KR101087413B1 - Method and apparatus for multi component layer deposition for atomic layer deposition - Google Patents

Method and apparatus for multi component layer deposition for atomic layer deposition Download PDF

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Abstract

원자층 증착방법에서 2원소 이상의 조성을 갖는 다성분 박막을 증착하기 위한 소스가스 분배 방법 및 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치가 개시된다. 다성분 박막의 원자층 증착방법은, 서로 다른 전구체를 포함하는 3종 이상의 소스가스를 기판에 순차적으로 제공하여 2원소 이상의 다성분 박막을 증착하는 원자층 증착방법은, 상기 기판에 k(k는 소스가스의 수로, 4 이상 자연수)번째 제공되는 소스가스는 (k-1)번째 제공되는 소스가스 및 (k+1)번째 제공되는 소스가스와 서로 증착반응이 발생하지 않고, 나머지 소스가스 중 적어도 하나의 소스가스와 증착반응이 발생하는 소스가스가 제공된다.Disclosed are a source gas distribution method for depositing a multicomponent thin film having a composition of two or more elements in an atomic layer deposition method, and an atomic layer deposition apparatus for depositing a multicomponent thin film. The atomic layer deposition method of a multi-component thin film is an atomic layer deposition method of depositing a multi-component thin film of two or more elements by sequentially supplying three or more kinds of source gases including different precursors to a substrate. The source gas provided as the number of source gases, the natural number of which is 4 or more) is not deposited with the (k-1) th source gas and the (k + 1) th source gas, and at least one of the remaining source gases is not deposited. One source gas and a source gas in which a deposition reaction occurs are provided.

원자층 증착방법(atomic layer deposition), ALD, precursor, 다성분 박막 Atomic layer deposition, ALD, precursor, multi-component thin film

Description

다성분 박막의 원자층 증착방법 및 원자층 증착장치{METHOD AND APPARATUS FOR MULTI COMPONENT LAYER DEPOSITION FOR ATOMIC LAYER DEPOSITION}Atomic Layer Deposition Method and Atomic Layer Deposition Apparatus for Multi-Component Thin Films {METHOD AND APPARATUS FOR MULTI COMPONENT LAYER DEPOSITION FOR ATOMIC LAYER DEPOSITION}

본 발명은 원자층 증착방법에서 2원소 이상의 조성을 갖는 다성분 박막을 증착하기 위한 소스가스의 분배 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a method for distributing a source gas for depositing a multi-component thin film having a composition of two or more elements in an atomic layer deposition method.

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 하나의 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.

원자층 증착장치 중에서 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해 다수 장의 기판에 대해 동시에 증착 공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)이 개시되어 있다. 통상적으로 세미 배치 타입 원자층 증착장치는 서로 다른 종류의 증착가스가 분사되는 영역이 형성되고, 가스분사 유닛 또는 서셉터의 고속 회전에 의해 기판이 순차적으로 각 영역을 통과함에 따라 기판 표면에서 증착가스 사이의 화학반응이 발생하여 반응 생성물이 증착된다.A semi-batch type is disclosed in which a deposition process is performed simultaneously on a plurality of substrates 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.

한편, 기존의 원자층 증착장치는 단일 성분 산화물이나 질화물을 증착하는데는 효과적인데 반해, 2원소 또는 그 이상의 조성을 갖는 다성분 박막을 증착하기가 어렵다. 즉, 다성분 박막을 증착하기 위해서는 적어도 3종 이상의 소스가스가 필요하다. 그런데 기존의 원자층 증착장치에서 3종 이상의 소스가스를 증착시키기 위해서 증착 사이클의 수를 증가시키거나 소스가스의 공급 펄스 길이를 증가시키는 방법으로는 다성분 박막을 증착하는 데 실질적으로 효과가 없으며, 증착 효율이 낮고 막질이 저하된다는 문제점이 있다.On the other hand, while the conventional atomic layer deposition apparatus is effective to deposit a single component oxide or nitride, it is difficult to deposit a multicomponent thin film having a composition of two elements or more. That is, at least three or more kinds of source gases are required to deposit the multicomponent thin film. However, the method of increasing the number of deposition cycles or increasing the supply pulse length of the source gas in order to deposit three or more source gases in the conventional atomic layer deposition apparatus is substantially ineffective for depositing the multi-component thin film, There is a problem that the deposition efficiency is low and the film quality is lowered.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 2원소 이상 다성분 박막을 증착할 수 있으며 막질 저하를 방지할 수 있는 원자층 증착방법을 제공하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention for solving the above problems are to provide an atomic layer deposition method capable of depositing a multi-component thin film of two or more elements and can prevent film degradation.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 서로 다른 전구체를 포함하는 3종 이상의 소스가스를 기판에 순차적으로 제공하여 2원소 이상의 다성분 박막을 증착하는 원자층 증착방법은, 상기 기판에 k(k는 소스가스의 수로, 4 이상 자연수)번째 제공되는 소스가스는 (k-1)번째 제공되는 소스가스 및 (k+1)번째 제공되는 소스가스와 서로 증착반응이 발생하지 않고, 나머지 소스가스 중 적어도 하나의 소스가스와 증착반응이 발생하는 소스가스가 제공된다.According to embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, the atomic layer deposition method for depositing a multi-component thin film of two or more elements by sequentially providing three or more source gases containing different precursors to the substrate Silver, the source gas provided to the substrate k (k is the number of source gas, the natural number of 4 or more) is the deposition reaction with the source gas (k-1) is provided and (k + 1) the source gas is provided with each other There is provided a source gas which does not occur and in which a deposition reaction occurs with at least one of the remaining source gases.

여기서, 상기 기판에서 잔류 소스가스 및 증착반응 후 잔여물의 제거를 위한 퍼지 작용은 해당 소스가스에 대해 다음 단계에서 제공되는 소스가스에 의해 이루어진다. 그리고 상기 소스가스는 전구체와 상기 전구체의 유동을 위한 캐리어 가스를 포함하고, 상기 소스가스의 퍼지는 상기 캐리어 가스에 의해 이루어진다. 또한, 상기 다성분 박막에 포함된 원소의 농도에 따라 1회의 증착 사이클 동안 동일한 전구체를 포함하는 소스가스가 2회 이상 제공되되, 연속되지 않고 단속적으로 제공될 수 있다.Here, the purge action for removing the residual source gas and the residue after the deposition reaction in the substrate is made by the source gas provided in the next step for the source gas. And the source gas includes a precursor and a carrier gas for the flow of the precursor, the purge of the source gas is made by the carrier gas. In addition, the source gas including the same precursor may be provided two or more times during one deposition cycle according to the concentration of the element included in the multicomponent thin film, but may be provided intermittently and not continuously.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 2원소 이상 다성분 박막을 증착하기 위한 원자층 증착방법은, 서로 다른 전구체를 포함하는 다수의 소스가스와 서로 다른 다수의 솔벤트를 기판에 순차적으로 제공하되 하나의 소스가스와 하나의 솔벤트를 동시에 상기 기판에 제공하여 다성분 박막을 증착할 수 있다. 여기서, 상기 다수의 소스가스는 서로 증착반응이 발생하지 않는 소스가스가 사용되고, 상기 기판에 k(k는 소스가스의 수로, 4 이상 자연수)번째 제공되는 솔벤트는 해당 솔벤트와 같이 제공되는 소스가스와 반응이 발생하지 않고, 나머지 소스가스 중 적어도 하나의 소스가스와 증착반응이 발생하는 솔벤트가 제공될 수 있다.On the other hand, according to other embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, the atomic layer deposition method for depositing a multi-component thin film of two or more elements, a plurality of source gases including different precursors and each other A plurality of different solvents may be sequentially provided to the substrate, but one source gas and one solvent may be simultaneously provided to the substrate to deposit a multicomponent thin film. Here, the plurality of source gases are used source gases that do not occur deposition reaction with each other, the solvent provided k (k is the number of source gas, natural number of 4 or more) to the substrate is the source gas provided with the corresponding solvent and A solvent may be provided in which a reaction does not occur and a deposition reaction occurs with at least one of the remaining source gases.

예를 들어, 상기 기판에서 잔류 소스가스 및 증착반응 후 잔여물의 제거를 위한 퍼지 작용은 해당 소스가스가 제공된 다음 단계에서 제공되는 소스가스에 포함된 캐리어 가스에 의해 이루어진다.For example, the purge action for removing the residual source gas and the residue after the deposition reaction in the substrate is performed by the carrier gas contained in the source gas provided in the next step in which the source gas is provided.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 2원소 이상 다성분 박막을 증착하기 위한 원자층 증착방법은, 기판에 제1 전구체를 포함하는 제1 소스가스를 제공하는 단계, 상기 기판에 제2 전구체를 포함하는 제2 소스가스를 제공하는 단계, 상기 기판에 제3 전구체를 포함하는 제3 소스가스를 제공하여 상기 제1 및 제3 전구체의 반응에 의한 반응 생성물이 증착되는 단계 및 상기 기판에 제4 전구체를 포함하는 제4 소스가스를 제공하여 상기 제2 및 제4 전구체의 반응에 의한 반응 생성물이 증착되는 단계로 이루어질 수 잇다. 여기서, 상기 제1 및 제3 소스가스는 상기 제2 및 제4 소스가스와 서로 반응하지 않는 가스를 사용할 수 있다.On the other hand, according to other embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, the atomic layer deposition method for depositing a multi-component thin film of two or more elements, the first source gas comprising a first precursor on the substrate Providing a second source gas comprising a second precursor to the substrate, by providing a third source gas comprising a third precursor to the substrate by the reaction of the first and third precursor The reaction product may be deposited, and the fourth source gas including the fourth precursor may be provided on the substrate to deposit the reaction product by the reaction of the second and fourth precursors. Here, the first and third source gas may be a gas that does not react with the second and fourth source gas.

실시예에서, 상기 제1 내지 제4 소스가스 제공 단계에서는 해당 단계의 바로 직전 단계에서 발생한 반응 잔여물과 잔류 소스가스가 퍼지되어 제거될 수 있다.In an embodiment, in the first to fourth source gas providing step, the reaction residue and the residual source gas generated in the immediately preceding step of the step may be purged and removed.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 2원소 이상 다성분 박막을 증착하기 위한 원자층 증착방법은, 기판에 제1 전구체를 포함하는 제1 소스가스와 제1 솔벤트를 제공하는 제1 단계, 상기 기판에 제2 전구체를 포함하는 제2 소스가스와 제2 솔벤트를 제공하는 제2 단계, 상기 기판에 제3 전구체를 포함하는 제3 소스가스와 제3 솔벤트를 제공하는 제3 단계 및 상기 제4 전구체를 포함하는 제4 소스가스와 제4 솔벤트를 제공하는 제4 단계로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제1 솔벤트는 상기 제3 전구체와 반응하고, 상기 제2 솔벤트는 상기 제4 전구체와 반응하고, 상기 제3 솔벤트는 상기 제1 전구체와 반응하고, 상기 제4 솔벤트는 상기 제2 전구체와 반응하는 솔벤트를 사용할 수 있다.On the other hand, according to other embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, the atomic layer deposition method for depositing a multi-component thin film of two or more elements, the first source gas comprising a first precursor on the substrate And a first step of providing a first solvent, a second source gas including a second precursor on the substrate and a second step of providing a second solvent, and a third source gas and a third precursor on the substrate. The third step of providing a third solvent and the fourth source gas and the fourth step of providing a fourth solvent comprising the fourth precursor. Here, the first solvent reacts with the third precursor, the second solvent reacts with the fourth precursor, the third solvent reacts with the first precursor, and the fourth solvent reacts with the second precursor. Solvents that react with can be used.

또한, 상기 제1 내지 제4 소스가스는 서로 반응하지 않는 소스가스가 사용되고, 상기 제1 내지 제4 단계에서는 상기 전구체와 상기 솔벤트가 서로 반응하여 반응 생성물이 증착될 수 있다. 그리고 상기 제1 내지 제4 단계에서는 상기 제1 내지 제4 소스가스에 의해 해당 단계의 바로 직전 단계에서 발생한 반응 잔여물과 잔류 소스가스가 퍼지되어 제거된다.In addition, source gases that do not react with each other may be used as the first to fourth source gases. In the first to fourth steps, the precursor and the solvent may react with each other to deposit a reaction product. In the first to fourth steps, the reaction residue and the remaining source gas generated in the immediately preceding step of the step are purged by the first to fourth source gases.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 다수의 기판을 공전시킴에 따라 증착 공정이 수행되는 세미 배치 타입 원자층 증착장치를 이용하여 2원소 이상 성분을 포함하는 다성분 박막을 증착할 수 있다. 예를 들어, 원자층 증착장치는, 다수의 기판이 안착되어 공전하는 서셉터 및 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 다수의 기판에 서로 다른 전구체를 포함하는 2종 이상의 다수의 소스가스를 분사하는 분사부가 구비된 가스분사 유닛으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 가스분사 유닛의 일 분사부에서 분사되는 소스가스는 서로 인접한 분사부에서 분사되는 소스가스와 서로 반응이 발생하지 않는 소스가스가 분사되되, 나머지 분사부에서 분사되는 소스가스 중 적어도 하나의 소스가스와 증착반응이 발생하는 소스가스가 분사된다.On the other hand, according to other embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, by using a semi-batch type atomic layer deposition apparatus in which a deposition process is performed by revolving a plurality of substrates, two or more elements are used. It is possible to deposit a multicomponent thin film. For example, an atomic layer deposition apparatus may include a susceptor on which a plurality of substrates are seated and revolve, and a plurality of source gases including two different precursors on the susceptor and having different precursors on the plurality of substrates. It may be composed of an additional gas injection unit. Here, the source gas injected from one injection unit of the gas injection unit is injected to the source gas injected from the adjacent injection unit and the source gas that does not occur reaction with each other, at least one of the source gas injected from the remaining injection unit Source gas is injected into the source gas and the deposition reaction occurs.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 2원소 이상 성분을 포함하는 다성분 박막의 증착을 위한 세미 배치 타입 원자층 증착장치는, 다수의 기판이 안착되어 공전하는 서셉터 및 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 다수의 기판에 서로 다른 전구체를 포함하는 2종 이상의 다수의 소스가스와 2종 이상의 다수의 솔벤트 중 각각 하나의 소스가스와 하나의 솔벤트가 분사되는 분사부가 구비된 가스분사 유닛으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 솔벤트는 해당 솔벤트와 같이 분사되는 소스가스와 증착반응이 발생하지 않고 나머지 소스가스 중 적어도 하나의 소스가스와 증착반응이 발생하는 솔벤트가 분사된다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, in the semi-batch type atomic layer deposition apparatus for depositing a multi-component thin film containing two or more elements, a plurality of substrates are seated And a plurality of source gases each having a different precursor on the susceptor and the susceptor provided on the susceptor and including different precursors, and one source gas and one solvent each of the two or more solvents are injected. It may be composed of a gas injection unit having an injection unit. Herein, the solvent is sprayed with a solvent in which a deposition reaction occurs with at least one source gas among the remaining source gases without the deposition reaction with the source gas injected with the solvent.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 서로 반응하지 않는 소스가스와 서로 증착반응이 발생하는 소스가스를 서로 교번적으로 배치하여 제공함으로써 종래의 세미 배치 타입 원자층 증착장치에서 다성분 박막의 원자층 증착 공정을 수행할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, by providing the source gas that does not react with each other and the source gas that the deposition reaction occurs with each other alternately provided in the conventional semi batch type atomic layer deposition apparatus An atomic layer deposition process of the component thin film may be performed.

또는, 서로 반응하지 않는 소스가스와 특정 전구체에 반응하는 소정의 솔벤트를 같이 제공함으로써 전구체와 솔벤트의 반응에 의해 다성분 박막을 원자층 증착할 수 있다.Alternatively, the multi-component thin film may be atomic layer deposited by reacting the precursor and the solvent by providing a source gas that does not react with each other and a predetermined solvent that reacts with a specific precursor.

또한, 별도의 퍼지가스 없이 소스가스에 포함된 캐리어 가스가 퍼지가스의 역할을 하므로 가스분사 유닛에서 소스가스의 제공을 위한 분사부 수를 증가시키지 않고 다수의 전구체 및 소스가스를 제공할 수 있다.In addition, since the carrier gas included in the source gas serves as a purge gas without a separate purge gas, it is possible to provide a plurality of precursors and source gases without increasing the number of injection units for providing the source gas in the gas injection unit.

또한, 가스분사 유닛의 분기 수를 줄임으로써 소스가스가 분사되는 분사부 면적 및 반응 시간을 충분히 확보할 수 있으며, 박막의 증착률과 속도를 증가시키고 막질을 향상시킬 수 있다.In addition, by reducing the number of branches of the gas injection unit, it is possible to sufficiently secure the area and the reaction time of the injection portion in which the source gas is injected, it is possible to increase the deposition rate and speed of the thin film and improve the film quality.

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 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 2원소 이상 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착방법에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착방법을 설명하기 위한 가스분사 유닛(103)의 평면도이고, 도 2는 도1의 변형 실시예에 따른 원자층 증착방법을 설명하기 위한 가스분사 유닛(103)의 평면도이다.Hereinafter, an atomic layer deposition method for depositing a multi-component thin film of two or more elements according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. For reference, FIG. 1 is a plan view of a gas injection unit 103 for explaining an atomic layer deposition method according to an embodiment of the present invention, Figure 2 illustrates an atomic layer deposition method according to a modified embodiment of FIG. It is a top view of the gas injection unit 103 for this purpose.

참고적으로, 본 실시예들에서 예를 들어 설명하는 원자층 증착장치(atomic layer deposition apparatus, ALD)는 다수의 기판이 가스분사 유닛(103)에 대해 증착될 표면이 평행하게 지지되어 공전하면서 가스분사 유닛에서 분사되는 서로 다른 종류의 소스가스를 통과함에 따라 소정의 박막이 증착되는 형태의 세미 배치 타입(semi-batch type)이 사용될 수 있다. 여기서, 원자층 증착장치의 상세한 기술구성은 본 발명의 요지가 아니므로, 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.For reference, in the atomic layer deposition apparatus (ALD) described as an example in the present embodiments, a surface on which a plurality of substrates are to be deposited with respect to the gas injection unit 103 is supported in parallel and revolves in gas. A semi-batch type in which a predetermined thin film is deposited may be used as it passes through different kinds of source gases injected from the injection unit. Here, since the detailed technical configuration of the atomic layer deposition apparatus is not the gist of the present invention, the detailed description and illustration are omitted and only the main components will be briefly described.

또한, 본 실시예에서 증착 대상이 되는 기판은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명의 대상이 실리콘 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 기판은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 글라스를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 또한, 기판의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.In addition, in this embodiment, the substrate to be deposited may be a silicon wafer. However, the object of the present invention is not limited to the silicon wafer, and the substrate may be a transparent substrate including glass used for a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD) and a plasma display panel (PDP). In addition, the shape and size of the substrate is not limited by the drawings, and may have substantially various shapes and sizes, such as a circle and a rectangle.

가스분사 유닛(103)은 2원소 이상의 조성을 갖는 다성분 박막을 증착할 수 있도록 서로 다른 2종 이상의 소스가스를 분사하도록 형성되며, 특히, 공전하는 기판에 대해 동일한 시간 동안 소스가스를 제공할 수 있도록 가스분사 유닛(103)에서 소스가스가 분사되는 영역이 동일하게 분할 형성된다. 예를 들어, 가스분사 유닛(103)은 서로 다른 종류의 소스가스가 각각 분사되는 다수의 분사부가 형성되되, 동일한 면적 및 형태를 갖도록 가스분사 유닛(103)의 중심을 기준으로 동일한 각도로 분할된 부채꼴 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 가스분사 유닛(103)은 4개의 분사부가 형성되며, 각 분사부의 경계에는 기판의 상부에서 미반응 소스가스를 포함하는 배기가스를 흡입하여 배출시키기 위한 배기라인(104)이 구비될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 도 1과 도2에서 예시한 가스분사 유닛(103)은 본 발명을 설명하기 위한 예시적인 형태일 뿐이며, 서로 다른 종류의 소스가스를 영역 별로 분사할 수 있는 실질적으로 다양한 형태를 가질 수 있다.The gas injection unit 103 is formed to inject two or more different source gases so as to deposit a multi-component thin film having a composition of two or more elements, and in particular, to provide the source gas for the same time to the revolving substrate. In the gas injection unit 103, the region in which the source gas is injected is equally formed. For example, the gas injection unit 103 is formed with a plurality of injection parts for injecting different types of source gases, respectively, and are divided at the same angle with respect to the center of the gas injection unit 103 to have the same area and shape. It may have a fan shape. For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the gas injection unit 103 has four injection parts, and at the boundary of each injection part, the exhaust gas containing the unreacted source gas is sucked from the upper portion of the substrate. An exhaust line 104 may be provided for discharging. However, the present invention is not limited by the drawings, and the gas injection unit 103 illustrated in FIGS. 1 and 2 is merely an exemplary form for describing the present invention, and may inject different types of source gases into regions. It can have a variety of forms.

본 실시예에서 '소스가스'라 함은 소정의 박막을 증착하기 위한 소스 물질을 포함하는 가스들로써, 박막을 조성하는 구성 원소를 포함하는 전구체(precursor)와 전구체를 기판에 유동시키기 위한 캐리어 가스(carrier gas)를 포함할 수 있다.In the present embodiment, 'source gas' refers to gases including a source material for depositing a predetermined thin film, and includes a precursor including a constituent element constituting the thin film and a carrier gas for flowing the precursor to a substrate. carrier gas).

한편, 본 발명의 실시예들에서는 2원소 이상의 성분을 포함하는 다성분 박막을 증착하기 위해서 적어도 2종 이상의 전구체가 사용되고, 적어도 2종 이상의 소스가스가 사용된다.Meanwhile, in embodiments of the present invention, at least two or more kinds of precursors are used to deposit a multicomponent thin film including two or more elements, and at least two or more kinds of source gases are used.

가스분사 유닛(103)은 기판에서 소스가스를 반응시켜 박막을 형성하기 위한 소정의 순서에 따라 소스가스를 순차적으로 제공할 수 있도록 분사부가 구비된다. 예를 들어, 가스분사 유닛(103)은 서로 다른 4종류의 전구체를 포함하는 제1 내지 제4 소스가스(PA1, PB, PA2, PC)를 분사할 수 있도록 4개의 부채꼴 형태의 제1 내지 제4 분사부가 구비된다. 그리고 가스분사 유닛(103)은 기판이 공전함에 따라 기판에 순차적으로 제1 내지 제4 소스가스(PA1, PB, PA2, PC)를 제공할 수 있도록 제1 내지 제4 소스가스(PA1, PB, PA2, PC)의 순서가 결정된다.The gas injection unit 103 is provided with an injection unit to sequentially provide the source gas in a predetermined order for forming a thin film by reacting the source gas on the substrate. For example, the gas injection unit 103 may have four fan-shaped shapes to inject the first to fourth source gases P A1 , P B , P A2 , and P C including four different precursors. First to fourth injection units are provided. In addition, the gas injection unit 103 may provide the first to fourth source gases P A1 , P B , P A2 , and P C sequentially to the substrate as the substrate revolves. P A1 , P B , P A2 , P C ) is determined.

상세하게는, 제1 내지 제4 소스가스(PA1, PB, PA2, PC)가 제공되는 순서는 서로 반응이 발생하지 않는 소스가스와 서로 반응하는 소스가스가 서로 교번적으로 기판에 제공되도록 배치된다. 즉, 해당 소스가스는 해당 소스가스 이전 및 이후에 제공되는 소스가스와 서로 반응이 발생하지 않는 소스가스가 제공되고, 해당 소스가스의 차차회에 제공되는 소스가스는 해당 소스가스와 증착반응이 발생하는 소스가스가 배치된다. 그리고 제1 내지 제4 소스가스(PA1, PB, PA2, PC)는 순차적으로 제공되어 제1 내지 제4 소스가스의 선택적 반응에 의해 기판에는 한 층의 박막이 증착된다.In detail, the order in which the first to fourth source gases P A1 , P B , P A2 and P C are provided may be such that source gases that do not react with each other and source gases that react with each other alternately on the substrate. It is arranged to be provided. That is, the source gas is provided with a source gas that does not react with the source gas provided before and after the source gas, and the source gas provided to the next time of the source gas is a deposition reaction with the source gas Source gas is disposed. In addition, the first to fourth source gases P A1 , P B , P A2 , and P C are sequentially provided to deposit one layer of a thin film on the substrate by the selective reaction of the first to fourth source gases.

한편, 각 소스가스의 퍼지는 해당 소스가스에 후속하여 제공되는 소스가스에 의해 이루어진다. 즉, 후속하여 제공되는 소스가스에 포함된 캐리어 가스가 기판에서 잔류된 소스가스 및 반응 잔여물을 퍼지하여 제거하는 작용을 하게 된다.On the other hand, the purge of each source gas is made by the source gas provided subsequent to the corresponding source gas. That is, the carrier gas included in the subsequently provided source gas serves to purge and remove the remaining source gas and the reaction residue from the substrate.

여기서, 제1 내지 제4 소스가스(PA1, PB, PA2, PC)는 서로 다른 4종류의 전구체가 사용되는 것은 아니다. 즉, 제1 내지 제4 소스가스(PA1, PB, PA2, PC)는 각각 서로 다른 4종류의 전구체가 사용되거나 증착하고자 하는 박막에서 구성 원소의 농도에 따라 특정 전구체가 1회의 증착 사이클 동안 2회 이상 제공될 수 있도록 2종류나 3종류의 소스가스가 사용될 수 있다. 다만, 특정 전구체가 포함된 2 또는 3종류 이상의 소스가스는 동일한 소스가스가 사용되거나 또는 동일한 원소를 포함하는 전구체가 사용되되 서로 증착반응이 발생하는 전구체가 포함되는 소스가스가 사용될 수 있다.Here, four different precursors are not used for the first to fourth source gases P A1 , P B , P A2 , and P C. That is, the first to fourth source gases P A1 , P B , P A2 , and P C each use four different precursors or deposit one specific precursor depending on the concentration of constituent elements in the thin film to be deposited. Two or three types of source gases may be used to provide more than one time during the cycle. However, two or three or more kinds of source gas containing a specific precursor may be used the same source gas, or a precursor containing the same element may be used, but source gas containing precursors that occur deposition reaction with each other may be used.

도 1을 참조하면, 제1 및 제3 소스가스(PA1, PA2)는 제2 및 제4 소스가스(PB, PC)와 서로 반응이 발생하지 않는 반면, 제1 소스가스(PA1)와 제3 소스가스(PA2)가 서로 반응하면서 제1 증착반응이 발생하고, 제2 소스가스(PB)와 제4 소스가스(PC)는 서로 반응하여 제2 증착반응이 발생하여 소정의 막이 증착된다. 그리고 각 소스가스는 기판에서 먼저 제공된 소스가스의 잔류 가스나 제1 또는 제2 증착반응의 잔여물을 제거하는 퍼지 작용을 한다.Referring to FIG. 1, the first and third source gases P A1 and P A2 do not react with the second and fourth source gases P B and P C , whereas the first and third source gases P A1 and P A2 do not react with each other. A1 ) and the third source gas P A2 react with each other to generate a first deposition reaction, and the second source gas P B and the fourth source gas P C react with each other to generate a second deposition reaction. Thus a predetermined film is deposited. Each source gas serves as a purge to remove residual gas of the first source gas or residue of the first or second deposition reaction from the substrate.

좀 더 상세하게 가스분사 유닛(103)의 각 분사부에서의 동작을 설명하면 다음과 같다. 우선, 제1 분사부에서는 제1 소스가스(PA1)가 제공되어 기판에 흡착되고, 제1 소스가스(PA1)의 퍼지 작용에 의해 기판에 증착되지 않고 잔류하는 제2 및 제4 소스가스(PB, PC)의 제2 증착반응 잔여물이 제거된다. 그리고 제2 분사부에서는 제2 소스가스(PB)가 제공되어 기판에 흡착되고, 제2 소스가스(PB)의 퍼지 작용에 의해 기판에서 잔류 제1 소스가스(PA1)가 제거된다. 그리고 제3 분사부에서는 제3 소스가스(PA2)가 제공되면서 기판에 흡착된 제1 소스가스(PA1)와 제1 증착반응이 발생하여 소정의 막이 증착되고, 제3 소스가스(PA2)의 퍼지 작용에 의해 기판에서 잔류 제2 소스가스(PB)가 제거된다. 다음으로 제4 분사부에서는 제4 소스가스(PC)가 제공되면서 기판에 흡착된 제2 소스가스(PB)와 제2 증착반응이 발생하여 소정의 막 이 증착되고, 제4 소스가스(PC)의 퍼지 작용에 의해 기판에 증착되지 않고 잔류하는 제1 및 제3 소스가스(PA1, PA2)의 제1 증착반응 잔여물이 제거된다.The operation in each injection unit of the gas injection unit 103 will be described in more detail as follows. First, in the first injection unit, the first source gas P A1 is provided and adsorbed onto the substrate, and the second and fourth source gas remaining without being deposited on the substrate by the purge action of the first source gas P A1 . The second deposition residue of (P B , P C ) is removed. In the second injection unit, the second source gas P B is provided and adsorbed onto the substrate, and the residual first source gas P A1 is removed from the substrate by the purge action of the second source gas P B. In addition, the third injection unit is provided with a third source gas (P A2 ) while a first deposition reaction occurs with the first source gas (P A1 ) adsorbed on the substrate to deposit a predetermined film, and the third source gas (P A2) The residual second source gas P B is removed from the substrate by the purge action of Next, the fourth injection unit is provided with a fourth source gas (P C ) while a second deposition reaction occurs with the second source gas (P B ) adsorbed on the substrate to deposit a predetermined film, and the fourth source gas ( The first deposition reaction residues of the first and third source gases P A1 and P A2 remaining without being deposited on the substrate are removed by the purge action of P C ).

일 예로, 이하에서는 상변화 메모리 소자(phase-change random access memory, PRAM)에 사용되는 GeSbTe와 같은 상변화(phase-change) 박막을 증착하는 방법을 설명한다. GeSbTe 박막을 증착하기 위해서 소스가스는 Ge 전구체, Sb 전구체, Te 전구체를 포함하는 제1 내지 제4 소스가스(PA1, PB, PA2, PC)가 사용된다.As an example, a method of depositing a phase-change thin film such as GeSbTe used in a phase-change random access memory (PRAM) will be described. In order to deposit the GeSbTe thin film, the source gas may be a first to fourth source gas P A1 , P B , P A2 , P C including a Ge precursor, an Sb precursor, and a Te precursor.

예를 들어, Ge 전구체는 (CH3)4Ge, (C2H5)4Ge, (n-C4H9)4Ge, (i-C4H9)4Ge, (C6H5)4Ge, (CH2=CH)4Ge, (CH2CH=CH2)4Ge, (CF2=CF)4Ge, (C6H5CH2CH2CH2)4Ge, (CH3)3(C6H5)Ge, (CH3)3(C6H5CH2)Ge, (CH3)2(C2H5)2Ge, (CH3)2(C6H5)2Ge, CH3(C2H5)3Ge, (CH3)3(CH=CH2)Ge, (CH3)3(CH2CH=CH2)Ge, (C2H5)3(CH2CH=CH2)Ge, (C2H5)3(C5H5)Ge, (CH3)3GeH, (C2H5)3GeH, (C3H7)3GeH, Ge(N(CH3)2)4, Ge(N(CH3)(C2H5))4, Ge(N(C2H5)2)4, Ge(N(i-C3H7)2)4, Ge[N(Si(CH3)3)2]4으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, Sb 전구체는 Sb(CH3)3, Sb(C2H5)3, Sb(i-C3H7)3, Sb(n-C3H7)3, Sb(i-C4H9)3, Sb(t-C4H9)3, Sb(N(CH3)2)3, Sb(N(CH3)(C2H5))3, Sb(N(C2H5)2)3, Sb(N(i-C3H7)2)3, Sb[N(Si(CH3)3)2]3으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 Te 전구체는 Te(CH3)2, Te(C2H5)2, Te(n-C3H7)2, Te(i- C3H7)2, Te(t-C4H9)2, Te(i-C4H9)2, Te(CH2=CH)2, Te(CH2CH=CH2)2, Te[N(Si(CH3)3)2]2으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, a Ge precursor may be (CH 3 ) 4 Ge, (C 2 H 5 ) 4 Ge, (nC 4 H 9 ) 4 Ge, (iC 4 H 9 ) 4 Ge, (C 6 H 5 ) 4 Ge, (CH 2 = CH) 4 Ge, (CH 2 CH = CH 2 ) 4 Ge, (CF 2 = CF) 4 Ge, (C 6 H 5 CH 2 CH 2 CH 2 ) 4 Ge, (CH 3 ) 3 ( C 6 H 5 ) Ge, (CH 3 ) 3 (C 6 H 5 CH 2 ) Ge, (CH 3 ) 2 (C 2 H 5 ) 2 Ge, (CH 3 ) 2 (C 6 H 5 ) 2 Ge, CH 3 (C 2 H 5 ) 3 Ge, (CH 3 ) 3 (CH = CH 2 ) Ge, (CH 3 ) 3 (CH 2 CH = CH 2 ) Ge, (C 2 H 5 ) 3 (CH 2 CH = CH 2 ) Ge, (C 2 H 5 ) 3 (C 5 H 5 ) Ge, (CH 3 ) 3 GeH, (C 2 H 5 ) 3 GeH, (C 3 H 7 ) 3 GeH, Ge (N ( CH 3 ) 2 ) 4 , Ge (N (CH 3 ) (C 2 H 5 )) 4 , Ge (N (C 2 H 5 ) 2 ) 4 , Ge (N (iC 3 H 7 ) 2 ) 4 , Ge It may include at least one selected from the group consisting of [N (Si (CH 3 ) 3 ) 2 ] 4 . Further, Sb precursors include Sb (CH 3 ) 3 , Sb (C 2 H 5 ) 3 , Sb (iC 3 H 7 ) 3 , Sb (nC 3 H 7 ) 3 , Sb (iC 4 H 9 ) 3 , Sb ( tC 4 H 9 ) 3 , Sb (N (CH 3 ) 2 ) 3 , Sb (N (CH 3 ) (C 2 H 5 )) 3 , Sb (N (C 2 H 5 ) 2 ) 3 , Sb (N (iC 3 H 7 ) 2 ) 3 , Sb [N (Si (CH 3 ) 3 ) 2 ] 3 and at least one selected from the group consisting of. Te precursors include Te (CH 3 ) 2 , Te (C 2 H 5 ) 2 , Te (nC 3 H 7 ) 2 , Te (i-C 3 H 7 ) 2 , Te (tC 4 H 9 ) 2 , Te at least one selected from the group consisting of (iC 4 H 9 ) 2 , Te (CH 2 = CH) 2 , Te (CH 2 CH = CH 2 ) 2 , Te [N (Si (CH 3 ) 3 ) 2 ] 2 ; It may include.

그리고 상술한 바와 같이 서로 반응하지 않는 소스가스와 서로 반응하는 소스가스를 교번적으로 배치하여 증착 공정을 수행하기 위해서, 제1 및 제3 소스가스(PA1, PA2)는 Te 전구체를 포함하는데 제1 소스가스(PA1)는 Te 전구체 중 소정의 Te-1 전구체를 포함하고 제3 소스가스(PA2)는 Te-1 전구체와 서로 다른 종류의 Te-2 전구체를 포함한다. 여기서, Te-1 전구체와 Te-2 전구체는 서로 반응하여 증착반응이 발생하는 전구체가 사용된다. 그리고 제2 소스가스(PB)는 Ge 전구체를 포함하고, 제4 소스가스(PC)는 Sb 전구체를 포함한다.As described above, in order to perform a deposition process by alternately arranging source gases that do not react with each other and source gases that react with each other, the first and third source gases P A1 and P A2 include Te precursors. The first source gas P A1 includes a predetermined Te-1 precursor among the Te precursors, and the third source gas P A2 includes a Te-2 precursor different from the Te-1 precursor. Here, a precursor in which the Te-1 precursor and the Te-2 precursor react with each other to generate a deposition reaction is used. The second source gas P B includes a Ge precursor, and the fourth source gas P C includes an Sb precursor.

증착 공정을 설명하면, 우선, 제1 분사부에서 제1 소스가스(PA1)가 제공되면 Te-1전구체가 기판에 흡착되고, 제1 소스가스(PA1)에 포함된 캐리어 가스에 의해 제4 분사부를 지나는 동안 발생한 Ge 전구체와 Sb 전구체의 반응 후 잔여물 및 제4 소스가스(PB)의 잔류 가스가 퍼지되어 제거된다.Referring to the deposition process, first, when the first source gas P A1 is provided by the first injector, the Te-1 precursor is adsorbed onto the substrate, and the first source gas P A1 is absorbed by the carrier gas contained in the first source gas P A1 . After the reaction of the Ge precursor and the Sb precursor generated while passing through the 4 injection units, the residue and the residual gas of the fourth source gas P B are purged and removed.

다음으로, 제2 분사부에서는 제2 소스가스(PB)가 제공되면 Ge 전구체가 기판에 흡착되고, 제1 분사부에서 제공된 제1 소스가스(PA1)의 잔류 가스가 퍼지되어 제거된다.Next, in the second injection unit, when the second source gas P B is provided, the Ge precursor is adsorbed onto the substrate, and the residual gas of the first source gas P A1 provided in the first injection unit is purged and removed.

다음으로, 제3 분사부에서는 제3 소스가스(PA2)가 제공되어 기판에 Te-1 전 구체와 Te-2 전구체의 반응 생성물이 증착되고, 제2 소스가스(PB)의 잔류 가스가 퍼지되어 제거된다.Next, the third injection unit is provided with a third source gas (P A2 ) to deposit the reaction product of the Te-1 precursor and Te-2 precursor on the substrate, the residual gas of the second source gas (P B ) Purged and removed.

그리고 제4 분사부에서는 제4 소스가스(PB)가 제공되어 기판에 흡착된 Ge 전구체와 반응하여 Ge 및 Sb 전구체의 반응 생성물이 증착되고, 제3 분사부를 지나는 동안 기판에 잔류된 제3 소스가스(PA2)의 잔류 가스와 Te-1 전구체와 Te-2 전구체의 반응 후 잔여물이 퍼지되어 제거된다.In the fourth injection unit, a fourth source gas P B is provided to react with the Ge precursor adsorbed on the substrate to deposit reaction products of Ge and Sb precursors, and the third source remaining on the substrate while passing through the third injection unit. After the reaction of the residual gas of the gas P A2 and the Te-1 precursor and the Te-2 precursor, the residue is purged and removed.

한편, 상술한 실시예에서는 각 소스가스는 서로 반응하지 않는 전구체와 서로 증착반응이 발생하는 전구체를 교번적으로 제공하며, 전구체가 서로 반응하여 박막이 증착되는 증착방법에 대해 설명하였다. 상술한 실시예와는 달리 전구체 자체가 반응하는 것이 아니라 전구체와 반응하는 솔벤트(solvent)를 소스가스와 같이 제공할 수 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment, each source gas alternately provides precursors which do not react with each other and precursors in which deposition reactions occur with each other, and the deposition method in which the precursors react with each other and deposit a thin film has been described. Unlike the above embodiment, the precursor itself may not be reacted, but may provide a solvent that reacts with the precursor as the source gas.

이하에서도 도 1에서 설명한 실시예와 같이 4개의 분사부에서 4종류의 소스가스 및 4종류의 솔벤트를 제공하는 예를 들어 설명하지만, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 분사부의 수와 전구체 및 솔벤트의 종류는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 또한, GeSbTe 박막을 증착하기 위해서 Ge 전구체, Sb 전구체, Te 전구체를 포함하는 제1 내지 제4 소스가스(PA1, PB, PA2, PC) 및 제1 내지 제4 솔벤트(SA2, SC, SA1, SB)가 사용되는 증착방법에 대해 설명한다. 그러나 본 실시예 는 본 발명의 예시적인 한 형태일 뿐으로, 본 발명은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.Hereinafter, an example in which four types of source gases and four types of solvents are provided in four injection units as in the embodiment described with reference to FIG. 1 will be described. However, the present invention is not limited to the drawings and the number of precursors and precursors and The type of solvent may vary substantially. In addition, in order to deposit a GeSbTe thin film, the first to fourth source gases P A1 , P B , P A2 , and P C including the Ge precursor, the Sb precursor, and the Te precursor, and the first to fourth solvents S A2 , The deposition method in which S C , S A1 , S B ) is used will be described. However, the present embodiment is only an exemplary form of the present invention, and the present invention can be changed in various ways.

예를 들어, 제1 및 제3 소스가스(PA1, PA2)는 서로 다른 종류의 Te-1 전구체와 Te-2 전구체를 포함하고, 제2 소스가스(PB)는 Ge 전구체를 포함하고, 제4 소스가스(PC)는 Sb 전구체를 포함한다.For example, the first and third source gases P A1 and P A2 include different kinds of Te-1 precursors and Te-2 precursors, and the second source gas P B includes Ge precursors. The fourth source gas P C includes an Sb precursor.

여기서, 제1 내지 제4 솔벤트(SA2, SC, SA1, SB)는 특정 전구체에 대해서만 반응이 발생한다. 즉, 제1 솔벤트(SA2)는 제3 소스가스(PA2)에 포함된 전구체에 반응하고, 제2 솔벤트(SC)는 제4 소스가스(PB)에 포함된 전구체와, 제3 솔벤트(SA1)는 제1 소스가스(PA1)에 포함된 전구체와, 제4 솔벤트(SB)는 제2 소스가스(PB)에 포함된 전구체에 각각 반응한다. 또한, 제1 내지 제4 소스가스(SA2, SC, SA1, SB) 사이에서는 서로 증착반응이 발생하지 않고, 제1 내지 제4 솔벤트(SA2, SC, SA1, SB) 사이에서도 서로 반응이 발생하지 않는다. 그리고 퍼지작용은 각 소스가스에 포함된 캐리어 가스에 의해 이루어진다.Here, the first to fourth solvents (S A2 , S C , S A1 , S B ) react with only specific precursors. That is, the first solvent (S A2 ) reacts with the precursor contained in the third source gas (P A2 ), and the second solvent (S C ) is a precursor contained in the fourth source gas (P B ), and the third The solvent S A1 reacts with the precursor included in the first source gas P A1 , and the fourth solvent S B reacts with the precursor included in the second source gas P B , respectively. In addition, deposition reactions do not occur between the first to fourth source gases S A2 , S C , S A1 , and S B , and the first to fourth solvents S A2 , S C , S A1 , S B There is no reaction between them. And purge is performed by the carrier gas contained in each source gas.

예를 들어, 도 2를 참조하여 GeSbTe 박막의 증착 공정을 설명하면 다음과 같다. 우선, 제1 분사부에서는 제1 소스가스(PA1)와 제3 소스가스(PA2)에 포함된 Te-2 전구체와 증착반응이 발생하는 제1 솔벤트(SA2)가 제공된다. 즉, 제1 분사부에서는 제1 솔벤트(SA2)와 제3 소스가스(PA2)의 Te-2 전구체가 서로 반응하여 증착반응에 의한 반응 생성물이 기판에 증착되고, 제1 소스가스(PA1)에 의해 제4 분사부를 지나는 동안 발생한 제4 솔벤트(SB)와 Ge 전구체의 반응 후 잔여물 및 제4 소스가스(PB)의 잔류 가스가 퍼지되어 제거된다.For example, the deposition process of the GeSbTe thin film will be described with reference to FIG. 2. First, the first injector is provided with a first solvent S A2 in which a deposition reaction occurs with the Te-2 precursor included in the first source gas P A1 and the third source gas P A2 . That is, in the first injection unit, the Te-2 precursor of the first solvent S A2 and the third source gas P A2 react with each other to deposit a reaction product by the deposition reaction on the substrate, and the first source gas P After the reaction of the fourth solvent S B and the Ge precursor generated while passing through the fourth injection unit by A1 ), the residue and the residual gas of the fourth source gas P B are purged and removed.

다음으로, 제2 분사부에서는 제2 소스가스(PB)와 제4 소스가스(PB)에 포함된 Sb 전구체와 증착반응이 발생하는 제2 솔벤트(SC)가 제공된다. 그리고 제2 솔벤트(SC)와 Sb 전구체의 반응에 따른 반응 생성물이 기판에 증착되고, 제2 소스가스(PB)에 의해 제1 솔벤트(SA2)와 Te-2 전구체의 반응 후 잔여물과 잔류 제1 소스가스(PA1)가 퍼지되어 제거된다.Next, the second injection unit is provided with a second solvent (S C ), which generates a deposition reaction with the Sb precursor included in the second source gas (P B ) and the fourth source gas (P B ). And a reaction product according to the reaction of the second solvent (S C ) and Sb precursor is deposited on the substrate, the residue after the reaction of the first solvent (S A2 ) and Te-2 precursor by the second source gas (P B ) And residual first source gas P A1 are purged and removed.

다음으로, 제3 분사부에서는 제3 소스가스(PA2)와 제1 소스가스(PA1)에 포함된 Te-1 전구체와 증착반응이 발생하는 제3 솔벤트(SA1)가 제공된다. 그리고 제3 솔벤트(SA1)와 Te-1 전구체의 반응에 따른 반응 생성물이 기판에 증착되고, 제3 소스가스(PA2)에 의해 제2 솔벤트(SC)와 Sb 전구체의 반응 후 잔여물과 제2 소스가스(PB)가 퍼지되어 제거된다.Next, in the third injection assembly it is provided with a third gas source (P A2) and the first source gas (P A1) a third solvent (S A1) to a Te-1 precursor and the deposition reaction to take place with the. And a reaction product according to the reaction of the third solvent (S A1 ) and Te-1 precursor is deposited on the substrate, the residue after the reaction of the second solvent (S C ) and Sb precursor by the third source gas (P A2 ) And the second source gas P B are purged and removed.

그리고 제4 분사부에서는 제4 소스가스(PB)와 제2 소스가스(PB)에 포함된 Ge 전구체와 증착반응이 발생하는 제4 솔벤트(SB)가 제공된다. 그리고 제4 솔벤트(SB) 와 Ge 전구체의 반응에 따른 반응 생성물이 기판에 증착되고, 제4 소스가스(PB)에 의해 제3 솔벤트(SA1)와 Te-1 전구체의 반응에 따른 반응 후 잔여물과 잔류 제3 소스가스(PA2)가 퍼지되어 제거된다.The fourth injection unit is provided with a fourth solvent S B in which a deposition reaction occurs with a Ge precursor included in the fourth source gas P B and the second source gas P B. The reaction product according to the reaction of the fourth solvent S B and the Ge precursor is deposited on the substrate, and the reaction according to the reaction of the third solvent S A1 and the Te-1 precursor by the fourth source gas P B. After that, the residue and the remaining third source gas P A2 are purged and removed.

본 실시예들에 따르면, 서로 반응하지 않는 소스가스와 서로 증착반응이 발생하는 소스가스를 서로 교번적으로 배치하여 제공함으로써 기존의 세미 배치 타입 원자층 증착장치와 같이 4분기 원자층 증착장치를 이용하여 다성분 박막의 원자층 증착이 가능하다. 여기서, 해당 소스가스에 대해 후속하여 제공되는 소스가스는 서로 반응하지 않는 가스들이므로 후속하여 제공되는 소스가스가 퍼지가스의 역할을 하여 별도의 퍼지가스를 생략할 수 있다.According to the present embodiments, the source gas which does not react with each other and the source gas where the deposition reactions occur with each other are alternately arranged to provide a fourth quarter atomic layer deposition apparatus like the conventional semi batch type atomic layer deposition apparatus. Thus, atomic layer deposition of multicomponent thin films is possible. Here, since the source gas that is subsequently provided for the corresponding source gas are gases that do not react with each other, the source gas that is subsequently provided serves as a purge gas, and thus a separate purge gas may be omitted.

또는, 서로 반응하지 않는 소스가스와 특정 전구체에 반응하는 소정의 솔벤트를 같이 제공함으로써 전구체와 솔벤트의 반응에 의해 다성분 박막을 원자층 증착할 수 있다. 마찬가지로, 소스가스들 사이에서는 서로 반응이 발생하지 않으며 솔벤트 사이에서도 반응이 발생하지 않으므로 별도의 퍼지 가스를 제공하지 않고 후속하여 제공되는 소스가스에 의해 퍼지 작용이 수행될 수 있다. 그리고 솔벤트는 특정 전구체에 대해서만 반응이 발생하므로 분사부 중 특정 분사부에서 특정 반응이 발생하도록 제어할 수 있으며, 2원소 이상의 성분을 포함하는 다성분 박막을 증착할 수 있다.Alternatively, the multi-component thin film may be atomic layer deposited by reacting the precursor and the solvent by providing a source gas that does not react with each other and a predetermined solvent that reacts with a specific precursor. Similarly, since no reaction occurs between the source gases and no reaction occurs between the solvents, a purge operation may be performed by a source gas that is subsequently provided without providing a separate purge gas. In addition, since the solvent generates a reaction only for a specific precursor, the solvent may control to generate a specific reaction in a specific injection part of the injection part, and may deposit a multicomponent thin film including two or more elements.

또한, 솔벤트에 의해 전구체 및 증착반응을 제어하기가 용이하고, 전구체의 반응성을 향상시킬 수 있다. 또한, 가스분사 유닛의 분기 수를 줄임으로써 소스가 스 및 전구체가 기판에 제공되는 시간을 충분히 확보할 수 있어서 박막의 증착률과 속도를 증가시키고 막질을 향상시킬 수 있다.In addition, it is easy to control the precursor and the deposition reaction by the solvent, it is possible to improve the reactivity of the precursor. In addition, by reducing the number of branches of the gas injection unit it is possible to ensure a sufficient time for the source gas and the precursor is provided to the substrate to increase the deposition rate and speed of the thin film and improve the film quality.

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 증착방법을 설명하기 위한 가스분사 유닛의 평면도;1 is a plan view of a gas injection unit for explaining the atomic layer deposition method according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 변형 실시예에 따른 원자층 증착방법을 설명하기 위한 가스분사 유닛의 평면도이다.FIG. 2 is a plan view of a gas injection unit for explaining an atomic layer deposition method according to the modified embodiment of FIG. 1.

Claims (13)

서로 다른 전구체를 포함하는 3종 이상의 소스가스를 기판에 순차적으로 제공하여 2원소 이상의 다성분 박막을 증착하는 원자층 증착방법은,An atomic layer deposition method for depositing a multi-component thin film of two or more elements by sequentially providing three or more source gases including different precursors to a substrate, 상기 기판에 k(k는 소스가스의 수로, 4 이상 자연수)번째 제공되는 소스가스는 (k-1)번째 제공되는 소스가스 및 (k+1)번째 제공되는 소스가스와 서로 증착반응이 발생하지 않고, 나머지 소스가스 중 적어도 하나의 소스가스와 증착반응이 발생하는 소스가스가 제공되고,The source gas provided to the substrate (k is the number of source gases and the natural number equal to or greater than 4) is not deposited with the (k-1) th source gas and the (k + 1) th source gas. And a source gas in which a deposition reaction occurs with at least one of the remaining source gases, 상기 기판에서 잔류 소스가스 및 증착반응 후 잔여물의 제거를 위한 퍼지 작용은 해당 소스가스에 대해 다음 단계에서 제공되는 소스가스에 의해 이루어지는 다성분 박막의 원자층 증착방법.The purge action for removing the residual source gas and the residue after the deposition reaction in the substrate is a method for depositing the atomic layer of the multi-component thin film is made by the source gas provided in the next step for the source gas. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소스가스는 전구체와 상기 전구체의 유동을 위한 캐리어 가스를 포함하고, 상기 소스가스의 퍼지는 상기 캐리어 가스에 의해 이루어지는 다성분 박막의 원자층 증착방법.The source gas comprises a precursor and a carrier gas for the flow of the precursor, the purge of the source gas atomic layer deposition method of the multi-component thin film made by the carrier gas. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다성분 박막에 포함된 원소의 농도에 따라 1회의 증착 사이클 동안 동일한 전구체를 포함하는 소스가스가 2회 이상 제공되되, 연속되지 않고 단속적으로 제공되는 다성분 박막의 원자층 증착방법.A method for depositing an atomic layer of a multicomponent thin film in which source gas containing the same precursor is provided two or more times during one deposition cycle depending on the concentration of an element included in the multicomponent thin film. 2원소 이상 다성분 박막을 증착하기 위한 원자층 증착방법은,Atomic layer deposition method for depositing multi-component thin films of two or more elements, 서로 다른 전구체를 포함하는 다수의 소스가스와 서로 다른 다수의 솔벤트를 기판에 순차적으로 제공하되 하나의 소스가스와 하나의 솔벤트를 동시에 상기 기판에 제공하여 다성분 박막을 증착하고,A plurality of source gases including different precursors and a plurality of different solvents are sequentially provided to the substrate, but one source gas and one solvent are simultaneously provided to the substrate to deposit a multicomponent thin film. 상기 다수의 소스가스는 서로 증착반응이 발생하지 않는 소스가스가 사용되고,The plurality of source gases are used source gases that do not occur deposition reactions, 상기 기판에 k(k는 소스가스의 수로, 4 이상 자연수)번째 제공되는 솔벤트는 해당 솔벤트와 같이 제공되는 소스가스와 반응이 발생하지 않고, 나머지 소스가스 중 적어도 하나의 소스가스와 증착반응이 발생하는 솔벤트가 제공되는 다성분 박막의 원자층 증착방법.The solvent provided k (k is the number of source gases, natural number of 4 or more) to the substrate does not react with the source gas provided with the solvent, and the deposition reaction occurs with at least one of the remaining source gases. Atomic layer deposition method of a multi-component thin film provided with a solvent. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 기판에서 잔류 소스가스 및 증착반응 후 잔여물의 제거를 위한 퍼지 작용은 해당 소스가스가 제공된 다음 단계에서 제공되는 소스가스에 포함된 캐리어 가스에 의해 이루어지는 다성분 박막의 원자층 증착방법.The purge action for removing the residual source gas and the residue after the deposition reaction in the substrate is a method for depositing the atomic layer of the multi-component thin film is made by the carrier gas contained in the source gas provided in the next step provided with the source gas. 2원소 이상 다성분 박막을 증착하기 위한 원자층 증착방법은,Atomic layer deposition method for depositing multi-component thin films of two or more elements, 기판에 제1 전구체를 포함하는 제1 소스가스를 제공하는 단계;Providing a first source gas comprising a first precursor to a substrate; 상기 기판에 제2 전구체를 포함하는 제2 소스가스를 제공하는 단계;Providing a second source gas comprising a second precursor to the substrate; 상기 기판에 제3 전구체를 포함하는 제3 소스가스를 제공하여 상기 제1 및 제3 전구체의 반응에 의한 반응 생성물이 증착되는 단계; 및Providing a third source gas comprising a third precursor to the substrate to deposit a reaction product by the reaction of the first and third precursors; And 상기 기판에 제4 전구체를 포함하는 제4 소스가스를 제공하여 상기 제2 및 제4 전구체의 반응에 의한 반응 생성물이 증착되는 단계;Providing a fourth source gas including a fourth precursor to the substrate to deposit a reaction product by the reaction of the second and fourth precursors; 를 포함하고,Including, 상기 제1 및 제3 소스가스는 상기 제2 및 제4 소스가스와 서로 반응하지 않는 가스를 사용하는 다성분 박막의 원자층 증착방법.And the first and third source gases use a gas that does not react with the second and fourth source gases. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제1 내지 제4 소스가스 제공 단계에서는 해당 단계의 바로 직전 단계에서 발생한 반응 잔여물과 잔류 소스가스가 퍼지되어 제거되는 다성분 박막의 원자층 증착방법.In the first to fourth source gas providing step, the reaction residue and residual source gas generated in the immediately preceding step of the step is purged to remove the atomic layer of the multi-component thin film. 2원소 이상 다성분 박막을 증착하기 위한 원자층 증착방법은,Atomic layer deposition method for depositing multi-component thin films of two or more elements, 기판에 제1 전구체를 포함하는 제1 소스가스와 제1 솔벤트를 제공하는 제1 단계;Providing a first source gas and a first solvent comprising a first precursor to a substrate; 상기 기판에 제2 전구체를 포함하는 제2 소스가스와 제2 솔벤트를 제공하는 제2 단계;Providing a second source gas and a second solvent including a second precursor to the substrate; 상기 기판에 제3 전구체를 포함하는 제3 소스가스와 제3 솔벤트를 제공하는 제3 단계; 및Providing a third source gas and a third solvent including a third precursor to the substrate; And 제4 전구체를 포함하는 제4 소스가스와 제4 솔벤트를 제공하는 제4 단계;Providing a fourth source gas and a fourth solvent including a fourth precursor; 를 포함하고,Including, 상기 제1 솔벤트는 상기 제3 전구체와 반응하고, 상기 제2 솔벤트는 상기 제4 전구체와 반응하고, 상기 제3 솔벤트는 상기 제1 전구체와 반응하고, 상기 제4 솔벤트는 상기 제2 전구체와 반응하는 솔벤트를 사용하는 다성분 박막의 원자층 증착방법.The first solvent reacts with the third precursor, the second solvent reacts with the fourth precursor, the third solvent reacts with the first precursor, and the fourth solvent reacts with the second precursor Atomic layer deposition method of a multicomponent thin film using a solvent. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 제1 내지 제4 소스가스는 서로 반응하지 않는 소스가스가 사용되고,As the first to fourth source gases, source gases that do not react with each other are used, 상기 제1 내지 제4 단계에서는 상기 제1 내지 제4 전구체와 상기 제1 내지 제4 솔벤트가 각각 서로 반응하여 반응 생성물이 증착되는 다성분 박막의 원자층 증착방법.The method of claim 1, wherein the first to fourth precursors and the first to fourth solvents react with each other to deposit a reaction product. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 제1 내지 제4 단계에서는 상기 제1 내지 제4 소스가스에 의해 해당 단계의 바로 직전 단계에서 발생한 반응 잔여물과 잔류 소스가스가 퍼지되어 제거되는 다성분 박막의 원자층 증착방법.In the first to fourth steps, the reaction residue and the residual source gas generated in the immediately preceding step of the step by the first to fourth source gas is purged and removed. 다수의 기판을 공전시킴에 따라 증착 공정이 수행되고 2원소 이상 다성분 박막을 증착하기 위한 세미 배치 타입 원자층 증착장치에 있어서,In the semi-batch type atomic layer deposition apparatus for performing a deposition process by depositing a plurality of substrates and depositing multi-component thin films of two or more elements, 다수의 기판이 안착되어 공전하는 서셉터; 및A susceptor on which a plurality of substrates are seated and revolved; And 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 다수의 기판에 서로 다른 전구체를 포함하는 2종 이상 다수의 소스가스를 분사하는 다수의 분사부를 구비하는 가스분사 유닛;A gas injection unit provided on the susceptor and including a plurality of injection units configured to inject two or more types of source gases including different precursors onto the plurality of substrates; 을 포함하고,Including, 상기 다수의 분사부 중에서 하나의 분사부는 해당 분사부에 인접한 분사부에서 분사되는 소스가스와 서로 반응하지 않고 상기 기판에서 잔류 소스가스 및 증착반응 후 잔여물을 제거하는 퍼지 작용을 하는 소스가스가 분사되는 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치.One of the plurality of injectors does not react with the source gas injected from the injector adjacent to the injector, and a source gas that purges the remaining source gas and the residue after the deposition reaction is injected from the substrate. An atomic layer deposition apparatus for the deposition of the multi-component thin film. 다수의 기판을 공전시킴에 따라 증착 공정이 수행되는 세미 배치 타입 원자층 증착장치에 있어서,In the semi-batch type atomic layer deposition apparatus in which a deposition process is performed by revolving a plurality of substrates, 다수의 기판이 안착되어 공전하는 서셉터; 및A susceptor on which a plurality of substrates are seated and revolved; And 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 다수의 기판에 서로 다른 전구체를 포함하는 2종 이상의 다수의 소스가스와 2종 이상의 다수의 솔벤트 중 각각 하나의 소스가스와 하나의 솔벤트가 분사되는 분사부가 구비된 가스분사 유닛;A gas having an injection unit provided on the susceptor and having a plurality of source gases including different precursors on the plurality of substrates and one or more source gases and one solvent of two or more kinds of solvents injected therein. Injection unit; 을 포함하고,Including, 상기 솔벤트는 해당 솔벤트와 같이 분사되는 소스가스와 증착반응이 발생하 지 않고 나머지 소스가스 중 적어도 하나의 소스가스와 증착반응이 발생하는 솔벤트가 분사되는 다성분 박막의 증착을 위한 원자층 증착장치.The solvent is an atomic layer deposition apparatus for the deposition of a multi-component thin film is sprayed with a solvent in which a deposition reaction occurs with at least one source gas of the remaining source gas without the deposition reaction with the source gas is injected with the solvent.
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