KR101163610B1 - 원자층 증착장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

박막의 밀도를 증가시키고 내식성을 향상시킬 수 있는 어닐링 처리가 가능한 원자층 증착장치 및 방법이 개시된다. 박막 강화가 가능한 원자층 증착방법은, 기판에 기 설정된 두께로 박막을 증착하는 단계 및 상기 박막에 기 설정된 시간 동안 플라즈마를 제공하여 어닐링(annealing) 하는 단계를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 증착 단계와 상기 어닐링 단계는 동일 프로세스 챔버 내에서 인시튜(in-situ)로 수행된다.

원자층 증착장치(atomic layer deposition apparatus), ALD, 어닐링(annealing)

Description

원자층 증착장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ATOMIC LAYER DEPOSITION}

본 발명은 원자층 증착장치 및 증착방법에 관한 것으로, 증착된 박막의 밀도와 내식성을 증가시킬 수 있는 원자층 증착장치 및 이를 위한 원자층 증착방법을 제공하기 위한 것이다.

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.

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.

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.

그런데, 기존의 ALD에 의해 형성된 박막은 밀도와 내식성이 약해서 박막의 밀도와 내식성을 향상시킬 수 있는 ALD에 대한 연구가 필요하다 할 것이다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 ALD에서 박막의 밀도와 내식성을 향상시킬 수 있는 원자층 증착장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 박막 강화가 가능한 원자층 증착방법은, 기판에 기 설정된 두께로 박막을 증착하는 단계 및 상기 박막에 기 설정된 시간 동안 플라즈마를 제공하여 어닐링(annealing) 하는 단계를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 증착 단계와 상기 어닐링 단계는 동일 프로세스 챔버 내에서 인시튜(in-situ)로 수행된다.

또한, 상기 어닐링 단계는 기 설정된 시간 동안 플라즈마를 제공하여 박막을 강화하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 어닐링 단계는 아르곤(Ar), 헬륨(He)을 포함하는 불활성 기체, 산소(O₂), 질소(N₂), 수소(H₂) 중 선택된 적어도 어느 하나의 가스를 사용하여 수행된다. 또한, 상기 증착 단계는 상기 박막의 두께를 50~500Å 증착하고 상기 어닐링 단계가 수행된다.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 박막 강화가 가능한 원자층 증착방법은, 기판에 기 설정된 제1 두께의 박막을 증착하는 제1 증착 단계, 상기 박막에 기 설정된 시간 동안 플라즈마를 제공하여 상기 제1 두께의 박막을 강화하는 어닐링 단계 및 상기 어닐링이 완료된 박막 에 기 설정된 제2 두께의 박막을 증착하는 제2 증착 단계를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 증착 단계와 상기 어닐링 단계 및 상기 제2 증착 단계는 동일 프로세스 챔버 내에서 인시튜로 수행된다.

실시예에서, 상기 어닐링 단계는 기 설정된 시간 동안 플라즈마를 제공하거나, 상기 제1 두께로 증착된 박막의 두께가 기 설정된 두께 이하로 수축할 때까지 플라즈마를 제공하는 방식으로 수행된다.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 다수의 기판을 수용하여 동시에 증착 공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)의 원자층 증착장치에서 박막 강화가 가능한 원자층 증착장치는, 다수의 기판이 수용되어 증착공정이 수행되는 공간을 제공하는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 상기 기판이 안착되며 상기 기판을 공전시키는 서셉터, 상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 기판에 대해 증착가스를 제공하는 가스분사부 및 상기 가스분사부에 구비되며 상기 기판에 증착된 박막에 플라즈마를 제공하는 어닐부를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 기판에 기 설정된 두께의 박막이 증착되면 상기 프로세스 챔버 내부에서 인시튜로 어닐링을 수행하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 가스분사부는 2 종의 제1 소스가스가 분사되는 제1 소스영역과 제2 소스영역, 상기 제1 소스영역과 제2 소스영역 사이에 구비되어 퍼지가스가 분사되는 2개의 퍼지영역으로 분할 형성되고, 상기 어닐부는 상기 공전하는 각 기판에 대해 동일한 시간 동안 플라즈마를 제공할 수 있도록 상기 가스분사부의 일 부 면적을 갖도록 구비될 수 있다. 여기서, 상기 어닐부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 상기 제2 소스영역과 상기 제1 소스영역 사이의 일 영역에 구비될 수 있다. 또는, 상기 어닐부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 상기 제1 소스영역과 상기 제2 소스영역 사이의 일 영역 및 상기 제2 소스영역과 상기 제1 소스영역 사이의 일 영역에 2개의 영역에 구비될 수 있다. 또는, 상기 어닐부는 상기 서셉터에 안착된 기판 전체에 대해 동시에 동일하게 플라즈마를 제공할 수 있도록 구비될 수 있다. 그리고 상기 어닐링 단계는 아르곤(Ar), 헬륨(He)을 포함하는 불활성 기체, 산소(O₂), 질소(N₂), 수소(H₂) 중 선택된 적어도 어느 하나의 가스를 사용할 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 원자층 증착공정 중 일정 두께의 박막이 형성되거나 증착이 완료된 후 동일 챔버 내에서 어닐링을 수행함으로써 박막의 밀도 및 내식성을 향상시킬 수 있다.

또한, 동일 챔버 내에서 연속 공정으로 어닐링을 수행하므로 공정이 길어지는 것을 방지하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

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.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착장치(100)에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2와 도 3은 도 1의 원자층 증착장치(100)에서 어닐부(PT)의 실시예들을 설명하기 위한 가스분사부(103)의 평면도들이다.

도면을 참조하면, 원자층 증착장치(atomic layer deposition apparatus, ALD)(100)는 프로세스 챔버(101), 서셉터(102), 가스분사부(103) 및 어닐부(annealing treatment)(PT)를 포함하여 구성된다.

원자층 증착장치(100)는 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해서 다수의 기판(10)에 대해 동시에 증착 공정이 수행되며, 박막의 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.

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.

프로세스 챔버(101)는 다수의 기판(10)을 수용하여 원자층 증착공정이 수행되는 공간 및 환경을 제공하고, 서셉터(102)는 프로세스 챔버(101) 내부에 구비되어 증착공정 동안 기판(10)이 안착되어 지지되며 가스분사부(103)에 대해 기판(10)이 공정하도록 소정 속도로 회전 가능하게 형성된다. 예를 들어, 서셉터(102)는 6장의 기판(10)이 서셉터(102)의 원주 방향을 따라 수평으로 안착되며, 서셉터(102)의 회전을 위한 구동축 및 구동부가 서셉터(102) 하부에 구비된다.

가스분사부(103)는 서셉터(102) 상부에 구비되어 기판(10)에 증착가스를 분사하도록 다수의 분사홀(131)이 형성되며, 증착공정 동안 프로세스 챔버(101) 내부에서 발생하는 배기가스를 흡입하여 배출시키기 위한 배기부(104)가 구비된다.

참고적으로, 본 실시예에서 '증착가스'라 함은 기판(10)에 소정 박막을 증착하기 위한 가스들로써, 기판(10)에 증착하고자 하는 박막의 구성 원료 물질을 포함하는 적어도 한 종류 이상의 소스가스(source gas or reactant)와 기판(10) 표면에서 소스가스 및 잔류 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 산화막(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.

가스분사부(103)는 소스가스와 퍼지가스가 일정한 영역에 분사되도록 형성되고, 서셉터(102)가 회전함에 따라 기판(10)이 순차적으로 각 증착가스가 분사된 영역을 통과함에 따라 박막이 증착된다. 여기서, 기판(10)이 1회 공전함에 따라 기판(10) 표면에 단원자층이 증착되며, 기판(10)의 공전이 원자층 증착의 한 사이클(cycle)(이하, '증착 사이클'이라 한다)이 된다.

예를 들어, 도 2 또는 도 3에 도시한 바와 같이, 가스분사부(103)는 4개의 부채꼴 형태를 갖는 영역들이 형성되고, 기판(10)의 이동 방향을 따라 제1 소스가스가 분사되는 제1 소스영역(SA1), 퍼지가스가 분사되는 제1 퍼지영역(PA1), 제2 소스가스가 분사되는 제2 소스영역(SA2) 및 퍼지가스가 분사되는 제2 퍼지영역(PA2)으로 이루어질 수 있다. 그리고 각 영역(SA1, PA1, SA2, PA2) 사이에는 대략 'V'자 형태를 갖는 배기부(104)가 구비된다.

한편, 어닐부(PT)는 증착 공정 중에 또는 증착 공정이 완료된 후 동일 프로세스 챔버(101) 내부에서 원자층 증착공정과 인시튜(in-situ)로 박막에 플라즈마를 제공하여 어닐 처리할 수 있도록 가스분사부(103) 일 측에 구비된다.

예를 들어, 어닐부(PT)는 기판(10)이 공전함에 따라 소정 시간 동안 플라즈 마를 제공하며 전체 기판(10)에 대해 각각 동일한 시간 동안 플라즈마를 제공할 수 있도록 가스분사부(103)에서 소정 면적으로 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 어닐부(PT)는 기판(10)의 이동 방향을 따라 제2 소스영역(SA2)과 제2 퍼지영역(PA2) 사이에 형성될 수 있다. 또는, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 소스영역(SA1)과 제1 퍼지영역(PA1) 사이에 제1 어닐부(PT1)와 제2 소스영역(SA2)과 제2 퍼지영역(PA2) 사이에 제2 어닐부(PT2)가 구비되는 것도 가능하다.

그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 어닐부(PT)는 프로세스 챔버(101) 전체에 동시에 플라즈마를 제공할 수 있도록 가스분사부(103) 전체에 구비되는 것도 가능하다.

또한, 어닐부(PT)는 소정의 가스를 플라즈마 상태로 기판(10)에 제공한다. 여기서, 어닐부(PT)는 퍼지가스와 동일한 가스가 사용되거나 불활성 가스나 증착가스와 반응하지 않는 안정한 가스 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 어닐부(PT)는 아르곤(Ar)이나 헬륨(He)과 같은 불활성 가스나 수소(H₂), 질소(N₂), 산소(O₂) 중에서 선택된 어느 하나의 가스가 사용될 수 있다.

본 실시예에 따르면 어닐부(PT)는 박막에 플라즈마를 제공함으로써 박막의 밀도를 증가시키고 내식성을 향상시킨다. 여기서, 실리콘 기판(10) 표면에 소정 두께의 산화 실리콘(SiO₂) 박막을 증착하는 경우, 산화 실리콘 중 일부 산소 자리에 치환된 수소로 인해 박막의 부피가 증가하면서 박막의 밀도가 감소하고 내식성이 감소하는 원인이 된다. 그러나 본 발명에 의하면, 어닐부(PT)는 증착된 박막에 플라즈마를 제공하면 박막에 포함된 수소가 제거되면서 박막의 두께가 수축(shrinkage)하고, 이로 인해 박막의 구조가 치밀해지면서 밀도가 증가하고 내식성이 향상된다.

이하, 도 4와 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착방법에 대해 상세하게 설명한다. 참조적으로, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 5는 도 4의 변형 실시예에 따른 원자층 증착방법을 설명하기 위한 순서도이다.

우선, 도 4를 참조하면, 기판(10)에 소정 두께의 박막을 증착시킨다.

상세하게는, 서셉터(102)에 안착된 기판(10)이 서셉터(102)가 회전함에 따라 제1 소스영역(SA1)을 통과하는 동안 제1 소스가스가 기판(10)에 화학흡착되고(S1), 제1 퍼지영역(PA1)을 통과하면서 기판(10)에 흡착되지 않은 잉여 제1 소스가스가 제거된다(S2). 다음으로, 제2 소스영역(SA2)을 통과하는 동안 제공된 제2 소스가스가 기판(10)에 흡착된 제1 소스가스와 화학적으로 반응함에 따라 반응 생성물이 증착되어 소정 두께의 박막이 형성된다(S3). 즉, 제1 소스가스에 포함된 소스 물질(이하, 'A 소스'라 한다)과 제2 소스가스에 포함된 소스 물질(이하, 'B 소스'라 한다)이 서로 화학적으로 반응하면서, 기판(10) 표면에는 A+B로 이루어진 박막이 형성된다. 다음으로, 제2 퍼지영역(PA2)을 통과하면서 퍼지가스에 의해 기판(10)에서 잔류 제2 소스가스와 기판(10)에 증착되지 않은 반응 생성물이 제거된다(S4).

이와 같은 증착 사이클이 소정 횟수 반복 수행됨에 따라 기판(10) 표면에 소정 두께를 갖는 박막이 증착된다. 여기서, 박막의 두께가 기 설정된 두께 TH1 이 상 증착되면(S5), 어닐부(PT)가 동작하여 박막에 플라즈마를 제공하여 어닐링한다(S6). 그리고 어닐링 단계는 기 설정된 시간 T1 동안 수행된다(S7).

예를 들어, 기판(10)에 증착된 박막의 두께가 50~500Å 증착되면 어닐부(PT)가 작동하여 대략 30초 정도 플라즈마를 제공으로써 박막이 어닐링되어 박막의 밀도 및 내식성이 증가된다. 또는, 상술한 실시예와는 달리 어닐링 단계는 일정 시간이 아니라 기판(10)에 증착된 박막의 두께가 기 설정된 두께 이하로 수축되거나 소정 비율로 수축될 때까지 수행되는 것도 가능하다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 박막의 두께와 어닐링 시간은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 상술한 도 4에 따른 실시예에서와 같이, 어닐링 후 증착이 완료될 수 있다. 그러나 이와는 달리 어닐링 후 박막의 두께가 감소되므로 원하는 두께의 박막을 증착하기 위해서 다시 어닐링된 박막 상에 소정 두께의 박막을 더 증착할 수 있다.

도 5를 참조하면, 어닐링 단계가 완료된 후 어닐링된 박막 상에 제1 소스가스를 흡착시키고(S11), 제1 퍼지영역에서 잉여 제1 소스가스를 제거하고(S12), 제2 소스가스를 제공하여 반응 생성물을 증착시키고(S13) 제2 퍼지영역에서 잉여 제2 소스가스 및 증착되지 않은 반응 생성물을 제거하는(S14) 일련의 단계가 순차적으로 수행됨에 따라 소정 두께의 박막이 형성된다.

그리고 이와 같이 형성된 박막의 두께가 기 설정된 두께 TH2 이상 증착되면 증착 공정이 완료된다(S15).

한편, 상술한 실시예들에서는 1회의 증착 단계와 1회의 어닐링 단계가 수행되는 것을 예시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 최종 증착하고자 하는 박막의 두께에 따라 다수의 증착 단계와 다수의 어닐링 단계를 교번적으로 수행하는 것도 가능하다.

이하에서는 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따라 형성된 박막의 품질을 평가하였다. 참고적으로, 도 6과 도 7은 에칭 시 박막의 두께 프로파일(depth profile)과 WER(wet etching ratio)을 보여주는 그래프들이고, 도 8 내지 도 10은 비교예 1, 2 및 실시예에 대한 DSIMS(dynamic Secondary Ion Mass Spectrometer) 분석 결과를 보여주는 그래프들이다.

참고적으로, 도 6은 일반 원자층 증착방법(thermal ALD)에 의해 두께가 100㎚ 박막(이하, '비교예'라 한다)에 대해 에칭 처리한 결과 박막의 두께 프로파일과 WER을 도시한 그래프이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 어닐링 처리되고 두께가 100㎚의 박막(이하, '실시예'라 한다)에 대해 에칭 처리한 결과 박막의 두께 프로파일과 WER을 도시한 그래프이다. 도 6과 도 7의 그래프에서 왼쪽 축은 박막의 두께(thickness, THK(㎜))를 나타내는 축이고, 오른쪽 축은 식각률(wet etching rate, WER(㎚/min))을 나타내는 축이고, 점선 및 막대 그래프는 시간에 따른 박막의 두께를 나타내고, 점선은 시간에 따른 보여주고 WER을 나타낸다.

도 6을 참조하면, 비교예는 에칭 시 박막의 두께가 선형으로 감소되며, WER은 일정한 값(도 6에서는 대략 14㎚/min)을 가짐을 알 수 있다. 이에 반해 도 7에 도시한 바와 같이, 실시예는 에칭 시 두께가 비선형으로 서서히 감소하며, 비교예에 비해 에칭 시 제거량이 작으며, 또한 WER이 에칭 초기에는 6㎚/min 정도로 낮다는 것을 알 수 있다. 이는 실시예는 어닐링으로 인해 박막의 밀도 및 내식성이 비교예에 비해 증가한 영향임을 알 수 있다. 예를 들어, 도 6과 도 7에서 360초 후 비교예는 박막의 두께가 25㎚까지 에칭된 데 반해, 실시예는 대략 45㎚까지 에칭되었음을 알 수 있다.

한편, 실시예에 따르면 WER이 점차 증가하는데 어닐링에 의한 효과가 박막의 전체 두께에 균일하게 작용하지 않고, 박막의 내부(즉, 기판(10)의 표면 부분)로 갈수록 어닐링에 의한 효과가 감소하기 때문에 박막의 내부는 표면에 비해 밀도와 내식성이 작은 것을 알 수 있다.

참고적으로, 도 8은 열산화막(이하, '비교예 1'이라 한다)에 대한 DSIMS 결과이고, 도 9는 일반 ALD에 의한 박막(이하, '비교예 2'라 한다)에 대한 DSIMS 결과이고, 도 10은 본 발명에 따라 어닐링 처리된 박막(이하, '실시예'라 한다)에 대한 DSIMS 결과로서, 박막에 포함된 수소(H)와 산소(O) 및 규소(Si)의 농도를 분석한 결과들을 보여준다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 실시예는 플라즈마 비교예 2에 비해 수소의 농도(intensity)가 현저하게 줄었음을 알 수 있다. 여기서, 실시예가 도 7에 도시한 바와 같이 WER이 감소한 이유는 박막 내의 수소 농도가 감소한 것이 주된 원인임을 알 수 있다. 그리고 본 실시예들에 따르면 어닐링에 의해 박막 내에 포함된 수소를 제거함으로써 박막의 밀도와 내식성을 증가시키는 데 효과적임을 알 수 있다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 종단면도;

도 2는 도 1의 원자층 증착장치에서 가스분사부의 일 예를 설명하기 위한 평면도;

도 3은 도 2의 변형 실시예에 따른 가스분사부의 평면도;

도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착방법을 설명하기 위한 순서도들;

도 6 내지 도 8은 비교예 1, 2와 실시예에 대한 DSIMS(dynamic Secondary Ion Mass Spectrometer) 분석 결과를 보여주는 그래프들;

도 9와 도 10은 비교예와 실시예에 대한 에칭 시 두께 프로파일(depth profile)과 WER(wet etching ratio)을 보여주는 그래프들;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 기판 100: 원자층 증착장치

101: 프로세스 챔버 102: 서셉터

103: 가스분사부 104: 배기부

131: 분사홀

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 다수의 기판을 수용하여 동시에 증착 공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)의 원자층 증착장치에서 수행되는 원자층 증착방법에 있어서,

   기판에 기 설정된 제1 두께의 박막을 증착하는 제1 증착 단계;

   상기 박막에 기 설정된 시간 동안 플라즈마를 제공하거나, 상기 제1 두께로 증착된 박막의 두께가 기 설정된 두께 이하로 수축할 때까지 플라즈마를 제공하여 상기 제1 두께의 박막을 강화하는 어닐링 단계; 및

   상기 어닐링이 완료된 박막에 기 설정된 제2 두께의 박막을 증착하는 제2 증착 단계;

   를 포함하고,

   상기 제1 증착 단계와 상기 어닐링 단계 및 상기 제2 증착 단계는 동일 프로세스 챔버 내에서 인시튜로 수행되고,

   상기 제1 박막 및 상기 제2 박막은 서로 동일한 종류의 박막이 증착되는 원자층 증착방법.
6. 삭제
7. 다수의 기판을 수용하여 동시에 증착 공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)의 원자층 증착장치에 있어서,

   다수의 기판이 수용되어 증착공정이 수행되는 공간을 제공하는 프로세스 챔버;

   상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 상기 기판이 안착되며 상기 기판을 공전시키는 서셉터;

   상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 상기 기판에 대해 증착가스를 제공하는 가스분사부; 및

   상기 가스분사부에 구비되며 상기 기판에 증착된 박막에 기 설정된 시간 동안 플라즈마를 제공하거나, 상기 박막의 두께가 기 설정된 두께 이하로 수축할 때까지 플라즈마를 제공하여 상기 박막을 강화하는 어닐부;

   를 포함하고,

   상기 기판에 기 설정된 제1 두께의 박막이 증착되면 상기 프로세스 챔버 내부에서 인시튜로 어닐링을 수행하고, 상기 어닐링 후 기 설정된 제2 두께의 박막을 형성하며, 상기 제1 두께의 박막과 상기 제2 두께의 박막은 서로 동일한 종류의 박막이 증착되는 원자층 증착장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 가스분사부는 서로 다른 2 종의 소스가스가 분사되는 제1 소스영역과 제2 소스영역, 상기 제1 소스영역과 제2 소스영역 사이에 구비되어 퍼지가스가 분사되는 2개의 퍼지영역으로 분할 형성되고,

   상기 어닐부는 상기 공전하는 각 기판에 대해 동일한 시간 동안 플라즈마를 제공할 수 있도록 상기 가스분사부의 일부 면적을 갖도록 구비된 원자층 증착장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 어닐부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 상기 제2 소스영역과 상기 제1 소스영역 사이의 일 영역에 구비된 원자층 증착장치.
10. 제8항에 있어서,

    상기 어닐부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 상기 제1 소스영역과 상기 제2 소스영역 사이의 일 영역 및 상기 제2 소스영역과 상기 제1 소스영역 사이의 일 영역에 2개의 영역에 구비된 원자층 증착장치.
11. 제7항에 있어서,

    상기 어닐부는 상기 서셉터에 안착된 기판 전체에 대해 동시에 동일하게 플라즈마를 제공할 수 있도록 구비된 원자층 증착장치.
12. 제7항에 있어서,

    상기 어닐링 단계는 아르곤(Ar), 헬륨(He)을 포함하는 불활성 기체, 산소(O₂), 질소(N₂), 수소(H₂) 중 선택된 적어도 어느 하나의 가스를 사용하는 원자층 증착장치.

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