原子层沉积装置及方法
【专利摘要】在本发明的原子层沉积中，以层叠的形态配置多个上部和下部的分离和结合可行的、用于进行原子层沉积工序的单位工序腔室，并且使向工序腔室搬入或搬出原子层沉积对象基板的搬入/搬出腔室按照一字形与工序腔室连接，由此基板按照搬入腔室、工序腔室、搬出腔室的顺序移送，并且连续地进行工序，从而能够提高原子层沉积工序的效率。另外，将多个原子层沉积装置按照一字形连接，或者以搬入/搬出腔室为中心，在两侧按照一字形连接多个原子层沉积装置，从而设置原子层沉积装置的空间即使受到天花板高度的制约，也能够确保多个工序腔室的数量，因此能够提高生产效率，提高工序效率。此外，能够根据薄膜的种类、厚度等特性，对在各个工序腔室中形成的成膜厚度进行分割，来进行成膜工序，或者能够形成薄膜1、薄膜2、薄膜3等各种复合薄膜。
【专利说明】
原子层沉积装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及气相沉积反应器以及利用该气相沉积反应器的薄膜形成方法，特别是涉及原子层沉积装置及方法(ATOMIC LAYER DEPOSIT1N APPARATUS AND METHOD)。在原子层沉积(Atomic Layer Deposit1n，ALD)中，以层叠形态配置有多个上部与下部的分离和结合可行的、用于进行原子层沉积工序的单位工序腔室，并且使向工序腔室搬入或搬出原子层沉积对象基板的搬入/搬出腔室按照一字形与工序腔室连接，由此提高原子层沉积工序的效率。并且，通过将多个所述原子层沉积装置按照一字形连接，能够根据薄膜的种类、厚度等特性，对在各个工序腔室所形成的成膜厚度进行分割，来进行成膜工序，或者形成薄膜1、薄膜2、薄膜3等各种各样的复合薄膜。
【背景技术】
[0002]通常，作为在半导体基板或者玻璃等基板上沉积规定厚度薄膜的方法，有像溅射(sputtering)那样利用物理撞击的物理气相沉积法(Physical Vapor Deposit1n，PVD)和利用化学反应的化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposit1n，CVD)等。
[0003]但是，近年来，随着半导体元件的设计规则(design rule)突然趋于细微化，不仅对细微图案的薄膜有了需求，而且形成薄膜的区域的高低差趋于变大，因此，能够非常均匀地形成原子层厚度的细微图案，而且台阶覆盖(step-coverage)优异的原子层沉积方法(ALD)的使用正在增多。
[0004]这样的原子层沉积方法在利用气体分子间的化学反应这一点上，与一般的化学气相沉积方法类似。但是，与通常的CVD使多种气体分子同时向工艺腔室内注入而产生的反应生成物被沉积到基板的情况不同，原子层沉积方法在向工艺腔室内注入包含一种源物质的气体并使其化学吸附到被加热的基板上，然后向工艺腔室内注入包含另外源物质的气体，由此在基板表面上沉积源物质之间的化学反应所生成的生成物这一点上存在差异。
[0005]另外，上述那样的原子层沉积方法应用于AM0LED(Active Matrix Organic LightEmitting D1des，有源矩阵有机发光二极体)显示器的薄膜密封、柔性(flexible)基板的阻挡膜(barrier f ilm)、太阳光缓冲层(buffer layer)、半导体用强介电体(high_k)电容器用高电介质物质，或者铝(Al)、铜(Cu)配线、扩散防止膜(TiN、TaN等)等的形成。
[0006]这样的原子层沉积方法采用到目前为止PECVD(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposit1n，等离子体增强化学气相沉积法)中所使用的单批方式、分批方式及扫面型小型反应器在基板上移送或者相反的方式来构成工序。
[0007]首先，单批方式是在投入一张基板之后构成工序的执行，由用于基板的搬入/搬出及加热的移动用基座、用于投入工序气体的扩散器(淋浴喷头形为主流)及排气部构成。但是，在单批方式中，存在如下问题:形成真空时，为了防止外部大气压引起的工序腔室及周边部的变形而使腔室加厚，并且由于需要用于基板的搬入/搬出及区分工序区域的闸阀，在构成大面积基板用设备时，内部体积非常之大，导致原料前驱体及反应前驱体的消耗量激增，维持费用激增，吸附-净化-反应-净化时间增加，从而工序时间增加，导致生产效率显著下降。
[0008]对多个基板同时进行工序的分批方式是为了解决现有技术中存在的问题，即因原子层沉积设备的体积较大而原料前躯体和反应前驱体的消耗量增多所引起的维持费用增加、生产效率低的问题，从而对多张基板同时进行工序的方式。这样的分批方式在太阳能电池工序中部分应用，但是存在不仅在基板表面上而且还要在背面上同时成膜的问题、多个基板中薄膜的均匀度及再现性不充分的问题;此外，当腔室被污染时，需要分离超大型腔室的整体来清洗的问题。
[0009]另外，扫描型小型反应器方式是在真空腔室内配置多个与基板的单面长度所对应的小型反应器，通过使基板或者小型反应器往复移动来成膜的方式。在一部分显示器的薄膜密封工序中应用，但是难以控制基板与小型反应器的完美的气体流动，并且难以实现原料前躯体与反应前驱体的清晰的分离，从而存在产生颗粒(part i c I e)的问题。
【发明内容】
[0010]技术课题
[0011]因此，本发明的目的在于，以层叠状态配置多个上部和下部的分离和结合可行的、用于进行原子层沉积工序的单位工序腔室，并且使向工序腔室搬入或者搬出原子层沉积对象基板的搬入/搬出腔室按照一字形与工序腔室连接，从而提高原子层沉积效率。
[0012]此外，本发明的另一目的在于，提供一种原子层沉积技术，其将多个原子层沉积装置按照一字形连接，根据薄膜种类、厚度等特性，对在各个工序腔室中形成的成膜厚度进行分割来进行成膜工序，或者也能够形成薄膜1、薄膜、2薄膜3等各种复合薄膜。
[0013]解决技术课题的手段
[0014]上述的本发明是一种原子层沉积装置，其特征在于，
[0015]包括:
[0016]工序腔室，具有上部工序腔室和下部工序腔室，在原子层沉积工序对象基板的装载或者卸载时，使所述上部工序腔室与所述下部工序腔室分离，在对所述基板进行沉积工序时，使所述上部工序腔室与所述下部工序腔室相结合而形成密封的反应空间；
[0017]真空腔室，对所述工序腔室进行支撑，使所述工序腔室所在空间维持在真空状态；
[0018]搬入腔室，与所述真空腔室按照一字形连接，利用使所述基板向上下左右移动的驱动机构，向所述工序腔室搬入所述基板；
[0019]搬出腔室，与所述真空腔室按照一字形连接，利用所述驱动机构，从所述工序腔室搬出执行了所述原子层沉积工序的基板；
[0020]所述下部工序腔室包括基板移送部，该基板移送部对从所述搬入腔室向所述工序腔室搬入的所述基板进行支撑，使支撑的所述基板向左右方向移送。
[0021]另外，本发明是一种原子层沉积装置，其特征在于，
[0022]包括:
[0023]至少两个以上的工序腔室，该工序腔室具有上部工序腔室和下部工序腔室，在原子层沉积工序对象基板的装载或者卸载时，使所述上部工序腔室与所述下部工序腔室分离，在对所述基板进行沉积工序时，使所述上部工序腔室与所述下部工序腔室相结合而形成密封的反应空间；
[0024]真空腔室，以上下方向层叠的形态支撑所述工序腔室，使层叠有所述工序腔室的空间维持在真空状态；
[0025]搬入腔室，与所述真空腔室按照一字形连接，利用使所述基板向上下左右移送的驱动机构，向搭载在所述真空腔室内的所述工序腔室中的任一个工序腔室搬入所述基板；
[0026]搬出腔室，与所述真空腔室按照一字形连接，利用所述驱动机构，从所述工序腔室搬出执行了所述原子层沉积工序的基板；
[0027]所述下部工序腔室包括基板移送部，该基板移送部对从所述搬入腔室搬入所述工序腔室的所述基板进行支撑，使支撑的所述基板向左右方向移送。
[0028]另外的特征在于，包括:
[0029]第一缓冲腔室，与所述搬入腔室按照一字形连接，所述基板在该第一缓冲腔室待机，使内部压力调整为在所述工序腔室中设定的压力，并向所述搬入腔室提供所述基板；
[0030]第二缓冲腔室，与所述搬出腔室按照一字形连接，接受从所述搬出腔室搬出的所述基板并使该基板待机。
[0031]另外，具有按照一字形连接的至少两个以上的所述真空腔室，所述真空腔室内的各个工序腔室形成为利用热量进行原子层沉积工序的腔室结构、直接利用等离子体进行原子层沉积工序的腔室结构、间接利用等离子体进行原子层沉积工序的腔室结构中的任一个腔室结构，或者将彼此不同的腔室结构组合而形成。
[0032]另外的特征在于，所述驱动机构构成为能够上升或者下降，包括使所述基板沿上下方向移送的第一驱动部、使所述基板沿左右方向移送的第二驱动部。
[0033]另外的特征在于，所述第二驱动部构成为辊型，随着所述辊的旋转，使搭载在所述辊上的所述基板向左右移送。
[0034]另外的特征在于，所述基板移送部与所述下部工序腔室分离，使得所述下部工序腔室为了与所述上部工序腔室相结合而向上部方向移送时，所述基板被所述下部工序腔室支撑。
[0035]另外的特征在于，所述基板移送部构成为辊型，随着所述辊的旋转，使搭载在所述辊上的所述基板向左右方向移送。
[0036]另外的特征在于，所述上部工序腔室固定在所述真空腔室，所述下部工序腔室通过沿上下方向移动，与所述上部工序腔室结合或者分离。
[0037]另外的特征在于，所述上部工序腔室在其一侧上部面设置有气体供给部，该气体供给部向密封的所述反应空间供给工序气体或者净化气体，
[0038]在所述上部工序腔室的另一侧上部面，设置有用于排出供给到密封的所述反应空间的气体的气体排气部。
[0039]另外的特征在于，所述上部工序腔室的下部面形成有用于产生等离子体的电极。
[0040]另外的特征在于，所述气体供给部的导入部形成有用于产生等离子体的电极。
[0041]另外，本发明是一种原子层沉积装置，其特征在于，
[0042]至少两个以上的工序腔室，该工序腔室具有上部工序腔室和下部工序腔室，在原子层沉积工序对象基板的装载或者卸载时，使所述上部工序腔室与所述下部工序腔室分离，在对所述基板进行沉积工序时，使所述上部工序腔室与所述下部工序腔室结合而形成密封的反应空间；
[0043]真空腔室，以上下方向层叠的形态支撑所述工序腔室，使层叠有所述工序腔室的空间维持在真空状态；
[0044]搬入/搬出腔室，利用使所述基板沿上下左右移动的驱动部，向搭载在所述真空腔室内的所述工序腔室中的任一个工序腔室搬入所述基板，或者从该任一个工序腔室搬出所述基板；
[0045]所述真空腔室以所述搬入/搬出腔室为中心位于两侧，所述下部工序腔室包括基板移送部，该基板移送部对从所述搬入/搬出腔室向所述工序腔室搬入，或者从所述工序腔室向所述搬入/搬出腔室搬出的所述基板进行支撑，使支撑的所述基板向左右方向移送。
[0046]另外的特征在于，具有按照一字形连接的至少两个以上的所述真空腔室，所述真空腔室内的各个工序腔室形成为利用热量进行原子层沉积工序的腔室结构、直接利用等离子体进行原子层沉积工序的腔室结构、间接利用等离子体进行原子层沉积工序的腔室结构中的任一个腔室结构，或者将彼此不同的腔室结构组合而形成。
[0047]另外，本发明的一种原子层沉积方法，在真空腔室内配置有工序腔室的原子层沉积装置中执行，该原子层沉积方法的特征在于，
[0048]向与所述真空腔室按照一字形连接的搬入腔室引入原子层沉积对象基板的步骤；
[0049]利用在所述工序腔室的下部工序腔室中形成的基板移送部，从所述搬入腔室向所述工序腔室搬入所述基板的步骤；
[0050]在所述工序腔室，对所述基板进行原子层沉积工序的步骤；
[0051]通过所述基板移送部，向与所述真空腔室按照一字形连接的搬出腔室搬出执行了所述原子层沉积工序的基板的步骤。
[0052]另外，本发明的一种原子层沉积方法，在真空腔室内层叠有至少两个以上的工序腔室的原子层沉积装置中执行，该原子层沉积方法的特征在于，
[0053]向与所述真空腔室按照一字形连接的搬入腔室引入原子层沉积对象基板的步骤；
[0054]利用在所述工序腔室的下部工序腔室中形成的基板移送部，从所述搬入腔室向搭载在所述真空腔室内的所述工序腔室中的任一个工序腔室搬入所述基板的步骤；
[0055]在所述工序腔室，对所述基板进行原子层沉积工序的步骤；
[0056]通过所述基板移送部，向与所述真空腔室按照一字形连接的搬出腔室搬出执行了所述原子层沉积工序的基板的步骤。
[0057]另外的特征在于，执行所述原子层沉积工序的步骤包括:所述基板搬入时，使所述工序腔室的下部工序腔室与上部工序腔室结合而形成密封的反应空间的步骤，以及在密封的所述反应空间，对搭载在所述下部工序腔室的基板进行原子层沉积工序的步骤。
[0058]另外的特征在于，在所述搬入步骤中，利用设置于所述搬入腔室中且使所述基板沿上下方向移送的驱动机构，向所述工序腔室搬入所述基板。
[0059]另外的特征在于，在所述搬出步骤中，利用设置于所述搬出腔室中的所述驱动机构，从所述工序腔室向所述搬出腔室搬出所述基板。
[0060]另外的特征在于，所述基板移送部支撑所述基板，并且通过使支撑的所述基板向左右方向移送而使所述基板搬入所述工序腔室，或者从所述工序腔室搬出。
[0061]另外的特征在于，所述驱动机构可上升或者可下降，包括使所述基板沿上下方向移送的第一驱动部和使所述基板向左右方向移送的第二驱动部。
[0062]另外的特征在于，所述第二驱动部为辊型，随着所述辊的旋转，使搭载在所述辊上的所述基板，向左右移送。
[0063]另外的特征在于，所述基板移送部为辊型，随着所述辊的旋转，使搭载在所述辊上的所述基板，向左右移送。
[0064]发明效果
[0065]根据本发明，在原子层沉积中，以层叠的形态配置多个上部和下部的分离和结合可行的、用于进行原子层沉积工序的单位工序腔室，并且使向工序腔室搬入或搬出原子层沉积对象的搬入/搬出腔室按照一字形与工序腔室连接，由此基板按照搬入腔室、工序腔室、搬出腔室的顺序移送，并且连续地进行工序，从而能够提高原子层沉积工序的效率。
[0066]另外，将多个原子层沉积装置按照一字形连接，或者以搬入/搬出腔室为中心，在两侧按照一字形连接多个原子层沉积装置，从而设置原子层沉积装置的空间即使受到天花板高度的制约，也能够确保多个工序腔室的数量，因此能够提高生产效率，提高工序效率。
[0067]此外，能够根据薄膜的种类、厚度等特性，对在各个工序腔室中形成的成膜厚度进行分割而进行成膜工序，或者能够形成薄膜1、薄膜2、薄膜3等各种复合薄膜。
【附图说明】
[0068]图1是本发明实施例的用于对基板依次进行原子层沉积工序的一字形的原子层沉积装置的结构图。
[0069]图2是图1的工序腔室的放大例示图。
[0070]图3a表示本发明实施例的工序腔室的截面结构图，是工序气体在基板上以交叉流动或者移动波的方式喷射的概略结构图。
[0071]图3b表示本发明实施例的工序腔室的截面结构图，是等离子体工序可行的概略结构图。
[0072]图3c表示本发明实施例的工序腔室的截面结构图，是间接等离子体工序可行的概略结构图。
[0073]图4a是本发明实施例的多个工序腔室以一字形连接多个形态的结构例示图。
[0074]图4b是本发明实施例的多个工序腔室在基板的搬入/搬出腔室的两侧以一字形连接的结构例示图。
【具体实施方式】
[0075]以下，参照附图详细说明本发明的动作原理。在以下对本发明的说明中，如果判断为对公知功能或者结构的具体说明混淆本发明的要旨的情况下，将省略该详细说明。另外，后述的术语是考虑了本发明中的功能之后定义的，可根据用户、运用者的意图或者惯例等而不同。因此，所述定义应以本说明书整体内容为基础做出的。
[0076]图1是本发明实施例的对基板依次进行原子层沉积工序的一字形的原子层沉积装置的结构图。
[0077]参照所述图1，一字形的原子层沉积装置包括缓冲腔室100，500、搬入腔室200、工序腔室350、搬出腔室400等。
[0078]缓冲腔室100在成为原子层沉积的对象的基板1010待机的腔室中引入基板1010时，使腔室的压力调整为工序腔室350所维持的预设的压力，并且利用基板移送部110向搬入腔室200提供被引入的基板11。
[0079]搬入腔室200包括使基板1010沿上下左右可移送的驱动机构210，向在真空腔室300内选择的工序腔室350提供自缓冲腔室100引入的基板1010。这样的驱动机构210可上升或者可下降，可由使基板1010向上部方向移送的第一驱动部212和使基板1010向左右方向移送的第二驱动部214等构成。
[0080]在真空腔室300内层叠的各个工序腔室350在从搬入腔室200被引入原子层沉积对象基板1010的情况下，为了移动基板1010，通过下部工序腔室320所具有的基板移送部330移动基板1010并配置于下部工序腔室320内预设的位置，之后执行原子层沉积工序。这样的基板移送部330可以采用例如辊，可以随着辊的旋转而使搭载在辊上方的基板1010向左右方向移送。此外，下部工序腔室320为了与上部工序腔室310结合而向上部方向移动时，可与下部工序腔室320分离，使得基板1010被下部工序腔室320支撑。
[0081 ] 搬出腔室400与搬入腔室200同样地包括沿上下左右可移送基板1010的驱动机构410，从工序腔室350接受工序结束的基板1010的搬出并向缓冲腔室500提供。缓冲腔室500从搬出腔室400接受被执行了工序的基板1010的搬出并使之待机，或者为了下一个工序，可以向另一搬入腔室200提供。
[0082]以下，说明动作。首先，需要进行原子层沉积的基板1010向用于移送基板和调整压力的缓冲腔室100提供，在缓冲腔室100调整压力之后，通过缓冲腔室100的基板移送部110向搬入腔室200移动。此时，基板移送部110可以采用图1所示的辊。
[0083]接着，如上所述，基板1010被引入到搬入腔室200的情况下，在搬入腔室200中，利用可使基板1010上下左右移送的驱动机构210，向真空腔室300内层叠的多个工序腔室350中所选择的工序腔室350移送基板1010。此时，工序腔室350与缓冲腔室100同样地可以设置有可移送基板1010的辊型基板移送部330，随着辊的旋转，基板1010能够从搬入腔室200向工序腔室350移送。
[0084]此时，如图2所示，基板1010从工序腔室350的引入是通过利用移送机构340使工序腔室350的下部工序腔室320向下部方向移送而与上部工序腔室310分离的状态下实现的，当基板1010搬入到搬入工序腔室350的情况下，移送机构340使下部工序腔室320再次向上部方向移送并与上部工序腔室310结合。
[0085]如上所述，上部工序腔室310与下部工序腔室320相结合而形成可进行工序的独立的密封空间的情况下，随着工序的进行，所需的气体引入到气体供给部600，并对基板1010进行原子层沉积工序。
[0086]此时，基板1010在上部工序腔室310与下部工序腔室320分离的状态下，可以被辊型基板移送部330支撑，在下部工序腔室320向上部方向移送并与上部工序腔室310相结合的情况下，可以安置在下部工序腔室320。
[0087]接着，对基板1010的原子层沉积工序执行之后，移送机构340使下部工序腔室320向下部方向移送而进行上部工序腔室310与下部工序腔室320分离的卸载动作，在卸载状态下，执行了工序的基板1010从工序腔室350搬出，向与工序腔室350连接成一字形的搬出腔室400移送，移送到搬出腔室400的基板1010为了下一个工序而再次向缓冲腔室500。
[0088]如上所述，原子层沉积装置通过由搬入腔室200、工序腔室350、搬出腔室400等构成为一字形，对基板1010的装载、工序的进行、卸载动作，按照排成一行(in-line)的方式依次进彳丁而提尚生广效率。
[0089]以下，参照图3a至图3c，说明构成为一字形的原子层沉积装置的各个工序腔室中对基板进行原子层沉积工序的各种例子。
[0090]图3a是本发明实施例的工序腔室的截面结构图，是工序气体在基板上以交叉流动或者移动波的方式喷射的概略结构图。
[0091]图3a中示出了由气体供给部600从上部工序腔室310外壳的一侧面，向位于工序腔室350内部的基板1010，按照原子层沉积工序的顺序，依次供给原料前驱体、反应前驱体、净化气体(purge gas)，并且由形成在上部工序腔室310的另一侧面的气体排气部610，排出在各个工序中使用过的工序气体或者净化气体的结构。
[0092]以下说明动作。供给到气体供给部6O O的原料前驱体，例如三甲基铝(Trimethylaluminum，TMA)等，经过上部工序腔室310的一侧面的扩散容易的圆锥状或者波纹状的区域，均匀地供给到基板1010的一侧面，由此，在安置在下部工序腔室320的基板1010的上方面上发生吸附反应。
[0093]吸附完成之后，向气体供给部600供给净化气体，例如Ar、02、Ν2、Ν20等，使在基板1010上残存的原料前驱体从气体排气部610排出，之后，将反应前驱体向气体供给部600供给并向基板1010分散，由此，通过原料前驱体与反应前驱体之间的化学反应，形成所希望的原子层薄膜。
[0094]如上所述，在基板1010上形成薄膜之后，再次向气体供给部600供给净化气体，去除在基板1010上未能与原料前驱体结合而残存的所有反应前驱体，由此完成一层原子层薄膜的形成。作为一个循环反复进行上述的四个步骤的工序，在基板1010上将原子层薄膜形成为所希望的厚度。
[0095]此时，为了使反应前驱体顺利地进行反应并且提高薄膜特性，对下部工序腔室320赋予加热器(heater)功能，使得可以调节基板1010的温度，从而可以执行基座(susceptor)功能。此外，在上部工序腔室310与下部工序腔室320结合之后，为了防止因工序腔室350的不完全的结合等而气体向工序腔室350外部泄漏引起颗粒(particle)的产生，可以在下部工序腔室320的外壳构成基本密封部304和追加密封部302，还可以构成用于使上部工序腔室310与下部工序腔室320之间完全面接触的面接触形成部。
[0096]此时，在上述的原子层沉积工序中，说明了气体供给部600形成在工序腔室350的一侧部，工序气体在基板上以交叉流动或者移动波的方式喷射的例子，这只不过是一个实施例，所述的气体供给部600在上部工序腔室310上可以形成为淋浴喷头(showerhead)BW等，使前驱体沿与基板11的面相垂直的方向喷射。
[0097]图3b是表示本发明实施例的工序腔室350的截面结构图，是等离子体工序可行的概略结构图。
[0098]图3b中与图3a同样地示出了有气体供给部600从上部工序腔室310的外壳一侧面，向位于工序腔室350内部的基板1010，按照原子层沉积工序的顺序，依次供给原料前驱体、反应前驱体、净化气体，并且由在上部工序腔室310的另一侧面形成的气体排气部600排出在各个工序中使用过的工序气体或者净化气体的结构。
[0099]此时，在图3b中示出的是，为了将等离子体应用于原子层沉积工序，与图3a不同地，在上部工序腔室310的中心部配置用于形成等离子体的电极650，电极650与上部工序腔室310之间形成绝缘体640，以防止上部工序腔室310与电极650之间发生短路(short)的结构。
[0100]以下说明动作。首先，向气体供给部600供给原料前驱体，并向基板1010的一侧面均匀地供给，由此，在安置于下部工序腔室320的基板1010的上方面上发生吸附反应。
[0101]接着，完成如上所述的原料前驱体的吸附之后，向气体供给部600供给净化气体，使在基板1010上残存的原料前驱体从气体排气部610排出。
[0102]接着，再次向气体供给部600供给反应前驱体并向基板1010喷射之后，向电极650供电，在基板1010上直接产生等离子体(plasma)670，利用等离子体670，在原料前驱体与反应前驱体之间发生化学反应，由此形成原子层薄膜。此时，作为利用等离子体670在基板1010上形成原子层薄膜的另一实施例，可以通过供给包含反应前驱体的净化气体，在基板1010上完全去除原料前驱体的时刻，产生等离子体670来形成膜。
[0103]图3c表示本发明实施例的工序腔室1200的截面结构图，是间接等离子体工序可行的概略结构图。
[0104]图3c中示出了由气体供给部600从上部工序腔室310外壳的一侧面，向位于工序腔室350内的基板1010，按照原子层沉积工序的顺序，依次供给原料前驱体、反应前驱体、净化气体，并且由在上部工序腔室310的另一侧面形成的气体排气部610排出在各个工序中使用过的工序气体或者净化气体。
[0105]此时，在图3c中示出的是，为了使图3b所示的直接等离子体670对基板1010的薄膜产生的影响最小，气体供给部600中另行设置电极650和绝缘体640的结构。
[0106]以下说明动作。首先，向气体供给部600供给原料前驱体，并向基板1010的一侧面均匀地供给，由此，在安置于下部工序腔室320的基板1010的上方面上发生吸附反应。
[0107]接着，结束如上所述的原料前驱体的吸附之后，向气体供给部600供给净化气体，使在基板1010上残存的原料前驱体从气体排气部610排出。
[0108]接着，再次向气体供给部600供给反应前驱体并向基板1010喷射的时刻，对形成于气体供给部600且用于产生等离子体的电极670供电，来产生等离子体670。由此，基于反应前驱体与等离子体670产生的自由基(radical)随着气体的流动而向基板1010上供给，通过基于等离子体670的原料前驱体与反应前驱体之间的化学反应，形成原子层薄膜。
[0109]图4a和图4b是表示本发明另一实施例的对基板依次进行原子层沉积工序的一字形的原子层沉积装置结构的图。
[0110]首先，图4a是表示多个工序腔室按照一字形连接的结构的图。下面，参照图3a至图3c及图4a说明动作。
[0111]需要进行原子层沉积的基板1010向用于移送基板和调整压力的缓冲腔室100提供，在缓冲腔室100调整压力之后，通过缓冲腔室100的基板移送部110向搬入腔室200移动。
[0112]如上所述，基板1010被引入搬入腔室200时，在搬入腔室200中，利用可使基板1010上下左右移送的驱动机构210，向真空腔室300内层叠的多个工序腔室350中被选择的工序腔室350移送基板1010。
[0113]接着，基板1010向工序腔室350移送时，上部工序腔室310与下部工序腔室320相结合而形成可进行工序的独立的密封空间，随着工序的进行，所需的气体引入到气体供给部600，并对基板1010进行原子层沉积工序。
[0114]此时，在图4a中，与图1不同地，层叠有可进行相同的工序或者分别可进行不同的工序的工序腔室350的真空腔室300按照一字形连接多个，在一个工序腔室350中完成了工序的基板1010从该工序腔室350搬出，然后向按照一字形连接的下一个真空腔室300中对应的工序腔室350依次反复进行搬入/搬出，由此进行下一个工序。
[0115]然后，在最后的工序腔室350中完成了工序的基板1010从最后的工序腔室350搬出，并向与真空腔室300按照一字形连接的搬出腔室400移送，移送到搬出腔室400的基板1010为了进行下一个工序而再次向缓冲腔室500移送。
[0116]如图4a所示的结构可以代替真空腔室所在的空间受到物理限制的结构，如图4a所示，通过使多个工序腔室沿横向增加而提高工序效率。
[0117]此时，在图4a中示出了按照一字形连接的多个工序腔室具有相同结构的例子，但这只是为了便于说明而举出的例子，也可以组合图3a至图3c所示的彼此具有不同的腔室结构的各种形态的工序腔室来构成为一字形。
[0118]也就是说，作为如上所述的各种形态的工序腔室350，可以形成为例如利用热量进行原子层沉积工序的腔室结构、直接利用等离子体进行原子层沉积工序的腔室结构、间接利用等离子体进行原子层沉积工序的腔室结构中的任一个腔室结构，或者可以彼此组合不同的腔室结构而形成。
[0119]图4b是表示多个工序腔室在基板的搬入/搬出腔室的两侧按照一字形连接的结构的图。
[0120]如图4b所示，首先，需要进行原子层沉积的基板1010向用于移送基板和调整压力的缓冲腔室100提供，在缓冲腔室100调整压力之后，通过缓冲腔室100的基板移送部110向搬入/搬出腔室700移动。
[0121]此时，如上所述，搬入/搬出腔室700与图4a不同地，既可以向在两侧按照一字形形成的多个真空腔室300-1、300-2、300-3、300-4、300-5、300-6内的各个工序腔室搬入基板1010，或者从工序腔室搬出执行了原子层沉积工序的基板1010。此时，图4b中虽未图示有位于真空腔室内的各个工序腔室350，但可以如图4a所示那样具有相同结构的工序腔室350。
[0122]也就是说，搬入/搬出腔室700在从缓冲腔室100引入基板1010的情况下，向在搬入/搬出腔室700的两侧按照一字形连接的多个真空腔室SOO-UOOUOOUOOUOO-SdOO-e 内的多个工序腔室 350 中被选择的工序腔室 350 搬入基板 1010。
[0123]接着，基板1010向工序腔室350移送时，上部工序腔室310与下部工序腔室320相结合而形成可进行工序的独立的密封空间，随着工序的进行，所需的气体引入到气体供给部600，并对基板进行原子层沉积工序。
[0124]此时，图4b中，与图4a不同地，可进行相同的工序或者分别可进行不同的工序的工序腔室350位于在搬入/搬出腔室700的两侧按照一字形连接的多个真空腔室300-1、300-2、300-3、300-4、300-6内，并且各个工序腔室350在从搬入/搬出腔室700搬入板1010时，对基板1010可独立地进行原子层沉积工序，然后执行了工序的基板再次向搬入/搬出腔室700搬出。
[0125]此外，根据形成在基板1010上的薄膜的特性，例如薄膜的种类、厚度等，可连续地追加工序腔室350，可以通过对成膜厚度按照I/工序腔室数量分割而进行成膜工序，或者可以形成薄膜1-薄膜2-薄膜3等各种复合薄膜。
[0126]为了形成如上所述的各种复合薄膜，位于真空腔室300-1、300-2、300-3、300-4、300-5、300-6内的工序腔室350可以形成为，图3a至图3c所示的利用热量进行原子层沉积工序的腔室结构、直接利用等离子体进行原子层沉积工序的腔室结构、间接利用等离子体进行原子层沉积工序的腔室结构中的任一个腔室结构，也可以通过组合彼此不同的腔室结构而形成。
[0127]此外，例如各个工序腔室350的下部工序腔室320包括如图2所示的能够移送基板1010的基板移送部330，用于对从搬入/搬出腔室700向工序腔室350搬入，或者从工序腔室350向搬入/搬出腔室700搬出的基板1010进行支撑，使基板1010可以沿左右方向移送。
[0128]接着，在各个工序腔室350中完成了工序执行的基板1010从各个工序腔室350向搬入/搬出腔室700搬出并向缓冲腔室500移送，移送到缓冲腔室500的基板1010为了下一个工序而再次待机。
[0129]如上所述的与图4b相同的结构如图4a所示，在搬入/搬出腔室的两侧配置工序腔室来弥补面积损失。
[0130]如上所述，根据本发明，在原子层沉积中，上部和下部的分离和结合可行的用于进行原子层沉积工序的单位工序腔室按照层叠形态配置有多个，并且将用于向工序腔室搬入或搬出原子层沉积对象基板的搬入/搬出腔室按照一字形与工序腔室连接，使得基板按照搬入腔室、工序腔室、搬出腔室的顺序移送，并且连续地进行工序，由此，能够提高原子层沉积工序的效率。此外，通过将如上所述的原子层沉积装置按照一字形连接多个，或者以搬入/搬出腔室为中心，在两侧按照一字形连接多个，从而即使在原子层沉积装置的设置空间受到天花高度的限制的情况下，也能够确保多个工序腔室的数量，因此能够提高生产效率，并且提高工序效率。此外，根据薄膜的种类、厚度等特性，对各个工序腔室中所形成的成膜厚度进行分割，来进行成膜工序，或者也可以形成薄膜1、薄膜、2薄膜3等各种复合薄膜。
[0131]另外，在上述本发明的说明中对具体实施例进行了说明，但是可以在不脱离本发明范围的前提下可实施各种变形。也就是说，在本发明的实施例中，以原子层沉积装置中的动作为例进行了说明，但是同样可以适用于PECVD。
[0132]因此，本发明的保护范围不是由所述实施例来定义，而是由权利要求书的范围来定义。
【主权项】
1.一种原子层沉积装置，其特征在于， 包括: 工序腔室，具有上部工序腔室和下部工序腔室，在原子层沉积工序对象基板的装载或者卸载时，使所述上部工序腔室与所述下部工序腔室分离，在对所述基板进行沉积工序时，使所述上部工序腔室与所述下部工序腔室相结合而形成密封的反应空间； 真空腔室，对所述工序腔室进行支撑，使所述工序腔室所在空间维持在真空状态； 搬入腔室，与所述真空腔室按照一字形连接，利用使所述基板向上下左右移动的驱动机构，向所述工序腔室搬入所述基板； 搬出腔室，与所述真空腔室按照一字形连接，利用所述驱动机构，从所述工序腔室搬出执行了所述原子层沉积工序的基板； 所述下部工序腔室包括基板移送部，该基板移送部对从所述搬入腔室向所述工序腔室搬入的所述基板进行支撑，使支撑的所述基板向左右方向移送。2.一种原子层沉积装置，其特征在于， 包括: 至少两个以上的工序腔室，该工序腔室具有上部工序腔室和下部工序腔室，在原子层沉积工序对象基板的装载或者卸载时，使所述上部工序腔室与所述下部工序腔室分离，在对所述基板进行沉积工序时，使所述上部工序腔室与所述下部工序腔室相结合而形成密封的反应空间； 真空腔室，以上下方向层叠的形态支撑所述工序腔室，使层叠有所述工序腔室的空间维持在真空状态； 搬入腔室，与所述真空腔室按照一字形连接，利用使所述基板向上下左右移送的驱动机构，向搭载在所述真空腔室内的所述工序腔室中的任一个工序腔室搬入所述基板； 搬出腔室，与所述真空腔室按照一字形连接，利用所述驱动机构，从所述工序腔室搬出执行了所述原子层沉积工序的基板； 所述下部工序腔室包括基板移送部，该基板移送部对从所述搬入腔室搬入所述工序腔室的所述基板进行支撑，使支撑的所述基板向左右方向移送。3.如权利要求2所述的原子层沉积装置，其特征在于， 包括: 第一缓冲腔室，与所述搬入腔室按照一字形连接，所述基板在该第一缓冲腔室待机，使内部压力调整为在所述工序腔室中设定的压力，并向所述搬入腔室提供所述基板； 第二缓冲腔室，与所述搬出腔室按照一字形连接，接受从所述搬出腔室搬出的所述基板并使该基板待机。4.如权利要求2所述的原子层沉积装置，其特征在于， 具有按照一字形连接的至少两个以上的所述真空腔室，所述真空腔室内的各个工序腔室形成为利用热量进行原子层沉积工序的腔室结构、直接利用等离子体进行原子层沉积工序的腔室结构、间接利用等离子体进行原子层沉积工序的腔室结构中的任一个腔室结构，或者将彼此不同的腔室结构组合而形成。5.如权利要求2所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述驱动机构构成为能够上升或者下降，包括使所述基板沿上下方向移送的第一驱动部、使所述基板沿左右方向移送的第二驱动部。6.如权利要求5所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述第二驱动部构成为辊型，随着所述辊的旋转，使搭载在所述辊上的所述基板向左右移送。7.如权利要求2所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述基板移送部与所述下部工序腔室分离，使得所述下部工序腔室为了与所述上部工序腔室相结合而向上部方向移送时，所述基板被所述下部工序腔室支撑。8.如权利要求7所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述基板移送部构成为辊型，随着所述辊的旋转，使搭载在所述辊上的所述基板向左右方向移送。9.如权利要求2所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述上部工序腔室固定在所述真空腔室，所述下部工序腔室通过沿上下方向移动，与所述上部工序腔室结合或者分离。10.如权利要求2所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述上部工序腔室在其一侧上部面设置有气体供给部，该气体供给部向密封的所述反应空间供给工序气体或者净化气体， 在所述上部工序腔室的另一侧上部面，设置有用于排出供给到密封的所述反应空间的气体的气体排气部。11.如权利要求2所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述上部工序腔室的下部面形成有用于产生等离子体的电极。12.如权利要求10所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述气体供给部的导入部形成有用于产生等离子体的电极。13.一种原子层沉积装置，其特征在于， 至少两个以上的工序腔室，该工序腔室具有上部工序腔室和下部工序腔室，在原子层沉积工序对象基板的装载或者卸载时，使所述上部工序腔室与所述下部工序腔室分离，在对所述基板进行沉积工序时，使所述上部工序腔室与所述下部工序腔室结合而形成密封的反应空间； 真空腔室，以上下方向层叠的形态支撑所述工序腔室，使层叠有所述工序腔室的空间维持在真空状态； 搬入/搬出腔室，利用使所述基板沿上下左右移动的驱动部，向搭载在所述真空腔室内的所述工序腔室中的任一个工序腔室搬入所述基板，或者从该任一个工序腔室搬出所述基板； 所述真空腔室以所述搬入/搬出腔室为中心位于两侧，所述下部工序腔室包括基板移送部，该基板移送部对从所述搬入/搬出腔室向所述工序腔室搬入，或者从所述工序腔室向所述搬入/搬出腔室搬出的所述基板进行支撑，使支撑的所述基板向左右方向移送。14.如权利要求13所述的原子层沉积装置，其特征在于， 具有按照一字形连接的至少两个以上的所述真空腔室，所述真空腔室内的各个工序腔室形成为利用热量进行原子层沉积工序的腔室结构、直接利用等离子体进行原子层沉积工序的腔室结构、间接利用等离子体进行原子层沉积工序的腔室结构中的任一个腔室结构，或者将彼此不同的腔室结构组合而形成。15.—种原子层沉积方法，在真空腔室内配置有工序腔室的原子层沉积装置中执行，该原子层沉积方法的特征在于， 向与所述真空腔室按照一字形连接的搬入腔室引入原子层沉积对象基板的步骤； 利用在所述工序腔室的下部工序腔室中形成的基板移送部，从所述搬入腔室向所述工序腔室搬入所述基板的步骤； 在所述工序腔室，对所述基板进行原子层沉积工序的步骤； 通过所述基板移送部，向与所述真空腔室按照一字形连接的搬出腔室搬出执行了所述原子层沉积工序的基板的步骤。16.—种原子层沉积装置，在真空腔室内层叠有至少两个以上的工序腔室的原子层沉积装置中执行，该原子层沉积方法的特征在于， 向与所述真空腔室按照一字形连接的搬入腔室引入原子层沉积对象基板的步骤； 利用在所述工序腔室的下部工序腔室中形成的基板移送部，从所述搬入腔室向搭载在所述真空腔室内的所述工序腔室中的任一个工序腔室搬入所述基板的步骤； 在所述工序腔室，对所述基板进行原子层沉积工序的步骤； 通过所述基板移送部，向与所述真空腔室按照一字形连接的搬出腔室搬出执行了所述原子层沉积工序的基板的步骤。
【文档编号】C23C16/50GK105899708SQ201480073138
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月4日
【发明人】李春秀, 郑洪基
【申请人】科恩艾斯恩株式会社