KR101072751B1 - Apparatus for atomic layer deposition - Google Patents
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Abstract
원자층 증착장치에서 인시튜(in-situ)로 동일 프로세스 챔버 내에서 플라즈마 트리트먼트 처리가 가능하고 기판에 균일하고 고밀도의 플라즈마를 제공할 수 있는 원자층 증착장치가 개시된다. 증착장치에서 인시튜로 박막을 트리트먼트할 수 있는 원자층 증착장치는, 다수의 기판이 수용되어 증착공정이 수행되는 공간을 제공하는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 기판에 증착가스를 분사하는 가스분사부 및 상기 가스분사부에 구비되며 상기 기판에 평행한 수평 전기장을 형성하도록 상기 기판과 수직 방향으로 구비된 적어도 한 쌍 이상의 평행 전극판을 포함하고 상기 기판에 상기 기판에 플라즈마를 제공하는 플라즈마 처리부를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 플라즈마 처리부는 상기 증착가스가 상기 전극판을 통과하여 상기 기판에 분사되도록 구비될 수 있다.Disclosed is an atomic layer deposition apparatus capable of providing plasma treatment treatment in the same process chamber in-situ in an atomic layer deposition apparatus and providing a uniform and high density plasma to a substrate. An atomic layer deposition apparatus capable of treating a thin film in situ in a deposition apparatus includes a process chamber provided with a plurality of substrates to provide a space in which a deposition process is performed, and a deposition gas provided on the substrate. At least one pair of parallel electrode plates provided in the gas injection unit and the gas injection unit and provided in a direction perpendicular to the substrate to form a horizontal electric field parallel to the substrate, and providing plasma to the substrate. It may be configured to include a plasma processing unit. Here, the plasma processing unit may be provided such that the deposition gas is injected into the substrate through the electrode plate.
원자층 증착장치(atomic layer deposition apparatus), ALD, 플라즈마 트리트먼트(plasma treatment) Atomic layer deposition apparatus, ALD, plasma treatment
Description
본 발명은 원자층 증착장치에 관한 것으로, 플라즈마를 제공하여 박막의 밀도와 내식성을 증가시킬 수 있는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to an atomic layer deposition apparatus, to provide an atomic layer deposition apparatus that can increase the density and corrosion resistance of a thin film by providing a plasma.
일반적으로, 반도체 기판이나 글라스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하는 방법으로는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등이 있다. 최근 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커졌다. 이러한 추세로 인해 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 원자층 증착방법(atomic layer deposition, ALD)의 사용이 증대되고 있다.In general, a method of depositing a thin film having a predetermined thickness on a substrate such as a semiconductor substrate or glass includes physical vapor deposition (PVD) using physical collision, such as sputtering, and chemical reaction using a chemical reaction. Chemical vapor deposition (CVD) and the like. Recently, as the design rules of semiconductor devices are drastically fined, thin films of fine patterns are required, and the step height of regions where thin films are formed is also very large. Due to this trend, the use of atomic layer deposition (ALD), which is capable of forming a very uniform pattern of atomic layer thickness very uniformly and has excellent step coverage, has been increasing.
ALD는 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착방법과 유사하다. 하지만, 통상의 CVD가 다수의 기체 분자들을 동시에 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, ALD는 하나 의 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 화학흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질 사이의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다. 이러한 ALD는 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 증착하는 것이 가능하다는 장점을 갖고 있어 현재 널리 각광받고 있다.ALD is similar to the general chemical vapor deposition method in that it uses chemical reactions between gas molecules. However, in contrast to conventional CVD in which multiple gas molecules are simultaneously injected into a chamber to deposit the reaction product generated on the substrate, ALD injects a gas containing one source material into the chamber to chemisorb the heated substrate. There is a difference in that a product by chemical reaction between the source materials is deposited on the substrate surface by injecting a gas containing another source material into the chamber. These ALDs are widely attracting attention because they have the advantage of being able to deposit pure thin films having excellent step coverage characteristics and low impurity contents.
한편, 원자층 증착장치 중에서 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해 다수 장의 기판에 대해 동시에 증착공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)이 개시되어 있다. 통상적으로 세미 배치 타입 원자층 증착장치는 서로 다른 종류의 증착가스가 분사되는 영역이 형성되고, 가스분사부 또는 서셉터의 고속 회전에 의해 기판이 순차적으로 각 영역을 통과함에 따라 기판 표면에서 증착가스 사이의 화학반응이 발생하여 반응 생성물이 증착된다.Meanwhile, a semi-batch type is disclosed in which a deposition process is simultaneously performed on a plurality of substrates in order to improve throughput in an atomic layer deposition apparatus. In general, the semi-batch type atomic layer deposition apparatus has a region in which different kinds of deposition gases are injected, and the substrate is sequentially passed through each region by the high speed rotation of the gas injection unit or the susceptor. Chemical reactions occur between and the reaction products are deposited.
그런데, 기존의 ALD에 의해 형성된 박막은 밀도와 내식성이 약해서 박막의 밀도와 내식성을 향상시킬 수 있는 ALD에 대한 연구가 필요하다 할 것이다.However, the thin film formed by the existing ALD is weak in density and corrosion resistance, it is necessary to study the ALD that can improve the density and corrosion resistance of the thin film.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 ALD에서 박막의 밀도와 내식성을 향상시킬 수 있는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention for solving the above problems are to provide an atomic layer deposition apparatus that can improve the density and corrosion resistance of a thin film in ALD.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 다수의 기판을 수용하여 동시에 증착 공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)의 원자층 증착장치에서 인시튜로 박막을 트리트먼트할 수 있는 원자층 증착장치는, 다수의 기판이 수용되어 증착공정이 수행되는 공간을 제공하는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 기판에 증착가스를 분사하는 가스분사부 및 상기 가스분사부에 구비되며 상기 기판에 평행한 수평 전기장을 형성하도록 상기 기판과 수직 방향으로 구비된 적어도 한 쌍 이상의 평행 전극판을 포함하고 상기 기판에 상기 기판에 플라즈마를 제공하는 플라즈마 처리부를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 플라즈마 처리부는 상기 증착가스가 상기 전극판을 통과하여 상기 기판에 분사되도록 구비될 수 있다.According to embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, a thin film in situ in a semi-batch type atomic layer deposition apparatus that receives a plurality of substrates and a deposition process is performed at the same time An atomic layer deposition apparatus capable of treating the process includes: a process chamber that accommodates a plurality of substrates and provides a space in which a deposition process is performed, a gas injection unit disposed above the process chamber to inject a deposition gas onto the substrate, and And a plasma processing unit provided at a gas injection unit and including at least one pair or more parallel electrode plates provided in a direction perpendicular to the substrate to form a horizontal electric field parallel to the substrate, and providing a plasma to the substrate. Can be. Here, the plasma processing unit may be provided such that the deposition gas is injected into the substrate through the electrode plate.
실시예에서, 상기 가스분사부는 증착가스를 분사하는 다수의 홀이 형성된 분사부재를 구비하고, 상기 분사부재는 상기 전극판의 상부 또는 하부 중 적어도 어느 일측에 구비될 수 있다. 또한, 상기 분사부재는 플라즈마로 인해 상기 전극판 및 상기 분사부재가 손상되는 것을 방지할 수 있도록 전기적으로 부도체 또는 유전체 재질로 형성될 수 있다.In an embodiment, the gas injection unit may include an injection member having a plurality of holes for injecting deposition gas, and the injection member may be provided on at least one side of the upper or lower portion of the electrode plate. In addition, the injection member may be formed of an insulator or a dielectric material to prevent damage to the electrode plate and the injection member due to the plasma.
그리고 상기 가스분사부는 소스물질을 포함하는 소스가스가 분사되는 적어도 하나 이상의 소스영역과 상기 소스가스의 퍼지를 위한 퍼지가스가 분사되는 적어도 하나 이상의 퍼지영역으로 분할 형성되고, 상기 플라즈마 처리부는 적어도 하나의 소스영역이나 적어도 어느 하나의 퍼지영역에 구비될 수 있다. 또는, 상기 플라즈마 처리부는 상기 가스분사부 전체에 구비될 수 있다.The gas injection unit may be divided into at least one source region into which a source gas containing a source material is injected and at least one purge region into which a purge gas for purging the source gas is injected, and the plasma processing unit may include at least one It may be provided in the source region or at least one purge region. Alternatively, the plasma processing unit may be provided in the entire gas injection unit.
또한, 상기 플라즈마 처리부는 상기 기판의 이동 방향을 대해 수직 방향으로 교차하도록 배치되고 서로 일정 간격으로 이격되어 배치된 다수의 평행 전극판을 포함하여 구성될 수 있다.The plasma processing unit may include a plurality of parallel electrode plates arranged to intersect the moving direction of the substrate in a vertical direction and spaced apart from each other at predetermined intervals.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 인시튜(in-situ)로 플라즈마 트리트먼트가 가능한 세미 배치 타입 원자층 증착장치는, 프로세스 챔버 내부에 구비되어 기판의 증착 공정 중 또는 완료 후에 인시튜로 상기 기판에 증착된 박막에 플라즈마를 제공하여 트리트먼트 처리 하기 위한 플라즈마 처리부를 포함한다. 여기서, 상기 플라즈마 처리부는, 상기 기판 상부에 구비되되 상기 기판에 평행한 수평 전기장을 형성하도록 상기 기판과 수직 방향으로 구비되며, 서로 대향된 공간 사이에서 플라즈마를 발생시키도록 구비된 적어도 한 쌍 이상의 평행 전극판을 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, according to other embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, a semi-batch type atomic layer deposition apparatus capable of plasma treatment in-situ, is provided in the process chamber It includes a plasma processing unit for treatment by providing a plasma to the thin film deposited on the substrate in-situ during or after the deposition process of the substrate. Here, the plasma processing unit, at least one pair or more parallel to the substrate provided in the vertical direction and provided in the vertical direction to form a horizontal electric field parallel to the substrate, the plasma facing each other It may be configured to include an electrode plate.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 원자층 증착공정 중 동일 챔버 내부에서 플라즈마를 제공함으로써 박막의 밀도 및 내식성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to embodiments of the present invention, by providing a plasma in the same chamber during the atomic layer deposition process, it is possible to improve the density and corrosion resistance of the thin film.
또한, 동일 챔버 내에서 증착 공정과 인시튜 공정으로 플라즈마 트리트먼트를 수행하므로 공정이 길어지는 것을 방지하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.In addition, since plasma treatment is performed in a deposition process and an in-situ process in the same chamber, the process may be prevented from being lengthened and productivity may be improved.
또한, 기판에 대해 수평 전기장을 형성하여 플라즈마를 발생시키므로 균일하고 고밀도의 플라즈마를 발생시키고 박막의 트리트먼트 효과는 높이면서 이온 충격에 의해 기판 및 박막의 손상은 방지할 수 있다.In addition, since the plasma is generated by forming a horizontal electric field with respect to the substrate, it is possible to generate a uniform and high-density plasma and to increase the treatment effect of the thin film while preventing damage to the substrate and the thin film by ion bombardment.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments. In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)를 설명하기 위한 요부 사시도이고, 도 2와 도 3은 도 1의 원자층 증착장치(100)에서 플라즈마 처리부(104)를 설명하기 위한 모식도와 평면도이다. 도 4는 도 2의 변형 실시예에 따른 플라즈마 처리부(104)를 설명하기 위한 모식도이다.Hereinafter, an atomic layer deposition apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. For reference, FIG. 1 is a perspective view illustrating main parts of an atomic layer deposition apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are plasma processing units (see FIG. 1). It is a schematic diagram and a top view for demonstrating 104). 4 is a schematic diagram for describing the
도면을 참조하면, 프로세스 챔버(101) 내부에서 원자층 증착과 인시튜(in-situ)로 플라즈마 트리트먼트(plasma treatment) 처리를 할 수 있는 원자층 증착장치(atomic layer deposition apparatus, ALD)(100)는 프로세스 챔버(101), 서셉 터(102), 가스분사부(103) 및 플라즈마 처리부(104)를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, an atomic layer deposition apparatus (ALD) 100 capable of performing plasma treatment by atomic layer deposition and in-situ inside the process chamber 101 (100). ) Includes a
원자층 증착장치(100)는 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해서 다수의 기판(10)에 대해 동시에 증착이 수행되며, 박막(11)의 품질을 확보하기 위해서 각 기판(10)을 수평으로 배치하여 증착이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)이 사용될 수 있다. 여기서, 원자층 증착장치(100)의 상세한 기술구성은 본 발명의 요지가 아니므로, 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.In the atomic layer deposition apparatus 100, deposition is simultaneously performed on a plurality of
본 실시예에서 증착 대상이 되는 기판(10)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명의 대상이 실리콘 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 기판(10)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 글라스를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 또한, 기판(10)의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.In this embodiment, the
프로세스 챔버(101)는 다수의 기판(10)을 수용하여 원자층 증착공정이 수행되는 공간 및 환경을 제공한다.The
서셉터(102)는 프로세스 챔버(101) 내부에 구비되어 증착공정 동안 기판(10)이 수평 방향으로 안착되어 소정 속도로 공전하도록 회전 가능하게 형성된다. 예를 들어, 서셉터(102)는 6장의 기판(10)이 서셉터(102)의 원주 방향을 따라 수평으로 안착되도록 형성될 수 있다.The
가스분사부(103)는 기판(10)에 대해 증착가스를 분사하도록 프로세스 챔 버(101) 내부에서 서셉터(102) 상부에 구비된다.The
본 실시예에서 '증착가스'라 함은 박막(11)을 증착하기 위한 가스들로써, 기판(10)에 증착하고자 하는 박막(11)을 구성하는 소스 물질을 포함하는 적어도 한 종류 이상의 소스가스(source gas or reactant) 및 기판(10) 표면에 화학흡착된 반응물을 제외한 나머지 가스를 제거하기 위한 퍼지가스(purge gas)를 포함한다. 본 실시예에서는 2종의 소스가스와 1종의 퍼지가스를 사용하는 예를 들어 설명한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 2종 이상의 소스가스 또는 2종 이상의 퍼지가스를 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 실리콘 박막(SiO2)을 증착하기 위해서 제1 소스가스는 실리콘을 포함하는 실란(Silane, SiH4) 또는 디실란(Disilane, Si2H6), 4불화 실리콘(SiF4) 중 어느 하나의 가스를 사용하고, 제2 소스가스는 산소(O2)나 오존(O3) 가스를 사용할 수 있다. 그리고 퍼지가스는 화학적으로 안정한 가스가 사용되며, 아르곤(Ar)이나 질소(N2), 헬륨(He) 중 어느 하나의 가스 또는 둘 이상 혼합된 가스를 사용할 수 있다.In the present embodiment, the "deposition gas" is a gas for depositing the
여기서, 원자층 증착장치(100)는 서셉터(102)가 회전함에 따라 소스가스 및 퍼지가스가 순차적으로 기판(10)에 제공될 수 있도록 가스분사부(103)는 소스가스와 퍼지가스가 각각 분사되는 영역들이 형성된다. 예를 들어, 가스분사부(103)는 4개의 부채꼴 형태를 갖는 분사 영역들이 형성되고, 기판(10)의 이동 방향을 따라 제1 소스가스가 분사되는 제1 소스영역(SA1), 퍼지가스가 분사되는 제1 퍼지영 역(PA1), 제2 소스가스가 분사되는 제2 소스영역(SA2) 및 퍼지가스가 분사되는 제2 퍼지영역(PA2)으로 이루어질 수 있다.Here, in the atomic layer deposition apparatus 100, the source gas and the purge gas are respectively provided so that the source gas and the purge gas may be sequentially provided to the
원자층 증착방법을 살펴보면, 서셉터(102)에 안착된 기판(10)이 서셉터(102)가 회전함에 따라 제1 소스영역(SA1)을 통과하는 동안 제1 소스가스가 기판(10)에 화학흡착되고, 제1 퍼지영역(PA1)을 통과하면서 기판(10)에 흡착되지 않은 잉여 제1 소스가스가 제거된다. 다음으로, 제2 소스영역(SA2)을 통과하는 동안 제공된 제2 소스가스가 기판(10)에 흡착된 제1 소스가스와 화학적으로 반응함에 따라 반응 생성물이 증착되어 소정 두께의 박막(11)이 형성된다. 다음으로, 제2 퍼지영역(PA2)을 통과하면서 퍼지가스에 의해 기판(10)에서 잔류 제2 소스가스와 기판(10)에 증착되지 않은 반응 생성물이 제거된다.Referring to the atomic layer deposition method, while the
한편, 플라즈마 처리부(104)는 증착 공정 중에 또는 증착 공정이 완료된 후 동일 프로세스 챔버(101) 내부에서 기판(10)에 증착된 박막(11)에 플라즈마를 제공하여 박막(11)의 밀도를 증가시킬 수 있도록 가스분사부(103)에 구비된다.Meanwhile, the
플라즈마 처리부(104)는 전원이 인가되면 대향된 한 쌍의 전극판(141) 사이에서 전기장을 형성하여 전극판(141) 사이의 공간에서 플라즈마가 발생하도록 서로 평행하게 배치된 한 쌍 이상의 평행 전극판(141)과 전극판(141)에 전원을 인가하기 위한 전원공급부(142)로 구성될 수 있다.The
플라즈마 처리부(104)는 기판(10)에 대해 평행한 수평 전기장을 형성할 수 있도록 전극판(141)이 기판(10)에 수직한 방향으로 구비되며 한 쌍 또는 일정 간격으로 이격된 다수 쌍의 평행 전극판(141)으로 구성될 수 있다. 그리고 플라즈마 처리부(104)는 가스분사부(103)에서 분사되는 증착가스가 전극판(141) 사이에서 플라즈마 상태로 여기되도록 전극판(141)이 서로 소정 간격 이격되어 구비되며, 증착가스는 전극판(141) 사이를 통과하는 동안 플라즈마로 여기되어 기판(10)에 제공된다. 즉, 플라즈마 처리부(104)에서 형성되는 전기장의 방향과 증착가스의 분사 방향은 서로 수직하게 교차하면서 플라즈마가 발생하고, 발생된 플라즈마는 중력의 영향을 받아 하부에 구비된 기판(10)에 제공된다.The
일 예로, 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리부(104)는 제2 소스가스를 플라즈마 상태로 여기시킴으로써 제1 및 제2 소스가스의 반응성을 높여서 증착률 및 증착속도를 증가시킬 수 있도록 제2 소스영역(SA2)에 구비될 수 있다. 여기서, 도 2 내지 도 4에서는 플라즈마 처리부(104)가 제2 소스영역(SA2)에 구비된 것으로 예시하였으나, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 플라즈마 처리부(104)의 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 가스분사부(103) 전체 면적에 대해 구비되는 것도 가능하다. 또는 플라즈마 처리부(104)는 제1 소스영역(SA1)에 구비되거나 또는 제1 및 제2 소스영역(SA1, SA2) 양측 모두에 구비될 수 있다. 또는, 플라즈마 처리부(104)는 퍼지영역(PA1, PA2) 중 어느 일 측 또는 양측 퍼지영역(PA1, PA2)에 모두 구비되는 것도 가능하다.For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the
또한, 전극판(141)은 기판(10)의 이동 방향에 대해 대략 수직으로 교차하도록, 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 대략적으로 기판(10)의 직경 방향과 나란하게 배치될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 전극판(141)은 기판(10)에 수평 전기장을 형성할 수 있는 실질적으로 다양한 형태로 배 치될 수 있다.In addition, the
한편, 기판(10)에 제공되는 증착가스의 밀도를 균일하게 하기 위해서 가스분사부(103)는 샤워헤드(showerhead)와 같이 증착가스를 분사하기 위한 다수의 분사홀(135a)이 조밀하게 형성된 분사부재(135)를 구비할 수 있다.On the other hand, in order to make the density of the deposition gas provided to the
여기서, 가스분사부(103)는 도 4에 도시한 바와 같이, 분사부재(135)가 증착가스의 분사 방향을 따라 전극판(141)의 상부에 구비되거나 전극판(141)의 하부 중 어느 일측에 구비될 수 있다. 또는 분사부재(135)는 전극판(141) 상하 양측 모두에 구비되는 것이 가능하다. 여기서, 분사부재(135)는 전극판(141)에서 플라즈마 발생 시 플라즈마에 영향을 주지 않으며, 분사부재(135)를 보호할 수 있도록 전기적으로 부도체 또는 유전체 재질로 형성될 수 있다.Here, the
또한, 전극판(141)에서 발생하는 플라즈마에 의해 가스분사부(103)가 손상되는 것을 방지할 수 있도록 가스분사부(103) 전체 또는 적어도 전극판(141)과 접촉되는 부분이 유전체 재질로 형성되거나, 가스분사부(103)와 전극판 (141) 사이에 유전체 재질의 보호부재 또는 보호층(미도시)이 구비될 수 있다.In addition, in order to prevent the
본 실시예들에 따르면, 플라즈마 처리부(104)는 박막(11)에 플라즈마를 제공함으로써 박막(11)의 밀도를 증가시키고 내식성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 실리콘 기판(10) 표면에 소정 두께의 산화 실리콘(SiO2) 층을 증착하면, 일부 산소 자리에 치환되어 있는 수소로 인해 박막(11)의 밀도가 감소하고 내식성이 감소하는 원인이 된다. 그런데 기판(10)에 증착된 박막(11)에 플라즈마를 제공하면 박 막(11)에 포함되어 있던 수소가 제거되어 박막(11)의 두께가 수축(shrinkage)하면서 박막(11)의 구성이 치밀해지고 밀도 및 내식성이 향상되는 효과가 있다.According to the present embodiments, the
여기서, 원자층 증착장치(100)는 증착 공정이 완료되기 전에 기판(10)에 소정 두께의 박막(11)이 증착되면 플라즈마 처리부(104)가 동작하여 플라즈마를 제공함으로써 증착된 박막(11)을 트리트먼트할 수 있다. 또는, 증착 공정이 완료된 후 박막(11)을 트리트먼트할 수 있다. 그리고 플라즈마 처리부(104)의 동작 여부는 기판(10)에 증착된 박막(11)의 두께 또는 증착 공정이 수행된 시간을 기준으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 기판(10)에 소정 두께의 박막(11)이 증착되면 플라즈마 트리트먼트를 수행하도록 설정할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 플라즈마 처리부(104)의 동작은 필요 및 조건에 따라 실질적으로 다양하게 동작될 수 있다.Here, when the
플라즈마 처리부(104)의 동작을 살펴보면, 플라즈마 처리부(104)에 전원이 인가되면 서로 대향된 한 쌍 또는 다수 쌍의 전극판(141) 사이에 수평 전기장이 형성된다. 그리고 가스분사부(103)에서 분사되는 증착가스는 전극판(141)을 통과하는 동안 수평 전기장에 의해 플라즈마 상태로 여기되고 하부의 서셉터(102) 상에 구비된 기판(10)에 플라즈마가 제공된다.Looking at the operation of the
여기서, 플라즈마 처리부(104)는 플라즈마 입자 중 전기적으로 중성인 라디칼(radical)이 기판(10)에 제공되고, 비교적 에너지가 큰 입자인 이온은 전극판(141) 사이에서 힘을 받아서 기판(10)에 도달하기 전에 소멸하거나 큰 입사각으로 인해 기판(10)에 도달하는 것을 방지하여 이온으로 인한 기판(10) 및 박막(11) 의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 기판(10)에 평행한 수평 전기장이 형성되므로 기판(10) 상부에 균일하고 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있어서 증착률 및 증착속도를 향상시킬 수 있으며, 박막의 품질을 향상시킬 수 있다.Herein, the
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like, but the embodiments and the drawings are provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is limited to the above-described embodiments. In other words, various modifications and variations are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 요부 사시도;1 is a perspective view of main parts of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 원자층 증착장치에서 플라즈마 처리부의 일 예를 설명하기 위한 모식도;2 is a schematic view for explaining an example of a plasma processing unit in the atomic layer deposition apparatus of FIG.
도 3은 도 2의 가스분사부 및 플라즈마 처리부의 평면도;3 is a plan view of the gas injection unit and the plasma processing unit of FIG.
도 4는 도 2의 변형 실시예에 따른 가스분사부 및 플라즈마 처리부를 설명하기 위한 모식도이다.4 is a schematic diagram illustrating a gas injection unit and a plasma processing unit according to the modified embodiment of FIG. 2.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 기판 11: 박막10: substrate 11: thin film
100: 원자층 증착장치 101: 프로세스 챔버100: atomic layer deposition apparatus 101: process chamber
102: 서셉터 103: 가스분사부102: susceptor 103: gas injection unit
104: 플라즈마 처리부 135: 분사부재104: plasma processing unit 135: injection member
135a: 분사홀 141: 전극판135a: injection hole 141: electrode plate
142: 전원공급부142: power supply
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