KR101145058B1 - 원자층 증착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치는, 복수 개의 기판이 각각 수용되는 복수 개의 프로세스 챔버; 복수 개의 프로세스 챔버 각각에 개별적인 이동 라인으로 연결되어 프로세스 챔버 각각으로 기판들을 증착하기 위한 증착 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 복수 개의 프로세스 챔버 각각에 접근 가능하도록 장착되어 프로세스 챔버로 기판을 유입시키거나 프로세스 챔버로부터 증착 완료된 기판을 전달 받는 셔틀 유닛;을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 복수 개의 기판을 각각 수용하는 복수 개의 프로세스 챔버에 하나의 가스 공급 유닛을 통해 증착 가스를 분사함으로써 증착 공정이 실행될 수 있어 기판에 대한 증착 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

원자층 증착 장치{Atomic layer deposition apparatus}

원자층 증착 장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 복수 개의 기판을 각각 수용하는 복수 개의 프로세스 챔버에 하나의 가스 공급 유닛을 통해 증착 가스를 분사함으로써 증착 공정이 실행될 수 있는 원자층 증착 장치가 개시된다.

일반적으로 반도체 웨이퍼(wafer)나 글래스(glass) 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하기 위해서는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(PVD, physical vapor deposition)과, 화학 반응을 이용하는 화학 기상 증착법(CVD, chemical vapor deposition) 등을 이용한 박막 제조 방법이 사용되고 있다.

반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐으로써 미세 패턴의 박막이 요구되었고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 커지게 되었다. 이에 원자층 두께의 미세 패턴을 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 원자층 증착(ALD, atomic layer deposition) 방법의 사용이 증대되고 있다.

이러한 원자층 증착 방법은 기체 분자들 간의 화학 반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착 방법과 유사하다. 그러나 화학 기상 증착 방법이 다수의 기체 분자들을 동시에 프로세스 챔버 내로 주입하여 기판의 상방에서 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과는 달리, 원자층 증착 방법은 하나의 기체 물질을 프로세스 챔버 내로 주입한 후 이를 퍼지(purge)하여 가열된 기판의 상부에 물리적으로 흡착된 기체만을 잔류시키고, 이후 다른 기체 물질을 주입함으로써 기판의 상면에서만 발생되는 화학 반응 생성물을 증착한다는 점에서 차이가 있다.

이러한 원자층 증착 방법을 통해 구현되는 박막은 스텝 커버리지(step coverage) 특성이 매우 우수하여 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 구현할 수 있으며, 따라서 현재 널리 각광받고 있다.

원자층 증착 장치는 다수의 기판을 상하 방향으로 적층한 상태에서 동시에 증착 공정이 수행되는 배치 타입과, 한 장의 기판에 대해 증착 공정이 수행되는 싱글 타입과, 다수 장의 기판을 수평으로 안착한 상태로 동시에 증착 공정이 진행되는 세미 배치 타입으로 분류된다.

그런데, 이러한 종류의 원자층 증착 장치들에 있어서는, 증착 대상물의 기판의 수에 어느 정도 한계가 있다. 싱글 타입의 경우 증착 일 공정에 하나의 기판만이 증착되고, 세미 배치 타입의 경우 증착 일 공정에 예를 들면 6개의 기판만이 증착된다. 다만, 배치 타입의 원자층 증착 장치에 있어서는 증착 일 공정에 대해 적층 상태의 기판들을 증착할 수 있다는 장점이 있지만 이의 경우에도 마찬가지로 증착되는 기판의 수에 어느 정도 한계가 있다.

이에, 증착 일 공정에 더 많은 수의 기판을 증착할 수 있으면서도 장치 사이즈를 전체적으로 간소화시킬 수 있는 새로운 구조의 원자층 증착 장치의 개발이 시급한 실정이다.

본 발명의 실시예에 따른 목적은, 복수 개의 기판을 각각 수용하는 복수 개의 프로세스 챔버에 하나의 가스 공급 유닛을 통해 증착 가스를 분사함으로써 증착 공정이 실행될 수 있어 기판에 대한 증착 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 원자층 증착 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 목적은, 셔틀 유닛이 프로세스 챔버의 하부 영역을 이동하며 기판의 이송 작업을 수행할 수 있어 공간 사용의 효율성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 장치 사이즈를 줄일 수 있는 원자층 증착 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치는, 복수 개의 기판이 각각 수용되는 복수 개의 프로세스 챔버; 상기 복수 개의 프로세스 챔버 각각에 개별적인 이동 라인으로 연결되어 상기 프로세스 챔버 각각으로 상기 기판들을 증착하기 위한 증착 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 복수 개의 프로세스 챔버 각각에 접근 가능하도록 장착되어 상기 프로세스 챔버로 상기 기판을 유입시키거나 상기 프로세스 챔버로부터 증착 완료된 상기 기판을 전달 받는 셔틀 유닛;을 포함하며, 이러한 구성에 의해서, 복수 개의 기판을 각각 수용하는 복수 개의 프로세스 챔버에 하나의 가스 공급 유닛을 통해 증착 가스를 분사함으로써 증착 공정이 실행될 수 있어 기판에 대한 증착 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.

상기 가스 공급 유닛은, 중공의 원통 형상으로 마련되며, 측벽에는 상기 이동 라인들과 연통되는 연통홀들이 관통 형성된 공급 하우징; 및 상기 공급 하우징 내측에 배치되며, 상기 연통홀들로 상기 증착 가스에 구비되는 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스를 개별적으로 공급하는 공급 노즐을 포함할 수 있다.

상기 공급 노즐은 제자리 회전하며 각각의 증착 가스를 분사하는 스핀 노즐이며, 상기 스핀 노즐은, 상기 공급 하우징 내측에 회전 가능하게 배치되는 노즐본체; 상기 연통홀들에 대응되도록 상기 노즐본체에 관통 형성되며, 상기 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급부와 연결되어 상기 소스 가스를 상기 연통홀로 공급하는 소스 가스 공급홀; 상기 소스 가스 공급홀의 측부에 위치하도록 상기 노즐본체에 관통 형성되며, 상기 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부와 연결되어 상기 반응 가스를 상기 연통홀로 공급하는 반응 가스 공급홀; 및 상기 소스 가스 공급홀 및 상기 반응 가스 공급홀의 측부에 위치하도록 상기 노즐본체에 관통 형성되며, 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부와 연결되어 상기 퍼지 가스를 상기 연통홀로 공급하는 퍼지 가스 공급홀을 포함할 수 있다.

상기 가스 분사 유닛으로부터 상기 프로세스 챔버로 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 상기 반응 가스 및 상기 퍼지 가스가 순차적으로 유입될 수 있도록, 상기 연통홀에 대한 상기 스핀 노즐의 상대적인 위치가 제어될 수 있다.

상기 프로세스 챔버는 상기 이동 라인과 개별적으로 연결되어 상기 증착 가스를 상기 기판 방향으로 분사시키는 복수 개의 가스 분사부를 포함할 수 있다.

상기 가스 분사부는 샤워 헤드, 노즐 및 에어 나이프 중 어느 하나의 타입으로 마련될 수 있다.

상기 복수 개의 프로세스 챔버의 하부 영역에는 상기 셔틀 유닛이 이동하기 위한 이동 경로가 형성되며, 상기 기판을 로딩한 상기 셔틀 유닛은 상기 이동 경로를 따라 선택된 상기 프로세스 챔버로 이동한 후 상기 프로세스 챔버에 상기 기판을 공급하거나 상기 프로세스 챔버로부터 상기 기판을 전달받을 수 있다.

상기 셔틀 유닛은, 상기 이동 경로를 따라 이동하는 셔틀부재; 및 상기 셔틀부재에 승강 가능하게 장착되며, 상기 복수 개의 기판이 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)되는 적재부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수 개의 기판을 각각 수용하는 복수 개의 프로세스 챔버에 하나의 가스 공급 유닛을 통해 증착 가스를 분사함으로써 증착 공정이 실행될 수 있어 기판에 대한 증착 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 셔틀 유닛이 프로세스 챔버의 하부 영역을 이동하며 기판의 이송 작업을 수행할 수 있어 공간 사용의 효율성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 장치 사이즈를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2은 도 1에 도시된 개별 프로세스 챔버의 내부 구성 및 그에 연결된 가스 공급 유닛의 구성 일부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 스핀 노즐의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 셔틀 유닛으로부터 프로세스 챔버로 기판이 이송되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2은 도 1에 도시된 개별 프로세스 챔버의 내부 구성 및 그에 연결된 가스 공급 유닛의 구성 일부분을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 스핀 노즐의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4는 도 1에 도시된 셔틀 유닛으로부터 프로세스 챔버로 기판이 이송되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치(100)는, 배치(batch) 타입으로서 복수 개의 기판(W)이 각각 수용되는 복수 개의 프로세스 챔버(110)와, 복수 개의 프로세스 챔버(110) 각각에 이동 라인(130)으로 연결되어 프로세스 챔버(110) 각각으로 다양한 증착 가스를 제공하는 가스 공급 유닛(150)과, 복수 개의 프로세스 챔버(110)의 하부 영역에 이동 가능하게 장착되어 각각의 프로세스 챔버(110)로 기판(W)을 이송시키는 셔틀 유닛(180)을 포함한다.

이러한 구성에 의해서, 1회의 증착 공정에 의해 복수 개의 기판(W), 즉 복수 개의 프로세스 챔버(110) 내에 수용된 복수 개의 기판(W)을 증착할 수 있어 종래에 비해 증착 공정의 효율성을 현저히 향상시킬 수 있다.

여기서, 증착 대상물인 기판(W)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(W)은 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel)와 같은 평판디스플레이 타입의 기판(W)일 수 있다. 또한, 기판(W)의 형상은 원형 플레이트로 한정되는 것은 아니며, 다른 형상, 예를 들면 사각형 플레이트 등 다양한 형상으로 마련될 수 있음은 당연하다.

각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저, 가스 공급 유닛(150)은, 도 2 및 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 증착 가스를 공급하는 각각의 공급부(171, 173, 175)와 연결되며 이들로부터 제공된 증착 가스를 복수 개의 프로세스 챔버(110)로 공급하는 역할을 한다.

여기서, 증착 가스를 공급하는 공급부(171, 173, 175)는, 증착 가스 중 소스 가스(source gas)를 공급하는 소스 가스 공급부(171)와, 증착 가스 중 반응 가스(reactance gas)를 공급하는 반응 가스 공급부(173)와, 증착 가스 중 퍼지 가스(purge gas)를 공급하는 퍼지 가스 공급부(175)를 구비할 수 있다.

참고적으로, 본 발명에서 증착 가스라 함은 기판(W)에 박막을 증착하는 공정에서 사용되는 가스들을 가리키는 것으로, 기판(W)에 증착하고자 하는 박막을 구성하는 소스 물질을 포함하는 한 종류 이상의 소스 가스, 소스 가스를 기판(W) 상에서 반응시키는 반응 가스, 그리고 소스 가스 및 반응 가스를 기판(W)에서 제거하기 위한 퍼지 가스를 포함한다.

본 실시예에서는, 서로 화학적으로 반응하여 박막을 형성하는 소스 가스 및 반응 가스와, 이들 가스의 퍼지를 위한 퍼지 가스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 박막을 증착하기 위해서 소스 가스는 실리콘을 포함하는 실란(Silane, SiH4) 또는 디실란(Disilane, Si2H6), 4불화 실리콘(SiF4), 유기금속화합물 소스 중 어느 하나의 가스를 사용하고, 반응 가스는 산소나 오존(O3) 및 플라즈마에 의해 분해된 반응성 가스를 사용할 수 있다.

그리고 퍼지 가스는 소스 가스 및 반응 가스, 그리고 기판(W)에 증착된 박막과 화학적으로 반응하지 않는 안정한 가스를 사용하는데, 예를 들면 아르곤이나 질소, 헬륨 중 어느 하나의 가스 또는 둘 이상 혼합된 가스가 사용될 수 있다. 다만, 소스 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스의 종류 또는 조합 방법이 이에 한정되는 것은 아니며 다른 종류 또는 다른 조합의 가스들이 증착 가스로서 적용될 수 있음은 당연하다.

한편, 이러한 증착 가스들을 각 프로세스 챔버(110)로 공급하는 가스 공급 유닛(150)의 구성에 대해 설명하면, 본 실시예의 가스 공급 유닛(150)은, 증착 가스를 각각의 프로세스 챔버(110)로 공급하기 위한 연통홀(153)이 형성된 공급 하우징(151)과, 공급 하우징(151) 내에 회전 가능하게 장착되어 각각의 증착 가스를 연통홀(153)로 공급하는 공급 노즐(160), 즉 본 실시예의 스핀 노즐(160)을 구비할 수 있다.

즉, 스핀 노즐(160)로부터 공급되는 각각의 증착 가스는 공급 하우징(151)의 연통홀(153)을 거친 후 이동 라인(130)을 거쳐 프로세스 챔버(110) 내측으로 분사될 수 있다.

본 실시예에서, 공급 하우징(151)의 연통홀(153)은 프로세스 챔버(110)의 배치 구조에 대응되도록 90도 간격으로 배치되며 높이 방향으로 복수 개 마련된다. 이러한 연통홀(153) 각각에는 프로세스 챔버(110)로 증착 가스를 이동시키는 이동 라인(130)이 연결되며, 따라서 증착 가스는 이동 라인(130)을 통과한 후 프로세스 챔버(110)의 기판(W)으로 분사되어 증착 공정이 진행될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 프로세스 챔버(110)의 개수가 4개이기 때문에 연통홀(153)이 전술한 바와 같이 형성된다고 하였으나, 프로세스 챔버(110)의 수에 따라 연통홀(153)의 배치 구조 및 개수는 변경될 수 있음은 당연하다.

본 실시예의 스핀 노즐(160)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 원기둥 형상의 노즐본체(161)와, 소스 가스를 분사하는 소스 가스 분사홀(163)과, 반응 가스를 분사하는 반응 가스 분사홀(165)과, 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사홀(167)을 구비할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 소스 가스 분사홀(163)은 전술한 연통홀(153)에 대응되도록 노즐본체(161)의 둘레를 따라 90도 간격으로 마련되고 아울러 길이 방향으로 마련된다. 따라서 소스 가스 공급부(171)로부터 공급되는 소스 가스는 소스 가스 분사홀(163)을 통해 이동 라인(130)으로 유입될 수 있다.

한편, 반응 가스 분사홀(165) 역시 전술한 연통홀(153)에 대응되도록 노즐본체(161)에 형성된다. 즉, 노즐본체(161)에서 소스 가스 분사홀(163)의 측부에 위치하도록 반응 가스 분사홀(165)은 마련될 수 있으며, 따라서 스핀 노즐(160)을 회전시켜 반응 가스 분사홀(165)과 연통홀(153)을 일치시킨 후, 반응 가스 공급부(173)로부터 공급된 반응 가스가 반응 가스 분사홀(165)을 거쳐 이동 라인(130)으로 유입될 수 있다.

마찬가지로, 퍼지 가스 분사홀(167) 역시 전술한 연통홀(153)에 대응되도록 노즐본체(161)에 마련되며, 따라서 스핀 노즐(160)의 회전에 의해서 퍼지 가스 분사홀(167)과 연통홀(153)을 일치시킬 수 있다.

이와 같이, 본 실시예의 경우, 각각의 증착 가스를 연통홀(153)을 통해 이동 라인(130)으로 보내기 위해서 스핀 노즐(160)이 회전하는 구조를 가지며, 따라서 각각의 프로세스 챔버(110)에 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스를 실질적으로 동일한 순서로 제공할 수 있다.

다만, 본 실시예에서는 가스 공급 유닛(150)에 스핀 노즐(160)이 구비되어 소스 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스를 각각의 프로세스 챔버(110)로 공급한다고 상술하였으나, 가스 공급 유닛(150)에 스핀 노즐(160)이 구비되지 않아도 무방하다. 즉, 가스 공급 유닛(150)을 통해 이동 라인(130)으로 증착 가스를 공급할 수 있는 구조라면 가스 공급 유닛(150)으로 적용될 수 있음은 당연하다.

한편, 전술한 가스 공급 유닛(150)은 이동 라인(130)에 의해 각각의 프로세스 챔버(110)와 연결될 수 있다. 본 실시예의 이동 라인(130)에는 이동하는 증착 가스의 유량 및 유압을 조절하기 위하여 컨트롤 밸브(미도시)가 장착될 수 있다.

본 실시예의 프로세스 챔버(110)는 높이 방향으로 적층된 기판(W)의 증착 공정이 이루어지는 부분으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 증착 공간(110S)을 형성하는 챔버 하우징(111)과, 챔버 하우징(111) 내에 승강 가능하게 장착되며 높이 방향으로 기판(W)을 지지하는 서셉터(115)와, 챔버 하우징(111) 내에 장착되어 서셉터 및 기판(W)에 열을 제공하는 히터부(미도시)와, 이동 라인(130)과 연결되도록 챔버 하우징(111)의 측벽에 형성되어 각각의 기판(W)으로 증착 가스를 분사하는 복수 개의 가스 분사부(120)를 포함할 수 있다.

챔버 하우징(111)은 중공의 원기둥 형상으로 마련된다. 이러한 챔버 하우징(111)의 하단벽에는 기판(W)의 인입을 위한 출입 도어(112)가 형성될 수 있다. 따라서 후술할 셔틀 유닛(180)으로부터 챔버 하우징(111) 내로 기판(W)을 옮길 수 있을 뿐만 아니라 반대 동작도 실행할 수 있다.

또한, 이러한 챔버 하우징(111)에는 증착 공정 결과 발생되는 가스를 외부로 배출하기 위한 배기부(미도시)가 마련될 수 있다.

본 실시예의 서셉터(115)는, 증착 공정 시 복수 개의 기판(W)을 지지하는 부분으로서, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 높이 방향으로 배치되는 복수 개의 지지부재(116)와, 복수 개의 지지부재(116) 일체를 구동시키는 구동축(117)과, 구동축(117)을 구동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동부(118)를 구비할 수 있다.

각각의 지지부재(116)에는 기판(W)이 배치된다. 이러한 지지부재(116)들은 구동축(117)의 구동 시 함께 구동될 수 있도록 연결부재(미도시)에 의해 연결될 수 있다.

히터부(미도시)는, 챔버 하우징(111)의 내측에 장착되어 기판(W) 및 기판(W)이 지지되는 지지부재(116)에 열을 제공한다. 이에 따라 기판(W)은 증착되기 적당한 온도를 유지할 수 있으며, 따라서 기판(W)의 증착 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 실시예의 가스 분사부(120)는, 각 기판(W)으로 증착 가스를 분사하는 부분으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버 하우징(111)의 측벽 내부에 형성되어 이동 라인(130)을 통해 유입된 증착 가스를 버퍼링하는 버퍼 공간(121)과, 챔버 하우징(111)의 측벽의 일부를 형성하며 버퍼 공간(121)에 유입된 증착 가스를 기판(W)으로 분사하기 위한 다수의 분사홀(124)이 관통 형성된 분사홀 형성부재(123)를 구비할 수 있다.

즉, 본 실시예의 가스 분사부(120)는 샤워 헤드 타입으로 마련되며, 따라서 기판(W)에 골고루 증착 가스를 분사할 수 있어 기판(W)에 대한 증착 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

다만, 본 실시예에서는, 가스 분사부(120)가 샤워 헤드 타입으로 마련된다고 상술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 가스 분사부(120)는 노즐 또는 에어 나이프와 같은 다른 타입으로 마련될 수 있음은 당연하다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 복수 개의 기판(W)을 각각 수용하는 복수 개의 프로세스 챔버(110)에 하나의 가스 공급 유닛(150)을 통해 증착 가스를 분사함으로써 증착 공정이 실행될 수 있으며, 따라서 기판(W)에 대한 증착 공정의 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.

한편, 본 실시예의 셔틀 유닛(180)은, 각각의 프로세스 챔버(110)로 기판(W)을 이송시키는 역할을 한다.

이러한 셔틀 유닛(180)은 복수 개의 프로세스 챔버(110) 및 가스 공급 유닛(150)의 하부 영역에서 이동 가능하게 장착되며, 기판 공급부(미도시)로부터 기판(W)을 공급받은 후 이동 경로(190)를 따라 이동하며 각 프로세스 챔버(110)에 기판(W)을 유입시키거나 증착 공정이 완료된 기판(W)을 다시 외부로 이송할 수 있다.

본 실시예의 셔틀 유닛(180)은, 도 1 및 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 이동 경로(190)를 따라 이동 가능한 셔틀부재(181)와, 셔틀부재(181)의 상부에 마련되어 다수의 기판(W)의 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)되는 적재부재(183)를 구비할 수 있다.

또한 셔틀 유닛(180)에는 기판(W)을 직접 다루는 로봇아암(미도시)이 장착될 수도 있으며, 따라서 기판 공급부와 셔틀 유닛(180) 간의 기판(W) 이송을 수행하거나, 셔틀 유닛(180) 및 프로세스 챔버(110) 간의 기판(W) 이송을 수행할 수 있다.

다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 기판 공급부의 인접 영역 및 각각의 프로세스 챔버(110)의 인접 영역에 로봇아암이 구비된 반송로봇(미도시)이 장착되어 기판(W)의 이송 작업을 수행할 수 있음은 당연하다.

이와 같이, 셔틀 유닛(180)은 프로세스 챔버(110)의 하부 영역을 이동하며 기판(W)의 이송 작업을 수행할 수 있어 공간 사용의 효율성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 장치 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다.

한편, 이하에서는, 이러한 구성을 갖는 원자층 증착 장치(100)의 기판(W) 증착 공정에 대해서 설명하기로 한다.

먼저, 기판 공급부로부터 셔틀 유닛(180)으로 기판(W)을 옮긴다. 이어서, 셔틀 유닛(180)은 프로세스 챔버(110)들의 하부에 형성된 이동 경로(190)를 따라 이동하며 각각의 프로세스 챔버(110)에 기판(W)을 인입시킨다. 모든 프로세스 챔버(110)로 기판(W)의 인입이 완료되면, 각각의 가스 공급부(171, 173, 175)로부터 가스 공급 유닛(150)으로 증착 가스를 공급하여 기판(W)에 대한 증착 공정을 실행한다.

부연 설명하면, 먼저 소스 가스 공급부(171)로부터 소스 가스를 가스 공급 유닛(150)으로 공급함으로써 기판(W)으로 소스 가스를 분사한다. 가스 공급 유닛(150)으로 공급된 소스 가스는 스핀 노즐(160)의 소스 가스 분사홀(163)을 거친 후 이동 라인(130)을 거치고 이어서 프로세스 챔버(110)의 가스 분사부(120)를 통해 기판(W)으로 분사된다. 이어서, 스핀 노즐(160)의 퍼지 가스 분사홀(165)이 공급 하우징(151)의 연통홀(153)과 일치하도록 스핀 노즐(160)을 회전시킨 후 반응 가스 공급부(173)로부터 가스 공급 유닛(150)으로 퍼지 가스를 공급함으로써 기판(W)에 퍼지 가스를 공급한다.

실질적으로 동일한 원리로 반응 가스 및 퍼지 가스를 순차적으로 기판(W)에 공급함으로써 기판(W)에 대한 증착 공정이 이루어질 수 있도록 한다.

기판(W)에 대한 증착 공정이 완료되면, 셔틀 유닛(180)은 이동 경로(190)를 따라 각각의 프로세스 챔버(110)를 순차적으로 이동하며 기판(W)을 수거한다. 셔틀 유닛(180)은 수거된 기판(W)을 다시 기판 공급부에 이송시킴으로써 기판(W)에 대한 전체적인 증착 공정이 완료될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 복수 개의 기판(W)을 각각 수용하는 복수 개의 프로세스 챔버(110)에 하나의 가스 공급 유닛(150)을 통해 증착 가스를 분사함으로써 증착 공정이 실행될 수 있어 기판(W)에 대한 증착 효율성을 크게 향상시킬 수 있으며, 아울러 셔틀 유닛(180)이 프로세스 챔버(110)의 하부 영역을 이동하며 기판(W)의 이송 작업을 수행할 수 있어 공간 사용의 효율성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 장치 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 원자층 증착 장치 110 : 프로세스 챔버
120 : 가스 분사부 130 : 이동 라인
150 : 가스 공급 유닛 151 : 공급 하우징
160 : 스핀 노즐 180 : 셔틀 유닛

Claims (8)

1. 복수 개의 기판이 각각 수용되는 복수 개의 프로세스 챔버;
   상기 복수 개의 프로세스 챔버 각각에 개별적인 이동 라인으로 연결되어 상기 프로세스 챔버 각각으로 상기 기판들을 증착하기 위한 증착 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
   상기 복수 개의 프로세스 챔버 각각에 접근 가능하도록 장착되어 상기 프로세스 챔버로 상기 기판을 유입시키거나 상기 프로세스 챔버로부터 증착 완료된 상기 기판을 전달 받는 셔틀 유닛;
   을 포함하며,
   상기 가스 공급 유닛은,
   중공의 원통 형상으로 마련되며, 측벽에는 상기 이동 라인들과 연통되는 연통홀들이 관통 형성된 공급 하우징; 및
   상기 공급 하우징 내측에 배치되며, 상기 연통홀들로 상기 증착 가스에 구비되는 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스를 개별적으로 공급하는 공급 노즐을 포함하며,
   상기 공급 노즐은 제자리 회전하며 각각의 증착 가스를 분사하는 스핀 노즐인 원자층 증착 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 스핀 노즐은,
   상기 공급 하우징 내측에 회전 가능하게 배치되는 노즐본체;
   상기 연통홀들에 대응되도록 상기 노즐본체에 관통 형성되며, 상기 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급부와 연결되어 상기 소스 가스를 상기 연통홀로 공급하는 소스 가스 공급홀;
   상기 소스 가스 공급홀의 측부에 위치하도록 상기 노즐본체에 관통 형성되며, 상기 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부와 연결되어 상기 반응 가스를 상기 연통홀로 공급하는 반응 가스 공급홀; 및
   상기 소스 가스 공급홀 및 상기 반응 가스 공급홀의 측부에 위치하도록 상기 노즐본체에 관통 형성되며, 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부와 연결되어 상기 퍼지 가스를 상기 연통홀로 공급하는 퍼지 가스 공급홀을 포함하는 원자층 증착 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 가스 분사 유닛으로부터 상기 프로세스 챔버로 상기 소스 가스가 먼저 분사되고, 이어서 상기 소스 가스를 퍼지하는 상기 퍼지 가스가 분사되고, 다음으로 상기 반응 가스가 분사되고, 이어서 상기 반응 가스를 퍼지하는 상기 퍼지 가스가 순차적으로 유입될 수 있도록, 상기 연통홀에 대한 상기 스핀 노즐의 상대적인 위치가 제어되는 원자층 증착 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 프로세스 챔버는 상기 이동 라인과 개별적으로 연결되어 상기 증착 가스를 상기 기판 방향으로 분사시키는 복수 개의 가스 분사부를 포함하는 원자층 증착 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 가스 분사부는 샤워 헤드, 노즐 및 에어 나이프 중 어느 하나의 타입으로 마련되는 원자층 증착 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 프로세스 챔버의 하부 영역에는 상기 셔틀 유닛이 이동하기 위한 이동 경로가 형성되며,
   상기 기판을 로딩한 상기 셔틀 유닛은 상기 이동 경로를 따라 선택된 상기 프로세스 챔버로 이동한 후 상기 프로세스 챔버에 상기 기판을 공급하거나 상기 프로세스 챔버로부터 상기 기판을 전달받는 원자층 증착 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 셔틀 유닛은,
   상기 이동 경로를 따라 이동하는 셔틀부재; 및
   상기 셔틀부재에 승강 가능하게 장착되며, 상기 복수 개의 기판이 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)되는 적재부재를 포함하는 원자층 증착 장치.

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