KR20210141478A - 기상 증착 장치의 유체 취급 구조 및 방법 - Google Patents

Abstract

기상 증착 장치용 유체 취급 구조에 있어서, 상기 구조는 주입구 및 배출구를 갖고 주입구로부터 배출구로 가압 유체를 전달하는 흐름 경로를 형성하고, 이 구조는 긴 슬릿 및 가압 유체가 긴 슬릿으로 들어갈 수 있도록 하는 일련의 노즐을 포함하고, 주입구는 일련의 노즐의 상류에 있고, 그리고 배출구는 긴 슬릿의 갭 개구 하류에 형성되어 가압 유체가 상기 긴 슬릿으로부터 기판을 향해 배출되도록 하고, 일련의 노즐은 긴 슬릿보다 더 큰 흐름 저항을 제공하도록 구성되고, 일련의 노즐은 가압 유체가 흐름 경로를 통해 전달될 때 구조의 하나 이상의 충돌 표면을 향해 지향되는 일련의 제트류를 형성하도록 구성된다.

Description

기상 증착 장치의 유체 취급 구조 및 방법

본 발명은 기상 증착 장치를 위한 유체 취급에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 기상 증착 시스템에 사용하기 위한 유체 전달 헤드, 및 유체 취급 구조를 갖는 유체 전달 헤드를 포함하는 기상 증착 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 기판 상의 기상 증착을 위해 생성되는 유체 흐름의 균질성을 개선하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 기상 증착 장치용 유체 취급 구조의 제조 방법에 관한 것이다.

기상 증착 기술은 기판 위에 또는 이전에 증착된 층 위에 얇은 재료 층을 제공하는데 사용되는 박막 증착이다. 대부분의 기상 증착 기술에서, 층 두께는 수십 나노미터 내지 수 마이크로미터 이내로 제어될 수 있다.

예를 들어, 공간적 원자층 증착(spatial atomic layer deposition(ALD)) 또는 대기압 화학 기상 증착(atmospheric pressure chemical vapor deposition(CVD))과 같은 대기압 대면적 기상 증착 장비는 전구체 흐름의 국부적 변동으로 인해 발생되는 두께 불균일성을 회피하기 위해 기판의 폭에 걸쳐 균일한 가스 흐름을 필요로 한다. 또한, ALD 시스템에서 전구체 가스의 분리를 개선하는 것도 중요하다. 이 전구체 분리 기능은 전구체 가스의 항력(drag)(기판 움직임에 의해 유발됨)을 상쇄하고 분리를 개선하는 N₂ 가스의 제어된 흐름을 필요로 한다. 이를 달성하기 위해 일반적으로 사용되는 방법은 높은 흐름 제한을 갖는 좁은 슬릿을 배열하는 것이다. 그러나, 일반적으로 너비가 넓은 경우, 제조 공차로 인한 슬릿 너비 변동이 발생하여 균일한 흐름 분배에 해롭기 때문에 확장성이 제한된다. 예를 들어, 100마이크로미터의 간극(즉, 배출구 갭 개구)을 가진 슬릿은 10마이크로미터 주변에서 상대적으로 높은 간극 공차를 가질 수 있으며, 이는 최대 30%까지 상당히 균일하지 않은 흐름 분배를 야기한다. 고 처리량 ALD 시스템에서는, 필요한 처리량을 보장하기 위해 복수의 ALD 슬롯 쌍이 사용될 수 있다. 복수의 ALD 슬롯에 걸쳐 균일한 가스 공급을 향상시키기 위해, 이러한 슬릿들은 공차 측면에서 정확한 치수가 필요하다.

유체의 균일한 공급을 제공할 수 있고, 예컨대, 덜 엄격한 공차로 용이하게 제조될 수 있는 기상 증착을 위한 유체 취급 장치를 제공할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 앞서 언급한 단점들 중 적어도 하나를 해결하는 유체 취급 구조 및 유체 취급 방법을 제공하는 것이다.

부가적으로 또는 대안으로서, 본 발명의 목적은 기상 증착 동안 개선된 흐름 균일성을 달성하는 것이다.

부가적으로 또는 대안으로서, 본 발명의 목적은 기상 증착 동안 표면에 걸쳐 유체 가스의 보다 균일한 분배에 의해 기상 증착에서 균질한 층을 증착하는 것이다.

부가적으로 또는 대안으로서, 본 발명의 목적은 기상 증착 사이클 전체에 걸쳐 유체의 더욱 균일한 흐름을 촉진할 수 있는 유체 취급 구조를 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 기상 증착 장치를 위한 유체 취급 구조를 제공하며, 이 구조는 주입구 및 배출구를 갖고 주입구으로부터 배출구로 가압 유체를 전달하는 흐름 경로를 형성하고, 이 구조는 긴 슬릿과, 가압 유체가 긴 슬릿으로 들어갈 수 있도록 하는 일련의 노즐을 포함하고, 주입구는 일련의 노즐의 상류에 있으며, 배출구는 긴 슬릿의 갭 개구 하류에 형성되어 가압 유체가 긴 슬릿으로부터 배출되도록 하고, 일련의 노즐은 긴 슬릿보다 더 큰 흐름 저항을 제공하도록 구성되고, 일련의 노즐은 가압 유체가 흐름 경로를 통해 전달될 때 구조의 하나 이상의 충돌 표면을 향해 지향되는 일련의 제트류를 형성하도록 구성된다.

노즐은 긴 슬릿으로 흐르는 유체의 메인/주요 제한으로 사용된다. 슬릿의 갭 개구로부터 더욱 균일한 흐름 배출이 얻어질 수 있고, 이에 의해 기상 증착 공정 동안 더욱 균질한 층의 증착이 가능해진다. 노즐은 슬릿에 비해 제조 공차가 낮기 때문에 유체 취급 구조는 제조 공차에 덜 민감하다. 노즐은 정확한 방법으로 제조될 수 있다. 또한, 노즐이 주요 제한을 형성하기 때문에, 긴 슬릿의 갭 개구의 크기가 더 넓게 선택될 수 있어 배출되는 흐름이 슬릿의 제조 공차에 덜 민감하게 된다.

노즐은 바람직하게는 긴 슬릿과 기판 사이의 간극 거리(IHGap)에 의해 야기되는 흐름 저항보다 크거나 같은 흐름 저항을 제공하도록 구성된다. 따라서, 노즐은 인젝터 헤드와 기판 사이의 제어된 거리 내에서 흐름 분배를 제어하도록 구성된다. 긴 슬릿의 개구는 슬릿 주입구에서 ~10μm의 일반적인 제조 공차에 둔감해지도록 충분히 크게(예컨대, 500μm 내지 10μm) 선택될 수 있다.

흐름을 제어하는 노즐은 이러한 긴 슬릿 배출구의 상류에 위치하며, 여기서 (1) 노즐 제한은 전체 흐름 경로에 걸쳐 지배적일 수 있고(이것은 슬릿과 기판 사이의 거리(IHgap)와 상류 공급 제한의 상황적 비대칭에 매우 독립적인 실질적으로 균일한 흐름을 제공한다), 또는 (2) 노즐 제한은 슬릿 배출구와 기판 사이의 거리에 의해 야기되는 제한과 실질적으로 동일할 수 있다(예컨대, 0.5-1.5 정도)(이 경우 흐름은 선형 방식으로 이 거리에 따라 달라질 수 있다). 이것은 기판을 이동시킴으로써 기체의 항력에 대응하는데 유리할 수 있지만, 또한 흐름 제한에서의 (상류) 비대칭(예컨대, 굽힘, 공급 길이가 같지 않음)에 민감할 수 있다.

따라서, 노즐은 긴 슬릿보다 훨씬 더 높은 제한성을 제공한다. 즉, 노즐을 통과하는 유체의 흐름은 긴 슬릿을 통과하는 유체의 흐름보다 더 크게 제한된다. 주 흐름 경로 제한을 통과하는 유체는 일련의 제트류를 형성하며, 이러한 제트류는 충돌 표면에 충돌하도록 지향된다. 긴 슬릿을 통과하는 유체는 긴 슬릿의 갭 개구부로부터 보다 균일한 배출을 가능하게 한다.

노즐은 유체 취급 구조에 의해 형성된 흐름 경로를 통해 가압 유체가 안내될 때 사용 중인 제트의 형성을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 일련의 노즐은 유체 취급 구조의 유체 주입구 부분에 배열된 1차 흐름 경로 제한을 형성할 수 있다. 긴 슬릿은 후속의 2차 흐름 경로 제한을 형성할 수 있다. 갭 개구는 실질적으로 균일한 유체 흐름을 배출할 수 있는 유체 취급 구조의 유체 배출구 부분을 형성할 수 있다.

일련의 노즐(1차 흐름 경로 제한 참조)은 그것을 가로질러 제1 압력 강하를 제공할 수 있다. 이것은 균일성을 촉진하는 유체 취급 구조의 지배적인 압력 강하를 보장한다. 긴 슬릿(2차 흐름 경로 제한 참조)은 일련의 노즐에 의해 달성되는 지배적인 압력 강하보다 훨씬 작은 제2 압력 강하를 그것을 가로질러 제공할 수 있다. 이것은 흐름 경로를 통해 전달되는 가압 유체가 유체 취급 구조로부터 배출될 때 더욱 균일성을 촉진하는 유체 취급 구조에서의 추가적인 압력 강하를 보장한다. 선택사항으로서, 노즐에 의해 얻어진 제트는 긴 슬릿을 따라 갭 개구를 향하는 방향에 대해 실질적으로 평행하지 않다.

일련의 노즐은 긴 슬릿 내로의 유체 흡입을 위해 배열될 수 있다. 일련의 노즐을 통해 안내되는 가압 유체는 하나 이상의 충돌 표면과 충돌한 후 긴 슬릿의 개구 갭으로 안내된다. 흐름 경로에서, 지배적인 임피던스는 일련의 노즐에 의해 제공된다. 긴 슬릿은 일련의 노즐의 임피던스에 비해 실질적으로 더 낮은 임피던스를 가질 수 있다. 또한, 긴 슬릿은 긴 슬릿의 갭 개구에서 더욱 균일한 흐름 출력을 얻는데 유리한 용량성 효과를 제공할 수 있다.

선택사항으로서, 일련의 노즐은 긴 슬릿의 제1 벽에 배열되고, 충돌 표면은 긴 슬릿의 제2 벽에 배열되고, 제2 벽은 제1 벽과 대향한다.

제1 벽 및 제2 벽은 유체가 흐르도록 허용된 긴 슬릿을 형성하는 측벽일 수 있다. 긴 슬릿은 유체 취급 구조에 의해 형성된 흐름 경로의 일부를 형성할 수 있다. 벽은 그 사이에 갭을 갖도록 서로 이격되어 있다. 이 갭은 유체가 긴 슬릿의 바깥 부분에 있는 갭 개구를 향해 흐를 수 있도록 충분히 크다. 제1 벽 및 제2 벽은 긴 슬릿을 형성하도록 하는 치수이고, 그로 인해 긴 갭 개구를 형성한다. 갭 개구는 흐름 경로의 상류에 배열된 복수의 노즐보다 더 작은 제한을 초래하도록 충분히 크다.

일련의 노즐은 오리피스, 애퍼처 또는 관통 구멍에 의해 형성될 수 있다. 노즐 구멍은 작은 공차로 제작될 수 있다. 예를 들어, 일련의 오리피스는 단단한 벽에 구멍을 정밀하게 가공하여 얻어질 수 있다. 노즐은 흐름 종속 저항을 제공할 수 있다.

일련의 노즐은 하류 제트류를 형성하도록 구성된다. 유체(기체)가 기판을 직접 향하는 경우 일련의 오리피스에서 나오는 가스의 높은 속도로 인해 유속이 불균일해질 수 있다. 그 대신, 제트는 하나 이상의 충돌 표면으로 지향되고 긴 슬릿을 따라 갭 개구를 향해 더 안내되어, 유체 취급 구조의 갭 개구로부터 배출되는 가스 흐름의 균일성이 개선된다.

일례로서, 제1 벽과 제2 벽은 서로에 대해 실질적으로 평행하다. 이러한 방식으로, 제1 벽과 제2 벽 사이의 갭은 긴 슬릿을 따라 하류 방향으로 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다.

또한, 제1 벽 및 제2 벽이 서로에 대해 평행하지 않은 것도 고려된다. 예를 들어, 제1 벽 및 제2 벽은 제1 벽과 제2 벽 사이의 갭이 갭 개구로 갈수록 감소하도록(참조, 테이퍼형) 배열될 수 있다. 제1 벽 및 제2 벽은 긴 슬릿 및/또는 갭 개구에 의해 제공되는 제한이 일련의 노즐에 의해 제공되는 제한보다 작게 유지되도록 배열된다. 따라서, 노즐 유도 제한은 유체 취급 구조에 의해 형성된 흐름 경로에서 지배적인 제한을 형성한다.

긴 슬릿은 일련의 노즐과 갭 개구 사이에서 연장되는 중간 부분을 포함한다. 이 중간 부분은 갭 개구에 접근함에 따라 유체 흐름이 더 균일해질 수 있도록 용량성 효과를 가질 수 있다. 선택사항으로서, 긴 슬릿은 또한 갭 개구를 향한 방향에 대해 반대 방향으로 연장되는 자유 부분을 포함한다. 이 자유 부분은 갭 개구에서 달성되는 보다 균일한 흐름을 초래하는 추가 용량 효과를 제공할 수 있다.

선택사항으로서, 일련의 노즐은 하나의 어레이로 서로에 대해 공간적으로 오프셋되고, 이 어레이는 긴 슬릿의 길이 방향으로 실질적으로 연장된다.

일련의 노즐은 긴 슬릿의 갭 개구의 전체 길이를 실질적으로 덮도록 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 흐름은 갭 개구의 길이에 걸쳐 더 고르게 분배될 수 있다.

긴 슬릿의 개구 갭을 통해 배출되는 유체 흐름의 균일성은 긴 슬릿의 확장된 영역에 걸쳐 더욱 균일한 배압을 제공함으로써 향상될 수 있다. 더욱이, 일련의 노즐과 갭 개구 사이의 거리는 가스의 흐름을 충분히 확산시킬 수 있도록 선택될 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 더 나은 확산을 얻기 위해 긴 슬릿에 추가 수단(예컨대, 림 벽)이 제공된다.

노즐과 긴 슬릿은 사전 결정된 크기를 가질 수 있다. 유체 취급 구조는 노즐이 긴 슬릿보다 훨씬 더 높은 제한을 제공하도록 하는 치수일 수 있다. 따라서, 노즐은 유체 취급 구조에 의해 형성된 흐름 경로에서 주 제한을 형성할 수 있다. 각 노즐로부터 비교적 빠른 속도의 제트류를 얻을 수 있다. 이 속도는 제트류가 충돌 표면에(예컨대, 긴 슬릿의 벽에) 충돌함에 따라 더 균일해질 수 있다.

구멍 형상을 갖는 노즐이 슬릿보다 더 정밀하게 제조될 수 있음을 이해할 것이다. 그러나, 슬릿은 유체 취급 구조의 배출구에서 선호된다. 따라서, 구멍 형상의 오리피스는 원하는 배압을 정확하게 제공할 수 있다.

일련의 노즐 및 갭 개구를 갖는 긴 슬릿에 의해 각각 형성된 1차 흐름 경로 제한 및 2차 흐름 경로 제한은 서로 상이한 개구를 갖는다.

가압 유체는 주입구에서의 고압 단부에서 배출구의 저압 단부로 흐를 수 있다. 1차 흐름 경로 제한(일련의 노즐) 및 2차 흐름 경로 제한(긴 슬릿)에서의 압력 강하는 더 적은 배출(유속)을 초래할 수 있다. 배압의 대부분은 긴 슬릿에 의해 제공되는 제한보다 높은 제한성을 갖는 지배적인 제한을 형성하는 일련의 노즐에 의해 생성된다. 유체가 긴 슬릿 없이 샘플 또는 기판으로 향하는 경우, 노즐에서 나오는 유체의 높은 속도는 배출된 유체의 속도 프로파일에 불균일성을 유발할 수 있다. 일련의 노즐과 긴 슬릿을 갖는 유체 취급 구조는 상기 긴 슬릿의 개방 갭에서 배출되는 유체 흐름의 균일성을 개선하는데 도움이 된다.

긴 슬릿을 형성하는 벽들 중 적어도 하나에는 긴 슬릿 내부에 유체를 배출하는 일련의 노즐이 제공될 수 있다. 또한, 양쪽 벽 모두에 일련의 노즐이 제공되는 것도 고려된다. 일련의 노즐은 보링, 천공 등으로 제조된 오리피스에 의해 형성될 수 있다.

선택사항으로서, 제1 일련의 노즐은 긴 슬릿의 제1 측벽에 배열되고, 제2 일련의 노즐은 긴 슬릿의 제2 측벽에 배열되며, 긴 슬릿의 제2 측벽은 제1 측벽 반대편에 있다. 제1 일련의 노즐 및 제2 일련의 노즐은 대향하는 제트 사이의 접촉이 실질적으로 방지되도록 배열될 수 있다. 이를 위해, 제1 및 제2의 일련의 노즐은 서로에 대해 엇갈린 배열일 수 있다. 형성된 제트는 대향하는 벽의 충돌 표면에 충돌할 수 있다. 따라서. 제1 및 제2의 일련의 노즐로부터의 제트는 반대 방향으로 흐를 수 있다.

일련의 노즐은 서로에 대해 공간적으로 오프셋될 수 있다. 예를 들어, 일련의 노즐은 하나의 라인 또는 복수의 라인을 따라 나란히 배열될 수 있다(예컨대, 병렬 배열). 또한, 일련의 노즐은 서로 상이한 방식으로 서로에 대해 이격될 수 있다. 노즐의 어레이가 배열될 수 있다. 또한, 일련의 노즐을 매트릭스 배열로 배열하는 것도 가능하다. 다양한 노즐 배열이 가능하다.

선택사항으로서, 일련의 노즐은 200 내지 300 마이크로미터 범위의 직경을 가지며, 긴 배출구 슬릿의 갭 개구는 그 저항이 흐름 경로에 실질적으로 기여하지 않도록 실질적으로 더 큰 크기를 갖는다.

선택사항으로서, 각 노즐은 0.03 내지 0.07 제곱밀리미터 범위의 기하학적 흐름 영역을 갖는다. 일련의 노즐의 기하학적 흐름 영역은 긴 슬릿의 갭 개구에 의해 형성된 기하학적 흐름 영역보다 작다.

유체 취급 구조는 긴 슬릿의 갭 개구로부터 배출되는 보다 균일한 흐름을 촉진하여, 기상 증착 공정에서 보다 균질한 층의 형성을 야기한다. 따라서, 기판의 표면에 걸쳐 배출되는 유체 가스의 원하는 균일성을 유지하면서 긴 슬릿의 갭 개구의 길이가 증가될 수 있다. 선택사항으로서, 긴 슬릿은 길이 방향으로 10 내지 200㎜ 범위의 길이를 갖는다.

갭 개구가 너무 넓으면, 샘플/기판과 갭 개구 사이의 거리 변동에 너무 민감해질 수 있다. 이러한 거리 변동은 또한 샘플 표면에 대한 유체 취급 장치의 상대적인 움직임으로 인해 발생할 수 있다.

간격이 좁을수록 균일성이 향상될 수 있다. 그러나, 긴 슬릿에 의해 제공되는 제한은 일련의 노즐에 의해 제공되는 제한보다 작아야 한다.

예를 들어, 노즐의 직경이 300 마이크로미터이고 피치가 1.25mm인 경우, 긴 슬릿의 갭 개구의 너비에 걸쳐 배출되는 흐름은 상당히 변할 수 있다(예컨대, 20% 흐름 변동). 노즐 사이의 피치 거리를 늘려 더 적은 수의 노즐을 배치하면, 노즐당 유량이 증가할 수 있다. 결과적으로, 흐름 저항이 증가할 수 있다. 노즐의 직경이 더 작은 경우(예컨대, 200마이크로미터), 구멍에 대한 흐름 변동이 감소될 수 있다. 따라서, 노즐 직경이 더 작은 경우, 배출되는 유체 속도 프로파일은 갭 개구와 기판/샘플 사이의 거리(쐐기 거리)로부터 더 독립적이 될 수 있다. 종종 이 쐐기 거리는 (예컨대, 제조 공차, 열 변형 등의 결과로서) 기판이 기울어지거나 휘어짐에 따라 변한다.

선택사항으로서, 일련의 노즐과 갭 개구 사이의 거리는 1 내지 50㎜의 범위 이내, 보다 바람직하게는 2.5 내지 25㎜의 범위 이내, 훨씬 더 바람직하게는 5 내지 10㎜의 범위 이내이다. 이러한 방식으로, 긴 슬릿의 배출 갭 개구에서 균일한 흐름의 형성이 개선될 수 있다.

선택사항으로서, 일련의 노즐과 갭 개구는 0.1 내지 10mm 범위 이내, 더 바람직하게는 2.5 내지 5mm 범위 이내로 이격된다.

충분히 균일한 흐름을 얻으려면 특정 거리가 필요할 수 있다. 일련의 노즐은 갭 개구를 떠나는 유체의 충분히 균일한 흐름을 얻기 위해 긴 슬릿의 갭 개구로부터 충분한 거리에 있다. 긴 슬릿은 용량성 부재로서 역할할 수 있다. 갭 개구에 접근함에 따라 슬릿 내에 흐름 분배가 더 균일해질 수 있다. 유속 차이는 '감쇄'되거나 또는 '균형화'될 수 있다.

또한, 충돌 표면에 충돌하는 결과적인 제트류로 인한 유체 흐름 진동이 감소될 수 있다. 갭 개구를 향한 긴 슬릿을 따른 유체 흐름은 보다 균일하게 유선형이 될 수 있고, 제트의 난류는 갭 개구 상류에서 분해될 수 있다.

긴 슬릿은 속도 차이에 대한 충분한 감쇠를 제공하기 위해 충분한 높이를 가질 수 있으며, 이에 의해 긴 슬릿의 갭 개구로부터 배출되는 흐름의 보다 균일한 속도 프로파일을 제공할 수 있다.

선택사항으로서, 제2 벽은 가압 유체가 흐름 경로를 통해 전달될 때 형성된 제트를 수용하도록 배열된 일련의 공동(예컨대, 포트홀)을 포함하며, 충돌 표면은 일련의 구멍에 의해 형성된다.

일련의 노즐에 의해 제공되는 지배적인 제한의 결과로 형성된 제트가 긴 슬릿의 갭 개구를 통해 배출되는 유체의 속도 프로파일에서 탐지 가능한 것은 바람직하지 않다. 제트는 더 높은 질량 흐름에서 상기 속도 프로파일에서 더 잘 보일 수 있다. 이러한 해로운 영향은 일련의 공동(예컨대, 포트홀)을 통해 효과적으로 감소될 수 있으며, 공동들은 임의의 형상(원형, 정사각형 등)을 가질 수 있으며 바람직하게는 겹치지 않는다. 제트는 갭 개구에서의 흐름의 균일성에 대한 해로운 영향을 줄이기 위해 포트홀 공동으로 지향될 수 있다. 포트홀은 노즐의 직경보다 더 큰 직경을 가질 수 있어, 제트의 반대 방향으로 연속적인 역류가 얻어질 수 있다. 그 다음, 유체는 더 낮은 속도로 포트홀을 빠져나갈 수 있으므로, 갭 개구를 통해 배출되는 유체의 속도 프로파일에서 제트는 덜 보이게 된다.

선택사항으로서, 제2 벽에 있는 일련의 공동은 제1 벽에 있는 일련의 노즐에 대향하여 배열된다.

노즐로부터 나오는 유체의 배출류는 충돌 표면 쪽으로 강제될 수 있다. 충돌 표면에 대한 제트의 충격은 제트를 분해할 수 있으므로 갭 개구를 통해 배출되는 유체의 속도 프로파일에 대한 영향이 감소될 수 있다.

선택사항으로서, 공동은 노즐 직경과 동일한 수준의 직경(예컨대, 일반적으로 노즐 직경의 2-10배)을 갖는다. 일반적인 치수는 0.5 내지 2mm 범위 이내이고 길이는 0.5 내지 15mm 범위 이내이다. 이 경우 긴 슬릿의 갭 개구를 통해 배출되는 유체의 보다 균일한 분배가 얻어질 수 있다.

선택사항으로서, 공동는 적어도 1㎜, 바람직하게는 적어도 2㎜의 깊이를 갖는다.

하나 이상의 공동(예컨대, 개별 오리피스, 하나 이상의 긴 홈, 포트홀 등)의 배열은 긴 슬릿의 갭 개구를 통해 배출되는 보다 균일한 흐름을 초래할 수 있다. 공동은 예를 들어 밀링 공정에 의해 제조될 수 있다.

주 제한은 긴 슬릿 대신 일련의 노즐에 의해 제공된다. 이러한 방식으로, 150 마이크로미터 미만의 갭 개구를 갖는 긴 슬릿을 제공할 필요가 더 이상 없을 수 있다. 예를 들어, 100마이크로미터의 긴 슬릿은 제조 공차로 인해 어려움을 겪을 수 있다. 본 발명에 따르면, 일련의 노즐은 흐름 경로에서 긴 슬릿 앞에(상류 참조) 배치된다. 긴 슬릿 내에서, 일련의 노즐을 통해 안내되는 유체의 흐름은 제트에서 갭 개구에서의 균일한 흐름으로 변환될 수 있다. 일련의 노즐이 유체 취급 장치의 흐름 경로에서 지배적인 제한을 제공하기 때문에, 슬릿은 더 넓게, 예를 들어 200 마이크로미터 보다 크게, 더 바람직하게는 350 마이크로미터 보다 크게, 훨씬 더 바람직하게는 400 마이크로미터 보다 크게 만들어질 수 있다. 예를 들어, 500 마이크로미터의 긴 슬릿에 대한 (공차로 인한) 10 마이크로미터 변동은 흐름에 대해 제한적인 영향을 줄 뿐이다.

선택사항으로서, 유체 취급 구조는 제1 긴 슬릿에 인접하게 배열된 적어도 하나의 추가의 제2 긴 슬릿을 포함한다.

선택사항으로서, 긴 슬릿은 큰 와류를 작은 와류로 분해하는 수단을 포함한다. 이에 의해, 더 작은 와류는 긴 슬릿의 갭 개구를 향한 하류에서 더 빠르게 소산될 수 있다.

큰 와류를 더 작은 와류로 분해하기 위한 수단은 벌집 구조, 그물망, 메쉬 스크린 또는 긴 침강 구역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일련의 노즐(1차 흐름 경로 제한 참조)과 긴 슬릿(2차 흐름 경로 제한 참조) 사이의 흐름 경로에 메쉬 스크린이 제공될 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 복수의 기공을 포함하는 다공성 재료가 제공될 수 있다. 작은 기공을 갖는 다공성 재료가 원하는 배압을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 다공성 재료는 강철 등의 어려운 기계가공을 회피하는 비교적 간단한 유닛을 제공하는데 유리하다.

선택사항으로서, 노즐은 제2 벽의 충돌 표면에 실질적으로 횡방향으로 충돌하도록 형성된 제트를 제2 벽을 향해 지향시키도록 구성된다.

선택사항으로서, 노즐은 조절 가능한 직경을 갖는다. 1차 흐름 경로 제한 및/또는 2차 흐름 경로 제한이 유동 저항 또는 제한도를 변경하기 위한 수단을 더 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 수단은 오리피스 내에 위치되고 오리피스를 가로지르는 와이어를 포함할 수 있다. 제한(예컨대, 구멍)의 유효 제한도는 제한의 직경보다 작은 직경을 갖는 와이어 또는 다른 물체의 삽입에 의해 증가될 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 직경 조절 수단은 또한 1차 흐름 경로 제한 및/또는 2차 흐름 경로 제한의 기하학적 유동 영역을 변경하기 위해 사용될 수 있다.

일련의 노즐과 긴 슬릿은 서로 거리를 둘 수 있다. 따라서, 메인/주요 흐름 경로 제한은 유체 취급 구조에 의해 형성된 흐름 경로의 2차 흐름 경로 제한으로부터 이격될 수 있다.

슬릿의 갭 개구는 기상 증착 공정에서 유체로 처리될 기판을 향해 갭 개구를 통한 유체의 배출을 가능하게 한다. 유체 취급 구조가 다른 샘플을 처리하는데 사용될 수도 있음을 이해할 것이다.

선택사항으로서, 유체 취급 구조는 화학 기상 증착 헤드 또는 원자층 증착 헤드와 같은 기상 증착 헤드의 적어도 일부를 형성한다.

선택사항으로서, 노즐은 1˚ 내지 30˚, 보다 바람직하게는 2˚ 내지 15˚ 범위의 개방 각도를 갖는 제트를 제공하도록 배열된다. 경우에 따라, 제트 직경 및 노즐의 개수를 늘리면 속도 변동이 줄어들 수 있다.

선택사항으로서, 유체 취급 구조는 서로 근접하게 배열된 복수의 긴 슬릿을 포함한다. 복수의 긴 슬릿은 연속적으로 및/또는 나란히 배열될 수 있다. 일 양태에 따르면, 본 발명은 나란히 배열된 복수의 유체 취급 구조를 포함하는 시스템을 제공한다.

일 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명에 따른 복수의 유체 취급 구조를 포함하는 유체 취급 조립체를 제공한다. 유체 취급 조립체의 복수의 유체 취급 구조는 서로 연속적으로 배열될 수 있다. 복수의 유체 취급 구조 각각은 기상 증착을 위한 균일한 흐름 분배를 제공하는 기상 증착 슬롯으로 간주될 수 있다. 조립체의 복수의 슬롯은 헤드에 수용되거나 프레임에 의해 유지될 수 있다. 복수의 슬롯은 기상 증착을 위한 표면 위를 연속적으로 통과할 수 있다. 이러한 방식으로, 기상 증착을 위한 표면 위에 유체 취급 조립체의 단일 스트로크 동안 복수의 층이 증착될 수 있다.

복수의 슬롯은 순서대로 연속적으로 배열될 수 있다. 연속적인 슬롯들은 슬롯들의 긴 슬릿의 길이 방향(A)을 가로질러 배열될 수 있다(유체 취급 조립체의 상대적 이동 방향(S)으로 나란함). 이동 방향(S)은 기상 증착이 수행될 표면에 대해 유체 취급 구조가 상대적으로 이동 가능한 방향으로 볼 수 있다. 조립체의 슬롯은 서로 인접하게 배열될 수도 있고 또는 서로에 대해 이격될 수도 있다.

주입구는 슬롯에 가압 유체를 제공한다. 가압 유체는 슬롯의 긴 슬릿을 향해 그것을 통과하여 흐를 수 있도록 슬롯의 일련의 노즐에 제공된다. 슬롯의 흐름 경로의 배출구는 긴 슬릿의 갭 개구에 의해 형성된다.

선택사항으로서, 복수의 슬롯 중 제1 슬롯 그룹은 공통의 제1 주입구와 유체 연통할 수 있고, 복수의 슬롯 중 제2 슬롯 그룹은 공통의 제2 주입구와 유체 연통할 수 있다. 제1 및 제2 슬롯 그룹, 및/또는 제1 및 제2 주입구는 상이할 수 있다. 선택사항으로서, 복수의 슬롯 중 추가(예컨대, 제3, 제4, 제5 등) 그룹은 공통의 추가(예컨대, 제3, 제4, 제5 등) 주입구와 유체 연통한다. 각 슬롯 그룹은 상이한 가스를 증착하는데 사용될 수 있다.

연속적인 슬롯의 다양한 배열이 가능하다는 것이 이해될 것이다. 또한 다양한 개수의 슬롯이 연속적으로 또는 나란히 배열될 수 있다. 예를 들어, 조립체는 더 적은 수 또는 더 많은 수의 개별 슬롯을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 조립체는 다양한 순서 또는 시퀀스의 개별 슬롯을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 조립체는 더 적거나 더 많은 수의 슬롯 그룹을 포함할 수 있다.

일련의 노즐은 유체 취급 구조에 의해 형성된 흐름 경로에서 지배적인 제한을 형성할 수 있다. 유리하게도, 가스는 본 발명에 따른 유체 취급 구조를 사용하여 복수의 슬롯에 걸쳐 균일하게 분배될 수 있다.

일 양태에 따르면, 본 발명은 기판 상의 기상 증착을 위한 유체 흐름의 균질성을 개선하기 위한 방법을 제공하고, 여기서 유체는 주입구 및 배출구를 갖고 주입구로부터 배출구로 가압 유체를 전달하는 흐름 경로를 형성하는 유체 취급 구조를 사용하여 도입되고, 이 구조에는 긴 슬릿 및 가압 유체가 긴 슬릿으로 들어갈 수 있도록 하는 일련의 노즐이 제공되고, 주입구는 일련의 노즐의 상류에 제공되며, 배출구는 긴 슬릿의 갭 개구 하류에 형성되어 긴 슬릿으로부터 가압 유체가 배출되도록 하고, 일련의 노즐은 긴 슬릿보다 더 큰 흐름 저항을 제공하도록 구성되고, 일련의 노즐은 가압 유체가 흐름 경로를 통과하여 전달될 때 구조의 하나 이상의 충돌 표면을 향해 지향되는 일련의 제트류를 형성하도록 구성된다.

일례로서, 유체 흐름은 기상 반응물에 의해 또는 반응 가스를 분리하는 불활성 퍼지 가스에 의해 형성될 수 있다.

유체 취급 구조가 제조 공차에 덜 민감하기 때문에 보다 균일한 공간 흐름 분배가 얻어질 수 있다. 그 결과, 기상 증착에 사용되는 유체 취급 구조는 충돌 제트에 의한 불균일한 유동 영역에 덜 민감할 수 있다. 지배적인 노즐 제한이 정확하게 이루어질 수 있기 때문에, 인젝터를 통한 개선된 가스 분배를 얻을 수 있다. 또한, 주입구 슬릿 섹션 내부에서 균일한 배출류 상태가 얻어질 수 있으므로, 더 짧은 퍼지 슬롯 길이가 필요할 수 있다.

유체 취급 구조의 주입구는 하나 이상의 주입구 챔버와 유체 연통할 수 있다. 일련의 노즐은 주입구 챔버와 긴 슬릿 사이에 위치할 수 있다. 유체 취급 구조는 유체 흐름을 조절할 수 있는 흐름 경로를 제공하도록 구성될 수 있으며, 여기서 노즐 또는 슬릿이 유체를 기판 상으로 직접 분사하는 것이 방지된다. 그 대신, 흐름 경로의 주요 제한은 일련의 노즐에서 상류에 배열된다.

일 양태에 따르면, 본 발명은 기상 증착 장치에서 유체를 취급하는 방법을 제공하고, 이 방법은: 가압 유체가 유체 취급 구조를 통해 흐르는 흐름 경로를 형성하는 단계로서, 이 흐름 경로는 주입구, 일련의 노즐, 긴 슬릿 및 배출구를 가지고, 주입구는 일련의 노즐에 대해 상류에 있고 배출구는 긴 슬릿의 갭 개구에서 하류에 형성된 것인, 상기 흐름 경로를 형성하는 단계; 가압 유체를 흐름 경로의 주입구에 공급하는 단계로서, 일련의 노즐은 일련의 제트를 형성하도록 구성된 것인, 상기 공급하는 단계; 일련의 제트를 긴 슬릿으로 지향시키는 단계; 및 긴 슬릿 내에서 충돌 표면에 대해 형성된 일련의 제트를 충돌시키는 단계를 포함하고, 여기서 일련의 노즐은 긴 슬릿보다 더 큰 흐름 저항을 제공하도록 구성되고, 일련의 노즐은 흐름 경로 내에서 지배적인 제한을 형성한다.

기상 증착 장치에서 유체를 취급하기 위한 상기 방법은 보다 균일한 흐름 배출을 얻는 방법을 제공한다. 사용 시, 가압 유체가 주입구에 제공되어 유체 흐름을 생성한다. 유체 취급 구조의 흐름 경로는 원하는 흐름 특성을 제공하도록 하는 배열 및 치수이다.

선택사항으로서, 유체 취급 장치는 또한 가스/공기 베어링 기능을 제공하는데 사용된다. 이러한 방식으로, 기상 증착 시스템의 설계는 하나의 장치에 두 가지 기능이 결합되어 단순화될 수 있다.

일 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명에 따른 유체 취급 구조의 제조 방법을 제공하며, 이 방법은: 제1 벽에 일련의 노즐을 제공하는 단계, 제1 벽과 제2 벽을 간격을 두고 배치하여 슬릿을 형성하는 단계로서, 형성된 슬롯은 가압 유체를 배출할 수 있는 갭 개구를 형성하는 것인, 상기 슬릿을 형성하는 단계, 및 일련의 노즐 상류에 주입구 챔버를 배열하는 단계를 포함한다.

유체 취급 구조는 가압 유체가 그것을 통과할 때 유체 취급 구조로부터 배출되는 가스 흐름의 균일성을 향상시킬 수 있다.

노즐은 긴 슬릿의 길이 방향으로 이격된 오리피스에 의해 형성될 수 있다. 노즐은 긴 슬릿의 전체 길이에 걸쳐 분배될 수 있다.

일련의 노즐은 제 1 벽에 구멍 또는 오리피스를 보링함으로써 제1 벽에 배열될 수 있다.

유리한 예에서, 하나 이상의 공동는 제2 벽에 배열되고, 제트가 이러한 하나 이상의 공동을 향해 지향되는 방식으로 복수의 노즐과 정렬된다. 선택사항으로서, 각 노즐은 각각의 공동을 갖는다. 추가적으로 또는 대안으로서, 하나 이상의 긴 슬릿은 2 이상의 노즐로부터 나오는 2 이상의 제트를 수용하기 위해 사용될 수 있다. 다양한 배열이 가능하다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.

선택사항으로서, 일련의 공동이 제2 벽에 배열되고, 일련의 공동은 일련의 노즐과 대향하게 위치된다.

선택사항으로서, 유체 취급 구조는 2개의 유닛(즉 제1 벽을 포함하는 제1 유닛 및 제2 벽을 포함하는 제2 유닛)으로 만들어지며, 여기서 제1 유닛은 긴 슬릿을 형성하기 위해 제2 유닛에 부착된다. 일련의 노즐은 제1 벽에 배열될 수 있다. 선택사항으로서, 일련의 공동이 제2 벽에 배열되어, 제1 유닛이 제2 유닛에 부착될 때 일련의 공동이 일련의 노즐과 대향하게 된다. 일련의 개별 공동 대신에 하나 이상의 긴 홈이 사용되는 것도 고려된다. 이러한 방식으로 제조 공정을 상당히 단순화할 수 있다. 또한, 하나 이상의 공동과 노즐로부터 나오는 유체 제트의 정렬은 이러한 방식으로 용이해질 수 있다.

일 양태에 따르면, 본 발명은 기상 증착 시스템에 사용하기 위한 유체 전달 헤드를 제공하며, 유체 전달 헤드는 본 발명에 따른 유체 취급 구조를 포함한다.

유체 취급 장치는 예를 들어 증착 가스 또는 분리 가스 중 적어도 하나를 제공하는 것을 포함하는 기상 증착 프로세스에서 사용될 수 있다.

일 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명에 따른 유체 취급 구조를 갖는 유체 전달 헤드를 포함하는 기상 증착 시스템을 제공한다.

유체 취급 구조는 균일한 유체 흐름 출력을 제공하지만 긴 슬릿의 갭 개구(예컨대, 10 마이크로미터 범위 이내)의 제조 공차에 덜 민감하다.

복수의 긴 슬릿을 배열함으로써, 고 처리량 기상 증착 시스템이 얻어질 수 있다. 이러한 방식으로 기상 증착에 필요한 처리량이 보장될 수 있다.

일련의 노즐은 흐름 경로에서 1차 흐름 경로 제한을 제공할 수 있다. 그 사이의 압력 강하는 균일성을 촉진하는 유체 취급 구조에서 지배적인 압력 강하를 초래할 수 있다. 긴 슬릿은 2차 흐름 경로 제한을 제공할 수 있다. 그 사이의 압력 강하는 일련의 노즐에 의해 달성되는 지배적인 압력 강하보다 훨씬 더 작다. 긴 슬릿에 의해, 흐름 경로를 통해 전달되는 가압 유체가 유체 취급 구조로부터 배출될 때 흐름의 추가 균일성이 달성될 수 있다.

일 양태에 따르면, 본 발명은 기상 증착 장치를 위한 유체 취급 구조를 제공하고, 이 구조는 주입구 및 배출구를 갖고 주입구로부터 배출구로 가압 유체를 전달하는 흐름 경로를 형성하고, 이 구조는 가압 유체를 상기 제1 긴 슬릿에 들어가도록 허용하는 제1 긴 슬릿 및 제1 일련의 노즐 및 가압 유체를 제2 긴 슬릿에 들어가도록 허용하는 제2 긴 슬릿 및 제2 일련의 노즐을 포함하고, 주입구는 제1 일련의 노즐과 제2 일련의 노즐의 상류에 있으며, 배출구는 제1 및 제2 긴 슬릿 각각의 제1 및 제2 갭 개구 하류에 형성되어 가압 유체가 제1 및 제2 긴 슬릿으로부터 기판을 향해 배출되도록 하고, 제1 및 제2 일련의 노즐 각각은 제1 및 제2 긴 슬릿 각각보다 더 큰 흐름 저항을 제공하도록 구성되고, 그리고 제1 및 제2 일련의 노즐은 가압 유체가 유체 취급 구조의 흐름 경로를 통해 전달될 때 구조의 하나 이상의 제1 및 제2 충돌 표면을 향해 지향되는 각각의 제1 및 제2 일련의 제트류를 형성하도록 구성된다. 흐름 경로의 배출구는 제1 및 제2 긴 슬릿에 의해 형성될 수 있다. 주입구로부터의 흐름은 제1 및 제2 긴 슬릿으로 분기될 수 있다.

선택사항으로서, 제1 및 제2 긴 슬릿은 제1 및 제2 긴 슬릿의 길이 방향, 예컨대, 유체 취급 구조의 이동 방향에 대해 횡방향으로 나란히 배열된다. 이동 방향은 기상 증착을 처리하기 위해 유체 취급 구조가 이동 가능한 방향이다. 복수의 긴 슬릿을 나란히 배치함으로써, 처리량이 크게 향상될 수 있으며 동시에 각각의 긴 슬릿에 의해 균일한 흐름 분배를 얻을 수 있다. 선택사항으로서, 2개보다 많은 긴 슬릿이 제1 및 제2 긴 슬릿의 길이 방향에 대해 횡방향으로 나란히 배열된다.

선택사항으로서, 제1 및 제2 긴 슬릿은 제1 및 제2 긴 슬릿의 길이 방향으로, 예컨대, 유체 취급 구조의 이동 방향에 대해 횡방향으로 나란히 배열된다. 이러한 방식으로 유체 취급 구조가 이동 방향으로 이동할 때 더 넓은 영역이 커버될 수 있다. 제1 및 제2 긴 슬릿은 서로 인접하게 배치될 수 있다. 선택사항으로서, 노즐은 긴 슬릿의 측벽 근처에서 서로 더 가깝게 배열된다. 제1 긴 슬릿의 측벽은 예를 들어 제2 긴 슬릿의 측벽 옆에 위치될 수 있다. 노즐을 더 가깝게 배열하면 이러한 측면에서 감소된 유량 출력이 보상될 수 있다. 또한 제1 및 제2 긴 슬릿 사이에 하나의 측벽이 사용되는 것도 고려된다. 제1 및 제2 긴 슬릿은 유체 취급 구조의 이동 방향에 대해 횡방향으로 나란히 배열될 때 측벽을 공유할 수 있다. 이동 방향은 제1 및 제2 긴 슬릿의 길이 방향에 대해 횡방향일 수 있다. 선택사항으로서, 2개보다 많은 긴 슬릿이 유체 취급 구조의 이동 방향에 대해 횡방향으로 또는 제1 및 제2 긴 슬릿의 길이 방향으로 나란히 배열된다.

일 양태에 따르면, 본 발명은 기상 증착(예를 들어, ALD, CVD 등) 장치를 위한 유체 취급 구조를 제공하고, 이 구조는 주입구 및 배출구를 갖고 주입구로부터 배출구로 가압 유체를 전달하기 위한 흐름 경로를 형성하고, 이 구조는 가압 유체가 긴 슬릿으로 들어가는 것을 허용하는 긴 슬릿 및 일련의 오리피스를 포함하며, 주입구는 일련의 오리피스 상류에 있고, 배출구는 긴 슬릿의 갭 개구에 형성되어 가압 유체가 긴 슬릿으로부터 배출되도록 하고, 일련의 오리피스는 긴 슬릿보다 더 큰 흐름 저항(제한성 참조)을 제공하도록 구성되고, 그리고 일련의 오리피스는 가압 유체가 흐름 경로를 통해 전달될 때 구조의 하나 이상의 충돌 표면을 향하는 일련의 제트류를 형성하도록 구성된다.

비록 1차 흐름 경로 제한보다 더 작은 저항 또는 제한을 갖지만, 추가 흐름 경로 제한이 긴 슬릿 내에 배열될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 추가 흐름 경로 제한은 긴 슬릿의 갭 개구(유체 취급 구조의 유체 배출구)에 또는 그 근처에 배열될 수 있다.

일 양태에 따르면, 본 발명은 선택된 반응 구역에서 기판 상의 기상 증착에 의해 생성된 필름의 균질성을 개선하는 방법을 제공하며, 이 방법은 상기 선택된 반응 구역에 상기 기판을 배치하는 단계; 기체 형태의 하나 이상의 막 형성 반응물을 상기 반응 구역에 도입하여 각각의 상기 기판 상에 막의 화학 기상 증착을 유도하는 단계; 캐리어 가스의 제트 스트림에 의해 생성된 흡입력에 의해 상기 반응 구역으로부터 과량의 기체 막 형성 반응물(들)을 제거하는 단계; 및 상기 과잉 기체 막 형성 반응물(들)의 적어도 일부를 상기 캐리어 가스와 함께 상기 반응 구역으로 재순환시키는 단계를 포함하고, 여기서 적어도 하나의 막 형성 반응물은 본 발명에 따른 유체 취급 구조를 사용하여 도입된다.

이 방법은 기판에 기상 증착(예컨대, ALD 및/또는 CVD)을 통해 생성된 막의 균질성을 크게 개선할 수 있다. ALD 및 CVD에 이어, 본 발명에 따른 유체 취급 구조가 당업계에 공지된 다른 또는 유사한 기상 증착 기술에 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 화학 기상 증착의 경우, 유체는 기체 또는 증기 중 적어도 하나일 수 있음을 이해할 것이다.

일 양태에 따르면, 본 발명은 제1 유체 취급 구조 및 제2 유체 취급 구조를 포함하는 조립체를 제공하며, 여기서 제1 및 제2 유체 취급 구조는 나란히 배열된다. 유리하게도, 기상 증착을 위한 유체 취급 조립체의 처리량이 개선될 수 있다.

선택사항으로서, 조립체의 제1 및 제2 유체 취급 구조는 제1 유체 취급 구조의 제1 긴 슬릿과 제2 유체 취급 구조의 제2 긴 슬릿이 긴 슬릿의 길이 방향에 대해 횡방향으로 순서대로 연속적으로 위치되도록 배열된다. 길이 방향은 처리될 표면(기상 증착의 경우)에 대한 조립체의 상대적인 이동 방향에 대해 횡방향일 수 있다. 이러한 방식으로, 유체 취급 구조에 의해 얻어진, 예컨대, 슬롯에 걸친 균일한 흐름 분배를 유지하면서, 기상 증착이 개선될 수 있다.

또한 조립체의 유체 취급 구조가 긴 슬릿의 길이 방향으로 나란히 배열되는 것도 고려된다. 이러한 방식으로, 조립체에 의해 더 넓은 영역이 추가로 커버될 수 있다.

유체 취급 구조의 관점에서 설명된 임의의 양태, 특징 및 선택사항들이 방법 및 설명된 유체 전달 헤드, 조립체 및 기상 증착 시스템에 동일하게 적용됨이 이해될 것이다. 또한, 상기 양태, 특징 및 선택사항들 중 임의의 하나 이상이 결합될 수 있음이 분명할 것이다.

본 발명은 도면에 나타낸 예시적인 실시예에 기초하여 더 설명될 것이다. 예시적인 실시예는 비제한적인 예로서 제공된다. 도면은 비제한적인 예로서 제공된 본 발명의 실시예의 개략적인 표현일 뿐이라는 점에 유의해야 한다.
도 1은 일 실시예의 유체 취급 구조의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 일 실시예의 유체 취급 구조의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 3은 일 실시예의 유체 취급 구조의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 4a 내지 도 4d는 유체 취급 구조의 실시예들의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시예의 유체 취급 구조의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6은 일 실시예의 유체 취급 조립체의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 일 실시예의 유체 취급 조립체의 개략도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 일 실시예의 유체 취급 구조의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 9는 일 실시예의 유체 취급 구조의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 10은 유체 취급 구조로부터 배출되는 유체의 속도 프로파일을 도시한다.
도 11은 유체 취급 구조로부터 배출되는 유체의 속도 프로파일을 도시한다.
도 12a 내지 도 12e는 유체 취급 구조에 의해 얻어진 유동 균일성을 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 유체 취급 구조의 단면에서 흐르는 유체의 속도 프로파일을 도시한다.
도 14a 및 14b는 유체 취급 구조로부터 배출되는 유체의 속도 프로파일을 도시한다.
도 15는 일 실시예의 유체 취급 구조의 개략도를 도시한다.
도 16은 방법의 개략도를 보여준다.

도 1은 기상 증착 장치를 위한 유체 취급 구조(1)의 일 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 구조(1)는 주입구(3) 및 배출구(5)를 갖고 주입구(3)로부터 배출구(5)로 가압 유체를 전달하는 흐름 경로를 형성한다. 구조(1)는 긴 슬릿(7) 및 일련의 노즐(9)(이 단면에서는 하나만 볼 수 있음)을 포함하며, 이를 통해 가압 유체가 긴 슬릿(7)으로 들어갈 수 있다. 유체 취급 구조(1)의 주입구(3)는 상기 유체 취급 구조(1)에 의해 형성된 흐름 경로에서 일련의 노즐(9)의 상류에 위치된다. 배출구(5)는 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11)에서 흐름 경로의 하류에 형성되며, 이를 통해 긴 슬릿(7)으로부터 가압 유체가 배출될 수 있다. 일련의 노즐(9)은 긴 슬릿(7)보다 큰 흐름 저항을 제공하도록 구성된다. 일련의 노즐(9)은 가압 유체가 흐름 경로를 통해 전달될 때 구조(1)의 하나 이상의 충돌 표면(15)을 향해 지향되는 일련의 제트류(13)를 형성하도록 구성된다.

가스 취급 구조에 의해 얻어진 결과적인 균일한 가스 분배는 증착 성장의 개선된 균일성을 허용한다 즉, 층 증착이 더 우수할수록 균질성이 우수하다. 유체 취급 구조(1)는 기판 수준에서 충돌 구역을 배제하면서 우수한 제조성을 갖는 노즐(9)의 이점을 이용한다. 또한, 유체 취급 구조(1) 설계에서 슬릿 공차에 대한 의존도 또한 감소된다.

이 예에서, 일련의 노즐(9)은 긴 슬릿(7)의 제1 벽(17)에 배열된다. 충돌 표면(15)은 긴 슬릿(7)의 제2 벽(19)에 배열된다. 제2 벽(19)은 제1 벽(17)에 대향하여 위치된다.

도시된 예에서, 긴 슬릿은 일련의 노즐(9)과 갭 개구(11) 사이로 연장되는 중간 부분(10a)을 포함한다. 이 중간 부분(10a)은 갭 개구에 접근함에 따라 유체 흐름이 더 균일해질 수 있도록 용량성 효과(capacitive effect)를 가질 수 있다. 또한, 긴 슬릿(7)은 또한 갭 개구(11)를 향한 방향에 대해 반대 방향으로 연장되는 선택적 자유 부분(10b)을 포함한다. 이 자유 부분(10b)은 갭 개구에서 달성되는 보다 균일한 흐름을 초래하는 추가적인 용량성 효과를 제공할 수 있다.

도면에서, 유사한 부재번호는 유사한 구성요소를 설명할 수 있으며, 반드시 축척에 따라 도시된 것은 아니다.

도 2는 일 실시예의 유체 취급 구조(1)의 개략도를 사시도로 도시한다. 유체 취급 구조(1)는 균일한 흐름 분배를 출력하도록 구성된다. 구조(1)는 긴 슬릿(7)에 의해 형성된 배출 챔버를 포함할 수 있다. 배출 챔버는 주입구 및 배출구를 가지며, 주입구는 제1 벽(17)에 배열된 일련의 노즐(9)(예를 들어, 구멍 또는 오리피스)에 의해 형성되고, 배출구는 일련의 노즐(9)로부터 멀리 떨어진 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11)에 의해 형성된다. 일련의 노즐(9)은 사용시 제트의 형성을 가능하게 하는 치수이며, 배출 챔버는 일련의 노즐에 의해 형성된 제트(13)가 제1 벽(17)에 대향하는 제2 벽(19)의 표면에 충돌하도록 배열된다.

일련의 노즐(9)은 하나의 어레이(21)에서 서로에 대해 공간적으로 오프셋되어 있다. 어레이(21)는 긴 슬릿(7)의 길이 방향(A)으로 실질적으로 연장된다. 이 예에서, 형성된 제트(13)는 구조(1)의 제2 벽(19) 상의 충돌 표면(15)에 충돌한다. 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11)는 제1 벽(17)과 제2 벽(19) 사이의 거리와 실질적으로 동일한 크기를 갖는다.

일련의 노즐은 그 하류 측에 고속 유체 흐름을 생성할 수 있다(제트(13) 참조). 긴 슬릿(7)은 일련의 노즐(9) 위치의 하류에 있는 흐름 경로 내에 배치될 수 있다. 이러한 제트류의 효과가 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11)를 통해 배출되는 유체의 속도 프로파일에서 특징화되지 않는 것이 바람직하다. 긴 슬릿(7)에 의해 제공되는 2차 흐름 경로 제한은 일련의 노즐(9)에 의해 제공되는 제한에 비해 상당히 더 낮은 압력 강하를 제공할 수 있다.

일련의 노즐(9)은 유체 취급 구조(1)에 의해 형성된 흐름 경로에서 주 또는 지배적 흐름 경로 제한으로 볼 수 있는 주 흐름 경로 제한을 제공한다. 긴 슬릿(7)은 일련의 노즐(9)에 의해 제공되는 1차 흐름 경로 제한보다 훨씬 더 낮은 제한성을 갖는 2차 흐름 경로 제한을 제공할 수 있다. 2차 흐름 경로 제한은 주 흐름 경로 제한 위치의 하류에 위치한다.

유체 취급 구조(1)의 유체 주입구는 일련의 노즐(9)에 더 높은 압력의 유체를 제공할 수 있다. 그 다음, 유체는 긴 슬릿(7)에 의해 형성된 2차 흐름 경로 제한을 따라 안내될 수 있다. 1차 흐름 경로 제한은 가장 큰 압력 강하를 초래하고 유체를 샘플 또는 기판(도시되지 않음) 표면에 있는 더 낮은 압력 영역을 향하는 배출구 쪽으로 안내할 것이다.

노즐 구멍은 배압 발생용 갭 개구의 크기에 비해 충분히 작다. 바람직하게는 구멍은 400 마이크로미터보다 작고, 더 바람직하게는 300 마이크로미터보다 작다. 충분히 작은 구멍을 선택함으로써 균일한 흐름이 얻어지며, 이는 갭 개구의 폭에 덜 의존한다. 노즐과 공동(예컨대, 포트홀)은 천공에 의해 제조될 수 있다. 다른 제조 공정이 사용될 수도 있다. 또한, 다수의 공동 대신에 긴 홈이 사용되는 것도 고려된다.

도 3은 일 실시예의 유체 취급 구조(1)의 개략적인 사시도를 도시한다. 제2 벽(19)은 가압 유체가 흐름 경로를 통해 전달될 때 형성되는 제트(13)를 수용하도록 배열된 일련의 포트홀(23)(공동)을 포함한다. 충돌 표면(15)은 각각의 일련의 포트홀(23)에 의해 형성된다. 제2 벽(19) 상의 일련의 포트홀(23)은 제1 벽(17)의 일련의 노즐(9)에 대향하여 배열된다.

이 예에서, 포트홀(23)은 노즐(9)이 배열되어 있 제1 벽에 대향하는 제2 벽(19) 내의 원형 천공에 의해 형성된다. 포트홀(23)은 가압 유체가 유체 취급 장치(1)를 통해 안내될 때 사용 중인 복수의 노즐에 의해 형성된 제트를 수용하도록 하는 형상 및 치수일 수 있다.

포트홀(23)은 다양한 형태 및 형상을 가질 수 있다. 또한, 다양한 개수의 포트홀이 배치될 수 있다. 예를 들어, 노즐(9)로부터 나오는 복수의 형성된 제트(13)를 수용하기 위해 하나의 포트홀이 사용될 수 있다. 원형 포트홀 대신에 하나 이상의 포트홀 슬릿 또는 홈을 형성하는 것도 가능하다. 하나 이상의 포트홀 슬릿 또는 홈은 어레이(21) 반대편에 배열되어 어레이의 길이를 따라 연장될 수 있다. 선택사항으로서, 포트홀은 적어도 0.5mm, 바람직하게는 적어도 1mm의 최대 리드 직경을 갖는다.

원형 천공을 갖는 포트홀을 가지는 벽을 제조하는 것은 비교적 쉽다. 천공을 정확하게(공차 참조) 생성하는 것도 가능하다. 따라서, 유체 취급 구조에 대한 제조 비용이 감소될 수 있다.

일련의 노즐(9)에 의해 형성된 1차 흐름 경로 제한은 가장 큰 크기의 유동 제한을 제공하고 지배적 제한으로 간주될 수 있다. 1차 흐름 경로 제한은 주입구 챔버 내의 고압의 제1 영역과 긴 슬릿(7)에 의해 둘러싸인 저압 영역 사이에 제공될 수 있다. 긴 슬릿(7)에 의해 형성된 2차 제한은 더 작은 크기의 흐름 제한을 제공하고 구조(1)에서 비 지배적인 제한으로 간주될 수 있다. 2차 흐름 경로 제한은 1차 흐름 경로 제한과 구별된다.

도 4a 내지 도 4d는 유체 취급 구조(1)의 실시예들의 개략도적인 단면도를 도시한다. 유체 취급 구조(1)는 흐름 경로 내의 복수의 노즐(9)과 유체 연통되는 공급 챔버를 포함할 수 있다. 공급 챔버와 긴 슬릿(7) 사이의 유체 연통을 제공하기 위해 노즐(9)의 다양한 치수, 형상 및 배열이 사용될 수 있다. 노즐 직경에 대한 제한은 유체 취급 구조(1)에 의해 형성된 흐름 경로 내의 모든 다른 제한보다 지배적이도록 선택될 수 있다. 선택사항으로서, 노즐(9)은 400 마이크로미터보다 작은 직경, 보다 바람직하게는 300 마이크로미터보다 작은 직경을 갖는다. 따라서, 균일한 가스 분배가 달성될 수 있다. 또한, 노즐(9)은 슬릿보다 더 정확하게 제조될 수 있다. 갭 개구의 너비(슬릿의 간극)는 제조 공차에 덜 의존적이도록 충분히 크게 선택된 수 있다. 노즐 섹션을 통과한 후, 유체는 하나 이상의 충돌 표면(15)에 충돌할 수 있다. 하나 이상의 충돌 표면(15)은 대향하는 주입구 벽측에 배열될 수 있고, 최종적으로 퍼지/전구체 갭을 향한 균일한 배출류 상태를 실현한다.

도 4a 내지 도 4d의 각 실시예는 상이한 유형의 포트홀(23)을 갖는다. 도 4a에서, 포트홀은 오목한 충돌 표면(15)을 형성한다. 도 4b에서, 포트홀은 곧은 구멍/천공에 의해 형성된다. 도 4c에서, 포트홀은 테이퍼형 구멍에 의해 형성된다. 도 4d에서, 구멍은 기울어져 있다. 포트홀(23)은 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11)로부터 배출되는 유체의 속도 프로파일에 대한 제트(13)의 영향을 효과적으로 개선할 수 있다.

도 5a 및 5b는 일 실시예의 유체 취급 구조(1)의 개략적인 단면도를 도시한다. 이 예에서, 포트홀(23)은 기울어져 있다. 도 5a 및 도 5b에서, 포트홀(23)은 각각 상방 및 하방으로 기울어져 있다. 또한, 노즐(9)은 포트홀(23)의 경사에 실질적으로 대응하는 경사각으로 제트를 형성하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 기울어진 제트는 포트홀(23)을 향해 더 잘 지향될 수 있다. 또한, 도 5a 및 5b의 실시예는, 예를 들어, 일련의 노즐(9)에 대해 상향 및 하향으로 기울어진 포트홀을(23)을 교대로 사용하여 조합될 수 있다. 포트홀(23)은 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11)에서 더욱 균일한 속도 프로파일을 야기할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 복수의 유체 취급 구조를 포함하는 일 실시예의 유체 취급 조립체의 개략도를 도시한다. 기상 증착(예컨대, ALD)의 획득된 처리량은 상당히 증가될 수 있다. 각 유체 취급 구조에서 기상 증착 슬롯을 볼 수 있다. 이 조립체는 서로 연속적으로 배열된 복수의 슬롯을 포함한다. 슬롯은 기상 증착을 위해 표면 위를 연속적으로 통과할 수 있다. 이러한 방식으로, 기상 증착을 위한 표면 위에 유체 취급 조립체의 단일 스트로크 동안 복수의 층이 증착될 수 있다.

유리하게도, 유체 취급 조립체의 각 슬롯을 통해 균일한 흐름 분배가 얻어질 수 있다. 가스가 슬롯에 걸쳐 균일하게 분배되도록 하기 위해 일련의 노즐이 배열될 수 있다. 예를 들어, 100slm의 비례적 공급이 10개 슬롯에 걸쳐 제공될 수 있다. 각 슬롯은 10 slm을 받을 수 있다. 다른 배열도 가능하다. 일련의 노즐은(유체 취급 구조의 긴 슬릿에 의해 제공되는 제한과 비교하여) 유체 취급 구조에 의해 형성된 흐름 경로에서 지배적인 제한을 형성할 수 있다. 유리하게도, 가스는 본 발명에 따른 유체 취급 구조를 사용하여 복수의 슬롯에 걸쳐 균일하게 분배될 수 있다.

일련의 노즐은 긴 슬릿 내로의 가압 유체의 흡입을 위해 배열될 수 있다. 일련의 노즐을 통해 안내되는 가압 유체는 하나 이상의 충돌 표면과 충돌한 후 긴 슬릿의 개구 갭으로 안내된다. 흐름 경로에서 지배적인 임피던스는 일련의 노즐에 의해 제공된다. 긴 슬릿은 일련의 노즐의 임피던스에 비해 실질적으로 더 낮은 임피던스를 가질 수 있다. 또한, 긴 슬릿은 긴 슬릿의 갭 개구에서 더욱 균일한 흐름 출력을 얻는데 유리한 용량성 효과를 제공할 수 있다.

복수의 슬롯은 슬롯의 긴 슬릿의 길이 방향(A)에 대해 횡방향으로 순서대로 배열될 수 있다(참조, 유체 취급 조립체의 상대적인 이동 방향(S)으로 서로 나란함). 이동 방향(S)은 기상 증착이 수행될 표면에 대해 유체 취급 구조가 상대적으로 이동 가능한 방향이다.

복수의 슬롯 중 제1 슬롯 그룹은 공통의 제1 주입구와 유체 연통할 수 있고, 복수의 슬롯 중 제2 슬롯 그룹은 공통의 제2 주입구와 유체 연통할 수 있다. 또한, 복수의 슬롯 중 추가 슬롯 그룹(예를 들어, 제3, 제4 등)이 공통의 추가 주입구와 유체 연통하는 것도 가능하다. 주입구는 슬롯에 가압 유체를 제공한다. 가압 유체는 슬롯의 일련의 노즐에 제공되어, 가압 유체는 일련의 노즐을 통과하여 슬롯의 긴 슬릿을 향해 흐를 수 있다. 슬롯의 흐름 경로의 배출구는 긴 슬릿의 갭 개구에 의해 형성된다.

연속 슬롯의 다른 배열도 가능하다. 또한 다양한 개수의 슬롯들이 연속적으로 또는 나란히 배열될 수 있다.

도 6에 도시된 실시예에서, 제1 슬롯 그룹(X1)은 제1 가스(예컨대, N₂ 포함)를 증착하기 위해 배열되고, 제2 슬롯 그룹(X2)은 제2 가스(예컨대, 산화물 포함)를 증착하기 위해 배열되고, 제3 슬롯 그룹(X3)은 제3 가스(예를 들어, 금속 포함)를 증착하기 위해 배열된다. 제1 슬롯 그룹은 공통의 제1 주입구(3-1)를 갖고, 제2 슬롯 그룹은 공통의 제2 주입구(3-2)를 갖고, 제3 슬롯 그룹은 공통의 제3 주입구(3-3)를 갖는다. 주입구는 선으로 묘사되어 있지만, 유체 라인, 챔버, 채널 등일 수 있다. 도시된 예에서, 유체 취급 조립체의 슬롯 또는 유체 취급 구조는 선택사항의 공동(예컨대, 포트홀)을 포함한다. 이 예에서 조립체는 연속 슬롯(X1-X2-X1-X3-X1-X2-X1-X3-X1-X2-X1-X3-X1)을 포함한다. 그러나, 많은 다른 구성이 가능하다. 예를 들어, 조립체는 더 적은 수 또는 더 많은 수의 개별 슬롯을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로서, 조립체는 다른 순서 또는 시퀀스의 개별 슬롯을 가질 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로서, 조립체는 더 적거나 더 많은 수의 슬롯 그룹을 포함할 수 있다.

도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 복수의 유체 취급 구조(슬롯 참조)를 포함하는 일 실시예의 유체 취급 조립체의 개략도를 도시한다.

도 7a에서, 조립체는 도 6의 예에 비해 더 적은 수의 개별 슬롯을 포함한다. 조립체는 X1-X2-X1-X3-X1-X2-X1-X3-X1과 같은 연속 슬롯을 포함한다. 다른 구성도 가능하다는 것이 이해될 것이다.

도 7b에서, 조립체는 도 6 및 도 7a의 예와 비교하여 더 많은 수의 개별 슬롯을 포함한다. 조립체는 X1-X2-X1-X3-X1-X2-X1-X3-X1-X2-X1-X3-X1-X2-X1-X3-X1과 같은 연속 슬롯을 포함한다. 조립체의 다른 구성도 가능하다. 유리하게도, 기상 증착 프로세스가 상당히 가속화될 수 있다. 표면에 대한 조립체의 단일 스트로크에 의해 표면에 복수의 기상 증착 층이 제공될 수 있다.

도 7c에서 조립체는 도 6, 도 7a 및 도 7b의 예에 비해 더 적은 수의 개별 슬롯을 포함한다. 조립체는 X1-X2-X1과 같은 연속 슬롯을 포함한다. 예를 들어 X1-X2; X1-X2-X3; X1-X3-X1-X1-X3; X1-X2-X3-X1-X2-X3; 등과 같은, 조립체의 다른 구성도 고려된다.

조립체의 슬롯들은 서로 인접하게 배열될 수도 있고, 또는 서로에 대해 이격될 수 있다. 조립체는 복수의 슬롯을 포함하는 헤드를 형성할 수 있다. 헤드는 표면에 대해 이동 가능할 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로서, 표면은 헤드에 대해 이동 가능할 수 있다(운동학적 반전). 헤드는 단일 이동 스트로크에 의해 복수의 층을 증착할 수 있다. 따라서, 기상 증착을 위한 달성 가능한 처리량이 크게 향상될 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 일 실시예의 유체 취급 구조(1'')의 개략적인 사시도를 도시한다. 다른 도면 중 어느 하나에 도시된 시스템과 동일한 기능 및 구조를 갖는 구성요소에는 동일한 또는 유사한 도면 부호가 부여되며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 8a 및 8b의 도시된 예에서, 제1 및 제2 긴 슬릿은 제1 및 제2 긴 슬릿의 길이 방향으로 나란히 배열되어 있다(기상 증착을 위해 처리될 표면(90)에 대한 유체 취급 구조의 상대적 이동 방향(S)을 가로지르는 방향 참조). 이러한 방식으로 유체 취급 구조가 이동 방향(S)으로 이동할 때 더 넓은 영역을 커버할 수 있다. 제1 및 제2 긴 슬릿(7a, 7b)은 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 서로 인접하게 위치될 수 있다. 그러나, 유체 취급 구조(1'')의 제1 및 제2 긴 슬릿(7a, 7b) 사이에 작은 갭 거리가 제공되는 것도 가능하다.

도 8b에 도시된 실시예에서, 노즐(9i)은 유체 취급 구조(1'')의 긴 슬릿(7a, 7b)의 측벽(25a, 25b) 근처에서 서로 더 가깝게 배열된다. 각각의 측벽(25a, 25b)으로 인한 증가된 유동 저항의 결과로서 긴 슬릿의 배출구(11)에서의 감소된 유동을 보상하기 위해, 노즐(9i) 간의 더 작은 피치 거리가 사용된다. 제1 긴 슬릿의 측벽(25a)은 제2 긴 슬릿의 측벽(25b)과 나란히 위치된다. 그러나, 하나의 측벽이 제1 및 제2 긴 슬릿(7a, 7b) 사이에 사용되는 것, 즉, 2개의 긴 슬릿(7a, 7b)이 하나의 측벽(도시되지 않음)을 공유하는 것도 고려된다.

긴 슬릿의 측면에서 감소된 흐름 출력은 연속적인 노즐(9i) 사이의 감소된 거리에 의해 효과적으로 보상될 수 있다. 그러나, 부가적으로 또는 대안으로서, 노즐의 크기가 가장자리 근처의 배출구에서의 불균일한 흐름을 보상하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 측벽(25a, 25b) 근처의 노즐은 다른 노즐(도 8에 도시되지 않음)보다 더 큰 직경을 가질 수 있다.

2개 이상의 긴 슬릿이 제1 및 제2 긴 슬릿의 길이 방향으로(처리될 표면(90)에 대한 유체 취급 구조의 상대적 이동 방향에 대해 횡방향으로) 나란히 배열되는 것이 가능하다.

도 9는 일 실시예의 유체 취급 구조(1)의 개략적인 사시도를 도시한다. 이 예에서, 긴 슬릿(7)을 형성하는 양 벽, 즉 제1 벽(17) 및 제2 벽(19) 모두에 일련의 노즐(9a, 9b)이 제공된다. 제1의 일련의 노즐(9a)은 긴 슬릿(7)의 제1 측벽(17)에 배열되고, 제2의 일련의 노즐(9b)은 긴 슬릿(7)의 제2 측벽(19)에 배열되고, 긴 슬릿의 제2 측벽(19)은 제1 측벽(17)과 대향한다. 제1의 일련의 노즐(9a) 및 제2의 일련의 노즐(9b)은 반대 방향의 제트 사이의 접촉을 방지하면서 반대 방향으로 흐르는 제트를 생성하도록 구성된다. 이를 위해, 제1 및 제2의 일련의 노즐(9a, 9b)은 서로에 대해 엇갈리게 배열될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2의 일련의 노즐(9a, 9b)로부터의 제트(13)는 상당한 유동 불안정성을 생성하지 않고 반대 방향으로 흐를 수 있으며, 이는 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11)를 통해 배출되는 유체에 대한 유속 균일성으로 이어질 수 있다. 형성된 제트(13)는 대향하는 벽 상의 충돌 표면(15)과 충돌할 수 있다. 이 예에서, 충돌 표면은 포트홀(23) 내에 위치한다. 유리하게도, 긴 슬릿의 전체 길이에 걸쳐 개선된 균일하게 형성된 흐름이 얻어질 수 있다.

유체 취급 구조(1)의 주입구(3)는 제1 벽(17) 및 제2 벽(19)에 각각 배열된 제1 및 제2의 일련의 노즐(9a, 9b)에 가압 유체를 제공하도록 구성될 수 있다. 유체 취급 구조(1)에 의해 형성된 흐름 경로의 배출구는 여전히 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11)에 의해 제공될 수 있다.

도 10은 포트홀(23)이 없는 유체 취급 구조(1)로부터 배출되는 유체의 속도 프로파일을 도시한다. CFD 계산 및 실험은 제조 공차를 갖는 종래의 슬릿 설계와 비교하여, 결합된 노즐 및 슬릿 구성을 통해 더 균일한 가스 공급을 보여주었다. 이 예에서, 노즐은 유체 취급 구조(1)에 의해 형성된 흐름 경로에서 주요/메인 제한을 형성하는 0.2㎜의 직경을 갖는다. 노즐은 2.5㎜의 피치 거리를 갖는 직선 어레이로 배열된다. 노즐(9)의 어레이와 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11) 사이의 거리는 5㎜이다. 갭 개구(11)는 샘플 표면(예를 들어, 기판)에 근접하게 위치된다.

기판 및 유체 취급 구조(1)는 기상 증착 프로세스 동안 서로에 대해 이동할 수 있다. 쿠에트('Couette') 흐름은 한 표면이 다른 표면에 대해 접선 방향으로 이동하는 동안의 두 표면 사이의 공간에서의 점성 유체의 흐름이다. 이 흐름은 움직임으로 인한 드래그 흐름보다 큰 것이 바람직하다. 따라서, 이 예에서 유량(Q)은 10*Qcouette로 선택된다.

갭 개구(A0)의 중심에 대한 위치에서 샘플 표면을 가로지르는 속도 등고선 플롯(A1-A8)이 도시되어 있으며, 이는 흐름의 균일성을 보여준다. 제트는 질량 흐름을 증가시킬 때 국부적인 속도 변동을 일으킬 수 있다. 속도 등고선 플롯은 전산 유체 역학을 사용하여 구해진다.

도 11은 포트홀(23)이 없는 유체 취급 구조(1)로부터 배출되는 유체의 속도 프로파일을 도시한다. 노즐은 유체 취급 구조(1)에 의해 형성된 흐름 경로에서 주요/메인 제한을 형성하는 0.3㎜의 직경을 갖는다. 노즐은 피치 거리가 1.25mm인 직선 어레이로 배열된다. 노즐(9)의 어레이와 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11) 사이의 거리는 5㎜이다. 이 예에서, 유량(Q)=10*Qcouette이다. 갭 개구(11)는 샘플 표면(예를 들어, 기판)에 근접하게 위치된다. 갭 개구의 중심으로부터 다양한 거리에서의 속도 등고선 플롯이 도시되어 있으며, 이는흐름의 균일성을 보여준다.

유체가 도 10에 표시된 상황과 비교하여 샘플의 표면을 향해 긴 슬릿의 갭 개구 전체에 걸쳐 더 균일하게 분배된 것을 관찰할 수 있다. 제트 직경과 노즐 개수를 늘리면 속도 변동을 더 줄일 수 있다.

도 12a 내지 도 12d는 유동 균일성을 나타내는 그래프를 도시한다. 도 12e에는, 유체 취급 구조의 개략도가 도시되어 있다. 갭 거리(IHGap)가 약 200 ± 40 마이크로미터이고 너비가 약 225 mm인 모델(도 12e 참조)의 다양한 노즐 치수에 대한 유동 균일성에 대한 갭 높이의 영향을 계산하기 위해 네트워크 모델이 사용된다. 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11)와 표면 사이의 거리는 부정확성, 정렬 문제 등의 결과로서 달라질 수 있다. 이러한 방식으로, 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11)를 통해 배출되는 흐름에 영향을 주는 쐐기가 형성될 수 있다. 도 12a에서, 사용되는 노즐 직경은 200 마이크로미터이며, 여기서 갭은 실질적으로 동일하다. 상이한 시나리오의 경우, 예컨대, 0.025 내지 0.225mm 범위에 걸쳐 증가하는 쐐기에 대한 흐름은 실질적으로 변하지 않는 것으로 계산되었다(약 6%의 유량 변동이 발생). 약간 더 큰 직경의 경우, 동일한 수준으로 증가하는 쐐기에 대해 흐름은 8%로 다소 증가했고, 여기서 흐름은 여전히 IHgap에 합리적으로 독립적이다. 더욱 더 큰 직경의 경우, 흐름은 10%(도 12c) 및 20%(도 12d)로 증가하고, 흐름 응답은 쐐기와 함께 실질적으로 선형으로 증가하게 된다.

도 13a 및 도 13b는 유체 취급 구조(1)의 단면에서 흐르는 유체의 속도 프로파일을 도시한다. 주입구(3)(예를 들어, 주입구 챔버)로부터의 유체의 흐름은 일련의 노즐(9)을 통해 긴 슬릿(7)으로 지향될 수 있다. 일련의 노즐(9)에 의해 더 큰 제한이 제공된다. 긴 슬릿(7) 내의 유체의 흐름은 갭 개구에 접근할 때 더 균일해질 수 있다. 도 13a에서, 유체 취급 구조는 포트홀(23)을 포함하지 않는다. 도 13b에서는, 노즐(9)과 대향하게 포트홀이 배열된다. 일련의 노즐(9)과 긴 슬릿의 갭 개구(11) 사이의 거리(즉, 노즐 높이)는 5㎜이고; 슬릿 폭, 즉, 제1 벽(17)과 제2 벽(19) 사이의 거리는 0.5㎜이고; 포트홀의 직경은 1㎜이고; 노즐의 직경은 0.2mm이고; 포트홀의 길이는 2㎜이고; 그리고 질량 유량은 Qcouette의 10배이다. 노즐의 면적은 3.1415 e-8 m2이고 환형 면적은 7.539 e-7 m2이다. 다른 치수가 채용될 수도 있음이 이해될 것이다.

노즐과 대향하게 위치한 포트홀 내로 유체를 주입함으로써 배출 속도가 감소되는 것을 관찰할 수 있다(도 13b 참조). 배출류 속도는 포트홀이 없는 유체 취급 구조에 대해 96% 감소한다(도 13a 참조).

도 14a 및 14b는 도 10 및 11에 도시된 예와 유사한 위치에서 단면 평면에서 유체 취급 구조(1)로부터 배출되는 유체의 속도 프로파일을 도시한다. 도 14a는 포트홀을 갖는 실시예에 대한 결과적인 속도 프로파일을 보여준다. 도 14b는 포트홀이 없는 실시예에 대한 결과적인 속도 프로파일을 보여주며, 여기서 노즐로부터 형성된 제트는 제2 벽(17)에 충돌한다. 이 예에서 노즐의 직경은 0.2㎜이고, 슬릿 높이(갭 개구(11)까지의 노즐의 거리)는 5㎜이고, 포트홀의 직경은 1㎜(도 14a의 예에만 해당)이고, 유량(Q)=10Qcouette이다. 노즐 제트를 각각의 포트홀로 지향함으로써 속도 변동이 크게 감소하는 것을 관찰할 수 있다. 슬릿에 더 가까운 속도 프로파일은 더 균일하다(예컨대, 세로 방향으로 슬릿 중심선으로부터 +0.05mm 및 -0.05mm).

도 15는 일 실시예의 유체 취급 구조(1)의 개략적인 단면도를 도시한다. 구조(1)는 주입구(3) 및 배출구(5)를 갖고 주입구(3)로부터 배출구(5)로 가압 유체를 전달하는 흐름 경로를 형성한다. 구조(1)는 긴 슬릿(7) 및 가압 유체가 긴 슬릿(7)으로 들어갈 수 있도록 하는 일련의 노즐(9)을 포함한다. 유체 취급 구조(1)의 주입구(3)는 상기 유체 취급 구조(1)에 의해 형성된 흐름 경로에서 일련의 노즐(9)의 상류에 위치된다. 배출구(5)는 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11)에서 흐름 경로의 하류에 형성되며, 이를 통해 긴 슬릿(7)으로부터 가압 유체가 배출될 수 있다. 일련의 노즐(9)은 긴 슬릿(7)보다 큰 흐름 저항을 제공하도록 구성된다. 일련의 노즐(9)은 가압 유체가 흐름 경로를 통해 전달될 때 구조(1)의 하나 이상의 충돌 표면(15)을 향해 지향되는 일련의 제트류(13)를 형성하도록 구성된다. 이 예에서, 충돌 표면은 슬릿(7) 내에 형성된다. 또한, 긴 슬릿(7)의 갭 개구(11)는 추가 슬릿 림(30)에 의해 좁아진다.

주입구 챔버는 일련의 노즐(9)에 의해 형성된 1차 흐름 경로 제한을 통해 긴 슬릿에 유체 연통될 수 있다. 주요 흐름 경로 제한을 가로질러 주요 압력 강하가 달성될 수 있다. 유체 주입구는 유체 취급 구조(1)의 주입구 챔버에 가압 유체를 제공하도록 구성된 유체 제공 시스템에 유체 연통될 수 있다.

종래의 슬릿 기반 가스 처리 구조와 달리, 일련의 노즐(9)을 통해 지배적인 제한이 제공된다. 슬릿은 일련의 노즐(9)보다 제한성이 낮다. 이러한 방식으로, 슬릿 폭(평면 외)의 제조 공차로 인해 상당한 흐름 변동이 발생할 수 있는 것이 방지될 수 있다. 지배적인 제한은 작은 구멍 기반 노즐을 사용하여 정확하게 달성될 수 있다. 구멍은 슬릿보다 훨씬 더 느슨한 제조 공차를 가진다. 따라서, 유체 취급 구조의 슬릿은 설계에서 더 넓어질 수 있다.

도 16은 기상 증착 장치에서 유체를 취급하기 위한 방법(100)의 개략도를 도시한다. 제1 단계(101)에서, 가압 유체가 흐르도록 하는 흐름 경로가 형성되는데, 이 흐름 경로는 주입구, 일련의 노즐, 긴 슬릿 및 배출구를 가지며, 주입구는 일련의 노즐에 대해 상류에 있고 배출구는 긴 슬릿의 갭 개구에서 하류에 형성된다. 제2 단계(102)에서, 가압 유체가 흐름 경로의 주입구에 공급되고, 일련의 노즐은 일련의 제트를 형성하도록 구성된다. 제3 단계(103)에서, 일련의 제트가 긴 슬릿 내로 지향된다. 제4 단계(104)에서, 형성된 일련의 제트가 긴 슬릿 내에서 충돌 표면에 충돌한다. 일련의 노즐은 긴 슬릿보다 더 큰 흐름 저항을 제공하도록 구성된다. 일련의 노즐은 흐름 경로 내에서 지배적인 제한을 형성한다.

노즐(9)은 오리피스 또는 관통 구멍에 의해 형성될 수 있다. 오리피스는 수 마이크로미터까지 매우 정확하게 만들어질 수 있다. 긴 슬릿을 통해 이러한 정확도를 얻는 것은 훨씬 더 어렵다. 슬릿은 제조 공차 오차에 훨씬 더 민감하다.

작동(또는 단계)의 순서는 달리 구체적으로 표시되지 않는 한 도면 및/또는 청구범위에 제시된 순서로 제한되지 않음을 이해할 수 있을 것이다.

공동이 다양한 형상 및 형태를 가질 수 있음을 이해할 것이다. 공동은 예를 들어 개구, 만입부, 구멍, 함몰부 또는 포트홀 중 적어도 하나를 형성할 수 있다. 곡선형, 타원형, 원형, 직사각형, 정사각형 등 다양한 개구 모양이 가능하다. 예를 들어, 슬릿 또는 홈 형상과 같은 다른 모양도 가능하다. 원형 포트홀이 제조가 쉽고 정확할 수 있다는 것은 당업자들에게 분명할 것이다. 이러한 방식으로 제조에 관련된 비용이 감소될 수 있다.

"선택사항의" 또는 "선택사항으로서"는 이어서 설명되는 이벤트 또는 상황이 발생할 수도 있고 발생하지 않을 수도 있음을 의미하며, 그 설명은 상기 이벤트 또는 상황이 발생하는 경우와 발생하지 않는 경우를 포함한다.

본 발명이 비교적 생산하기 쉬울 수 있으며 본 발명을 구현하는데 드는 비용도 그리 높지 않다는 점에 주목해야 한다. 전술한 본 발명은 본 발명의 개념의 범위를 벗어나지 않고 여러 방식으로 수정 및 개조될 수 있다.

여기에서, 본 발명은 본 발명의 실시예의 특정 예를 참조하여 설명된다. 그러나, 본 발명의 본질을 벗어나지 않은 다양한 수정, 변형, 대안 및 변경이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 명료함과 간결한 설명을 위해, 특징들은 동일한 또는 별도의 실시예의 일부로서 여기에 설명되지만, 이러한 별도의 실시예에 설명된 특징의 전부 또는 일부의 조합을 갖는 대안적인 실시예도 고려되며 청구항에 의해 요약된 본 발명의 체계 내에 속하는 것으로 이해된다. 따라서 본 명세서, 도면, 및 예시는 제한적인 의미가 아니라 예시적인 의미로 간주되어야 한다. 본 발명은 첨부된 청구범위의 사상 및 범위 내에 속하는 모든 대안, 수정 및 변형을 포함하도록 의도된다. 또한, 설명된 많은 요소는 임의의 적절한 조합 및 위치에서 개별 또는 분산된 구성 요소로서 또는 다른 구성 요소와 함께 구현될 수 있는 기능적 개체이다.

청구범위에서, 괄호 사이에 있는 임의의 참조 기호는 청구범위를 제한하는 것으로 해석되지 않는다. '포함하는'이라는 단어는 청구항에 나열된 것 이외의 다른 특징 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 또한, '하나' 및 '일'이라는 단어는 '단 하나'로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며, '적어도 하나'의 의미로 사용되고 복수를 배제하지 않는다. 특정 조치가 서로 다른 청구범위에 인용되었다는 단순한 사실이 그러한 조치의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.

Claims (15)

1. 기상 증착 장치용 유체 취급 구조로서,
   상기 구조는 주입구 및 배출구를 갖고 상기 주입구로부터 상기 배출구로 가압 유체를 전달하는 흐름 경로를 형성하고, 상기 구조는 긴 슬릿 및 가압 유체가 상기 긴 슬릿으로 들어갈 수 있도록 하는 일련의 노즐을 포함하고, 상기 주입구는 상기 일련의 노즐 상류에 있으며, 상기 배출구는 상기 긴 슬릿의 갭 개구 하류에 형성되어 가압 유체가 상기 긴 슬릿으로부터 기판을 향해 배출되도록 하고, 상기 일련의 노즐은 상기 긴 슬릿보다 더 큰 흐름 저항을 제공하도록 구성되고, 상기 일련의 노즐은 가압 유체가 상기 흐름 경로를 통해 전달될 때 상기 구조의 하나 이상의 충돌 표면을 향해 지향되는 일련의 제트류를 형성하도록 구성되며, 상기 노즐은 400 마이크로미터보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치용 유체 취급 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐은 상기 긴 슬릿과 상기 기판 사이의 흐름 저항보다 크거나 같은 흐름 저항을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치용 유체 취급 구조.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 일련의 노즐은 상기 긴 슬릿의 제1 벽에 배열되고, 상기 충돌 표면은 상기 긴 슬릿의 제2 벽에 배열되고, 상기 제2 벽은 상기 제1 벽의 반대편에 있는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치용 유체 취급 구조.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 일련의 노즐은 하나의 어레이에서 서로에 대해 공간적으로 오프셋되어 있고, 상기 어레이는 실질적으로 상기 긴 슬릿의 길이 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치용 유체 취급 구조.
   
5. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 일련의 노즐은 200 내지 700 마이크로미터 범위 이내의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치용 유체 취급 구조.
   
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일련의 노즐과 상기 갭 개구 사이의 거리는 2.5 내지 25㎜의 범위, 더 바람직하게는 5 내지 10㎜의 범위 이내인 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치용 유체 취급 구조.
   
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일련의 노즐 및 상기 갭 개구는 0.1 내지 10㎜ 범위, 더 바람직하게는 2.5 내지 5㎜ 범위 이내로 이격된 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치용 유체 취급 구조.
   
8. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 벽은 가압 유체가 상기 흐름 경로를 통해 전달될 때 형성된 제트를 수용하도록 배열된 일련의 공동을 포함하고, 상기 충돌 표면은 상기 일련의 공동에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치용 유체 취급 구조.
   
9. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 벽 상의 상기 일련의 공동은 상기 제1 벽 상의 상기 일련의 노즐과 대향하게 배열된 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치용 유체 취급 구조.
   
10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 공동은 0.5 내지 2㎜ 범위 이내의 직경 및 0.5 내지 5㎜ 범위 이내의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치용 유체 취급 구조.
    
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 긴 슬릿은 큰 와류를 더 작은 와류로 분해하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치용 유체 취급 구조.
    
12. 기판 상의 기상 증착을 위한 유체 흐름의 균질성을 개선하는 방법으로서,
    주입구 및 배출구를 갖고 상기 주입구로부터 기판을 향하는 상기 배출구로 가압 유체를 전달하는 흐름 경로를 형성하는 유체 취급 구조를 사용하여 유체가 도입되고, 이 구조에는 긴 슬릿, 및 가압 유체가 상기 긴 슬릿으로 들어갈 수 있도록 하는 일련의 노즐이 제공되어 있고, 상기 주입구는 상기 일련의 노즐 상류에 제공되고 그리고 상기 배출구는 상기 긴 슬릿의 갭 개구 하류에 형성되어 상기 긴 슬릿으로부터 가압 유체가 배출되도록 하고, 상기 일련의 노즐은 상기 긴 슬릿보다 더 큰 흐름 저항을 제공하도록 구성되고, 상기 일련의 노즐은 가압 유체가 상기 흐름 경로를 통해 전달될 때 상기 구조의 하나 이상의 충돌 표면을 향해 지향되는 일련의 제트류를 형성하도록 구성되며, 상기 노즐은 400 마이크로미터보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 상의 기상 증착을 위한 유체 흐름의 균질성을 개선하는 방법.
    
13. 유체 취급 구조를 제조하는 방법으로서,
    a. 제1 벽에 일련의 노즐을 제공하는 단계,
    b. 그 사이에 간격을 두고 제2 벽에 인접하게 상기 제1 벽을 배열함으로서 슬릿을 형성하는 단계로서, 형성된 슬릿은 가압 유체를 배출할 수 있는 갭 개구를 형성하는 것인, 상기 슬릿을 형성하는 단계, 및
    c. 상기 일련의 노즐 상류에 주입구 챔버를 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 취급 구조를 제조하는 방법.
    
14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 벽에 일련의 공동이 배열되고, 상기 일련의 공동은 상기 일련의 노즐과 대향하게 위치하는 것을 특징으로 하는 유체 취급 구조를 제조하는 방법.
    
15. 기상 증착 시스템에 사용하기 위한 유체 전달 헤드로서, 상기 유체 전달 헤드는 제 1 항 내지 제 11 항 어느 한 항에 따른 유체 취급 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 시스템에 사용하기 위한 유체 전달 헤드.

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