(57)【要約】  本発明では、原子層蒸着において、上部及び下部の分離及び結合が可能な原子層蒸着工程のための単位工程チャンバを積層形態で複数配置し、各単位工程チャンバ別に原料前駆体が吸着された基板上を移動しながら反応前駆体を原料前駆体と反応させる走査型反応器を備えて、原料前駆体と反応前駆体とが共存する領域を根本的に排除することにより、基板外の成膜を防止するための追加的な成膜除去工程を不要とし、メンテナンス周期を延長し、パーティクル発生の抑制による薄膜の品質及び生産性を向上させることができる。また、走査型反応器に熱処理、紫外線処理、プラズマ処理などの付加的な機能を選択的に追加して多様な特性の原子層薄膜の形成を可能にすることにより、様々な工程に対応でき、必要に応じる最適化された薄膜の提供が可能になり、付加的な設備の減少により付帯費用とメンテナンスコストの低減を可能にする。【選択図】図３Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに分離または結合される上部工程チャンバと下部工程チャンバにより構成される工程チャンバと、
前記工程チャンバの外部の所定位置に待機し、前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離される場合、前記下部工程チャンバの基板上の所定の高さで水平方向に移動しながら前記上部工程チャンバまたは下部工程チャンバに載置された基板領域に反応前駆体を噴射する走査型反応器と、
前記工程チャンバを支持し、前記工程チャンバが位置する空間を真空状態に維持させる真空チャンバと、
を含む走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項２】
互いに分離または結合される上部工程チャンバと下部工程チャンバにより構成される少なくとも２つ以上の工程チャンバと、
各工程チャンバの外部の所定位置に待機し、前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離される場合、前記下部工程チャンバの基板上の所定の高さで水平方向に移動しながら前記上部工程チャンバまたは下部工程チャンバに載置された基板領域に反応前駆体を噴射する走査型反応器と、
前記工程チャンバを上下方向に積層された形態で支持し、前記工程チャンバが積層された空間を真空状態に維持させる真空チャンバと、
を含む走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項３】
前記走査型反応器は、上部面または下部面の中央または側面に前記反応前駆体を噴射するガス供給部を備え、
前記ガス供給部と一定の離隔距離を有し、前記噴射された反応前駆体のうち前記基板領域で原料前駆体と反応できなかった反応前駆体または反応副産物、あるいはパージガスを排気させるガス排気部を備えることを特徴とする請求項２に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項４】
前記走査型反応器は、上部面または下部面の両側面または側面周部にパージガスを噴射するパージガス供給部をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項５】
前記走査型反応器は、前記基板領域に前記反応前駆体を噴射させる時点から前記パージガス供給部からパージガスを噴射させて前記走査型反応器と前記基板との間に前記パージガスによるガス障壁を形成させることを特徴とする請求項４に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項６】
前記パージガス供給部は、前記走査型反応器内において前記ガス供給部とガス排気部よりも外郭に形成されることを特徴とする請求項４に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項７】
前記走査型反応器は、上部または下部にプラズマ発生のための電極を備えることを特徴とする請求項３に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項８】
前記走査型反応器は、前記基板領域に前記反応前駆体を噴射させる時点で、前記電極に電源を供給して前記上部または下部にプラズマを発生させることを特徴とする請求項７に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項９】
前記走査型反応器は、各工程チャンバに１つずつ備えられて独立して駆動されるか、複数の走査型反応器を連結する連結手段により連結されて同時に駆動されることを特徴とする請求項２に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項１０】
前記走査型反応器は、前記連結手段を移動させる反応器移動手段により移動されることを特徴とする請求項９に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項１１】
前記反応器移送手段は、前記真空チャンバにより支持されることを特徴とする請求項１０に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項１２】
前記走査型反応器は、前記真空チャンバにより支持されることを特徴とする請求項２に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項１３】
前記走査型反応器は、前記基板または基板の薄膜に対する洗浄または表面改質（ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のための熱処理手段または紫外線処理手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項１４】
互いに分離または結合される上部工程チャンバと下部工程チャンバにより構成される工程チャンバと、
前記工程チャンバの外部の所定位置に待機し、前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離される場合、前記下部工程チャンバの基板上の所定の高さで水平方向に移動しながら前記工程チャンバ内に流入された不活性反応前駆体を前記基板領域で前記原料前駆体と反応させる走査型反応器と、
前記工程チャンバを支持し、前記工程チャンバが位置する空間を真空状態に維持させ、前記不活性反応前駆体を供給及び排気する真空チャンバを含む走査型反応器と、
を有する原子層蒸着器。
【請求項１５】
互いに分離または結合される上部工程チャンバと下部工程チャンバにより構成される少なくとも２つ以上の工程チャンバと、
各工程チャンバの外部の所定位置に待機し、前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離される場合、前記下部工程チャンバの基板上の所定の高さで水平方向に移動しながら前記工程チャンバ内に流入された不活性反応前駆体を前記基板領域で前記原料前駆体と反応させる走査型反応器と、
前記工程チャンバを上下方向に積層された形態で支持し、前記工程チャンバが積層された空間を真空状態に維持させ、前記不活性反応前駆体を供給及び排気する真空チャンバを含む走査型反応器と、
を有する原子層蒸着器。
【請求項１６】
前記走査型反応器は、前記上部工程チャンバまたは下部工程チャンバに載置された基板領域において、プラズマを用いて前記不活性反応前駆体のうち前記基板領域に存在する不活性反応前駆体のみを選択的に活性化させて前記原料前駆体と反応させることを特徴とする請求項１５に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項１７】
前記走査型反応器は、前記上部工程チャンバまたは下部工程チャンバに載置された基板領域に紫外線または赤外線を照射して前記不活性反応前駆体のうち前記基板領域に存在する不活性反応前駆体のみを選択的に活性化させて前記原料前駆体と反応させることを特徴とする請求項１５に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項１８】
前記走査型反応器は、上部または下部に前記プラズマの発生のための電極を備えることを特徴とする請求項１６に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項１９】
前記走査型反応器は、前記基板に移動する時点で前記電極に電源を供給して前記上部または下部に前記プラズマを発生させることを特徴とする請求項１８に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項２０】
前記走査型反応器は、上部または下部に前記紫外線または赤外線の照射のための紫外線照射装置または赤外線照射装置を備えることを特徴とする請求項１７に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項２１】
前記走査型反応器は、前記基板に移動する時点で前記紫外線または赤外線照射装置を駆動して前記上部または下部に前記紫外線または赤外線を照射することを特徴とする請求項２０に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項２２】
前記不活性反応前駆体は、プラズマまたは紫外線、あるいは赤外線によって前記原料前駆体と反応する物質であることを特徴とする請求項１５に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項２３】
前記不活性反応前駆体は、前記真空チャンバ内において一定の圧力を維持しながら注入されることを特徴とする請求項１５に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項２４】
前記不活性反応前駆体は、前記基板に対する原料前駆体吸着工程が完了して前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離される場合、前記真空チャンバから前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離された空間に流入し拡散されることを特徴とする請求項１５に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項２５】
前記不活性反応前駆体は、前記工程チャンバ内に前記基板がローディングまたはアンローディングされて前記上部工程チャンバと前記下部工程チャンバとが結合された状態である場合、前記真空チャンバ内に注入されることを特徴とする請求項１５に記載の走査型反応器を有する原子層蒸着器。
【請求項２６】
真空チャンバ内に工程チャンバが位置している原子層蒸着装置において行われる原子層蒸着方法であって、
前記工程チャンバ内に基板とマスクがローディングされる場合、前記工程チャンバの上部工程チャンバと下部工程チャンバとが結合して密閉された反応空間を形成する段階と、
前記密閉された反応空間において原子層蒸着の一部工程を行って前記基板上に原料前駆体を吸着させる段階と、
前記原料前駆体の吸着後、走査型反応器を用いて前記基板領域で反応前駆体を噴射させる段階と、
前記基板領域に噴射された反応前駆体と前記原料前駆体とを反応させる段階と、
を含む走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項２７】
真空チャンバ内に少なくとも２つ以上の工程チャンバが積層されている積層型原子層蒸着装置において行われる原子層蒸着方法であって、
前記工程チャンバ内に基板とマスクがローディングされる場合、前記工程チャンバの上部工程チャンバと下部工程チャンバとが結合して密閉された反応空間を形成する段階と、
前記密閉された反応空間において原子層蒸着の一部工程を行って前記基板上に原料前駆体を吸着させる段階と、
前記原料前駆体の吸着後、走査型反応器を用いて前記基板領域で反応前駆体を噴射させる段階と、
前記基板領域に噴射された反応前駆体と前記原料前駆体とを反応させる段階と、
を含む走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項２８】
前記噴射させる段階は、前記原料前駆体の吸着後、前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとを分離させる段階と、
前記走査型反応器を前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとの間の空間に移動させながら前記基板領域で反応前駆体を噴射させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項２７に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項２９】
前記噴射させる段階において、前記走査型反応器を前記下部工程チャンバの基板上の所定の高さで水平方向に移動させながら前記上部工程チャンバまたは下部工程チャンバに載置された基板領域で反応前駆体を噴射することを特徴とする請求項２８に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項３０】
前記噴射させる段階において、前記走査型反応器を介して前記反応前駆体を噴射させる時点で、前記走査型反応器の両側面または側面周部にパージガスを噴射させて前記走査型反応器と前記基板との間に前記パージガスによるガス障壁を形成させることを特徴とする請求項２８に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項３１】
前記噴射させる段階において、前記走査型反応器を介して前記反応前駆体を噴射させる時点で、前記走査型反応器の上部または下部にプラズマを発生させることを特徴とする請求項２８に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項３２】
前記噴射させる段階において、前記走査型反応器を介して前記反応前駆体を噴射させる時点で、前記走査型反応器の両側面または側面周部に形成された排気部を介して前記走査型反応器と前記基板との間の未反応前駆体または反応副産物、あるいはパージガスを排気させることを特徴とする請求項２８に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項３３】
前記走査型反応器は、前記真空チャンバにより支持され、前記工程チャンバの外部の前記所定の位置に待機することを特徴とする請求項２７に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項３４】
前記走査型反応器は、各工程チャンバに１つ以上備えられて独立して駆動されるか、複数の走査型反応器を連結する連結手段により連結されて同時に駆動されることを特徴とする請求項２７に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項３５】
真空チャンバ内に工程チャンバが位置する原子層蒸着装置において行われる原子層蒸着方法であって、
前記工程チャンバ内に基板とマスクがローディングされる場合、前記工程チャンバの上部工程チャンバと下部工程チャンバとが結合して密閉された反応空間を形成する段階と、
前記密閉された反応空間において原子層蒸着の一部工程を行って前記基板領域に原料前駆体を吸着させる段階と、
前記原料前駆体の吸着後、走査型反応器を用いて前記工程チャンバ内に流入された不活性反応前駆体を前記基板領域で前記原料前駆体と反応させる段階と、
を含む走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項３６】
真空チャンバ内に少なくとも２つ以上の工程チャンバが積層されている積層型原子層蒸着装置において行われる原子層蒸着方法であって、
前記工程チャンバ内に基板とマスクがローディングされる場合、前記工程チャンバの上部工程チャンバと下部工程チャンバとが結合して密閉された反応空間を形成する段階と、
前記密閉された反応空間において原子層蒸着の一部工程を行って前記基板上に原料前駆体を吸着させる段階と、
前記原料前駆体の吸着後、走査型反応器を用いて前記工程チャンバ内に流入された不活性反応前駆体を前記基板領域で前記原料前駆体と反応させる段階と、
を含む走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項３７】
前記反応させる段階は、前記原料前駆体の吸着後、前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとを分離させる段階と、
前記走査型反応器を前記上部工程チャンバまたは下部工程チャンバの基板上に移動させる段階と、
前記走査型反応器においてプラズマまたは紫外線、あるいは赤外線を用いて前記不活性反応前駆体を活性化させて前記基板領域で前記原料前駆体と反応させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項３６に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項３８】
前記反応させる段階において、前記プラズマまたは紫外線、あるいは赤外線を用いて前記工程チャンバ内に流入された不活性反応前駆体のうち、前記基板領域に存在する不活性反応前駆体のみを選択的に活性化させて前記原料前駆体と反応させることを特徴とする請求項３７に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項３９】
前記反応させる段階において、前記走査型反応器を前記基板に移動させる時点で、前記走査型反応器によって前記基板領域にプラズマを発生させて前記不活性前駆体を活性化させることを特徴とする請求項３７に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項４０】
前記反応させる段階において、前記走査型反応器を前記基板に移動させる時点で、前記走査型反応器によって前記基板領域に紫外線または赤外線を照射して前記不活性反応前駆体を活性化させることを特徴とする請求項３７に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項４１】
前記不活性反応前駆体は、プラズマまたは紫外線、あるいは赤外線により前記原料前駆体と反応する物質であることを特徴とする請求項３６に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項４２】
前記不活性反応前駆体は、前記基板に対する原料前駆体吸着工程が完了して前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離される場合、前記真空チャンバから前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離された空間に流入し拡散されることを特徴とする請求項３６に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項４３】
前記不活性反応前駆体は、前記工程チャンバ内に前記基板がローディングまたはアンローディングされて前記上部工程チャンバと前記下部工程チャンバとが結合した状態である場合、前記真空チャンバ内に注入されることを特徴とする請求項３６に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【請求項４４】
前記走査型反応器は、前記真空チャンバにより支持され、前記工程チャンバの外部の前記所定の位置に待機することを特徴とする請求項３６に記載の走査型反応器を用いた原子層蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相蒸着反応器及びそれを用いた薄膜形成方法に関し、特に原子層蒸着（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）において、上部及び下部の分離及び結合が可能な原子層蒸着工程のための単位工程チャンバを積層型で複数配置し、各単位工程チャンバ別に原料前駆体が吸着された基板上を移動しながら反応前駆体を原料前駆体と反応させる走査型反応器を備えて、原料前駆体と反応前駆体とが共存する領域を根本的に排除させることにより、基板外の成膜を防止するための追加的な成膜除去工程を不要とし、メンテナンス（ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）周期を延長し、パーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）発生の抑制による薄膜の品質及び生産性の向上を図ると共に、最適化された原子層薄膜の提供を可能にする走査型反応器（ｓｃａｎ−ｔｙｐｅ  ｒｅａｃｔｏｒ）を有する原子層蒸着装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体基板やグラスなどの基板上に所定の厚さの薄膜を蒸着する方法としては、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）のように物理的な衝突を用いる物理的気相蒸着法（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＶＤ）と、化学反応を用いる化学気相蒸着法（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＣＶＤ）などがある。
【０００３】
しかしながら、近年、半導体素子のデザインルール（ｄｅｓｉｇｎ  ｒｕｌｅ）が急激に微細になるにつれて、微細パターンの薄膜が要求され、薄膜が形成される領域の段差も非常に大きくなりつつあるため、原子層の厚さの微細パターンを極めて均一に形成することができるだけでなく、ステップカバレッジ（ｓｔｅｐ  ｃｏｖｅｒａｇｅ）の優れた  原子層蒸着方法（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）の使用が増えている。
【０００４】
このような原子層蒸着方法は、気体分子間の化学反応を利用するという点で一般的な化学気相蒸着方法と類似する。しかし、通常のＣＶＤが複数の気体分子を同時にプロセスチャンバ内に注入して発生された反応生成物を基板に蒸着させるものであるのに対して、原子層蒸着方法は１つのソース物質を含むガスをプロセスチャンバ内に注入して加熱された基板に吸着させた後、他のソース物質を含むガスをプロセスチャンバに注入させることにより、基板表面でソース物質間の化学反応による生成物が蒸着されるという相違点がある。
【０００５】
一方、上記のような原子層蒸着方法は、ＡＭＯＬＥＤディスプレイの薄膜封止、フレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）基板のバリア膜（ｂａｒｒｉｅｒ  ｆｉｌｍ）、太陽光バッファ層（ｂｕｆｆｅｒ  ｌａｙｅｒ）、半導体用の高誘電体（ｈｉｇｈ−ｋ）キャパシタ用高誘電物質またはアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）配線の拡散防止膜（ＴｉＮ、ＴａＮなど）などを形成するために使用され得る。
【０００６】
このような原子層蒸着方法は、今までＰＥＣＶＤ（ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で使用されていた枚葉式、バッチ式、及び走査型の小型反応器が基板上を移送する方式、あるいはその反対の方式で工程がなされている。
【０００７】
まず、枚葉式は、１枚の基板が投入されてから工程が進められ、基板の搬入出及び加熱のための移動用サセプタ、工程ガスの注入のためのディフューザー（主にシャワーヘッドタイプ）及び排気部により構成されている。しかし、枚葉式では、真空形成の時、外部の大気圧による工程チャンバ及び周辺部の変形を防止するためにチャンバが非常に厚く、基板の搬入出及び工程領域の区分のためのゲートバルブが必要になるにつれて、大面積基板用装備の構成時、内部容積が大いに増えてしまうため、原料前駆体及び反応前駆体の消耗量の急増、メンテナンスコストの急増、吸着‐パージ‐反応‐パージ時間の増加による工程時間の増加により生産性が顕著に減少するという問題がある。
【０００８】
次に、複数の基板に対して同時に工程を進めるバッチ式は、従来の原子層蒸着装備の容積が大きいため原料前駆体と反応前駆体が多く所要されることによるメンテナンスコストの増加と低生産性の問題を解決するべく、複数枚の基板に対して同時に工程を行う方式である。このようなバッチ式は、太陽電池の工程に一部適用されているが、基板の前面だけでなく裏面にも同時に成膜されるという問題と、複数の基板に対する薄膜の均一性及び再現性の問題があり、チャンバが汚染された場合、超大型チャンバ全体を分離して洗浄しなければならないという問題がある。
【０００９】
次に、走査型の小型反応器方式は、真空チャンバ内において基板の一面の長さに対応する小型反応器を複数個配置し、基板または小型反応器の往復運動によって成膜する方式であって、一部のディスプレイ薄膜封止工程で適用されたが、基板と小型反応器の正確なガス流動制御が難しく、原料前駆体と反応前駆体の明確な分離を具現することが難しいため、パーティクルが発生する問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明では、原子層蒸着において、上部及び下部の分離及び結合が可能な原子層蒸着工程のための単位工程チャンバを積層型で複数配置し、各単位工程チャンバ別に原料前駆体が吸着された基板上を移動しながら反応前駆体を原料前駆体と反応させる走査型反応器を備えて、原料前駆体と反応前駆体が共存する領域を根本的に排除させることにより、基板外の成膜を防止するための追加的な成膜除去工程を不要とし、メンテナンス周期を延長し、パーティクル発生の抑制による薄膜の品質及び生産性の向上を図ると共に、最適化された原子層薄膜の提供を可能にする走査型反応器を有する原子層蒸着装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した本発明による走査型反応器を有する原子層蒸着装置は、互いに分離または結合される上部工程チャンバと下部工程チャンバとにより構成される工程チャンバと、前記工程チャンバの外部の所定位置に待機し、前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離される場合、前記下部工程チャンバの基板上の所定の高さで水平方向に移動しながら前記上部工程チャンバまたは下部工程チャンバに載置された基板領域に反応前駆体を噴射する走査型反応器と、前記工程チャンバを支持し、前記工程チャンバが位置する空間を真空状態に維持させる真空チャンバとを含む。
【００１２】
また、本発明による走査型反応器を有する積層型原子層蒸着装置は、互いに分離または結合される上部工程チャンバと下部工程チャンバとにより構成される少なくとも２つ以上の工程チャンバと、各工程チャンバの外部の所定位置に待機し、前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離される場合、前記下部工程チャンバの基板上の所定の高さで水平方向に移動しながら前記上部工程チャンバまたは下部工程チャンバに載置された基板領域に反応前駆体を噴射する走査型反応器と、前記工程チャンバを上下方向に積層された形態で支持し、前記工程チャンバが積層された空間を真空状態に維持させる真空チャンバとを含む。
【００１３】
また、前記走査型反応器は、上部面または下部面の中央または側面に前記反応前駆体を噴射するガス供給部を備え、前記ガス供給部と一定の離隔距離を有し、前記噴射された反応前駆体のうち前記基板領域で原料前駆体と反応できなかった反応前駆体または反応副産物、あるいはパージガスを排気させるガス排気部を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、前記走査型反応器は、上部面または下部面の両側面または側面周部にパージガスを排出するパージガス供給部をさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
また、前記走査型反応器は、前記基板領域に前記反応前駆体を噴射させる時点から前記パージガス供給部からパージガスを噴射させて前記走査型反応器と前記基板との間に前記パージガスによるガス障壁を形成させることを特徴とする。
【００１６】
また、前記パージガス供給部は、前記走査型反応器内において前記ガス供給部とガス排気部よりも外郭に形成されることを特徴とする。
【００１７】
また、前記走査型反応器は、上部または下部にプラズマ発生のための電極を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、前記走査型反応器は、前記基板領域に前記反応前駆体を噴射させる時点で、前記電極に電源を供給して前記上部または下部にプラズマを発生させることを特徴とする。
【００１９】
また、前記走査型反応器は、各工程チャンバに１つずつ備えられて独立して駆動されるか、複数の走査型反応器を連結する連結手段により連結されて同時に駆動されることを特徴とする。
【００２０】
また、前記走査型反応器は、前記連結手段を移動させる反応器移送手段により移動されることを特徴とする。
【００２１】
また、前記反応器移送手段は、前記真空チャンバにより支持されることを特徴とする。
【００２２】
また、前記走査型反応器は、前記真空チャンバにより支持されることを特徴とする。
【００２３】
また、前記走査型反応器は、前記基板または基板の薄膜に対する洗浄または表面改質（ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のための熱処理手段または紫外線処理手段を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明による走査型反応器を有する原子層蒸着器は、互いに分離または結合される上部工程チャンバと下部工程チャンバとにより構成される工程チャンバと、前記工程チャンバの外部の所定位置に待機し、前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離される場合、前記下部工程チャンバの基板上の所定の高さで水平方向に移動しながら前記工程チャンバ内に流入された不活性反応前駆体を前記基板領域で前記原料前駆体と反応させる走査型反応器と、前記工程チャンバを支持し、前記工程チャンバが位置する空間を真空状態に維持させたり、前記不活性反応前駆体を供給及び排気する真空チャンバとを含む。
【００２５】
また、本発明による走査型反応器を有する積層型原子層蒸着器は、互いに分離または結合される上部工程チャンバと下部工程チャンバとにより構成される少なくとも２つ以上の工程チャンバと、各工程チャンバの外部の所定位置に待機し、前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離される場合、前記下部工程チャンバの基板上の所定の高さで水平方向に移動しながら前記工程チャンバ内に流入された不活性反応前駆体を前記基板領域で前記原料前駆体と反応させる走査型反応器と、前記工程チャンバを上下方向に積層された形態で支持し、前記工程チャンバが積層された空間を真空状態に維持させたり、前記不活性反応前駆体を供給及び排気する真空チャンバとを含む。
【００２６】
また、前記走査型反応器は、前記上部工程チャンバまたは下部工程チャンバに載置された基板領域において、プラズマを用いて前記不活性反応前駆体のうち前記基板領域に存在する不活性反応前駆体のみを選択的に活性化させて前記原料前駆体と反応させることを特徴とする。
【００２７】
また、前記走査型反応器は、前記上部工程チャンバまたは下部工程チャンバに載置された基板領域に紫外線または赤外線を照射して前記不活性反応前駆体のうち前記基板領域に存在する不活性反応前駆体のみを選択的に活性化させて前記原料前駆体と反応させることを特徴とする。
【００２８】
また、前記走査型反応器は、上部または下部に前記プラズマの発生のための電極を備えることを特徴とする。
【００２９】
また、前記走査型反応器は、前記基板に移動する時点で前記電極に電源を供給して前記上部または下部に前記プラズマを発生させることを特徴とする。
【００３０】
また、前記走査型反応器は、上部または下部に前記紫外線または赤外線の照射のための紫外線照射装置または赤外線照射装置を備えることを特徴とする。
【００３１】
また、前記走査型反応器は、前記基板に移動する時点で前記紫外線または赤外線照射装置を駆動して前記上部または下部に前記紫外線または赤外線を照射することを特徴とする。
【００３２】
また、前記不活性反応前駆体は、プラズマまたは紫外線、あるいは赤外線によって前記原料前駆体と反応する物質であることを特徴とする。
【００３３】
また、前記不活性反応前駆体は、前記真空チャンバ内において一定の圧力を維持しながら注入されることを特徴とする。
【００３４】
また、前記不活性反応前駆体は、前記基板に対する原料前駆体吸着工程が完了して前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離される場合、前記真空チャンバから前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離された空間に流入し拡散されることを特徴とする。
【００３５】
また、前記不活性反応前駆体は、前記工程チャンバ内に前記基板がローディングまたはアンローディングされて前記上部工程チャンバと前記下部工程チャンバとが結合した状態である場合、前記真空チャンバ内に注入されることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明による真空チャンバ内に工程チャンバが位置している原子層蒸着装置において行われる原子層蒸着方法は、前記工程チャンバ内に基板とマスクがローディングされる場合、前記工程チャンバの上部工程チャンバと下部工程チャンバとが結合して密閉された反応空間を形成する段階と、前記密閉された反応空間において原子層蒸着の一部工程を行って前記基板上に原料前駆体を吸着させる段階と、前記原料前駆体の吸着後、走査型反応器を用いて前記基板領域で反応前駆体を噴射させる段階と、前記基板領域に噴射された反応前駆体と前記原料前駆体とを反応させる段階とを含む。
【００３７】
また、本発明による真空チャンバ内に少なくとも２つ以上の工程チャンバが積層されている積層型原子層蒸着装置において行われる原子層蒸着方法は、前記工程チャンバ内に基板とマスクがローディングされる場合、前記工程チャンバの上部工程チャンバと下部工程チャンバとが結合して密閉された反応空間を形成する段階と、前記密閉された反応空間において原子層蒸着の一部工程を行って前記基板上に原料前駆体を吸着させる段階と、前記原料前駆体の吸着後、走査型反応器を用いて前記基板領域で反応前駆体を噴射させる段階と、前記基板領域に噴射された反応前駆体と前記原料前駆体とを反応させる段階とを含む。
【００３８】
また、前記噴射させる段階は、前記原料前駆体の吸着後、前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとを分離させる段階と、前記走査型反応器を前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとの間の空間に移動させながら前記基板領域で反応前駆体を噴射させる段階とを含むことを特徴とする。
【００３９】
また、前記噴射させる段階において、前記走査型反応器を前記下部工程チャンバの基板上の所定の高さで水平方向に移動させながら前記上部工程チャンバまたは下部工程チャンバに載置された基板領域で反応前駆体を噴射することを特徴とする。
【００４０】
また、前記噴射させる段階において、前記走査型反応器を介して前記反応前駆体を噴射させる時点で、前記走査型反応器の両側面または側面周部にパージガスを噴射させて前記走査型反応器と前記基板との間に前記パージガスによるガス障壁を形成させることを特徴とする。
【００４１】
また、前記噴射させる段階において、前記走査型反応器を介して前記反応前駆体を噴射させる時点で、前記走査型反応器の上部または下部にプラズマを発生させることを特徴とする。
【００４２】
また、前記噴射させる段階において、前記走査型反応器を介して前記反応前駆体を噴射させる時点で、前記走査型反応器の両側面または側面周部に形成された排気部を介して前記走査型反応器と前記基板との間の未反応前駆体または反応副産物、あるいはパージガスを排気させることを特徴とする。
【００４３】
また、前記走査型反応器は、前記真空チャンバにより支持され、前記工程チャンバの外部の前記所定の位置に待機することを特徴とする。
【００４４】
また、前記走査型反応器は、各工程チャンバに１つ以上備えられて独立して駆動されるか、複数の走査型反応器を連結する連結手段により連結されて同時に駆動されることを特徴とする。
【００４５】
また、本発明による真空チャンバ内に工程チャンバが位置する原子層蒸着装置において行われる原子層蒸着方法は、前記工程チャンバ内に基板とマスクがローディングされる場合、前記工程チャンバの上部工程チャンバと下部工程チャンバとが結合して密閉された反応空間を形成する段階と、前記密閉された反応空間において原子層蒸着の一部工程を行って前記基板領域に原料前駆体を吸着させる段階と、前記原料前駆体の吸着後、走査型反応器を用いて前記工程チャンバ内に流入された不活性反応前駆体を前記基板領域で前記原料前駆体と反応させる段階とを含む。
【００４６】
また、本発明による真空チャンバ内に少なくとも２つ以上の工程チャンバが積層されている積層型原子層蒸着装置において行われる原子層蒸着方法は、前記工程チャンバ内に基板とマスクがローディングされる場合、前記工程チャンバの上部工程チャンバと下部工程チャンバとが結合して密閉された反応空間を形成する段階と、前記密閉された反応空間において原子層蒸着の一部工程を行って前記基板上に原料前駆体を吸着させる段階と、前記原料前駆体の吸着後、走査型反応器を用いて前記工程チャンバ内に流入された不活性反応前駆体を前記基板領域で前記原料前駆体と反応させる段階とを含む。
【００４７】
また、前記反応させる段階は、前記原料前駆体の吸着後、前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとを分離させる段階と、前記走査型反応器を前記上部工程チャンバまたは下部工程チャンバの基板上に移動させる段階と、前記走査型反応器でプラズマまたは紫外線、あるいは赤外線を用いて前記不活性反応前駆体を活性化させて前記基板領域で前記原料前駆体と反応させる段階とを含むことを特徴とする。
【００４８】
また、前記反応させる段階において、前記プラズマまたは紫外線、あるいは赤外線を用いて前記工程チャンバ内に流入された不活性反応前駆体のうち、前記基板領域に存在する不活性反応前駆体のみを選択的に活性化させて前記原料前駆体と反応させることを特徴とする。
【００４９】
また、前記反応させる段階において、前記走査型反応器を前記基板に移動させる時点で、前記走査型反応器によって前記基板領域にプラズマを発生させて前記不活性前駆体を活性化させることを特徴とする。
【００５０】
また、前記反応させる段階において、前記走査型反応器を前記基板に移動させる時点で、前記走査型反応器によって前記基板領域に紫外線または赤外線を照射して前記不活性反応前駆体を活性化させることを特徴とする。
【００５１】
また、前記不活性反応前駆体は、プラズマまたは紫外線、あるいは赤外線により前記原料前駆体と反応する物質であることを特徴とする。
【００５２】
また、前記不活性反応前駆体は、前記基板に対する原料前駆体吸着工程が完了して前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離される場合、前記真空チャンバから前記上部工程チャンバと下部工程チャンバとが分離された空間に流入し拡散されることを特徴とする。
【００５３】
また、前記不活性反応前駆体は、前記工程チャンバ内に前記基板がローディングまたはアンローディングされて前記上部工程チャンバと前記下部工程チャンバとが結合した状態である場合、前記真空チャンバ内に注入されることを特徴とする。
【００５４】
また、前記走査型反応器は、前記真空チャンバにより支持され、前記工程チャンバの外部の前記所定の位置に待機することを特徴とする。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、原子層蒸着において、上部及び下部の分離及び結合が可能な原子層蒸着工程のための単位工程チャンバを積層型で複数配置し、各単位工程チャンバ別に原料前駆体が吸着された基板上を移動しながら反応前駆体を原料前駆体と反応させる走査型反応器を備えて、原料前駆体と反応前駆体とが共存する領域を根本的に排除させることにより、基板外の成膜を防止するための追加的な成膜除去工程を不要とし、メンテナンス周期を延長し、パーティクル発生の抑制による薄膜の品質及び生産性を向上させることができるという利点がある。
【００５６】
また、走査型反応器に熱処理、プラズマ処理などの付加的な機能を選択的に追加して多様な特性の原子層薄膜を形成することが可能になるため、必要に応じる最適化された薄膜の提供が可能であり、付加的な設備の減少により付帯費用及びメンテナンスコストの低減が可能であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態による原子層蒸着装置構造を示す立体斜視図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による工程チャンバの断面構造を示す詳細図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による工程チャンバの断面構造を示す詳細図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による工程チャンバの断面構造であって、走査型反応器を用いた原子層蒸着工程の構成を示す概略図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による工程チャンバの断面構造であって、走査型反応器を用いた原子層蒸着工程の構成を示す概略図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態による工程チャンバの断面構造であって、走査型反応器を用いた原子層蒸着工程の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による連結手段により複数の走査型反応器が一緒に駆動される構成を示す概略図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、工程ガスが走査型反応器から噴射される構成を示す概略図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、工程ガスが走査型反応器から噴射される構成を示す概略図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、プラズマ工程の可能な構成を示す概略図である。
【図５Ｄ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、プラズマ工程の可能な構成を示す概略図である。
【図５Ｅ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、プラズマ工程の可能な構成を示す概略図である。
【図５Ｆ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、工程ガスとパージガスが走査型反応器の下部から同時に噴射される構成を示す概略図である。
【図５Ｇ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、工程ガスとパージガスが走査型反応器の下部から同時に噴射される構成を示す概略図である。
【図５Ｈ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、工程ガスとパージガスが走査型反応器の下部から同時に噴射され、プラズマ工程が可能な構成を示す概略図である。
【図５Ｉ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、工程ガスとパージガスが走査型反応器の下部から同時に噴射され、プラズマ工程が可能な構成を示す概略図である。
【図５Ｊ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、基板に対して熱処理工程が可能な構成を示す概略図である。
【図６Ａ】本発明の他の実施形態による工程チャンバの断面構造であって、走査型反応器を用いた原子層蒸着工程の構成を示す概略図である。
【図６Ｂ】本発明の他の実施形態による工程チャンバの断面構造であって、走査型反応器を用いた原子層蒸着工程の構成を示す概略図である。
【図６Ｃ】本発明の他の実施形態による工程チャンバの断面構造であって、走査型反応器を用いた原子層蒸着工程の構成を示す概略図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、走査型反応器においてプラズマを用いた原子層薄膜形成工程の構成を示す概略図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、走査型反応器においてプラズマを用いた原子層薄膜形成工程の構成を示す概略図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、走査型反応器における紫外線または赤外線を用いた原子層薄膜形成工程の構成を示す概略図である。
【図７Ｄ】本発明の一実施形態による走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、走査型反応器における紫外線または赤外線を用いた原子層薄膜形成工程の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
以下、添付する図面を参照し、本発明の動作原理を詳細に説明する。下記に本発明を説明するにおいて公知の機能又は構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にする恐れがあると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明での機能を考慮して定義された用語であって、これはユーザ、運用者の意図又は慣例などによって変わることができる。従って、その定義は本明細書全般の内容に基づいて下されるべきである。
【００５９】
図１は、本発明の実施形態に係る原子層蒸着装置構造の立体斜視図を示したものであって、原子層蒸着装置１０００は複数の工程チャンバ１２００と前記複数の工程チャンバ１２００を収容する真空チャンバ１１００などを含むことができる。
【００６０】
以下、図１を参照して本発明の原子層蒸着装置１０００の構造を詳細に説明する。
【００６１】
まず、複数の工程チャンバ１２００は基板に対する原子層蒸着工程を行うことができるチャンバ（ｃｈａｍｂｅｒ）であって、それぞれ独立する空間を有するように具現され、垂直方向に積層されて外部真空チャンバ１１００に収容される。このような工程チャンバ１２００は真空チャンバ１１００に引き入れられる時に位置が固定される上部工程チャンバ１２１０と、真空チャンバ１１００に備えられる移送部によって上下に移動して上部工程チャンバ１２１０と結合したり分離される下部工程チャンバ１２２０とにより構成され得る。
【００６２】
このような工程チャンバ１２００は、上記のような上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とにより分離または結合されるようにする構成を通じて、最適の原子層蒸着工程が可能な空間だけを確保するようにし、原子層蒸着装置の容積を最小化することができるように設計され得る。
【００６３】
また、工程チャンバ１２００は真空チャンバ１１００の上部または側面に備えられるガイド部１２０４と連携して真空チャンバ１１００への出入りが可能であり、真空チャンバ１１００内の基準位置に引き入れられた状態でガイド部１２０４を調節して固定することが可能になる。
【００６４】
次に、真空チャンバ１１００は内部に複数の工程チャンバを上下方向に積載することのできる多段支持部１２０２とガイド部１２０４などを有し、真空状態を維持して各々の工程チャンバ１２００で原子層蒸着工程がなされることができるようにする。
【００６５】
すなわち、真空チャンバ１１００は原子層蒸着工程のために分離結合可能に構成された単位工程チャンバ１２００が積層されて配置された内側の複数の工程チャンバ１２００を支持し、各工程チャンバにおいて基板の搬入出を可能にし、外部の大気及び圧力差が存在する環境から内側工程チャンバ１２００にかかる外力の影響を最小化することができる。
【００６６】
従って、上記図１のように独立的な原子層蒸着工程が行われる複数の工程チャンバ１２００を１つの真空チャンバ１１００に上下方向に積層した構造を用いる場合、複数の工程チャンバ１２００で複数の基板に同時に成膜がなされるため、従来の単一基板用蒸着器に比べて何倍もの生産性の向上をもたらすことができる。
【００６７】
図２Ａ及び図２Ｂは本発明の実施形態に係る工程チャンバの断面構造を詳細に示したものである。
【００６８】
まず、図２Ａは工程チャンバ１２００内に基板１０１０及びマスク１０２０をローディングさせるために下部工程チャンバ１２２０が下部に移動されて工程チャンバが開放された状態を示したものである。
【００６９】
上記図２Ａを参照すると、下部工程チャンバ１２２０が移送部１１１０によって上部工程チャンバ１２１０から上下方向の下部に移動して開放された状態で、基板１０１０とマスク１０２０が工程チャンバ１２００内部の基板支持部１０１５とマスク支持部１０１７に順次ローディングされる。このとき、工程チャンバ１２００の上部工程チャンバ１２１０は真空チャンバ１１００に固定されて支持され、下部工程チャンバ１２２０は真空チャンバ１１００に備えられる移送部１１１０により真空チャンバ１１００に対して上下方向に移動され得る。
【００７０】
上述のように、基板支持部１０１５とマスク支持部１０１７に基板１０１０とマスク１０２０がローディングされる場合、移送部１１１０により下部工程チャンバ１２２０が上昇し、基板１０１０とマスク１０２０が下部工程チャンバ１２２０に順次載置されると共に、図２Ｂのように下部工程チャンバ１２２０が上部工程チャンバ１２１０に最終結合する。
【００７１】
一方、このとき、基板１０１０とマスク１０２０のローディングは各々の工程チャンバ１２００別に個別的になされてもよく、真空チャンバ１１００内の複数の工程チャンバ１２００が開放された状態で同時になされてもよい。
【００７２】
次に、図２Ｂは、工程チャンバ１２００に基板１０１０とマスク１０２０がローディングされた状態で、工程進行のために下部工程チャンバ１２２０が上部に移動され、上部工程チャンバ１２１０と結合された状態を示したものである。
【００７３】
上記図２Ｂを参照すると、工程チャンバ１２００が開放された状態で、基板１０１０とマスク１０２０がローディングされた後、移送部１１１０によって下部工程チャンバ１２２０が上昇し、下部工程チャンバ１２２０が上部工程チャンバ１２１０に結合することにより工程チャンバ１２００の密閉された反応空間が形成され得る。
【００７４】
このように、上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合されて工程進行が可能な密閉された反応空間が形成される場合、工程の進行に従って、工程ガス供給部１２１２に必要なガスが導入され、基板１０１０に対する原子層蒸着工程が行われ得る。
【００７５】
一方、上述のように上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合された状態で、基板１０１０に対する原子層蒸着工程が完了する場合、下部工程チャンバ１２２０が移送部１１１０によって下降されて上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが分離されるアンローディング動作が行われ、このようなアンローディング状態で工程が完了した基板１０１０に対して工程チャンバ１２００の外部へ搬出が行われる。
【００７６】
図３Ａないし図３Ｃは、本発明の実施形態に係る工程チャンバで走査型反応器を用いた原子層蒸着工程による工程チャンバの断面構造を示したものである。
【００７７】
以下、図３Ａないし図３Ｃを参照して走査型反応器１６００を用いた原子層蒸着工程の動作概念を詳細に説明する。
【００７８】
まず、図３Ａに示すように、下部工程チャンバ１２２０が移送部１１１０により上部工程チャンバ１２１０から垂直方向の下部に移動されて開放された状態で、基板１０１０とマスク１０２０が工程チャンバ１２００の内部の基板支持部１０１５とマスク支持部１０１７に順次ローディングされる。
【００７９】
上述のように、基板１０１０とマスク１０２０が正常にローディング完了する場合、図３Ｂに示すように移送部１１１０によって下部工程チャンバ１２２０が上昇して下部工程チャンバ１２２０が上部工程チャンバ１２１０に結合し、このような結合により原子層蒸着工程進行が可能な密閉された反応空間が形成される場合、ガス供給部１２１２に原子層蒸着工程に必要な工程ガスが順次導入され、基板１０１０に対する原子層蒸着工程が行われ得る。
【００８０】
このとき、本発明の実施形態に係る走査型反応器１６００を用いる原子層蒸着工程では、工程チャンバ１２００の上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合した状態で、原料前駆体を吸着させる工程のみが進行され、原料前駆体の吸着工程が完了した後には上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とを分離した後、走査型反応器１６００を用いて反応前駆体の反応工程を進行する。
【００８１】
また、このように反応空間において原料前駆体を吸着させる方法としては、例えば図３Ｂに示すように、上部工程チャンバ１２１０の上部面外郭に構成されるガス供給部１２１２からガスを供給して基板１０１０上に原料前駆体を噴射させ、基板１０１０上に原料前駆体が十分に噴射された場合、ガス供給部１２１２によりパージガスを供給して、基板１０１０上に物理的に結合している物理吸着層の原料前駆体に対しては基板１０１０から分離させることにより、原料前駆体の単一分子層が得られるようにする。
【００８２】
一方、工程チャンバ１２００内における原料前駆体吸着工程において、上記の説明では、ガス供給部１２１２が上部工程チャンバ１２１０の側面に具現されて基板１０１０の側面から原料前駆体が水平に噴射されることを例に挙げて説明したが、これは一つの実施形態であるだけで、このようなガス供給部１２１２は上部工程チャンバ１２１０上の中央部にシャワーヘッド（ｓｈｏｗｅｒ  ｈｅａｄ）ディフューザー（ｄｅｆｕｓｅｒ）などで形成されて原料前駆体が基板１０１０上に垂直に噴射される形態でも実施可能である。
【００８３】
続いて、上記のように上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合した状態で、原料前駆体に対する吸着が完了する場合、図３Ｃに示すように、再び上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とを分離させた後、走査型反応器１６００を基板１０１０に水平方向に片道または往復移送させながら基板１０１０上に反応前駆体を噴射して原子層薄膜を形成させる。
【００８４】
上記のような走査型反応器１６００を用いた原子層薄膜形成工程をより詳細に説明すると、上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合した状態で、原料前駆体吸着及びパージ工程が完了する場合、下部工程チャンバ１２２０を移送部１１１０によって下降させて上部工程チャンバ１２１０と分離させた後、工程チャンバ１２００の一側面に位置している走査型反応器１６００よりも低い所定の位置に位置させる。この時、下部工程チャンバ１２２０の位置は、走査型反応器１６００が下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０上に水平方向に移動しながら反応前駆体を噴射することができるように予め計算された最適化された位置になり得る。
【００８５】
続いて、上記のように走査型反応器１６００が下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に水平方向に移動可能な所定の位置に下部工程チャンバ１２２０が下降されて走査型反応器１６００の移動が可能になる場合、走査型反応器１６００を下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０上に水平方向に片道または往復移動させながら走査型反応器１６００の下部に形成されたガス供給部（図示せず）から反応前駆体を基板に噴射させ、走査型反応器１６００から噴射される反応前駆体は、基板１０１０上に吸着されていた原料前駆体と化学反応を行って原子層薄膜を形成する。
【００８６】
この時、上記のような走査型反応器１６００は、独立した各々の駆動手段によって各工程チャンバ１２００別に独立して駆動されるようにしてもよく、図４に示すように、連結バーなどの連結手段１６１０により複数の走査型反応器１６００を互いに連結させ、連結手段１６１０を移動制御する統合的な反応器移送手段１６２０によって同時に複数の走査型反応器１６００が駆動されるようにしてもよい。また、本発明の実施形態では、真空チャンバ内の複数の工程チャンバが積層された形態の原子層蒸着装置における走査型反応器の動作を例に挙げて説明したが、真空チャンバ内に一つの工程チャンバが存在する場合でも、走査型反応器を用いた原子層蒸着工程を同様に適用することができる。
【００８７】
一方、上記のような走査型反応器を用いた原子層蒸着工程のより詳細な動作は、後述される図５Ａ〜図５Ｊにより詳細に説明する。
【００８８】
図５Ａは、本発明の実施形態に係る走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、反応前駆体を含む工程ガスが走査型反応器から噴射される概略的な構成を示したものである。
【００８９】
図５Ａを参照すると、走査型反応器１６００の下部中央に形成されるガス供給部１６０１から基板１０１０上に垂直な方向に反応前駆体を供給し、走査型反応器１６００の下部両側面部または側面周部に形成されるガス排気部１６０２を介して、原料前駆体と反応できず、基板上に残存する反応前駆体を排気させるようにする構造を示している。
【００９０】
以下、動作を見てみると、上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合した状態で、原料前駆体吸着及びパージ工程が完了する場合、下部工程チャンバ１２２０を移送部１１１０によって下降させて上部工程チャンバ１２１０と分離させた後、工程チャンバ１２００の一側面に位置している走査型反応器１６００よりも低い所定の位置に位置させる。この時、下部工程チャンバ１２２０の位置は、走査型反応器１６００が下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０上に水平方向に移動しながら反応前駆体を噴射することができるように予め計算された最適化された位置になり得る。
【００９１】
続いて、上記のように走査型反応器１６００が下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に水平方向に移動可能な所定の位置に下部工程チャンバ１２２０が下降されて走査型反応器１６００の移動が可能になる場合、所定の位置に待機中の走査型反応器１６００を原料前駆体が吸着された状態の下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０上に移動させながら反応前駆体を噴射する。
【００９２】
即ち、走査型反応器１６００を下部工程基板１２２０上の原料前駆体が吸着された状態の基板１０１０上に所定の移動速度で移動させながら、走査型反応器１６００の下部中央に具現されるガス供給部１６０１から基板１０１０上に反応前駆体を均一に噴射させ、走査型反応器１６００から噴射される反応前駆体は、基板１０１０上に吸着されていた原料前駆体と化学反応を行って原子層薄膜を形成する。
【００９３】
この時、このような走査型反応器１６００は、下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０上を水平方向に片道または往復移動しながら上記のような反応前駆体の噴射を行うことができる。また、反応前駆体の円滑な反応及び薄膜の特性の向上のために、下部工程チャンバ１２２０にヒーター（ｈｅａｔｅｒ）機能を付与して、基板１０１０の温度調節を可能にしてサセプタの機能を行ってもよい。
【００９４】
一方、走査型反応器１６００を用いた原子層蒸着では、走査型反応器１６００を介して反応前駆体が噴射される場合、基板１０１０上では原料前駆体と反応前駆体との化学反応により原子層薄膜が形成され、原料前駆体と反応できなかった反応前駆体は、走査型反応器１６００が移動するにつれて走査型反応器１６００の下部両側面部に形成されたガス排気部１６０２を介して排気され得る。したがって、基板１０１０上で原料前駆体と反応できず、基板１０１０上に残存する反応前駆体の除去のための別途のパージ工程を行わなくても反応前駆体を除去することもできるようになる。
【００９５】
また、上記の図５Ａに図示された走査型反応器１６００の構造では、下部工程チャンバ１２２０にのみ基板１０１０が載置されたことを例に挙げて下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０にのみ反応前駆体を噴射する構造を説明したが、上部工程チャンバ１２１０にも基板１０１０を載置することができる構造では、走査型反応器１６００を用いて２つの基板１０１０に対する原子層薄膜形成を同時に進行することも可能である。
【００９６】
このような場合には、図５Ｂに示すように、走査型反応器１６００の上部と下部に反応前駆体を噴射するガス供給部１６０１とガス排気部１６０２を同じ構造で形成して、上部工程チャンバ１２１０の基板１０１０と下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に対して同時に原子層薄膜形成が可能なようにすることもできる。
【００９７】
次に、図５Ｃは、本発明の実施形態に係る走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、プラズマ（ｐｌａｓｍａ）工程が可能な概略的な構成を示したものである。
【００９８】
図５Ｃを参照すると、走査型反応器１６００の下部中央に形成されるガス供給部１６０１から基板１０１０上に垂直な方向に反応前駆体を供給し、走査型反応器１６００の下部両側面部に形成されるガス排気部１６０２を介して、原料前駆体と反応できず、基板１０１０上に残存する反応前駆体を排気させるようにする構造を示している。この時、図５Ｃは、走査型反応器１６００を用いた原子層蒸着工程にプラズマを用いるために、図５Ａとは異なって走査型反応器１６００の下部にプラズマを形成するための電極１６０４を配置した構造を示している。
【００９９】
以下、動作を見てみると、上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合した状態で、原料前駆体吸着及びパージ工程が完了する場合、下部工程チャンバ１２２０を移送部１１１０によって下降させて上部工程チャンバ１２１０と分離させた後、工程チャンバ１２２０の一側面に位置している走査型反応器１６００よりも低い所定の位置に位置させる。
【０１００】
続いて、上記のように走査型反応器１６００が下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に水平方向に移動可能な所定の位置に下部工程チャンバ１２２０が下降されて走査型反応器１６００の移動が可能になる場合、所定の位置に待機中の走査型反応器１６００を原料前駆体が吸着された状態の下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０上に移動させながら反応前駆体を噴射する。
【０１０１】
すなわち、走査型反応器１６００を下部工程基板１２２０上の原料前駆体が吸着された状態の基板１０１０上に所定の移動速度で移動させながら、走査型反応器１６００の下部中央に具現されるガス供給部１６０１から基板１０１０上に反応前駆体を均一に噴射させ、走査型反応器１６００から噴射される反応前駆体は、基板１０１０上に吸着されていた原料前駆体と化学反応を行って原子層薄膜を形成する。
【０１０２】
この時、図５Ｃでは、走査型反応器１６００を用いて反応前駆体を噴射させる時点で、走査型反応器１６００の下部に形成されたプラズマ発生用電極１６０４に電源を供給して基板１０１０上にプラズマ１６１５を発生させ、プラズマ１６１５によって反応前駆体が活性化されると原料前駆体との化学的反応により原子層薄膜を形成させる。
【０１０３】
また、上記の図５Ｃに図示された走査型反応器１６００の構造では、下部工程チャンバ１２２０にのみ基板が載置されたことを例に挙げて下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０にのみ反応前駆体を噴射する構造を説明したが、上部工程チャンバ１２１０にも基板１０１０を載置させることのできる構造では、走査型反応器１６００を利用して２つの基板１０１０に対する原子層薄膜形成を同時に進行することも可能である。
【０１０４】
このような場合には、図５Ｄに示すように、走査型反応器１６００の上部と下部に反応前駆体を噴射するガス供給部１６０１とガス排気部１６０２、プラズマ発生のための電極１６０４を同じ構造で形成して、上部工程チャンバ１２１０の基板１０１０と下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に対して同時にプラズマ１６１５を用いた原子層薄膜形成が可能なようにしてもよい。
【０１０５】
また、上記の図５Ｃに図示されたプラズマ１６１５を利用する走査型反応器１６００の構造では、ガス供給部１６０１が中央に形成され、ガス排気部１６０２が両側部に形成されることにより、反応前駆体が走査型反応器１６００の中央から噴射されて両側面に排気される構造を説明したが、ガス供給部１６０１とガス排気部１６０２が走査型反応器１６００の各々の側部に互いに対応するように形成される構造も可能である。
【０１０６】
このような場合には、図５Ｅに示すように、走査型反応器１６００の下部の一側に形成されるガス供給部１６０１から反応前駆体が噴射され、噴射された反応前駆体のうち、原料前駆体と反応できず、基板１０１０上に残存する反応前駆体は、走査型反応器１６００の下部の他側に形成されるガス排気部１６０２を介して排気され得る。
【０１０７】
次に、図５Ｆは、本発明の実施形態に係る走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、工程ガスとパージガスが走査型反応器の下部から同時に噴射される概略的な構成を示したものである。
【０１０８】
図５Ｆを参照すると、走査型反応器１６００の下部中央に形成されるガス供給部１６０１から基板上に垂直な方向に反応前駆体を供給し、走査型反応器１６００の下部両側面部に形成されるガス排気部１６０２を介して、原料前駆体と反応できず、基板１０１０上に残存する反応前駆体を排気させるようにする構造を示している。この時、図５Ｆは、図５Ａと違ってガス排気部１６０２よりも外郭の両側面または側面周部にはパージガス供給部１６０３をさらに形成して、反応前駆体の噴射時にパージガスも同時に噴射してエアカーテン（ａｉｒ  ｃｕｒｔａｉｎ）の効果を有するガス障壁を形成させる構造を示している。
【０１０９】
以下、  動作を見てみると、上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合した状態で、原料前駆体吸着とパージ工程が完了する場合、下部工程チャンバ１２２０を移送部１１１０によって下降させて上部工程チャンバ１２１０と分離させた後、工程チャンバ１２００の一側面に位置している走査型反応器１６００よりも低い所定の位置に位置させる。
【０１１０】
続いて、上記のように走査型反応器１６００が下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に水平方向に移動可能な所定の位置に下部工程チャンバ１２２０が下降されて走査型反応器１６００の移動が可能になる場合、所定の位置に待機中の走査型反応器１６００を原料前駆体が吸着された状態の下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０上に移動させながら反応前駆体を噴射する。
【０１１１】
すなわち、走査型反応器１６００を下部工程基板１２２０上に原料前駆体が吸着された状態の基板１０１０上に所定の移動速度で移動させながら、走査型反応器１６００の下部中央に具現されるガス供給部１６０１から基板１０１０上に反応前駆体を均一に噴射させ、走査型反応器１６００から噴射される反応前駆体は、基板１０１０上に吸着されていた原料前駆体と化学反応を行って原子層薄膜を形成する。
【０１１２】
この時、上記の図５Ｆでは、走査型反応器１６００を用いて反応前駆体を噴射させる時点で、走査型反応器１６００の下部にガス排気部１６０２よりも外郭の方に形成されたパージガス供給部１６０３からパージガスを噴射させる。
【０１１３】
このようなパージガスの噴射により、下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０で原料前駆体と反応できず、残存していた反応前駆体が基板１０１０から分離されてガス排気部１６０２を介して排気され得る。また、パージガス供給部１６０３から基板１０１０に垂直に噴射されるパージガスがエアカーテンの役割をすることにより、ガス供給部１６０１から基板１０１０に噴射される反応前駆体のうち、走査型反応器１６００と基板１０１０の間の空間に漏れる反応前駆体がパージガスによって隔てられ、工程チャンバ１２００の外部に漏出することが防止される。
【０１１４】
また、上記の図５Ｆに図示された走査型反応器１６００の構造では、下部工程チャンバ１２２０にのみ基板１０１０が載置されたことを例に挙げて下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０にのみ反応前駆体を噴射する構造を説明したが、上部工程チャンバ１２１０にも基板１０１０を載置させることができる構造では、走査型反応器１６００を用いて２つの基板１０１０に対する原子層薄膜形成を同時に進行することも可能である。
【０１１５】
このような場合には、図５Ｇでのように走査型反応器１６００の上部と下部に反応前駆体を噴射するガス供給部１６０１とガス排気部１６０２、そしてパージガスを噴射するパージガス供給部１６０３を同じ構造で形成して、上部工程チャンバ１２１０の基板１０１０と下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に対して同時に原子層薄膜形成が可能なようにしてもよい。
【０１１６】
次に、図５Ｈは、本発明の実施形態に係る走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、工程ガスとパージガスが走査型反応器の下部から同時に噴射され、プラズマ工程が可能な概略的な構成を示したものである。
【０１１７】
図５Ｈを参照すると、走査型反応器１６００の下部中央に形成されるガス供給部１６０１から基板１０１０上に垂直な方向に反応前駆体を供給し、走査型反応器１６００の下部両側面部に形成されるガス排気部１６０２を介して、原料前駆体と反応できず、基板１０１０上に残存する反応前駆体を排気させるようにする構造を示している。この時、図５Ｈでは、走査型反応器１６００を用いた原子層蒸着工程にプラズマ１６１５を用いるために走査型反応器１６００の下部にプラズマ１６１５を形成するための電極１６０４を配置し、また、ガス排気部１６０２よりも外郭の両側面部には、パージガス供給部１６０３をさらに形成して反応前駆体の噴射時にパージガスも同時に噴射してエアカーテンを形成させる構造を示している。
【０１１８】
以下、動作を見てみると、上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合した状態で原料前駆体吸着及びパージ工程が完了する場合、下部工程チャンバ１２２０を移送部１１１０によって下降させて上部工程チャンバ１２１０と分離させた後、工程チャンバ１２００の一側面に位置している走査型反応器１６００よりも低い所定の位置に位置させる。
【０１１９】
続いて、上記のように走査型反応器１６００が下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に水平方向に移動可能な所定の位置に下部工程チャンバ１２２０が下降されて走査型反応器１６００の移動が可能になる場合、所定の位置に待機中の走査型反応器１６００を原料前駆体が吸着された状態の下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０上に移動させながら反応前駆体を噴射する。
【０１２０】
すなわち、走査型反応器１６００を下部工程基板１２２０上に原料前駆体が吸着された状態の基板１０１０上に所定の移動速度で移動させながら、走査型反応器１６００の下部中央に具現されるガス供給部１６０１から基板１０１０上に反応前駆体を均一に噴射させ、走査型反応器１６００から噴射される反応前駆体は、基板１０１０上に吸着されていた原料前駆体と化学反応を行って原子層薄膜を形成する。
【０１２１】
この時、図５Ｈでは、走査型反応器１６００を用いて反応前駆体を噴射させる時点で、走査型反応器１６００の下部に形成されたプラズマ１６１５発生用電極１６０４に電源を供給して基板１０１０上にプラズマ１６１５を発生させ、プラズマ１６１５による原料前駆体と反応前駆体間との化学的反応により原子層薄膜を形成させる。
【０１２２】
また、上記の図５Ｈでは、走査型反応器１６００を用いて反応前駆体を噴射させる時点で、走査型反応器１６００の下部にガス排気部１６０２よりも外郭の方に形成されたパージガス供給部１６０３からパージガスを噴射させる。
【０１２３】
このようなパージガスの噴射により、下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０で原料前駆体と反応できず、残存していた反応前駆体が基板１０１０から分離されてガス排気部１６０２を介して排気され得る。また、パージガス供給部１６０３から基板１０１０に垂直に噴射されるパージガスがエアカーテンの役割をして、ガス供給部１６０１から基板１０１０に噴射される反応前駆体のうち、走査型反応器１６００と基板１０１０の間の空間に漏れる反応前駆体がパージガスによって隔てられ、工程チャンバ１２００の外部に漏出することが防止される。
【０１２４】
また、上記の図５Ｈに図示された走査型反応器１６００の構造では、下部工程チャンバ１２２０にのみ基板１０１０が載置されたことを例に挙げて下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０にのみ反応前駆体を噴射する構造を説明したが、上部工程チャンバ１２１０にも基板１０１０を載置させることができる構造では、走査型反応器１６００を用いて２つの基板１０１０に対する原子層薄膜形成を同時に進行することも可能である。
【０１２５】
このような場合には、図５Ｉに示すように、走査型反応器１６００の上部と下部に反応前駆体を噴射するガス供給部１６０１とガス排気部１６０２、プラズマ発生のための電極１６０４、パージガスを噴射するパージガス供給部１６０３を同じ構造で形成して、上部工程チャンバ１２１０の基板１０１０と下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に対して同時に原子層薄膜形成が可能なようにすることもできる。
【０１２６】
次に、図５Ｊは、本発明の実施形態に係る走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、基板に熱処理を行うことができるようにする概略構成を示したものである。
【０１２７】
上記のような図５Ｊに示される走査型反応器１６００−１は、反応前駆体を噴射する反応器ではなく、基板１０１０に対して成膜工程の前、成膜工程中、成膜工程の後、熱線またはランプを利用して熱処理または紫外線処理を行う処理手段１６０５を備えた反応器であって、熱処理や紫外線処理などにより基板１０１０の洗浄、薄膜の表面改質（ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）、あるいは物性変化などを行う構造を示している。
【０１２８】
以下、動作を見てみると、下部工程チャンバ１２２０を移送部１１１０によって下降させて上部工程チャンバ１２１０と分離させた後、工程チャンバ１２００の一側面に位置している走査型反応器１６００−１よりも低い所定の位置に位置させる。
【０１２９】
続いて、上記のように走査型反応器１６００−１が下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に水平方向に移動可能な所定の位置に下部工程チャンバ１２２０が下降されて走査型反応器１６００−１の移動が可能になる場合、所定の位置に待機中の走査型反応器１６００−１を下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０または基板１０１０に蒸着された薄膜上に移動させながら熱処理または紫外線処理を行う。この時、上記のような熱処理を行う熱処理手段１６０５としては、例えばＩＲランプ、紫外線処理手段としては、ＵＶランプなどが使用され得る。
【０１３０】
以下、熱処理または紫外線処理のための走査型反応器１６００−１の配置及び工程周期を見てみると、反応前駆体を噴射する走査型反応器１６００と別途の反応器であって、互いに近接して配置することができ、反応前駆体‐走査型反応器１６００の移送周期と同時移送及び工程、同時移送および周期別の工程、個別移送および個別工程を実行することができる。
【０１３１】
図６Ａ〜図６Ｃは、本発明の他の実施形態に係る工程チャンバにおいて、走査型反応器を用いた原子層蒸着工程による工程チャンバの断面構造を示したものである。
【０１３２】
以下、図６Ａ〜図６Ｃを参照して、走査型反応器２６００を用いた原子層蒸着工程の動作概念を詳細に説明する。
【０１３３】
まず、図６Ａに示すように、下部工程チャンバ１２２０が移送部１１１０によって上部工程チャンバ１２１０から垂直方向の下部に移動されて開放された状態で、基板１０１０とマスク１０２０が工程チャンバ１２００の内部の基板支持部１０１５とマスク支持部１０１７に順次ローディングされる。
【０１３４】
上記のように、基板１０１０とマスク１０２０が正常にローディング完了する場合、図６Ｂに示すように、移送部１１１０によって下部工程チャンバ１２２０が上昇して下部工程チャンバ１２２０が上部工程チャンバ１２１０に結合し、このような結合によって原子層蒸着工程進行が可能な密閉された反応空間が形成される場合、ガス供給部１２１２に原子層蒸着工程に必要な工程ガスが順次導入されることにより、基板１０１０に対する原子層蒸着工程が行われ得る。
【０１３５】
この時、本発明の実施形態に係る走査型反応器２６００を用いる原子層蒸着工程では、工程チャンバ１２００の上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合された状態で、原料前駆体を吸着させる工程のみを進行し、原料前駆体の吸着工程が完了した後は、図６Ｃに示すように、上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とを分離した後、走査型反応器２６００を用いて基板１０１０上に吸着された原料前駆体と反応前駆体間の反応工程を進行する。
【０１３６】
上記のような走査型反応器２６００を用いた原子層薄膜形成工程をより詳細に説明すると、図６Ｂに示すように、上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合した状態で、原料前駆体吸着とパージ工程が完了する場合、下部工程チャンバ１２２０を移送部１１１０によって下降させて上部工程チャンバ１２１０と分離させた後、工程チャンバ１２００の一側面に位置している走査型反応器２６００よりも低い所定の位置に位置させる。この時、下部工程チャンバ１２２０の位置は、走査型反応器２６００が下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０上に水平方向に移動することができるように予め計算された最適化された位置になり得る。
【０１３７】
この時、図６Ｂに図示された実施形態では、上記に説明した図３Ｂとは違って、真空チャンバ１２００内に不活性反応前駆体２６２０が一定の圧力になるように注入された状態であり、このような状態で基板１０１０上の原料前駆体吸着工程が完了して上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが分離される場合、図６Ｃに示すように、上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０との分離された空間にも不活性反応前駆体２６２０が注入される。
【０１３８】
このような不活性反応前駆体２６２０は、プラズマ（ｐｌａｓｍａ）または紫外線（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：ＵＶ）などの外部の特定のエネルギーを利用しない場合には、基板１０１０上に吸着された原料前駆体と反応しない物質を選択することができ、工程チャンバ１２００内に基板１０１０とマスク１０２０がローディングされて、上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合される時点で真空チャンバ１１００内に注入されることができる。
【０１３９】
また、走査型反応器２６００には、反応前駆体、パージガス等を噴射するガス供給部を有する図３Ａの走査型反応器１６００とは違って、工程チャンバ１２００内に位置した不活性反応前駆体２６２０を選択的に活性化させるために、基板１０１０上にプラズマまたは紫外線などのエネルギーを提供できるようにするプラズマ発生用電極または紫外線照射が可能なＵＶランプなどの紫外線照射装置が備えられる。
【０１４０】
したがって、下部工程チャンバ１２２０が上部工程チャンバ１２１０から分離されて、工程チャンバ１２００の一側面に位置している走査型反応器２６００が下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０上に水平方向に移動可能な所定の位置に下降される場合、基板１０１０上に走査型反応器２６００を移動させながら、プラズマまたは紫外線などのエネルギーを提供して基板１０１０上に存在する不活性反応前駆体２６２０のみを選択的に活性化させることにより、基板１０１０上に吸着されていた原料前駆体と化学反応を行うようにして原子層薄膜を形成することである。
【０１４１】
この時、上記のような走査型反応器２６００は、独立した各々の駆動手段によって各工程チャンバ１２００別に独立して駆動されるようにしてもよく、前述した図４に示すように、連結バーなどの連結手段などにより複数の走査型反応器２６００を互いに連結させて同時に駆動されるようにしてもよい。また、本発明の実施形態では、真空チャンバ内に複数の工程チャンバが積層された形態の原子層蒸着装置における走査型反応器の動作を例に挙げて説明したが、真空チャンバ内に１つの工程チャンバが存在する場合でも、走査型反応器を用いた原子層蒸着工程を同様に適用することができる。
【０１４２】
図７Ａは、本発明の実施形態に係る走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、走査型反応器でプラズマを用いた原子層薄膜形成工程の概略的な構成を示したものである。
【０１４３】
図７Ａを参照すると、走査型反応器２６００の下部にプラズマ発生のための電極２６１０を配置した構造を示している。
【０１４４】
以下、動作を見てみると、上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合した状態で、原料前駆体吸着とパージ工程が完了する場合、下部工程チャンバ１２２０を移送部１１１０によって下降させて上部工程チャンバ１２１０と分離させた後、工程チャンバ１２００の一側面に位置している走査型反応器２６００よりも低い所定の位置に位置させる。
【０１４５】
この時、上記に説明したように、例えば下部工程チャンバ１２２０が上部工程チャンバ１２１０と結合されて、原料前駆体吸着工程が行われる間に真空チャンバ１１００に注入された不活性反応前駆体２６２０が上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０との分離された空間上にも注入される。
【０１４６】
続いて、走査型反応器２６００が下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に水平方向に移動可能な所定の位置に下部工程チャンバ１２２０が下降されて走査型反応器２６００の移動が可能になる場合、所定の位置に待機中の走査型反応器２６００を下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０上に移動ながら基板１０１０上にプラズマ２６１５を発生させる。
【０１４７】
すなわち、走査型反応器２６００が基板１０１０上に移動を始める時点で、走査型反応器２６００の下部に形成されたプラズマ発生用電極２６１０に電源を供給して基板１０１０上にプラズマ２６１５を発生させ、プラズマ２６１５によって基板１０１０上に存在していた不活性反応前駆体２６２０のみが選択的に活性化されて基板１０１０上に吸着された原料前駆体と化学反応が行われるようにすることにより、原子層薄膜を形成させる。
【０１４８】
一方、上記の図７Ａに図示された走査型反応器２６００の構造では、下部工程チャンバ１２２０にのみ基板１０１０が載置されたことを例に挙げて下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に対してのみ原子層薄膜を形成する構造を説明したが、上部工程チャンバ１２１０にも基板１０１０を載置させることができる構造では、走査型反応器２６００を用いて２つの基板１０１０に対する原子層薄膜形成を同時に進行することも可能である。
【０１４９】
このような場合には、図７Ｂに示すように、走査型反応器２６００の上部と下部に、プラズマ２６１５によって反応前駆体を活性化させるためのプラズマ発生用電極２６１０を同じ構造で形成して、上部工程チャンバ１２１０の基板１０１０と下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に対して同時に原子層薄膜形成を可能にしてもよい。
【０１５０】
図７Ｃは、本発明の実施形態に係る走査型反応器と工程チャンバの断面構造であって、走査型反応器で紫外線または赤外線を用いた原子層薄膜形成工程の概略的な構成を示したものである。
【０１５１】
図７Ｃを参照すると、走査型反応器２６００の下部に紫外線または赤外線照射のための紫外線／赤外線照射装置２６５０を配置した構造を示しており、このような紫外線／赤外線照射装置２６５０は、例えばＵＶランプ、ＩＲランプなどであってもよい。
【０１５２】
以下、動作を見てみると、上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０とが結合した状態で、原料前駆体吸着及びパージ工程が完了する場合、下部工程チャンバ１２２０を移送部１１１０によって下降させて上部工程チャンバ１２１０と分離させた後、工程チャンバ１２００の一側面に位置している走査型反応器２６００よりも低い所定の位置に位置させる。
【０１５３】
この時、上記に説明したように、例えば下部工程チャンバ１２２０が上部工程チャンバ１２１０と結合されて、原料前駆体吸着工程が行われる間に真空チャンバ１１０に注入された不活性反応前駆体２６２０が上部工程チャンバ１２１０と下部工程チャンバ１２２０の分離された空間上にも注入される。
【０１５４】
続いて、走査型反応器２６００が下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に水平方向に移動可能な所定の位置に下部工程チャンバ１２２０が下降されて走査型反応器２６００の移動が可能になる場合、所定の位置に待機中の走査型反応器２６００を下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０上に移動させながら紫外線または赤外線２６５２を照射する。
【０１５５】
すなわち、走査型反応器２６００が基板１０１０上に移動を始める時点で、走査型反応器２６００の下部に備えられる紫外線／赤外線照射装置２６５０から基板１０１０上に紫外線または赤外線２６５２を照射させ、紫外線または赤外線２６５２によって基板１０１０上に存在していた不活性反応前駆体２６２０のみが選択的に活性化されて基板１０１０上に吸着された原料前駆体と化学反応が行われるようにすることにより、原子層薄膜を形成させる。
【０１５６】
一方、上記の図７Ｃに図示された走査型反応器２６００の構造では、下部工程チャンバ１２２０にのみ基板１０１０が載置されたことを例に挙げて下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に対してのみ原子層薄膜を形成する構造を説明したが、上部工程チャンバ１２１０にも基板１０１０を載置させることができる構造では、走査型反応器２６００を用いて２つの基板１０１０に対する原子層薄膜形成を同時に進行することも可能である。
【０１５７】
このような場合には、図７Ｄに示すように、走査型反応器２６００の上部と下部に紫外線または赤外線２６５２によって反応前駆体を活性化させるための紫外線／赤外線照射装置２６５０を同じ構造で形成して、上部工程チャンバ１２１０の基板１０１０と下部工程チャンバ１２２０の基板１０１０に対して同時に原子層薄膜形成を可能にしてもよい。
【０１５８】
以上のように、本発明によれば、原子層蒸着において、上部および下部の分離及び結合が可能な原子層蒸着工程のための単位工程チャンバを積層形態で複数配置し、各単位工程チャンバ別に原料前駆体が吸着された基板上を移動しながら反応前駆体を原料前駆体と反応させる走査型反応器を備えて原料前駆体と反応前駆体とが共存する領域を根本的に排除することにより、基板外の成膜を防止するための追加的な成膜除去工程を不要とし、メンテナンス周期を延長し、パーティクル発生の抑制による薄膜の品質及び生産性を向上させることができる。また、走査型反応器に熱処理、プラズマ処理などの付加的な機能を選択的に追加して多様な特性の原子層薄膜の形成を可能にすることにより、様々な工程に対応することが可能になり、必要に応じる最適化された薄膜の提供が可能になり、付加的な設備の減少により付帯費用及びメンテナンスコストの低減を可能にする。
【０１５９】
一方、上述した本発明の説明では、具体的な実施形態について説明したが、幾つかの変形が本発明の範囲内において実施されることができる。例えば、本発明の実施形態では、原子層蒸着装置での動作を例に挙げて説明しているが、本発明はＰＥＣＶＤでも同様に適用可能である。
【０１６０】
したがって発明の範囲は、説明された実施形態によって定められてはならず、特許請求の範囲によって定められるべきである。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
2016536451.tif 000007
【図３ｃ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図５ｆ】
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【図５ｇ】
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【図５ｈ】
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【図５ｉ】
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【図５ｊ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【国際調査報告】
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