2 공급채널(352)을 구비할 수 있다. 상기 제2 가스공급모듈(350)도 상기 제1 가스공급모듈(330)과 마찬가지로 플레이트 형상으로 제작될 수 있으며 일측에 상기 제2 공급채널(352)을 구비할 수 있다.
상기 제2 공급채널(352)은 상기 제2 가스공급모듈(350)에 형성된 제2 내부유로(360) 및 상기 제1 가스공급모듈(330)에 형성되어 상기 제2 내부유로(360)와 연결되는 제3 내부유로(362)와 연결될 수 있다. 즉, 제2 공급유로(365)가 상기 제1 가스공급모듈(330)의 상부에서 상기 제3 내부유로(362)와 연결되며, 상기 제3 내부유로(362)는 상기 제2 내부유로(360)와 연결되고, 상기 제2 내부유로(360)는 상기 제2 공급채널(352)과 연결되어 퍼지가스를 공급하게 된다. 한편, 도 3에서는 상기 제2 공급유로(365)가 상기 제1 가스공급모듈(330)의 상부에 구비된 것으로 도시되지만, 이에 한정되지 않으며 예를 들어 상기 제2 공급유로가 상기 제2 가스공급모듈의 측면으로 연결될 수도 있다. 이러한 구성에서는 상기 제2 공급유로가 상기 제2 가스공급모듈의 상기 제2 내부유로에 직접 연결되어 상기 제2 공급채널로 퍼지가스를 공급할 수 있다. 전술한 제1 공급유로(345)와 마찬가지로 상기 제2 공급유로(365)는 플렉서블하며 신축성을 가지는 벨로우즈(367) 등과 같은 형태로 구현될 수 있다.
한편, 상기 제3 가스공급모듈(370)은 상기 반응가스를 공급하는 제3 공급채널(372)을 구비할 수 있다. 상기 제3 가스공급모듈(370)도 전술한 공급모듈들과 마찬가지로 플레이트 형상으로 제작될 수 있으며 일측에 상기 제3 공급채널(372)을 구비할 수 있다.
상기 제3 공급채널(372)은 상기 제3 가스공급모듈(370)에 형성된 제4 내부유로(380)와, 상기 제4 내부유로(380)와 연결되며 상기 제2 가스공급모듈(350)에 형성되는 제5 내부유로(382)와, 상기 제5 내부유로(382)와 연결되며 상기 제1 가스공급모듈(330)에 형성되는 제6 내부유로(384)와 연결될 수 있다. 즉, 제3 공급유로(386)가 상기 제1 가스공급모듈(330)의 상부에서 상기 제6 내부유로(384)와 연결되며, 상기 제6 내부유로(384)는 순차적으로 상기 제5 내부유로(382) 및 제4 내부유로(380)와 연결되고, 상기 제4 내부유로(380)는 상기 제3 공급채널(372)과 연결되어 반응가스를 공급하게 된다. 한편, 도 3에서는 상기 제3 공급유로(386)가 상기 제1 가스공급모듈(330)의 상부에 구비된 것으로 도시되지만, 이에 한정되지 않으며 예를 들어 상기 제3 공급유로가 상기 제3 가스공급모듈의 측면으로 연결될 수도 있다. 이러한 구성에서는 상기 제3 공급유로가 상기 제3 가스공급모듈의 상기 제4 내부유로에 직접 연결되어 상기 제3 공급채널로 반응가스를 공급할 수 있다. 전술한 제1 공급유로(345) 및 제2 공급유로(365)와 마찬가지로 상기 제3 공급유로(386)는 플렉서블하며 신축성을 가지는 벨로우즈(388) 등과 같은 형태로 구현될 수 있다.
한편, 전술한 설명에서 상기 가스공급유닛(310)은 별개의 제1 가스공급모듈(330), 제2 가스공급모듈(350) 및 제3 가스공급모듈(370)을 구비하는 것으로 설명되지만, 이에 한정되지는 않으며 상기 제1 가스공급모듈(330), 제2 가스공급모듈(350) 및 제3 가스공급모듈(370)이 일체로 형성될 수도 있다. 이 경우, 전술한 제1 공급채널(332), 제2 공급채널(352) 및 제3 공급채널(372)은 일체화된 상기 가스공급유닛의 일측에 형성될 수 있을 것이다.
도 2를 다시 참조하면, 상기 가스공급부(300)에는 상기 유입구(142)와 연통되는 상기 가스공급유닛(310)에서 공급되는 공정가스 또는 퍼지가스가 상기 유입구(142)로 유입되는 경우에 상기 공정가스의 누설을 방지하는 누설방지부(306)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 가스공급부(300)에서 상기 제1 가스공급모듈(330)이 상기 유입구(142)와 연통된 경우에 상기 제1 가스공급모듈(330)에서 공급되는 원료가스가 누설되지 않고 상기 유입구(142)로 공급되도록 하는 누설방지부(306)를 구비할 수 있다. 상기 누설방지부(306)는 상기 유입구(142)와 연통하는 각 공급채널에서 공급되는 공정가스 또는 퍼지가스가 상기 유입구(142)로 유입되지 않고 상기 하우징(302)의 내부공간(303)으로 누출되는 것을 방지한다. 예를 들어, 상기 누설방지부(306)는 상기 유입구(142)와 연통하는 상기 하우징(302)의 연결구(308)가 구비된 내벽에 구비될 수 있다. 또한, 상기 누설방지부(306)는 상기 연결구(308)의 가장자리에서 상기 가스공급유닛(310)을 향해 돌출한 돌출부(307)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 박막증착장치(1000)는 상기 유입구(142)를 통해 공급되는 공정가스 또는 퍼지가스가 상기 챔버(110) 내부의 증착공간으로 균일하게 퍼지면서 공급되도록 하는 분사부(150)를 구비할 수 있다. 상기 분사부(150)는 상기 챔버(110)의 내측에 상기 유입구(142)에 인접하여 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 분사부(150)는 상기 유입구(142)를 통해 공급되는 공정가스 또는 퍼지가스의 유로를 변경시키는 배플(152)과 상기 배플(152)에 의해 유로가 변경된 공정가스 또는 퍼지가스가 공급되도록 하는 다수의 분사홀(154)을 구비한 플레이트(156)를 구비할 수 있다. 따라서, 상기 유입구(142)를 통해 공급된 공정가스 또는 퍼지가스는 상기 분사부(150)에 의해 균일하게 퍼지면서 상기 챔버(110) 내부로 공급되어 상기 기판(W) 상부에 고품질의 박막을 증착할 수 있게 된다.
한편, 도 6은 전술한 가스공급유닛(310)의 상하 이동을 위한 구동부의 구성을 일 실시예에 따라 도시한 개략도이다. 도 6에서는 설명의 편의를 위해 상기 가스공급유닛(310)과 모터(400)를 비롯한 구동부만 도시하였음을 밝혀둔다.
도 6을 참조하면, 상기 가스공급유닛(310)은 하부를 향해 연장 형성된 구동축(311)을 구비할 수 있다. 상기 구동축(311)은 모터(400)의 구동에 의해 상하로 이동할 수 있도록 구성된다.
예를 들어, 상기 모터(400)에서 소정 길이로 연장 형성된 회전축(410)의 단부에 연결기어(420)를 구비하고, 상기 연결기어(420)가 상기 구동축(311)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 연결기어(420)의 이빨부(422)와 상기 구동축(311)의 일측에 형성된 이빨부(312)가 서로 치합할 수 있다.
따라서, 상기 모터(400)의 구동에 의해 상기 회전축(410) 및 상기 연결기어(420)가 회전하고, 상기 연결기어(420)의 회전에 의해 상기 구동축(311)이 상하로 이동한다. 예를 들어, 도 6과 같은 구성에서 상기 회전축(410)이 시계방향으로 회전하는 경우에 상기 구동축(311)이 하부를 향해 이동하게 되며, 반대로 상기 회전축(410)이 반시계방향으로 회전하는 경우에 상기 구동축(311)이 상부를 향해 이동하게 된다. 그런데, 본 실시예에 따른 구동부의 구성은 상기 모터(400)의 회전방향을 변화시킴으로써 상기 가스공급유닛(310)의 상방향 이동과 하방향 이동을 제어한다. 따라서, 상기 모터(400)의 회전방향을 바꾸기 위하여 감속구간이 발생할 수 밖에 없으며, 상기 감속구간에서 공정 시간의 손실이 발생하여 생산성을 떨어뜨리게 된다.
도 7 및 도 8은 상기와 같은 구동부의 문제점을 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 구동부의 구성을 도시한 개략도이다.
도 7을 참조하면, 상기 모터(400)의 회전축(410)의 단부에 제1 캠부재(430)가 구비될 수 있다. 상기 제1 캠부재(430)는 상기 회전축(410)이 회전하는 경우에 연동하여 회전한다. 이 때, 상기 제1 캠부재(430)는 원형 형상과 같이 상기 회전축(410)까지의 거리가 일정한 것이 아니라, 상기 회전축(410)까지의 거리가 변화하도록 구비될 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제1 캠부재(430)는 그 외주에서 상기 회전축(410)까지의 거리가 상대적으로 짧은 'A' 영역과 상대적으로 긴 'B' 영역과 같이 변화하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 캠부재(430)의 외주면을 따라 상기 가스공급유닛(310)의 구동축(311)의 단부가 안착될 수 있다.
따라서, 본 실시예의 구성에 따르면 상기 모터(400)의 구동에 의해 상기 회전축(410)이 회전을 하게 되면 상기 제1 캠부재(430)도 연동하여 회전하게 된다. 이때, 상기 제1 캠부재(430)의 외주면과 상기 회전축(420)까지의 거리에 따라 상기 구동축(311)이 상하 이동을 하게 된다.
예를 들어, 상기 제1 캠부재(430)가 회전을 하는 중에 상기 구동축(311)의 단부가 상기 제1 캠부재(430)의 'A' 영역, 즉 상기 회전축(410)에서 상대적으로 거리가 짧은 영역에 위치하면 상기 구동축(311)은 아래를 향해 이동하여 최하점에 이르게 된다. 이어서, 상기 회전축(410)의 회전에 의해 상기 제1 캠부재(430)가 회전하면 상기 구동축(311)의 단부가 상기 제1 캠부재(430)의 외주면의 'B' 영역을 향하게 된다. 이때, 상기 'B' 영역은 상기 'A' 영역에 비해 상기 회전축(410)까지의 거리가 상대적으로 멀게 되므로 상기 구동축(311)은 상기 제1 캠부재(430)의 회전에 의해 상방향으로 이동하게 된다.
한편, 도 8은 또 다른 실시예에 따른 구동부의 구성을 도시한 개략도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에서 상기 모터(400)의 회전축(410)의 단부에 제2 캠부재(440)가 구비될 수 있다.
상기 제2 캠부재(440)는 대략 원통형의 형상으로 구비될 수 있으며, 상기 원통형의 외주를 따라 가이드홈(442)을 구비할 수 있다. 상기 가이드홈(442)에 상기 가스공급유닛(310)의 구동축(311)에서 연장된 가이드바(313)의 단부가 삽입될 수 있다. 이때, 상기 가이드홈(442)의 궤적은 상기 제2 캠부재(440)의 원형 외주를 따라 그 높이가 달라지도록 또는 상기 가스공급유닛(310)과의 거리가 달라지도록 구비될 수 있다. 따라서, 상기 모터(400)의 구동에 의해 상기 회전축(410)이 회전하는 경우, 상기 제2 캠부재(440)가 연동하여 회전한다. 상기 제2 캠부재(440)의 회전에 따라 상기 제2 캠부재(440)에 형성된 가이드홈(442)의 궤적을 따라 상기 구동축(311)이 이동하게 된다. 즉, 상기 가이드홈(442)의 궤적이 상기 제2 캠부재(440)의 표면에서 상방향으로 형성된 경우(또는 상기 가스공급유닛(310)과의 거리가 짧아지도록 형성된 경우) 상기 가이드바(313)가 상기 가이드홈(442)을 따라 상방향으로 이동(또는 상기 가스공급유닛(310)과의 거리가 짧아지도록 이동)하게 되므로 상기 구동축(311)도 상방향으로 이동하게 된다. 반대로, 상기 가이드홈(442)의 궤적이 상기 제2 캠부재(440)의 표면에서 하방향으로 형성된 경우(또는 상기 가스공급유닛(310)과의 거리가 멀어지도록 형성된 경우) 상기 가이드바(313)가 상기 가이드홈(442)을 따라 하방향으로 이동(또는 상기 가스공급유닛(310)과의 거리가 멀어지도록 이동)하게 되므로 상기 구동축(311)도 하방향으로 이동하게 된다.
따라서, 전술한 도 7의 실시예 및 도 8의 실시예의 구동부에 따르면 상기 가스공급유닛(310)을 상하 방향으로 이동시키기 위하여 상기 모터(400)의 회전축(410)의 회전방향을 바꿀 필요가 없이 시계방향 또는 반시계방향 중에 어느 하나의 방향으로 상기 모터(400)의 회전축(410)을 계속적으로 회전시킬 수 있다. 즉, 상기 모터(400)의 회전축(410)의 회전방향의 변경에 따른 시간 손실을 방지할 수 있게 되어 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5는 전술한 가스공급유닛의 이동에 따른 증착과정을 도시한다. 이하, 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 박막증착장치(1000)의 증착과정을 살펴보기로 한다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 박막증착장치(1000)의 챔버(110) 내부로 상기 기판(W)을 인입시켜 상기 기판지지부(160)에 상기 기판(W)을 안착시킨다.
본 발명에서는 상기 가스공급유닛(310)의 이동에 따라 상기 각 가스공급모듈(330, 350, 370)의 상기 각 공급채널이 상기 유입구(142)와 선택적으로 연통되어 상기 공정가스 및 퍼지가스를 공급하게 된다. 따라서, 원료가스를 공급하고자 하는 경우에 상기 가스공급부(300)의 가스공급유닛(310)을 이동시켜 상기 원료가스를 공급하는 상기 제1 가스공급모듈(330)의 제1 공급채널(332)이 상기 유입구(142)와 연통하도록 한다. 이 때, 상기 원료가스는 상기 제1 공급채널(332)에서 분사되어 상기 유입구(142)를 통해 상기 챔버(110) 내부로 공급된다.
한편, 상기 제1 가스공급모듈(330), 제2 가스공급모듈(350) 및 제3 가스공급모듈(370)은 상기 유입구(142)와의 연통 여부에 관계없이 상기 기판(W)의 증착공정 동안 연속적으로 공정가스 및 퍼지가스를 각각 공급하게 된다. 따라서, 상기 제1 가스공급모듈(330)이 상기 유입구(142)와 연통되어 상기 원료가스를 상기 유입구(142)를 통해 상기 챔버(110) 내부로 공급하는 동안에도 상기 제2 가스공급모듈(350) 및 상기 제3 가스공급모듈(370)에서는 각각 퍼지가스와 반응가스가 계속적으로 공급된다. 상기 공급된 퍼지가스 및 반응가스는 상기 가스공급부(300)의 하우징(302)에 구비된 배기부(304)에 의해 상기 하우징(302)의 외부로 배기된다.
상기 원료가스의 공급 이후에 상기 가스공급유닛(310)을 이동시켜, 예를 들어 도 2에서 도 4와 같이 상부로 소정거리 이동시켜 상기 제2 가스공급모듈(350)의 제2 공급채널(352)이 상기 유입구(142)와 연통되도록 한다. 이 경우, 상기 제2 공급채널(352)에서 공급되는 퍼지가스가 상기 유입구(142)를 통해 상기 챔버(110) 내부로 공급된다. 상기 분사된 퍼지가스에 의해 상기 챔버(110) 내부의 잔존하는 원료가스 등이 상기 배기구(144)를 통해 상기 챔버(110)의 외부로 배기된다. 한편, 전술한 바와 같이 상기 제2 가스공급모듈(350)이 상기 유입구(142)와 연통되어 상기 퍼지가스를 상기 유입구(142)를 통해 상기 챔버(110) 내부로 공급하는 동안에 상기 제1 가스공급모듈(330) 및 상기 제3 가스공급모듈(370)에서 각각 공급된 원료가스와 반응가스는 상기 가스공급부(300)의 하우징(302)에 구비된 배기부(304)에 의해 상기 하우징(302)의 외부로 배기된다.
상기 퍼지가스의 공급 이후에 상기 가스공급유닛(310)을 이동시켜, 예를 들어 도 4에서 도 5와 같이 상부로 소정거리 이동시켜 상기 제3 가스공급모듈(370)의 제3 공급채널(372)이 상기 유입구(142)와 연통되도록 한다. 이 경우, 상기 제3 공급채널(372)에서 공급되는 반응가스가 상기 유입구(142)를 통해 상기 챔버(110) 내부로 공급된다. 상기 분사된 반응가스는 상기 챔버(110) 내부의 상기 기판(W)으로 공급되어 상기 기판(W)에 흡착된 원료가스와 반응하여 박막을 형성하게 된다. 한편, 전술한 바와 같이 상기 제3 가스공급모듈(370)이 상기 유입구(142)와 연통되어 상기 반응가스를 상기 유입구(142)를 통해 상기 챔버(110) 내부로 공급하는 동안에 상기 제1 가스공급모듈(330) 및 상기 제2 가스공급모듈(350)에서 각각 공급된 원료가스와 퍼지가스는 상기 가스공급부(300)의 하우징(302)에 구비된 배기부(304)에 의해 상기 하우징(302)의 외부로 배기된다.
이어서, 상기 가스공급유닛(310)을 상하로 소정거리 이동시키면서 도 2, 도 4 및 도 5의 과정을 반복하여 상기 기판(W) 상부에 원하는 두께를 가지는 박막을 증착하게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
110...챔버
300...가스공급부
330...제1 가스공급모듈
350...제2 가스공급모듈
370...제3 가스공급모듈
1000...박막증착장치

Claims (12)

  1. 내부에 증착공간이 마련되고 공정가스 및 퍼지가스가 유입되는 유입구와 상기 공정가스 및 퍼지가스가 배기되는 배기구가 형성된 챔버;
    상기 챔버 내부에 구비되어 기판이 안착되는 기판지지부; 및
    미리 결정된 거리만큼 왕복 이동하면서 상기 유입구와 연통되어 복수의 공정가스 및 퍼지가스를 선택적으로 공급하는 가스공급유닛을 포함하는 가스공급부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스공급유닛은 상기 복수의 공정가스 및 퍼지가스를 각각 공급하는 복수의 가스공급모듈을 구비하며,
    상기 복수의 가스공급모듈은 상기 유입구와의 연통 여부에 관계없이 상기 기판의 증착 공정 동안 연속적으로 공정가스 및 퍼지가스를 각각 공급하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스공급부는 상기 유입구와 연통되지 않는 상기 가스공급모듈에서 공급되는 상기 공정가스 및 퍼지가스를 배기하는 배기부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가스공급유닛은 상기 기판이 놓인 평면에 대해 수직한 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 가스공급부는
    상기 챔버의 유입구와 연통하며 상기 가스공급유닛이 이동할 수 있는 공간을 제공하는 하우징과, 상기 하우징의 일측에 구비되어 상기 하우징 내의 잔존가스를 배기하는 배기부를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유입구와 연통하지 않는 상기 가스공급모듈에서 공급되는 상기 공정가스 및 퍼지가스가 상기 배기부를 통하여 배기되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 가스공급모듈은 상기 유입구를 통하여 원료가스를 공급하는 제1 가스공급모듈과, 상기 유입구를 통하여 퍼지가스를 공급하는 제2 가스공급모듈과, 상기 유입구를 통하여 반응가스를 공급하는 제3 가스공급모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 가스공급모듈은 상기 유입구와의 연통 여부에 관계없이 상기 기판의 증착공정 동안 연속적으로 상기 원료가스, 반응가스ㅡ 및 퍼지가스를 각각 공급하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 가스공급모듈은 상기 원료가스를 공급하는 제1 공급채널을 포함하고, 상기 제2 가스공급모듈은 상기 퍼지가스를 공급하는 제2 공급채널을 포함하고, 상기 제3 가스공급모듈은 상기 반응가스를 공급하는 제3 공급채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 가스공급모듈의 이동에 따라 상기 제1, 제2 및 제3 가스공급모듈의 상기 제1, 제2 및 제3 공급채널이 상기 유입구와 선택적으로 연통되어 상기 원료가스, 반응가스 및 퍼지가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유입구에는 상기 복수의 공정가스 및 퍼지가스가 상기 증착공간으로 균일하게 공급되도록 하는 분사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 가스공급모듈은 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.

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