KR20070039958A - 고 생산성 화학 기상 증착 장치 및 방법 - Google Patents

고 생산성 화학 기상 증착 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 반응로 하우징(2) 내에 배열되는 프로세스 챔버(1,20,11,11',40,21) 및 적어도 하나의 기판(9)을 이송하는 이동가능한 서셉터(20)를 포함한다. 복수의 가스 공급 라인(24)이 상기 프로세스 챔버 내측으로 제공되어 있어서 코팅-형성 성분을 함유하는 상이한 프로세스 가스를 공급한다. 그러한 프로세스 가스는 연속적인 프로세스 단계로 상기 프로세스 가스들이 프로세스 챔버 내측으로 도입되어서 상기 코팅-형성 성분들을 기판상에 증착시킨다. 상기 방법의 생산성을 증가시키기 위해, 상기 프로세스 챔버에는 복수의 증착 챔버(11,11')가 제공되며 그 챔버의 내측으로 상이한 가스 공급 라인(24,24')이 제공됨으로써, 개개의 가스 성분들을 공급한다. 기판(9)은 서셉터(20)를 이동시킴으로써 차례로 챔버로 공급되어 상이한 층 또는 층 성분들이 증착된다.

Description

고 생산성 화학 기상 증착 장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR HIGH-THROUGHPUT CHEMICAL VAPOR DEPOSITION}
본 발명은 반응로 하우징 내에 배열되는 프로세스 챔버 및 적어도 하나의 기판을 이송하는 이동가능한 서셉터를 가지며, 상기 프로세스 챔버 내측으로 서로 상이하고 층-형성 성분을 함유하는 프로세스 가스를 도입하기 위한 가스 공급 라인이 개방되어 있어서, 상기 층-형성 성분들이 기판상에 증착되도록 연속적인 프로세스 단계로 상기 프로세스 가스들이 프로세스 챔버 내측으로 도입될 수 있는, 적어도 하나의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하기 위한 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 반응로 하우징 내에 배열되며, 기판이 이동가능한 서셉터에 의해 내측으로 이송되며, 연속적인 프로세스 단계에 의해 기판상에 증착되는 층-형성 성분들을 함유하는 상이한 프로세스 가스들이 내측으로 도입되는 프로세스 챔버 내에서 적어도 하나의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법에 관한 것이다.
전술한 형태의 장치와 방법은 종래 기술에 공지되어 있다. 상이한 성장 단계가 챔버 내에서 차례대로 수행되며, 프로세스 챔버 내의 가스상은 개개의 성장 단계들 사이에서 세정 및 교환된다. 상이한 가스상 조성물들은 각각의 상이한 성장 단계에 사용된다. 순환하는 층 시퀀스(recurring layer sequence)를 갖는 층 시스템이 증착되도록 상이한 가스들이 프로세스 챔버의 내측으로 주기적으로 도입시키기 위한 규정도 마련되어 있다.
전자 부품, 특히 CMOS 및 DRAM 분야에 있어서의 발전에는 대형화되는 기판상에 균일하고 얇은 유전체 필름을 필요로 한다. 고-유전체(k) 재료가 SiO2를 대체하고 있다. 이들 재료의 경쟁가능한 재료로는 예를 들어, 알루미늄 산화물 또는 하프늄 산화물을 함유하는 재료이다. 그러나, 이들 샘플 산화물은 아마도, 고 유전체 상수, 즉 낮은 누설 전류밀도 및 높은 열 안정성에 대한 모든 요건들을 만족시키지 못할 것이다. 이러한 이유로, 이들 또는 이들과 유사한 금속 산화물 또는 이들 재료의 도핑 물질들을 함유하는 더욱 복잡한 혼합물의 사용 필요성이 대두하고 있다. 또한, 전극으로서의 폴리 실리콘도 새로운 재료로 대체될 것으로 예상되고 있다. 상업적 규모로 이들 재료 시스템을 생산하기 위해서는 경제적인 비용, 유효한 제조 방법, 높은 신뢰도를 제공하며, 정밀하게 형성된 인터페이스와 기판 상의 구조물에 대한 높은 정합성(conformality)을 갖는 고순도 균일성 필름을 가능하게 하는 증착 방법을 필요로 한다.
종래의 금속-유기물 화학 기상 증착법(MOCVD)은 SiO2와 같은 필름을 증착하는데 성공적으로 사용되어 왔다. 원자층 증착법(ALD)과 비교하여, MOCVD는 새로운 복잡한 고 유전체 층을 소형 또는 대형 기판상에 10 nm 두께로 균일하게 증착하는 데 더 이상 적합하지 않다. 게다가, MOCVD는 구조화된 기판 상에 요구되는 만큼의 높은 정합성을 달성할 수 없다. ALD에서는 상이한 가스 반응성 물질이 기판상에 교대로, 그리고 반복적으로 공급된다. 이는 교대의 자체 제한적 표면 반응(self-limiting surface reaction)에 기초하여 단일 층의 증착을 가능하게 한다. 상이한 가스 반응물이 반응로 내측으로 지향되는 교대 사이클은 펌핑 단계와 세정 단계에 의해 서로 분리된다. 이는 복잡한 스위칭 장치와 밸브 장치를 필요로 한다. 밸브의 제한된 반응 시간은 추가로 공정의 지연을 초래한다. 펌핑 및 세정 사이클은 필름 성장 그 자체에 공헌하지 못하면서 대부분의 공정 시간을 차지하게 된다. 많은 ALD 반응로에서, 반응성 가스는 기판 표면에 평행하게 유동 되기 때문에, 필름 성장률이 감소하고 보다 긴 사이클 길이를 필요로 한다. 이러한 특징은 특히, 단일 기판 ALD에 있어서 낮은 생산성을 초래한다.
또한, 단지 소수의 전구체만이 ALD용 반응 재료로서 사용될 수 있다. 이들 전구체의 대부분은 염소 함유 물질을 기초로 한다. 그러한 출발 재료에 기초한, 예를 들어 산화제로서 H2O을 사용하는 ALD 공정은 부산물로서 HCl의 형성을 초래하며, 이는 가스 처분과 관련된 많은 문제점을 유발한다. 고체 소오스를 사용하는 ALD 방법은 필요로 하는 가스-상 포화도에 도달하지 못한다. 이는 또한 시스템의 생산성을 감소시킨다. 이러한 문제점은 하나 이상의 기판과 대형 반응로를 갖는 시스템에서 배가된다.
본 발명의 목적은 기판에 대한 높은 생산성(처리량) 측면에서, 일반적인 형태의 방법과 일반적인 형태의 장치를 발전시키고자 하는 것이다.
전술한 목적은 청구항들에 특정된 본 발명에 의해 달성되며, 종속항으로 기재된 청구항 2 내지 청구항 24 및 청구항 27 내지 42는 독립적이며 서로 무관하지만 나머지 각각의 청구항들과 조합되어 전술한 목적을 달성하는데 도움이 되는 해결책을 기재하고 있다.
청구항 1은 서로 분리되어 있는 복수의 증착 챔버를 가지며, 챔버의 내측으로 개개의 가스 조성물을 도입하기 위한 가스 공급 라인이 개방되어 있으며, 챔버로 서셉터의 운동에 의해 기판이 연속적으로 이송되어 상이한 층 또는 층 성분들이 증착되는 증착 장치가 청구되어 있다. 청구항 25항은 상이한 프로세스 가스가 서로 분리되어 있는 프로세스 챔버의 증착 챔버 내측으로 도입되며, 적어도 하나의 기판이 서셉터의 운동에 의해 하나씩 개개의 증착 챔버로 이송되며, 프로세스 단계들 중의 하나가 각각의 증착 챔버에서 수행되는 증착 방법이 청구되어 있다.
이와 같이, 본 발명은 종래 기술의 전술한 하나 이상의 문제점들을 해결할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 시스템에서, 기판은 상이한 가스 반응 재료로 충전된 상이한 챔버에 교대로 노출된다. 이들 챔버는 동적 가스 유동 시일에 의해 바람직하게 서로 분리됨으로써 인접 챔버에 있는 가스들의 혼합이 상당히 감소된다. 가스는 서로 무관하게 기판으로 전달된다. 전술한 방법을, 전구체를 가스상으로 전환시켜 이들을 반응로의 챔버로 공급하기 위해 액체 또는 용해된 금속 전구체를 가열된 용적에 비연속적으로 분사하는 무접촉 증발 시스템 및 증발 방법과 조합하는 것에 의해서, 높은 가스-상 포화도를 허용할 수 있다. 이는 각각의 챔버 내에서 기판이 가스 반응물에 노출되는데 필요한 시간의 양을 감소시키며, 따라서 이는 생산성을 증가시키게 된다. 이에 대한 하나의 대체예로서, 전구체가 연속 증발법에 의해 높은 가스-상 포화도로 공급될 수 있다. 이러한 측면에서 상기 방법은 버블러(bubbler) 또는 기타 가스-분배 시스템 또는 방법을 사용할 수 있다. 전구체는 이들 장치 또는 방법을 조합하여 프로세스 챔버로 공급될 수 있다.
개개의 프로세스 가스가 개개의 증착 챔버로 연속으로 도입된다는 사실은 본 발명의 특이한 장점이라고 생각될 수 있다. 종래 기술로부터 공지된 방법 및 장치에 비해서, 본 발명은 임의의 가스 교환이 필요없는 대신에, 기판이 한 프로세스로부터 다른 프로세스로 이동된다. 개개의 프로세스 챔버는 가열된다. 이러한 목적을 위해, 기판 홀더의 방향으로 개방된 형태의 증착 챔버를 포함하는 프로세스 챔버의 상부를 가열하는 것도 가능하다. 각각의 개별 증착 챔버를 개별적으로 가열하는 것도 가능하다. 또한, 서셉터를 가열하는 것도 가능하다. 가스 공급 라인은 바람직하게 온도가 제어된다.
본 발명의 예시적인 실시예들이 첨부 도면을 참조하여 이후에 설명된다.
도 1은 로봇 아암을 포함하는 진공-전달 챔버에 연결되는 두 개의 진공 챔버를 갖춘 시스템의 구성을 도시하는 개략도로서, 상당한 수의 반응로 하우징이 진공-전달 챔버 및/또는 진공 시스템에 연결될 수 있는 것을 도시하는 도면이며,
도 2는 본 발명에 따른 장치를 통해 취한 개략적인 횡단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 장치의 프로세스 챔버를 통해 취한 개략적인 횡단면도로서, 도 4에 도시한 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 횡단면도이며,
도 4는 챔버 이송체를 형성하는 프로세스 챔버의 상부를 통한, 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도이며,
도 5는 다른 실시예를 위한 도 4에 도시된 도면과 유사한 단면도이며,
도 6은 또 다른 실시예를 위한 도 4에 도시된 도면과 유사한 단면도이다.
증착 챔버 몸체(1)는 진공 챔버(2) 내에 배열되며, 바람직하게 금속 또는 석영으로 제조되며 인접한 진공 플랜지(3)와 기판 로딩 및 언로딩(unloading) 도어를 갖추고 있다. 하나 이상의 이들 챔버(2)는 기판 로딩 시스템(5)의 외측에 결합될 수 있다. 하나 이상의 개별 도어(48)가 로딩 도어(4) 또는 외측 로딩 도어(8) 내에 제공될 수 있다. 로딩 시스템(5)은 로딩 및 언로딩 목적에 따라 기판을 처리할 수 있는 자동 로봇 아암(7)을 갖는 전달 챔버를 포함한다.
도면 부호 1로 나타낸 증착 챔버는 프로세스 챔버의 상부를 형성하며 반응로 하우징(2) 내에 배열된다. 증착 챔버는 복수 개의 증착 챔버와 복수 개의 세정 및 펌핑 챔버(40)를 가진다. 챔버들에 인접한 부품은 내부에 배열된 기판 홀더(13) 및 기판 리프팅 기구(14)를 갖춘 이동가능한 서셉터(20)이다. 이동가능한 서셉터(20)는 수평 구동기구(15) 및 수직 리프팅 기구(16)에 연결된다. 챔버 몸체(1)와 이동가능한 서셉터(20)는 모두 적어도 하나의 외측 복사 가열기 또는 붙박이 저 항 가열기에 의해 가열될 수 있다. 챔버 몸체(1)와 서셉터(20)는 바람직하게 원형 디스크 형상이다. 그러나, 장방형과 같은 다른 형상도 가능하다.
일체형 기판 홀더(13)와 기판 리프팅 장치(14)를 갖춘 서셉터(20)는 증착 챔버 몸체(1)에 대해 수평 방향으로 이동, 바람직하게 회전될 수 있으며, 서셉터(20)와 챔버 몸체(1) 사이에는 좁은 간극(21)이 유지되어 있다. 좁은 간극(21)은 증착 챔버(11,11') 및/또는 펌핑 또는 세정 챔버(40) 내에서 가스의 혼합을 충분히 방지할 수 있도록 동적 시일(22)로서의 역할을 하므로, 가스들이 서로에 무관하게 기판으로 분배될 수 있게 한다. 간극은 입구 채널(24)을 통해 도입되는 압축된 불활성 가스에 의해 세정되며 감압하에서 출구 채널(25)을 통해 제거된다. 간극(21)의 두께는 최소 가스 스트림이 증착 챔버(11,11')를 통과할 수 있게 선택된다. 기판(9)은 바람직하게, 기판 홀더(20)의 표면과 정렬된 표면을 갖도록 오목부 내에 놓일 수 있다. 가스 간극 내의 제어된 압력은 증착 챔버(11) 내의 프로세스 압력보다 조금 높으며 인접한 펌핑 및 세정 챔버(40) 내의 압력보다 상당히 높다.
증착 챔버 몸체(1)의 중심에 위치된 가스 간극은 회전 또는 병진 운동 기구와 챔버(11,11')를 격리시킨다.
복수의 증착 챔버(11,11') 및 펌핑 및 세정 챔버(40)는 챔버 몸체(1) 내에 배열된다. 각각의 챔버는 각각의 경우에 불활성 가스로 충전된 좁은 간극(21)에 의해 서로 분리된다.
각각의 적합하고 바람직한 컵형 또는 박스형 증착 챔버(11,11')는 기저면(46) 및 적어도 3 개 또는 4 개의 바람직하게 수직으로 지향된 측벽(32)을 가진 다. 증착 챔버 몸체(1) 내의 증착 챔버(11,11')에 인접해 제공된 것은 하나 이상의 반응성 가스를 위한 하나 이상의 공급 채널이며, 이들 채널은 적합한 말단 부품(38; endpiece), 예를 들어 노즐을 통해 챔버 내측으로 개방되어 있다. 이들 공급 채널(34)은 외측 반응성 가스 라인 또는 진공 시스템 및 가스 혼합 시스템에 연결된다. MOCVD, ALD 등의 프로세스에 적합한 증착 챔버(11,11') 내의 압력을 발생시키기 위해, 가스가 외측 채널(35)을 통해 이동된다. 외측 채널(35)은 주 진공 라인 및 진공 펌프에 연결된다.
다수의 세정가스 입구 채널(24) 및 세정가스 출구 채널이 챔버(40)의 세정을 위해 제공된다. 상이하게 구성된 예시적인 실시예에서, 세정 챔버(40)의 상부는 펌프, 바람직하게 터보펌프의 입구 플랜지(43)용 개구(42)를 가진다.
이동 가능한 서셉터(20)의 일부분이 각각의 증착 챔버(11,11') 또는 세정 챔버(40)에 인접해 있다. 서셉터(20)는 바람직하게 "정전기 척", 즉 정전기 기판 마운트를 갖는 기판 홀더(13) 상에 배열되는 기판(9)을 이송한다. 이러한 기판 홀더에는 리프트 기구(16)의 리프트 핀(14)이 제공될 수 있다.
두 개의 상이한 증착 챔버(11,11')가 예시적인 실시예에 제공되어 있음을 도 4에 따른 단면도로부터 알 수 있다. 각각의 이들 증착 챔버는 원형의 아웃라인을 가진다. 그러나, 아웃라인은 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이 상이하게 구성될 수도 있다. 두 개의 증착 챔버(11,11') 사이에 위치된 세정 챔버(40) 및/또는 증착 챔버(11,11')의 아웃라인은 원칙적으로 장방형, 특히 정방형으로도 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 예시적인 실시예의 경우에, 총 4 개의 기판이 서셉터 상에 놓인다. 도시 않은 바람직한 구성에 있어서, 더 많은, 특히 적어도 6 개의 기판이 서셉터 상에, 서셉터의 중심 주변에 환형으로 놓인다. 복수의 기판 홀더 각각이 증착 챔버(11,11') 및/또는 세정 챔버(40)에 할당되어서, 서셉터의 일정한 회전 위치에서 각각의 기판(9)이 증착 챔버(11,11') 또는 세정 챔버(40) 아래에 놓이게 된다. 개별 챔버(11,11',40)의 아웃라인이 기판(9)의 아웃라인보다 큰 경우에, 서셉터는 단계적인 방식으로 회전될 수 있다. 서셉터는 규칙적인 간격으로 회전되며, 회전 위치에서 각각의 기판(9)은 챔버(11,11',40)와 결합되고 일정한 시간 주기 동안 멈추게 되며, 그 멈춤 시간 동안에 특정 프로세스가 기판(9)의 표면에서 수행된다.
도 5에 도시된 예시적인 실시예의 경우에, 증착 챔버(11,11')는 기판(9)의 아웃라인보다 큰 아웃라인을 가져서, 이러한 장치가 단계적 방식으로 작동될 수 있게 한다. 그러나, 도 4에 도시된 장치에 비해서, 세정 챔버(40)는 상당히 좁게 구성되어 있다. 이들은 실질적으로, 개별 증착 챔버(11,11')들 사이에 가스 시일을 형성하는 역할을 하므로, 각각의 증착 챔버(11,11')의 상이한 프로세스 가스들이 혼합되지 않는다. 세정 챔버(40)는 본 실시예에서 실질적으로 십자형 구조를 가진다. 세정 가스용 가스 입구(29)가 예를 들어, 중심부에 배열될 수 있다. 그러나, 세정 가스가 입구(24)를 통해 세정 챔버(40)의 내측으로 도입되게 할 수도 있으며, 이때 상기 입구는 각각의 세정 챔버(40)의 외측 반경 방향의 끝부분에 위치된다. 그러나 대체 예로서, 각각 두 개의 채널(24,29)이 출구로서 사용되어 세정 가스가 세정 챔버(40)를 통해 반경 방향으로 유동시키는 것도 가능하다.
전술한 예시적인 실시예의 경우에, 각각 4 개의 상이한 증착 챔버(11,11')가 공급 채널(34,34')을 가지며, 그 공급 채널을 통해 개개의 프로세스 가스가 증착 챔버(11,11')의 내측으로 도입된다. 또한, 본 실시예에서는 공급 채널(34,34')의 횡단면 형상만이 도시되어 있다. 증착 챔버(11,11') 내에 균일한 가스-상 분배를 보장하기 위해 특정 형상의 공급 채널이 제공될 수도 있다. 각각의 출구 채널(35,35')의 형상에도 동일하게 적용된다. 이러한 두 개의 채널(34,34',35,35')을 통한 유동은 가능한 한 적은 가스가 간극(21) 내측으로 진입될 수 있고 노즐(29,35)에 의해 증착 챔버(11,11')의 내측으로, 그리고 증착 챔버 내의 간극(21)으로 가스가 침투하는 것을 방지하도록 설정된다.
전술한 내용들은 CVD 프로세로 기판 상에 얇은 층을 증착하는 다른 방법(예를 들어, MOCVD 또는 ALD 등과 같은)에도 사용될 수 있다.
통상적인 프로세스 시퀀스에서, 서셉터(20)는 제 1 기판 홀더(13)에 대한 로딩 위치로 이동, 특히 회전된다. 서셉터(20)는 제 1 기판 홀더(13)가 로딩 도어(4)의 정면에 있을 때 정지된다. 그 후 리프트 핀(14)이 상승되며, 가스-분리 도어(48)가 개방된다. 그 후 기판(9)을 이송하는 로봇 아암(7)이 제 1 공동(11)으로 진입하며 기판 홀더(13) 위에 있는 핀(14) 상에 기판(9)을 놓는다. 핀이 리프트 기구(16)에 의해 하강되어, 기판은 홀더(13) 상에 놓인다. 기판 홀더(13)는 바람직하게 정전기 기판 홀더이다. 그러나, 기판을 기계적으로 클램핑하는 수단을 가질 수도 있다.
서셉터(20)는 로봇 아암(7)과 관련하여 다음 기판 홀더(13)를 위한 다른 로딩 위치로 이동된다. 일단 전술한 단계들이 모든 기판(13)에 대해 반복되면, 로딩이 완료된다. 분리형 도어(48)가 폐쇄되고 텅빈 로봇 아암(7)이 중립 위치로 다시 이동된다. 전술한 형태의 로딩 작동은 배치식(batchwise) 방법과 관련된 것이다. 연속적인 방법에는 "기판의 핫스왑(Hotswap)"으로서 지칭되는 다른 로딩/언로딩 작동을 필요로 한다. 그런 경우에, 이미 처리된 기판은 로봇 아암으로부터 제거되며 블랭크 기판(blank substrate)이 텅빈 기판 홀더 상에 위치된다. 이러한 목적을 위해 고속 트윈-아암 로봇이 사용된다.
기판 홀더(13)과 관련된 서셉터(20)의 회전 시작시, 기판은 일정한 시점에서 증착 챔버(11)의 내측으로 진입한다. 챔버의 온도와 챔버 내의 기판 온도는 일정하게 유지되며 챔버 내의 바람직한 화학 반응에 채택된다. 챔버(11) 내부에는 입구 노즐(34)과 출구 노즐(35) 사이에서 바람직하게 수평으로 일정하게 흐르는 반응성 가스 또는 증기가 있다. 이러한 가스 흐름은 연속적으로 유지된다. 이러한 반응성 가스 또는 반응성 증기는 증착 챔버(11) 쪽으로 지향된 기판의 표면 상에 얇은 재료 층을 형성한다. 바람직한 필름 또는 바람직한 표면 코팅이 달성되는 대로, 기판은 증착 챔버(11)를 떠나 펌핑/세정 챔버(40) 및/또는 다음의 증착 챔버(11')로 이동된다.
인접 챔버(11)와 서로서로, 그리고 증착 챔버 몸체를 에워싸고 있는 진공 영역(2)과의 격리를 위해, 복수의 동적 시일 영역(22)이 제공된다. 이들 시일 영역은 챔버 몸체(1)와 서셉터(20) 사이에서 좁은 간극(21)으로서 역할한다. 이러한 간극은 불활성 가스에 의해 연속적으로 세정된다. 불활성 가스는 채널(29)을 통해 분배된다. 적합한 압력 구배가 상기 간극, 챔버 및 진공 수용부의 내측 사이에서 유지된다. 상기 간극은 상이한 공동(11)과 상기 반응로 몸체(1) 외측의 진공 수용부의 공동 사이로 반응성 가스가 흐르는 것을 방지한다.
도 6에 도시된 예시적인 실시예의 경우에, 세정 챔버(40) 및/또는 상이한 증착 챔버(40)의 아웃라인은 원주 방향으로 보아서 원형 디스크 형상의 기판(9)의 직경보다 작다. 이러한 장치는 서셉터(20)의 연속적인 회전을 가능하게 한다. 증착 챔버(11,11') 및/또는 세정 챔버(40)의 아웃라인은 기판의 각 지점이 세정 챔버(40) 및/또는 증착 챔버(11,11') 내에서 동일한 잔류 시간을 갖도록 선택된다. 아웃라인은 단면이 특히, 원형 형상이다.
증착 챔버의 내측으로 도입되는 프로세스 가스를 발생시키기 위해, 명세서 내용을 본원 발명에 참조할 수 있는 예를 들어, EP 1 098 015 A1호에 설명된 바와 같은 증발기가 사용될 수 있다.
그러나, 모든 내용을 본원 발명에 참조할 수 있는 EP 1 320 636 A1호에 설명된 바와 같은 장치도 적합하다.
또한, 본원 발명에 참조될 수 있는 DE 100 57 491 A1호의 방법을 사용하여 장치내에서 발생될 수 있는, 액체 내에 용해되는 전구체 또는 액체 전구체의 증발에 대해서도 규정되어 있다.
전술한 특허의 모든 특징들은 본 발명에 속한다. 본 발명의 청구의 범위에 상기 특허들의 특징을 결합시키기 위한 목적으로, 관련/첨부된 우선권의 내용도 본 발명에 포함된다.

Claims (42)

  1. 반응로 하우징(2) 내에 배열되는 프로세스 챔버(1,20,11,11',40,21) 및 적어도 하나의 기판(9)을 이송하는 이동가능한 서셉터(20)를 가지며, 상기 프로세스 챔버 내측으로 서로 상이하고 층-형성 성분을 함유하는 프로세스 가스를 도입하기 위한 가스 공급 라인(24)이 개방되어 있어, 상기 층-형성 성분들이 기판상에 증착되도록 연속적인 프로세스 단계로 상기 프로세스 가스들이 프로세스 챔버 내측으로 도입될 수 있는, 하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치에 있어서,
    상기 프로세스 챔버는 서로 분리되어 있으며, 개별적인 가스 조성물의 도입을 위한 상이한 가스 공급 라인(34,34')이 내측으로 개방되어 있으며, 상이한 층들 또는 층 성분들이 증착되도록 서셉터(20)의 운동에 의해 기판이 연속적으로 이송되는 복수의 증착 챔버(11,11')를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착 챔버(11,11')는 공통 평면(1') 상에 위치되는 개구를 갖춘 컵 형상인 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장 치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 증착 챔버(11,11')의 개구 평면(1')은 상기 서셉터(20)의 반대쪽에 위치되며, 상기 프로세스에 의해 간극(21)이 형성되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서,
    특히 세정 챔버 형태의 하나 이상의 세정 장치(40)가 두 개의 증착 챔버(11,11') 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항에 있어서,
    특히 시일 가스를 위한 가스-출구 채널이 두 개의 인접한 증착 챔버(11,11') 및/또는 세정 챔버(40) 사이의 영역 내에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서,
    상기 서셉터(20)는 원형 디스크 형상이며 중심 주위에서 특히 단계적인 방식으로 회전 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항에 있어서,
    상기 가스 공급 라인(34,34',29)의 상류에는 가스-혼합 및 분배 시스템이 배열되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항에 있어서,
    상기 서셉터(20) 상에서 회전 구동되도록 기판 홀더(13)가 장착되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 홀더(13)는 리프트 기구(14,16)에 의해 상승될 수 있는 것을 특징 으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 증착 및/또는 세정 챔버(11,11',40)는 특히, 진공 펌프에 연결되는 가스 출구(35,42,43)를 가지는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항에 있어서,
    상기 증착 및/또는 세정 챔버(11,11',40)는 프로세스 챔버 상부(1) 내에 있는 리쎄스인 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항에 있어서,
    상기 증착 챔버(11,11')는 서셉터(20)의 이동 방향, 특히 회전 방향으로 차례로 배열되며, 동일한 형상 및 동일한 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장 치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항에 있어서,
    상기 증착 챔버(11,11')는 서셉터(20)의 이동 방향으로, 그리고 특히 회전 방향으로 차례로 배열되며, 서로 상이한 크기 및/또는 상이한 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항에 있어서,
    상기 증착 챔버(11,11')의 형상, 크기 및 위치는 상기 서셉터(20)의 임의의 회전 위치에서 서셉터(20) 상에 배열된 기판(9)이 개별적으로 결합되는 증착 챔버(11,11') 및/또는 세정 챔버 또는 증착 챔버(11,11') 사이의 공간에 각각 할당되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항에 있어서,
    층의 최적 증착과 최적 생산성을 달성하기에 충분한 정도로 각각의 특히, 상이한 표면 반응 및/또는 세정 단계 및/또는 펌핑 단계를 수행할 수 있도록 각각의 챔버(11,11',40) 영역에서 기판(9)의 최소 잔류 시간을 보장하기 위해 서셉터의 최대 이동/회전 속도의 측면에서 특히 서셉터의 이동/회전 방향에 대해 상기 증착 및/또는 세정 챔버(11,11',40)의 직경이 최소화되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항에 있어서,
    상기 가스-혼합 및 분배 시스템은 액체 소오스를 가지며, 상기 액체 소오스는 연속 증발기의 사용에 의해 가스로 변환되는 액체 전구체 또는 액체 내에 용해되는 고체 전구체에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항에 있어서,
    상기 증발기 내에서의 증발은 증발기의 어떤 표면과의 접촉없이, 단지 기상으로부터 열의 흡수에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항에 있어서,
    상기 가스 공급 라인은 온도 제어되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항에 있어서,
    상기 서셉터(20)는 특히, 상기 기판 홀더(13)에 기판(9)을 로딩하고 기판 홀더로부터 기판을 언로딩하기 위해 상기 프로세스 챔버의 상부에 대해 수직 방향으로 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항에 있어서,
    상기 리프트 기구(16)는 기판(9)의 하부에 작용하는 수직으로 지향된 리프트 핀(14) 또는 리프트 링을 가지는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항에 있어서,
    상기 증착 및/또는 세정 챔버(11,11',40)의 벽 및/또는 서셉터(20)의 온도를 제어하는 하나 이상의 가열 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항에 있어서,
    상기 증착 및/또는 세정 챔버(11,11',40)의 반경 방향 크기는 기판의 반경 방향 크기와 적어도 동일한 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항에 있어서,
    상기 증착 및/또는 세정 챔버(11,11',40)의 원주 방향 크기는 기판의 원주 방향 크기보다 작은 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장치.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항에 있어서,
    상기 증착 및/또는 세정 챔버(11,11',40)의 원주 방향으로의 폭은 반경방향으로의 거리에 대해 증가하며, 특히 증착 및/또는 세정챔버는 단면 원형 형상의 우웃라인을 가지는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판(9)상에 증착하기 위한 장 치.
  25. 반응로 하우징(2) 내에 배열되며, 기판(9)이 이동가능한 서셉터(20)에 의해 내측으로 이송되며, 연속적인 프로세스 단계에 의해 기판(9)상에 증착되는 층-형성 성분들을 함유하는 상이한 프로세스 가스들이 내측으로 도입되는 프로세스 챔버(11,11') 내에서 하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법에 있어서,
    상기 상이한 프로세스 가스가 서로 분리되어 있는 상기 프로세스 챔버의 증착 챔버(11,11')의 내측으로 도입되며, 상기 하나 이상의 기판이 상기 서셉터(20)의 운동에 의해 차례로 상기 개별적인 증착 챔버(11,11')로 이송되며, 상기 프로세스 단계 중의 하나가 각각의 증착 챔버(11,11') 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 서셉터(20)는 하나의 평면 내에서 이동하며, 특히 상기 서셉터(20)는 회전되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 두 개의 증착 또는 세정 챔버(11,11') 사이의 영역에 있는 간극(21)은 시일 가스, 특히 불활성 가스에 의해 세정되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  28. 제 25 항 내지 제 27 항에 있어서,
    상기 증착 층은 특히 주로 2족 및 6족, 3족 및 5족, 또는 4족의 원소로 이루어지는 두 개 이상의 성분들을 포함하며, 상기 성분들은 상이한 증착 챔버에서 증착되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  29. 제 25 항 내지 제 28 항에 있어서,
    상기 성분은 기판(9) 상에 단층으로 증착되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  30. 제 25 항 내지 제 29 항에 있어서,
    상기 증착 챔버(11,11')는 연속적으로 증착 챔버로 유동하는 서로 관련된 프로세스 가스들을 가지는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  31. 제 25 항 내지 제 30 항에 있어서,
    상기 증착 및/또는 세정 챔버(11,11',40)의 내측으로 흐르는 상기 가스 스트림은 상기 증착 및/또는 세정 챔버를 통과하는 가스 스트림과 크기가 동일한 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  32. 제 25 항 내지 제 31 항에 있어서,
    상기 기판(9)은 상이한 증착 챔버(11)와 교대로 결합되며, 하나의 증착 챔버(11,11')는 금속 층이 상기 기판 상에 증착되게 하는 금속 함유 가스를 포함하며, 다른 하나의 증착 챔버(11')는 상기 금속 층이 증착된 기판이 할당되고 상기 금속 층과 반응하는 다른 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  33. 제 25 항 내지 제 32 항에 있어서,
    각각 반응성 가스를 포함하는 두 개의 증착 챔버(11,11') 사이로 기판을 할당하는 사이에 상기 기판은 상기 증착 챔버들 사이에 위치되는 세정 챔버(40)로 할당되며, 상기 세정 챔버는 불활성 가스를 함유 및/또는 상기 인접한 증착 챔버보다 낮은 압력으로 배기하는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  34. 제 25 항 내지 제 33 항에 있어서,
    상기 서셉터(20)는 일정 또는 가변 속도로 연속적으로 이동, 특히 회전되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  35. 제 25 항 내지 제 34 항에 있어서,
    상기 서셉터는 상기 증착 또는 세정 챔버의 영역에서 규정된 잔류 시간을 갖도록 단계적으로 이동, 특히 회전되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  36. 제 25 항 내지 제 35 항에 있어서,
    제 1 반응성 가스는 적어도 하나의 금속, 특히 Al, Si, Pr, Ge, Ti, Zr, Hf, Y, La, Ce, Nb, Ta, Mo, Bi, Nd, Ba, Sr, W 및/또는 Gd를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  37. 제 25 항 내지 제 36 항에 있어서,
    제 2 반응성 가스는 산소를 함유하며, 특히 이러한 물질은 O2 및 O3 및/또는 N2O 및/또는 H2O인 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  38. 제 25 항 내지 제 37 항에 있어서,
    제 2 반응성 가스는 질소, 특히 NH3를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  39. 제 25 항 내지 제 38 항에 있어서,
    상기 기판은 상이한 금속 함유 또는 비금속 함유 반응성 재료를 포함하는 상이한 증착 챔버(11,11')와 결합되며, 상기 증착 챔버는 혼합된 산화물, 나노라미네이트 및/또는 초격자(superlattice)가 증착되도록 차례로 배열되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  40. 제 25 항 내지 제 39 항에 있어서,
    상기 증착된 층은 등각성(conformational) 또는 높게 구조화된 기판인 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  41. 제 25 항 내지 제 40 항에 있어서,
    상기 증착된 층은 금속 산화물 및/또는 금속 질화물 및/또는 금속을 포함하 는 하나 이상의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
  42. 제 25 항 내지 제 41 항에 있어서,
    상기 기판은 실온 이상의 온도로 가열되며 상기 프로세스 챔버는 100 밀리바 이하의 압력에서 유지되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 특히 얇은 층을 적어도 하나의 기판상에 증착하는 방법.
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