KR101409974B1 - 가스흡배기유닛 및 이를 구비한 원자층 증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 가스흡배기유닛은 가스공급유로가 내부에 형성되는 가스공급관; 상기 가스공급유로와 연통되는 가스배기유로가 내부에 형성되는 가스배기관; 및 가스흡기유로가 내부에 형성되도록 상기 가스배기관의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸는 가스흡기관;을 포함할 수 있다. 따라서, 기판과 근거리에 배치하는 경우, 가스의 공급과 흡입이 동시에 수행된다. 이를 통해 상압에서 증착이 이루어지므로 별도의 진공확보를 위한 장치 및 시간이 필요 없다. 또한 연속적인 공정이 가능하여 전, 후처리를 일괄 선상에서 함께 진행할 수 있으며, 가스흡배기유닛을 여러 개 설치하여 다원계 화합물의 형성도 가능할 수 있다. 이 경우 열원의 종류 및 공급되는 열에너지를 각 소스의 분해온도에 맞추어 개별 대응할 수 있다.

Description

가스흡배기유닛 및 이를 구비한 원자층 증착장치{GAS INJECTION-SUCTION UNIT AND ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 가스흡배기유닛 및 이를 구비한 원자층 증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상압에서 원자층을 증착할 수 있으며 가스의 배기량 또는 흡기량을 간단한 구조로 정확하게 제어할 수 있는 가스흡배기유닛 및 이를 구비한 원자층 증착장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자나 평판 디스플레이 장치 등의 제조에는 다양한 제조공정을 거치게 되며, 그 중에서 웨이퍼나 글래스 등의 기판 상에 필요한 박막을 증착시키는 공정이 필수적으로 진행된다.

이러한 박막 증착 공정에서는 스퍼터링법(Sputtering), 화학기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition), 원자층 증착법(ALD: Atomic Layer Deposition) 등이 주로 사용된다.

이 중에 원자층 증착(Atomic Layer Deposition)법은 단원자층의 화학적 흡착 및 탈착을 이용한 나노스케일의 박막 증착기술로서 각 반응물질들을 개별적으로 분리하여 펄스 형태로 챔버에 공급함으로써 기판 표면에 반응물질의 표면 포화(surface saturation) 반응에 의한 화학적 흡착과 탈착을 이용한 새로운 개념의 박막 증착기술이다.

종래의 원자층 증착기술은 증착공정 중에 진공상태를 필요로 하기 때문에 이를 유지, 관리하기 위한 부수적인 장치가 필요하고, 공정시간이 길어져 생산성의 저하를 초래하게 된다.

또한, 진공을 확보할 수 있는 공간이 제한적이므로 대면적, 대형화를 추구하는 디스플레이산업에 적합하지 않은 문제를 안고 있다.

뿐만 아니라, 종래기술에 따른 원자층 증착장치는 진공 챔버 내에 구비되어야 하는 제약이 있으며, 상압 하에서 작동될 수 있는 경우에도 가스의 공급과 흡입을 독립적으로 제어할 수 없거나 가스의 사용량을 줄이지 못하는 문제가 있다.

본 발명은 상압에서 원자층을 증착할 수 있는 가스흡배기유닛 및 이를 구비한 원자층 증착장치를 제공한다.

본 발명은 가스의 배기와 흡기를 하나의 유닛에서 수행할 수 있는 가스흡배기유닛 및 이를 구비한 원자층 증착장치를 제공한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가스흡배기유닛은, 가스공급유로가 내부에 형성되는 가스공급관; 상기 가스공급유로와 연통되는 가스배기유로가 내부에 형성되는 가스배기관; 및 가스흡기유로가 내부에 형성되도록 상기 가스배기관의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸는 가스흡기관;을 포함할 수 있다.

상기와 같이 하나의 유닛을 통해 가스의 배기와 흡기를 수행함으로써 가스를 배기하거나 흡기하기 위한 별도의 수단을 구비할 필요가 없고 원자층 증착공정의 쓰루풋을 개선할 수 있다.

상기 가스공급관과 상기 가스배기관 사이에는 상기 가스공급유로와 상기 가스배기유로를 연통시키는 적어도 하나의 가스공급노즐이 형성될 수 있다.

상기 가스배기관에는 그 길이방향을 따라 적어도 하나의 가스배기부가 형성되며, 상기 가스배기부는 상기 가스공급노즐과 연통되도록 형성될 수 있다.

상기 가스흡기유로는 상기 가스공급노즐에 의해 공간이 구획되도록 형성될 수 있다.

상기 가스공급관의 가운데 부위에 있는 상기 가스공급노즐의 크기가 양단 부위에 있는 상기 가스공급노즐의 크기 보다 크게 형성되거나, 상기 가스공급관의 가운데 부위에 있는 상기 가스공급노즐 사이의 간격이 양단 부위에 있는 상기 가스공급노즐 사이의 간격 보다 작게 형성될 수 있다.

상기 가스배기관은 상기 가스배기관의 외부를 향해 상기 가스배기부에 연장 형성된 배기가이드를 포함하며, 상기 가스배기부는 상기 배기가이드 사이에 형성된 적어도 하나의 구멍 또는 슬릿을 포함할 수 있다.

상기 가스흡기관의 원주방향 일단과 상기 배기가이드의 일단 사이에는 가스흡기부가 형성되며, 상기 가스흡기부는 상기 가스배기관 또는 상기 가스흡기관의 원주방향을 따라 상기 가스배기부에 대해서 대칭적으로 위치할 수 있다.

상기 가스흡기부를 형성하는 상기 가스흡기관 일단의 최하단부는 상기 배기가이드 일단의 최하단부 보다 아래쪽에 위치할 수 있다.

상기 가스배기관은 상기 가스배기관의 내면에 회전 가능하게 제공되어, 상기 가스배기유로와 상기 가스배기부를 연통시키거나 차단하는 가스밸브를 포함할 수 있다.

상기 가스밸브는 상기 가스배기관의 내면을 따라 상기 가스배기관의 원주방향으로 회전하거나, 상기 가스배기관의 길이방향으로 직선운동을 하면서 상기 가스배기부의 열림을 조절할 수 있다.

상기 가스밸브가 상기 가스배기관의 내면을 따라 상기 가스배기관의 원주방향으로 회전하는 경우에 상기 가스밸브는 상기 가스배기부를 완전히 개폐하는 범위 내에서 회전할 수 있다.

상기 가스배기부가 다수의 구멍으로 형성되고 상기 가스밸브가 상기 가스배기관의 내면을 따라 상기 가스배기관의 길이방향으로 직선운동을 하는 경우에 상기 가스밸브는 상기 가스배기부의 열림을 동시에 조절하거나 독립적으로 조절할 수 있다.

상기 가스배기관과 상기 가스밸브 사이에는 밸브격리체가 형성될 수 있다.

상기 밸브격리체 및 상기 가스밸브는 원통 모양으로 형성되고, 상기 가스밸브는 상기 밸브격리체의 내부에 삽입될 수 있다.

상기 밸브격리체에는 상기 가스공급노즐 및 상기 가스배기부와 각각 연통되는 통공이 상기 밸브격리체의 중심에 대해 대칭적으로 형성되고, 상기 가스밸브에는 상기 통공과 연통되는 밸브공이 형성되며, 상기 밸브공은 상기 가스밸브의 일측에만 형성될 수 있다.

한편, 본 발명은 상기한 가스흡배기유닛을 구비하는 원자층 증착장치를 제공할 수 있다.

상기 원자층 증착장치의 가스흡배기유닛은, 소스가스를 흡배기하는 소스가스흡배기유닛; 반응가스를 흡배기하는 반응가스흡배기유닛; 및 상기 소스가스흡배기유닛과 상기 반응가스흡배기유닛 사이에 제공되어 퍼지가스를 흡배기하는 퍼지가스흡배기유닛;을 포함할 수 있다.

상기 가스배기관과 상기 가스밸브 사이에는 테프론 재질의 밸브격리체가 형성될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 원자층 증착장치는 상압에서 증착이 이루어지므로 별도의 진공확보를 위한 장치 및 시간이 필요 없기 때문에 생산성의 증대효과를 기대할 수 있으며 대형화가 용이하기 때문에 디스플레이 분야에도 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 원자층 증착장치는 기판의 표면을 가열하는 방식으로 할로겐 램프, 레이져 등 다양한 열원을 사용할 수 있는데, 이 경우 기판 전체를 가열하는 것이 아니라, 소스가 주입되는 부위만 일시적으로 가열하는 방식이므로 온도 증가로 인한 다른 부수적인 문제점인 열확산, 수명감소, 물리적 변형 등을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 원자층 증착장치는 상압 플라즈마, 자외선 램프 및 레이져 등을 이용하여 증착률을 증대시킬 수 있으며, 금속 박막 및 질화막 등도 증착이 가능할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 원자층 증착장치는 연속적인 공정이 가능하여 전, 후처리를 일괄 선상에서 함께 진행할 수 있으며, 소스가스흡배기유닛을 여러 개 설치하여 다원계 화합물의 형성도 가능할 수 있다. 이 경우 열원의 종류 및 공급되는 열에너지를 각 소스가스의 분해온도에 맞추어 개별 대응할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 원자층 증착장치는 가스흡배기유닛을 위아래 번갈아 가며 설치할 경우 양면증착이 가능할 수 있다. 가스흡배기유닛의 길이방향으로 가스배기부가 있으며 가스 배기량은 가스밸브를 통하여 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 가스흡배기유닛 및 원자증 증착장치는 가스공급노즐 및 가스공급노즐과 연통되는 가스밸브를 이용하여 가스 소모를 줄이고, 가스의 압력 균일도를 개선할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 원자층 증착장치의 단면도이다.
도 3은 도 1에 따른 원자층 증착장치에 사용되는 가스흡배기유닛을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 가스흡배기유닛의 횡방향 및 종방향 단면도이다.
도 5는 도 3에 따른 가스흡배기유닛의 다른 실시예의 횡방향 및 종방향 단면도이다.
도 6은 도 1에 따른 원자층 증착장치의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7에 따른 원자층 증착장치의 단면도이다.
도 9는 도 7에 따른 원자층 증착장치에 사용되는 가스흡배기유닛을 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9에 따른 가스흡배기유닛의 가스밸브와 밸브격리체를 분리 도시한 사시도이다.
도 11은 도 9에 따른 가스흡배기유닛의 횡방향 및 종방향 단면도이다.
도 12는 도 7에 따른 원자층 증착장치에 사용되는 가스흡배기유닛의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 13은 도 7에 따른 원자층 증착장치의 변형예를 도시한 단면도이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 개략적으로 도시한 사시도, 도 2는 도 1에 따른 원자층 증착장치의 단면도, 도 3은 도 1에 따른 원자층 증착장치에 사용되는 가스흡배기유닛을 도시한 사시도, 도 4는 도 3에 따른 가스흡배기유닛의 횡방향 및 종방향 단면도, 도 5는 도 3에 따른 가스흡배기유닛의 다른 실시예의 횡방향 및 종방향 단면도, 도 6은 도 1에 따른 원자층 증착장치의 변형예를 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)는 기판(110)의 상면(上面) 또는 표면에 원자층을 증착하기 위해 소스가스(Source Gas), 반응가스(Reactant Gas) 또는 퍼지가스(Purge Gas)를 배기(injection) 또는 흡기(suction)하는 다수의 가스흡배기유닛(130,140,150)을 포함할 수 있다.

다수의 가스흡배기유닛(130,140,150)은 대략적으로 관모양 또는 파이프 모양을 가지며, 그 길이방향이 기판(110)의 이송방향과 교차하도록, 바람직하게는 기판(110)의 이송방향과 직교하도록 배치된다.

다수의 가스흡배기유닛(130,140,150)이 고정된 상태에서 기판(110)이 이송되거나, 기판(110)이 고정된 상태에서 다수의 가스흡배기유닛(130,140,150)이 이송되거나, 기판(110)과 가스흡배기유닛(130,140,150)이 함께 이송될 수도 있다. 기판(110)과 가스흡배기유닛(130,140,150)이 함께 이송되는 경우에는 서로 반대 방향으로 움직인다. 따라서, 어느 경우에도 기판(110)과 가스흡배기유닛(130,140,150)은 서로 상대적으로 움직이게 되는데, 이러한 상대운동방향(TD)을 도 1에 표시하였다.

본 발명에 따른 원자층 증착장치(100)는 가스흡배기유닛(130,140,150)에 대해서 기판(110)이 양방향으로 상대운동할 수 있기 때문에, 대면적의 기판을 처리하는 경우에도 큰 작업 공간이 필요하지 않다. 또한, 가스흡배기유닛(130,140,150)에 대한 기판(110)의 상대 이동 거리를 짧게 하면 풋프린트(foot print)를 단축할 수 있기 때문에, 대면적 기판을 용이하게 처리할 수 있다.

기판(110)의 하부에는 기판온도가변부(120)가 제공될 수 있다. 기판온도가변부(120)는 소스가스가 공급되는 기판 부위의 온도를 올리거나 내릴 수 있는데, 기판(110)의 전체에 대해서 온도를 가변시키는 것이 아니라 기판의 일부에 대해서만 온도를 가변하기 때문에 온도 변화로 인한 부수적인 문제점이라고 할 수 있는 열확산, 수명감소, 물리적 변형 등을 방지할 수 있다. 기판온도가변부(120)는 히터(heater) 또는 쿨링패드(cooling pad) 등의 형태를 가질 수 있다.

이해를 돕기 위해, 도 1 및 도 2의 경우는 가스흡배기유닛(130,140,150)이 고정된 상태에서 기판(110)이 상대운동방향(TD)으로 전진 또는 후진하는 경우에 대해서 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)의 가스흡배기유닛(130,140,150)은, 소스가스를 흡배기하는 소스가스흡배기유닛(130), 반응가스를 흡배기하는 반응가스흡배기유닛(140) 및 소스가스흡배기유닛(130)과 반응가스흡배기유닛(140)의 사이에 제공되어 퍼지가스를 흡배기하는 퍼지가스흡배기유닛(150)을 포함할 수 있다.

기판(110)이 상대운동방향(TD)을 따라 우측에서부터 좌측으로 이송되면서 원자층이 증착되는 경우, 좌측에서부터 우측으로 소스가스흡배기유닛(130), 퍼지가스흡배기유닛(140), 반응가스흡배기유닛(140) 및 퍼지가스흡배기유닛(140)이 차례대로 배치된다. 따라서, 맨 처음으로 소스가스와 접촉하게는 기판(110) 표면은 좌측으로 진행함에 따라 소스가스, 퍼지가스, 반응가스 및 퍼지가스가 차례대로 공급되어 원자층이 기판(110) 표면에 증착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)의 가스흡배기유닛(130,140,150)은 상대운동방향(TD)을 따라 동일하거나 일정한 이격거리를 두고 배치되는 것이 바람직하다. 다만, 이러한 이격거리는 각각의 반응공정 단계에 필요한 시간을 고려하여 조절될 수 있다.

소스가스흡배기유닛(130), 반응가스흡배기유닛(140) 및 퍼지가스흡배기유닛(140)의 최하단부는 기판(110)의 표면과 일정한 간격(G)을 유지하는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는 가스흡배기유닛(130,140,150)의 가스흡기관(132,142,152)의 일단의 최하단부가 기판(110)의 표면과 일정한 간격(G)을 유지해야 한다. 상기 간격(G)은 20mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 간격(G)이 20mm 보다 작으면 가스흡배기유닛(130,140,150)의 가스배기부(137,147,157)와 기판(110)의 상면이 접촉하거나 너무 가까워서 소스가스, 반응가스 또는 퍼지가스가 기판(110)에 충분히 공급되기 전에 (133,143,153)에 의해서 흡입될 수 있고, 20mm 보다 크면 가스 공급효율이 저하될 수 있다.

상기한 가스흡배기유닛(130,140,150)은 가스의 배기(또는 분사)와 흡기(또는 흡입)을 하나의 유닛에서 수행하거나 동시에 수행할 수 있다. 이하에서는 도면을 참조하여 가스흡배기유닛(130,140,150)에 대해서 보다 상세히 설명한다. 소스가스흡배기유닛(130), 반응가스흡배기유닛(140) 및 퍼지가스흡배기유닛(150)은 배기/흡기되는 가스의 종류만 다를 뿐 세부 구조는 동일하다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)에 사용될 수 있는 가스흡배기유닛(130,140,150)은 가스공급유로(135,145,155)가 내부에 형성되는 가스공급관(131,141,151), 가스공급유로(135,145,155)와 연통되는 가스배기유로(138,148,158)가 내부에 형성되는 가스배기관(134,144,154) 및 가스흡기유로(139,149,159)가 내부에 형성되도록 가스배기관(134,144,154)의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸는 가스흡기관(132,142,152)을 포함할 수 있다.

상기와 같이 하나의 가스흡배기유닛(130,140,150)을 통해 가스의 배기와 흡기를 수행함으로써, 가스를 배기하거나 흡기하기 위한 별도의 수단을 구비할 필요가 없고 원자층 증착공정의 쓰루풋(throughput)을 개선할 수 있다.

외부의 가스공급수단(미도시)에서 공급되는 가스가 통과하는 가스공급관(131,141,151)은 가스흡기관(132,142,152)에서 외부로 돌출 형성됨에 반하여, 가스배기관(134,144,154)은 가스흡기관(132,142,152)의 내부에 형성될 수 있다.

가스흡기관(132,142,152)을 기준으로 가스공급관(131,141,151)은 가스배기관(134,144,154)의 반대편에 형성될 수 있다.

가스공급관(131,141,151)의 단면 크기(직경 또는 면적)는 가스배기관(134,144,154) 및 가스흡기관(132,142,152) 보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 가스공급관(131,141,151)의 내부에는 그 길이방향을 따라 연통되는 가스공급유로(135,145,155)가 형성될 수 있다.

도 3 및 도 4에는 가스흡배기유닛(130,140,150)의 양단이 개방된 것으로 도시되어 있으나, 가스가 다른 부분으로 배기되는 것을 방지하기 위해 가스흡배기유닛(130,1401,150)은 막힌 상태로 형성될 수 있다.

가스공급관(131,141,151)과 가스배기관(134,144,154) 사이에는 가스공급유로(135,145,155)와 가스배기유로(138,148,158)를 연통시키는 적어도 하나의 가스공급노즐(136,146,156)이 형성될 수 있다.

가스공급관(131,141,151)의 가스공급유로(135,145,155)를 통과하는 가스는 가스흡배기유닛(130,140,150)의 외부로 배기되기 위해 가스배기관(134,144,154)의 가스배기유로(138,148,158)를 흘러야 한다. 이를 위해 가스공급유로(135,145,155)와 가스배기유로(138,148,158)가 연통되어야 하는데, 이 둘을 연결하는 것이 가스공급노즐(136,146,156)이다.

가스공급유로(135,145,155), 가스공급노즐(136,146,156) 및 가스배기유로(138,148,158)는 서로 연통되지만, 가스흡기유로(139,149,159)는 연통되지 않는다. 가스공급유로(135,145,155), 가스공급노즐(136,146,156) 및 가스배기유로(138,148,158)는 가스의 배기에 관여하는 부분이고, 가스흡기유로(139,149,159)는 가스의 흡기에 관여하는 부분이기 때문에 서로 연통되지 않아야 한다.

도 4의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 가스공급노즐(136,146,156)은 가스공급유로(135,145,155)에서 가스배기유로(138,148,158)를 향할수록 좁아지도록 형성될 수 있다. 가스공급노즐(136,146,156) 중 가스배기유로(138,148,158)와 연통되는 부분이 가장 좁거나 작기 때문에 가스가 가스배기유로(138,148,158) 안으로 분사될 수 있고, 짧은 시간 내에 많은 가스가 가스배기유로(138,148,158)를 채울 수 있다. 도 4(b) 및 (c)는 도 4(a)의 절단선 "A-A"에 따른 단면도이다. 도 4(a)는 도 3에 따른 가스흡배기유닛(130,140,150)의 길이방향 단면도이다.

도 4의 (a)를 참조하면, 가스공급노즐(136,146,156)은 복수개 형성되어 있으나, 가스공급노즐(136,146,156)이 1개만 형성될 수도 있다.

한편, 가스배기관(134,144,154)에는 그 길이방향을 따라 적어도 하나의 가스배기부(137,147,157)가 형성될 수 있다. 가스배기부(137,147,157)는 가스배기유로(138,148,158)를 채운 가스를 가스흡배기유닛(130,140,150) 외부로 내보기 위한 출구이다. 이를 위해, 가스배기부(137,147,157)는 외부와 가스배기유로(138,148,158)를 연통시키는 형태를 가진다.

여기서, 가스배기부(137,147,157)는 가스공급노즐(136,146,156)과 연통되도록 형성될 수 있다. 도 4의 (a)와 같이 가스배기부(137,147,157)와 가스공급노즐(136,146,156)이 동일한 선상에 존재하도록 형성되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.

가스흡기유로(139,149,159)는 가스공급노즐(136,146,156)에 의해 공간이 구획되도록 형성될 수 있다. 도 4의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 가스흡기관(132,142,152)과 가스배기관(134,144,154) 사이에 형성되는 가스흡기유로(139,149,159)는 가스공급노즐(136,146,156)에 의해서 2개의 공간으로 나뉘어진다. 이 때, 가스흡기유로(139,149,159)는 가스공급노즐(136,146,156)에 의해 대칭적으로 구획되는 것이 바람직하다.

가스공급관(131,141,151)의 가운데 부위에 있는 가스공급노즐(136,146,156)의 크기가 양단 부위에 있는 가스공급노즐(136,146,156)의 크기 보다 크게 형성될 수 있다. 만약, 가스가 가스공급관(131,141,151)의 양단에서 공급된다면, 가스공급관(131,141,151)의 가운데의 가스압력이 양단의 가스압력 보다 작아지기 때문에 가운데 부분에 있는 가스공급노즐(136,146,156)을 통해서는 많은 가스가 짧은 시간에 가스배기유로(138,148,158)로 흘러가지 않을 수 있다. 이를 방지하기 위해, 가스공급관(131,141,151)의 가운데 부분에 있는 가스공급노즐(136,146,156)을 양단에 있는 것 보다 크게 한다. 또는, 가스공급관(131,141,151)의 가운데 부위에 있는 가스공급노즐(136,146,156) 사이의 간격이 양단 부위에 있는 가스공급노즐(136,146,156) 사이의 간격 보다 작게 형성될 수 있다.

만약, 가스공급관(131,141,151)의 양단이 아니라, 일단에서만 가스가 공급되는 경우에는 가스가 공급되는 반대쪽 끝단에 가까울수록 가스공급노즐(136,146,156)의 크기를 크게 하거나 가스공급노즐(136,146,156) 사이의 간격을 촘촘하게 할 수 있다.

가스배기관(134,144,154)은 가스배기관(134,144,154)의 외부를 향해 가스배기부(137,147,157)에 연장 형성된 배기가이드(137a,147a,157a)를 포함할 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가이드(137a,147a,157a)는 기판(110)이 위치하는 아래쪽을 향해 연장 형성되어, 가스배기부(137,147,157)를 통과한 가스가 최대한 많이 기판(110)에 접촉될 수 있도록 안내할 수 있다.

배기가이드(137a,147a,157a)는 가스공급노즐(136,146,156)의 중심을 지나는 가상의 선에 대해서 대칭이 되도록 양쪽에 형성될 수 있는데, 양쪽에 형성된 배기가이드(137a,147a,157a) 사이의 각도가 아래쪽으로 갈수록 커지게 하여, 배기가이드(137a,147a,157a)를 통과한 가스가 퍼지면서 기판(110)에 닿을 수 있게 안내해 줄 수 있다.

여기서, 가스배기부(137,147,157)는 배기가이드(137a,147a,157a) 사이에 형성된 적어도 하나의 구멍 또는 슬릿을 포함할 수 있다. 즉, 가스배기부(137,147,157)는 배기가이드(137a,147a,157a) 사이에 형성된 적어도 하나의 구멍 또는 슬릿이 될 수 있다. 도 4의 (a)에는 가스배기부(137,147,157)가 다수개의 구멍인 경우가 도시되어 있다.

가스배기구(137,147,157)가 다수개의 구멍으로 형성된 경우에 가스배기유로(138,148,158) 내의 위치에 따른 압력 크기 또는 차이에 따라, 압력이 작은 부분에서는 구멍의 크기를 크게 하거나 구멍 사이의 간격을 작게 하는 것이 바람직하다. 또한, 가스배기구(137,147,157)가 단일 슬릿으로 형성된 경우에 가스배기유로(138,148,158) 내의 위치에 따른 압력 크기 또는 차이에 따라, 압력이 작은 부분에서는 슬릿의 폭을 크게 하는 것이 바람직하다.

가스흡기관(132,142,152)의 원주방향 일단(133a,143a,153a)과 배기가이드(137a,147a,157a)의 일단 사이에는 가스흡기부(133,143,153)가 형성되며, 가스흡기부(133,143,153)는 가스배기관(134,144,154) 또는 가스흡기관(132,142,152)의 원주방향을 따라 가스배기부(137,147,157)에 대해서 대칭적으로 위치할 수 있다.

가스흡기부(133,143,153)를 형성하는 가스흡기관(132,142,152)의 원주방향 일단(133a,143a,153a)은 배기가이드(137a,147a,157a)를 향해서 절곡된 모양을 가질 수 있다. 가스흡기관(132,142,152)의 원주방향 일단(133a,143a,153a)이 배기가이드(137a,147a,157a)를 향해서 절곡 형성됨으로써, 가스흡기부(133,143,153)의 크기 또는 폭이 과도하게 커지는 것을 방지할 수 있다. 가스흡기관(132,142,152)의 원주방향 일단(133a,143a,153a)이 배기가이드(137a,147a,157a)를 향해서 절곡 형성되기 때문에 가스흡기관(132,142,152)은 디컷(D-cut)이 형성된 원기둥 모양을 가지게 된다.

도 4의 (b) 및 (c)에서 가스흡기부(133,143,153)를 형성하는 가스흡기관(132,142,152) 일단(133a,143a,153a)의 최하단부 또는 최하면은 배기가이드(137a,147a,157a) 일단의 최하단부 또는 최하면 보다 아래쪽에 위치할 수 있다. 이 때, 가스흡기관(132,142,152) 일단(133a,143a,153a)의 최하단부 또는 최하면은 배기가이드(137a,147a,157a) 일단의 최하단부 또는 최하면 보다 3mm 정도 더 아래 쪽으로 길게 형성될 수 있다. 즉, 가스흡기관(132,142,152) 일단(133a,143a,153a)의 최하단부 또는 최하면과 배기가이드(137a,147a,157a) 일단의 최하단부 또는 최하면 사이의 간격이 3mm 정도 형성될 수 있다. 이와 같이, 가스흡기관(132,142,152) 일단(133a,143a,153a)의 최하단부 또는 최하면은 배기가이드(137a,147a,157a) 일단의 최하단부 또는 최하면 보다 아래쪽에 위치함으로써 흡기되는 가스의 량을 늘일 수 있다. 또한, 가스배기부(137,147,157)를 통과한 가스가 아래쪽으로 더 돌출된 가스흡기관(132,142,152) 일단(133a,143a,153a)의 최하단부에 의해서 가스흡기부(133,143,153)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 배출된 가스가 반응에 참여하지 못하고 흡기되어 제거되는 것을 방지할 수 있다.

가스배기부(137,147,157)가 개방된 형태이기 가스배기유로(138,148,158)에 가스가 있으면 항상 가스배기부(137,147,157)를 통해 가스가 기판(110) 쪽으로 배출될 수 있다. 그런데, 배출되는 가스가 반응에 필요 없는 경우에도 가스가 기판(110) 쪽으로 배출된다면, 원자층 증착공정이 제대로 이루어지지 않게 된다.

이러한 점을 고려하여, 가스배기관(134,144,154)은 가스배기관(134,144,154)의 내면에 회전 가능하게 제공되어, 가스배기유로(138,148,158)와 가스배기부(137,147,157)를 연통시키거나 차단하는 가스밸브(160,170)를 포함할 수 있다.

가스밸브(160,170)는 도 4에 도시된 바와 같이 가스배기관(134,144,154)의 내면을 따라 가스배기관(134,144,154)의 원주방향으로 회전하거나, 도 5에 도시된 바와 같이 가스배기관(134,144,154)의 길이방향으로 직선운동을 하면서 가스배기부(137,147,157)의 열림을 조절할 수 있다.

우선 도 4에는 가스밸브(160)가 가스배기관(134,144,14)의 내면과 접촉한 상태로 소정 각도 범위 내에서 회전하면서 가스배기부(137,147,157)를 열거나 닫을 수 있다. 이를 위해, 가스밸브(160)의 일단에는 밸브구동부(162)가 구비되는데, 밸브구동부(162)는 스텝모터 등으로 형성될 수 있다.

도 4의 (b)는 가스밸브(160)가 가스배기부(137,147,157)를 완전히 닫고 있는 상태이기 때문에 가스배기유로(138,148,158)에 있는 가스가 가스배기부(137,147,157)를 통과하지 못한다. 이 상태에서 밸브구동부(162)에 의해서 가스밸브(160)가 일정한 각도만큼 회전하게 되면, 도 4(c)와 같이 가스배기부(137,147,157)가 열리면서 가스가 배출될 수 있다.

가스밸브(160)가 가스배기관(134,144,154)의 내면을 따라 가스배기관(134,144,154)의 원주방향으로 회전하는 경우에 가스밸브(160)는 가스배기부(137,147,157)를 완전히 개폐하는 범위 내에서 회전할 수 있다. 즉, 가스밸브(160)는 가스배기관(134,144,154)의 내면을 따라 360도까지 회전할 필요는 없으며, 가스배기부(137,147,157)가 완전히 열리거나 닫히는 위치까지만 회전하면 충분하다. 따라서, 가스밸브(160)는 일종의 가스배기부(137,147,157)를 개폐하는 일종의 온/오프 스위치(on/off switch)와 같은 기능을 한다.

또한, 가스밸브(160)는 가스배기부(137,147,157)를 개폐하는 열림량을 조절하여, 배기되는 가스의 유량을 조절할 수도 있다.

도 5에서 (a)와 (b)는 가스배기부(137,147,157)가 닫힌 상태이고, (c)와 (d)는 가스배기부(137,147,157)가 열린 상태이다. 도 5(b)는 도 5(a)의 절단선 "B-B"에 따른 단면도이고, 도 5(d)는 도 5(c)의 절단선 "C-C"에 따른 단면도이다. 도 5(a) 및 (c)는 도 3에 따른 가스흡배기유닛(130,140,150)의 길이방향 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 가스배기부(137,147,157)가 다수의 구멍으로 형성되고 가스밸브(170)가 가스배기관(134,144,154)의 내면을 따라 가스배기관(134,144,154)의 길이방향으로 직선운동을 하는 경우에 가스밸브(170)는 가스배기부(137,147,157)의 열림을 동시에 조절하거나 독립적으로 조절할 수 있다.

가스밸브(170)가 가스배기부(137,147,157)의 열림을 동시에 조절하거나 독립적으로 조절하기 위해서는 각각의 가스배기부(137,147,157)마다 별개의 가스밸브(170)가 독립적으로 설치되어야 한다.

가스밸브(170)가 독립적으로 형성된 경우에는 가스배기부(137,147,157)를 전체적 또는 개별적으로 개폐할 뿐만 아니라, 가스배기유로(138,148,158) 내의 압력 분포에 따라서 가스배기부(137,147,157)의 열림량을 서로 다르게 제어할 수 있다. 예를 들면, 압력이 낮은 위치의 가스배기부(137,147,157)는 많이 열리게 하고 압력이 높은 위치의 가스배기부(137,147,157)는 적게 열리도록 제어함으로써, 가스배기부(137,147,157) 전체를 통해 가스가 균일하게 배출되게 할 수 있다.

도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)는 소스가스흡배기유닛(130)에서 소스가스를 기판(110)상에 주입하고 퍼지가스흡배기유닛(150)에서 퍼지가스를 기판(110)상에 주입한다. 이후 반응가스흡배기유닛(140)에서 반응가스가 기판(110)상에 주입되어 원자층이 증착된다.

실리콘 박막을 증착하기 위해서 소스가스는 실리콘을 포함하는 실란(Silane, SiH4) 또는 디실란(Disilane, Si2H6), 사불화 실리콘(SiF4) 중 어느 하나의 가스를 사용하고, 반응가스는 산소(O2)나 오존(O3) 가스를 사용할 수 있다. 그리고 퍼지가스는 아르곤(Ar)이나 질소(N2), 헬륨(He) 중 어느 하나의 가스 또는 둘 이상 혼합된 가스를 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 소스가스, 퍼지가스, 반응가스의 수와 종류는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

가스흡기부(133,143,153)와 가스배기부(137,147,157)가 가스흡배기유닛(130,140,150)의 중심과 이루는 각도는 5도 내지 90도인 것이 바람직하다. 가스흡기부(133,143,153)와 가스배기부(137,147,157)가 가스흡배기유닛(130,140,150)의 중심과 이루는 각도가 5도보다 작을 경우 가스흡배기유닛(130,140,150)의 가스배기부(137,147,157)로 기판에 가스를 공급하기 전에 가스흡기부(133,143,153)로 흡수될 수 있어 공급된 가스 대비 기판에 증착되는 가스에 대한 가스 공급 효율이 낮게 된다. 또한, 가스흡기부(133,143,153)와 가스배기부(137,147,157)가 가스흡배기유닛(130,140,150)의 중심과 이루는 각도가 90도보다 클 경우, 가스흡기부(133,143,153)로 기판상의 주변가스를 흡입하는 가스 흡입 효율이 낮게 된다.

가스흡기부(133,143,153)는 가스배기부(137,147,157)를 중심으로 상호 대칭된 위치에 배치될 수 있다. 가스흡기부(133,143,153)가 가스배기부(137,147,157)의 양측에 배치됨으로써 전 단계의 공정에서 기판 상에 남은 가스를 흡입한 후 가스배기부(137,147,157)를 통해 본 단계의 가스를 기판 상에 주입시키고 다시 기판 상에 반응 후 남은 가스를 흡입할 수 있기 때문에 가스흡기부(133,143,153)는 가스배기부(137,147,157)를 중심으로 상호 대칭된 위치에 배치됨이 바람직하다. 다만, 이에 한정되지 않고 가스흡기부(133,143,153)는 가스배기부(137,147,157)를 중심으로 동일한 일측에 배치될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)의 가스흡배기유닛(130,140,150)은 가스의 공급과 흡입이 동시에 실시되므로 진공 상태가 필요 없고, 상압에서 실시될 수 있다.

도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)의 변형예가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 원자층 증착장치(100)는 상압플라즈마 발생부(180), 퍼지가스흡배기유닛(150), 소스가스흡배기유닛(130) 및 할로겐 램프(190)를 포함할 수 있다. 이 경우에 기판(110)은 가스흡배기유닛(130,150)에 대해서 좌측에서부터 우측으로 상대운동하면서 증착공정이 수행될 수 있다.

기판(110)이 좌측에서 우측으로 움직이기 시작하면, 맨 먼저 할로겐 램프(190)에 의해서 기판(110)의 특정 부위(즉, 소스가스가 주입될 부위)가 가열된다. 기판(110)을 가열하는 공정은 소스가스의 배기 및 흡기가 수행되는 기판(110)의 특정 부위에 대해 수행될 수 있다. 보다 자세히는, 할로겐 램프(190)는 가스흡배기유닛(130,150)에 대한 기판(110)의 상대운동방향(TD)에 대해서 소스가스흡배기유닛(130) 보다 앞서도록 배치될 수 있다. 할로겐 램프(190)는 기판(110)에 있어서 소스가스가 공급되는 부위를 가열하여 원자층 증착의 수율을 높일 수 있다.

기판(110)의 가열은 할로겐 램프(190) 뿐만 아니라 레이져, 자외선 램프 등이 이용될 수도 있다. 할로겐 램프(190)는 열원(193), 열원(193)의 외부에서 이를 감싸는 하우징(191) 및 하우징(191)의 내부에 형성된 다수개의 쿨링부(192)를 포함할 수 있다. 할로겐 램프(190)의 쿨링부(192)는 기판(110)의 표면 외의 부분을 가열시키는 것을 방지하므로 기판(110) 전체의 온도가 상승하는 것을 막을 수 있다.

기판(110)이 좌측에서 우측으로 이송되는 경우라면, 우측에 있는 할로겐 램프(190)가 작동하여 소스가스가 공급되기 전에 기판(110)을 가열한다. 다음으로 소스가스흡배기유닛(130)에서 소스가스를 배기 및 흡기하며, 퍼지가스흡배기유닛(150)에서 퍼지가스를 배기 및 흡기한다. 이 때, 소스가스와 퍼지가스의 흡기는 증착공정에 기여한 후 잔류하는 소스가스 및 퍼지가스를 흡기하여 제거하게 된다. 그 다음으로 반응가스를 기판(110)상에 주입해야 하는데, 도 6의 장치는 반응가스흡배기유닛(140) 대신 상압플라즈마 발생부(180)를 사용한다. 이러한 과정을 거치면서 1사이클의 원자층 증착공정을 수행하게 된다.

도 6에 도시된 원자층 증착장치(100)는 상압에서 원자층을 증착시킬 수 있으므로 반응가스를 기판(110) 상에 공급할 때 상압플라즈마 발생부(180)를 사용할 수 있다. 상압플라즈마 발생부(180)는 콜드 플라즈마 토치(cold plasma torch)를 형상화한 것이다. 상압플라즈마 발생부(180)는 반응가스를 공급하기 때문에, 상압플라즈마 발생부(180)를 사용하는 경우에는 반응가스흡배기유닛(140)을 생략할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에 대해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 개략적으로 도시한 사시도, 도 8은 도 7에 따른 원자층 증착장치의 단면도, 도 9는 도 7에 따른 원자층 증착장치에 사용되는 가스흡배기유닛을 도시한 사시도, 도 10은 도 9에 따른 가스흡배기유닛의 가스밸브와 밸브격리체를 분리 도시한 사시도, 도 11은 도 9에 따른 가스흡배기유닛의 횡방향 및 종방향 단면도, 도 12는 도 7에 따른 원자층 증착장치에 사용되는 가스흡배기유닛의 다른 실시예를 도시한 단면도, 도 13은 도 7에 따른 원자층 증착장치의 변형예를 도시한 단면도이다.

도 7 내지 도 13에 도시된 원자층 증착장치(200)는 도 1 내지 도 6에 도시된 원자층 증착장치(100)와 가스밸브의 작동 및 형상이 다르고, 대부분은 동일하다. 따라서, 이하에서는 다른 부분을 중심으로 설명한다.

도 7 및 도 8에 도시된 원자층 증착장치(200)는 기판온도가변부(220) 위에 놓인 기판(210)의 상대운동방향(TD)과 직교하는 방향으로 차례대로 구비된 소스가스흡배기유닛(230), 퍼지가스흡배기유닛(250), 반응가스흡배기유닛(240) 및 퍼지가스흡배기유닛(250)을 포함할 수 있다. 여기서, 소스가스흡배기유닛(230), 반응가스흡배기유닛(240) 및 퍼지가스흡배기유닛(250)은 동일한 구조를 가진다.

도 8에 도시된 바와 같이, 가스흡배기유닛(230,240,250)과 기판(210) 사이에는 일정한 간격(G)을 유지해야 하는데, 간격(G)의 크기는 도 1의 장치(100)와 동일하다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 가스흡배기유닛(230,240,250)은 가스밸브(260)와 밸브격리체(270)를 제외하면 도 1 내지 도 5에 도시된 증착장치(100)의 가스흡배기유닛(130,140,150)과 동일한 구조를 가진다.

가스흡배기유닛(230,240,250)은 가스공급관(231,241,251), 가스공급관(231,241,251)의 내부에 형성된 가스공급유로(235,245,255), 가스공급유로(235,245,255)와 연통되는 가스공급노즐(236,246,256), 가스공급노즐(236,246,256)과 연통되는 가스배기유로(238,248,258), 가스배기유로(238,248,258)를 형성하는 가스배기관(234,244,254), 가스배기유로(238,248,258)와 연통되며 기판(210) 상면에 가스를 주입하는 가스배기부(237,247,257), 가스배기부(237,247,257)에서부터 기판(210)을 향해 연장 형성된 배기가이드(237a,247a,257a), 가스배기관(234,244,254)를 둘러싸는 가스흡기관(232,242,252), 가스배기관(234,244,254)와 가스흡기관(232,242,252) 사이에 형성되는 가스흡기유로(239,249,259), 가스흡기관(232,242,252)의 일단(233a,243a,253a)과 배기가이드(237a,247a,257a) 사이에 형성되는 가스흡기부(233,243,253)을 포함할 수 있다.

가스배기관(234,244,254)의 내면에는 밸브격리체(270)가 삽입되고, 밸브격리체(270)의 내부에는 가스밸브(260)가 삽입된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 가스밸브(260) 및 밸브격리체(270)는 원통 모양으로 형성될 수 있다. 가스밸브(260)는 밸브격리체(270)에 삽입된 상태에서 회전방향(RD)을 따라 회전하면서 가스배기부(237,247,257)를 개폐할 수 있다.

도 1 내지 도 6에 도시된 증착장치(100)의 가스밸브(160,170)와 달리 상기 가스밸브(260)는 원통 모양으로 형성되고, 가스배기관(234,244,254)와 접촉한 상태로 작동하는 것이 아니라 밸브격리체(270)와 접촉한 상태로 작동하게 된다. 여기서, 밸브격리체(270)는 가스밸브(260)의 원활한 회전을 확보하기 위한 일종의 베어링과 같은 부재이며, 밸브격리체(270)는 테프론(Teflon) 재질로 형성될 수 있다. 다만, 밸브격리체(270)의 재질이 테프론에 국한되는 것은 아니며, 가스밸브(260)의 회전동작시 마찰력을 줄일 수 있는 재질이라면 어떠한 것이라도 사용될 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 밸브격리체(270)에는 가스공급노즐(236,246,256) 및 가스배기부(237,247,257)와 각각 연통되는 통공(273)이 밸브격리체(270)의 중심에 대해 대칭적으로 형성되고, 가스밸브(260)에는 통공(273)과 연통되는 밸브공(263)이 형성되며 밸브공(263)은 가스밸브(260)의 일측에만 형성될 수 있다. 즉, 도 11에서, 밸브격리체(270)의 통공(273)은 도시된 위쪽 뿐만 아니라 이와 대향하는 아래쪽에도 형성되는 반면에, 가스밸브(260)의 밸브공(263)은 다른 쪽에는 형성되지 않는다.

가스밸브(260)가 밸브격리체(270)에 삽입된 상태에서 회전하면서 밸브공(263)이 위쪽 통공(273)과 연통되는지, 아래쪽 통공(273)과 연통되는지, 아니면 통공(273)과 연통되지 않는지에 따라서 가스의 배기를 단속(斷續)할 수 있다. 밸브격리체(270)의 위쪽 통공(273)은 가스공급노즐(236,246,256)과 연통되고 아래쪽 통공(273)은 가스배기부(237,247,257)와 연통되도록 밸브격리체(270)는 가스배기관(234,244,254)에 삽입 고정된다.

도 11(b)는 도 11(a)의 절단선 "D-D"에 따른 단면도이고, 도 11(d)는 도 11(c)의 절단선 "E-E"에 따른 단면도이며, 도 11(f)는 도 11(e)의 절단선 "F-F"에 따른 단면도이다. 도 11(a), (c) 및 (e)는 도 9에 따른 가스흡배기유닛(230,240,250)의 길이방향 단면도이다.

도 11의 (a) 및 (b)는 가스밸브(260)의 밸브공(263)이 밸브격리체(270)의 위쪽 통공(273)과 연통되는 상태이다. 이 상태에서 가스공급관(231,241,251)을 통해 공급된 가스는 가스공급노즐(236,246,256)을 통과하여 가스배기유로(238,248,258)를 채우게 된다. 이 상태에서 가스밸브(260)가 좀더 회전하면 도 11의 (c) 및 (d)와 같은 상태가 된다. 이 상태에서 가스밸브(260)의 밸브공(263)은 밸브격리체(270)의 통공(273)과 연통하지 않기 때문에 가스배기유로(238,248,258) 안으로 가스가 유입되지도 않고, 가스배기유로(238,248,258) 안의 가스가 가스배기부(237,247,257)를 통해 기판(210) 상에 주입되지도 않는다.

가스밸브(260)가 더 회전하면 도 11의 (e) 및 (f)와 같은 상태가 된다. 이 상태는 가스밸브(260)의 밸브공(263)이 밸브격리체(270)의 아래쪽 통공(273)과 연통하게 되기 때문에 가스배기유로(238,248,258) 내에 있는 가스가 가스배기부(237,247,257)를 통과하여 기판(210) 상에 주입될 수 있다.

여기서, 가스밸브(260)의 밸브공(263)은 가스밸브(260)의 길이 방향으로 일체로 형성되거나, 가스밸브(260)의 길이 방향으로 일정한 이격 거리를 가진 형태로 구비될 수 있다. 따라서 반응 공정에 따라 가스 분사 방식을 조절할 필요가 있는데, 가스밸브(260)의 밸브공(263)의 형태에 따라 가스를 선 분사 또는 점 분사 방식으로 조절할 수 있다.

또한, 가스를 선 분사 또는 점 분사방식을 제공하기 위해 가스배기부(237,247,257)를 가스흡기관(232,242,252)의 길이 방향을 따라 배치되고, 일정한 이격 거리를 가진 구멍 형태 또는 일체화된 단일 슬릿의 형태로 제조할 수 있다.

도 9 내지 도 11에 도시된 가스흡배기유닛(230,240,250)의 가스흡기관(232,242,252)는 대략 디컷(D-cut)된 원기둥 모양이지만, 다른 모양으로 형성될 수 도 있다.

도 12의 (a)에 도시된 다른 실시예에 따른 가스흡배기유닛(330,340,350)은 가스흡기관(332,342,352)이 디컷이 없는 원통 모양을 가진다. 가스배기부를 형성하는 배기가이드(337a,347a,357a)는 아래쪽으로 연장된 후 각각 양쪽으로 절곡되어 가이드 절곡부(337b,347b,357b)를 형성한다.

여기서, 가이드 절곡부(337b,347b,357b)는 가스흡기관(332,342,352)와 동일한 곡률반경을 가진다. 가이드 절곡부(337b,347b,357b)의 끝단과 가스흡기관(332,342,352)의 끝단(333a,343a,353a) 사이에 가스흡기부가 형성된다.

도 12의 (b)에 도시된 다른 실시예에 따른 가스흡배기유닛(430,440,540)의 가스흡기관(432,442,452)은 곡면부와 평면부를 모두 가지는 형태이다. 배기가이드(437a,447a,457a)는 아래쪽으로 연장된 후 각각 양쪽으로 절곡되어 가이드 절곡부(437b,447b,457b)를 형성하는데, 가이드 절곡부(437b,447b,457b)는 곧게 절곡된다.

가스흡기관(432,442,452)의 하단(433a,443a,453a)은 가이드 절곡부(437b,447b,457b)를 향해 곧게 절곡되고, 가스흡기관(432,442,452)의 하단(433a,443a,453a)과 가이드 절곡부(437b,447b,457b) 사이에 가스흡기부가 형성된다. 도 12(b)에 도시된 가스흡배기유닛(430,440,540)은 가스흡기관(432,442,452)의 하단(433a,443a,453a)의 최저면이 가이드 절곡부(437b,447b,457b)의 최저면 보다 더 아래쪽에 위치하며, 두 최저면 사이의 간격은 3mm를 넘지 않는 것이 바람직하다.

도 13에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(200)의 변형예가 도시되어 있다. 도 13에 도시된 원자층 증착장치(200)는 상압플라즈마 발생부(280), 퍼지가스흡배기유닛(250), 소스가스흡배기유닛(230) 및 할로겐 램프(290)를 포함할 수 있다. 이 경우에 기판(210)은 가스흡배기유닛(230,250)에 대해서 좌측에서부터 우측으로 상대운동하면서 증착공정이 수행될 수 있다. 도 13에 도시된 장치는 도 6에 도시된 장치와 동일하게 작동한다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100,200: 원자층 증착장치 110,210: 기판
120,220: 기판온도가변부 130,230,330,430: 소스가스흡배기유닛
131,141,151: 가스공급관 132,142,152: 가스흡기관
133,143,153: 가스흡기부 134,144,154: 가스배기관
135,145,155: 가스공급유로 136,146,156: 가스공급노즐
137,147,157: 가스배기부 138,148,158: 가스배기유로
139,149,159: 가스흡기유로 140,240,340,440: 반응가스흡배기유닛
150,250,350,450: 퍼지가스흡배기유닛
160,170,260: 가스밸브 270: 밸브격리체

Claims (18)

1. 가스공급유로가 내부에 형성되는 가스공급관;
   상기 가스공급유로와 연통되는 가스배기유로가 내부에 형성되는 가스배기관; 및
   가스흡기유로가 내부에 형성되도록 상기 가스배기관의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸는 가스흡기관;을 포함하며,
   상기 가스공급관과 상기 가스배기관 사이에는 상기 가스공급유로와 상기 가스배기유로를 연통시키는 적어도 하나의 가스공급노즐이 형성되되,
   상기 가스흡기유로는 상기 가스공급노즐에 의해 공간이 구획되도록 형성되는 , 가스흡배기유닛.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 가스배기관에는 그 길이방향을 따라 적어도 하나의 가스배기부가 형성되며, 상기 가스배기부는 상기 가스공급노즐과 연통되도록 형성되는, 가스흡배기유닛.
   
4. 삭제
5. 제3항에 있어서,
   상기 가스공급관의 가운데 부위에 있는 상기 가스공급노즐의 크기가 양단 부위에 있는 상기 가스공급노즐의 크기 보다 크게 형성되거나,
   상기 가스공급관의 가운데 부위에 있는 상기 가스공급노즐 사이의 간격이 양단 부위에 있는 상기 가스공급노즐 사이의 간격 보다 작게 형성되는, 가스흡배기유닛.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 가스배기관은 상기 가스배기관의 외부를 향해 상기 가스배기부에 연장 형성된 배기가이드를 포함하며,
   상기 가스배기부는 상기 배기가이드 사이에 형성된 적어도 하나의 구멍 또는 슬릿을 포함하는, 가스흡배기유닛.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 가스흡기관의 원주방향 일단과 상기 배기가이드의 일단 사이에는 가스흡기부가 형성되며,
   상기 가스흡기부는 상기 가스배기관 또는 상기 가스흡기관의 원주방향을 따라 상기 가스배기부에 대해서 대칭적으로 위치하는, 가스흡배기유닛.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 가스흡기부를 형성하는 상기 가스흡기관 일단의 최하단부는 상기 배기가이드 일단의 최하단부 보다 아래쪽에 위치하는, 가스흡배기유닛.
   
9. 제3항, 제5항 내지 제8항 중, 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 가스배기관은 상기 가스배기관의 내면에 회전 가능하게 제공되어, 상기 가스배기유로와 상기 가스배기부를 연통시키거나 차단하는 가스밸브를 포함하는, 가스흡배기유닛.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 가스밸브는 상기 가스배기관의 내면을 따라 상기 가스배기관의 원주방향으로 회전하거나, 상기 가스배기관의 길이방향으로 직선운동을 하면서 상기 가스배기부의 열림을 조절하는, 가스흡배기유닛.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 가스밸브가 상기 가스배기관의 내면을 따라 상기 가스배기관의 원주방향으로 회전하는 경우에 상기 가스밸브는 상기 가스배기부를 완전히 개폐하는 범위 내에서 회전하는, 가스흡배기유닛.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 가스배기부가 다수의 구멍으로 형성되고 상기 가스밸브가 상기 가스배기관의 내면을 따라 상기 가스배기관의 길이방향으로 직선운동을 하는 경우에 상기 가스밸브는 상기 가스배기부의 열림을 동시에 조절하거나 독립적으로 조절하는, 가스흡배기유닛.
    
13. 제9항에 있어서,
    상기 가스배기관과 상기 가스밸브 사이에는 밸브격리체가 형성되는, 가스흡배기유닛.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 밸브격리체 및 상기 가스밸브는 원통 모양으로 형성되고, 상기 가스밸브는 상기 밸브격리체의 내부에 삽입되는, 가스흡배기유닛.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 밸브격리체에는 상기 가스공급노즐 및 상기 가스배기부와 각각 연통되는 통공이 상기 밸브격리체의 중심에 대해 대칭적으로 형성되고,
    상기 가스밸브에는 상기 통공과 연통되는 밸브공이 형성되며, 상기 밸브공은 상기 가스밸브의 일측에만 형성되는, 가스흡배기유닛.
    
16. 제9항에 따른 가스흡배기유닛을 구비하는, 원자층 증착장치.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 가스흡배기유닛은,
    소스가스를 흡배기하는 소스가스흡배기유닛;
    반응가스를 흡배기하는 반응가스흡배기유닛; 및
    상기 소스가스흡배기유닛과 상기 반응가스흡배기유닛 사이에 제공되어 퍼지가스를 흡배기하는 퍼지가스흡배기유닛;을 포함하는, 원자층 증착장치.
    
18. 제17항에 있어서,
    상기 가스배기관과 상기 가스밸브 사이에는 테프론 재질의 밸브격리체가 형성되는, 원자층 증착장치.

Images