JP2004536224A - 薄膜蒸着用反応容器及びそれを利用した薄膜蒸着方法 - Google Patents
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Abstract
薄膜蒸着用反応容器及びそれを利用した薄膜蒸着方法を提供する。その反応容器はリアクターブロックと、ウェハブロックと、シャワーヘッドとを含む。第1反応ガス及び/または不活性ガスをウェハに供給する第1供給ライン121と、第2反応ガス及び/または不活性ガスをウェハに供給する第2供給ラインと、ウェハブロックとシャワーヘッド間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部とを含む。シャワーヘッドは、第1供給ラインと連結される第1供給流路と、その底面に一定間隔で形成された多数の第1噴射ホールと、多数の第1噴射ホールと第1供給流路とを連結させながらシャワーヘッドの面に対して平行に形成された第1メーン流路と、第2供給ラインと連結される第2供給流路と、その底面に第1噴射ホールと一定間隔を維持して形成された多数の第2噴射ホールと、シャワーヘッドの面に対して第1メーン流路とは異なる高さにおいて平行に形成され、多数の第2噴射ホールと第2供給流路とを連結する第2メーン流路とを含む。
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体、例えば、半導体ウェハに薄膜を蒸着するための薄膜蒸着用反応容器及びそれを利用した薄膜蒸着方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ウェハが収納される薄膜蒸着用反応容器は、その内部に多種の反応ガスを流入させてウェハ上に所定の薄膜を形成する装置である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
高集積度のチップを作るためにウェハ上に高純度及び優秀な電気的特性を有する薄膜が蒸着されねばならず、これによって従来のCVD(Chemical Vapor Deposition)方式から発展したALD(Atomic Layer Deposion)方式を利用した方法及び装置の研究が活発になされている。これは、ALD方式が、薄膜の品質や信頼性を維持しつつ、半導体分野における技術開発のトレンドであるさらに狭いデザインルールを可能にするためである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は、複数の反応ガスを利用してウェハ上に高純度及び優秀な電気的特性とステップカバレッジを有する薄膜を効果的に蒸着させうる改善された半導体薄膜蒸着用反応容器及びそれを利用した薄膜蒸着方法を提供することを目的とする。
【0005】
本発明のさらに他の目的は複数の反応ガスのフィーディングとパージとを実行すると同時にプラズマを周期的または連続的で形成することによって低温で薄膜を蒸着できる薄膜蒸着用反応容器及びそれを利用した薄膜蒸着方法を提供することである。
【0006】
本発明による薄膜蒸着用反応容器の一態様は、ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置され、前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように設けられるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部とを具備する薄膜蒸着用反応容器において、第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第1供給ラインと、第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第2供給ラインとを備え、前記シャワーヘッドが、前記第1供給ラインと連結される第1供給流路と、当該シャワーヘッドの底面に一定間隔で形成された多数の第1噴射ホールと、前記シャワーヘッドの面に対して平行に形成され、前記多数の第1噴射ホールと前記第1供給流路とを連結する第1メーン流路と、前記第2供給ラインと連結される第2供給流路と、当該シャワーヘッドの底面に前記第1噴射ホールと一定間隔を維持して形成された多数の第2噴射ホールと、前記シャワーヘッドの面に対して前記第1メーン流路とは異なる高さにおいて平行に形成され、前記多数の第2噴射ホールと前記第2供給流路とを連結する第2メーン流路とを含むことを特徴とする。
【0007】
前記第1メーン流路と前記第2メーン流路とは互いに平行または直角に形成されていることが好ましい。前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第1メーン流路から直角に分岐される多数の第1サブ流路と、前記多数の第1サブ流路と前記多数の第1噴射ホールとを連結させる第1噴射ホール流路とをさらに備えてもよい。前記シャワーヘッドは、記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第2メーン流路から直角に分岐される多数の第2サブ流路と、前記多数の第2サブ流路と前記多数の第2噴射ホールとを連結させる第2噴射ホール流路とをさらに備えてもよい。
【0008】
前記ウェハブロックと前記シャワーヘッドとの間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部と、前記プラズマ形成部で発生した電磁波による外乱を防止するためのパワーロードとをさらに備え、前記パワーロードが前記シャワーヘッドと電気的に連結される導線と、その導線を包む絶縁体と、その絶縁体を取り囲むアースされた導体とを含むことが好ましい。
【0009】
本発明の反応容器では、前記第1供給ラインと前記第1供給流路とは第1絶縁コネクターで連結され、第2供給ラインと前記第2供給流路とは第2絶縁コネクターで連結されている。
【0010】
ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部とを具備する本発明の別の薄膜形成用反応容器では、第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第1供給ラインと、第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第2供給ラインと、第3反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第3供給ラインとが備えられ、前記シャワーヘッドが、前記第1供給ラインと連結される第1供給流路と、当該シャワーヘッドの底面に一定間隔で形成された多数の第1噴射ホールと、前記シャワーヘッドの面に対して平行に形成され、前記多数の第1噴射ホールと前記第1供給流路とを連結する第1メーン流路と、前記第2供給ラインと連結される第2供給流路と、当該シャワーヘッドの底面に前記第1噴射ホールと一定間隔を維持して形成された多数の第2噴射ホールと、前記シャワーヘッドの面に対して前記第1メーン流路とは異なる高さにおいて平行に形成され、前記多数の第2噴射ホールと前記第2供給流路とを連結する第2メーン流路と、前記第3供給ラインと連結される第3供給流路と、当該シャワーヘッドの底面に前記第1噴射ホール及び第2噴射ホールと一定間隔を維持して形成された多数の第3噴射ホールと、前記シャワーヘッドの面に対して前記第1及び第2メーン流路とは異なる高さにおいて平行に形成され、前記多数の前記第3噴射ホールと前記第3供給流路を連結する第3メーン流路とを含むことを特徴とする。
【0011】
前記第1、第2及び第3メーン流路のうちの少なくとも2つは、互いに平行又は直角であることが好ましい。前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第1メーン流路から直角に分岐される多数の第1サブ流路と、前記第1サブ流路と前記第1噴射ホールとを連結させる第1噴射ホール流路とをさらに含むことが好ましい。前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第2メーン流路から直角に分岐される多数の第2サブ流路と、前記第2サブ流路と前記第2噴射ホールとを連結させる第2噴射ホール流路とをさらに含むことが好ましい。前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第3メーン流路から直角に分岐される多数の第3サブ流路と、前記第3サブ流路と前記第3噴射ホールとを連結させる第3噴射ホール流路とをさらに含むことが好ましい。
【0012】
前記ウェハブロックと前記シャワーヘッドとの間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部と、前記プラズマ形成部で発生した電磁波による外乱を防止するためのパワーロードとをさらに含み、前記パワーロードが前記シャワーヘッドと電気的に連結される導線と、その導線を包む絶縁体と、その絶縁体を取り囲むアースされた導体とを含むことが好ましい。この反応容器では、前記第1供給ラインと前記第1供給流路とは第1絶縁コネクターで連結され、前記第2供給ラインと前記第2供給流路とは第2絶縁コネクターで連結され、前記第3供給ラインと前記第3供給流路とは第3絶縁コネクターで連結されることが好ましい。
【0013】
本発明の他の態様では、ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部と、前記ウェハブロックとシャワーヘッド間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部とを含み、前記シャワーヘッドが第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第1噴射ホールと第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第2噴射ホールとを具備する反応容器を利用する薄膜蒸着方法が提供される。その方法は、前記不活性ガスを第1、2噴射ホールを通じて前記ウェハに連続的に供給しつつ、前記第1反応ガスを第1噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記反応容器から前記第1反応ガスをパージし、前記第2反応ガスを第2噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記反応容器から前記第2反応ガスをパージするサイクルを繰り返す。次に、前記第2反応ガスをフィーディングした後に前記プラズマを形成し、前記第2反応ガスのパージ後でかつ前記第1反応ガスのフィーディング前に前記プラスマの形成を停止する。
【0014】
他に、本発明は、ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部と、前記ウェハブロックとシャワーヘッド間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部とを含み、前記シャワーヘッドが第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第1噴射ホールと、第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第2噴射ホールとを具備する反応容器を利用する薄膜蒸着方法を提供する。その方法では、前記不活性ガスを第1、2噴射ホールを通じて前記ウェハに連続的に供給しつつ、前記第1反応ガスを第1噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第1反応ガスを前記反応容器からパージし、前記第2反応ガスを第2噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第2反応ガスを前記反応容器からパージする1サイクルを繰り返す。次に、前記第1反応ガスと第2反応ガスのフィーディング及びパージ中に、前記プラズマを連続的に形成する。
【0015】
他に、本発明は、ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部と、前記ウェハブロックとシャワーヘッド間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部とを含み、前記シャワーヘッドが第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第1噴射ホールと、第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第2噴射ホールと、第3反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第3噴射ホールとを具備する反応容器を利用する薄膜蒸着方法を提供する。その方法では、前記不活性ガスを第1、第2、第3噴射ホールを通じて前記ウェハに連続的に供給しつつ、前記第1反応ガスを第1噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第1反応ガスを前記反応容器からパージし、前記第2反応ガスを第2噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第2反応ガスを前記反応容器からパージし、前記第3反応ガスを第3噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第3反応ガスを前記反応容器からパージするサイクルを繰り返す。前記第2及び第3反応ガスの各々のフィーディング後、前記プラズマを形成し、前記第2及び第3反応ガスの各々のパージ後でかつ次の反応ガスのフィーディング前に前記プラズマの形成を中止する。
【0016】
他に、本発明は、ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部と、前記ウェハブロックとシャワーヘッド間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部とを含み、前記シャワーヘッドが第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第1噴射ホールと、第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第2噴射ホールと、第3反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第3噴射ホールとを具備する反応容器を利用する薄膜蒸着方法を提供する。その方法では、前記不活性ガスを第1、第2、第3噴射ホールを通じて前記ウェハに連続的に供給しつつ、前記第1反応ガスを第1噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第1反応ガスを前記反応容器からパージし、第2反応ガスを第2噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第2反応ガスを前記反応容器からパージし、第3反応ガスを第3噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第3反応ガスを前記反応容器からパージするサイクルを繰り返す。前記第1、第2、第3反応ガスのフィーディング及びパージの間にプラズマを連続的に形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明による薄膜蒸着用反応容器及びその反応容器を利用した薄膜蒸着方法の望ましい実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明による薄膜蒸着用反応容器の分解斜視図であり、図2は、図1のプラズマパワーロードの断面図である。図3は、本発明の好ましい実施例に従う図1の反応容器の断面図である。
【0018】
図面を参照すれば、本発明の薄膜蒸着用反応容器は、ウェハ移送孔115を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロック110と、リアクターブロック110内に設置されてウェハwが載置されるウェハブロック120(図3)と、リアクターブロック110を覆うように設置されてそのリアクターブロック内部の圧力を一定に維持するためのトッププレート130と、トッププレート130の底に結合されて供給されるガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッド140(図3)と、リアクターブロック110内部のガスを外部に排気させる排気部(図示せず)と、シャワーヘッド140とウェハブロック120間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部150とを含む。
【0019】
リアクターブロック110には第1反応ガス及び/または不活性ガスが流入される第1接続パイプ111と、第2反応ガス及び/または不活性ガスが流入される第2接続パイプ112とが設置されている。前記第1、2接続パイプ111、112は接続部113を通じて後述するシャワーヘッド140と連結される第1、2供給ライン121、122と接続される。このようなリアクターブロック110上には、トッププレート130がリアクターブロック110を覆う時、反応容器内部の密封が確実に行われるようにメーンOリング114が設置される。
【0020】
また、プラズマ形成部150は、プラズマ形成部150が発生する電磁波による傷害を防止して各種電子回路部品を保護するパワーロード151を含む。パワーロード151はトッププレート130及びシャワーヘッド140に設置され、図2に示すように、シャワーヘッド140と電気的に連結される導線151と、導線151aを包む絶縁体151bとを含む。絶縁体151bがアースされることによって、プラズマ形成部150によって発生する電磁波は絶縁体151bを通過し、アースされた導体151cに吸収される。したがって、各種電子回路の誤作動が防止される。
【0021】
図3は、本発明の好ましい実施例に従う図1の反応容器の断面図であり、図4は、図3のシャワーヘッドの斜視図であり、図5は、図4のシャワーヘッドの底面図である。
図3を参照すれば、トッププレート130には、前述した第1接続パイプ111と連結されて、ウェハwに供給される第1反応ガス及び/または不活性ガスを移送する第1供給ライン121と、前述した第2接続パイプ112と連結されて、ウェハwに供給される第2反応ガス及び/または不活性ガスを移送する第2供給ライン122とが設置されている。
【0022】
ウェハw(ウェハブロック120の方向に)に反応ガス及び/または不活性ガスを噴射するためのシャワーヘッド140は、トッププレート130がリアクターブロック110を覆う時、リアクターブロック110内部に位置するようにトッププレート130の底に結合される。シャワーヘッド140は各種スクリューを利用して多数の板を結合させる構造ではなく、単体構造よりなる。シャワーヘッド140とトッププレート130とは相互絶縁されるようにそのシャワーヘッド140とトッププレート130間に絶縁体145が介在される。
【0023】
シャワーヘッド140内には第1供給ライン121と連結される第1供給流路141と、第2供給ライン122と連結される第2供給流路142とが形成されている。第1供給ライン121と第1供給流路141とは第1絶縁コネクター121aで連結され、第2供給ライン122と第2供給流路142とは第2絶縁コネクター122aで連結される。第1、2絶縁コネクター121a、122aはプラズマ形成部150で発生した電気信号が供給ライン121,122に伝えられるのを防ぐことによって、電気信号による予想外の外乱を防止する。
【0024】
シャワーヘッド140の底面には、図5に示すように、ウェハに向けてガスを噴射するために多数の第1噴射ホール1410と多数の第2噴射ホール1420とが一定間隔毎に形成されている。
【0025】
図6は、図3のシャワーヘッドにおいて、第1供給ラインと連結される第1メーン流路及び第1噴射ホールの斜視図であり、図7は、図6のVII−VII’線に沿って切断した断面図であり、図8は、図6のシャワーヘッド140の断面図である。
【0026】
シャワーヘッドは単体として形成され、図4に示すようにシャワーヘッド140の底面からd1高さである地点の内部には、水平方向に第1供給流路141と連結される第1メーン流路141aが形成されている。多数の第1サブ流路141bがシャワーヘッド140の面に対して平行にかつ第1メーン流路141aから直角に分岐している。それぞれの第1サブ流路141bからは、多数の第1噴射ホール1410と連結される第1噴射ホール流路141cがシャワーヘッドの底面に向いて分岐されている。
【0027】
第1メーン流路141aはシャワーヘッド140の側部からドリル工具を利用して穴あけすることによって具現される。第1サブ流路141bは第1メーン流路141aに対して直角方向になるようにシャワーヘッド140の側部からドリル工具を利用して穴あけすることによって具現される。そして、第1噴射ホール流路141cはシャワーヘッド140の底面からドリル工具を利用して第1サブ流路141bの高さまで穴あけすることによって具現される。
【0028】
図7に示すように、第1メーン流路141aの両端部は所定の密封部材141a’を差し込むことによって密封し、第1サブ流路141bの両端部は所定の他の密封部材141b’を差し込むことによって密封する。これにより、シャワーヘッド内部には第1メーン流路141a、第1サブ流路141b及び第1噴射ホール流路141cが形成される。
【0029】
図9は、図3のシャワーヘッドにおいて、第2供給ラインと連結される第2メーン流路及び第2噴射ホールの斜視図であり、図10は、図9のX−X’線に沿って切断した断面図であり、図11は、図10の側断面図である。
【0030】
シャワーヘッド140の底面からd2高さの地点の内部には、水平方向に延びて第2供給流路142と連結される第2メーン流路142aが形成されている。多数の第2サブ流路142bはシャワーヘッド140の面に対して平行になるように、第2メーン流路142aから直角に分岐している。各第2サブ流路142bからは、多数の第2噴射ホール1420と連結される第2噴射ホール流路142cがシャワーヘッドの底面に向けて分岐されている。
【0031】
第2メーン流路142aはシャワーヘッド140の側部からドリル工具を利用して穴あけすることによって具現される。第2サブ流路142bは第2メーン流路142aに対して直角方向になるようにシャワーヘッド140の側部からドリル工具を利用して穴あけすることによって具現される。そして、第2噴射ホール流路142cはシャワーヘッド140の底面からドリル工具を利用して第2サブ流路142bまで穴あけすることによって具現される。
【0032】
図10に示すように、第2メーン流路142aの両端部は所定の密封部材142a’を差し込むことによって密封し、第2サブ流路142bの両端部は所定の他の密封部材142b’を差し込むことによって密封する。これによって、シャワーヘッド内部には第2メーン流路142a、第2サブ流路142b及び第2噴射ホール流路142cが形成される。
【0033】
図12は、図3のシャワーヘッドにおいて、対応する第1、2供給ライン141,142と連結される第1、2メーン流路141a,142a及び第1、2噴射路ホール流路141c,142cの斜視図である。図12に示すたように、第1メーン流路141aと第2メーン流路142aとは、シャワーヘッド140内部で相異なる高さで形成されており、それぞれの流路に密封部材で差し込むことによってシールされている。このようにして、単体形シャワーヘッドの形成が完成する。
【0034】
第1実施例では、前記第1メーン流路と第2メーン流路とは互いに平行に形成されているが、このような構造に制限されず、例えば、第1メーン流路と第2メーン流路とが互いに直角に形成されうることは言うまでもない。
【0035】
次に、上記実施例の薄膜蒸着用反応容器を利用した薄膜蒸着方法を説明する。
図13は、プラズマの連続的に形成する場合(RFプラズマ−1参照)または間欠的に形成する場合(RFプラズマ−2参照)において、図3の薄膜蒸着用反応容器を用いた薄膜形成に適用されるガスフィーディング及びパージ動作を示す。
【0036】
1)プラズマを間欠的に形成する場合(RFプラズマ−1)
図13において、X軸は、時間を示し、Y軸は、第1、2反応ガス及び不活性ガスの供給と、プラズマの生成のサイクルを示す。
【0037】
薄膜を蒸着する期間中、例えば(a)〜(k)段階間に、第1、2噴射ホール1410、1420を通じてウェハwに不活性ガスを噴射しながら反応容器100内を所定の圧力x(torr)に維持する。
【0038】
予熱段階(a)〜(b)では、ウェハブロック120にウェハwが載置された後、薄膜形成工程に必要な温度まで上昇して安定化するまで第1、2反応ガスを反応容器内にフィーディングしない。これは、(b)段階以前に反応ガスが噴射されれば、適切な温度より低い状態で薄膜蒸着が行われるようになって、この時で形成される薄膜(ALD薄膜層)の純度及び特性が落ちるためである。
【0039】
(b)〜(h)の期間が1層の薄膜を形成するための1サイクルになるが、この段階は4つのサブ段階に分けられる。すなわち、第1のサブ段階(b)〜(c)は、第1反応ガスフィーディング段階であり、第2のサブ段階(c)〜(d)は第1反応ガスパージ段階であり、第3のサブ段階(d)〜(f)は第2反応ガスのフィーディング段階であり、第4のサブ段階(f)〜(h)が第2反応ガスのパージ段階となる。すなわち、(b)〜(c)段階では第1反応ガスを第1噴射ホール1410を通じて反応容器内部にフィーディング、すなわち、ウェハwの上部に所定量で噴射し、(c)〜(d)段階でフィーディングされた第1反応ガスを反応容器からパージする、また、(d)〜(f)段階では第2反応ガスを第2噴射ホール1420を通じて反応容器内部にフィーディング、すなわち、ウェハw上部に所定量で噴射し、(f)〜(h)段階でフィーディングされた第2反応ガスを反応容器からパージする。このように前記した4つのサブ段階を経て少なくとも1つの単原子層で形成された薄膜が形成される。前記したサイクルを例えば(j)段階まで繰り返すことによって所望の厚さの薄膜が蒸着できる。
【0040】
このようなALD薄膜蒸着工程が進まれる間に、前記したサイクルと少なくとも同じ周期で、反応容器内に、厳密にはウェハブロック120とシャワーヘッド140間にプラズマを形成(オン)/消滅(オフ)する。RF(Radio Frequency)プラズマの周期的形成はプラズマ形成部150のRF生成器(図示せず)をオン/オフにし、RFマッチングボックス(図示せず)を経て反応容器の内部にプラズマが形成及び消滅させる。この時、RFプラズマのオン時点は第1反応ガスのパージ途中(例えば、(m)段階)や第2反応ガスのフィーディング開始直後((e)段階)である。以後、第2反応ガスのパージ途中(例えば、(g)段階)にRFプラズマをオフにする。このように第2反応ガスのパージ開始後までプラズマ生成を継続する理由は、第2反応ガスを薄膜形成のためにウェハwの表面上で最大限に消費させるためである。このようなプラズマのパルス印加は(j)段階まで行われ、(j)〜(k)段階では、反応ガスが噴射されずに不活性ガスのみ反応容器100の内部に噴射されるので、反応容器100内に残存する反応ガスを速く排出する役割が主となる。
【0041】
一方、(k)〜(l)段階では、反応容器100の内部へのあらゆるガスの流れが中断される。これはウェハが移送モジュール(図示せず)に移送させるための事前段階であって、反応容器100と移送モジュールとを分離するバット弁が開く時、反応容器100に残存する反応ガスによる移送モジュールの汚染を防ぐためである。
【0042】
2)プラズマを連続的で形成する場合(RFプラズマ−2)
図13において、X軸は、時間を示し、Y軸は、第1、2反応ガス及び不活性ガスの供給と、プラズマの生成のサイクルを示す。
【0043】
薄膜を蒸着する(a)〜(k)段階間に、第1、2噴射ホール1410、1420を通じてウェハwに不活性ガスを噴射しながら反応容器100内を所定の圧力x(torr)に維持する。
【0044】
予熱段階(a)〜(b)では、ウェハブロック120にウェハwが載置された後、薄膜形成工程に必要な温度まで上昇して安定化するまで第1、2反応ガスを反応容器内にフィーディングしない。これは(b)段階以前に反応ガスが噴射されれば、適切な温度より低い状態で薄膜蒸着が行われるようになって、この時で形成されるALD薄膜層の純度及び特性が落ちるためである。
【0045】
(b)〜(h)の期間が1層の薄膜を形成するための1サイクルになるが、この段階は4つのサブ段階に分けられる。すなわち、第1のサブ段階(b)〜(c)は、第1反応ガスフィーディング段階であり、第2のサブ段階(c)〜(d)は第1反応ガスパージ段階であり、第3のサブ段階(d)〜(f)は第2反応ガスのフィーディング段階であり、第4のサブ段階(f)〜(h)が第2反応ガスパージ段階となる。すなわち、(b)〜(c)段階では第1反応ガスを所定量で第1噴射ホール1410を通じて反応容器の内部にフィーディングし、(c)〜(d)段階でフィーディングされた第1反応ガスを反応容器からパージする。また、(d)〜(f)段階では第2反応ガスを所定量で第2噴射ホール1420を通じて反応容器の内部にフィーディングし、(f)〜(h)段階でフィーディングされた第2反応ガスを反応容器からパージする。このように前記した4つのサブ段階を経て少なくとも1つの単原子層で形成された薄膜が形成される。前記したサイクルを例えば(j)段階まで繰り返すことによって所望の厚さの薄膜が蒸着できる。
【0046】
このようなALD薄膜蒸着工程が進まれる間に、プラズマ形成部150は前記したあらゆるサイクルにかけて反応容器内にプラズマを形成(オン)する。この時、RFプラズマが形成される時点は不活性ガスを反応容器内部に供給した直後(例えば、(n)段階後)であり、RFプラズマを消滅させる(オフ)時点は薄膜形成のためのサイクルが完了した直後(例、(o)段階後)となる。
【0047】
次に、本発明の第2実施例に従う薄膜蒸着用反応容器を説明する。
図14は、本発明の別の好ましい実施例に従う薄膜蒸着用反応容器の断面図であり、図15は、図14のシャワーヘッドの斜視図であり、図16は、図15のシャワーヘッドの底面図であり、図17は、図15のシャワーヘッドの断面図である。また、図18は、図15のd1高さで切断した平面図であり、図19は、図15のd2高さで切断した平面図であり、図20は、図15のd3高さで切断した平面図である。
【0048】
本発明による薄膜蒸着用反応容器の第2実施例は、ウェハ移送孔215を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロック210と、リアクターブロック210内に設置されてウェハwが載置されるウェハブロック220と、リアクターブロック210を覆うように設置されてそのリアクターブロック内部の圧力を一定に維持するためのトッププレート230と、トッププレート230の底に結合されて供給されるガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッド240と、リアクターブロック210内部のガスを外部に排気させる排気部(図示せず)と、シャワーヘッド240とウェハブロック220間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部250とを含む。ここで、プラズマ形成部250は図3の第1実施例で説明したプラズマ形成部150と同一であるので、プラズマ形成部250についてのの詳細な説明は省略する。
【0049】
トッププレート230及びシャワーヘッド240には、ウェハwに供給される第1反応ガス及び/または不活性ガスを移送する第1供給ライン221と、第2反応ガス及び/または不活性ガスを移送する第2供給ライン222とが設置されている。
【0050】
シャワーヘッド240の底に結合されるシャワーヘッド240は単体構造よりなっている。シャワーヘッド240内には、第1供給ライン221と連結される第1供給流路241と、第2供給ライン222と連結される第2供給流路242と、第3供給ライン223と連結される第3供給流路243とが形成されている。第1供給ライン221と第1供給流路241とは第1絶縁コネクター221aによって連結され、第2供給ライン222と第2供給流路242とは第2絶縁コネクター222aによって連結され、第3供給ライン223と第3供給流路243とは第3絶縁コネクター223aによって連結される。
【0051】
シャワーヘッド240の底面には、図16に示すように、ウェハwに向けてガスを噴射するための、多数の第1噴射ホール2410、多数の第2噴射ホール2420、多数の第3噴射ホール2430が一定間隔をおいて形成されている。
【0052】
シャワーヘッド240の底面からd1高さの地点の内部には、図15、図17及び図18に示すように、水平方向に第1供給流路241と連結される第1メーン流路241aが形成されている。多数の第1サブ流路241bがシャワーヘッド240の面に対して平行にかつ第1メーン流路241aから直角に分岐している。それぞれの第1サブ流路241bからは、多数の第1噴射ホール2410と連結される第1噴射ホール流路241cがシャワーヘッドの底面に向いて分岐されている。
【0053】
シャワーヘッド240の底面からd2高さの地点の内部には、図15、図17及び図19に示すように、水平方向に第2供給流路242と連結される第2メーン流路242aが形成されている。多数の第2サブ流路242bがシャワーヘッド240の面に対して平行にかつ第2メーン流路242aから直角に分岐され、それぞれの第1サブ流路242bからは多数の第2噴射ホール2420と連結される第2噴射ホール流路242cがシャワーヘッドの底面に向いて分岐されている。
【0054】
シャワーヘッド240の底面からd3高さの地点の内部には、図15、図17及び図20に示すように、水平方向に第3供給流路243と連結される第3メーン流路243aが形成されている。多数の第3サブ流路243bはシャワーヘッド240の面に対して平行にかつ第3メーン流路243aから直角に分岐され、それぞれの第3サブ流路243bからは多数の第3噴射ホール2420と連結される第3噴射ホール流路243cがシャワーヘッドの底面に向いて分岐されている。
【0055】
第1、2、3メーン流路241a、242a、243aのそれぞれの両端部は所定の密封部材241a’、242a’、243a’を差し込むことによって密封し、第1、2、3サブ流路241b、242b、243bのそれぞれの両端部は第1実施例のように所定の他の密封部材241b’、242b’、243b’を差し込むことによって密封する。これによって、シャワーヘッド内部には第1、2、3メーン流路241a、242a、243a、第1、2、3サブ流路241b、242b、243b及び第1、2、3噴射ホール流路241c、242c、243cが形成される。
【0056】
前記した第1、2、3メーン流路241a、242a、243aはシャワーヘッド240の側部からドリル工具を利用して高さを異にして穴あけすることによって具現され、第1、2、3サブ流路241b、242b、243bは第1、2、3メーン流路に対して直角になるように、シャワーヘッド240の側部からドリル工具を利用して穴あけすることによって具現される。そして、第1、2、3噴射ホール流路241c、242c、243cはシャワーヘッド240の底面からドリル工具を利用してそれぞれの第1、2、3サブ流路241b、242b、243bまで穴あけすることによって具現される。
【0057】
第2実施例で、前記第1、2、3メーン流路241a、242a、243aは相互同じ方向で形成されたが、これは一実施例にすぎない。したがって、前記した第1、2、3メーン流路241a、242a、243aのうち何れか2つを選択する場合にその選択されたメーン流路が相互同じ方向はもとより、相互直角方向で形成されることもある。
【0058】
次に、第2実施例の薄膜蒸着用反応容器を利用した薄膜蒸着方法を説明する。
第2実施例の反応容器を利用した薄膜蒸着方法は、第1実施例の反応容器を利用した薄膜蒸着方法と類似している。すなわち、不活性ガスを第1、2、3噴射ホール2410、2420、2430を通じてウェハwに連続的に供給する。第1反応ガスを第1噴射ホール2410を通じて所定量でフィーディングして、パージする。次に、第2反応ガスを第2噴射ホール2420を通じて所定量でフィーディングした後、パージする。そして第3反応ガスを第3噴射ホール2430を通じて所定量でフィーディングした後、パージする。これらのALDの1サイクルを繰り返す。この時、第2反応ガスまたは第3反応ガスをフィーディングした後で、シャワーヘッド240とウェハブロック220間でプラズマが形成される。プラズマ形成は第2反応ガスまたは第3反応ガスのパージと次の反応ガスのフィーディング間で停止される。
【0059】
または、不活性ガスを第1、2、3噴射ホール2410、2420、2430を通じてウェハwに連続的に供給する。第1反応ガスを第1噴射ホール2410を通じて所定量でフィーディングした後、パージする。次に第2反応ガスを第2噴射ホール2420を通じて所定量でフィーディングした後、パージする。第3反応ガスを第3噴射ホール2430を通じて所定量でフィーディングした後、パージする。このようなALDの1サイクルを繰り返す。この時、シャワーヘッド240とウェハブロック220間においてプラズマは第1、2、3反応ガスのフィーディング及びパージ間に連続的に形成される。
【0060】
前述した同じ構造によれば、シャワーヘッドを単体構造に形成することによって、複数の反応ガスを利用した薄膜蒸着において、ウェハ上に高純度及び優秀な電気的特性及びステップカバレッジを有する薄膜を効果的に蒸着できる。
【0061】
また、2種類以上の原料ガスをALD方式でウェハ上部に均一に噴射し、この時に重要視される反応ガスなどのフィーディングとパージを周期的に実行する間にシャワーヘッドとウェハブロック間にプラズマを周期的または連続的に印加することによって従来のALD方式やCVD方式に比べて低温で薄膜内の不純物含量を効果的に減らしうる。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】本発明による薄膜蒸着用反応容器の分離斜視図。
【図2】図1のプラズマパワーロードの断面図。
【図3】本発明の好ましい実施例に従う図1の薄膜蒸着用反応容器の断面図。
【図4】図3のシャワーヘッドの抜粋斜視図。
【図5】図4のシャワーヘッドの底面図。
【図6】図3のシャワーヘッドにおいて、第1供給ラインと連結される第1メーン流路及び第1噴射ホールの斜視図。
【図7】図6のVII−VII’線に沿って切断した断面図。
【図8】図6の側断面図。
【図9】図3のシャワーヘッドにおいて、第2供給ラインと連結される第2メーン流路及び第2噴射ホールの斜視図。
【図10】図9のX−X’線に沿って切断した断面図。
【図11】図10の側断面図。
【図12】図3のシャワーヘッドにおいて、第1、2供給ラインと連結される第1、2メーン流路及び第1、2噴射ホールの斜視図。
【図13】プラズマを連続的に(RFプラズマ−1)または間欠的に(RFプラズマ−2)生成しつつ、図3の薄膜蒸着用反応容器を用いて薄膜を形成する場合のガスフィーディング及びパージ動作を示す。
【図14】本発明による薄膜蒸着用反応容器の第2実施例の断面図。
【図15】図14のシャワーヘッドの抜粋斜視図。
【図16】図15のシャワーヘッドの底面図。
【図17】図15のシャワーヘッドの断面図。
【図18】図15のd1高さにおける断面の平面図。
【図19】図15のd2高さにおける断面の平面図。
【図20】図15のd3高さにおける断面の平面図。
【0001】
本発明は、半導体、例えば、半導体ウェハに薄膜を蒸着するための薄膜蒸着用反応容器及びそれを利用した薄膜蒸着方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ウェハが収納される薄膜蒸着用反応容器は、その内部に多種の反応ガスを流入させてウェハ上に所定の薄膜を形成する装置である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
高集積度のチップを作るためにウェハ上に高純度及び優秀な電気的特性を有する薄膜が蒸着されねばならず、これによって従来のCVD(Chemical Vapor Deposition)方式から発展したALD(Atomic Layer Deposion)方式を利用した方法及び装置の研究が活発になされている。これは、ALD方式が、薄膜の品質や信頼性を維持しつつ、半導体分野における技術開発のトレンドであるさらに狭いデザインルールを可能にするためである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は、複数の反応ガスを利用してウェハ上に高純度及び優秀な電気的特性とステップカバレッジを有する薄膜を効果的に蒸着させうる改善された半導体薄膜蒸着用反応容器及びそれを利用した薄膜蒸着方法を提供することを目的とする。
【0005】
本発明のさらに他の目的は複数の反応ガスのフィーディングとパージとを実行すると同時にプラズマを周期的または連続的で形成することによって低温で薄膜を蒸着できる薄膜蒸着用反応容器及びそれを利用した薄膜蒸着方法を提供することである。
【0006】
本発明による薄膜蒸着用反応容器の一態様は、ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置され、前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように設けられるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部とを具備する薄膜蒸着用反応容器において、第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第1供給ラインと、第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第2供給ラインとを備え、前記シャワーヘッドが、前記第1供給ラインと連結される第1供給流路と、当該シャワーヘッドの底面に一定間隔で形成された多数の第1噴射ホールと、前記シャワーヘッドの面に対して平行に形成され、前記多数の第1噴射ホールと前記第1供給流路とを連結する第1メーン流路と、前記第2供給ラインと連結される第2供給流路と、当該シャワーヘッドの底面に前記第1噴射ホールと一定間隔を維持して形成された多数の第2噴射ホールと、前記シャワーヘッドの面に対して前記第1メーン流路とは異なる高さにおいて平行に形成され、前記多数の第2噴射ホールと前記第2供給流路とを連結する第2メーン流路とを含むことを特徴とする。
【0007】
前記第1メーン流路と前記第2メーン流路とは互いに平行または直角に形成されていることが好ましい。前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第1メーン流路から直角に分岐される多数の第1サブ流路と、前記多数の第1サブ流路と前記多数の第1噴射ホールとを連結させる第1噴射ホール流路とをさらに備えてもよい。前記シャワーヘッドは、記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第2メーン流路から直角に分岐される多数の第2サブ流路と、前記多数の第2サブ流路と前記多数の第2噴射ホールとを連結させる第2噴射ホール流路とをさらに備えてもよい。
【0008】
前記ウェハブロックと前記シャワーヘッドとの間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部と、前記プラズマ形成部で発生した電磁波による外乱を防止するためのパワーロードとをさらに備え、前記パワーロードが前記シャワーヘッドと電気的に連結される導線と、その導線を包む絶縁体と、その絶縁体を取り囲むアースされた導体とを含むことが好ましい。
【0009】
本発明の反応容器では、前記第1供給ラインと前記第1供給流路とは第1絶縁コネクターで連結され、第2供給ラインと前記第2供給流路とは第2絶縁コネクターで連結されている。
【0010】
ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部とを具備する本発明の別の薄膜形成用反応容器では、第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第1供給ラインと、第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第2供給ラインと、第3反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第3供給ラインとが備えられ、前記シャワーヘッドが、前記第1供給ラインと連結される第1供給流路と、当該シャワーヘッドの底面に一定間隔で形成された多数の第1噴射ホールと、前記シャワーヘッドの面に対して平行に形成され、前記多数の第1噴射ホールと前記第1供給流路とを連結する第1メーン流路と、前記第2供給ラインと連結される第2供給流路と、当該シャワーヘッドの底面に前記第1噴射ホールと一定間隔を維持して形成された多数の第2噴射ホールと、前記シャワーヘッドの面に対して前記第1メーン流路とは異なる高さにおいて平行に形成され、前記多数の第2噴射ホールと前記第2供給流路とを連結する第2メーン流路と、前記第3供給ラインと連結される第3供給流路と、当該シャワーヘッドの底面に前記第1噴射ホール及び第2噴射ホールと一定間隔を維持して形成された多数の第3噴射ホールと、前記シャワーヘッドの面に対して前記第1及び第2メーン流路とは異なる高さにおいて平行に形成され、前記多数の前記第3噴射ホールと前記第3供給流路を連結する第3メーン流路とを含むことを特徴とする。
【0011】
前記第1、第2及び第3メーン流路のうちの少なくとも2つは、互いに平行又は直角であることが好ましい。前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第1メーン流路から直角に分岐される多数の第1サブ流路と、前記第1サブ流路と前記第1噴射ホールとを連結させる第1噴射ホール流路とをさらに含むことが好ましい。前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第2メーン流路から直角に分岐される多数の第2サブ流路と、前記第2サブ流路と前記第2噴射ホールとを連結させる第2噴射ホール流路とをさらに含むことが好ましい。前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第3メーン流路から直角に分岐される多数の第3サブ流路と、前記第3サブ流路と前記第3噴射ホールとを連結させる第3噴射ホール流路とをさらに含むことが好ましい。
【0012】
前記ウェハブロックと前記シャワーヘッドとの間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部と、前記プラズマ形成部で発生した電磁波による外乱を防止するためのパワーロードとをさらに含み、前記パワーロードが前記シャワーヘッドと電気的に連結される導線と、その導線を包む絶縁体と、その絶縁体を取り囲むアースされた導体とを含むことが好ましい。この反応容器では、前記第1供給ラインと前記第1供給流路とは第1絶縁コネクターで連結され、前記第2供給ラインと前記第2供給流路とは第2絶縁コネクターで連結され、前記第3供給ラインと前記第3供給流路とは第3絶縁コネクターで連結されることが好ましい。
【0013】
本発明の他の態様では、ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部と、前記ウェハブロックとシャワーヘッド間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部とを含み、前記シャワーヘッドが第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第1噴射ホールと第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第2噴射ホールとを具備する反応容器を利用する薄膜蒸着方法が提供される。その方法は、前記不活性ガスを第1、2噴射ホールを通じて前記ウェハに連続的に供給しつつ、前記第1反応ガスを第1噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記反応容器から前記第1反応ガスをパージし、前記第2反応ガスを第2噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記反応容器から前記第2反応ガスをパージするサイクルを繰り返す。次に、前記第2反応ガスをフィーディングした後に前記プラズマを形成し、前記第2反応ガスのパージ後でかつ前記第1反応ガスのフィーディング前に前記プラスマの形成を停止する。
【0014】
他に、本発明は、ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部と、前記ウェハブロックとシャワーヘッド間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部とを含み、前記シャワーヘッドが第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第1噴射ホールと、第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第2噴射ホールとを具備する反応容器を利用する薄膜蒸着方法を提供する。その方法では、前記不活性ガスを第1、2噴射ホールを通じて前記ウェハに連続的に供給しつつ、前記第1反応ガスを第1噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第1反応ガスを前記反応容器からパージし、前記第2反応ガスを第2噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第2反応ガスを前記反応容器からパージする1サイクルを繰り返す。次に、前記第1反応ガスと第2反応ガスのフィーディング及びパージ中に、前記プラズマを連続的に形成する。
【0015】
他に、本発明は、ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部と、前記ウェハブロックとシャワーヘッド間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部とを含み、前記シャワーヘッドが第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第1噴射ホールと、第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第2噴射ホールと、第3反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第3噴射ホールとを具備する反応容器を利用する薄膜蒸着方法を提供する。その方法では、前記不活性ガスを第1、第2、第3噴射ホールを通じて前記ウェハに連続的に供給しつつ、前記第1反応ガスを第1噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第1反応ガスを前記反応容器からパージし、前記第2反応ガスを第2噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第2反応ガスを前記反応容器からパージし、前記第3反応ガスを第3噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第3反応ガスを前記反応容器からパージするサイクルを繰り返す。前記第2及び第3反応ガスの各々のフィーディング後、前記プラズマを形成し、前記第2及び第3反応ガスの各々のパージ後でかつ次の反応ガスのフィーディング前に前記プラズマの形成を中止する。
【0016】
他に、本発明は、ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部と、前記ウェハブロックとシャワーヘッド間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部とを含み、前記シャワーヘッドが第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第1噴射ホールと、第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第2噴射ホールと、第3反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第3噴射ホールとを具備する反応容器を利用する薄膜蒸着方法を提供する。その方法では、前記不活性ガスを第1、第2、第3噴射ホールを通じて前記ウェハに連続的に供給しつつ、前記第1反応ガスを第1噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第1反応ガスを前記反応容器からパージし、第2反応ガスを第2噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第2反応ガスを前記反応容器からパージし、第3反応ガスを第3噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第3反応ガスを前記反応容器からパージするサイクルを繰り返す。前記第1、第2、第3反応ガスのフィーディング及びパージの間にプラズマを連続的に形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明による薄膜蒸着用反応容器及びその反応容器を利用した薄膜蒸着方法の望ましい実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明による薄膜蒸着用反応容器の分解斜視図であり、図2は、図1のプラズマパワーロードの断面図である。図3は、本発明の好ましい実施例に従う図1の反応容器の断面図である。
【0018】
図面を参照すれば、本発明の薄膜蒸着用反応容器は、ウェハ移送孔115を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロック110と、リアクターブロック110内に設置されてウェハwが載置されるウェハブロック120(図3)と、リアクターブロック110を覆うように設置されてそのリアクターブロック内部の圧力を一定に維持するためのトッププレート130と、トッププレート130の底に結合されて供給されるガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッド140(図3)と、リアクターブロック110内部のガスを外部に排気させる排気部(図示せず)と、シャワーヘッド140とウェハブロック120間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部150とを含む。
【0019】
リアクターブロック110には第1反応ガス及び/または不活性ガスが流入される第1接続パイプ111と、第2反応ガス及び/または不活性ガスが流入される第2接続パイプ112とが設置されている。前記第1、2接続パイプ111、112は接続部113を通じて後述するシャワーヘッド140と連結される第1、2供給ライン121、122と接続される。このようなリアクターブロック110上には、トッププレート130がリアクターブロック110を覆う時、反応容器内部の密封が確実に行われるようにメーンOリング114が設置される。
【0020】
また、プラズマ形成部150は、プラズマ形成部150が発生する電磁波による傷害を防止して各種電子回路部品を保護するパワーロード151を含む。パワーロード151はトッププレート130及びシャワーヘッド140に設置され、図2に示すように、シャワーヘッド140と電気的に連結される導線151と、導線151aを包む絶縁体151bとを含む。絶縁体151bがアースされることによって、プラズマ形成部150によって発生する電磁波は絶縁体151bを通過し、アースされた導体151cに吸収される。したがって、各種電子回路の誤作動が防止される。
【0021】
図3は、本発明の好ましい実施例に従う図1の反応容器の断面図であり、図4は、図3のシャワーヘッドの斜視図であり、図5は、図4のシャワーヘッドの底面図である。
図3を参照すれば、トッププレート130には、前述した第1接続パイプ111と連結されて、ウェハwに供給される第1反応ガス及び/または不活性ガスを移送する第1供給ライン121と、前述した第2接続パイプ112と連結されて、ウェハwに供給される第2反応ガス及び/または不活性ガスを移送する第2供給ライン122とが設置されている。
【0022】
ウェハw(ウェハブロック120の方向に)に反応ガス及び/または不活性ガスを噴射するためのシャワーヘッド140は、トッププレート130がリアクターブロック110を覆う時、リアクターブロック110内部に位置するようにトッププレート130の底に結合される。シャワーヘッド140は各種スクリューを利用して多数の板を結合させる構造ではなく、単体構造よりなる。シャワーヘッド140とトッププレート130とは相互絶縁されるようにそのシャワーヘッド140とトッププレート130間に絶縁体145が介在される。
【0023】
シャワーヘッド140内には第1供給ライン121と連結される第1供給流路141と、第2供給ライン122と連結される第2供給流路142とが形成されている。第1供給ライン121と第1供給流路141とは第1絶縁コネクター121aで連結され、第2供給ライン122と第2供給流路142とは第2絶縁コネクター122aで連結される。第1、2絶縁コネクター121a、122aはプラズマ形成部150で発生した電気信号が供給ライン121,122に伝えられるのを防ぐことによって、電気信号による予想外の外乱を防止する。
【0024】
シャワーヘッド140の底面には、図5に示すように、ウェハに向けてガスを噴射するために多数の第1噴射ホール1410と多数の第2噴射ホール1420とが一定間隔毎に形成されている。
【0025】
図6は、図3のシャワーヘッドにおいて、第1供給ラインと連結される第1メーン流路及び第1噴射ホールの斜視図であり、図7は、図6のVII−VII’線に沿って切断した断面図であり、図8は、図6のシャワーヘッド140の断面図である。
【0026】
シャワーヘッドは単体として形成され、図4に示すようにシャワーヘッド140の底面からd1高さである地点の内部には、水平方向に第1供給流路141と連結される第1メーン流路141aが形成されている。多数の第1サブ流路141bがシャワーヘッド140の面に対して平行にかつ第1メーン流路141aから直角に分岐している。それぞれの第1サブ流路141bからは、多数の第1噴射ホール1410と連結される第1噴射ホール流路141cがシャワーヘッドの底面に向いて分岐されている。
【0027】
第1メーン流路141aはシャワーヘッド140の側部からドリル工具を利用して穴あけすることによって具現される。第1サブ流路141bは第1メーン流路141aに対して直角方向になるようにシャワーヘッド140の側部からドリル工具を利用して穴あけすることによって具現される。そして、第1噴射ホール流路141cはシャワーヘッド140の底面からドリル工具を利用して第1サブ流路141bの高さまで穴あけすることによって具現される。
【0028】
図7に示すように、第1メーン流路141aの両端部は所定の密封部材141a’を差し込むことによって密封し、第1サブ流路141bの両端部は所定の他の密封部材141b’を差し込むことによって密封する。これにより、シャワーヘッド内部には第1メーン流路141a、第1サブ流路141b及び第1噴射ホール流路141cが形成される。
【0029】
図9は、図3のシャワーヘッドにおいて、第2供給ラインと連結される第2メーン流路及び第2噴射ホールの斜視図であり、図10は、図9のX−X’線に沿って切断した断面図であり、図11は、図10の側断面図である。
【0030】
シャワーヘッド140の底面からd2高さの地点の内部には、水平方向に延びて第2供給流路142と連結される第2メーン流路142aが形成されている。多数の第2サブ流路142bはシャワーヘッド140の面に対して平行になるように、第2メーン流路142aから直角に分岐している。各第2サブ流路142bからは、多数の第2噴射ホール1420と連結される第2噴射ホール流路142cがシャワーヘッドの底面に向けて分岐されている。
【0031】
第2メーン流路142aはシャワーヘッド140の側部からドリル工具を利用して穴あけすることによって具現される。第2サブ流路142bは第2メーン流路142aに対して直角方向になるようにシャワーヘッド140の側部からドリル工具を利用して穴あけすることによって具現される。そして、第2噴射ホール流路142cはシャワーヘッド140の底面からドリル工具を利用して第2サブ流路142bまで穴あけすることによって具現される。
【0032】
図10に示すように、第2メーン流路142aの両端部は所定の密封部材142a’を差し込むことによって密封し、第2サブ流路142bの両端部は所定の他の密封部材142b’を差し込むことによって密封する。これによって、シャワーヘッド内部には第2メーン流路142a、第2サブ流路142b及び第2噴射ホール流路142cが形成される。
【0033】
図12は、図3のシャワーヘッドにおいて、対応する第1、2供給ライン141,142と連結される第1、2メーン流路141a,142a及び第1、2噴射路ホール流路141c,142cの斜視図である。図12に示すたように、第1メーン流路141aと第2メーン流路142aとは、シャワーヘッド140内部で相異なる高さで形成されており、それぞれの流路に密封部材で差し込むことによってシールされている。このようにして、単体形シャワーヘッドの形成が完成する。
【0034】
第1実施例では、前記第1メーン流路と第2メーン流路とは互いに平行に形成されているが、このような構造に制限されず、例えば、第1メーン流路と第2メーン流路とが互いに直角に形成されうることは言うまでもない。
【0035】
次に、上記実施例の薄膜蒸着用反応容器を利用した薄膜蒸着方法を説明する。
図13は、プラズマの連続的に形成する場合(RFプラズマ−1参照)または間欠的に形成する場合(RFプラズマ−2参照)において、図3の薄膜蒸着用反応容器を用いた薄膜形成に適用されるガスフィーディング及びパージ動作を示す。
【0036】
1)プラズマを間欠的に形成する場合(RFプラズマ−1)
図13において、X軸は、時間を示し、Y軸は、第1、2反応ガス及び不活性ガスの供給と、プラズマの生成のサイクルを示す。
【0037】
薄膜を蒸着する期間中、例えば(a)〜(k)段階間に、第1、2噴射ホール1410、1420を通じてウェハwに不活性ガスを噴射しながら反応容器100内を所定の圧力x(torr)に維持する。
【0038】
予熱段階(a)〜(b)では、ウェハブロック120にウェハwが載置された後、薄膜形成工程に必要な温度まで上昇して安定化するまで第1、2反応ガスを反応容器内にフィーディングしない。これは、(b)段階以前に反応ガスが噴射されれば、適切な温度より低い状態で薄膜蒸着が行われるようになって、この時で形成される薄膜(ALD薄膜層)の純度及び特性が落ちるためである。
【0039】
(b)〜(h)の期間が1層の薄膜を形成するための1サイクルになるが、この段階は4つのサブ段階に分けられる。すなわち、第1のサブ段階(b)〜(c)は、第1反応ガスフィーディング段階であり、第2のサブ段階(c)〜(d)は第1反応ガスパージ段階であり、第3のサブ段階(d)〜(f)は第2反応ガスのフィーディング段階であり、第4のサブ段階(f)〜(h)が第2反応ガスのパージ段階となる。すなわち、(b)〜(c)段階では第1反応ガスを第1噴射ホール1410を通じて反応容器内部にフィーディング、すなわち、ウェハwの上部に所定量で噴射し、(c)〜(d)段階でフィーディングされた第1反応ガスを反応容器からパージする、また、(d)〜(f)段階では第2反応ガスを第2噴射ホール1420を通じて反応容器内部にフィーディング、すなわち、ウェハw上部に所定量で噴射し、(f)〜(h)段階でフィーディングされた第2反応ガスを反応容器からパージする。このように前記した4つのサブ段階を経て少なくとも1つの単原子層で形成された薄膜が形成される。前記したサイクルを例えば(j)段階まで繰り返すことによって所望の厚さの薄膜が蒸着できる。
【0040】
このようなALD薄膜蒸着工程が進まれる間に、前記したサイクルと少なくとも同じ周期で、反応容器内に、厳密にはウェハブロック120とシャワーヘッド140間にプラズマを形成(オン)/消滅(オフ)する。RF(Radio Frequency)プラズマの周期的形成はプラズマ形成部150のRF生成器(図示せず)をオン/オフにし、RFマッチングボックス(図示せず)を経て反応容器の内部にプラズマが形成及び消滅させる。この時、RFプラズマのオン時点は第1反応ガスのパージ途中(例えば、(m)段階)や第2反応ガスのフィーディング開始直後((e)段階)である。以後、第2反応ガスのパージ途中(例えば、(g)段階)にRFプラズマをオフにする。このように第2反応ガスのパージ開始後までプラズマ生成を継続する理由は、第2反応ガスを薄膜形成のためにウェハwの表面上で最大限に消費させるためである。このようなプラズマのパルス印加は(j)段階まで行われ、(j)〜(k)段階では、反応ガスが噴射されずに不活性ガスのみ反応容器100の内部に噴射されるので、反応容器100内に残存する反応ガスを速く排出する役割が主となる。
【0041】
一方、(k)〜(l)段階では、反応容器100の内部へのあらゆるガスの流れが中断される。これはウェハが移送モジュール(図示せず)に移送させるための事前段階であって、反応容器100と移送モジュールとを分離するバット弁が開く時、反応容器100に残存する反応ガスによる移送モジュールの汚染を防ぐためである。
【0042】
2)プラズマを連続的で形成する場合(RFプラズマ−2)
図13において、X軸は、時間を示し、Y軸は、第1、2反応ガス及び不活性ガスの供給と、プラズマの生成のサイクルを示す。
【0043】
薄膜を蒸着する(a)〜(k)段階間に、第1、2噴射ホール1410、1420を通じてウェハwに不活性ガスを噴射しながら反応容器100内を所定の圧力x(torr)に維持する。
【0044】
予熱段階(a)〜(b)では、ウェハブロック120にウェハwが載置された後、薄膜形成工程に必要な温度まで上昇して安定化するまで第1、2反応ガスを反応容器内にフィーディングしない。これは(b)段階以前に反応ガスが噴射されれば、適切な温度より低い状態で薄膜蒸着が行われるようになって、この時で形成されるALD薄膜層の純度及び特性が落ちるためである。
【0045】
(b)〜(h)の期間が1層の薄膜を形成するための1サイクルになるが、この段階は4つのサブ段階に分けられる。すなわち、第1のサブ段階(b)〜(c)は、第1反応ガスフィーディング段階であり、第2のサブ段階(c)〜(d)は第1反応ガスパージ段階であり、第3のサブ段階(d)〜(f)は第2反応ガスのフィーディング段階であり、第4のサブ段階(f)〜(h)が第2反応ガスパージ段階となる。すなわち、(b)〜(c)段階では第1反応ガスを所定量で第1噴射ホール1410を通じて反応容器の内部にフィーディングし、(c)〜(d)段階でフィーディングされた第1反応ガスを反応容器からパージする。また、(d)〜(f)段階では第2反応ガスを所定量で第2噴射ホール1420を通じて反応容器の内部にフィーディングし、(f)〜(h)段階でフィーディングされた第2反応ガスを反応容器からパージする。このように前記した4つのサブ段階を経て少なくとも1つの単原子層で形成された薄膜が形成される。前記したサイクルを例えば(j)段階まで繰り返すことによって所望の厚さの薄膜が蒸着できる。
【0046】
このようなALD薄膜蒸着工程が進まれる間に、プラズマ形成部150は前記したあらゆるサイクルにかけて反応容器内にプラズマを形成(オン)する。この時、RFプラズマが形成される時点は不活性ガスを反応容器内部に供給した直後(例えば、(n)段階後)であり、RFプラズマを消滅させる(オフ)時点は薄膜形成のためのサイクルが完了した直後(例、(o)段階後)となる。
【0047】
次に、本発明の第2実施例に従う薄膜蒸着用反応容器を説明する。
図14は、本発明の別の好ましい実施例に従う薄膜蒸着用反応容器の断面図であり、図15は、図14のシャワーヘッドの斜視図であり、図16は、図15のシャワーヘッドの底面図であり、図17は、図15のシャワーヘッドの断面図である。また、図18は、図15のd1高さで切断した平面図であり、図19は、図15のd2高さで切断した平面図であり、図20は、図15のd3高さで切断した平面図である。
【0048】
本発明による薄膜蒸着用反応容器の第2実施例は、ウェハ移送孔215を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロック210と、リアクターブロック210内に設置されてウェハwが載置されるウェハブロック220と、リアクターブロック210を覆うように設置されてそのリアクターブロック内部の圧力を一定に維持するためのトッププレート230と、トッププレート230の底に結合されて供給されるガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッド240と、リアクターブロック210内部のガスを外部に排気させる排気部(図示せず)と、シャワーヘッド240とウェハブロック220間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部250とを含む。ここで、プラズマ形成部250は図3の第1実施例で説明したプラズマ形成部150と同一であるので、プラズマ形成部250についてのの詳細な説明は省略する。
【0049】
トッププレート230及びシャワーヘッド240には、ウェハwに供給される第1反応ガス及び/または不活性ガスを移送する第1供給ライン221と、第2反応ガス及び/または不活性ガスを移送する第2供給ライン222とが設置されている。
【0050】
シャワーヘッド240の底に結合されるシャワーヘッド240は単体構造よりなっている。シャワーヘッド240内には、第1供給ライン221と連結される第1供給流路241と、第2供給ライン222と連結される第2供給流路242と、第3供給ライン223と連結される第3供給流路243とが形成されている。第1供給ライン221と第1供給流路241とは第1絶縁コネクター221aによって連結され、第2供給ライン222と第2供給流路242とは第2絶縁コネクター222aによって連結され、第3供給ライン223と第3供給流路243とは第3絶縁コネクター223aによって連結される。
【0051】
シャワーヘッド240の底面には、図16に示すように、ウェハwに向けてガスを噴射するための、多数の第1噴射ホール2410、多数の第2噴射ホール2420、多数の第3噴射ホール2430が一定間隔をおいて形成されている。
【0052】
シャワーヘッド240の底面からd1高さの地点の内部には、図15、図17及び図18に示すように、水平方向に第1供給流路241と連結される第1メーン流路241aが形成されている。多数の第1サブ流路241bがシャワーヘッド240の面に対して平行にかつ第1メーン流路241aから直角に分岐している。それぞれの第1サブ流路241bからは、多数の第1噴射ホール2410と連結される第1噴射ホール流路241cがシャワーヘッドの底面に向いて分岐されている。
【0053】
シャワーヘッド240の底面からd2高さの地点の内部には、図15、図17及び図19に示すように、水平方向に第2供給流路242と連結される第2メーン流路242aが形成されている。多数の第2サブ流路242bがシャワーヘッド240の面に対して平行にかつ第2メーン流路242aから直角に分岐され、それぞれの第1サブ流路242bからは多数の第2噴射ホール2420と連結される第2噴射ホール流路242cがシャワーヘッドの底面に向いて分岐されている。
【0054】
シャワーヘッド240の底面からd3高さの地点の内部には、図15、図17及び図20に示すように、水平方向に第3供給流路243と連結される第3メーン流路243aが形成されている。多数の第3サブ流路243bはシャワーヘッド240の面に対して平行にかつ第3メーン流路243aから直角に分岐され、それぞれの第3サブ流路243bからは多数の第3噴射ホール2420と連結される第3噴射ホール流路243cがシャワーヘッドの底面に向いて分岐されている。
【0055】
第1、2、3メーン流路241a、242a、243aのそれぞれの両端部は所定の密封部材241a’、242a’、243a’を差し込むことによって密封し、第1、2、3サブ流路241b、242b、243bのそれぞれの両端部は第1実施例のように所定の他の密封部材241b’、242b’、243b’を差し込むことによって密封する。これによって、シャワーヘッド内部には第1、2、3メーン流路241a、242a、243a、第1、2、3サブ流路241b、242b、243b及び第1、2、3噴射ホール流路241c、242c、243cが形成される。
【0056】
前記した第1、2、3メーン流路241a、242a、243aはシャワーヘッド240の側部からドリル工具を利用して高さを異にして穴あけすることによって具現され、第1、2、3サブ流路241b、242b、243bは第1、2、3メーン流路に対して直角になるように、シャワーヘッド240の側部からドリル工具を利用して穴あけすることによって具現される。そして、第1、2、3噴射ホール流路241c、242c、243cはシャワーヘッド240の底面からドリル工具を利用してそれぞれの第1、2、3サブ流路241b、242b、243bまで穴あけすることによって具現される。
【0057】
第2実施例で、前記第1、2、3メーン流路241a、242a、243aは相互同じ方向で形成されたが、これは一実施例にすぎない。したがって、前記した第1、2、3メーン流路241a、242a、243aのうち何れか2つを選択する場合にその選択されたメーン流路が相互同じ方向はもとより、相互直角方向で形成されることもある。
【0058】
次に、第2実施例の薄膜蒸着用反応容器を利用した薄膜蒸着方法を説明する。
第2実施例の反応容器を利用した薄膜蒸着方法は、第1実施例の反応容器を利用した薄膜蒸着方法と類似している。すなわち、不活性ガスを第1、2、3噴射ホール2410、2420、2430を通じてウェハwに連続的に供給する。第1反応ガスを第1噴射ホール2410を通じて所定量でフィーディングして、パージする。次に、第2反応ガスを第2噴射ホール2420を通じて所定量でフィーディングした後、パージする。そして第3反応ガスを第3噴射ホール2430を通じて所定量でフィーディングした後、パージする。これらのALDの1サイクルを繰り返す。この時、第2反応ガスまたは第3反応ガスをフィーディングした後で、シャワーヘッド240とウェハブロック220間でプラズマが形成される。プラズマ形成は第2反応ガスまたは第3反応ガスのパージと次の反応ガスのフィーディング間で停止される。
【0059】
または、不活性ガスを第1、2、3噴射ホール2410、2420、2430を通じてウェハwに連続的に供給する。第1反応ガスを第1噴射ホール2410を通じて所定量でフィーディングした後、パージする。次に第2反応ガスを第2噴射ホール2420を通じて所定量でフィーディングした後、パージする。第3反応ガスを第3噴射ホール2430を通じて所定量でフィーディングした後、パージする。このようなALDの1サイクルを繰り返す。この時、シャワーヘッド240とウェハブロック220間においてプラズマは第1、2、3反応ガスのフィーディング及びパージ間に連続的に形成される。
【0060】
前述した同じ構造によれば、シャワーヘッドを単体構造に形成することによって、複数の反応ガスを利用した薄膜蒸着において、ウェハ上に高純度及び優秀な電気的特性及びステップカバレッジを有する薄膜を効果的に蒸着できる。
【0061】
また、2種類以上の原料ガスをALD方式でウェハ上部に均一に噴射し、この時に重要視される反応ガスなどのフィーディングとパージを周期的に実行する間にシャワーヘッドとウェハブロック間にプラズマを周期的または連続的に印加することによって従来のALD方式やCVD方式に比べて低温で薄膜内の不純物含量を効果的に減らしうる。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】本発明による薄膜蒸着用反応容器の分離斜視図。
【図2】図1のプラズマパワーロードの断面図。
【図3】本発明の好ましい実施例に従う図1の薄膜蒸着用反応容器の断面図。
【図4】図3のシャワーヘッドの抜粋斜視図。
【図5】図4のシャワーヘッドの底面図。
【図6】図3のシャワーヘッドにおいて、第1供給ラインと連結される第1メーン流路及び第1噴射ホールの斜視図。
【図7】図6のVII−VII’線に沿って切断した断面図。
【図8】図6の側断面図。
【図9】図3のシャワーヘッドにおいて、第2供給ラインと連結される第2メーン流路及び第2噴射ホールの斜視図。
【図10】図9のX−X’線に沿って切断した断面図。
【図11】図10の側断面図。
【図12】図3のシャワーヘッドにおいて、第1、2供給ラインと連結される第1、2メーン流路及び第1、2噴射ホールの斜視図。
【図13】プラズマを連続的に(RFプラズマ−1)または間欠的に(RFプラズマ−2)生成しつつ、図3の薄膜蒸着用反応容器を用いて薄膜を形成する場合のガスフィーディング及びパージ動作を示す。
【図14】本発明による薄膜蒸着用反応容器の第2実施例の断面図。
【図15】図14のシャワーヘッドの抜粋斜視図。
【図16】図15のシャワーヘッドの底面図。
【図17】図15のシャワーヘッドの断面図。
【図18】図15のd1高さにおける断面の平面図。
【図19】図15のd2高さにおける断面の平面図。
【図20】図15のd3高さにおける断面の平面図。
Claims (17)
- ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置され、前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように設けられるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部とを具備する薄膜蒸着用反応容器において、
第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第1供給ラインと、
第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第2供給ラインとを備え、
前記シャワーヘッドが、
前記第1供給ラインと連結される第1供給流路と、
当該シャワーヘッドの底面に一定間隔で形成された多数の第1噴射ホールと、
前記シャワーヘッドの面に対して平行に形成され、前記多数の第1噴射ホールと前記第1供給流路とを連結する第1メーン流路と、
前記第2供給ラインと連結される第2供給流路と、
当該シャワーヘッドの底面に前記第1噴射ホールと一定間隔を維持して形成された多数の第2噴射ホールと、
前記シャワーヘッドの面に対して前記第1メーン流路とは異なる高さにおいて平行に形成され、前記多数の第2噴射ホールと前記第2供給流路とを連結する第2メーン流路とを含むことを特徴とする薄膜蒸着用反応容器。 - 前記第1メーン流路と前記第2メーン流路とは互いに平行または直角に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の薄膜蒸着用反応容器。
- 前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第1メーン流路から直角に分岐される多数の第1サブ流路と、前記多数の第1サブ流路と前記多数の第1噴射ホールとを連結させる第1噴射ホール流路とをさらに含むことを特徴とする請求項1または2に記載の薄膜蒸着用反応容器。
- 前記シャワーヘッドは、記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第2メーン流路から直角に分岐される多数の第2サブ流路と、前記多数の第2サブ流路と前記多数の第2噴射ホールとを連結させる第2噴射ホール流路とをさらに含むことを特徴とする請求項1または2に記載の薄膜蒸着用反応容器。
- 前記ウェハブロックと前記シャワーヘッドとの間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部と、
前記プラズマ形成部で発生した電磁波による外乱を防止するためのパワーロードとをさらに含み、前記パワーロードは前記シャワーヘッドと電気的に連結される導線と、その導線を包む絶縁体と、その絶縁体を取り囲むアースされた導体とを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の薄膜蒸着用反応容器。 - 前記第1供給ラインと前記第1供給流路とは第1絶縁コネクターで連結され、第2供給ラインと前記第2供給流路とは第2絶縁コネクターで連結されたことを特徴とする請求項1または2に記載の薄膜蒸着用反応容器。
- ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部とを具備する薄膜蒸着用反応容器において、
第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第1供給ラインと、
第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第2供給ラインと、
第3反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する第3供給ラインとを備え、
前記シャワーヘッドが、
前記第1供給ラインと連結される第1供給流路と、
当該シャワーヘッドの底面に一定間隔で形成された多数の第1噴射ホールと、
前記シャワーヘッドの面に対して平行に形成され、前記多数の第1噴射ホールと前記第1供給流路とを連結する第1メーン流路と、
前記第2供給ラインと連結される第2供給流路と、
当該シャワーヘッドの底面に前記第1噴射ホールと一定間隔を維持して形成された多数の第2噴射ホールと、
前記シャワーヘッドの面に対して前記第1メーン流路とは異なる高さにおいて平行に形成され、前記多数の第2噴射ホールと前記第2供給流路とを連結する第2メーン流路と、
前記第3供給ラインと連結される第3供給流路と、
当該シャワーヘッドの底面に前記第1噴射ホール及び第2噴射ホールと一定間隔を維持して形成された多数の第3噴射ホールと、
前記シャワーヘッドの面に対して前記第1及び第2メーン流路とは異なる高さにおいて平行に形成され、前記多数の前記第3噴射ホールと前記第3供給流路を連結する第3メーン流路とを含むことを特徴とする薄膜蒸着用反応容器。 - 前記第1、第2及び第3メーン流路のうちの少なくとも2つは、互いに平行又は直角である請求項7に記載の薄膜蒸着用反応容器。
- 前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第1メーン流路から直角に分岐される多数の第1サブ流路と、前記第1サブ流路と前記第1噴射ホールとを連結させる第1噴射ホール流路とをさらに含むことを特徴とする請求項7または8に記載の薄膜蒸着用反応容器。
- 前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第2メーン流路から直角に分岐される多数の第2サブ流路と、前記第2サブ流路と前記第2噴射ホールとを連結させる第2噴射ホール流路とをさらに含むことを特徴とする請求項7または8に記載の薄膜蒸着用反応容器。
- 前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの面に対して平行にかつ前記第3メーン流路から直角に分岐される多数の第3サブ流路と、前記第3サブ流路と前記第3噴射ホールとを連結させる第3噴射ホール流路とをさらに含むことを特徴とする請求項7または8に記載の薄膜蒸着用反応容器。
- 前記ウェハブロックと前記シャワーヘッドとの間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部と、
前記プラズマ形成部で発生した電磁波による外乱を防止するためのパワーロードとをさらに含み、前記パワーロードは前記シャワーヘッドと電気的に連結される導線と、その導線を包む絶縁体と、その絶縁体を取り囲むアースされた導体とを含むことを特徴とする請求項7または8に記載の薄膜蒸着用反応容器。 - 前記第1供給ラインと前記第1供給流路とは第1絶縁コネクターで連結され、前記第2供給ラインと前記第2供給流路とは第2絶縁コネクターで連結され、前記第3供給ラインと前記第3供給流路とは第3絶縁コネクターで連結されることを特徴とする請求項7または8に記載の薄膜蒸着用反応容器。
- ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部と、前記ウェハブロックとシャワーヘッド間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部とを含み、前記シャワーヘッドが第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第1噴射ホールと第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第2噴射ホールとを具備する反応容器を利用する薄膜蒸着方法であって、
前記不活性ガスを第1、2噴射ホールを通じて前記ウェハに連続的に供給しつつ、前記第1反応ガスを第1噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記反応容器から前記第1反応ガスをパージし、前記第2反応ガスを第2噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記反応容器から前記第2反応ガスをパージするサイクルを繰り返す工程と、
前記第2反応ガスをフィーディングした後に前記プラズマを形成し、前記第2反応ガスのパージ後でかつ前記第1反応ガスのフィーディング前に前記プラスマの形成を停止する工程とを備えることを特徴とする薄膜蒸着方法。 - ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部と、前記ウェハブロックとシャワーヘッド間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部とを含み、前記シャワーヘッドが第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第1噴射ホールと、第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第2噴射ホールとを具備する反応容器を利用する薄膜蒸着方法であって、
前記不活性ガスを第1、2噴射ホールを通じて前記ウェハに連続的に供給しつつ、前記第1反応ガスを第1噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第1反応ガスを前記反応容器からパージし、前記第2反応ガスを第2噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第2反応ガスを前記反応容器からパージする1サイクルを繰り返す工程と、
前記第1反応ガスと第2反応ガスのフィーディング及びパージ中に、前記プラズマを連続的に形成する工程とを備えることを特徴とする薄膜蒸着方法。 - ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部と、前記ウェハブロックとシャワーヘッド間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部とを含み、前記シャワーヘッドが第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第1噴射ホールと、第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第2噴射ホールと、第3反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第3噴射ホールとを具備する反応容器を利用する薄膜蒸着方法であって、
前記不活性ガスを第1、第2、第3噴射ホールを通じて前記ウェハに連続的に供給しつつ、前記第1反応ガスを第1噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第1反応ガスを前記反応容器からパージし、前記第2反応ガスを第2噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第2反応ガスを前記反応容器からパージし、前記第3反応ガスを第3噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第3反応ガスを前記反応容器からパージするサイクルを繰り返す工程と、
前記第2及び第3反応ガスの各々のフィーディング後、前記プラズマを形成し、前記第2及び第3反応ガスの各々のパージ後でかつ次の反応ガスのフィーディング前に前記プラズマの形成を中止する工程とを備えることを特徴とする薄膜蒸着方法。 - ウェハ移送孔を通じて移送されたウェハを受承するリアクターブロックと、前記リアクターブロック内に設置されて前記ウェハが載置されるウェハブロックと、前記リアクターブロックを覆うように結合されるトッププレートと、前記トッププレートの底に結合されてガスをウェハに向けて噴射するシャワーヘッドと、前記リアクターブロック内部のガスを外部に排気させる排気部と、前記ウェハブロックとシャワーヘッド間にプラズマを形成するためのプラズマ形成部とを含み、前記シャワーヘッドが第1反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第1噴射ホールと、第2反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第2噴射ホールと、第3反応ガス及び/または不活性ガスを前記ウェハに供給する多数の第3噴射ホールとを具備する反応容器を利用する薄膜蒸着方法であって、
前記不活性ガスを第1、第2、第3噴射ホールを通じて前記ウェハに連続的に供給しつつ、前記第1反応ガスを第1噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第1反応ガスを前記反応容器からパージし、第2反応ガスを第2噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第2反応ガスを前記反応容器からパージし、第3反応ガスを第3噴射ホールを通じて所定量で前記反応容器にフィーディングし、前記第3反応ガスを前記反応容器からパージするサイクルを繰り返す工程と、
前記第1、第2、第3反応ガスのフィーディング及びパージの間にプラズマを連続的に形成する工程とを備えることを特徴とする薄膜蒸着方法。
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