원자층 증착(ALD, Atomic Layer Deposition)에서 시간 분할(Time-Divided) 및 공간 분할(Spatial-Divided)의 개념

원자층 증착(ALD, Atomic Layer Deposition)에서 시간 분할(Time-Divided) 및 공간 분할(Spatial-Divided) 증착 방식은 ALD 공정의 핵심 개념으로, 반응 매개체를 제어하는 방법에 따라 구분됩니다. 이 두 가지 방식은 각각의 장점과 활용 사례에 따라 선택됩니다.

1. 시간 분할(Time-Divided ALD)

개념

시간 분할 ALD는 전통적인 방식으로, 반응 매개체를 시간적으로 순차적으로 공급하여 원자층을 형성합니다. 반응 매개체(A와 B)는 동일한 반응실에서 차례로 투입되며, 각 단계마다 표면 반응이 진행됩니다.

 

공정 단계

1. 전구체 A 주입: 반응 표면에 화학적으로 흡착.
2. 퍼지(Purge): 전구체 A의 잔여물을 제거.
3. 전구체 B 주입: A와 반응하여 박막을 형성.
4. 퍼지: B의 잔여물을 제거.

특징

장점: 매우 균일한 박막 형성과 정밀한 두께 제어.

단점: 각 반응 단계가 순차적으로 이루어지므로 공정 속도가 느림.

2. 공간 분할(Spatial-Divided ALD)

개념

공간 분할 ALD는 반응 매개체를 시간적으로 순차 공급하는 대신, 물리적으로 분리된 구역에서 동시에 작용하도록 설계된 방식입니다. 반도체 웨이퍼 또는 기판이 서로 다른 반응구역을 순환하며 ALD 공정이 진행됩니다.

 

공정 방식

반응실 내부에 A와 B의 매개체 구역을 별도로 구성.

기판이 반응실 내부를 이동하거나, 반응 구역 위에서 구역별로 반응이 진행됨.

 

특징

장점: 공정 속도가 빠르며, 대량 생산에 적합.

단점: 복잡한 장비 설계와 구역 간 크로스 컨탐(혼합물 오염) 관리가 필요.

 

비교

구분 시간 분할 ALD 공간 분할 ALD

공정 속도	느림	빠름
장비 설계	비교적 단순	복잡
균일성	매우 우수	우수
적용 분야	고정밀 소규모 제조	대규모 제조 (예: 디스플레이, PV)

 

활용

시간 분할 ALD: 반도체 제조, MEMS, 센서 등 정밀도와 균일도가 중요한 경우.

공간 분할 ALD: 디스플레이 패널, 대형 태양전지 등 고속 제조가 필요한 대형 기판에 적합.

이러한 방식의 선택은 응용 분야와 생산 효율성에 따라 결정됩니다.