KR20220129311A - 배치형 원자층 증착장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 카세트 전방에 리모트 플라즈마를 발생시켜 공정가스가 라디칼이나 이온 상태가 되게 하여 원자층 증착 공정을 진행하기 위한 배치형 원자층 증착장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 배치형 원자층 증착장치는, 외부와 차단된 일정한 반응 공간을 내부에 형성하는 반응 챔버; 상기 반응 챔버의 내부 공간 일측에 배치되며, 다수개의 기판을 일정 간격 이격된 상태로 서로 나란하게 탑재하는 카세트; 상기 반응 챔버의 타측에 설치되며, 상기 반응 챔버 내부로 반응 가스(Reactant)를 공급하는 반응가스 공급수단; 상기 반응 챔버 내부 공간 중 상기 카세트 전방에 설치되며, 상기 카세트 전방공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부; 상기 반응 챔버의 측벽에 설치되며, 상기 플라즈마 발생부와 상기 카세트 사이의 공간에 프리커서(Precursor) 가스를 공급하는 프리커서 공급수단; 상기 반응 챔버 중 플라즈마 발생부 반대편에 설치되며, 상기 반응가스 공급수단 및 프리커서 공급수단에 의하여 공급되는 가스 및 상기 반응 챔버 내의 가스를 흡입하여 배출하는 가스 배출수단;을 포함한다.
Description
본 발명은 배치형 원자층 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카세트 전방에 리모트 플라즈마를 발생시켜 반응가스가 라디칼이나 이온 상태가 되게 하여 원자층 증착 공정을 진행하기 위한 배치형 원자층 증착장치에 관한 것이다.
원자층 증착방법 (Atomic Layer Deposition)은 가스 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착방법과 유사하다. 하지만, 통상의 화학 기상 증착법 (Chemical Vapor Deposition)이 다수의 가스 분자들을 동시에 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, 원자층 증착방법 (ALD)은 하나의 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 화학흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질 사이의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다.
이러한 원자층 증착 방법 (ALD)은 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 증착하는 것이 가능하다는 장점이 있어서 현재 널리 사용되고 있다.
한편 원자층 증착장치 중에서 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해 다수 장의 기판에 대해 동시에 증착공정이 수행되는 배치 타입(batch type)의 원자층 증착장치는 다수장의 기판을 카세트에 일정 간격 이격시킨 상태로 반응 챔버에 장입한 상태에서 소스가스 제공, 퍼지, 반응가스 제공 및 퍼지 단계로 이루어진 사이클이 다수 회 반복되어 수행된다.
그런데 기존의 플라즈마 장치는 기판이 대형화 및 대면적화되어 갈수록 프로세스 챔버와 샤워헤드의 크기 역시 대형화되며, 이로 인해 기판이 대형화됨에 따라 가스공급원으로부터 상대적인 거리 차에 따른 가스 분사량의 차이와 플라즈마 발생 밀도의 불균일이 심화되며 이로 인해 기판에 증착되는 박막의 품질이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 카세트 전방에 리모트 플라즈마를 발생시켜 반응가스가 라디칼이나 이온 상태가 되게 하여 원자층 증착 공정을 진행하기 위한 배치형 원자층 증착장치를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 배치형 원자층 증착장치는, 외부와 차단된 일정한 반응 공간을 내부에 형성하는 반응 챔버; 상기 반응 챔버의 내부 공간 일측에 배치되며, 다수개의 기판을 일정 간격 이격된 상태로 서로 나란하게 탑재하는 카세트; 상기 반응 챔버의 타측에 설치되며, 상기 반응 챔버 내부로 반응 가스(Reactant)를 공급하는 반응가스 공급수단; 상기 반응 챔버 내부 공간 중 상기 카세트 전방에 설치되며, 상기 카세트 전방공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부; 상기 반응 챔버의 측벽에 설치되며, 상기 플라즈마 발생부와 상기 카세트 사이의 공간에 프리커서(Precursor) 가스를 공급하는 프리커서 공급수단; 상기 반응 챔버 중 플라즈마 발생부 반대편에 설치되며, 상기 반응가스 공급수단 및 프리커서 공급수단에 의하여 공급되는 가스 및 상기 반응 챔버 내의 가스를 흡입하여 배출하는 가스 배출수단;을 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 플라즈마 발생부는, 상기 반응가스 공급수단과 프리커서 공급수단 사이에 설치되어, 상기 반응가스 공급수단에 의하여 공급되는 반응가스를 상기 카세트 방향으로 균일하게 확산시켜 분사하는 제1 샤워헤드; 상기 반응 챔버의 내부 공간 중 상기 제1 샤워헤드의 전방에 설치되며, 플라즈마 발생 전원이 인가되거나 접지되는 전극 플레이트; 상기 전극 플레이트에 플라즈마 발생 전원을 인가하는 경우 상기 제1 샤워헤드를 접지시키고, 상기 제1 샤워헤드에 플라즈마 발생 전원을 인가하는 경우 상기 전극 플레이트를 접지시키는 전원 공급수단;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제1 샤워헤드에는, 상기 카세트에 탑재된 다수개의 기판 위치와 매칭되도록 다수열의 가스 분사홀 또는 가스 분사 슬릿이 형성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 가스 분사홀은, 상기 제1 샤워헤드를 상기 전극 플레이트 방향으로 관통하여 대직경 가스 통과홀이 형성되고, 상기 카세트 방향으로 관통하여 상기 대직경 가스 통과홀보다 작은 직경을 가지는 소직경 가스 통과홀이 형성되는 구조인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 가스 분사 슬릿은, 상기 전극 플레이트 방향으로 일정한 간격의 가스 통과 슬릿이 형성되고, 상기 카세트 방향으로 상기 가스 통과 슬릿 간격보다 작은 직경의 소직경 가스 통과홀들이 상기 가스 통과 슬릿을 따라 일렬로 형성되는 구조인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 플라즈마 발생부는, 상기 전극 플레이트를 제1 샤워헤드 방향으로 관통하여 대직경 가스 통과홀이 형성되고, 상기 제1 샤워헤드 반대 방향으로 관통하여 상기 대직경 가스 통과홀보다 작은 직경을 가지는 소직경 가스 통과홀이 연통되어 형성되는 가스 분사홀을 구비하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 플라즈마 발생부는, 상기 전극 플레이트를 제1 샤워헤드 방향으로 관통하여 일정한 간격의 가스 통과 슬릿이 형성되고, 상기 제1 샤워헤드 반대 방향으로 관통하여 상기 가스 통과 슬릿 간격보다 작은 직경의 소직경 가스 통과홀이 형성되는 가스 분사 슬릿을 구비하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 배치형 원자층 증착장치에는, 상기 반응 챔버 내부 중 상기 플라즈마 발생부와 상기 카세트 사이에 설치되며, 상기 플라즈마 발생부를 통과한 가스 및 상기 프리커서 공급수단에 의하여 공급된 가스를 상기 카세트 방향으로 균일하게 확산시키는 제2 샤워헤드가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 플라즈마는, RF 플라즈마, CCP 플라즈마, ICP 플라즈마, ECR 플라즈마 또는 Pulse DC 플라즈마인 것이 바람직하다.
본 발명의 배치형 원자층 증착장치에 의하면 고밀도의 플라즈마가 발생하여 다수장의 대면적 기판에 대하여 균일한 원자층 증착 공정을 수행할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치의 구조를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 샤워헤드와 가스 분사홀의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 샤워헤드와 가스 분사 슬릿의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 샤워헤드와 가스 분사홀의 구조를 도시하는 단면도와 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 샤워헤드와 가스 분사 슬릿의 구조를 도시하는 단면도와 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 플레이트와 가스 분사홀의 구조를 도시하는 단면도와 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 플레이트와 가스 분사 슬릿의 구조를 도시하는 단면도와 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치의 구조를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 샤워헤드와 가스 분사홀의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 샤워헤드와 가스 분사 슬릿의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 샤워헤드와 가스 분사홀의 구조를 도시하는 단면도와 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 샤워헤드와 가스 분사 슬릿의 구조를 도시하는 단면도와 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 플레이트와 가스 분사홀의 구조를 도시하는 단면도와 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 플레이트와 가스 분사 슬릿의 구조를 도시하는 단면도와 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치의 구조를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 반응 챔버(110), 카세트(120), 반응가스 공급수단(130), 프리커서 공급수단(140), 플라즈마 발생부(150) 및 가스 배출수단(160)을 포함하여 구성할 수 있다.
먼저 상기 반응 챔버(110)는 외부와 차단된 일정한 반응 공간을 내부에 형성하는 구성요소이다. 특히, 본 실시예에서 상기 반응 챔버(110)는 상기 반응 공간을 외부 공간과 차단하여 매우 낮은 기압의 진공 상태로 만들 수 있는 구조를 가지며, 상기 반응 챔버(110)의 안정적인 공정 조건 확보를 위하여 그 외부에 외부 챔버(160)가 더 구비될 수도 있다. 또한 상기 반응 챔버(110)는 상기 카세트(120)를 수평 방향으로 배치하거나 수직 방향으로 배치하는 구조를 모두 취할 수 있다.
다음으로 상기 카세트(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반응 챔버(110) 내부 중 상기 반응가스 공급수단(130)과 상기 가스 배출수단(160) 사이에 배치되며, 다수개의 기판(S)을 일정 간격 이격된 상태로 서로 나란하게 탑재하는 구성요소이다. 따라서 상기 카세트(120)에는 다수개의 기판(S)들이 서로 평행한 상태로 나란하게 탑재되며, 각 기판 사이의 간격은 원자층 증착 공정이 진행되기에 적합한 간격으로 유지된다.
다음으로 상기 반응가스 공급수단(130)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반응 챔버(110)의 일측에 설치되며, 상기 반응 챔버(110) 내부로 반응 가스를 공급하는 구성요소이다. 즉, 상기 반응가스 공급수단(130)은 상기 반응 챔버(110) 내부에 장입되는 다수개의 기판(S)들에 대하여 원자층 증착 공정이 이루어지도록 반응 가스를 상기 카세트(120) 방향으로 공급하는 것이다.
따라서 본 실시예에서 상기 반응가스 공급수단(130)은 도 1에 도시된 바와 같이, 외부에서 공급되는 반응 가스를 제1 샤워헤드(152) 전방으로 공급하고 이렇게 공급된 상기 반응 가스는 상기 제1 샤워헤드(152)에 의하여 균일하게 확산되어 상기 카세트 방향으로 분사된다.
다음으로 상기 프리커서 공급수단(140)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반응 챔버(110)의 측벽에 설치되며, 상기 플라즈마 발생부(150)와 상기 카세트(120) 사이의 공간에 프리커서(Precursor) 가스를 공급하는 구성요소이다. 따라서 상기 프리커서 공급수단(140)에 의하여 공급되는 상기 프리커서 가스는 상기 반응 챔버(110) 내의 기체 흐름 방향에 의하여 플라즈마 발생부(150)를 거치지 않고 상기 카세트(120) 방향으로 이동하면서 공정이 진행된다. 따라서 플라즈마화가 불필요한 프리커서 가스에 대하여 보다 안정적으로 원자층 증착 공정을 진행할 수 있는 장점이 있다.
그리고 본 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치(100)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반응 챔버(110) 내부 중 상기 플라즈마 발생부(150)와 상기 카세트(120) 사이에 설치되며, 상기 플라즈마 발생부(150)를 통과한 가스 및 상기 프리커서 공급수단(140)에 의하여 공급된 가스를 상기 카세트 방향으로 균일하게 확산시키는 제2 샤워헤드(142)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 제2 샤워헤드(142)는 상기 카세트(120) 방향으로 확산되는 가스 특히, 상기 프리커서 공급수단(140)에 의하여 공급되는 프리커서 가스가 상기 카세트(120)의 모든 방향으로 균일하게 확산시킨다.
다음으로 상기 플라즈마 발생부(150)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반응 챔버(110) 내부 공간 중 상기 카세트(120) 전방에 설치되며, 상기 카세트(120) 전방공간에 플라즈마(P)를 발생시키는 구성요소이다. 즉, 상기 플라즈마 발생부(150)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전극 플레이트(151)와 제1 샤워헤드(152) 사이의 공간에 리모트 플라즈마를 발생시켜, 상기 반응가스 공급수단(130)에 의하여 상기 카세트(120) 방향으로 공급되는 반응 가스에 대하여 라디칼이나 이온 상태가 되도록 변화시켜 상기 기판(S) 상에 원자층 증착 공정이 이루어지도록 하는 것이다.
이를 위해 본 실시예에서 상기 플라즈마 발생부(150)를 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 플레이트(151), 제1 샤워헤드(152) 및 전원 공급수단(도면에 미도시)으로 구성할 수 있다. 먼저 상기 제1 샤워헤드(152)는 상기 반응가스 공급수단(130)과 프리커서 공급수단(140) 사이에 형성되어, 상기 반응가스 공급수단(130)에 의하여 공급되는 반응가스를 상기 카세트(120) 방향으로 분사하는 구성요소이다. 그리고 본 실시예에서 상기 제1 샤워헤드(152)는 상기 전원 공급수단에 의하여 접지되거나 고주파 전원이 인가된다.
따라서 상기 제1 샤워헤드(152)는 도 2에 도시된 바와 같이, 다수열의 가스 분사홀(156)들이 형성되어 있는 가스 분배판 구조를 가지며, 상기 반응가스 공급 수단(130)에 의하여 분사되는 반응 가스가 상기 카세트(120) 방향으로 균일하게 이동하도록 한다. 이때 상기 가스 분사홀(156)들은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 카세트(120)에 탑재된 다수개의 기판(S) 위치와 매칭되는 배열을 가지는 것이 바람직하다.
한편 상기 제1 샤워헤드(152a)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 다수열의 가스 분사 슬릿(156a)이 형성될 수도 있다. 상기 가스 분사 슬릿(156a)은 긴 틈으로 형성되며, 상기 다수개의 가스 분사 슬릿(156a)도 상기 카세트(120)에 탑재된 다수개의 기판(S) 위치와 매칭되는 배열을 가지는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 전극 플레이트(151)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 샤워헤드(152)의 전방에 설치되어 상기 반응가스 공급수단(130)에 의하여 공급되는 반응 가스를 상기 카세트 방향으로 전달하며, 플라즈마 발생을 위한 고주파 전원이 인가되거나 접지되는 구성요소이다. 즉, 상기 전극 플레이트(151)는 상기 제1 샤워헤드(152)와 함께 그 사이의 공간에 플라즈마 형성을 위한 전기장을 형성하면서 상기 반응가스 공급수단(130)에 의하여 공급되는 반응가스를 상기 카세트 방향으로 분사하는 것이다.
그리고 상기 전원 공급수단(도면에 미도시)은 상기 제1 샤워헤드(152)에 플라즈마 발생 전원을 인가하고, 상기 전극 플레이트(151)를 접지시키거나, 상기 전극 플레이트(151)에 플라즈마 발생 전원을 인가하고 상기 제1 샤워헤드(152)를 접지시켜 플라즈마를 발생시키는 구성요소이다. 즉, 상기 전원 공급수단은 상기 반응 챔버(110) 외부에 설치되어, 상기 제1 샤워헤드(152)와 전극 플레이트(151)에 플라즈마 발생을 위한 고주파 전원을 인가하거나 접지시켜 플라즈마 발생 환경을 조성한다.
다음으로 상기 가스 배출수단(160)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반응 챔버(110) 중 상기 플라즈마 발생부(150)과 반대편에 설치되며, 상기 반응가스 공급수단(130) 및 프리커서 공급수단(140)에 의하여 공급되는 가스 및 상기 반응 챔버(110) 내의 가스를 흡입하여 외부로 배출하는 구성요소이다. 즉, 상기 가스 배출수단(160)은 상기 반응가스 공급수단(130)의 반대편에서 강하게 가스를 흡입하여 상기 반응 챔버(110) 내부의 반응 공간 내에 균일한 가스 흐름이 형성되도록 하며, 상기 카세트 장입 공간을 지난 가스를 흡입하여 외부로 배출하는 것이다.
< 실시예 2 >
본 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치도 실시예 1의 그것과 마찬가지로 반응 챔버, 카세트, 반응가스 공급수단, 프리커서 공급수단, 플라즈마 발생부 및 가스 배출수단을 포함하여 구성할 수 있으며, 상기 반응 챔버, 반응가스 공급수단, 프리커서 공급수단, 가스 배출수단, 카세트는 실시예 1의 그것들과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
다만, 본 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치에서 상기 플라즈마 발생부의 구조가 실시예 1과 달라지며, 특히, 가스 분사홀(256)의 구조가 달라지므로 이에 대하여 자세하게 설명한다. 구체적으로 본 실시예에서 상기 가스 분사홀(256)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 샤워헤드(252)를 상기 전극 플레이트 방향으로 관통하여 대직경 가스 통과홀(256a)이 형성되고, 상기 카세트 방향으로 관통하여 상기 대직형 가스 통과홀(256a)보다 작은 직경을 가지는 소직경 가스 통과홀(256b)이 형성되는 구조로 구현된다.
이러한 구조를 가지는 가스 분사홀(256)에 의하면 각 가스 분사홀에 의하여 더 높은 밀도의 플라즈마가 형성되는 장점이 있다.
< 실시예 3 >
본 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치도 실시예 1의 그것과 마찬가지로 반응 챔버, 반응가스 공급수단, 프리커서 공급수단, 가스 배출수단, 카세트 및 플라즈마 발생부를 포함하여 구성할 수 있으며, 상기 반응 챔버, 반응가스 공급수단, 프리커서 공급수단, 가스 배출수단, 카세트는 실시예 1의 그것들과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
다만, 본 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치에서 상기 플라즈마 발생부의 구조가 실시예 1과 달라지며, 특히, 가스 분사 슬릿(356)의 구조가 달라진다. 구체적으로 본 실시예에서 상기 가스 분사 슬릿(356)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전극 플레이트 방향으로 상기 제1 샤워헤드(352)에 일정한 간격의 가스 통과 슬릿(356a)이 형성되고, 상기 카세트 방향으로 상기 가스 통과 슬릿(356a) 폭보다 작은 직경의 소직경 가스 통과홀(356b)들이 상기 가스 통과 슬릿(356a)을 따라 일렬로 형성되는 구조로 구현된다.
이러한 구조를 가지는 가스 분사 슬릿(356)도 실시예 2의 가스 분사홀(256)와 마찬가지로 각 가스 분사 슬릿(356a)과 가스 통과홀(356b)에 의하여 더 높은 밀도의 플라즈마를 형성하는 장점이 있다.
< 실시예 4 >
본 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치도 실시예 1의 그것과 마찬가지로 반응 챔버, 반응가스 공급수단, 프리커서 공급수단, 가스 배출수단, 카세트 및 플라즈마 발생부를 포함하여 구성할 수 있으며, 상기 반응 챔버, 프리커서 공급수단, 가스 배출수단, 카세트는 실시예 1의 그것들과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
다만, 본 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치에서 상기 플라즈마 발생부의 구조가 실시예 1과 달라지며, 특히, 전극 플레이트(451)의 가스 분사홀(456)의 구조가 달라진다. 구체적으로 본 실시예에서 상기 가스 분사홀(456)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전극 플레이트(451)를 상기 제1 샤워헤드 방향으로 관통하여 대직경 가스 통과홀(456a)이 형성되고, 상기 제1 샤워헤드 반대 방향으로 관통하여 상기 대직형 가스 통과홀(456a)보다 작은 직경을 가지는 소직경 가스 통과홀(456b)이 상기 대직경 가스 통과홀(456a)과 연통되어 형성되는 구조로 구현된다.
이러한 구조를 가지는 가스 분사홀(456)도 실시예 2의 가스 분사홀(256)과 마찬가지로 각 가스 분사홀에 의하여 더 높은 밀도의 플라즈마를 형성하는 장점이 있다.
< 실시예 5 >
본 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치도 실시예 1의 그것과 마찬가지로 반응 챔버, 반응가스 공급수단, 프리커서 공급수단, 가스 배출수단, 카세트 및 플라즈마 발생부를 포함하여 구성할 수 있으며, 상기 반응 챔버, 프리커서 공급수단, 가스 배출수단, 카세트는 실시예 1의 그것들과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
다만, 본 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치에서 상기 플라즈마 발생부의 구조가 실시예 1과 달라지며, 특히, 가스 분사 슬릿(556)의 구조가 달라진다. 구체적으로 본 실시예에서 상기 가스 분사 슬릿(556)은 도 7에 도시된 바와 같이, 전극 플레이트(551)를 상기 제1 샤워헤드 방향으로 음각하여 일정한 간격의 가스 통과 슬릿(556a)이 형성되고, 상기 제1 샤워헤드 반대 방향으로 상기 가스 통과 슬릿 간격보다 작은 직경의 소직경 가스 통과홀(556b)들이 상기 가스 통과 슬릿을 따라 일렬로 형성되는 구조로 구현된다.
이러한 구조를 가지는 가스 분사 슬릿(556)도 실시예 2의 가스 분사홀(256)와 마찬가지로 각 가스 분사 슬릿과 가스 통과홀에 의하여 더 높은 밀도의 플라즈마를 형성하는 장점이 있다.
< 실시예 6 >
본 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치(100A)는 도 8에 도시된 바와 같이, 반응 챔버(110A), 카세트(120A), 반응가스 공급수단(130A), 프리커서 공급수단(140A), 플라즈마 발생부(150A) 및 가스 배출수단(160A)을 포함하여 구성할 수 있다. 여기에서 상기 반응 챔버(110A), 프리커서 공급수단(140A), 가스 배출수단(160A), 카세트(120A), 반응가스 공급수단(130A)은 실시예 1의 그것들과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
한편 본 실시예에서 상기 플라즈마 발생부(150A)에는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 전극 플레이트에 분사홀이나 분사 슬릿이 형성되지 않고 제1 샤워헤드(152A)만이 형성되는 구조를 가진다. 이 경우 상기 제1 샤워헤드(152A)가 상기 반응가스 공급수단(130A)에 의하여 공급되는 반응 가스를 균일하게 확산시켜 상기 카세트(120A) 방향으로 분사하는 기능을 수행하게 된다.
그리고 상기 반응가스 공급수단(130A)에 의하여 공급된 반응 가스는 상기 반응가스 공급수단(130A)과 상기 제1 샤워헤드(152A) 사이의 공간에 머물면서 플라즈마화 되고, 상기 카세트(120A) 방향으로 분사되는 것이다.
이때 상기 전원 공급수단(도면에 미도시)은 상기 제1 샤워헤드(152A)에 고주파 전원을 인가하거나 상기 제1 샤워헤드(152A)를 접지시켜 상기 전극 플레이트(151A)와 상기 제1 샤워헤드(152A) 사이의 공간에 플라즈마가 형성될 조건을 형성한다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 배치형 원자층 증착장치
110 : 반응 챔버 120 : 카세트
130 : 반응가스 공급수단 140 : 프리커서 공급수단
150 : 플라즈마 발생부 160 : 가스 배출수단
S : 기판 P : 플라즈마
110 : 반응 챔버 120 : 카세트
130 : 반응가스 공급수단 140 : 프리커서 공급수단
150 : 플라즈마 발생부 160 : 가스 배출수단
S : 기판 P : 플라즈마
Claims (9)
- 외부와 차단된 일정한 반응 공간을 내부에 형성하는 반응 챔버;
상기 반응 챔버의 내부 공간 일측에 배치되며, 다수개의 기판을 일정 간격 이격된 상태로 서로 나란하게 탑재하는 카세트;
상기 반응 챔버의 타측에 설치되며, 상기 반응 챔버 내부로 반응 가스(Reactant)를 공급하는 반응가스 공급수단;
상기 반응 챔버 내부 공간 중 상기 카세트 전방에 설치되며, 상기 카세트 전방공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부;
상기 반응 챔버의 측벽에 설치되며, 상기 플라즈마 발생부와 상기 카세트 사이의 공간에 프리커서(Precursor) 가스를 공급하는 프리커서 공급수단;
상기 반응 챔버 중 플라즈마 발생부 반대편에 설치되며, 상기 반응가스 공급수단 및 프리커서 공급수단에 의하여 공급되는 가스 및 상기 반응 챔버 내의 가스를 흡입하여 배출하는 가스 배출수단;을 포함하는 배치형 원자층 증착장치. - 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는,
상기 반응가스 공급수단과 프리커서 공급수단 사이에 설치되어, 상기 반응가스 공급수단에 의하여 공급되는 반응가스를 상기 카세트 방향으로 균일하게 확산시켜 분사하는 제1 샤워헤드;
상기 반응 챔버의 내부 공간 중 상기 제1 샤워헤드의 전방에 설치되며, 플라즈마 발생 전원이 인가되거나 접지되는 전극 플레이트;
상기 전극 플레이트에 플라즈마 발생 전원을 인가하는 경우 상기 제1 샤워헤드를 접지시키고, 상기 제1 샤워헤드에 플라즈마 발생 전원을 인가하는 경우 상기 전극 플레이트를 접지시키는 전원 공급수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착장치. - 제2항에 있어서, 상기 제1 샤워헤드에는,
상기 카세트에 탑재된 다수개의 기판 위치와 매칭되도록 다수열의 가스 분사홀 또는 가스 분사 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착장치. - 제3항에 있어서, 상기 가스 분사홀은,
상기 제1 샤워헤드를 상기 전극 플레이트 방향으로 관통하여 대직경 가스 통과홀이 형성되고, 상기 카세트 방향으로 관통하여 상기 대직경 가스 통과홀보다 작은 직경을 가지는 소직경 가스 통과홀이 형성되는 구조인 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착장치. - 제3항에 있어서, 상기 가스 분사 슬릿은,
상기 전극 플레이트 방향으로 일정한 간격의 가스 통과 슬릿이 형성되고, 상기 카세트 방향으로 상기 가스 통과 슬릿 간격보다 작은 직경의 소직경 가스 통과홀들이 상기 가스 통과 슬릿을 따라 일렬로 형성되는 구조인 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착장치. - 제2항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는,
상기 전극 플레이트를 제1 샤워헤드 방향으로 관통하여 대직경 가스 통과홀이 형성되고, 상기 제1 샤워헤드 반대 방향으로 관통하여 상기 대직경 가스 통과홀보다 작은 직경을 가지는 소직경 가스 통과홀이 연통되어 형성되는 가스 분사홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착장치. - 제2항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는,
상기 전극 플레이트를 제1 샤워헤드 방향으로 관통하여 일정한 간격의 가스 통과 슬릿이 형성되고, 상기 제1 샤워헤드 반대 방향으로 관통하여 상기 가스 통과 슬릿 간격보다 작은 직경의 소직경 가스 통과홀이 형성되는 가스 분사 슬릿을 구비하는 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착장치. - 제1항에 있어서,
상기 반응 챔버 내부 중 상기 플라즈마 발생부와 상기 카세트 사이에 설치되며, 상기 플라즈마 발생부를 통과한 가스 및 상기 프리커서 공급수단에 의하여 공급된 가스를 상기 카세트 방향으로 균일하게 확산시키는 제2 샤워헤드가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착장치. - 제1항에 있어서, 상기 플라즈마는,
RF 플라즈마, CCP 플라즈마, ICP 플라즈마, ECR 플라즈마 또는 Pulse DC 플라즈마인 것을 특징으로 하는 배치형 원자층 증착장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020210034033A KR102602519B1 (ko) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | 배치형 원자층 증착장치 |
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| KR1020210034033A KR102602519B1 (ko) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | 배치형 원자층 증착장치 |
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20050111202A (ko) * | 2004-05-21 | 2005-11-24 | 삼성전자주식회사 | 리모트 플라즈마 발생 튜브의 표면 세정 방법과 이를이용하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 |
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