KR101165889B1 - 침착 장치 및 원자층 침착 방법 - Google Patents
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Abstract
원자층 침착(atomic layer deposition: ALD) 처리의 하나의 완전한 사이클 시간과 적어도 동일한 체류 시간을 갖는 트랩은 유출물이 백킹 펌프에 인입되기 전에, 반응 챔버로부터 가스 유출물을 트랩핑한다. 상기 트랩은 반응 챔버에 직접 연결되거나 또는 처리 펌프를 통해 반응 챔버에 연결된다. 상기 트랩은 원자층 침착 처리과정에 양호하게 사용된다.
Description
도 1은 원자층 침착 처리과정을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 장치의 실시예를 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 장치의 실시예에서 배기부의 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 기판 211: 반응 챔버
227: 배기 시스템 311: 게이트 밸브
313: 처리 펌프 315: 트랩
321: 입구 323: 출구
329: 전극 331: 연결부
333: 히터
본 발명은 박막을 침착(deposition)하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 원자층 침착으로 지칭되는 침착 장치 및 방법에 관한 것이다.
현존하는 기술의 여러 특징들은 기판상에 박막의 침착을 필요로 한다. 예를 들어, 집적회로 기술은 유전체 필름과 금속 필름 및 반도체성 필름의 침착을 필요로 한다. 유전체의 예로는 디램(DRAM)용 커패시터에 사용되는 탄탈륨 산화물 뿐만 아니라, 필드 효과 트랜지스터의 게이트에 사용되는 실리콘 질화물 및 실리콘 산화물을 포함한다. 도전성 물질의 예로는 알루미늄과 구리가 있는데; 이들은 예를 들어 실리콘 산화물과 구리 사이에 장벽층으로 사용되는 TiN 및 TaN 뿐만 아니라, 회로 소자들 사이에 전기 접속을 형성하는데 사용된다. 침착층은 물질과, 침착 조건과, 필름이 침착되는 기판 등을 포함하는 요소에 따라 단결정, 다결정, 또는 아몰퍼스일 수 있다.
다양한 침착 기술이 개발되었다. 특정한 기술의 선택은 침착될 물질과, 하층 물질 또는 기판 등을 포함하는 고려사항에 의해 결정된다. 예를 들어, 스퍼터링과 같은 물리적 침착은 알루미늄 등의 물질을 침착하는데 오랫동안 사용되어 왔다. 이러한 방법에 있어서, 예를 들어 이온 등의 입자는 목표물에 충돌하고, 운동량 이동에 의해 물질이 목표물로부터 이탈되어 기판으로 이동된다. 여러가지 용도 및 물질에 적합하지만, 이러한 침착 기술은 치수가 약 0.5 미크론 이하로 될 때, 예를 들어 텅스텐에서는 사용하기 어렵다.
충분한 절연 보호 코팅의 침착은 곤란한 것으로 입증되어서, 작은 접점 구멍을 충전하는 것은 거의 불가능하다. 침착된 물질이 비평탄한 기판상에서 모든 방향으로 균일하게 성장할 때, 절연 보호 코팅이 얻어진다. 즉, 상기 코팅은 불규칙한 표면 전체에서 균일한 두께를 갖는다. 또한, 다른 침착기법으로는 화학적 증착(CVD)이 있다.
불활성 가스와 함께 하나이상의 전구체 가스가 기판을 포함하고 있는 반응 챔버로 흘러들어, 열적으로 분해되어 필요로 하는 물질의 박막이나 박층을 형성한다. 반응은 주로 기판상에서 실행되지만, 소량의 증기상(vapor phase) 반응이 있을 수 있다. 반응하지 않은 전구체 가스는 반응 챔버로부터 지속적으로 제거된다. 이러한 기술은 실리콘, 실리콘 산화물, 텅스텐을 포함하는 수많은 물질에 사용된다. 전형적인 CVD 처리는 기판이 고온으로, 때로는 400℃ 이상으로 가열될 것을 요구한다. 이러한 고온은 새로운 장치 구조물의 최대 허용온도에 더욱 더 적합해질 수 없다.
집적회로 치수는 서브미크론 범위까지 계속 감소되고 있으며, 필요로 하는 두께와 성분을 갖는 층을 얻기 위해 상술한 바와 같은 침착 기술을 이용하는 것은 더욱 어려워지고 있으며, 또 다른 침착 기술이 개발되고 있다. 이러한 기술중 한가지는 통상적으로 원자층 침착(atomic layer deposition: ALD)으로 언급되고 있다. 제 1 전구체 가스는 흡착하여 기판상에 단층을 형성하는 반응 챔버로 도입된다. 반응하지 않은 전구체 가스는 반응 챔버로부터 퍼지되고, 제 2 전구체 가스가 상기 챔버에 도입된다. 제 2 단층이 형성된다. 처리과정의 조건은 제 1 단층 및 제 2 단층이 서로 화학적으로 반응하는 방식으로 조정된다. 또한, 반응하지 않은 전구체 가스는 다른 반응 생성물과 함께 챔버로부터 퍼지된다. 상기 두 단층은 자체한정 방식으로, 즉 노출된 표면상에 단일층이 형성된 후 흡착이 종료되는 방식으로 형성된다. 2개 이상의 전구체 가스가 사용될 수 있으며, 이러한 전구체 가스들은 캐리어 가스와 함께 도입될 수 있다. 2개의 단층 사이의 반응을 촉진시키기에 적합한 처리 조건에는 가스 선택과, 기판 온도와, 또는 플라즈마로 가스를 라디칼화하는 것과 같은 가스 활성화 수단 등이 포함된다. 필름의 성장률은 매우 낮지만, ALD 처리에 의해 필름 조성뿐만 아니라 층 두께 및 필름 절연성에 대한 정밀 제어를 얻을 수 있다. ALD에 관한 명백한 하나의 문제점은 이러한 방법이 상호 반응하는 가스를 사용하는 단계를 포함한다는 점이다. 전구체 가스의 도입을 분리시키면 이러한 가스상 반응 가능성을 감소시키거나 실질적으로 제거할 수도 있다.
ALD의 성공적인 실행은 반응 챔버로부터 전구체 가스의 퍼지를 필요로 하며, 반응 챔버를 퍼지시키고 배기 시스템에서 전구체 가스 및 그 반응 생성물의 악영향으로부터 펌프를 보호하기 위한 장치 및 방법에는 여러가지 참고문헌이 존재한다. 챔버의 퍼지는 침착 처리에서 뿐만 아니라 에칭 처리에서도 자주 필요로 한다. 이러한 참고문헌중 일부가 하기에 간략히 서술될 것이다.
1987년 3월 3일자로 빗서(Visser)에 허여된 미국 특허 제 4,647,338 호에는 전구체[상기 빗서는 이를 "반응"으로 명명함] 가스와 함께 불활성 가스를 사용하는 침착 기술이 개시되어 있다. 펌프와 반응 챔버 사이에는 냉각된 트랩이 설치되며, 반응하지 않은 전구체나 기타 다른 가스는 상기 냉각된 트랩에서 응축된다. 상기 냉각된 트랩에 포함된 응축 가스는 부식성이 매우 강하며, 이에 따라 펌프에 손상을 가한다. 빗서에 따르면, 반응 챔버에서 필요로 하는 불활성 가스의 양을 감소시키기 위하여, 상기 냉각된 트랩과 펌프 사이의 시스템에는 또 다른 불활성 가스가 상기 응축 가스와 동일한 양만큼 공급되며, 이에 따라 처리를 최적화한다. 빗서에는 에칭 처리가 명백하게 서술되어 있다.
1993년 10월 5일자로 미야자키(Miyazaki)에 허여된 미국 특허 제 5,250,323 호에는 트랩을 포함하는 배기 시스템에 의한 화학적 증착이 개시되어 있다. 미야자키는 반응 챔버 앞에서 전구체 및 불활성 가스를 각각 사용하는 유량 제어기에, 또 다른 가스가 반응 챔버에 유입되기 전에 제거되어야 할 일부 소스 가스(source gas)가 존재한다는 것을 인식하였다. 따라서, 미야자키는 유량 제어기와 배기부 사이에 트랩을 사용할 것을 권고하고 있다.
1998년 1월 6일자로 후지카와(Fukikawa)와 무라카미(Murakami)와 하타노(Hatano)에 허여된 미국 특허 제 5,704,214 호(후지카와)에는 반응 챔버와 배기부 사이에 설치되어 "트램프(tramp)" 물질로 지칭되는 가스를 냉동시키는 콜드 트랩(cold trap)이 개시되어 있다. 상기 "트램프"라는 용어는 반응 생성물 뿐만 아니라 반응하지 않은 가스도 포함한다. 후지카와는 트램프 물질이 펌프에서 응축될 수 있어서, 이에 따라 펌프에 손상을 가하거나 또는 반응 챔버와 펌프 사이의 파이프를 폐색시킨다는 것을 인식하였다. 2가지 형태의 펌프가 개시되어 있다. 그중 한가지는 정밀 펌프 또는 드래그(drag) 펌프이며, 또 다른 한가지는 러프(rough) 펌프 또는 건조 펌프이다. 상기 콜드 트랩은 배기 시스템에서 이러한 두 펌프에 앞서 작동된다.
2003년 1월 14일자로 린드포스(Lindfors)와 하이베리넨(Hyvarinen)에 허여된 미국 특허 제 6,506,352 호(린드포스)에서는 반응하지 않은 전구체 가스가 펌프에 인입되는 지점에 앞서 반응하지 않은 전구체 가스를 트랩핑하는, 표면적이 넓은 트랩을 사용할 것이 제안되고 있다. 상기 트랩은 2차 반응 공간 또는 반응물 트랩으로 불리워지며, 다공성 물질에 의해 제공되는 바와 같이 넓은 표면적을 갖는다. 상기 2차 반응 공간은 1차 반응 공간과 동일한 상태로 유지된다. 이와 유사한 처리조건 및 대형 표면적은 반응물 트랩에서 가스의 침착으로 귀결된다. 이에 따라 반응하지 않은 전구체 물질과 반응 생성물이 다공성 물질 트랩에 침착되어, 펌프에는 도달되지 않는다. 그러나, 다공성 물질이 존재하면 다공성 물질이 없는 경우의 트랩의 도전성에 비해 트랩의 도전성을 감소시킨다. 린드포스는 미국 특허 제 6,506,352 호에서 ALD를 사용할 것을 명확하게 언급하고 있다. 2002년 12월 12일자로 발행된 미국 특허 출원 공보 제 2002/0187084 호는 계속 출원이다.
장치의 특징에 따르면, 본 발명은, 제 1 및 제 2 밸브가 연결된 제 1 및 제 2 전구체 가스원과; 제 3 밸브를 갖는 퍼지 가스원으로서, 상기 가스원은 순차적으로 작용하여 침착 사이클(deposition cycle)을 형성하는, 상기 퍼지 가스원과; 상기 제 1 내지 제 3 밸브에 연결되는 반응 챔버와; 상기 반응 챔버에 연결되고 입구 및 출구를 갖는 트랩으로서, 상기 입구는 상기 반응 챔버에 연결되며, 상기 트랩은 침착 사이클과 적어도 동일한 체류 시간을 갖는, 상기 트랩과; 상기 트랩의 상기 출구와 배기부에 연결되는 백킹 펌프(backing pump)를 구비하는 화학적 증착 장치를 포함한다.
장치의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은, 제 1 및 제 2 밸브가 연결된 제 1 및 제 2 전구체 가스원과; 제 3 밸브를 갖는 퍼지 가스원으로서, 상기 가스원은 순차적으로 작용하여 침착 사이클을 형성하는, 상기 퍼지 가스원과; 상기 제 1 내지 제 3 밸브에 연결되는 반응 챔버와; 상기 반응 챔버에 연결되고 입구 및 출구를 갖는 트랩으로서, 상기 입구는 상기 반응 챔버에 연결되며, 상기 트랩은 침착 사이클과 적어도 동일한 체류 시간을 갖는, 상기 트랩과; 상기 트랩의 상기 출구와 배기부에 연결되는 백킹 펌프를 구비하는 원자층 증착 장치를 포함한다.
방법의 특징에 따르면, 본 발명은, 제 1 및 제 2 전구체 가스를 반응 챔버내로 순차적으로 유동시키는 단계와; 각각의 상기 전구체 가스 이후에 퍼지 가스를 유동시킴으로써, 침착 사이클을 형성하는 단계와; 상기 반응 챔버로부터의 가스 유출물을 트랩 내에서 제거하는 단계로서, 상기 트랩내에서 상기 침착 사이클과 적어도 동일한 체류 시간을 갖는 가스 유출물을 상기 트랩 내에 트랩핑하는 단계를 구비하는, 상기 가스 유출물 제거 단계를 포함한다.
장치의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은, 제 1 및 제 2 밸브가 연결된 제 1 및 제 2 전구체 가스원과; 불활성 가스의 유동을 허용하는 제 3 밸브를 갖는 퍼지 가스원으로서, 상기 제 1 및 제 2 전구체 가스원과 상기 퍼지 가스는 순차적으로 작용하여 침착 사이클을 형성하는, 상기 퍼지 가스원과; 상기 제 1 내지 제 3 밸브에 연결되는 반응 챔버와; 상기 반응 챔버에 연결되고 입구 및 출구를 갖는 트랩으로서, 상기 입구는 상기 반응 챔버에 연결되며, 상기 트랩은 하나의 침착 사이클과 적어도 동일한 체류 시간을 갖는, 상기 트랩을 구비하는 침착 장치를 포함한다.
도 1을 참조하여 원자층 침착 처리과정의 현저한 특징이 개략적으로 설명될 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(1)상에는 제 1 종(3)의 단층과 제 2 종(5)의 단층이 침착되어, 각각 x 및 o 로 도시되어 있다. 성장 처리중, 기판(1)은 통상적으로 가열되어 있는 반응 챔버(도시않음)에 배치되며, 제 1 종(3)을 포함하는 제 1 전구체 가스가 상기 챔버에 도입된다. 제 1 전구체 가스의 단층은 기판(1)의 표면상에서 흡착된다. 제 1 전구체 가스의 과잉량, 즉 흡착되지 않은 물질은 챔버로부터 퍼지되며, 제 2 종(5)을 포함하는 제 2 전구체 가스가 챔버에 도입된다. 제 2 전구체 가스의 단층은 기판(1)상에서 흡착된다. 흡착된 제 1 전구체와 제 2 전구체 사이의 반응에 의해, 기판(1)상에는 오직 제 1 종(3) 및 제 2 종(5)만 남게 된다. 그 후, 상기 챔버는 퍼지되며, 제 2 전구체 가스의 반응되지 않은 부분은 반응 생성물과 함께 반응 챔버로부터 제거된다.
상술한 바와 같은 처리과정은 변화될 수도 있다. 예를 들어, 2개 이상의 전구체 가스가 사용될 수도 있다. 또한, 제 2 전구체 가스는 플라즈마에 의해 활성화되어, 제 1 단층의 화학적 처리를 실행할 수도 있다. 상술한 바와 같은 용도 및 기타 다른 용도로 사용하기 위해 이러한 처리에 의해 널리 알려져 있는 물질, 예를 들어 산화물 및 질화물이 침착될 수도 있다. 중간 퍼지 가스 펄스와 함께 전구체 가스를 반응 챔버에 연속적으로 도입시키는 처리과정이 반복되어, 필요로 하는 부가의 층을 성장시킬 수 있다.
도 2에는 본 발명에 따른 장치의 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 반응 챔버(211)는 기판(213)을 포함한다. 기판의 지지체는 도시되지 않았다. 제 1 전구체 소스(215) 및 제 2 전구체 소스(217)는 밸브(219, 221) 및 기타 적절한 파이프를 통해 반응 챔버(211)에 연결된다. 퍼지 가스원(223)은 밸브(255) 및 기타 적절한 파이프를 통해 반응 챔버(211)에 연결된다. 퍼지 가스는 불활성 가스이다. 도 3을 참조하여 하기에 상세히 서술되는 바와 같이, 배기 시스템(227)은 반응 챔버(211)로부터 불필요한 가스, 즉 가스 유출물을 제거한다. 파이프(229)는 반응 챔버(211)와 배기 시스템(227)을 연결한다. 상기 기체 유출물은 예를 들어 반응하지 않은 전구체 가스 및 반응 생성물을 포함한다. 상기 반응 챔버는 도시되지 않은 가열소자에 의해 가열되며, 이러한 가열소자는 항상 필요한 것이 아니다.
장치의 작동에 대해 서술하기로 한다. 설정된 시간동안 설정된 양의 퍼지 가스에 이어서, 제 1 전구체 가스가 설정된 시간동안 설정량만큼 반응 챔버로 도입된다. 그 후, 설정된 시간동안 설정된 양의 퍼지 가스에 이어서, 제 2 전구체 가스가 설정된 시간동안 설정량만큼 반응 챔버로 도입된다. 즉, 상기 전구체 가스는 전구체 가스의 펄스 사이에 도입된 퍼지 가스에 연속적으로 도입된다. 제 1 전구체 가스, 퍼지 가스, 제 2 전구체 가스, 퍼지 가스의 시퀀스가 하나의 침착 사이클을 형성한다. 가스 유동은 각각의 가스와 연관되어 있는 밸브에 의해 제어된다. 인식할 수 있는 바와 같이, 상기 밸브는 장치의 효율을 증가시키도록 신속히 작동되어야만 한다. 또한, 인식할 수 있는 바와 같이, 상기 배기 시스템은 장치의 효율 뿐만 아니라 침착된 물질의 품질을 보장하기 위해 효과적으로 작동되어야만 한다.
본 기술분야의 숙련자라면 필요로 하는 물질과 하부의 기판 등과 같은 변수를 고려한 후에 적절한 전구체 가스를 용이하게 선택할 수 있을 것이다. 퍼지 가스는 아르곤 등과 같은 불활성 가스가 되도록 종종 선택된다. 때로는 질소가 사용될 수도 있다.
도 3에는 배기 시스템(227)이 도시되어 있다. 상기 도 3에는 반응 챔버(211), 게이트 밸브(311), 처리 펌프(313), 트랩(315), 백킹 펌프(317) 등도 도시되어 있다. 상기 게이트 밸브(311)는 처리 펌프(313)와 반응 챔버(211) 사이에 배치된다. 트랩(315)은 처리 펌프(313)와 백킹 펌프(317) 사이에 배치된다. 상기 트랩(315)은 입구(321)와 출구(323)를 포함한다. 백킹 펌프(317)로부터의 유출물은 주 배기부(319)로 진행된다. 국부적 세척기 등과 같은 부가의 소자들은 필요에 따라 제공되지만, 본 발명에서는 이에 대한 상세한 설명은 필요없다. 반응 챔버를 제외한 모든 소자들은 도 2에 도시된 배기 시스템(227)에 포함된다. 본 기술분야의 숙련자라면 트랩(315)을 제외한 장치가 용이하게 제조될 수 있음을 인식할 수 있을 것이며, 이러한 소자들에 대한 부연설명은 필요없다.
하기의 소자들이 제공될 것이며, 이에 대한 상세한 설명이 제공될 것이다. 전극(329)은 트랩(315) 내에 있으며, 트랩(315)에 대한 접지 연결부(331)가 형성된다. 히터(333)가 트랩(315)을 가열하는데 사용될 수 있다. 서지(surge) 유동 억제기(335)는 출구(323)에 연결된다.
트랩(315)의 설계 및 작동에 있어서 본 발명을 이해하기 위해서는 부가의 설명을 필요로 한다. 가스 분자는 트랩(315)에서 긴 체류 시간을 갖는 것을 보장하도록 설계되었다. 가스 분자에 대해 트랩(315) 내에서의 체류 시간이 길면 길수록, 제 1 전구체 가스와 제 2 전구체 가스 사이의 가스상 반응 가능성은 더욱 높아지고, 가스들이 펌프에 손상을 가하거나 펌핑기구의 적절한 동작을 간섭할 수 있는백킹 펌프(317)에 인입된 후에는 가스들이 서로 반응할 가능성이 감소된다. 긴 체류 시간이라는 의미를 포함하여, 트랩(315)의 상세한 설계에 대해서는 하기의 사항을 고려하면 용이하게 인식될 수 있을 것이다.
압력(P)의 가스 흐름에서 유량(Q)으로 흐르는 체적(V)에서, 가스 분자의 체류 시간은 PV/Q 로 계산된다. 따라서, 반응 챔버에서처럼 압력이 낮고 체적이 적으면 체류 시간이 짧아지고, 가스상 반응 가능성이 낮아진다. 압력은 반응 챔버로부터 하류 흐름을 증가시키며, 대부분의 압력 증가는 압력편차가 거의 1기압인 펌핑 시스템에서 발생된다. 압력이 증가함에 따라, 가스상 반응 가능성이 높아지며, 일련의 분말 형성은 펌프 효율의 손상을 초래한다. 트랩(315)은 반응성 전구체 가스가 동일한 시간에 트랩(315)에 존재하는 것을 보장하며, 즉 제 1 전구체 가스와 제 2 전구체 가스는 동시에 제공되며; 이에 따라 트랩(315)에 존재하는 분말을 형성하도록 반응한다. 상기 트랩(315)은 ALD 처리의 하나의 완전한 사이클과 적어도 동일한 체류 시간을 갖는 체적(V)으로 형성된다. 상기 체류 시간은 ALD 처리의 하나의 완전한 사이클보다 긴 것이 바람직하다.
또 다른 실시예에서는 처리 펌프(313)가 생략되었으며, 트랩(315)은 반응 챔버(211)에 연결된다. 이러한 형태는 종래기술에 비해서는 장점을 갖고 있지만, 처리 펌프(313)의 실시예보다 바람직하지 않다. 하기의 설명은 이러한 실시예가 바람직하지 않은 이유를 이해하는데 도움을 줄 것이다. 상기 처리 펌프(313)는 트랩(315)이 상당한 고압환경에 위치되는 것을 보장한다. 따라서, 트랩은 저압환경에 있을 때에 비해 물리적으로 작을 수 있다. 또한, 백업 펌프 이전에 가스상 반응 가능성이 증가된다. 트랩(315)의 고압 영역에서는 가스 밀도가 매우 높고, 분자의 평균 자유거리가 짧기 때문에, 트랩을 빠져나가기 전에 가스상 반응 가능성이 증가된다. 또한, 가스 속도가 낮으면 트랩을 빠져나갈 때 분말이 가스에 포함될 가능성을 감소시킨다.
트랩의 도전성은 작동중에는 감소되지 않는다. 이것은 도시된 바와 같이 입구(321)와 출구(323)를 트랩의 정상부(top)에 배치함으로써 달성될 수 있다. 즉, 트랩의 대부분의 체적은 입구와 출구의 하부에 있게 된다. 따라서, 그 도전성을 상당히 감소시키지 않고서도 트랩에는 분말과 고형 침착물이 존재하게 된다. 역전된 형태, 즉 입구(321)와 출구(323)가 바닥에 있는 형태와; 부분적으로 역전된 형태, 즉 입구(321)와 출구(323)가 바닥에 있는 형태는, 분말이 축적되어 입구(321) 또는 출구(323)를 방해함에 따라 도전성을 감소시킨다.
반응이 발생하기에 에너지적으로 양호한 조건을 형성함으로써 긴 체류 시간 트랩(315)에서 전구체 가스의 반응을 촉진시키는 것이 때로는 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 2개의 반응가스가 WF6 및 H2인 경우, 반응은 실온에서 저속으로 진행될 것이다. 반응이 트랩(315)에서 발생하는 것을 보장하기 위하여, 트랩(315) 또는 그 일부는 히터(333)에 의해 충분히 높은 온도로 가열된다. 이러한 온도는 본 기술분야의 숙련자라면 용이하게 결정할 수 있을 것이다. 또한, 전극(329)과 접지 연결부(331) 사이에 적절한 전압을 인가함으로써, 트랩(315)에 플라즈마가 생성될 수도 있다.
트랩(315)과 펌프(317) 사이의 서지 유동 억제기(335)는 이미 트랩(315)에서 분말을 함유하고 있는 높은 가스 유동과 압력 과도 현상을 피하게 한다. 이러한 서지 유동 억제기는 본 기술분야의 숙련자에게 널리 알려져 있으므로 이에 대해서는 상세히 서술하지 않는다.
본 발명은 원자층 침착에 대해 상세히 서술하였지만, 상술한 바와 같은 장치는 전구체 가스가 연속적으로 유입되고 불활성 가스 펄스에 의해 서로 이격되는 기타 다른 화학적 증착 처리과정에서도 사용될 수 있음을 인식해야 한다. 상기 가스 유출물을 제거하는 단계는 트랩을 사용하는 단계를 포함하며, 기타 다른 단계도 제공될 수 있음을 인식해야 한다. 펌프가 제공되지 않는 경우라도 트랩을 사용함으로써 이점을 얻을 수 있는 것도 예상된다.
본 발명에 따르면, ALD에 있어서의 문제점인 가스의 상호 반응 가능성을 감소시키거나 실질적으로 제거하여, 전구체 가스 및 그 반응 생성물의 악영향으로부터 펌프를 보호할 수 있는 원자층 침착 장치 및 방법이 제공된다.
Claims (14)
- 제 1 및 제 2 밸브(219, 221)가 연결된 제 1 및 제 2 전구체 가스원(215, 217)과,불활성 가스의 유동을 허용하는 제 3 밸브(225)를 갖는 퍼지 가스원(223)으로서, 상기 제 1 및 제 2 전구체 가스원(215, 217)과 상기 퍼지 가스는 순차적으로 작용하여 침착 사이클(deposition cycle)을 형성하는, 상기 퍼지 가스원(223)과,상기 제 1 내지 제 3 밸브(219, 221, 225)에 연결되는 반응 챔버(211)와,상기 반응 챔버(211)에 연결되고 입구(321) 및 출구(323)를 갖는 트랩(315)으로서, 상기 입구(321)는 상기 반응 챔버(211)에 연결되며, 상기 트랩(315)은 하나의 침착 사이클과 동일하거나 더 긴 체류 시간을 갖는, 상기 트랩(315)을 포함하고,상기 체류 시간은 PV/Q(P : 가스 흐름의 압력, Q : 가스 흐름의 유량, V : 상기 트랩의 체적)로 계산되고,상기 트랩은 상기 체류 시간이 상기 하나의 침착 사이클과 동일하거나 더 길도록 하는 체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는침착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 트랩(315)의 상기 출구(323)와 배기부(319)에 연결되는 백킹 펌프(backing pump; 317)를 더 포함하는침착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 입구(321)와 상기 출구(323)는 상기 트랩(315)의 정상부(top)에 배치되는침착 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 트랩(315)의 상기 입구(321)와 상기 반응 챔버(211) 사이에 연결된 처리 펌프(313)를 더 포함하는침착 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 트랩(315)은 히터(333)를 더 포함하는침착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 트랩(315)은 상기 트랩(315)내의 전극(329)과 상기 트랩(315)에 대한 접지 연결부(331)를 더 포함하는침착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 트랩(315)의 상기 출구(323)에 연결되는 서지(surge) 유동 억제기(335)를 더 포함하는침착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 침착 장치는 화학적 증착 장치인침착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 침착 장치는 원자층 침착 장치인침착 장치.
- 제 1 및 제 2 전구체 가스를 반응 챔버내로 순차적으로 유동시키는 단계와,상기 제 1 및 제 2 전구체 가스 이후에 상기 반응 챔버 내로 퍼지 가스를 유동시켜, 상기 제 1 및 제 2 전구체 가스와 상기 퍼지 가스의 유동이 침착 사이클을 형성하는 단계와,상기 반응 챔버로부터의 가스 유출물을 트랩 내에서 제거하는 단계로서, 상기 트랩내에서 상기 침착 사이클과 동일하거나 더 긴 체류 시간을 갖는 가스 유출물을 상기 트랩 내에 트랩핑하는 단계를 구비하는, 상기 가스 유출물 제거 단계를 포함하고,상기 체류 시간은 PV/Q(P : 가스 흐름의 압력, Q : 가스 흐름의 유량, V : 상기 트랩의 체적)로 계산되고,상기 트랩은 상기 체류 시간이 상기 하나의 침착 사이클과 동일하거나 더 길도록 하는 체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는원자층 침착 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 가스 유출물 제거 단계는 상기 트랩 이후에 백킹 펌프로 상기 가스 유출물을 펌핑하는 단계를 더 포함하는원자층 침착 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 가스 유출물 제거 단계는 상기 트랩 이전에 처리 펌프로 상기 가스 유출물을 펌핑하는 단계를 더 포함하는원자층 침착 방법.
- 삭제
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