KR100949913B1 - 원자층 증착 장치 - Google Patents

Abstract

서로 다른 종류의 복수의 소스가스가 샤워헤드 내부에서 혼합되는 것을 방지하는 기판의 표면처리 효율과 품질을 향상시킬 수 있다. 본 발명은 서로 독립적으로 분할된 유로를 통해 서로 다른 종류의 소스가스를 각각 분사하는 샤워헤드를 구비하는 원자층 증착 장치를 개시한다. 따라서, 서로 독립적으로 구획된 서로 다른 유로를 통해 소스가스들을 제공함으로써 상기 샤워헤드 내부에 잔류소스가스에 의해 소스가스들이 기상 상태에서 혼합되는 것을 방지할 수 있다.

원자층 증착 장치, ALD, CVD, 샤워헤드

Description

원자층 증착 장치{ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS}

본 발명은 원자층 증착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 소스가스가 혼합되지 않도록 제공하고, 박막의 증착효율을 향상시키는 원자층 증착 장치에 관한 것이다.

최근 반도체 제조 공정에서 반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 미세가공의 요구가 증가하고 있다. 즉, 미세 패턴을 형성하고, 하나의 칩 상에 셀들을 고도로 집적시키기 위해서는 박막 두께 감소 및 고유전율을 갖는 새로운 물질개발 등을 이루어야 한다. 특히, 기판 표면에 단차가 형성되어 있는 경우 표면을 원만하게 덮어주는 단차도포성(step coverage)과 단차도포성 및 웨이퍼 내 균일성(within wafer uniformity)의 확보는 매우 중요하다. 이와 같은 요구사항을 충족시키기 위해 원자층 단위의 미소한 두께를 가지는 박막을 형성하는 방법인 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD) 방법이 제안되고 있다.

ALD공정은 기판 표면에서 반응물질의 표면 포화 반응(surface saturated reaction)에 의한 화학적 흡착(chemisorption)과 탈착(desorption) 과정을 이용하여 단원자층을 형성하는 방법으로, 원자층 수준에서 막 두께의 제어가 가능한 박막 증착 방법이다.

기존 ALD 공정에서 단차도포성 및 웨이퍼 내 균일성은 여러 요소에 의해 결정될 수 있는데 그 중 샤워헤드의 형태와 밀접한 관련을 갖는다.

ALD 공정은 두 가지 이상의 소스가스를 각각 교대로 유입시키고, 각 소스가스의 유입 사이에 불활성 기체인 퍼지가스를 유입시킴으로써 소스가스들이 기체 상태에서 혼합되는 것을 방지한다. 즉, 하나의 소스가스가 기판 표면에 화학적으로 흡착(chemical adsorption)된 상태에서 후속하여 다른 하나의 소스가스가 반응함으로써 기판 표면에 한층의 원자층이 생성된다. 그리고, 이와 같은 공정을 한 주기로 하여 원하는 두께의 박막이 형성될 때까지 반복한다.

한편, 소스가스는 기판 표면에서만 화학적 흡착과 화학 반응이 일어나 하나의 원자층이 완전히 형성될 때까지 다른 표면 반응이 일어나지 않도록 억제되어야 한다.

그러나 종래의 ALD 공정은 상기 샤워헤드 내부에 소스가스가 잔류하고, 이와 같은 잔류 소스가스와 후속하여 유입되는 소스가스와 혼합되고, 서로 반응하여 오염원이 되는 파티클이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원자층 증착 장치에서 서로 다른 제1 소스가스와 제2 소스가스가 기체 상태에서 서로 혼합되는 것을 방지하는 샤워헤드를 구비하는 원자층 증착 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 미반응 소스가스 또는 잔류 소스가스로 인해 서로 다른 소스가스들이 혼합되었을 때 반응 부산물로 인한 오염원이 발생되는 것을 방지하는 원자층 증착 장치를 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 원자층 증착 장치는 서로 독립적으로 분할된 유로를 통해 서로 다른 종류의 소스가스를 각각 분사하는 샤워헤드를 구비한다. 상세하게는, 상기 원자층 증착 장치는 복수의 기판이 수용되어 원자층 증착공정이 수행되는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 상기 복수의 기판이 안착되어 지지되는 서셉터, 상기 기판 상부에 구비되어 서로 다른 복수 종류의 소스가스를 상기 기판으로 분사하되, 상기 각 소스가스가 서로 독립적으로 분리된 유로를 통해 분사되도록 형성된 샤워헤드 및 상기 샤워헤드 중심 부분에 구비되며, 상기 프로세스 챔버 내의 배기가스를 흡입하여 배기시키기 위한 복수의 배기홀과 상기 샤워헤드 내부로 퍼지가스를 공급하기 위한 복수의 퍼지홀이 형성된 배기포트를 포함하여 구성될 수 있다.

실시예에서, 상기 샤워헤드는 상기 서로 다른 종류의 소스가스를 각각 유동시키기 위한 유로가 되는 캐비티가 형성된다. 상기 샤워헤드 내부는 복수의 공간으로 구획되고, 각각의 공간은 서로 독립적으로 형성되어 서로 다른 소스가스의 유로 역할을 한다. 예를 들어, 상기 샤워헤드는 원반 형태로 형성되고, 상기 샤워헤드 내부를 상하 2개의 공간으로 분할하는 분리 플레이트가 구비된다. 즉, 상기 샤워헤드는 제1 소스가스가 유입되는 제1 유입홀, 제2 소스가스가 유입되는 제2 유입홀이 형성된 제1 플레이트, 내부에 캐비티가 형성되도록 상기 제1 플레이트와 결합되고, 상기 기판으로 상기 제1 소스가스를 분사하는 제1 분사홀과 상기 제2 소스가스를 분사하는 제2 분사홀이 형성된 제2 플레이트 및 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에 구비되어, 상기 캐비티를 수평 방향으로 분할하는 분리 플레이트로 이루어질 수 있다.

실시예에서, 상기 샤워헤드는 상기 분리 플레이트에 의해 구획된 각각의 공간을 통해 복수의 소스가스가 각각 공급된다. 그리고, 상기 분리 플레이트에는 상기 제1 캐비티의 상기 제1 소스가스를 상기 제1 분사홀로 안내하는 제1 안내홀과 상기 제2 캐비티의 상기 제2 소스가스를 상기 제2 분사홀로 안내하는 복수의 제2 안내홀이 형성된다.

실시예에서, 상기 배기포트는 상기 샤워헤드 중앙부분에 구비되어, 상기 프로세스 챔버 내의 배기가스를 배기시킴은 물론, 상기 샤워헤드로 퍼지가스를 제공한다. 예를 들어, 상기 배기포트는 상기 프로세스 챔버 내로 부압(負壓)을 제공하여 상기 프로세스 챔버 내의 배기가스를 흡입하는 복수의 배기홀 및 상기 샤워헤드 내부에 퍼지가스를 공급하는 복수의 퍼지홀이 형성된다.

여기서, 상기 퍼지홀은 상기 제1 소스가스의 유로와 연통되는 제1 퍼지홀과 상기 제2 소스가스의 유로와 연통되는 제2 퍼지홀로 이루어진다. 상세하게는, 상기 제1 퍼지홀은 상기 제1 캐비티와 연통되고, 상기 제2 퍼지홀은 상기 제2 캐비티와 연통되어, 상기 각 캐비티 내로 상기 퍼지가스를 공급한다.

본 발명에 따르면, 첫째, 소스가스가 기체 상태에서 혼합되지 않고 기판 표면에서만 반응이 발생하여, 박막의 증착 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 서로 다른 소스가스 사이의 반응으로 인해 오염원이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 기판의 배치를 설명하기 위한 평면도이다.

도 1과 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.

도면을 참조하면, 원자층 증착 장치는, 프로세스 챔버(10), 서셉터(20) 및 샤워헤드(100)를 포함하여 구성된다.

상기 프로세스 챔버(10)는 기판(1)을 수용하여, 상기 기판(1)에 대해 원자층 증착 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 예를 들어, 상기 프로세스 챔버(10)는 상기 서셉터(20)의 형태에 대응되는 형태를 가질 수 있으며, 상기 서셉터(20) 둘레를 감싸도록 구성된다.

여기서, 상기 기판(10)은 반도체 기판이 되는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(10)은 LCD, PDP와 같은 평판 디스플레이 장치용 유리기판일 수 있다. 또한, 상기 기판(10)은 형태 또는 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 플레이트 등 실질적으로 다양한 형태와 크기를 가질 수 있다.

상기 서셉터(20)는 상기 기판(1)을 고정시킨다. 또한, 상기 서셉터(20)는 생산성을 높이기 위해 복수의 기판(1)을 동시에 처리 가능한 세미배치(semi batch) 타입의 원자층 증착 장치가 사용될 수 있다.

여기서, 원자층 증착 공정의 경우 한 주기의 증착 공정을 수행했을 때 상기 기판(1)에 증착되는 박막의 두께가 매우 얇아서 원하는 두께의 박막을 형성하기 위해서는 수백회 이상의 증착 주기를 반복 수행하여야 한다. 그러나, 상기 세미배치 타입의 경우 동시에 복수 개의 기판(1)에 대해 증착 공정을 수행할 수 있으므로, 스루풋(throughput)을 향상시킬 수 있다.

상기 서셉터(20)는 상기 기판(1)의 박막이 증착될 표면이 상부로 노출되도록 지지하되, 복수의 기판(1)이 동일한 평면 상에 배치될 수 있는 형태를 갖는다. 예를 들어, 상기 서셉터(20)는 원반 형태를 가지며, 6개의 기판(1)이 상기 서셉터(20)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치될 수 있다.

상기 샤워헤드(100)는 상기 기판(1) 상부에 구비되어 상기 기판(1)으로 상기 기판(1)의 박막을 형성하기 위한 소스가스(S1, S2)와 퍼지가스(PG)를 분사한다.

그리고, 상기 샤워헤드(100) 상부에는 상기 소스가스(S1, S2)를 제공하는 소스가스 공급라인(51, 52)과 상기 퍼지가스(PG)를 제공하는 퍼지가스 공급라인(55)이 연결된다.

또한, 상기 샤워헤드(100) 중앙 부분에는 상기 프로세스 챔버(10) 내의 배기가스를 배기시키는 배기포트(170)와 배기라인(57)이 구비된다. 상기 배기포트(170)에 대해서는 후술하기로 한다.

한편, 원자층 증착 공정은 형성하고자 하는 박막을 조성하는 원료 물질을 포함하는 서로 다른 복수의 가스를 상기 기판(1) 상으로 제공하여 화학적으로 반응시킴으로써 박막을 형성하게 된다. 이하, 본 실시예에서는 편의상 서로 다른 2 종류의 소스가스(S1, S2)와 1 종류의 퍼지가스(PG)를 사용하는 원자층 증착 장치를 중심으로 설명한다.

상기 소스가스(S1, S2)는 상기 기판(1)의 종류 또는 증착하고자 하는 박막의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 소스가스(S1)는 알루미늄(Al), 규소(Si), 티타늄(Ti), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge) 등을 포함하는 가스 중 어느 하나의 가스 또는 둘 이상 혼합된 가스를 사용할 수 있다. 그리고, 상기 제2 소스가스(S2)는 상기 제1 소스가스(S1)와 화학적으로 반응하여 박막을 구성하는 다른 물질을 포함하는 가스이다. 예를 들어, 상기 제2 소스가스(S2)로는 산소 가스(O2) 또는 수증기(H2O)일 수 있다.

상기 퍼지가스(PG)는 미반응 소스가스(S1, S2)와 증착 공정에서 발생하는 부산물을 퍼지시키기 위한 가스로서, 상기 소스가스(S1, S2)와 화학반응이 발생하지 않는 아르곤(Ar) 또는 질소 가스(N2)와 같은 불활성 가스를 사용할 수 있다.

상기 샤워헤드(100)는 상기 서셉터(20)와 대응되는 형태를 갖고, 상기 기판(1) 상부에 배치되어, 상기 기판(1) 상으로 소스가스를 분사한다. 특히, 상기 샤워헤드(100)를 통해 유입되는 상기 제1 소스가스(S1)와 상기 제2 소스가스(S2)가 기체 상태에서 혼합되는 것을 방지하기 위해서 상기 샤워헤드(100) 내부에는 상기 제1 소스가스(S1)가 유입되는 유로와 상기 제2 소스가스(S2)가 유입되는 유로가 서로 독립적으로 분리되어 형성된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤워헤드(100)를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 4와 도 5는 도 3의 샤워헤드(100)에서 상기 소스가스(S1, S2)의 유동을 각각 설명하기 위한 단면도들이다. 그리고, 도 6은 상기 소스가스(S1, S2)와 퍼지가스(PG)의 유동을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 샤워헤드(100)에 대해 상세하게 설명한다.

도면을 참조하면, 상기 샤워헤드(100)는 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(150) 및 분리 플레이트(130)가 결합되어 형성된다.

예를 들어, 상기 샤워헤드(100)는 상기 플레이트(110, 130, 150)들이 결합된 원반 형태를 갖고, 내부에는 상기 소스가스(S1, S2) 및 퍼지가스(PG)의 유동이 가능하도록 소정 체적을 갖는 캐비티(101, 103)가 형성된다.

한편, 상기 샤워헤드(100)의 중앙 부분에는 상기 배기포트(170)가 구비된다.

상기 배기포트(170)는 상기 프로세스 챔버(10)와 연통되어 상기 프로세스 챔버(10) 내에 부압을 제공하여 배기가스를 흡입하는 배기홀(171)이 형성된 배기챔버(10)를 포함한다. 그리고, 상기 배기챔버(10)는 상기 샤워헤드(100)와 밀착되어, 상기 샤워헤드(100) 내부로 퍼지가스(PG)를 제공하는 퍼지홀(173, 175)이 형성된다. 상세하게는, 상기 배기포트(170)의 벽을 통해 상기 제1 소스가스(S1)와 상기 제2 소스가스(S2)의 퍼지를 위한 퍼지가스(PG)를 각각 제공하는 제1 퍼지홀(173)과 제2 퍼지홀(175)이 형성된다.

상기 샤워헤드(100)는 상기 분리 플레이트(130)에 의해 내부 공간이 복수의 독립된 공간으로 분할된다. 예를 들어, 상기 분리 플레이트(130)는 상기 샤워헤드(100)에 수평 방향으로 구비되어, 상기 분리 플레이트(130)를 기준으로 하부의 제1 캐비티(101)와 상부의 제2 캐비티(103)로 분할한다. 또한, 상기 제1 캐비티(101)와 상기 제2 캐비티(103)는 상기 제1 플레이트(110)와 상기 제2 플레이트(150) 및 상기 분리 플레이트(130)에 의해 외부로부터 차단되고, 상호 독립적인 공간으로 형성된다.

즉, 상기 제1 플레이트(110)와 상기 제2 플레이트(150)는 상호 결합 가능하게 형성되고, 내부에 상기 캐비티(101, 103)가 형성되는 형태를 갖는다. 또한, 상기 분리 플레이트(130)는 상기 제1 및 제2 플레이트(110, 150)와 대응되는 형태를 갖고, 상기 제1 플레이트(110)와 상기 제2 플레이트(150) 사이에 개재된다. 예를 들어, 상기 제2 플레이트(150)와 상기 분리 플레이트(130)는 외주연부 및 내주연부 의 일부가 소정 높이 돌출되어 내측에 소정 깊이의 요입부가 형성된 도넛 형태를 가질 수 있다.

즉, 상기 제2 플레이트(150)의 외주연부를 따라 돌출된 제1 가이드부(152)가 상기 분리 플레이트(130) 하면에 밀착됨으로써, 상기 제2 플레이트(150)의 요입부에 해당하는 부분이 상기 제1 캐비티(101)를 형성하게 된다. 그리고, 상기 분리 플레이트(130)의 외주연부를 따라 돌출된 제2 가이드부(132)가 상기 제1 플레이트(110) 하면에 밀착됨으로써, 상기 분리 플레이트(130)의 요입부에 해당하는 부분이 상기 제2 캐비티(103)를 형성하게 된다.

그러나, 본 발명의 샤워헤드(100)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 샤워헤드(100)는 내부에 상기 제1 소스가스(S1)와 상기 제2 소스가스(S2)의 유로가 독립적으로 형성될 수 있는 실질적으로 다양한 형태를 가질 수 있을 것이다.

상기 제1 플레이트(110)는 상기 제1 소스가스(S1)가 유입되는 복수의 제1 유입홀(111)과 상기 제2 소스가스(S2)가 유입되는 복수의 제2 유입홀(113)이 형성된다.

상기 제1 유입홀(111)과 상기 제2 유입홀(113)은 상기 소스가스(S1, S2)들이 서로 혼합되지 않도록 서로 독립적으로 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1 유입홀(111)은 상기 제1 캐비티(101)와 연결되고, 상기 제2 유입홀(113)은 상기 제2 캐비티(103)와 연결된다.

상기 제2 플레이트(150)는 상기 소스가스(S1, S2)를 상기 기판(1)으로 분사하기 위한 복수의 분사홀(151, 153)이 형성된다. 예를 들어, 상기 분사홀(151, 153)은 일정 간격으로 상기 제2 플레이트(150) 표면에 균일하게 배치될 수 있다.

여기서, 상기 분사홀(151, 153)은 상기 제1 소스가스(S1)를 분사하는 제1 분사홀(151)과 상기 제2 소스가스(S2)를 분사하는 제2 분사홀(153)이 형성된다. 그리고, 상기 제1 분사홀(151)과 상기 제1 캐비티(101)와 직접 연통되도록 형성되고, 상기 제2 분사홀(153)은 상기 분리 플레이트(130)에 형성된 제2 안내홀(133) 연통되도록 형성되어 상기 제2 캐비티(103)와 연결된다.

상기 제1 가이드부(152)는 상기 제2 플레이트(150)의 외주연 일부가 상기 제2 플레이트(150) 표면에서 소정 높이 돌출 형성된다. 따라서, 상기 제2 플레이트(150)와 상기 분리 플레이트(130) 사이가 상기 제1 가이드부(152)의 높이에 해당하는 만큼 이격되므로, 상기 제2 플레이트(150)와 상기 분리 플레이트(130)로 둘러싸인 소정 체적의 제1 캐비티(101)가 형성된다.

또한, 상기 제1 가이드부(152)에는 상기 제1 유입홀(111)과 연통되어 상기 제1 소스가스(S1)를 상기 제1 캐비티(101)로 유입시키기 위한 제1 소스가이드홀(155)이 형성된다.

한편, 상기 제2 플레이트(150)와 상기 배기포트(170)가 밀착되는 내주연부에는 상기 제1 퍼지홀(173)과 연통되어 상기 퍼지가스(PG)를 상기 제1 캐비티(101)로 유입시키는 제1 퍼지가이드홀(157)이 형성된다. 따라서, 상기 퍼지가스(PG)는 상기 제1 퍼지가이드홀(157)을 통해 상기 제1 캐비티(101)로 퍼지된다.

상기 분리 플레이트(130)는 상기 샤워헤드(100) 내부 공간을 상기 제1 캐비티(101)와 상기 제2 캐비티(103)로 분할할 뿐만 아니라, 상기 제2 캐비티(103) 내 의 소스가스(S1, S2) 또는 퍼지가스(PG)를 상기 제2 분사홀(153)로 안내하는 역할을 한다.

상기 제2 가이드부(132)는 상기 분리 플레이트(130)의 외주연부 일부가 상기 분리 플레이트(130) 표면에서 소정 높이 돌출 형성된다. 따라서, 상기 분리 플레이트(130)와 상기 제1 플레이트(110) 사이가 상기 제2 가이드부(132)의 높이에 대응되는 만큼 이격되어, 상기 제1 플레이트(110)와 상기 분리 플레이트(130)로 둘러싸인 상기 제2 캐비티(103)가 형성된다.

상기 제2 가이드부(132)에는 상기 제1 유입홀(111)과 연통되는 복수의 제1 안내홀(131)이 형성된다. 그리고, 상기 분리 플레이트(130)에는 상기 제2 캐비티(103)와 상기 제2 분사홀(153)과 연통시키는 복수의 제2 안내홀(133)이 형성된다.

그리고, 상기 분리 플레이트(130)와 상기 배기포트(170)가 밀착되는 내주연부를 따라 상기 퍼지가스(PG)를 상기 제2 캐비티(103)로 유입시키는 제2 퍼지가이드홀(137)이 형성된다. 따라서, 상기 퍼지가스(PG)는 상기 제2 퍼지가이드홀(137)을 통해 상기 제2 캐비티(103)로 유입된다. 또한, 상기 제2 퍼지가이드홀(137)은 상기 제2 유입홀(113)과도 연통되어 상기 제2 소스가스(S2)를 상기 제2 캐비티(103)로 유입시킨다.

도 4를 참조하면, 상기 제1 소스가스(S1)는 상기 제1 유입홀(111)과 상기 제1 안내홀(131)을 통과하여, 상기 제1 소스가이드홀(155)을 통해 상기 제1 캐비티(101)로 유입된다. 그리고, 상기 제1 캐비티(101)로 유입된 상기 제1 소스가 스(S1)는 상기 제1 분사홀(151)을 통해 상기 기판(1) 상으로 균일하게 분사된다.

한편, 상기 제1 소스가스(S1)가 분사된 후 퍼지되는 퍼지가스(PG)는 상기 제1 퍼지홀(173)을 통해 유입된다. 상기 퍼지가스(PG)는 상기 제1 퍼지홀(173)을 통해 상기 제1 캐비티(101)로 유입되고, 상기 제1 분사홀(151)을 통해 상기 기판(1)으로 퍼지된다.

도 5를 참조하면, 상기 제2 소스가스(S2)는 상기 제2 유입홀(113)을 통해 상기 제2 캐비티(103)로 유입된다. 그리고, 상기 제2 캐비티(103)로 유입된 상기 제2 소스가스(S2)는 상기 제2 안내홀(133)과 상기 제2 분사홀(153)을 통과하여 상기 기판(1)으로 분사된다.

한편, 상기 제2 소스가스(S2)가 분사된 후 퍼지되는 퍼지가스(PG)는 상기 제2 퍼지홀(175)을 통해 유입된다. 상기 퍼지가스(PG)는 상기 제2 퍼지홀(175)을 통해 상기 제2 캐비티(103)로 유입되고, 상기 제2 안내홀(133)과 상기 제2 분사홀(153)을 통과하여 상기 기판(1)으로 퍼지된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 박막 증착 공정에 대해 설명한다.

먼저 상기 프로세스 챔버(10) 내부에 복수의 기판(1)을 투입하고, 상기 기판(1) 표면에 박막을 증착시키기 위해 필요한 공정 분위기를 조성하기 위해 상기 프로세스 챔버(10) 내부에 진공을 제공한다.

다음으로, 상기 제1 유입홀(111)을 통해 상기 프로세스 챔버(10) 내로 상기 제1 소스가스(S1)를 제공하여, 상기 제1 소스가스(S1)에 포함된 물질을 상기 기판(1) 표면에 화학적으로 흡착시킨다.

이어서, 상기 제1 퍼지홀(173)을 통해 상기 퍼지가스(PG)를 퍼지시킴으로써, 상기 프로세스 챔버(10) 내의 상기 제1 소스가스(S1)의 잔류한 미반응 잔류가스를 퍼지시킨다.

다음으로, 상기 제2 유입홀(113)을 통해 상기 제2 소스가스(S2)를 제공한다. 상기 기판(1) 표면에서는 상기 제2 소스가스(S2)에 포함된 물질과 상기 기판(1) 표면에 기흡착되어 있는 상기 제1 소스가스(S1)에 포함된 물질 사이에서만 화학반응이 발생하여 한층의 박막이 형성된다. 따라서, 상기 기판(1) 표면 형상이 복잡하더라도 양호한 단차피복성(step coverage)을 얻을 수 있고, 일정한 두께의 박막을 형성할 수 있다.

이어서, 상기 제2 퍼지홀(175)을 통해 상기 퍼지가스(PG)를 제공함으로써, 상기 제2 소스가스(S2)의 미반응 잔류가스를 퍼지시킨다.

이와 같은 상기 제1 소스가스(S1)의 공급에서부터 상기 퍼지가스(PG)의 공급까지를 1회로 하는 증착주기가 완료된다.

상기 샤워헤드(100) 내부에서는 상기 제1 소스가스(S1)와 상기 제2 소스가스(S2)는 서로 독립적인 공간인 상기 제1 캐비티(101)와 상기 제2 캐비티(103)를 통해 각각 분사되므로, 상기 제1 소스가스(S1)와 상기 제2 소스가스(S2)가 기체 상태에서 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 샤워헤드(100) 내부에 상기 소스가스(S1, S2)가 잔류하더라도 상기 잔류가스와 후속하여 유입되는 소스가스(S1, S2)가 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 기체 상태에서 상기 소스가스(S1, S2)들이 반응함으로써 파티클이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 설명하기 위한 단면도;

도 2는 도 1의 서셉터 및 기판의 배치를 도시한 평면도;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤워헤드를 설명하기 위한 분해 사시도;

도 4는 도 3의 샤워헤드에서 제1 소스가스 및 퍼지가스의 유동을 설명하기 위한 부분 단면도;

도 5는 도 3의 샤워헤드에서 제2 소스가스 및 퍼지가스의 유동을 설명하기 위한 부분 단면도;

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤워헤드에서 소스가스와 퍼지가스가 분사되는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 기판 10: 프로세스 챔버

20: 서셉터 51: 제1 소스가스 공급라인

53: 제2 소스가스 공급라인 55: 퍼지가스 공급라인

57: 배기라인 100: 샤워헤드

101: 제1 캐비티 103: 제2 캐비티

110: 제1 플레이트 111: 제1 유입홀

113: 제2 유입홀 130: 분리 플레이트

131: 제1 안내홀 132: 제2 가이드부

133: 제2 안내홀 137: 제2 퍼지가이드홀

150: 제2 플레이트 151: 제1 분사홀

152: 제1 가이드부 153: 제2 분사홀

155: 제1 소스가이드홀 157: 제1 퍼지가이드홀

170: 배기포트 171: 배기홀

172: 배기챔버 173: 제1 퍼지홀

175: 제2 퍼지홀

S1, S2: 소스가스 PG: 퍼지가스

Claims (6)

1. 복수의 기판이 수용되어 원자층 증착공정이 수행되는 프로세스 챔버;

   상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 상기 복수의 기판이 안착되어 지지되는 서셉터;

   상기 기판 상부에 구비되어 서로 다른 복수 종류의 소스가스를 상기 기판으로 분사하되, 상기 각 소스가스가 서로 독립적으로 분리된 유로를 통해 분사되도록 형성된 샤워헤드; 및

   상기 샤워헤드 중심 부분에 구비되며, 상기 프로세스 챔버 내의 배기가스를 흡입하여 배기시키기 위한 복수의 배기홀과 상기 샤워헤드 내부로 퍼지가스를 공급하기 위한 복수의 퍼지홀이 형성된 배기포트;

   를 포함하는 원자층 증착 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 샤워헤드 내부에는 상기 소스가스의 유로를 분리시키는 분리 플레이트가 구비된 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 샤워헤드는,

   제1 소스가스가 유입되는 제1 유입홀과 제2 소스가스가 유입되는 제2 유입홀이 형성된 제1 플레이트; 및

   내부에 상기 제1 및 제2 소스가스의 유동을 위한 캐비티가 형성되도록 상기 제1 플레이트와 결합되고, 상기 기판으로 상기 제1 소스가스를 분사하는 제1 분사홀과 상기 제2 소스가스를 분사하는 제2 분사홀이 형성된 제2 플레이트;

   를 포함하고,

   상기 분리 플레이트는 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에 구비되어 상기 캐비티를 수평 방향으로 분할하는 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 캐비티는 상기 분리 플레이트를 기준으로 하부의 제1 캐비티와 상부의 제2 캐비티로 분할되고,

   상기 분리 플레이트에는 상기 제2 캐비티 내부의 소스가스를 상기 제2 분사홀로 유입시키는 복수의 안내홀이 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
5. 삭제
6. 제3항에 있어서,

   상기 배기포트는 상기 제1 소스가스의 유로와 연통된 제1 퍼지홀과 상기 제2 소스가스의 유로와 연통되는 제2 퍼지홀이 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.

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