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KR20190096540A - 원자층 증착 시스템 - Google Patents

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KR20190096540A
KR20190096540A KR1020180016116A KR20180016116A KR20190096540A KR 20190096540 A KR20190096540 A KR 20190096540A KR 1020180016116 A KR1020180016116 A KR 1020180016116A KR 20180016116 A KR20180016116 A KR 20180016116A KR 20190096540 A KR20190096540 A KR 20190096540A
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KR
South Korea
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gas
gas supply
supply
atomic layer
layer deposition
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020180016116A
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English (en)
Inventor
석창길
공대영
Original Assignee
(주)울텍
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Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 원자층 증착 시스템에 관한 것으로, 본 발명에서는 <공정시간 소요(공정시간 지체)의 주요 원인으로 작용하는 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도를 좀더 빠르게 조절하는 조치>, <공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도 증가에 의해 해당 공정가스가 불필요하게 섞이는(혼합되는) 것을 방지하기 위하여, 공정가스의 펌핑속도를 공정가스의 공급속도보다 빠르게 조절하는 조치> 등을 유연하게 취하고, 이를 통해, 제품 생산주체 측에서, 공정가스의 혼합(예를 들어, 소스가스 A 및 소스가스 B의 혼합)에 의해, 예측하지 못한 화학기상증착 공정이 진행되는 것을 피하면서도(즉, 원자층 증착공정을 정상적으로 진행시키면서도), 공정가스의 공급속도 증가에 맞추어, 원자층 증착공정 단위사이클의 시간 소요 문제를 원활하게 해결할 수 있도록 유도함으로써, 결국, 별다른 어려움 없이, 공정시간 지연에 따른 제품 생산량 저하 피해, 제품 양산 수율 저하 피해 등을 효과적으로 회피할 수 있도록 가이드 할 수 있다.

Description

원자층 증착 시스템{Atomic layer deposition system}
본 발명은 원자층 증착 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 <공정시간 소요(공정시간 지체)의 주요 원인으로 작용하는 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도를 좀더 빠르게 조절하는 조치>, <공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도 증가에 의해 해당 공정가스가 불필요하게 섞이는(혼합되는) 것을 방지하기 위하여, 공정가스의 펌핑속도를 공정가스의 공급속도보다 빠르게 조절하는 조치> 등을 유연하게 취하고, 이를 통해, 제품 생산주체 측에서, 공정가스의 혼합(예를 들어, 소스가스 A 및 소스가스 B의 혼합)에 의해, 예측하지 못한 화학기상증착 공정이 진행되는 것을 피하면서도(즉, 원자층 증착공정을 정상적으로 진행시키면서도), 공정가스의 공급속도 증가에 맞추어, 원자층 증착공정 단위사이클의 시간 소요 문제를 원활하게 해결할 수 있도록 유도함으로써, 결국, 별다른 어려움 없이, 공정시간 지연에 따른 제품 생산량 저하 피해, 제품 양산 수율 저하 피해 등을 효과적으로 회피할 수 있도록 가이드 할 수 있는 원자층 증착 시스템에 관한 것이다.
최근, 반도체 관련 기술이 급격한 발전을 이루면서, 다양한 유형의 원자층 증착 시스템들이 폭 넓게 개발/보급되고 있다.
예를 들어, 대한민국공개특허 제10-2006-13282호(명칭: 공정 가스 배기 방법 및 이를 이용한 원자층 적층 방법 및 원자층 적층 장치)(2006.2.9.자 공개), 대한민국공개특허 제10-2017-21210호(명칭: 대체적 ALD 반응기들 내에서 에지 균일도 조정을 위한 조성 매칭된 커튼 가스 혼합물들)(2017.2.27.자 공개), 대한민국등록특허 제10-795487호(명칭: 층류유동제어장치 및 이를 구비한 화학기상증착반응기)(2008.1.16.자 공고), 대한민국등록특허 제10-1536257호(명칭: 수평 흐름 증착 장치 및 이를 이용한 증착 방법)(2015.7.13.자 공고), 미국등록특허 제5711811호(명칭: 박막 성장용 장치 및 방법)(1998.1.27.자 등록) 등에는 이러한 종래의 기술에 따른 원자층 증착 시스템들의 일례가 좀더 상세하게 개시되어 있다.
한편, 이러한 종래의 체제 하에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 원자층 증착 시스템(1)은 원자층 증착 대상 기판(W), 가스 공급 포트(7), 가스 펌핑 포트(3) 등을 구비하는 공정챔버(C), 공정가스, 예를 들어, 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2), 퍼지가스(G3) 등을 보관하는 가스 보관용기(5), 가스공급 개폐밸브(6)를 구비한 상태에서, 상기 가스 보관용기(5)와 가스 공급 포트(7)를 연결하면서, 가스공급 개폐밸브(6)의 개폐상태에 따라, 가스 보관용기(5)에 보관되어 있던 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2), 퍼지가스(G3) 등을 공정챔버(C) 측으로 공급하는 가스 공급 가이드 라인(9), 상기 가스 펌핑 포트(3)와 연결된 상태에서, 상기 가스 공급 가이드 라인(9)을 통해 공급된 상기 공정챔버(C) 내부의 공정가스, 즉, 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2), 퍼지가스(G3) 등을 외부로 펌핑하는 진공펌프(4), 가스공급 개폐밸브(6) 및 진공펌프(4)와 전기적으로 유선 또는 무선 연결되면서, 상기 가스공급 개폐밸브(6), 진공펌프(4) 등을 제어하는 공정 컨트롤러(8) 등이 체계적으로 조합된 구성을 취하게 된다.
이 상황 하에서, 공정 컨트롤러(8) 측에서는 가스공급 개폐밸브(6)의 개폐상태, 진공펌프(4)의 펌핑상태 등을 제어하면서, 예를 들어, <소스가스 A(G1)를 공정챔버(C)의 내부로 공급하여, 해당 소스가스 A(G1)를 기판(W)의 표면에 흡착시키는 스텝>, <퍼지가스 P(G3)를 공정챔버(C)의 내부로 공급하여, 소스가스 A(G1)의 불필요한 반응 잔여물, 불필요한 물리적 결합물질 등을 제거하는 스텝>, <소스가스 B(G2)를 공정챔버(C)의 내부로 공급하여, 해당 소스가스 B(G2)를 기판(W)의 표면에 흡착시키는 스텝>, <퍼지가스 P(G3)를 공정챔버(C)의 내부로 공급하여, 소스가스 B(G2)의 불필요한 반응 잔여물, 불필요한 물리적 결합물질 등을 제거하는 스텝> 등으로 이루어진 원자층 증착공정 단위사이클을 복수 회(예컨대, 10 단위사이클~1000 단위사이클) 반복 진행시킴으로써, 원자층 증착대상 기판(W) 상에 원하는 두께의 원자층 증착막을 형성시키게 된다.
이러한 종래의 체제 하에서, 상술한 바와 같이, 공정 컨트롤러(8) 측에서는 일정 시간(예컨대, 10초~20초)이 불가피하게 소요되는 원자층 증착공정 단위사이클(소스가스 A 공급→퍼지가스 P 공급→소스가스 B 공급→퍼지가스 P 공급)을 복수 회(예컨대, 10 단위사이클~1000 단위사이클) 반복 진행시켜, 기판(W) 상에 원자층 증착막을 형성시키게 되는 바, 이 경우, 제품 생산주체 측에서는 별다른 조치가 취해지지 않는 한, 전체적인 공정시간이 길어지고, 그 여파로, 전체적인 제품 생산량이 대폭 저하되는 피해, 전체적인 제품 양산 수율이 대폭 저하되는 피해 등을 고스란히 감수할 수밖에 없게 된다.
물론, 이러한 제품 생산량 저하 피해, 제품 양산 수율 저하 피해 등은 기판(W)의 사이즈가 대면적화 될수록 더욱 심각해질 수밖에 없게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 일 방안으로, 공정시간 소요(공정시간 지체)의 주요 원인으로 작용하는 <공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도>를 좀더 빠르게 조절하는 방안이 모색될 수 있다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 별다른 조치 없이, 공정가스, 즉, 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2) 등의 공급속도(V2)를 빠르게 조절할 경우, 진공펌프(4)에 의한 공정가스 펌핑속도(V1)가 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2), 퍼지가스 P 등의 공급속도(V2)를 감당할 수 없게 됨으로써, 결국, 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2) 측에서는 공정챔버(C) 내에 정체되어, 서로 섞이는(서로 혼합되는) 심각한 문제점을 일으키게 된다.
물론, 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2) 등이 공정챔버(C) 내에 정체되어, 서로 섞이게 되는 경우, 기판(W) 측에서는 원자층 증착공정(ALD 공정)이 아니라, 화학적기상증착 공정(CVD 공정)을 엉뚱하게 겪을 수밖에 없게 되며, 결국, 제품 생산주체 측에서는 기판(W) 상에 자신이 원하는 원자층을 전혀 형성시킬 수 없게 된다.
한편, 상술한 배경 하에서, 대한민국공개특허 제10-2016-105497호(명칭: 공간적인 원자 층 증착 또는 펄스형 화학 기상 증착을 사용하는 필름 증착)(2016.9.6.자 공개)에서는 <각각의 소스가스 공급 노즐을 개별적으로 설치하고, 이를 병렬로 나열한 후, 연속적으로 소스가스 및 퍼지가스를 공급하면서, 병렬 노즐 하부에 기판을 위치시킨 후, 병렬 노즐을 이동시키거나, 기판을 이동시켜, 각 공정스탭이 순차적으로 진행되도록 하는 기술>을 제안하였다.
그러나, 상기 대한민국공개특허 제10-2016-105497호에서 제안한 기술은 예를 들어, <공정챔버 내부에서, 노즐 또는 기판을 공정사이클 수만큼 왕복이동 및 회전시켜야 하기 때문에, 이로 인한 파티클 발생을 불가피하게 허용할 수밖에 없게 되며, 결국, 최종 생성되는 박막의 품질/특성이 심각하게 저하되는 문제점>, <노즐/기판을 회전/이동시켜야 하기 때문에, 전체적인 공정속도가 기구물들의 기계적/물리적 조건에 맞추어 제한될 수밖에 없게되는 문제점>, <노즐 또는 기판을 회전시켜야 하기 때문에, 디스플레이용 사각 기판에는 적용시킬 수 없게 되는 문제점>, <노즐을 이동시키기 위한 복잡한 시스템이 추가되어야 하는 문제점>, <양쪽 끝 부분에서 한가지 소스가스만 공급되기 때문에, 기판 전체에 걸친 균일한 박막형성이 어려워지게 되는 문제점> 등과 같은 심각한 문제점을 두루 가지고 있기 때문에, 이러한 대한민국공개특허 제10-2016-105497호를 별다른 조치 없이, 현실 공정에 곧 바로 적용하기에는 많은 무리가 따를 수밖에 없게 된다.
요컨대, 종래의 체제 하에서, 원자층 증착공정 단위사이클의 시간 소요 문제가 순조롭게 해결되지 아니하는 한, 제품 생산주체 측에서는 그에 기인한 각종 피해(예컨대, 제품 생산량 저하 피해, 제품 양산 수율 저하 피해 등)를 고스란히 감수할 수밖에 없게 되는 것이다.
대한민국공개특허 제10-2016-105497호(명칭: 공간적인 원자 층 증착 또는 펄스형 화학 기상 증착을 사용하는 필름 증착)(2016.9.6.자 공개) 대한민국공개특허 제10-2006-13282호(명칭: 공정 가스 배기 방법 및 이를 이용한 원자층 적층 방법 및 원자층 적층 장치)(2006.2.9.자 공개) 대한민국공개특허 제10-2017-21210호(명칭: 대체적 ALD 반응기들 내에서 에지 균일도 조정을 위한 조성 매칭된 커튼 가스 혼합물들)(2017.2.27.자 공개) 대한민국등록특허 제10-795487호(명칭: 층류유동제어장치 및 이를 구비한 화학기상증착반응기)(2008.1.16.자 공고) 대한민국등록특허 제10-1536257호(명칭: 수평 흐름 증착 장치 및 이를 이용한 증착 방법)(2015.7.13.자 공고) 미국등록특허 제5711811호(명칭: 박막 성장용 장치 및 방법)(1998.1.27.자 등록)
따라서, 본 발명의 목적은 <공정시간 소요(공정시간 지체)의 주요 원인으로 작용하는 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도를 좀더 빠르게 조절하는 조치>, <공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도 증가에 의해 해당 공정가스가 불필요하게 섞이는(혼합되는) 것을 방지하기 위하여, 공정가스의 펌핑속도를 공정가스의 공급속도보다 빠르게 조절하는 조치> 등을 유연하게 취하고, 이를 통해, 제품 생산주체 측에서, 공정가스의 혼합(예를 들어, 소스가스 A 및 소스가스 B의 혼합)에 의해, 예측하지 못한 화학기상증착 공정이 진행되는 것을 피하면서도(즉, 원자층 증착공정을 정상적으로 진행시키면서도), 공정가스의 공급속도 증가에 맞추어, 원자층 증착공정 단위사이클의 시간 소요 문제를 원활하게 해결할 수 있도록 유도함으로써, 결국, 별다른 어려움 없이, 공정시간 지연에 따른 제품 생산량 저하 피해, 제품 양산 수율 저하 피해 등을 효과적으로 회피할 수 있도록 가이드 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 원자층 증착 대상 기판 및 가스 공급 포트, 그리고, 가스 펌핑 포트를 구비하는 공정챔버와; 공정가스를 보관하는 가스 보관용기와; 가스공급 개폐밸브를 구비한 상태에서, 상기 가스 보관용기와 상기 가스 공급 포트를 연결하는 가스 공급 가이드 라인과; 상기 가스 펌핑 포트와 연결된 상태에서, 상기 가스 공급 가이드 라인을 통해 공급된 상기 공정챔버 내부의 공정가스를 외부로 펌핑하는 진공펌프와; 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프와 전기적으로 연결되면서, 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프를 제어하여, 상기 공정가스의 공급속도 및 펌핑속도를 제어하는 공정 컨트롤러를 포함하며, 상기 공정 컨트롤러 측에서는 상기 공정가스의 펌핑속도가 상기 공정가스의 공급속도보다 빨라지도록 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 시스템을 개시한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에서는 원자층 증착 대상 기판 및 가스 공급 포트, 그리고, 가스 펌핑 포트를 각기 구비하는 독립된 공정챔버가 복층으로 적층된 공정챔버 플랫폼과; 공정가스를 보관하는 가스 보관용기와; 가스공급 개폐밸브를 구비한 상태에서, 상기 가스 보관용기와 각 공정챔버 측 가스 공급 포트를 연결하는 가스 공급 가이드 라인과; 각 공정챔버 측 가스 펌핑 포트와 연결된 상태에서, 상기 가스 공급 가이드 라인을 통해 공급된 각 공정챔버 내부의 공정가스를 외부로 펌핑하는 진공펌프와; 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프와 전기적으로 연결되면서, 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프를 제어하여, 상기 공정가스의 공급속도 및 펌핑속도를 제어하는 공정 컨트롤러를 포함하며, 상기 공정 컨트롤러 측에서는 상기 공정가스의 펌핑속도가 상기 공정가스의 공급속도보다 빨라지도록 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 시스템을 개시한다.
나아가, 본 발명의 또 다른 측면에서는 단일 챔버공간 내에 다수의 원자층 증착 대상 기판을 복층으로 적층시킨 상태로, 각 원자층 증착대상 기판에 상응하는 각각의 가스 공급 포트 및 가스 펌핑 포트를 구비하는 공정챔버와; 공정가스를 보관하는 가스 보관용기와; 가스공급 개폐밸브를 구비한 상태에서, 상기 가스 보관용기와 각 가스 공급 포트를 연결하는 가스 공급 가이드 라인과; 각 가스 펌핑 포트와 연결된 상태에서, 상기 가스 공급 가이드 라인을 통해 공급된 상기 공정챔버 내부의 공정가스를 외부로 펌핑하는 진공펌프와; 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프와 전기적으로 연결되면서, 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프를 제어하여, 상기 공정가스의 공급속도 및 펌핑속도를 제어하는 공정 컨트롤러를 포함하며, 상기 공정 컨트롤러 측에서는 상기 공정가스의 펌핑속도가 상기 공정가스의 공급속도보다 빨라지도록 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 시스템을 개시한다.
본 발명에서는 <공정시간 소요(공정시간 지체)의 주요 원인으로 작용하는 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도를 좀더 빠르게 조절하는 조치>, <공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도 증가에 의해 해당 공정가스가 불필요하게 섞이는(혼합되는) 것을 방지하기 위하여, 공정가스의 펌핑속도를 공정가스의 공급속도보다 빠르게 조절하는 조치> 등을 유연하게 취하기 때문에, 본 발명의 구현환경 하에서, 제품 생산주체 측에서는, 공정가스의 혼합(예를 들어, 소스가스 A 및 소스가스 B의 혼합)에 의해, 예측하지 못한 화학기상증착 공정이 진행되는 것을 피하면서도(즉, 원자층 증착공정을 정상적으로 진행시키면서도), 공정가스의 공급속도 증가에 맞추어, 원자층 증착공정 단위사이클의 시간 소요 문제를 원활하게 해결할 수 있게 되며, 결국, 별다른 어려움 없이, 공정시간 지연에 따른 제품 생산량 저하 피해, 제품 양산 수율 저하 피해 등을 효과적으로 회피할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 기술에 따른 원자층 증착 시스템을 개념적으로 도시한 예시도.
도 2는 종래의 기술에 따른 공정가스의 공급흐름 패턴을 개념적으로 도시한 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시에 따른 원자층 층착 시스템을 개념적으로 도시한 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시에 따른 공정가스의 공급/펌핑 흐름패턴을 개념적으로 도시한 예시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시에 따른 원자층 증착 시스템을 개념적으로 도시한 예시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시에 따른 공정가스의 공급/펌핑 흐름패턴을 개념적으로 도시한 예시도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시에 따른 원자층 증착 시스템을 개념적으로 도시한 예시도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시에 따른 공정가스의 공급/펌핑 흐름패턴을 개념적으로 도시한 예시도.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 각 실시에 따른 가스 공급 포트 및 가스 펌핑 포트의 배치 패턴을 개념적으로 도시한 예시도.
도 도 15 내지 도 18은 본 발명의 각 실시에 따른 공정챔버의 내부 폭 변화패턴을 개념적으로 도시한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 원자층 증착 시스템을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시에 따른 원자층 증착 시스템(100)은 원자층 증착 대상 기판(W), 가스 공급 포트(107), 가스 펌핑 포트(103) 등을 구비하는 공정챔버(C), 공정가스, 예를 들어, 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2), 퍼지가스(G3) 등을 보관하는 가스 보관용기(105), 가스공급 개폐밸브(106)를 구비한 상태에서, 상기 가스 보관용기(105)와 가스 공급 포트(107)를 연결하면서, 가스공급 개폐밸브(106)의 개폐상태에 따라, 가스 보관용기(105)에 보관되어 있던 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2), 퍼지가스(G3) 등을 공정챔버(C) 측으로 공급하는 가스 공급 가이드 라인(109), 상기 가스 펌핑 포트(103)와 연결된 상태에서, 상기 가스 공급 가이드 라인(109)을 통해 공급된 상기 공정챔버(C) 내부의 공정가스, 즉, 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2), 퍼지가스(G3) 등을 외부로 펌핑하는 진공펌프(104), 가스공급 개폐밸브(106) 및 진공펌프(104)와 전기적으로 유선 또는 무선 연결되면서, 상기 가스공급 개폐밸브(106), 진공펌프(104) 등을 제어하는 공정 컨트롤러(108) 등이 체계적으로 조합된 구성을 취하게 된다.
이 상황 하에서도, 공정 컨트롤러(108) 측에서는 가스공급 개폐밸브(106)의 개폐상태, 진공펌프(104)의 펌핑상태 등을 제어하면서, 예를 들어, <소스가스 A(G1)를 공정챔버(C)의 내부로 공급하여, 해당 소스가스 A(G1)를 기판(W)의 표면에 흡착시키는 스텝>, <퍼지가스 P(G3)를 공정챔버(C)의 내부로 공급하여, 소스가스 A(G1)의 불필요한 반응 잔여물, 불필요한 물리적 결합물질 등을 제거하는 스텝>, <소스가스 B(G2)를 공정챔버(C)의 내부로 공급하여, 해당 소스가스 B(G2)를 기판(W)의 표면에 흡착시키는 스텝>, <퍼지가스 P(G3)를 공정챔버(C)의 내부로 공급하여, 소스가스 B(G2)의 불필요한 반응 잔여물, 불필요한 물리적 결합물질 등을 제거하는 스텝> 등으로 이루어진 원자층 증착공정 단위사이클을 복수 회(예컨대, 10 단위사이클~1000 단위사이클) 반복 진행시킴으로써, 원자층 증착대상 기판(W) 상에 원하는 두께의 원자층 증착막을 형성시키게 된다.
물론, 이러한 본 발명의 체제 하에서도, 원자층 증착공정 단위사이클(소스가스 A 공급→퍼지가스 P 공급→소스가스 B 공급→퍼지가스 P 공급)을 복수 회(예컨대, 10 단위사이클~1000 단위사이클) 반복 진행시켜, 기판(W) 상에 원자층 증착막을 형성시키기 때문에, 별다른 조치가 취해지지 않는 한, 제품 생산주체 측에서는 전체적인 공정시간이 길어지고, 그 여파로, 전체적인 제품 생산량이 대폭 저하되는 피해, 전체적인 제품 양산 수율이 대폭 저하되는 피해 등을 고스란히 감수할 수밖에 없게 된다.
이러한 민감한 상황 하에서, 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이, <공정시간 소요(공정시간 지체)의 주요 원인으로 작용하는 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2)를 좀더 빠르게 조절하는 조치(예를 들어, 공정가스의 공급속도(V2)를 수십 msec 이하로 빠르게 조절하는 조치)>를 취함과 아울러, <공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2) 증가에 의해 해당 공정가스가 불필요하게 섞이는(혼합되는) 것을 방지하기 위하여, 공정가스의 펌핑속도(V1)를 공정가스의 공급속도(V2)보다 빠르게 조절하는 조치> 등을 독특하게 취하게 된다.
이러한 본 발명의 조치 하에서, 공정 컨트롤러(108) 측에서는 가스공급 개폐밸브(106)의 개폐상태를 제어하여, 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2)를 수십 msec 이하로 빠르게 조절하는 절차를 진행함과 아울러, 진공펌프(104)의 펌핑상태를 제어하여, 공정가스의 펌핑속도(V1)를 공정가스의 공급속도(V2)보다 빠르게 조절하는 절차를 진행하게 된다.
이때, 공정 컨트롤러(108) 측에서는 공정가스의 펌핑속도(V1)가 상기 공정가스의 공급속도(V2)보다 10배~100000배 빨라지도록 상기 가스공급 개폐밸브(106) 및 진공펌프(104)를 제어하게 된다. 이 경우, 상기 10배~100000배의 속도차이 배율은 예를 들어, <공정가스 공급 시작지점의 압력>, <공정챔버(C) 내부의 초기 압력>, <공정가스의 공급량>, <공정가스의 종류>, <공정챔버(C) 내부의 공정가스가 진공펌프(104) 쪽으로 빠져나가기 직전 위치에서의 압력> 등에 따라 융통성 있게 선택될 수 있게 된다.
또한, 상기 조치에 더하여, 본 발명에서는 공정챔버(C)의 내부로 공급되는 공정가스가 층류(laminar flow) 또는 크누센 플로우(knudsen flow)로 원자층 증착 대상 기판(W)의 표면을 통과할 수 있도록 공정챔버(C)의 내부 폭(H)을 1mm~10mm로 좁게 설정하는 조치를 강구하게 된다.
물론, 상술한 조치를 통해, 공정가스의 펌핑속도(V1)가 상기 공정가스의 공급속도(V2)보다 10배~100000배 빨라지도록 상기 가스공급 개폐밸브(106) 및 진공펌프(104)가 제어되면, 3차원 직교좌표계를 기준으로, 공정챔버(C)의 X축 및 Y축 공간(참고로, 공정챔버(C)의 Z축 공간은 공정챔버(C) 측 내부 폭(H)을 정의하는 내부 벽에 의해 막혀있음)은 진공펌프(104)의 펌핑 동작시간에 따라 대폭 확장될 수 있게 되며(참고로, 진공계 하에서, 진공펌프(104)의 펌핑속도(V1)가 증가하게 되면, 그에 비례하여 공정챔버(C) 측에서는 자가 공간이 확장된 것과 동일한 효과를 얻게 된다), 결국, 공정챔버(C)의 내부로 공급된 공정가스, 즉, 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2), 퍼지가스 P(G3) 측에서는, 픽(Fick)의 제2 확산법칙(즉, 시간에 따른 입자의 농도변화는 거리에 따른 입자의 농도변화의 2차 도함수로 나타난다는 법칙,
Figure pat00001
)에 맞추어, 시간에 따른 농도의 변화를 전혀 겪지 않으면서(즉, 시간이 지나도, 서로 섞이거나 혼합되지 않으면서), 가스 펌핑 포트(103) 쪽을 향해 빠른 흐름을 보일 수 있게 된다(도 4 참조).
이 경우, 공정챔버(C)의 내부로 공급된 공정가스 측에서는, 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2) 등이 퍼지가스 P(G3)에 의해 완전히 분리되는 안정적인 모습을 취하면서(즉, 안정적인 비 혼합 상태를 이루면서), 일련의 횡 방향 층류(laminar flow)를 이루어, 가스 펌핑 포트(103) 쪽으로 신속하게 흐르게 된다(도 4 참조).
요컨대, 상술한 본 발명의 일 실시에서는 <공정시간 소요(공정시간 지체)의 주요 원인으로 작용하는 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2)를 좀더 빠르게 조절하는 조치(예를 들어, 공정가스의 공급속도(V2)를 수십 msec 이하로 빠르게 조절하는 조치)>를 독특하게 취하기 때문에, 본 발명의 구현환경 하에서, 제품 생산주체 측에서는, 공정가스의 공급속도(V2) 증가에 맞추어, 원자층 증착공정 단위사이클의 시간 소요 문제를 원활하게 해결할 수 있게 되며, 결국, 별다른 어려움 없이, 공정시간 지연에 따른 제품 생산량 저하 피해, 제품 양산 수율 저하 피해 등을 효과적으로 회피할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시에서는 <공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2) 증가에 의해 해당 공정가스가 불필요하게 섞이는(혼합되는) 것을 방지하기 위하여, 공정가스의 펌핑속도(V1)를 공정가스의 공급속도(V2)보다 빠르게 조절하는 조치>를 독특하게 취하기 때문에, 본 발명의 구현환경 하에서, 제품 생산주체 측에서는, 공정가스의 공급속도(V)가 대폭 증가하는 민감한 국면 하에서도, <공정가스의 혼합(예를 들어, 소스가스 A 및 소스가스 B의 혼합)에 의해, 예측하지 못한 화학기상증착 공정이 진행되는 문제점>을 손쉽게 회피할 수 있게 된다(즉, 본 발명의 일 실시 하에서, 제품 생산주체 측에서는 공정가스의 공급속도(V)가 대폭 증가하는 민감한 국면 하에서도, 원자층 증착공정을 정상적으로 진행시킬 수 있게 된다).
물론, 이러한 본 발명의 일 실시에서는 노즐/기판의 회전/왕복이동 등을 전혀 시행하지 않기 때문에, 본 발명의 구현환경 하에서, 제품 생산주체 측에서는, 예를 들어, <파티클 발생에 따른 박막의 품질/특성 저하 문제점>, <노즐/기판의 회전/왕복이동에 따른 공정속도의 기계적/물리적 한계 문제점>, <디스플레이용 사각 기판에는 시스템을 적용하지 못하는 문제점>, <노즐/기판의 회전/이동을 위한 복잡한 시스템을 추가하여야 하는 문제점>, <균일한 박막형성이 어려워지는 문제점> 등까지도 손쉽게 회피할 수 있게 된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시에서는 공정챔버의 구조를 <원자층 증착 대상 기판(W) 및 가스 공급 포트(107), 그리고, 가스 펌핑 포트(103)를 각기 구비하는 독립된 공정챔버(C1,C2,‥‥)가 복층으로 적층된 공정챔버 플랫폼(P)>(즉, 상황에 따라, 각 공정챔버(C1,C2,‥‥)를 동일조건 또는 개별적인 조건으로 동작시킬 수 있는 구성)로 변경하는 변화된 조치를 강구하게 된다.
물론, 이러한 본 발명의 다른 실시에서도, 제품 생산주체 측에서는 도 6에 도시된 바와 같이, <공정시간 소요(공정시간 지체)의 주요 원인으로 작용하는 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2)를 좀더 빠르게 조절하는 조치(예를 들어, 공정가스의 공급속도(V2)를 수십 msec 이하로 빠르게 조절하는 조치)>를 취함과 아울러, <공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2) 증가에 의해 해당 공정가스가 불필요하게 섞이는(혼합되는) 것을 방지하기 위하여, 공정가스의 펌핑속도(V1)를 공정가스의 공급속도(V2)보다 빠르게 조절하는 조치> 등을 독특하게 취하게 된다.
이러한 본 발명의 조치 하에서도, 공정 컨트롤러(108) 측에서는 가스공급 개폐밸브(106)의 개폐상태를 제어하여, 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2)를 수십 msec 이하로 빠르게 조절하는 절차를 진행함과 아울러, 진공펌프(104)의 펌핑상태를 제어하여, 공정가스의 펌핑속도(V1)를 공정가스의 공급속도(V2)보다 빠르게 조절하는 절차를 진행하게 된다.
이때에도, 공정 컨트롤러(108) 측에서는 공정가스의 펌핑속도(V1)가 상기 공정가스의 공급속도(V2)보다 10배~100000배 빨라지도록 상기 가스공급 개폐밸브(106) 및 진공펌프(104)를 제어하게 된다. 이 경우에도, 상기 10배~100000배의 속도차이 배율은 예를 들어, <공정가스 공급 시작지점의 압력>, <공정챔버(C1,C2,‥‥) 내부의 초기 압력>, <공정가스의 공급량>, <공정가스의 종류>, <공정챔버(C1,C2,‥‥) 내부의 공정가스가 진공펌프(104) 쪽으로 빠져나가기 직전 위치에서의 압력> 등에 따라 융통성 있게 선택될 수 있게 된다.
또한, 상기 조치에 더하여, 본 발명에서는 공정챔버(C1,C2,‥‥)의 내부로 공급되는 공정가스가 층류(laminar flow) 또는 크누센 플로우(knudsen flow)로 원자층 증착 대상 기판(W)의 표면을 통과할 수 있도록 공정챔버(C1,C2,‥‥)의 내부 폭(H)을 1mm~10mm로 좁게 설정하는 조치를 강구하게 된다.
물론, 상술한 조치를 통해, 공정가스의 펌핑속도(V1)가 상기 공정가스의 공급속도(V2)보다 10배~100000배 빨라지도록 상기 가스공급 개폐밸브(106) 및 진공펌프(104)가 제어되면, 3차원 직교좌표계를 기준으로, 공정챔버(C1,C2,‥‥)의 X축 및 Y축 공간(참고로, 공정챔버(C1,C2,‥‥)의 Z축 공간은 공정챔버(C1,C2,‥‥) 측 내부 폭(H)을 정의하는 내부 벽에 의해 막혀있음)은 진공펌프(104)의 펌핑 동작시간에 따라 대폭 확장될 수 있게 되며(참고로, 진공계 하에서, 진공펌프(104)의 펌핑속도(V1)가 증가하게 되면, 그에 비례하여 공정챔버(C1,C2,‥‥) 측에서는 자가 공간이 확장된 것과 동일한 효과를 얻게 된다), 결국, 공정챔버(C1,C2,‥‥)의 내부로 공급된 공정가스, 즉, 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2), 퍼지가스 P(G3) 측에서는, 픽(Fick)의 제2 확산법칙(즉, 시간에 따른 입자의 농도변화는 거리에 따른 입자의 농도변화의 2차 도함수로 나타난다는 법칙,
Figure pat00002
)에 맞추어, 시간에 따른 농도의 변화를 전혀 겪지 않으면서(즉, 시간이 지나도, 서로 섞이거나 혼합되지 않으면서), 가스 펌핑 포트(103) 쪽을 향해 빠른 흐름을 보일 수 있게 된다(도 6 참조).
이 경우에도, 공정챔버(C1,C2,‥‥)의 내부로 공급된 공정가스 측에서는, 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2) 등이 퍼지가스 P(G3)에 의해 완전히 분리되는 안정적인 모습을 취하면서(즉, 안정적인 비 혼합 상태를 이루면서), 일련의 횡 방향 층류(laminar flow)를 이루어, 가스 펌핑 포트(103) 쪽으로 신속하게 흐르게 된다.
요컨대, 상술한 본 발명의 다른 실시에서도 <공정시간 소요(공정시간 지체)의 주요 원인으로 작용하는 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2)를 좀더 빠르게 조절하는 조치(예를 들어, 공정가스의 공급속도(V2)를 수십 msec 이하로 빠르게 조절하는 조치)>를 독특하게 취하기 때문에, 본 발명의 다른 구현환경 하에서도, 제품 생산주체 측에서는, 공정가스의 공급속도(V2) 증가에 맞추어, 원자층 증착공정 단위사이클의 시간 소요 문제를 원활하게 해결할 수 있게 되며, 결국, 별다른 어려움 없이, 공정시간 지연에 따른 제품 생산량 저하 피해, 제품 양산 수율 저하 피해 등을 효과적으로 회피할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 다른 실시에서도, <공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2) 증가에 의해 해당 공정가스가 불필요하게 섞이는(혼합되는) 것을 방지하기 위하여, 공정가스의 펌핑속도(V1)를 공정가스의 공급속도(V2)보다 빠르게 조절하는 조치>를 독특하게 취하기 때문에, 본 발명의 다른 구현환경 하에서도, 제품 생산주체 측에서는, 공정가스의 공급속도(V)가 대폭 증가하는 민감한 국면 하에서도, <공정가스의 혼합(예를 들어, 소스가스 A 및 소스가스 B의 혼합)에 의해, 예측하지 못한 화학기상증착 공정이 진행되는 문제점>을 손쉽게 회피할 수 있게 된다(즉, 본 발명의 다른 실시 하에서도, 제품 생산주체 측에서는 공정가스의 공급속도(V)가 대폭 증가하는 민감한 국면 하에서도, 원자층 증착공정을 정상적으로 진행시킬 수 있게 된다).
물론, 이러한 본 발명의 다른 실시에서도, 노즐/기판의 회전/왕복이동 등을 전혀 시행하지 않기 때문에, 본 발명의 다른 구현환경 하에서도, 제품 생산주체 측에서는, 예를 들어, <파티클 발생에 따른 박막의 품질/특성 저하 문제점>, <노즐/기판의 회전/왕복이동에 따른 공정속도의 기계적/물리적 한계 문제점>, <디스플레이용 사각 기판에는 시스템을 적용하지 못하는 문제점>, <노즐/기판의 회전/이동을 위한 복잡한 시스템을 추가하여야 하는 문제점>, <균일한 박막형성이 어려워지는 문제점> 등까지도 손쉽게 회피할 수 있게 된다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시에서는 공정챔버의 구조를 <단일 챔버공간(S) 내에 다수의 원자층 증착 대상 기판(W1,W2,W3‥‥)을 각 기판 격리영역에 맞추어 복층으로 적층시킨 상태로, 각 원자층 증착대상 기판(W1,W2,W3‥‥)에 상응하는 각각의 가스 공급 포트(107) 및 가스 펌핑 포트(103)를 구비하는 공정챔버(C)>(즉, 상황에 따라, 다수의 기판(W1,W2,W3‥‥)을 대상으로 하여 공정을 진행시킬 수 있는 구성)로 변경하는 변화된 조치를 강구하게 된다.
물론, 도 8에 도시된 바와 같이, 이러한 본 발명의 또 다른 실시에서도, 제품 생산주체 측에서는 <공정시간 소요(공정시간 지체)의 주요 원인으로 작용하는 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2)를 좀더 빠르게 조절하는 조치(예를 들어, 공정가스의 공급속도(V2)를 수십 msec 이하로 빠르게 조절하는 조치)>를 취함과 아울러, <공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2) 증가에 의해 해당 공정가스가 불필요하게 섞이는(혼합되는) 것을 방지하기 위하여, 공정가스의 펌핑속도(V1)를 공정가스의 공급속도(V2)보다 빠르게 조절하는 조치> 등을 독특하게 취하게 된다.
이러한 본 발명의 또 다른 조치 하에서도, 공정 컨트롤러(108) 측에서는 가스공급 개폐밸브(106)의 개폐상태를 제어하여, 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2)를 수십 msec 이하로 빠르게 조절하는 절차를 진행함과 아울러, 진공펌프(104)의 펌핑상태를 제어하여, 공정가스의 펌핑속도(V1)를 공정가스의 공급속도(V2)보다 빠르게 조절하는 절차를 진행하게 된다.
이때, 공정 컨트롤러(108) 측에서는 공정가스의 펌핑속도(V1)가 상기 공정가스의 공급속도(V2)보다 10배~100000배 빨라지도록 상기 가스공급 개폐밸브(106) 및 진공펌프(104)를 제어하게 된다. 이 경우, 상기 10배~100000배의 속도차이 배율은 예를 들어, <공정가스 공급 시작지점의 압력>, <공정챔버(C) 측 단일 챔버공간(S)의 초기 압력>, <공정가스의 공급량>, <공정가스의 종류>, <공정챔버(C) 측 단일 챔버공간(S) 내부의 공정가스가 진공펌프(104) 쪽으로 빠져나가기 직전 위치에서의 압력> 등에 따라 융통성 있게 선택될 수 있게 된다.
또한, 상기 조치에 더하여, 본 발명에서는 공정챔버(C)의 내부로 공급되는 공정가스가 층류(laminar flow) 또는 크누센 플로우(knudsen flow)로 원자층 증착 대상 기판(W1,W2,W3‥‥)의 표면을 통과할 수 있도록 기판(W1,W2,W3‥‥)을 격리하고 있는 공정챔버(C)의 각 내부 폭(H)을 1mm~10mm로 좁게 설정하는 조치를 강구하게 된다.
물론, 상술한 조치를 통해, 공정가스의 펌핑속도(V1)가 상기 공정가스의 공급속도(V2)보다 10배~100000배 빨라지도록 상기 가스공급 개폐밸브(106) 및 진공펌프(104)가 제어되면, 3차원 직교좌표계를 기준으로, 공정챔버(C) 측 각 기판 격리영역의 X축 및 Y축 공간(참고로, 공정챔버(C) 측 각 기판 격리영역의 Z축 공간은 내부 폭(H)을 정의하는 내부 벽에 의해 막혀있음)은 진공펌프(104)의 펌핑 동작시간에 따라 대폭 확장될 수 있게 되며(참고로, 진공계 하에서, 진공펌프(104)의 펌핑속도(V1)가 증가하게 되면, 그에 비례하여 공정챔버(C)의 각 기판 격리영역 측에서는 자가 공간이 확장된 것과 동일한 효과를 얻게 된다), 결국, 공정챔버(C) 측 각 기판 격리영역의 내부로 공급된 공정가스, 즉, 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2), 퍼지가스 P(G3) 측에서는, 픽(Fick)의 제2 확산법칙(즉, 시간에 따른 입자의 농도변화는 거리에 따른 입자의 농도변화의 2차 도함수로 나타난다는 법칙,
Figure pat00003
)에 맞추어, 시간에 따른 농도의 변화를 전혀 겪지 않으면서(즉, 시간이 지나도, 서로 섞이거나 혼합되지 않으면서), 가스 펌핑 포트(103) 쪽을 향해 빠른 흐름을 보일 수 있게 된다(도 4 참조).
이 경우, 공정챔버(C) 측 각 기판 격리영역의 내부로 공급된 공정가스 측에서는, 소스가스 A(G1), 소스가스 B(G2) 등이 퍼지가스 P(G3)에 의해 완전히 분리되는 안정적인 모습을 취하면서(즉, 안정적인 비 혼합 상태를 이루면서), 일련의 횡 방향 층류(laminar flow)를 이루어, 가스 펌핑 포트(103) 쪽으로 신속하게 흐르게 된다.
요컨대, 상술한 본 발명의 또 다른 실시에서도, <공정시간 소요(공정시간 지체)의 주요 원인으로 작용하는 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2)를 좀더 빠르게 조절하는 조치(예를 들어, 공정가스의 공급속도(V2)를 수십 msec 이하로 빠르게 조절하는 조치)>를 독특하게 취하기 때문에, 본 발명의 또 다른 구현환경 하에서도, 제품 생산주체 측에서는, 공정가스의 공급속도(V2) 증가에 맞추어, 원자층 증착공정 단위사이클의 시간 소요 문제를 원활하게 해결할 수 있게 되며, 결국, 별다른 어려움 없이, 공정시간 지연에 따른 제품 생산량 저하 피해, 제품 양산 수율 저하 피해 등을 효과적으로 회피할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시에서도, <공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도(V2) 증가에 의해 해당 공정가스가 불필요하게 섞이는(혼합되는) 것을 방지하기 위하여, 공정가스의 펌핑속도(V1)를 공정가스의 공급속도(V2)보다 빠르게 조절하는 조치>를 독특하게 취하기 때문에, 본 발명의 또 다른 구현환경 하에서도, 제품 생산주체 측에서는, 공정가스의 공급속도(V)가 대폭 증가하는 민감한 국면 하에서도, <공정가스의 혼합(예를 들어, 소스가스 A 및 소스가스 B의 혼합)에 의해, 예측하지 못한 화학기상증착 공정이 진행되는 문제점>을 손쉽게 회피할 수 있게 된다(즉, 본 발명의 또 다른 실시 하에서도, 제품 생산주체 측에서는 공정가스의 공급속도(V)가 대폭 증가하는 민감한 국면 하에서도, 원자층 증착공정을 정상적으로 진행시킬 수 있게 된다).
물론, 이러한 본 발명의 또 다른 실시에서도, 노즐/기판의 회전/왕복이동 등을 전혀 시행하지 않기 때문에, 본 발명의 또 다른 구현환경 하에서도, 제품 생산주체 측에서는, 예를 들어, <파티클 발생에 따른 박막의 품질/특성 저하 문제점>, <노즐/기판의 회전/왕복이동에 따른 공정속도의 기계적/물리적 한계 문제점>, <디스플레이용 사각 기판에는 시스템을 적용하지 못하는 문제점>, <노즐/기판의 회전/이동을 위한 복잡한 시스템을 추가하여야 하는 문제점>, <균일한 박막형성이 어려워지는 문제점> 등까지도 손쉽게 회피할 수 있게 된다.
이러한 본 발명은 상황에 따라, 다양한 변형을 이룰 수 있다.
예를 들어, 도 9 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 가스 공급 포트(107) 및 가스 펌핑 포트(103)를 서로 마주보는 위치에 대칭적으로 배치되거나, 서로 마주 보지 않도록 비대칭적으로 배치시키는 변화된 조치를 유연하게 취할 수도 있게 된다.
다른 예로, 본 발명에서는 상황에 따라, <공정가스의 공급방향과 펌핑방향을 바꾸는 변화된 조치>, <가스 공급 포트(107) 및 가스 펌핑 포트(103)를 다수개 설치하는 변화된 조치>, <공정챔버(C)와 기판(W)의 모양을 사각형을 포함하는 다각형으로 변경하는 변화된 조치>, <기판(W)을 공정챔버(C)의 상부면 또는 상/하부면 전부에 배치하는 변화된 조치>, <기판(W)의 주변에 기판(W)을 가열하기 위한 히터를 추가 설치하는 변화된 조치>, <기판(W)의 상부면 또는 하부면에 전극을 추가 설치하는 조치>, <공정가스가 공정챔버(C) 내부의 플라즈마 형성영역을 통과하도록 하는 변화된 조치>, <공정가스가 공정챔버(C)의 외부의 플라즈마 형성영역을 통과한 후, 공정챔버(C) 내부로 공급되도록 하는 변화된 조치> 등을 유연하게 취할 수도 있게 된다.
또 다른 예로, 본 발명에서는 도 15 내지 도 18에 도시된 바와 같이(참고로, 구조적 특징을 강조하기 위하여 도면을 과장되게 표현 함), <가스 공급 포트(107)가 배치된 쪽이 가스 펌핑 포트(103)가 배치된 쪽보다 더 좁아지도록 공정챔버(C)의 내부 폭을 설계하는 변화된 조치>, <가스 펌핑 포트(103)가 배치된 쪽이 가스 공급 포트(107)가 배치된 쪽보다 더 좁아지도록 공정챔버(C)의 내부 폭을 설계하는 변화된 조치>, <공정챔버(c)의 가운데 쪽이 가스 공급 포트(107) 및 가스 펌핑 포트(103)가 배치된 쪽보다 더 좁거나 넓어지도록 공정챔버(C)의 내부 폭을 설계하는 변화된 조치> 등을 유연하게 취할 수도 있게 된다.
물론, 이러한 각 변화된 조치 하에서도, 본 발명에서는 <공정시간 소요(공정시간 지체)의 주요 원인으로 작용하는 공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도를 좀더 빠르게 조절하는 조치>, <공정가스(소스가스 A, 소스가스 B, 퍼지가스 P)의 공급속도 증가에 의해 해당 공정가스가 불필요하게 섞이는(혼합되는) 것을 방지하기 위하여, 공정가스의 펌핑속도를 공정가스의 공급속도보다 빠르게 조절하는 조치> 등을 유연하게 취하기 때문에, 본 발명의 각 구현환경 하에서, 제품 생산주체 측에서는, 공정가스의 혼합(예를 들어, 소스가스 A 및 소스가스 B의 혼합)에 의해, 예측하지 못한 화학기상증착 공정이 진행되는 것을 피하면서도(즉, 원자층 증착공정을 정상적으로 진행시키면서도), 공정가스의 공급속도 증가에 맞추어, 원자층 증착공정 단위사이클의 시간 소요 문제를 원활하게 해결할 수 있게 되며, 결국, 별다른 어려움 없이, 공정시간 지연에 따른 제품 생산량 저하 피해, 제품 양산 수율 저하 피해 등을 효과적으로 회피할 수 있게 된다.
이러한 본 발명은 특정 분야에 국한되지 아니하며, 다양한 종류의 박막 제조공정에서, 전반적으로 유용한 효과를 발휘한다.
그리고, 앞에서, 본 발명의 특정한 실시 예가 설명되고 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.
이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위 안에 속한다 해야 할 것이다.
W: 원자층 증착 대상 기판
C: 공정챔버
1,100: 원자층 증착 시스템
2,102: 가스 펌핑 라인
3,103: 가스 펌핑 포트
4,104: 진공펌프
5,105: 가스 보관용기
6,106: 가스공급 개폐밸브
7,107: 가스 공급 포트
8,108: 공정 컨트롤러
9,109: 가스 공급 라인

Claims (7)

  1. 원자층 증착 대상 기판 및 가스 공급 포트, 그리고, 가스 펌핑 포트를 구비하는 공정챔버와;
    공정가스를 보관하는 가스 보관용기와;
    가스공급 개폐밸브를 구비한 상태에서, 상기 가스 보관용기와 상기 가스 공급 포트를 연결하는 가스 공급 가이드 라인과;
    상기 가스 펌핑 포트와 연결된 상태에서, 상기 가스 공급 가이드 라인을 통해 공급된 상기 공정챔버 내부의 공정가스를 외부로 펌핑하는 진공펌프와;
    상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프와 전기적으로 연결되면서, 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프를 제어하여, 상기 공정가스의 공급속도 및 펌핑속도를 제어하는 공정 컨트롤러를 포함하며,
    상기 공정 컨트롤러 측에서는 상기 공정가스의 펌핑속도가 상기 공정가스의 공급속도보다 빨라지도록 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 시스템.
  2. 원자층 증착 대상 기판 및 가스 공급 포트, 그리고, 가스 펌핑 포트를 각기 구비하는 독립된 공정챔버가 복층으로 적층된 공정챔버 플랫폼과;
    공정가스를 보관하는 가스 보관용기와;
    가스공급 개폐밸브를 구비한 상태에서, 상기 가스 보관용기와 각 공정챔버 측 가스 공급 포트를 연결하는 가스 공급 가이드 라인과;
    각 공정챔버 측 가스 펌핑 포트와 연결된 상태에서, 상기 가스 공급 가이드 라인을 통해 공급된 각 공정챔버 내부의 공정가스를 외부로 펌핑하는 진공펌프와;
    상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프와 전기적으로 연결되면서, 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프를 제어하여, 상기 공정가스의 공급속도 및 펌핑속도를 제어하는 공정 컨트롤러를 포함하며,
    상기 공정 컨트롤러 측에서는 상기 공정가스의 펌핑속도가 상기 공정가스의 공급속도보다 빨라지도록 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 시스템.
  3. 단일 챔버공간 내에 다수의 원자층 증착 대상 기판을 복층으로 적층시킨 상태로, 각 원자층 증착대상 기판에 상응하는 각각의 가스 공급 포트 및 가스 펌핑 포트를 구비하는 공정챔버와;
    공정가스를 보관하는 가스 보관용기와;
    가스공급 개폐밸브를 구비한 상태에서, 상기 가스 보관용기와 각 가스 공급 포트를 연결하는 가스 공급 가이드 라인과;
    각 가스 펌핑 포트와 연결된 상태에서, 상기 가스 공급 가이드 라인을 통해 공급된 상기 공정챔버 내부의 공정가스를 외부로 펌핑하는 진공펌프와;
    상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프와 전기적으로 연결되면서, 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프를 제어하여, 상기 공정가스의 공급속도 및 펌핑속도를 제어하는 공정 컨트롤러를 포함하며,
    상기 공정 컨트롤러 측에서는 상기 공정가스의 펌핑속도가 상기 공정가스의 공급속도보다 빨라지도록 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 컨트롤러 측에서는 상기 공정가스의 펌핑속도가 상기 공정가스의 공급속도보다 10배~100000배 빨라지도록 상기 가스공급 개폐밸브 및 진공펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정챔버 측에서는 상기 공정가스가 층류(laminar flow) 또는 크누센 플로우(knudsen flow)로 상기 원자층 증착 대상 기판의 표면을 통과할 수 있도록 1mm~10mm의 내부 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 공정챔버의 내부 폭은 상기 가스 공급 포트가 배치된 쪽이 상기 가스 펌핑 포트가 배치된 쪽보다 더 좁거나, 상기 가스 펌핑 포트가 배치된 쪽이 상기 가스 공급 포트가 배치된 쪽보다 더 좁거나, 상기 공정챔버의 가운데 쪽이 상기 가스 공급 포트 및 가스 펌핑 포트가 배치된 쪽보다 더 좁거나 넓은 것을 특징으로 하는 원자층 증착 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 공급 포트 및 가스 펌핑 포트는 서로 마주보는 위치에 대칭적으로 배치되거나, 서로 마주 보지 않도록 비대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 시스템.
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