WO2023128097A1 - 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착방법 - Google Patents

원자층 증착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착방법 Download PDF

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최학영
김동원
김상훈
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주식회사 넥서스비
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    • C23C16/45563—Gas nozzles

Definitions

  • the present invention relates to an atomic layer deposition apparatus and an atomic layer deposition method using the same.
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • An atomic layer deposition apparatus and an atomic layer deposition method using the same are intended to provide an atomic layer deposition apparatus capable of depositing a high-quality atomic layer on a substrate and an atomic layer deposition method using the same.
  • An atomic layer deposition apparatus includes a gas supply assembly supplying a source gas, a reaction gas, and a purge gas; and a substrate transport module disposed below the gas supply assembly, moved linearly, and having a substrate seated thereon; a purge gas supply module connected to a purge gas supply line through which the purge gas flows, and the reaction gas.
  • a reaction gas supply module connected to a reaction gas supply line through which a gas flows, a source gas supply module selectively communicating with any one of the purge gas supply line and a source gas supply line through which the source gas flows, and the purge gas
  • a pumping module disposed between the supply module, the reaction gas supply module, and the source gas supply module and providing a negative pressure, and the source gas supply module is connected to one of the purge gas supply line and the source gas supply line. and a valve module to be blocked from the other, wherein the valve module (1) connects the source gas supply module and the source gas supply line when the substrate is disposed on the side of the source gas supply module, (2) When the substrate is not disposed on the side of the source gas supply module, the source gas supply module and the purge gas supply line are connected.
  • the purge gas supply module includes a first side purge gas supply module and a second side purge gas supply module respectively disposed on one side and the other side of the gas supply assembly based on the first direction, which is the transfer direction of the substrate; It includes main purge gas supply modules disposed between the reaction gas supply module and the source gas supply module, and the source gas supply module and the reaction gas supply module are provided in plurality and may be alternately arranged.
  • the main purge gas supply module includes a first main purge gas supply unit and a second main purge gas supply unit connected to the purge gas supply line, respectively, the first main purge gas supply unit and the second main purge gas supply unit.
  • the main purge gas supply units may be spaced apart from each other in the first direction, and the pumping module may be disposed between the first main purge gas supply unit and the second main purge gas supply unit.
  • the side purge module includes a side purge gas supply unit through which the purge gas is discharged, and a first supply pressure of the purge gas supplied from the side purge gas supply unit is supplied from the main purge gas supply unit. It is formed differently from the second supply pressure of the purge gas, the second supply pressure is constant regardless of the movement of the substrate, and the first supply pressure may vary according to the position of the substrate.
  • any one of the reaction gas supply modules is disposed between the main purge gas supply module and the first side purge gas supply module adjacent to the first side purge gas supply module among the plurality of main purge gas supply modules.
  • the other reaction gas supply module is disposed between the main purge gas supply module and the second side purge gas supply module adjacent to the second side purge gas supply module among the plurality of main purge gas supply modules.
  • the substrate transfer module may be selectively moved along any one of the first direction and a second direction opposite to the first direction.
  • the pumping module, the main purge gas supply module, and the reaction gas supply module are disposed between the first source gas supply module of one of the source gas supply modules and the second source gas supply module of the other one, 'Pumping module - main purge gas supply module - pumping module - reactive gas supply module - pumping module - main purge gas supply module - pumping module' may be arranged in this order.
  • the source gas includes a first source gas and a second source gas that is a different material from the first source gas
  • the first source gas supply module includes a first source for supplying the first source gas. It is selectively connected to a gas supply line, and the second source gas supply module may be selectively connected to a second source gas supply line for supplying the second source gas.
  • the first source gas supply module includes a first sub-first source gas supply module and a second sub-first source gas supply module for supplying the first source gas, and the first sub-first source gas supply module.
  • the gas supply module and the second sub first source gas supply module are spaced apart from each other in the first direction, and between the first sub first source gas supply module and the second sub first source gas supply module, the pumping module, the main purge gas supply module and the reaction gas supply module are arranged, in the order of 'pump module - main purge gas supply module - pumping module - reaction gas supply module - pumping module - main purge gas supply module - pumping module' can be placed.
  • reaction gas supplied to the plurality of reaction gas supply modules may be the same, and the purge gas supplied to the plurality of the purge gas supply modules may be the same.
  • a source gas deposition space is formed, and when one side of the substrate enters the source gas deposition space, the valve module is controlled so that the source gas supply module corresponding to the source gas deposition space supplies the source gas.
  • the valve module may control the source gas supply module corresponding to the source gas deposition space to supply the purge gas.
  • It may further include a valve module controller for controlling the valve module, wherein the valve module controller includes a position of the substrate transfer module in the first direction, a position where the substrate is disposed in the substrate transfer module, and the substrate An operation of the valve module may be controlled based on at least one of the transfer speeds of the transfer module.
  • the valve module controller includes a position of the substrate transfer module in the first direction, a position where the substrate is disposed in the substrate transfer module, and the substrate An operation of the valve module may be controlled based on at least one of the transfer speeds of the transfer module.
  • a plurality of source gas deposition spaces are formed, the plurality of source gas deposition spaces are disposed to be spaced apart from each other along the first direction, and the plurality of substrates are formed in the deposition space formed below the gas supply module.
  • the source gas supply module of the source gas deposition space where the substrates are positioned supplies the source gas to the source gas deposition space, and supplies the source gas to the source gas deposition space where the substrates are not positioned.
  • the module may supply the purge gas to the source gas deposition space.
  • reaction gas supply module and the purge gas supply module may continuously supply the reaction gas and the purge gas, respectively, regardless of the position of the substrate.
  • a purge space in which the purge gas is supplied to the substrate is formed between the reaction gas supply module and the source gas supply module adjacent to the reaction gas supply module, and the purge space is formed in the first direction relative to the source gas deposition space. It can be formed larger based on .
  • valve module includes a bypass line having one side connected to the source gas supply line and the other side connected to the purge gas supply line, a first valve unit disposed on the bypass line, and supplying the source gas. and a second valve unit disposed on the line, and the second valve unit may be disposed between a point where the source gas supply line and the bypass line are connected and between a source gas reservoir in which the source gas is stored.
  • the source gas supply line and the purge gas supply line are connected to each other, and the valve module is installed at a point where the source gas supply line and the purge gas supply line are connected. It may be supplied to the gas supply module side.
  • a plasma oscillation unit for ionizing the reaction gas may be further included, and the plasma oscillation unit may be connected to any one of (1) the reaction gas supply line and (2) the reaction gas supply module.
  • an atomic layer deposition apparatus capable of depositing a high-quality atomic layer on a substrate and an atomic layer deposition method using the same may be provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 to 7 are diagrams illustrating a process of depositing an atomic layer on a substrate by the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1 .
  • FIG. 8 is a view showing an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, of course, the first component mentioned below may also be the second component within the technical spirit of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a substrate 220 (see FIG. 2 ) on which an atomic layer is deposited is supplied with a source gas, a reaction gas, and a purge gas.
  • the assembly 100 is moved in one direction (first direction) or in another direction (second direction) opposite to the first direction in the chamber area 190 where the assembly 100 is disposed, and the space division method in which the atomic layer is deposited.
  • It is an atomic layer deposition device.
  • the substrate 220 may be, for example, a semiconductor substrate or a glass substrate, and the atomic layer may be deposited on one surface of the substrate 220 . Meanwhile, a configuration in which the atomic layer is deposited on both sides of the substrate 220 may also be included in an embodiment of the present invention.
  • supply of the source gas and the purge gas is controlled according to the introduction position of the substrate 220, thereby suppressing deterioration in deposition quality of the atomic layer due to unintended diffusion of the source gas.
  • an atomic layer deposition apparatus capable of performing multi-component atomic layer deposition such as indium gallium zinc oxide (IGZO) may be provided.
  • IGZO indium gallium zinc oxide
  • the atomic layer deposition apparatus 1 may be operated under atmospheric pressure in which an inert gas is filled in the chamber region 190 .
  • the configuration in which the operating pressure of the chamber region 190 of the atomic layer deposition apparatus 1 is normal pressure is only an exemplary configuration, and the configuration in which the chamber region 190 is in a vacuum state or a low pressure state is also included in the spirit of the present invention.
  • the atomic layer deposition apparatus 1 is disposed below the gas supply assembly 100 for supplying a source gas, a reaction gas, and a purge gas, and the gas supply assembly 100 and moves linearly, It includes a substrate transfer module 200 on which the substrate 220 is seated.
  • the gas supply assembly 100 includes purge gas supply modules 111, 112, and 130A to 130F connected to a purge gas supply line 181 through which the purge gas flows, and a reaction gas through which the reaction gas flows. Any one of the reaction gas supply modules 121, 122, 123, and 124 connected to the supply line 182, and the purge gas supply line 181 and the source gas supply lines 183, 184, and 185 through which the source gas flows.
  • Source gas supply modules (141, 142, 143) selectively communicating with, purge gas supply modules (111, 112, 130A to 130 F), reaction gas supply modules (121, 122, 123, 124) and source gas supplies Pumping modules 150 disposed between modules 141, 142, and 143 and providing negative pressure, and the source gas supply module among the purge gas supply line and the source gas supply line 183, 184, 185 It includes valve modules (171, 172, 173, 174, 175, 176) that are connected to one and blocked from the other, and a valve module controller (not shown) for controlling the valve module.
  • the atomic layer deposition apparatus is connected to a purge gas supply line 181 to supply the purge gas, a purge gas storage 161 connected to a reaction gas supply line 182 to perform the reaction It includes a reaction gas reservoir 162 for supplying gas.
  • the pumping modules 150 are connected to a pumping device (not shown) that provides negative pressure, and the reaction gas, the source gas, and the purge gas supplied from each module are discharged to the outside of the chamber area 190.
  • the atomic layer deposition apparatus includes reaction gas reservoirs 163 , 164 , and 165 connected to the source gas supply lines 183 , 184 , and 185 to supply the source gas.
  • the reaction gases may be different types of reaction gases, and exemplarily, the first reaction gas may include indium, the second reaction gas may include gallium, and the third reaction gas may include zinc. there is.
  • the first reaction gas is stored in the first reaction gas storage 163, the second reaction gas is stored in the second reaction gas storage 164, and the third reaction gas is stored in the third reaction gas storage 165. Reaction gas is stored.
  • valve modules 171, 172, 173, 174, 175, and 176 according to the position of the substrate 220, (1) the substrate 220 is the source gas supply module 141, 142, 143), the source gas supply modules 141, 142, 143 and the source gas supply lines 183, 184, 185 are connected to supply the source gas.
  • the valve module (171, 172, 173, 174, 175, 176) (2) when the substrate 220 is not disposed on the side of the source gas supply module (141, 142, 143) source gas supply module 141, 142 and 143 and the purge gas supply line 181 are connected to supply the purge gas.
  • the valve module controller determines the position of the substrate transfer module 200 in the first direction, the position where the substrate 220 is disposed on the substrate transfer module 200, and the transfer speed of the substrate transfer module 200. Controls the operation of the valve module (171, 172, 173, 174, 175, 176) based on at least one.
  • the valve modules 171, 172, 173, 174, 175, and 176 have one side connected to the source gas supply lines 183, 184, and 185 and the other side connected to the purge gas supply line 181 through a bypass line 171A. ), a first valve unit 171B disposed on the bypass line 171A, and second valve units 174, 175, and 176 disposed on the source gas supply lines 183, 184, and 185 do.
  • the second valve units 174, 175, and 176 are disposed between the source gas reservoirs 163, 164, and 165 and a point where the source gas supply lines 183, 183, and 184 and the bypass line 171A are connected. .
  • the first valve units 171B of the first valve modules 171 and 174 are connected to the bypass line 171A is shut off, and the second valve unit 174 opens the source gas supply line 183 so that the source gas is supplied from the first source gas supply module 141 .
  • the first valve units 171B of the first valve modules 171 and 174 open the bypass line 171A, and The second valve unit 174 blocks the source gas supply line 183 so that the purge gas is supplied from the first source gas supply module 141 .
  • the source gas when the substrate 220 is not located, the source gas is not supplied and the purge gas, exemplarily an inert gas such as nitrogen or argon, is supplied.
  • the purge gas exemplarily an inert gas such as nitrogen or argon
  • the purge gas supply modules 111, 112, and 130A to 130 F are first side purges respectively disposed on one side and the other side of the gas supply assembly 100 based on the first direction, which is the transfer direction of the substrate 220.
  • Main purge disposed between the gas supply module 111 and the second side purge gas supply module 112, the reaction gas supply modules 121, 122, 123, 124 and the source gas supply modules 141, 142, 143 It includes gas supply modules (130A to 130F).
  • the main purge gas supply modules 130A to 130F include a first main purge gas supply unit 131 and a second main purge gas supply unit 132 respectively connected to the purge gas supply line 181 .
  • the first main purge gas supply unit 131 and the second main purge gas supply unit 132 are spaced apart from each other in the first direction, and the first main purge gas supply unit 131 supplies the second main purge gas.
  • a pumping module 150 is disposed between the units 132 .
  • the main purge gas supply modules 130A to 130F include a pair of main purge gas supply units 131 and 132, so that the shielding between the reaction gas deposition area and the source gas deposition area is performed more efficiently and smoothly. can be made
  • the side purge modules 111 and 112 separate the deposition space formed below the gas supply assembly 100 from the rest of the chamber area by discharging the purge gas.
  • the side purge gas supply unit of the side purge modules 111 and 112 may be provided as one, and the pumping module 150 is disposed in front and rear of the side purge modules 111 and 112, respectively.
  • the first supply pressure of the purge gas supplied from the side purge gas supply modules 111 and 112 may be different from the second supply pressure of the purge gas supplied from the main purge gas supply modules 130A to 130F.
  • the purpose of blocking diffusion between the source gas and the reaction gas is higher than the first supply pressure of the side purge gas supply modules 111 and 112 that supply the purge gas to the inlet and outlet areas of the deposition space.
  • the second supply pressure of the main purge gas supply modules 130A to 130F may be formed to be smaller.
  • the second supply pressure is constant regardless of the movement of the substrate, and the first supply pressure is varied according to the position of the substrate 230 . More specifically, when the substrate 230 enters the deposition space, the first supply pressure of the side purge modules 111 and 112 is applied when the substrate 230 completely enters the deposition space or the deposition space When it is completely separated from , it is formed higher than the first supply pressure of the side purge modules 111 and 112 so that the deposition space and the chamber area can be more smoothly partitioned.
  • the reaction gas supply modules 121, 122, 123, and 124 include a first reaction gas supply module 121, a second reaction gas supply module 122, a third reaction gas supply module 123, and a fourth reaction gas supply module. It includes a gas supply module 124, the reaction gas may be illustratively oxygen, the first reaction gas supply module 121, the second reaction gas supply module 122, the third reaction gas supply module 123 and the reaction gas discharged from the fourth reaction gas supply module 124 is the same.
  • the source gas supply modules 141, 142, and 143 include a first source gas supply module 141 for discharging the first source gas, a second source gas supply module 142 for discharging the second source gas, and and a third source gas supply module 143 for discharging the third source gas.
  • the first reaction gas supply module 121 adjacent to one side of the gas supply assembly 1 is connected to the first main purge gas supply module 130A adjacent to the first side purge gas supply module 111 and the first side purge. It is disposed between the gas supply modules 111.
  • the second reaction gas supply module 122 adjacent to the other side of the gas supply assembly 1 is connected to the sixth main purge gas supply module 130F adjacent to the second side purge gas supply module 112 and the second side purge. It is disposed between the gas supply modules 112.
  • the substrate transfer module 200 in a state in which the substrate 220 is seated on the substrate transfer module body 210, is selectively selected along any one of the first direction and the second direction opposite to the first direction. can be moved to
  • the substrate 220 moves in one of the first direction and the second direction, and an atomic layer is deposited on the upper surface of the substrate 220 .
  • the substrate 220 is moved in the first direction and the atomic layer deposition process is performed, and then moved in the second direction in a state completely separated from the deposition space and the atomic layer deposition process is performed.
  • the reaction gas supply modules 121 and 124 are disposed on one side and the other side of the gas supply assembly 1 so that the reaction between the source gas and the reaction gas is smoothly performed during this reciprocating motion, thereby improving atomic layer deposition efficiency. can increase
  • the pumping module 150 supplying the main purge gas
  • the modules 130B and 130A and the reaction gas supply module 122 are disposed.
  • the pumping module 150, the main purge gas supply modules 130B and 130A, and the reaction gas supply module 122 are 'pump module 150 - second main purge gas supply module 130B - pumping module 150 - The second reaction gas supply module 122 - The pumping module 150 - The third main purge gas supply module 130C - The pumping module 150' are arranged in this order.
  • the source gas includes a first source gas (eg, a source gas containing indium) and a second source gas (eg, a source gas containing gallium) different from the first source gas.
  • the first source gas supply module 141 is selectively connected to the first source gas supply line 183 for supplying the first source gas.
  • the second source gas supply module 142 is selectively connected to the second source gas supply line 184 for supplying the second source gas.
  • the first reaction gas supply module 121 is disposed between the first side purge gas supply module 111 and the first main purge gas supply module 130A, and the first main purge gas supply module 130A It is disposed between the first reaction gas supply module 121 and the first source gas supply module 141 .
  • the configuration between the second source gas supply module 142 and the third source gas supply module 143 is the configuration between the second source gas supply module 142 and the third source gas supply module 143. Since it is substantially the same as, a detailed description thereof will be omitted.
  • any one of the source gas supply modules 141, 142, and 143 exemplarily, any one of the purge gas supply modules 130A to 130F disposed in front of the first source gas supply module 141 ), exemplarily between the first main purge gas supply module 130A and the other purge gas supply module 130A to 130F disposed behind the first source gas supply module 141,
  • Two purge gas supply modules 130B, source gas deposition spaces 311, 312, and 313, illustratively, a first source gas deposition space 311 are formed.
  • the first valve modules 171 and 174 are connected to the first source gas supply module 141 corresponding to the first source gas deposition space 311. ) is controlled to supply the source gas. And, when the other side of the substrate 220 is separated from the first source gas deposition space 311, the valve modules 171 and 174 are the first source gas supply module 141 corresponding to the first source gas deposition space 311. ) is controlled to supply the purge gas.
  • the source gas deposition spaces 311, 312, and 313 include a first source gas deposition space 311, a second source gas deposition space 312, and a third source gas deposition space 313, and a plurality of the above
  • the source gas deposition spaces 311, 312, and 313 are spaced apart from each other along the first direction.
  • the purge gas is supplied to the substrate between the reaction gas supply modules 121, 122, 123, and 124 and the source gas supply modules 141, 142, and 143 adjacent to the reaction gas supply modules 121, 122, 123, and 124.
  • Purge spaces 321, 322, 323, 324, 325, and 326 are formed, and the purge spaces 321, 322, 323, 324, 325, and 326 are the first than the source gas deposition spaces 311, 312, and 313. It may be formed larger based on one direction.
  • the source gas is adjacent to other gases flowing in the deposition space. Influx into the area can be effectively suppressed.
  • the width of the heads of the purge gas supply modules 130A to 130F in the first direction is larger than the width of the heads of the source gas deposition modules 141, 142, and 143 in the first direction.
  • reaction gas supply modules 121 , 122 , 123 , and 124 and the purge gas supply modules 111 , 112 , and 130A to 130F of the substrate 220 are continuously supplied, respectively, regardless of positions.
  • FIG. 2 to 7 are diagrams illustrating a process of depositing an atomic layer on a substrate by the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1 .
  • the reaction gas is supplied from the reaction gas supply modules 121, 122, 123, and 124, and the purge gas supply module 111, 112, 130A to 130F) and the source gas deposition module 141, 142, 143, the purge gas is supplied.
  • the pumping module 150 continuously provides negative pressure to discharge gases to the outside of the deposition space.
  • the substrate 220 moves in the first direction and enters the deposition space, one side of the substrate 220 is located in the first purge space 322 and the first source gas is deposited.
  • the reaction gas is supplied from the reaction gas supply modules 121, 122, 123, and 124, and the purge gas supply modules 111, 112, and 130A to 130F and the source gas deposition module ( In 141, 142, and 143), supply of the purge gas is maintained.
  • the first source gas deposition module 141 removes the purge gas.
  • the supply is cut off and the supply of the first source gas is started.
  • the reaction gas is supplied from the reaction gas supply modules 121, 122, 123 and 124, and the purge gas supply modules 111, 112 and 130A to 130F and the remaining source gas deposition modules 142 and 143 supply the purge gas. gas is supplied.
  • the other side of the substrate 220 is still in a state of not entering the first source gas deposition space 311, and the supply of the first source gas is maintained in the first source gas deposition module 141. Until the other side of the substrate 220 moves away from the first source gas deposition space 311 in the first direction, the first source gas deposition module 141 continuously supplies the first source gas.
  • the reaction gas is supplied to the reaction gas supply modules 121, 122, 123, and 124, and the purge gas supply modules 111, 112, 130A to 130F and the third source gas deposition modules 142 and 143 supply the above gas.
  • a purge gas is supplied to the deposition space.
  • the one side of the substrate 220 enters the third source gas deposition space 313, and the other side of the substrate 220 is completely in the first source gas deposition space 311. get away
  • the third source gas deposition module 143 blocks the supply of the purge gas and starts supplying the third source gas. do.
  • the first source gas deposition module 141 cuts off the supply of the first source gas and the purge Supply of gas is started.
  • the second source gas deposition module 312 still supplies the second source gas to the second source gas deposition space 312 of the deposition space.
  • the reaction gas is supplied from the reaction gas supply modules 121, 122, 123 and 124, and the purge gas is supplied from the purge gas supply modules 111, 112 and 130A to 130F.
  • the substrate 220 when a plurality of substrates 220 are positioned in the deposition space formed below the gas supply module 100, the substrate 220
  • the source gas is supplied to the source gas supply modules 141, 142, and 143 where the substrate 120 is located, and the purge is supplied to the source gas supply modules 141, 142, and 143 where the substrate 120 is not located. gas is supplied.
  • Table 1 shows a control table of an atomic layer deposition apparatus.
  • the valve control unit of the atomic layer deposition apparatus As shown in Table 1, the valve control unit of the atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, based on the data table for the position of one end and the other end of the substrate 220, the valve module (171, 172, 173, 174, 175, 176).
  • the source gas is supplied and the substrate 220 is positioned. Since the source gas is supplied only from the gas supply modules 141 , 142 , and 143 , leakage of the source gas to other areas of the deposition space may be suppressed.
  • a multi-component atomic layer can be formed by supplying source gases containing different materials in one movement of the substrate 220 .
  • FIG. 8 is a view showing an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • This embodiment has only a difference in the configuration of the valve module, and in other configurations, it is substantially the same as the configuration of the atomic layer mounting device shown in FIGS. 1 to 7 and the atomic layer deposition method using the same. The description will focus on the characteristic parts of the example.
  • the first source gas supply line 183, the second source gas supply line 184, and the third source gas supply line 185 are each connected to a purge gas supply line 181, and a plurality of The valve modules 177, 178, and 179 are respectively installed at points where the source gas supply lines 183, 184, and 185 and the purge gas supply line 181 are connected.
  • the plurality of valve modules 177, 178, and 179 selectively supply only one gas to the source gas supply modules 183, 184, and 185.
  • the valve modules 177, 178, and 178 may be flow path conversion valves.
  • FIG. 9 is a view showing an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • This embodiment has only a difference in the configuration of the source gas supply module, and other configurations are substantially the same as those of the atomic layer mounting device and the atomic layer deposition method using the same shown in FIGS. 1 to 7. The characteristic parts of this embodiment will be mainly described.
  • the first source gas supply module 141 includes a first sub-first source gas supply module 141A and a second sub-first source gas supply module 141B for supplying the first source gas. ).
  • the first sub-first source gas supply module 141A and the second sub-first source gas supply module 141B are spaced apart from each other in the first direction, and the first sub-first source gas supply module 141A and Between the second sub-first source gas supply module 141B, the pumping module 150, the main purge gas supply modules 130B and 130C, and the reaction gas supply module 122 are disposed, and the pumping module 150 - 2nd main purge gas supply module (130B) - pumping module 150 - 2nd reaction gas supply module 122 - pumping module 150 - 3rd main purge gas supply module (130C) - pumping module 150 ' arranged in order.
  • the first source gas is deposited twice, and the second source gas and the first source gas are deposited once.
  • atomic layers having desired physical properties can be formed by setting the number of depositions differently between the different types of the source gases.
  • FIG. 10 is a view showing an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • This embodiment has only a difference in the configuration of the plasma oscillation unit, and in other configurations, it is substantially the same as the configuration of the atomic layer mounting device and the atomic layer deposition method using the same shown in FIGS. 1 to 7. The description will focus on the characteristic parts of the example.
  • the atomic layer deposition apparatus further includes a plasma oscillation unit 300 for ionizing the reaction gas.
  • the plasma oscillation unit 300 is connected to the reaction gas supply line 182 to ionize the reaction gas supplied from the reaction gas storage 162 so that the reaction between the source gas and the reaction gas is more active.
  • the plasma oscillation unit 300 may provide a voltage in the form of a pulse, and may be connected between a branch point of the reaction gas supply line 182 and the reaction gas storage 162 .
  • FIG. 11 is a view showing an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • This embodiment has only a difference in the configuration of the plasma oscillation unit, and other configurations are substantially the same as those of the atomic layer mounting device shown in FIG. 10 and the atomic layer deposition method using the same. Described in parts.
  • the plasma oscillation unit 300 is connected to the reaction gas supply modules 121, 122, 123, and 124 to ionize the reaction gas flowing from the reaction gas supply modules 121, 122, 123, and 124.
  • the reaction gas supply modules 121, 122, 123, and 124 can make it That is, by being directly connected to the reaction gas supply modules 121, 122, 123, and 124 that supply the reaction gas to the upper surface of the substrate 220 to provide the pulsed voltage, the ionization efficiency of the reaction gas can be improved.
  • It relates to an atomic layer deposition apparatus and an atomic layer deposition method using the same according to the present invention, and has repeatability and industrial applicability in an atomic layer deposition apparatus and the like.

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Abstract

본 발명은 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예의 일 측면에 따른 원자층 증착 장치는 소스가스, 반응 가스 및 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급 어셈블리; 및 상기 가스 공급 어셈블리의 하측에 배치되며 선형으로 이동되며 상측에 기판이 안착되는 기판 이송 모듈;을 포함하고, 상기 퍼지가스가 유동되는 퍼지가스 공급라인과 연결되는 퍼지가스 공급 모듈과, 상기 반응가스가 유동되는 반응가스 공급 라인과 연결되는 반응가스 공급 모듈과, 상기 퍼지가스 공급 라인과, 상기 소스가스가 유동되는 소스가스 공급 라인 중 어느 하나와 선택적으로 연통되는 소스가스 공급 모듈과, 상기 퍼지가스 공급모듈, 상기 반응가스 공급모듈 및 상기 소스가스 공급모듈 사이에 각각 배치되며 음압을 제공하는 펌핑 모듈과, 상기 소스가스 공급 모듈이 상기 퍼지가스 공급라인과 상기 소스가스 공급라인 중 어느 하나와 접속되도록 하고 다른 하나와 차단되도록 하는 밸브모듈을 포함하고, 상기 밸브모듈은, (1) 상기 기판이 상기 소스가스 공급모듈 측에 배치되는 경우에는 상기 소스가스 공급모듈과 상기 소스가스 공급라인을 접속시키며, (2) 상기 기판이 상기 소스가스 공급모듈 측에 배치되지 않는 경우 상기 소스가스 공급모듈과 상기 퍼지가스 공급라인을 접속시킨다.

Description

원자층 증착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착방법
본 발명은 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판이나 글라스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하는 방법으로는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등이 있다.
최근 들어 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.
본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착방법은 기판 상에 고품질의 원자층을 증착할 수 있는 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예의 일 측면에 따른 원자층 증착 장치는 소스가스, 반응 가스 및 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급 어셈블리; 및 상기 가스 공급 어셈블리의 하측에 배치되며 선형으로 이동되며 상측에 기판이 안착되는 기판 이송 모듈;을 포함하고, 상기 퍼지가스가 유동되는 퍼지가스 공급라인과 연결되는 퍼지가스 공급 모듈과, 상기 반응가스가 유동되는 반응가스 공급 라인과 연결되는 반응가스 공급 모듈과, 상기 퍼지가스 공급 라인과, 상기 소스가스가 유동되는 소스가스 공급 라인 중 어느 하나와 선택적으로 연통되는 소스가스 공급 모듈과, 상기 퍼지가스 공급모듈, 상기 반응가스 공급모듈 및 상기 소스가스 공급모듈 사이에 각각 배치되며 음압을 제공하는 펌핑 모듈과, 상기 소스가스 공급 모듈이 상기 퍼지가스 공급라인과 상기 소스가스 공급라인 중 어느 하나와 접속되도록 하고 다른 하나와 차단되도록 하는 밸브모듈을 포함하고, 상기 밸브모듈은, (1) 상기 기판이 상기 소스가스 공급모듈 측에 배치되는 경우에는 상기 소스가스 공급모듈과 상기 소스가스 공급라인을 접속시키며, (2) 상기 기판이 상기 소스가스 공급모듈 측에 배치되지 않는 경우 상기 소스가스 공급모듈과 상기 퍼지가스 공급라인을 접속시킨다.
또한, 상기 퍼지가스 공급모듈은, 상기 기판의 이송 방향인 제1 방향을 기준으로 상기 가스공급 어셈블리의 일측 및 타측에 각각 배치되는 제1 사이드 퍼지가스 공급모듈 및 제2 사이드 퍼지가스 공급모듈과, 상기 반응가스 공급모듈과 상기 소스가스 공급모듈 사이에 배치되는 메인 퍼지가스 공급모듈들을 포함하고, 상기 소스가스 공급모듈과 상기 반응가스 공급모듈은 복수개로 마련되며, 상호 교번하여 배치될 수 있다.
또한, 상기 메인 퍼지가스 공급모듈은, 상기 퍼지가스 공급라인과 각각 연결되는 제1 메인 퍼지가스 공급유닛과 제2 메인 퍼지가스 공급유닛을 포함하고, 상기 제1 메인 퍼지가스 공급유닛과 상기 제2 메인 퍼지가스 공급유닛은 상기 제1 방향을 기준으로 상호 이격되며, 상기 제1 메인 퍼지가스 공급유닛과 상기 제2 메인 퍼지가스 공급유닛 사이에는 상기 펌핑 모듈이 배치될 수 있다.
또한, 상기 사이드 퍼지 모듈은 상기 퍼지가스가 배출되는 사이드 퍼지가스 공급유닛을 포함하고, 상기 사이드 퍼지가스 공급유닛에서 공급되는 상기 퍼지가스의 제1 공급압력은, 상기 메인 퍼지가스 공급유닛에서 공급되는 상기 퍼지가스의 제2 공급압력과 다르게 형성되며, 상기 제2 공급압력은 상기 기판의 움직임과 무관하게 일정하며, 상기 제1 공급압력은 상기 기판의 위치에 따라 가변될 수 있다.
또한, 어느 하나의 상기 반응가스 공급모듈은, 복수의 상기 메인 퍼지가스 공급모듈들 중 상기 제1 사이드 퍼지가스 공급모듈과 인접한 상기 메인 퍼지가스 공급모듈과 상기 제1 사이드 퍼지가스 공급모듈 사이에 배치되며, 다른 하나의 상기 반응가스 공급모듈은, 복수의 상기 메인 퍼지가스 공급모듈들 중 상기 제2 사이드 퍼지가스 공급모듈과 인접한 상기 메인 퍼지가스 공급모듈과 상기 제2 사이드 퍼지가스 공급모듈 사이에 배치되며, 상기 기판 이송 모듈은, 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 반대 방향은 제2 방향 중 어느 하나의 방향을 따라 선택적으로 이동될 수 있다.
또한, 상기 소스가스 공급모듈 중 어느 하나의 제1 소스가스 공급모듈과 다른 하나인 제2 소스가스 공급모듈 사이에는, 상기 펌핑모듈, 상기 메인퍼지가스 공급모듈 및 상기 반응가스 공급모듈이 배치되며, '펌핑 모듈 - 메인 퍼지가스 공급모듈 - 펌핑 모듈 - 반응가스 공급모듈 -펌핑 모듈 - 메인 퍼지가스 공급모듈 - 펌핑 모듈' 순으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 소스 가스는, 제1 소스가스와 상기 제1 소스가스와 다른 물질인 제2 소스가스를 포함하고, 상기 제1 소스가스 공급모듈은, 상기 제1 소스가스를 공급하기 위한 제1 소스가스 공급라인과 선택적으로 접속되며, 상기 제2 소스가스 공급모듈은, 상기 제2 소스가스를 공급하기 위한 제2 소스가스 공급라인과 선택적으로 접속될 수 있다.
또한, 상기 제1 소스가스 공급모듈은, 상기 제1 소스가스를 공급하기 위한 제1 서브 제1 소스가스 공급모듈과 제2 서브 제1 소스가스 공급모듈을 포함하고, 상기 제1 서브 제1 소스가스 공급모듈과 상기 제2 서브 제1 소스가스 공급모듈은 상기 제1 방향으로 상호 이격되며, 상기 제1 서브 제1 소스가스 공급모듈과 상기 제2 서브 제1 소스가스 공급모듈 사이에는, 상기 펌핑모듈, 상기 메인퍼지가스 공급모듈 및 상기 반응가스 공급모듈이 배치되며, '펌핑 모듈 - 메인 퍼지가스 공급모듈 - 펌핑 모듈 - 반응가스 공급모듈 -펌핑 모듈 - 메인 퍼지가스 공급모듈 - 펌핑 모듈' 순으로 배치될 수 있다.
또한, 복수의 상기 반응가스 공급모듈들에 공급되는 상기 반응 가스는 동일하며, 복수의 상기 퍼지가스 공급모듈들에 공급되는 상기 퍼지 가스는 동일할 수 있다.
또한, 상기 제1 방향을 기준으로 어느 하나의 상기 소스가스 공급모듈의 전방에 배치되는 어느 하나의 상기 퍼지가스 공급모듈과 상기 소스가스 공급모듈의 후방에 배치되는 다른 하나의 상기 퍼지가스 공급모듈 사이에는, 소스가스 증착공간이 형성되며, 상기 기판의 일측이 상기 소스가스 증착공간에 진입하면, 상기 밸브모듈은 상기 소스가스 증착공간에 대응되는 상기 소스가스 공급모듈이 상기 소스가스를 공급하도록 제어되며, 상기 기판의 타측이 상기 소스가스 증착공간에서 이탈되면, 상기 밸브모듈은 상기 소스가스 증착공간에 대응되는 상기 소스가스 공급모듈이 상기 퍼지가스를 공급하도록 제어될 수 있다.
또한, 상기 밸브모듈을 제어하기 위한 밸브모듈 제어부를 더 포함하고, 상기 밸브모듈 제어부는, 상기 기판 이송 모듈의 상기 제1 방향에 대한 위치, 상기 기판 이송 모듈에 상기 기판이 배치된 위치 및 상기 기판 이송 모듈의 이송 속도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 밸브모듈의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기 소스가스 증착공간은 복수개로 형성되며, 복수의 상기 소스가스 증착 공간은 상기 제1 방향을 따라 상호 이격되도록 배치되고, 복수 개의 상기 기판이 상기 가스 공급 모듈의 하측에 형성되는 증착 공간에 위치되는 경우, 상기 기판들이 위치되는 상기 소스가스 증착공간의 상기 소스가스 공급모듈은 상기 소스가스를 상기 소스가스 증착공간에 공급하고, 상기 기판들이 위치되지 않는 상기 소스가스 증착공간의 상기 소스가스 공급모듈은 상기 퍼지가스를 상기 소스가스 증착공간에 공급할 수 있다.
또한, 상기 반응가스 공급모듈 및 상기 퍼지가스 공급모듈은, 상기 기판의 위치와 무관하게 각각 상기 반응가스 및 상기 퍼지가스를 연속적으로 공급할 수 있다.
또한, 상기 반응가스 공급모듈 및 상기 반응가스 공급모듈에 인접한 상기 소스가스 공급모듈 사이에는 상기 퍼지가스가 기판에 공급되는 퍼지공간이 형성되며, 상기 퍼지공간은 상기 소스가스 증착공간보다 상기 제1 방향을 기준으로 더 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 밸브모듈은, 일측은 상기 소스가스 공급라인과 연결되며 타측은 상기 퍼지가스 공급라인과 연결되는 바이패스 라인과, 상기 바이패스 라인 상에 배치되는 제1 밸브 유닛과, 상기 소스가스 공급라인 상에 배치되는 제2 밸브 유닛을 포함하고, 상기 제2 밸브 유닛은, 상기 소스가스 공급라인과 상기 바이패스 라인이 연결된 지점 사이과 상기 소스가스가 저장된 소스가스 저장소 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 소스가스 공급라인과 상기 퍼지가스 공급라인은 상호 연결되며, 상기 밸브모듈은 상기 소스가스 공급라인과 상기 퍼지가스 공급라인이 연결된 지점에 설치되며, 선택적으로 어느 하나의 가스만이 상기 소스가스 공급모듈 측으로 공급되도록 할 수 있다.
또한, 상기 반응가스를 이온화시키기 위한 플라즈마 발진부;를 더 포함하고, 상기 플라즈마 발진부는, (1) 상기 반응가스 공급라인 및 (2) 상기 반응가스 공급모듈 중 어느 하나에 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 기판 상에 고품질의 원자층을 증착할 수 있는 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2 내지 도 7은 도 1의 원자층 증착 장치에 의하여 기판에 원자층이 증착되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
한편, 본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대될 수 있는 잠정적인 효과는 본 명세서에 기재된 것과 같이 취급되며, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공된 것인바, 도면에 도시된 내용은 실제 발명의 구현모습에 비해 과장되어 표현될 수 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성의 상세한 설명은 생략하거나 간략하게 기재한다.
이하에서는 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치(1)는, 원자층이 증착되는 기판(220)(도 2 참조)이 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스가 공급되는 가스 공급 어셈블리(100)이 배치되는 챔버 영역(190)에서 일 방향(제1 방향) 또는 상기 제1 방향과 반대되는 타 방향(제2 방향)으로 이동되며, 상기 원자층의 증착이 이루어지는 공간분할 방식의 원자층 증착 장치이다. 기판(220)은 예시적으로 반도체 기판 또는 유리 기판일 수 있으며, 기판(220)의 일면에 상기 원자층이 증착될 수 있다. 한편, 기판(220)의 양면에 상기 원자층이 증착되는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판(220)의 인입 위치에 따라, 상기 소스 가스 및 상기 퍼지 가스의 공급이 제어됨으로써, 상기 소스가스의 의도하지 않은 확산에 따른 원자층의 증착 품질 저하를 억제할 수 있다. 또한 다양한 종류의 소스 가스를 제공함으로써, IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)와 같은 다성분계 원자층 증착이 수행가능한 원자층 증착 장치가 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치(1)는 챔버 영역(190)에 불활성 기체가 채워진 상압 상태(Atmosphere Pressure)에서 구동될 수 있다. 다만, 원자층 증착 장치(1)의 챔버 영역(190)의 동작 압력이 상압 압력인 구성은 예시적인 구성일 뿐, 챔버 영역(190)이 진공 상태 또는 저압 상태인 구성 또한 본 발명의 사상에 포함될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치(1)의 구성을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치(1)는, 소스가스, 반응 가스 및 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급 어셈블리(100)와, 가스 공급 어셈블리(100)의 하측에 배치되며 선형으로 이동되며 상측에 기판(220)이 안착되는 기판 이송 모듈(200)을 포함한다.
보다 상세히, 가스 공급 어셈블리(100)는,상기 퍼지가스가 유동되는 퍼지가스 공급라인(181)과 연결되는 퍼지가스 공급 모듈(111, 112, 130A ~ 130F)과, 상기 반응가스가 유동되는 반응가스 공급 라인(182)과 연결되는 반응가스 공급 모듈(121, 122, 123, 124)과, 퍼지가스 공급 라인(181)과 소스가스가 유동되는 소스가스 공급 라인(183, 184, 185) 중 어느 하나와 선택적으로 연통되는 소스가스 공급 모듈(141, 142, 143)과, 퍼지가스 공급모듈(111, 112, 130A ~ 130 F), 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124) 및 소스가스 공급모듈(141, 142, 143) 사이에 각각 배치되며 음압을 제공하는 펌핑 모듈들(150)과, 상기 소스가스 공급 모듈이 상기 퍼지가스 공급라인과 상기 소스가스 공급라인(183, 184, 185) 중 어느 하나와 접속되도록 하고 다른 하나와 차단되도록 하는 밸브모듈(171, 172, 173, 174, 175, 176)과, 밸브모듈을 제어하기 위한 밸브모듈 제어부(미도시)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착장치는, 퍼지가스 공급라인(181)과 연결되어 상기 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 저장소(161), 반응가스 공급라인(182)과 연결되어 상기 반응가스를 공급하는 반응가스 저장소(162)를 포함한다. 펌핑 모듈(150)들은 음압을 제공하는 펌핑 장치(미도시)와 연결되며, 각 모듈 들에서 공급되는 상기 반응가스, 상기 소스가스 및 상기 퍼지가스이 챔버 영역(190)의 외부로 배출되도록 한다.
또한, 원자층 증착장치는, 소스가스 공급라인(183, 184, 185)와 연결되어 상기 소스가스를 공급하는 반응가스 저장소(163, 164, 165)를 포함한다. 이때, 상기 반응가스들은, 서로 다른 종류의 반응 가스 일 수 있으며, 예시적으로 제1 반응가스는 인듐을 포함하고, 제2 반응가스는 갈륨을 포함하고, 제3 반응가스는 아연을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 반응가스 저장소(163)에는 상기 제1 반응가스가 저장되며, 제2 반응가스 저장소(164)에는 상기 제2 반응가스가 저장되고, 제3 반응가스 저장소(165)에는 상기 제3 반응가스가 저장된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 밸브모듈(171, 172, 173, 174, 175, 176)은, 기판(220)의 위치에 따라, (1) 기판(220)이 소스가스 공급모듈(141, 142, 143) 측에 배치되는 경우에는 소스가스 공급모듈(141, 142, 143)과 소스가스 공급라인(183, 184, 185)을 접속시켜 상기 소스가스가 공급되도록 한다. 또한, 밸브모듈(171, 172, 173, 174, 175, 176)은 (2) 기판(220)이 소스가스 공급모듈(141, 142, 143) 측에 배치되지 않는 경우 소스가스 공급모듈(141, 142, 143)과 퍼지가스 공급라인(181)을 접속시켜 상기 퍼지가스가 공급되도록 한다. 이때, 상기 밸브모듈 제어부는, 상기 기판 이송 모듈(200)의 상기 제1 방향에 대한 위치, 기판 이송 모듈(200)에 기판(220)이 배치된 위치 및 기판 이송 모듈(200)의 이송 속도 중 적어도 하나에 기초하여 밸브모듈(171, 172, 173, 174, 175, 176)의 동작을 제어한다.
밸브모듈(171, 172, 173, 174, 175, 176)은, 일측은 소스가스 공급라인(183, 184, 185)과 연결되며 타측은 퍼지가스 공급라인(181)과 연통되는 바이패스 라인(171A)과, 바이패스 라인(171A) 상에 배치되는 제1 밸브 유닛(171B)와, 소스가스 공급라인(183, 184, 185) 상에 배치되는 제2 밸브 유닛(174, 175, 176)를 포함한다. 제2 밸브 유닛(174, 175, 176)은, 소스가스 공급라인(183, 183, 184)과 상기 바이패스 라인(171A)이 연결된 지점과 소스가스 저장소(163, 164, 165) 사이에 배치된다.
즉, 기판(220)의 위치에 따라 제1 소스가스 공급모듈(141)에서 상기 소스가스가 공급되도록 하는 경우, 제1 밸브 모듈(171, 174)의 제1 밸브 유닛(171B)은 바이패스 라인(171A)을 차단하고, 제2 밸브유닛(174)는 소스가스 공급라인(183)을 개방하여, 상기 소스가스가 제1 소스가스 공급모듈(141)에서 공급되도록 한다. 반대로, 제1 소스가스 공급모듈(141)에서 상기 퍼지가스가 공급되도록 하는 경우, 제1 밸브 모듈(171, 174)의 제1 밸브 유닛(171B)은 바이패스 라인(171A)을 개방하고, 제2 밸브유닛(174)는 소스가스 공급라인(183)을 차단하여, 상기 퍼지가스가 제1 소스가스 공급모듈(141)에서 공급되도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치(1)는, 기판(220)이 위치되지 않은 경우, 상기 소스가스가 공급되지 않고 예시적으로 질소, 아르곤 등과 같은 불활성 기체인 상기 퍼지가스가 공급되도록 함으로써, 의도하지 않은 상기 퍼지가스의 확산을 방지하여 고품질의 원자층을 증착할 수 있다. 또한 상기 소스가스의 사용량을 절약할 수 있는 장점이 있다.
한편, 퍼지가스 공급모듈(111, 112, 130A ~ 130 F)은, 기판(220)의 이송 방향인 제1 방향을 기준으로 가스공급 어셈블리(100)의 일측 및 타측에 각각 배치되는 제1 사이드 퍼지가스 공급모듈(111) 및 제2 사이드 퍼지가스 공급모듈(112)과, 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124)과 소스가스 공급모듈(141, 142, 143) 사이에 배치되는 메인 퍼지가스 공급모듈(130A ~ 130F)들을 포함한다.
메인 퍼지가스 공급모듈(130A ~ 130F)은, 퍼지가스 공급라인(181)과 각각 연결되는 제1 메인 퍼지가스 공급유닛(131)과 제2 메인 퍼지가스 공급유닛(132)을 포함한다. 제1 메인 퍼지가스 공급유닛(131)과 제2 메인 퍼지가스 공급유닛(132)은 상기 제1 방향을 기준으로 상호 이격되며, 제1 메인 퍼지가스 공급유닛(131)과 제2 메인 퍼지가스 공급유닛(132) 사이에는 펌핑 모듈(150)이 배치된다. 본 실시예에서 메인 퍼지가스 공급모듈(130A ~ 130F)은 한 쌍의 메인 퍼지가스 공급유닛(131, 132)을 포함하여, 반응가스 증착영역과 소스가스 증착영역 간의 차폐가 보다 효율적이고 원활하게 수행되도록 할 수 있다.
사이드 퍼지 모듈(111, 112)은, 상기 퍼지가스의 배출을 통하여, 가스공급 어셈블리(100)의 하측에 형성되는 증착 공간이 나머지 챔버 영역과 구분되도록 한다.
상기 퍼지가스가 배출되는 사이드 퍼지가스 공급유닛을 포함한다. 사이드 퍼지 모듈(111, 112)의 상기 사이드 퍼지가스 공급유닛은 하나로 마련될 수 있으며, 사이드 퍼지 모듈(111, 112)의 전방 및 후방에는 각각 펌핑 모듈(150)이 배치된다.
한편, 사이드 퍼지가스 공급모듈(111, 112)에서 공급되는 상기 퍼지가스의 제1 공급압력은, 메인 퍼지가스 공급모듈(130A ~ 130F)에서 공급되는 상기 퍼지가스의 제2 공급압력과 다르게 형성될 수 있다. 예시적으로 상기 증착 공간에 대한 입구 영역 및 출구 영역에 상기 퍼지 가스를 공급하는 사이드 퍼지가스 공급모듈(111, 112)의 상기 제1 공급 압력보다, 상기 소스가스 및 상기 반응가스 간의 확산 차단을 목적으로 하는 메인 퍼지가스 공급모듈(130A ~ 130F)의 상기 제2 공급 압력이 더 작게 형성될 수 있다. 상압 조건에서 원자층 증착 장치의 원자층 증착이 수행되는 경우, 사이드 퍼지가스 공급모듈(111, 112)의 공급압력이 더 크게 마련되어, 상기 증착 공간과 외부의 유동을 차단한다.
그리고, 상기 제2 공급압력은 상기 기판의 움직임과 무관하게 일정하며, 상기 제1 공급압력은 기판(230)의 위치에 따라 가변된다. 보다 상세히, 기판(230)이 상기 증착 공간으로 진입하는 경우, 사이드 퍼지 모듈(111, 112)의 상기 제1 공급압력은, 기판(230)이 상기 증착 공간으로 완전하게 진입된 경우 또는 상기 증착 공간에서 완전하게 이탈된 경우, 사이드 퍼지 모듈(111, 112)의 상기 제1 공급압력보다 크게 형성되어, 상기 증착 공간과 상기 챔버 영역과 보다 원활하게 구획될 수 있도록 한다.
한편, 소스가스 공급모듈(141, 142, 143)과 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124)은 복수개로 마련되며, 상호 교번하여 배치된다. 예시적으로 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124)은 제1 반응가스 공급모듈(121), 제2 반응가스 공급모듈(122), 제3 반응가스 공급모듈(123) 및 제4 반응가스 공급모듈(124)을 포함하며, 반응 가스는 예시적으로 산소일 수 있으며, 제1 반응가스 공급모듈(121), 제2 반응가스 공급모듈(122), 제3 반응가스 공급모듈(123) 및 제4 반응가스 공급모듈(124)에서 배출되는 상기 반응가스는 동일하다. 그리고, 소스가스 공급모듈(141, 142, 143)은 상기 제1 소스가스를 배출하는 제1 소스가스 공급모듈(141), 상기 제2 소스가스를 배출하는 제2 소스가스 공급모듈(142) 및 상기 제3 소스가스를 배출하는 제3 소스가스 공급모듈(143)을 포함한다.
이때, 가스공급 어셈블리(1)의 일측에 인접한 제1 반응가스 공급모듈(121)은, 제1 사이드 퍼지가스 공급모듈(111)과 인접한 제1 메인 퍼지가스 공급모듈(130A)과 제1 사이드 퍼지가스 공급모듈(111) 사이에 배치된다. 그리고, 가스공급 어셈블리(1)의 타측에 인접한 제2 반응가스 공급모듈(122)은, 제2 사이드 퍼지가스 공급모듈(112)과 인접한 제6 메인 퍼지가스 공급모듈(130F)과 제2 사이드 퍼지가스 공급모듈(112) 사이에 배치된다.
이때 기판 이송 모듈(200)은, 기판 이송 모듈 몸체(210)에 기판(220)이 안착된 상태에서 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 반대 방향은 제2 방향 중 어느 하나의 방향을 따라 선택적으로 이동될 수 있다.
본 실시예에 따른 원자층 증착장치에서 기판(220)은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 어느 하나의 방향으로 이동하며 기판(220)의 상면에 원자층이 증착된다. 이때, 기판(220)이 상기 제1 방향으로 이동되며 원자층 증착 공정이 수행된 다음, 완전하게 상기 증착 공간에서 이탈된 상태에서, 다시 상기 제2 방향으로 이동되며 원자층 증착 공정이 수행될 수 있다. 본 실시예에서는 가스공급 어셈블리(1)의 일측 및 타측에 반응 가스 공급모듈(121, 124)이 배치됨으로써, 이러한 왕복 운동시 소스가스와 반응가스의 반응이 원활하게 이루어지도록 함으로써, 원자층 증착 효율을 증대시킬 수 있다.
소스가스 공급모듈(141, 142, 143) 중 어느 하나의 제1 소스가스 공급모듈(141)과 다른 하나인 제2 소스가스 공급모듈(142) 사이에는, 펌핑모듈(150), 메인퍼지가스 공급모듈(130B, 130A) 및 반응가스 공급모듈(122)이 배치된다.
이때, 펌핑모듈(150), 메인퍼지가스 공급모듈(130B, 130A) 및 반응가스 공급모듈(122)은 '펌핑 모듈(150) - 제2 메인 퍼지가스 공급모듈(130B) - 펌핑 모듈(150) - 제2 반응가스 공급모듈(122) - 펌핑 모듈(150) - 제3 메인 퍼지가스 공급모듈(130C) - 펌핑 모듈(150)' 순으로 배치된다.
이때, 상기 소스 가스는, 제1 소스가스(예시적으로 인듐을 포함한 소스 가스)와 상기 제1 소스가스와 다른 물질인 제2 소스가스(예시적으로 갈륨을 포함한 소스 가스)를 포함한다. 제1 소스가스 공급모듈(141)은, 상기 제1 소스가스를 공급하기 위한 제1 소스가스 공급라인(183)과 선택적으로 접속되며. 제2 소스가스 공급모듈(142)은, 상기 제2 소스가스를 공급하기 위한 제2 소스가스 공급라인(184)과 선택적으로 접속된다. 이때, 제1 반응가스 공급모듈(121)은, 제1 사이드 퍼지가스 공급모듈(111)과 제1 메인 퍼지가스 공급모듈(130A) 사이에 배치되며, 제1 메인 퍼지가스 공급모듈(130A)은 제1 반응가스 공급모듈(121)과 제1 소스가스 공급모듈(141) 사이에 배치된다.
한편, 제2 소스가스 공급모듈(142)과 제3 소스가스 공급모듈(143) 사이에 배치 구성은, 제2 소스가스 공급모듈(142)과 제3 소스가스 공급모듈(143) 사이의 배치 구성과 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 상기 제1 방향을 기준으로 어느 하나의 소스가스 공급모듈(141, 142,143), 예시적으로 제1 소스가스 공급모듈(141)의 전방에 배치되는 어느 하나의 퍼지가스 공급모듈(130A~130F), 예시적으로 제1 메인 퍼지가스 공급모듈(130A),과 제1 소스가스 공급모듈(141)의 후방에 배치되는 다른 하나의 퍼지가스 공급모듈(130A~130F) 사이에는, 예시적으로 제2 퍼지가스 공급모듈(130B), 소스가스 증착공간(311, 312, 313), 예시적으로 제1 소스가스 증착공간(311)이 형성된다.
기판(220)의 일측이 제1 소스가스 증착공간(311)에 진입하면, 제1 밸브모듈(171, 174)은 제1 소스가스 증착공간(311)에 대응되는 제1 소스가스 공급모듈(141)이 상기 소스가스를 공급하도록 제어된다. 그리고, 기판(220)의 타측이 제1 소스가스 증착공간(311)에서 이탈되면, 밸브모듈(171, 174)은 제1 소스가스 증착공간(311)에 대응되는 제1 소스가스 공급모듈(141)이 상기 퍼지가스를 공급하도록 제어된다.
이때, 소스가스 증착공간(311, 312, 313)은 제1 소스가스 증착공간(311), 제2소스가스 증착공간(312) 및 제3 소스가스 증착공간(313)을 포함하고, 복수의 상기 소스가스 증착 공간(311, 312, 313)은 상기 제1 방향을 따라 상호 이격되도록 배치된다.
반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124)과, 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124)에 인접한 소스가스 공급모듈(141, 142, 143) 사이에는 상기 퍼지가스가 기판에 공급되는 퍼지공간(321, 322, 323, 324, 325, 326)이 형성되며, 퍼지공간(321, 322, 323, 324, 325, 326)은 소스가스 증착공간(311, 312, 313)보다 상기 제1 방향을 기준으로 더 크게 형성될 수 있다.
소스가스 증착공간(311, 312, 313)보다 퍼지공간(321, 322, 323, 324, 325, 326)의 크기가 더 크게 형성됨으로써, 상기 증착 공간 내에서 상기 소스가스가 다른 가스가 유동되는 인접 영역으로 유입되는 것을 효율적으로 억제할 수 있다.
이때, 퍼지가스 공급모듈(130A~130F)의 헤드부의 상기 제1 방향에 대한 폭은 소스가스 증착모듈(141, 142, 143)의 헤드부의 상기 제1 방향에 대한 폭보다 크게 형성된다.
한편, 소스가스 공급모듈(141, 142, 143)과 다르게, 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124) 및 퍼지가스 공급모듈(111, 112, 130A ~130F)은, 기판(220)의 위치와 무관하게 각각 상기 반응가스 및 상기 퍼지가스를 연속적으로 공급한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착장치를 이용한 원자층 증착방법을 상세하게 설명한다.
도 2 내지 도 7은 도 1의 원자층 증착 장치에 의하여 기판에 원자층이 증착되는 과정을 보여주는 도면이다.
먼저 도 2를 참조하면, 기판(220)이 상기 증착공간의 외부에 존재하는 경우, 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124)에서는 상기 반응가스가 공급되며, 퍼지가스 공급모듈(111, 112, 130A ~130F) 및 소스가스 증착모듈(141, 142, 143)에서는 상기 퍼지가스가 공급된다. 펌핑 모듈(150)에서는 연속적으로 음압이 제공되어 가스들을 상기 증착공간의 외부로 배출시킨다.
그 다음, 도 3을 참조하면, 기판(220)이 상기 제1 방향으로 이동하여 상기 증착공간에 진입하였으나, 기판(220)의 일측이 제1 퍼지공간(322)에 위치되며 제1 소스가스 증착공간(311)에 진입하기 전인 경우, 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124)에서는 상기 반응가스가 공급되며, 퍼지가스 공급모듈(111, 112, 130A ~130F) 및 소스가스 증착모듈(141, 142, 143)에서는 상기 퍼지가스의 공급이 유지된다.
그 다음, 도 4를 참조하면, 상기 제1 방향으로 이동하여, 기판(220)의 일측이 제1 소스가스 증착공간(220)에 진입하면 제1 소스가스 증착모듈(141)에서는 상기 퍼지가스의 공급이 차단되며 상기 제1 소스가스의 공급이 개시된다. 이때, 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124)에서는 상기 반응가스가 공급되며, 퍼지가스 공급모듈(111, 112, 130A ~130F)과 나머지 소스가스 증착모듈(142, 143)에서는 상기 퍼지가스가 공급된다.
그 다음, 도 5를 참조하면, 기판(220)의 상기 일측이 제2 소스가스 증착공간(312)에 진입하면, 제2 소스가스 증착모듈(142)에서는 상기 퍼지가스의 공급이 차단되며 상기 제2 소스가스의 공급이 개시된다. 이때, 기판(220)의 일측에는 제1 소스가스 증착공간(311)과 반응가스 증착공간을 통과하면서 증착된 상기 제1 소스가스와 상기 반응가스가 상호 반응하여 형성된 제1 반응층이 형성될 수 있다.
이때, 기판(220)의 타측은 여전히 제1 소스가스 증착공간(311)에 진입하지 못한 상태이며, 제1 소스가스 증착모듈(141)에서는 상기 제1 소스가스의 공급이 유지된다. 기판(220)의 타측이 제1 소스가스 증착공간(311)에서 상기 제1 방향 측으로 이탈되기 전까지, 제1 소스가스 증착모듈(141)의 상기 제1 소스가스 공급이 연속적으로 수행된다.
그리고, 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124)에서는 상기 반응가스가 공급되며, 퍼지가스 공급모듈(111, 112, 130A ~130F)과 제3 소스가스 증착모듈(142, 143)에서는 상기 퍼지가스가 상기 증착공간으로 공급된다.
그 다음, 도 6을 참조하면, 기판(220)의 상기 일측은 제3 소스가스 증착공간(313)에 진입하였으며, 기판(220)의 상기 타측은 제1 소스가스 증착공간(311)에서 완전하게 이탈된다.
이때, 기판(220)의 상기 일측이 제3 소스가스 증착공간(313)에 진입하면, 제3 소스가스 증착모듈(143)에서는 상기 퍼지가스의 공급이 차단되며 상기 제3 소스가스의 공급이 개시된다.
그리고, 기판(220)의 상기 타측이 제1 소스가스 증착공간(311)에서 상기 제1 방향으로 이탈되면, 제1 소스가스 증착모듈(141)에서는 상기 제1 소스가스의 공급이 차단되며 상기 퍼지가스의 공급이 개시된다.
이때, 여전히 제2 소스가스 증착모듈(312)은, 상기 증착공간의 제2 소스가스 증착공간(312)으로 상기 제2 소스가스를 공급한다.
그리고, 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124)에서는 상기 반응가스가 공급되며, 퍼지가스 공급모듈(111, 112, 130A ~130F)에서는 상기 퍼지가스가 공급된다.
그 다음, 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 원자층 증착장치는, 복수 개의 기판(220)이 가스 공급 모듈(100)의 하측에 형성되는 상기 증착 공간에 위치되는 경우, 기판(220)들이 위치되는 소스가스 증착공간(311, 312, 313)의 소스가스 공급모듈(141, 142, 143)이 상기 소스가스를 소스가스 증착공간(311, 312, 313)에 공급하도록 하고, 기판(220)들이 위치되지 않는 소스가스 증착공간(311, 312, 313)의 상기 소스가스 공급모듈(141, 142, 143)이 상기 퍼지가스를 소스가스 증착공간(311, 312, 313)에 공급하도록 한다.
즉, 기판(120)이 위치된 소스가스 공급모듈(141, 142, 143)에서는 상기 소스가스가 공급되며, 기판(120)이 위치되지 않은 소스가스 공급모듈(141, 142, 143)에서는 상기 퍼지가스가 공급된다.
제1기판
단부위치
(전방측(일측))		 제1기판
단부위치
(후방측(타측))		 제1소스가스(S1)
(예) 인듐		 제2소스가스(S2)
(예) 갈륨		 제3소스가스(S3)
(예) 아연		 반응가스(S1)
(예) 산소
외부 외부 X(Purge) X(Purge) X(Purge) O
제1소스가스 증착공간(311) 외부 O X(Purge) X(Purge) O
제2소스가스 증착공간(312) 외부 O O X(Purge) O
제3소스가스 증착공간(313) 제2퍼지공간(321) X(Purge) O O O
외부 제3 소스가스증착공간(313) O(제2 기판 일측 단부) X O O
표 1에서는 원자층 증착 장치의 제어 테이블이 도시된다.
표 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 상기 밸브 제어부는, 기판(220)의 일측 및 타측 단부 위치에 대한 데이터 테이블에 기초하여, 밸브모듈(171, 172, 173, 174, 175, 176)을 제어한다.
제안되는 실시예에 의하면, 공간분할 방식의 원자층 증착장치에서 기판(220)이 위치되지 않는 소스가스 공급모듈(141, 142, 143)에서는 상기 퍼지가스가 공급되며 기판(220)이 위치되는 소스가스 공급모듈(141, 142, 143)에서만 상기 소스가스가 공급됨으로써, 상기 증착 공간의 다른 영역으로 상기 소스가스가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 서로 다른 물질을 포함하는 소스가스들이 기판(220)의 1회 이동에 공급됨으로써, 다성분계 원자층을 형성할 수 있는 장점이 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 보여주는 도면이다.
본 실시예는 밸브모듈의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 1 내지 도 7에서 도시된 원자층 장착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착 방법의 구성과 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.
도 8을 참조하면, 제1 소스가스 공급라인(183), 제2 소스가스 공급라인(184) 및 제3 소스가스 공급라인(185)는 각각 퍼지가스 공급라인(181)은 상호 연결되며, 복수의 밸브모듈(177, 178, 179)은 소스가스 공급라인(183, 184, 185)과 상기 퍼지가스 공급라인(181)이 연결된 지점에 각각 설치된다.
복수의 밸브모듈(177, 178, 179)들은 선택적으로 어느 하나의 가스만이 상기 소스가스 공급모듈(183, 184, 185) 측으로 공급되도록 한다. 예시적으로, 밸브모듈(177, 178, 178)은 유로전환밸브일 수 있다.
본 실시예에 의하면, 밸브모듈의 구성이 단순해지는 장점이 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 보여주는 도면이다.
본 실시예는 소스가스 공급모듈의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 1 내지 도 7에서 도시된 원자층 장착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착 방법의 구성과 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.
도 9를 참조하면, 제1 소스가스 공급모듈(141)은, 상기 제1 소스가스를 공급하기 위한 제1 서브 제1 소스가스 공급모듈(141A)과 제2 서브 제1 소스가스 공급모듈(141B)을 포함한다.
이때, 제1 서브 제1 소스가스 공급모듈(141A)과 제2 서브 제1 소스가스 공급모듈(141B)은 상기 제1 방향으로 상호 이격되며, 제1 서브 제1 소스가스 공급모듈(141A)과 상기 제2 서브 제1 소스가스 공급모듈(141B) 사이에는, 펌핑모듈(150), 메인퍼지가스 공급모듈(130B, 130C) 및 반응가스 공급모듈(122)이 배치되며, '펌핑 모듈(150) - 제2 메인 퍼지가스 공급모듈(130B) - 펌핑 모듈(150) - 제2 반응가스 공급모듈(122) - 펌핑 모듈(150) - 제3 메인 퍼지가스 공급모듈(130C) - 펌핑 모듈(150)' 순으로 배치된다.
본 실시예에 예시적으로 기판(220)이 상기 제1 방향으로 이동되며 증착되는 1 사이클 동안, 상기 제1 소스가스는 2회 증착되며, 상기 제2 소스가스 및 상기 제1 소스가스는 1회 증착된다. 즉, 다른 종류의 상기 소스가스들 간의 증착 횟수를 다르게 설정함으로써, 원하는 물성의 원자층을 형성할 수 있는 장점이 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 보여주는 도면이다.
본 실시예는 플라즈마 발진부의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 1 내지 도 7에서 도시된 원자층 장착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착 방법의 구성과 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 상기 반응가스를 이온화시키기 위한 플라즈마 발진부(300)를 더 포함한다.
플라즈마 발진부(300)는, 반응가스 공급라인(182)과 연결되어, 반응가스 저장소(162)로부터 공급되는 상기 반응가스를 이온화시켜, 상기 소스가스와 상기 반응가스의 반응이 보다 활발하게 이루어지도록 할 수 있다.
한편, 플라즈마 발진부(300)는 펄스 형태의 전압을 제공할 수 있으며, 반응가스 공급라인(182) 중 분기점과 반응가스 저장소(162) 사이에 연결될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 보여주는 도면이다.
본 실시예는 플라즈마 발진부의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 10에서 도시된 원자층 장착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착 방법의 구성과 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.
도 11을 참조하면, 플라즈마 발진부(300)는 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124)에 연결되어, 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124)에서 유동되는 상기 반응 가스를 이온화시킬 수 있다. 즉, 기판(220)의 상면 측으로 상기 반응가스를 공급하는 반응가스 공급모듈(121, 122, 123, 124)과 직접 연결되어 상기 펄스 형태의 전압을 제공함으로써, 상기 반응가스의 이온화 효율을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
발명의 실시를 위한 형태는 위의 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 함께 기술되었다.
본 발명에 따른 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착방법에 관한 것으로, 원자층 증착 장치 등에서의 반복 가능성 및 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (18)

  1. 원자층 증착 장치에 있어서,
    소스가스, 반응 가스 및 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급 어셈블리; 및
    상기 가스 공급 어셈블리의 하측에 배치되며 선형으로 이동되며 상측에 기판이 안착되는 기판 이송 모듈;을 포함하고,
    상기 퍼지가스가 유동되는 퍼지가스 공급라인과 연결되는 퍼지가스 공급 모듈과, 상기 반응가스가 유동되는 반응가스 공급 라인과 연결되는 반응가스 공급 모듈과, 상기 퍼지가스 공급 라인과, 상기 소스가스가 유동되는 소스가스 공급 라인 중 어느 하나와 선택적으로 연통되는 소스가스 공급 모듈과, 상기 퍼지가스 공급모듈, 상기 반응가스 공급모듈 및 상기 소스가스 공급모듈 사이에 각각 배치되며 음압을 제공하는 펌핑 모듈과, 상기 소스가스 공급 모듈이 상기 퍼지가스 공급라인과 상기 소스가스 공급라인 중 어느 하나와 접속되도록 하고 다른 하나와 차단되도록 하는 밸브모듈을 포함하고,
    상기 밸브모듈은, (1) 상기 기판이 상기 소스가스 공급모듈 측에 배치되는 경우에는 상기 소스가스 공급모듈과 상기 소스가스 공급라인을 접속시키며, (2) 상기 기판이 상기 소스가스 공급모듈 측에 배치되지 않는 경우 상기 소스가스 공급모듈과 상기 퍼지가스 공급라인을 접속시키는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 퍼지가스 공급모듈은, 상기 기판의 이송 방향인 제1 방향을 기준으로 상기 가스공급 어셈블리의 일측 및 타측에 각각 배치되는 제1 사이드 퍼지가스 공급모듈 및 제2 사이드 퍼지가스 공급모듈과, 상기 반응가스 공급모듈과 상기 소스가스 공급모듈 사이에 배치되는 메인 퍼지가스 공급모듈들을 포함하고,
    상기 소스가스 공급모듈과 상기 반응가스 공급모듈은 복수개로 마련되며, 상호 교번하여 배치되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 메인 퍼지가스 공급모듈은, 상기 퍼지가스 공급라인과 각각 연결되는 제1 메인 퍼지가스 공급유닛과 제2 메인 퍼지가스 공급유닛을 포함하고,
    상기 제1 메인 퍼지가스 공급유닛과 상기 제2 메인 퍼지가스 공급유닛은 상기 제1 방향을 기준으로 상호 이격되며, 상기 제1 메인 퍼지가스 공급유닛과 상기 제2 메인 퍼지가스 공급유닛 사이에는 상기 펌핑 모듈이 배치되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 사이드 퍼지 모듈은 상기 퍼지가스가 배출되는 사이드 퍼지가스 공급유닛을 포함하고,
    상기 사이드 퍼지가스 공급유닛에서 공급되는 상기 퍼지가스의 제1 공급압력은, 상기 메인 퍼지가스 공급유닛에서 공급되는 상기 퍼지가스의 제2 공급압력과 다르게 형성되며,
    상기 제2 공급압력은 상기 기판의 움직임과 무관하게 일정하며, 상기 제1 공급압력은 상기 기판의 위치에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    어느 하나의 상기 반응가스 공급모듈은, 복수의 상기 메인 퍼지가스 공급모듈들 중 상기 제1 사이드 퍼지가스 공급모듈과 인접한 상기 메인 퍼지가스 공급모듈과 상기 제1 사이드 퍼지가스 공급모듈 사이에 배치되며,
    다른 하나의 상기 반응가스 공급모듈은, 복수의 상기 메인 퍼지가스 공급모듈들 중 상기 제2 사이드 퍼지가스 공급모듈과 인접한 상기 메인 퍼지가스 공급모듈과 상기 제2 사이드 퍼지가스 공급모듈 사이에 배치되며,
    상기 기판 이송 모듈은, 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 반대 방향은 제2 방향 중 어느 하나의 방향을 따라 선택적으로 이동되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 소스가스 공급모듈 중 어느 하나의 제1 소스가스 공급모듈과 다른 하나인 제2 소스가스 공급모듈 사이에는,
    상기 펌핑모듈, 상기 메인퍼지가스 공급모듈 및 상기 반응가스 공급모듈이 배치되며, '펌핑 모듈 - 메인 퍼지가스 공급모듈 - 펌핑 모듈 - 반응가스 공급모듈 -펌핑 모듈 - 메인 퍼지가스 공급모듈 - 펌핑 모듈' 순으로 배치되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 소스 가스는, 제1 소스가스와 상기 제1 소스가스와 다른 물질인 제2 소스가스를 포함하고,
    상기 제1 소스가스 공급모듈은, 상기 제1 소스가스를 공급하기 위한 제1 소스가스 공급라인과 선택적으로 접속되며,
    상기 제2 소스가스 공급모듈은, 상기 제2 소스가스를 공급하기 위한 제2 소스가스 공급라인과 선택적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 소스가스 공급모듈은, 상기 제1 소스가스를 공급하기 위한 제1 서브 제1 소스가스 공급모듈과 제2 서브 제1 소스가스 공급모듈을 포함하고,
    상기 제1 서브 제1 소스가스 공급모듈과 상기 제2 서브 제1 소스가스 공급모듈은 상기 제1 방향으로 상호 이격되며,
    상기 제1 서브 제1 소스가스 공급모듈과 상기 제2 서브 제1 소스가스 공급모듈 사이에는, 상기 펌핑모듈, 상기 메인퍼지가스 공급모듈 및 상기 반응가스 공급모듈이 배치되며, '펌핑 모듈 - 메인 퍼지가스 공급모듈 - 펌핑 모듈 - 반응가스 공급모듈 -펌핑 모듈 - 메인 퍼지가스 공급모듈 - 펌핑 모듈' 순으로 배치되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    복수의 상기 반응가스 공급모듈들에 공급되는 상기 반응 가스는 동일하며,
    복수의 상기 퍼지가스 공급모듈들에 공급되는 상기 퍼지 가스는 동일한 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 방향을 기준으로 어느 하나의 상기 소스가스 공급모듈의 전방에 배치되는 어느 하나의 상기 퍼지가스 공급모듈과 상기 소스가스 공급모듈의 후방에 배치되는 다른 하나의 상기 퍼지가스 공급모듈 사이에는, 소스가스 증착공간이 형성되며,
    상기 기판의 일측이 상기 소스가스 증착공간에 진입하면, 상기 밸브모듈은 상기 소스가스 증착공간에 대응되는 상기 소스가스 공급모듈이 상기 소스가스를 공급하도록 제어되며,
    상기 기판의 타측이 상기 소스가스 증착공간에서 이탈되면, 상기 밸브모듈은 상기 소스가스 증착공간에 대응되는 상기 소스가스 공급모듈이 상기 퍼지가스를 공급하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 밸브모듈을 제어하기 위한 밸브모듈 제어부를 더 포함하고,
    상기 밸브모듈 제어부는, 상기 기판 이송 모듈의 상기 제1 방향에 대한 위치, 상기 기판 이송 모듈에 상기 기판이 배치된 위치 및 상기 기판 이송 모듈의 이송 속도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 밸브모듈의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 소스가스 증착공간은 복수개로 형성되며, 복수의 상기 소스가스 증착 공간은 상기 제1 방향을 따라 상호 이격되도록 배치되고,
    복수 개의 상기 기판이 상기 가스 공급 모듈의 하측에 형성되는 증착 공간에 위치되는 경우, 상기 기판들이 위치되는 상기 소스가스 증착공간의 상기 소스가스 공급모듈은 상기 소스가스를 상기 소스가스 증착공간에 공급하고, 상기 기판들이 위치되지 않는 상기 소스가스 증착공간의 상기 소스가스 공급모듈은 상기 퍼지가스를 상기 소스가스 증착공간에 공급하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 반응가스 공급모듈 및 상기 퍼지가스 공급모듈은, 상기 기판의 위치와 무관하게 각각 상기 반응가스 및 상기 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 반응가스 공급모듈 및 상기 반응가스 공급모듈에 인접한 상기 소스가스 공급모듈 사이에는 상기 퍼지가스가 기판에 공급되는 퍼지공간이 형성되며, 상기 퍼지공간은 상기 소스가스 증착공간보다 상기 제1 방향을 기준으로 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브모듈은,
    일측은 상기 소스가스 공급라인과 연결되며 타측은 상기 퍼지가스 공급라인과 연결되는 바이패스 라인과, 상기 바이패스 라인 상에 배치되는 제1 밸브 유닛과, 상기 소스가스 공급라인 상에 배치되는 제2 밸브 유닛을 포함하고,
    상기 제2 밸브 유닛은, 상기 소스가스 공급라인과 상기 바이패스 라인이 연결된 지점 사이과 상기 소스가스가 저장된 소스가스 저장소 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 소스가스 공급라인과 상기 퍼지가스 공급라인은 상호 연결되며,
    상기 밸브모듈은 상기 소스가스 공급라인과 상기 퍼지가스 공급라인이 연결된 지점에 설치되며, 선택적으로 어느 하나의 가스만이 상기 소스가스 공급모듈 측으로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 반응가스를 이온화시키기 위한 플라즈마 발진부;를 더 포함하고,
    상기 플라즈마 발진부는, (1) 상기 반응가스 공급라인 및 (2) 상기 반응가스 공급모듈 중 어느 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
  18. 제1 항의 원자층 증착 장치를 이용한 원자층 증착 방법.
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