KR100434493B1 - 원자층 증착 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원자층 증착 장치 및 그 구동방법을 개시한다. 개시한 본 발명의 원자층 증착 장치는, 원료 가스를 공급후 퍼지하는 단계를 반복하여 원자층을 증착하는 원자층 증착 장치로서, 원자층을 증착하기 위한 챔버와, 상기 챔버 내부로 원료 가스를 공급하는 가스 주입구와, 상기 가스 공급시 챔버 내부의 잔류물등을 제거하기 위한 제 1 배출구, 및 상기 원료 가스 공급후, 퍼지시 챔버 내부의 배기 가스를 배출시키는 제 2 배출구를 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 제조 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 반도체 소자를 제작하기 위한 원자층 증착(atomic layer deposition: 이하 ALD) 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 ALD 방식은 박막을 증착하는데 주로 이용되는 증착 방식이다. 이러한 ALD 방식은 박막을 얻는데 필요한 두 가지 이상의 공정 가스들을 기상에서 만나지 않도록 시간에 따라 순차적으로 분할하여 공급하고, 이들 공정 가스의 공급 주기를 주기적으로 반복하여 박막을 형성한다. 이와같은 ALD 방식을 이용하여 박막을 증착하면, 기판 표면에 흡착되는 물질(일반적으로 박막의 구성원소를 포함하는 화학 분자)에 의해서만 증착이 발생하게 된다. 이때, 흡착량은 일반적으로 기판 상에서 자체 제한(self-limiting)되기 때문에 기상으로 공급되는 양에 크게 의존하지 않고 기판 전체에 걸쳐 균일하게 얻어진다. 이에따라, 매우 높은 어스펙트 비(aspect ratio) 가지는 단차에서도 위치에 상관없이 일정한 두께의 막을 얻을 수 있고, 수 나노미터 단위의 박막의 경우에도 두께 조절이 용이하다. 또한, 공정 가스의 공급 주기당 증착되는 막의 두께가 일정하므로, 공급 주기 횟수를 통하여 정확한 막 두께의 조절 및 평가가 가능해진다. 이때, 원자층 증착 방식을 이루기 위해서는 공급되는 가스 원료들 간의 기상에서의 혼합을 억제하기 위해 첫째 원료 가스를 공급한 후 반드시 퍼지(purge)시킨다음, 두 번째 원료 가스를 공급한다.
여기서, 도 1을 참조하여 일반적인 원자층 증착 장치에 대하여 설명하도록 한다.
도 1을 참조하여, 원자층을 증착하기 위한 챔버(10) 내부에는 반도체 웨이퍼(12)가 안착되는 지지대(14)가 설치되어 있다. 이러한 지지대(14)는 하부에 구동부(15)가 설치되어, 상하로 이동된다. 지지대(14) 상부에는 공정 가스가 주입되는 주입구(16)가 위치하고 있고, 챔버(10)의 측벽에는 반응을 끝낸 공정 가스를 배기시키기 위한 배출구(18)가 위치하고 있다. 공정 가스 주입구(16)는 주입된 공정 가스를 웨이퍼(12) 표면으로 분사하기 위한 분사홀(도시되지 않음)을 구비한 샤워헤드(showerhead:20)와 연통된다. 여기서, 미설명 도면 부호 19는 배출구(18)를 개폐하는 밸브를 나타내고, 22는 챔버 내부를 지시한다.
이러한 종래의 ALD 장치는 다음과 같이 동작된다.
먼저, 주입구(16)를 통하여 제 1 원료 가스가 일정 시간동안 공급된다. 이때, 증착 효율이 증대되도록 하려면, 제 1 원료 가스의 양은 최대로 공급하고, 배출구(18)의 직경을 최소로 감소시켜야 한다. 바람직하게는 배출구(18)를 폐쇄시키는 것이 좋으나, 챔버 내부의 공간(22)에 잔류하는 불필요한 파티클(도시되지 않음)을 배출시키기 위하여 최소한의 직경만큼 개방시킨다.
그후, 제 1 원료 가스의 공급을 중단한다음, 퍼지를 실시한다. 이때, 배출구 밸브(19)를 개방하여, 배기 가스들을 배출구(18)로 배출시킨다.
다음, 제 2 원료 가스를 공급하고, 상술한 바와 같이 다시 퍼지를 공급한다.
그러나, 종래의 ALD 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
상술한 바와 같이, 증착 효율을 증대시키기 위하여, 원료 가스 주입시에는 배출구를 최소한으로 개방하고, 퍼지시에는 배출구를 최대한 개방하여야 한다. 하지만, 밸브의 구동 메카니즘상, 구동하는데 최소한 2-3초가 소요되므로, 공정의 흐름이 원활하지 않게 된다.
또한, 퍼지후, 다시 원료 가스를 공급하기 위하여, 배출구(18)의 밸브를 최소한의 양의 파티클들이 배출되도록 폐쇄시켜야 할때, 갑작스런 밸브의 동작으로 밸브 부위에 와류가 발생되기 쉽다. 이와같이 와류가 발생되면, 청정한 박막을 증착하기 어렵다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 원료 가스의 공급 및 퍼지가 원활하게 진행되는 원자층 증착 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 와류 현상을 방지할 수 있는 원자층 증착 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기한 원자층 증착 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 원자층 증착 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 원자층 증착 장치에 공급되는 가스 펄싱을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 원자층 증착 장치의 구동방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100 : 원자층 증착 챔버 110 : 챔버 내부 공간
120 : 반도체 웨이퍼 140 : 가스 주입구
160 : 제 1 배출구 165,175 : 온/오프 밸브
167,177 : 유량 조절 밸브 170 : 제 2 배출구
180 : 펌프
본 발명의 목적과 더불어 그의 다른 목적 및 신규한 특징은, 본 명세서의 기재 및 첨부 도면에 의하여 명료해질것이다.
본원에서 개시된 발명중, 대표적 특징의 개요를 간단하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 일견지에 따른 원자층 증착 장치는, 원료 가스를 공급후 퍼지하는 단계를 반복하여 원자층을 증착하는 원자층 증착 장치로서, 원자층을 증착하기 위한 챔버와, 상기 챔버 내부로 원료 가스를 공급하는 가스 주입구와, 상기 원료 가스 공급시 챔버 내부에 잔류하는 최소한의 잔류물등을 제거하기 위하여 개방되는 제 1 배출구, 및 상기 원료 가스 공급후, 퍼지시 챔버 내부의 배기 가스를 배출되도록 개방되는 제 2 배출구를 포함한다.
이때, 제 1 및 제 2 배출구는 하나의 통합 라인으로부터 분기될 수 있으며, 제 1 및 제 2 배출구가 만나는 통합 라인에, 어느 하나는 계속적으로 개방시키면서 나머지 하나를 선택적으로 개방시키는 연동 밸브가 설치될 수 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 배출구 내부에는 온/오프 밸브와, 배기 가스의 유량을 조절하는 밸브가 각각 설치되어 있다. 이때, 온/오프 밸브는 슬릿 밸브가 이용될 수 있고, 배기 가스 유량 조절 밸브는 압력 조절 밸브, 버터플라이 밸브 또는 쓰로틀 밸브가 이용될 수 있다.
더불어, 제 2 배출구는 제 1 배출구보다 직경이 크므로써, 퍼지시 다량의 배기 가스를 방출한다.
또한, 본 발명의 다른 견지에 따른 원자층 증착 장치의 구동 방법은, 챔버의 일측벽에 설치되는 가스 공급용 배출구와, 퍼지용 배출구를 포함하며, 각각의 배출구에 온/오프를 제어하는 온/오프 밸브를 포함하는 원자층 증착 장치의 구동 방법으로서, 반도체 웨이퍼를 챔버 공간내에 인입한다. 그후, 가스 공급용 배출구는 개방시키고, 퍼지용 배출구는 폐쇄시킨 상태에서, 상기 반도체 웨이퍼 상에 제 1 원료 가스를 공급한다. 다음, 상기 퍼지용 배출구를 개방시켜, 퍼지 공정을 실시하고, 상기 퍼지용 배출구를 폐쇄시킨다음, 제 2 원료 가스를 공급한다. 이어서, 상기 퍼지용 배출구를 개방시켜, 퍼지 공정을 실시한다.
여기서, 상기 제 1 원료 가스 공급, 퍼지 가스, 제 2 원료 가스 공급 및 퍼지 단계 모두에서, 상기 가스 공급용 배출구는 계속 개방된 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스 공급용 배출구와, 퍼지용 배출구는 각각 배기 가스 유량 조절 밸브를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 원료 가스 공급시에, 상기 가스 공급용 배출구의 유량 조절 밸브는 최소한의 배기 가스만 배출되도록 개방됨이 바람직하다.
또한, 상기 가스 공급용 배출구와, 퍼지용 배출구는 각각 배기 가스 유량 조절 밸브를 포함하고, 상기 퍼지시에, 상기 퍼지용 배출구의 유량 조절 밸브는 최대한의 배기 가스가 배출되도록 완전 개방된다.
아울러, 제 1 원료 가스를 공급하는 단계, 퍼지하는 단계, 제 2 원료 가스를 공급하는 단계 및 퍼지하는 단계는 적어도 한번 반복 실시할 수 있다.
본 발명에 의하면 원자층을 증착하는 챔버내에 가스 공급시 파티클 및 잔류물들을 배출시키기 위한 가스 공급용 배출구와, 퍼지시 다량의 배기 가스를 배출시키기 위한 퍼지용 배출구를 각각 설치한다. 이에따라, 공급시에는 배기 가스의 배출을 최소한으로 줄이고, 가스 퍼지시에는 배기 가스가 최대한 배출되도록 하므로써, 증착 효율을 극대화할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 자세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.
(실시예 1)
첨부한 도면 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 원자층 증착 장치에 공급되는 가스 펄싱을 보여주는 그래프이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 원자층 증착 장치의 구동방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
먼저, 도 2를 참조하여, 원자층을 증착하기 위한 챔버(100)가 준비된다. 챔버(100)는 벽으로 둘러싸여져 일정 공간(110)이 한정되어 있다. 챔버 공간(110)의 하단에 원자층이 증착될 반도체 웨이퍼(120)를 안치하고 있는 지지대(125)가 구비되어 있다. 지지대(125)는 그 하부에 위치된 구동부(130)에 의하여 상하 이동된다. 지지대(125)의 상부에는 챔버 내부 공간(110)으로 공정 가스를 공급하기 위한 가스 주입구(140)가 위치되어 있다. 가스 주입구(150)는 가스 공급원(도시되지 않음)과 각각 연결되어 있으며, 예를 들어, 적어도 하나가 구비될 수 있다. 가스 주입구(140)는 공급된 가스를 반도체 웨이퍼(120) 표면을 향하여 분사시키기 위한 샤워 해드(150)와 연통된다. 샤워 해드(150)는 공정 가스가 분사되는 수개의 분사홀(150a)을 구비하고 있으며, 반응 가스들이 혼합되지 않은 상태로 챔버 공간(110)에 유입되도록 다단 샤워 해드가 이용될 수 있다.
한편, 챔버(100)의 측벽에는 배기 가스를 배출시키기 위한 제 1 및 제 2 배출구(160,170)가 설치된다. 이때, 제 1 및 제 2 배출구(160,170)는 하나의 라인으로부터 분기되어 있다. 여기서, 제 1 배출구(160)는 가스 공급시 최소한의 파티클만 배출될 수 있도록 비교적 작은 제 1 직경을 갖는다. 반면, 제 2 배출구(170)는 가스 공급 이후 퍼지 공정시 다량의 배기 가스를 일시에 배출시킬 수 있도록 비교적 큰 제 2 직경을 갖는다. 여기서, 제 1 및 제 2 배출구(160,170) 내부에는 온/오프 밸브(165,175)가 설치되어 있으며, 온/오프 밸브(165,175)는 원료 가스의 공급 또는 퍼지시에 선택적으로 개폐된다. 이러한 온/오프 밸브(165,175)로는 슬릿(slit) 밸브가 이용될 수 있다. 또한, 제 1 배출구(160)와 제 2 배출구(170)는 각각 펌프(180,190)와 연결되어 있다. 이때, 제 1 배출구(160)와 연결된 제 1 펌프(180)는 제 2 배출구(170)와 연결된 제 2 펌프(190)보다 용량이 적다. 이는 제 1 배출구(160)는 원료 가스 공급시 최소한의 잔류 가스들만 배출시키기 위한 통로로서, 큰 용량을 펌프를 설치할 필요가 없다. 하지만, 제 2 배출구(170)의 경우, 퍼지용으로 사용되므로, 매우 큰 용량의 펌프가 요구된다. 또한, 제 1 및 제 2 배출구(160,170)는 동일한 펌프에 연결되어도 무관하다.
이러한 본 발명의 실시예 1에 따른 원자층 증착 장치는 다음과 같이 동작한다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 원자층을 증착하기 위하여, 반도체 웨이퍼(120)를 챔버 내부 공간(110)으로 인입한다. 다음, 제 1 원료 가스를 제 1 시간(t1)동안 공급한다. 이때, 제 1 배출구(160)의 온/오프 밸브(165)를 개방시키고, 제 2 배출구(160)의 온/오프 밸브(175)는 폐쇄시킨다. 이에따라, 최소한의 잔류 가스만을 배출시키는 제 1 배출구(160)만을 열어놓은 상태에서 제 1 원료 가스 공급이 진행된다. 이렇게 주입된 제 1 원료 가스의 일부분은 반도체 웨이퍼(120) 표면에 화학적으로 흡착되고, 나머지는 챔버 공간(110)에 잔류되거나, 제 1 배출구(160)를 통하여 배출된다.
그후, 제 1 원료 가스의 공급이 완료되면, 챔버 공간(110)에 잔류하는 배기 가스를 배출시키기 위하여 퍼지 공정이 제 2 시간(t2)동안 진행된다. 퍼지 공정은 제 2 배출구(170)의 온/오프 밸브(175)를 개방시킨다. 이때, 제 1 배출구(160)의 온/오프 밸브(165)는 지속적으로 개방 상태를 유지함이 바람직하다. 또한, 제 2 배출구(170)는 상술한 바와 같이, 다량의 배기 가스를 방출시킬 수 있도록 비교적 큰 직경을 가지므로, 퍼지 효율이 우수하다. 더욱이, 두 개의 배출구(160,170)가 모두 개방되어 있는 상태에서 퍼지 공정이 진행되므로, 종래에 비하여 퍼지 효율이 훨씬 좋아진다. 여기서, 퍼지 공정은 알려진 바와 같이 배출구들(160,170)만을 개방하여 실시되거나, 혹은 가스 주입구(140)에 질소 가스와 같은 퍼지 가스를 공급하므로써 실시될 수 있다.
퍼지 공정을 마친 후, 원자층 증착을 위한 제 2 원료 가스를 챔버 공간(110)으로 제 3 시간(t3) 동안 공급한다. 이때도 역시, 제 2 원료 가스의 공급 효율을 극대화하기 위하여, 제 1 배출구(160)의 온/오프 밸브(165)는 개방하고, 제 2 배출구(170)의 온/오프 밸브(175)는 다시 폐쇄한다. 이때, 제 1 배출구(160)는 계속적으로 개방되어 있는 상태에서 제 2 배출구(170)만이 폐쇄되므로, 갑작스런 온/오프 밸브 차단으로 인한 와류 현상이 방지된다.
제 2 원료 가스 공급을 마친후, 제 4 시간(t4)동안 퍼지 공정을 실시한다. 이때, 본 퍼지 공정 역시, 상기의 퍼지 공정과 마찬가지로, 제 1 배출구(160)의 온/오프 밸브(165)를 개방한 상태에서, 제 2 배출구(170)의 온/오프 밸브(175)를 개방한다. 이에따라, 제 2 원료 가스 공급으로 인한 챔버 내부 공간(110)에 잔류하는 배기 가스를 외부로 배출시킨다.
이와같이 가스 공급시 배출구와 가스 퍼지시 배출구를 별도로 설치함으로써, 원할한 원자층 증착을 진행할 수 있다. 더불어, 가스 공급시 배출구는 계속 개방된 상태에서 퍼지시 배출구만이 차단되므로, 갑작스런 밸브 개폐로 인한 와류등이 발생되지 않는다.
(실시예 2)
도 5는 본 발명의 실시예 2 에 따른 원자층 증착 장치의 단면도이고, 도 6은 도 5의 원자층 증착 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다. 여기서, 본 실시예는 상술한 실시예 1과 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 부분의 설명 역시 배제할 것이다.
도 5를 참조하여, 본 실시예에서는 제 1 배출구(160) 및 제 2 배출구(170)중 적어도 하나에 유량 조절 밸브(167,177)를 각각 설치한다. 이러한 유량 조절 밸브는 예를들어, 각 배출구(160,170)의 온/오프 밸브(165,175) 및 펌프(180,190) 사이에 위치될 수 있고, 온/오프 밸브(165,175)의 개방시, 배기량을 조절하는 역할을 한다. 이러한 유량 조절 밸브(167,177)로는 버터플라이(butterfly) 밸브 또는 쓰로틀(throttle) 밸브가 이용될 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예 2에 원자층 증착 장치는 다음과 같이 동작한다.
먼저, 원자층을 증착하기 위하여, 반도체 웨이퍼(120)를 챔버 내부 공간(110)으로 인입한다. 다음, 제 1 원료 가스를 제 1 시간(t1)동안 공급한다. 이때, 제 1 배출구(160)의 온/오프 밸브(165)를 개방시키고, 제 2 배출구(160)의 온/오프 밸브(175)는 폐쇄시킨다. 아울러, 제 1 배출구(160)의 유량 조절 밸브(167)는 최소한의 파티클 또는 배기 가스만이 배출될 수 있도록, 최소한만 개방되도록 한다. 이로써, 배기되는 가스의 량은 최소한으로 줄인 상태에서 제 1 원료 가스 공급이 진행된다.
그후, 제 1 원료 가스의 공급이 완료되면, 챔버 공간(110)에 잔류하는 배기 가스를 배출시키기 위하여 퍼지 공정이 제 2 시간(t2)동안 진행된다. 퍼지 공정은 제 2 배출구(170)의 온/오프 밸브(175)를 개방시키고, 배기 가스를 최대한 배출시킬 수 있도록 제 2 배출구(170)의 유량 조절 밸브(177)를 최대한 개방시킨다. 이때, 제 1 배출구(160)의 온/오프 밸브(165)는 지속적으로 개방 상태를 유지함이 바람직하고, 제 1 배출구(160)의 유량 조절 밸브(167) 또한 통과할 수 있는 유량이 최대가 되도록 조절함이 바람직하다. 이에따라, 챔버내의 배기 가스는 두 개의 배출구(160,170)를 통하여 단시간에 다량으로 배출된다.
퍼지 공정을 마친 후, 원자층 증착을 위한 제 2 원료 가스를 챔버 공간(110)으로 제 3 시간(t3) 동안 공급한다. 제 2 원료 가스의 공급 효율이 최대가 될 수 있도록, 제 1 배출구(160)의 온/오프 밸브(165)는 개방한 상태에서, 제 2 배출구(170)의 온/오프 밸브(175)를 차단한다. 아울러, 제 1 배출구(160)의 유량 조절 밸브(167)는 최소한의 배기 가스만이 배출되도록, 최소한만 개방된다. 여기서, 제 1 배출구(160)는 개방되어 있는 상태에서 제 2 배출구(170)만이 폐쇄되므로, 갑작스런 온/오프 밸브 차단으로 인한 와류 현상이 방지된다.
제 2 원료 가스 공급을 마친후, 제 4 시간(t4)동안 퍼지 공정을 실시한다. 이때, 퍼지 공정 역시, 상기의 퍼지 공정과 마찬가지로, 제 1 배출구(160)의 온/오프 밸브를 개방한 상태에서, 제 2 배출구(170)의 온/오프 밸브를 개방한다. 아울러, 각 배출구의 유량 조절 밸브(167,177)를 최대한 개방시킨다. 이에따라, 챔버 내부 공간(110)에 잔류하는 배기 가스를 외부로 배출시킨다.
본 실시예에 의하면, 각각의 배출구에 유량 조절 밸브를 설치함으로써, 배기 가스의 배출량을 보다 미세하게 조절할 수 있다.
(실시예 3)
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 원자층 증착 장치의 단면도로서, 본 실시예 역시 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 배출구(160,170)는 통합 배출구(200)으로 부터 분기된다. 본 실시예에서는 각각의 제 1 및 제 2 배출구(160,170)에 온/오프 밸브를 설치하는 대신, 통합 배출구(200)에 연동 밸브(210)를 설치한다. 알려진 바와 같이, 연동 밸브(210)는 다수개의 밸브 중 어느 하나는 계속적으로 개방시키고, 나머지는 선택적으로 온,오프시키는 특성을 갖는다. 즉, 연동 밸브(210)가 설치되면, 원료 공급시에는 제 1 배출구(160)가 온(개방)되고, 퍼지시에는 제 2 배출구(170)가 온(개방)된다. 이와같이, 본 발명에서의 제 1 배출구(160)는 원료 가스 공급시 및 퍼지시에 모두 개방되어 있고, 제 2 배출구(170)만이 퍼지시에만 개방되는 것이므로, 연동 밸브를 사용하여도 동일한 효과를 거둘수 있다.
(실시예 4)
도 7은 본 발명의 실시예 4를 설명하기 위한 원자층 증착 장치의 단면도이다. 본 실시예 역시 상술한 실시예들과 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하고, 중복 설명 역시 배제하도록 한다.
본 실시예는 도 7에 도시된 바와 같이, 원료 가스 공급용 제 1 배출구(162)와, 퍼지용 제 2 배출구(172)가 서로 하나의 통합 라인으로부터 분기되지 않고, 개별적으로 형성된다. 이때, 개별적인 제 1 및 제 2 배출구(162,172)내에는 각각 온/오프 밸브가 설치되고, 경우에 따라, 유량 조절 밸브(167,177)가 설치될 수 있다.
이와같이, 제 1 배출구(162)와 제 2 배출구(172)를 개별적으로 설치하여도 동일한 효과를 거둘 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면 원자층을 증착하는 챔버내에 가스 공급시 파티클 및 잔류물들을 배출시키기 위한 가스 공급용 배출구와,퍼지시 다량의 배기 가스를 배출시키기 위한 퍼지용 배출구를 각각 설치한다. 이에따라, 공급시에는 배기 가스의 배출을 최소한으로 줄이고, 가스 퍼지시에는 배기 가스가 최대한 배출되도록 하므로써, 증착 효율을 극대화할 수 있다.
더불어, 가스 공급 및 퍼지시 마다 압력 조절 밸브를 조절할 필요가 없으므로, 공정이 간소해지고, 공정이 원활하게 진행된다.
또한, 가스 공급용 배출구는 개방되어 있는 상태에서 퍼지시 배출구가 개폐되므로, 갑작스런 밸브 동작에 의한 와류 현상이 발생되지 않는다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.
Claims (13)
- 원료 가스를 공급후 퍼지하는 단계를 반복하여 원자층을 증착하는 원자층 증착 장치로서,원자층을 증착하기 위한 챔버;상기 챔버 내부로 원료 가스를 공급하는 가스 주입구;상기 원료 가스 공급시 챔버 내부에 잔류하는 최소한의 가스량을 배출시키도록 개방되는 제 1 배출구; 및상기 원료 가스 공급후, 퍼지시 챔버 내부의 배기 가스를 배출시키도록 개방되는 제 2 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 배출구 및 제 2 배출구는 하나의 통합라인으로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 배출구 내부에는 온/오프 밸브가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 온/오프 밸브는 슬릿 밸브인 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 배출구 중 적어도 하나에 배기 가스 유량 조절 밸브가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 배기 가스 유량 조절 밸브는 압력 조절 밸브, 버터플라이 밸브 또는 쓰로틀 밸브인 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 배출구는 제 1 배출구보다 직경이 큰 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 배출구가 만나는 통합 라인에, 어느 하나는 계속적으로 개방시키면서 나머지 하나를 선택적으로 개방시키는 연동 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
- 챔버의 일측벽에 설치되는 가스 공급용 배출구와, 퍼지용 배출구를 포함하며, 각각의 배출구의 개폐를 제어하는 온/오프 밸브를 포함하는 원자층 증착 장치의 구동 방법으로서,(a)반도체 웨이퍼를 챔버 공간내에 인입하는 단계;(b)가스 공급용 배출구는 개방시키고, 퍼지용 배출구는 폐쇄시킨 상태에서, 상기 반도체 웨이퍼 상에 제 1 원료 가스를 공급하는 단계;(c)상기 퍼지용 배출구를 개방시켜, 퍼지 공정을 실시하는 단계;(d)상기 퍼지용 배출구를 폐쇄시키고, 제 2 원료 가스를 공급하는 단계; 및(e)상기 퍼지용 배출구를 개방시켜, 퍼지 공정을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치의 구동 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 (c) 내지 (e) 단계에서, 상기 가스 공급용 배출구는 계속 개방된 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치의 구동 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 가스 공급용 배출구와, 퍼지용 배출구는 각각 배기 가스 유량 조절 밸브를 포함하고,상기 (b) 단계 및 (d) 단계에서, 상기 가스 공급용 배출구의 유량 조절 밸브는 최소한의 배기 가스만 배출되도록 개방되는 것을 특징으로 원자층 증착 장치의 구동 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 가스 공급용 배출구와, 퍼지용 배출구는 각각 배기 가스 유량 조절 밸브를 포함하고,상기 (c) 단계 및 (e) 단계에서, 상기 퍼지용 배출구의 유량 조절 밸브는 최대한의 배기 가스가 배출되도록 완전 개방되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치의 구동 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 (b) 내지 (e) 단계는 적어도 한번 반복하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치의 구동 방법.
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