KR101048900B1 - 박막 증착 장치, 기판 처리 장치, 박막 증착 방법 및 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체 - Google Patents
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Abstract
Description
도 2는 도 1의 박막 증착 장치를 도시한 사시도.
도 3은 도 1의 박막 증착 장치를 도시한 평면도.
도 4a 및 도 4b는 분리 영역 및 프로세스 영역을 도시한 전개 단면도.
도 5는 도 1의 박막 증착 장치를 도시한 부분 단면도.
도 6은 도 1의 박막 증착 장치의 반응 가스 공급부를 도시한 사시도.
도 7은 도 1의 박막 증착 장치를 도시한 부분 단면도.
도 8은 도 1의 박막 증착 장치를 도시한 부분 사시도.
도 9는 도 1의 박막 증착 장치의 챔버에 공급되는 가스의 유동 패턴을 도시한 도면.
도 10a는 도 1의 박막 증착 장치의 천정면(또는 볼록부)의 치수를 설명하기 위한 부분 평면도.
도 10b는 도 1의 박막 증착 장치의 천정면(또는 볼록부)의 치수를 설명하기 위한 부분 측면도.
도 11은 도 1의 박막 증착 장치 내의 볼록부의 변경예를 도시한 부분 단면도.
도 12a 내지 도 12c는 도 1의 박막 증착 장치의 볼록부의 변경예를 도시한 도면.
도 13a 내지 도 13c는 도 1의 박막 증착 장치의 배출 구멍 배열의 변경예를 도시한 도면.
도 13d 내지 도 13g는 도 1의 박막 증착 장치의 볼록부의 다른 변경예를 도시한 도면.
도 14는 가스 공급 노즐의 다른 구성을 도시한 평면도.
도 15는 도 1의 박막 증착 장치의 볼록부의 변경예를 도시한 평면도.
도 16은 도 1의 박막 증착 장치의 볼록부의 다른 변경예를 도시한 사시도.
도 17은 도 1의 박막 증착 장치의 볼록부의 다른 변경예를 도시한 평면도.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치의 단면도.
도 19는 도 1 또는 도 18의 박막 증착 장치가 합체된 기판 처리 장치를 도시한 개략도.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 도시한 개략 평면도.
도 21a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 도시한 개략 평면도.
도 21b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 도시한 개략 평면도.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치에 의해 양호하게 형성된 다중층 박막을 도시한 개략 단면도.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 도시한 개략 평면도.
도 24a는 웨이퍼의 공동 내의 반응 가스 분자의 거동을 도시한 개략도.
도 24b는 웨이퍼의 공동 내의 O3 분자에 의한 반응 가스 분자의 산화를 도시한 개략도.
도 24c는 웨이퍼로부터 해방되는 부산물을 도시한 개략도.
도 25a는 BTBAS 분자의 분자 구조를 도시한 도면.
도 25b는 DIPAS 분자의 분자 구조를 도시한 도면.
도 26은 본 발명의 실시예의 박막 증착 방법에 따라 수행된 실험1의 실험 결과를 도시한 도면.
도 27은 본 발명의 실시예의 박막 증착 방법에 따라 수행된 실험2의 실험 결과를 도시한 도면.
도 28은 본 발명의 실시예의 박막 증착 방법에 따른 실험3에서 사용된 웨이퍼 내에 만든 개구를 도시한 개략 단면도.
도 29는 실험3에서 실리콘 옥사이드로 부분적으로 충진된 개구를 도시한 개략 단면도.
도 30은 실험3에서 실리콘 옥사이드로 부분적으로 충진된 개구를 도시한 다른 개략 단면도.
도 31은 실험3에서 실리콘 옥사이드로 부분적으로 충진된 개구를 도시한 또 다른 개략 단면도.
도 32는 실험3에서 얻어진 간격 충진 특성에 대한 턴 테이블의 회전 속도의 의존도를 도시한 도면.
도 33은 본 발명의 실시예의 박막 증착 방법에 따라 수행된 실험4의 실험 결과를 도시한 도면.
도 34는 본 발명의 실시예의 박막 증착 방법에 따라 수행된 실험5의 실험 결과를 도시한 도면.
도 35는 본 발명의 실시예의 박막 증착 방법에 따라 수행된 실험6의 실험 결과를 도시한 도면.
예
# |
프로세스 압력
( kPa ( Torr )) |
웨이퍼
온도 (℃) |
반응 가스 |
유속
( sccm ) |
1-1 | 1.07(8) | 350 | BTBAS | 200 |
1-2 | 1.07(8) | 350 | DIPAS | 100 |
1-3 | 1.07(8) | 350 | DIPAS | 200 |
1-4 | 1.07(8) | 350 | DIPAS | 275 |
1-5 | 1.60(12) | 350 | DIPAS | 275 |
1-6 | 2.13(16) | 350 | DIPAS | 275 |
1-7 | 1.07(8) | 400 | DIPAS | 275 |
1-8 | 1.07(8) | 450 | DIPAS | 275 |
1-9 | 1.07(8) | 500 | DIPAS | 275 |
실험# |
프로세스
압력 ( kPa ( Torr )) |
반응
가스 |
반응
가스 유속 ( sccm ) |
O
3
유속 ( slm ) |
파이프(51)로
부터의 N 2 가스 ( slm ) |
파이프(72)로
부터의 N 2 가스 ( slm ) |
2-1 | 1.07(8) | BTBAS | 200 | 10 | 10 | 10 |
2-2 | 0.53(8) | DIPAS | 275 | 6 | 5 | 4 |
2-3 | 0.80(6) | DIPAS | 275 | 8 | 8 | 7 |
2-4 | 1.07(8) | DIPAS | 275 | 10 | 10 | 9 |
2-5 | 1.60(12) | DIPAS | 275 | 10 | 10 | 9 |
2-6 | 2.13(16) | DIPAS | 275 | 10 | 10 | 9 |
2-7 | 3.20(24) | DIPAS | 275 | 10 | 15 | 9 |
2-8 | 4.27(32) | DIPAS | 275 | 10 | 20 | 9 |
예# |
반응
가스 |
반응 가스
유속 ( sccm ) |
프로세스
압력 ( kPa ( Torr )) |
3-1 | BTBAS | 200 | 1.07(8) |
3-2 | DIPAS | 275 | 1.07(8) |
3-3 | DIPAS | 275 | 2.13(16) |
회전 속도( rpm ) | 30 | 60 | 120 | 240 |
예3-1 | 3.51 | 6.54 | 10.44 | 16.17 |
예3-2 | 5.35 | 9.16 | 14.86 | 21.28 |
예3-3 | 5.59 | 10.14 | 17.01 | 30.86 |
2:턴 테이블
4:볼록부
5:돌출부
10:반송 아암
21:코어부
22:회전축
31:제1 반응 가스 노즐
32:제2 반응 가스 노즐
Claims (19)
- 진공 챔버 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층해서 박막을 형성하는 박막 증착 장치에 있어서,
상기 진공 챔버 내에 설치된 턴 테이블과,
이 턴 테이블에 기판을 적재하기 위해서 설치된 기판 수용부와,
상기 턴 테이블의 회전 방향으로 서로 이격되어서 설치되고, 상기 턴 테이블에서의 기판의 수용부 측의 면에 각각 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 공급하기 위한 제1 반응 가스 공급부 및 제2 반응 가스 공급부와,
상기 제1 반응 가스가 공급되는 제1 프로세스 영역과 제2 반응 가스가 공급되는 제2 프로세스 영역과의 분위기를 분리하기 위해서 상기 회전 방향에서 이들 프로세스 영역의 사이에 위치하는 분리 영역과,
상기 제1 프로세스 영역과 제2 프로세스 영역과의 분위기를 분리하기 위해서 진공 챔버 내의 중심부에 위치하고, 턴 테이블의 기판 적재면 측에 분리 가스를 배출하는 배출 구멍이 형성된 중앙 영역과,
상기 진공 챔버 내를 배기하기 위해서 당해 진공 챔버에 설치된 배기 개구를 구비하고,
상기 분리 영역은, 분리 가스를 공급하기 위한 분리 가스 공급부와, 이 분리 가스 공급부로부터 공급된 분리 가스가 상기 회전 방향을 따라서 당해 분리 영역으로부터 프로세스 영역측으로 흐르기 위한 좁은 공간을 턴 테이블과의 사이에 형성하기 위한 천정면을 포함하고,
상기 천정면은, 상기 진공 챔버의 외측 주연부를 향할수록 상기 회전 방향으로의 폭이 넓어지도록 구성되고,
상기 턴 테이블로부터 상기 천정면까지의 높이 치수가 상기 제1 프로세스 영역 및 상기 제2 프로세스 영역의 각 높이 치수보다도 작은 것을 특징으로 하는, 박막 증착 장치. - 제1항에 있어서, 상기 천정면은, 평면 방향의 형상이 부채꼴 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분리 영역에서 좁은 공간을 형성하는 천정면은, 상기 턴 테이블이 회전할 때 상기 턴 테이블의 기판 수용부에 적재된 상기 기판의 중심이 통과하는 경로에 대응하는 원호를 따라 50mm이상의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분리 가스 공급부는, 상기 진공 챔버의 주연벽으로부터 상기 턴 테이블의 회전 중심을 향하는 방향으로 연장되고, 상기 분리 영역의 양측에 위치하는 상기 제1 프로세스 영역 및 상기 제2 프로세스 영역을 분리하는 상기 분리 가스를 공급하는 분리 가스 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분리 영역은, 당해 분리 영역의 천정면으로부터 이격하는 동시에 상기 진공 챔버의 주연벽으로부터 상기 턴 테이블의 회전 중심을 향하는 방향으로 연장되고, 분리 가스를 공급하는 분리 가스 노즐을 포함하고, 상기 회전 방향을 따라서 당해 분리 영역의 양측에 위치하는 상기 제1 프로세스 영역 및 상기 제2 프로세스 영역 각각에 공급되는 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스가 상기 분리 영역에 들어가는 것을 저지하기 위한 것인 것을 특징으로 하는, 박막 증착 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분리 영역에서, 상기 턴 테이블의 외측 주연부와 상기 진공 챔버의 내측 주연벽의 사이에 개재하도록 설치되는 부재를 더 구비하고, 당해 부재와 상기 턴 테이블의 외측 주연부와의 사이의 간극은, 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스가 당해 간극에 들어가는 것을 저지할 수 있게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 반응 가스 공급부 및 상기 제2 반응 가스 공급부의 각각으로부터 상기 턴 테이블의 회전 방향을 따라서 이격되도록 설치되고, 상기 턴 테이블에서의 기판의 수용부 측의 면에 대하여 제3 반응 가스를 공급하는 제3 반응 가스 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 제1 반응 가스 공급부, 상기 제2 반응 가스 공급부 및 상기 제3 반응 가스 공급부의 각각으로부터 상기 턴 테이블의 회전 방향을 따라서 이격되도록 설치되고, 상기 턴 테이블에서의 기판의 수용부 측의 면에 대하여 제4 반응 가스를 공급하는 제4 반응 가스 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 반응 가스 공급부 및 상기 제2 반응 가스 공급부로부터 각각 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 기판의 표면에 공급해서 제1 박막을 박막 증착하는 단계와, 상기 제3 반응 가스 공급부 및 상기 제4 반응 가스 공급부로부터 각각 상기 제3 반응 가스 및 상기 제4 반응 가스를 상기 기판의 표면에 공급해서 제2 박막을 박막 증착하는 단계를 교대로 실행하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 반응 가스 공급부는 제1 반응 가스와 제3 반응 가스를 선택적으로 공급할 수 있고, 상기 제2 반응 가스 공급부는 제2 반응 가스와 제4 반응 가스를 선택적으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중앙 영역은, 상기 턴 테이블의 회전 중심부와 상기 진공 챔버의 상면측에 의해 구획되어, 분리 가스가 퍼지되는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 장치.
- 내부에 기판 반송 기구가 배치된 진공 반송 챔버와, 이 진공 반송 챔버에 기밀하게 접속된 제1항 또는 제2항의 박막 증착 장치와, 상기 진공 반송 챔버에 기밀하게 접속되어, 진공 분위기와 대기 분위기와의 사이에서 분위기를 전환할 수 있는 예비 진공 챔버를 구비한, 기판 처리 장치.
- 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층해서 박막을 형성하는 박막 증착 방법에 있어서,
진공 챔버 내에 회전 가능하게 설치된 턴 테이블에 기판을 적재하는 공정과,
상기 기판이 적재된 턴 테이블을 회전하는 공정과,
제1 반응 가스 공급부로부터 상기 턴 테이블에 제1 반응 가스를 공급하는 공정과,
상기 턴 테이블의 회전 방향을 따라서 상기 제1 반응 가스 공급부로부터 이격된 제2 반응 가스 공급부로부터 상기 턴 테이블에 제2 반응 가스를 공급하는 공정과,
상기 제1 반응 가스 공급부로부터 상기 제1 반응 가스가 공급되는 제1 프로세스 영역과 상기 제2 반응 가스 공급부로부터 상기 제2 반응 가스가 공급되는 제2 프로세스 영역과의 사이에 위치하는 분리 영역에 설치된 분리 가스 공급부로부터, 상기 분리 영역의 천정면과 상기 턴 테이블과의 사이에 형성되는 좁은 공간의 압력이 상기 제1 프로세스 영역 및 상기 제2 프로세스 영역의 압력보다도 높게 유지되도록, 분리 가스를 유동시키는 공정과,
상기 진공 챔버의 중심부에 위치하는 중앙 영역에 형성되는 배출 구멍으로부터 분리 가스를 공급하는 공정과,
상기 진공 챔버를 배기하는 공정을 포함하고,
상기 분리 영역의 천정면은, 상기 진공 챔버의 외측 주연부를 향할수록 상기 회전 방향을 따른 폭이 넓어지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 방법. - 제13항에 있어서, 상기 배기하는 공정에서, 하나의 배기 개구로부터 실질적으로 상기 제1 반응 가스만이 배기되고, 다른 배기 개구로부터 실질적으로 상기 제2 반응 가스만이 배기되는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 방법.
- 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제1 반응 가스 공급부 및 상기 제2 반응 가스 공급부의 각각으로부터 상기 턴 테이블의 회전 방향을 따라서 이격되도록 설치되는 제3 반응 가스 공급부로부터 상기 턴 테이블에서의 기판의 수용부 측의 면에 대하여 제3 반응 가스를 공급하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 제1, 상기 제2 및 상기 제3 반응 가스 공급부의 각각으로부터 상기 턴 테이블의 회전 방향을 따라서 이격되도록 설치되는 제4 반응 가스 공급부로부터 상기 턴 테이블에서의 기판의 수용부 측의 면에 대하여 제4 반응 가스를 공급하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 반응 가스 공급부 및 상기 제2 반응 가스 공급부로부터 각각 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 기판의 표면에 공급해서 제1 박막을 박막 증착하는 단계와,
상기 제3 반응 가스 공급부 및 상기 제4 반응 가스 공급부로부터, 각각 상기 제3 반응 가스 및 상기 제4 반응 가스를 상기 기판의 표면에 공급해서 제2 박막을 박막 증착하는 단계를 교대로 실행하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 방법. - 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제1 반응 가스 공급부는 제1 반응 가스와 제3 반응 가스를 선택적으로 공급할 수 있고, 상기 제2 반응 가스 공급부는 제2 반응 가스와 제4 반응 가스를 선택적으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 방법.
- 진공 챔버 내에서, 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 사이클을 실행해서 반응 생성물의 층을 당해 기판 상에 생성함으로써 박막을 퇴적하는 박막 증착 장치에 사용되는 프로그램을 기억하는 기억 매체이며,
상기 프로그램은, 제13항 또는 제14항의 박막 증착 방법을 상기 박막 증착 장치에 실시시키는 것을 특징으로 하는, 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체.
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