KR101696354B1 - 뱃치의 기판들을 처리하기 위한 원자층 퇴적 반응기 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원자층 퇴적 공정에 의하여 뱃치의 기판들을 처리하기 위한 원자층 퇴적 반응기의 반응 챔버 모듈을 제공하는 단계; 및 처리 전에 상기 반응 챔버 모듈 속으로의 상기 뱃치의 기판들을 처리 후 상기 기판들의 뱃치가 언로드되는 것과 다른 경로를 통해서 로드하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 이에 대응하는 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 일반적으로 퇴적 반응기들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 배타적인 것은 아니지만, 본 발명은 순차적인 자기-포화 표면 반응들에 의해 표면들 상에 물질이 퇴적되는 퇴적 반응기들에 관한 것이다.
원자층 에피택시(ALE) 방법은 1970년대 초기에 Dr. Tuomo Suntola에 의해 발명되었다. 상기 방법에 대한 다른 통칭 명칭은 원자층 퇴적(ALD)이며, 요즈음은 ALE 대신에 사용된다. ALD는 적어도 두개의 반응성 전구체 종들을 기판에 순차적으로 도입함에 기초하는 특별한 화학 퇴적 방법이다. 상기 기판은 반응 공간 내에 위치한다. 상기 반응 공간은 전형적으로 가열된다. ALD의 기본 성장 메카니즘은 화학적 흡착(chemisorption)과 물리적 흡착(physisorption) 사이의 결합력 차이들에 의존한다. ALD는 화학적 흡착을 활용하며, 퇴적 공정 동안에 물리적 흡착을 제거한다. 화학적 흡착 동안에는 강력한 화학적 결합이 고상(solid phase)의 표면의 원자(들)과 기상(gas phase)으로 도달되는 분자 사이에 형성된다. 물리적 흡착에 의한 결합은 단지 반 데르 바알스 힘들만이 관련되기 때문에 훨씬 취약하다. 물리적 흡착의 결합들은 국부 온도가 상기 분자들의 응축 온도보다 높을 때 열 에너지에 의해 쉽게 깨진다.
ALD 반응기의 반응 공간은 박막들의 퇴적을 위해 사용된 ALD 전구체의 각각에 교번적으로 그리고 순차적으로 노출될 수 있는 모든 가열된 공간들을 포함한다. 기본적인 ALD 퇴적 사이클은 4개의 순차적 단계들로 구성되어 있다: 펄스 A, 퍼지 A, 펄스 B, 및 퍼지 B. 펄스 A는 전형적으로 금속 전구체 증기로 구성되며, 펄스 B는 비금속 전구체 증기, 특히 질소 또는 산소 전구체 증기로 구성되어 있다. 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스, 및 진공 펌프가 퍼지 A 및 퍼지 B 동안에 상기 반응 공간으로부터 기상 반응 부산물들 및 잔류하는 반응물 분자들을 퍼지하기 위해 사용된다. 퇴적 시퀀스는 적어도 하나의 퇴적 사이클을 포함한다. 퇴적 사이클들은 상기 퇴적 시퀀스가 원하는 두께의 박막을 생성할 때까지 반복된다.
전구체 종들(species)은 화학적 흡착을 통하여 상기 가열된 표면들의 활성 사이트들에 화학적 결합을 형성한다. 전형적으로, 하나의 전구체 펄스 동안에 상기 기판들 상에 분자 단층 이내의 고체 물질이 형성되는 방식으로 조건들이 준비된다. 따라서 상기 성장 공정은 자기-종결적(self-terminating) 또는 포화적인 것이다. 예를 들어, 제1 전구체는 상기 흡착된 종들에 부착되어 잔류하여 상기 표면을 포화시키며, 추가의 화학적 흡착을 방지하는 리간드들을 포함할 수 있다. 반응 공간 온도는 상기 기판(들) 상에서 상기 전구체 분자 종들이 기본적으로 온전히 화학적 흡착되도록 상기 활용된 전구체들의 응축 온도들 위 및 열적 분해 온도들 아래로 유지된다. 기본적으로 온전히 라는 것은, 상기 전구체 분자 종들이 상기 기판 상에 화학적 흡착될 때 휘발성 리간드들이 상기 전구체 분자를 떼어낼 수 있다는 것을 의미한다. 상기 표면은 제1 타입의 활성 사이트들, 즉 상기 제1 전구체 분자들의 흡착된 종들로 기본적으로 포화된다. 이 화학적 흡착 단계는 전형적으로 제1 퍼지 단계(퍼지 A)가 뒤따르며, 여기서 과잉의 제1 전구체 및 가능한 반응 부산물들이 상기 반응 공간으로부터 제거된다. 이어서 제2 전구체 증기가 상기 반응 공간 속으로 도입된다. 제2 전구체 분자들은 전형적으로 상기 제1 전구체 분자들의 상기 흡착된 종들과 반응함으로써 원하는 박막 물질을 형성한다. 이 성장은 일단 상기 흡착된 제1 전구체의 전체 양이 소모되고, 상기 표면이 제2 타입의 반응성 사이트들로 기본적으로 포화되면 종료한다. 이어서 과잉의 제2 전구체 증기와 가능한 반응 부산물 증기들이 제2 퍼지 단계(퍼지 B)에 의해 제거된다. 이어서 상기 사이클은 상기 막이 원하는 두께가 되도록 성장할 때까지 반복된다. 또한 퇴적 사이클들은 더 복잡할 수도 있다. 예를 들어, 상기 사이클들은 퍼지 단계들에 의해 분리된 3개 또는 그 이상의 반응물 증기 펄스들을 포함할 수도 있다. 모든 이러한 퇴적 사이클들은 로직 유닛 또는 마이크로프로세서에 의해 제어된, 시간이 맞춰진 퇴적 시퀀스를 형성한다.
ALD에 의해 성장된 박막들은 치밀하며, 핀홀이 없고 균일한 두께를 갖는다. 예를 들어, 하나의 실험에서 알루미늄 옥사이드가 250-300℃에서 TMA라고도 불리는 트리메틸알루미늄((CH3)3Al)과 물에 의해 성장하여서, 기판 웨이퍼 위로 단지 약 1%의 비균일도의 결과를 가져왔다.
ALD 박막 공정들에 대한 일반적인 정보 및 ALD 박막 공정들을 위한 전구체들은 Riikka Puurunen 박사의 리뷰 논문인 "Surface chemistry of atomic layer deposition: a case study for the trimethylaluminum/water process" (Journal of Applied Physics, vol. 97, 121301 (2005))에서 알 수 있으며, 상기 리뷰 논문은 본 명세서에 참조로서 결합된다.
최근에, 증가된 퇴적 생산성이 가능한 뱃치 ALD 반응기들에 대한 관심이 증가되어 왔다.
본 발명이 해결하려는 과제는 퇴적 생산성이 향상된 원자층 증착 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1 예시적 태양에 따라, 원자층 퇴적 공정에 의하여 뱃치의 기판들을 처리하기 위한 원자층 퇴적 반응기의 반응 챔버 모듈을 제공하는 단계; 및 처리 전의 상기 뱃치의 기판들을 처리 후 상기 뱃치의 기판들이 언로드되는 것과 다른 경로를 통해서 상기 반응 챔버 모듈 속으로 로드하는 단계를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 기판들은 실리콘 웨이퍼들, 유리 플레이트들, 금속 플레이트들 또는 폴리머 플레이트들을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 뱃치의 기판들(일반적으로, 적어도 하나의 뱃치의 기판들)이, 상기 적어도 하나의 뱃치의 기판들이 상기 반응 챔버 모듈로부터 언로드되는 것과 다른 상기 반응 챔버 모듈의 측으로부터 로드된다. 상기 로드(로딩) 및 언로드(언로딩)는 수평적으로 수행될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 상기 방법은, 상기 원자층 퇴적 반응기의 사전-처리 모듈에서 상기 뱃치의 기판들을 사전-처리하는 단계; 상기 반응기의 상기 반응 챔버 모듈에서 상기 원자층 퇴적 공정에 의해 상기 사전-처리된 뱃치의 기판들을 처리하는 단계; 및 상기 반응기의 사후-처리 모듈에서 상기 처리된 뱃치의 기판들을 사후-처리하는 단계로서, 상기 사전-처리 모듈, 상기 반응 챔버 모듈 및 상기 사후-처리 모듈은 일렬로 위치하는, 상기 단계;를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 모듈들은 단일 소자로 통합될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 상기 모듈들을 통하는 연속적인 경로가 있을 수 있다. 어떤 실시예들에서, 상기 모듈들의 각각의 프로파일은 동일할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 원자층 퇴적 공정에 의한 상기 처리 단계는 순차적인 자기-포화적 표면 반응들에 의해 상기 기판들의 뱃치 상에 물질을 퇴적하는 단계를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 사전-처리 모듈은 사전-가열 모듈이며, 상기 사전-처리 단계는 상기 뱃치의 기판들을 사전-가열하는 단계를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 사후-처리 모듈은 냉각 모듈이며, 상기 사후-처리 단계는 상기 뱃치의 기판들을 냉각하는 단계를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 전체 처리 라인을 통하여 한 방향으로 상기 뱃치의 기판들을 전송하는 단계를 포함하며, 상기 처리 라인은 상기 사전-처리, 반응 챔버 및 사후-처리 모듈들을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 모듈들은 수평적인 열에 놓일 수 있다. 상기 모듈들을 통하는 전송 메카니즘은 상기 모듈들의 각각을 통하는 편도(one-way)일 수 있다.
어떤 실시예들에서, 사전-처리된 기판들이 상기 모듈의 한 측으로부터 상기 반응 챔버 모듈 속으로 로드되고, 상기 ALD 처리된 기판들은 상기 모듈의 반대 측으로부터 상기 모듈로부터 언로드될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 상기 반응 챔버 모듈의 형상은 늘어진(elongated) 형상일 수 있다.
어떤 실시예들에서, 상기 사전-처리 모듈은 제1 로드락이며, 상기 방법은 열 이동에 의해 상기 제1 로드락 내에서 상승된 압력에서 상기 뱃치의 기판들을 사전-가열하는 단계를 포함한다.
상기 상승된 압력은 상압(room pressure)과 같은, 진공 압력보다 높은 압력에 대해 지칭할 수 있다. 열 이동은 열 전도, 대류, 및 전자기 방사를 포함한다. 낮은 압력에서 열은, 전형적으로 적외선인 주로 전자기 방사에 의해 가스 공간을 통해 이동된다. 상승된 압력에서 열 이동은 가스를 통한 열 전도 및 가스의 대류에 의해 증진된다. 대류는 온도 차이들에 기인하는 자연적 대류일 수 있거나, 또는 가스 펌프 또는 팬에 의해 수행되는 강제적 대류일 수 있다. 상기 뱃치의 기판들은 질소 또는 그 유사물과 같은 불활성 가스의 도움으로 열 이동에 의해 가열될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 불활성 가스가 상기 사전-처리 모듈 속으로 유입되고, 상기 불활성 가스는 적어도 하나의 가열기에 의해 가열될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 상기 사후-처리 모듈은 제2 로드락이며, 상기 방법은 열 이동에 의해 상기 제2 로드락 내에서 진공 압력보다 높은 상승된 압력에서 상기 뱃치의 기판들을 냉각시키는 단계를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 뱃치의 기판들을 기판 부분집합들로 나누는 단계, 및 상기 부분집합들의 각각을 상기 반응 챔버 모듈에서 동시에 처리하는 단계를 포함하며, 각 부분집합은 그 자신의 가스 유입구 및 가스 유출구를 가질 수 있다.
어떤 실시예들에서, 각 부분집합은 내부의 나누어진 벽들에 의해 형성된 제한된 공간에서 처리될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 상기 방법은 태양 전지 구조 상에 알루미늄 옥사이드를 퇴적하는 단계를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 방법은 태양 전지 구조 상에서 Zn1 - xMgxO 또는 ZnO1 -xSx 버퍼층을 퇴적하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제2 예시적 태양에 따라, 원자층 퇴적 공정에 의해 뱃치의 기판들을 처리하도록 구성된 원자층 퇴적 반응기의 반응 챔버 모듈; 및 처리 전의 상기 뱃치의 기판들을 상기 반응 챔버 모듈로 로드하는 것이, 처리 후의 상기 뱃치의 기판들가 언로드되는 것과 다른 경로를 경유하도록 허용하는 로딩 및 언로딩 배열;을 포함하는 장치가 제공된다.
상기 장치는 원자층 퇴적 반응기, ALD 반응기일 수 있다.
어떤 실시예들에서, 상기 장치는, 상기 뱃치의 기판들을 사전-처리하도록 구성된 상기 원자층 퇴적 반응기의 사전-처리 모듈; 원자층 퇴적 공정에 의해 상기 사전-처리된 뱃치의 기판들을 처리하도록 구성된 상기 반응기의 상기 반응 챔버 모듈; 및 상기 처리된 뱃치의 기판들을 사후-처리하도록 구성된 상기 반응기의 사후-처리 모듈;을 포함하며, 상기 사전-처리 모듈, 상기 반응 챔버 모듈, 및 상기 사후-처리 모듈은 일렬로 위치할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 원자층 퇴적 공정에 의한 상기 처리 단계는 순차적인 자기-포화적 표면 반응들에 의해 상기 기판들의 뱃치 상에 물질을 퇴적하는 단계를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 사전-처리 모듈은 상기 뱃치의 기판들을 상온 위의 온도까지 사전-가열하도록 구성될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 상기 사후-처리 모듈은 상기 뱃치의 기판들을 상기 ALD 공정 온도 아래의 온도까지 냉각하도록 구성된 냉각 모듈일 수 있다.
어떤 실시예들에서, 상기 장치는 전체 처리 라인을 통하여 한 방향으로 상기 뱃치의 기판들을 전송하도록 구성되어 있으며, 상기 처리 라인은 상기 사전-처리, 반응 챔버 및 사후-처리 모듈들을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 사전-처리 모듈은 열 이동에 의해 상승된 압력에서 상기 뱃치의 기판들을 사전-가열하도록 구성된 제1 로드락일 수 있다.
어떤 실시예들에서, 상기 사후-처리 모듈은 열 이동에 의해 상승된 압력에서 상기 뱃치의 기판들을 냉각시키도록 구성된 제2 로드락일 수 있다.
어떤 실시예들에서, 상기 반응 챔버 모듈은 격벽들을 포함하거나, 또는 상기 뱃치의 기판들을 기판 부분집합들로 나누는 격벽들을 수용하도록 구성되며, 상기 각 부분집합은 그 자신의 가스 유입구 및 가스 유출구를 가질 수 있다.
본 발명의 제3 예시적 태양에 따라, 원자층 퇴적 공정에 의해 뱃치의 기판들을 처리하도록 구성된 원자층 퇴적 반응기의 반응 챔버 모듈; 및 처리 전의 상기 뱃치의 기판들을, 처리 후의 상기 뱃치의 기판들이 언로드되는 것과 다른 경로를 경유하여 상기 반응 챔버 모듈 속으로 로딩하는 수단;을 포함한다.
본 발명의 상이한 비구속적인 예시적 태양들 및 실시예들이 앞서 설명되었다. 앞의 실시예들은 본 발명의 구현들에서 활용될 수 있는 선택된 태양들 또는 단계들을 단지 설명하기 위해 사용된다. 일부 실시예들이 본 발명의 어떤 예시적 태양들을 단지 참조하여 제시될 수 있다. 대응하는 실시예들이 또한 다른 예시적 태양들에 적용될 수 있다. 상기 실시예들의 어떤 적절한 조합들이 형성될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 개선된 뱃치의 기판들을 처리하기 위한 원자층 퇴적 방법 및 장치를 얻을 수 있다.
본 발명은, 단지 예시의 형태로, 첨부하는 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1a 내지 1j는 예시적 실시예에 따른 퇴적 반응기 내에서의 뱃치 처리의 방법을 보여준다.
도 2는 하나의 예시적 실시예에 따른 퇴적 반응기를 보여준다.
도 3은 다른 예시적 실시예에서의 캐리지(carriage)를 보여준다.
도 4는 예시적 실시예에 따른 뱃치(batch)에서의 기판들이 위치를 보여준다.
도 5a 내지 5b는 예시적 실시예에 따른 가스 유동 방향들을 보여준다.
도 6은 예시적 실시예에 따른 곡선화된 직사각형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 7은 다른 예시적 실시예에 따른 곡선화된 직사각형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 8은 또다른 예시적 실시예에 따른 곡선화된 직사각형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 9는 예시적 실시예에 따른 직사각형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 10은 다른 예시적 실시예에 따른 직사각형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 11은 또다른 예시적 실시예에 따른 직사각형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 12는 예시적 실시예에 따른 원형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 13은 다른 예시적 실시예에 따른 원형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 14a 내지 14d는 예시적 실시예에 따른 퇴적 반응기에서 단일 뱃치 처리의 방법을 보여준다.
도 1a 내지 1j는 예시적 실시예에 따른 퇴적 반응기 내에서의 뱃치 처리의 방법을 보여준다.
도 2는 하나의 예시적 실시예에 따른 퇴적 반응기를 보여준다.
도 3은 다른 예시적 실시예에서의 캐리지(carriage)를 보여준다.
도 4는 예시적 실시예에 따른 뱃치(batch)에서의 기판들이 위치를 보여준다.
도 5a 내지 5b는 예시적 실시예에 따른 가스 유동 방향들을 보여준다.
도 6은 예시적 실시예에 따른 곡선화된 직사각형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 7은 다른 예시적 실시예에 따른 곡선화된 직사각형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 8은 또다른 예시적 실시예에 따른 곡선화된 직사각형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 9는 예시적 실시예에 따른 직사각형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 10은 다른 예시적 실시예에 따른 직사각형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 11은 또다른 예시적 실시예에 따른 직사각형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 12는 예시적 실시예에 따른 원형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 13은 다른 예시적 실시예에 따른 원형 튜브 퍼니스를 보여준다.
도 14a 내지 14d는 예시적 실시예에 따른 퇴적 반응기에서 단일 뱃치 처리의 방법을 보여준다.
이하의 설명에서는 원자층 퇴적(ALD) 기술이 예로써 사용된다. 첨부된 청구항들에 의해 특별히 제한되지 않는다면, 본 발명의 실시예들은 상기 기술 및 등가의 기술에 강하게 제한되지 않지만, 어떤 실시예들은 다른 비교할 만한 원자-스케일 퇴적 기술 또는 기술들을 활용하는 방법들 및 장치들에서도 또한 적용될 수 있다.
ALD 성장 메카니즘의 기본들은 통상의 기술자들에게 알려져 있다. ALD 방법들에 대한 상세한 내용은 본 특허 출원의 도입 부분에 기술되어 있다. 이들 상세한 내용은 여기서 반복되지 않지만, 참조가 상기 사항과 함께 상기 도입 부분에 대해 이루어진다.
도 1a 내지 1j는 하나의 예시적 실시예에 따른 퇴적 반응기에서의 뱃치 처리의 방법을 보여준다. 상기 퇴적 반응기는 수평 반응 챔버 모듈(110), 튜브 퍼니스를 포함하며, 이것은 도 6 내지 도 13을 참조하여 보다 상세히 보여지는 바와 같이, 직사각형 단면적, 곡선화된 직사각형 단면적, 또는 원형 단면적일 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 단면적은 목적들에 부합하는 또다른 단면적 형상을 가질 수도 있다.
상기 반응 챔버 모듈(110)은 각기 한 뱃치의 기판들(120)을 운반하는 기판 홀더들을 운반하는 캐리지(115)를 로딩 및 언로딩하기 위하여, 상기 모듈(110)의 각 단부들에 게이트들(111, 112)을 포함한다. 상기 게이트들(111,112)은 도 1a 및 1h에서 보여지는 바와 같이 개방될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 상기 게이트들은 개방 및 폐쇄 시 매우 작은 공간을 필요로 하는 게이트 밸브들 또는 그 유사물일 수 있다. 그들 실시예들에서는, 예를 들어 고정된 또는 이동가능한 사전-처리 모듈이 게이트(111)의 측 상에서 상기 모듈(110)에 부착될 수 있다. 유사하게, 대안적인 실시예에서, 고정된 또는 이동가능한 사후-처리 모듈이 게이트(112)의 측 상에서 상기 모듈(110)에 부착될 수 있다. 이것은 도 2와 관련된 설명에서 나중에 보다 상세히 설명된다.
각 뱃치의 기판들은, 상기 측들 상에서 상기 뱃치들의 각각을 둘러싸는 유동 가이드들 또는 가이드 플레이트들(121)에 의해 형성된 그 자신의 반-제한된(semiconfined) 공간 내에 거주할 수 있다. 따라서 각각의 반-제한된 공간은 일종의 박스(box)를 형성하며, 이것은 상기 박스 내에서 기판들을 처리 가스들에 노출시키고, 상기 박스로부터 처리 가스들을 제거할 수 있도록 적어도 부분적으로 개방된 상부 및 하부 측을 갖는다. 상기 유동 가이드들(121)은 상기 캐리지(115)의 영구적인 구조물을 형성할 수도 있다. 뱃치의 기판들을 운반하는 기판 홀더는 처리 전에 로딩 로봇 또는 그 유사물에 의해 이러한 박스 속으로 전송될 수 있다. 대안적으로, 상기 유동 가이드들(121)은 기판 홀더에 통합될 수도 있다. 이들 실시예들 또는 다른 실시예들에서, 로봇 또는 그 유사물이 뱃치의 기판들을 일반적인 플라스틱 웨이퍼 캐리어 카세트로부터 ALD의 처리 온도들 및 전구체들을 견딜 수 있는 기판 홀더로 이동시킬 수 있다. 이어서, 상기 박스 벽체들을 형성하는 상기 유동 가이드들(121)을 가질 수 있는 이들 기판 홀더들이 상기 캐리지(115) 속으로 로드된다.
상기 기판들(120)은 도 1a에서 보여지듯이 원형 기판 웨이퍼들일 수 있으며, 또는 도 3 내지 도 14d와 관련하여 본 명세서에서 나중에 더욱 상세하게 보여지는 바와 같이 직사각형 웨이퍼들, 특히 정사각형 웨이퍼들일 수 있다. 각 뱃치는 예를 들어, 도 4 내지 도 5b와 관련하여 본 명세서에서 나중에 더욱 상세하게 보여지는 바와 같이 웨이퍼들 사이의 개방 갭들을 갖는 수평적 스택을 형성하도록 서로에 인접하여 위치한 웨이퍼들로 구성될 수 있다.
도 1a 내지 1j에 보여지는 상기 반응 챔버 모듈(110)은 상기 모듈의 상부 부분에 전구체 증기 인피드(in-feed) 라인들(135)을 포함할 수 있다. 각 전구체 증기에 대하여 하나의 인피드 라인이 있을 수 있다. 도 1a 내지 1j에서 보여지는 실시예에서는, 수평적으로 인접되는 두개의 인피드 라인들이 있다. 다른 실시예들에서, 상기 인피드 라인들은 수직적으로 인접될 수도 있다. 상기 인피드 라인들의 위치에 대한 일부 실시예들이 도 6 내지 도13에 보여진다. 전구체 증기가 적어도 하나의 지점으로부터 상기 인피드 라인으로 투입된다. 다른 실시예들에서, 대형 반응기들에서 상기 인피드 라인은 아주 길어서, 상기 인피드 라인으로의 상기 전구체 증기의 하나 보다 많은 투입 지점을, 예를 들어 상기 인피드 라인의 양 단부들에서, 갖는 것이 유리할 수 있다.
상기 인피드 라인들에는 가스들 또는 증기들을 상기 인피드 라인들을 떠나서 상기 반응 챔버로 들어가게 해주는 유입구들이 있을 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 인피드 라인들은 천공된 파이프라인들이다. 상기 유입구들의 위치는 실시예에 따른다. 예를 들어, 그것들은 상기 인피드 라인들의 상부 및/또는 하부 및/또는 측부 표면에 있을 수 있다. 상기 반응 챔버 속으로의 상기 인피드 라인들의 피드스루(feedthrough)는 구현에 의존하여 여러 가지 방식들로 구현될 수 있다. 하나의 가능성은, 상기 반응 챔버의 천장을 통하여 각 인피드 라인을 위한 적어도 하나의 피드스루를 구현하는 것이다. 다른 가능성은, 상기 반응 챔버의 측벽을 통하여 각 인피드 라인을 위한 적어도 하나의 피드스루를 구현하는 것이다.
상기 반응 챔버 모듈(110)은 사실상 상기 모듈(110)의 전체 길이를 따라 상기 지지대 표면 아래에 배기 채널(136)을 포함한다. 처리 동안에, 반응 부산물들 및 과잉의 반응물 분자들이 상기 배기 채널(136)을 경유하여 진공 펌프(137)로 퍼지 및/또는 펌핑된다.
어떤 실시예에서, 상기 반응 챔버 모듈(110)은 상기 반응 챔버의 내측, 즉 사실상 상기 반응 공간을 가열하는 적어도 하나의 가열기를 포함한다. 하나의 가능성 있는 가열 배열이 도 14a 내지 14d와 관련하여 본 명세서에서 나중에 보여진다. 상기 적어도 하나의 가열기는 상기 반응 공간을 가리키는 것과 다른 방향들에서 열적 절연층에 의해 피복될 수 있다.
상기 캐리지(115)는, 상기 캐리지(115)가 트랙 또는 레일들(125)을 따라서 또는 다른 지지대 표면을 따라서 상기 모듈(110) 속으로 및 내에서 이동 또는 미끌어질 수 있도록 휠들(117) 또는 다른 이동 수단들을 포함한다. 상기 지지대 표면은 처리를 위해 상기 캐리지(115)를 정위치 속으로 잠그기 위한 리세스들(127) 또는 다른 수용 수단들을 포함한다. 도 1b 및 1c에서 보여지는 실시예에서, 상기 휠들(117)은 상기 리세스들(127) 속으로 하강된다. 상기 캐리지(115)는 상기 연결부 내에 또는 상기 기판 표면 아래에 형성된 공간(132) 속으로 들어맞는 상기 박스들의 각각의 영역 내에 하부 가이드 수단들 또는 플레이트들(122)을 가질 수도 있다.
도 1d에서, 상기 캐리지(115)는 상기 모듈(110) 내측에서 처리 위치에 있다. 상기 인피드 라인들(135)은 상기 뱃치의 기판들을 수용하는 상기 박스들의 각각을 통하여 상기 배기 채널(136) 및 진공 펌프(137)와 유체적으로 연통되어있다.
초기에, 상기 반응 챔버는 상압(room pressure)이다. 로딩 동안에 개방되어 있는 상기 로딩 해치 또는 게이트(111)는, 상기 반응 챔버가 상기 기판들(120)의 뱃치로 로딩된 후에 폐쇄된다. 이어서, 상기 반응 챔버가 상기 진공 펌프(137)에 의해 진공으로 펌핑된다. 상기 로딩된 뱃치들은 고정된 또는 이동가능한 사전-처리 모듈 내에서 사전-처리, 예를 들어 처리 온도 범위(실제의 처리 온도 또는 적어도 상기 처리 온도에 근접한 것을 의미함)로 사전-가열될 수 있다. 대안적으로, 그것들은 반응 챔버 내에서 가열될 수도 있다.
질소 또는 그 유사물과 같은 불활성 퍼지(캐리어) 가스가 화살표들(145)로 묘사된 바와 같이 상기 인피드 라인들(135)로부터 상기 박스들의 각각 속으로 유동한다. 상기 반응 챔버로의 불활성 퍼지(캐리어) 가스의 유량과 상기 반응 챔버로부터의 가스의 펌핑 속도 사이의 균형이 상기 반응 챔버 압력을 상기 퇴적 처리 동안에 전형적으로 약 0.1-10 hPa, 바람직하게는 약 0.5-2 hPa로 유지한다.
퇴적 처리는 하나 또는 그 이상의 연속적인 퇴적 사이클들로 구성된다. 각 퇴적 사이클(ALD 사이클)은, 제2 퍼지 단계(또는 주기)가 뒤따르는 제2 전구체 펄스(또는 펄스 주기)가 뒤따르는, 제1 퍼지 단계(또는 주기)가 뒤따르는 제1 전구체 펄스(또는 펄스 주기)로 구성된다.
도 1e는 상기 기판들이 제1 전구체 증기에 노출되는 동안의 제1 전구체 펄스 주기를 보여준다. 가스 유동의 경로는 상기 인피드 라인(135)으로부터 상기 뱃치의 기판들을 수용하는 상기 박스들 속으로이며, 상기 배기 채널(136)을 경유하여 상기 펌프(137) 속으로이다.
도 1f는 불활성 가스가 상기 반응 챔버를 통해 유동하고, 가스 반응 부산물들 및 과잉의 전구체 증기를 상기 배기 채널(136) 및 나아가 상기 펌프(137)로 밀어내는 동안의 연속적인 제1 퍼지 주기를 보여준다.
도 1g는 상기 기판들이 제2 전구체 증기로 노출되는 동안의 제2 전구체 펄스 주기를 보여준다. 다시, 상기 가스 유동의 경로는 상기 인피드 라인(135)으로부터 상기 뱃치의 기판들을 수용하는 상기 박스들 속으로이며, 상기 배기 채널(136)을 경유하여 상기 펌프(137) 속으로이다.
제2 퍼지 주기 후에, 상기 퇴적 사이클은 상기 기판들(120) 상으로 원하는 두께의 물질층을 성장시키기에 요구되는 만큼 여러 번 반복된다.
예시적 ALD 퇴적 공정에서, 알루미늄 옥사이드(Al2O3)가 제1 전구체로서 트리메틸알루미늄(TMA)와 제2 전구체로서 물(H2O)을 사용하여 상기 뱃치의 기판들(120) 상에 성장된다. 예시적 실시예에서, 상기 기판들(120)은 알루미늄 옥사이드가 성정되는 태양 전지 구조물들을 포함한다. 예시적 실시예에서, 상기 처리 온도는 약 200℃이다.
처리 후에, 상기 반응 챔버 모듈(110)은 상압으로 되돌아간다. 상기 캐리지(115)는 도 1h에서 보여지듯이 상기 리세스들(127)로부터 상승한다. 그리고 상기 캐리지(115)는 도 1j에서 보여지듯이 상기 개방 게이트(112)를 경유하여 상기 반응 챔버 모듈(110)으로부터 이동되어 나간다.
도 1a 내지 1j에서 보여지는 실시예는, 뱃치(들)의 기판들이 처리 후에 상기 반응 챔버로부터 언로드되는 것과 다른 경로를 경유하여, 처리 전에 상기 반응 챔버 속으로 로드되는 ALD 배치 처리의 방법을 보여준다.
대안적인 실시예에서, 상기 지지대 표면(도 1a에서 참조번호 125)이 생략될 수 있다. 대신에, 상기 배기 채널이 상기 캐리지 아래에 형성되도록 상기 박스들의 각각의 영역을 따라 연장되는, 상기 박스들 아래의 상기 캐리지에 그물망, 천공된 플레이트 또는 유사한 건축 요소가 있을 수 있다. 본 실시예에서, 상기 캐리지는 예를 들어, 상기 반응 챔버 모듈의 바닥 상에서 직접 이동될 수 있다. 본 실시예는 도 6 내지 도 8과 관련하여 본 명세서에서 나중에 더욱 상세하게 보여진다.
다른 대안적인 실시예에서, 상기 그물망은 상기 지지대 표면 부분에 부착될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 캐리지는 상기 지지대 표면 상에서 이동될 수 있지만, 상기 캐리지는 전형적으로 상기 하부 가이드 수단들 또는 플레이트들을 가지지 않을 수도 있다.
그물망이 존재하는 실시예들은 상기 박스들을 전혀 형성하지 않고 구현될 수 있다. 대신에 상기 그물망은 상기 기판들의 각 표면 상에서 균일한 성장이 달성될 수 있도록 상기 반응 공간 내에서의 상기 가스 유동이 가능한 한 균일하게 되도록 설계되어질 수 있다. 예를 들어, 상기 그물망에서 개구부들의 크기는 피드스루 도관으로부터 상기 진공 펌프까지의 거리에 따라서 다를 수 있다.
도 2는 다른 실시예에 따른 퇴적 반응기를 보여준다. 그러나 도 1a 내지 1f와 관련하여 이전에 제시되었던 것은 도 2에서 제시된 실시예에 대하여 또한 자동적으로 적용될 수 있다.
도 2는 3개의 모듈들이 기계적으로 서로 간에 결합된 반응 챔버, 튜브 퍼니스를 보여준다. 상기 반응 챔버 모듈(110)은 기본적으로 이전의 실시예들에서 보여진 것과 유사할 수 있다. 상기 반응 챔버 모듈(110)의 제1 측에서, 상기 반응기는 사전-처리 모듈(251)을 포함한다. 이것은 게이트 밸브(111) 또는 그 유사물에 의해 상기 반응 챔버 모듈(110)에 기계적으로 결합된 로드락일 수 있다. 적어도 하나의 뱃치의 기판들이 해치 또는 게이트(211) 또는 그 유사물을 경유하여 상기 사전-처리 모듈(251) 속으로 로드된 후에, 상기 적어도 하나의 뱃치의 기판들이 상기 모듈(251) 내에서 사전-처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 뱃치의 기판들이 상기 사전-처리 모듈(251) 내에서 열 이동에 의해 처리 온도 범위까지 사전-가열될 수 있다. 어떤 실시예에서, 질소 또는 그 유사물과 같은 불활성 가스가 불활성 가스 소오스로부터 상기 사전-처리 모듈(251) 속으로 유입된다. 상기 사전-처리 모듈(251) 내에서 상기 불활성 가스는 상기 사전-처리 모듈(251) 내에 또는 외부에 위치한 적어도 하나의 가열기(260)에 의해 가열된다. 상기 사전-처리 모듈(251) 내에서 상기 적어도 하나의 뱃치의 기판들은 열 이동에 의해 상기 가열된 불활성 가스에 의해 가열된다.
사전-처리 후에, 상기 사전-처리 모듈(251)은 진공으로 펌핑되며, 상기 게이트 밸브(111)이 개방되고, 상기 사전-처리된 적어도 하나의 뱃치의 기판들을 운반하는 상기 캐리지 또는 기판 홀더는 ALD 처리를 위해 상기 반응 챔버 모듈(110) 속으로 이동된다.
상기 반응 챔버 모듈(110)의 제2(반대) 측에서, 상기 반응기는 사후-처리 모듈(252)을 포함한다. 이것은 상기 게이트 밸브(112) 또는 그 유사물에 의해 상기 반응 챔버 모듈(110)에 기계적으로 결합된 로드락일 수 있다. 처리 후에, 상기 게이트 밸브(112)가 개방되고, 상기 ALD 처리된 적어도 하나의 뱃치의 기판들을 운반하는 상기 캐리지 또는 기판 홀더는 사후-처리를 위해 상기 사후-처리 모듈(252) 속으로 이동된다. 예를 들어, 상기 처리된 적어도 하나의 뱃치의 기판들은 열 이동에 의해 상기 사후-처리 모듈(252) 내에서 냉각될 수 있다. 어떤 실시예에서, 질소 또는 그 유사물과 같은 불활성 가스가 불활성 가스 소오스로부터 상기 사후-처리 모듈(252) 속으로 유입된다. 상기 사후-처리 모듈(252)의 압력은 상승될 수 있으며(예를 들어, 상압으로), 그리고 상기 사후-처리 모듈(252) 내에서 상기 적어도 하나의 뱃치의 기판들은 상기 불활성 가스를 통한 열 전도 및 상기 불활성 가스의 자연적 및/또는 강제적 대류를 포함하는 열 이동에 의해 냉각된다. 상기 사후-처리 모듈의 벽체들은 예를 들어, 수냉 파이프로 냉각될 수 있다. 따듯해진 불활성 가스는 외부 열교환 유닛 속으로 유입되고, 상기 외부 열교환 유닛에서 냉각되며, 펌핑되어 상기 사후-처리 모듈(252)로 되돌아간다.
사후-처리 후에, 상기 해치 또는 게이트(212)가 개방되고, 상기 사후-처리된 적어도 하나의 뱃치의 기판들을 운반하는 상기 캐리지 또는 기판 홀더는 상기 사후-처리 모듈(252)의 외부로 이동된다.
도 2에서 보여지는 실시예는 모듈식 퇴적 반응기를 묘사한 것이다. 대안적인 실시예에서, 상기 사전-처리 및 사후-처리 모듈의 어느 것이 생략된다. 대안적인 실시예에서, 실질적으로 사전-처리 모듈 및 반응 챔버 모듈로 구성되어 있는 퇴적 반응기가 구현된다. 그리고 또 다른 대안적인 실시예에서, 실질적으로 반응 챔버 모듈 및 사후-처리 모듈로 구성되어 잇는 퇴적 반응기가 구현된다.
도 3은 다른 예시적 실시예에 따른 뱃치의 기판들을 운반하기 위한 도 1a 내지 1j에서 보여지는 캐리지의 타입을 보여준다. 뱃치의 원형 웨이퍼들을 운반하는 대신에, 도 3에서 보여지는 캐리지(115)는 정사각형 형상의 웨이퍼들을 운반하기 위해 사용된다. 도 4의 확대도에서 보여지듯이, 상기 기판들은 수평적으로 그리고 수직적으로 모두 서로에 대해 바로 옆에 인접하여 놓이는 수평적 스택들을 형성할 수 있다. 도 3 및 도 4에서 보여지는 실시예에서, 각각의 뱃치의 기판들은 3 x 3 수평적 스택 구조를 가지며, 여기서 3개의 수평적 스택들이 서로의 상부 상에 위치하며, 3개의 이러한 칼럼들은 수평적으로 서로 바로 옆에 위치한다. 전구체 증기 및 퍼지 가스는 도 5a에서 보여지듯이 수직적으로 상측에서 하측으로 각 기판의 표면을 따라 유동한다. 예를 들어 도 9 내지 도 11에서 보여지는 실시예에서, 상기 유동은 도 5b에서 보여지듯이, 시야각에 따라 좌측에서 우측으로 또는 우측에서 좌측으로 각 기판의 표면을 따라 주로 수평적 유동이다.
도 6 내지 도 11은 특정 실시예들에 따른 퇴적 반응기 및 퇴적 반응기 모듈들의 상이한 설계 대안들을 보여준다.
도 6 내지 도 7은 곡선화된(curved) 직사각형 튜브 퍼니스들의 측면도들을 보여준다. 도 6에서 보여지는 실시예에서, 상기 반응 챔버 모듈(110)은 수평적으로 인접하는 전구체 증기 인피드 라인들(135a, 135b)을 포함하며, 반면에 도 7에서 보여지는 실시예에서는 상기 수평적 인피드 라인들(135a, 135b)이 수직적으로 인접되어 있다. ALD 전구체들은 전형적으로 서로에 대해 반응적이기 때문에 각 전구체 증기는 상기 인피드 라인 내측에서 박막 퇴적을 방지하기 위해 바람직하게는 그것의 전용 인피드 라인을 따라서 상기 반응 챔버로 유동한다. 상기 캐리지(115) 내의 기판 홀더(660)는 도 6 및 도 7에서 그 하나가 보여지는 정사각형 형상의 기판들의 뱃치(120)를 운반한다. 상기 인피드 라인들(135a, 135b)은 그들의 상부 표면 상에 개구부들을 가지며, 이를 통해서 기판 표면들을 따라 상부에서 하부까지의 균일한 유동을 발생시킬 수 있도록 상기 곡선화된 천장을 통해 전구체 증기 및 퍼지 가스가 방향을 바꾼다. 상기 캐리지(115)는 그것에 부착된 그물망(참조번호 675)을 가지며, 그것의 기능은 앞서 논의되었다.
도 8에서 보여지는 실시예에서, 상기 반응 챔버 모듈(110)은 상기 반응 챔버의 퍼지를 증진시키기 위해 상기 모듈(110)의 상부 코너들에 부가적인 불활성(inactive) 가스 인피드 라인들(835)을 포함한다. 상기 부가적인 불활성 가스 인피드 라인들(835)을 따른 불활성 가스의 유량은 상기 퇴적 공정 동안에 변화될 수 있다. 예를 들어, 상기 전구체 펄스 시간 동안에는 상기 유량은 상기 기판들의 상기 상부 코너들의 비활성(inert) 가스 차폐를 최소화하기 위해 불활성 인피드 라인들(835)에서 낮으며, 상기 전구체 펄스들 사이의 상기 퍼지 시간 동안에는 상기 유량은 상기 반응 챔버의 퍼지를 증진시키기 위해 불활성 인피드 라인들(835)에서 높다. 질소 또는 아르곤은 대부분의 경우들에서 불활성 가스로서 사용될 수 있다. 상기 인피드 라인들(835)은 불활성 가스가 초기에 도 8에서 보여지는 방향(들)로 유동할 수 있도록 그들의 상부 표면 상에 개구부들을 갖는 천공된 파이프라인들일 수 있다.
도 9 내지 도 10은 직사각형 튜브 퍼니스들의 측면도들이다. 상기 반응 챔버 모듈(110) 내에서 수평적으로 이동될 수 있는 기판 홀더 또는 캐리지(960)는 정사각형 형상의 뱃치의 기판들(120)을 운반하며, 그것의 하나가 도 9 및 도 10에서 보여진다. 도 9에서 보여지는 실시예에서, 상기 반응 챔버 모듈(110)은 기판 표면들을 따라 수평적인 전구체 증기 유동을 발생시키기 위해 수평적으로 인접한 전구체 증기 인피드 라인들(135a, 135b)을 포함한다. 상기 인피드 라인들(135a, 135b)은 그들의 측 표면 상에 개구부들을 가지며, 이를 경유하여 전구체 증기 및 퍼지 가스가 상기 모듈(110)의 측벽(980)을 통해서 방향을 바꾼다. 이런 식으로, 기판 표면들을 따라 균일한 수평적(좌측에서 우측) 유동이 생성된다. 상기 가스 유동은 최종적으로 수직 그물망(975)을 경유하여 배기 채널(936)로 들어간다.
도 10에서 보여지는 실시예에서는, 상기 반응 챔버 모듈(110)은 상기 반응 챔버의 퍼지를 증진시키기 위하여 상기 측벽(980)의 코너들에 부가적인 불활성 가스 인피드 라인들(1035)을 포함한다. 상기 인피드 라인들(1035)은 불활성 가스가 초기에 도 11에서 보여지는 방향(들), 즉 상기 코너들을 향하여 유동할 수 있도록 그들의 표면들 상에 개구부들을 갖는 천공된 파이프라인들일 수 있다.
도 12 내지 도 13은 원형 튜브 퍼니스들의 단면도들을 보여준다. 상기 반응 챔버 모듈(110) 내에서 수평적으로 이동될 수 있는 기판 홀더 또는 캐리지(1260)는 정사각형 형상의 뱃치의 기판들(120)을 운반한다. 도 12에서 보여지는 실시예에서는, 상기 반응 챔버 모듈(110)은 수직적으로 인접하는 수평적 전구체 인피드 라인들(135a, 135b)을 포함한다. 상기 인피드 라인들(135a, 135b)은 그들의 상부 표면 상에 개구부들을 가지며, 이들을 경유하여 전구체 증기 및 퍼지 가스가 기판 표면들을 따라 상부에서 하부까지 균일한 유동을 생성하기 위해 상기 원형 천장을 통해 방향을 바꾼다. 상기 모듈(110)은 바닥에 그물망(참조번호 1275)을 갖는다. 상기 그물망(1275) 아래의 체적은 배기 채널(1236)을 형성한다.
도 13에서 보여지는 실시예에서는, 상기 반응 챔버는 상기 반응 챔버의 퍼지를 증진시키기 위해 상기 모듈(110)의 천장 근처에 부가적인 불활성 가스 인피드 라인들(1335)을 포함한다.
도 14a 내지 14d는 다른 예시적 실시예에 따른 퇴적 반응기 내에서의 뱃치 처리의 방법을 보여준다. 도 14a 내지 14d에서 보여지는 방법은 기본적으로 앞서 언급한 도 1a 내지 1j를 참조하여 보여지는 방법에 대응한다. 차이는 동시에 복수의 뱃치를 처리하는 대신에 본 실시예에서는 단지 단일 뱃치가 그 시간에 처리된다는 것이다. 그러나, 측 방향에서, 상기 캐리지(1415) 상의 뱃치는 수백 또는 심지어 수천의 기판들이 동시에 처리될 수 있도록 상당히 길 수 있다. 처리 능력은 도 14a(그리고 앞서의 도 3 및 도 4)에서 보여지는 바와 같이 가로줄들 및 세로줄들에서 기판들의 수평적인 스택들을 설정함으로써 증가될 수 있다. 상기 반응 공간을 가리키는 것과 다른 방향들에서 상기 반응 챔버 모듈(110)의 상기 반응 공간을 가열하는 상기 적어서 하나의 가열기(참조번호 1461) 및 상기 적어도 하나의 가열기(1461)를 덮는 열 절연층(참조번호 1462)이 또한 보여진다.
그 외에는, 도 14a 내지 14d에서의 참조 번호 및 동작들은 도 1a 내지 1j에서 사용된 것들에 대응한다. 도 14a는 게이트(111)를 경유하여 상기 반응 챔버 모듈(110) 속으로의 상기 캐리지(1415)의 로딩을 보여준다. 도 14b 및 14c는 상기 리세스들(127) 속으로의 상기 캐리지(117)의 휠들의 하강 및 처리 동안에 상기 기판들을 수용하는 제한된 박스 속으로의 가스 유동을 보여준다. 도 14d는 게이트(112)를 경유하여 상기 캐리지(1415) 상에서 상기 처리된 뱃치의 기판들의 언로딩을 보여준다.
앞서의 설명은 본 발명의 특정 구현들 및 실시예들에 대한 비제한적인 예들의 형태로 제공되며, 베스트 모드(best mode)의 전체적이며 유용한 정보는 본 발명을 수행하기 위하여 본 발명자들에 의해 고려된다. 그러나 본 발명은 위에서 제시한 실시예들의 상세한 설명들로 제한되는 것이 아니라 본 발명의 특성들로부터 벗어남이 없이 등가의 수단들을 사용하는 다른 실시예들에서도 구현될 수 있다는 것은 통상의 기술자에게는 명백한 것이다.
나아가, 본 발명의 상술한 실시예들의 특징들의 일부는 다른 특징들의 대응하는 사용없이도 유리하게 사용될 수 있다. 이와 같이, 앞서의 설명은 본 발명의 원리들의 단순히 예시로서 고려되어야 하며, 그것으로의 제한으로 고려되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 사상은 단지 첨부된 청구항들에 의해 제한된다.
Claims (13)
- 원자층 퇴적 반응기의 사전 처리 모듈에서 캐리지에 의해 운반된 뱃치(batch)의 기판들을 사전-처리하는 단계;
원자층 퇴적 공정에 의하여 상기 캐리지에 의해 운반된 상기 뱃치의 기판들을 처리하기 위한 상기 원자층 퇴적 반응기의 반응 챔버 모듈을 제공하는 단계;
처리 전의 상기 뱃치의 기판들을 운반하는 상기 캐리지를, 처리 후의 상기 뱃치의 기판들이 언로드되는 것과 다른 경로를 통하여 상기 반응 챔버 모듈 속으로 로드하는 단계; 및
상기 반응기의 상기 반응 챔버 모듈에서 원자층 퇴적 공정에 의해, 상기 캐리지에 의해 운반되고 상기 사전-처리된 뱃치의 기판들을 처리하는 단계를 포함하고,
상기 원자층 퇴적 공정에 의한 상기 처리하는 단계는 순차적인 자기-포화적 표면 반응들에 의해 상기 캐리지에 의해 운반된 상기 뱃치의 기판들 상에 물질을 퇴적하는 단계를 포함하며,
상기 사전-처리 모듈은 사전-가열 모듈이며, 상기 사전-처리하는 단계는 상기 뱃치의 기판들을 사전-가열하는 단계이며, 전구체 증기(precursor vapour) 및 퍼지 가스는 수평으로(horizontally) 흐르는 것을 특징으로 하는 퇴적 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 반응기의 사후-처리 모듈에서 상기 처리된 뱃치의 기판들을 사후-처리하는 단계를 더 포함하며,
상기 사전-처리 모듈, 반응 챔버 모듈 및 사후-처리 모듈은 일렬로 위치하며,
상기 사후-처리 모듈은 냉각 모듈이며, 상기 사후-처리하는 단계는 상기 뱃치의 기판들을 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적 방법. - 청구항 2에 있어서,
전체 처리 라인을 통하여 한 방향으로 상기 캐리지에 의해 운반된 상기 뱃치의 기판들을 전송하는 단계를 포함하며, 상기 처리 라인은 상기 사전-처리 모듈, 반응 챔버 모듈 및 사후-처리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 사전-처리 모듈은 제1 로드락이며, 상기 방법은 상기 사전-처리 모듈 내로의 불활성 가스의 도입을 통한 열 이동에 의해 상기 제1 로드락 내에서 진공 압력보다 높은 압력에서 상기 캐리지에 의해 운반된 상기 뱃치의 기판들을 사전-가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적 방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 사후-처리 모듈은 제2 로드락이며, 상기 방법은 상기 사후-처리 모듈 내로의 불활성 가스의 도입을 통한 열 이동에 의해 상기 제2 로드락 내에서 진공 압력보다 높은 압력에서 상기 캐리지에 의해 운반된 상기 뱃치의 기판들을 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 캐리지에 의해 운반된 상기 뱃치의 기판들을 기판 부분집합들(subsets)로 나누는 단계, 및
각 부분집합은 자신의 가스 유입구 및 가스 유출구를 가지며, 상기 부분집합들의 각각을 상기 반응 챔버 모듈에서 동시에 처리하는 단계를 포함하는 퇴적 방법. - 청구항 1 내지 청구항 6 중의 어느 하나에 있어서,
원자층 퇴적 공정에 의하여 상기 캐리지에 의해 운반된 상기 뱃치의 기판들을 처리하는 단계는 태양 전지 구조 상에 알루미늄 옥사이드를 퇴적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적 방법. - 캐리지에 의해 운반된 뱃치의 기판들을 사전-처리하도록 구성된 원자층 퇴적 반응기의 사전-처리 모듈;
원자층 퇴적 공정에 의해 상기 캐리지에 의해 운반되고 상기 사전-처리된 뱃치의 기판들을 처리하도록 구성된 상기 원자층 퇴적 반응기의 반응 챔버 모듈; 및
처리 전의 상기 뱃치의 기판들을 운반하는 상기 캐리지를 상기 반응 챔버 모듈로 로드하는 것이, 처리 후의 상기 뱃치의 기판들을 언로드하는 것과 다른 경로를 경유하도록 허용하는 로딩 및 언로딩 배열;을 포함하는 퇴적 장치로서,
상기 퇴적 장치는 순차적인 자기-포화적 표면 반응들에 의해 상기 캐리지에 의해 운반된 상기 뱃치의 기판들 상에 물질을 퇴적하는 단계를 포함하는 퇴적 공정을 수행하도록 구성되고,
상기 사전-처리 모듈은 상기 뱃치의 기판들을 사전-가열하도록 구성된 사전-가열 모듈이며, 전구체 증기 및 퍼지 가스는 수평으로 흐르는 것을 특징으로 하는 퇴적 장치. - 청구항 8에 있어서,
상기 처리된 뱃치의 기판들을 사후-처리하도록 구성된 상기 반응기의 사후-처리 모듈;을 포함하며,
상기 사전-처리 모듈, 반응 챔버 모듈, 및 사후-처리 모듈은 일렬로 위치하고,
상기 사후-처리 모듈은 상기 뱃치의 기판들을 냉각하도록 구성된 냉각 모듈인 것을 특징으로 하는 퇴적 장치. - 청구항 9에 있어서,
상기 장치는 전체 처리 라인을 통하여 한 방향으로 상기 캐리지에 의해 운반된 상기 뱃치의 기판들을 전송하도록 구성되어 있으며, 상기 처리 라인은 상기 사전-처리 모듈, 반응 챔버 모듈 및 사후-처리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적 장치. - 청구항 8에 있어서,
상기 사전-처리 모듈은 상기 사전-처리 모듈 내로의 불활성 가스의 도입을 통한 열 이동에 의해 진공 압력보다 높은 압력에서 상기 캐리지에 의해 운반된 상기 뱃치의 기판들을 사전-가열하도록 구성된 제1 로드락인 것을 특징으로 하는 퇴적 장치. - 청구항 9에 있어서,
상기 사후-처리 모듈은 상기 사후-처리 모듈 내로의 불활성 가스의 도입을 통한 열 이동에 의해 진공 압력보다 높은 압력에서 상기 캐리지에 의해 운반된 상기 뱃치의 기판들을 냉각시키도록 구성된 제2 로드락인 것을 특징으로 하는 퇴적 장치. - 청구항 8 내지 청구항 12 중의 어느 하나에 있어서,
상기 반응 챔버 모듈은 상기 캐리지에 의해 운반된 상기 뱃치의 기판들을 기판 부분집합들로 나누는 격벽들을 포함하거나, 또는 상기 격벽들을 수용하도록 구성되며, 상기 각 부분집합은 그 자신의 가스 유입구 및 가스 유출구를 갖는 것을 특징으로 하는 퇴적 장치.
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