KR100494970B1

KR100494970B1 - 광원자층 선택증착장치

Info

Publication number: KR100494970B1
Application number: KR10-2002-0076145A
Authority: KR
Inventors: 병호 최; 이영훈; 김대연; 곽재찬; 강봉석; 김희철; 김민완; 하정석
Original assignee: 병호 최; 이영훈
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2005-06-13
Also published as: KR20040048441A

Abstract

본 발명은 광원자층 증착기술를 이용하여 선택된 영역에 박막을 형성시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 그 내부에서 기판의 박막형성반응이 일어나는 반응챔버; 얻고자하는 박막패턴으로 패턴화되어 윈도우위에 장착되는 포토마스크; 상기 포토마스크위에 위치되어 광원으로 부터 조사된 광을 평행광으로 만들어 포토마스크에 투사하는 빔 익스팬더 및 칼리메이트; 및 상기 윈도우와 포토마스크사이에 구비되어 상기 포토마스크를 통과한 광이 상기 포토마스크의 패턴과 동일한 패턴으로 기판상에 조사되도록 이루어진 렌즈를 포함하여 구성되는 광원자층 선택증착장치 및 광원자층 선택증착방법이 제공된다.

본 발명은 광원자층 선택증착장치 및 광원자층 선택증착방법에 의하여 원하는 패턴 박막을 단일 공정으로 제조하므로써 반도체 및 박막제조공정을 간소화시킬 뿐만 아니라 반도체 제조원가를 절감시킬 수 있다.

Description

광원자층 선택증착장치{Apparatus of Photo - Induced Selective Area Atomic Layer Deposition}

본 발명은 광원자층 증착기술를 이용하여 선택된 영역에 박막을 형성시키는 장치에 관한 것이다.

반도체 산업은 매우 빠른 속도로 발전해 왔다. 특히 DRAM의 집적도는 기하 급수적으로 증가되고 있으며 각 개별 소자 및 영역의 점유면적의 감소가 요구되고 있다.

이에 초 박막 제조에 있어 정확한 치수조절이 용이하고 신뢰성 및 공정 호환성이 우수한 새로운 방식의 박막 증착 방법이 요구되어 졌다.

이러한 요구에 대하여 최근에는 박막의 저온형성이 가능하고 우수한 계단 도포 성(step coverage)과 특히 초 박막의 두께조절에 있어 탁월한 방법인 원자층 증착법에 관한 연구가 활발히 진행 중에 있다.

특히. 반도체 산업의 디램 캐페시터(DRAM capacitor), 게이트 산화물(gate oxide), 배리어 금속(barrier metal) 등에 이용이 시도되고 있다.

상기 원자층 증착법은 일반적인 증착 방법인 화학증착법(chemical vapor deposition)과는 달리 기판에 전구체(precursor)를 교대로 공급하여 전구체의 화학적 흡착과 표면반응에 의해 박막을 성장시키는 저온 공정이다.

전구체가 캐리어 개스(carrier gas)에 의해 개스라인을 통해 반응챔버에 들어오면 자연스럽게 기판에 흡착하게 된다.

이때 화학적 결합으로 흡착되는 흡착원자는 기판상에 단원자층(monolayer)을 형성하며 다른 흡착종은 물리적 결합으로 이루어진다.

이러한 반응이 끝나면 퍼지(purge)개스를 주입하여 화학적 결합을 한 단원자 이외의 물리적으로 결합한 원자들을 떼어내어 보내므로 기판상에도 단원자층만 증착되는 "원자층 층착"이 형성된다.

이러한 사이클을 컴퓨터로 수백 ∼수만 횟수로 조절, 수행하므로 원하는 원자층의 두께가 증착된다.

도 1에는 종래의 원자층 증착장치의 일례가 도시되어 있다.

도 1에 나타난 바와 같이, 종래의 원자층 증착장치(10)는 그 내부에서 기판(1)상에 박막이 형성되는 반응챔버(2), 상기 기판(1)을 가열하기 위한 가열기(heater)(3), 퍼지개스, 반응개스 및 개스상태의 전구체를 상기 반응챔버(2)에 공급하는 개스도입라인(4) 및 상기 반응챔버(2)내의 개스를 배출하는 개스 배출관(5)을 포함한다.

상기 개스도입라인(4)에는 퍼지개스도입라인(41), 반응개스도입라인(42), 전구체도입라인(43)이 개스소통관계로 연결되어 있다.

상기 전구체도입라인(43)은 전구체를 저장하는 전구체 저장조(44)에 연결되어 있고, 상기 전구체 저장조(44)에는 캐리어 개스공급원에 연결되어 상기 전구체 저장조(44)에 캐리어 개스를 공급하는 캐리어 개스도입라인(45)이 연결되어 있다.

그리고 상기 전구체도입라인(43)은 바이패스 관(46)을 통해 상기 개스 배출관(5)에 연결되어 있고, 상기 퍼지개스도입라인(41) 및 반응개스도입라인(42)은 각각 제1연결라인(401) 및 제2연결라인(402)을 통해 상기 바이패스 관(46)에 연결되어 있다.

상기한 각각의 라인에는 개스조절밸브(41a, 42a, 43a, 46a, 401a, 402a)가 구비되어 있다.

그리고 상기 퍼지개스도입라인(41), 반응개스도입라인(42), 및 캐리어 개스도입라인(45)을 통하여 각각 공급되는 퍼지개스, 반응개스 및 캐리어 개스의 공급량은 매스유동제어기(mass flow controller)(6)에 의하여 제어된다.

상기 원자층 증착장치를 사용하여 원자층 증착하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

기판상에 형성하고자 하는 박막의 종류에 따라 전구체를 준비하여 전구체 저장조 (44)에 저장한 다음, 전구체도입라인(43) 및 개스도입라인(4)을 통해 반응챔버(2)내로 주입한다.

상기와 같이 반응챔버(2)내로 주입된 전구체들은 캐리어 개스(불활성 개스)에 의해 분리된 상태에서 순차적으로 공급되어지고 기판표면에 흡착된다.

이 흡착 위치는 표면에서 화학적으로 활성화된 자리의 수에 의해 결정된다.

상기 전구체로는 주로 액체 상태의 금속유기(Metal organic)전구체가 사용되며, 이러한 액상의 전구체들은 열을 가할 수 있는 전구체저장조(44)내에서 적정온도로 가열하여 증기압(vapor pressure)를 크게 한 후, 도 1에 나타난 바와 같이, 캐리어 개스(carrier 개스)를 이용한 버블러 타입(bubbler type)이나 증발기 (vaporizer)를 갖춘 액체이송시스템(liquid delivery system)을 이용하여 개스상태로 반응챔버내로 공급된다.

다음에, 퍼지개스를 퍼지개스도입라인(41)을 통해 반응챔버(2)내에 주입하여 반응챔버(2)내를 퍼징한 후, 반응개스도입라인(42) 및 개스도입라인(4)을 통해 반응개스를 반응챔버(2)내로 주입하면서 박막이 형성된다.

상기 퍼지 동안에 반응 부산물은 탈착 제거되어 잔류물(residue)의 농도를 최소화시키는 역할과 전구체들을 분리시켜 증기상 반응(vapor phase reaction)과 핵 생성(nucleation)을 막는 역할을 한다.

상기와 같이, 기판상에 박막의 형성이 완료되면 2차로 반응챔버내를 퍼지개스로 퍼징하게 함으로써, 한 사이클이 종료된다.

상기한 원자층 증착법에서의 박막의 두께는 단순히 사이클 수를 헤아리면 되기 때문에 초 박막의 두께 제어에 매우 유리하다.

상기와 같이 형성된 박막을 이용하여 반도체 소자를 제조하기 위해서는 반도체 공정에서 원하는 형태로 패턴화(patterning)하는 포토리소그래피 (photolithography) 공정을 필히 거치게 된다.

도 2에는 포토리소그래피(Photolithography)공정과 에칭(etch;식각)공정에 의한 박막의 패턴화(patterning)과정이 나타나 있다.

상기 포토리소그래피 공정은 마스크 상에 설계된 패턴을 공정제어 규격 하에 웨이퍼 상에 구현하는 기술이다.

도 2에 나타난 바와 같이, 설계된 패턴이 형성되어 있는 마스크를 통하여 특정파장의 빛을 광 감응제 (Photoresist-PR)가 도포되어 있는 웨이퍼 상에 노광시킴으로써 광 화학 반응이 일어나게 되고, 현상공정시 화학반응에 의하여 피알 패턴(PR pattern)을 형성하게 된다.

이렇게 형성된 감광막 패턴은 후속공정인 식각공정에서 베리어(barrier)역할을 하게 되며 최종적으로 노출된 박막은 식각용 플라즈마(plasma)나 화학물질 등에 의해 제거된다. 이후 감광막 패턴을 제거하면 원하는 형태로 패턴화(patterning)된 박막을 얻게 된다.

이와 같이, 종래의 원자층 증착장치 및 증착방법에 따라 제조된 기판상의 박막을 반도체 및 전자 소자 등에 사용하기 위해서는 상기 박막을 원하는 형태로 패턴화 (patterning)하는 포토리소그래피공정을 필히 거치게 되므로, 제조공정이 복잡할 뿐만 아니라 제조비용도 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 원하는 패턴 박막을 단일 공정으로 제조하므로써 반도체 및 전자소자 제조공정을 간소화시킬 뿐만 아니라 제조원가를 절감시킬 수 있는 광원자층 선택증착장치를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 기판의 박막형성반응이 일어나는 반응챔버;

상기 반응챔버내에 위치된 기판을 가열하기 위한 가열기(heater);

개스를 상기 반응챔버내로 도입시키는 개스도입라인;

상기 반응챔버로부터 개스를 외부로 배출시키는 개스배출관;

상기 반응챔버의 상부에 위치되어 개스는 차단하고 광은 통과시키는 윈도우;

얻고자하는 박막패턴으로 패턴화되어 상기 윈도우위에 구비되는 포토마스크;

상기 포토마스크위에 위치되어 광원으로 부터 조사된 광을 평행광으로 만들어 포토마스크에 투사하는 빔 익스팬더 및 칼리메이트; 및

상기 윈도우와 포토마스크사이에 구비되어 상기 포토마스크를 통과한 광이

상기 포토마스크의 패턴과 동일한 패턴으로 기판상에 조사되도록 이루어진 렌즈를 포함하여 구성되는 광원자층 선택증착장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 본 발명의 광 원자층 선택증착장치를 이용하여 선택적 영역 원자층 증착을 행하여 박막을 제조하는 방법에 있어서,

기판상에 형성하고자 하는 박막의 종류에 따라 전구체를 준비하여 반응챔버내로 주입하는 단계;

퍼지개스를 상기 반응챔버내로 주입하여 반응챔버내를 퍼징하는 단계;

반응개스를 주입하면서 패턴화된 포토 마스크(photo mask) 및 렌즈를 통해 광을 선택적 영역에 조사하여 목적하는 패턴을 갖는 박막을 형성하는 단계; 및

기판상에 박막의 형성이 완료되면 2차로 퍼지개스를 상기 반응챔버내로 주입하여 반응챔버내를 퍼지개스로 퍼징하는 단계를 포함하여 구성되는 광원자층 선택증착 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 광원자층 증착장치(100)는 기판(101)의 박막형성반응이 일어나는 반응챔버(102) 및 상기 반응챔버(102)내에 위치된 기판(101)을 가열하기 위한 가열기(heater)(103)를 포함한다.

상기 기판은 반응챔버(102)내에 위치되는 서셉터(susceptor)(1011)상에 위치되며, 이 서셉터(1011)에는 기판의 온도를 측정하기 위한 온도계(T.C)가 구비되어 있다.

상기 반응챔버(102)에는 개스공급원(도시되어 있지 않음)으로부터 개스를 상기 반응챔버(102)내로 도입시키는 개스도입라인 (104) 및 상기 반응챔버(102)내의 개스를 외부로 배출시키는 개스배출관(105)이 연결되어 있다.

상기 반응챔버내로의 개스의 도입 및 배출를 위한 개스도입 및 배출라인은 도 5에 나타난 바와 같이 구성하는 것이 바람직하다.

즉, 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 개스도입라인(104)에는 퍼지개스도입라인(141) , 반응개스도입라인(142) 및 전구체도입라인(143)을 개스소통관계로 연결하는 것이 바람직하다.

상기 전구체도입라인(143)은 전구체를 저장하는 전구체 저장조(144)에 연결되어 있고, 상기 전구체 저장조(144)에는 그 일단이 캐리어 개스공급원에 연결되어 있는 캐리어 개스도입라인(145)이 연결되어 있다.

상기 캐리어 개스도입라인 (145)은 상기 전구체 저장조(144)에 캐리어 개스를 공급하여 전구체 저장조(144)에 저장되어 있는 전구체가 이 캐리어 개스에 의해 반응챔버내로 도입되도록 해준다.

상기 전구체도입라인(143)은 바이패스 관(146)을 통해 상기 개스 배출관(105)에 연결되어 있고, 상기 퍼지개스도입라인(141) 및 반응개스도입라인 (142)은 각각 제1연결라인(1411) 및 제2연결라인(1421)을 통해 상기 바이패스 관(146)에 연결되어 있다.

상기한 각각의 라인에는 개스조절밸브(141a, 142a, 143a, 146a, 1411a, 1421a)를 구비시키는 것이 바람직하다.

그리고 상기 퍼지개스도입라인(141), 반응개스도입라인(142), 및 캐리어 개스도입라인(145)을 통하여 각각 공급되는 퍼지개스, 반응개스 및 캐리어 개스의 공급유량은 매스유동제어기(440)에 의하여 제어된다.

상기 전구체로 액체 상태의 금속유기전구체를 사용하는 경우에는 전구체 저장조(144)로서 열을 가할 수 있는 전구체 저장조(144)를 사용하여 액상의 전구체들을 적정온도로 가열하여 증기압을 크게 한 후, 도 5에 나타난 바와 같이, 캐리어 개스를 이용한 버블러 타입이나 증발기를 갖춘 액체이송시스템을 이용할 수 있다.

한편, 상기 반응챔버(102)의 상부에는 반응챔버내의 개스가 상부로 배출되는 것을 차단하고 광원으로부터 발생한 광을 통과하도록 구성되는 윈도우(106)가 구비되어 있다.

상기 윈도우(106)로는 MgF₂ 윈도우(window)등이 사용될 수 있다.

상기 반응챔버내와 접해있는 윈도우의 저면은 원자층 증착시에 전구체들에 노출되어 있으므로 원하지 않는 윈도우 코팅(window coating)의 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 상기 윈도우(106)의 저부에 윈도우 퍼지 노즐(1061)을 구비시켜 불활성 개스를 연속적으로 윈도우에 퍼징함으로써 전구체의 흡착을 효율적으로 방지할 수 있다.

기판상에 얻고자하는 박막패턴을 형성하도록 패턴화된 포토마스크(107)가 상기 윈도우(106)위에 구비되어 있다.

상기 포토 마스크의 패턴은 기판 패턴의 역으로 설계되어진다.

상기 포토 마스크(107)의 패턴화 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상적인 방법에 의하여 행하면 된다.

예를 들면, 석영유리에 광의 흡수가 우수한 금속(Cr,W,Ta 등)을 증착하여 도 2와 같은 방법으로 사진식각공정을 통해 워하는 형태로 패턴화하여 사용할 수 있다.

또한, 도 4에 나타난 바와 같이, 다른 형태로 패턴화된 포토마스크를 회전 (rotating)방식으로 다수개를 한꺼번에 장착함으로써 연속적인 패턴화공정을 가능하게 할 수 있다.

상기 윈도우(106)와 포토 마스크(107)사이에는 상기 포토 마스크(107)를 통과한 광이 상기 포토 마스크(107)의 패턴과 동일한 패턴으로 기판상에 조사되도록 이루어진 렌즈(108)가 구비되어 있다.

상기 포토 마스크(107)위에는 광원(110)으로 부터 조사된 광을 평행광으로 만들어 포토 마스크에 투사하는 빔 익스팬더 및 칼리메이트(109)가 구비되어 있다.

이하, 본 발명의 광원자층 증착장치를 사용하여 기판상에 박막을 형성시키는 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따라 기판상에 박막을 형성시킴에 있어서 전구체는 기판을 가열하는 열 에너지와 조사되는 광 에너지에 의해서 박막을 형성한다.

상기한 본 발명의 광원자층 증착장치(100)를 이용하여 선택적 영역 원자층 증착을 행하기 위해서는 기판(101)상에 형성하고자 하는 박막의 종류에 따라 전구체를 준비하여 기판을 소정 온도로 가열하면서 증기(vapor) 상태로 반응챔버(102)내로 주입하여야 한다.

본 발명에서 사용될 수 있는 전구체들의 예로는 CdCl₂ + H₂S, ZnCl₂ + H₂S, AsH + AlCl₃, WF₆ + NH₃, Ti(N(CH₃)₂), Al(CH₃) ₂Cl, BBr₃, Nb(OC₂H₅)₅, ZrCl₄, ZrI ₄, SiCl₄, Al(CH₃)₃, SnCl₄, BCl₃, AlCl₃, TiCl₄, Si₂H₆, TaCl₅, Ta(OC₂H₅)₅, HfCl₄, Si(OC₂H₅)₄, In(COCH₂COCH₃)₃, Zn(CH₃COO)₂, Zn₄O(CH ₃COO)₆, TiI₄, Ti(OCH₂CH₃)₄, Ti(OCH(CH ₃)₂)₄등이 있다.

상기와 같이 반응챔버(102)내부로 주입된 증기상태의 전구체는 서셉터(1011)의 상부에 위치한 기판(101)표면에 화학적으로 흡착된다.

흡착된 전구체 소스(source)는 자외선에 의해 일부 분해가 일어나는데 이는 포토 마스크(107) 및 렌즈(108)를 통과한 제한된 자외선 조사영역에서 나타나게 된다.

다음에, 퍼지개스를 상기 반응챔버(102)내로 주입하여 반응챔버(102)내를 퍼징한 다.

이 퍼지공정에서는 화학적으로 흡착된 전구체를 제외한 나머지 전구체는 제거된다.

다음에, 열적에너지(thermal energy)에 의해서는 흡착된 전구체(전구체)와 반응을 하지 않지만 자외선 조사에 의해선 반응을 하는 반응성 개스를 주입하게 된다.

그 반응후에, 반응개스를 주입하면서 패턴화된 포토 마스크(107)및 렌즈(108)를 통해 광을 선택적 영역에 조사하므로써 광이 조사 받은 기판영역에서만 흡착된 전구체와 반응개스가 반응하여 성막이 되는 선택적 공정이 완성된다.

즉, 반응개스 분자는 자외선에 의해 활성화되어 기판에 흡착된 전구체와 반응하여 일정한 패턴의 금속, 반도체 또는 절연체등의 박막을 형성한다.

선택적 영역의 자외선의 조사[UV 또는 레이저(Laser)]를 위해서 원하는 형태로 패턴화된 포토 마스크와 빔 익스팬더 및 칼리메이터를 사용하여 수평광을 만들며 포토 마스크를 통과시킨다.

마지막으로 퍼지단계를 거쳐 잔존 반응성 개스와 잔류물 등을 제거하면 한 싸이클이 끝나게 되고 포토 마스크를 통과한 자외선 조사영역에서만 원자층 스케일의 선택적인 박막이 형성된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

본 발명의 광원자층 선택증착 방법에 의하여 패턴화된 탄탈륨 산화물 박막이 형성되는지 여부를 조사하였다.

본 실시예에서는 전구체로 탄탈륨 펜톡사이드[Ta(OC₂H₅)₅]를 사용하고 산화제 (oxidizing agent)로는 O₂ 개스를 사용하고, 퍼지개스로는 Ar 개스를 각각 사용하여 자외선 조사여부에 따른 탄탈륨 산화물(tantalum oxide)박막의 형성을 확인하였다.

흡착된 개스들의 활성화를 위해 UV-램프(lamp)(185nm)를 사용하였으며 솔레노이드 벨브에 의해 컴퓨터로서 각 개스들의 주입순서를 조절하였다.

탄탈륨 산화물 박막의 증착공정은 0.5초 동안의 Ta(OC₂H₅)₅의 주입, 3초 동안의 퍼지, 1초 동안의 O₂ 개스 주입, 5초 동안의 퍼지로서 이루어진다.

Ta(OC₂H₅)₅가 표면에 흡착되고 퍼지에 의해 흡착된 분자만이 존재하게 되며 퍼지동안에 UV 광(light)조사에 의해 흡착된 종의 광분해(photo-dissociation) 및 기판에 광조사에 따른 활성화 등이 발생한다.

다음으로 주입되는 O₂ 개스는 UV의 조사에 의해 O(3P) + O(3P)로 분리하고 O(3P)는 아직 분리되어 있지 않은 산소분자(O₂)와 결합하여 오존(O₃)을 생성한다.

다시 오존은 UV광을 흡수하여 O(1D) + O₂으로 분해되는데 이 과정에 형성된 O(1D)가 산소원(oxygen source)으로써 작용하여 흡착된 Ta(OC₂H₅)₅와 반응이 이루어져 그 결과로서 탄탈륨 산화물이 형성된다.

도 6에는 공정 변수인 기판온도에 따른 성장률을 나타내고 있다.

도 6(a)는 Ta(OC₂H₅)₅만을 주입한 상태에서 자외선을 조사하지 않은 상태에서의 박막의 성장률을 나타내고 있다.

도 6(a)에 나타난 바와 같이, ~300℃까지의 온도영역에선 박막성장이 이루어지지 않았으며 300℃이상의 온도에선 온도 증가에 따라 급격한 성장률의 증가를 보이고 있는데, 이는 Ta(OC₂H₅)₅의 열분해(thermal decomposition)의 결과로써 나타나는 것이다.

도 6(b)는 역시 자외선을 조사하지 않는 상태에서 Ta(OC₂H₅)₅와 O₂를 순차적으로 주입한 경우의 박막의 성장률을 나타내고 있다.

도 6(b)에 나타난 바와 같이, ~280℃에서 도 6(a)의 결과와 거의 유사한 성장률을 나타냄을 알 수 있는데, 이는 280℃이하의 온도 영역에서Ta(OC₂H₅)₅와 O ₂사이의 열적반응(thermal reaction)이 발생하지 않음을 의미한다.

도 6(c)는 Ta(OC₂H₅)₅와 O₂ 개스를 Ar 개스로 분리된 상태에서 공급하고 자외선을 조사한 경우의 박막의 성장률을 나타내고 있다.

도 6(c)에 나타난 바와 같이, 기판온도 190 ~ 300℃에서 일정한 성장률의 박막을 얻을 수 있었으며 이때의 성장률은 0.37 Å/사이클(cycle)이었다.

도 6(d)는 O₂ 개스의 유량을 흘리지 않고 도 6(c)와 같은 조건으로 실험을 행하였다.

도 6(d)에 나타난 바와 같이, 역시 200 ~ 280℃의 온도영역에서 일정한 박막성장률을 확인할 수 있었고 이때의 성장률은 도 6(c)의 것보다 다소 낮은 0.27Å/사이클이였다.

상기한 도 6(a)∼(d)의 결과로부터, 자외선 조사에 의한 기판의 여기(excitation), Ta(OC₂H₅)₅의 광분해 (Photo-decomposition)와 O₂의 자외선 분해의 결과로 생성된 O(1D)와 흡착된 Ta(OC₂H₅)₅의 반응에 의한 박막성장이 Ta(OC₂H ₅)₅와 O₂ 에 있어 중요한 성장 메카니즘임을 확인 알 수 있다.

또한, 190∼280℃영역에서 선택적 영역의 박막 성장이 가능함을 확인 할 수 있다. Ta(OC₂H₅)₅와 O₂의 경우처럼 일정 온도 범위에서 열적 에너지에는 반응하지 않고 광 에너지 의해서만 반응이 일어나는 전구체 및 반응개스를 본 발명의 광원자층 증착장치의 반응챔버내로 도입하여 선택적 광 조사하에서 반응시켜 박막을 형성하는 경우에는 선택적 영역의 광원자층 증착이 가능하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 선택적 영역의 원자층 증착을 가능하게 함으로써 종래의 복잡한 포토리소그래피(photolithography)공정을 포함한 패턴화공정을 행하지 않고 광원자층 증착 단일 공정에 의해 반도체 및 전자박막 등을 제조할 수 있으므로, 공정축소에 의한 생산성 향상 및 제조원가의 절감를 기대할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 통상적인 원자층 박막 증착(Atomic Layer Deposition)장치의 개략도

도 2는 통상적인 포토리소그래피(photolithography)공정과 식각공정에 의한 박막의 패턴화 과정을 나타내는 공정도

도 3은 본 발명에 부합되는 광원자층 선택증착장치의 개략도

도 4는 본 발명에 부합되는 다수개의 포토 마스크가 회전방식에 의하여 대체될 수 있도록 장착된 것을 나타내는 포토 마스크 시스템의 개략도

도 5는 본 발명에 부합되는 다른 광원자층 선택증착장치의 개략도

도 6은 기판온도에 따른 박막성장율변화를 나타내는 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 100 . . . 증착장치 1, 101 . . . 기판 2,102 . . . 반응챔버

3, 103 . . . 가열기 104 . . . 개스도입라인 105 . . . 개스배출관

106 . . . 윈도우 107 . . . 포토 마스크 108 . . . 렌즈

109 . . . 빔익스펜더 및 칼리메이트

Claims

삭제
삭제
퍼지개스도입라인, 반응개스도입라인 및 전구체도입라인으로 구성된 개스도입라인 과, 개스를 외부로 배출시키는 개스배출관이 형성되어 있고, 상부에는 개스를 차단하는 윈도우가 구비되어, 내부에서 기판의 박막형성반응이 일어나는 반응챔버;

상기 반응챔버내에 위치된 기판을 가열하기 위한 가열기(heater);

얻고자하는 박막패턴으로 패턴화되어 상기 윈도우위에 구비되는 포토마스크;

상기 포토마스크 위에 위치되어 광원으로 부터 조사된 광을 평행광으로 만들어 포토마스크에 투사하는 빔 익스팬더 및 칼리메이트; 및,

상기 윈도우와 포토마스크사이에 구비되어 상기 포토마스크를 통과한 광이 상기 포토마스크의 패턴과 동일한 패턴으로 기판상에 조사되도록 이루어진 렌즈; 를 포함하여 구성되어 있으며,

상기 포토마스크는, 다른 형태로 패턴화된 다수개가 수평 회전이 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광원자층 선택증착장치.
퍼지개스도입라인, 반응개스도입라인 및 전구체도입라인으로 구성된 개스도입라인 과, 개스를 외부로 배출시키는 개스배출관이 형성되어 있고, 상부에는 개스를 차단하는 윈도우가 구비되어, 내부에서 기판의 박막형성반응이 일어나는 반응챔버;

상기 반응챔버내에 위치된 기판을 가열하기 위한 가열기(heater);

얻고자하는 박막패턴으로 패턴화되어 상기 윈도우위에 구비되는 포토마스크;

상기 포토마스크 위에 위치되어 광원으로 부터 조사된 광을 평행광으로 만들어 포토마스크에 투사하는 빔 익스팬더 및 칼리메이트;

상기 윈도우와 포토마스크사이에 구비되어 상기 포토마스크를 통과한 광이 상기 포토마스크의 패턴과 동일한 패턴으로 기판상에 조사되도록 이루어진 렌즈; 및

상기 반응챔버 내의 불활성 개스를 퍼징하기 위해 상기 윈도우의 저부에 배치된 윈도우 퍼지 노즐;

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광원자층 선택증착장치.
퍼지개스도입라인, 반응개스도입라인 및 전구체도입라인으로 구성된 개스도입라인 과, 개스를 외부로 배출시키는 개스배출관이 형성되어 있고, 상부에는 개스를 차단하는 윈도우가 구비되어, 내부에서 기판의 박막형성반응이 일어나는 반응챔버;

상기 반응챔버내에 위치된 기판을 가열하기 위한 가열기(heater);

얻고자하는 박막패턴으로 패턴화되어 상기 윈도우위에 구비되는 포토마스크;

상기 포토마스크 위에 위치되어 광원으로 부터 조사된 광을 평행광으로 만들어 포토마스크에 투사하는 빔 익스팬더 및 칼리메이트;

상기 윈도우와 포토마스크사이에 구비되어 상기 포토마스크를 통과한 광이 상기 포토마스크의 패턴과 동일한 패턴으로 기판상에 조사되도록 이루어진 렌즈; 및

상기 반응챔버 내의 불활성 개스를 퍼징하기 위해 상기 윈도우의 저부에 배치된 윈도우 퍼지 노즐;을 포함하여 구성되며,

상기 포토마스크는, 다른 형태로 패턴화된 다수개가 수평 회전이 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광원자층 선택증착장치.
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