WO2017222350A1 - Gas module for atomic layer deposition apparatus, atomic layer deposition apparatus, and atomic layer deposition method using same - Google Patents

Gas module for atomic layer deposition apparatus, atomic layer deposition apparatus, and atomic layer deposition method using same Download PDF

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김상훈
최영태
김동원
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    • C23C16/52Controlling or regulating the coating process

Definitions

  • the present invention relates to an atomic layer deposition apparatus gas module, an atomic layer deposition apparatus, and an atomic layer deposition method using the same. More specifically, a seed atomic layer is formed through a time division atomic layer deposition process, and a space is formed on the seed atomic layer.
  • the present invention relates to an atomic layer deposition apparatus gas module, an atomic layer deposition apparatus, and an atomic layer deposition method using the same to form a subsequent atomic layer through a split atomic layer deposition process.
  • a method of depositing a thin film having a predetermined thickness on a substrate such as a semiconductor substrate or glass includes physical vapor deposition (PVD) using physical collision, such as sputtering, and chemical reaction using a chemical reaction.
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • This atomic layer deposition method is similar to the general chemical vapor deposition method in that it utilizes chemical reactions between gas molecules. However, unlike conventional CVD in which a plurality of gas molecules are simultaneously injected into a process chamber to deposit a reaction product generated on a substrate, the atomic layer deposition method is heated by injecting a gas containing one source material into the process chamber. The difference is that the product by chemical reaction between the source materials is deposited on the substrate surface by adsorbing onto the substrate and then injecting a gas containing another source material into the process chamber.
  • the time-division atomic layer deposition method currently studied has the problem that productivity is low. Accordingly, the present inventors have invented an atomic layer deposition apparatus gas module, an atomic layer deposition apparatus, and an atomic layer deposition method using the same, while maintaining high quality of the atomic layer deposition thin film and improving productivity.
  • One technical problem to be solved by the present invention is to provide an atomic layer deposition equipment gas module, atomic layer deposition equipment and an atomic layer deposition method using the same to provide a high quality thin film and improve productivity.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an atomic layer deposition equipment gas module, atomic layer deposition equipment and atomic layer deposition method using the same that can perform time division and space division atomic layer deposition in a single deposition equipment have.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an atomic layer deposition apparatus gas module, atomic layer deposition apparatus and atomic layer deposition method using the same that can be miniaturized (foot print reduction) equipment.
  • the technical problem to be solved by the present invention is not limited by the above-mentioned problem.
  • the atomic layer deposition apparatus gas module according to an embodiment of the present invention, the first type gas supply unit and the first type gas for sequentially providing a plurality of gases or a single gas in accordance with the atomic layer deposition mode toward the substrate
  • the supply unit may include a plurality of second type gas supply units disposed at both ends in the direction of the substrate and supplying a single gas.
  • the first type gas supply unit sequentially supplies a plurality of gases toward the substrate, and the atomic layer deposition mode is space division.
  • the first type gas supply part may provide a single gas toward the substrate.
  • the first type gas supply unit may provide a purge gas
  • the second type gas supply units may provide a source gas and a reaction gas, respectively.
  • the second type gas supply unit may further include a gas supply port and an exhaust port provided at both sides of the gas supply unit to prevent mixing of the gas.
  • the atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, the gas module and the source gas, the purge gas and the reaction gas for providing a source gas, purge gas, and the reaction gas toward the substrate sequentially or simultaneously sequentially
  • the source gas, the purge gas, and the reactant gas are simultaneously provided to correspond to the divided regions of the substrate to form a subsequent atomic layer on the seed atomic layer.
  • It may include a control unit for performing a spatial division atomic layer deposition mode to form.
  • the gas module may include at least two first type gas supply parts and at least three second type gas supply parts disposed alternately with the at least two first type gas supply parts.
  • control unit may sequentially provide the source gas, the purge gas, and the reaction gas toward the substrate through the at least two first type gas supply units in the time division atomic layer deposition mode.
  • control unit may provide the purge gas through the at least two first type gas supply units in the space division atomic layer deposition mode, and the source through the at least three second type gas supply units. It is possible to provide a gas and the reaction gas at the same time.
  • the second type gas supply unit may prevent mixing of gases.
  • control unit may provide the source gas and the reaction gas toward the substrate through the at least three second type gas supply units in the space division atomic layer deposition mode, and through the exhaust port. By exhausting the source gas and the reactive gas injected toward the substrate, mixing of the gas can be prevented.
  • the at least two first type gas supply units and the at least three second type gas supply units may selectively provide a gas to be injected according to the time division atomic layer deposition mode or the space division atomic layer deposition mode. I can receive it.
  • the controller may transfer the substrate in units of the divided region in the space division atomic layer deposition mode.
  • the controller may transfer the substrate in units of the divided regions, starting at a position overlapping with the gas module.
  • the controller may transfer the substrate in the divided area unit in a first direction and then transfer the substrate in a second direction opposite to the first direction.
  • the atomic layer deposition method includes: the time-division atomic layer deposition step of depositing a seed atomic layer on the surface of the substrate by sequentially providing a source gas, purge gas, reaction gas, purge gas from the gas module and A spatially divided atomic layer deposition step of depositing a subsequent atomic layer on the seed atomic layer by simultaneously providing the source gas, the purge gas, the reaction gas, and the purge gas for each divided region of the substrate through the gas module; It may include.
  • the substrate may be moved in units of divided regions of the substrate.
  • the substrate may be moved in units of divided regions of the substrate, starting at a position overlapping with the gas module.
  • the substrate may be moved in a first direction and in a second direction opposite to the first direction.
  • a gas module for providing a source gas, a purge gas, and a reaction gas toward the substrate sequentially or simultaneously and the source gas, the purge gas and the reaction gas sequentially the substrate
  • the time-division atomic layer deposition mode of providing toward to form a seed atomic layer the source gas, the purge gas, and the reactive gas are simultaneously provided to correspond to the divided regions of the substrate to form a subsequent atomic layer on the seed atomic layer.
  • It may be configured to include a control unit for performing a spatial division atomic layer deposition mode.
  • productivity may be improved while improving the quality of the thin film.
  • the equipment can be simplified.
  • the effects are not limited by the above-described effects.
  • FIG. 1 is a view for explaining an atomic layer deposition equipment gas module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an atomic layer deposition method according to an embodiment of the present invention.
  • step S100 is a view for explaining step S100 in detail according to an embodiment of the present invention.
  • step S100 is another diagram for describing in detail step S100 according to an exemplary embodiment.
  • step S110 is a view for explaining step S110 in detail according to an embodiment of the present invention.
  • step S110 is another view for explaining step S110 in detail according to an embodiment of the present invention.
  • step S110 is a view for explaining another implementation method of step S110 according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • second component in another embodiment.
  • Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment.
  • the term 'and / or' is used herein to include at least one of the components listed before and after.
  • connection is used herein to mean both indirectly connecting a plurality of components, and directly connecting.
  • FIG. 1 is a view for explaining an atomic layer deposition equipment gas module according to an embodiment of the present invention.
  • the atomic layer deposition equipment gas module may form various thin film layers. For example, at least one thin film layer among a metal thin film layer, an oxide thin film layer, a nitride thin film layer, a carbide thin film layer, and a sulfide thin film layer may be formed.
  • the source gas for forming the metal thin film layer is one of Tri Methyl Aluminum (TMA), Tri Ethyl Aluminum (TEA), and Di Methyl Aluminum Chloride (DMACl), and the reaction gas is oxygen gas and ozone. It may be one of the gases.
  • the source gas for forming the silicon thin film layer may be one of silane (Silane, SiH 4), disilane (Disilane, Si 2 H 6), and silicon tetrafluoride (SiF 4) including a silicon, and a reaction gas. May be one of an oxygen gas and an ozone gas.
  • the purge gas any one of argon (Ar), nitrogen (N 2), helium (He), or a mixture of two or more thereof may be used.
  • the source gas, the purge gas, the reaction gas is not limited thereto, and may be changed according to the needs of those skilled in the art.
  • an atomic layer deposition equipment gas module 100 may provide a first gas that sequentially provides a plurality of gases or a single gas toward an substrate according to an atomic layer deposition mode.
  • Type gas supply units 110a and 110b which are disposed at both ends in the direction of the substrate with respect to the first type gas supply unit, include a plurality of second type gas supply units 130a, 130b, and 130c to provide a single gas. Can be.
  • each configuration will be described in detail.
  • the first type gas supply units 110a and 110b may be configured to inject a gas required for atomic layer deposition toward the substrate S.
  • the first type gas supply units 110a and 110b may be disposed in the extending direction of the substrate. That is, two first type gas supply units 110a and 110b may be disposed in the extending direction of the substrate.
  • the number of the first type gas supply may be more than two.
  • the first type gas supply units 110a and 110b may sequentially provide a plurality of gases or a single gas toward the substrate S according to the atomic layer deposition mode.
  • the atomic layer deposition mode includes a time division atomic layer deposition mode for depositing an atomic layer in a time division method and a space division atomic layer deposition mode for depositing an atomic layer in a spatial division method by spatially dividing a substrate. Can be understood.
  • the first type gas supply units 110a and 110b may sequentially provide a source gas, a purge gas, a reaction gas, and a purge gas toward the substrate S. have. That is, the first type gas supply units 110a and 110b sequentially supply source gas, purge gas, reaction gas, and purge gas toward the substrate S, so that the seed atom layer of high quality is formed on the substrate S. (seed atomic layer) may be deposited.
  • the first type gas supply units 110a and 110b may provide one of a source gas, a purge gas, and a reactive gas toward the substrate S. have.
  • the first type gas supply units 110a and 110b may provide a purge gas toward the substrate S.
  • the first type gas supply units 110a and 110b may receive a corresponding gas from an external gas supply source according to an atomic layer deposition mode.
  • the first type gas supply units 110a and 110b receive the source gas from the source gas source 140, and then receive the purge gas from the purge gas source 150.
  • the reaction gas may be provided from the reaction gas source 160.
  • the first type gas supply units 110a and 110b may receive a purge gas from the purge gas source 150.
  • a gas supply source for supplying gas to the first type gas supply units 110a and 110b may be provided inside each gas supply unit.
  • the second type gas supply units 130a, 130b, and 130c may be disposed at both ends of the first type gas supply units 110a and 110b. Accordingly, the first type gas supply units 110a and 110b and the second type gas supply units 130a, 130b and 130c may be alternately disposed. More specifically, the second type gas supply unit 130a, the first type gas supply unit 110a, the second type gas supply unit 130b, the first type gas supply unit 110b, and the second type gas supply unit 130c. May be arranged in order. That is, when the first type gas supply units 110a and 110b are two, the second type gas supply units 130a, 130b and 130c may be three. If the number of the first type gas supply units is three or more, the number of the second type gas supply units may be increased correspondingly.
  • the second type gas supply units 130a, 130b, and 130c are provided at both sides of the gas supply ports 132a, 132b, and 132c, and the gas supply ports, and exhaust ports 134a, 136a, 134b, 136b, and 134c to prevent mixing of the gases. , 136c). Accordingly, for example, a gas supplied from one gas supply port 132a is selectively provided to a desired divided area on the substrate S, and a gas that may enter the other area may be selected from the gas supply port ( 132a) may be exhausted by exhaust ports 134a and 136a at both ends. The exhaust port may also exhaust residual by-product.
  • the exhaust ports 134a, 136a, 134b, 136b, 134c, and 136c communicate with a bar dry pump 170 and supply gas by driving the bar dry pump 170.
  • the gas and / or bi-products outside the corresponding spatial division region of the substrate may be exhausted.
  • the second type gas supply units 130a, 130b, and 130c respectively provide a single gas corresponding to each divided region of the substrate S when the atomic layer deposition mode is a space division atomic layer deposition mode. can do.
  • the second type gas supply units 130a and 130c may provide a reaction gas to the substrate S
  • the second type gas supply unit 130b may provide a source gas to the substrate S. have.
  • the second type gas supply units 130a, 130b, and 130c may not perform a gas supply when the atomic layer deposition mode is a time division atomic layer deposition mode.
  • the second type gas supply units 130a, 130b, and 130c may receive gas from a corresponding external gas source to implement the spatial division atomic layer deposition mode.
  • the second type gas supply units 130a and 130c may receive a reaction gas from the reaction gas source 160.
  • the second type gas supply unit 130b may receive a source gas from the source gas supply source 140.
  • a gas supply source for supplying gas to the second type gas supply units 130a, 130b, and 130c may be provided inside each gas supply unit.
  • the atomic layer deposition apparatus gas module has been described above with reference to FIG. 1.
  • the atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention in addition to the above-described atomic layer deposition equipment gas module, a control unit for controlling each configuration of the atomic layer deposition equipment gas module, a chamber for providing an atomic layer deposition reaction space and the It may further include a chamber pump for controlling the pressure in the chamber.
  • control unit in the time-division atomic layer deposition mode, the source gas, the purge gas, and the reaction gas through the at least two first type gas supply unit (110a, 110b) sequentially the substrate ( It can be controlled to provide toward S).
  • the control unit may provide the purge gas through the at least two first type gas supply units 110a and 110b in the space division atomic layer deposition mode, and the at least three second type gas supply units 130a,
  • the source gas and the reaction gas may be simultaneously provided through 130b and 130c.
  • the controller controls the bar dry pump 170 to prevent mixing of the source gas and the reactant gas provided through the second type gas supply units 130a, 130b, and 130c, thereby providing excessive gas. Can be exhausted.
  • controller may transfer the substrate S as necessary. Detailed description of the substrate transfer will be described later.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an atomic layer deposition method according to an embodiment of the present invention.
  • the atomic layer deposition method according to an embodiment of the present invention may be applied to an atomic layer deposition apparatus gas module and / or an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention described with reference to FIG. 1.
  • it can be implemented by.
  • source gas, purge gas, reactive gas, and purge gas are sequentially provided from a gas module to deposit a seed atomic layer on a surface of a substrate.
  • the source gas, the purge gas, the reaction gas, and the purge gas are simultaneously provided for each divided region of the substrate through the gas module, and the subsequent atomic layer It may be made, including the spatial division atomic layer deposition step (S110) for depositing.
  • S110 spatial division atomic layer deposition step
  • step S100 a time division atomic layer deposition step may be performed.
  • FIGS. 3 and 4 are views for explaining in detail step S100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is another view for explaining step S100 according to an embodiment of the present invention in detail.
  • control unit may lower the pressure in the chamber to a desired level through a chamber pump.
  • the pressure inside the chamber may be maintained at a level of 10-3 torr.
  • the control unit may control the gas supply units 110a, 110b, 130a, 130b, and 130c as shown in FIG. 4. That is, the controller controls the source gas, the purge gas, the reactive gas, through the first type gas supply units 110a and 110b while stopping the gas supply through the second type gas supply units 130a, 130b, and 130c.
  • the purge gas may be sequentially sprayed toward the substrate S during the periods t1, t2, t3, and t4.
  • a seed atomic layer may be formed on the substrate S.
  • step S110 a spatial division atomic layer deposition step may be performed.
  • FIGS. 5 and 6 are views for explaining step S110 in detail according to an embodiment of the present invention.
  • the controller may perform a spatial division atomic layer deposition mode on the substrate on which the seed atomic layer is deposited.
  • the substrate S is virtually divided according to the widths of the gas supply units 130a, 110a, 130b, 110b and 130c of the gas module 100, as shown in FIG. 5. It can be divided into area units A1, A2, A3, A4 and A5.
  • the controller provides a reaction gas through the second type gas supply unit 130a and a purge gas through the first type gas supply unit 110a to perform the spatial division atomic layer deposition mode.
  • the source gas may be provided through the gas supply unit 130b
  • the purge gas may be provided through the first type gas supply unit 110b
  • the reaction gas may be provided through the second type gas supply unit 130c.
  • the controller may control the source gas, the purge gas, and the reaction gas to be injected at the same time.
  • control unit drives the bar dry pump 170 to provide a reaction gas through the second type gas supply units 130a and 130c, specifically, through the gas supply ports 132a and 132c, and at the same time, an exhaust port ( The reaction gas can be exhausted through the 134a and 136a and the exhaust ports 134c and 136c.
  • control unit may provide a source gas through the second type gas supply unit 130b, specifically, a gas supply port 132b, and exhaust the source gas through the exhaust ports 134b and 136b.
  • the controller may control the substrate S to be transferred in units of the divided area from the outside of the gas module 100. If the substrate S is transferred in the right direction, the A5 divided area of the substrate S is first transferred under the gas module 100, so that the A5 divided area is below the second type gas supply 130a. It is located at. Subsequently, the controller transfers the substrate in units of divided regions, whereby an A5 divided region of the substrate S is positioned below the first type gas supply unit 110b, and a newly divided A4 divided region is the second type. It is located below the gas supply unit 130a.
  • the controller transfers the substrate in units of divided regions so that the A5 divided region is positioned below the second type gas supply unit 130b, and the A4 divided region is positioned below the first type gas supply unit 110a.
  • the A3 partition area is newly positioned below the second type gas supply part 130a. In this manner, the controller continuously transfers the substrate S in one direction (the right direction of the drawing) in units of divided regions, and then transfers the substrate S in the opposite direction (the left direction of the drawing).
  • the A1 partition area of the substrate S may be the second type gas supply unit ( 130a), the reactive gas is supplied from the first type gas supply unit 110a, and the A2 divided area is provided with the source gas from the second type gas supply unit 130b.
  • the division region A4 may receive a purge gas from the first type gas supply unit 110b, and the division region A5 may receive a reaction gas from the second type gas supply unit 130b.
  • the substrate S is relatively transferred to the gas module 100, so that a subsequent atomic layer may be deposited as shown in FIG. 5.
  • a seed atomic layer may be formed through a time division atomic layer deposition step, and a subsequent atomic layer may be formed on a seed atomic layer through a space division atomic layer deposition step. Accordingly, the seed atomic layer can provide excellent heterogeneous deposition properties between the interface with the substrate, and then subsequent atomic layers can be deposited at a fast deposition rate on the seed atomic layer to provide high quality thin film layers while providing productivity. Can be improved.
  • the time division atomic layer deposition step and the space division atomic layer deposition step may be performed with the same gas module. That is, by controlling the gas supply order of the gas module, the controller can implement the time division and space division atomic layer deposition step without an additional gas module, thereby simplifying the equipment.
  • step S110 is a view for explaining another implementation method of step S110 according to an embodiment of the present invention.
  • An embodiment to be described with reference to FIG. 7 may also be implemented by an atomic layer deposition apparatus gas module and / or atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention described with reference to FIG. 1.
  • step S110 starting at a position where at least a portion of the substrate overlaps with the gas module 100 may be transferred in units of the divided regions. That is, in step S110, at least a portion of the substrate S may be started under the gas module 100 to be transferred in units of the divided regions.
  • the spatial division atomic layer deposition step may be performed while the divided regions A3, A4, and A5 of the substrate S are positioned under the gas module 100. That is, in the embodiment described with reference to FIGS. 5 and 6, while the substrate S first enters under the gas module 100, the spatial division atomic layer deposition step is performed (full scan). In the example, the spatial division atomic layer deposition step is performed in a state where the substrate S is placed under the gas module 100 before the spatial division atomic layer deposition step is performed in advance.
  • the divided areas A1 and A2 of the substrate S are positioned in a rest period not receiving gas, and the divided areas A3, A4, and A5 supply gas. It may be located in the receiving deposition section. Accordingly, the A3 divided region receives the reaction gas through the second type gas supply unit 130a, the A4 divided region receives the purge gas through the first type gas supply unit 110a, and the A5 divided region Source gas may be provided through the second type gas supply unit 130b.
  • the exhaust ports 134a and 136a exhaust the reaction gas, and the exhaust ports 134b and 136b exhaust the source gas.
  • the controller may transfer the substrate S in divided regions. Accordingly, the A1 divided region is located in the idle section, the A2 divided region receives the reaction gas through the second type gas supply unit 130a, and the A3 divided region provides the purge gas through the first type gas supply unit 110a. In response, the A4 divided region may receive the source gas through the second type gas supply unit 130b, and the A5 divided region may receive the purge gas through the first type gas supply unit 110b.
  • the A1 partition is provided with the reactant gas
  • the A2 partition is provided with the purge gas
  • the A3 partition is provided with the source gas
  • the A4 partition is provided with the purge gas
  • the A5 partition is reacted. Gas may be provided.
  • A1, A2, A3, and A4 divided regions may receive corresponding gas from the gas module 100, and the A5 divided regions may be located in the idle section.
  • the divided areas A1, A2, and A3 may receive the corresponding gas from the gas module 100, and the divided areas A4 and A5 may be located in the idle section.
  • control unit may transfer the substrate in the opposite direction to perform the spatial division atomic layer deposition step.
  • a subsequent atomic layer may be formed on the substrate.
  • the step of space-division atomic layer deposition may be performed after at least a portion of the substrate enters under the gas module, thereby reducing the foot print of the equipment.
  • the space dividing atomic layer deposition mode may be performed as long as spaces corresponding to the two sized divided regions are provided as the idle sections on the left and right sides of the gas module.
  • step S100 of FIG. 7 has been described with reference to being performed after step S100 of FIG. 2, it may be performed in a state where step S100 is omitted.
  • the space dividing atomic layer deposition step can be performed directly on the substrate while the size of the equipment for the space dividing atomic layer deposition is downsized.
  • the embodiments of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 7 can produce a high quality thin film layer in a short time, and the thin film layer can be applied to at least an optical / display device, a semiconductor device, an energy device, and the like.

Abstract

A gas module for an atomic layer deposition apparatus is provided. A gas module for an atomic layer deposition apparatus, according to an embodiment of the present invention may comprise: a first type gas supply unit for sequentially providing a plurality of gases or providing a single gas toward a substrate according to an atomic layer deposition mode; and a plurality of second type gas supply units, arranged at both ends of the first type gas supply unit in the direction of the substrate, for providing a single gas.

Description

원자층 증착 장비 가스 모듈, 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법Atomic layer deposition equipment Gas module, atomic layer deposition equipment and atomic layer deposition method using the same
본 발명은 원자층 증착 장비 가스 모듈, 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법에 관련된 것으로, 보다 구체적으로는, 시분할 원자층 증착 공정을 통하여 시드 원자층을 형성하고, 시드 원자층 상에 공간 분할 원자층 증착 공정을 통하여 후속 원자층을 형성하는 원자층 증착 장비 가스 모듈, 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법에 관련된 것이다. The present invention relates to an atomic layer deposition apparatus gas module, an atomic layer deposition apparatus, and an atomic layer deposition method using the same. More specifically, a seed atomic layer is formed through a time division atomic layer deposition process, and a space is formed on the seed atomic layer. The present invention relates to an atomic layer deposition apparatus gas module, an atomic layer deposition apparatus, and an atomic layer deposition method using the same to form a subsequent atomic layer through a split atomic layer deposition process.
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.In general, a method of depositing a thin film having a predetermined thickness on a substrate such as a semiconductor substrate or glass includes physical vapor deposition (PVD) using physical collision, such as sputtering, and chemical reaction using a chemical reaction. Chemical vapor deposition (CVD) and the like.
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.Recently, as the design rules of semiconductor devices are drastically finer, fine patterns of thin films are required, and the step height of regions where thin films are formed is also very large, and thus a fine pattern of atomic layer thickness can be formed very uniformly. In addition, the use of atomic layer deposition (ALD) with excellent step coverage has been increasing.
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.This atomic layer deposition method is similar to the general chemical vapor deposition method in that it utilizes chemical reactions between gas molecules. However, unlike conventional CVD in which a plurality of gas molecules are simultaneously injected into a process chamber to deposit a reaction product generated on a substrate, the atomic layer deposition method is heated by injecting a gas containing one source material into the process chamber. The difference is that the product by chemical reaction between the source materials is deposited on the substrate surface by adsorbing onto the substrate and then injecting a gas containing another source material into the process chamber.
그러나, 현재 연구되고 있는 시분할 방식 원자층 증착 방법은, 생산성이 낮다는 문제를 가지고 있다. 이에 본 발명자는, 원자층 증착 박막의 고 품위는 유지시키되, 생산성을 향상시키는, 원자층 증착 장비 가스 모듈, 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법을 발명하게 되었다. However, the time-division atomic layer deposition method currently studied has the problem that productivity is low. Accordingly, the present inventors have invented an atomic layer deposition apparatus gas module, an atomic layer deposition apparatus, and an atomic layer deposition method using the same, while maintaining high quality of the atomic layer deposition thin film and improving productivity.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고 품위 박막을 제공하는 동시에 생산성을 향상시키는 원자층 증착 장비 가스 모듈, 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법을 제공하는 데 있다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide an atomic layer deposition equipment gas module, atomic layer deposition equipment and an atomic layer deposition method using the same to provide a high quality thin film and improve productivity.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 시분할 및 공간 분할 원자층 증착을 단일의 증착 장비에서 수행할 수 있는 원자층 증착 장비 가스 모듈, 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an atomic layer deposition equipment gas module, atomic layer deposition equipment and atomic layer deposition method using the same that can perform time division and space division atomic layer deposition in a single deposition equipment have.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 장비의 소형화(foot print 감소)가 가능한 원자층 증착 장비 가스 모듈, 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an atomic layer deposition apparatus gas module, atomic layer deposition apparatus and atomic layer deposition method using the same that can be miniaturized (foot print reduction) equipment.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 언급한 과제에 의하여 제한되지 아니한다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited by the above-mentioned problem.
본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비 가스 모듈은, 기판을 향하여 원자층 증착 모드에 따라 복수의 가스를 순차적으로 제공하거나 단일의 가스를 제공하는 제1 타입 가스공급부 및 상기 제1 타입 가스공급부에 대하여 상기 기판 방향으로 양 단에 배치되며, 단일의 가스를 제공하는 복수의 제2 타입 가스공급부를 포함할 수 있다.The atomic layer deposition apparatus gas module according to an embodiment of the present invention, the first type gas supply unit and the first type gas for sequentially providing a plurality of gases or a single gas in accordance with the atomic layer deposition mode toward the substrate The supply unit may include a plurality of second type gas supply units disposed at both ends in the direction of the substrate and supplying a single gas.
일 실시 예에 따르면, 상기 원자층 증착 모드가, 시분할 원자층 증착 모드인 경우, 상기 제1 타입 가스공급부는 복수의 가스를 순차적으로 상기 기판을 향하여 제공하고, 상기 원자층 증착 모드가, 공간 분할 원자층 증착 모드인 경우, 상기 제1 타입 가스공급부는 단일 가스를 상기 기판을 향하여 제공할 수 있다.According to an embodiment, when the atomic layer deposition mode is a time division atomic layer deposition mode, the first type gas supply unit sequentially supplies a plurality of gases toward the substrate, and the atomic layer deposition mode is space division. In the atomic layer deposition mode, the first type gas supply part may provide a single gas toward the substrate.
일 실시 예에 따르면, 상기 공간 분할 원자층 증착 모드인 경우, 상기 제1 타입 가스공급부는, 퍼지 가스를 제공하며, 상기 제2 타입 가스 공급부들은 각각 소스 가스 및 반응 가스를 제공할 수 있다.According to an embodiment, in the spatial division atomic layer deposition mode, the first type gas supply unit may provide a purge gas, and the second type gas supply units may provide a source gas and a reaction gas, respectively.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 타입 가스공급부는, 가스 공급구 및 상기 가스 공급부의 양 측에 마련되어 가스의 믹싱을 방지하는 배기구를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the second type gas supply unit may further include a gas supply port and an exhaust port provided at both sides of the gas supply unit to prevent mixing of the gas.
본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비는, 소스 가스, 퍼지 가스, 및 반응 가스를 순차적 또는 동시에 기판을 향하여 제공하는 가스 모듈 및 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스 및 상기 반응 가스를 순차적으로 상기 기판을 향하여 제공하여 시드 원자층을 형성하는 시분할 원자층 증착 모드 이후 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스 및 상기 반응 가스를 동시에 상기 기판의 분할 영역에 대응하도록 제공하여 상기 시드 원자층 상에 후속 원자층을 형성하는 공간 분할 원자층 증착 모드를 수행하는 제어부를 포함할 수 있다.The atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, the gas module and the source gas, the purge gas and the reaction gas for providing a source gas, purge gas, and the reaction gas toward the substrate sequentially or simultaneously sequentially After the time-division atomic layer deposition mode of providing towards the substrate to form a seed atomic layer, the source gas, the purge gas, and the reactant gas are simultaneously provided to correspond to the divided regions of the substrate to form a subsequent atomic layer on the seed atomic layer. It may include a control unit for performing a spatial division atomic layer deposition mode to form.
일 실시 예에 따르면, 상기 가스 모듈은, 적어도 두 개의 제1 타입 가스공급부 및 상기 적어도 두개의 제1 타입 가스공급부와 교번하여 배치되는 적어도 세 개의 제2 타입 가스공급부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the gas module may include at least two first type gas supply parts and at least three second type gas supply parts disposed alternately with the at least two first type gas supply parts.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 시분할 원자층 증착 모드에서, 상기 적어도 두 개의 제1 타입 가스공급부를 통하여 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 및 상기 반응 가스를 순차적으로 상기 기판을 향하여 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the control unit may sequentially provide the source gas, the purge gas, and the reaction gas toward the substrate through the at least two first type gas supply units in the time division atomic layer deposition mode. Can be.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 공간 분할 원자층 증착 모드에서, 상기 적어도 두 개의 제1 타입 가스공급부를 통하여 상기 퍼지 가스를 제공하고, 상기 적어도 세 개의 제2 타입 가스 공급부를 통하여 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스를 동시에 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the control unit may provide the purge gas through the at least two first type gas supply units in the space division atomic layer deposition mode, and the source through the at least three second type gas supply units. It is possible to provide a gas and the reaction gas at the same time.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 타입 가스공급부는, 가스의 믹싱을 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the second type gas supply unit may prevent mixing of gases.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 공간 분할 원자층 증착 모드에서, 상기 적어도 세 개의 제2 타입 가스 공급부를 통하여, 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스를 상기 기판을 향하여 제공하되, 상기 배기구를 통하여, 상기 기판을 향하여 분사된 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스를 배기함으로써, 가스의 믹싱을 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the control unit may provide the source gas and the reaction gas toward the substrate through the at least three second type gas supply units in the space division atomic layer deposition mode, and through the exhaust port. By exhausting the source gas and the reactive gas injected toward the substrate, mixing of the gas can be prevented.
일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 두 개의 제1 타입 가스공급부 및 상기 적어도 세 개의 제2 타입 가스공급부는, 상기 시분할 원자층 증착 모드 또는 상기 공간 분할 원자층 증착 모드에 따라 분사될 가스를 선택적으로 제공받을 수 있다.According to an embodiment, the at least two first type gas supply units and the at least three second type gas supply units may selectively provide a gas to be injected according to the time division atomic layer deposition mode or the space division atomic layer deposition mode. I can receive it.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 공간 분할 원자층 증착 모드에서, 상기 기판을, 상기 분할 영역 단위로 이송시킬 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the controller may transfer the substrate in units of the divided region in the space division atomic layer deposition mode.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 공간 분할 원자층 증착 모드에서, 상기 기판을, 상기 가스 모듈과 중첩하는 위치에서 시작하여 상기 분할 영역 단위로 이송시킬 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, in the space division atomic layer deposition mode, the controller may transfer the substrate in units of the divided regions, starting at a position overlapping with the gas module.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 기판을 제1 방향으로 상기 분할 영역 단위로 이송시킨 이후 상기 제1 방향과 역 방향인 제2 방향으로 이송시킬 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the controller may transfer the substrate in the divided area unit in a first direction and then transfer the substrate in a second direction opposite to the first direction.
본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 방법은, 가스 모듈로부터 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스를 순차적으로 제공하여, 기판의 표면에 시드 원자층을 증착하는 시분할 원자층 증착 단계 및 상기 시드 원자층 상에, 상기 가스 모듈을 통하여 상기 기판의 분할 영역 별로 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 상기 반응 가스, 상기 퍼지 가스를 동시에 제공하여, 후속 원자층을 증착하는 공간 분할 원자층 증착 단계를 포함할 수 있다.The atomic layer deposition method according to an embodiment of the present invention, the time-division atomic layer deposition step of depositing a seed atomic layer on the surface of the substrate by sequentially providing a source gas, purge gas, reaction gas, purge gas from the gas module and A spatially divided atomic layer deposition step of depositing a subsequent atomic layer on the seed atomic layer by simultaneously providing the source gas, the purge gas, the reaction gas, and the purge gas for each divided region of the substrate through the gas module; It may include.
일 실시 예에 따르면, 상기 공간 분할 원자층 증착 단계 수행 동안, 상기 기판의 분할 영역 단위로, 상기 기판이 이동될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, during the spatial division atomic layer deposition step, the substrate may be moved in units of divided regions of the substrate.
일 실시 예에 따르면, 상기 공간 분할 원자층 증착 단계 수행 동안, 상기 가스 모듈과 중첩하는 위치에서 시작하여 상기 기판의 분할 영역 단위로, 상기 기판이 이동될 수 있다.According to one embodiment, during the spatial division atomic layer deposition step, the substrate may be moved in units of divided regions of the substrate, starting at a position overlapping with the gas module.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판은, 제1 방향 및 상기 제1 방향과 역 방향인 제2 방향으로 이동될 수 있다.According to an embodiment, the substrate may be moved in a first direction and in a second direction opposite to the first direction.
본 발명의 실시 예에 따른 원자층 증착 장비는, 소스 가스, 퍼지 가스, 및 반응 가스를 순차적 또는 동시에 기판을 향하여 제공하는 가스 모듈 및 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스 및 상기 반응 가스를 순차적으로 상기 기판을 향하여 제공하여 시드 원자층을 형성하는 시분할 원자층 증착 모드 이후 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스 및 상기 반응 가스를 동시에 상기 기판의 분할 영역에 대응하도록 제공하여 상기 시드 원자층 상에 후속 원자층을 형성하는 공간 분할 원자층 증착 모드를 수행하는 제어부를 포함하도록 구성될 수 있다.An atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, a gas module for providing a source gas, a purge gas, and a reaction gas toward the substrate sequentially or simultaneously and the source gas, the purge gas and the reaction gas sequentially the substrate After the time-division atomic layer deposition mode of providing toward to form a seed atomic layer, the source gas, the purge gas, and the reactive gas are simultaneously provided to correspond to the divided regions of the substrate to form a subsequent atomic layer on the seed atomic layer. It may be configured to include a control unit for performing a spatial division atomic layer deposition mode.
본 발명의 실시 예에 따르면, 시분할 방식으로 형성된 시드 원자층 상에 공간 분할 방식으로 후속 원자층이 형성되므로, 박막의 품질을 향상시키면서도 생산성을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since a subsequent atomic layer is formed on the seed atomic layer formed by the time division method by the spatial division method, productivity may be improved while improving the quality of the thin film.
본 발명의 실시 예에 따르면, 시분할 방식과 공간 분할 방식에서 동일한 가스 모듈을 사용하므로, 장비의 간소화를 도모할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the same gas module is used in the time division method and the space division method, the equipment can be simplified.
본 발명의 실시 예에 따른, 효과는 상술한 효과에 의하여 제한되지 아니한다. According to an embodiment of the present invention, the effects are not limited by the above-described effects.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비 가스 모듈을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an atomic layer deposition equipment gas module according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 설명하기 위한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating an atomic layer deposition method according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S100을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining step S100 in detail according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S100을 상세하게 설명하기 위한 다른 도면이다.4 is another diagram for describing in detail step S100 according to an exemplary embodiment.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S110을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining step S110 in detail according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S110을 상세하게 설명하기 위한 다른 도면이다.6 is another view for explaining step S110 in detail according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S110의 다른 구현 방법을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining another implementation method of step S110 according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the exemplary embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed contents are thorough and complete, and that the spirit of the present invention can be sufficiently delivered to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In the present specification, when a component is mentioned to be on another component, it means that it may be formed directly on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical contents.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. In addition, the term 'and / or' is used herein to include at least one of the components listed before and after.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. In the specification, the singular encompasses the plural unless the context clearly indicates otherwise. In addition, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, element, or combination thereof described in the specification, and one or more other features or numbers, steps, configurations It should not be understood to exclude the possibility of the presence or the addition of elements or combinations thereof. In addition, the term "connection" is used herein to mean both indirectly connecting a plurality of components, and directly connecting.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비 가스 모듈을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an atomic layer deposition equipment gas module according to an embodiment of the present invention.
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(Tri Methyl Aluminium), TEA(Tri Ethyl Aluminium) 및 DMACl(Di Methyl Aluminum Chloride) 중 하나이고, 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. 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.The atomic layer deposition equipment gas module according to an embodiment of the present invention may form various thin film layers. For example, at least one thin film layer among a metal thin film layer, an oxide thin film layer, a nitride thin film layer, a carbide thin film layer, and a sulfide thin film layer may be formed. According to an embodiment, the source gas for forming the metal thin film layer is one of Tri Methyl Aluminum (TMA), Tri Ethyl Aluminum (TEA), and Di Methyl Aluminum Chloride (DMACl), and the reaction gas is oxygen gas and ozone. It may be one of the gases. In this case, as the purge gas, any one of argon (Ar), nitrogen (N 2), helium (He), or a mixture of two or more thereof may be used. According to another embodiment, the source gas for forming the silicon thin film layer may be one of silane (Silane, SiH 4), disilane (Disilane, Si 2 H 6), and silicon tetrafluoride (SiF 4) including a silicon, and a reaction gas. May be one of an oxygen gas and an ozone gas. In this case, as the purge gas, any one of argon (Ar), nitrogen (N 2), helium (He), or a mixture of two or more thereof may be used. At this time, the source gas, the purge gas, the reaction gas is not limited thereto, and may be changed according to the needs of those skilled in the art.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비 가스 모듈(100)는, 기판을 향하여 원자층 증착 모드에 따라 복수의 가스를 순차적으로 제공하거나 단일의 가스를 제공하는 제1 타입 가스공급부(110a, 110b), 상기 제1 타입 가스공급부에 대하여 상기 기판 방향으로 양단에 배치되며, 단일의 가스를 제공하는 복수의 제2 타입 가스공급부(130a, 130b, 130c)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Referring to FIG. 1, an atomic layer deposition equipment gas module 100 according to an embodiment of the present invention may provide a first gas that sequentially provides a plurality of gases or a single gas toward an substrate according to an atomic layer deposition mode. Type gas supply units 110a and 110b, which are disposed at both ends in the direction of the substrate with respect to the first type gas supply unit, include a plurality of second type gas supply units 130a, 130b, and 130c to provide a single gas. Can be. Hereinafter, each configuration will be described in detail.
상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)는 상기 기판(S)을 향하여 원자층 증착에 요구되는 가스를 분사하도록 구성될 수 있다. 이 때, 상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)는 기판의 연장 방향 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 두 개의 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)가 기판의 연장 방향으로 배치될 수 있다. 상기 제1 타입 가스공급부의 수는 두 개보다 많을 수 있음은 물론이다.The first type gas supply units 110a and 110b may be configured to inject a gas required for atomic layer deposition toward the substrate S. In this case, the first type gas supply units 110a and 110b may be disposed in the extending direction of the substrate. That is, two first type gas supply units 110a and 110b may be disposed in the extending direction of the substrate. Of course, the number of the first type gas supply may be more than two.
상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)는 원자층 증착 모드에 따라 복수의 가스를 순차적으로 제공하거나 단일의 가스를 상기 기판(S)을 향하여 제공할 수 있다. 본 명세서에서 원자층 증착 모드라 함은, 시분할 방식으로 원자층을 증착하는 시분할 원자층 증착 모드와 기판을 공간 분할 하여 공간 분할 방식으로 원자층을 증착하는 공간 분할 원자층 증착 모드를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.The first type gas supply units 110a and 110b may sequentially provide a plurality of gases or a single gas toward the substrate S according to the atomic layer deposition mode. In the present specification, the atomic layer deposition mode includes a time division atomic layer deposition mode for depositing an atomic layer in a time division method and a space division atomic layer deposition mode for depositing an atomic layer in a spatial division method by spatially dividing a substrate. Can be understood.
상기 원자층 증착 모드가 시분할 원자층 증착 모드인 경우, 상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)는 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스를 순차적으로 상기 기판(S)을 향하여 제공할 수 있다. 즉, 상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)가 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스를 순차적으로 상기 기판(S)을 향하여 제공함으로써, 상기 기판(S) 상에는 고 품위의 시드 원자층(seed atomic layer)이 증착될 수 있다.When the atomic layer deposition mode is a time division atomic layer deposition mode, the first type gas supply units 110a and 110b may sequentially provide a source gas, a purge gas, a reaction gas, and a purge gas toward the substrate S. have. That is, the first type gas supply units 110a and 110b sequentially supply source gas, purge gas, reaction gas, and purge gas toward the substrate S, so that the seed atom layer of high quality is formed on the substrate S. (seed atomic layer) may be deposited.
상기 원자층 증착 모드가 공간 분할 원자층 증착 모드인 경우, 상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)는 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 중 하나의 가스를 상기 기판(S)을 향하여 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)는 퍼지 가스를 상기 기판(S)을 향하여 제공할 수 있다.When the atomic layer deposition mode is the spatial division atomic layer deposition mode, the first type gas supply units 110a and 110b may provide one of a source gas, a purge gas, and a reactive gas toward the substrate S. have. For example, the first type gas supply units 110a and 110b may provide a purge gas toward the substrate S.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)는 원자층 증착 모드에 따라 외부의 가스 공급원으로부터 해당 가스를 제공받을 수 있다. 예를 들어, 시분할 증착 모드인 경우, 상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)는 소스 가스 공급원(140)으로부터 소스 가스를 제공받은 이후, 퍼지 가스 공급원(150)으로부터 퍼지 가스를 제공받고, 이후 반응 가스 공급원(160)으로부터 반응 가스를 제공받을 수 있다. 이와 달리, 공간 분할 증착 모드인 경우, 상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)는 퍼지 가스 공급원(150)으로부터 퍼지 가스를 제공받을 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)에 가스를 공급하는 가스 공급원은 각 가스공급부의 내부에 마련될 수도 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the first type gas supply units 110a and 110b may receive a corresponding gas from an external gas supply source according to an atomic layer deposition mode. For example, in the time division deposition mode, the first type gas supply units 110a and 110b receive the source gas from the source gas source 140, and then receive the purge gas from the purge gas source 150. The reaction gas may be provided from the reaction gas source 160. In contrast, in the space division deposition mode, the first type gas supply units 110a and 110b may receive a purge gas from the purge gas source 150. According to another embodiment, a gas supply source for supplying gas to the first type gas supply units 110a and 110b may be provided inside each gas supply unit.
상기 제2 타입 가스공급부(130a, 130b, 130c)는 상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)의 양 단에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)와 제2 타입 가스공급부(130a, 130b, 130c)가 서로 교번하여 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 타입 가스공급부(130a), 상기 제1 타입 가스공급부(110a), 제2 타입 가스공급부(130b), 상기 제1 타입 가스공급부(110b) 및 제2 타입 가스공급부(130c) 순서로 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)가 두 개인 경우, 상기 제2 타입 가스공급부(130a, 130b, 130c)는 세 개일 수 있다. 만약, 상기 제1 타입 가스공급부의 수가 세 개 이상인 경우, 상기 제2 타입 가스공급부의 수도 대응하여 더 많아 질 수 있음은 물론이다.The second type gas supply units 130a, 130b, and 130c may be disposed at both ends of the first type gas supply units 110a and 110b. Accordingly, the first type gas supply units 110a and 110b and the second type gas supply units 130a, 130b and 130c may be alternately disposed. More specifically, the second type gas supply unit 130a, the first type gas supply unit 110a, the second type gas supply unit 130b, the first type gas supply unit 110b, and the second type gas supply unit 130c. May be arranged in order. That is, when the first type gas supply units 110a and 110b are two, the second type gas supply units 130a, 130b and 130c may be three. If the number of the first type gas supply units is three or more, the number of the second type gas supply units may be increased correspondingly.
상기 제2 타입 가스공급부(130a, 130b, 130c)는 가스 공급구(132a, 132b, 132c) 및 상기 가스 공급구의 양 측에 마련되어 가스의 믹싱을 방지하는 배기구(134a, 136a, 134b, 136b, 134c, 136c)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이에 따라, 예를 들어, 일 가스 공급구(132a)에서 공급된 가스가 상기 기판(S) 상의 원하는 분할 영역에 선택적으로 제공되고, 타 영역으로 진입될 여지가 있는 가스는, 상기 가스 공급구(132a) 양 단의 배기구(134a, 136a)에 의하여 배기될 수 있다. 또한 상기 배기구는 잔여 바이 프로덕트(by-product)를 배기할 수 있다.The second type gas supply units 130a, 130b, and 130c are provided at both sides of the gas supply ports 132a, 132b, and 132c, and the gas supply ports, and exhaust ports 134a, 136a, 134b, 136b, and 134c to prevent mixing of the gases. , 136c). Accordingly, for example, a gas supplied from one gas supply port 132a is selectively provided to a desired divided area on the substrate S, and a gas that may enter the other area may be selected from the gas supply port ( 132a) may be exhausted by exhaust ports 134a and 136a at both ends. The exhaust port may also exhaust residual by-product.
일 실시 예에 따르면, 상기 배기구(134a, 136a, 134b, 136b, 134c, 136c)는 바 드라이 펌프(bar dry pump, 170)와 연통하며, 상기 바 드라이 펌프(170)의 구동에 의하여, 가스 공급구(132a, 132b, 132c)에 의하여 공급된 가스 중 기판의 해당 공간 분할 영역을 벗어나는 가스 및/또는 바이 프로덕트를 배기할 수 있다. According to an embodiment, the exhaust ports 134a, 136a, 134b, 136b, 134c, and 136c communicate with a bar dry pump 170 and supply gas by driving the bar dry pump 170. Out of the gas supplied by the spheres 132a, 132b, and 132c, the gas and / or bi-products outside the corresponding spatial division region of the substrate may be exhausted.
상기 제2 타입 가스 공급부(130a, 130b, 130c)는 상기 원자층 증착 모드가 공간 분할 원자층 증착 모드인 경우, 상기 기판(S) 기판의 각각의 분할 영역을 향하여 대응되는 단일의 가스를 각각 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 타입 가스 공급부(130a, 130c)는 반응 가스를 상기 기판(S)으로 제공하고, 상기 제2 타입 가스 공급부(130b)는 소스 가스를 상기 기판(S)으로 제공할 수 있다.The second type gas supply units 130a, 130b, and 130c respectively provide a single gas corresponding to each divided region of the substrate S when the atomic layer deposition mode is a space division atomic layer deposition mode. can do. For example, the second type gas supply units 130a and 130c may provide a reaction gas to the substrate S, and the second type gas supply unit 130b may provide a source gas to the substrate S. have.
한편, 상기 제2 타입 가스 공급부(130a, 130b, 130c)는 상기 원자층 증착 모드가 시분할 원자층 증착 모드인 경우, 가스 공급을 수행하지 않을 수 있다.The second type gas supply units 130a, 130b, and 130c may not perform a gas supply when the atomic layer deposition mode is a time division atomic layer deposition mode.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 타입 가스 공급부(130a, 130b, 130c)는 공간 분할 원자층 증착 모드 구현을 위하여, 대응되는 외부 가스 공급원으로부터 가스를 제공받을 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 타입 가스 공급부(130a, 130c)는 상기 반응 가스 공급원(160)으로부터 반응 가스를 제공받을 수 있다. 또한, 상기 제2 타입 가스 공급부(130b)는 상기 소스 가스 공급원(140)으로부터 소스 가스를 제공받을 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 타입 가스 공급부(130a, 130b, 130c)에 가스를 공급하는 가스 공급원은 각 가스 공급부의 내부에 마련될 수도 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the second type gas supply units 130a, 130b, and 130c may receive gas from a corresponding external gas source to implement the spatial division atomic layer deposition mode. For example, the second type gas supply units 130a and 130c may receive a reaction gas from the reaction gas source 160. In addition, the second type gas supply unit 130b may receive a source gas from the source gas supply source 140. Alternatively, a gas supply source for supplying gas to the second type gas supply units 130a, 130b, and 130c may be provided inside each gas supply unit.
이상 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비 가스 모듈에 대하여 설명하였다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비는, 상술한 원자층 증착 장비 가스 모듈 외에, 상기 원자층 증착 장비 가스 모듈의 각 구성을 제어하는 제어부, 원자층 증착 반응 공간을 제공하는 챔버 및 상기 챔버 내의 압력을 제어하는 챔버 펌프를 더 포함할 수 있다.The atomic layer deposition apparatus gas module according to an embodiment of the present invention has been described above with reference to FIG. 1. The atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, in addition to the above-described atomic layer deposition equipment gas module, a control unit for controlling each configuration of the atomic layer deposition equipment gas module, a chamber for providing an atomic layer deposition reaction space and the It may further include a chamber pump for controlling the pressure in the chamber.
보다 구체적으로, 상기 제어부는, 상기 시분할 원자층 증착 모드에서, 상기 적어도 두 개의 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)를 통하여 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 및 상기 반응 가스를 순차적으로 상기 기판(S)을 향하여 제공도록 제어할 수 있다.More specifically, the control unit, in the time-division atomic layer deposition mode, the source gas, the purge gas, and the reaction gas through the at least two first type gas supply unit (110a, 110b) sequentially the substrate ( It can be controlled to provide toward S).
또한, 상기 제어부는, 상기 공간 분할 원자층 증착 모드에서, 상기 적어도 두 개의 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)를 통하여 상기 퍼지 가스를 제공하고, 상기 적어도 세 개의 제2 타입 가스 공급부(130a, 130b, 130c)를 통하여 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스를 동시에 제공할 수 있다. 특히, 상기 제어부는, 제2 타입 가스 공급부(130a, 130b, 130c)를 통하여 제공된 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스의 믹싱을 방지하도록 상기 바 드라이 펌프(170)를 제어하여, 과(excessive) 제공된 가스를 배기할 수 있다.The control unit may provide the purge gas through the at least two first type gas supply units 110a and 110b in the space division atomic layer deposition mode, and the at least three second type gas supply units 130a, The source gas and the reaction gas may be simultaneously provided through 130b and 130c. In particular, the controller controls the bar dry pump 170 to prevent mixing of the source gas and the reactant gas provided through the second type gas supply units 130a, 130b, and 130c, thereby providing excessive gas. Can be exhausted.
또한, 상기 제어부는 필요에 따라 상기 기판(S)을 이송할 수 있다. 기판 이송에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.In addition, the controller may transfer the substrate S as necessary. Detailed description of the substrate transfer will be described later.
이하 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, an atomic layer deposition method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 이하 도 2를 참조하여 설명할 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 방법은, 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비 가스 모듈 및/또는 원자층 증착 장비에 의하여 구현될 수 있음은 물론이다.2 is a flowchart illustrating an atomic layer deposition method according to an embodiment of the present invention. The atomic layer deposition method according to an embodiment of the present invention, which will be described below with reference to FIG. 2, may be applied to an atomic layer deposition apparatus gas module and / or an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention described with reference to FIG. 1. Of course, it can be implemented by.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 방법은, 가스 모듈로부터 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스를 순차적으로 제공하여, 기판의 표면에 시드 원자층을 증착하는 시분할 원자층 증착 단계(S100) 및 상기 시드 원자층 상에, 상기 가스 모듈을 통하여 상기 기판의 분할 영역 별로 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 상기 반응 가스, 상기 퍼지 가스를 동시에 제공하여, 후속 원자층을 증착하는 공간 분할 원자층 증착 단계(S110)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 단계에 대하여 상술하기로 한다.Referring to FIG. 2, in the atomic layer deposition method according to an embodiment of the present invention, source gas, purge gas, reactive gas, and purge gas are sequentially provided from a gas module to deposit a seed atomic layer on a surface of a substrate. On the time-division atomic layer deposition step (S100) and the seed atomic layer, the source gas, the purge gas, the reaction gas, and the purge gas are simultaneously provided for each divided region of the substrate through the gas module, and the subsequent atomic layer It may be made, including the spatial division atomic layer deposition step (S110) for depositing. Hereinafter, each step will be described in detail.
단계 S100Step S100
단계 S100에서, 시분할 원자층 증착 단계가 수행될 수 있다. 단계 S100을 상세히 설명하기 위하여, 도 3 및 도 4를 함께 참조하기로 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S100을 상세하게 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S100을 상세하게 설명하기 위한 다른 도면이다.In step S100, a time division atomic layer deposition step may be performed. In order to describe step S100 in detail, reference is made to FIGS. 3 and 4 together. 3 is a view for explaining in detail step S100 according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is another view for explaining step S100 according to an embodiment of the present invention in detail.
예비 작업으로서, 상기 제어부는 챔버 펌프를 통하여 상기 챔버 내의 압력을 원하는 수준까지 낮출 수 있다. 예를 들어, 상기 챔버 내부의 압력은, 10-3torr 수준으로 유지될 수 있다.As a preliminary operation, the control unit may lower the pressure in the chamber to a desired level through a chamber pump. For example, the pressure inside the chamber may be maintained at a level of 10-3 torr.
시분할 원자층 증착을 위하여, 상기 제어부는, 도 4에 도시된 바와 같이, 가스공급부(110a, 110b, 130a, 130b, 130c)를 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어부는 제2 타입 가스공급부(130a, 130b, 130c)를 통한 가스 공급은 중단한 상태에서, 상기 제1 타입 가스공급부(110a, 110b)를 통하여, 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스를 순차적으로 t1, t2, t3, t4 구간 동안 상기 기판(S)을 향하여 분사할 수 있다.For time-division atomic layer deposition, the control unit may control the gas supply units 110a, 110b, 130a, 130b, and 130c as shown in FIG. 4. That is, the controller controls the source gas, the purge gas, the reactive gas, through the first type gas supply units 110a and 110b while stopping the gas supply through the second type gas supply units 130a, 130b, and 130c. The purge gas may be sequentially sprayed toward the substrate S during the periods t1, t2, t3, and t4.
이로써, 상기 기판(S) 상에는 시드 원자층이 형성될 수 있다.As a result, a seed atomic layer may be formed on the substrate S.
단계 S110Step S110
단계 S110에서, 공간 분할 원자층 증착 단계가 수행될 수 있다. 단계 S110을 상세히 설명하기 위하여, 도 5 및 도 6을 함께 참조하기로 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S110을 상세하게 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S110을 상세하게 설명하기 위한 다른 도면이다.In step S110, a spatial division atomic layer deposition step may be performed. In order to describe step S110 in detail, reference is made to FIGS. 5 and 6 together. 5 is a view for explaining step S110 in detail according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is another view for explaining step S110 in detail according to an embodiment of the present invention.
상기 제어부는, 상기 시드 원자층이 증착된 기판에 대하여 공간 분할 원자층 증착 모드를 수행할 수 있다. 공간 분할 원자층 증착 모드 수행 시에, 상기 기판(S)은 도 5에 도시된 바와 같이, 가스 모듈(100)의 가스공급부(130a, 110a, 130b, 110b, 130c)의 폭에 따라 가상의 분할 영역 단위인 A1, A2, A3, A4 및 A5로 구분될 수 있다. The controller may perform a spatial division atomic layer deposition mode on the substrate on which the seed atomic layer is deposited. When performing the spatial division atomic layer deposition mode, the substrate S is virtually divided according to the widths of the gas supply units 130a, 110a, 130b, 110b and 130c of the gas module 100, as shown in FIG. 5. It can be divided into area units A1, A2, A3, A4 and A5.
상기 제어부는 공간 분할 원자층 증착 모드를 수행하기 위하여, 제2 타입 가스공급부(130a)를 통하여, 반응 가스를 제공하고, 제1 타입 가스공급부(110a)를 통하여 퍼지 가스를 제공하고, 제2 타입 가스공급부(130b)를 통하여 소스 가스를 제공하고, 제1 타입 가스공급부(110b)를 통하여 퍼지 가스를 제공하고, 제2 타입 가스공급부(130c)를 통하여 반응 가스를 제공할 수 있다. 이 때, 상기 제어부는 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 상기 반응 가스가 동시에 분사되도록 제어할 수 있다.The controller provides a reaction gas through the second type gas supply unit 130a and a purge gas through the first type gas supply unit 110a to perform the spatial division atomic layer deposition mode. The source gas may be provided through the gas supply unit 130b, the purge gas may be provided through the first type gas supply unit 110b, and the reaction gas may be provided through the second type gas supply unit 130c. In this case, the controller may control the source gas, the purge gas, and the reaction gas to be injected at the same time.
또한, 상기 제어부는, 상기 바 드라이 펌프(170)를 구동하여, 상기 제2 타입 가스공급부(130a, 130c) 구체적으로는 가스공급구(132a, 132c)를 통하여 반응 가스를 제공하는 동시에, 배기구(134a, 136a) 및 배기구(134c, 136c)를 통하여 반응 가스를 배기시킬 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 제2 타입 가스공급부(130b) 구체적으로는 가스공급구(132b)를 통하여 소스 가스를 제공하는 동시에, 상기 배기구(134b, 136b)를 소스 가스를 배기시킬 수 있다. 이로써, 공간 분할 원자층 증착 단계에서, 소스 가스와 반응 가스가 의도하지 않는 분할 영역으로 침투함에 따라 발생하는 반응의 발생을 억제할 수 있다.In addition, the control unit drives the bar dry pump 170 to provide a reaction gas through the second type gas supply units 130a and 130c, specifically, through the gas supply ports 132a and 132c, and at the same time, an exhaust port ( The reaction gas can be exhausted through the 134a and 136a and the exhaust ports 134c and 136c. In addition, the control unit may provide a source gas through the second type gas supply unit 130b, specifically, a gas supply port 132b, and exhaust the source gas through the exhaust ports 134b and 136b. Thereby, in the space division atomic layer deposition step, it is possible to suppress the occurrence of the reaction that occurs as the source gas and the reaction gas penetrate into the unintended partition region.
또한, 상기 제어부는, 상기 기판(S)이 상기 가스 모듈(100)의 외측에서 상기 분할 영역 단위로 이송되도록 제어할 수 있다. 만약 기판(S)이 오른쪽 방향으로 이송되는 경우, 상기 기판(S)의 A5 분할 영역이 처음 상기 가스 모듈(100) 아래로 이송되게 되므로, A5 분할 영역이 상기 제2 타입 가스공급부(130a) 아래에 위치하게 된다. 이후, 상기 제어부는 분할 영역 단위로 상기 기판을 이송하여, 상기 기판(S)의 A5 분할 영역이 상기 제1 타입 가스공급부(110b) 아래에 위치하게 되고, 신규로 A4 분할 영역이 상기 제2 타입 가스공급부(130a) 아래에 위치하게 된다. 이후, 상기 제어부는 분할 영역 단위로 상기 기판을 이송하여, A5 분할 영역이 상기 제2 타입 가스공급부(130b) 아래에 위치하게 되고, A4 분할 영역이 상기 제1 타입 가스공급부(110a) 아래에 위치하게 되고, 신규로 A3 분할 영역이 상기 제2 타입 가스공급부(130a) 아래에 위치하게 된다. 이와 같은 방식으로 상기 제어부는 지속적으로 상기 기판(S)을 분할 영역 단위로 일 방향(도면의 오른쪽 방향)으로 이송시키고, 이후 반대 방향(도면의 왼쪽 방향)으로 이송시킬 수 있다.In addition, the controller may control the substrate S to be transferred in units of the divided area from the outside of the gas module 100. If the substrate S is transferred in the right direction, the A5 divided area of the substrate S is first transferred under the gas module 100, so that the A5 divided area is below the second type gas supply 130a. It is located at. Subsequently, the controller transfers the substrate in units of divided regions, whereby an A5 divided region of the substrate S is positioned below the first type gas supply unit 110b, and a newly divided A4 divided region is the second type. It is located below the gas supply unit 130a. Thereafter, the controller transfers the substrate in units of divided regions so that the A5 divided region is positioned below the second type gas supply unit 130b, and the A4 divided region is positioned below the first type gas supply unit 110a. In addition, the A3 partition area is newly positioned below the second type gas supply part 130a. In this manner, the controller continuously transfers the substrate S in one direction (the right direction of the drawing) in units of divided regions, and then transfers the substrate S in the opposite direction (the left direction of the drawing).
이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기판(S)이 상기 가스 모듈(100)의 아래로 모두 진입하게 된 경우, 상기 기판(S)의 A1 분할 영역은, 상기 제2 타입 가스공급부(130a)로부터 반응 가스를 제공받고, A2 분할 영역은, 상기 제1 타입 가스공급부(110a)로부터 퍼지 가스를 제공받고, A3 분할 영역은, 상기 제2 타입 가스공급부(130b)로부터 소스 가스를 제공받고, A4 분할 영역은, 상기 제1 타입 가스공급부(110b)로부터 퍼지 가스를 제공받고, A5 분할 영역은, 상기 제2 타입 가스공급부(130b)로부터 반응 가스를 제공받을 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 5, when all of the substrate S enters under the gas module 100, the A1 partition area of the substrate S may be the second type gas supply unit ( 130a), the reactive gas is supplied from the first type gas supply unit 110a, and the A2 divided area is provided with the source gas from the second type gas supply unit 130b. The division region A4 may receive a purge gas from the first type gas supply unit 110b, and the division region A5 may receive a reaction gas from the second type gas supply unit 130b.
따라서, 상기 공간 분할 원자층 증착 단계에서는 상기 가스 모듈(100)에 대하여 상기 기판(S)이 상대적으로 이송됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같이 후속 원자층이 증착될 수 있다.Therefore, in the space-division atomic layer deposition step, the substrate S is relatively transferred to the gas module 100, so that a subsequent atomic layer may be deposited as shown in FIG. 5.
이상 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 설명하였다. 상술한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 시분할 원자층 증착 단계를 통하여 시드 원자층이 형성되고, 시드 원자층 상에 공간 분할 원자층 증착 단계를 통하여 후속 원자층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 시드 원자층이 기판과의 계면 사이에 우수한 이종 증착 특성을 제공할 수 있고, 이후 후속 원자층이 시드 원자층 상에 빠른 증착률로 증착될 수 있으므로 고 품위의 박막층을 제공하면서도 생산성을 향상시킬 수 있다.The atomic layer deposition method according to an embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. 2 to 6. According to one embodiment of the present invention described above, a seed atomic layer may be formed through a time division atomic layer deposition step, and a subsequent atomic layer may be formed on a seed atomic layer through a space division atomic layer deposition step. Accordingly, the seed atomic layer can provide excellent heterogeneous deposition properties between the interface with the substrate, and then subsequent atomic layers can be deposited at a fast deposition rate on the seed atomic layer to provide high quality thin film layers while providing productivity. Can be improved.
특히, 시분할 원자층 증착 단계와 공간 분할 원자층 증착 단계가 동일한 가스 모듈로 수행될 수 있다. 즉, 제어부가 가스 모듈의 가스 공급 순서를 제어함으로써, 별도의 추가적인 가스 모듈 없이도 시분할 및 공간 분할 원자층 증착 단계 구현이 가능하므로 장비의 간이화가 도모되는 효과가 제공될 수 있다.In particular, the time division atomic layer deposition step and the space division atomic layer deposition step may be performed with the same gas module. That is, by controlling the gas supply order of the gas module, the controller can implement the time division and space division atomic layer deposition step without an additional gas module, thereby simplifying the equipment.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S110의 다른 구현 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하여 설명할 실시 예도 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비 가스 모듈 및/또는 원자층 증착 장비에 의하여 구현될 수 있음은 물론이다.7 is a view for explaining another implementation method of step S110 according to an embodiment of the present invention. An embodiment to be described with reference to FIG. 7 may also be implemented by an atomic layer deposition apparatus gas module and / or atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention described with reference to FIG. 1.
단계 S110에 따른 공간 분할 원자층 증착 단계는, 상기 기판의 적어도 일부가 상기 가스 모듈(100)과 중첩하는 위치에서 시작하여 상기 분할 영역 단위로 이송될 수 있다. 즉, 단계 S110은, 상기 기판(S)의 적어도 일부가 상기 가스 모듈(100)의 아래에 배치된 상태에서 시작하여 상기 분할 영역 단위로 이송될 수 있다.In the spatially divided atomic layer deposition step according to step S110, starting at a position where at least a portion of the substrate overlaps with the gas module 100 may be transferred in units of the divided regions. That is, in step S110, at least a portion of the substrate S may be started under the gas module 100 to be transferred in units of the divided regions.
도 7을 참조하면, 상기 기판(S)의 분할 영역 A3, A4, A5가 상기 가스 모듈(100) 아래에 위치한 상태에서 공간 분할 원자층 증착 단계가 수행될 수 있다. 즉, 도 5 및 도 6을 참조하여, 설명한 실시 예에서는, 상기 기판(S)이 가스 모듈(100) 아래로 처음 진입하면서, 공간 분할 원자층 증착 단계가 수행된 반면(full scan), 본 실시 예에서는, 공간 분할 원자층 증착 단계 수행 전에 미리 상기 기판(S)을 상기 가스 모듈(100) 아래에 위치시킨 상태에서, 공간 분할 원자층 증착 단계가 수행(local scan)된다는 점에서 상이하다.Referring to FIG. 7, the spatial division atomic layer deposition step may be performed while the divided regions A3, A4, and A5 of the substrate S are positioned under the gas module 100. That is, in the embodiment described with reference to FIGS. 5 and 6, while the substrate S first enters under the gas module 100, the spatial division atomic layer deposition step is performed (full scan). In the example, the spatial division atomic layer deposition step is performed in a state where the substrate S is placed under the gas module 100 before the spatial division atomic layer deposition step is performed in advance.
도 7에 도시된 실시 예에 따르면, 초기 상태인 t1 시간 동안에, 상기 기판(S)의 A1 및 A2 분할 영역은 가스를 공급받지 않는 휴지 구간에 위치하고, A3, A4, A5 분할 영역은 가스를 공급받는 증착 구간에 위치할 수 있다. 이에 따라, 상기 A3 분할 영역은 상기 제2 타입 가스공급부(130a)를 통하여 반응 가스를 제공받고, A4 분할 영역은 상기 제1 타입 가스공급부(110a)를 통하여 퍼지 가스를 제공받고, A5 분할 영역은 상기 제2 타입 가스공급부(130b)를 통하여 소스 가스를 제공받을 수 있다. 이 때, 앞서 설명한 바와 같이, 배기구(134a, 136a)는 반응 가스를 배기하고, 배기구(134b, 136b)는 소스 가스를 배기할 수 있다.According to the exemplary embodiment shown in FIG. 7, during the initial time t1, the divided areas A1 and A2 of the substrate S are positioned in a rest period not receiving gas, and the divided areas A3, A4, and A5 supply gas. It may be located in the receiving deposition section. Accordingly, the A3 divided region receives the reaction gas through the second type gas supply unit 130a, the A4 divided region receives the purge gas through the first type gas supply unit 110a, and the A5 divided region Source gas may be provided through the second type gas supply unit 130b. At this time, as described above, the exhaust ports 134a and 136a exhaust the reaction gas, and the exhaust ports 134b and 136b exhaust the source gas.
t1 시간 이후, t2 시간 동안, 상기 제어부는 상기 기판(S)을 분할 영역 단위로 이송시킬 수 있다. 이에 따라, A1 분할 영역은 휴지 구간에 위치하고, A2 분할 영역은 제2 타입 가스공급부(130a)를 통하여 반응 가스를 제공받고, A3 분할 영역은 제1 타입 가스공급부(110a)를 통하여 퍼지 가스를 제공받고, A4 분할 영역은 제2 타입 가스공급부(130b)를 통하여 소스 가스를 제공받고, A5 분할 영역은 제1 타입 가스공급부(110b)를 통하여 퍼지 가스를 제공받을 수 있다.After t1 time and for t2 time, the controller may transfer the substrate S in divided regions. Accordingly, the A1 divided region is located in the idle section, the A2 divided region receives the reaction gas through the second type gas supply unit 130a, and the A3 divided region provides the purge gas through the first type gas supply unit 110a. In response, the A4 divided region may receive the source gas through the second type gas supply unit 130b, and the A5 divided region may receive the purge gas through the first type gas supply unit 110b.
이후 t3 시간 동안, A1 분할 영역은 반응 가스를 제공받고, A2 분할 영역은 퍼지 가스를 제공받고, A3 분할 영역은 소스 가스를 제공받고, A4 분할 영역은 퍼지 가스를 제공받고, A5 분할 영역은 반응 가스를 제공받을 수 있다.After t3 hours, the A1 partition is provided with the reactant gas, the A2 partition is provided with the purge gas, the A3 partition is provided with the source gas, the A4 partition is provided with the purge gas, and the A5 partition is reacted. Gas may be provided.
이후 t4 기간 동안, A1, A2, A3, A4 분할 영역은 가스 모듈(100)로부터 대응되는 가스를 제공받을 수 있고, A5 분할 영역은 휴지 구간에 위치할 수 있다.Subsequently, during the period t4, A1, A2, A3, and A4 divided regions may receive corresponding gas from the gas module 100, and the A5 divided regions may be located in the idle section.
이후 t5 시간 동안, A1, A2, A3 분할 영역은 가스 모듈(100)로부터 대응되는 가스를 제공받을 수 있고, A4, A5 분할 영역은 휴지 구간에 위치할 수 있다.After the t5 time, the divided areas A1, A2, and A3 may receive the corresponding gas from the gas module 100, and the divided areas A4 and A5 may be located in the idle section.
이후 t6 부터 t9 시간 동안은, 상기 제어부가 기판을 반대 방향으로 이송하여, 공간 분할 원자층 증착 단계를 수행할 수 있다.After t6 to t9 hours, the control unit may transfer the substrate in the opposite direction to perform the spatial division atomic layer deposition step.
이로써, 상기 기판 상에는 후속 원자층이 형성될 수 있다.As a result, a subsequent atomic layer may be formed on the substrate.
도 7을 참조하여 설명한 본 발명의 실시 예에 따르면, 공간 분할 원자층 증착 단계가 기판의 적어도 일부가 가스 모듈 아래에 진입한 이후에 수행됨으로써, 장비의 풋 프린트(foot print)를 감소시킬 수 있다. 즉, 본 실시 예에 따르면, 가스 모듈을 기준으로 좌/우 측에 2개 크기의 분할 영역에 상응하는 공간이 휴지 구간으로 제공되기만 하면, 공간 분할 원자층 증착 모드가 수행될 수 있다. 이로써, 본 실시 예에 따르면, 공간 분할 원자층 증착 단계를 수행하면서도 장비의 크기를 줄일 수 있으므로, 대형 기판 증착의 편의성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.According to the embodiment of the present invention described with reference to FIG. 7, the step of space-division atomic layer deposition may be performed after at least a portion of the substrate enters under the gas module, thereby reducing the foot print of the equipment. . That is, according to the present exemplary embodiment, the space dividing atomic layer deposition mode may be performed as long as spaces corresponding to the two sized divided regions are provided as the idle sections on the left and right sides of the gas module. Thus, according to the present embodiment, since the size of the equipment can be reduced while performing the spatial division atomic layer deposition step, it is possible to provide an effect of improving the convenience of depositing a large substrate.
또한, 도 7을 참조하여 설명한 실시 예는, 도 2의 단계 S100 이후 수행되는 것을 기준으로 설명하였으나, 단계 S100이 생략된 상태에서, 수행될 수 있음은 물론이다. 이 경우, 공간 분할 원자층 증착을 위한 장비의 크기는 소형화하면서도, 기판 상에 직접 공간 분할 원자층 증착 단계가 수행될 수 있다.In addition, although the embodiment described with reference to FIG. 7 has been described with reference to being performed after step S100 of FIG. 2, it may be performed in a state where step S100 is omitted. In this case, the space dividing atomic layer deposition step can be performed directly on the substrate while the size of the equipment for the space dividing atomic layer deposition is downsized.
이상 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 본 발명의 실시 예들은, 고 품위의 박막층을 빠른 시간에 생산할 수 있으며, 이러한 박막층은 적어도 광/디스플레이 소자, 반도체 소자, 에너지 소자 등에 응용될 수 있다.The embodiments of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 7 can produce a high quality thin film layer in a short time, and the thin film layer can be applied to at least an optical / display device, a semiconductor device, an energy device, and the like.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using the preferable embodiment, the scope of the present invention is not limited to a specific embodiment, Comprising: It should be interpreted by the attached Claim. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

Claims (18)

  1. 기판을 향하여, 원자층 증착 모드에 따라 복수의 가스를 순차적으로 제공하거나 단일의 가스를 제공하는 제1 타입 가스공급부; 및A first type gas supply unit configured to sequentially provide a plurality of gases or provide a single gas toward the substrate according to the atomic layer deposition mode; And
    상기 제1 타입 가스공급부에 대하여 상기 기판 방향으로 양 단에 배치되며, 단일의 가스를 제공하는 복수의 제2 타입 가스공급부;를 포함하는 원자층 증착 장비 가스 모듈.And a plurality of second type gas supply parts disposed at both ends in the direction of the substrate with respect to the first type gas supply part to provide a single gas.
  2. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 원자층 증착 모드가, 시분할 원자층 증착 모드인 경우, 상기 제1 타입 가스공급부는 복수의 가스를 순차적으로 상기 기판을 향하여 제공하고, 상기 원자층 증착 모드가, 공간 분할 원자층 증착 모드인 경우, 상기 제1 타입 가스공급부는 단일 가스를 상기 기판을 향하여 제공하는 원자층 증착 장비 가스 모듈.When the atomic layer deposition mode is a time division atomic layer deposition mode, the first type gas supply unit provides a plurality of gases sequentially toward the substrate, and the atomic layer deposition mode is a space division atomic layer deposition mode. And the first type gas supply unit provides a single gas toward the substrate.
  3. 제2 항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 공간 분할 원자층 증착 모드인 경우, 상기 제1 타입 가스공급부는, 퍼지 가스를 제공하며, 상기 제2 타입 가스 공급부들은 각각 소스 가스 및 반응 가스를 제공하는 원자층 증착 장비 가스 모듈.And the first type gas supplier provides a purge gas and the second type gas supplies provide a source gas and a reactant gas, respectively.
  4. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제2 타입 가스공급부는, 가스 공급구 및 상기 가스 공급부의 양 측에 마련되어 가스의 믹싱을 방지하는 배기구를 더 포함하는 원자층 증착 장비 가스 모듈.The second type gas supply unit further comprises a gas supply port and an exhaust port provided on both sides of the gas supply unit to prevent mixing of the gas.
  5. 소스 가스, 퍼지 가스, 및 반응 가스를 순차적 또는 동시에 기판을 향하여 제공하는 가스 모듈; 및A gas module for providing a source gas, a purge gas, and a reactant gas sequentially or simultaneously toward the substrate; And
    상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스 및 상기 반응 가스를 순차적으로 상기 기판을 향하여 제공하여 시드 원자층을 형성하는 시분할 원자층 증착 모드 이후 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스 및 상기 반응 가스를 동시에 상기 기판의 분할 영역에 대응하도록 제공하여 상기 시드 원자층 상에 후속 원자층을 형성하는 공간 분할 원자층 증착 모드를 수행하는 제어부;를 포함하는 원자층 증착 장비.After the time-division atomic layer deposition mode in which the source gas, the purge gas, and the reactive gas are sequentially provided toward the substrate to form a seed atomic layer, the source gas, the purge gas, and the reactive gas are simultaneously divided into regions of the substrate. And a controller configured to perform a space division atomic layer deposition mode to provide a corresponding atomic layer on the seed atomic layer.
  6. 제5 항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 가스 모듈은, 적어도 두 개의 제1 타입 가스공급부 및 상기 적어도 두개의 제1 타입 가스공급부와 교번하여 배치되는 적어도 세 개의 제2 타입 가스공급부를 포함하는 원자층 증착 장비.The gas module includes at least two first type gas supplies and at least three second type gas supplies arranged alternately with the at least two first type gas supplies.
  7. 제6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제어부는, 상기 시분할 원자층 증착 모드에서, 상기 적어도 두 개의 제1 타입 가스공급부를 통하여 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 및 상기 반응 가스를 순차적으로 상기 기판을 향하여 제공하는 원자층 증착 장비.The control unit, in the time-division atomic layer deposition mode, the source gas, the purge gas, and the reactive gas through the at least two first type gas supply unit to sequentially supply toward the substrate.
  8. 제6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제어부는, 상기 공간 분할 원자층 증착 모드에서, 상기 적어도 두 개의 제1 타입 가스공급부를 통하여 상기 퍼지 가스를 제공하고, 상기 적어도 세 개의 제2 타입 가스 공급부를 통하여 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스를 동시에 제공하는 원자층 증착 장비.The control unit may provide the purge gas through the at least two first type gas supply units in the space division atomic layer deposition mode, and supply the source gas and the reaction gas through the at least three second type gas supply units. At the same time providing atomic layer deposition equipment.
  9. 제6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제2 타입 가스공급부는, 가스의 믹싱을 방지하는 배기구를 더 포함하는 원자층 증착 장비.The second type gas supply unit, the atomic layer deposition equipment further comprises an exhaust port for preventing the mixing of the gas.
  10. 제9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 제어부는, 상기 공간 분할 원자층 증착 모드에서, 상기 적어도 세 개의 제2 타입 가스 공급부를 통하여, 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스를 상기 기판을 향하여 제공하되, 상기 배기구를 통하여, 상기 기판을 향하여 분사된 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스를 배기함으로써, 가스의 믹싱을 방지하는 원자층 증착 장비.The control unit, in the space division atomic layer deposition mode, provides the source gas and the reaction gas toward the substrate through the at least three second type gas supply units, and sprays the substrate through the exhaust port. And exhausting said source gas and said reactive gas to prevent mixing of gases.
  11. 제6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 적어도 두 개의 제1 타입 가스공급부 및 상기 적어도 세 개의 제2 타입 가스공급부는, 상기 시분할 원자층 증착 모드 또는 상기 공간 분할 원자층 증착 모드에 따라 분사될 가스를 선택적으로 제공받는 원자층 증착 장비.And the at least two first type gas supply units and the at least three second type gas supply units selectively receive a gas to be injected according to the time division atomic layer deposition mode or the space division atomic layer deposition mode.
  12. 제5 항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 제어부는, 상기 공간 분할 원자층 증착 모드에서, 상기 기판을, 상기 분할 영역 단위로 이송시키는 원자층 증착 장비.The control unit, the atomic layer deposition equipment for transferring the substrate in the divided region, in the divided atomic layer deposition mode.
  13. 제12 항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 제어부는, 상기 공간 분할 원자층 증착 모드에서, 상기 기판을, 상기 가스 모듈과 중첩하는 위치에서 시작하여 상기 분할 영역 단위로 이송시키는 원자층 증착 장비.The control unit, in the spatial division atomic layer deposition mode, the atomic layer deposition equipment for transferring the substrate in the divided region unit starting at a position overlapping with the gas module.
  14. 제13 항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 제어부는, 상기 기판을 제1 방향으로 상기 분할 영역 단위로 이송시킨 이후 상기 제1 방향과 역 방향인 제2 방향으로 이송시키는 원자층 증착 장비.And the control unit transfers the substrate in the first direction in the divided region unit and then transfers the substrate in a second direction opposite to the first direction.
  15. 가스 모듈로부터 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스를 순차적으로 제공하여, 기판의 표면에 시드 원자층을 증착하는 시분할 원자층 증착 단계; 및A time division atomic layer deposition step of sequentially providing a source gas, a purge gas, a reaction gas, and a purge gas from the gas module to deposit a seed atomic layer on the surface of the substrate; And
    상기 시드 원자층 상에, 상기 가스 모듈을 통하여 상기 기판의 분할 영역 별로 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 상기 반응 가스, 상기 퍼지 가스를 동시에 제공하여, 후속 원자층을 증착하는 공간 분할 원자층 증착 단계를 포함하는 원자층 증착 방법.A spatially divided atomic layer deposition step of depositing a subsequent atomic layer on the seed atomic layer by simultaneously providing the source gas, the purge gas, the reaction gas, and the purge gas for each divided region of the substrate through the gas module; Atomic layer deposition method comprising a.
  16. 제15 항에 있어서,The method of claim 15,
    상기 공간 분할 원자층 증착 단계 수행 동안, 상기 기판의 분할 영역 단위로, 상기 기판이 이동되는, 원자층 증착 방법.During the spatial division atomic layer deposition step, the substrate is moved in units of divided regions of the substrate.
  17. 제16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 공간 분할 원자층 증착 단계 수행 동안, 상기 가스 모듈과 중첩하는 위치에서 시작하여 상기 기판의 분할 영역 단위로, 상기 기판이 이동되는, 원자층 증착 방법.During the spatial division atomic layer deposition step, the substrate is moved in units of divided regions of the substrate, starting at a position overlapping with the gas module.
  18. 제17 항에 있어서,The method of claim 17,
    상기 기판은, 제1 방향 및 상기 제1 방향과 역 방향인 제2 방향으로 이동되는, 원자층 증착 방법.And the substrate is moved in a first direction and in a second direction opposite to the first direction.
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