大面积基板用水平型原子层层积装置的制作方法

本发明涉及原子层层积装置，尤其，涉及一种能够对于适宜制造显示器元件等的大面积基板维持优秀的生产量，并能够执行稳定性的原子层沉积工艺的大面积基板用水平型原子层层积装置。

背景技术：

一般而言，原子层沉积工艺作为在半导体、太阳电池、oled等精密制造领域执行沉积薄膜的工艺而被广泛使用。原子层沉积工艺是交替供应气源(反应气体)和净化气体，而沉积以原子层单位的薄膜的方法，由此形成的薄膜具有高纵横比，在低压下也能够均匀，电性物理特性优秀。

适用于以往的半导体工艺的原子层沉积装置大部分是用于在较小的大小的晶圆等沉积薄膜，并且，最近在太阳能电池领域，尤其，在薄膜型太阳能电池制造领域和oled等的制造领域对于大面积基板执行原子层沉积工艺的必要性逐渐增加。

在上述的对于大面积基板的原子层沉积工艺中，通常是用于大面积基板的整体物流系统将大面积基板水平地移动，因此，原子层沉积装置也需将基板以水平状态维持的状态下执行原子层沉积工艺，并且，对于大面积基板的所有区域形成均匀的薄膜的技术。并且，对于大面积基板的工艺时间较长，因此，为了提高设备的工作量，急需开发一种能够对于多个基板同时进行工艺的设备和技术。

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是对于适宜制造显示器元件等的大面积基板维持优秀的工作量，并执行稳定性的原子层沉积工艺的大面积基板用水平型原子层层积装置。

解决问题的技术方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的大面积基板用水平型原子层层积装置，包括：外部腔室，将内部维持真空状态；内部腔室，形成于所述外部腔室内部，下面为开放的四角筒形状；腔室盖，开闭所述内部腔室的开放的下面；匣子，设置在所述腔室盖的上部而一起上下驱动，以水平状态平行地搭载多个大面积基板，而能够向所述内部腔室内部插入；工艺气体喷射部，形成于所述内部腔室的一侧壁，向所述匣子上搭载的多个基板之间、所述内部腔室与最上端搭载基板之间及最下端搭载基板与所述腔室盖之间的空间喷射工艺气体并使其维持层流；第1排气部，形成于所述内部腔室的侧壁中设置有所述工艺气体喷射部的相对的侧壁，并使得通过所述工艺气体喷射部喷射的工艺气体以维持层流的状态下排出至所述匣子末端；盖子上下驱动部，安装在所述腔室盖的下侧，使得所述腔室盖由上下方向驱动。

并且，优选地，本发明的所述工艺气体喷射部，包括：工艺气体引入部，从形成于所述外部腔室的外部的工艺气体供应源向所述外部腔室内部供应工艺气体；工艺气体扩散部，形成所述内部腔室的一侧壁而设置，将从所述工艺气体引入部引入的工艺气体向侧壁整体区域扩散；缓冲空间形成部，设置在装载于所述工艺气体扩散部与所述匣子的基板之间，在装载于所述工艺气体扩散部和所述匣子的基板之间的空间形成一定的缓冲空间。

并且，优选地，本发明的原子层层积装置，在所述内部腔室与外部腔室之间，或所述工艺气体扩散部还形成有加热部件，在所述外部腔室还形成有冷却部。

并且，优选地，本发明的所述匣子包括：多个基板搭载板，在所述腔室盖的上部使得多个基板具有层流间隔地支撑所述基板的下面并分隔一定间隔而设置；多个支撑杆，在所述腔室盖的上面竖立设置，将所述多个基板搭载板以既定间隔进行固定，并且，从所述腔室盖上面以基板供应部件进入间隔分隔的高度设置有所述基板搭载板。

并且，优选地，本发明中，在所述基板搭载板还形成有中央支撑部，其用于支撑在所述基板搭载板搭载的大面积基板的中央部分。

并且，优选地，本发明中，在所述基板搭载板上面还形成有与基板下面直接接触的多个基板支撑销。

并且，优选地，本发明中，在所述内部腔室与所述腔室盖之间还形成有用于密封所述内部腔室与腔室盖之间的密封部件。

并且，优选地，本发明中，所述第1排气部包括：聚集排出部，与所述内部腔室的侧壁结合设置，将从所述内部腔室侧壁全区域排出的所述内部腔室内部的气体聚集并向外部排出；排出泵部，设置在所述外部腔室的外部，将所述聚集排出部内部的气体向外部吸入排出；粉末捕集器，设置在所述聚集排出部与所述排出泵部之间；排气侧缓冲空间形成部，在所述聚集排出部和所述匣子上装载的基板之间形成一定的缓冲空间而延伸所述工艺气体的层流。

并且，优选地，本发明的原子层层积装置，另外设置有形成所述外部腔室的真空的第2排气部，所述排出泵部同时控制所述第1,2排气部的排气。

并且，优选地，本发明的原子层层积装置，还形成有压力平衡阀，将所述第1排气部与第2排气部之间连接而设置，并且，将所述外部腔室和内部腔室的压力相同地调节。

并且，优选地，本发明的所述基板搭载板中的后端部延伸而形成排气侧缓冲空间形成部。

并且，优选地，本发明的原子层层积装置，另外设置有形成所述外部腔室的真空的第2排气部，并且，在所述第2排气部另外设置有第2排出泵部。

并且，优选地，本发明的原子层层积装置，还形成有水分去除部，由在所述外部腔室通过排管顺次设置的涡轮泵和干泵、设置在所述涡轮泵前端而控制所述排管的门阀及设置在所述门阀与涡轮泵之间的去除水分弯管构成，在进行工艺前后用于去除所述外部腔室及内部腔室内的水分。

发明的效果

根据本发明的大面积基板用水平型原子层层积装置，能够获得对于适宜制造显示器元件等的大面积基板执行能够防止工艺中中央部分的下垂现象，维持优秀的工作量，而执行稳定性的原子层沉积工艺的显著效果。

附图说明

图1为表示向根据本发明的一实施例的原子层层积装置引入基板的动作的附图；

图2为表示根据本发明的一实施例的工艺气体喷射部的结构的立体图；

图3为表示本发明的一实施例的工艺气体喷射部的结构的截面图；

图4为表示本发明的一实施例的腔室盖的结构的立体图；

图5为表示根据本发明的一实施例的基板搭载板及搭载于其的基板的附图；

图6为表示根据本发明的另一实施例的基板搭载板及搭载于其的基板的附图；

图7为表示根据本发明的一实施例的第1排气部的结构的截面图；

图8为表示根据本发明的一实施例的内部腔室与腔室盖的结合状态的附图；

图9为表示根据本发明的一实施例的腔室盖的结构的附图；

图10为表示根据本发明的一实施例的缓冲空间形成部的作用的附图；

图11为表示根据本发明的一实施例的原子层层积装置的结构的附图；

图12为表示根据本发明的另一实施例的腔室盖的结构的附图；

图13为表示根据本发明的另一实施例的第2排气部的构成的附图；

图14为表示根据本发明的又另一实施例的第2排气部构成的附图；

图15为表示根据本发明的又另一实施例的原子层层积装置的结构的附图。

附图标记说明

100:根据本发明的一实施例的原子层层积装置

110:外部腔室120:内部腔室

130:腔室盖140:工艺气体喷射部

150:第1排气部160:第2排气部

170:盖子上下驱动部180:匣子

190:水分去除部s:基板

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的详细的实施例。

如图1所示，根据本实施例的大面积基板用水平型原子层层积装置100，包括：外部腔室110、内部腔室120、腔室盖130、工艺气体喷射部140、第1排气部150、匣子180及盖子上下驱动部170。

首先，所述外部腔室110是将内部维持真空状态，并且，如图1所示，从外侧包裹所述内部腔室120及腔室盖130而设置的构成要素。本实施例中，所述外部腔室110形成本实施例的大面积原子层层积装置100的整体性的外形，内部具有能够安装并驱动所述内部腔室120等其他构成要素的空间。并且，所述外部腔室110的内外壁被完全阻断，如图1所示，为了向所述外部腔室110的内侧引入或搬出基板，形成有门112，并且，所述门112通过门阀114控制。

并且，在所述外部腔室110与内部腔室120之间，还可形成有加热部件(附图中未图示)。所述加热部件用于所述内部腔室120的原子层沉积工艺中维持适宜的温度。并且，在所述外部腔室110还可形成有冷却部件(附图中未图示)。

然后，如图1所示，所述内部腔室120形成于所述外部腔室110的内部，为下面开放的四角筒形状的构成要素。在所述内部腔室120的内部空间执行原子层沉积工艺。因此，所述内部腔室120内部维持适宜进行原子层沉积工艺的真空度。

然后，所述腔室盖130是在其上部形成有以水平状态搭载多个大面积基板，并向所述内部腔室120内部插入的匣子180，并且，开闭所述内部腔室120的开放的下面的构成要素。即，基本上，所述腔室盖130在工艺进行中将所述内部腔室120的开放的下面遮挡关闭，完成工艺后装载或卸载基板的过程中则向下侧移动，以便能够将基板装载及卸载地上下驱动。

并且，如图1所示，优选地，在所述内部腔室120与所述腔室盖130之间还形成有用于密封所述内部腔室120与腔室盖130之间的密封部件138。

并且，所述匣子180是设置在所述腔室盖130的上部，而与所述腔室盖130一起上下驱动，并以平行状态搭载多个大面积基板，而向所述内部腔室120内部插入的构成要素。为此，本实施例中，如图1、4所示，所述匣子180详细地包括基板搭载板184和支撑杆186而构成。首先，如图1、4、5、6所示，所述基板搭载板184是在所述腔室盖130的上侧平行地设置多个基板搭载板184，使得多个基板形成层流间隔，并且，将所述基板(s)的下面中的边缘部分宽阔地支撑的构成要素。即，所述多个基板搭载板184将多个由上下方向以既定间隔分隔设置，并且，使得各个基板搭载板184之间的分隔间隔形成维持层流间隔。

并且，本实施例中，如图4、5所示，详细地，所述基板搭载板184的形状是前面中央部分完全开放或一部分开放，并宽阔地支撑基板的边缘区域。对于大面积基板进行工艺时，可发生大面积基板(s)向下侧下垂的现象，因此，如同本实施例中，优选地，基板搭载板184形成能够最大限度地支撑基板(s)的边缘区域的形状。

并且，优选地，所述基板搭载板184形成较薄的厚度，而不影响工艺气体的流动，同时，要由具有充分的强度，而能够防止向下侧下垂或弯曲的材料形成。

并且，如图6所示，优选地，在基板搭载板184还形成有中央支撑部184a。如上述地形成有中央支撑部184a时，能够防止与用于引入基板(s)的基板供应部件10发生干扰，不仅能够支撑基板的边缘部分，而且，还能够支撑基板(s)的中央部分，从而，能够完全防止大面积基板(s)的中央部分向下侧下垂的现象。

然后，如图1、4所示，所述支撑杆186由将所述多个基板搭载板184以既定间隔进行固定的杆构成，是将多个基板搭载板184相互分隔既定间隔的状态平行地固定的构成要素。由此，多个支撑杆186的下端与腔室盖130结合固定。

此时，如图1、9所示，优选地，所述支撑杆186从所述腔室盖130的上面以基板供应部件10的进入间隔分隔的高度设置有所述基板搭载板184，从而，能够适合装载及卸载基板。由此，如图9所示，所述多个基板搭载板184中最下端基板搭载板与腔室盖130之间的分隔间隔d4，相比其他基板搭载板之间的间隔d3更宽地形成，以便能够使得基板供应部件10进入。

并且，在所述基板搭载板184的上面还可形成有与基板(s)下面直接接触的多个基板支撑销(附图中未图示)。其是为了最小化在工艺中与基本之间的接触面积。

然后，如图1所示，所述工艺气体喷射部140是形成于所述内部腔室120的一侧壁，并向搭载于所述基板搭载板184的多个基板之间、所述内部腔室120与最上端搭载基板之间及最下端搭载基板与所述腔室盖130之间的空间喷射工艺气体以维持层流的构成要素。

为此，本实施例中，如图3所示，所述工艺气体喷射部140包括：工艺气体引入部142、工艺气体扩散部144及缓冲空间形成部146而构成。如图1所示，所述工艺气体引入部142是从形成于所述外部腔室110的外部的工艺气体供应源141接收工艺气体，并向所述外部腔室110的内部供应工艺气体的构成要素。

然后，如图1所示，所述工艺气体扩散部144是与所述内部腔室120的前面结合设置，将从所述工艺气体引入部142引入的工艺气体向所述内部腔室120的内部方向扩散，并且，将所述工艺气体扩散时，使得向装载于所述基板搭载板184的基板(s)之间的空间形成层流的构成要素。在此，层流(laminarflow)是指'气体向狭小的间隔之间的空间注入，而不自由扩散，向既定的方向几乎无散乱地具有方向性地移动的气体的流动'。

并且，所述'层流间隔'是指'气体以层流形态移动的两个板材之间的间隔'，优选地，本实施例中该层流间隔为0.2～50mm。如果所述层流间隔小于0.2mm，不仅难以加工和制造，并且，不易控制气体的供应，如果所述层流间隔大于50mm，气体的层流被破坏而导致气体自由扩散。

在此，工艺气体可根据执行的原子层工艺发生变化，例如，为了通过原子层沉积法沉积al203层，首先，作为气体供应源具有al供应源、h20供应源，作为净化气体具有n2供应源，所述工艺气体引入部142将上述的第1,2反应气体及净化气体向后述的工艺气体扩散部144引入。此时，如图3所示，优选地，将向所述工艺气体扩散部144引入的路径142a,142b等区分形成，各个工艺气体相互不混合地向不同的路径引入及扩散。

并且，如图3所示，在所述工艺气体扩散部144形成有与装载多个基板(s)的间隔相同的间隔分隔而形成的多个工艺气体喷嘴145。

然后，如图2、3所示，所述缓冲空间形成部146设置在所述工艺气体扩散部144的前侧，并且，如图11所示，能够使得向所述工艺气体扩散部144与装载有所述基板搭载板184的基板(s)之间供应的所述工艺气体均匀地扩散的一定的缓冲空间148的构成要素。

在此，如图10所示，'缓冲空间'是指在上述的喷嘴145形成有多个喷射孔147，从一个喷射孔147喷射而扩散的工艺气体分布空间相比与从相邻的喷射孔147喷射而扩散的工艺气体分布空间重叠的宽幅(d1)更宽的宽幅形成，从而，能够确保使得从所述多个喷射孔147喷射的工艺气体均匀地形成层流的充分的扩散幅(d2)的空间。由此，所述缓冲空间形成部146的水平方向长度(d2)需大于从相邻的喷射孔147分别喷射的工艺气体重叠的宽幅(d1)。

如上述地，通过缓冲空间形成部146均匀地扩散而维持层流的状态的工艺气体向所述基板搭载板184上分隔既定间隔搭载的基板s之间的空间以维持层流的状态进入通过。从而，如图1、2所示，所述缓冲空间形成部146由以相同于搭载于匣子180的基板(s)之间的间隔的间隔区分的多个分隔板146构成。如图1所示，该分隔板146的前端与所述基板搭载板184的上端准确地吻合，通过所述缓冲空间形成部146分隔而形成的空间相同地连接至通过基板搭载板184被分隔的空间。从而，通过所述缓冲空间形成部146形成的工艺气体的层流无损失地从所述基板搭载板184之间的空间维持的状态下使得工艺气体移动，并且，该过程中对于所述基板(s)的表面进行原子层沉积工艺。

并且，本实施例中，优选地，在所述工艺气体扩散部144还形成有加热部件(附图中未图示)，从而，使得通过所述工艺气体喷射部140喷射的工艺气体的温度维持最适宜工艺。

其次，如图1所示，所述第1排气部150形成于所述内部腔室120的侧壁中设置有所述工艺气体喷射部140的相对的侧壁，是将通过所述工艺气体喷射部140喷射的工艺气体以维持层流的状态下排出至所述基板搭载板184的末端的构成要素。为此，本实施例中，如图1所示，所述第1排气部150可包括：气体聚集排出部152、排出泵部154、粉末捕集器158及排气侧缓冲空间形成部156而构成。

首先，如图1所示，所述气体聚集排出部152设置于所述内部腔室120的后面即在所述工艺气体喷射部140的相反侧结合安装，如图7所示，是将通过所述排气侧缓冲空间形成部156的工艺气体聚集后向外部吸入排出的构成要素。并且，如图1所示，所述排出泵部154是设置在所述外部腔室110的外部，与所述气体聚集排出部152连接，而将所述气体聚集排出部152内部的气体向外部吸入排出的构成要素。

并且，如图1、7所示，所述排气侧缓冲空间形成部156是在所述气体聚集排出部152与所述基板搭载板184装载的基板(s)之间形成一定的缓冲空间的构要素。详细地，所述排气侧缓冲空间形成部156是与上述的缓冲空间形成部146相同地，从所述基板搭载板184的后侧通过基板(s)之间的层流的工艺气体通过基板(s)之间的空间后，依然维持层流而移动既定的距离的排气侧缓冲空间。从而，所述排气侧缓冲空间形成部156也与所述缓冲空间形成部146相同地，形成有以相同于所述基板(s)之间的间隔的宽幅配置的多个排气侧分隔板156，并且，所述排气侧分隔板156的末端与所述基板搭载板184的末端准确地吻合，而使得所述基板(s)之间的层流的工艺气体以维持该层流的状态通过。

如上述地，通过排气侧缓冲空间形成部156使得工艺气体的均匀的层流维持到脱离基板(s)的下侧空间，能够获得如下效果：即在大面积基板的末端部也能够形成均匀的薄膜。

并且，如图12所示，也可未设置排气侧缓冲空间形成部，而形成有所述基板搭载板184中后端部向所述聚集排出部152方向延伸的延伸部184b，而起到排气侧缓冲空间形成部的作用。以上述的基板搭载板184结构形成排气侧缓冲空间时，具有如下优点：在形成排气侧缓冲空间时，能够消除在基板与排气侧缓冲空间形成部之间形成的微细的分隔空间，而能够更加稳定地维持层流。

然后，如图1所示，所述粉末捕集器158设置在所述聚集排出部152与所述排出泵部154之间，而执行其功能。

然后，所述排出泵部154将所述外部腔室及内部腔室110,120内部形成一定程度的真空度，并在为了维持该状态的排气过程中使用。

本实施例中，为了执行稳定性的工艺和基板的装载及卸载，所述外部腔室110内部也形成真空，为此，还形成有第2排气部160。此时，如图1所示，所述第2排气部160可通过与所述排出泵部154连接的排管而形成。此时，具有如下优点：即利用一个泵，能够将第1,2排气部150,160全部驱动。

并且，如上述地，通过一个排出泵部将第1,2排气部150,160全部驱动时，如图13所示，优选地，将所述第1排气部150与第2排气部160之间连接设置，还形成有将所述外部腔室110与内部腔室120的压力相同地调整的压力平衡阀164。

并且，如图14所示，另外设置有形成所述外部腔室110的真空的第2排气部160，在所述第2排气部160还可单独设置有第2排出泵部168。此时，无需压力平衡阀164。

然后，如图1所示，所述盖子上下驱动部170是设置在所述腔室盖130的下侧，而将所述腔室盖130由上下方向驱动的构成要素。通过所述盖子上下驱动部170，根据基板的装载/卸载时和进行工艺时，所述腔室盖130及安装在该上部的匣子180一同上下驱动。所述盖子上下驱动部170的详细的构成可适用通常的构成，因此，省却其详细的说明。

并且，如图15所示，根据本实施例的原子层层积装置100，还可形成有水分去除部190。更详细地，所述水分去除部190由涡轮泵193、与其连接的干泵194、开闭与所述涡轮泵193连接的排管的门阀191及去除水分弯管192等构成。

具有上述构成的所述水分去除部190在原子层沉积工艺前后将所述门阀191开放的状态下，可吸入去除所述外部腔室及内部腔室110,120内部的所有水分。所述去除水分弯管192可使用各种结构，例如可使用如下结构：利用氦气体等在极低温下利用蒸汽压或溶解度差异，吸收排气气体中的水分。