KR20050104981A - 박막 증착방법 및 분리된 퍼지가스 분사구를 구비하는박막 증착장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 반응챔버와, 반응챔버 내에 위치되며 피증착 물질이 안착되는 하나 이상의 서셉터와, 분사기 회전축을 중심으로 회전 가능한 구조로 서셉터와 대향하도록 설치되며 상기 피증착 물질에 제 1 가스인 소스가스와 제 2 가스인 반응가스를 분사하는 제 1 가스분사기와, 제 1 가스분사기와 별도로 제 1 가스분사기 상부에 설치되며 피증착 물질을 향하여 제 3 가스인 퍼지가스를 분사하는 제 2 가스분사기를 포함하여 구성되어, 웨이퍼 표면에 대한 원료가스의 흡착률을 높일 수 있고 각 가스의 공급주기를 효율적으로 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며 퍼지가스의 세정효과를 향상시켜 보다 안정적으로 웨이퍼 상단면에 박막을 증착시킬 수 있는 박막 증착장치를 제공한다.
Description
본 발명은 박막 증착장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 회전 가능한 구조로 구성되며 원료가스 및 반응가스를 분출시키는 하나 이상의 제 1 가스분사기와, 가스 분사기의 상단에 위치되어 하향으로 퍼지가스를 분출하는 제 2 가스분사기를 구비하여, 증착효과 및 생산성이 향상된 박막 증착장치 및 이를 이용한 박막 증착방법에 관한 것이다.
기판이 대구경화 될수록 기판 전 표면에 균일한 두께의 박막을 증착하는 것이 어려진다. 더욱이 하나의 반응챔버에 여러 개의 기판을 장입하고 이들 기판에 박막을 증착시키고자 하는 경우, 모든 기판에 동일한 두께의 박막을 형성시키는 것은 매우 어렵다. 이는, 반응챔버 내에 원료 가스들이 균일하게 분포하지 못하기 때문이다. 하나의 반응챔버 내에 여러 개의 기판을 장입하여 박막을 동시에 증착하게 되면 생산수율이 좋아짐에도 불구하고, 상기와 같은 이유 때문에 이러한 시도가 사장되어가고 있다.
한편, 반도체소자의 고집적화로 말미암아 반도체소자의 사이즈(size)가 줄어들게 되었으며 이에 따라 반도체소자의 수직구조상의 크기(vertical dimension)도 줄어들게 되었다. 대표적인 것으로, 트랜지스터의 게이트 절연막과 DRAM의 정보기억 장치인 캐퍼시터 유전막 등을 들 수 있다. 이들 박막들을 100Å 내외의 아주 얇은 두께로 성공적으로 형성시키기 위해서는 성분 원소의 원료들을 기판에 동시 공급하여 박막을 증착하는 통상의 화학 증착법 대신, 원료들을 기판에 교대로 반복 공급하면서 박막을 형성하는 증착 방법이 연구되고 있는데 그 이유는 표면 화학반응에 의해서만 증착이 이루어지므로 표면 요철에 관계없이 균일한 두께의 박막을 성장시킬 수 있고, 증착 두께가 증착 시간에 비례하는 것이 아니라 원료 공급 주기의 수에 비례하기 때문에 형성되는 박막의 두께도 정밀하게 제어할 수 있기 때문이다.
하지만 이 방법을 실제 적용할 경우, 원료들의 공급, 퍼지, 배기 시간 등에 의해 공정 속도가 매우 느려지는 문제가 있으므로 생산성 향상에 대한 새로운 돌파구를 필요로 하는 상황에 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 회전 가능한 1개 이상의 제 1 가스분사기가 구비된 박막 증착장치(출원번호 : 10-2002-0060145)가 본 발명의 출원자에 의하여 고안되었다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 박막 증착장치에 관하여 설명하기로 한다.
도 1a는 종래 박막 증착장치의 단면도이고, 도 1b는 종래의 박막 증착장치를 사용하여 웨이퍼에 박막을 증착시키는 사용예를 도시한다.
도 1a에 도시된 바와 같이 종래의 박막 증착장치는, 내부 가스를 배출하기 위한 가스배출구(12)가 형성되는 반응챔버(10)와, 반응챔버(10) 내에 중심축을 회전중심으로 회전 가능한 구조로 수평하게 설치되는 서셉터 지지대(20)와, 상단면에 웨이퍼(2)가 안착 가능한 형상으로 형성되며 서셉터 지지대(20)의 상단면에 중심축을 회전중심으로 회전 가능한 구조로 결합되는 서셉터(30)와, 서셉터(30)의 상부에 위치되어 증착될 박막의 주 원료가 되는 원료가스와 증착을 반응시키는 반응가스와 반응챔버(10)의 내부 공간에 있는 가스를 웨이퍼 상단면으로 밀착시킴과 동시에 반응이 끝난 가스를 외부로 배출시키기 위한 퍼지가스를 분사시키는 제 1 가스분사기(40)를 포함하여 구성되어있다.
서셉터 지지대(20) 상에는 4개의 서셉터(30)가 놓여지며, 각각의 서셉터(30)상에는 웨이퍼(2)가 놓여진다. 서셉터 지지대(20)에는 서셉터(30)가 놓이지 않은 부분에 가스배출구(12)를 통하여 가스배출이 이루어질 수 있도록 1개 이상의 관통구(미도시)가 서셉터(30)를 중심으로 하여 방사형으로 배열, 형성되어있다. 또한, 제 1 가스분사기(40)를 통하여 분사된 가스는 서셉터 지지대(20)와 반응챔버(10)내벽 사이의 틈을 통하여 가스배출구(12)로도 배기되도록 구성되어있다.
제 1 가스분사기(40)는 원료가스 분사구(43)를 통해 원료가스를 분사하는 원료가스 분사기(42)와, 반응가스 분사구(45)를 통해 반응가스를 분사하는 반응가스 분사기(44)와, 퍼지가스 분사구(47)를 통해 퍼지가스를 분사하는 한 쌍의 퍼지가스 분사기(46)로 구성되어 있으며, 원료가스 분사기(42)와 반응가스 분사기(44)는 180° 각도로 결합되고 퍼지가스 분사기(46)는 원료가스 분사기(42) 및 반응가스 분사기(44)와 90° 각도를 이루도록 결합되어있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 각 분사기(42, 44, 46)는 웨이퍼(2)의 상단면에 가스를 분사시키며 분사기 회전축(48)의 회전에 의하여 수평방향으로 회전한다.
원료가스가 웨이퍼(2)의 상단면에 분사된 후, 웨이퍼(2)의 상단면에 안착되지 아니하고 공중에 떠 있는 원료가스 입자는 퍼지가스에 의하여 반응챔버(도 1a 참조)의 외부로 배출되어 된다. 퍼지가스의 분사가 종료되면 웨이퍼(2)의 상단면에 안착된 원료가스 입자를 증착시키기 위한 반응가스가 분사되고, 원료가스 입자의 증착이 완료된 후 반응가스를 반응챔버의 외부로 배출시키기 위하여 퍼지가스가 또 다시 분사된다. 즉, 웨이퍼(2)의 상단면에는 원료가스 분사→퍼지가스 분사→반응가스 분사→퍼지가스 분사가 차례로 반복되며, 상기 4단계가 박막 증착의 한 사이클을 이룬다.
그러나, 상기와 같은 구조로 구성된 종래의 박막 증착장치를 사용하면, 각 분사기(42, 44, 46)가 분사기 회전축(48)을 중심으로 회전운동을 하면서 가스를 분사시키도록 구성되어 있으므로 웨이퍼(2) 상단면을 향해 수직 하향으로 가스를 분사시키지 못하고 도 1b에 도시된 바와 같이 가스의 분사라인이 곡선을 이루게 된다. 따라서, 웨이퍼(2)를 향해 분사된 원료가스는 웨이퍼(2)의 상단으로만 분사되는 것이 아니라 반응챔버의 내측 벽면으로도 확산되어 효율이 저하되고, 분사된 원료가스가 웨이퍼(2)의 상단면에 안착되기 이전에 공중에서 반응가스와 접촉되는 경우가 종종 발생한다. 또한, 각 분사기(42, 44, 46)의 회전으로 인하여 반응챔버(10) 내부에 와류가 발생하게 되는데, 이와 같은 와류는 원료가스와 반응가스가 공중에서 접촉되는 현상을 가속화시키는 역할을 하게 된다.
이와 같이, 원료가스와 반응가스가 공중에서 접촉되면, 원료가스 입자가 웨이퍼(2)에 안착되기 이전에 이미 공중에서 불필요한 화학적 반응을 일으키기 때문에, 정상적으로 웨이퍼(2)에 증착되지 못하게 된다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 박막 증착기를 사용하는 경우, 분사기 회전축(48)이 1회전을 함으로 인하여 박막 증착공정이 1회 실시 되는데, 공정 시간을 단축시키기 위하여 분사기 회전축(48)을 빠르게 회전시키면 원료가스와 반응가스가 공중에서 접촉될 우려가 증대되므로 생산성을 향상시키는데 한계가 있다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 웨이퍼 표면에 대한 원료가스의 흡착률을 높일 수 있고 각 가스의 공급주기를 효율적으로 단축시켜 생산성이 매우 뛰어난 박막 증착장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 퍼지가스의 세정효과를 향상시켜 보다 안정적으로 웨이퍼 상단면에 박막을 증착시킬 수 있도록 구성된 박막 증착장치를 제공하는데 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 박막 증착장치는, 반응챔버와, 반응챔버 내에 위치되며, 피증착 물질이 안착 되는 하나 이상의 서셉터와, 서셉터와 대향하여 설치되며 상기 피증착 물질에 제 1 가스와 제 2 가스를 분사하는 제 1 가스분사기와, 제 1 가스분사기와 별도로 상기 제 1 가스분사기 상부에 설치되며 피증착 물질을 향하여 제 3 가스를 분사하는 제 2 가스분사기를 포함하여 구성된다.
제 1 가스분사기는, 수직방향의 분사기 회전축을 중심으로 회전 가능한 구조로 구성되고, 분사기 회전축을 따라 반응챔버 내부로 인입되어 반응챔버의 내벽을 향해 확장되도록 형성되며 제 1 가스인 소스가스를 분사하는 소스 가스 분사기와, 분사기 회전축을 따라 반응챔버 내부로 인입되어 반응챔버의 내벽을 향해 확장되도록 형성되며 제 2 가스인 반응가스를 분사하는 반응 가스 분사기를 포함하여 구성된다. 이때, 소스 가스 분사기와 반응 가스 분사기는, 상호 직각을 이루며 교번되는 구조로 형성된다.
제 2 가스 분사기는, 피증착 물질을 덮을 수 있는 크기로 형성되며, 피증착 물질에 제 3 가스인 퍼지가스를 분사하는 구조로 구성되고, 하측면에 등간격을 이루며 방사선 또는 격자 형태로 배열되는 복수의 퍼지가스 분사구가 형성된다.
서셉터는 복수개로 형성되고, 제 2 가스 분사기는 각 서셉터를 각각 일대일로 덮을 수 있는 형상으로 서셉터의 개수만큼 형성되어 각 서셉터의 상측에 결합되거나 또는, 각 서셉터를 동시에 덮을 수 있는 형상으로 형성되어 각 서셉터의 상측에 결합된다.
이때, 제 2 가스 분사기는 제 1 가스 분사기의 가스 분사속도보다 가스를 빠르게 분사하도록 구성됨이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 박막 증착방법은, 반응챔버 내의 서셉터 상에 피증착 물질을 위치시키는 단계와, 피증착 물질 상에 제 1 가스 분사기로 제 1 가스와 제 2 가스를 교번하여 분사시키는 동시에 제 1 가스 분사기 상부에 설치되어 있는 제 2 가스 분사기로 제 3 가스를 분사시키는 단계로 구성된다. 이때, 제 1 가스는 소스가스이고, 제 2 가스는 반응가스이며, 제 3 가스는 퍼지가스이다.
본 발명에 의한 박막 증착방법은, 소스가스와 반응가스가 동시에 피증착 물질에 분사되므로, 소스가스와 반응가스가 순차적으로 분사되는 종래의 박막 증착방법에 비해 가스의 공급주기가 단축된다. 따라서, 본 발명에 따른 박막 증착방법을 사용하면, 박막 증착주기의 단축을 통해 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 박막 증착장치의 실시예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 박막 증착장치의 내부 구성을 도시하는 단면도 이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 박막 증착장치는, 내부 가스를 배출하기 위한 가스배출구(110)가 형성되는 반응챔버(110)와, 상단면에 피증착 물질(600)의 안착이 가능한 하나 이상의 서셉터(300)를 구비하여 반응챔버(100) 내부에 위치되는 서셉터 지지대(200)와, 수직축을 회전중심으로 회전 가능한 구조로 구성되며 서셉터(300)에 안착되는 피증착 물질(600)의 상단면에 원료가스와 반응가스를 교대로 분사시키는 제 1 가스분사기(400)와, 서셉터(300)에 안착되는 피증착 물질(600)의 상단면에 피증착 물질(600) 및 장비의 세정을 위한 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스 제 2 가스분사기(500)를 포함하여 구성된다.
서셉터(300)는 상단면에 안착되는 피증착 물질(600) 표면에서 화학반응이 일어날 수 있도록 피증착 물질(600)을 가열할 수 있는 구조로 구성된다. 이와 같은 서셉터(300)의 구조는 종래의 박막 증착장치와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제 1 가스분사기(400)는, 일측 끝단이 반응챔버(100)의 상단면 중심을 관통하여 반응챔버(100)의 내부로 인입되고 제 1 가스분사기(400)의 회전중심이 되는 분사기 회전축(430)과, 일측 끝단이 분사기 회전축(430) 내부를 관통하여 반응챔버(100)의 내부로 인입된 후 서셉터(300)의 상단면으로부터 상향으로 일정간격 이격되도록 반응챔버(100)의 내측 벽면을 향해 수평방향으로 길게 형성되는 원료가스 분사기(410) 및 반응가스 분사기(420)를 포함하여 구성된다. 원료가스 분사기(410)와 반응가스 분사기(420)는 상호 직각을 이루며 교번되도록 구성되고, 수평으로 길게 형성되는 부위의 원료가스 분사기(410) 및 반응가스 분사기(420) 하측면에는 원료가스와 반응가스의 분사를 위한 원료가스 분사구(412)와 반응가스 분사구(미도시)가 각각 형성된다.
원료가스 분사기(410)로 인입된 원료가스는 원료가스 분사기(410)가 피증착 물질(600)의 상단면을 지나는 동안 원료가스 분사구(412)를 통하여 피증착 물질(600)의 상단면으로 분사되고, 반응가스 분사기(420)로 인입된 반응가스는 원료가스가 분사된 피증착 물질(600)의 상단면을 지나는 동안 반응가스 분사구를 통하여 피증착 물질(600)의 상단면으로 분사된다. 이와 같은 제 1 가스분사기(400)의 회전동작이나 원료가스 및 반응가스를 피증착 물질(600)의 상단면에 분사시키는 동작 및 구성은, 종래의 박막 증착장치와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
종래의 박막 증착장치의 경우, 원료가스가 분사된 이후에 퍼지가스가 분사되고 반응가스가 분사된 이후에 퍼지가스가 분사되므로, 분사된 원료가스 및 반응가스 전량이 웨이퍼에 전달되지 아니하고 일부는 반응챔버의 내부로 확산되도록 구성되어왔다.
그러나, 본 발명에 의한 박막 증착장치는, 원료가스나 반응가스가 피증착 물질(600)의 상단으로 분사되는 동안 퍼지가스 분사구(502)를 통하여 퍼지가스가 피증착 물질(600)의 상단면으로 지속적으로 분사되므로, 원료가스나 반응가스는 퍼지가스에 밀려 피증착 물질(600)의 상단면에 전달된다. 따라서, 반응챔버의 내부로 확산되는 원료가스나 반응가스의 양이 현저히 감소되어, 증착효율이 증대될 뿐만 아니라 장비 오염도 방지된다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 적용되는 퍼지가스 제 2 가스분사기(500)는 원료가스나 반응가스보다 빠르게 퍼지가스를 분사시키도록 구성되어, 원료가스 입자가 피증착 물질(600)에 안착되는 속도를 증가시키고, 반응가스가 피증착 물질(600)의 상단면에 안착된 원료가스 입자와 접촉되는 속도를 증가시킴으로써, 박막 증착공정의 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
서셉터 지지대(200)는 각 서셉터(300)에 안착되는 모든 피증착 물질(600)에 원료가스 및 반응가스가 고르게 분포되도록 수직방향의 지지대 회전축(210)을 중심으로 회전 가능한 구조로 구성되며, 서셉터(300)는 피증착 물질(600)의 상단면 모든 부위에 원료가스 및 반응가스가 고르게 분포되도록 수직방향의 지지대 회전축(310)을 중심으로 회전 가능한 구조로 구성된다.
본 실시예에서는 서셉터 지지대(200)와 서셉터(300)가 회전 가능한 구조로 구성되어 있으나, 상기와 같은 서셉터 지지대(200)와 서셉터(300)의 회전구조는 피증착 물질(600)에 박막이 보다 고르게 증착될 수 있도록 추가되는 선택적인 구성요소이므로, 본 발명에 의한 박막 증착장치는 사용자의 선택에 따라 서셉터 지지대(200)와 서셉터(300)가 회전되지 아니하고 고정된 상태에서 피증착 물질(600)에 박막을 증착 시키도록 구성이 단순화 될 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 박막 증착장치의 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 적용되는 서셉터 지지대(200)의 상단에는 수직 중심축을 중심으로 90°의 각을 이루며 방사형으로 배열되는 4개의 서셉터(300)가 결합된다. 본 실시예에서는 서셉터(300)의 수가 4개로 구성되어있지만, 피증착 물질(600)의 크기나 서셉터 지지대(200)의 크기 등과 같은 여러 가지 조건에 따라 서셉터(300)의 개수는 다양하게 적용될 수 있다.
서셉터 지지대(200)에는 서셉터(300)가 놓이지 않은 부분에 가스배출구(도 2 참조)를 통하여 가스배출이 이루어질 수 있도록 1개 이상의 관통구(202)가 서셉터(300)를 중심으로 하여 방사형으로 배열, 형성된다. 본 실시예에서는 서셉터 지지대(200)에 관통구(202)를 형성하였지만, 서셉터 지지대(200)의 관통구(202)는 반드시 있어야 할 필요는 없으며, 관통구(202)가 없는 경우에는 가스가 서셉터 지지대(200)와 반응챔버 내벽 사이의 틈을 통하여 가스배출구로 배기된다.
제 1 가스분사기(400)는, 수평 방향으로 180°의 각을 이루도록 돌출되는 한 쌍의 원료가스 분사기(410)와, 각 원료가스 분사기(410)와 직각을 이룸과 동시에 수평 방향으로 180°의 각을 이루도록 돌출되는 한 쌍의 반응가스 분사기(420)와, 원료가스 분사기(410)와 반응가스 분사기(420)에 결합되어 제 1 가스분사기(400)의 회전축 역할을 하는 분사기 회전축(430)을 포함하여 구성된다.
따라서, 도 1b에 도시된 종래의 박막 증착장치의 경우 분사기 회전축(46)이 1회전을 하는 동안 피증착 물질(600) 상단면으로의 원료가스 분사와 반응가스 분사가 각각 1회씩 이루어져 박막 증착공정이 1회 실시되지만, 도 3에 도시된 본 발명에 의한 박막 증착장치의 경우 분사기 회전축(430)이 1회전을 하는 동안 피증착 물질(600) 상단면으로의 원료가스 분사와 반응가스 분사가 각각 2회씩 이루어져 박막 증착 공정이 2회 실시되므로 박막 증착공정의 시간이 단축되어 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 실시예에서는 원료가스 분사기(410)와 반응가스 분사기(420)가 '＋'자 형상으로 배열되도록 각각 2개씩 적용되고 있지만, 원료가스 분사기(410)와 반응가스 분사기(420)의 수는 이에 한정되지 아니하고 다양하게 변경될 수 있다. 이때, 원료가스 분사기(410)와 반응가스 분사기(420)의 개수가 과도하게 많게 적용되는 경우 원료가스가 피증착 물질(600)에 안착되기 이전에 반응가스와 화학반응을 일으킬 우려가 발생하고, 원료가스 분사기(410)와 반응가스 분사기(420)의 개수가 너무 적게 적용되는 경우 박막 증착공정의 주기가 길어지게 되어 생산성이 낮아지게된다. 따라서, 원료가스 분사기(410)와 반응가스 분사기(420)의 개수는 가스 분사속도나 제 1 가스분사기(400)의 회전속도, 퍼지가스의 분사속도 등에 따라 적절하게 설정되어야 함이 바람직하다.
퍼지가스 제 2 가스분사기(500)는, 서셉터(300) 상단면에 안착되는 피증착 물질(600)의 상단면 전체에 퍼지가스를 고르게 분사시킬 수 있도록, 피증착 물질(600)을 덮을 수 있는 형상으로 형성되어 각 서셉터(300)의 상측에 결합되고, 하면에는 퍼지가스를 분사시키는 퍼지가스 분사구가 고른 분포로 형성된다.
통상적으로 피증착 물질(600)은 원판 형상으로 제작되므로, 박막 증착기 내부의 공간 이용효율 및 피증착 물질(600) 가열효율의 증대를 위하여 서셉터(300)는 피증착 물질(600)과 동일한 원판 형상으로 형성되고, 피증착 물질(600)이 위치되는 부위에만 퍼지가스를 분사시킴으로써 퍼지가스를 효율적으로 이용할 수 있도록 퍼지가스 제 2 가스분사기(500) 역시 원판 형상으로 형성됨이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 의한 박막 증착장치를 사용하면, 원료가스 분사기(410)와 반응가스 분사기(420)로부터 원료가스와 반응가스가 분사되는 동안 퍼지가스 제 2 가스분사기(500)로부터 퍼지가스가 지속적으로 분사되어 원료가스와 반응가스를 수직 하향으로 밀게 되므로, 원료가스와 반응가스는 분사기 회전축(430)이 회전되더라도 반응챔버 내부로 확산되거나 곡선으로 휘어지며 분사되지 아니하고 피증착 물질(600)의 상단면을 향해 곧바로 분사된다. 특히, 퍼지가스의 분사속도가 매우 크게 설정될 경우, 원료가스 및 반응가스 분사라인은 도 3에 도시된 바와 같이 직선에 가깝게 형성된다.
이와 같이 원료가스와 반응가스가 피증착 물질(600)의 상단면으로 곧바로 분사되면, 원료가스와 반응가스가 피증착 물질(600)에 접촉되기 이전에 공중에서 화학반응을 일으키지 아니하므로 박막 증착의 효율이 향상된다.
도 4는 도 2에 도시된 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 퍼지가스 제 2 가스분사기(500)는 피증착 물질(600)과 동일한 형상으로 형성되며 피증착 물질(600)이 안착되는 위치의 수직 상단부에 결합된다.
이는, 퍼지가스의 손실을 막기 위해 피증착 물질(600)의 상단면에만 퍼지가스가 분사되도록 하기 위한 것으로, 퍼지가스 제 2 가스분사기(500)의 개수 및 형상, 결합위치는 이에 한정되지 아니하고 다양하게 변경될 수 있다.
특히, 퍼지가스가 분사되는 동안 서셉터 지지대가 회전하도록 구성되는 경우 퍼지가스 제 2 가스분사기(500)가 피증착 물질(600)이 안착되는 위치의 수직 상단부에 결합되는 것은 의미가 없으므로, 퍼지가스 제 2 가스분사기(500)는 서셉터 지지대의 수직 중심축을 중심으로 회전하는 피증착 물질(600)의 상단면에 퍼지가스를 고르게 분사시킬 수 있도록 형상 및 결합위치가 변경됨이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 3 가스 분사기의 단면도이다.
본 발명에 적용되는 퍼지가스 제 2 가스분사기(500＇)는, 서셉터 지지대(200)의 회전에 의하여 피증착 물질(600)이 위치될 수 있는 모든 지점의 수직 상단부 전체를 덮을 수 있도록 변경될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 퍼지가스 제 2 가스분사기(500＇)가 도넛 형상으로 형성되면, 피증착 물질(600)의 위치에 관계없이 모는 피증착 물질(600)의 상단면에 퍼지가스를 고르게 분사시킬 수 있게 된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
본 발명에 따른 박막 증착방법을 사용하면, 각 반응가스와 소스가스를 동시에 분사시킴으로써 가스의 공급주기를 단축시킬 수 있으므로, 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 박막 증착장치를 사용하면, 퍼지가스의 세정효과를 향상시켜 보다 안정적으로 웨이퍼 상단면에 박막을 증착시킬 수 있으며, 웨이퍼 표면에 대한 원료가스의 흡착률을 높일 수 있고, 반응챔버 내측면에 원료가스의 흡착이 방지되므로 관리가 용이해 진다는 장점이 있다.
도 1a는 종래 박막 증착장치의 단면도이다.
도 1b는 종래의 박막 증착장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 박막 증착장치의 내부 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 박막 증착장치의 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 3 가스 분사기의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 반응챔버 110 : 가스배출구
200 : 서셉터 지지대 202 : 관통구
210 : 지지대 회전축 300 : 서셉터
310 : 서셉터 회전축 400 : 제 1 가스분사기
410 : 원료가스 분사기 412 : 원료가스 분사구
420 : 반응가스 분사기 422 : 반응가스 분사구
430 : 분사기 회전축 500 : 퍼지가스 제 2 가스분사기
502 : 퍼지가스 분사구 600 : 피증착 물질
Claims (11)
- 반응챔버;상기 반응챔버 내에 위치되며, 피증착 물질이 안착 되는 하나 이상의 서셉터;상기 서셉터와 대향하여 설치되며 상기 피증착 물질에 제 1 가스와 제 2 가스를 분사하는 제 1 가스분사기;상기 제 1 가스분사기와 별도로 상기 제 1 가스분사기 상부에 설치되며, 상기 피증착 물질을 향하여 제 3 가스를 분사하는 제 2 가스분사기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 가스분사기는,수직방향의 분사기 회전축을 중심으로 회전 가능한 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 가스분사기는,상기 분사기 회전축을 따라 상기 반응챔버 내부로 인입되어 상기 반응챔버의 내벽을 향해 확장되도록 형성되며, 상기 제 1 가스인 소스가스를 분사하는 소스 가스 분사기;상기 분사기 회전축을 따라 상기 반응챔버 내부로 인입되어 상기 반응챔버의 내벽을 향해 확장되도록 형성되며, 상기 제 2 가스인 반응가스를 분사하는 반응 가스 분사기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 소스 가스 분사기와 상기 반응 가스 분사기는,상호 직각을 이루며 교번되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 2 가스 분사기는,상기 피증착 물질을 덮을 수 있는 크기로 형성되며, 상기 피증착 물질에 제 3 가스인 퍼지가스를 분사하는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 2 가스 분사기의 하부에는,등간격을 이루며 방사선 또는 격자 형태로 배열되는 복수의 퍼지가스 분사구가 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 서셉터는,복수개로 형성되고;상기 제 2 가스 분사기는,상기 각 서셉터를 각각 일대일로 덮을 수 있는 형상으로 상기 서셉터의 개수만큼 형성되어 상기 각 서셉터의 상측에 결합되거나 또는, 상기 각 서셉터를 동시에 덮을 수 있는 형상으로 형성되어 상기 각 서셉터의 상측에 결합되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 2 가스 분사기는,상기 제 1 가스 분사기의 가스 분사속도보다 가스를 빠르게 분사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반응챔버는,내부의 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
- 반응챔버 내의 서셉터 상에 피증착 물질을 위치시키는 단계;상기 피증착 물질 상에 제 1 가스 분사기로 제 1 가스와 제 2 가스를 교번하여 분사시키는 동시에, 상기 제 1 가스 분사기 상부에 설치되어 있는 제 2 가스 분사기로 제 3 가스를 분사시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 제 1 가스는 소스가스이고,상기 제 2 가스는 반응가스이며,상기 제 3 가스는 퍼지가스인 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.
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