KR101485580B1 - Atomic layer deposition apparatus - Google Patents

Atomic layer deposition apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR101485580B1
KR101485580B1 KR20080063473A KR20080063473A KR101485580B1 KR 101485580 B1 KR101485580 B1 KR 101485580B1 KR 20080063473 A KR20080063473 A KR 20080063473A KR 20080063473 A KR20080063473 A KR 20080063473A KR 101485580 B1 KR101485580 B1 KR 101485580B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
susceptor
substrate
gas
deposition
atomic layer
Prior art date
Application number
KR20080063473A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100003536A (en
Inventor
강승익
성명은
Original Assignee
주식회사 케이씨텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이씨텍 filed Critical 주식회사 케이씨텍
Priority to KR20080063473A priority Critical patent/KR101485580B1/en
Publication of KR20100003536A publication Critical patent/KR20100003536A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101485580B1 publication Critical patent/KR101485580B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502Flow conditions in reaction chamber
    • C23C16/45508Radial flow
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

서셉터의 회전에 의해 증착가스를 서셉터 및 기판으로 강제 유동시키는 기류를 형성하는 기류형성부를 구비하는 원자층 증착 장치가 개시된다. 원자층 증착 장치는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내에 구비되어 복수의 기판이 안착되어 회전하는 서셉터, 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 복수의 기판에 박막을 증착하기 위한 증착가스를 분사하는 샤워헤드, 상기 서셉터 표면에 구비되어 상기 샤워헤드에서 분사되는 증착가스를 상기 서셉터 쪽으로 하강시키고 상기 기판을 향하도록 강제 유동시키는 기류형성부를 포함하여 이루어진다. 따라서, 기류형성부는 서셉터의 고속 회전에 의해 흡입력이 발생하여, 분사된 증착가스를 서셉터 및 기판으로 효과적으로 제공한다. 또한, 증착효율 및 박막 품질을 향상시키고 증착가스의 소비량을 절감할 수 있다.And an air flow forming section for forming an air flow for forcedly flowing the deposition gas to the susceptor and the substrate by rotation of the susceptor. The atomic layer deposition apparatus includes a process chamber, a susceptor provided in the process chamber and rotated by placing a plurality of substrates thereon, a showerhead provided on the susceptor for spraying a deposition gas for depositing a thin film on the plurality of substrates, And a gas flow forming unit provided on the surface of the susceptor for lowering the deposition gas injected from the showerhead toward the susceptor and forcedly flowing toward the substrate. Therefore, the airflow forming portion generates a suction force by high-speed rotation of the susceptor, and effectively provides the deposited deposition gas to the susceptor and the substrate. In addition, it is possible to improve the deposition efficiency and the quality of the thin film and to reduce the consumption amount of the deposition gas.

원자층 증착 장치, ALD, 서셉터, 기류형성 Atomic Layer Deposition Devices, ALD, Susceptors, Airflow Formation

Description

원자층 증착 장치{ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS}[0001] ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS [0002]

본 발명은 원자층 증착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막 증착 장치에서 배기를 균일하게 유지하고 배기효율을 향상시킴으로써 파티클 발생을 방지하고 성막 품질을 향상시킬 수 있는 원자층 증착 장치를 제공한다.The present invention relates to an atomic layer deposition apparatus, and more particularly, to an atomic layer deposition apparatus capable of preventing generation of particles and improving deposition quality by uniformly maintaining exhaust gas and improving exhaust efficiency in a thin film deposition apparatus.

일반적으로, 반도체 웨이퍼나 글래스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하기 위해서는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학 반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등을 이용한 박막 제조 방법이 사용된다.In general, in order to deposit a thin film having a predetermined thickness on a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate, physical vapor deposition (PVD) using physical collision such as sputtering and chemical vapor deposition (chemical vapor deposition), or the like.

여기서, 화학 기상 증착법으로는 상압 화학 기상 증착법(atmospheric pressure CVD, APCVD), 저압 화학 기상 증착법(low pressure CVD, LPCVD), 플라즈마 유기 화학 기상 증착법(plasma enhanced CVD, PECVD)등이 있으며, 이 중에서 저온 증착이 가능하고 박막 형성 속도가 빠른 장점 때문에 플라즈마 유기 화학 기상 증착법이 많이 사용되고 있다.Examples of the chemical vapor deposition method include atmospheric pressure CVD (APCVD), low pressure CVD (LPCVD), and plasma enhanced CVD (PECVD). Among them, low temperature Plasma organic chemical vapor deposition (CVD) is widely used because of its ability to deposit and its rapid deposition rate.

그러나 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐으로써 미세 패턴의 박막이 요구되었고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커지게 되었다. 이에 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 단원자층 증착 방법(atomic layer deposition, ALD)의 사용이 증대되고 있다.However, as the design rule of the semiconductor device is drastically reduced, a thin film of a fine pattern is required and a step of a region where the thin film is formed is also very large. As a result, the use of atomic layer deposition (ALD), which is capable of forming fine atomic layer fine patterns very uniformly as well as having excellent step coverage, is increasing.

원자층 증착 방법(ALD)은, 기체 분자들 간의 화학 반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착 방법과 유사하다. 하지만, 통상의 화학 기상 증착(CVD) 방법이 다수의 기체 분자들을 동시에 프로세스 챔버 내로 주입하여 기판의 상방에서 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하나 이와 달리, 원자층 증착 방법은 하나의 기체 물질을 프로세스 챔버 내로 주입한 후 이를 퍼지(purge)하여 가열된 기판의 상부에 물리적으로 흡착된 기체만을 잔류시키고, 이후 다른 기체 물질을 주입함으로써 상기 기판의 상면에서만 발생되는 화학 반응 생성물을 증착한다는 점에서 상이하다.The atomic layer deposition method (ALD) is similar to the general chemical vapor deposition method in that it utilizes a chemical reaction between gas molecules. However, the conventional chemical vapor deposition (CVD) method injects a plurality of gas molecules simultaneously into the process chamber to deposit reaction products generated above the substrate on the substrate. Alternatively, In that the gas is injected into the chamber and then purged to leave only the physically adsorbed gas on the heated substrate and then the other gas material is injected to deposit chemical reaction products generated only on the upper surface of the substrate .

이러한 원자층 증착 방법을 통해 구현되는 박막은 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며, 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 구현하는 것이 가능한 장점을 갖고 있어 현재 널리 각광받고 있다.The thin film implemented by such an atomic layer deposition method has a wide step coverage characteristic and has the advantage of being able to realize a pure thin film having a low impurity content, and is widely popular today.

통상적으로 원자층 증착 장치는 샤워헤드 또는 서셉터가 고속으로 회전하면서 서로 다른 종류의 소스가스들이 분사되고, 기판이 순차적으로 소스가스를 통과하여 기판 표면에 박막이 형성된다. 또한 기존의 원자층 증착 장치는 기판이 프로세스 챔버 내로 투입되어 서셉터에 로딩되고, 서셉터가 일정 높이 상승한 상태에서 고속으로 회전하면서 박막이 형성된 후, 증착공정이 완료되면 서셉터가 로딩 위치 로 재하강하여 기판을 언로딩한다.Typically, in an atomic layer deposition apparatus, a showerhead or a susceptor rotates at a high speed, different kinds of source gases are injected, and a substrate sequentially passes through a source gas to form a thin film on the substrate surface. In addition, in the conventional atomic layer deposition apparatus, a substrate is loaded into a process chamber and loaded on a susceptor, a thin film is formed while the susceptor is rotated at a high speed while the susceptor is elevated to a certain height, So that the substrate is unloaded.

한편, 기존의 원자층 증착 장치는 서셉터의 고속 회전으로 인해 서셉터 및 기판 표면에서는 경계층 및 소정의 상승기류가 형성된다. 이로 인해 샤워헤드에서 분사된 증착가스가 서셉터 표면에 형성된 기류의 영향을 받아 기판에 충분히 도달하기가 어려운 문제점이 있다.On the other hand, in the conventional atomic layer deposition apparatus, due to the high rotation of the susceptor, a boundary layer and a predetermined ascending air flow are formed on the surface of the susceptor and the substrate. As a result, there is a problem that the deposition gas injected from the showerhead is difficult to reach the substrate due to the influence of the air current formed on the surface of the susceptor.

또한, 기존의 원자층 증착 장치에서 프로세스 챔버 내의 배기가스를 배출시키기 위한 배기라인이 샤워헤드에 구비될 수 있다. 이와 같은 경우, 배기라인의 근처 위치에서는 배기라인에 형성된 흡입력으로 인해 증착가스가 배기라인으로 흡입되어 기판에 도달하는 양이 더욱 감소하게 된다. 그리고 배기라인에서의 거리에 따라 증착가스가 기판에 도달하는 양에 차이가 발생하면서 증착효율 및 형성된 박막의 품질이 저하되는 문제점이 있다.Further, in the conventional atomic layer deposition apparatus, an exhaust line for discharging the exhaust gas in the process chamber may be provided in the shower head. In this case, the amount of the deposition gas that is sucked into the exhaust line and reaches the substrate is further reduced due to the suction force formed in the exhaust line at a position near the exhaust line. There is a problem in that the deposition efficiency and the quality of the formed thin film are deteriorated due to the difference in the amount of the deposition gas reaching the substrate depending on the distance in the exhaust line.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 서셉터의 고속 회전에 의해 발생하는 서셉터 및 기판 표면에서의 상승기류의 영향으로 인해 증착가스가 기판 표면에 충분히 도달하지 못하는 것을 방지하는 원자층 증착 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of preventing atoms of a deposition gas from reaching a substrate surface sufficiently due to the influence of a susceptor generated by high- Layer deposition apparatus.

또한, 본 발명은 배기라인에 의해 증착가스가 배기라인으로 흡입되어 기판에 도달하는 양이 감소되고 불균일해 지는 것을 방지하는 원자층 증착 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an atomic layer deposition apparatus which prevents the deposition amount of the deposition gas to be sucked into the exhaust line by the exhaust line to reach the substrate, which is reduced and nonuniform.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 서셉터의 회전에 의해 증착가스를 기판으로 강제 유동시키는 기류형성부를 구비하는 원자층 증착 장치가 개시된다. 원자층 증착 장치는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내에 구비되어 복수의 기판이 안착되어 회전하는 서셉터, 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 복수의 기판에 박막을 증착하기 위한 증착가스를 분사하는 샤워헤드, 상기 서셉터 표면에 구비되어 상기 샤워헤드에서 분사되는 증착가스를 상기 서셉터 쪽으로 하강시키고 상기 기판을 향하도록 강제 유동시키는 기류형성부를 포함하여 이루어진다.According to embodiments of the present invention, an atomic layer deposition apparatus includes an air flow forming unit for forcedly flowing a deposition gas to a substrate by rotation of a susceptor. The atomic layer deposition apparatus includes a process chamber, a susceptor provided in the process chamber and rotated by placing a plurality of substrates thereon, a showerhead provided on the susceptor for spraying a deposition gas for depositing a thin film on the plurality of substrates, And a gas flow forming unit provided on the surface of the susceptor for lowering the deposition gas injected from the showerhead toward the susceptor and forcedly flowing toward the substrate.

실시예에서, 상기 기류형성부는 상기 서셉터 표면에서 함몰되어 상기 서셉터의 반경 방향을 따라 길게 형성된 그루브이다. 예를 들어, 상기 기류형성부는 상 기 복수의 기판 사이에 배치되며 상기 서셉터의 중심을 기준으로 방사상으로 배치된다.In the embodiment, the airflow forming portion is a groove recessed from the surface of the susceptor and elongated along the radial direction of the susceptor. For example, the airflow forming portion is disposed between the plurality of substrates and arranged radially with respect to the center of the susceptor.

실시예에서, 상기 기류형성부는 일측이 상기 기판을 향해 볼록한 유선형 곡선 형태를 갖는다. 또한, 상기 기류형성부는 유선형 곡선 형태의 제1 단부와 직선 형태의 제2 단부가 형성된다.In the embodiment, the airflow forming portion has a streamlined curve shape in which one side is convex toward the substrate. Further, the airflow forming portion has a first end in the form of a streamline curve and a second end in a straight line shape.

실시예에서, 상기 기류형성부는 상기 제1 단부에 비해 상기 제2 단부의 깊이가 더 깊게 형성된다. 또한, 상기 기류형성부는 상기 제2 단부에 가까운 표면이 일정 곡률을 갖는 곡면 형태를 갖는다.In the embodiment, the airflow forming portion is formed deeper at the second end than at the first end. Further, the airflow forming portion has a curved surface shape in which the surface near the second end has a certain curvature.

본 발명에 따르면, 첫째, 서셉터 표면에서 기판 사이 사이에 복수의 그루브를 형성함으로써 서셉터의 회전에 의해 증착가스를 상기 서셉터 및 상기 기판으로 강제 유동시키는 기류가 형성된다.According to the present invention, first, a plurality of grooves are formed between the susceptor surface and the substrate to form a gas flow which forces the deposition gas to flow to the susceptor and the substrate by rotation of the susceptor.

둘째, 서셉터의 고속 회전에 의해 상기 서셉터 표면에 형성된 경계층 및 표면 상승기류의 영향을 상쇄시킬 수 있으므로 증착가스를 상기 기판으로 효과적으로 공급할 수 있다.Second, since the influence of the boundary layer formed on the surface of the susceptor and the surface ascending airflow can be canceled by the high-speed rotation of the susceptor, the deposition gas can be effectively supplied to the substrate.

셋째, 기류형성부가 기판의 사이사이 및 배기라인에 대응되는 위치에 배치됨으로써 배기라인에 형성된 흡입력에 의해 분사된 증착가스가 배기라인으로 흡입되는 것을 방지하여 기판에 도달하는 증착가스를 효과적으로 증가시킬 수 있다.Thirdly, since the airflow generating unit is disposed at a position corresponding to the space between the substrates and the exhaust line, it is possible to prevent the deposition gas injected by the suction force formed on the exhaust line from being sucked into the exhaust line and effectively increase the deposition gas reaching the substrate have.

또한, 상기 기판에 도달하는 증착가스의 양이 증가하므로 증착효율 및 박박의 품질을 향상시킬 수 있으며, 증착공정에서 증착가스의 소비량을 절감할 수 있 다.Further, since the amount of the deposition gas reaching the substrate increases, the deposition efficiency and the quality of the thin film can be improved, and the consumption amount of the deposition gas in the deposition process can be reduced.

첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The preferred 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 도 1의 원자층 증착 장치에서 샤워헤드를 도시한 평면도이고, 도 3은 도 1의 원자층 증착 장치에서 서셉터를 도시한 평면도이다. 도 4는 도 1의 원자층 증착 장치에서 기류형성부의 동작을 설명하기 위한 요부 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing a showerhead in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view showing a susceptor in the atomic layer deposition apparatus of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the operation of the airflow forming unit in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1; FIG.

이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착 장치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, an atomic layer deposition apparatus according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.

도 1을 참조하면, 원자층 증착 장치(100)는 프로세스 챔버(110), 서셉터(120), 샤워헤드(130) 및 상기 샤워헤드(130)에서 분사되는 증착가스를 기판(W)으로 강제 유동시키는 기류를 형성하는 기류형성부(150)를 포함하여 이루어진다.1, an atomic layer deposition apparatus 100 includes a process chamber 110, a susceptor 120, a showerhead 130, and a deposition gas jetted from the showerhead 130, And an air flow forming unit 150 that forms a flow of air to flow.

상기 프로세스 챔버(110)는 기판(W)을 수용하여 증착공정이 수행되는 공간을 제공한다.The process chamber 110 receives the substrate W and provides a space in which the deposition process is performed.

여기서, 상기 기판(W)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(W)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 유리를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 또한, 상기 기판(W)은 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 플레이트 등 실질적으로 다양 한 형상과 크기를 가질 수 있다.Here, the substrate W may be a silicon wafer. However, the present invention is not limited thereto, and the substrate W may be a transparent substrate including a glass used for a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD) or a plasma display panel (PDP). Further, the shape and size of the substrate W are not limited to those shown in the drawings, and may have substantially various shapes and sizes such as circular and rectangular plates.

상기 샤워헤드(130)는 상기 프로세스 챔버(110) 상부에 구비되어 상기 서셉터(120)에 지지된 상기 기판(W) 표면으로 증착가스를 제공한다.The showerhead 130 is provided on the process chamber 110 to provide a deposition gas to the surface of the substrate W supported by the susceptor 120.

상기 증착가스는 상기 기판(W) 표면에 형성하고자 하는 박막을 구성하는 물질이 포함된 소스가스와 상기 소스가스의 퍼지를 위한 퍼지가스를 포함한다. 또한, 본 실시예에 따르면 소스가스로서 서로 반응하여 박막 물질을 형성하는 서로 다른 2 종류의 가스가 사용되고, 퍼지가스로는 상기 소스가스들 및 상기 기판(W)과 상기 기판(W) 상에 형성된 박막과 화학적으로 반응하지 않는 안정한 가스가 사용된다.The deposition gas includes a source gas containing a material constituting the thin film to be formed on the surface of the substrate W and a purge gas for purging the source gas. According to the present embodiment, two kinds of gases which react with each other as a source gas to form a thin film material are used. As the purge gas, the source gas and the thin film formed on the substrate W and the substrate W And a stable gas which does not chemically react with the gas is used.

상기 샤워헤드(130)에는 증착가스가 분사되는 상기 증착가스를 분사하는 복수의 분사홀(132)이 형성되고, 상기 기판(W)에 대응되는 영역에서 동일한 증착가스를 분사하는 복수의 분사홀(132) 그룹으로 이루어진 복수의 분사영역(131)이 형성된다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 분사영역(131)은 2 종류의 서로 다른 소스가스들이 각각 분사되는 제1 소스영역(311)과 제2 소스영역(312) 및 퍼지가스가 분사되는 복수의 퍼지영역(313, 314)으로 이루어지고, 상기 퍼지영역(313, 314)은 상기 제1 및 제2 소스영역(311, 312)의 사이에 각각 배치된다.The shower head 130 is provided with a plurality of spray holes 132 for spraying the deposition gas onto which the deposition gas is sprayed and a plurality of spray holes 132 for spraying the same deposition gas in a region corresponding to the substrate W A plurality of ejection regions 131 are formed. 2, the injection region 131 includes a first source region 311 and a second source region 312 in which two kinds of different source gases are respectively injected, and a second source region 312 in which purge gas is injected And the purge regions 313 and 314 are disposed between the first and second source regions 311 and 312, respectively.

여기서, 상기 분사홀(132)의 크기나 개수 및 배치 형태는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(W)으로 균일하게 증착가스를 분사할 수 있도록 실질적으로 다양한 형태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 분사홀(132)은 원형 홀 또는 슬릿 형태를 가질 수 있다.Here, the size, number, and arrangement of the injection holes 132 are not limited to those shown in the drawings, but may be arranged in various forms so as to uniformly spray the deposition gas on the substrate W. [ The injection hole 132 may have a circular hole or a slit shape.

상기 샤워헤드(130)에는 상기 프로세스 챔버(110) 내의 미반응 증착가스 및 잔류 증착가스를 포함하는 배기가스를 상기 샤워헤드(130)를 통해 배출시키기 위한 배기라인(140)이 형성된다. 예를 들어, 상기 배기라인(140)은 상기 분사영역(131)을 구획할 수 있도록 2개의‘V’자형으로 복수의 배기홀(142)이 배열되어 형성되며, 상기 2개의 배기라인(140)은 서로 마주하는‘V’형의 꼭지점이 상기 샤워헤드(130)의 중심부에 존재하도록 구비된다.The shower head 130 is formed with an exhaust line 140 for exhausting exhaust gas containing unreacted deposition gas and residual deposition gas in the process chamber 110 through the showerhead 130. For example, the exhaust line 140 is formed by arranging a plurality of exhaust holes 142 having two 'V' shapes so as to divide the injection region 131, V 'type vertexes facing each other are present in the central portion of the shower head 130. As shown in FIG.

본 실시예에서는 상기 배기라인(140)이 ‘V’ 자 형태인 것을 예로 들어 설명하였으나 상기 배기라인(140) 및 상기 분사영역(131)의 형상이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 배기라인(140)이 구비되지 않고 상기 프로세스 챔버(110)의 측부 또는 하부를 통해 배기가스가 배출되는 실시예도 가능하다.In this embodiment, the exhaust line 140 has a V shape, but the shapes of the exhaust line 140 and the injection region 131 are not limited by the drawings. It is also possible that the exhaust gas is exhausted through the side or bottom of the process chamber 110 without the exhaust line 140.

상기 서셉터(120)는 상기 프로세스 챔버(110) 내에 구비되고 상기 복수의 기판(W)을 지지한다. 상기 서셉터(120)는 상기 서셉터(120)의 중심점을 기준으로 상기 기판(W)이 공전하도록 회전하고 상기 서셉터(120) 하부에는 상기 서셉터(120)의 회전을 위한 회전축(125)이 구비된다.The susceptor 120 is provided in the process chamber 110 and supports the plurality of substrates W. The susceptor 120 is rotated to revolve the substrate W about the center point of the susceptor 120 and a rotation axis 125 for rotating the susceptor 120 is provided below the susceptor 120. [ Respectively.

예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 서셉터(120)는 스루풋(throughput)이 우수한 세미배치(semi-batch) 타입으로서, 복수의 기판(W)이 동일 평면 상에 일면이 지지되도록 배치되고 상기 서셉터(120) 표면에서 원주 방향을 따라 방사상으로 배치된다.For example, as shown in FIG. 3, the susceptor 120 is a semi-batch type having excellent throughput so that a plurality of substrates W are supported on one plane on the same plane. And disposed radially along the circumferential direction at the surface of the susceptor 120. [

한편, 고속으로 회전하는 상기 서셉터(120)의 표면에서는 상기 서셉터(120)의 표면과 대기의 마찰에 의해 경계층(boundary layer)이 형성되거나 소정의 상승 기류가 발생하게 된다. 따라서, 상기 샤워헤드(130)에서 분사된 증착가스는 상기 서셉터(120) 표면의 경계층 및 상승기류에 의해 상기 기판(W)에 충분히 도달하기가 어렵다.On the other hand, at the surface of the susceptor 120 rotating at a high speed, a boundary layer is formed due to friction between the surface of the susceptor 120 and the atmosphere, or a predetermined upward flow is generated. Therefore, it is difficult for the deposition gas injected from the showerhead 130 to sufficiently reach the substrate W due to the boundary layer and the upward flow of the surface of the susceptor 120.

또한, 상기 배기라인(140)이 상기 샤워헤드(130) 상에 구비되므로 상기 샤워헤드(130)에서 분사된 증착가스가 상기 배기라인(140)에서 작용하는 흡입력에 영향을 받아 상기 기판(W)까지 충분히 도달하지 못하는 문제점이 있다.Since the exhaust line 140 is provided on the showerhead 130, the deposition gas injected from the showerhead 130 is affected by the suction force acting on the exhaust line 140, There is a problem in that it can not be sufficiently reached.

그러나 본 실시예에서는 상기 서셉터(120) 표면으로 증착가스를 강제 하강시키고 상기 기판(W)쪽으로 강제 유동시키는 기류를 형성하는 상기 기류형성부(150)를 형성함으로써, 상기 서셉터(120) 표면의 경계층 및 상승기류를 상쇄시키고 상기 배기라인(140)에 의한 흡입력을 상쇄시킴으로써 증착가스를 상기 기판(W)으로 효과적으로 공급할 수 있다. However, in this embodiment, by forming the air flow forming unit 150 that forcibly lowers the deposition gas to the surface of the susceptor 120 and forms an airflow for forced flow to the substrate W, the surface of the susceptor 120 The deposition gas can be effectively supplied to the substrate W by canceling the boundary layer and the upward flow of the deposition gas and offsetting the suction force by the exhaust line 140.

이하, 도 3과 도 4를 참조하여 상기 기류형성부(150)의 일 예에 대해 설명한다.Hereinafter, an example of the airflow forming unit 150 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

상기 기류형성부(150)는 상기 서셉터(120)의 회전에 의해 상기 서셉터(120)를 향하는 기류가 형성되도록 상기 서셉터(120) 표면에 형성된 그루브 형태를 갖는다.The airflow forming unit 150 has a groove shape formed on the surface of the susceptor 120 so that an airflow toward the susceptor 120 is formed by the rotation of the susceptor 120.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 기류형성부(150)는 상기 서셉터(120)의 회전에 의해 일정한 방향성을 갖는 기류가 형성될 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 상기 기류형성부(150)는 상기 서셉터(120)의 반경 방향을 따라 길게 형성된다. 그리고 상기 기류형성부(150)는 상기 서셉터(120)의 회전 방향에 대해 제1 단부(151)와 제2 단부(152)를 갖고, 상기 제1 단부(151)는 유선형 곡선 형태를 가지며 상기 제2 단부(152)는 직선 형태를 가질 수 있다.As shown in FIG. 3, the airflow forming part 150 is formed so that airflow having a predetermined directionality can be formed by the rotation of the susceptor 120. For example, the airflow forming part 150 is formed long along the radial direction of the susceptor 120. The airflow forming part 150 has a first end 151 and a second end 152 with respect to the rotating direction of the susceptor 120. The first end 151 has a streamlined curve shape, The second end 152 may have a straight line shape.

상기 기류형성부(150)는 상기 서셉터(120) 표면에서 소정 깊이 요입된 그루브이다. 여기서, 상기 제1 단부(151)는 증착가스를 상기 기판(W)을 향해 효과적으로 강제 유동시킬 수 있도록 상기 기판(W)의 중심에 대응되는 위치가 가장 표면적이 넓고 상기 서셉터(120)의 중심 및 에지 부분 즉, 상기 기류형성부(150)의 양단부로 갈수록 표면적이 작아지는 곡선 형태를 갖는다.The airflow forming part 150 is a groove recessed at a predetermined depth from the surface of the susceptor 120. The first end portion 151 has the largest surface area corresponding to the center of the substrate W so that the deposition gas can be effectively forced to flow toward the substrate W and the center of the susceptor 120 And an edge portion, that is, a curved shape in which the surface area becomes smaller toward both ends of the airflow forming portion 150.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 기류형성부(150)는 상기 서셉터(120) 표면에서 소정 깊이 요입된 그루브로서, 상기 기류형성부(150)는 그 표면이 선풍기 날개의 곡면과 유사한 형태의 곡면 형태를 갖는다. 즉, 상기 기류형성부(150)는 상기 제1 단부(151)에 비해 상기 제2 단부(152)가 더 깊이 요입된 형태를 갖고, 상기 제1 단부(151)와 상기 제2 단부(152)를 연결하는 면 상에서 상기 제1 단부(151)에 가까운 면은 소정의 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성된다.4, the airflow forming part 150 is a groove recessed to a predetermined depth from the surface of the susceptor 120, and the surface of the airflow forming part 150 is similar to the surface of the fan blades Shaped shape. That is, the airflow forming part 150 has a shape in which the second end part 152 is recessed more than the first end part 151, and the first end part 151 and the second end part 152, The surface near the first end 151 is formed as a curved surface having a predetermined radius of curvature.

상기 기류형성부(150)는 증착가스를 상기 기판(W)으로 효과적으로 유동시킬 수 있도록 상기 복수의 기판(W) 사이에 복수의 그루브가 배치되며, 각 그루브에서 형성된 기류가 서로 상쇄되거나 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 상기 기류형성부(150)는 상기 제1 단부(151)가 일 방향을 향하도록 상기 서셉터(120)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치된다.The airflow forming part 150 is provided with a plurality of grooves between the plurality of substrates W so that the deposition gas can flow effectively to the substrate W. The airflows formed in the grooves cancel each other, The airflow forming part 150 is disposed radially with respect to the center of the susceptor 120 so that the first end 151 faces in one direction.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영 역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art, It will be understood that the present invention can be changed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 설명하기 위한 단면도;1 is a cross-sectional view illustrating an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 원자층 증착 장치에서 샤워헤드의 일 예를 도시한 평면도;FIG. 2 is a plan view showing an example of a showerhead in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1; FIG.

도 3은 도 1의 원자층 증착 장치에서 서셉터의 일 예를 도시한 평면도;FIG. 3 is a plan view showing an example of a susceptor in the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1; FIG.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 설명하기 위한 단면도;FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention; FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

100: 원자층 증착 장치 110: 프로세스 챔버100: atomic layer deposition apparatus 110: process chamber

120: 서셉터 125: 회전축120: susceptor 125:

130: 샤워헤드130: Shower head

131, 311, 312, 313, 314: 분사영역 132: 분사홀131, 311, 312, 313, 314: jetting area 132: jetting hole

140: 배기라인 142: 배기홀140: exhaust line 142: exhaust hole

150, 151, 152: 기류형성부 W: 기판150, 151, 152 airflow forming portion W: substrate

Claims (7)

프로세스 챔버;A process chamber; 상기 프로세스 챔버 내에 구비되어 복수의 기판이 안착되어 회전하는 서셉터;A susceptor provided in the process chamber to rotate a plurality of substrates; 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 복수의 기판에 박막을 증착하기 위한 증착가스를 분사하는 샤워헤드; 및A showerhead provided on the susceptor for spraying a deposition gas for depositing a thin film on the plurality of substrates; And 상기 서셉터 표면에서 요입 형성된 그루브(groove)이고, 상기 샤워헤드에서 분사되는 증착가스를 상기 기판으로 강제 유동시키는 기류를 형성하는 기류형성부;An air flow forming part formed in the susceptor so as to define a groove formed therein and forming a gas flow for forcedly flowing the deposition gas injected from the shower head to the substrate; 를 포함하고,Lt; / RTI &gt; 상기 기류형성부는, 상기 서셉터의 반경 방향을 따라 길게 형성되어서 상기 서셉터의 중심을 기준으로 방사상으로 배치되고, 상기 복수의 기판 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.Wherein the airflow forming portion is formed to be long along the radial direction of the susceptor and is arranged radially with respect to the center of the susceptor and is disposed between the plurality of substrates. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 기류형성부는 일측이 상기 기판을 향해 볼록한 유선형 곡선 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.Wherein the airflow forming portion has a streamlined curve shape in which one side is convex toward the substrate. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 기류형성부는 유선형 곡선 형태의 제1 단부와 직선 형태의 제2 단부가 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.Wherein the airflow forming portion has a streamlined curved first end and a straight second end. 제5항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 기류형성부는 상기 제1 단부에 비해 상기 제2 단부의 깊이가 더 깊게 형성된 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.Wherein the airflow forming portion is formed so that the depth of the second end portion is deeper than that of the first end portion. 제5항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 기류형성부는 상기 제2 단부에 가까운 표면이 일정 곡률을 갖는 곡면 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.Wherein the air flow forming portion has a curved surface shape having a predetermined curvature on a surface near the second end portion.
KR20080063473A 2008-07-01 2008-07-01 Atomic layer deposition apparatus KR101485580B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20080063473A KR101485580B1 (en) 2008-07-01 2008-07-01 Atomic layer deposition apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20080063473A KR101485580B1 (en) 2008-07-01 2008-07-01 Atomic layer deposition apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100003536A KR20100003536A (en) 2010-01-11
KR101485580B1 true KR101485580B1 (en) 2015-01-22

Family

ID=41813313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20080063473A KR101485580B1 (en) 2008-07-01 2008-07-01 Atomic layer deposition apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101485580B1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101108576B1 (en) * 2010-04-08 2012-01-30 국제엘렉트릭코리아 주식회사 Susceptor and vertical substrates treatment equipment with the same
US20120222620A1 (en) 2011-03-01 2012-09-06 Applied Materials, Inc. Atomic Layer Deposition Carousel with Continuous Rotation and Methods of Use
US8955547B2 (en) 2011-10-19 2015-02-17 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for providing uniform flow of gas
US9109754B2 (en) 2011-10-19 2015-08-18 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for providing uniform flow of gas
US9748125B2 (en) 2012-01-31 2017-08-29 Applied Materials, Inc. Continuous substrate processing system
TWI644073B (en) 2013-03-11 2018-12-11 美商應用材料股份有限公司 High temperature process chamber lid
US9353440B2 (en) 2013-12-20 2016-05-31 Applied Materials, Inc. Dual-direction chemical delivery system for ALD/CVD chambers
WO2015103358A1 (en) 2014-01-05 2015-07-09 Applied Materials, Inc. Film deposition using spatial atomic layer deposition or pulsed chemical vapor deposition
CN114351116A (en) * 2020-10-13 2022-04-15 中国科学院微电子研究所 Atomic layer deposition apparatus and atomic layer deposition method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060025337A (en) * 2004-09-16 2006-03-21 삼성전자주식회사 Apparatus for depositing an atomic layer
KR20070054766A (en) * 2005-11-24 2007-05-30 삼성전자주식회사 Apparatus for processing a substrate

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060025337A (en) * 2004-09-16 2006-03-21 삼성전자주식회사 Apparatus for depositing an atomic layer
KR20070054766A (en) * 2005-11-24 2007-05-30 삼성전자주식회사 Apparatus for processing a substrate

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100003536A (en) 2010-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101485580B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR101473334B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR101065126B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR100949914B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR101021372B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR101006177B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR100982842B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR100908987B1 (en) Substrate Support of Thin Film Deposition Equipment
KR101028407B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR101452834B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR101028410B1 (en) Susceptor and atomic layer deposition apparatus having the same
KR100998850B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR101046611B1 (en) Batch Type Atomic Layer Deposition System
KR101265905B1 (en) Exhaust gas separating exhausted atomic layer deposition apparatus
KR20120045149A (en) Showerhead of atomic layer deposition apparatus
KR101070046B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR101046612B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR100941960B1 (en) Shower head of chemical vapor deposition apparatus
KR101452222B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR101675817B1 (en) Deposition apparatus for semiconductor manufacturing
KR20170075163A (en) Gas distribution unit and atomic layer deposition apparatus having the gas distribution unit
KR101470883B1 (en) Atomic layer deposition apparatus
KR20110076115A (en) Gas distribution unit and atomic layer deposition apparatus having the gas distribution unit
KR20160053493A (en) Gas supplying device and atomic layer deposition apparatus having the same
KR20170030876A (en) Atomic layer deposition apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180116

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190103

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200115

Year of fee payment: 6