KR100888067B1 - Batch-type atomic layer deposition apparatus and atomic layer deposition method using the same - Google Patents
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Abstract
한 번에 다수의 웨이퍼에 대해 원자층 증착의 단위공정을 진행할 수 있는 배치형 원자층 증착장치가 개시된다. 이 원자층 증착장치는 내부와 외부를 분리하는 하우징; 상기 하우징과 일정 간격 이격되어 동심원 형상으로 설치되는 내부 지지벽; 상기 하우징과 내부 지지벽 사이에 회전 가능하게 설치되고 다수의 웨이퍼가 탑재되는 링 형상의 베이스 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트 상에서 원주방향을 따라 제거가능하게 설치되는 다수의 분리유닛을 포함하며, 상기 하우징, 상기 내부 지지벽, 상기 베이스 플레이트 및 상기 분리유닛으로 이루어지는 적어도 하나 이상의 반응챔버 쌍이 형성되고, 베이스 플레이트가 상기 반응챔버 쌍에 대응하여 순차적으로 회전됨으로써 상기 다수의 웨이퍼 각각에 대해 상기 반응챔버에 대응하는 단위 공정이 순차적으로 진행된다.Disclosed is a batch atomic layer deposition apparatus capable of carrying out a unit process of atomic layer deposition on a plurality of wafers at one time. The atomic layer deposition apparatus includes a housing that separates the inside from the outside; An inner support wall spaced apart from the housing at a predetermined interval and installed in a concentric shape; A ring-shaped base plate rotatably installed between the housing and the inner support wall and mounted with a plurality of wafers; And a plurality of separation units removably installed along the circumferential direction on the base plate, wherein at least one pair of reaction chambers including the housing, the inner support wall, the base plate, and the separation unit are formed, and a base plate. Is sequentially rotated corresponding to the reaction chamber pairs, so that a unit process corresponding to the reaction chamber is sequentially performed for each of the plurality of wafers.
ALD, 제조효율, 균일도, 회전, 승강, 격벽 ALD, manufacturing efficiency, uniformity, rotation, lifting, bulkhead
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 설명하는 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
도 3은 본 발명의 적용되는 분리벽의 일 예를 나타내는 설명도이다.3 is an explanatory diagram showing an example of a partition wall to which the present invention is applied.
도 4는 본 발명에 적용되는 분리벽의 다른 예를 나타내는 설명도이다.4 is an explanatory diagram showing another example of a partition wall applied to the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증착방법을 설명하는 플로차트이다.5 is a flowchart illustrating a deposition method according to an embodiment of the present invention.
도 6은 로더/언로더를 하우징의 외측과 내부 지지벽의 내측에 동시에 설치한 구성을 나타낸다.Fig. 6 shows a configuration in which the loader / unloader is simultaneously installed on the outer side of the housing and the inner side of the inner support wall.
본 발명은 배치형 원자층 증착장치 및 증착방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 한 번에 다수의 웨이퍼에 대해 원자층 증착의 단위공정을 진행할 수 있는 기술에 관련한다.The present invention relates to a batch atomic layer deposition apparatus and a deposition method. In particular, the present invention relates to a technique capable of performing a unit process of atomic layer deposition on a plurality of wafers at one time.
원자층 증착(Atomic Layer Deposition)이란 단원자층의 화학적 흡착 및 탈착을 이용한 나노스케일의 박막 증착기술로서 각 반응물질들을 개별적으로 분리하여 펄스 형태로 챔버에 공급함으로써 기판표면에 반응물질의 표면포화(surface saturation) 반응에 의한 화학적 흡착과 탈착을 이용한 새로운 개념의 박막 증착기술이다. Atomic Layer Deposition is a nanoscale thin film deposition technique using chemical adsorption and desorption of monoatomic layers. Each reactant is individually separated and supplied to the chamber in a pulse form to surface saturate the reactant on the substrate surface. It is a new concept of thin film deposition using chemical adsorption and desorption by saturation reaction.
원자층 증착은 최초에 EL 디스플레이(Electro Luminescent Display) 소자를 위한 ZnS의 다결정질 구조와 산화물의 비정질 구조의 박막을 성장시키기 위해 개발되었지만, 현재에는 원자층 증착의 우수한 계단 도포성과 재현성의 장점을 이용한, 조성제어가 까다로운 TiN, BST, PZT, Ta2O5 등과 같은 다결정질 물질과 산화물의 차세대 반도체 소자 재료 개발을 위해 계속 연구중에 있다. Atomic layer deposition was first developed to grow thin films of ZnS polycrystalline and oxide amorphous structures for EL display (Electro Luminescent Display) devices, but now takes advantage of the superior step coverage and reproducibility of atomic layer deposition. In addition, the company is continuously researching the development of next-generation semiconductor device materials of polycrystalline materials and oxides such as TiN, BST, PZT, and Ta 2 O 5 , which are difficult to control.
원자층 증착의 특징은, 반응가스를 펄스 형태로 주입함으로써 박막의 조성 및 두께 조절이 용이하고, 퍼지(purge) 공정을 삽입하기 때문에 불순물이 적고, 화학 반응시 형성될 수 있는 불순물 입자의 형성을 효과적으로 억제할 수 있다는 것이다. 또한, 표면 반응제어가 우수하여 박막의 물리적 성질의 재현성이 우수하고 대면적에 걸쳐 매우 균일한 두께로 박막 형성이 가능하며 우수한 계단 도포성의 특성과 더불어 핀홀 밀도를 매우 낮출 수 있다. Atomic layer deposition is characterized by easy reaction of the composition and thickness of the thin film by injecting the reaction gas in a pulse form, less impurities due to the insertion of a purge process, and the formation of impurity particles that can be formed during chemical reaction. It can be effectively suppressed. In addition, the surface reaction control is excellent, excellent reproducibility of the physical properties of the thin film, it is possible to form a thin film with a very uniform thickness over a large area, it is possible to very low pinhole density with excellent step coating properties.
그 외에 기존의 CVD 방법에 비해 상당히 낮은 온도에서 박막을 성장시킬 수 있으며 사이클 수에 두께가 의존하므로 매우 얇은 박막을 증착시킬 수 있는 여러 가지 장점을 가지고 있는 새로운 개념의 CVD 기술이다.In addition, it is a new concept of CVD technology that can grow a thin film at a considerably lower temperature than the conventional CVD method and has many advantages of depositing a very thin film because thickness is dependent on the number of cycles.
단원자 물질을 원자층 증착방법으로 증착하기 위한 방법 중에서, 1 사이클당 4 단계의 공정을 필요로 하는 증착방법에 의하면, 원료기체를 기판에 공급하고, 과잉으로 공급된 원료기체를 퍼지하며, 다시 반응기체를 기판에 공급하고 과잉으로 공급된 반응기체와 반응부산물을 퍼지한다.Among the methods for depositing the monoatomic material by the atomic layer deposition method, according to the deposition method requiring four steps per cycle, the raw material gas is supplied to the substrate, and the excessively supplied raw material gas is purged again. The reactant gas is supplied to the substrate and the excess reactant and the reaction byproduct are purged.
이와 같이, 원료기체의 공급과 퍼지 및 반응기체의 공급과 퍼지로 이루어지는 증착 사이클을 각 대상 웨이퍼에 대해 수 회 반복적으로 수행함으로써 원하는 결과물을 얻을 수 있기 때문에, 당연히 제조효율이 떨어진다는 문제점이 있다.As described above, since the desired result can be obtained by repeatedly performing the deposition cycle of supplying and purging the raw material gas and supplying and purging the reactive gas to each target wafer several times, there is a problem in that manufacturing efficiency is low.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 제시되는 것으로, 본 발명의 목적은 한 번에 다수의 웨이퍼에 대해 원자층 증착의 단위공정을 진행함으로써 제조효율을 향상시킬 수 있는 원자층 증착장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention is presented to improve such a conventional problem, an object of the present invention is an atomic layer deposition apparatus and method that can improve the manufacturing efficiency by proceeding a unit process of atomic layer deposition on a plurality of wafers at once To provide.
이러한 본 발명의 목적과 다른 목적, 그리고 이를 구현하기 위한 특징적 기술 및 그에 따른 효과는 이하에 기술되는 실시예를 통하여 명확히 이해될 것이다.The purpose and other objects of the present invention, as well as the characteristic technology for implementing the same and the effects thereof, will be clearly understood through the embodiments described below.
상기한 목적은, 내부와 외부를 분리하는 하우징; 상기 하우징과 일정 간격 이격되어 동심원 형상으로 설치되는 내부 지지벽; 상기 하우징과 내부 지지벽 사이에 회전 가능하게 설치되고 다수의 웨이퍼가 탑재되는 링 형상의 베이스 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트 상에서 원주방향을 따라 제거가능하게 설치되는 다수의 분리유닛을 포함하며, 상기 하우징, 상기 내부 지지벽, 상기 베이스 플레이트 및 상기 분리유닛으로 이루어지는 적어도 하나 이상의 반응챔버 쌍이 형성되고, 상기 베이스 플레이트가 상기 반응챔버 쌍에 대응하여 순차적으로 회전됨으로써 상기 다수의 웨이퍼 각각에 대해 상기 반응챔버에 대응하는 단위 공정이 순차적으로 진행되는 배치형 원자층 증착장치에 의해 달성된다.The above object, the housing for separating the inside and the outside; An inner support wall spaced apart from the housing at a predetermined interval and installed in a concentric shape; A ring-shaped base plate rotatably installed between the housing and the inner support wall and mounted with a plurality of wafers; And a plurality of separation units detachably installed along the circumferential direction on the base plate, wherein at least one pair of reaction chambers including the housing, the inner support wall, the base plate, and the separation unit are formed, and the base The plate is sequentially rotated corresponding to the reaction chamber pairs to achieve a batch atomic layer deposition apparatus in which a unit process corresponding to the reaction chamber is sequentially performed for each of the plurality of wafers.
여기서, 분리유닛은 판 형상의 몸체로 구성되어 승강유닛에 의해 승강하는 격벽일 수 있다.Here, the separation unit may be a partition wall configured by the lifting unit is composed of a plate-shaped body.
또한, 상기 분리유닛은 상기 베이스 플레이트를 향하여 상부로부터 분사되어 형성되는 에어 커튼일 수 있다.In addition, the separation unit may be an air curtain formed by spraying from the top toward the base plate.
또한, 상기 반응챔버에 상기 웨이퍼를 로딩하거나 상기 반응챔버로부터 상기 웨이퍼를 언로딩하는 로더/언로더가 상기 하우징의 외측 또는 상기 내부 지지벽의 내측에 설치될 수 있다.In addition, a loader / unloader for loading the wafer into the reaction chamber or unloading the wafer from the reaction chamber may be installed outside the housing or inside the inner support wall.
상기 분리유닛은 상기 베이스 플레이트를 가로지르는 종 분리벽과 인접하는 종 분리벽을 가로질러 연결하는 횡 분리벽이 일체로 형성되어 구성되며, 상기 반응챔버에 상기 웨이퍼를 로딩하거나 상기 반응챔버로부터 상기 웨이퍼를 언로딩하는 로더/언로더가 상기 하우징의 외측과 상기 내부 지지벽의 내측에 각각 설치될 수 있다.The separation unit is formed by integrally forming a transverse separation wall connecting the longitudinal separation wall across the base plate and the adjacent longitudinal separation wall, and loading the wafer into the reaction chamber or from the reaction chamber A loader / unloader for unloading may be installed at an outer side of the housing and an inner side of the inner support wall, respectively.
바람직하게, 상기 반응챔버 쌍 중 어느 하나 또는 모두에 플라즈마 공급유닛이 설치될 수 있다. Preferably, a plasma supply unit may be installed in any one or both of the reaction chamber pairs.
또한, 상기 플라즈마 공급유닛으로부터 인가되는 플라즈마는 다이렉트 플라즈마(direct plasma) 및 리모트 플라즈마(remote plasma)를 포함할 수 있다.In addition, the plasma applied from the plasma supply unit may include a direct plasma and a remote plasma.
상기한 목적은, 공정을 수행할 복수의 웨이퍼를 탑재한 로더/언로더로부터 하나의 반응챔버 영역에서 베이스 플레이트에 웨이퍼를 로딩하는 제 1 단계; 분리벽을 형성하여 상기 복수의 반응챔버 영역에 반응챔버를 형성하는 제 2 단계; 상기 복수의 반응챔버 각각에 기설정된 종류의 소스를 공급하는 제 3 단계; 상기 복수의 반응챔버 각각에 퍼지가스를 공급하는 제 4 단계; 상기 분리벽을 제거하는 제 5 단계; 상기 어느 하나의 반응챔버 영역에 인접한 반응챔버 영역과 상기 로더/언로더가 대응하도록 상기 베이스 플레이트를 회전하는 제 6 단계를 포함하며, 상기 제 1 내지 제 6 단계를 기설정된 회수만큼 반복한 후, 공정 완료된 웨이퍼를 상기 로더/언로더로부터 언로딩하는 원자층 증착방법에 의해 달성된다.The above object is a first step of loading a wafer on a base plate in one reaction chamber region from a loader / unloader equipped with a plurality of wafers to perform a process; A second step of forming a reaction chamber in a plurality of reaction chamber regions by forming a partition wall; Supplying a source of a predetermined type to each of the plurality of reaction chambers; A fourth step of supplying a purge gas to each of the plurality of reaction chambers; A fifth step of removing the partition wall; And a sixth step of rotating the base plate such that the reaction chamber area adjacent to the one reaction chamber area and the loader / unloader correspond to each other, and repeating the first to sixth steps by a predetermined number of times. Atomic layer deposition is performed by unloading the processed wafer from the loader / unloader.
다음은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.The following describes an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 설명하는 개념도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 단면도이다. 이 실시예에서는 반응실이 4개 형성된 경우를 예로 들어 설명한다.1 is a conceptual diagram illustrating an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view taken along II-II of FIG. In this embodiment, a case where four reaction chambers are formed will be described as an example.
전체 구성Full configuration
본 발명의 원자층 증착장치는 전체적으로 원통 형상인 하우징(100)으로 외부와 분리된다. 물론 하우징(100)이 반드시 원통 형상일 필요는 없으며, 외부와 내부를 분리할 수 있으면 충분하다.The atomic layer deposition apparatus of the present invention is separated from the outside by the
하우징(100)의 내부는 수직방향을 따라 크게 3개의 영역으로 구획된다.The interior of the
상부 영역에는 다수 개의 반응챔버(122, 124, 126, 128)에 플라즈마를 인가하기 위한 플라즈마 공급유닛, 분리벽(130)을 승강하는 승강유닛, 에어 커튼(air curtain)을 형성하기 위해 공기를 분사하기 위한 분사유닛, 그리고 원료가스와 반 응가스 및 퍼지가스를 공급하기 위한 각종 배관 등이 설치된다.In the upper region, air is sprayed to form a plasma supply unit for applying plasma to the plurality of
여기서, 플라즈마 공급유닛은 각 반응챔버(122, 124, 126, 128)에 대응하여 설치되거나, 교대로 설치될 수 있다. 이때, 반응챔버(122, 124, 126, 128) 모두에 플라즈마 공급유닛을 설치하는 경우, 플라즈마 공급유닛을 선택적으로 구동하도록 제어함으로써, 소스 주입과 동시에 플라즈마를 인가하는 공정이 진행되는 반응챔버에만 플라즈마를 공급할 수 있다. 여기서, 플라즈마 공급유닛으로부터 인가되는 플라즈마는 다이렉트 플라즈마(direct plasma) 및 리모트 플라즈마(remote plasma)를 포함할 수 있다.Here, the plasma supply unit may be installed corresponding to each of the
중간 영역에는 공정을 진행할 다수 매의 웨이퍼(202, 204, 2060, 208)가 적재되며 회전하는 베이스 플레이트(120)와, 베이스 플레이트(120) 상에 반응챔버(122, 124, 126, 128)를 형성하도록 개폐 가능한 분리벽(130), 그리고 하우징(100)과 동심을 이루는 내부 지지벽(110)으로 이루어진다. 도시하지는 않았지만, 퍼지를 위한 배출경로는 베이스 플레이트(120) 등에 마련될 수 있다.In the middle region, a plurality of
하부 영역에는 각 반응챔버(122, 124, 126, 128)에 탑재된 웨이퍼(202, 204, 2060, 208)에 열을 전달하기 위한 히터유닛이, 가령 베이스 플레이트(120)의 이면에 부착되며, 또한 베이스 플레이트(120)를 회전하기 위한 회전유닛이 설치된다.In the lower region, a heater unit for transferring heat to the
하우징housing (100)(100)
하우징(100)은 상기한 상부, 중간 및 하부 영역을 모두 수납하도록 밀폐된 원통 형상이다. 도 1과 2를 참조하면, 하우징(100)의 내측벽에는 일정한 회전각마다 수직방향으로 연장하는 직선형 가이드 그루우브(102)가 형성되고, 베이스 플레 이트(120)에 접하는 부분에서 원주 방향으로 연장하는 링 형상의 가이드 그루우브(101)가 형성된다.The
가이드 그루우브(102)에는 분리벽(130)의 일단이 끼워져 분리벽(130)의 상하 이동시 가이드 되고, 가이드 그루우브(101)에는 베이스 플레이트(120)의 일단이 끼워져 베이스 플레이트(120)가 회전시 가이드 된다.One end of the separating
가이드 그루우브(101, 102)와 베이스 플레이트(120) 및 분리벽(130)과의 사이에는 밀폐를 유지하기 위한 실링재가 개재될 수 있다.A sealing material may be interposed between the
내부 inside 지지벽Support wall (110)(110)
도 1과 2를 참조하면, 내부 지지벽(110)의 하우징(100) 내측벽에 대향하는 측에는 직선형 가이드 그루우브(102)에 대응하여 직선형 그루우브(112)가 형성되고, 베이스 플레이트(120)에 접하는 부분에서 원주 방향으로 연장하는 링 형상의 가이드 그루우브(111)가 형성된다.1 and 2, a
가이드 그루우브(112)에는 분리벽(130)의 타단이 끼워져 분리벽(130)의 상하 이동시 가이드 되고, 가이드 그루우브(101)에는 베이스 플레이트(120)의 타단이 끼워져 베이스 플레이트(120)가 회전시 가이드 된다.The other end of the separating
가이드 그루우브(111, 112)와 베이스 플레이트(120) 및 분리벽(130)과의 사이에는 밀폐를 유지하기 위한 실링재가 개재될 수 있다.A sealing material may be interposed between the
도 2를 참조하면, 내부 지지벽(110)은 상단에서 절곡되고 하우징(100)까지 연장하여 천정부(150)를 형성함으로써, 하우징(100)의 내측벽, 베이스 플레이트(120), 내부 지지벽(110)과 천정부(150), 그리고 분리벽(130)으로 이루어지는 다 수의 반응챔버(122, 124, 126, 128)를 형성한다.Referring to FIG. 2, the
베이스 플레이트(120)
베이스 플레이트(120)는 하우징(100)과 내부 지지벽(110) 사이에 개재되며, 링 형상으로 이루어져 하부 영역에 설치된 구동모터 등의 회전유닛에 의해 회전한다. 베이스 플레이트(120)는, 상기한 바와 같이, 챔버를 이루는 요소 중 하나이며, 공정을 진행할 웨이퍼를 탑재하는 기능을 한다.The
도시되지는 않았지만, 반응챔버(122, 124, 126, 128)를 구성하는 베이스 플레이트(120)의 이면에는 탑재된 웨이퍼(202, 204, 206, 208)를 가열하기 위한 가열유닛이 부착되어 베이스 플레이트(120)와 함께 회전한다.Although not shown, a heating unit for heating the mounted
베이스 플레이트(120)의 원주 방향으로 일정한 회전각마다 분리벽(130)의 하단이 끼워지는 밀폐 홈(도 3의 129 참조)이 형성되거나, 에어가 통과하는 슬롯(도 4의 129a 참조)이 형성될 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.A sealing groove (see 129 of FIG. 3) is formed in which the lower end of the separating
분리벽Partition wall (130)(130)
도 3은 본 발명의 적용되는 분리벽의 일 예를 나타내는 설명도이다.3 is an explanatory diagram showing an example of a partition wall to which the present invention is applied.
도 3을 참조하면, 내부 지지벽(120)의 천정부(150)에는 상승하는 분리벽(130)을 밀폐 수용하기 위한 밀폐 서랍(152)이 설치되고, 분리벽(130)은 승강유닛(미도시)의 승강로드(140)와 연결되어 승강유닛의 구동에 의해 승강로드(140)가 상하로 이동하면 그에 따라 승강한다.Referring to FIG. 3, the
상기한 바와 같이, 베이스 플레이트(120)에는 밀폐 홈(129)이 형성되어 분리벽(130)이 하강하면, 하단이 이 밀폐 홈(129)에 끼워져 반응챔버(202, 204, 206, 208) 내의 밀폐가 유지된다.As described above, when the sealing
도 4는 본 발명에 적용되는 분리벽의 다른 예를 나타내는 설명도이다.4 is an explanatory diagram showing another example of the dividing wall applied to the present invention.
이 예에 따르면, 천정부(150)에 설치된 슬릿 형상의 노즐(154)을 통하여 에어 공급관(156)으로부터 공급되는 에어가 하방으로 분사되어 에어 커튼(160)을 형성하며, 분사된 에어는 베이스 플레이트(120)에 형성된 배출 슬릿(129a)을 통하여 하부 영역으로 배출된다.According to this example, the air supplied from the
상기한 두 종류의 분리벽 중 어느 것을 적용하더라고 원하는 효과를 얻을 수 있다.The desired effect can be obtained by applying any one of the above two types of dividing walls.
한편, 하우징(200)의 소정 위치에는 입출력 포트용 개구(미도시)가 형성되어 이를 통하여 로더/언로더(50)로부터 공정을 진행할 웨이퍼가 로딩되거나 공정이 완료된 웨이퍼가 언로딩된다.Meanwhile, an opening (not shown) for an input / output port is formed at a predetermined position of the housing 200 so that the wafer to be processed from the loader /
이와 같은 구조를 갖는 원자층 증착장치의 동작에 대해 설명한다.The operation of the atomic layer deposition apparatus having such a structure will be described.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증착방법을 설명하는 플로차트이다.5 is a flowchart illustrating a deposition method according to an embodiment of the present invention.
설명의 편의를 위하여 도 1의 원자층 증착장치를 예로 들어 각 웨이퍼에 대해 2 사이클의 증착 공정을 진행하는 것으로 가정한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 형성되는 층의 수에 대응하여 복수의 사이클, 가령 2 사이클 내지 9 사이클을 진행할 수 있음은 물론이다. 또한, 주입되는 소스 B와 D는 플라즈마 인가가 필요하여, 플라즈마 공급유닛은 각각 반응챔버(124, 128)의 상부 영역에만 설치된 것으로 가정한다.For convenience of description, it is assumed that the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1 is used as a 2-cycle deposition process for each wafer. However, the present invention is not limited thereto, and of course, a plurality of cycles, for example, 2 cycles to 9 cycles, may be performed corresponding to the number of layers formed. In addition, it is assumed that the sources B and D to be injected require plasma application, so that the plasma supply units are installed only in the upper regions of the
도 1에서 반응챔버(122)를 기준으로 시계방향으로 회전하면서 공정을 진행할 때, 최초에 공정을 수행할 복수의 웨이퍼를 탑재한 로더/언로더(50)로부터 반응챔버(122)에 웨이퍼(202)를 로딩한다(단계 S51). 이때, 다른 반응챔버(124, 126, 128)는 비어 있다.In FIG. 1, when the process proceeds while rotating in a clockwise direction with respect to the
각 반응챔버(122, 124, 126, 128)에는 서로 다른 종류의 소스를 공급하는 소스 공급관(미도시)이 연결되어 있으며, 여기서 이들 소스를 각각 A, B, C, 및 D라고 한다.Each
웨이퍼(202)가 로딩되면, 분리벽(130)을 하강시키거나 에어 커튼(160)을 형성하여 각 반응챔버(122, 124, 126, 128)를 밀폐시키고(단계 S52), 각 반응챔버(122, 124, 126, 128)에 대응하는 소스를 주입한다(단계 S53). 따라서, 웨이퍼(202)가 로딩된 반응챔버(122)에는 소스 A가 주입되고, 나머지 반응챔버(124, 126, 128)에는 각각 소스 B, C, 및 D가 주입된다.When the
이어 퍼지가스가 각 반응챔버(122, 124, 126, 128)에 주입되어 퍼지공정이 진행된다(단계 S54). 이 실시예에서는 퍼지공정이 소스가 주입된 각 반응챔버(122, 124, 126, 128)에 주입되는 것으로 설명하고 있으나, 후술하는 바와 같이, 웨이퍼를 이송하는 동안에 퍼지공정이 수행될 수 있다.Subsequently, purge gas is injected into each of the
퍼지공정이 완료되면, 모든 분리벽(130)을 상승시키거나 에어 공급을 중단하여 에어 커튼(160)을 제거한다(단계 S55).When the purge process is completed, all the
이어, 베이스 플레이트(120)를 기설정된 각도로 회전시켜 웨이퍼(202)가 반응챔버(124)에 위치하도록 한다(단계 S56). 이 상태에서, 반응챔버(122)에는 로더/언로더(50)로부터 새로운 웨이퍼가 공급된다.Subsequently, the
새로운 웨이퍼가 로딩되면, 다시 분리벽(130)을 하강시키거나 에어 커튼(160)을 형성하여 각 반응챔버(122, 124, 126, 128)를 밀폐시키고, 각 반응챔버(122, 124, 126, 128)에 대응하여 소스 A, B, C, 및 D가 주입되며, 이와 함께 반응챔버(124, 128)에 플라즈마가 인가된다.When the new wafer is loaded, the
이에 따라 새로이 로딩된 웨이퍼에는 소스 A가 흡착되고, 웨이퍼(202)에는 소스 A와 B가 반응하여 형성된 혼합물이 흡착되어 웨이퍼(202)는 한 사이클이 완료된다.As a result, source A is adsorbed to the newly loaded wafer, and a mixture formed by reacting sources A and B is adsorbed onto the
이어, 상기한 바와 같이, 퍼지가스가 각 반응챔버(122, 124, 126, 128)에 주입되어 퍼지공정이 진행되고, 퍼지공정이 완료되면, 모든 분리벽(130)을 상승시키거나 에어 공급을 중단하여 에어 커튼(160)을 제거한 후, 베이스 플레이트(120)를 기설정된 각도로 회전시켜 웨이퍼(202)가 반응챔버(126)에 위치하고 소스 A가 흡착된 웨이퍼는 반응챔버(124)에 위치하도록 한다. 이 상태에서, 반응챔버(122)에는 로더/언로더(50)로부터 새로운 웨이퍼가 공급된다.Subsequently, as described above, purge gas is injected into each
상기한 공정을 반복하여 웨이퍼(202)는 두 사이클이 완료되어 반응챔버(122)로 다시 복귀하면, 로더/언로더(50)를 통하여 배출되고, 새로운 웨이퍼가 반응챔버(122)에 로딩된다.By repeating the above process, the
이와 같이 다수의 웨이퍼에 대해 순차적으로 원자층 증착의 단위공정을 진행되기 때문에 제조효율을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.As described above, since the unit processes of atomic layer deposition are sequentially performed on a plurality of wafers, there is an advantage in that manufacturing efficiency can be improved.
상기에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다음의 구성도 가능하다.In the above, the embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and the following configurations are also possible.
1. 상기의 실시예에서 반응챔버가 4개인 경우를 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 적어도 2개 이상이면 본 발명의 목적을 구현할 수 있다. 구체적으로, 반응챔버가 서로 대향하여 2개 형성되는 경우, 로딩되는 웨이퍼마다 순차적으로 소스 A 주입(또는 플라즈마 인가) - 퍼지 - 소스 B(또는, 플라즈마 인가) - 퍼지가 진행되어 배출되는데, 각 반응챔버에 로딩된 웨이퍼에 대해 동시로 진행되기 때문에 제조효율이 종래보다 2배 정도 향상될 수 있다.1. In the above embodiment, the case of four reaction chambers is described, but the present invention is not limited thereto, and at least two or more embodiments may realize the object of the present invention. Specifically, when two reaction chambers are formed to face each other, source A injection (or plasma application)-purge-source B (or plasma application)-purge proceeds and is discharged sequentially for each wafer loaded. Since the wafer is loaded in the chamber at the same time, the manufacturing efficiency can be improved by about 2 times.
2. 상기의 실시예에서 가열유닛이 각 반응챔버의 하부에 설치되는 것으로 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 베이스 플레이트의 하부에 원주 방향 전체에 걸쳐 가열유닛을 설치함으로써 전체 온도를 일정하게 유지하도록 구성할 수 있다. 2. In the above embodiment, the heating unit is described as being installed in the lower portion of each reaction chamber, but the present invention is not limited thereto, and the entire temperature is uniformly provided by installing the heating unit throughout the circumferential direction in the lower portion of the base plate. It can be configured to maintain.
3. 상기의 실시예에서 퍼지 공정이 각 반응챔버(122, 124, 126, 128)에서 이루어지는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 이송 공정 중에 이루어질 수 있다. 구체적으로, 반응챔버(122, 124, 126, 128)에서 소스 주입과 선택적으로 플라즈마 인가가 완료된 후, 바로 퍼지 공정을 수행하지 않고 분리벽(130)을 제거한 후 베이스 플레이트(120)를 회전하여 각 웨이퍼가 반응챔버(122, 124, 126, 128) 사이의 위치(121, 123, 125, 127)에 놓이도록 한 다음 퍼지 공정을 수행할 수 있다. 이때, 베이스 플레이트(130)와 내부 지지벽(110)과 천정부(150) 그리고 하우징(100)으로 이루어진 단일의 공간 내에서 퍼지 공정이 수행된다.3. In the above embodiment, the purge process is described as being performed in each of the
4. 상기의 실시예에서 로더/언로더(50)가 하우징(100)의 외측에 위치하는 것으로 기재하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 로더/언로더(50)가 내부 지 지벽(110)의 내측에 위치할 수 있다. 이때, 웨이퍼 입출력 포트용 개구는 내부 지지벽(110)의 소정 위치에 형성될 수 있으며, 로더/언로더(50)는 수직방향으로 승강할 수 있다.4. In the above embodiment, the loader /
또한, 로더/언로더를 하우징의 외측과 내부 지지벽의 내측에 동시에 설치할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.In addition, the loader / unloader can be installed at the same time on the outside of the housing and on the inside of the inner support wall. This will be described in detail as follows.
도 6은 로더/언로더를 하우징의 외측과 내부 지지벽의 내측에 동시에 설치한 구성을 나타낸다.Fig. 6 shows a configuration in which the loader / unloader is simultaneously installed on the outer side of the housing and the inner side of the inner support wall.
도 6을 참조하면, 도 1의 실시예와 같이 하우징(1100)과 내부 지지벽(1110)은 일정한 거리를 두고 동심원 상으로 이격되며, 이들 사이에 베이스 플레이트(120)가 개재되어 회전 가능하도록 설치된다.Referring to FIG. 6, as in the embodiment of FIG. 1, the
또한, 하우징(1100)의 외측과 내부 지지벽(1110)의 내측에는 각각 로더/언로더(1050, 1060)가 설치되어, 도시되지 않은 웨이퍼 입출력 포트용 개구를 통하여 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩한다.In addition, loaders /
그러나, 도 1과 달리, 베이스 플레이트(120) 위에서 분리벽 모듈이 상하로 이동하는데, 분리벽 모듈은 베이스 플레이트(120)를 가로지르는 종 분리벽(1300)과 인접하는 종 분리벽(1300)을 가로질러 연결하는 횡 분리벽(1310)이 일체로 형성되어 구성된다. 이 분리벽 모듈은 도 1의 분리벽(130)과 같은 방식으로 동작하며, 다만 그 구성이 다르다. 따라서, 이 분리벽 모듈에 의해 도 1에서의 하나의 반응챔버가 둘로 분할되어, 반응챔버(1122, 1123, 1125, 1126, 1128, 1129, 1131, 1132)를 형성한다.However, unlike FIG. 1, the partition wall module moves up and down on the
이러한 구성에 의하면, 도 1과 비교하여 2배 많은 매수의 웨이퍼를 한꺼번에 처리할 수 있어 제조효율이 더 좋아지게 된다.According to such a structure, compared with FIG. 1, twice as many wafers can be processed at once, and manufacturing efficiency improves.
5. 상기의 실시예에서는 서로 다른 소스가 주입되는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 동일한 사이클(1 사이클)을 수행하는 반응챔버의 쌍을 적어도 하나 준비할 수 있다. 즉, 도 1을 참조하면, 반응챔버(122, 126)에는 소스 A가 주입되고 반응챔버(124, 128)에는 소스 B가 주입되도록 구성하되, 로더/언로더(50)를 반응챔버(122, 126)에 대응하여 설치할 수 있다. 5. In the above embodiment, a case where different sources are injected is described, but the present invention is not limited thereto, and at least one pair of reaction chambers performing the same cycle (one cycle) may be prepared. That is, referring to FIG. 1, the source A is injected into the
이 구성에 따르면, 웨이퍼 A 로딩 - 소스 주입 - 퍼지 - 회전 - 웨이퍼 B 로딩 - 소스 주입(선택적으로 플라즈마 인가) - 퍼지 - 회전 - 웨이퍼 A 언로딩을 통하여 웨이퍼 2매씩 한꺼번에 공정을 진행할 수 있어 제조효율이 향상된다. 같은 방식으로, 웨이퍼당 2 사이클이 필요한 경우에는 소스 A와 B를 각각 주입하는 반응챔버의 쌍을 4개 준비함으로써 웨이퍼 1매씩 2 사이클을 진행할 수 있다.According to this configuration, two wafers can be processed at once through wafer A loading-source injection-purge-rotation-wafer B loading-source injection (optionally plasma application)-purge-rotation-wafer A unloading. This is improved. In the same manner, when two cycles are required per wafer, two cycles of one wafer can be performed by preparing four pairs of reaction chambers into which the sources A and B are respectively injected.
6. 상기의 실시예에서, 플라즈마를 사용하는 원자층 증착공정에 적용되는 것을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 플라즈마를 사용하지 않는 원자층 증착공정 적용될 수 있다.6. In the above embodiment, it has been described that the application to the atomic layer deposition process using a plasma, the present invention is not limited to this, the atomic layer deposition process using a plasma can be applied.
따라서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 되며, 이하에 기재된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, but should be interpreted based on the claims described below.
본 발명에 따르면 여러 가지의 효과를 갖는다.According to the present invention has various effects.
먼저, 적어도 둘 이상으로 분할된 반응챔버를 통하여 다수의 웨이퍼를 한꺼 번에 처리함으로써 제조효율이 향상된다는 효과를 갖는다.First, the manufacturing efficiency is improved by processing a plurality of wafers at once through the reaction chamber divided into at least two or more.
또한, 각각의 소스가 분리된 각 반응챔버에 주입되어 단위공정이 진행되므로 종래 하나의 반응챔버에서 증착되는 박막보다 더 균일한 조성의 박막을 형성할 수 있으며, 각 소스 간의 반응도 방지할 수 있다.In addition, since each source is injected into each reaction chamber which is separated, a unit process is performed, a thin film having a more uniform composition may be formed than a thin film deposited in a conventional reaction chamber, and reaction between each source may be prevented.
반응챔버의 개수, 형상 등의 설계조건을 다양화함으로써, 공정조건을 유동적으로 설정할 수 있다.By varying the design conditions such as the number and shape of the reaction chambers, the process conditions can be set flexibly.
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