KR101807567B1 - Ald 산화막 형성 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

ALD 산화막 형성장치 및 방법을 개시한다. 상기 장치는, 라디컬 반응을 위한 수소 및 산소 그리고 실리콘 프리커서를 포함하는 반응 가스를 공급받기 위한 반응 가스 유입부; 퍼지 가스를 공급받기 위한 퍼지 가스 유입부; 상기 반응 가스 유입부로부터 공급된 상기 반응 가스를 반응시켜 라디컬을 생성하는 가스 반응 챔버; 상기 가스 반응 챔버를 내부에 수용하고, 상기 가스 반응 챔버에서 생성된 라디컬과 상기 Si 프리커서를 반응시켜 ALD 산화막을 형성하는 ALD 산화막 형성 챔버; 상기 ALD 산화막 형성 챔버 내에 배치되어 그의 상부에 상기 ALD 산화막이 형성될 기판을 탑재하는 서셉터; 및 상기 퍼지 가스 유입부로부터 공급된 퍼지 가스를 이용하여 미반응 가스 및 반응 후 남은 가스를 배기하는 가스 배기부를 포함한다.

Description

ALD 산화막 형성 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FORMING ALD OXIDE LAYER}
본 발명은 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체, 디스플레이, 전력소자에 사용되는 ALD 산화막 형성 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 위한 막 형성 기술로서 오랫동안 사용되어 온 물리적 기상 증착법(PVD: Physical Vapor Deposition) 및 화학적 기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition)은 반도체 소자의 집적도 증가로 인하여 나노급 초집적 소자의 제조에 적용되기에는 제약이 있다. 원자층 증착은 복잡한 형상을 갖는 3차원 구조에서도 뛰어난 균일도를 갖는 나노 두께의 박막 증착을 가능하게 하기 때문에 나노급 반도체 소자 제조의 필수적인 기술로서 주목받고 있다.
원자층 증착을 적용하여 막을 형성하는 장치들로는 배치(Batch)형 장치, 회전목마(MGR: Merry Go Round)형 장치, 단일(Single)형 장치가 있다. 배치형 장치에서는, 반응 가스가 노즐을 거쳐 웨이퍼 가장자리부에서 중심부를 지나 다시 가장자리부를 거쳐 배기되는 구조를 가지고 있으므로, 면내 막 두께 균일성을 유지하는 것이 매우 어렵다. 이 장치에 자전 시스템을 채용하더라도 가스는 웨이퍼의 가장자리부나 중심부를 따라 회전하기 때문에 근본적으로 가장자리부와 중심부의 두께 편차를 발생시키며, 또한 측면에서 가열되기 때문에 가장자리부의 두께가 중심부보다 높은 경향을 갖는다. 또한, 한 번에 다량의 웨이퍼(약 50~150매)를 장입하지만, 하단부의 열 손실이 크기 때문에 상단부와 하단부의 두께 편차가 생기고, 이 편차를 보상하기 위하여 특수한 온도 조절 방법이나 공급계 및 배기계에 대한 특수한 기구 설계가 필요하게 된다. MGR형 장치에서도, 근본적으로 자전 시스템을 채용하기 어렵고, 각 도메인 간의 가스 혼합을 완벽하게 차단하기 어렵기 때문에, 막 두께 균일성 개선은 극히 어려운 문제이다.
반면에, 싱글형 장치에서는, 작은 반응 공간 내에서 웨이퍼 한 장당 전체 면적에 균일하게 가스를 분사시키고 대칭적인 배기가 가능하기 때문에 막 두께 균일성을 확보하기가 용이하다.
낮은 압력에서 수소와 산소를 반응시키면, 생성물로서 수증기 이외에 O 및 OH(Hydroxyl) 라디컬이 발생할 수 있다. 이 라디컬을 발생시키기 위해서는 높은 에너지가 필요하기 때문에 플라즈마를 에너지원으로 사용하는 것이 일반적이지만, 막 내에 유기된 전하 등에 의하여 막 특성이 열화되는 단점이 있다. 또한, ALD 시퀀스(sequence)를 구현하고자 하는 경우, 챔버의 내벽 등에 누적된 막에 데미지(damage)가 반복적으로 가해짐으로써 다량의 파티클이 발생하게 된다.
플라즈마 대신 램프를 사용하는 열적 반응에 의해 스팀 산화를 구현할 수도 있지만, 고온에서는 ALD 반응을 유지할 수 있는 실리콘 프리커서(Si precursor)를 찾기 어렵고, 디바이스에 대한 온도 제약도 있어서, 램프를 사용하는 급속 열처리(RTP: Rapid Thermal Processing) 방식에 의해 ALD를 구현하는 것은 거의 불가능하다.
따라서, 본 발명의 목적은 ALD 막의 두께 균일성을 개선할 수 있는 ALD 산화막 형성 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 ALD 막에 대한 데미지를 제거할 수 있는 ALD 산화막 형성 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 ALD 막의 품질 및 표면 흡착 특성을 개선할 수 있는 ALD 산화막 형성 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 하지막 산화를 최적화할 수 있는 ALD 산화막 형성 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 ALD 산화막 형성장치는, 라디컬 반응을 위한 수소 및 산소 그리고 실리콘 프리커서를 포함하는 반응 가스를 공급받기 위한 반응 가스 유입부; 퍼지 가스를 공급받기 위한 퍼지 가스 유입부; 상기 반응 가스 유입부로부터 공급된 상기 수소 및 산소 가스를 반응시켜 라디컬을 생성하는 가스 반응 챔버; 상기 가스 반응 챔버를 내부에 수용하고, 상기 가스 반응 챔버에서 생성된 라디컬과 상기 실리콘 프리커서를 반응시켜 열적 산화에 의해 ALD 산화막을 형성하는 ALD 산화막 형성 챔버; 상기 ALD 산화막 형성 챔버 내에 배치되어 그의 상부에 상기 ALD 산화막이 형성될 기판을 탑재하는 서셉터; 및 상기 퍼지 가스 유입부로부터 공급된 퍼지 가스를 이용하여 미반응 가스 및 반응 후 남은 가스를 배기하는 가스 배기부 남은 가스를 배기하는 가스 배기부를 포함할 수 있다.
상기 ALD 산화막 형성장치는 상기 가스 반응 챔버의 압력을 피드백 하기 위한 압력 감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 가스 반응 챔버는, 중앙부를 제외한 영역에 상기 반응가스의 반응에 의해 생성된 라디컬을 통과시키기 위한 다수의 제1통공을 갖는 제1라디컬 샤워헤드; 상기 제1라디컬 샤워헤드의 중앙부 상에 배치되어, 상기 반응 가스 유입부로부터 공급된 상기 반응 가스를 상기 중앙부를 제외한 영역 쪽으로 균일하게 분배하기 위한 분배기; 상기 제1라디컬 샤워헤드의 하부에 배치되어 상기 제1라디컬 샤워헤드의 상기 제1통공을 통하여 공급된 상기 라디컬을 그의 중앙부에 형성된 다수의 제2통공을 통하여 통과시키는 제2라디컬 샤워헤드; 및 상기 제2라디컬 샤워헤드의 하부에 배치되어 상기 라디컬을 통과시키기 위한 다수의 제3통공을 갖는 제3라디컬 샤워헤드를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제3통공은 상기 제2통공보다 넓은 면적에 걸쳐서 형성되고, 상기 제3통공의 개수는 상기 제2통공의 개수보다 많을 수 있다.
바람직하게, 상기 분배기는 원뿔 형상을 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 라디컬 샤워헤드, 상기 분배기, 상기 제2 라디컬 샤워헤드, 및 상기 제3 라디컬 샤워헤드는 탈착식으로 설치될 수 있다.
바람직하게, 상기 서셉터는 직경이 다른 기판을 탑재할 수 있는 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, ALD 산화막 형성 방법은, 산소 및 수소를 포함하는 반응 가스를 공급하는 단계; 상기 공급된 산소 및 수소 가스를 반응시켜 열적 산화에 의해 라디컬을 생성하는 단계; 상기 생성된 라디컬의 하방 이동경로를 가장자리부에서 중앙부쪽으로, 다시 중앙부에서 가장자리부로 적어도 1회 반복적으로 변경시켜서 상기 라디컬이 기판에 분사될 때까지 소멸되지 않도록 유지시키는 단계; 및 상기 라디컬을 Si 프리커서와 반응시켜 상기 기판 위에 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 라디컬을 생성하기 위한 단계에서 라디컬 반응을 위한 온도는 약 480~700℃이고 압력은 약 0.4~9 Torr일 수 있다.
바람직하게, 상기 Si 프리커서는 SiH2Cl2 또는 SiCl4일 수 있다.
바람직하게, 상기 기판의 산화는 초기 단계에서 증착되는 Si의 두께에 의하여 조절될 수 있다.
바람직하게, 상기 기판의 산화는 초기 단계에서 상기 라디컬의 세기에 의하여 조절될 수 있다.
바람직하게, 상기 기판의 산화는 초기 단계와 나중 단계의 Si 프리커서를 다르게 사용하여 조절될 수 있다.
본 발명에 따르면, ALD 막의 두께 균일성을 개선할 수 있다.
또한, 플라즈마를 사용하지 않기 때문에, ALD 막에 대한 데미지를 제거할 수 있다.
아울러, ALD 막의 품질 및 표면 흡착 특성을 개선할 수 있다. 게다가, 하지막 산화를 최적화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ALD 산화막 형성장치의 개략적 단면도이다.
도 2는 도 1의 가스 반응 챔버의 개략도이다.
도 3은 가스 반응 챔버의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 ALD 산화막 형성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 Si 프리커서와 비교 예에 따른 Si 프리커서를 사용시 결합 상태의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 Si 프리커서와 비교 예에 따른 Si 프리커서를 사용시 유량에 따른 싸이클 당 증착율 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 Si 프리커서와 비교 예에 따른 Si 프리커서를 사용시 습식 식각율을 보여주는 막대 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 Si 프리커서의 사용시 스텝 커버리지를 보여주는 사진이다.
도 9는 비교 예(a) 및 실시 예(b~d)에 따른 공정 순서 및 그에 따라 형성되는 하지막 산화량 변화의 구성을 보여주는 도면들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 다수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ALD 산화막 형성장치의 개략적 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 ALD 산화막 형성장치는 한 장의 기판에 대하여 산화막을 형성하는 싱글 타입 장치로서, 라디컬 반응을 위해 수소 및 산소를 포함하는 반응 가스를 공급받기 위한 반응 가스 유입부(210); 실리콘(Si) 프리커서를 공급받기 위한 프리커서 유입부(120); 퍼지 가스를 공급받기 위한 퍼지 가스 유입부(130); 반응 가스 유입부(210)를 통하여 공급된 반응 가스를 반응시켜 라디컬을 생성하는 가스 반응 챔버(200); 가스 반응 챔버(200)를 내부에 수용하고, 가스 반응 챔버(200)에서 생성된 라디컬과 프리커서 유입부(120)를 통하여 공급된 Si 프리커서를 반응시켜 ALD 산화막을 형성하는 ALD 산화막 형성 챔버(100); ALD 산화막 형성 챔버(100) 내에 배치되어 그의 상부에 ALD 산화막이 형성될 기판(450)을 탑재하는 서셉터(300); 및 퍼지 가스 유입부(130)를 통하여 공급된 퍼지 가스를 이용하여 미반응 가스 및 반응 후 남은 가스를 배기하는 가스 배기부(140)를 포함한다.
가스 반응 챔버(200)는 데미지 및 파티클 발생을 억제하기 위하여 플라즈마가 아닌 열적 산화 방식을 채용하는데, 라디컬 반응을 위해 장치 내 열원을 사용하고, 필요시 보조 열원을 장착할 수 있다. 라디컬 반응을 위한 온도는 480~700℃로서, 저온에서도 충분한 라디컬 산화력을 확보하여 산화막 품질을 개선할 수 있다.
ALD 산화막 형성장치는, 가스 반응 챔버(200)의 내부 압력을 조절하기 위하여 가스 반응 챔버(200)의 내부 압력을 컨트롤러(미도시)에게 피드백하는 압력 감지부(260)를 더 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 가스 반응 챔버의 개략도이고, 도 3은 가스 반응 챔버의 분해 사시도이다.
도 2와 3을 참조하면, 가스 반응 챔버(200)는, 수소 및 산소를 포함하는 반응가스가 유입되는 유입 포트(220)를 구비한 반응가스 유입부(210), 반응 가스 유입부(210)를 통하여 유입된 수소 및 산소 가스의 반응에 의해 생성된 하이드록실 라디컬을 통과시키기 위한 다수의 제1통공(242)을 그의 중앙부를 제외한 주변 영역에 갖는 제1라디컬 샤워헤드(240); 제1라디컬 샤워헤드(240)의 중앙부 상에 배치되어 반응 가스 유입부(210)를 통하여 공급된 반응 가스를 중앙부를 제외한 영역 쪽으로 균일하게 분배하기 위한 분배기(230); 제1라디컬 샤워헤드(240)의 하부에 배치되어, 제1라디컬 샤워헤드(240)의 제1통공(242)을 통하여 공급된 라디컬을 그의 중앙부에 형성된 다수의 제2통공(252)을 통하여 통과시키는 제2라디컬 샤워헤드(250); 및 제2라디컬 샤워헤드(250)의 하부에 배치되어 라디컬을 통과시키기 위한 다수의 제3통공(262)을 그의 전면에 갖는 제3라디컬 샤워헤드(260)를 포함할 수 있다.
제3통공(262)은 제2통공(252)보다 넓은 면적에 걸쳐서 형성되고, 제3통공(262)의 개수는 제2통공(252)의 개수보다 많을 수 있다.
분배기(230)는, 가령 원뿔 형상으로 형성될 수 있으며, 유입 포트(220)로부터 공급되는 수소 또는 산소의 흐름을 원뿔의 경사면에서 받을 수 있는 정도의 크기를 구비할 수 있다.
제1라디컬 샤워헤드(240), 분배기(230), 제2라디컬 샤워헤드(250), 및 제3라디컬 샤워헤드(260)는 유지 보수를 편리하게 하기 위하여 분해 가능하도록 결합되는 탈착식으로 설치될 수 있다.
서셉터(300)는 소구경부터 대구경 기판을 포함하는 직경이 다른 기판을 탑재할 수 있는 구조를 가질 수 있다.
도 2에 도시된 것처럼, 산소(O2)와 수소(H2)가 각각의 가스 유입 포트(220)를 통하여 가스 반응 챔버(200) 내 구역 1로 공급된다. 구역 1에서 산소 및 수소는 분배기(230)에 의하여 제1라디컬 샤워헤드(240)의 주변 영역으로 골고루 분배된 후 라디컬 반응에 의하여 라디컬이 생성된다.
생성된 라디컬은 제1통공(242)을 통하여 구역 2의 제2라디컬 샤워헤드(250)의 주변 영역으로 이동한 다음, 제2라디컬 샤워헤드(250)의 중앙부에 형성된 제2통공(252)을 통하여 구역 3으로 이동한다.
이후, 라디컬은 제3라디컬 샤워헤드(260)의 전면에 형성된 제3통공(262)을 통하여 기판(도 1의 400 참조) 쪽으로 분사된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 ALD 산화막 형성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 ALD 산화막 형성 방법은, 산소 및 수소를 포함하는 반응 가스를 공급하는 단계(ST1); 공급된 산소 및 수소 가스를 반응시켜 하이드록실(Hydroxyl) 라디컬을 생성하는 단계(ST2); 생성된 라디컬의 하방 이동경로를 가장자리부에서 중앙부쪽으로, 다시 중앙부에서 가장자리부로 적어도 1회 반복적으로 변경시켜서 하이드록실 라디컬이 기판에 분사될 때까지 소멸되지 않도록 유지시키는 단계(ST3); 및 하이드록실 라디컬을 Si 프리커서와 반응시켜 기판 위에 산화막을 형성하는 단계(ST4)를 포함할 수 있다.
하이드록실 라디컬을 생성하기 위한 단계(ST2)에서 라디컬 반응을 위한 온도는 약 480~700℃이고 압력은 약 0.4~9 Torr일 수 있다.
Si 프리커서는 순수한 ALD 반응을 위해 물리적 흡착은 적고 화학적 흡착은 많은 것을 선택하고, 또한 1차 반응 생성물과의 2차 반응에 의한 기상 반응이 적고 불순물이 적은 것을 선택하는데, 바람직하게는 SiH2Cl2 또는 SiCl4일 수 있다.
기판은 Si 기판 또는 SiC 기판일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 Si 프리커서(예를 들어, SiH2Cl2 또는 SiCl4)와 비교 예에 따른 Si 프리커서를 사용시 결합 상태의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 5를 참조하면, Si-O-Si 본딩은, 피크가 높고 폭이 넓을수록 강한 결합 상태를 나타낸다. ALD 산화막은 외부에서 Si 소스가 공급되므로 기판을 산화시키는 열적 산화물에 비하여 낮은 결합 상태를 나타낸다.
같은 ALD 산화물 내에서 성막 온도가 높은 DCS(SiH2Cl2)에 비하여 낮은 온도의 SiCl4의 결합 상태가 양호한 것은 표면과의 흡착 상태나 막 내 불순물들이 중요한 영향을 준다는 것을 알 수 있다.
또한, 기본 공정으로 사용되는 HCDS(Si2Cl6)는 DCS나 SiCl4에 비하여 흡착 상태도 나쁘고, 막 내에 Cl이 다량 함유되어 있으므로 결합 상태가 더욱 나쁠 것으로 예상된다.
도 6은 Si 프리커서를 사용시 유량에 따른 증착율 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6을 참조하면, SiCl4를 프리커서로 사용한 경우 DCS에 비하여 완전에 가까운 ALD 커브를 얻을 수 있다. HCDS의 경우 DCS보다 표면 흡착 특성이 나쁘기 때문에 커브의 기울기가 좀 더 가파를 것으로 예상된다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 Si 프리커서와 비교 예에 따른 Si 프리커서를 사용시 습식 식각율을 보여주는 막대그래프이다.
도 7을 참조하면, 하기식으로부터 알 수 있듯이, SiCl2가 SiCl6와 재반응하여 Si3Cl8이 생성되므로 흡착특성이 저하되고 막 내 Cl 함유 가능성도 높아진다.
Si2Cl6 → SiCl4 + SiCl2
SiCl2 + Si2Cl6 → Si3Cl8
반면에, 하기식으로부터 알 수 있듯이, SiH2Cl 및 SiCl4는 표면흡착이 용이하며 막 내 Cl의 함유 가능성도 낮아진다.
SiH2Cl2 → SiCl2 + H2
→ SiHCl + HCl
SiCl4 → SiCl2 + Cl2
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 Si 프리커서의 사용시 스텝 커버리지를 보여주는 사진이다.
도 8(a)은 600℃ SiCl4를 사용시 스텝 커버리지를 보여주고, 도 8(b)은 680℃ SiH2Cl2를 사용시 스텝 커버리지를 보여준다.
어느 경우에서든, 본 발명의 실시 예에 따른 프리커서의 사용시 95% 이상의 스텝 커버리지를 확보하는 것이 가능하다.
도 9는 비교 예(a) 및 실시 예(b~d)에 따른 공정 순서 및 그에 따라 형성되는 하지막 산화량 변화의 구성을 보여주는 도면들이다.
열적 성장, 전기화학적 산화 및 CVD나 ALD와 같은 증착 방식에 의하여 산화막 형성이 가능하며, 이 중에서 열적 산화 방식은 기판을 산화(약 44%)시켜 계면 준위를 감소시킬 수 있으므로, 낮은 누설 전류 특성이 요구되는 게이트 산화물과 같은 중요 공정에 사용되어 왔다.
한편, 디바이스가 미세화되면서 속도 저하 방지를 위한 접촉 저항 관리가 중요하게 되어 기판과 컨택 메탈 사이의 산화막을 최소화해야 하는 대책이 필요하게 되었다. 즉, 소자 영역에서는 계면 준위를 최소화해야 하고, 컨택 영역에서는 저항을 최소화해야 하지만, 상호 트레이드-오프(trade-off) 관계에 있으므로, 형성되는 산화층 두께의 조절이 필요하다.
ALD 산화물 형성을 위해 실리콘 프리커서와 하이드록실 라디컬을 반복하여 형성시키며, 싸이클의 반복에 따라 라디컬의 계속적 확산에 의해 하지막 산화량은 점차 증가하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 도 9의 (b) 내지 (d)에 도시된 것처럼, 공정의 초기 단계와 나중 단계를 각각 분리하고, 기판의 산화는 초기 단계에서 증착되는 Si의 두께에 의하여 조절될 수 있다.
선택적으로, 기판의 산화는 초기 단계에서 라디컬의 세기에 의하여 조절될 수 있다.
선택적으로, 기판의 산화는 초기 단계와 나중 단계의 Si 프리커서를 다르게 사용하여 조절될 수 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형 예 또는 수정 예는 본 발명의 청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
100: ALD 산화막 형성 챔버 110: 반응 가스 유입부
120: Si 프리커서 유입부 130: 퍼지 가스 유입부
140: 배기부 200: 가스 반응 챔버
210: 반응 가스 유입부 220: 반응 가스 유입구
230: 분배기 240: 제1라디컬 샤워헤드
242: 제1통공
250: 제2라디컬 샤워헤드 252: 제2통공
260: 제3라디컬 샤워헤드 262: 제3통공
270: 압력 감지부 300: 서셉터
400: 기판 410, 420: 하지막

Claims (10)

  1. 라디컬 반응을 위한 수소 및 산소 그리고 실리콘 프리커서를 포함하는 반응 가스를 공급받기 위한 반응 가스 유입부;
    퍼지 가스를 공급받기 위한 퍼지 가스 유입부;
    상기 반응 가스 유입부로부터 공급된 상기 수소 및 산소 가스를 반응시켜 라디컬을 생성하는 가스 반응 챔버;
    상기 가스 반응 챔버를 내부에 수용하고, 상기 가스 반응 챔버에서 생성된 라디컬과 상기 실리콘 프리커서를 반응시켜 열적 산화에 의해 대상 기판에 ALD 산화막을 형성하는 ALD 산화막 형성 챔버; 및
    상기 퍼지 가스 유입부로부터 공급된 퍼지 가스를 이용하여 미반응 가스 및 반응 후 남은 가스를 배기하는 가스 배기부를 포함하며,
    상기 가스 반응 챔버는,
    중앙부를 제외한 주변 영역에 상기 반응가스의 반응에 의해 생성된 라디컬을 통과시키기 위한 다수의 제1통공을 갖는 제1라디컬 샤워헤드;
    상기 제1라디컬 샤워헤드의 중앙부 상에 배치되어, 상기 반응 가스 유입부로부터 공급된 상기 반응 가스를 상기 주변 영역 쪽으로 균일하게 분배하기 위한 분배기;
    상기 제1라디컬 샤워헤드의 하부에 배치되어, 상기 제1라디컬 샤워헤드의 상기 제1통공을 통하여 공급된 상기 라디컬을 그의 중앙부에 형성된 다수의 제2통공을 통하여 통과시키는 제2라디컬 샤워헤드; 및
    상기 제2라디컬 샤워헤드의 하부에 배치되어, 상기 라디컬을 통과시키기 위한 다수의 제3통공을 그의 전면에 갖는 제3라디컬 샤워헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 ALD 산화막 형성장치.
  2. 청구항 1에서,
    상기 가스 반응 챔버의 압력을 피드백하기 위한 압력 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ALD 산화막 형성장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에서,
    상기 제3통공은 상기 제2통공보다 넓은 면적에 걸쳐서 형성되고, 상기 제3통공의 수는 상기 제2통공의 수보다 많은 것을 특징으로 하는 ALD 산화막 형성장치.
  5. 청구항 1에서,
    상기 분배기는 원뿔 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 ALD 산화막 형성장치.
  6. 청구항 1에서,
    상기 제1라디컬 샤워헤드, 상기 분배기, 상기 제2라디컬 샤워헤드, 및 상기 제3라디컬 샤워헤드는 탈착식으로 설치되는 것을 특징으로 하는 ALD 산화막 형성장치.
  7. 산소 및 수소를 포함하는 반응 가스를 공급하는 단계;
    상기 공급된 산소 및 수소 가스를 반응시켜 열적 산화에 의해 라디컬을 생성하는 단계;
    상기 생성된 라디컬의 하방 이동경로를 가장자리부에서 중앙부쪽으로, 다시 중앙부에서 가장자리부로 적어도 1회 반복적으로 변경시켜서 상기 라디컬이 기판에 분사될 때까지 소멸되지 않도록 유지시키는 단계; 및
    상기 라디컬을 Si 프리커서와 반응시켜 상기 기판 위에 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 ALD 산화막 형성 방법.
  8. 청구항 7에서,
    상기 라디컬을 생성하기 위한 단계에서 라디컬 반응을 위한 온도는 480~700℃이고 압력은 0.4~9 Torr인 것을 특징으로 하는 ALD 산화막 형성 방법.
  9. 청구항 7에서,
    상기 Si 프리커서는 SiH2Cl2 또는 SiCl4인 것을 특징으로 하는 ALD 산화막 형성 방법.
  10. 청구항 7에서,
    상기 기판의 산화는,
    1) 초기 단계에서 증착되는 Si의 두께에 의해 조절되거나,
    2) 초기 단계에서 상기 라디컬의 세기에 의하여 조절되거나,
    3) 초기 단계와 나중 단계의 Si 프리커서를 다르게 사용하여 조절되는 것을 특징으로 하는 ALD 산화막 형성 방법.
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