KR20160142059A - 박막 증착장치 및 박막 증착방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막 증착장치 및 박막 증착방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 챔버 내부에서 기상 반응에 의한 파티클 발생을 줄일 수 있는 박막 증착장치 및 박막 증착방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 박막 증착장치는 기판을 가로지르는 제1 축 방향으로 배치되어 상기 기판 상에 소스물질을 공급하는 소스물질 공급모듈; 상기 기판을 지지하는 기판 지지대; 및 상기 기판 지지대에 연결되어 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 상기 기판 지지대를 이동시키는 구동부를 포함하고, 상기 소스물질 공급모듈은 상기 제1 축 방향을 따라 형성된 복수의 분사홀을 포함하며, 상기 기판 상에 소스물질을 분사하는 소스물질 노즐부; 및 상기 소스물질 노즐부의 둘레에 형성되어 상기 소스물질의 분사 방향과 상이한 방향으로 상기 소스물질의 잔여물을 배기시키는 복수의 배기홀을 포함할 수 있다.

Description

박막 증착장치 및 박막 증착방법 {Apparatus and method for depositing thin film}
본 발명은 박막 증착장치 및 박막 증착방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 챔버 내부에서 기상 반응에 의한 파티클 발생을 줄일 수 있는 박막 증착장치 및 박막 증착방법에 관한 것이다.
원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD)은 기판 상에 하나 이상의 얇은 물질층을 증착하기 위한 박막 증착 기술이다. 원자층 증착(ALD)은 두 가지 유형의 화학 물질을 사용하며, 하나는 원료 전구체(source precursor)이고, 다른 하나는 반응 전구체(reactant precursor)이다. 일반적으로, 원자층 증착(ALD)은 원료 전구체 주입, 원료 전구체의 물리흡착층 제거, 반응 전구체 주입 및 반응 전구체의 물리흡착층 제거의 네 단계를 포함한다. 원자층 증착(ALD)은 원하는 두께의 물질층을 얻을 때까지 긴 시간 또는 많은 반복이 소요되는 느린 공정일 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 선형 원자층 증착장치 등이 원자층 증착 공정을 신속히 처리하는데 사용된다.
종래의 선형 원자층 증착장치는 기판 상에 원자층을 증착하기 위한 하나 이상의 소스물질 공급모듈과 반응가스 공급모듈을 갖는다. 기판이 소스물질 공급모듈과 반응가스 공급모듈의 아래로 통과할 때, 기판은 원료 전구체 및 반응 전구체에 노출된다. 여기서, 기판에 증착된 원료 전구체 분자들이 반응 전구체 분자들과 반응하거나 원료 전구체 분자들이 반응 전구체 분자들에 의하여 치환됨으로써 기판 상에 물질층을 증착시킨다. 이때, 물질층이 증착되고 남는 과잉 원료 전구체 분자들 또는 반응 전구체 분자들이 챔버 내부에서 기상 반응하여 파티클이 발생하게 되는 문제가 생긴다.
이에 기상 반응에 의한 파티클을 줄이고자 소스물질 공급모듈과 반응가스 공급모듈 사이에 퍼지 가스 모듈을 설치하여 기판을 퍼지 가스에 노출시킴으로써 과잉 원료 전구체 분자들 또는 반응 전구체 분자들을 기판으로부터 제거하는 방법이 있는데, 소스물질 공급모듈과 반응가스 공급모듈에서 분사되는 원료 전구체와 반응 전구체가 기판의 상부에서 만나게 되는 것을 방지할 수는 있지만, 기판의 이동에 의해 남겨지는 과잉 원료 전구체 분자들을 효과적으로 제거하지 못하는 문제가 있다.
한국공개특허공보 제10-2014-0145047호
본 발명은 챔버 내부에서 기상 반응에 의한 파티클 발생을 줄일 수 있으면서 소스물질을 기판 전체에 균일하게 증착할 수 있는 박막 증착장치 및 박막 증착방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 박막 증착장치는 기판을 가로지르는 제1 축 방향으로 배치되어 상기 기판 상에 소스물질을 공급하는 소스물질 공급모듈; 상기 기판을 지지하는 기판 지지대; 및 상기 기판 지지대에 연결되어 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 상기 기판 지지대를 이동시키는 구동부를 포함하고, 상기 소스물질 공급모듈은 상기 제1 축 방향을 따라 형성된 복수의 분사홀을 포함하며, 상기 기판 상에 소스물질을 분사하는 소스물질 노즐부; 및 상기 소스물질 노즐부의 둘레에 형성되어 상기 소스물질의 분사 방향과 상이한 방향으로 상기 소스물질의 잔여물을 배기시키는 복수의 배기홀을 포함할 수 있다.
상기 복수의 배기홀은 상기 소스물질 노즐부를 중심으로 대칭되어 형성될 수 있다.
상기 소스물질 노즐부는 상기 기판을 향하는 면에 오목부를 포함하고, 상기 오목부에 상기 복수의 분사홀이 형성될 수 있다.
상기 소스물질 공급모듈은 상기 소스물질 노즐부의 외측면에 외측 방향으로 연장되어 형성되는 날개부를 더 포함할 수 있다.
상기 날개부는 상기 소스물질 노즐부의 상기 제1 축 방향의 양단부에 형성될 수 있다.
상기 날개부의 폭은 상기 제1 축 방향의 양단부가 중앙부보다 넓을 수 있다.
상기 복수의 배기홀은 상기 소스물질 공급모듈의 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치하는 복수의 배기홀의 면적이 상기 소스물질 공급모듈의 중앙부에 위치하는 복수의 배기홀의 면적보다 좁을 수 있다.
상기 소스물질 공급모듈은 상기 복수의 분사홀로 상기 소스물질을 분배하는 분배부; 및 상기 분배부에 제공되어 상기 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량을 조절하는 유량조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 소스물질 노즐부는 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치하는 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량이 중앙부에 위치하는 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량보다 많을 수 있다.
상기 기판이 이동하는 방향으로 상기 소스물질 공급모듈과 이격되어 위치하고, 상기 소스물질과 반응하는 반응가스를 상기 기판 상에 공급하는 반응가스 공급모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 반응가스 공급모듈은 플라즈마 형성부를 포함하고, 플라즈마를 이용하여 상기 반응가스를 래디칼 형태로 공급할 수 있다.
상기 소스물질 공급모듈과 상기 반응가스 공급모듈 사이에 제공되어 상기 소스물질과 상기 반응가스의 기상 반응을 억제하는 차단부를 더 포함할 수 있다.
상기 기판 지지대의 외측에 제공되는 펌핑 포트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착방법은 기판을 가로지르는 제1 축 방향으로 배치되는 선형의 소스물질 공급모듈에 제공된 복수의 분사홀을 통해 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 이동하는 상기 기판 상에 소스물질을 공급하는 단계; 상기 소스물질 공급모듈에 제공된 배기홀을 통해 상기 소스물질의 잔여물을 배기시키는 단계; 및 상기 소스물질 공급모듈과 이격되어 위치하는 반응가스 공급모듈을 이용하여 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 이동하는 상기 기판 상에 반응가스를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 반응가스를 공급하는 단계에서는 상기 반응가스 공급모듈에 플라즈마를 형성하여 상기 반응가스를 래디칼 형태로 분사할 수 있다.
상기 소스물질을 공급하는 단계는 상기 복수의 분사홀로 상기 소스물질을 분배하는 단계; 및 상기 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 소스물질의 공급량은 상기 소스물질 공급모듈의 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치한 상기 복수의 분사홀이 상기 소스물질 공급모듈의 중앙부에 위치한 상기 복수의 분사홀보다 많을 수 있다.
상기 배기시키는 단계에서는 상기 배기홀의 개방 면적의 조절을 통해 상기 소스물질의 잔여물을 위치에 따라 상이한 속도로 배기시킬 수 있다.
상기 배기홀의 개방 면적은 상기 소스물질 공급모듈의 상기 제1 축 방향의 양단부가 상기 소스물질 공급모듈의 중앙부보다 좁을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 박막 증착장치는 챔버의 펌핑 포트를 통한 기판 지지대 외곽으로의 배기뿐만 아니라 소스물질 공급모듈에서 소스물질 노즐부의 외곽에 형성된 배기홀을 통해 소스물질의 잔여물을 배기시킬 수 있기 때문에 챔버 내부에서 소스물질의 기상 반응에 의해 발생되는 파티클을 최소화할 수 있다.
그리고 날개부를 통해 배기홀의 개방 면적을 조절함으로써 기판을 가로지르는 제1 축 방향의 양단부에서 챔버의 펌핑 포트를 통한 배기와 배기홀을 통한 배기가 동시에 이루어져 소스물질의 증착 두께가 얇아지는 문제점도 해결할 수 있다.
이에 챔버 내부에서 기상 반응에 의한 파티클 발생을 줄일 수 있으면서 소스물질을 기판 전체에 균일하게 증착할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 박막 증착장치는 소스물질 공급모듈을 통해 소스물질을 분배하여 공급하고, 부분별로 상기 소스물질의 공급량을 조절함으로써 제1 축 방향의 양단부에서 소스물질의 증착 두께가 얇아지는 문제점을 해결하여 소스물질을 기판 전체에 균일하게 증착되게 할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 박막 증착장치는 소스물질 공급모듈과 반응가스 공급모듈 사이에 차단부를 더 포함하여 소스 물질과 반응 가스가 기판의 상부에서 만나게 되는 것을 방지할 수 있고, 이에 소스 물질과 반응 가스의 기상 반응에 의해 발생되는 파티클을 줄일 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 박막 증착장치를 나타내는 그림.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 박막 증착장치의 소스물질 공급모듈을 나타내는 그림.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소스물질 공급모듈의 날개부의 효과를 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소스물질 공급모듈의 날개부의 길이에 따른 효과를 설명하기 위한 개념도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소스물질 공급모듈의 분배 구조를 설명하기 위한 개념도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착방법을 나타낸 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 박막 증착장치를 나타내는 그림으로, 도 1(a)는 박막 증착장치의 평면도이고, 도 1(b)는 박막 증착장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 박막 증착장치는 기판(1)을 가로지르는 제1 축 방향으로 배치되어 상기 기판(1) 상에 소스물질(11)을 공급하는 소스물질 공급모듈(100); 상기 기판(1)을 지지하는 기판 지지대(200); 및 상기 기판 지지대(200)에 연결되어 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 상기 기판 지지대(200)를 이동시키는 구동부(500)를 포함할 수 있다.
소스물질 공급모듈(100)은 기판(1)을 가로지르는 제1 축 방향으로 배치될 수 있고, 기판(1)을 스캔하여 기판(1) 상에 소스물질(11)을 공급할 수 있다.
기판 지지대(200)는 기판(1)을 지지할 수 있고, 구동부(500)에 의해 이동될 수 있는데, 기판 지지대(200)의 이동시에 기판(1)이 흔들리지 않고 안정적으로 지지될 수 있도록 할 수 있다.
구동부(500)는 상기 기판 지지대(200)와 연결될 수 있고, 기판 지지대(200)를 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 이동시킬 수 있다. 구동부(500)는 소스물질(11)의 공급시에 기판 지지대(200)를 이동시켜 기판(1)이 소스물질 공급모듈(100)에 스캔되도록 함으로써 기판(1)의 전체 영역에 소스물질(11)이 흡착되도록 할 수 있다. 그리고 구동부(500)는 기판 지지대(200)를 이동시킬 수 있도록 동력을 제공하는 동력원, 상기 동력원에서 제공되는 동력을 전달하는 동력전달부 및 기판 지지대(200)에 고정되어 상기 동력전달부와 연결해주는 연결부를 포함할 수 있는데, 그 구성은 이에 한정되지 않고, 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 기판 지지대(200)를 이동시킬 수 있으면 족하다.
본 발명에 따른 박막 증착장치는 상기 기판(1)이 이동하는 방향으로 상기 소스물질 공급모듈(100)과 이격되어 위치하고, 상기 소스물질(11)과 반응하는 반응가스를 상기 기판(1) 상에 공급하는 반응가스 공급모듈(300)을 더 포함할 수 있다.
반응가스 공급모듈(300)은 소스물질(11)과 반응하는 반응가스를 기판(1) 상에 공급할 수 있고, 기판(1)이 이동하는 방향으로 소스물질 공급모듈(100)과 이격되어 위치할 수 있다. 여기서, 반응가스 공급모듈(300)은 기판(1)이 선형 이동하는 경우에 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 이격될 수 있고, 기판(1)이 회전 이동하는 경우에 회전축을 중심으로 회전하여 이격될 수도 있다.
그리고 반응가스 공급모듈(300)은 플라즈마를 형성하는 플라즈마 형성부(미도시)를 포함할 수 있고, 상기 플라즈마 형성부에서 형성된 플라즈마를 이용하여 상기 반응가스를 래디칼 형태로 공급할 수 있다. 플라즈마 형성부(미도시)는 반응가스 공급모듈(300)의 내부에 제공될 수도 있고, 반응가스 공급모듈(300)의 외측에 제공될 수도 있는데, 가스 공급모듈(300)의 내부에 제공될 경우에는 서로 대향하는 전극을 이용하여 가스 공급모듈(300)의 내부에 플라즈마를 형성할 수도 있다. 여기서, 상기 전극에는 직류 전원(DC 전원) 또는 교류 전원(예를 들어, RF 전원)이 인가될 수 있고, 전원의 인가에 의한 양극의 전압 차로 인해 플라즈마가 형성될 수 있다.
상기 플라즈마 형성부에서 형성된 플라즈마를 이용하여 상기 반응가스를 래디칼 형태로 공급하면, 상기 반응가스가 활성화되어 있기 때문에 소스물질(11)과의 반응성이 향상될 수 있고, 소스물질(11)과 상기 반응가스의 화학적 반응에 의해 박막이 안정적으로 증착될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 박막 증착장치의 소스물질 공급모듈을 나타내는 그림으로, 도 2(a)는 소스물질 공급모듈의 밑면도이고, 도 2(b)는 소스물질 공급모듈의 측단면도이다.
도 2를 참조하면, 소스물질 공급모듈(100)은 상기 제1 축 방향을 따라 형성된 복수의 분사홀(111)을 포함하고, 기판(1) 상에 소스물질(11)을 분사하는 소스물질 노즐부(110); 및 소스물질 노즐부(110)의 둘레에 형성되어 소스물질(11)의 분사 방향과 상이한 방향으로 소스물질(11)의 잔여물(11´)을 배기시키는 복수의 배기홀(121)을 포함할 수 있다.
소스물질 노즐부(110)는 소스물질 공급모듈(100)의 중앙부에 위치할 수 있고, 소스물질 노즐부(110)의 중앙부에 상기 제1 축 방향을 따라 형성된 복수의 분사홀(111)을 포함할 수 있다. 소스물질 노즐부(110)는 소스물질 공급모듈(100)의 배치와 형상에 따라 기판(1)을 가로지르는 제1 축 방향으로 연장되어 형성될 수 있고, 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 이동하는 기판(1) 상에 소스물질(11)을 분사할 수 있다. 이렇게 기판(1) 상으로 분사된 소스물질(11)은 기판(1) 상에 물리적으로 흡착되게 되고, 물리적으로 흡착되고 남는 소스물질(11)의 잔여물(11´)은 기상 반응이 일어나지 않도록 배기된다. 여기서, 소스물질(11)의 잔여물(11´)의 배기에 대한 내용은 후술하도록 한다.
그리고 소스물질 노즐부(110)는 기판(1)을 향하는 면에 오목부(112)를 포함할 수 있고, 오목부(112)에 복수의 분사홀(111)이 형성될 수 있다. 이러한 경우, 기판(1)을 향하는 소스물질 노즐부(110)의 표면과 복수의 분사홀(111) 사이에 단차가 생기게 된다. 소스물질 노즐부(110)의 표면과 복수의 분사홀(111) 사이에 단차가 생기게 되면, 소스물질 노즐부(110)의 표면보다 복수의 분사홀(111)이 기판(1)에서 멀어질 수 있으므로 소스물질(11)이 기판(1) 상에 확산되도록 할 수 있고, 복수의 분사홀(111)이 오목부의 중앙(또는 중앙 라인)에 위치하는 경우에 소스물질 노즐부(110)의 측벽(또는 오목부의 측벽)으로 인해 소스물질(11)이 기판(1) 상에 균일하게 확산될 수 있다. 이에 기판(1) 상으로 분사된 소스물질(11)이 보다 균일하게 기판(1) 상에 물리적으로 흡착될 수 있다.
복수의 배기홀(121)은 소스물질 노즐부(110)의 둘레에 형성될 수 있고, 소스물질(11)이 기판(1) 상으로 분사되어 기판(1) 상에 물리적으로 흡착되고 남는 소스물질(11)의 잔여물(11´)을 소스물질(11)의 분사 방향과 상이한 방향(예를 들어, 분사 방향과 반대 방향 또는 상부 방향)으로 배기시킬 수 있다. 여기서, “둘레”의 의미는 물체의 테두리와 물체의 테두리 주변을 포함할 수 있는데, 본 발명에서는 소스물질 노즐부(110)의 측면이 아니라 소스물질 노즐부(110)의 테두리를 따라 이격된 것을 포함하는 소스물질 노즐부(110)의 테두리 주변을 의미할 수 있다. 복수의 배기홀(121)은 소스물질(11)의 잔여물(11´)이 넓게 퍼지기 전에 기판(1) 상으로 분사되어 기판(1) 상에 물리적으로 흡착되지 못한 소스물질(11)의 잔여물(11´)을 배기시키기 때문에 소스물질(11)의 잔여물(11´)을 효과적으로 배기시킬 수 있다. 이에 챔버(10) 내부에서 소스물질(11)의 기상 반응을 방지할 수 있고, 챔버(10) 내부에서 소스물질(11)의 기상 반응에 의해 발생되는 파티클을 최소화할 수 있다. 한편, 복수의 배기홀(121)은 소스물질 공급모듈(100)의 하우징(120)에 형성될 수도 있다.
그리고 복수의 배기홀(121)은 소스물질 노즐부(110)를 중심으로 대칭되어 형성될 수 있다. 복수의 배기홀(121)을 통해 소스물질(11)의 잔여물(11´)을 효과적으로 배기시킬 수는 있지만, 복수의 배기홀(121)이 소스물질 노즐부(110)를 중심으로 대칭되어 형성되지 않으면 해당 위치의 배기홀(121)의 개수 및 배기홀(121)과의 거리에 따라 기판(1)의 위치별로 소스물질(11)의 흡착(또는 원자층 증착) 두께가 달라져 소스물질(11)의 원자층(2) 두께가 불균일해질 수 있다. 이에 복수의 배기홀(121)을 소스물질 노즐부(110)를 중심으로 대칭되도록 형성하고, 배기홀(121)의 개수를 조절하여 소스물질(11)의 원자층(2)이 기판(1) 전체에 균일하게 증착되도록 할 수 있다.
한편, 선형의 소스물질 공급모듈(100)인 경우에 상기 제1 축 방향(또는 길이 방향)의 양단부는 기판 지지대(200)의 외곽에 접하여 있기 때문에 기판 지지대(200)의 외곽에 제공되는 챔버(10) 내부의 펌핑 포트(미도시)를 통해 소스물질(11)의 잔여물(11´)이 바로 배기될 수 있으므로 배기홀(121)이 특별히 필요하지는 않지만, 상기 제1 축 방향(또는 길이 방향)의 중앙부는 기판 지지대(200)의 외곽과 떨어져 있기 때문에 챔버(10) 내부의 펌핑 포트(미도시)를 통해 소스물질(11)의 잔여물(11´)이 바로 배기될 수 없고 배기되면서 소스물질(11)의 잔여물(11´)이 기판(1)의 다른 영역으로 확산되게 되므로 소스물질(11)의 잔여물(11´)의 확산을 방지하기 위해 배기홀(121)이 필요하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소스물질 공급모듈의 날개부의 효과를 설명하기 위한 개념도로, 도 3(a)는 날개부를 형성하지 않은 경우이고, 도 3(b)는 날개부를 형성한 경우이다.
도 3을 참조하면, 날개부를 형성하지 않은 경우에 소스물질 공급모듈(100)의 상기 제1 축 방향(또는 길이 방향)의 양단부가 상기 제1 축 방향의 중앙부보다 흡착(또는 원자층 증착) 두께가 얇은 것을 알 수 있다. 소스물질 공급모듈(100)의 상기 제1 축 방향의 양단부는 상기 제1 축 방향의 중앙부보다 단위면적당 배기홀(121)의 개수도 많고, 배기홀(121)을 통한 배기뿐만 아니라 챔버(10)에 제공되는 펌핑 포트(미도시)로도 배기가 이루어지기 때문에 소스물질(11)이 기판(1)에 머무르는 시간이 적게 되어 기판(1) 상에 충분히 흡착되지 못하여 흡착 두께가 얇아진다. 이를 해결하기 위해 폭 방향(또는 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향)으로 형성된 배기홀(121)을 없애는 등의 배기홀(121)의 개수를 조절할 수도 있으나, 상기 제1 축 방향의 양단으로 빠져나가는 소스물질(11)의 잔여물(11´)을 확산되기 전에 배기시키고, 배기홀(121)이 소스물질 노즐부(110)를 중심으로 대칭을 이루어 소스물질(11)의 잔여물(11´)이 안정적으로 배기되도록 개수를 그대로 유지할 수 있다. 예를 들어, 소스물질 공급모듈(100)의 상기 제1 축 방향(또는 길이 방향)의 양단부에 위치하는 배기홀(121)을 완전히 제거하면, 배기홀(121)을 통해 배기되는 시간에 대한 배기량(또는 배기 속도)과 챔버(10)에 제공되는 펌핑 포트(미도시)를 통해 배기되는 시간에 대한 배기량(또는 배기 속도)이 다르고, 펌핑 포트는 기판(1) 상에서 소스물질(11)의 잔여물(11´)이 배기될 수 있는 배기 면적이 넓어 미세한 배기 속도의 조절이 어렵기 때문에 기판(1)의 전체 영역에 균일한 소스물질(11)의 흡착을 위한 위치별 배기 속도의 조절이 어렵게 된다.
이에 본 발명의 소스물질 공급모듈(100)은 도 3(b)와 같이 소스물질 노즐부(110)의 외측면에 소스물질 노즐부(110)로부터 외측 방향으로 연장되어 형성되는 날개부(130)를 더 포함할 수 있다.
날개부(130)는 소스물질 노즐부(110)의 외측면을 따라 외측면 전체에 형성될 수도 있고, 소스물질 노즐부(110)의 외측면의 일부에만 형성될 수도 있다. 이때, 날개부(130)는 소스물질 노즐부(110)에서 기판(1)을 향하는 단부(예를 들어, 하단부)에 형성될 수도 있고, 도 3(b)와 같이 소스물질 노즐부(110)의 상기 제1 축 방향(또는 길이 방향)의 양단부에만 형성될 수도 있다. 날개부(130)는 배기홀(121)을 가림으로써 가려진 배기홀(121´)의 시간에 대한 배기량(또는 배기 속도)을 조절할 수 있다. 이를 통해 기판(1)의 부분별로 시간에 대한 배기량을 조절할 수 있기 때문에 소스물질 공급모듈(100)의 상기 제1 축 방향의 양단부의 시간에 대한 배기량(또는 배기 속도)을 낮추어 소스물질(11)이 기판(1)에 머무르는 시간을 늘림으로써 기판(1) 상에 소스물질(11)이 충분히 흡착되도록 할 수 있다.
이에 날개부(130)를 도 3(b)와 같이 소스물질 노즐부(110)의 상기 제1 축 방향(또는 길이 방향)의 양단부에만 형성하면, 소스물질 공급모듈(100)의 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치한 복수의 배기홀(121)의 일부를 가림으로써 소스물질 공급모듈(100)의 상기 제1 축 방향의 양단부의 배기 속도를 낮출 수 있고, 이에 따라 소스물질(11)이 기판(1)에 머무르는 시간을 늘림으로써 기판(1) 상에 소스물질(11)이 충분히 흡착되도록 할 수 있으며, 가려진 배기홀(121´)의 개방 면적을 조절하여 소스물질(11)의 원자층(2)이 기판(1) 전체에 균일하게 증착되도록 할 수 있다. 여기서, 복수의 배기홀(121)의 일부는 복수의 배기홀(121) 중 일부일 수도 있고, 복수의 배기홀(121) 각각의 일부일 수도 있으며, 복수의 배기홀(121) 중 일부에서 각각의 일부만을 가릴 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소스물질 공급모듈의 날개부의 길이에 따른 효과를 설명하기 위한 개념도로, 도 4(a)는 배기홀을 가리지 않는 날개부이고, 도 4(b)는 배기홀을 가리는 날개부이다.
그리고 날개부(130)는 소스물질(11)의 흐름을 유도할 수도 있다. 날개부(130)를 통해 배기홀(121) 또는 하우징(120)과의 이격 공간(122)까지 소스물질(11)의 흐름을 유도할 수 있는데, 소스물질(11)이 배기홀(121) 또는 하우징(120)과의 이격 공간(122)에 도달하기 전까지 날개부(130)를 통해 기판(1)과 날개부(130) 사이에 소스물질(11)의 이동 경로를 제공할 수 있다. 이에 따라 소스물질(11)이 배기홀(121) 또는 하우징(120)과의 이격 공간(122)에 도달하기 전에 상부로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 다시 말하면, 소스물질(11)이 배기 흐름에 의해 기판(1)의 표면에서 이격되지 않고(또는 바로 배기되지 않고) 기판(1)의 표면을 따라 유동할 수 있게 하여 소스물질(11)이 기판(1)의 표면에 오랜 시간 접촉할 수 있도록 할 수 있다. 이를 통해 충분한 흡착 시간을 제공하여 흡착량을 증가시킬 수 있다. 그리고 기판(1)과 날개부(130) 사이 간격(또는 소스물질의 이동 경로의 높이)을 조절하여 소스물질(11)이 기판(1) 상에 밀착되게 함으로써 소스물질(11)이 기판(1) 상에 충분히 머무르고, 충분히 흡착되도록 할 수 있으며, 날개부(130)의 폭(또는 길이)에 따라 소스물질(11)의 흡착 면적을 조절할 수 있다. 여기서, 흡착 면적은 기판(1)이 정지하여 있다고 가정하였을 때, 소스물질 공급모듈(100)이 소스물질(11)을 흡착시킬 수 있는 최대 면적일 수 있다.
이에 상기 제1 축 방향의 양단부의 날개부(130)의 폭(또는 길이)을 상기 제1 축 방향의 중앙부의 날개부(130)의 폭보다 넓게 함으로써 소스물질 공급모듈(100)의 상기 제1 축 방향의 양단부에서 복수의 배기홀(121)의 일부를 가려 소스물질 공급모듈(100)의 상기 제1 축 방향의 양단부의 배기 속도를 낮출 수 있는 효과와 소스물질 공급모듈(100)의 중앙부에서 배기홀(121)을 가리지 않으면서 소스물질(11)이 기판(1) 상에 오래 머물 수 있어 충분히 흡착되고 소스물질(11)의 흡착 면적을 넓게 할 수 있는 효과를 모두 얻을 수도 있다. 따라서, 날개부(130)의 폭(또는 길이)은 상기 제1 축 방향의 양단부가 상기 제1 축 방향의 중앙부보다 넓을 수 있다.
한편, 복수의 배기홀(121)은 소스물질 공급모듈(100)의 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치하는 복수의 배기홀(121)의 면적이 소스물질 공급모듈(100)의 상기 제1 축 방향의 중앙부에 위치하는 복수의 배기홀(121)의 면적보다 좁을 수 있다. 이를 통해 날개부(130)가 소스물질 공급모듈(100)의 상기 제1 축 방향의 양단부의 배기홀(121)의 개방 면적을 줄임으로써 소스물질 공급모듈(100)의 상기 제1 축 방향의 양단부의 배기 속도를 줄이고, 이에 따라 소스물질(11)의 원자층(2)이 기판(1) 전체에 균일하게 증착되도록 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소스물질 공급모듈의 분배 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5를 참조하면, 소스물질 공급모듈(100)은 복수의 분사홀(111)로 소스물질(11)을 분배하는 분배부(140); 및 분배부(140)에 제공되어 복수의 분사홀(111)에 공급되는 소스물질(11)의 공급량을 조절하는 유량조절부(150)를 더 포함할 수 있다. 분배부(140)는 복수의 분사홀(111)의 위치에 따라 소스물질(11)의 공급량을 조절하기 위해 소스물질(11)을 분배하여 복수의 분사홀(111)로 공급할 수 있다. 이때, 소스물질(11)은 복수의 분사홀(111) 각각으로 분배될 수도 있고, 복수의 분사홀(111)의 위치별로 소정 개수의 분사홀(111)이 그룹화되어 분배될 수 있다. 여기서, 복수의 분사홀(111)을 소정 개수씩 그룹화하여 분배하기 위해 소스물질 노즐부(110)의 내부가 그룹별로 구분되어 형성될 수도 있다.
유량조절부(150)는 분배부(140)에 제공되어 복수의 분사홀(111)에 공급되는 소스물질(11)의 공급량을 조절할 수 있는데, 복수의 분사홀(111) 각각에 공급되는 소스물질(11)의 공급량을 조절할 수도 있고, 복수의 분사홀(111)을 소정 개수씩 그룹화하여 그룹별로 소스물질(11)의 공급량을 조절할 수도 있다.
예를 들어, 분배부(140)에서 각각의 공급 라인(141)을 통해 분배하는 경우에 유량조절부(150)는 상기 공급 라인의 개폐를 통해 소스물질(11)의 공급량을 조절하는 유량조절밸브(151)와 상기 공급 라인을 통과하는 소스물질(11)의 공급량을 계측하는 계측부(152)를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 계측부(152)를 통해 소스물질(11)의 공급량을 확인하여 유량조절밸브(151)로 필요에 따라 알맞게 소스물질(11)의 공급량을 조절할 수 있다. 이에 복수의 분사홀(111)의 위치에 따라 소스물질(11)의 공급량을 조절하여 소스물질(11)의 원자층(2)이 기판(1) 전체에 균일하게 증착되도록 할 수 있다.
소스물질 노즐부(110)는 유량조절부(150)를 통해 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치하는 복수의 분사홀(111)에 공급되는 소스물질(11)의 공급량이 상기 제1 축 방향의 중앙부에 위치하는 복수의 분사홀(111)에 공급되는 소스물질(11)의 공급량보다 많을 수 있다. 소스물질 노즐부(110)의 상기 제1 축 방향의 양단부는 기판(1)의 외곽에 근접하기 때문에 챔버(10)에 제공되어 기판(1)의 외곽으로 증착 부산물을 배기시키는 펌핑 포트(미도시)의 영향을 많이 받으므로 상기 제1 축 방향의 양단부에 흡착되는 소스물질(11)의 흡착 두께가 상기 제1 축 방향의 중앙부에 흡착되는 소스물질(11)의 흡착 두께보다 얇을 수 있다. 이에 소스물질(11)의 흡착 두께를 기판(1) 전체에 균일하게 해주기 위해 소스물질 노즐부(110)의 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치한 복수의 분사홀(111)에 공급되는 소스물질(11)의 공급량과 소스물질 노즐부(110)의 상기 제1 축 방향의 중앙부에 위치한 복수의 분사홀(111)에 공급되는 소스물질(11)의 공급량을 다르게 조절할 수 있고, 소스물질 노즐부(110)의 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치한 복수의 분사홀(111)에 공급되는 소스물질(11)의 공급량이 소스물질 노즐부(110)의 상기 제1 축 방향의 중앙부에 위치한 복수의 분사홀(111)에 공급되는 소스물질(11)의 공급량보다 많도록 할 수 있다. 이때, 소스물질 노즐부(110)의 상기 제1 축 방향의 중앙부에 위치한 복수의 분사홀(111)에 공급되는 소스물질(11)의 공급량을 기준으로 소스물질 노즐부(110)의 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치한 복수의 분사홀(111)에 공급되는 소스물질(11)의 공급량이 소스물질 노즐부(110)의 상기 제1 축 방향의 중앙부에 위치한 복수의 분사홀(111)에 공급되는 소스물질(11)의 공급량보다 많도록 조절할 수 있다.
본 발명의 박막 증착장치는 소스물질 공급모듈(100)과 반응가스 공급모듈(300) 사이에 제공되어 소스물질(11)과 상기 반응가스의 기상 반응을 억제하는 차단부(400)를 더 포함할 수 있다.
플라즈마를 이용하여 래디칼 형태로 상기 반응가스를 공급하면, 래디칼 형태로 공급되는 상기 반응가스가 소스물질 노즐부(110) 인근까지 확산되어, 소스물질 노즐부(110)에 소스물질(11)과 상기 반응가스의 기상 반응에 의한 파티클이 형성될 수 있고, 이러한 파티클이 소스물질 노즐부(110)에 지속적으로 누적됨으로써, 기판(1) 상에 누적된 파티클이 떨어져 기판(1) 처리 후 최종 제품에 결함이 발생되는 문제를 야기할 수 있다. 이에 래디칼 형태로 공급되는 상기 반응가스가 소스물질 공급모듈(100)로 확산되는 것을 방지할 필요가 있으며, 차단부(400)는 소스물질 공급모듈(100)과 반응가스 공급모듈(300) 사이에 제공되어 래디칼 형태로 공급되는 상기 반응가스가 소스물질 공급모듈(100)로 확산되거나 소스물질(11)과 상기 반응가스가 기판(1)의 상부에서 만나는 것을 방지할 수 있다. 차단부(400)는 소스물질 공급모듈(100)과 반응가스 공급모듈(300) 각각의 공간 사이에서 기판(1) 상으로 퍼지 가스를 분사하여 에어 커튼을 형성하는 차단부일 수 있는데, 이러한 경우에 기판(1) 상으로 퍼지 가스를 분사하는 퍼지가스 공급부(410) 및 상기 퍼지 가스와 함께 소스물질(11)과 상기 반응가스의 증착 잔여물을 배기시키는 진공 배기부(420)를 포함할 수 있다.
퍼지가스 공급부(410)는 기판(1) 상으로 퍼지 가스를 분사하여 래디칼 형태로 공급되는 상기 반응가스가 소스물질 공급모듈(100)로 확산되는 것을 차단할 수 있다. 이때, 분사된 퍼지 가스와 확산이 차단된 래디칼 형태로 공급되는 상기 반응가스의 배기가 필요하게 된다.
진공 배기부(420)는 소스물질 공급모듈(100)과 퍼지가스 공급부(410) 사이 및 반응가스 공급모듈(300)과 퍼지가스 공급부(410) 사이에 배치될 수 있고, 분사된 퍼지 가스와 확산이 차단된 래디칼 형태로 공급되는 상기 반응가스를 배기시킬 수 있다. 진공 배기부(420) 각각은 기판(1)과 소스물질 공급모듈(100) 및 반응가스 공급모듈(300) 사이의 공간에서 상기 공간과 분리된 공간으로 증착 부산물이 이동하는 경로를 형성하는 배기노즐(미도시)과, 배기노즐에 흡입력을 가하는 압력형성기(미도시)를 포함할 수 있다. 이에 진공 배기부(420)는 기판(1)과 소스물질 공급모듈(100) 및 반응가스 공급모듈(300) 사이의 증착 부산물을 흡입하여 제거함으로써, 기판(1)에 증착 부산물이 떨어져 기판(1)의 품질을 저하시키는 것을 억제 및 방지할 수 있다.
한편, 차단부(400)는 소스물질 공급모듈(100)과 반응가스 공급모듈(300) 사이에 자기장(F)을 형성함으로써, 래디칼 형태로 공급되는 상기 반응가스가 소스물질 공급모듈(100) 쪽으로 확산되는 것을 차단하는 차단부일 수도 있다. 이러한 경우에도 자기장 형성부(미도시)를 기준으로, 자기장 형성부와 소스물질 공급모듈(100) 사이 및 자기장 형성부와 반응가스 공급모듈(300) 사이에 배치되는 진공 배기부(420)를 포함할 수 있다.
본 발명의 박막 증착장치는 챔버(10) 내부에서 기판 지지대(200)의 외측에 제공되는 펌핑 포트(미도시)를 더 포함할 수 있다. 펌핑 포트(미도시)는 기판(1) 상에 흡착되고 남는 소스물질(11)의 잔여물(11´), 박막 증착에 기여되지 않은 잉여 상기 반응가스, 증착 부산물, 파티클 등을 배기시킬 수 있다. 이에 기판(1)에 파티클 또는 증착 부산물이 떨어져 기판(1)의 품질을 저하시키는 것을 억제 및 방지할 수 있고, 챔버(10) 내벽에 파티클 또는 증착 부산물이 증착되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 이러한 펌핑 포트에 의해 소스물질 공급모듈(100)의 상기 제1 축 방향의 양단부에서 소스물질(11)이 기판(1)에 머무르는 시간이 적게 되어 기판(1) 상에 충분히 흡착되지 못함으로써 흡착 두께가 얇아지게 될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착방법을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착방법을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 박막 증착장치와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착방법은 기판을 가로지르는 제1 축 방향으로 배치되는 선형의 소스물질 공급모듈에 제공된 복수의 분사홀을 통해 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 이동하는 상기 기판 상에 소스물질을 공급하는 단계(S100); 상기 소스물질 공급모듈에 제공된 배기홀을 통해 상기 소스물질의 잔여물을 배기시키는 단계(S200); 및 상기 소스물질 공급모듈과 이격되어 위치하는 반응가스 공급모듈을 이용하여 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 이동하는 상기 기판 상에 반응가스를 공급하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
먼저, 기판을 가로지르는 제1 축 방향을 따라 형성된 복수의 분사홀을 포함하는 선형의 소스물질 공급모듈을 이용하여 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 이동하는 상기 기판 상에 소스물질을 공급한다(S100). 상기 소스물질 공급모듈은 상기 제1 축 방향으로 배치될 수 있고, 상기 소스물질 공급모듈에 제공된 복수의 분사홀을 통해 상기 기판 상에 소스물질이 공급될 수 있다. 이를 통해 소스물질이 상기 기판 상에 물리적으로 흡착되게 된다.
다음으로, 상기 소스물질 공급모듈에 제공된 배기홀을 통해 상기 소스물질의 잔여물을 배기시킨다(S200). 여기서, 상기 배기홀은 소스물질 공급모듈의 가장자리부에 형성될 수 있다. 상기 소스물질이 상기 기판 상에 공급되면, 물리적으로 흡착되고 남는 상기 소스물질의 잔여물이 생기게 되는데, 상기 소스물질의 기상 반응이 일어나지 않도록 상기 소스물질의 잔여물을 상기 배기홀을 통해 배기시킨다. 이때, 상기 소스물질의 잔여물은 상기 복수의 분사홀을 통해 상기 소스물질이 분사되는 방향과 상이한 방향(예를 들어, 분사 방향과 반대 방향 또는 상부 방향)으로 배기될 수 있다.
상기 소스물질 공급모듈과 이격되어 위치하는 반응가스 공급모듈을 이용하여 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 이동하는 상기 기판 상에 반응가스를 공급한다(S300). 반응가스가 상기 기판 상에 흡착된 상기 소스물질에 공급되어 화학적 반응이 일어나 박막이 증착된다. 여기서, 상기 반응가스 공급모듈은 상기 기판이 선형 이동하는 경우에 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 이격될 수 있고, 상기 기판이 회전 이동하는 경우에 회전축을 중심으로 회전하여 이격될 수도 있다.
상기 반응가스를 공급하는 단계에서는 상기 반응가스 공급모듈에 플라즈마를 형성하여 상기 반응가스를 래디칼 형태로 분사할 수 있다. 플라즈마를 이용하여 상기 반응가스를 래디칼 형태로 공급하면, 상기 반응가스가 활성화되어 있기 때문에 상기 소스물질과의 반응성이 향상될 수 있고, 상기 소스물질과 상기 반응가스의 화학적 반응에 의해 박막이 안정적으로 증착될 수 있다.
상기 소스물질을 공급하는 단계는 상기 복수의 분사홀로 상기 소스물질을 분배하는 단계; 및 상기 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
일단, 상기 복수의 분사홀로 상기 소스물질을 분배한다. 상기 복수의 분사홀의 위치에 따라 상기 소스물질의 공급량을 조절하기 위해 상기 소스물질을 분배하여 상기 복수의 분사홀로 공급할 수 있다. 이때, 상기 소스물질은 상기 복수의 분사홀 각각으로 분배될 수도 있고, 상기 복수의 분사홀의 위치별로 소정 개수의 상기 분사홀이 그룹화되어 분배될 수 있다. 여기서, 상기 복수의 분사홀을 소정 개수씩 그룹화하여 분배하기 위해 상기 소스물질 노즐부의 내부가 그룹별로 구분되어 형성될 수도 있다.
그리고 상기 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량을 조절한다. 이때, 상기 복수의 분사홀 각각에 공급되는 상기 소스물질의 공급량을 조절할 수도 있고, 상기 복수의 분사홀을 소정 개수씩 그룹화하여 그룹별로 상기 소스물질의 공급량을 조절할 수도 있다. 이에 상기 복수의 분사홀의 위치에 따라 상기 소스물질의 공급량을 조절하여 상기 소스물질의 원자층이 상기 기판 전체에 균일하게 증착되도록 할 수 있다.
상기 소스물질의 공급량은 상기 소스물질 공급모듈의 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치한 상기 복수의 분사홀이 상기 소스물질 공급모듈의 중앙부에 위치한 상기 복수의 분사홀보다 많을 수 있다. 상기 소스물질 노즐부의 상기 제1 축 방향의 양단부는 상기 기판의 외곽에 근접하기 때문에 챔버에 제공되어 상기 기판의 외곽으로 증착 부산물을 배기시키는 펌핑 포트의 영향을 많이 받으므로 상기 제1 축 방향의 양단부에 흡착되는 상기 소스물질의 흡착 두께가 상기 제1 축 방향의 중앙부에 흡착되는 상기 소스물질의 흡착 두께보다 얇을 수 있다. 이에 상기 소스물질의 흡착 두께를 상기 기판 전체에 균일하게 해주기 위해 상기 소스물질 노즐부의 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치한 상기 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량과 상기 소스물질 노즐부의 상기 제1 축 방향의 중앙부에 위치한 상기 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량을 다르게 조절할 수 있고, 상기 소스물질 노즐부의 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치한 상기 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량이 상기 소스물질 노즐부의 상기 제1 축 방향의 중앙부에 위치한 상기 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량보다 많도록 할 수 있다. 이때, 상기 소스물질 노즐부의 상기 제1 축 방향의 중앙부에 위치한 상기 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량을 기준으로 상기 소스물질 노즐부의 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치한 상기 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량이 상기 소스물질 노즐부의 상기 제1 축 방향의 중앙부에 위치한 상기 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량보다 많도록 조절할 수 있다.
상기 배기시키는 단계에서는 상기 배기홀의 개방 면적의 조절을 통해 상기 소스물질의 잔여물을 위치에 따라 상이한 속도로 배기시킬 수 있다. 여기서, 상기 배기홀의 개방 면적은 각각의 상기 배기홀의 면적일 수도 있고, 상기 배기홀에 의한 전체 또는 단위면적당 개방 면적일 수도 있다. 상기 배기홀의 개방 면적을 조절하면, 상기 소스물질의 시간에 대한 배기량(또는 배기 속도)을 조절할 수 있고, 이에 위치에 따라 상기 소스물질의 배기 속도를 조절함으로써 상기 소스물질이 상기 기판 전체에 균일하게 흡착되도록 할 수 있다.
상기 배기홀의 개방 면적은 상기 소스물질 공급모듈의 상기 제1 축 방향의 양단부가 상기 소스물질 공급모듈의 중앙부보다 좁을 수 있다. 상기 소스물질 공급모듈의 상기 제1 축 방향의 양단부의 상기 배기홀의 개방 면적을 줄임으로써 상기 소스물질 공급모듈의 상기 제1 축 방향의 양단부의 배기 속도를 줄일 수 있고, 이에 따라 상기 소스물질이 상기 기판 전체에 균일하게 증착되도록 할 수 있다.
이처럼, 본 발명에서는 챔버의 펌핑 포트를 통한 기판 지지대 외곽으로의 배기뿐만 아니라 소스물질 공급모듈에서 소스물질 노즐부의 외곽에 형성된 배기홀을 통해 소스물질의 잔여물을 배기시킬 수 있기 때문에 챔버 내부에서 소스물질의 기상 반응에 의해 발생되는 파티클을 최소화할 수 있다. 그리고 날개부를 통해 배기홀의 개방 면적을 조절함으로써 기판을 가로지르는 제1 축 방향의 양단부에서 챔버의 펌핑 포트를 통한 배기와 배기홀을 통한 배기가 동시에 이루어져 소스물질의 증착 두께가 얇아지는 문제점도 해결할 수 있다. 이에 챔버 내부에서 기상 반응에 의한 파티클 발생을 줄일 수 있으면서 소스물질을 기판 전체에 균일하게 증착할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 소스물질 공급모듈을 통해 소스물질을 분배하여 공급하고, 부분별로 상기 소스물질의 공급량을 조절함으로써 제1 축 방향의 양단부에서 소스물질의 증착 두께가 얇아지는 문제점을 해결하여 소스물질을 기판 전체에 균일하게 증착되게 할 수도 있다. 한편, 본 발명의 박막 증착장치는 소스물질 공급모듈과 반응가스 공급모듈 사이에 차단부를 더 포함하여 소스 물질과 반응 가스가 기판의 상부에서 만나게 되는 것을 방지할 수 있고, 이에 소스 물질과 반응 가스의 기상 반응에 의해 발생되는 파티클을 줄일 수도 있다.
상기 설명에서 사용한 “~ 상에”라는 의미는 직접 접촉하는 경우와 직접 접촉하지는 않지만 상부 또는 하부에 대향하여 위치하는 경우를 포함하고, 상부면 또는 하부면 전체에 대향하여 위치하는 것뿐만 아니라 부분적으로 대향하여 위치하는 것도 가능하며, 위치상 떨어져 대향하거나 상부면 또는 하부면에 직접 접촉한다는 의미로 사용하였다. 따라서, “기판 상에”는 기판의 표면(상부면 또는 하부면)이 될 수도 있고, 기판의 표면에 증착된 막의 표면이 될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 기판 2 : 소스물질 원자층
10 : 챔버 11 : 소스물질
100 : 소스물질 공급모듈 110 : 소스물질 노즐부
111 : 분사홀 112 : 오목부
120 : 하우징 121 : 배기홀
122 : 하우징과의 이격 공간 130 : 날개부
140 : 분배부 141 : 공급 라인
150 : 유량조절부 151 : 유량조절밸브
152 : 계측부 200 : 기판 지지대
300 : 반응가스 공급모듈 400 : 차단부
410 : 퍼지가스 공급부 420 : 진공 배기부
500 : 구동부

Claims (19)

  1. 기판을 가로지르는 제1 축 방향으로 배치되어 상기 기판 상에 소스물질을 공급하는 소스물질 공급모듈;
    상기 기판을 지지하는 기판 지지대; 및
    상기 기판 지지대에 연결되어 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 상기 기판 지지대를 이동시키는 구동부를 포함하고,
    상기 소스물질 공급모듈은,
    상기 제1 축 방향을 따라 형성된 복수의 분사홀을 포함하며, 상기 기판 상에 소스물질을 분사하는 소스물질 노즐부; 및
    상기 소스물질 노즐부의 둘레에 형성되어 상기 소스물질의 분사 방향과 상이한 방향으로 상기 소스물질의 잔여물을 배기시키는 복수의 배기홀을 포함하는 박막 증착장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 배기홀은 상기 소스물질 노즐부를 중심으로 대칭되어 형성되는 박막 증착장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 소스물질 노즐부는 상기 기판을 향하는 면에 오목부를 포함하고, 상기 오목부에 상기 복수의 분사홀이 형성되는 박막 증착장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 소스물질 공급모듈은 상기 소스물질 노즐부의 외측면에 외측 방향으로 연장되어 형성되는 날개부를 더 포함하는 박막 증착장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 날개부는 상기 소스물질 노즐부의 상기 제1 축 방향의 양단부에 형성되는 박막 증착장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 날개부의 폭은 상기 제1 축 방향의 양단부가 중앙부보다 넓은 박막 증착장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 배기홀은 상기 소스물질 공급모듈의 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치하는 복수의 배기홀의 면적이 상기 소스물질 공급모듈의 중앙부에 위치하는 복수의 배기홀의 면적보다 좁은 박막 증착장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 소스물질 공급모듈은,
    상기 복수의 분사홀로 상기 소스물질을 분배하는 분배부; 및
    상기 분배부에 제공되어 상기 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량을 조절하는 유량조절부를 더 포함하는 박막 증착장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 소스물질 노즐부는 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치하는 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량이 중앙부에 위치하는 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량보다 많은 박막 증착장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판이 이동하는 방향으로 상기 소스물질 공급모듈과 이격되어 위치하고, 상기 소스물질과 반응하는 반응가스를 상기 기판 상에 공급하는 반응가스 공급모듈을 더 포함하는 박막 증착장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 반응가스 공급모듈은 플라즈마 형성부를 포함하고, 플라즈마를 이용하여 상기 반응가스를 래디칼 형태로 공급하는 박막 증착장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 소스물질 공급모듈과 상기 반응가스 공급모듈 사이에 제공되어 상기 소스물질과 상기 반응가스의 기상 반응을 억제하는 차단부를 더 포함하는 박막 증착장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 지지대의 외측에 제공되는 펌핑 포트를 더 포함하는 박막 증착장치.
  14. 기판을 가로지르는 제1 축 방향으로 배치되는 선형의 소스물질 공급모듈에 제공된 복수의 분사홀을 통해 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 이동하는 상기 기판 상에 소스물질을 공급하는 단계;
    상기 소스물질 공급모듈에 제공된 배기홀을 통해 상기 소스물질의 잔여물을 배기시키는 단계; 및
    상기 소스물질 공급모듈과 이격되어 위치하는 반응가스 공급모듈을 이용하여 상기 제1 축 방향과 교차하는 방향으로 이동하는 상기 기판 상에 반응가스를 공급하는 단계를 포함하는 박막 증착방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 반응가스를 공급하는 단계에서는 상기 반응가스 공급모듈에 플라즈마를 형성하여 상기 반응가스를 래디칼 형태로 공급하는 박막 증착방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 소스물질을 공급하는 단계는,
    상기 복수의 분사홀로 상기 소스물질을 분배하는 단계; 및
    상기 복수의 분사홀에 공급되는 상기 소스물질의 공급량을 조절하는 단계를 포함하는 박막 증착방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 소스물질의 공급량은 상기 소스물질 공급모듈의 상기 제1 축 방향의 양단부에 위치한 상기 복수의 분사홀이 상기 소스물질 공급모듈의 중앙부에 위치한 상기 복수의 분사홀보다 많은 박막 증착방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 배기시키는 단계에서는 상기 배기홀의 개방 면적의 조절을 통해 상기 소스물질의 잔여물을 위치에 따라 상이한 속도로 배기시키는 박막 증착방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 배기홀의 개방 면적은 상기 소스물질 공급모듈의 상기 제1 축 방향의 양단부가 상기 소스물질 공급모듈의 중앙부보다 좁은 박막 증착방법.
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