原子層沉積裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的原子層沉積裝置，包括供氣管和吸氣管，該供氣管具備：供給管體，在其內(nèi)部沿長(zhǎng)度方向形成有供給氣體的供氣流道；排氣部，沿供給管體的長(zhǎng)度方向形成于供給管體，并與供氣流道連通；該吸氣管具備：吸入管體，在其內(nèi)部沿長(zhǎng)度方向形成有吸入氣體的吸氣流道；吸氣部，沿吸入管體的長(zhǎng)度方向形成于吸入管體，并與吸氣流道連通；供氣管和吸氣管可以在與基板對(duì)供氣管和吸氣管的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向交叉的方向上彼此分開形成。本發(fā)明一實(shí)施例中的原子層沉積裝置，分開形成用于供給源氣體或反應(yīng)氣體的供給管和用于吸入除去殘留氣體的吸氣管，從而不僅能夠減少氣體使用量，減少沉積原子層的基板軌跡，還能夠簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)氣體供給及吸入動(dòng)作的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
【專利說明】原子層沉積裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及原子層沉積裝置，更具體地涉及一種分開形成用于供給氣體的供給管和用于吸入氣體的吸氣管，從而可獨(dú)立調(diào)節(jié)氣體供給或吸氣，不僅能夠減少氣體使用量，還減少工藝時(shí)間的原子層沉積裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，制造半導(dǎo)體元件或平板顯示裝置等時(shí)需要經(jīng)過各種制造工藝，其中，在晶片或玻璃等基板上沉積所需薄膜的工藝是必不可少的。
[0003]這種薄膜沉積工藝主要采用噴派涂覆法(Sputtering)、化學(xué)氣相沉積法(CVD、Chemical Vapor Deposition)、原子層沉積法(ALD、Atomic Layer Deposition)等。
[0004]其中，原子層沉積(Atomic Layer Deposition)法是利用單原子層的化學(xué)吸附及解吸的納米級(jí)薄膜沉積技術(shù)，單獨(dú)分離各反應(yīng)物質(zhì)而以脈沖形式供給腔室，從而利用反應(yīng)物質(zhì)在基板表面的表面飽和(surface saturation)反應(yīng)進(jìn)行化學(xué)吸附及解吸的新概念的薄膜沉積技術(shù)。
[0005]現(xiàn)有的原子層沉積技術(shù)在沉積工藝過程中需要保持真空狀態(tài)，因此，需要用于維護(hù)、管理該真空狀態(tài)的輔助設(shè)備，但工藝時(shí)間變長(zhǎng)，從而導(dǎo)致生產(chǎn)率下降。
[0006]此外，可以實(shí)現(xiàn)真空的空間有限，所以存在不適用于追求大面積、大型化的顯示器行業(yè)的問題。
[0007]不僅如此，現(xiàn)有技術(shù)涉及的原子層沉積裝置僅限安裝在真空腔室內(nèi)，因此在常壓下動(dòng)作時(shí)也不能單獨(dú)控制氣體的供給和吸入，或減少氣體使用量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種能夠簡(jiǎn)化氣體供給及吸氣結(jié)構(gòu)的原子層沉積裝置。
[0009]本發(fā)明提供一種能夠獨(dú)立控制氣體供給和氣體吸入且能夠減少所使用的氣體量的原子層沉積裝置。
[0010]本發(fā)明提供一種能夠減少沉積原子層的基板的軌跡而提高產(chǎn)量的原子層沉積裝置。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)所述目的的本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置，包括供氣管和吸氣管，該供氣管具備:供給管體，在其內(nèi)部沿長(zhǎng)度方向形成有供給氣體的供氣流道；排氣部，沿所述供給管體的長(zhǎng)度方向形成于所述供給管體，并與所述供氣流道連通；該吸氣管具備:吸入管體，在其內(nèi)部沿長(zhǎng)度方向形成有吸入氣體的吸氣流道；吸氣部，沿所述吸入管體的長(zhǎng)度方向形成于吸入管體，并與所述吸氣流道連通；所述供氣管和所述吸氣管可以在與基板對(duì)所述供氣管和所述吸氣管的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向交叉的方向上，彼此分開形成。
[0012]通過分開供氣管和吸氣管，能夠容易實(shí)現(xiàn)用于供給或吸入在原子層沉積工藝中所使用的各種氣體的管(或管道)的結(jié)構(gòu)，能夠提高產(chǎn)量(throughput)。
[0013]所述排氣部可以包括沿所述供給管體的長(zhǎng)度方向形成的多個(gè)排出孔或狹縫。[0014]在所述多個(gè)排出孔中，位于所述供給管體中間部分的排出孔可以比位于所述供給管體兩端的排出孔大。
[0015]在所述多個(gè)排出孔中，位于所述供給管體中間部分的排出孔之間的間距可以比位于所述供給管體兩端側(cè)的排出孔之間的間距小。
[0016]位于所述供給管體兩端側(cè)的所述狹縫的寬度，可以比位于所述供給管體中間部分的所述狹縫的寬度小。
[0017]所述排出孔或所述狹縫可以具有向所述供給管體的外部擴(kuò)展的形狀。
[0018]所述吸氣管可以包括吸入引導(dǎo)構(gòu)件，該吸入引導(dǎo)構(gòu)件以向所述吸入管體的外部延伸的方式形成在所述吸氣部，所述吸入引導(dǎo)構(gòu)件可以具有向所述吸入管體的外部擴(kuò)展的形狀。
[0019]所述吸入引導(dǎo)構(gòu)件的下端與所述排氣部的下端可以設(shè)置在同一高度。
[0020]所述供氣管可以包括氣閥，該氣閥可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在所述供給管體的內(nèi)表面，用于連通或切斷所述供氣流道與所述排氣部。
[0021]所述氣閥可以包括沿所述供氣管的長(zhǎng)度方向形成的開放部。
[0022]所述供氣管可以包括用于供給源氣體的供氣管和用于供給反應(yīng)氣體的供氣管，所述吸氣管配置在供給源氣體的供氣管與供給反應(yīng)氣體的供氣管之間，沿所述基板對(duì)所述供氣管和所述吸氣管的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向，在最外側(cè)配置所述供氣管，所述供氣管和所述吸氣管沿所述基板的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向?qū)ΨQ地配置。
[0023]所述供氣管包括用于供給吹掃氣體的供給管，供給吹掃氣體的供給管可以配置在用于供給源氣體或反應(yīng)氣體的供氣管與所述吸氣管之間。
[0024]包括用于加熱所述基板表面的加熱部，所述加熱部可以配置在基板對(duì)所述供氣管和所述吸氣管的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的所述供氣管之前。
[0025]包括用于加熱所述基板表面的常壓等離子體發(fā)生器，所述常壓等離子體發(fā)生器可以配置在基板對(duì)所述供氣管和所述吸氣管的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的所述供氣管之前，或者配置在所述吸氣管之間。
[0026]所述供氣管和所述吸氣管可分別在常壓下供給和吸入氣體。
[0027]如上所述，本發(fā)明涉及的原子層沉積裝置在常壓下實(shí)現(xiàn)沉積，因此不需要單獨(dú)的用于確保真空的裝置及時(shí)間，從而能夠期待提高生產(chǎn)率的效果，且容易實(shí)現(xiàn)大型化，從而也可以適用于顯示器領(lǐng)域。
[0028]本發(fā)明涉及的原子層沉積裝置，作為加熱基板表面的方式可以使用鹵素?zé)?、激光等各種熱源，但此時(shí)并不加熱整個(gè)基板，而暫時(shí)僅加熱注入源氣體的部位，從而能夠防止溫度增加引起的其它附帶問題、即熱擴(kuò)散、壽命減少、物理變形等。
[0029]此外，本發(fā)明涉及的原子層沉積裝置，可以利用常壓等離子體、紫外燈及激光等提高沉積率，可以沉積金屬膜及氮化膜等。
[0030]此外，本發(fā)明涉及的原子層沉積裝置，可以進(jìn)行連續(xù)工藝，可以在一條線上同時(shí)進(jìn)行前、后處理，通過設(shè)置多個(gè)源氣體供給管，也可以形成多組分化合物。此時(shí)，熱源種類及供給的熱能可以根據(jù)各種源氣體的分解溫度分別選擇。
[0031]本發(fā)明涉及的原子層沉積裝置，以上下交替設(shè)置供氣管和吸氣管時(shí)，能夠進(jìn)行雙面沉積。排氣部沿供氣管的長(zhǎng)度方向設(shè)置，所以氣體排出量可以通過氣閥調(diào)節(jié)。[0032]本發(fā)明涉及的原子層沉積裝置，可以簡(jiǎn)化氣體供給及氣體吸入結(jié)構(gòu)，所以容易進(jìn)行維護(hù)作業(yè)。
[0033]本發(fā)明涉及的原子層沉積裝置，可以獨(dú)立地控制氣體供給和氣體吸入，能夠減少所使用的氣體量，減少沉積原子層的基板的軌跡，提高產(chǎn)量。
[0034]本發(fā)明的效果并不限于上述效果，未提及的其它效果，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以通過下面的記載明確理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是概略示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的立體圖。
[0036]圖2是沿圖1的剖切線“ I1-1I ”的剖視圖。
[0037]圖3是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的供氣管及吸氣管的剖視圖。
[0038]圖4是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的供氣管及吸氣管的立體圖。
[0039]圖5是示出適用于本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的供氣管或吸氣管上的氣閥的立體圖。
[0040]圖6是示出從本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的供氣管供給的氣體噴射形狀的示意圖。
[0041]圖7是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的第一變形例的剖視圖。
[0042]圖8是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的第二變形例的剖視圖。
[0043]圖9是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的第三變形例的剖視圖。
[0044]圖10是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的第四變形例的剖視圖。
[0045]附圖標(biāo)記
[0046]100:原子層沉積裝置 110:基板
[0047]120:基板溫度調(diào)節(jié)部 130:供氣管
[0048]131:供給管體132:排氣部
[0049]133:供氣流道140:吸氣管
[0050]141:吸入管體142:吸氣部
[0051]143:吸氣流道144:吸入引導(dǎo)構(gòu)件
[0052]150、160:鹵素?zé)?70:激光
[0053]180:常壓等離子體發(fā)生器190:氣閥
【具體實(shí)施方式】
[0054]下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明涉及的實(shí)施例。然而，本發(fā)明并不限于實(shí)施例。在各附圖中標(biāo)記的相同符號(hào)表示相同構(gòu)件。
[0055]圖1是概略示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的立體圖，圖2是沿圖1的剖切線“ I1-1I ”的剖視圖，圖3是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的供氣管及吸氣管的剖視圖，圖4是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的供氣管及吸氣管的立體圖，圖5是示出`適用于本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的供氣管或吸氣管上的氣閥的立體圖，圖6是示出從本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的供氣管供給的氣體噴射形狀的示意圖，圖7是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的第一變形例的剖視圖，圖8是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的第二變形例的剖視圖，圖9是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的第三變形例的剖視圖，圖10是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置的第四變形例的剖視圖。
[0056]參照?qǐng)D1至圖6，本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置100可以包括供氣管130和吸氣管140，該供氣管130具備:供給管體131，在其內(nèi)部沿長(zhǎng)度方向形成有供給氣體的供氣流道133 ;排氣部，沿供給管體131的長(zhǎng)度方向形成于供給管體131，并與供氣流道133連通；該吸氣管140具備:吸入管體141，在其內(nèi)部沿長(zhǎng)度方向形成有吸入氣體的吸氣流道143 ;吸氣部142，沿吸入管體141的長(zhǎng)度方向形成于吸入管體141，并與吸氣流道143連通。
[0057]在此，供氣管130和吸氣管140可以在與基板110對(duì)供氣管130和吸氣管140的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向TD交叉的方向上彼此分開形成。
[0058]本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置100的供氣管130及吸氣管140均以管道形狀或管狀形成，可以配置在與基板110的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向TD交叉的方向。此時(shí)，優(yōu)選供氣管130和吸氣管140配置在與基板110的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向TD正交的方向。
[0059]如上所述，通過分開供氣管130和吸氣管140，能夠容易實(shí)現(xiàn)用于供給或吸入在原子層沉積工藝中所使用的各種氣體的管(或管道)的結(jié)構(gòu)，能夠提高產(chǎn)量(throughput)。
[0060]原子層沉積裝置100可以包括多個(gè)沿基板110的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向TD彼此交替配置的供氣管130和吸氣管140。例如，如圖1所示，可以從左側(cè)開始彼此交替配置多個(gè)供氣管130和吸氣管140。在此,供 氣管130用于噴射源氣體(source gas)或反應(yīng)氣體(reactantgas)，吸氣管140用于吸入反應(yīng)后殘留的源氣體或反應(yīng)氣體。
[0061]圖1的情況，從左側(cè)到右側(cè)，依次配置源氣體供給管130、吸氣管140、反應(yīng)氣體供給管130、吸氣管140、源氣體供給管130。在此，優(yōu)選在最左側(cè)和最右側(cè)分別配置源氣體供給管130，以便基板110對(duì)供氣管130及吸氣管140進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)可以使源氣體先于反應(yīng)氣體噴射。即，沿著基板110的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向TD，基板110相對(duì)于供氣管130及吸氣管140向兩個(gè)方向進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但在最左側(cè)和最右側(cè)可以配置源氣體供給管130，以便基板110即使向任一方向移動(dòng)也能夠使源氣體先于反應(yīng)氣體噴射。
[0062]在圖1中，當(dāng)基板110相對(duì)于供氣管130和吸氣管140向右側(cè)移動(dòng)時(shí)，從最右側(cè)開始，源氣體供給管130、吸氣管140、反應(yīng)氣體供給管130及吸氣管140依次參與反應(yīng)，而位于最左側(cè)的源氣體供給管130不參與反應(yīng)。與此相反，當(dāng)基板110向左側(cè)移動(dòng)時(shí)，從最左側(cè)開始，源氣體供給管130、吸氣管140、反應(yīng)氣體供給管130及吸氣管140依次參與反應(yīng)，而位于最右側(cè)的源氣體供給管130不參與反應(yīng)。
[0063]如此，可以包括兩個(gè)供氣管130和兩個(gè)吸氣管140來形成一個(gè)原子層處理單元，可以利用兩個(gè)供氣管130和兩個(gè)吸氣管140來進(jìn)行一次循環(huán)。此時(shí)，為了進(jìn)行多次循環(huán)需要更多的供氣管130和吸氣管140，因此，可能需要更大的作業(yè)空間。
[0064]本發(fā)明涉及的原子層沉積裝置100，基板100可以相對(duì)于供氣管130和吸氣管140向兩個(gè)方向進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以當(dāng)處理大面積基板時(shí)也不需要大的作業(yè)空間。此外，如果基板Iio對(duì)每個(gè)處理單元的相對(duì)移動(dòng)距離縮短，則能夠縮短軌跡(foot print)，從而可容易處理大面積基板。
[0065]另一方面，形成有兩個(gè)以上處理單元的情況，優(yōu)選為，各處理單元中位于相同位置的供氣管130或吸氣管140同時(shí)動(dòng)作。
[0066]可以在基板110下部設(shè)置基板溫度調(diào)節(jié)部120?；鍦囟日{(diào)節(jié)部120可以升高或降低供給源氣體的基板部位的溫度，因其并不是改變基板110整體的溫度，而僅改變部分基板的溫度，從而能夠防止溫度變化引起的作為附帶問題的熱擴(kuò)散、壽命減少、物理變形等。基板溫度調(diào)節(jié)部120可以有加熱器(heater)或冷卻墊(cooling pad)等形式。
[0067]參照?qǐng)D2，經(jīng)由供氣管130中心的線與基板110上表面之間需要保持一定間距G，優(yōu)選所述間距G不超過20mm。若間距G小于20mm，則供氣管130的排氣部132與基板110的上表面接觸，或因太近，源氣體或反應(yīng)氣體充分供給基板之前可能被吸氣管140吸入，若大于20mm，則可能降低氣體供給效率。
[0068]此外，當(dāng)供氣管130呈圓管狀，而吸氣管140呈圓管狀且具有向基板110突出的吸入引導(dǎo)構(gòu)件144時(shí)，優(yōu)選連接供氣管130的最下端和吸氣管140的最下端即吸入引導(dǎo)構(gòu)件144最下端的虛擬線BL與基板110平行。這樣，吸入引導(dǎo)構(gòu)件144的下端與排氣部132的下端可以位于相同高度。
[0069]參照?qǐng)D3，供氣管130包括:供給管體131，沿供氣管130的長(zhǎng)度方向形成為圓筒狀；供氣流道133，形成在供氣管130內(nèi)部；在供給管體131的一部分上可以形成有與外部連通的排氣部132，以便沿供氣流道133流動(dòng)的源氣體或反應(yīng)氣體能夠向外部排出。
[0070]排氣部132可以包括沿所述供給管體的長(zhǎng)度方向形成的多個(gè)排出孔132a或狹縫132b。即，如圖4所示，排氣部132可以包括在供給管體131上沿與基板110的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向TD正交的方向形成多個(gè)排出孔132a或單一狹縫132b。
[0071]形成排氣部132的排出孔132a或狹縫132b應(yīng)與基板110相對(duì)置。
[0072]圖4 Ca)是示出形成于供給管體131的排出孔132a朝上側(cè)的供氣管130的示意圖。當(dāng)排氣部132由排出孔132a形成時(shí)，排出孔132a也可以以相同間隔或相同尺寸形成，但優(yōu)選在多個(gè)排出孔132a中位于供給管體131中間部分的排出孔132a比位于供給管體131兩端側(cè)的排出孔132a更大。
[0073]源氣體或反應(yīng)氣體從供給管體131的兩端向中間部分供給，所以與供給管體131的兩端相比在中間部分吸氣管供給壓力下降。在供給管體131的中間部分的供給壓力較低的狀態(tài)下，若排出孔132a保持相同尺寸，則通過供給管體132中間部分的排出孔132a的排氣壓力或排出量減少，這將降低沉積均勻性。本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置100，可以通過使位于供給管體131中間部分的排出孔132a形成較大尺寸來防止上述問題，并保持沉積均勻性(un i f ormi ty )。
[0074]此外，在多個(gè)排出孔132a中，可以使位于供給管體131中間部分的排出孔132a之間的間距比位于供給管體131兩端側(cè)的排出孔132a之間間距更小?？梢酝ㄟ^使位于供給管體131中間部分的排出孔132a之間間距比兩端更密集地形成，能夠防止在供給管體131的中間部分排氣壓力或排出量下降。
[0075]圖4(b)是供氣管130的排氣部132具有狹縫132b形狀的情況，與排出孔132a的情況類似，狹縫132b的寬度可以形成為，與供給管體131的中間部分相比，在供給管體131的兩端側(cè)更小。通過使 形成在供給管體131中間部分的狹縫132b的寬度比兩端更大，能夠防止在供給管體131的中間部分通過狹縫132b排出的氣體排出壓力或排出量降低，保持或提聞沉積均勻性。
[0076]另一方面， 如圖3所示，形成排氣部132的排出孔132a或狹縫132b可以具有向供給管體131的外部擴(kuò)展的形狀。即，排出孔132a或狹縫132b可以形成為向基板110表面擴(kuò)展。
[0077]首先，參照?qǐng)D3 (a)，排氣部132的橫截面可以具有向基板110擴(kuò)展的形狀。排氣部132形成為具有擴(kuò)展角度Θ 1，因此，如圖6所示，被噴射的源氣體或反應(yīng)氣體可以形成重疊部分115。如此形成氣體重疊部分115，從而能夠防止出現(xiàn)源氣體或反應(yīng)氣體未與基板110接觸的部分。
[0078]另一方面，排氣部132的角度Θ I與排氣部132與基板110之間的間距G有關(guān)。SP，排氣部132的角度θ I越大，排氣部132與基板110之間的間距G應(yīng)該越小。如果排氣部132的角度Θ I越大，則重疊部分115越多，但流向吸氣管140側(cè)的氣體增加，因此，排氣部132的角度Θ I越大，排氣部132與基板110之間的間距G應(yīng)該越小，以盡可能減少流向吸氣管140側(cè)的氣體。若排氣部132的角度Θ I增加至兩倍，則優(yōu)選排氣部132與基板110之間的間距G減少為1/2~2/3左右。
[0079]此外，當(dāng)排氣部132具有排出孔132a的形狀時(shí)，排出孔132a之間的間距也有可能影響排氣部132乃至排出孔132a的角度Θ I大小。即，排氣部132乃至排出孔132a的角度Θ I越大，優(yōu)選排出孔132a之間的間距越大。排氣部132乃至排出孔132a的角度Θ1越大，則在供給管體131的外表面形成的排出孔132a的外徑越大，因此，通過加大排出孔132a之間的間距，來充分保持供給管體131內(nèi)的氣壓。若排氣部132的角度Θ I增加至兩倍，則優(yōu)選排出孔132a之間的間距增加至1.5~2倍左右。
[0080]如圖3 (b)所示，吸氣管140包括吸入引導(dǎo)構(gòu)件144，該吸入引導(dǎo)構(gòu)件144從吸氣部142向吸入管體141的外部、即向基板110方向延伸形成，吸入引導(dǎo)構(gòu)件144可以具有向吸入管體141的外部或向基板110的表面展開的形狀。
[0081]吸入引導(dǎo)構(gòu)件144可以從吸氣部142向基板110表面延伸規(guī)定長(zhǎng)度H。吸入引導(dǎo)構(gòu)件144的延伸長(zhǎng)度H可以考慮吸氣效率來選擇。
[0082]此時(shí)，優(yōu)選為，吸入引導(dǎo)構(gòu)件144的展開角度Θ 2也與排出孔132a的角度Θ I同樣，吸入引導(dǎo)構(gòu)件144的角度Θ 2越大，吸入引導(dǎo)構(gòu)件144下端與基板110之間的間距G越小。此外，吸氣部142以吸入孔(未圖示)的形狀形成時(shí)，優(yōu)選，吸入引導(dǎo)構(gòu)件144的角度Θ2越大，吸入孔(未圖示)之間的間距越大。
[0083]與供氣管130類似，吸氣管140的吸氣部142也可以具有單一狹縫或多個(gè)吸入孔的形狀。此時(shí)，狹縫寬度或吸入孔尺寸/間距可以考慮吸入壓力來設(shè)計(jì)。即，以使吸氣管140的吸入管體141在整個(gè)長(zhǎng)度上保持相同吸入壓力的方式，決定狹縫寬度或吸入孔尺寸/間距。
[0084]供氣管130能夠調(diào)節(jié)源氣體或反應(yīng)氣體的排出量，或控制排出。例如，排出一定量的源氣體或反應(yīng)氣體之后，需要停止排出源氣體/反應(yīng)氣體。然而，如圖3及圖4所示的供氣管130的情況，排氣部132始終開放著，因此無法通過排氣部132調(diào)節(jié)氣體排出量或流量，只能由連接于供氣管130的供氣管路(未圖示)限制氣體的供給與否。本發(fā)明涉及的原子層沉積裝置100為了解決這些問題，如圖5 (a)所示，供氣管130可以包括氣閥190，該氣閥190可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于供給管體131的內(nèi)表面，用于使供氣流道133與排氣部132連通或切斷。
[0085]氣閥190需要能夠在供給管體131的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，因此需要與供給管體131的內(nèi)表面接觸，并具有與供給管體131的內(nèi)表面相同的曲率。此時(shí)，氣閥190沒有必要一定是完整的管體形狀、即圓筒狀或管狀，只要能夠開/閉排氣部132，任何形狀均可。例如，可具有與供給管體131的內(nèi)表面相接的圓弧形的桿狀。
[0086]氣閥190形成為圓筒狀時(shí)，氣閥190可以包括開放部192，該開放部192沿著供氣管130的長(zhǎng)度方向形成。參照?qǐng)D5 (C)，示出了氣閥190的開放部192為單一狹縫形狀，但并不限定于此。氣閥190的開放部192與供氣管130的排氣部132同樣，可以形成為排出孔132a或狹縫132b形狀。
[0087]另一方面，氣閥190不僅形成于供氣管130，如圖5 (b)所示，也可以形成于吸氣管140。通過在吸氣管140的吸入流道142中具有可旋轉(zhuǎn)的氣閥190，從而能夠控制吸氣動(dòng)作。
[0088]可以具備用于旋轉(zhuǎn)氣閥190的步進(jìn)電機(jī)(未圖示)。步進(jìn)電機(jī)能夠精確地控制旋轉(zhuǎn)角度，因此，能夠通過氣閥190精確地控制排氣部132或吸氣部142的開閉量。根據(jù)氣閥190的動(dòng)作模式能夠切斷排氣部132或吸氣部142的一部分，從而也能夠調(diào)節(jié)排出或吸入的
氣體流量。
[0089]如上所述，本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置100的供氣管130包括:用于供給源氣體的源氣體供 給管和用于供給反應(yīng)氣體的反應(yīng)氣體供給管，吸氣管140配置在供給源氣體的源氣體供氣管與供給反應(yīng)氣體的反應(yīng)氣體供給管之間，沿基板110對(duì)供氣管130及吸氣管140的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向TD，在最外側(cè)配置源氣體供給管，而供氣管130及吸氣管140可以沿基板110的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向TD對(duì)稱地配置。
[0090]在此，與相鄰的供氣管130或吸氣管140的間距，可以考慮各反應(yīng)工藝步驟所需的時(shí)間來調(diào)節(jié)。
[0091]供氣管130及吸氣管140可以對(duì)基板110進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)執(zhí)行反應(yīng)工藝。例如，基板110從右向左移動(dòng)，而供氣管130和吸氣管140被固定的狀態(tài)下，可以執(zhí)行供給/吸入源氣體及供給/吸入反應(yīng)氣體。
[0092]此外，固定基板110的狀態(tài)下，可以移動(dòng)供氣管130和吸氣管140，來執(zhí)行供給/吸入源氣體及供給/吸入反應(yīng)氣體。此外，供氣管130及吸氣管140與基板110彼此相反方向移動(dòng)，或可以反復(fù)進(jìn)行所述相反方向移動(dòng)。基板110和供氣管130/吸氣管140同時(shí)移動(dòng)時(shí)，可期待縮短距離的效果。
[0093]另一方面，如圖7所示，供氣管130包括用于供給吹掃氣體的吹掃氣體供給管136，而用于供給吹掃氣體的吹掃氣體供給管136可以配置在用于供給源氣體或反應(yīng)氣體的供氣管130與吸氣管140之間。即，可以在吸氣管140與反應(yīng)氣體供給管130之間提供吹掃氣體供給管136。此時(shí)，吹掃氣體供給管136具有與源/反應(yīng)氣體供給管130相同的形狀，在其內(nèi)部也可以具備氣閥。
[0094]如圖7所示的原子層沉積裝置100的情況，從源氣體供給管130向基板110上供給源氣體，而反應(yīng)后殘留的源氣體通過吸氣管140吸入而被除去。之后，從吹掃氣體供給管136向基板110上供給吹掃氣體。之后，從反應(yīng)氣體供給管130向基板110上供給反應(yīng)氣體，然后，從吹掃氣體供給管136向基板110上供給吹掃氣體。最后反應(yīng)后殘留的反應(yīng)氣體通過吸氣管140吸入除去。通過這些過程，原子層沉積在基板110的表面。
[0095]例如，為了沉積硅薄膜，源氣體可以使用含有硅的硅烷(Silane，SiH4)或乙硅烷(Disilane, Si2H6)、四氟化娃(SiF4)中的任一種氣體,反應(yīng)氣體可使用氧(O2)或臭氧(O3)氣體。而且，吹掃氣體可以使用氬(Ar )、氮(N2)、氦(He )中的任一種氣體或兩種以上混合氣體。然而，本發(fā)明并不限定于此，源氣體、吹掃氣體或反應(yīng)氣體的數(shù)量和種類實(shí)際上可以進(jìn)行多種變更。
[0096]參照?qǐng)D8至圖10，本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置100的多種變形例可以包括用于加熱基板110表面的加熱部150、160、170。
[0097]加熱部150、160、170可以對(duì)供給及吸入源氣體的基板110的特定部位進(jìn)行加熱。更具體地說，加熱部150、160、170可以在基板110對(duì)供氣管130及吸氣管140的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向TD上配置在供氣管130之前。加熱部150、160、170可以對(duì)基板110中供給源氣體的部位進(jìn)行加熱，從而提高原子層沉積產(chǎn)量。
[0098]加熱部150、160、170可以包括鹵素?zé)?50、160或激光170中的至少一個(gè)。參照?qǐng)D8，示出了加熱部由鹵素?zé)?50、160形成的原子層沉積裝置100。
[0099]鹵素?zé)?50、160可以包括:熱源153、163 ;外殼151、161，在熱源153、163外部包裹該熱源153、163 ;多個(gè)冷卻部152、162，形成于外殼151、161內(nèi)部。鹵素?zé)?50、160的冷卻部152、162可以防止基板110表面之外的部分被加熱，從而能夠防止基板10整體溫度上升。
[0100]鹵素?zé)?50、160可以在基板110的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向TD上配置在供氣管130之前。對(duì)基板110的加熱，僅對(duì)供給及吸入源氣體的基板110的特定部位進(jìn)行。
[0101]在圖8中，若基板110從左側(cè)向右側(cè)移動(dòng)時(shí)，位于右側(cè)的鹵素?zé)?60動(dòng)作而在供給源氣體之前加熱基板110。之后，從源氣體供給管130供給源氣體，而吸氣管140吸入除去源氣體，從反應(yīng)氣體供給管130供給反應(yīng)氣體，而吸氣管140吸入除去反應(yīng)氣體。這個(gè)過程形成一個(gè)周期的工藝。此時(shí)，位于最左側(cè)的鹵素?zé)?50和位于最左側(cè)的供氣管130不動(dòng)作。
[0102]與此相反，若基板110從右側(cè)向左側(cè)移動(dòng)時(shí)，位于左側(cè)的鹵素?zé)?50動(dòng)作而在供給源氣體之前加熱基板110。之后，從源氣體供給管130供給源氣體，而吸氣管140吸入除去源氣體，從反應(yīng)氣體供給管130供給反應(yīng)氣體,而吸氣管140吸入除去反應(yīng)氣體。此時(shí)，位于最右側(cè)的鹵素?zé)?60和位于最右側(cè)的供氣管130不動(dòng)作。
[0103]如圖8所示，利用鹵素?zé)?50、160時(shí)，形成于基板110下表面的基板溫度調(diào)節(jié)部120可以由冷卻墊(cooling pad)形成。通過這種方式加熱基板表面,在使用多種源氣體的多組分化合物時(shí)，可單獨(dú)選擇使用適合各源氣體的溫度。
[0104]在圖9中示出了作為加熱部使用激光170的原子層沉積裝置100。激光170的位置在基板110的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向TD上位于供氣管130之前。
[0105]所述加熱部150、160、170可以是鹵素?zé)簟⒆贤鉄艋蚣す?。但并不限定于此，只要能夠加熱基?10表面的裝置均可。
[0106]本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置100的供氣管130和吸氣管140，可分別在常壓下供給、吸入氣體?？梢栽诔合逻M(jìn)行對(duì)基板110上供給/吸入源氣體、供給/吸入吹掃氣體、供給/吸入反應(yīng)氣體。由于氣體的供給/吸入過程同時(shí)進(jìn)行，所以不需要真空狀態(tài)，從而反應(yīng)工藝能夠在常壓下進(jìn)行。如果單獨(dú)具備用于收容供氣管130和吸氣管140等的腔室(未圖示)時(shí)，反應(yīng)工藝也可以在真空狀態(tài)下進(jìn)行。
[0107]在圖10中示出的原子層沉積裝置100，包括用于加熱基板110表面的常壓等離子體發(fā)生器180，常壓等離子體發(fā)生器180可配置在基板對(duì)供氣管130和吸氣管140的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向TD上的供氣管130之前，或配置在吸氣管140與吸氣管140之間。
[0108]本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置100，能夠在常壓下沉積原子層，因此，向基板Iio上供給反應(yīng)氣體時(shí)，能夠使用常壓等離子體發(fā)生器180。常壓等離子體發(fā)生器180是一個(gè)標(biāo)志性的低溫等離子體噴槍(cold plasma torch)。常壓等離子體發(fā)生器180供給反應(yīng)氣體，因此，使用常壓等離子體發(fā)生器180時(shí)，能夠省略反應(yīng)氣體供給管。
[0109]在圖10中，若基板110從左側(cè)向右側(cè)移動(dòng)時(shí)，從位于最右側(cè)的源氣體供給管130向基板110供給源氣體，之后，由吸氣管140吸入并除去殘留的源氣體。然后，由常壓等離子體發(fā)生器180生成大氣壓等離子體而供給基板110。然后，由吸氣管140吸入除去大氣壓等離子體。經(jīng)過這些過程執(zhí)行一個(gè)周期的原子層沉積工藝。此時(shí)，位于最左側(cè)的源氣體供氣管130不動(dòng)作。
[0110]若基板110從右側(cè)向左側(cè)移動(dòng)時(shí)，進(jìn)行與上述相反過程的工藝，而位于最右側(cè)的源氣體供氣管130不動(dòng)作。
[0111]只是，設(shè)置鹵素?zé)?、激光或紫外燈等加熱?50、160、170和常壓等離子體發(fā)生器180的位置并不限制，也可以根據(jù)工藝目的進(jìn)行選擇。
[0112]如上所述，本 發(fā)明的一實(shí)施例涉及的原子層沉積裝置，分開形成有用于供給源氣體或反應(yīng)氣體的供氣管和用于吸入除去殘留氣體的吸氣管，從而不僅能夠減少氣體使用量，減少沉積原子層的基板軌跡，還能夠簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)氣體供給及吸入動(dòng)作的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
[0113]如上所述，在本發(fā)明的一實(shí)施例中以具體構(gòu)成要素等特定事項(xiàng)和特定實(shí)施例及附圖進(jìn)行了說明，這只是有助于整體上了解本發(fā)明而提供的，本發(fā)明并不限定于所述實(shí)施例，對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，從這些記載可以進(jìn)行多種變更和變形。因此，本發(fā)明的思想并不限定于描述的實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅以權(quán)利要求書，與其均等或等價(jià)變形都屬于本發(fā)明的思想范疇內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種原子層沉積裝置，其包括供氣管和吸氣管， 該供氣管具備:供給管體，在其內(nèi)部沿長(zhǎng)度方向形成有用于供給氣體的供氣流道；排氣部，沿所述供給管體的長(zhǎng)度方向形成于所述供給管體，并與所述供氣流道連通； 該吸氣管具備:吸入管體，在其內(nèi)部沿長(zhǎng)度方向形成有用于吸入氣體的吸氣流道；吸氣部，沿所述吸入管體的長(zhǎng)度方向形成于所述吸入管體，并與所述吸氣流道連通； 所述供氣管和所述吸氣管在與基板對(duì)所述供氣管和所述吸氣管的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向交叉的方向上，彼此分開形成。
2.如權(quán)利要求1所述的原子層沉積裝置，其特征在于， 所述排氣部包括沿所述供給管體的長(zhǎng)度方向形成的多個(gè)排出孔或狹縫。
3.如權(quán)利要求2所述的原子層沉積裝置，其特征在于， 在所述多個(gè)排出孔中，位于所述供給管體的中間部分的排出孔尺寸大于位于所述供給管體的兩端側(cè)的排出孔。
4.如權(quán)利要求2所述的原子層沉積裝置，其特征在于， 在所述多個(gè)排出孔中，位于所述供給管體的中間部分的排出孔之間的間距小于位于所述供給管體的兩端側(cè)的排出孔之間的間距。
5.如權(quán)利要求2所述的原子層沉積裝置，其特征在于， 位于所述供給管體兩端側(cè)的所述狹縫的寬度小于位于所述供給管體中間部分的所述狹縫的寬度。
6.如權(quán)利要求2所述的原子層沉積裝置，其特征在于， 所述排出孔或所述狹縫具有朝向所述供給管體的外部擴(kuò)展的形狀。
7.如權(quán)利要求2所述的原子層沉積裝置，其特征在于， 所述吸氣管包括吸入引導(dǎo)構(gòu)件，該吸入引導(dǎo)構(gòu)件以向所述吸入管體的外部延伸的方式形成在所述吸氣部，所述吸入引導(dǎo)構(gòu)件具有向所述吸入管體的外部擴(kuò)展的形狀。
8.如權(quán)利要求4所述的原子層沉積裝置，其特征在于， 所述吸入引導(dǎo)構(gòu)件的下端與所述排氣部的下端位于同一高度。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的原子層沉積裝置，其特征在于， 所述供氣管包括氣閥，該氣閥可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在所述供給管體的內(nèi)表面，用于連通或切斷所述供氣流道與所述排氣部。
10.如權(quán)利要求9所述的原子層沉積裝置，其特征在于， 所述氣閥包括沿所述供氣管的長(zhǎng)度方向形成的開放部。
11.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的原子層沉積裝置，其特征在于， 所述供氣管包括用于供給源氣體的供氣管和用于供給反應(yīng)氣體的供氣管， 所述吸氣管配置在供給源氣體的供氣管與供給反應(yīng)氣體的供氣管之間， 在所述基板對(duì)所述供氣管和所述吸氣管的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的最外側(cè)配置所述供氣管， 所述供氣管和所述吸氣管沿所述基板的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向?qū)ΨQ地配置。
12.如權(quán)利要求11所述的原子層沉積裝置，其特征在于， 所述供氣管包括用于供給吹掃氣體的供給管，用于供給吹掃氣體的供給管配置在用于供給源氣體或反應(yīng)氣體的供氣管與所述吸氣管之間。
13.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的原子層沉積裝置，其特征在于，包括用于加熱所述基板表面的加熱部，所述加熱部配置在基板對(duì)所述供氣管和所述吸氣管的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的所述供氣管之前。
14.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的原子層沉積裝置，其特征在于， 包括用于加熱所述基板表面的常壓等離子體發(fā)生器，所述常壓等離子體發(fā)生器配置在基板對(duì)所述供氣管和所述吸氣管的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的所述供氣管之前，或者配置在所述吸氣管之間。
15.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的原子層沉積裝置，其特征在于， 所述供氣管和所述吸 氣管分別在常壓下供給和吸入氣體。
【文檔編號(hào)】C23C16/44GK103668110SQ201310395120
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月3日
【發(fā)明者】全鎣卓, 崔鶴永, 申錫潤(rùn), 樸炷泫, 咸基熱 申請(qǐng)人:麗佳達(dá)普株式會(huì)社