KR101053225B1 - Thin film deposition method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나의 반응기 내에 안착된 복수의 기판에 균일한 물성을 갖는 박막을 증착하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 박막 증착방법에 이용되는 박막증착장치는 기판 지지부 및 가스 분사부를 구비한다. 가스 분사부는 원료가스 공급기, 반응가스 공급기 및 원료가스 공급기와 반응가스 공급기 사이에 배치되는 복수의 퍼지가스 공급기를 구비하고, 원료가스 공급기, 반응가스 공급기 및 퍼지가스 공급기는 방사형으로 배치된다. 그리고 기판 지지부와 가스 분사부는 상대 회전 가능하게 설치된다. 본 발명에 따른 박막 증착방법은 기판 안착부에 복수의 기판을 안착시킨 후, 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키면서, 가스 분사부를 통해 원료가스와 반응가스 중 어느 하나를 기판 지지부 상에 공급하는 전처리 단계를 수행한다. 그리고 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키면서, 가스 분사부를 통해 원료가스와 반응가스를 함께 기판 지지부 상에 공급하여 기판 상에 박막을 증착하는 메인 공정을 수행한 후, 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키면서, 가스 분사부를 통해 원료가스와 반응가스 중 어느 하나를 기판 지지부 상에 공급하는 후처리 단계를 수행한다.The present invention relates to a method for depositing a thin film having uniform physical properties on a plurality of substrates seated in one reactor. The thin film deposition apparatus used in the thin film deposition method according to the present invention includes a substrate support and a gas injection unit. The gas injector includes a source gas supplier, a reaction gas supplier, and a plurality of purge gas supplies disposed between the source gas supplier and the reaction gas supplier, and the source gas supplier, the reaction gas supplier, and the purge gas supplier are disposed radially. The substrate support and the gas injector are rotatably installed. In the thin film deposition method according to the present invention, after placing a plurality of substrates on the substrate mounting portion, the pretreatment for supplying any one of the source gas and the reactive gas through the gas injection portion onto the substrate support portion while rotating the substrate support portion and the gas injection portion relative to each other. Perform the steps. After the substrate support and the gas injector are rotated relative to each other, a main process of depositing a thin film on the substrate by supplying the source gas and the reaction gas together on the substrate support through the gas injector is performed. At the same time, a post-treatment step of supplying one of the source gas and the reactive gas through the gas injection unit on the substrate support unit is performed.
Description
본 발명은 반도체 제조 공정 중 박막을 증착하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 기판에 균일한 박막을 증착하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for depositing a thin film during a semiconductor manufacturing process, and more particularly, to a method for depositing a uniform thin film on a plurality of substrates.
박막 제조 공정에 있어서, 박막의 물성을 더욱 향상시키고자 원자층증착법(atomic layer deposition, ALD) 또는 사이클릭 화학기상증착법(cyclic chemical vapor deposition, cyclic CVD)이 연구되고 있다. 그러나 종래의 ALD나 사이클릭 CVD는 가스 공급이 밸브의 조작을 통해 이루어지는 방식이므로, 공정이 복잡하게 되고, 밸브의 잦은 동작에 따라 밸브의 수명이 단축되는 것과 함께 장비의 유지보수 비용이 증가하게 된다. 이와 같은 단점을 개선하기 위해, 밸브의 동작 없이 ALD나 사이클릭 CVD가 구현 가능한 박막 증착장치가 개발되었다. 이러한 박막 증착장치의 개략적인 구성을 도 1에 나타내었다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다. In the thin film manufacturing process, atomic layer deposition (ALD) or cyclic chemical vapor deposition (cyclic chemical vapor deposition) (cyclic CVD) has been studied to further improve the physical properties of the thin film. However, in the conventional ALD or cyclic CVD, since the gas supply is performed through the operation of the valve, the process becomes complicated, and the frequent operation of the valve shortens the life of the valve and increases the maintenance cost of the equipment. . In order to alleviate this drawback, a thin film deposition apparatus capable of implementing ALD or cyclic CVD without a valve operation has been developed. A schematic configuration of such a thin film deposition apparatus is shown in FIG. 1. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 박막 증착장치(100)는 반응기(110), 기판 지지부(120) 및 가스 분사부(130)를 구비한다.1 and 2, the thin
반응기(110)는 바닥부(111), 외벽부(112) 및 상측 플레이트(113)를 구비한다. 바닥부(111)는 원판의 형상으로 이루어져 있고, 외벽부(112)는 바닥부(111)의 가장자리로부터 상방으로 수직하게 연장 형성되어 폐곡면 형상으로 이루어져 있다. 그리고 외벽부(112)에는 기판(w)이 출입하는 기판(w) 이송통로(도면 미도시)가 형성되어 있다. 상측 플레이트(113)는 원판 형상으로 이루어져 있고, 외벽부(112)의 상면에 분리 가능하게 결합된다. 상측 플레이트(113)가 외벽부(112)의 상면에 결합되면 반응기(110) 내부에 일정한 공간이 형성되며, 특히 기판 지지부(120)의 상방으로 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)의 사이에 박막 증착공간(140)이 형성된다. 상측 플레이트(113)의 하면과 외벽부(112)의 상면 사이에는 오링(O-ring)(도면 미도시) 등과 같은 밀폐부재가 개재된다. 그리고 반응기(110) 내부에 잔존하는 불필요 가스 및 파티클을 배출하기 위한 배기구(도면 미도시)가 바닥부(111) 또는 외벽부(112)에 형성되어 있다.The
기판 지지부(120)는 반응기(110) 내부에 설치되며, 서셉터(121), 기판 안착부(122), 샤프트(123) 및 히터(도면 미도시)를 구비한다. The
서셉터(121)는 원판의 형상으로 반응기(110) 내부에 회전 가능하게 설치되어 있다. 서셉터(121)의 상면에는 기판 안착부(122)가 복수 개 형성되어 있다. 기판 안착부(122)는 기판 지지부(120) 상면의 둘레방향을 따라 배치되고, 각 기판 안착부(122)에는 기판(w)이 안착된다. 샤프트(123)는 양단부 중 일단부가 서셉터(121)의 하면과 결합되어 있고, 타단부가 반응기(110)를 관통하여 예컨대, 모터(도면 미도시) 등의 회전 구동수단과 연결되어 있다. 따라서 샤프트(123)가 회전함에 따라 서셉터(121)가 도 1에 도시된 회전 중심축(A)을 중심으로 회전하게 된다. 또한 샤프트(123)는 서셉터(121)가 승강이 가능하도록 하는 승강 구동수단과 연결되어 있 다. 승강 구동수단으로는 예컨대, 모터 및 기어 조립체(도면 미도시) 등이 있다. 히터(도면 미도시)는 서셉터(121) 아래에 매설되어 기판(w)의 온도를 조절한다.The
가스 분사부(130)는 기판 지지부(120)의 상방에 설치된 상측 플레이트(113)에 결합되며, 가스 공급기(151, 152, 154, 155)를 구비한다. 가스 공급기(151, 152, 154, 155)는 공급되는 가스의 종류에 따라, 공정가스 공급기(151, 152)와 퍼지가스 공급기(154, 155)로 구분된다. The
공정가스 공급기(151, 152)는 전구체와 같은 원료가스를 기판 지지부(120) 상으로 공급하는 원료가스 공급기(151)와 전구체의 중심원소와 반응하여 반응물을 형성하는 반응가스를 기판 지지부(120) 상으로 공급하는 반응가스 공급기(152)로 구분될 수 있다. 이때 하나의 원료가스 공급기(151)를 통해 두 종류 이상의 원료가스를 기판 지지부(120) 상으로 공급할 수 있다. The
그리고 퍼지가스 공급기(154, 155)는 각각의 공정가스 공급기(151, 152) 사이에 배치되어, 전구체 및 반응가스와 같은 공정가스를 퍼지(purge)하는 퍼지가스를 기판 지지부(120) 상으로 공급한다. 즉, 퍼지가스 공급기(154, 155)는 박막형성공간(140)에 잔류하는 미반응된 가스를 반응기(110) 외부로 배출시켜, 기판 지지부(120) 상에서 미반응된 가스가 혼합되지 않도록 하는 퍼지가스를 공급하는 장치이다. 특히, 참조번호 155로 표시된 퍼지가스 공급기는 기판 지지부(120) 의 중앙부분을 통해 미반응된 가스가 혼합되지 않도록 퍼지가스를 공급하는 장치이다. The
이와 같이, 가스 분사부(130)가 고정되어 있고, 기판 지지부(120)가 회전 가능하게 설치되어, 기판 지지부(120)가 가스 분사부(130)에 대해 상대 회전하면, 기 판 지지부(120)에 안착되어 있는 기판(w)이 각각의 가스 공급기(151, 152, 154)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 이때 각각의 가스 공급기(151, 152, 154)를 통해 원료가스, 반응가스 및 퍼지가스가 함께 기판 지지부(120) 상으로 공급하면, ALD를 구현할 수 있다. 그리고 퍼지가스를 공급하지 않고 원료가스와 반응가스만을 공급하면 사이클릭 CVD를 구현할 수 있다. 따라서 도 1에 도시된 박막 증착장치(100)를 이용하면, 밸브의 조작 없이 ALD 또는 사이클릭 CVD를 구현할 수 있게 된다. As described above, when the
그러나 이와 같은 박막 증착장치(100)를 이용하여 박막을 증착하면, 각각의 기판(w) 상에 공급되는 가스의 공급순서가 상이하여, 모든 기판(w) 상에 동일한 물성을 갖는 박막이 증착되기 어려운 문제점이 있다.However, when the thin film is deposited using the thin
예컨대, 도 2의 화살표와 같이 기판 지지부(120)를 회전시킬 때, 도 2의 참조번호 161, 163으로 표시된 기판 상에 공급되는 가스의 공급순서와 참조번호 162, 164로 표시된 기판 상에 공급되는 가스의 공급순서가 상이하다. 이를 도 3과 도 4에 나타내었다.For example, when the
도 3은 도 2의 참조번호 161, 163으로 표시된 기판 상에 공급되는 가스의 공급순서를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 2의 참조번호 162, 164로 표시된 기판 상에 공급되는 가스의 공급순서를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a supply order of gases supplied on a substrate denoted by
도 2의 화살표와 같이 기판 지지부(120)를 N(N은 자연수) 바퀴 회전시키면 도 2의 참조번호 161, 163으로 표시된 기판에는 도 3에 도시된 바와 같이, 원료가스, 퍼지가스, 반응가스 및 퍼지가스 순서로 가스가 공급된다. 이에 반하여, 도 2 의 참조번호 162, 164로 표시된 기판에는 도 4에 도시된 바와 같이, 반응가스, 퍼지가스, 원료가스 및 퍼지가스 순서로 가스가 공급된다. 즉 일부의 기판(161, 163)에는 원료가스가 먼저 공급된 후, 반응가스가 공급되나, 나머지 기판(162, 164)에는 반응가스가 먼저 공급된 후, 원료가스가 공급된다. As shown by the arrow of FIG. 2, when the substrate support
원료가스가 먼저 공급되는 기판(161, 163)의 경우에는 일반적인 ALD와 유사한 방식으로 박막이 증착된다. 즉, 원료가스가 먼저 기판 상에 한 층 흡착된 후, 반응가스가 흡착된 원료가스와 반응하여 박막이 증착된다. 이러한 과정이 하나의 사이클이므로, 기판 지지부(120)를 N 바퀴 회전시키면 2N 사이클의 원자층증착이 이루어진다.In the case of the
그러나 반응가스가 먼저 공급되는 기판(162, 164)의 경우에는 기판(162, 164)에 반응가스가 먼저 공급되므로, 일반적인 ALD와 약간 상이하다. 이때, 반응가스가 기판과 반응하지 않으면, 반응가스가 기판 상에 화학적 흡착(chemical adsorption)하지 못하고 단순히 물리적 흡착(physical adsorption)하게 된다. 따라서 퍼지가스에 의해 반응가스가 제거되므로, 첫 1/2 사이클 동안은 박막이 증착되지 않게 된다. 결과적으로 기판 지지부(120)를 N 바퀴 회전시킬 때, 반응가스가 먼저 공급되는 기판(162, 164)에 증착되는 박막의 두께가 원료가스가 먼저 공급되는 기판(161, 163)에 증착되는 박막의 두께보다 얇게 된다. 이러한 차이는 여러 사이클을 증착하는 경우에는 큰 문제가 되지 않을 수 있으나, 박막의 두께가 점점 축소화되고 있는 추세이고, 사이클 당 증착 두께가 큰 박막인 경우는 큰 문제가 될 수 있다. However, in the case of the
그리고 반응가스가 기판에 먼저 공급되어 기판을 이루는 물질과 반응가스가 반응하게 된다면, 원치 않는 물질이 기판과 박막 사이에 형성된다거나 기판이 열화되는 문제가 발생할 수 있다.When the reaction gas is first supplied to the substrate to react the material forming the substrate with the reaction gas, an unwanted material may be formed between the substrate and the thin film or the substrate may be deteriorated.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 가스 분사부와 기판 지지부를 상대 회전시키면서 박막을 증착하는 박막 증착장치를 이용하여 박막을 증착할 때, 모든 기판에 균일한 박막을 증착할 수 있는 박막 증착방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is a thin film deposition method capable of depositing a uniform thin film on all substrates when the thin film is deposited using a thin film deposition apparatus that deposits a thin film while rotating the gas injection unit and the substrate support unit. To provide.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 박막 증착방법에 대한 바람직한 일 실시예는, 반응기 내부에 설치되고, 기판이 안착되는 복수의 기판 안착부가 마련되어 있는 기판 지지부 및 상기 기판 지지부 상부에 설치되고, 원료가스를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 원료가스 공급기와, 상기 원료가스와 반응하는 반응가스를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 반응가스 공급기와, 상기 원료가스 공급기와 반응가스 공급기 사이에 배치되어 퍼지가스를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 복수의 퍼지가스 공급기를 구비하고, 상기 원료가스 공급기, 반응가스 공급기 및 퍼지가스 공급기가 방사형으로 배치되는 가스 분사부를 구비하며, 상기 기판 지지부와 가스 분사부가 상대 회전 가능하게 설치되는 박막 증착장치를 이용하여 박막을 증착하는 방법으로, 상기 기판 안착부에 복수의 기판을 안착시키는 단계; 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키면서, 상기 가스 분사부를 통해 상기 원료가스와 반응가스 중 어느 하나를 상기 기판 지지부 상에 공급하는 전처리 단계; 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키면서, 상기 가스 분사부를 통해 상기 원료가스와 반응가스를 함께 상기 기판 지지부 상에 공급하여 상 기 기판 상에 박막을 증착하는 메인 공정 단계; 및 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키면서, 상기 가스 분사부를 통해 상기 원료가스와 반응가스 중 어느 하나를 상기 기판 지지부 상에 공급하는 후처리 단계;를 갖는다.In order to solve the above technical problem, a preferred embodiment of the thin film deposition method according to the present invention is installed in the reactor, the substrate support is provided with a plurality of substrate seating portion on which the substrate is seated and installed on the substrate support And a source gas supplier for supplying a source gas onto the substrate support, a reaction gas supply for supplying a reaction gas reacting with the source gas onto the substrate support, and a source gas supply and a reaction gas supply between the source gas supply and the source gas supply. A plurality of purge gas supplies for supplying purge gas onto the substrate support, and a gas injector in which the source gas supply, the reaction gas supply, and the purge gas supply are disposed radially, wherein the substrate support and the gas injector are relative to each other. The thin film is increased by using a thin film deposition apparatus that is rotatably installed. Mounting a plurality of substrates on the substrate mounting portion; A pretreatment step of supplying any one of the source gas and the reactant gas onto the substrate support part through the gas injection part while rotating the substrate support part and the gas injection part relative to each other; A main process step of depositing a thin film on the substrate by supplying the source gas and the reactant gas together on the substrate support through the gas injector while rotating the substrate support and the gas injector relatively; And a post-processing step of supplying any one of the source gas and the reactant gas onto the substrate support part through the gas injection part while rotating the substrate support part and the gas injection part relative to each other.
상기 전처리 단계는 상기 원료가스 공급기를 통해 상기 원료가스를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 단계이고, 상기 후처리 단계는 상기 반응가스 공급기를 통해 상기 반응가스를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 단계일 수 있다. The pretreatment step may include supplying the source gas onto the substrate support through the source gas supplier, and the posttreatment step may include supplying the reaction gas onto the substrate support through the reaction gas supply. .
그리고 상기 전처리 단계는 상기 반응가스 공급기를 통해 상기 반응가스를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 단계이고, 상기 후처리 단계는 상기 원료가스를 상기 원료가스 공급기를 통해 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 단계일 수 있으며, 이때, 상기 후처리 단계 이후에, 상기 반응가스 공급기를 통해 상기 반응가스를 상기 기판 지지부 상으로 공급하되, 상기 복수의 기판 모두가 적어도 한 번은 상기 반응가스 공급기 하방을 지나가도록 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The pretreatment may include supplying the reaction gas onto the substrate support through the reaction gas supply, and the post-treatment may include supplying the source gas onto the substrate support through the source gas supply. In this case, after the post-treatment step, the reaction gas is supplied onto the substrate support through the reaction gas supply, and the substrate support and the substrate support are configured to pass under the reaction gas supply at least once. The method may further include relatively rotating the gas injection unit.
본 발명에 따른 박막 증착방법에 있어서, 상기 가스 분사부는 m(m은 자연수) 개의 상기 원료가스 공급기와 m 개의 반응가스 공급기를 구비하며, 상기 기판 지지부가 상기 가스 분사부에 대해 360°/m에 해당하는 각도로 상대 회전할 때를 하나의 사이클로 하여, 상기 전처리 단계는 a + ½ 사이클(a는 0 이상의 정수)에 해당하도록 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키고, 상기 메인 공정 단계는 b + ½ 사이클(b는 0 이상의 정수)에 해당하도록 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키며, 상기 후처리 단계는 c + ½ 사이클(c는 0 이상의 정수)에 해당하도록 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시킬 수 있다.In the thin film deposition method according to the invention, the gas injector comprises m (m is a natural number) of the source gas supply and m reaction gas supply, the substrate support is 360 ° / m relative to the gas injection With one cycle of relative rotation at the corresponding angle, the pretreatment step rotates the substrate support and gas jet relative to correspond to a + ½ cycle (a is an integer greater than or equal to zero), and the main process step is b +. The substrate support and the gas injector are rotated relative to each other for ½ cycle (b is an integer greater than or equal to 0), and the post-processing step is performed relative to the substrate support and the gas injector to correspond to c + ½ cycle (c is an integer greater than or equal to 0). Can be rotated.
이때, 상기 복수의 기판은 상기 기판 지지부의 중심을 기준으로 대칭적으로 안착되고, 상기 원료가스 공급기와 반응가스 공급기는 각각 상기 가스 분사부의 중심을 기준으로 대칭적으로 배치될 수 있다.In this case, the plurality of substrates may be symmetrically seated with respect to the center of the substrate support, and the source gas supplier and the reactive gas supplier may be symmetrically disposed with respect to the center of the gas injection unit.
본 발명에 따른 박막 증착방법에 있어서, 상기 가스 분사부는 m(m은 자연수) 개의 상기 원료가스 공급기와 m 개의 반응가스 공급기를 구비하며, 상기 기판 지지부가 상기 가스 분사부에 대해 한 바퀴 상대 회전할 때 소요되는 시간을 t라고 할 때, 상기 전처리 단계는 시간(a는 0 이상의 정수) 동안 수행하고, 상기 메인 공정 단계는 시간(b는 0 이상의 정수) 동안 수행하며, 상기 후처리 단계는 시간(c는 0 이상의 정수) 동안 수행할 수 있다.In the thin film deposition method according to the present invention, the gas injector comprises m (m is a natural number) of the source gas supply and the m reaction gas supply, the substrate support portion to rotate relative to the gas injection unit When the time required is t, the pretreatment step Time (a is an integer greater than or equal to 0) and the main process step Time (b is an integer greater than or equal to 0), and the post-processing step C may be performed for a time equal to or greater than zero.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 박막 증착방법에 대한 바람직한 다른 실시예는, 반응기 내부에 설치되고, 기판이 안착되는 복수의 기판 안착부가 마련되어 있는 기판 지지부 및 상기 기판 지지부 상에 설치되고, n(n은 3 이상의 자연수) 가지 종류의 공정가스를 공급하는 공정가스 공급기와 상기 공정가스 공급기 각각의 사이에 배치되는 퍼지가스 공급기가 방사형으로 배치되는 가스 분사부를 구비하며, 제1 공정가스 공급기부터 제n 공정가스 공급기는 상기 가스 분사부의 둘레 방향을 따라 순차적으로 배치되고, 상기 기판 지지부와 가스 분사부가 상대 회전 가능하게 설치된 박막 증착장치를 이용하여 박막을 증착하는 방법으로, 상기 기판 안착부에 복수의 기판을 안착시키는 단계; 상기 기판이 상기 제1 공정가스 공급기부터 제n 공정가스 공급기의 하방을 순차적으로 지나가도록 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키는 단계; 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키면서, 순차적으로 n-1 단계의 가스 공급 단계를 수행하되, 상기 가스 공급 단계 중 p(p는 1 ~ n-1) 번째 가스 공급 단계는 제1 공정가스 내지 제p 공정가스를 상기 기판 지지부 상에 공급하는 전처리 단계; 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키면서, 모든 공정가스를 함께 상기 기판 지지부 상에 공급하여 상기 기판 상에 박막을 증착하는 메인 공정 단계; 및 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키면서, 순차적으로 n-1 단계의 가스 공급 단계를 수행하되, 상기 가스 공급 단계 중 q(q는 1 ~ n-1) 번째 가스 공급 단계는 제q+1 공정가스 내지 제n 공정가스를 상기 기판 지지부 상에 공급하는 후처리 단계;를 갖는다.Another preferred embodiment of the thin film deposition method according to the present invention for solving the above technical problem is installed on the substrate support and the substrate support is provided inside the reactor, the substrate support is provided with a plurality of substrate seating portion is seated And a gas injector in which n (n is a natural water of 3 or more), a process gas supplier for supplying various kinds of process gases, and a gas injector in which a purge gas supplier disposed between each of the process gas suppliers is radially disposed. The n-th process gas supplier is sequentially disposed along the circumferential direction of the gas injector, and deposits a thin film using a thin film deposition apparatus in which the substrate support and the gas injector are rotatably installed. Mounting a plurality of substrates on the substrate; Relatively rotating the substrate support and the gas injector such that the substrate sequentially passes below the nth process gas supplier from the first process gas supplier; While sequentially rotating the substrate support and the gas injector, the gas supply step of step n-1 is sequentially performed, wherein p (p is 1 to n-1) th gas supply step of the gas supply step is performed through the first process gas. A pretreatment step of supplying a p-th process gas onto the substrate support; A main process step of depositing a thin film on the substrate by supplying all the process gases together on the substrate support while rotating the substrate support and the gas injector relatively; And sequentially rotating the substrate support and the gas injection unit, sequentially performing a gas supply step of n-1, wherein q (q is 1 to n-1) -th gas supply step of the gas supply step is q + 1. And a post-treatment step of supplying a process gas to an n-th process gas on the substrate support.
본 발명에 따른 박막 증착방법에 있어서, 상기 가스 분사부는 각각의 공정가스 공급기를 m(m은 1 이상의 자연수) 개씩 구비하며, 상기 기판 지지부가 상기 가스 분사부에 대해 360°/m에 해당하는 각도로 상대 회전할 때를 하나의 사이클로 하여, 상기 전처리 단계의 각 가스 공급 단계는 1/n 사이클에 해당하도록 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키고, 상기 메인 공정 단계는 a + 1/n 사이클(a는 0 이상의 정수)에 해당하도록 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시키며, 상기 후처리 단계는 1/n 사이클에 해당하도록 상기 기판 지지부와 가스 분사부를 상대 회전시킬 수 있다.In the thin film deposition method according to the invention, the gas injection unit is provided with each of the process gas supply m (m is one or more natural water), the substrate support is an angle corresponding to 360 ° / m with respect to the gas injection unit With each cycle of relative rotation as a cycle, each gas supply step of the pretreatment step rotates the substrate support and the gas injector so as to correspond to 1 / n cycles, and the main process step includes a + 1 / n cycle ( a is an integer greater than or equal to 0) relative to the substrate support and the gas injection unit, and the post-processing step can be rotated relative to the substrate support and the gas injection unit to correspond to 1 / n cycles.
본 발명에 따른 박막 증착방법에 있어서, 상기 가스 분사부는 각각의 공정가 스 공급기를 m(m은 1 이상의 자연수) 개씩 구비하며, 상기 기판 지지부가 상기 가스 분사부에 대해 한 바퀴 상대 회전할 때 소요되는 시간을 t라고 할 때, 상기 전처리 단계의 각 가스 공급 단계는 시간 동안 수행하고, 상기 메인 공정 단계는 시간(a는 0 이상의 정수) 동안 수행하며, 상기 후처리 단계는 시간 동안 수행할 수 있다.In the thin film deposition method according to the present invention, the gas injection unit is provided with each of the process gas supply m (m is one or more natural water), which is required when the substrate support portion rotates relative to the gas injection unit When the time is t, each gas supply step of the pretreatment step Time, and the main process step For a time (a is an integer greater than or equal to 0), the post-treatment step Can be done for hours.
이때, 상기 가스 분사부는 3원계 박막을 증착하기 위한 제1 공정가스 공급기, 제2 공정가스 공급기 및 제3 공정가스 공급기를 구비하고, 상기 전처리 단계는 t/3 시간 동안 제1 공정가스를 공급하는 제1 가스 공급 단계와 t/3 시간 동안 제1 공정가스와 제2 공정가스를 함께 공급하는 제2 가스 공급 단계를 순차적으로 수행하는 단계이고, 상기 메인 공정 단계는 (a + ⅓)×t 시간 동안 제1 공정가스, 제2 공정가스 및 제3 공정가스를 함께 공급하는 단계이며, 상기 후처리 단계는 t/3 시간 동안 제2 공정가스와 제3 공정가스를 함께 공급하는 제1 가스 공급 단계와 t/3 시간 동안 제3 공정가스를 공급하는 제2 가스 공급 단계를 순차적으로 수행하는 단계일 수 있다.In this case, the gas injector includes a first process gas supplier, a second process gas supplier and a third process gas supplier for depositing a ternary thin film, and the pretreatment step supplies the first process gas for t / 3 hours. A first gas supply step and a second gas supply step of supplying the first process gas and the second process gas together for t / 3 hours are sequentially performed, and the main process step is (a + d) x t time. The first process gas, the second process gas and the third process gas is supplied together, the post-treatment step is a first gas supply step of supplying the second process gas and the third process gas together for t / 3 hours And a second gas supply step of supplying a third process gas for t / 3 hours may be performed sequentially.
본 발명에 따르면, 메인 공정 전후로 원료가스와 반응가스 중 어느 하나만을 공급하는 전처리 단계와 후처리 단계를 도입함에 따라, 모든 기판에 공급되는 가스 공급순서가 동일하게 되므로, 모든 기판에 균일한 박막을 증착할 수 있게 된다. 그 리고 전처리 단계와 후처리 단계에서 복수의 단계를 거쳐 가스를 순차적으로 공급하면, 3원계 이상의 박막을 형성하는 경우에도 모든 기판에 공급되는 가스의 공급순서를 동일하게 할 수 있다.According to the present invention, by introducing the pre-treatment step and the post-treatment step of supplying only one of the source gas and the reactive gas before and after the main process, the gas supply order to all the substrates becomes the same, so that a uniform thin film is applied to all the substrates. It is possible to deposit. In addition, when the gas is sequentially supplied through a plurality of steps in the pretreatment step and the post-treatment step, even when a thin film of ternary system or more is formed, the supply order of the gases supplied to all the substrates can be the same.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 박막 증착방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a thin film deposition method according to the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you.
도 5는 본 발명에 따른 박막 증착방법에 대한 일 실시예의 수행과정을 나타낸 흐름도이다. 본 실시예에서는 도 1 및 도 2에 도시된 박막 증착장치(100)를 이용하여 수행하는 것을 설명한다. 5 is a flowchart illustrating a process of performing an embodiment of a thin film deposition method according to the present invention. In the present embodiment will be described using the thin
그러나 본 발명에 따른 박막 증착방법은 도 1 및 도 2에 도시된 박막 증착장치(100)에 한정된 것은 아니고, 기판 지지부와 가스 분사부가 상대 회전 가능하게 설치된 박막 증착장치이면 다른 박막 증착장치를 이용할 수 있다. 이때, 기판 지지부는 반응기 내부에 설치되고 기판이 안착되는 복수의 기판 안착부가 마련되어 있다. 그리고 가스 분사부는 방사형으로 배치된 원료가스 공급기, 반응가스 공급기 및 퍼지가스 공급기를 구비한다. 원료가스 공급기는 원료가스를 기판 지지부 상으로 공급하는 가스 공급장치이고, 반응가스 공급기는 원료가스와 반응하는 반응가스를 기판 지지부 상으로 공급하는 가스 공급장치이다. 퍼지가스 공급기는 원료가스 와 반응가스를 퍼지하는 퍼지가스를 기판 지지부 상으로 공급하는 가스 공급장치로서, 원료가스 공급기와 반응가스 공급기 사이에 배치된다. 바람직하게는 가스 분사부는 동일한 개수의 원료가스 공급기와 반응가스 공급기를 구비하고, 원료가스 공급기와 반응가스 공급기는 각각 가스 분사부의 중심을 기준으로 대칭적으로 배치되며, 원료가스 공급기와 반응가스 공급기는 동일한 간격으로 배치된다. 그리고 기판안착부는 기판 지지부의 중심을 기준으로 대칭적으로 형성되는 것이 바람직하다.However, the thin film deposition method according to the present invention is not limited to the thin
본 실시예에서 원료가스 공급기와 반응가스 공급기는 각각의 가스를 공급하는 단위 유닛만을 의미하는 것은 아니다. 즉, 원료가스 공급기의 경우, 원료가스를 공급하는 단위 유닛이 여러 개 연이어 배열되어 있거나, 원료가스를 공급하는 단위 유닛 사이에 퍼지가스 공급기가 배치된 경우에도 이를 하나의 군으로 보아 하나의 원료가스 공급기라고 정의한다. 반응가스 공급기의 경우도 마찬가지이다. 결국 원료가스 공급기와 반응가스 공급기가 서로 교번하여 배치되지 않는 경우에는, 각 원료가스 공급기와 반응가스 공급기는 하나이다.In this embodiment, the source gas supply and the reaction gas supply do not mean only a unit unit for supplying each gas. That is, in the case of the source gas supplier, even if a plurality of unit units for supplying the source gas are arranged in succession or a purge gas supplier is disposed between the unit units for supplying the source gas, the source gas supply is considered to be one source gas. Defined as a feeder. The same applies to the reactive gas supplier. After all, when the source gas supply and the reaction gas supply are not alternately arranged, each source gas supply and the reaction gas supply are one.
예컨대, 도 2의 참조번호 152로 표시된 가스 공급기 중 위쪽의 가스 공급기에서는 원료가스가 공급되고, 아래쪽의 가스 공급기와 아래쪽의 가스 공급기 양쪽에 있는 가스 공급기에서는 반응가스가 공급된다고 가정한다. 그리고 나머지 가스 공급기에서는 퍼지가스가 공급된다고 가정한다. 이 경우, 원료가스를 공급하는 단위 유닛은 하나만이 존재하므로, 원료가스 공급기의 개수가 한 개인 것은 물론이고, 반응가스를 공급하는 단위 유닛은 3 개이나, 반응가스를 공급하는 단위 유닛 사이에 원료가스 공급기가 배치되어 있지 않으므로, 이와 같이 반응가스를 공급하 는 단위 유닛 3 개가 연이어 배열된 경우에는 가스 분사부(130)는 하나의 반응가스 공급기를 구비한 것으로 본다.For example, it is assumed that the source gas is supplied from the upper gas supplier of the gas supplier indicated by
도 5를 도 1 및 도 2와 함께 참조하면, 본 발명에 따른 박막 증착방법은 우선, 기판 안착부(122)에 복수의 기판을 안착시킨다(S510). 이때, 안착되는 기판이 기판 지지부(120)의 중심을 기준으로 대칭이 되도록 한다.Referring to FIG. 5 together with FIGS. 1 and 2, in the thin film deposition method according to the present invention, first, a plurality of substrates are mounted on the substrate seating part 122 (S510). In this case, the substrate to be seated is symmetrical with respect to the center of the
다음으로, 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면서, 가스 분사부(130)를 통해 원료가스와 반응가스 중 어느 하나를 기판 지지부(120) 상에 공급하는 전처리 단계를 수행한다(S520). 그리고 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면서, 가스 분사부(130)를 통해 원료가스와 반응가스를 함께 기판 지지부(120) 상에 공급하여 기판 상에 박막을 증착하는 메인 공정을 수행한다(S530). 그리고 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면서, 가스 분사부(130)를 통해 원료가스와 반응가스 중 어느 하나를 기판 지지부(120) 상에 공급하는 후처리 단계를 수행한다(S540).Next, while pre-rotating the
본 발명에 따른 박막 증착방법은 전처리 단계(S520)와 후처리 단계(S540)를 통해 기판 안착부(122)에 안착되어 있는 모든 기판에 공급되는 가스가 동일한 가스 공급순서를 갖도록 하는 것이다. 이를 위해, 전처리 단계(S520)는 원료가스 공급기(151)를 통해 원료가스만을 기판 지지부(120) 상으로 공급하고, 후처리 단계(S540)는 반응가스 공급기(152)를 통해 반응가스만을 기판 지지부(120) 상으로 공급할 수 있다. 이와 같이 전처리 단계(S520)에서는 원료가스만을 공급하고, 후처리 단계(S540)에서는 반응가스만을 공급하는 경우의 바람직한 일 실시예를 도 6에 나타내었다.In the thin film deposition method according to the present invention, the gas supplied to all the substrates seated on the
도 6에서 기판 지지부(120)가 원료가스 공급기(151), 퍼지가스 공급기(154), 반응가스 공급기(152) 및 퍼지가스 공급기(154)의 하방을 순차적으로 지나가는 경우가 하나의 사이클에 해당한다. 즉 대칭적으로 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)가 각 m(m은 자연수) 개씩 배치된 경우 한 사이클은 기판 지지부(120)가 360°/m에 해당하는 각도로 회전하는 것을 의미한다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 분사부(130)가 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)가 각 2개씩 구비하는 경우, 한 사이클은 기판 지지부(120)가 180° 회전하는 것을 의미한다. In FIG. 6, a case in which the
도 6을 참조하면, 우선, S510 단계와 유사하게 기판 안착부(122)에 복수의 기판을 안착시킨다(S610). 그리고 a+1/2 사이클(a는 0 이상의 정수)에 해당하도록 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면서, 원료가스 공급기(151)를 통해 원료가스만을 기판 지지부(120) 상으로 공급하여 전처리 단계를 수행한다(S620). 전처리 단계(S620)는 시간 동안 수행한다. 여기서, t는 기판 지지부(120)가 가스 분사부(130)에 대해 한 바퀴 상대 회전할 때 소요되는 시간이다. 시간 동안 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면, a+1/2 사이클에 해당하는 만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)가 상대 회전하게 된다.Referring to FIG. 6, first, a plurality of substrates are seated on the
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)가 각 2개씩 구비되어 있는 경우, 전처리 단계(S620)는 원료가스 공급기(151)를 통해 원료가스만을 공급하면서, t/4 시간(여기서 a는 0) 동안 수행한다. 이와 같이 전처리 단계(S620)를 수행하면, 기판 지지부(120)는 가스 분사부(130)에 대해 90° 상대 회전하게 되어, 1/2 사이클 동안 원료가스만이 공급된다.For example, as shown in FIG. 2, when two source gas supplies 151 and two reaction gas supplies 152 are provided, the pretreatment step S620 may supply only the source gas through the
다음으로, b+1/2 사이클(b는 0 이상의 정수)에 해당하도록 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면서, 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)를 통해 원료가스와 반응가스를 함께 기판 지지부(120) 상으로 공급하여 메인 공정을 수행한다(S630). 메인 공정(S630)은 시간 동안 수행한다. 시간 동안 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면, b+1/2 사이클에 해당하는 만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)가 상대 회전하게 된다.Next, the source
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 같이 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)가 각 2개씩 구비되어 있는 경우, 메인 공정(S630)은 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)를 통해 원료가스와 반응가스를 함께 공급하면서, (N+1/4)×t 시간 동안 수행한다. 여기서 N은 b/2이다. 이와 같이 메인 공정(S630)을 수행하면, 기판 지지부(120)는 가스 분사부(130)에 대해 N 바퀴 상대 회전하고, 추가로 90° 더 회전하게 되어, 2N+1/2 사이클 동안 원료가스와 반응가스가 공급되며, 박막이 증착된다. 이때 퍼지가스를 함께 공급하면 ALD에 의해 박막이 증착되 고, 퍼지가스를 공급하지 않으면, 사이클릭 CVD에 의해 박막이 증착된다.For example, as shown in FIG. 2, when the
다음으로, c+1/2 사이클(c는 0 이상의 정수)에 해당하도록 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면서, 반응가스 공급기(152)를 통해 반응가스만을 기판 지지부(120) 상으로 공급하여 후처리 단계를 수행한다(S640). 후처리 단계(S640)는 시간 동안 수행한다. 시간 동안 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면, c+1/2 사이클에 해당하는 만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)가 상대 회전하게 된다.Next, while rotating the
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)가 각 2개씩 구비되어 있는 경우, 후처리 단계(S640)는 반응가스 공급기(152)를 통해 반응가스만을 공급하면서, t/4 시간(여기서 c는 0) 동안 수행한다. 이와 같이 후처리 단계(S640)를 수행하면, 기판 지지부(120)는 가스 분사부(130)에 대해 90° 상대 회전하게 되어, 1/2 사이클 동안 반응가스만이 공급된다.For example, as shown in FIG. 2, when the
이와 같은 방법으로, 메인 공정(S630) 전후로 전처리 단계(S620)와 후처리 단계(S640)를 수행하면, 모든 기판에 동일한 순서로 가스가 공급되어 기판 상에 증착된 박막의 물성이 균일하게 된다.In this manner, when the pretreatment step S620 and the post-treatment step S640 are performed before and after the main process S630, the gas is supplied to all the substrates in the same order, thereby making the physical properties of the thin film deposited on the substrate uniform.
도 2에 도시된 바와 같이, 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)가 각 2 개씩 구비되어 있는 경우, 즉 m = 2인 경우, 도 2의 화살표에 나타낸 방향으로 기판 지지부(120)를 회전시키면서 도 6에 도시되어 있는 방법으로 박막을 증착할 때, 기판 상에 공급되는 가스의 공급순서를 도 7 및 도 8에 나타내었다.As shown in FIG. 2, when the
도 7은 도 2의 참조번호 161, 163으로 표시된 기판 상에 공급되는 가스의 공급순서를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 2의 참조번호 162, 164로 표시된 기판 상에 공급되는 가스의 공급순서를 나타낸 도면이다. 모든 단계(S620, S630, S640)에서, 퍼지가스는 계속 공급되었다. 그리고 전처리 단계(S620)와 후처리 단계(S640)는 t/4 시간 동안 수행하여, 기판 지지부(120)를 1/2 사이클 즉, 90° 회전시켰다. 메인 공정(S630)은 (N+1/4)×t 시간 동안 수행하여, 기판 지지부(120)를 N 바퀴 회전시킨 후, 추가로 90° 더 회전시켰다. 즉 기판 지지부(120)를 2N+1/2 사이클에 해당하도록 회전시켰다. 설명의 편의상 도 2의 참조번호 161로 표시된 기판을 제1기판, 참조번호 162로 표시된 기판을 제2기판, 참조번호 163으로 표시된 기판을 제3기판, 그리고 참조번호 164로 표시된 기판을 제4기판이라고 한다.FIG. 7 is a diagram illustrating a supply order of gases supplied on a substrate denoted by
먼저, 제1기판(161)에 공급되는 가스 공급순서를 살펴본다. First, the gas supply order supplied to the
제1기판(161)은 전처리 단계(S620)에서 기판 지지부(120)가 1/2 사이클 회전하는 동안 즉, t/4 시간 동안 원료가스 공급기(151)와 퍼지가스 공급기(154)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 제1기판(161)이 원료가스 공급기(151)와 퍼지가스 공급기(154)의 하방을 순차적으로 지나가는 동안, 제1기판(161)에는 도 7에 도시된 바와 같이, 원료가스와 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 전처리 단계(S620)를 완료하면, 제1기판(161)은 도 2의 162로 표시된 위치에 도달하게 된다. The
다음으로, 기판 지지부(120)를 회전시키면서 (N+1/4)×t 시간 동안 원료가스와 반응가스를 함께 공급하여 메인 공정(S630)을 수행한다. 이와 같이 메인 공정(S630)을 수행하면, 제1기판(161)은 반응가스 공급기(152), 퍼지가스 공급 기(154), 원료가스 공급기(151) 및 퍼지가스 공급기(154)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 따라서 도 7에 도시된 바와 같이, 제1기판(161)에는 반응가스, 퍼지가스, 원료가스 및 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 메인 공정(S630)이 수행되는 동안, 기판 지지부(120)는 N 바퀴 회전되고, 추가로 1/2 사이클 더 회전되므로, 추가 1/2 사이클 동안에는 도 7에 도시된 바와 같이, 반응가스와 퍼지가스가 순차적으로 제1기판(161)에 공급된다. 메인 공정(S630)을 완료하면, 제1기판(161)은 도 2의 163으로 표시된 위치에 도달하게 된다. Next, while rotating the
다음으로, 반응가스만을 공급하는 후처리 단계(S640)를 1/2 사이클 동안 즉, t/4 시간 동안 수행한다. 이때, 제1기판(161)은 원료가스 공급기(151)의 하방을 지나가게 되지만, 원료가스는 공급되지 않으므로, 도 7에 도시된 바와 같이, 후처리 단계(S640) 동안에는 퍼지가스만이 제1기판(161) 상에 공급된다.Next, the post-treatment step S640 for supplying only the reaction gas is performed for 1/2 cycle, that is, t / 4 hours. At this time, the
상기의 세 단계(S620, S630, S640)를 모두 수행할 때 소요되는 시간은 (N+3/4)×t이며, 이때, 기판 지지부(120)는 2N+1+1/2 사이클에 해당하는 각도, 즉 N×360°+ 270° 회전하게 된다. 이와 같은 과정을 거치면, 제1기판(161) 상에는 2N+1 사이클에 해당하는 두께의 박막이 증착되며, 제1기판(161) 상에는 원료가스부터 공급되고, 퍼지가스를 고려하지 않는다면 마지막에는 반응가스가 공급된다. 퍼지가스는 반응에 관여치 않아 증착되는 박막의 물성에 영향을 끼치지 않는다. The time required to perform all three steps (S620, S630, S640) is (N + 3/4) × t, where the
제3기판(163)은 제1기판(161)과 동일한 순서로 가스가 공급된다.Gas is supplied to the
그리고 제2기판(162)에 공급되는 가스 공급순서를 살펴본다. The gas supply sequence supplied to the
제2기판(162)은 전처리 단계(S620)에서 기판 지지부(120)가 1/2 사이클 회전 하는 동안 즉, t/4 시간 동안 반응가스 공급기(152)와 퍼지가스 공급기(154)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 그러나 전처리 단계(S620)에서는 원료가스만이 공급되므로, 제2기판(162) 상에는 도 8에 도시된 바와 같이, 퍼지가스만이 공급된다. 전처리 단계(S620)를 완료하면, 제2기판(162)은 도 2의 163으로 표시된 위치에 도달하게 된다. The
다음으로, 기판 지지부(120)를 회전시키면서 (N+1/4)×t 시간 동안 원료가스와 반응가스를 함께 공급하여 메인 공정(S630)을 수행한다. 이와 같이 메인 공정(S630)을 수행하면, 제2기판(162)은 원료가스 공급기(151), 퍼지가스 공급기(154), 반응가스 공급기(152) 및 퍼지가스 공급기(154)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 따라서 도 8에 도시된 바와 같이, 제2기판(162)에는 원료가스, 퍼지가스, 반응가스 및 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 메인 공정(S630)이 수행되는 동안, 기판 지지부(120)는 N 바퀴 회전되고, 추가로 1/2 사이클 더 회전되므로, 추가 1/2 사이클 동안에는 도 8에 도시된 바와 같이, 원료가스와 퍼지가스가 순차적으로 제2기판(162)에 공급된다. 메인 공정(S630)을 완료하면, 제2기판(162)은 도 2의 164로 표시된 위치에 도달하게 된다. Next, while rotating the
다음으로, 반응가스만을 공급하는 후처리 단계(S640)를 1/2 사이클 동안 즉, t/4 시간 동안 수행한다. 이때, 제2기판(162)은 반응가스 공급기(152)와 퍼지가스 공급기(154)의 하방을 순차적으로 지나가므로, 도 8에 도시된 바와 같이, 후처리 단계(S640) 동안, 제2기판(162)에 반응가스와 퍼지가스가 순차적으로 공급된다.Next, the post-treatment step S640 for supplying only the reaction gas is performed for 1/2 cycle, that is, t / 4 hours. At this time, since the
상기의 세 단계(S620, S630, S640)를 모두 수행할 때 소요되는 시간은 (N+3/4)×t이며, 이때, 기판 지지부(120)는 2N+1+1/2 사이클에 해당하는 각도, 즉 N×360°+ 270° 회전하게 된다. 이와 같은 과정을 거치면, 제2기판(162) 상에는 원료가스부터 공급되고, 퍼지가스를 고려하지 않는다면 마지막에는 반응가스가 공급된다. 퍼지가스는 반응에 관여치 않아 증착되는 박막의 물성에 영향을 끼치지 않는다. The time required to perform all three steps (S620, S630, S640) is (N + 3/4) × t, where the
제4기판(164)은 제2기판(162)과 동일한 순서로 가스가 공급된다.The
결과적으로, 도 7과 도 8을 비교해 보면, 퍼지가스가 공급되는 순서는 약간 상이하지만, 원료가스와 반응가스의 공급되는 순서는 동일함을 알 수 있다. 퍼지가스는 반응에 관여치 않아 증착되는 박막의 물성에 영향을 끼치지 않으므로, 결국, 4 개의 기판(161, 162, 163, 164)에는 동일한 순서와 동일한 회수의 원료가스와 반응가스가 공급된다. 따라서 본 실시예의 방법으로 박막을 증착하면, 4 개의 기판(161, 162, 163, 164)에 균일한 박막을 증착할 수 있게 된다.As a result, when comparing FIG. 7 and FIG. 8, it turns out that the order in which purge gas is supplied differs slightly, but the order in which source gas and reaction gas are supplied is the same. Since the purge gas does not participate in the reaction and does not affect the physical properties of the deposited thin film, four
그리고 전처리 단계(S520)에서는 반응가스만을 공급하고, 후처리 단계(S540)에서는 원료가스만을 공급하는 경우의 바람직한 일 실시예를 도 9에 나타내었다.In addition, a preferred embodiment in the case of supplying only the reaction gas in the pretreatment step S520 and only the source gas in the post-treatment step S540 is illustrated in FIG. 9.
도 9를 참조하면, 우선, S510 단계와 유사하게 기판 안착부(122)에 복수의 기판을 안착시킨다(S910). 그리고 a+1/2 사이클(a는 0 이상의 정수)에 해당하도록 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면서, 반응가스 공급기(152)를 통해 반응가스만을 기판 지지부(120) 상으로 공급하여 전처리 단계를 수행한다(S920). 전처리 단계(S920)는 시간 동안 수행한다. 여기서, t는 기판 지지부(120)가 가스 분사부(130)에 대해 한 바퀴 상대 회전할 때 소요되는 시간이다. 시간 동안 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면, a+1/2 사이클에 해당하는 만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)가 상대 회전하게 된다.Referring to FIG. 9, first, a plurality of substrates are mounted on the
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)가 각 2개씩 구비되어 있는 경우, 전처리 단계(S920)는 반응가스 공급기(1512를 통해 반응가스만을 공급하면서, t/4 시간(여기서 a는 0) 동안 수행한다. 이와 같이 전처리 단계(S920)를 수행하면, 기판 지지부(120)는 가스 분사부(130)에 대해 90° 상대 회전하게 되어, 1/2 사이클 동안 반응가스만이 공급된다.For example, as shown in FIG. 2, when the
다음으로, b+1/2 사이클(b는 0 이상의 정수)에 해당하도록 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면서, 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)를 통해 원료가스와 반응가스를 함께 기판 지지부(120) 상으로 공급하여 메인 공정을 수행한다(S930). 메인 공정(S930)은 시간 동안 수행한다. 시간 동안 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면, b+1/2 사이클에 해당하는 만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)가 상대 회전하게 된다.Next, the source
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 같이 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)가 각 2개씩 구비되어 있는 경우, 메인 공정(S930)은 원료가스 공급 기(151)와 반응가스 공급기(152)를 통해 원료가스와 반응가스를 함께 공급하면서, (N+1/4)×t 시간 동안 수행한다. 여기서 N은 b/2이다. 이와 같이 메인 공정(S930)을 수행하면, 기판 지지부(120)는 가스 분사부(130)에 대해 N 바퀴 상대 회전하고, 추가로 90° 더 회전하게 되어, 2N+1/2 사이클 동안 원료가스와 반응가스가 공급되며, 박막이 증착된다. 이때 퍼지가스를 함께 공급하면 ALD에 의해 박막이 증착되고, 퍼지가스를 공급하지 않으면, 사이클릭 CVD에 의해 박막이 증착된다.For example, as shown in FIG. 2, when the
다음으로, c+1/2 사이클(c는 0 이상의 정수)에 해당하도록 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면서, 원료가스 공급기(151)를 통해 원료가스만을 기판 지지부(120) 상으로 공급하여 후처리 단계를 수행한다(S940). 후처리 단계(S640)는 시간 동안 수행한다. 시간 동안 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면, c+1/2 사이클에 해당하는 만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)가 상대 회전하게 된다.Next, while rotating the
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)가 각 2개씩 구비되어 있는 경우, 후처리 단계(S940)는 원료가스 공급기(151)를 통해 반응가스만을 공급하면서, t/4 시간(여기서 c는 0) 동안 수행한다. 이와 같이 후처리 단계(S940)를 수행하면, 기판 지지부(120)는 가스 분사부(130)에 대해 90° 상대 회전하게 되어, 1/2 사이클 동안 원료가스만이 공급된다.For example, as shown in FIG. 2, when the
다음으로, 기판 지지부(120)를 한 사이클에 해당하는 t/m 시간 이상 동안 회전시키면서, 반응가스 공급기(152)를 통해 반응가스만을 기판 지지부(120) 상으로 공급한다(S950). 이는 후처리 단계(S940)를 완료한 후, 박막 상에 원료가스가 흡착되어 있는 상태이므로, 반응을 완료하기 위함이다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)가 각 2개씩 구비되어 있는 경우, S950 단계는 반응가스 공급기(151)를 통해 반응가스만을 공급하며, t/2 시간 동안 수행하여, 기판 지지부(120)를 180° 회전시킬 수 있다. S950 단계는 선택적인 단계이다.Next, while rotating the
이와 같은 방법으로, 메인 공정(S930) 전후로 전처리 단계(S920)와 후처리 단계(S940)를 수행하면, 모든 기판에 동일한 순서로 가스가 공급되어 기판 상에 증착된 박막의 물성이 균일하게 된다.In this manner, when the pre-treatment step S920 and the post-treatment step S940 are performed before and after the main process S930, the gas is supplied to all the substrates in the same order to uniform the physical properties of the thin film deposited on the substrate.
도 2에 도시된 바와 같이, 원료가스 공급기(151)와 반응가스 공급기(152)가 각 2개씩 구비되어 있는 경우, 즉 m = 2인 경우, 도 2의 화살표에 나타낸 방향으로 기판 지지부(120)를 회전시키면서 도 9에 도시되어 있는 방법으로 박막을 증착할 때, 기판 상에 공급되는 가스의 공급순서를 도 10 및 도 11에 나타내었다.As shown in FIG. 2, when the
도 10은 제1기판(161)과 제3기판(163)에 공급되는 가스의 공급순서를 나타낸 도면이고, 도 11은 도 2의 제2기판(162)와 제4기판(164)에 공급되는 가스의 공급순서를 나타낸 도면이다. 모든 단계(S920, S930, S940, S950)에서, 퍼지가스는 계속 공급되었다. 그리고 전처리 단계(S620)와 후처리 단계(S640)는 t/4 시간 동안 수행하여, 기판 지지부(120)를 1/2 사이클 즉, 90° 회전시켰다. 메인 공정(S630)은 (N+1/4)×t 시간 동안 수행하여, 기판 지지부(120)를 N 바퀴 회전시킨 후, 추가로 90° 더 회전시켰다. 즉 기판 지지부(120)를 2N+1/2 사이클에 해당하도록 회전시켰 다. 그리고 S950 단계는 t/2 시간 동안 수행하여, 기판 지지부(120)를 1 사이클, 즉 180° 회전시켰다.FIG. 10 is a diagram illustrating a supply sequence of gases supplied to the
먼저, 제1기판(161)에 공급되는 가스 공급순서를 살펴본다. First, the gas supply order supplied to the
제1기판(161)은 전처리 단계(S920)에서 기판 지지부(120)가 1/2 사이클 회전하는 동안 즉, t/4 시간 동안 원료가스 공급기(151)와 퍼지가스 공급기(154)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 그러나 전처리 단계(S920)에서는 반응가스만이 공급되므로, 제1기판(161)에는 도 10에 도시된 바와 같이, 퍼지가스만이 공급된다. 전처리 단계(S920)를 완료하면, 제1기판(161)은 도 2의 162로 표시된 위치에 도달하게 된다. The
다음으로, 기판 지지부(120)를 회전시키면서 (N+1/4)×t 시간 동안 원료가스와 반응가스를 함께 공급하여 메인 공정(S930)을 수행한다. 이와 같이 메인 공정(S930)을 수행하면, 제1기판(161)은 반응가스 공급기(152), 퍼지가스 공급기(154), 원료가스 공급기(151) 및 퍼지가스 공급기(154)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 따라서 도 10에 도시된 바와 같이, 제1기판(161)에는 반응가스, 퍼지가스, 원료가스 및 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 이때 기판 지지부(120)는 N 바퀴 회전되고, 추가로 1/2 사이클 더 회전되므로, 추가 1/2 사이클 동안에는 도 10에 도시된 바와 같이, 반응가스와 퍼지가스가 순차적으로 제1기판(161)에 공급된다. 메인 공정(S930)을 완료하면, 제1기판(161)은 도 2의 163으로 표시된 위치에 도달하게 된다. Next, while rotating the
다음으로, 원료가스만을 공급하는 후처리 단계(S940)를 1/2 사이클 동안 즉, t/4 시간 동안 수행한다. 이때, 제1기판(161)은 원료가스 공급기(151)와 퍼지가스 공급기(154)의 하방을 순차적으로 지나가므로, 도 10에 도시된 바와 같이, 후처리 단계(S940) 동안, 제1기판(161)에 원료가스와 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 후처리 단계(S940)를 완료하면, 제1기판(161)은 도 2의 164로 표시된 위치에 도달하게 된다.Next, the post-treatment step S940 for supplying only the raw material gas is performed for 1/2 cycle, that is, t / 4 hours. At this time, since the
그리고 반응가스 공급기를 통해 반응가스만을 공급하면서, t/2 시간 동안 S950 단계를 수행하면, 기판 지지부(120)는 한 사이클 회전하게 된다. 이와 같이 S950 단계를 수행하면, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1기판(161)에 반응가스와 퍼지가스가 순차적으로 공급된다.In addition, when only the reaction gas is supplied through the reaction gas supplier and the step S950 is performed for t / 2 hours, the
상기의 네 단계(S920, S930, S940, S950)를 모두 수행할 때 소요되는 시간은 (N+5/4)×t이며, 이때, 기판 지지부(120)는 2N+2+1/2 사이클에 해당하는 각도, 즉 (N+1)×360°+ 90° 회전하게 된다. 이와 같은 과정을 거치면, 제1기판(161) 상에는 2N+1 사이클에 해당하는 두께의 박막이 증착된다. 제1기판(161) 상에는 반응가스부터 공급되고, 퍼지가스를 고려하지 않는다면 마지막에도 반응가스가 공급된다. 퍼지가스는 반응에 관여치 않아 증착되는 박막의 물성에 영향을 끼치지 않는다. The time required to perform all four steps (S920, S930, S940, S950) is (N + 5/4) × t, and at this time, the
제3기판(163)은 제1기판(161)과 동일한 순서로 가스가 공급된다.Gas is supplied to the
그리고, 제2기판(162)에 공급되는 가스 공급순서를 살펴본다. In addition, the gas supply sequence supplied to the
제2기판(162)은 전처리 단계(S920)에서 기판 지지부(120)가 1/2 사이클 회전하는 동안 즉, t/4 시간 동안 반응가스 공급기(152)와 퍼지가스 공급기(154)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 따라서 제2기판(162)에는 도 11에 도시된 바와 같 이, 반응가스와 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 전처리 단계(S920)를 완료하면, 제2기판(162)은 도 2의 163으로 표시된 위치에 도달하게 된다. The
다음으로, 기판 지지부(120)를 회전시키면서 (N+1/4)×t 시간 동안 원료가스와 반응가스를 함께 공급하여 메인 공정(S930)을 수행한다. 이와 같이 메인 공정(S930)을 수행하면, 제2기판(162)은 원료가스 공급기(151), 퍼지가스 공급기(154), 반응가스 공급기(152) 및 퍼지가스 공급기(154)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 따라서 도 11에 도시된 바와 같이, 제2기판(162)에는 원료가스, 퍼지가스, 반응가스 및 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 이때 기판 지지부(120)는 N 바퀴 회전되고, 추가로 1/2 사이클 더 회전되므로, 추가 1/2사이클 동안에는 도 11에 도시된 바와 같이, 원료가스와 퍼지가스가 순차적으로 제2기판(162)에 공급된다. 메인 공정(S930)을 완료하면, 제2기판(162)은 도 2의 164로 표시된 위치에 도달하게 된다. Next, while rotating the
다음으로, 원료가스만을 공급하는 후처리 단계(S940)를 1/2 사이클 동안 즉 t/4 시간 동안 수행한다. 이때, 제2기판(162)은 반응가스 공급기(152)와 퍼지가스 공급기(154)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 그러나 후처리 단계(S940)는 원료가스만이 공급되므로, 도 11에 도시된 바와 같이, 후처리 단계(S940) 동안, 제2기판(162)에는 퍼지가스만이 공급된다. 후처리 단계(S940)를 완료하면, 제2기판(162)은 도 2의 161로 표시된 위치에 도달하게 된다.Next, the post-treatment step S940 for supplying only the raw material gas is performed for 1/2 cycle, that is, t / 4 hours. In this case, the
그리고 반응가스 공급기를 통해 반응가스만을 공급하면서, t/2 시간 동안 S950 단계를 수행하면, 기판 지지부(120)는 한 사이클 회전하게 된다. 이와 같이 S950 단계를 수행하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 제2기판(162)에 퍼지가스, 반응가스 및 퍼지가스가 순차적으로 공급된다.In addition, when only the reaction gas is supplied through the reaction gas supplier and the step S950 is performed for t / 2 hours, the
상기의 네 단계(S920, S930, S940, S950)를 모두 수행할 때 소요되는 시간은 (N+5/4)×t이며, 이때, 기판 지지부(120)는 2N+2+1/2 사이클에 해당하는 각도, 즉 (N+1)×360°+ 90° 회전하게 된다. 이와 같은 과정을 거치면, 제2기판(162) 상에는 2N+1 사이클에 해당하는 두께의 박막이 증착된다. 제2기판(161) 상에는 반응가스부터 공급되고, 퍼지가스를 고려하지 않는다면 마지막에도 반응가스가 공급된다. 퍼지가스는 반응에 관여치 않아 증착되는 박막의 물성에 영향을 끼치지 않는다. The time required to perform all four steps (S920, S930, S940, S950) is (N + 5/4) × t, and at this time, the
제4기판(164)은 제2기판(162)과 동일한 순서로 가스가 공급된다.The
결과적으로, 도 10과 도 11을 비교해 보면, 퍼지가스가 공급되는 순서는 약간 상이하지만, 원료가스와 반응가스의 공급되는 순서는 동일함을 알 수 있다. 퍼지가스는 반응에 관여치 않아 증착되는 박막의 물성에 영향을 끼치지 않으므로, 결국, 4 개의 기판(161, 162, 163, 164)에는 동일한 순서와 동일한 회수의 원료가스와 반응가스가 공급된다. 따라서 본 실시예의 방법으로 박막을 증착하면, 4 개의 기판(161, 162, 163, 164)에 균일한 박막을 증착할 수 있게 된다. 그리고 S950 단계를 수행하지 않더라도 4 개의 기판(161, 162, 163, 164)에 공급되는 가스의 공급순서는 동일하므로, 균일한 박막을 증착할 수 있다.As a result, when comparing FIG. 10 and FIG. 11, although the order in which purge gas is supplied differs slightly, it turns out that the order in which source gas and reaction gas are supplied is the same. Since the purge gas does not participate in the reaction and does not affect the physical properties of the deposited thin film, four
이상에서, 공정가스 공급기가 원료가스 공급기와 반응가스 공급기의 두 가지로 구분되는 박막 증착장치를 이용하여 박막을 증착하는 방법에 대해 살펴보았다. 그러나 공정가스 공급기가 세 가지 종류 이상으로 구분되는 박막 증착장치를 이용 하여 박막을 증착하는 방법의 경우에는 좀 더 복잡한 과정을 거쳐야 모든 기판 상에 균일한 박막을 증착할 수 있다. 이하에서는 세 가지 종류 이상으로 구분되는 공정가스 공급기를 구비하는 박막 증착장치를 이용하여 박막을 증착하는 방법에 대해 살펴본다.In the above, the method for depositing a thin film by using a thin film deposition apparatus in which the process gas supplier is divided into two types, a raw material gas supplier and a reactive gas supplier, has been described. However, in the case of a method of depositing a thin film using a thin film deposition apparatus in which a process gas supplier is divided into three or more types, a uniform thin film may be deposited on all substrates through a more complicated process. Hereinafter, a method of depositing a thin film using a thin film deposition apparatus having a process gas supplier divided into three or more types will be described.
도 12는 본 발명에 따른 박막 증착방법에 대한 바람직한 다른 실시예의 수행과정을 나타낸 흐름도로서, 공정가스 공급기가 세 가지 종류 이상으로 구분되는 박막 증착장치를 이용하여 박막을 증착하는 방법을 나타내는 도면이다.12 is a flowchart illustrating a process of performing another preferred embodiment of the thin film deposition method according to the present invention, which shows a method of depositing a thin film using a thin film deposition apparatus in which a process gas supplier is divided into three or more types.
본 실시예에서는 도 1에 도시된 박막 증착장치(100)를 이용하여 수행하는 것을 설명한다. In the present embodiment will be described using the thin
그러나 본 발명에 따른 박막 증착방법은 도 1에 도시된 박막 증착장치(100)에 한정된 것은 아니고, 기판 지지부와 가스 분사부가 상대 회전 가능하게 설치된 박막 증착장치이면 다른 박막 증착장치를 이용할 수 있다. 이때, 기판 지지부는 반응기 내부에 설치되고 기판이 안착되는 복수의 기판 안착부가 마련되어 있다. 그리고 가스 분사부는 n(n은 3 이상의 자연수) 가지 종류의 공정 가스를 공급하는 공정가스 공급기와 퍼지가스 공급기를 구비하며, 공정가스 공급기와 퍼지가스 공급기는 방사형으로 배치된다. 공정가스 공급기는 공급하는 공정가스를 기판 지지부 상으로 공급하는 가스 공급장치로서, 공정가스의 종류에 따라 제1 공정가스 공급기로부터 제n 공정가스 공급기로 구분되며, 제1 공정가스 공급기로부터 제n 공정가스 공급기는 가스 분사부의 둘레 방향을 따라 순차적으로 배치된다. 바람직하게는 가스 분사부는 동일한 개수의 제1 공정가스 공급기로부터 제n 공정가스 공급기를 구비하고, 각 공정가스 공급기는 가스 분사부의 중심을 기준으로 대칭적으로 배치된다. 예컨대, 가스 분사부는 제1 공정가스 공급기로부터 제n 공정가스 공급기를 한 개씩 구비할 수 있으며, 이때, 각 공정가스 공급기는 가스 분사부의 둘레 방향을 따라 360°/n의 각도로 배치될 수 있다. 다른 예로서, 가스 분사부는 제1 공정가스 공급기로부터 제n 공정가스 공급기를 두 개씩 구비할 수 있으며, 이때, 각 공정가스 공급기는 가스 분사부의 둘레 방향을 따라 360°/2n의 각도로 배치될 수 있다. 퍼지가스 공급기는 공정가스를 퍼지하는 퍼지가스를 기판 지지부 상으로 공급하는 가스 공급장치로서, 각 공정가스 공급기의 사이에 배치된다. 그리고 기판 안착부는 기판 지지부의 중심을 기준으로 대칭적으로 형성되는 것이 바람직하다.However, the thin film deposition method according to the present invention is not limited to the thin
본 실시예에서의 공정가스 공급기 역시 상술한 원료가스 공급기와 반응가스 공급기와 마찬가지로 각각의 공정가스를 공급하는 단위 유닛만을 의미하는 것은 아니고, 공정가스를 공급하는 단위 유닛이 여러 개 연이어 배열되어 있거나, 공정가스를 공급하는 단위 유닛 사이에 퍼지가스 공급기가 배치된 경우에도 이를 하나의 군으로 보아 하나의 공정가스 공급기라고 정의한다. 반응가스 공급기의 경우도 마찬가지이다. 결국 서로 다른 공정가스 공급기가 사이에 배치되지 않는다면, 한 종류의 공정가스를 공급하는 공정가스 공급기가 복수 개 배열되어 있어도 그 공정가스 공급기는 하나인 것으로 본다.The process gas supplier in the present embodiment also does not mean only a unit unit for supplying each process gas, similar to the above-described source gas supply and reaction gas supply, and a plurality of unit units for supplying process gas are arranged in succession, Even when a purge gas supplier is disposed between unit units for supplying a process gas, it is defined as one process gas supplier as one group. The same applies to the reactive gas supplier. After all, if different process gas suppliers are not disposed between, even if a plurality of process gas supplies for supplying one kind of process gas are arranged, the process gas supply is considered to be one.
본 실시예의 경우에도 박막 증착장치(100)가 도 2에 도시된 바와 같은 가스 분사부(130)를 구비한 경우에 적용하는 것이 가능하나, 본 실시예를 설명하기에 보다 적합한 가스 분사부(130)의 예를 도 13에 나타내었다.Even in the present embodiment, the thin
도 13에 도시되어 있는 가스 분사부(130)는 12 개의 가스 공급기(151a ~ 151l)를 구비한다. 각 가스 공급기(151a ~ 151l)는 도 13에 도시된 바와 같이 가스 분사부의 중심을 기준으로 대칭적으로 배치되어, 각 가스 공급기(151a ~ 151l)는 가스 분사부(130)의 둘레 방향을 따라 30°의 간격으로 배치될 수 있다. The
이와 같은 가스 분사부(130)를 이용하여 3 원계 박막을 증착하기 위해, 3 가지의 공정가스를 공급해야 하는 경우, 각 가스 공급기(151a ~ 151l)는 제1 공정가스 공급기, 제2 공정가스 공급기, 제3 공정가스 공급기 및 퍼지가스 공급기로 같이 구분될 수 있다. 이때, 가스 분사부(130)는 각 1개의 제1 공정가스 공급기, 제2 공정가스 공급기 및 제3 공정가스 공급기를 구비할 수 있다. 예컨대, 참조번호 157a로 표시된 가스 공급기가 제1 공정가스 공급기이고, 참조번호 157e로 표시된 가스 공급기가 제2 공정가스 공급기이며, 참조번호 157i로 표시된 가스 공급기가 제3 공정가스 공급기일 수 있다. 그리고 나머지 가스 공급기(157b, 157c, 157d, 157f, 157g, 157h, 157j, 157k, 157l)은 퍼지가스 공급기일 수 있다. 이와 같이 가스 분사부(130)가 구성된 경우를 설명의 편의상 case 1이라 한다.In order to supply three process gases in order to deposit the ternary thin film using the
다른 예로서, 가스 분사부(130)는 각 2개의 제1 공정가스 공급기, 제2 공정가스 공급기 및 제3 공정가스 공급기를 구비할 수 있다. 예컨대, 참조번호 157a, 157g로 표시된 2 개의 공정가스 공급기가 제1 공정가스 공급기이고, 참조번호 157c, 157i로 표시된 2 개의 공정가스 공급기가 제2 공정가스 공급기이며, 참조번호 157e, 157k로 표시된 2개의 공정가스 공급기가 제3 공정가스 공급기일 수 있다. 그리고 나머지 가스 공급기(157b, 157d, 157f, 157h, 157j, 157l)은 퍼지가스 공급 기일 수 있다. 이와 같이 가스 공급기가 배치되면, 각 공정가스 공급기 사이에 퍼지가스 공급기가 배치되며, 제1 공정가스 공급기, 제2 공정가스 공급기 및 제3 공정가스 공급기가 가스 분사부(130)의 둘레 방향을 따라 순차적으로 배치되게 된다. 이와 같이 가스 분사부(130)가 구성된 경우를 설명의 편의상 case 2라 한다.As another example, the
그리고 가스 분사부(130)를 이용하여 4 원계 박막을 증착하기 위해, 4 가지의 공정가스를 공급해야 하는 경우, 각 가스 공급기(151a ~ 151l)는 제1 공정가스 공급기, 제2 공정가스 공급기, 제3 공정가스 공급기, 제4 공정가스 공급기 및 퍼지가스 공급기로 같이 구분될 수 있다. 이때, 가스 분사부(130)는 각 1개의 제1 공정가스 공급기, 제2 공정가스 공급기, 제3 공정가스 공급기 및 제4 공정가스 공급기를 구비할 수 있다. 예컨대, 참조번호 157a로 표시된 가스 공급기가 제1 공정가스 공급기이고, 참조번호 157d로 표시된 가스 공급기가 제2 공정가스 공급기이며, 참조번호 157g로 표시된 가스 공급기가 제3 공정가스 공급기이고, 참조번호 157j로 표시된 가스 공급기가 제4 공정가스 공급기일 수 있다. 그리고 나머지 가스 공급기(157b, 157c, 157e, 157f, 157h, 157i, 157k, 157l)은 퍼지가스 공급기일 수 있다. 이와 같이 가스 분사부(130)가 구성된 경우를 설명의 편의상 case 3이라 한다.In addition, in order to supply four process gases in order to deposit the ternary thin film using the
도 12를 도 1 및 도 13과 함께 참조하면, 본 발명에 따른 박막 증착방법은 우선, 기판 안착부(122)에 복수의 기판을 안착시킨다(S1210). 이때, 안착되는 기판이 기판 지지부(120)의 중심을 기준으로 대칭이 되도록 한다.Referring to FIG. 12 together with FIGS. 1 and 13, in the thin film deposition method according to the present invention, first, a plurality of substrates are mounted on the substrate seating part 122 (S1210). In this case, the substrate to be seated is symmetrical with respect to the center of the
다음으로, 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시킨다(S1220). 이때, 기판 안착부(122)에 안착된 기판이 제1 공정가스 공급기부터 제n 공정가스 공급기의 하방을 순차적으로 지나가도록 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시킨다.Next, the
다음으로, 전처리 단계를 수행한다(S1230). 전처리 단계(S1230)은 n-1 단계의 가스 공급 단계로 이루어진다. 전처리 단계(S1230)의 가스 공급 단계 중 p(p는 1 ~ n-1) 번째 가스 공급 단계는 제1 공정가스 내지 제p 공정 가스를 기판 지지부(120) 상으로 공급하게 된다. 즉, 첫 번째 가스 공급 단계인 제1 가스 공급 단계는 제1 공정가스만을 공급하고, 두 번째 가스 공급 단계인 제2 가스 공급 단계는 제1 공정가스와 제2 공정가스를 함께 공급한다. 이와 같은 방법으로 한 차례 가스 공급 단계를 수행하면, 다음 가스 공급 단계에서는 공정가스를 하나 더 공급한다. 그리고 마지막 가스 공급 단계인 제n-1 가스 공급 단계는 제1 공정가스 내지 제n-1 공정가스를 함께 공급한다.Next, a pretreatment step is performed (S1230). The pretreatment step S1230 includes a gas supply step of n-1 steps. The p (p is 1 to n−1) th gas supply step of the gas supply step of the pretreatment step S1230 may supply the first to pth process gases onto the
전처리 단계(S1230)의 각 가스 공급 단계를 수행할 때, 소요되는 시간과 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)의 상대 회전시키는 정도는 다음과 같다. 이에 앞서 본 실시예에서의 사이클에 대해 정의한다. 본 실시예에서 하나의 사이클은 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)가 상대 회전하여, 기판 안착부(122)에 안착되어 있는 기판이 제1 공정가스 공급기로부터 제n 공정가스 공급기의 하방을 순차적으로 한 번씩 지나가는 것을 의미한다. 따라서 가스 분사부(130)에 각각의 공정가스 공급기가 m(m은 1 이상의 자연수) 개씩 구비된 경우, 한 사이클은 기판 지지부(120)가 가스 분사부(130)에 대해 360°/m에 해당하는 각도로 회전하는 것을 의미한다. When performing each gas supply step of the pretreatment step (S1230), the time required and the degree of relative rotation of the
예컨대, case 1과 같이, 가스 분사부(130)가 제1 공정가스 공급기(157a), 제2 공정가스 공급기(157e) 및 제3 공정가스 공급기(157i)를 1 개씩 구비하고 있는 경우, 한 사이클은 기판 지지부(120)가 가스 분사부(130)에 대해 360°의 각도로 회전하는 것을 의미한다. 그리고 case 2와 같이 가스 분사부(130)가 제1 공정가스 공급기(157a, 157g), 제2 공정가스 공급기(157c, 157i) 및 제3 공정가스 공급기(157e, 157k)를 2 개씩 구비하고 있는 경우, 한 사이클은 기판 지지부(120)가 가스 분사부(130)에 대해 180°로 회전하는 것을 의미한다. 그리고 case 3은 case 1과 마찬가지로, 가스 분사부(130)가 각 공정가스 공급기를 하나씩 구비하고 있으므로, 한 사이클은 기판 지지부(120)가 가스 분사부(130)에 대해 360°의 각도로 회전하는 것을 의미한다.For example, as in
이때, 전처리 단계(S1230)에서의 각 가스 공급 단계는 1/n 사이클에 해당하도록 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시킨다. 기판 지지부(120)가 가스 분사부(130)에 대해 한 바퀴 상대 회전할 때 소요되는 시간을 t라고 할 때, 1/n 사이클에 해당하도록, 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)가 상대 회전할 때 소요되는 시간은 이다. 이와 같이, 전처리 단계(S1230)에서는 1/n 사이클 동안 즉, 시간 동안 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면서, n-1 단계의 가스 공급 단계를 수행한다. 전처리 단계(S1230)는 n-1 단계의 가스 공급 단계로 이루어지므로, 총 전처리 단계(S1230)에 소요되는 시간은 시간이 된다.At this time, each gas supply step in the pretreatment step S1230 rotates the
예컨대, case 1의 경우는 n이 3이고, m이 1이므로, 전처리 단계(S1230)는 2 단계의 가스 공급 단계를 수행하게 되고, 한 사이클은 360°각도만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키는 것을 의미한다. 따라서 각 가스 공급 단계는 1/3 사이클에 해당하는 각도인 120°각도만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키게 되고, 이때 소요되는 시간은 t/3 시간이다. 즉, case 1의 경우, 전처리 단계(S1230)는 t/3 시간 동안(120°회전) 제1 공정가스만을 공급하는 제1 가스 공급 단계와 t/3 시간 동안(120°회전) 제1 공정가스와 제2 공정가스를 함께 공급하는 제2 가스 공급 단계를 순차적으로 수행하는 단계이다. 따라서 총 전처리 단계(S1230)에 소요되는 시간은 2t/3 시간이다.For example, in
그리고 case 2의 경우는 n이 3이고, m이 2이므로, 전처리 단계(S1230)는 2 단계의 가스 공급 단계를 수행하게 되고, 한 사이클은 180°각도만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키는 것을 의미한다. 따라서 각 가스 공급 단계는 1/3 사이클에 해당하는 각도인 60°각도만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키게 되고, 이때 소요되는 시간은 t/6 시간이다. 즉, case 2의 경우, 전처리 단계(S1230)는 t/6 시간 동안(60°회전) 제1 공정가스만을 공급하는 제1 가스 공급 단계와 t/6 시간 동안(60°회전) 제1 공정가스와 제2 공정가스를 함께 공급하는 제2 가스 공급 단계를 순차적으로 수행하는 단계이다. 따라서 총 전처리 단계(S1230)에 소요되는 시간은 t/3 시간이다.And in
그리고 case 3의 경우는 n이 4이고, m이 1이므로, 전처리 단계(S1230)는 3 단계의 가스 공급 단계를 수행하게 되고, 한 사이클은 360°각도만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키는 것을 의미한다. 따라서 각 가스 공급 단계는 1/4 사이클에 해당하는 각도인 90°각도만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키게 되고, 이때 소요되는 시간은 t/4 시간이다. 즉, case 3의 경우, 전처리 단계(S1230)는 t/4 시간 동안(90°회전) 제1 공정가스만을 공급하는 제1 가스 공급 단계와 t/4 시간 동안 제1 공정가스와 제2 공정가스를 함께 공급하는 제2 가스 공급 단계와 t/4 시간 동안(90°회전) 제1 공정가스, 제2 공정가스 및 제3 공정가스를 함께 공급하는 제3 가스 공급 단계를 순차적으로 수행하는 단계이다. 따라서 총 전처리 단계(S1230)에 소요되는 시간은 3t/4 시간이다.And in
다음으로, 메인 공정을 수행한다(S1240). 메인 공정(S1240)은 제1 공정가스 내지 제n 공정가스 모두를 함께 공급하여 기판 상에 박막을 증착하는 공정이다. 메인 공정(S1240)은 a(a는 0 이상의 정수) 사이클을 수행한 후, 추가로 1/n 사이클을 더 수행하게 된다. 이때 소요되는 시간은 시간이다. Next, the main process is performed (S1240). The main process S1240 is a process of depositing a thin film on a substrate by supplying all of the first to n th process gases together. After the main process S1240 performs a (a is an integer greater than or equal to 0) cycles, an additional 1 / n cycle is performed. The time required is It's time.
예컨대, case 1의 경우는 한 사이클이 기판 지지부(120)를 가스 분사부(130)에 대해 한 바퀴 회전시키는 것이므로, 메인 공정(S1240)은 제1 공정가스, 제2 공정가스 및 제3 공정가스를 공급하면서, 기판 지지부(120)를 가스 분사부(130)에 대해 N(N=a) 바퀴 회전시킨 후, 추가로 120°회전(1/3 사이클)시키게 된다. 이때 소요되는 시간은 (N+1/3)×t 시간이다. 그리고 case 2의 경우는 한 사이클이 기판 지 지부(120)를 가스 분사부(130)에 대해 반 바퀴 회전시키는 것이므로, 메인 공정(S1240)은 제1 공정가스, 제2 공정가스 및 제3 공정가스를 공급하면서, 기판 지지부(120)를 가스 분사부(130)에 대해 N(N=a/2) 바퀴 회전시킨 후, 추가로 60°회전(1/3 사이클)시키게 된다. 이때 소요되는 시간은 (N+1/6)×t 시간이다. 그리고 case 3의 경우는 한 사이클이 기판 지지부(120)를 가스 분사부(130)에 대해 한 바퀴 회전시키는 것이므로, 메인 공정(S1240)은 제1 공정가스, 제2 공정가스, 제3 공정가스 및 제4 공정가스를 공급하면서, 기판 지지부(120)를 가스 분사부(130)에 대해 N(N=a) 바퀴 회전시킨 후, 추가로 90°회전시키게 된다. 이때 소요되는 시간은 (N+1/4)×t 시간이다.For example, in
메인 공정(S1240)을 수행할 때, 퍼지가스를 함께 공급하면 ALD에 의해 박막이 증착되고, 퍼지가스를 공급하지 않으면, 사이클릭 CVD에 의해 박막이 증착된다.When performing the main process (S1240), when a purge gas is supplied together, a thin film is deposited by ALD. When the purge gas is not supplied, a thin film is deposited by cyclic CVD.
다음으로, 후처리 단계를 수행한다(S1250). 후처리 단계(S1250)은 n-1 단계의 가스 공급 단계로 이루어진다. 후처리 단계(S1250)의 가스 공급 단계 중 q(q는 1 ~ n-1) 번째 가스 공급 단계는 제q+1 공정가스 내지 제n 공정 가스를 기판 지지부(120) 상으로 공급하게 된다. 첫 번째 가스 공급 단계인 제1 가스 공급 단계는 제2 공정가스 내지 제n 공정가스를 함께 공급한다. 즉, 제1 가스 공급 단계는 제1 공정가스를 제외한 다른 모든 공정가스를 함께 공급한다. 그리고 두 번째 가스 공급 단계인 제2 가스 공급 단계는 제3 공정가스 내지 제n 공정가스를 함께 공급한다. 즉, 제2 가스 공급 단계는 제1 공정가스와 제2 공정가스를 제외한 다른 모든 공정가스를 함께 공급한다. 결국, 후처린 단계(S1250)의 가스 공급 단계는 한 단계 의 가스 공급 단계를 수행한 후, 하나의 공정가스를 공급하지 않는 방식으로 진행된다. 그리고 마지막 가스 공급 단계인 제n-1 가스 공급 단계는 제n 공정가스만을 공급하게 된다.Next, a post-processing step is performed (S1250). The post-treatment step S1250 consists of a gas supply step of n-1 steps. The q (q is 1 to n-1) -th gas supply step of the gas supply step of the post-processing step S1250 supplies the q + 1 th process gas to the n th process gas onto the
후처리 단계(S1250)에서의 각 가스 공급 단계는 전처리 단계(S1230)의 각 가스 공급 단계와 마찬가지로 1/n 사이클에 해당하도록 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시킨다. 이때 소요되는 시간은 이다. 이와 같이, 후처리 단계(S1230)에서는 1/n 사이클 동안 즉, 시간 동안 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키면서, n-1 단계의 가스 공급 단계를 수행한다. 후처리 단계(S1250)는 n-1 단계의 가스 공급 단계로 이루어지므로, 총 전처리 단계(S1250)에 소요되는 시간은 시간이 된다.Each gas supply step in the post-treatment step S1250 rotates the
예컨대, case 1의 경우는 n이 3이고, m이 1이므로, 후처리 단계(S1250)는 2 단계의 가스 공급 단계를 수행하게 되고, 한 사이클은 360°각도만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키는 것을 의미한다. 따라서 각 가스 공급 단계는 1/3 사이클에 해당하는 각도인 120°각도만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키게 되고, 이때 소요되는 시간은 t/3 시간이다. 즉, case 1의 경우, 후처리 단계(S1250)는 t/3 시간 동안(120°회전) 제2 공정가스와 제3 공정가스를 함께 공급하는 제1 가스 공급 단계와 t/3 시간 동안(120°회전) 제3 공정가스만을 공급하는 제2 가스 공급 단계를 순차적으로 수행하는 단계이다. 따 라서 총 후처리 단계(S1250)에 소요되는 시간은 2t/3 시간이다.For example, in
그리고 case 2의 경우는 n이 3이고, m이 2이므로, 후처리 단계(S1250)는 2 단계의 가스 공급 단계를 수행하게 되고, 한 사이클은 180°각도만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키는 것을 의미한다. 따라서 각 가스 공급 단계는 1/3 사이클에 해당하는 각도인 60°각도만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키게 되고, 이때 소요되는 시간은 t/6 시간이다. 즉, case 2의 경우, 후처리 단계(S1250)는 t/6 시간 동안(60°회전) 제2 공정가스와 제3 공정가스를 함께 공급하는 제1 가스 공급 단계와 t/6 시간 동안(60°회전) 제3 공정가스만을 공급하는 제2 가스 공급 단계를 순차적으로 수행하는 단계이다. 따라서 총 후처리 단계(S1250)에 소요되는 시간은 t/3 시간이다.And in
그리고 case 3의 경우는 n이 4이고, m이 1이므로, 후처리 단계(S1250)는 3 단계의 가스 공급 단계를 수행하게 되고, 한 사이클은 360°각도만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키는 것을 의미한다. 따라서 각 가스 공급 단계는 1/4 사이클에 해당하는 각도인 90°각도만큼 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)를 상대 회전시키게 되고, 이때 소요되는 시간은 t/4 시간이다. 즉, case 3의 경우, 후처리 단계(S1250)는 t/4 시간 동안(90°회전) 제2 공정가스, 제3 공정가스 및 제4 공정가스를 함께 공급하는 제1 가스 공급 단계와 t/4 시간 동안 제3 공정가스와 제4 공정가스를 함께 공급하는 제2 가스 공급 단계와 t/4 시간 동안(90°회전) 제4 공정가스만을 공급하는 제3 가스 공급 단계를 순차적으로 수행하는 단계이다. 따라서 총 전처리 단계(S1230)에 소요되는 시간은 3t/4 시간이다.And in
이와 같은 방법으로, 메인 공정(S1240) 전후로 전처리 단계(S1230)와 후처리 단계(S1250)를 수행하면, 세 종류 이상의 공정가스를 공급하면서 박막을 증착하는 경우에도 모든 기판에 동일한 순서로 가스가 공급되어 기판 상에 증착된 박막의 물성이 균일하게 된다.In this way, when the pre-treatment step (S1230) and the post-treatment step (S1250) are performed before and after the main process (S1240), the gas is supplied to all the substrates in the same order even when three or more kinds of process gases are deposited. Thus, the physical properties of the thin film deposited on the substrate are uniform.
case 1의 경우, 도 13의 화살표에 나타낸 방향으로 기판 지지부(120)를 회전시키면서 도 12에 도시되어 있는 방법으로 박막을 증착할 때, 기판 상에 공급되는 가스의 공급순서를 도 14 내지 도 16에 나타내었다.In
도 14는 도 13의 참조번호 171로 표시된 기판 상에 공급되는 가스의 공급순서를 나타낸 도면이고, 도 15는 도 13의 참조번호 172로 표시된 기판 상에 공급되는 가스의 공급순서를 나타낸 도면이며, 도 16은 도 13의 참조번호 173으로 표시된 기판 상에 공급되는 가스의 공급순서를 나타낸 도면이다. 모든 단계(S1230, S12430, S1250)에서, 퍼지가스는 계속 공급되었다. 그리고 전처리 단계(S1230)와 후처리 단계(S1250)의 각 가스 공급 단계는 t/3 시간 동안 수행하여, 기판 지지부(120)를 1/3 사이클 즉, 120° 회전시켰다. 메인 공정(S1240)은 (N+1/3)×t 시간 동안 수행하여, 기판 지지부(120)를 N 바퀴 회전시킨 후, 추가로 120° 더 회전시켰다. 즉 기판 지지부(120)를 N+1/3 사이클에 해당하도록 회전시켰다. 설명의 편의상 도 13의 참조번호 171로 표시된 기판을 제1기판, 참조번호 172로 표시된 기판을 제2기판, 그리고 참조번호 173으로 표시된 기판을 제3기판이라고 한다.FIG. 14 is a view illustrating a supply order of gases supplied on a substrate indicated by
먼저, 제1기판(171)에 공급되는 가스 공급순서를 살펴본다. First, the gas supply order supplied to the
제1기판(171)은 전처리 단계(S1230)의 제1 가스 공급 단계에서 기판 지지 부(120)가 1/3 사이클 회전하는 동안 즉, t/3 시간 동안 제1 공정가스 공급기(157a)와 퍼지가스 공급기(157b, 157c, 157d)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 제1 가스 공급 단계에서는 제1 공정가스만이 공급되므로, 제1기판(171)이 제1 공정가스 공급기(157a)와 퍼지가스 공급기(157b, 157c, 157d)의 하방을 순차적으로 지나가는 동안, 제1기판(171)에는 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 공정가스와 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 전처리 단계(S1230)의 제1 가스 공급 단계를 완료하면, 제1기판(171)은 도 13의 172로 표시된 위치에 도달하게 된다. The
다음으로, t/3 시간 동안 제1 공정가스와 제2 공정가스를 함께 공급하며, 전처리 단계(S1230)의 제2 가스 공급 단계를 수행한다. 제2 가스 공급 단계는 기판 지지부(120)가 1/3 사이클 회전하므로, 제1기판(171)은 제2 공정가스 공급기(157e)와 퍼지가스 공급기(157f, 157g, 157h)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 따라서 제1기판(171)에는 도 14에 도시된 바와 같이, 제2 공정가스와 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 전처리 단계(S1230)의 제2 가스 공급 단계를 완료하면, 제1기판(171)은 도 13의 173으로 표시된 위치에 도달하게 된다. Next, the first process gas and the second process gas are supplied together for t / 3 hours, and the second gas supply step of the pretreatment step S1230 is performed. In the second gas supply step, since the
다음으로, 기판 지지부(120)를 회전시키면서 (N+1/3)×t 시간 동안 원료가스와 반응가스를 함께 공급하여 메인 공정(S1240)을 수행한다. 이와 같이 메인 공정(S1240)을 수행하면, 제1기판(171)은 제3 공정가스 공급기(157i), 퍼지가스 공급기(157j, 157k, 157l), 제1 공정가스 공급기(157a), 퍼지가스 공급기(157b, 157c, 157d), 제2 공정가스 공급기(157e) 및 퍼지가스 공급기(157f, 157g, 157h)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 따라서 도 14에 도시된 바와 같이, 제1기판(171)에 는 제3 공정가스, 퍼지가스, 제1 공정가스, 퍼지가스, 제2 공정가스 및 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 메인 공정(S1240)이 수행되는 동안, 기판 지지부(120)는 N 바퀴 회전되고, 추가로 1/3 사이클 더 회전되므로, 추가 1/3 사이클 동안에는 도 14에 도시된 바와 같이, 제3 공정가스와 퍼지가스가 순차적으로 제1기판(171)에 공급된다. 메인 공정(S1240)을 완료하면, 제1기판(171)은 도 13의 171로 표시된 위치에 도달하게 된다. Next, while rotating the
다음으로, t/3 시간 동안 제2 공정가스와 제3 공정가스를 함께 공급하는 후처리 단계(S1250)의 제1 가스 공급 단계를 수행한다. 후처리 단계(S1250)의 제1 가스 공급 단계는 기판 지지부(120)가 1/3 사이클 회전하므로, 제1기판(171)은 제1 공정가스 공급기(157a)와 퍼지가스 공급기(157b, 157c, 157d)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 제1 공정가스 공급기(157a)를 통해서는 가스가 공급되지 않으므로, 제1기판(171)에는 도 14에 도시된 바와 같이, 퍼지가스만이 공급된다. 후처리 단계(S1250)의 제1 가스 공급 단계를 완료하면, 제1기판(171)은 도 13의 172로 표시된 위치에 도달하게 된다. Next, the first gas supply step of the post-treatment step S1250 for supplying the second process gas and the third process gas together for t / 3 hours is performed. In the first gas supply step of the post-processing step (S1250), since the
다음으로, t/3 시간 동안 제3 공정가스만을 공급하는 후처리 단계(S1250)의 제2 가스 공급 단계를 수행한다. 후처리 단계(S1250)의 제2 가스 공급 단계는 기판 지지부(120)가 1/3 사이클 회전하므로, 제1기판(171)은 제2 공정가스 공급기(157e)와 퍼지가스 공급기(157f, 157g, 157h)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 제2 공정가스 공급기(157e)를 통해서는 가스가 공급되지 않으므로, 제1기판(171)에는 도 14에 도시된 바와 같이, 퍼지가스만이 공급된다. Next, the second gas supply step of the post-treatment step S1250 for supplying only the third process gas for t / 3 hours is performed. In the second gas supply step of the post-processing step (S1250), since the
상기의 세 단계(S1230, S1240, S1250)를 모두 수행할 때 소요되는 시간은 (N+5/3)×t이며, 이때, 기판 지지부(120)는 N+5/3 사이클에 해당하는 각도, 즉 N×360°+ 360° + 240° 회전하게 된다. 이와 같은 과정을 거치면, 제1기판(171) 상에는 N+1 사이클에 해당하는 두께의 박막이 증착되며, 제1기판(171) 상에는 제1 공정가스부터 공급되고, 퍼지가스를 고려하지 않는다면 마지막에는 제3 공정가스가 공급된다. 퍼지가스는 반응에 관여치 않아 증착되는 박막의 물성에 영향을 끼치지 않는다. The time required to perform all three steps (S1230, S1240, S1250) is (N + 5/3) × t, where the
그리고 제2기판(172)에 공급되는 가스 공급 순서를 살펴본다.In addition, the gas supply order supplied to the
제2기판(172)은 전처리 단계(S1230)의 제1 가스 공급 단계에서 기판 지지부(120)가 1/3 사이클 회전하는 동안 즉, t/3 시간 동안 제2 공정가스 공급기(157e)와 퍼지가스 공급기(157f, 157g, 157h)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 제1 가스 공급 단계에서는 제1 공정가스만이 공급되므로, 제2기판(172)이 제2 공정가스 공급기(157e)와 퍼지가스 공급기(157f, 157g, 157h)의 하방을 순차적으로 지나가는 동안, 제2기판(172)에는 도 15에 도시된 바와 같이, 퍼지가스만이 공급된다. 전처리 단계(S1230)의 제1 가스 공급 단계를 완료하면, 제2기판(172)은 도 13의 173으로 표시된 위치에 도달하게 된다. The
다음으로, t/3 시간 동안 제1 공정가스와 제2 공정가스를 함께 공급하며, 전처리 단계(S1230)의 제2 가스 공급 단계를 수행한다. 제2 가스 공급 단계는 기판 지지부(120)가 1/3 사이클 회전하므로, 제2기판(172)은 제3 공정가스 공급기(157i)와 퍼지가스 공급기(157j, 157k, 157l)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 제3 공정가스 공급기(157i)를 통해서는 가스가 공급되지 않으므로, 제2기판(172)에는 도 15에 도시된 바와 같이, 퍼지가스만이 공급된다. 전처리 단계(S1230)의 제2 가스 공급 단계를 완료하면, 제2기판(172)은 도 13의 171로 표시된 위치에 도달하게 된다. Next, the first process gas and the second process gas are supplied together for t / 3 hours, and the second gas supply step of the pretreatment step S1230 is performed. In the second gas supply step, since the
다음으로, 기판 지지부(120)를 회전시키면서 (N+1/3)×t 시간 동안 원료가스와 반응가스를 함께 공급하여 메인 공정(S1240)을 수행한다. 이와 같이 메인 공정(S1240)을 수행하면, 제2기판(172)은 제1 공정가스 공급기(157a), 퍼지가스 공급기(157b, 157c, 157d), 제2 공정가스 공급기(157e), 퍼지가스 공급기(157f, 157g, 157h), 제3 공정가스 공급기(157i) 및 퍼지가스 공급기(157j, 157k, 157l)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 따라서 도 15에 도시된 바와 같이, 제2기판(172)에는 제1 공정가스, 퍼지가스, 제2 공정가스, 퍼지가스, 제3 공정가스 및 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 메인 공정(S1240)이 수행되는 동안, 기판 지지부(120)는 N 바퀴 회전되고, 추가로 1/3 사이클 더 회전되므로, 추가 1/3 사이클 동안에는 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 공정가스와 퍼지가스가 순차적으로 제2기판(172)에 공급된다. 메인 공정(S1240)을 완료하면, 제2기판(172)은 도 13의 172로 표시된 위치에 도달하게 된다. Next, while rotating the
다음으로, t/3 시간 동안 제2 공정가스와 제3 공정가스를 함께 공급하는 후처리 단계(S1250)의 제1 가스 공급 단계를 수행한다. 후처리 단계(S1250)의 제1 가스 공급 단계는 기판 지지부(120)가 1/3 사이클 회전하므로, 제2기판(172)은 제2 공정가스 공급기(157e)와 퍼지가스 공급기(157f, 157g, 157h)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 제2 공정가스 공급기(157a)를 통해서 제2 공정가스가 공급되므로, 제2기판(172)에는 도 15에 도시된 바와 같이, 제2 공정가스와 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 후처리 단계(S1250)의 제1 가스 공급 단계를 완료하면, 제2기판(172)은 도 13의 173으로 표시된 위치에 도달하게 된다. Next, the first gas supply step of the post-treatment step S1250 for supplying the second process gas and the third process gas together for t / 3 hours is performed. In the first gas supply step of the post-processing step (S1250), since the
다음으로, t/3 시간 동안 제3 공정가스만을 공급하는 후처리 단계(S1250)의 제2 가스 공급 단계를 수행한다. 후처리 단계(S1250)의 제2 가스 공급 단계는 기판 지지부(120)가 1/3 사이클 회전하므로, 제2기판(172)은 제3 공정가스 공급기(157i)와 퍼지가스 공급기(157j, 157k, 157l)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 제3 공정가스 공급기(157e)를 통해서 제3 공정가스가 공급되므로, 제2기판(172)에는 도 15에 도시된 바와 같이, 제3 공정가스와 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. Next, the second gas supply step of the post-treatment step S1250 for supplying only the third process gas for t / 3 hours is performed. In the second gas supply step of the post-processing step (S1250), since the
상기의 세 단계(S1230, S1240, S1250)를 모두 수행할 때 소요되는 시간은 (N+5/3)×t이며, 이때, 기판 지지부(120)는 N+5/3 사이클에 해당하는 각도, 즉 N×360°+ 360° + 240° 회전하게 된다. 이와 같은 과정을 거치면, 제2기판(172) 상에는 N+1 사이클에 해당하는 두께의 박막이 증착되며, 제2기판(172) 상에는 제1 공정가스부터 공급되고, 퍼지가스를 고려하지 않는다면 마지막에는 제3 공정가스가 공급된다. 퍼지가스는 반응에 관여치 않아 증착되는 박막의 물성에 영향을 끼치지 않는다.The time required to perform all three steps (S1230, S1240, S1250) is (N + 5/3) × t, where the
그리고 제3기판(173)에 공급되는 가스 공급 순서를 살펴본다.And the gas supply order to be supplied to the
제3기판(173)은 전처리 단계(S1230)의 제1 가스 공급 단계에서 기판 지지부(120)가 1/3 사이클 회전하는 동안 즉, t/3 시간 동안 제3 공정가스 공급 기(157i)와 퍼지가스 공급기(157j, 157k, 157l)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 제1 가스 공급 단계에서는 제1 공정가스만이 공급되므로, 제3기판(173)이 제3 공정가스 공급기(157i)와 퍼지가스 공급기(157j, 157k, 157l)의 하방을 순차적으로 지나가는 동안, 제3기판(173)에는 도 16에 도시된 바와 같이, 퍼지가스만이 공급된다. 전처리 단계(S1230)의 제1 가스 공급 단계를 완료하면, 제3기판(173)은 도 13의 171로 표시된 위치에 도달하게 된다. The
다음으로, t/3 시간 동안 제1 공정가스와 제2 공정가스를 함께 공급하며, 전처리 단계(S1230)의 제2 가스 공급 단계를 수행한다. 제2 가스 공급 단계는 기판 지지부(120)가 1/3 사이클 회전하므로, 제3기판(173)은 제1 공정가스 공급기(157a)와 퍼지가스 공급기(157b, 157c, 157d)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 제1 공정가스 공급기(157a)를 통해서 제1 공정가스가 공급되므로, 제3기판(173)에는 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 공정가스와 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 전처리 단계(S1230)의 제2 가스 공급 단계를 완료하면, 제3기판(173)은 도 13의 172로 표시된 위치에 도달하게 된다. Next, the first process gas and the second process gas are supplied together for t / 3 hours, and the second gas supply step of the pretreatment step S1230 is performed. In the second gas supply step, since the
다음으로, 기판 지지부(120)를 회전시키면서 (N+1/3)×t 시간 동안 원료가스와 반응가스를 함께 공급하여 메인 공정(S1240)을 수행한다. 이와 같이 메인 공정(S1240)을 수행하면, 제3기판(173)은 제2 공정가스 공급기(157e), 퍼지가스 공급기(157f, 157g, 157h), 제3 공정가스 공급기(157i), 퍼지가스 공급기(157j, 157k, 157l), 제1 공정가스 공급기(157a) 및 퍼지가스 공급기(157b, 157c, 157d)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 따라서 도 16에 도시된 바와 같이, 제3기판(173)에 는 제2 공정가스, 퍼지가스, 제3 공정가스, 퍼지가스, 제1 공정가스 및 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 메인 공정(S1240)이 수행되는 동안, 기판 지지부(120)는 N 바퀴 회전되고, 추가로 1/3 사이클 더 회전되므로, 추가 1/3 사이클 동안에는 도 16에 도시된 바와 같이, 제2 공정가스와 퍼지가스가 순차적으로 제3기판(173)에 공급된다. 메인 공정(S1240)을 완료하면, 제3기판(173)은 도 13의 173으로 표시된 위치에 도달하게 된다. Next, while rotating the
다음으로, t/3 시간 동안 제2 공정가스와 제3 공정가스를 함께 공급하는 후처리 단계(S1250)의 제1 가스 공급 단계를 수행한다. 후처리 단계(S1250)의 제1 가스 공급 단계는 기판 지지부(120)가 1/3 사이클 회전하므로, 제3기판(173)은 제3 공정가스 공급기(157i)와 퍼지가스 공급기(157j, 157k, 157l)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 제2 공정가스 공급기(157e)를 통해서 제2 공정가스가 공급되므로, 제3기판(173)에는 도 16에 도시된 바와 같이, 제2 공정가스와 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 후처리 단계(S1250)의 제1 가스 공급 단계를 완료하면, 제3기판(173)은 도 13의 171로 표시된 위치에 도달하게 된다. Next, the first gas supply step of the post-treatment step S1250 for supplying the second process gas and the third process gas together for t / 3 hours is performed. In the first gas supply step of the post-processing step (S1250), since the
다음으로, t/3 시간 동안 제3 공정가스만을 공급하는 후처리 단계(S1250)의 제2 가스 공급 단계를 수행한다. 후처리 단계(S1250)의 제2 가스 공급 단계는 기판 지지부(120)가 1/3 사이클 회전하므로, 제3기판(173)은 제1 공정가스 공급기(157a)와 퍼지가스 공급기(157b, 157c, 157d)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 제1 공정가스 공급기(157a)를 통해서는 가스가 공급되지 않으므로, 제3기판(173)에는 도 16에 도시된 바와 같이, 퍼지가스만이 공급된다. Next, the second gas supply step of the post-treatment step S1250 for supplying only the third process gas for t / 3 hours is performed. In the second gas supply step of the post-processing step (S1250), since the
상기의 세 단계(S1230, S1240, S1250)를 모두 수행할 때 소요되는 시간은 (N+5/3)×t이며, 이때, 기판 지지부(120)는 N+5/3 사이클에 해당하는 각도, 즉 N×360°+ 360° + 240° 회전하게 된다. 이와 같은 과정을 거치면, 제3기판(173) 상에는 N+1 사이클에 해당하는 두께의 박막이 증착되며, 제3기판(173) 상에는 제1 공정가스부터 공급되고, 퍼지가스를 고려하지 않는다면 마지막에는 제3 공정가스가 공급된다. 퍼지가스는 반응에 관여치 않아 증착되는 박막의 물성에 영향을 끼치지 않는다.The time required to perform all three steps (S1230, S1240, S1250) is (N + 5/3) × t, where the
결과적으로, 도 14 내지 도 16을 비교해 보면, 퍼지가스가 공급되는 순서는 약간 상이하다. 그리고 제1 공정가스가 공급되는 시점이 제1기판(171)의 경우는 전처리 단계(S1230)의 제1 가스 공급 단계, 제2기판(172)의 경우는 메인 공정(S1240), 제3기판(173)의 경우는 전처리 단계(S1230)의 제2 가스 공급 단계로 상이하다. 그러나 각 기판(171, 172, 173)에 공급되는 가스의 공급 순서는 동일함을 알 수 있다. 퍼지가스는 반응에 관여치 않아 증착되는 박막의 물성에 영향을 끼치지 않으므로, 결국, 3 개의 기판(171, 172, 173)에는 동일한 순서로 공정가스가 공급된다. 따라서 본 실시예의 방법으로 박막을 증착하면, 3 개의 기판(171, 172, 173)에 균일한 박막을 증착할 수 있게 된다.As a result, when comparing FIGS. 14-16, the order in which purge gas is supplied differs slightly. When the first process gas is supplied to the
도 14 내지 도 16을 통해 case 1의 경우에 대해서만 기판에 공급되는 가스의 공급순서를 살펴보았으나, case 2와 case 3의 경우도 도 12에서 상술한 바와 같은 방법으로 가스를 공급하게 되면, 모든 기판에 동일한 순서로 공정가스가 공급된다. 나아가 특정한 경우가 아닌, 도 12에서 설명한 바와 같이, 일반적으로 n 종류의 공 정가스를 공급하는 경우에도 모든 기판에 동일한 순서로 공정가스가 공급되어 본 실시예에 따른 방법으로 박막을 증착하게 되면, 모든 기판에 균일한 박막을 증착할 수 있게 된다.14 to 16, only the case of the case of supplying the gas supplied to the substrate for the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.
도 1은 본 발명에 이용되는 박막 증착장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a thin film deposition apparatus used in the present invention.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 박막 증착장치를 이용하여 종래의 방법으로 박막을 증착하는 경우, 기판에 공급되는 가스 공급순서를 나타낸 도면들이다.3 and 4 are diagrams illustrating a gas supply sequence supplied to a substrate when the thin film is deposited by a conventional method using the thin film deposition apparatus shown in FIG. 1.
도 5는 본 발명에 따른 박막 증착방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행과정을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the thin film deposition method according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 박막 증착방법에 있어서, 전처리 단계에서는 원료가스만을 공급하고, 후처리 단계에서는 반응가스만을 공급하는 경우의 바람직한 일 실시예의 수행과정을 나타낸 흐름도이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment in the case of supplying only source gas in a pretreatment step and supplying only reaction gas in a posttreatment step in the thin film deposition method according to the present invention.
도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 방법을 이용하여 박막을 증착하는 경우, 기판에 공급되는 가스 공급순서를 나타낸 도면들이다.7 and 8 illustrate a gas supply sequence supplied to a substrate when the thin film is deposited using the method illustrated in FIG. 6.
도 9는 본 발명에 따른 박막 증착방법에 있어서, 전처리 단계에서는 반응가스만을 공급하고, 후처리 단계에서는 원료가스만을 공급하는 경우의 바람직한 일 실시예의 수행과정을 나타낸 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a preferred embodiment of the present invention in the case of supplying only the reaction gas in the pretreatment step and only the source gas in the post-treatment step in the thin film deposition method according to the present invention.
도 10 및 도 11은 도 9에 도시된 방법을 이용하여 박막을 증착하는 경우, 기판에 공급되는 가스 공급순서를 나타낸 도면들이다.10 and 11 are diagrams illustrating a gas supply sequence supplied to a substrate when the thin film is deposited using the method illustrated in FIG. 9.
도 12는 본 발명에 따른 박막 증착방법에 대한 바람직한 다른 실시예의 수행과정을 나타낸 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a process of performing another preferred embodiment of the thin film deposition method according to the present invention.
도 13은 도 1에 도시된 박막 증착장치의 가스 분사부의 다른 예로서, 도 12를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 13 is a diagram for describing FIG. 12 as another example of the gas injector of the thin film deposition apparatus illustrated in FIG. 1.
도 14 내지 도 16은 도 12에 도시된 방법을 이용하여 박막을 증착하는 경우, 기판에 공급되는 가스 공급순서를 나타낸 도면들이다.14 to 16 illustrate a gas supply sequence supplied to a substrate when the thin film is deposited using the method illustrated in FIG. 12.
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KR20090011410A (en) * | 2007-07-26 | 2009-02-02 | 주식회사 아이피에스 | Gas supplying apparatus, apparatus for depositing thin film on wafer having the same and method for depositing thin film on wafer using the same |
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