KR20220042912A - 원자층 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판에 균일한 박막을 증착시킬 수 있고, 박막 특성을 향상시키며, 생산성을 향상시킬 수 있게 하는 원자층 증착 장치에 관한 것으로서, 수용 공간이 형성되는 챔버; 상기 수용 공간에 설치되고, 기판이 회전축을 중심으로 공전 회전될 수 있도록 적어도 하나의 기판을 지지하는 서셉터; 상기 기판이 제 1 공전 각도로 회전될 때, 상기 기판을 향하여 소스 가스를 공급할 수 있도록 상기 챔버의 제 1 천정 영역에 설치되는 소스 가스 샤워 헤드; 상기 기판이 제 2 공전 각도에 회전될 때, 상기 기판을 향하여 공간 분할용 퍼지 가스를 공급할 수 있도록 상기 챔버의 제 2 천정 영역에 설치되는 제 1 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드; 상기 기판이 제 3 공전 각도에 회전될 때, 상기 기판을 향하여 반응 가스를 공급할 수 있도록 상기 챔버의 제 3 천정 영역에 설치되는 반응 가스 샤워 헤드; 상기 기판이 제 4 공전 각도에 회전될 때, 상기 기판을 향하여 공간 분할용 퍼지 가스를 공급할 수 있도록 상기 챔버의 제 4 천정 영역에 설치되는 제 2 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드; 및 상기 소스 가스와 상기 반응 가스가 서로 혼합되지 않도록 적어도 상기 제 1 천정 영역, 상기 제 2 천정 영역, 상기 제 3 천정 영역, 상기 제 4 천정 영역 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 천정 영역의 주변에 설치되는 천정 배기부;를 포함할 수 있다.

Description

원자층 증착 장치{Atomic layer deposition apparatus}
본 발명은 원자층 증착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 균일한 박막을 증착시킬 수 있고, 박막 특성을 향상시키며, 생산성을 향상시킬 수 있게 하는 원자층 증착 장치에 관한 것이다.
반도체 집적 기술의 발달로 인하여 고순도, 고품질의 박막을 증착 시키는 공정은 반도체 제조공정 중에서 중요한 부분을 차지하게 되었다. 박막 형성의 대표적인 방법으로 화학 증착(Chemical Vapour Deposition, CVD)법과 물리 증착(Physical Vapour Deposition, PVD)법이 있다. 스퍼터링(sputtering)법 등의 물리 증착법은 형성된 박막의 단차 피복성(step coverage)이 나쁘기 때문에 요철이 있는 표면에 균일한 두께의 막을 형성하는 데에는 사용할 수 없다.
화학 증착법은 가열된 기판의 표면 위에서 기체상태의 물질들이 반응하고, 그 반응으로 생성된 화합물이 기판 표면에 증착되는 방법이다. 화학 증착법은 물리 증착법에 비하여 단차 피복성이 좋고, 박막이 증착되는 기판의 손상이 적고, 박막의 증착 비용이 적게 들며, 박막을 대량 생산할 수 있기 때문에 많이 적용되고 있다.
그러나, 최근 반도체 소자의 집적도가 서브 마이크론(sub-micron) 단위로까지 향상됨에 따라, 종래 방식의 화학 증착법만으로는 웨이퍼 기판에서 서브 마이크론 단위의 균일한 두께를 얻거나, 우수한 단차 피복성(step coverage)을 얻는데 한계에 이르고 있으며, 웨이퍼 기판에 서브 마이크론 크기의 콘택홀(contact hole), 비아(via) 또는 도랑(trench)과 같은 단차가 존재하는 경우에 위치에 상관없이 일정한 조성을 가지는 물질막을 얻는 데도 어려움을 겪게 되었다.
따라서, 종래의 모든 공정 기체들을 동시에 주입하는 화학 증착법과 다르게 원하는 박막을 얻는데 필요한 두 가지 이상의 공정 기체들을 기상에서 만나지 않도록 시간에 따라 순차적으로 분할하여 공급하되, 이들 공급 주기를 주기적으로 반복하여 박막을 형성하는 시분할 방식의 원자층 증착(atomic layer deposition) 방식이 새로운 박막 형성 방법으로 적용될 수 있다.
또한, 최근에는 두 가지 이상의 공정 기체들을 기상에서 만나지 않도록 공간을 달리하여 공급하되, 기판이 서로 다른 공간으로 이동되게 하는 공간 분할 방식의 원자층 증착 장치가 널리 적용되고 있다.
그러나, 이러한 종래의 공간 분할 방식의 원자층 증착 장치는, 연속으로 공급되는 소스 가스 및 반응 가스를 반응 공간에서 서로 만나지 않도록 퍼지 가스를 공급해야 하고, 반응 공간 내부의 위치별 압력을 정밀하게 조절해야 하는 등의 어려움이 있었다. 이러한 공간상에 분할된 소스 가스 및 반응 가스의 균일도는 기판 내의 두께 산포, 박막 특성을 결정짓는 것으로서, 특히 제품의 생산성, 파티클 발생 유무에도 큰 영향을 줄 수 있다.
즉, 종래의 공간 분할 방식의 원자층 증착 장치는, 반응 공간에서 연속으로 공급되는 가스량, 반응 공간 내의 위치별 압력, 서셉터의 회전 속도 등에 민감한 영향을 받을 수 있고, 이러한 변수들을 공간 분할 여부 및 기판 증착 과정에서 서로 연관되어 개별 독립 제어가 어려웠었던 문제점들이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 소스 가스와 반응 가스를 신속하게 배기할 수 있는 천정 배기부와 단차지게 형성된 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드를 이용하여 반응 공간에서 소스 가스와 반응 가스의 불필요한 반응을 방지할 수 있으며, 공간 분할 및 증착 특성에 영향을 줄 수 있는 서셉터의 회전 속도, 가스의 공급량, 반응 공간 내의 위치별 압력 등의 독립적인 제어를 용이하게 하여 공간 분할 방식으로도 기판에 균일한 박막을 증착할 수 있고, 박막의 특성을 향상시키며, 제품의 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 하는 원자층 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 원자층 증착 장치는, 수용 공간이 형성되는 챔버; 상기 수용 공간에 설치되고, 기판이 회전축을 중심으로 공전 회전될 수 있도록 적어도 하나의 기판을 지지하는 서셉터; 상기 기판이 제 1 공전 각도로 회전될 때, 상기 기판을 향하여 소스 가스를 공급할 수 있도록 상기 챔버의 제 1 천정 영역에 설치되는 소스 가스 샤워 헤드; 상기 기판이 제 2 공전 각도에 회전될 때, 상기 기판을 향하여 공간 분할용 퍼지 가스를 공급할 수 있도록 상기 챔버의 제 2 천정 영역에 설치되는 제 1 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드; 상기 기판이 제 3 공전 각도에 회전될 때, 상기 기판을 향하여 반응 가스를 공급할 수 있도록 상기 챔버의 제 3 천정 영역에 설치되는 반응 가스 샤워 헤드; 상기 기판이 제 4 공전 각도에 회전될 때, 상기 기판을 향하여 공간 분할용 퍼지 가스를 공급할 수 있도록 상기 챔버의 제 4 천정 영역에 설치되는 제 2 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드; 및 상기 소스 가스와 상기 반응 가스가 서로 혼합되지 않도록 적어도 상기 제 1 천정 영역, 상기 제 2 천정 영역, 상기 제 3 천정 영역, 상기 제 4 천정 영역 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 천정 영역의 주변에 설치되는 천정 배기부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드 및 상기 제 2 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드는, 상기 서셉터와의 공간 분할 거리가 상기 소스 가스 샤워 헤드와 상기 서셉터 사이 또는 상기 반응 가스 샤워 헤드와 상기 서셉터 사이의 반응 공간 거리 보다 작을 수 있도록 하방으로 돌출되게 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 기판을 향하여 일반 퍼지 가스를 공급하여 상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스를 퍼지할 수 있도록 상기 제 1 천정 영역과 상기 제 2 천정 영역 사이에 설치되는 제 1 일반 퍼지 가스 샤워 헤드; 상기 기판을 향하여 일반 퍼지 가스를 공급하여 상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스를 퍼지할 수 있도록 상기 제 2 천정 영역과 상기 제 3 천정 영역 사이에 설치되는 제 2 일반 퍼지 가스 샤워 헤드; 상기 기판을 향하여 일반 퍼지 가스를 공급하여 상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스를 퍼지할 수 있도록 상기 제 3 천정 영역과 상기 제 4 천정 영역 사이에 설치되는 제 3 일반 퍼지 가스 샤워 헤드; 및 상기 기판을 향하여 일반 퍼지 가스를 공급하여 상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스를 퍼지할 수 있도록 상기 제 4 천정 영역과 상기 제 1 천정 영역 사이에 설치되는 제 4 일반 퍼지 가스 샤워 헤드;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 천정 배기부는, 상면에 적어도 하나의 배기구가 형성되고, 하면에 개방된 개구가 형성되며, 내부에 저압 공간이 형성되는 배기 몸체; 및 상기 개구에 설치되고, 복수개의 천공구들이 형성되는 배기 배플;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 배기 배플은, 적어도 수평형 배기 배플, 수평을 기준으로 제 1 각도로 지름 방향 또는 원주 방향으로 경사지게 형성되는 경사형 배기 배플, 수평을 기준으로 제 2 각도로 지름 방향 또는 원주 방향으로 역경사지게 형성되는 역경사형 배기 배플 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 배기 몸체는, 상기 개구의 일측면에 일정한 차단 거리 만큼 막힘부가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 서셉터의 하방 또는 측방에 설치되고, 상기 가스들을 외부로 배출시키는 외부 배기 장치; 및 상기 기판이 가열될 수 있도록 상기 서셉터의 하방에 고정되는 히터 블록;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스의 흐름을 부분적으로 차단하는 차단 부재;를 더 포함하고, 상기 차단 부재는, 상기 서셉터와 상기 히터 블록 사이에 설치되고, 상기 기판이 제 1 공전 각도로 회전될 때, 상기 소스 가스가 상기 히터 블록 방향으로 흐르는 것을 차단하는 소스 가스 차단부; 상기 서셉터와 상기 히터 블록 사이에 설치되고, 상기 기판이 제 2 공전 각도로 회전될 때, 상기 공간 분할용 퍼지 가스가 상기 히터 블록 방향으로 흐르도록 개방되는 제 1 개구부; 상기 서셉터와 상기 히터 블록 사이에 설치되고, 상기 기판이 제 3 공전 각도로 회전될 때, 상기 반응 가스가 상기 히터 블록 방향으로 흐르는 것을 차단하는 반응 가스 차단부; 및 상기 서셉터와 상기 히터 블록 사이에 설치되고, 상기 기판이 제 4 공전 각도로 회전될 때, 상기 공간 분할용 퍼지 가스가 상기 히터 블록 방향으로 흐르도록 개방되는 제 2 개구부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 서셉터의 상기 회전축과 대응되도록 상기 챔버의 천정 중심 영역에 설치되고, 공간 분할용 퍼지 가스가 공급되는 중심 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 차단 부재는, 상기 중심 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드와 대응되도록 상기 서셉터와 상기 히터 블록 사이에 설치되는 중앙 커튼 개구부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 개구부 또는 상기 제 2 개구부를 통과한 상기 공간 분할용 퍼지 가스를 배기할 수 있도록 상기 히터 블록에 형성되는 히터 블록 배기 라인;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 챔버에 설치되고, 상기 서셉터의 하방에 하부 퍼지 가스를 공급하는 하부 퍼지 가스 공급 라인; 및 상기 하부 퍼지 가스 공급 라인으로 공급된 상기 하부 퍼지 가스를 분산시킬 수 있도록 상기 챔버의 하부에 설치되는 하부 퍼지 가스 샤워 헤드;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 소스 가스와 반응 가스를 신속하게 배기할 수 있는 천정 배기부와 단차지게 형성된 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드를 이용하여 반응 공간에서 소스 가스와 반응 가스의 불필요한 반응을 방지할 수 있으며, 공간 분할 및 증착 특성에 영향을 줄 수 있는 서셉터의 회전 속도, 가스의 공급량, 반응 공간 내의 위치별 압력 등의 독립적인 제어를 용이하게 하여 공간 분할 방식으로도 기판에 균일한 박막을 증착할 수 있고, 박막의 특성을 향상시키며, 제품의 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원자층 증착 장치를 개념적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 원자층 증착 장치를 개념적으로 나타내는 평면 투시도이다.
도 3은 도 1의 원자층 증착 장치의 가스 분사 상태의 일례를 원주 방향으로 전개하여 나타내는 전개 단면도이다.
도 4는 도 3의 원자층 증착 장치의 천정 배기부의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 3의 원자층 증착 장치의 천정 배기부의 또 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 3의 원자층 증착 장치의 가스 분사 상태의 다른 일례를 원주 방향으로 전개하여 나타내는 전개 단면도이다.
도 7은 도 6의 원자층 증착 장치의 천정 배기부의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 6의 원자층 증착 장치의 천정 배기부의 또 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 1의 원자층 증착 장치의 차단 부재를 개념적으로 나타내는 저면 사시도이다.
도 10은 도 1의 원자층 증착 장치를 원주 방향으로 전개하여 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원자층 증착 장치(100)를 개념적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 원자층 증착 장치(100)를 개념적으로 나타내는 평면 투시도이고, 도 3은 도 1의 원자층 증착 장치(100)의 가스 분사 상태의 일례를 원주 방향으로 전개하여 나타내는 전개 단면도이다.
먼저, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원자층 증착 장치(100)는, 챔버(10)와 서셉터(20)와, 복수개의 샤워 헤드(30) 및 천정 배기부(40)를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(10)는, 내부에 반응 공간 및 수용 공간이 형성되는 일종의 밀폐된 박스 형태의 구조체로서, 기판(1)이 안착될 수 있는 상기 서셉터(20), 상기 샤워 헤드(30)들 및 상기 천정 배기부(40) 등이 내부에 설치될 수 있고, 일체로 제작되거나 또는 상부 패널과, 측벽 패널 및 바닥 패널 등을 용접하거나 나사 조립하여 이루어지는 등 다양한 부재들로 이루어질 수 있다.
그러나, 이러한 상기 챔버(10)는 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 그 내부에 상기 서셉터(20)나 상기 샤워 헤드(30)들을 지지할 수 있는 충분한 강도나 내구성을 갖는 다양한 모든 형태의 챔버들이 적용될 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 서셉터(20)는, 상기 수용 공간에 설치되는 것으로서, 상기 기판(1)이 모터(M)에 의해 회전축(S)을 중심으로 공전 회전될 수 있도록 적어도 하나의 기판(1)을 지지하는 일종의 회전 테이블 장치일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 서셉터(20)는, 상기 기판(1)에 순차적으로 공급되는 소스 가스(SG)와, 공간 분할용 퍼지 가스(P1) 및 상기 반응 가스(RG)가 신속하게 배출될 수 있도록 상기 챔버(10)의 측방으로 외부 배기 장치(90)가 형성될 수 있다.
따라서, 상기 기판(1)은 상기 서셉터(20)에 의해 상기 회전축(S)을 중심으로 공전하거나 또는 공전하면서 동시에 후술될 기판 자전 장치(미도시)에 의해 자전하는 것도 가능하다.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 상기 샤워 헤드(30)들은, 상기 챔버(10)의 천정, 즉 상기 상부 패널에 일부분에 각각 설치될 수 있는 것으로서, 공전하는 상기 기판(1)에 순차적으로 소스 가스(SG), 공간 분할용 퍼지 가스(P1), 반응 가스(RG), 공간 분할용 퍼지 가스(P1)를 공간 분할적으로 공급할 수 있는 일종의 복수개의 가스 분배기들일 수 있다.
따라서, 설치 위치가 서로 다른 상기 샤워 헤드(20)들은 공급받은 상기 소스 가스(SG), 상기 공간 분할용 퍼지 가스(P1), 상기 반응 가스(RG), 상기 공간 분할 퍼지용 가스(P1)를 공간의 차이를 두고 상기 기판(1)의 표면 상에 골고루 분배할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 샤워 헤드(30)는, 상기 기판(1)이 제 1 공전 각도로 회전될 때, 상기 기판(1)을 향하여 소스 가스(SG)를 공급할 수 있도록 상기 챔버(10)의 제 1 천정 영역에 설치되는 소스 가스 샤워 헤드(31)와, 상기 기판(1)이 제 2 공전 각도에 회전될 때, 상기 기판(1)을 향하여 공간 분할용 퍼지 가스(P1)를 공급할 수 있도록 상기 챔버(10)의 제 2 천정 영역에 설치되는 제 1 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드(32)와, 상기 기판(1)이 제 3 공전 각도에 회전될 때, 상기 기판(1)을 향하여 반응 가스(RG)를 공급할 수 있도록 상기 챔버(10)의 제 3 천정 영역에 설치되는 반응 가스 샤워 헤드(33) 및 상기 기판(1)이 제 4 공전 각도에 회전될 때, 상기 기판(1)을 향하여 공간 분할용 퍼지 가스(P1)를 공급할 수 있도록 상기 챔버(10)의 제 4 천정 영역에 설치되는 제 2 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드(34)를 포함할 수 있다.
도 10은 도 1의 원자층 증착 장치를 원주 방향으로 전개하여 나타내는 단면도이다.
여기서, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드(32) 및 상기 제 2 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드(34)는, 공간 분할적으로 상기 기판(1)이 공전하면서 좁은 틈새 사이를 지나갈 수 있도록 상기 서셉터(20)와의 공간 분할 거리(L1)가 상기 소스 가스 샤워 헤드(31)와 상기 서셉터(20) 사이 또는 상기 반응 가스 샤워 헤드(33)와 상기 서셉터(20) 사이의 반응 공간 거리(L2) 보다 작을 수 있도록 하방으로 돌출되게 설치될 수 있다.
또한, 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 샤워 헤드(30)는, 상기 기판(1)을 향하여 일반 퍼지 가스(P2)를 공급하여 상기 소스 가스(SG) 또는 상기 반응 가스(RG)를 퍼지할 수 있도록 상기 제 1 천정 영역과 상기 제 2 천정 영역 사이에 설치되는 제 1 일반 퍼지 가스 샤워 헤드(35-1)와, 상기 기판(1)을 향하여 일반 퍼지 가스(P2)를 공급하여 상기 소스 가스(SG) 또는 상기 반응 가스(RG)를 퍼지할 수 있도록 상기 제 2 천정 영역과 상기 제 3 천정 영역 사이에 설치되는 제 2 일반 퍼지 가스 샤워 헤드(35-2)와, 상기 기판(1)을 향하여 일반 퍼지 가스(P2)를 공급하여 상기 소스 가스(SG) 또는 상기 반응 가스(RG)를 퍼지할 수 있도록 상기 제 3 천정 영역과 상기 제 4 천정 영역 사이에 설치되는 제 3 일반 퍼지 가스 샤워 헤드(35-3)과, 상기 기판(1)을 향하여 일반 퍼지 가스(P2)를 공급하여 상기 소스 가스(SG) 또는 상기 반응 가스(RG)를 퍼지할 수 있도록 상기 제 4 천정 영역과 상기 제 1 천정 영역 사이에 설치되는 제 4 일반 퍼지 가스 샤워 헤드(35-4) 및 상기 서셉터(20)의 상기 회전축(S)과 대응되도록 상기 챔버(10)의 천정 중심 영역에 설치되고, 공간 분할용 퍼지 가스(P1)가 공급되는 중심 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드(35-5)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 상기 기판(1)이 상기 서셉터(20)에 의해 상기 제 1 공전 각도(기준 각도)로 공전되면, 상기 소스 가스 샤워 헤드(31)로부터 상기 소스 가스(SG)를 공급받을 수 있다.
이어서, 상기 기판(1)이 상기 서셉터(20)에 의해 상기 제 2 공전 각도(상기 기준 각도를 기준으로 45도 각도)로 공전되면, 상기 제 1 일반 퍼지 가스 샤워 헤드(35-1)로부터 상기 일반 퍼지 가스(P2)를 공급받아서 상기 소스 가스(SG)를 원자층만 남겨 놓고 1차로 퍼지할 수 있다.
이어서, 상기 기판(1)이 상기 서셉터(20)에 의해 상기 제 3 공전 각도(상기 기준 각도를 기준으로 90도 각도)로 공전되면, 상기 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드(32)로부터 상기 공간 분할용 퍼지 가스(P1)를 공급받아서 상기 소스 가스(SG)를 원자층만 남겨 놓고 2차로 퍼지할 수 있다.
이어서, 상기 기판(1)이 상기 서셉터(20)에 의해 상기 제 4 공전 각도(상기 기준 각도를 기준으로 135도 각도)로 공전되면, 상기 제 2 일반 퍼지 가스 샤워 헤드(35-2)로부터 상기 일반 퍼지 가스(P2)를 공급받아서 상기 소스 가스(SG)를 원자층만 남겨 놓고 3차로 퍼지할 수 있다.
이어서, 상기 기판(1)이 상기 서셉터(20)에 의해 상기 제 5 공전 각도(상기 기준 각도를 기준으로 180도 각도)로 공전되면, 상기 반응 가스 샤워 헤드(33)로부터 상기 반응 가스(RG)를 공급받아서 박막을 형성할 수 있다.
이어서, 상기 기판(1)이 상기 서셉터(20)에 의해 상기 제 6 공전 각도(상기 기준 각도를 기준으로 225도 각도)로 공전되면, 상기 제 3 일반 퍼지 가스 샤워 헤드(35-3)로부터 상기 일반 퍼지 가스(P2)를 공급받아서 상기 반응 가스(RG)를 원자층만 남겨 놓고 1차로 퍼지할 수 있다.
이어서, 상기 기판(1)이 상기 서셉터(20)에 의해 상기 제 7 공전 각도(상기 기준 각도를 기준으로 270도 각도)로 공전되면, 상기 제 2 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드(34)로부터 상기 공간 분할용 퍼지 가스(P1)를 공급받아서 상기 반응 가스(RG)를 박막층만 남겨 놓고 2차로 퍼지할 수 있다.
이어서, 상기 기판(1)이 상기 서셉터(20)에 의해 상기 제 8 공전 각도(상기 기준 각도를 기준으로 315도 각도)로 공전되면, 상기 제 4 일반 퍼지 가스 샤워 헤드(35-4)로부터 상기 일반 퍼지 가스(P2)를 공급받아서 상기 반응 가스(RG)를 원자층만 남겨 놓고 3차로 퍼지할 수 있다.
즉, 상술된 일련의 과정을 통해서 상기 기판(1)은 45도 공전 각도씩 회전되면서 360도 한 바퀴를 공전하게 되면 1턴을 완성할 수 있다.
이어서, 상기 기판(1)이 상기 서셉터(20)에 의해 공전을 계속하면서 이러한 상술된 일련의 원자층 증착 과정을 반복하여 2턴, 3턴, 4턴 이상 반복할 수 있고, 이를 통해서, 상기 기판(1)에 박막층을 원자층 단위로 매우 정교하게 증착시킬 수 있다.
그러나, 이러한 상기 기판(1)의 45도 간격의 공전 각도는 설명을 위한 것으로서, 반드시 45도 간격에만 국한되지 않는다. 즉, 예컨대, 상기 서셉터(20) 상에 안착된 상기 기판(1)들의 간격을 더욱 촘촘하게 하여 공전 각도를 60도, 30도 각도로 하거나, 또는, 상기 기판(1)을 원주 방향으로 다행 다열로 배치하거나, 또는 설치된 샤워 헤드(30)들의 세트 수를 늘리는 등 매우 다양하게 공간 분할 방식으로 배치할 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 천정 배기부(40)는, 상기 소스 가스(SG)와 상기 반응 가스(RG)가 서로 혼합되지 않도록 적어도 상기 제 1 천정 영역, 상기 제 2 천정 영역, 상기 제 3 천정 영역, 상기 제 4 천정 영역 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 천정 영역의 주변, 즉 상술된 상기 샤워 헤드(30)들 사이에 설치되는 일종의 진공 흡입부일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 천정 배기부(40)는, 상면에 적어도 하나의 배기구(41a)가 형성되고, 하면에 개방된 개구(41b)가 형성되며, 내부에 저압 공간(41c)이 형성되는 배기 몸체(41) 및 상기 개구(41b)에 설치되고, 복수개의 천공구들이 형성되는 배기 배플(42)을 포함할 수 있다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 소스 가스 샤워 헤드(31)를 통해 상기 기판(1) 방향으로 공급되는 상기 소스 가스(SG)의 일부분은 상기 기판(1)에 공급될 수 있고, 남은 다른 일부분은 상기 기판(1)에 잔류할 수 없도록 상기 천정 배기부(40)를 통해 외부로 신속하게 배기될 수 있다.
이러한 가스의 배기 과정은, 설명된 상기 소스 가스(SG)에만 국한되지 않고, 상기 반응 가스(RG)에도 동일하게 적용될 수 있다.
그러므로, 천정 방향에서 배출된 가스가 상기 기판(1)과 충돌하면서 일부는 남고 다른 일부분은 출돌된 반발력을 활용하여 상기 천정 배기부(40)를 이용하여 외부로 신속하게 배출시킬 수 있다.
도 4는 도 3의 원자층 증착 장치(100)의 천정 배기부(40)의 다른 일례를 나타내는 단면도이고, 도 5는 도 3의 원자층 증착 장치(100)의 천정 배기부(40)의 또 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 배기 배플(42)은, 적어도 도 3의 수평형 배기 배플(42-1), 수평을 기준으로 제 1 각도(K1)로 지름 방향 또는 원주 방향으로 경사지게 형성되는 도 4의 경사형 배기 배플(42-2), 수평을 기준으로 제 2 각도(K2)로 지름 방향 또는 원주 방향으로 역경사지게 형성되는 도 5의 역경사형 배기 배플(42-3) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
이러한, 상기 배기 배플(42)의 경사 각도는, 예컨대, 인접한 샤워 헤드들의 형태가 비대칭 부채꼴 또는 전체적으로 삼각형 형상이기 때문에 가스의 밀도가 샤워 헤드에서 면적이 넓은 부분에서 높아질 수 있고, 이로 인하여 면적이 넓은 쪽과 작은 쪽 모두 균일한 배기 효율을 얻기 위해 반지름 방향 또는 원주 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
이외에도, 상기 배기 배플(42)의 경사 각도는, 예컨대, 상기 기판(1)의 이송 방향이나, 이송 속도나, 흡입되는 가스의 종류나, 가공 환경이나, 제품의 스팩 등에 따라서 최적화 설계될 수 있다.
예컨대, 상기 기판(1)의 상대적인 이송 속도를 높여서 생산성을 향상시키기 위해서는 상기 배기 배플(42)의 경사 각도를 전방을 향하도록 기울어지게 설정하여 가스의 후방 기류를 반영할 수 있고, 반대로, 상기 기판(10의 상대적인 이송 속도를 낮추어서 가공의 정밀도를 향상시키기 위해서는 상기 배기 배플(42)의 경사 각도를 후방을 향하도록 기울어지게 설정하여 가스의 전방 기류를 반영할 수 있다.
따라서, 이러한 상기 가스들의 체류 시간을 줄이고, 다른 영역으로 넘어가지 않게 함으로써 불필요한 반응을 억제하는 동시에 이물질의 발생을 최소화하여 불량을 방지하고 양질의 제품을 생산할 수 있다.
도 6은 도 3의 원자층 증착 장치(100)의 가스 분사 상태의 다른 일례를 원주 방향으로 전개하여 나타내는 전개 단면도이고, 도 7은 도 6의 원자층 증착 장치(100)의 천정 배기부(40)의 다른 일례를 나타내는 단면도이고, 도 8은 도 6의 원자층 증착 장치(100)의 천정 배기부(40)의 또 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 배기 몸체(41)는, 상기 개구(41b)의 일측면에 일정한 차단 거리 만큼 막힘부(41d)가 형성할 수 있다.
아울러, 상기 배기 배플(42)은, 적어도 도 7의 수평형 배기 배플(42-1), 수평을 기준으로 경사지게 형성되는 도 6의 경사형 배기 배플(42-2), 수평을 기준으로 역경사지게 형성되는 도 8의 역경사형 배기 배플(42-3) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 배기 배플(42)의 경사 각도는, 예컨대, 상기 기판(1)의 이송 방향이나, 이송 속도나, 흡입되는 가스의 종류나, 가공 환경이나, 제품의 스팩 등에 따라서 최적화 설계될 수 있고, 동시에 막힘부(41d)를 이용하여 진공압의 작용 범위나 진공압의 세기 등을 정밀하게 조절할 수 있다.
도 9는 도 1의 원자층 증착 장치(100)의 차단 부재(60)를 개념적으로 나타내는 저면 사시도이다.
도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 예컨대, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원자층 증착 장치(100)는, 상기 기판(1)이 가열될 수 있도록 상기 서셉터(20)의 하방에 고정되는 히터 블록(50)과, 상기 소스 가스(SG) 또는 상기 반응 가스(RG)의 흐름을 부분적으로 차단하는 차단 부재(60) 및 상기 서셉터(20)의 하방 또는 측방에 설치되고, 상기 가스들을 외부로 배출시키는 외부 배기 장치(90)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 차단 부재(60)는, 상기 서셉터(20)와 상기 히터 블록(50) 사이에 설치되고, 상기 기판(1)이 제 1 공전 각도로 회전될 때, 상기 소스 가스(SG)가 상기 히터 블록(50) 방향으로 흐르는 것을 차단하는 소스 가스 차단부(61)와, 상기 서셉터(20)와 상기 히터 블록(50) 사이에 설치되고, 상기 기판(1)이 제 2 공전 각도로 회전될 때, 상기 공간 분할용 퍼지 가스(P1)가 상기 히터 블록(50) 방향으로 흐르도록 개방되는 제 1 개구부(62)와, 상기 서셉터(20)와 상기 히터 블록(50) 사이에 설치되고, 상기 기판(1)이 제 3 공전 각도로 회전될 때, 상기 반응 가스(RG)가 상기 히터 블록(50) 방향으로 흐르는 것을 차단하는 반응 가스 차단부(63)와, 상기 서셉터(20)와 상기 히터 블록(50) 사이에 설치되고, 상기 기판(1)이 제 4 공전 각도로 회전될 때, 상기 공간 분할용 퍼지 가스(P1)가 상기 히터 블록 방향으로 흐르도록 개방되는 제 2 개구부(64) 및 상기 중심 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드(35-5)와 대응되도록 상기 서셉터(20)와 상기 히터 블록(50) 사이에 설치되는 중앙 커튼 개구부(65)를 포함할 수 있다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 차단 부재(60)을 이용하여 상기 소스 가스(SG)와 상기 반응 가스(RG)가 상기 챔버(10)의 상기 히터 블록(50) 방향으로 흐르는 것을 차단하는 동시에, 상기 공간 분할용 퍼지 가스(P1)나 상기 일반 퍼지 가스(P2)들은 상기 챔버(10)의 상기 히터 블록(50) 방향으로 흐를 수 있도록 유도하여 상기 챔버(10)의 하부 공간 및 상기 히터 블록(50)의 오염을 최소화할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원자층 증착 장치(100)는, 상기 제 1 개구부(62) 또는 상기 제 2 개구부(64)를 통과한 상기 공간 분할용 퍼지 가스(P1)를 배기할 수 있도록 상기 히터 블록(50)에 형성되는 히터 블록 배기 라인(70)을 더 포함할 수 있다.
따라서, 상기 히터 블록 배기 라인(70)을 이용하여 상기 제 1 개구부(62) 또는 상기 제 2 개구부(64) 또는 상기 중앙 커튼 개구부(65)를 통과한 상기 제 1 퍼지 가스 또는 상기 제 2 퍼지 가스 또는 상기 공간 분할용 퍼지 가스를 외부로 신속하게 배기할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원자층 증착 장치(100)는, 상기 챔버(10)에 설치되고, 상기 서셉터(20)의 하방에 하부 퍼지 가스를 공급하는 하부 퍼지 가스 공급 라인(80) 및 상기 하부 퍼지 가스 공급 라인(80)으로 공급된 상기 하부 퍼지 가스를 분산시킬 수 있도록 상기 챔버(10)의 하부에 설치되는 하부 퍼지 가스 샤워 헤드(81)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 상기 하부 퍼지 가스 공급 라인(80) 및 상기 하부 퍼지 가스 샤워 헤드(81)를 이용하여 상기 챔버(10)의 하부 공간 및 상기 히터 블록(50)의 오염을 최소화할 수 있다.
그러므로, 상기 소스 가스(SG)와 상기 반응 가스(RG)를 신속하게 배기할 수 있는 상기 천정 배기부(40)와 단차지게 형성된 상기 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드(32)(34)들을 이용하여 반응 공간에서 상기 소스 가스(SG)와 상기 반응 가스(RG)의 불필요한 반응을 방지할 수 있으며, 공간 분할 및 증착 특성에 영향을 줄 수 있는 서셉터의 회전 속도, 가스의 공급량, 반응 공간 내의 위치별 압력 등의 독립적인 제어를 용이하게 하여 공간 분할 방식으로도 기판에 균일한 박막을 증착할 수 있고, 박막의 특성을 향상시키며, 제품의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 기판
10: 챔버
20: 서셉터
M: 모터
S: 회전축
30: 샤워 헤드
SG: 소스 가스
RG: 반응 가스
P1: 공간 분할용 퍼지 가스
P2: 일반 퍼지 가스
31: 소스 가스 샤워 헤드
32: 제 1 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드
33: 반응 가스 샤워 헤드
34: 제 2 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드
L1: 공간 분할 거리
L2: 반응 공간 거리
35-1: 제 1 일반 퍼지 가스 샤워 헤드
35-2: 제 2 일반 퍼지 가스 샤워 헤드
35-3: 제 3 일반 퍼지 가스 샤워 헤드
35-4: 제 4 일반 퍼지 가스 샤워 헤드
35-5: 중심 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드
40: 천정 배기부
41: 배기 몸체
41a: 배기구
41b: 개구
41c: 저압 공간
41d: 막힘부
42: 배기 배플
42-1: 수평형 배기 배플
42-2: 경사형 배기 배플
42-3: 역경사형 배기 배플
K1: 제 1 각도
K2: 제 2 각도
50: 히터 블록
60: 차단 부재
61: 소스 가스 차단부
62: 제 1 개구부
63: 반응 가스 차단부
64: 제 2 개구부
65: 중앙 커튼 개구부
70: 히터 블록 배기 라인
80: 하부 퍼지 가스 공급 라인
81: 하부 퍼지 가스 샤워 헤드
90: 외부 배기 장치
100: 원자층 증착 장치

Claims (12)

  1. 수용 공간이 형성되는 챔버;
    상기 수용 공간에 설치되고, 기판이 회전축을 중심으로 공전 회전될 수 있도록 적어도 하나의 기판을 지지하는 서셉터;
    상기 기판이 제 1 공전 각도로 회전될 때, 상기 기판을 향하여 소스 가스를 공급할 수 있도록 상기 챔버의 제 1 천정 영역에 설치되는 소스 가스 샤워 헤드;
    상기 기판이 제 2 공전 각도에 회전될 때, 상기 기판을 향하여 공간 분할용 퍼지 가스를 공급할 수 있도록 상기 챔버의 제 2 천정 영역에 설치되는 제 1 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드;
    상기 기판이 제 3 공전 각도에 회전될 때, 상기 기판을 향하여 반응 가스를 공급할 수 있도록 상기 챔버의 제 3 천정 영역에 설치되는 반응 가스 샤워 헤드;
    상기 기판이 제 4 공전 각도에 회전될 때, 상기 기판을 향하여 공간 분할용 퍼지 가스를 공급할 수 있도록 상기 챔버의 제 4 천정 영역에 설치되는 제 2 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드; 및
    상기 소스 가스와 상기 반응 가스가 서로 혼합되지 않도록 적어도 상기 제 1 천정 영역, 상기 제 2 천정 영역, 상기 제 3 천정 영역, 상기 제 4 천정 영역 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 천정 영역의 주변에 설치되는 천정 배기부;
    를 포함하는, 원자층 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드 및 상기 제 2 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드는,
    상기 서셉터와의 공간 분할 거리가 상기 소스 가스 샤워 헤드와 상기 서셉터 사이 또는 상기 반응 가스 샤워 헤드와 상기 서셉터 사이의 반응 공간 거리 보다 작을 수 있도록 하방으로 돌출되게 설치되는, 원자층 증착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 향하여 일반 퍼지 가스를 공급하여 상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스를 퍼지할 수 있도록 상기 제 1 천정 영역과 상기 제 2 천정 영역 사이에 설치되는 제 1 일반 퍼지 가스 샤워 헤드;
    상기 기판을 향하여 일반 퍼지 가스를 공급하여 상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스를 퍼지할 수 있도록 상기 제 2 천정 영역과 상기 제 3 천정 영역 사이에 설치되는 제 2 일반 퍼지 가스 샤워 헤드;
    상기 기판을 향하여 일반 퍼지 가스를 공급하여 상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스를 퍼지할 수 있도록 상기 제 3 천정 영역과 상기 제 4 천정 영역 사이에 설치되는 제 3 일반 퍼지 가스 샤워 헤드; 및
    상기 기판을 향하여 일반 퍼지 가스를 공급하여 상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스를 퍼지할 수 있도록 상기 제 4 천정 영역과 상기 제 1 천정 영역 사이에 설치되는 제 4 일반 퍼지 가스 샤워 헤드;
    를 더 포함하는, 원자층 증착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 천정 배기부는,
    상면에 적어도 하나의 배기구가 형성되고, 하면에 개방된 개구가 형성되며, 내부에 저압 공간이 형성되는 배기 몸체; 및
    상기 개구에 설치되고, 복수개의 천공구들이 형성되는 배기 배플;
    을 포함하는, 원자층 증착 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 배기 배플은, 적어도 수평형 배기 배플, 수평을 기준으로 제 1 각도로 지름 방향 또는 원주 방향으로 경사지게 형성되는 경사형 배기 배플, 수평을 기준으로 제 2 각도로 지름 방향 또는 원주 방향으로 역경사지게 형성되는 역경사형 배기 배플 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는, 원자층 증착 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 배기 몸체는,
    상기 개구의 일측면에 일정한 차단 거리 만큼 막힘부가 형성되는, 원자층 증착 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 서셉터의 하방 또는 측방에 설치되고, 상기 가스들을 외부로 배출시키는 외부 배기 장치; 및
    상기 기판이 가열될 수 있도록 상기 서셉터의 하방에 고정되는 히터 블록;
    을 더 포함하는, 원자층 증착 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스의 흐름을 부분적으로 차단하는 차단 부재;
    을 더 포함하고,
    상기 차단 부재는,
    상기 서셉터와 상기 히터 블록 사이에 설치되고, 상기 기판이 제 1 공전 각도로 회전될 때, 상기 소스 가스가 상기 히터 블록 방향으로 흐르는 것을 차단하는 소스 가스 차단부;
    상기 서셉터와 상기 히터 블록 사이에 설치되고, 상기 기판이 제 2 공전 각도로 회전될 때, 상기 공간 분할용 퍼지 가스가 상기 히터 블록 방향으로 흐르도록 개방되는 제 1 개구부;
    상기 서셉터와 상기 히터 블록 사이에 설치되고, 상기 기판이 제 3 공전 각도로 회전될 때, 상기 반응 가스가 상기 히터 블록 방향으로 흐르는 것을 차단하는 반응 가스 차단부; 및
    상기 서셉터와 상기 히터 블록 사이에 설치되고, 상기 기판이 제 4 공전 각도로 회전될 때, 상기 공간 분할용 퍼지 가스가 상기 히터 블록 방향으로 흐르도록 개방되는 제 2 개구부;
    를 포함하는, 원자층 증착 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 서셉터의 상기 회전축과 대응되도록 상기 챔버의 천정 중심 영역에 설치되고, 공간 분할용 퍼지 가스가 공급되는 중심 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드;
    를 더 포함하는, 원자층 증착 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 차단 부재는,
    상기 중심 공간 분할 퍼지 가스 샤워 헤드와 대응되도록 상기 서셉터와 상기 히터 블록 사이에 설치되는 중앙 커튼 개구부;
    를 더 포함하는, 원자층 증착 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 개구부 또는 상기 제 2 개구부를 통과한 상기 공간 분할용 퍼지 가스를 배기할 수 있도록 상기 히터 블록에 형성되는 히터 블록 배기 라인;
    을 더 포함하는, 원자층 증착 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버에 설치되고, 상기 서셉터의 하방에 하부 퍼지 가스를 공급하는 하부 퍼지 가스 공급 라인; 및
    상기 하부 퍼지 가스 공급 라인으로 공급된 상기 하부 퍼지 가스를 분산시킬 수 있도록 상기 챔버의 하부에 설치되는 하부 퍼지 가스 샤워 헤드;
    를 더 포함하는, 원자층 증착 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20090116020A (ko) * 2008-05-06 2009-11-11 주식회사 휘닉스 디지탈테크 소스 가스와 반응 가스의 배기 속도와 퍼지 가스의 배기속도를 다르게 하는 가스 분사 헤드와 상기 가스 분사헤드를 구비하는 원자층 박막 증착 장치
KR20100002885A (ko) * 2008-06-30 2010-01-07 주식회사 케이씨텍 원자층 증착 장치
KR20120045149A (ko) * 2010-10-29 2012-05-09 주식회사 케이씨텍 원자층 증착장치의 샤워헤드
KR20170030876A (ko) * 2015-09-10 2017-03-20 주식회사 케이씨텍 원자층 증착장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090116020A (ko) * 2008-05-06 2009-11-11 주식회사 휘닉스 디지탈테크 소스 가스와 반응 가스의 배기 속도와 퍼지 가스의 배기속도를 다르게 하는 가스 분사 헤드와 상기 가스 분사헤드를 구비하는 원자층 박막 증착 장치
KR20100002885A (ko) * 2008-06-30 2010-01-07 주식회사 케이씨텍 원자층 증착 장치
KR20120045149A (ko) * 2010-10-29 2012-05-09 주식회사 케이씨텍 원자층 증착장치의 샤워헤드
KR20170030876A (ko) * 2015-09-10 2017-03-20 주식회사 케이씨텍 원자층 증착장치

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