KR20180115912A - 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈 - Google Patents

원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈은 케이스 및 상기 케이스의 내부에 구비되며, 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스를 포함하는 원자층 증착 가스를 동시에 증착 대상 기판의 다른 영역에 분사하는 가스 공급부를 포함하고, 상기 가스 공급부는 상기 케이스의 높이방향을 기준으로 다단의 형태를 가지며 형성되되, 각 단 별로 구비된 확산홀을 통해 상기 원자층 증착 가스를 일측에서 타측으로 확산시킬 수 있다.

Description

원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈{GAS SUPPLY MODULE FOR ATOMIC LAYER DEPOSITION}
본 발명은 반도체 또는 디스플레이 소자 제조에 사용되는 원자층 증착 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈에 관한 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.
최근들어, 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커지고 있어 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 원자층 증착 방법(atomic layer deposition: ALD)의 사용이 증대되고 있다.
이러한 원자층 증착 방법은 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착 방법과 유사하다. 하지만, 통상의 CVD가 복수의 기체 분자들을 동시에 프로세스 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, 원자층 증착 방법은 하나의 소스 물질을 포함하는 가스를 프로세스 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 프로세스 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질 사이의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다.
그러나, 현재 연구되고 있는 원자층 증착 방법은 기판에 증착 가스를 분사하는데 있어서 균일하게 수행되지 못해 생산성이 낮다는 문제를 가지고 있다. 따라서, 원자층 증착 박막의 고품위는 유지시키되 생산성을 향상시키도록 증착 가스를 고르게 분사시킬 수 있는 가스 공급 모듈을 제안하고자 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0076386호(2011.07.06)
본 발명의 일 실시예에서는 기체가 단계적으로 통과되는 복수의 홀을 통해 반도체 또는 디스플레이 소자 제조에 사용되는 기판으로 가스를 균일하게 분사할 수 있는 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 기판으로 가스를 분사 시, 가스를 이용한 기체장벽을 형성함으로써 주입되는 가스의 혼입을 방지할 수 있는 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈은 케이스, 및 상기 케이스의 내부에 구비되며, 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스를 포함하는 원자층 증착 가스를 동시에 증착 대상 기판의 다른 영역에 분사하는 가스 공급부를 포함하고, 상기 가스 공급부는 상기 케이스의 높이방향을 기준으로 다단의 형태를 가지며 형성되되, 각 단 별로 구비된 확산홀을 통해 상기 원자층 증착 가스를 일측에서 타측으로 확산시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 가스 공급부는 상기 소스 가스를 분사하는 소스 가스 공급부, 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부 및 상기 반응 가스를 분사하는 반응 가스 공급부를 포함하고, 상기 소스 가스 공급부, 상기 퍼지 가스 공급부 및 상기 반응 가스 공급부는 상기 케이스의 길이방향을 따라 일정 간격으로 서로 나란히 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 가스 공급부는 상기 가스 공급부의 상부에 형성되는 공간인 제1 가스 확산영역, 상기 소스 가스 공급부 및 상기 반응 가스 공급부의 내부에 형성되며, 상기 제1 가스 확산영역과 연결되는 공간인 제2 가스 확산영역, 및 상기 소스 가스 공급부 및 상기 반응 가스 공급부의 내부에 형성되며, 상기 제2 가스 확산영역과 연결되는 공간인 제3 가스 확산영역을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 내지 제3 가스 확산영역은 상기 제1 가스 확산영역 및 상기 제2 가스 확산영역의 사이에 구비되는 제1 격벽, 상기 제2 가스 확산영역 및 상기 제3 가스 확산영역의 사이에 구비되는 제2 격벽, 및 상기 제3 가스 확산영역의 하부에 구비되는 제3 격벽을 포함하고, 상기 확산홀은 상기 제1 내지 제3 격벽의 상하면에 복수로 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 확산홀은 상기 제1 내지 제3 격벽의 길이방향을 따라 일정 간격으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 확산홀은 각 격벽의 일측면 및 타측면의 대응되는 위치에서 서로 마주보도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 확산홀의 개수는 하기 수식을 만족할 수 있다.
[수식]
상기 제1 격벽에 형성된 확산홀의 개수 < 상기 제2 격벽에 형성된 확산홀의 개수 < 상기 제3 격벽에 형성된 확산홀의 개수.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 격벽에 형성된 확산홀의 개수는 3~5개이고, 상기 제2 격벽에 형성된 확산홀의 개수는 8~12개이고, 상기 제3 격벽에 형성된 확산홀의 개수는 240~260개일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈은 상기 가스 공급부를 둘러싸도록 외곽에 배치되되 서로 연통되어 형성되는 외측 퍼지 가스 공급부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 가스 공급부의 타측에는 상기 증착 대상 기판이 마련되고, 상기 퍼지 가스 공급부와 상기 증착 대상 기판 간의 이격거리는 상기 반응 가스 공급부와 상기 증착 대상 기판 간의 이격거리 및 상기 소스 가스 공급부와 상기 증착 대상 기판 간의 이격거리 보다 작을 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기체가 단계적으로 통과되는 복수의 홀을 통해 반도체 또는 디스플레이 소자 제조에 사용되는 기판으로 가스를 균일하게 분사할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판으로 가스를 분사 시, 가스를 이용한 기체장벽을 형성함으로써 주입되는 가스의 혼입을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈에 있어서, 가스 공급 모듈의 상부 단면을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈에 있어서, 가스 공급 모듈의 하부 단면을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1의 가스 공급 모듈의 A-A' 단면을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 가스 공급 모듈의 내부 구조를 도시한 평면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 퍼지 가스 공급부와 증착 대상 기판 간의 이격거리에 따른 유체의 흐름에 관한 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 가스 공급부의 가스 확산영역을 통해 증착 가스가 분사되는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비 가스 모듈은 다양한 박막층을 형성할 수 있다. 예를 들어, 금속 박막층, 산화물 박막층, 질화물 박막층, 탄화물 박막층, 황화물 박막층 중 적어도 하나의 박막층을 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 금속 박막층을 형성하기 위한, 소스 가스는, TMA(TriMethyl Aluminium), TEA(Tri Ethyl Aluminium) 및 DMACl(Di Methyl Aluminum Chloride) 중 하나이고, 반응 가스는, 산소 가스 및 오존 가스 중 하나일 수 있다. 이때 퍼지 가스는, 아르곤(Ar)이나 질소(N2), 헬륨(He) 중 어느 하나의 가스 또는 둘 이상 혼합된 가스가 사용될 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 실리콘 박막층을 형성하기 위한, 소스 가스는, 리콘을 포함하는 실란(Silane, SiH4), 디실란(Disilane, Si2H6) 및 사불화 실리콘(SiF4) 중 하나일 수 있고, 반응 가스는, 산소 가스 및 오존 가스 중 하나일 수 있다. 이 때 퍼지 가스는, 아르곤(Ar)이나 질소(N2), 헬륨(He) 중 어느 하나의 가스 또는 둘 이상 혼합된 가스가 사용될 수 있다. 이 때, 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스는 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 요구에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈은 원자층 박막이 증착되기 위한 증착 대상 기판으로 가스를 분사하기 위한 모듈로서, 케이스 및 케이스의 내부에 구비되는 가스 공급부를 포함하여 구성될 수 있다. 케이스의 상부에는 가스의 석션을 위한 석션 모듈(미도시)이 장착될 수 있는데, 본 실시예에서는 5개의 석션 모듈이 장착될 수 있다. 가스 공급부는 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스를 포함하는 원자층 증착 가스를 증착 대상 기판의 다른 영역에 분사한다. 이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 가스 공급부에 관하여 보다 자세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈에 있어서, 가스 공급 모듈의 상부 단면을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈에 있어서, 가스 공급 모듈의 하부 단면을 도시한 평면도이고, 도 3은 도 1의 가스 공급 모듈의 A-A' 단면을 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 가스 공급 모듈의 내부 구조를 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 가스 공급 모듈의 가스 공급부(120)는 소스 가스를 분사하는 소스 가스 공급부(122), 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부(124) 및 반응 가스를 분사하는 반응 가스 공급부(126)를 포함할 수 있다. 각각의 가스 공급부(120)는 케이스(110) 내에서 서로 일렬로 배치될 수 있다. 즉, 소스 가스 공급부(122), 퍼지 가스 공급부(124) 및 반응 가스 공급부(126)는 케이스(110)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 나란히 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 가스 공급부(120)를 둘러싸도록 가스 공급부(120)의 외곽에 외측 퍼지 가스 공급부(128)가 배치될 수 있다. 외측 퍼지 가스 공급부(128)는 가스 공급부(120)의 둘레방향을 따라 서로 연통되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 외측 퍼지 가스 공급부(128)를 통해 분사되는 퍼지 가스가 기체 장벽의 역할을 수행함으로써, 가스가 공급되는 내부 공간 및 공급되지 않는 외부 공간을 분리시킬 수 있다. 즉, 가스가 공급되는 내부 공간을 외부 환경으로부터 고립시켜 고품질의 원자층 증착이 이루어지는 환경을 마련할 수 있다. 뿐만 아니라, 진공의 환경이 아닌 상압에서도 원자층 증착이 이루어질 수 있으며 roll to roll 공법의 적용이 가능하다.
참고로, 외측 퍼지 가스 공급부(128)는 도 4에 도시된 바와 같이 타측에 구비된 분사홀(128a)을 통해 증착 대상 기판(W)을 향하여 퍼지 가스를 분사할 수 있다.
도 3을 참조하면, 가스 공급부(120)는 일측 예를 들어, 상측에 가스를 제공하는 가스 공급원이 장착될 수 있고, 타측 예를 들어, 하측에 증착 대상 기판(W)이 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다.
증착 대상 기판(W)의 하측에는 기판이 안착되는 안착부(미도시)를 포함하는 스테이지(130)가 마련될 수 있다. 스테이지(130)는 안착된 증착 대상 기판(W)을 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 스테이지(130)의 회전에 의하여 증착 대상 기판(W)이 가스 공급부(120)의 아래를 통과하므로, 원자층 증착 가스를 공급받아 증착 대상 기판(W)에는 원자층 박막이 증착될 수 있다. 참고로, 증착 대상 기판(W)은 웨이퍼와 같은 원형뿐만 아니라 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
가스 공급부(120)는 제1 및 제2 소스 가스 공급부(122a, 122b)와 제1 내지 제4 퍼지 가스 공급부(124a, 124b, 124c, 124d)와 제1 내지 제3 반응 가스 공급부(126a, 126b, 126c)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 소스 가스 공급부(122a, 122b)와 제1 내지 제4 퍼지 가스 공급부(124a, 124b, 124c, 124d)와 제1 내지 제3 반응 가스 공급부(126a, 126b, 126c)는 증착 대상 기판(W)의 회전 방향을 따라 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 반응 가스 공급부(126a), 제1 퍼지 가스 공급부(124a), 제1 소스 가스 공급부(122a), 제2 퍼지 가스 공급부(124b), 제2 반응 가스 공급부(126b), 제3 퍼지 가스 공급부(124c), 제2 소스 가스 공급부(122b), 제4 퍼지 가스 공급부(124d), 제3 반응 가스 공급부(126c) 순서로 배치될 수 있다. 참고로, 상기 배치 순서의 처음과 끝에 외측 퍼지 가스 공급부(128)가 배치될 수 있다. 즉, 외측 퍼지 가스 공급부(128), 제1 반응 가스 공급부(126a), 제1 퍼지 가스 공급부(124a), 제1 소스 가스 공급부(122a), 제2 퍼지 가스 공급부(124b), 제2 반응 가스 공급부(126b), 제3 퍼지 가스 공급부(124c), 제2 소스 가스 공급부(122b), 제4 퍼지 가스 공급부(124d), 제3 반응 가스 공급부(126c), 외측 퍼지 가스 공급부(128) 순서로 배치될 수 있다.
제1 및 제2 소스 가스 공급부(122a, 122b)는 소스 가스 공급원(미도시)로부터 소스 가스를 제공받고, 제공받은 소스 가스를 증착 대상 기판(W)을 향하여 분사할 수 있다. 제1 내지 제4 퍼지 가스 공급부(124a, 124b, 124c, 124d)는 퍼지 가스 공급원(미도시)로부터 퍼지 가스를 제공받고, 제공받은 퍼지 가스를 증착 대상 기판(W)을 향하여 분사할 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 반응 가스 공급부(126a, 126b, 126c)는 반응 가스 공급원(미도시)로부터 반응 가스를 제공받고, 제공받은 반응 가스를 증착 대상 기판(W)을 향하여 분사할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 각 가스 공급부(120)는 스테이지(130)의 중심부보다 주변부에서 더 많은 증착 가스를 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각 가스 공급부의(120) 분사구는 스테이지(130)의 중심부보다 주변부에서 더 클 수 있다. 이는, 스테이지(130)의 각 속도가 동일한 경우, 스테이지(130)의 중심부보다 반경 방향으로 외측에 위치한 주변부의 선 속도가 더 크다는 점을 고려한 것이다. 이로써, 스테이지(130)의 중심부에 위치한 증착 대상 기판(W)의 영역이나 스테이지(130)의 주변부에 위치한 증착 대상 기판(W)의 영역에 일정한 원자층 박막이 증착될 수 있다.
제1 소스 가스 공급부(122a)의 양측에는 제1 소스 가스 공급부(122a)에서 분사된 소스 가스를 배기하는 배기구(122c)가 인접하여 배치될 수 있고, 제2 소스 가스 공급부(122b)의 양측에는 제2 소스 가스 공급부(122b)에서 분사된 소스 가스를 배기하는 배기구(122c)가 인접하여 배치될 수 있다. 각 배기구(122c)는 분사된 소스 가스를 분사 방향과 역 방향으로 회수함으로써, 소스 가스가 선택된 분사 영역 외의 타 영역으로 진입하는 것을 방지할 수 있다. 제1 반응 가스 공급부(126a)의 양측에는 제1 반응 가스 공급부(126a)에서 분사된 반응 가스를 배기하는 배기구(126d)가 인접하여 배치될 수 있고, 제2 반응 가스 공급부(126b)의 양측에는 제2 반응 가스 공급부(126a)에서 분사된 반응 가스를 배기하는 배기구(126d)가 인접하여 배치될 수 있고, 제3 반응 가스 공급부(126c)의 양측에는 제3 반응 가스 공급부(126c)에서 분사된 반응 가스를 배기하는 배기구(126d)가 인접하여 배치될 수 있다. 각 배기구(126d)는 분사된 반응 가스를 분사 방향과 역 방향으로 회수함으로써, 반응 가스가 선택된 분사 영역 외의 타 영역으로 진입하는 것을 방지할 수 있다.
배기구(122c, 126d)는 바 드라이 펌프(bar dry pump, 미도시)와 연통할 수 있다. 바 드라이 펌프의 구동에 의하여, 탑 펌핑(top pumping) 방식으로 분사된 소스 가스 및/또는 반응 가스 중 기판의 해당 영역을 벗어나는 소스 가스 및/또는 반응 가스는 배기될 수 있다.
도 4를 참조하면, 가스 공급부(120)는 케이스(110)의 높이방향을 기준으로 각각 상이한 높이를 가질 수 있다. 구체적으로, 퍼지 가스 공급부(124)의 높이는 소스 가스 공급부(122)의 높이 및 반응 가스 공급부(126)의 높이 보다 높을 수 있다. 다시 말해, 퍼지 가스 공급부(124)와 증착 대상 기판(W) 간의 이격거리(h2)는 반응 가스 공급부(126)와 증착 대상 기판(W) 간의 이격거리(h1) 및 소스 가스 공급부(122)와 증착 대상 기판(W) 간의 이격거리(h2) 보다 작을 수 있다. 즉, 퍼지 가스 공급부(124)와 소스 가스 공급부(122) 및 반응 가스 공급부(126)의 높이 차이에 따른 갭(gap)으로 인해 물리적 장벽이 형성될 수 있다. 이에 따라, 퍼지 가스 공급부(124)로부터 분사되는 퍼지 가스가 에어 커튼의 역할을 수행함으로써 소스 가스 및 반응 가스의 혼입을 방지할 수 있다.
이와 관련하여, 본 실시예에서는 퍼지 가스 공급부(124)와 증착 대상 기판(W) 간의 이격거리(h2)에 따른 유체의 흐름을 알아보기 위한 실험을 진행하였다. 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 퍼지 가스 공급부(124)와 증착 대상 기판(W) 간의 이격거리(h2)를 각각 다르게 구현하여 실험하였는데 구체적으로, 도 5a에서와 같이 이격거리(h2)가 큰 경우, 도 5b에서와 같이 이격거리(h2)가 보통인 경우 및 도 5c에서와 같이 이격거리(h2)가 작은 경우로 나누어 실험하였다. 실험한 결과, 퍼지 가스 공급부(124)와 증착 대상 기판(W) 간의 이격거리(h2)를 보통으로 설정한 경우에 유체의 흐름이 활발해지는 것을 확인하였다. 이를 통해, 퍼지 가스 공급부(124)와 증착 대상 기판(W) 간의 이격거리(h2)를 소스 가스 공급부(122)와 증착 대상 기판(W) 간의 이격거리(h1) 및 반응 가스 공급부(126)와 증착 대상 기판(W) 간의 이격거리(h1)와의 차이보다 너무 크지도 작지도 않은 적당하게 설정함으로써, 증착이 효율적으로 이루어질 수 있다. 참고로, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 퍼지 가스 공급부(124)와 증착 대상 기판(W) 간의 이격거리(h2)에 따른 유체의 흐름에 관한 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
가스 공급부(120)는 케이스(110)의 높이방향을 기준으로 다단의 형태를 가지며 형성될 수 있다. 즉, 가스 공급부(120)는 케이스(110)의 내부에서 케이스(110)의 일측 예를 들어, 상측과 케이스(110)의 타측 예를 들어, 하측의 사이에서 증착 가스가 공급되는 경로인 특정 공간을 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로, 가스 공급부(120)는 제1 내지 제3 가스 확산영역(10, 20, 30)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 가스 확산영역(10)은 가스 공급부(120)의 상부에 형성되는 공간일 수 있고, 제2 가스 확산영역(20)은 소스 가스 공급부(122) 및 반응 가스 공급부(126)의 내부에 형성되며, 제1 가스 확산영역(10)과 연결되는 공간일 수 있고, 제3 가스 확산영역(30)은 소스 가스 공급부(122) 및 반응 가스 공급부(126)의 내부에 형성되며, 제2 가스 확산영역(20)과 연결되는 공간일 수 있다. 이때, 증착 가스는 제1 가스 확산영역(10), 제2 가스 확산영역(20) 및 제3 가스 확산영역(30)을 차례로 통과하여 증착 대상 기판(W)을 향하여 분사될 수 있다.
제1 내지 제3 가스 확산영역(10, 20, 30)은 각 영역 사이에 구비되는 격벽을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 가스 확산영역(10) 및 제2 가스 확산영역(20)의 사이에는 제1 격벽(12)이 구비될 수 있고, 제2 가스 확산영역(20) 및 제3 가스 확산영역(30)의 사이에는 제2 격벽(22)이 구비될 수 있고, 제3 가스 확산영역(30)의 하부에는 제3 격벽(32)이 구비될 수 있다. 참고로, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 가스 공급부(120)의 가스 확산영역을 통해 증착 가스가 분사되는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
제1 내지 제3 격벽(12, 22, 32)은 각각 소정 크기의 확산홀(12a, 22a, 32a)을 구비할 수 있다. 본 실시예에서는, 확산홀(12a, 22a, 32a)을 통해 가스 공급부(120)의 일측 예를 들어, 상측에서 타측 예를 들어, 하측으로 증착 가스를 확산시킬 수 있다. 구체적으로, 증착 가스는 제1 가스 확산영역(10)으로부터 제1 격벽(12)에 구비된 확산홀(12a)을 통해 제2 가스 확산영역(20)으로 확산될 수 있고, 제2 가스 확산영역(20)으로부터 제2 격벽(22)에 구비된 확산홀(22a)을 통해 제3 가스 확산영역(30)으로 확산될 수 있고, 제3 가스 확산영역(30)으로부터 제3 격벽(32)에 구비된 확산홀(32a)을 통해 증착 대상 기판(W)을 향하여 확산되어 분사될 수 있다. 이를 통해, 가스 공급부(120)로 공급되는 증착 가스의 압력을 복수의 확산홀(12a, 22a, 32a)에 고르게 분배시켜 증착 균일도를 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 확산홀(12a, 22a, 32a)에 의해 증착 가스가 고르게 분사됨으로써 증착 대상 기판(W)의 두께 또한 균일하게 가공할 수 있다.
확산홀(12a, 22a, 32a)은 제1 내지 제3 격벽(12, 22, 32)의 상하면에 복수로 구비되되, 제1 내지 제3 격벽(12, 22, 32)의 각 길이방향을 따라 일정 간격으로 형성될 수 있다.
확산홀(12a, 22a, 32a)은 각 격벽의 일측면 및 타측면의 대응되는 위치에서 서로 마주보도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 격벽(12)의 타측면에 형성된 확산홀(12a)은 제2 격벽(22)의 상측면에 형성된 확산홀(22a)과 서로 마주보되 동일한 개수로 형성될 수 있고, 제2 격벽(22)의 하측면에 형성된 확산홀(22a)은 제3 격벽(32)의 상측면에 형성된 확산홀(32a)과 서로 마주보되 동일한 개수로 형성될 수 있다.
확산홀(12a, 22a, 32a)의 개수는 각 격벽마다 상이하며, 하기 수식을 만족할 수 있다.
[수식]
제1 격벽(12)에 형성된 확산홀(12a)의 개수 < 제2 격벽(22)에 형성된 확산홀(22a)의 개수 < 제3 격벽(32)에 형성된 확산홀(32a)의 개수.
구체적으로, 제2 격벽(22)의 하측면에 형성된 확산홀(22a)의 개수는 제1 격벽(12)의 상측면 및 하측면에 형성된 확산홀(12a)의 개수보다 많을 수 있고, 제3 격벽(32)의 하측면에 형성된 확산홀(32a)의 개수는 제2 격벽(22)의 상측면 및 하측면에 형성된 확산홀(22a)의 개수보다 많을 수 있다. 예를 들어, 제1 격벽(12)의 상측면 및 하측면에 형성된 확산홀(12a)의 개수는 3~5개이고, 제2 격벽(22)의 하측면에 형성된 확산홀(22a)의 개수는 8~12개이고, 제3 격벽(32)의 하측면에 형성된 확산홀(32a)의 개수는 240~260개일 수 있다. 바람직하게는, 제1 격벽(12)의 상측면 및 하측면에 형성된 확산홀(12a)의 개수는 4개이고, 제2 격벽(22)의 하측면에 형성된 확산홀(22a)의 개수는 10개이고, 제3 격벽(32)의 하측면에 형성된 확산홀(32a)의 개수는 250개일 수 있다. 이로써, 본 실시예에서는, 각 격벽에 구비된 복수의 확산홀(12a, 22a, 32a)을 통해 증착 대상 기판(W)을 향하여 증착 가스를 균일하게 분사할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 제1 가스 확산영역
12 : 제1 격벽
20 : 제2 가스 확산영역
22 : 제2 격벽
30 : 제1 가스 확산영역
32 : 제1 격벽
110 : 케이스
120 : 가스 공급부
122 : 소스 가스 공급부
122a : 제1 소스 가스 공급부
122b : 제2 소스 가스 공급부
124 : 퍼지 가스 공급부
124a : 제1 퍼지 가스 공급부
124b : 제2 퍼지 가스 공급부
124c : 제3 퍼지 가스 공급부
124d : 제4 퍼지 가스 공급부
126 : 반응 가스 공급부
126a : 제1 반응 가스 공급부
126b : 제2 반응 가스 공급부
126c : 제3 반응 가스 공급부
122c, 126d : 배기구
128 : 외측 퍼지 가스 공급부
12a, 22a, 32a : 확산홀
130 : 스테이지

Claims (10)

  1. 케이스; 및
    상기 케이스의 내부에 구비되며, 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스를 포함하는 원자층 증착 가스를 동시에 증착 대상 기판의 다른 영역에 분사하는 가스 공급부를 포함하고,
    상기 가스 공급부는
    상기 케이스의 높이방향을 기준으로 다단의 형태를 가지며 형성되되, 각 단 별로 구비된 확산홀을 통해 상기 원자층 증착 가스를 일측에서 타측으로 확산시키는 것을 특징으로 하는 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 공급부는
    상기 소스 가스를 분사하는 소스 가스 공급부, 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부 및 상기 반응 가스를 분사하는 반응 가스 공급부를 포함하고,
    상기 소스 가스 공급부, 상기 퍼지 가스 공급부 및 상기 반응 가스 공급부는 상기 케이스의 길이방향을 따라 일정 간격으로 서로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스 공급부는
    상기 가스 공급부의 상부에 형성되는 공간인 제1 가스 확산영역;
    상기 소스 가스 공급부 및 상기 반응 가스 공급부의 내부에 형성되며, 상기 제1 가스 확산영역과 연결되는 공간인 제2 가스 확산영역; 및
    상기 소스 가스 공급부 및 상기 반응 가스 공급부의 내부에 형성되며, 상기 제2 가스 확산영역과 연결되는 공간인 제3 가스 확산영역
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 가스 확산영역은
    상기 제1 가스 확산영역 및 상기 제2 가스 확산영역의 사이에 구비되는 제1 격벽;
    상기 제2 가스 확산영역 및 상기 제3 가스 확산영역의 사이에 구비되는 제2 격벽; 및
    상기 제3 가스 확산영역의 하부에 구비되는 제3 격벽을 포함하고,
    상기 확산홀은 상기 제1 내지 제3 격벽의 상하면에 복수로 구비되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 확산홀은 상기 제1 내지 제3 격벽의 길이방향을 따라 일정 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 확산홀은 각 격벽의 일측면 및 타측면의 대응되는 위치에서 서로 마주보도록 형성되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 확산홀의 개수는 하기 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈.
    [수식]
    상기 제1 격벽에 형성된 확산홀의 개수 < 상기 제2 격벽에 형성된 확산홀의 개수 < 상기 제3 격벽에 형성된 확산홀의 개수.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 격벽에 형성된 확산홀의 개수는 3~5개이고, 상기 제2 격벽에 형성된 확산홀의 개수는 8~12개이고, 상기 제3 격벽에 형성된 확산홀의 개수는 240~260개인 것을 특징으로 하는 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 가스 공급부를 둘러싸도록 외곽에 배치되되 서로 연통되어 형성되는 외측 퍼지 가스 공급부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 가스 공급부의 타측에는 상기 증착 대상 기판이 마련되고,
    상기 퍼지 가스 공급부와 상기 증착 대상 기판 간의 이격거리는
    상기 반응 가스 공급부와 상기 증착 대상 기판 간의 이격거리 및 상기 소스 가스 공급부와 상기 증착 대상 기판 간의 이격거리 보다 작은 것을 특징으로 하는 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈.
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