KR20090069076A - 박막 증착 장치 및 증착 방법 - Google Patents

박막 증착 장치 및 증착 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막 증착 장치 및 증착 방법에 관한 것으로, 반응챔버; 상기 반응챔버 내에 회전 가능하게 장착되며, 적어도 하나의 기판이 안착되는 서셉터; 상기 반응챔버의 상부에 장착되어 상기 반응챔버 내로 복수개의 가스를 독립적으로 공급하는 가스 공급부; 상기 복수개의 가스가 공급되는 각 영역의 경계에 대응하도록 상기 서셉터 상부에 장착되며, 주변의 가스를 배기하는 배기라인을 구비하는 분리 배기부; 및 상기 분리 배기부에 흡입력을 제공하는 진공 펌프부;를 포함하여, 소스가스와 반응가스를 분리하여 배기할 수 있으며, 파티클 등의 불순물의 생성을 줄임으로써 박막의 성막 품질을 향상시킬 수 있는 박막 증착 장치 및 그 증착 방법을 제공한다.
분리배기부, 소스가스영역, 반응가스영역, 퍼지가스영역

Description

박막 증착 장치 및 증착 방법{APPARATUS FOR MAKING THIN FILM AND METHOD FOR MAKING THIN FILM}
본 발명은 박막 증착 장치 및 증착 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소스가스와 반응가스를 분리 배기하여 소스가스 및 반응가스가 서로 혼합되는 것을 방지함으로써 박막의 성막 품질을 향상시킬 수 있는 박막 증착 장치 및 증착 방법을 제공한다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼나 글래스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하기 위해서는 스퍼터링(Sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(PVD; Physical Vapor Deposition)과, 화학 반응을 이용하는 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition) 등을 이용한 박막 제조 방법이 사용된다.
여기서, 화학 기상 증착법으로는 상압 화학 기상증착법(APCVD; Atmospheric Pressure CVD), 저압 화학 기상 증착법(LPCVD; Low Pressure CVD), 플라즈마 유기 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced CVD)등이 있으며, 이 중에서 저온 증착이 가능하고 박막 형성 속도가 빠른 장점 때문에 플라즈마 유기 화학 기상 증착법이 많이 사용되고 있다.
그러나, 반도체 소자의 디자인 룰(Design Rule)이 급격하게 줄어듦으로 인해 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 매우 우수한 단원자층 증착 방법(ALD; Atomic Layer Deposition)의 사용이 증대되고 있다. 즉, 반도체 제조 공정의 게이트 산화막, 커패시터 유전막 및 확산 방지막과 같은 박막의 증착에 사용된다.
원자층 증착 방법(ALD)은, 기체 분자들 간의 화학 반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착(CVD; Chemical Vapour Deposition) 방법과 유사하다. 하지만, 통상의 화학 기상 증착 방법이 다수의 기체 분자들을 동시에 챔버 내로 주입하여 웨이퍼의 상방에서 발생된 반응 생성물을 웨이퍼에 증착하는 것인 반면, 원자층 증착 방법은 하나의 기체 물질을 챔버 내로 주입한 후 이를 퍼지(purge)하여 가열된 웨이퍼의 상부에 물리적으로 흡착된 기체만을 잔류시키고, 이후 다른 기체 물질을 주입함으로써 상기 웨이퍼의 상면에서만 발생되는 화학 반응 생성물을 증착한다는 점에서 상이하다.
이러한 원자층 증착 방법을 통해 구현되는 박막은 스텝 커버리지(step coverage) 특성이 매우 우수하며, 특히 불순물 함유량이 월등히 낮은 순수한 박막을 구현하는 것이 가능한 장점을 갖고 있어 현재 널리 각광받고 있다.
그러나, 종래의 박막 증착 장치는 가스를 공급하는 분사기가 고속으로 회전하면서 서로 다른 종류의 반응가스와 퍼지가스를 분사하기 때문에 반응가스끼리 서로 혼합되어 반응가스의 농도가 희석되고 불필요한 반응이 일어나서, 결과적으로 기판의 증착품질이 떨어지는 문제점이 있었다.
이러한 반응가스 상호간의 반응을 방지하기 위해 반응실 주위로 복수개의 배기홀을 형성하는 것도 제안되었으나, 이 역시 서로 다른 종류의 반응가스의 혼합을 근본적으로 차단하기에는 부족하였다.
또한, 이러한 반응가스의 혼합현상을 방지하기 위해 반응실에 복수개의 분리셀을 형성하고 각각의 분리셀에 서로 다른 종류의 반응가스 및 퍼지가스를 공급할 수도 있으나, 이는 기판에 반응가스 및 퍼지가스를 순차적으로 증착해야 하기 때문에 공정시간이 길어져 생산성이 저하되고, 반응실의 구조가 복잡해지는 문제가 있었다.
한편, 다른 종류의 반응가스가 서로 반응하면 파티클이 형성되어 기판의 증착 품질을 떨어뜨리게 되는데 이러한 파티클을 효과적으로 제거하지 못하는 문제점도 있었다. 즉, 반응실의 하부를 향하여 배기를 하는 경우에 기판의 상부 공간에 존재하는 파티클 등의 불순물은 배기되는 가스의 기류에 휩쓸리며 기판의 표면에 상처를 낼 가능성을 배제할 수 없었다.
또한, 종래의 박막 증착 장치는 파티클 등의 불순물로 인해 진공펌프의 수명이 단축되는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 반응실에 잔존하는 소스가스와 반응가스를 분리 배기함으로써 배기되는 가스들이 서로 불필요게 반응하는 것을 줄일 수 있는 박막 증착 장치 및 증착 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 소스가스가 존재하는 영역과 반응가스가 존재하는 영역 사이에 퍼지가스영역 또는 분리 영역을 형성하여 소스가스와 반응가스를 분리 배기함으로써 반응실의 구조를 단순화할 수 있는 박막 증착 장치 및 증착 방법을 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명은 배기되는 소스가스와 반응가스를 분리 배기하여 파티클 등 불순물의 생성을 미연에 차단함으로써 진공펌프의 손상을 방지하고 수명을 늘일 수 있는 박막 증착 장치 및 증착 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 반응챔버의 내측 벽면을 따라 기구적인 격벽을 형성하고, 이 격벽에 의해 반응실 주위에 형성된 배기홀을 소스가스 배기홀과 반응가스 배기홀로 분리함으로써, 소스가스와 배기가스가 서로 반응하는 것을 줄일 수 있는 박막 증착 장치 및 증착 방법을 제공한다.
본 발명은 소스가스 배기라인 및 반응가스 배기라인을 포함하는 분리배기부를 반응실의 상부에 형성함으로써, 소스가스와 반응가스가 서로 반응하여 파티클 등의 불순물이 생기더라도 이를 신속하게 제거할 수 있고 파티클 등에 의해 기판의 표면이 손상되는 것을 줄일 수 있는 박막 증착 장치 및 증착 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 기판의 증착 품질을 향상시킬 수 있는 박막 증착 장치 및 증착 방법을 제공한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 반응챔버; 상기 반응챔버 내에 회전 가능하게 장착되며, 적어도 하나의 기판이 안착되는 서셉터; 상기 반응챔버의 상부에 장착되어 상기 반응챔버 내로 복수개의 가스를 독립적으로 공급하는 가스공급부; 상기 복수개의 가스가 공급되는 각 영역의 경계에 대응하도록 상기 서셉터 상부에 장착되며, 주변의 가스를 배기하는 배기라인을 구비하는 분리배기부; 및 상기 분리배기부에 흡입력을 제공하는 진공 펌프부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치를 제공한다.
상기와 같이 구성함으로써 잔존하는 소스가스와 반응가스 등을 분리하여 배기할 수 있으며, 소스가스와 반응가스가 서로 반응하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
여기서, 상기 배기라인은 상기 반응챔버의 내부를 소스가스영역, 반응가스영역 및 퍼지가스영역으로 구획하며, 상기 소스가스영역과 상기 반응가스영역은 상기 퍼지가스영역에 의해 서로 이격된 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 상기 소스가스영역과 상기 반응가스영역 사이에서 상기 퍼지가스영역이 상기 소스가스영역과 상기 반응가스영역을 분리하는 분리 영역으로 작용하기 때문에 배기되는 소스가스와 반응가스가 혼합되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 상기 배기라인은 상기 서셉터 상에 안착된 상기 기판에 존재하는 불순물 또 는 파티클을 흡입 배출할 수 있다. 즉, 상기 기판과 대향되는 방향으로 불순물이나 파티클을 흡입하여 외부로 배출함으로써 불순물 등의 배출 과정에서 불순물 등에 의해 기판의 표면이 손상되는 것을 줄일 수 있다.
한편, 상기 분리배기부의 상기 배기라인과 상기 진공 펌프부를 연결하는 토출라인을 포함하며, 상기 토출라인의 일단은 상기 가스공급부의 상부를 통과하여 상기 배기라인과 연결되고, 타단은 상기 진공 펌프부에 연결되는 것이 바람직하다. 이는 잔존하는 소스가스 및 반응가스 등을 상기 반응챔버의 상부를 향하여 배출하기 위함이며, 이로 인해 상기 반응챔버 내부의 배기 구조를 단순화할 수 있다.
한편, 상기 반응 챔버의 가장자리에 형성되며 상기 진공 펌프부에 연결되는 배기홀을 포함할 수 있다. 이와 같이 상기 반응챔버의 하부 가장자리에 배기홀을 형성함으로써 상기 배기라인으로부터 상대적으로 먼 거리에 있는 반응챔버의 하부에 존재하는 소스가스 및 반응가스도 효과적으로 분리 배기할 수 있다.
상기 반응챔버의 내부에는 상기 서셉터의 주변으로 배기되는 가스의 혼합을 방지하는 격벽을 형성할 수 있다. 이 때, 상기 격벽은 상기 배기라인의 사이에 위치하며, 서로 마주 보도록 적어도 2군데 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 기구적인 격벽을 형성함으로써, 상기 배기홀을 통해 배기되는 소스가스와 반응가스가 혼합되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 가스공급부는 소스가스를 공급하는 소스가스영역, 퍼지가스를 공급하는 제1 퍼지가스영역, 반응가스를 공급하는 반응가스영역 및 퍼지가스를 공급하는 제2 퍼지가스영역을 순차적으로 포함하고, 상기 분리배기부는 상기 소스가스 영역과 상기 제1, 2 퍼지가스영역의 경계에 대응하여 상기 가스공급부 저면에 형성된 소스가스 배기라인 및 상기 반응가스영역과 상기 제1, 2 퍼지가스영역의 경계에 대응하여 상기 가스공급부 저면에 형성된 반응가스 배기라인을 포함할 수도 있다.
상기와 같이 구성함으로써 기구적인 격벽 없이도 잔존하는 소스가스와 반응가스가 혼합되는 것을 방지할 수 있고 상기 반응챔버의 내부 구조를 단순화시킬 수 있다.
또한, 상기 소스가스영역, 상기 반응가스영역 및 상기 제1,2 퍼지가스영역과 대응하는 상기 가스공급부에는 가스를 상기 반응챔버 내부로 분사하는 복수개의 분사공이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 가스공급부에 복수의 가스분사공을 형성함으로써, 상기 가스공급부를 샤워헤드(shower-head)로 기능하게 할 수도 있다.
여기서, 상기 소스가스 배기라인은 상기 소스가스영역과 상기 제1퍼지가스영역 사이의 경계 및 상기 소스가스영역과 상기 제2퍼지가스영역 사이의 경계를 걸쳐서 형성되고, 상기 반응가스 배기라인은 상기 반응가스영역과 상기 제1퍼지가스영역 사이의 경계 및 상기 반응가스영역과 상기 제2퍼지가스영역 사이의 경계를 걸쳐서 형성되는 것이 바람직하다
한편, 상기 가스공급부에 형성되어, 상기 소스가스 배기라인과 일단이 연결되는 제1토출라인 및 상기 반응가스 배기라인과 일단이 연결되는 제2토출라인을 포함하며, 상기 진공 펌프부는 상기 제1토출라인의 타단과 연결되는 제1진공 펌프 및 상기 제2토출라인의 타단과 연결되는 제2진공 펌프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 소스가스영역과 대응하도록 상기 반응챔버의 가장자리에 형성되며, 상기 제1진공 펌프에 연결되는 제1배기홀 및 상기 반응가스영역과 대응하도록 상기 반응챔버의 가장자리에 형성되며, 상기 제2진공펌프에 연결되는 제2배기홀을 포함할 수도 있다. 이는, 상기 제1및 제2배기홀의 형성 위치를 분리함으로써 상기 제1 및 제2배기홀을 통해 배기되는 소스가스와 반응가스가 혼합되는 것을 방지하기 위함이다.
여기서, 상기 반응챔버의 내부에는 소스가스와 반응가스의 혼합을 방지하는 격벽이 형성되며, 상기 격벽은 상기 제1퍼지가스영역 및 상기 제2퍼지가스영역에 위치하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 소스가스 배기라인은 소스가스 및 퍼지가스를 배기하고 상기 반응가스 배기라인은 반응가스 및 퍼지가스를 배기할 수 있다. 즉, 상기 반응챔버 내부에 가스가 상대적으로 적거나 없는 영역을 이용하여 상기 소스가스영역과 상기 반응가스영역을 분리할 수 있고, 별도의 기구적인 격벽을 형성할 필요가 없게 된다.
한편, 발명의 다른 분야에 의하면, 본 발명은 반응챔버의 상부에 소스가스를 공급하는 소스가스영역, 퍼지가스를 공급하는 제1 퍼지가스영역, 반응가스를 공급하는 반응가스영역 및 퍼지가스를 공급하는 제2 퍼지가스영역을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 반응챔버 내에서 적어도 하나의 기판이 안착되는 서셉터를 회전시키는 단계; 상기 소스가스영역, 상기 반응가스영역 및 상기 제1,2퍼지가스영역을 통해서 상기 소스가스, 상기 반응가스 및 상기 퍼지가스를 상기 서셉터 상에 공급하는 단계; 및 상기 소스가스영역과 상기 제1, 2 퍼지가스영역의 경계에 대응하여 상기 가스공급부 저면에 형성된 소스가스 배기라인 및 상기 반응가스영역과 상기 제1, 2 퍼지가스영역의 경계에 대응하여 상기 가스공급부 저면에 형성된 반응가스 배기라인을 이용하여 주변 가스를 상기 반응챔버에서 배기시키는 단계;를 포함하는 박막 증착 방법을 제공한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 분리배기부를 구비하여 잔존하는 소스가스와 반응가스가 서로 섞이어 불필요한 반응을 하게 되는 것을 방지할 수 있고 기판을 제외한 다른 곳에 반응물이 증착되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 소스가스와 반응가스를 분리 배기하기 위해 기구적인 격벽을 반응실 내에 형성할 필요가 없으며, 반응챔버의 내부 구조를 단순화할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 잔존 소스가스와 반응가스의 혼합을 방지하여 파티클 등의 불순물의 생성을 줄임으로써 박막의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 반응실의 상부를 향하여 소스가스와 반응가스를 분리 배기함으로써, 배기 시 기판 상의 미세 구조 사이에 파티클 등이 잔류하는 것을 줄일 수 있고, 파티클 등이 배기되는 과정에서 기판의 표면에 부딪혀 성막 품질이 저하되는 것을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 배기라인 뿐만 아니라 배기홀의 형성 위치도 소스가스영역과 반응가스영역으로 분리함으로써 소스가스와 반응가스의 혼합을 이중으로 차단할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 파티클 등의 불순물에 의해 진공펌프가 손상되는 것을 줄일 수 있으며 진공펌프의 사용 수명을 연장시킬 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구성 및 작용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 종단면도이고, 도 2는 도 1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도로서 본 발명의 일 실시예에 따른 분리배기부가 형성된 가스공급부를 도시한 도면이며, 도 3은 도 1의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도로서 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착장치의 반응챔버 내부와 분리배기부의 관계를 도시한 도면이다.
우선 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)는 반응실(R)을 형성하는 반응챔버(110); 반응챔버(110) 내에 회전 가능하게 장착되며, 적어도 하나의 기판(W)이 안착되는 서셉터(120); 반응챔버(110)의 상부에 장착되어 반응실(R) 내로 복수개의 가스를 공급하는 가스공급부(130); 상기 복수개의 가스가 공급되는 각 영역의 경계에 대응하도록 서셉터(120) 상부에 장착되며, 주변의 가스를 배기하는 배기라인(141,142)을 구비한 분리배기부(140); 반응챔버(110)의 가장자리에 형성된 배기홀(111); 및 분리배기부(140)에 흡입력을 제공하는 진공 펌프부(150)를 포함한다.
여기서, 상기 복수개의 가스는 소스가스(SG), 반응가스(RG) 및 퍼지가스(PG)인 것이 바람직하며, 배기라인(141,142)은 소스가스 배기라인(141)과 반응가스 배기라인(142)으로 구성되며 소스가스 배기라인(141)과 반응가스 배기라인(142)은 일정 간격을 두고 서로 마주 보도록 형성될 수도 있다.
상기와 같이 구성함으로써 잔존하는 소스가스(SG)와 반응가스(RG)를 분리하여 배기할 수 있고, 소스가스(SG)와 반응가스(RG)가 서로 혼합하여 반응하는 것을 방지할 수 있다.
상기 반응챔버(110)는 증착 반응이 일어나는 반응실(R)을 내부에 가지는 대략 실린더 형상의 용기이며, 개구된 상단에는 가스공급부(130)가 장착된다. 이와 같이, 반응챔버(110)와 가스공급부(130)가 서로 결합됨으로써 밀폐된 공간인 반응실(R)을 형성하게 된다.
상기 반응챔버(110)의 반응실(R)은 가스공급부(130) 쪽에서 보았을 때 대략 원형으로 형성됨이 바람직하다. 이러한 반응실(R)의 형상은 가스공급부(130) 또는 서셉터(120)의 원활한 회전 운동을 보장할 수 있게 해 준다.
한편, 상기 반응실(R)의 하부에는 대략 원판 형상의 서셉터(120)가 장착된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 서셉터(120)는 반응챔버(110)의 하부 중앙을 관통하여 설치된 회전축(121)에 연결되어 회전 가능한 상태로 반응실(R)에 설치된다. 가스공급부(130)를 회전시켜서 소스가스(SG) 및 반응가스(RG)를 서로 반응시킬 수도 있으나, 본 발명의 일실시예에 따른 박막 증착 장치(100)에서는 서셉터(120)를 회전시키는 것이 바람직하다.
상기 서셉터(120)에는 증착하고자 하는 기판(W)이 안착되는데, 도 3에 도시된 바와 같이 안착되는 기판(W)은 서셉터(120) 상에 일정한 간격으로 배치된다. 도 3을 참조하면 4개의 기판(W)이 서셉터(120)에 안착되어 있으나, 이러한 기판(W)의 갯수는 하나의 예시에 불과하며, 기판(W) 내지 반응실(R)의 크기에 따라 6개 또는 8개 등 다양한 갯수의 기판(W)을 장착할 수 있다.
여기서, 상기 서셉터(120)의 가장자리와 반응챔버(110)의 내벽 사이에는 일정한 간격이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 반응실(R)의 크기 보다 서셉터(120)의 크기가 작은 것이 효과적이다. 왜냐하면, 서셉터(120)가 반응실(R) 보다 크거나 같으면 서셉터(120)의 회전 운동시 반응실(R)의 내벽과 서셉터(120)가 충돌할 수 있고, 충돌시 발생한 미세 입자로 인해 박막의 증착 품질이 저하될 수 있기 때문이다.
한편, 상기 서셉터(120)는 회전운동 뿐만 아니라 상하운동도 할 수 있다. 즉, 가스공급부(130)와 기판(W)의 간격에 따라 반응 상태 또는 성막 품질이 달라질 수 있는 바, 서셉터(120)를 상하로 움직여서 최적의 반응 위치를 찾을 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 서셉터(120)의 하부에는 기판(W)을 가열하여 반응실(R) 내부의 온도를 최적의 반응 온도로 만들기 위한 히터(123)가 설치될 수 있다.
상기 히터(123)는 기판(W)을 충분한 반응 온도까지 가열하는 기능을 하며, 경우에 따라서는 반응챔버(110) 또는 반응실(R) 내부를 반응 온도까지 가열하기 위한 별도의 히터를 더 설치할 수도 있다.
상기 히터(123)는 반응실(R)의 바닥면으로부터 소정 간격을 두고 형성되는데, 기판(W)을 효과적으로 가열하기 위해서는 반응실(R)의 바닥면 보다는 서셉터(120)에 가깝게 히터(123)를 설치하는 것이 바람직하다. 하지만, 히터(123)와 반응실(R) 바닥면 간의 간격을 줄이면 히터(123)에 의해 반응실(R)이 직접적으로 가열되는 효과도 얻을 수 있을 것이다. 이렇게 되면, 반응실(R)을 가열하기 위한 별도의 히터를 설치하지 않아도 무방할 것이다.
한편, 상기 반응실(R)을 가열하기 위해 별도의 히터를 설치하고자 할 경우에는 장착의 편의성 내지 반응실(R)의 크기 등을 고려하여 반응챔버(110)의 외면에 일정 간격으로 히터를 부착할 수도 있다.
상기 서셉터(120)와 반응실(R)의 내벽 사이에 형성된 공간에는 격벽(112a,112b)을 형성할 수 있다. 이 격벽(112a,112b)은 물리적인 즉, 기구적인 벽으로써 반응실(R) 내부의 공간을 분리하는 역할을 한다. 격벽(112a,112b)에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 반응실(R)의 바닥면에는 복수개의 배기홀(111)이 형성된다. 이 배기홀(111)은 증착 반응 후 반응실(R)에 잔존하는 가스를 반응챔버(110)의 외부로 배출하기 위한 것이며, 이것에 대한 자세한 설명도 후술한다.
이하에서는 도면을 참조하며, 반응실(R) 내부로 가스를 공급하고 배기하는 가스공급부(130)에 대해서 상세히 설명하고자 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 반응실(R)의 천정을 형성하는 가스공급부(130)는 대략 원판 형상이며, 반응실(R)을 향하는 가스공급부(130)의 내면 내지 저면에는 분리배기부(140) 및 가스공급을 위한 가스분사공(131a~131d)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 가스분사공(131a~131d)은 소스가스 분사공(131a), 반응가스 분사공(131b) 및 퍼지가스 분사공(131c,131d)을 포함하며, 복수개의 미세한 구멍 또는 분사홀로 되어 있고, 가스공급부(130)의 내면 전체에 걸쳐 고르게 형성되어 있다. 이와 같이, 복수의 가스분사공(131a~131d)을 형성함으로써 가스공급부(130)가 샤워헤드(shower-head)로 기능할 수 있다.
이 때, 소스가스 분사공(131a)는 소스가스영역(SA)에, 반응가스 분사공(131b)는 반응가스영역(RA)에, 퍼지가스 분사공(131c,131d)은 제1퍼지가스영역(PA1) 및 제2퍼지가스영역(PA2)에 대응하는 위치에 형성되어 있다.
상기 소스가스영역(SA), 반응가스영역(RA) 및 퍼지가스영역(PA1,PA2)은 분리배기부(140)의 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)에 의해 구획된다.
상기 분리배기부(140)는 가스공급부(130)의 내면에 형성되어, 잔존하는 가스 또는 미처 반응하지 못한 소소가스 및 반응가스 등을 분리하여 배기하기 위한 것이다.
여기서, 상기 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)은 반응챔버(110) 내부를 소스가스영역(SA), 반응가스영역(RA), 제1퍼지가스영역(PA1) 및 제2퍼지가스영역(PA2)으로 분할하며, 소스가스영역(SA)과 반응가스영역(RA)은 퍼지가스영역(PA1,PA2)에 의해 서로 분리될 수 있다. 이를 위해, 퍼지가스영역(PA1,PA2) 은 소스가스 배기라인(141)과 반응가스 배기라인(142)의 사이에 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 소스가스영역(SA)과 반응가스영역(RA) 사이에 퍼지가스영역(PA1,PA2)이 형성되어 있기 때문에 배기되는 소스가스와 반응가스가 서로 혼합되는 것을 줄일 수 있다.
상기 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)은 서로 마주 보는 형태 내지 서로 등을 진 형태로 배치되거나, 소스가스영역(SA) 및 반응가스영역(RA)을 최대한 확보하기 위해 "V"자 모양을 가질 수도 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)은 가스공급부(130)의 중심 부분을 기준으로 꺾여진 "V"자 모양을 가지며, 이러한 모양으로 인해 가스공급부(130)의 내면이 대략 4개의 영역으로 나뉘어 진다고 볼 수 있다.
그러나, 소스가스 배기라인(141)의 꺾인 부분 (또는 꼭지점)과 반응가스 배기라인(142)의 꺾인 부분이 서로 떨어져 있기 때문에 엄밀히 말하면 가스공급부(130)의 내면은 3개의 영역으로 분할되어 있다. 따라서, 퍼지가스영역(PA1,PA2)은 반응실(R) 내부를 소스가스영역(SA)과 반응가스영역(RA)으로 나누게 된다.
도 2에서는 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)이 "V"자 형태인 것이 도시되어 있으나 반드시 이러한 형상에 국한되는 것은 아니며, 반원형태 또는 반타원 형태 등 다양하게 변형될 수 있으며, 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)의 변형예에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 후술하도록 한 다.
한편, 상기 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)은 별개의 파이프 형태의 부재를 가스공급부(130)의 내면에 장착하여 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 가스공급부(130)의 내면에 파이프 형상의 홈을 형성함으로써 구비할 수도 있다.
여기서, 상기 배기라인(141,142)에는 가스를 흡입하기 위한 복수개의 흡입공(141a,142a)이 배기라인(141,142)의 길이방향을 따라 형성되어 있으며, 흡입공(141a,142a)의 바깥 부분에는 배기라인(141,142)을 가스공급부(130)에 장착하기 위한 복수개의 체결공(141b,142b)이 형성될 수 있다. 흡입공(141a,142a)의 갯수, 크기 내지 형성 위치는 배기 효율을 고려하여 선택할 수 있을 것이다. 또한, 흡입공(141a,142a)은 구멍이 아닌 슬릿의 형태 등도 될 수 있다.
상기 소스가스 배기라인(141)의 양측에는 소스가스 및 퍼지가스가 존재하기 때문에 소스가스 배기라인(141)으로는 소스가스 및 퍼지가스가 흡입 배기되고, 반응가스 배기라인(142)의 양측에는 반응가스 및 퍼지가스가 존재하기 때문에 반응가스 배기라인(142)으로는 반응가스 및 퍼지가스가 흡입 배기될 수 있다. 즉, 도 2의 실선 화살표와 같이 배기라인(141,142) 양측에 존재하는 가스가 동시에 흡입 배기될 수 있다.
여기서, 상기 퍼지가스영역(PA1,PA2)에 존재하는 퍼지가스는 소스가스 배기라인(141) 뿐만 아니라 반응가스 배기라인(142)을 통해서도 배기된다. 즉, 소스가스 배기라인(141)은 소스가스 및 퍼지가스를 배기하고, 반응가스 배기라인(142)은 반응가스 및 퍼지가스를 배기할 수 있다.
따라서, 퍼지가스영역(PA1,PA2)의 대략 가운데 부분에는 퍼지가스가 상대적으로 적거나 거의 존재하지 않는 영역(일점 쇄선 표시 부분 참조)이 형성될 수 있다. 이와 같은 영역을 분리 영역(SS; Separating Section)이라고 하면, 이 분리 영역(SA)은 소스가스 배기라인(141)과 반응가스 배기라인(142) 사이에 형성되거나 또는 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)의 하부에 형성될 수도 있다.
상기 분리 영역(SS)은 시각적으로 인식할 수 있는 기구적 내지 물리적인 격벽이 아님에도 불구하고, 이러한 분리 영역(SS)으로 인해 배기되는 소스가스와 반응가스가 서로 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 기구적 내지 물리적인 격벽 없더라도 이와 동일한 효과를 얻을 수가 있는 것이다.
이와 같이, 상기 분리 영역(SS)을 형성함으로써 기구적인 격벽 없이도 잔존하는 소스가스와 반응가스가 혼합되는 것을 방지할 수 있고, 반응챔버 (110)의 반응실(R) 내부 구조를 단순하게 만들 수 있다.
한편, 상기 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)은 가스공급부(130)의 외부에 형성되어 있는 토출라인(161,162)에 연결된다. 토출라인(161,162)은 소스가스 배기라인(141)과 연결된 제1토출라인(161) 및 반응가스 배기라인(142)과 연결된 제2토출라인(162)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1토출라인(161) 및 제2토출라인(162)의 일단은 가스공급부(130)를 관통하여 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)과 각각 연 결되고, 타단은 반응실(R)의 일측에 위치하도록 반응챔버(110)를 통하여 진공 펌프부(150)에 연결되는 것이 바람직하다. 이는 잔존하는 소스가스 및 반응가스 등을 반응실(R)의 상부를 향하여 배출하기 위함이며, 이로 인해 반응실(R) 내부의 배기 구조를 단순화할 수 있다.
좀더 자세히 설명하면, 상기 가스공급부(130)의 대략 중앙에는 제1연결공(133) 및 제2연결공(134)이 관통 형성되어 있고, 가스공급부(130)의 일측 가장자리에는 제3연결공(135) 및 제4연결공(136)가 관통 형성되어 있다. 소스가스 배기라인(141)은 가스공급부(130)의 외부를 통해 제1연결공(133) 및 제3연결공(135)에 연결되고, 반응가스 배기라인(142)은 제2연결공(134) 및 제4연결공(136)에 연결된다.
한편, 상기 제3연결공(135) 및 제4연결공(135)과 각각 연통하는 제1토출포트(113a) 및 제2토출포트(113b)가 반응챔버(110)의 일측 가장자리에 형성되어 있다. 이로 인해 가스공급부(130)의 상부에서만 토출라인(161,162)이 외부로 노출되고 반응챔버(110)의 측면에서는 외부로 노출되지 않을 수 있다. 이와 같이 토출라인(161,162)이 반응챔버(110) 내부를 통과하여 진공 펌프부(150)에 연결되도록 함으로써 토출라인(161,162)을 포함한 전체 배기라인의 장착 상태를 견고하게 할 수 있다.
상기 토출라인(161,162) 중 반응챔버(110)의 외부로 노출된 부분이 많으면, 외부 장비와의 충돌 등에 의해 토출라인이 손상될 가능성이 커질 것이기 때문에 가능한 반응챔버(110)에 토출라인을 내장하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 구조적으로 큰 부피 내지 공간을 차지하는 배기 부재를 반응 실(R) 외부에 형성함으로써, 가스공급부(130)의 제작성을 높일 수 있으며 반응챔버(110)의 크기도 줄일 수 있다.
또한, 상기 반응실(R)의 바닥면 가장자리에는 복수개의 배기홀(111)이 형성될 수 있다. 배기홀(111)은 소스가스영역(SA)과 대응하는 부분에 형성된 제1배기홀(111a) 및 반응가스영역(RA)과 대응하는 부분에 형성된 제2배기홀(111b)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제1,2배기홀(111a,111b)은 서셉터(120)의 하부에 위치하는 것이 효과적이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 소스가스 배기라인(141)의 양끝단 사이에 위치하도록 제1배기홀(111a)을 형성하고, 반응가스 배기라인(142)의 양끝단 사이에 위치하도록 제2배기홀(111b)을 형성하여 제1배기홀(111a)과 제2배기홀(111b)을 공간적으로 분리함으로써, 소스가스 및 반응가스가 배기홀(111)을 통해 배기되는 경우에도 양자가 서로 혼합되는 것을 줄일 수 있다.
여기서, 상기 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)에 의하여 형성되는 반응실(R) 내부의 구획 영역에 대한 설명을 돕기 위하여, 도 3에서 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)에 대응하는 부분을 점선으로 표시하였다.
한편, 상기 반응챔버(110) 내지 반응실(R)의 측벽 내면에는 소스가스와 반응가스의 혼합을 방지하는 격벽(112a,112b)을 형성할 수 있다. 이 때, 격벽(112a,112b)은 소스가스 배기라인(141)과 반응가스 배기라인(142)의 사이에 위치하며, 서로 마주 보도록 적어도 2군데 형성되는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면 상기 격벽(112a,112b)은 대략 가스공급부(130)의 중심을 지나는 선상에 형성되며, 퍼지가스영역(PA1,PA2)에 대응하는 부분에 형성된다. 격벽(112a,112b)을 연결하는 가상의 선 일측에는 소스가스 배기라인(141), 소스가스영역(SA) 및 제1배기홀(111a)이 위치하고, 타측에는 반응가스 배기라인(142), 반응가스영역(RA) 및 제2배기홀(111b)이 위치할 수 있다. 이와 같이 반응실(R) 내에 기구적인 격벽(112a,112b)을 형성함으로써 배기홀(111a,111b)을 통해 배기되는 소스가스와 반응가스의 혼합을 이중으로 막을 수 있다.
상기 배기홀(111a,111b)은 분리 영역(SS) 내지 물리적인 격벽(112a,112b)를 기준으로 서로 대칭되도록 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 격벽(112a,112b)은 반응실(R)의 높이와 거의 동일한 높이로 형성됨을 알 수 있는데, 격벽(112a,112b)은 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)이 형성된 위치에 근접할 정도의 높이를 가지면 충분하다.
한편, 도 1의 점선 화살표는 배기되는 가스의 유동 방향을 나타낸 것인데, 이에 의하면 배기되는 가스는 반응실(R)의 상부를 통하여 배기됨을 알 수 있다.
이와 같이, 반응 후 잔존하는 소스가스 및 반응가스 등을 반응챔버(110) 또는 반응실(R)의 상부를 통해 배기함으로써, 소스가스와 반응가스가 서로 혼합되어 파티클 등의 불순물이 생기더라도 이러한 불순물에 의해 기판(W)의 표면이 손상되어 성막 품질이 저하되는 것을 줄일 수 있다.
또한, 반응실의 상부를 향하여 잔존 소스가스와 반응가스를 분리 배기함으로써, 배기 시 기판(W) 상의 미세 구조 사이에 파티클 등이 잔류하는 것을 줄일 수 있고, 파티클 등이 배기되는 과정에서 기판(W)의 표면에 부딪혀 성막 품질이 저하되는 것을 줄일 수 있다. 즉, 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)이 기판(W) 위를 통과할 때, 기판(W)의 상부 미세 공간 내지 구조 사이에 존재하는 파티클 등이 배기라인(141,142)을 통해 반응실(R) 외부로 제거됨으로써 기판(W)의 증착 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 진공 펌프부(150)는 제1배기홀(111a) 및 제1토출라인(161)과 연결된 제1진공펌프(151) 및 제2배기홀(111b) 및 제2토출라인(162)과 연결된 제2진공펌프(152)를 포함하여 구성될 수 있다. 이로 인해, 반응챔버(110) 내부 뿐만 아니라 외부에서도 소스가스와 반응가스의 배기 구조를 완전히 별개로 구성할 수 있고, 마지막까지 소스가스와 반응가스의 혼합을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 제1배기홀(111a)과 제1진공펌프(151)를 연결하는 제1진공라인(171) 및 제2배기홀(111b)과 제2진공펌프(152)를 연결하는 제2진공라인(172)을 더 포함할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)에 따른 가스공급부(130)의 변형예에 대해서 설명한다.
도 4는 도 2에 따른 가스공급부의 변형예를 도시한 도면이고, 도 5는 도 2에 따른 가스공급부의 다른 변형예를 도시한 도면이다.
도 4는 서셉터(120, 도 1 참조)와 마주 보는 가스공급부(130′)의 내면을 도시한 도면이며, 서셉터(120)의 상부에 위치하도록 대략 원형의 소스가스 배기라 인(141′) 및 반응가스 배기라인(142′)이 가스공급부(130′)에 형성되어 있다.
여기서, 상기 소스가스 배기라인(141′) 및 반응가스 배기라인(142′)은 복수개로 형성될 수도 있다. 소스가스 배기라인(141′) 및 반응가스 배기라인(142′)에는 가스를 배기하기 위한 배기 슬릿(141c,142c)이 각각 형성될 수 있다. 배기 슬릿(141c,142c) 대신 배기홈(미도시)이 형성될 수도 있다.
한편, 상기 소스가스 배기라인(141′)으로 둘러 싸인 부분에는 소스가스영역(SA)이 형성되고, 반응가스 배기라인(142′)으로 둘러 싸인 부분에는 반응가스영역(RA)이 형성된다. 이 때, 소스가스 배기라인(141′) 및 반응가스 배기라인(142′)의 바깥부분에는 제1퍼지가스영역(PA1) 및 제2퍼지가스영역(PA2)이 형성된다.
또한, 상기 소스가스 배기라인(141′)에는 제1토출라인(161′)이 연결되고, 반응가스 배기라인(142′)에는 제2토출라인(162′)이 연결된다.
이와 같이 퍼지가스영역(PA1,PA2)을 이용하여 소스가스영역(SA)과 반응가스영역(RA)을 분리함으로써, 소스가스와 배기가스를 분리하여 배기되는 과정에서 소스가스와 배기가스가 혼합되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 다른 변형예를 도시한 도 5를 참조하면, 서셉터(120)의 상부에 위치하도록 대략 방사상의 소스가스 배기라인(141″) 및 반응가스 배기라인(142″)이 가스공급부(130″)에 형성되어 있다. 소스가스 배기라인(141″) 및 반응가스 배기라인(142″)은 적어도 2개가 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 가스공급부(130″)의 가운데 부분에는 소스가스 배기라인(141″) 및 반응가스 배기라인(142″)의 일단과 각각 연결된 연결라인(145)이 형성될 수 있다. 소스가스 배기라인(141″) 및 반응가스 배기라인(142″)에는 가스를 배기하기 위한 배기홈(141d,142d)이 각각 형성되어 있다. 배기홈(141d,142d) 대신 배기 슬릿(미도시)이 형성될 수도 있다.
한편, 상기 소스가스 배기라인(141″)의 사이에는 소스가스영역(SA)이 형성되고, 반응가스 배기라인(142″)의 사이에는 반응가스영역(RA)이 형성된다. 이 때, 소스가스 배기라인(141″)과 반응가스 배기라인(142″)의 사이에는 제1퍼지가스영역(PA1) 및 제2퍼지가스영역(PA2)이 각각 형성된다.
또한, 상기 연결라인(145)에는 제1토출라인(161″) 및 제2토출라인(162″)이 연결된다. 여기서, 연결라인(145) 내부에서 소스가스와 반응가스가 혼합되는 것을 방지하기 위한 분리판(145a)을 연결라인(145)에 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 퍼지가스영역(PA1,PA2)을 이용하여 소스가스영역(SA)과 반응가스영역(RA)을 분리할 수 있으며, 배기되는 과정에서 소스가스와 배기가스가 혼합되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)의 단면 형상을 알 수 있다. 가스공급부(130)의 내면에 요입 형성된 홈 형상으로 배기라인(141,142)을 형성할 수 있다. 이와 같이 형성하면, 배기되는 가스를 흡입하는 범위를 크게 할 수 있는 장점이 있을 수 있다.
도 6의 실선 화살표와 같이 가스가 배기되기 때문에, 대략 격벽(112a)의 양측에 존재하는 퍼지가스가 배기되면 격벽(112a) 부근에 분리 영역(SS)이 생기게 될 것이다.
도 6에서는 배기라인(141,142)이 가스공급부(130)의 하면(下面)에 오목하게 요입 형성된 것이 도시되어 있으나 반드시 이러한 형상에 한정되는 것은 아니며 평평한 모양을 가질 수도 있으며, 요입 형성된 경우에도 곡면 뿐만 아니라 다각형 모양으로 요입될 수 있음은 물론이다.
이하에서는 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)의 증착 방법 및 가스 배기 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 7은 도 1에 따른 박막 증착 장치의 단계별 작동 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 서셉터(120)가 회전함에 따라 기판(W)과 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스 배기라인(142)의 상대적인 위치 변화를 단계적으로 보여 주기 위한 도면이다.
우선 서셉터(120)에 기판(W)을 안착한 후 회전축(121, 도 1 참조)에 연결된 구동부(미도시)에 의해 서셉서(120) 및 기판(W)이 회전하게 된다. 이 때, 상기 가스공급부(130)를 통해 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스가 동시에 공급된다. 여기서, 기판(W)은 회전하면서 소스가스→퍼지가스→반응가스→퍼지가스와 접촉하면서 하나의 사이클을 완성하게 된다.
이해를 돕기 위해 도 7에 도시된 기판 중에서 가장 좌측에 도시된 기판을기준으로 하여 설명한다. 도 7의 (a)를 보면, 서셉터(120)에 안착된 기판(W)은 반응실 내에서 회전하면서 가장 먼저 소스가스와 접촉하여 소스가스가 기판(W)의 표면에 화학 증착된다.
그 다음으로 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판(W)은 퍼지가스를 통과하며 잔존 하는 소스가스가 소스가스 배기라인(141)을 통해 배기된다. 이 때, 기판(W) 상에 존재하는 불순물 또는 파티클 등은 소소가스와 함께 소스가스 배기라인(141)을 통해 가스공급부(130)의 상방으로 배출될 수 있으므로, 불순물 또는 파티클 등에 의해 기판(W)의 표면이 손상되는 것을 줄일 수 있다.
그 다음으로는 반응가스를 통과하면서 기판(W) 표면에 화학 증착이 되고,이로서 원하는 박막을 형성하게 된다(도 7 (a)에서 좌측에서 두 번째 도시된 기판 참고).
마지막으로 퍼지가스를 통과하면서 잔존하는 반응가스마저 제거하게 된다(도 7(b)에서 좌측에서 두 번째 도시된 기판 참고). 이 때에도 기판(W) 상에 존재하는 불순물 또는 파티클 등은 반응가스와 함께 반응가스 배기라인(142)을 통해 가스공급부(130)의 상방으로 배출될 수 있다.
이런 과정을 통해 기판의 성막이 완성되며, 서셉터(120)가 회전하면서 반응실 내에 잔존하는 가스가 배기된다. 이 때, 소스가스 배기라인(141)을 통해 잔존하는 소스가스와 퍼지가스가 배기되고, 반응가스 배기라인(142)을 통해 반응가스와 퍼지가스가 배기될 수 있다.
또한, 상기 반응실(R)의 가장 자리 쪽에 잔존하는 가스는 배기홀(111a,111b)을 통해서도 배기되는데, 배기홀(111a,111b)을 통해 배기되는 가스는 격벽(112a,112b)에 의해 서로 분리된 상태로 배기될 수 있다.
최종적으로 배기라인(141,142)과 배기홀(111a,111b)을 통해 분리 배기된 소스가스 및 반응가스는 제1진공펌프(151) 및 제2진공펌프(152)를 완전히 배기될 수 있다. 결국, 잔존하는 소스가스와 반응가스 등은 완전히 분리되어 독립적으로 배기 될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 박막 증착 방법은 반응챔버(110)의 상부에 소스가스를 공급하는 소스가스영역(SA), 퍼지가스를 공급하는 제1 퍼지가스영역(PA1), 반응가스를 공급하는 반응가스영역(RA) 및 퍼지가스를 공급하는 제2 퍼지가스영역(PA2)을 순차적으로 형성하는 단계; 반응챔버(110) 내에서 적어도 하나의 기판(W)이 안착되는 서셉터(120)를 회전시키는 단계; 소스가스영역(SA), 반응가스영역(RA) 및 제1,2퍼지가스영역(PA1,PA2)을 통해서 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스를 서셉터(120) 상에 공급하는 단계; 및 소스가스영역(SA)과 제1, 2 퍼지가스영역(PA1,PA2)의 경계에 대응하여 가스공급부(130)의 저면에 형성된 소스가스 배기라인(141) 및 반응가스영역(RA)과 제1, 2 퍼지가스영역(PA1,PA2)의 경계에 대응하여 가스공급부(130)의 저면에 형성된 반응가스 배기라인(142)을 이용하여 주변 가스를 반응챔버(110)에서 배기시키는 단계;를 포함할 수 있다.
지금까지 설명한 박막 증착 장치는 원자층 증착 장치의 관점에서 설명하였으나 이 뿐만 아니라 화학기상 증착장치 등에도 적용될 수 있음은 물론이고, 다양한 관점에서 파악될 수 있는 본 발명의 기술 사상 또는 본 발명에 대한 최소한의 기술로서 이해되어야 하고, 본 발명을 제한하는 경계로서 이해되어서는 아니 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 종단면도,
도 2는 도 1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도로서 본 발명의 일 실시예에 따른 분리배기부가 형성된 가스공급부를 도시한 도면,
도 3은 도 1의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도로서 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착장치의 반응챔버 내부와 분리배기부의 관계를 도시한 도면,
도 4는 도 2에 따른 가스공급부의 변형예를 도시한 도면,
도 5는 도 2에 따른 가스공급부의 다른 변형예를 도시한 도면,
도 6은 도 1의 절단선 Ⅳ-Ⅳ에 단면도로서 본 발명의 일 실시예에 따른 분리배기부를 구비한 박막 증착장치의 작동 원리를 도시한 도면,
도 7은 도 1에 따른 박막 증착 장치의 단계별 작동 상태를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100：박막 증착 장치 110：반응챔버
111: 배기홀 112: 격벽
113: 토출포트 120：서셉터
130,130′,130″：가스공급부 140：분리배기부
141,141′,141″：소스가스 배기라인
142,142′,142″：반응가스 배기라인
150：진공펌프부 161,162：토출라인
170：진공라인 R: 반응실
SA: 소스가스영역 RA: 반응가스영역
PA1: 제1퍼지가스영역 PA2: 제2퍼지가스영역
SS: 분리 영역 W: 기판

Claims (14)

  1. 반응챔버;
    상기 반응챔버 내에 회전 가능하게 장착되며, 적어도 하나의 기판이 안착되는 서셉터;
    상기 반응챔버의 상부에 장착되어 상기 반응챔버 내로 복수개의 가스를 독립적으로 공급하는 가스공급부;
    상기 복수개의 가스가 공급되는 각 영역의 경계에 대응하도록 상기 서셉터 상부에 장착되며, 주변의 가스를 배기하는 배기라인을 구비하는 분리배기부; 및
    상기 분리배기부에 흡입력을 제공하는 진공 펌프부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배기라인은 상기 반응챔버의 내부를 소스가스영역, 반응가스영역 및 퍼지가스영역으로 구획하며,
    상기 소스가스영역과 상기 반응가스영역은 상기 퍼지가스영역에 의해 서로 이격된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배기라인은 상기 서셉터 상에 안착된 상기 기판에 존재하는 불순물 또 는 파티클을 흡입 배출하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리배기부의 상기 배기라인과 상기 진공 펌프부를 연결하는 토출라인을 포함하며,
    상기 토출라인의 일단은 상기 가스공급부의 상부를 통과하여 상기 배기라인과 연결되고, 타단은 상기 진공 펌프부에 연결된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반응 챔버의 가장자리에 형성되며 상기 진공 펌프부에 연결되는 배기홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반응챔버의 내부에는 상기 서셉터의 주변으로 배기되는 가스의 혼합을 방지하는 격벽이 형성된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가스공급부는 소스가스를 공급하는 소스가스영역, 퍼지가스를 공급하는 제1 퍼지가스영역, 반응가스를 공급하는 반응가스영역 및 퍼지가스를 공급하는 제2 퍼지가스영역을 순차적으로 포함하고,
    상기 분리배기부는 상기 소스가스영역과 상기 제1, 2 퍼지가스영역의 경계에 대응하여 상기 가스공급부 저면에 형성된 소스가스 배기라인 및 상기 반응가스영역과 상기 제1, 2 퍼지가스영역의 경계에 대응하여 상기 가스공급부 저면에 형성된 반응가스 배기라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 소스가스영역, 상기 반응가스영역 및 상기 제1,2 퍼지가스영역과 대응하는 상기 가스공급부에는 가스를 상기 반응챔버 내부로 분사하는 복수개의 가스분사공이 형성된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 소스가스 배기라인은 상기 소스가스영역과 상기 제1퍼지가스영역 사이의 경계 및 상기 소스가스영역과 상기 제2퍼지가스영역 사이의 경계를 걸쳐서 형성되고,
    상기 반응가스 배기라인은 상기 반응가스영역과 상기 제1퍼지가스영역 사이의 경계 및 상기 반응가스영역과 상기 제2퍼지가스영역 사이의 경계를 걸쳐서 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 가스공급부에 형성되어, 상기 소스가스 배기라인과 일단이 연결되는 제1토출라인 및 상기 반응가스 배기라인과 일단이 연결되는 제2토출라인을 포함하며,
    상기 진공 펌프부는 상기 제1토출라인의 타단과 연결되는 제1진공 펌프 및 상기 제2토출라인의 타단과 연결되는 제2진공 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소스가스영역과 대응하도록 상기 반응챔버의 가장자리에 형성되며, 상기 제1진공 펌프에 연결되는 제1배기홀; 및
    상기 반응가스영역과 대응하도록 상기 반응챔버의 가장자리에 형성되며, 상기 제2진공펌프에 연결되는 제2배기홀;을 포함하는 박막 증착 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 반응챔버의 내부에는 소스가스와 반응가스의 혼합을 방지하는 격벽이 형성되며, 상기 격벽은 상기 제1퍼지가스영역 및 상기 제2퍼지가스영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 소스가스 배기라인은 소스가스 및 퍼지가스를 배기하고 상기 반응가스 배기라인은 반응가스 및 퍼지가스를 배기하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  14. 반응챔버의 상부에 소스가스를 공급하는 소스가스영역, 퍼지가스를 공급하는 제1 퍼지가스영역, 반응가스를 공급하는 반응가스영역 및 퍼지가스를 공급하는 제2 퍼지가스영역을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 반응챔버 내에서 적어도 하나의 기판이 안착되는 서셉터를 회전시키는 단계;
    상기 소스가스영역, 상기 반응가스영역 및 상기 제1,2퍼지가스영역을 통해서 상기 소스가스, 상기 반응가스 및 상기 퍼지가스를 상기 서셉터 상에 공급하는 단계; 및
    상기 소스가스영역과 상기 제1, 2 퍼지가스영역의 경계에 대응하여 상기 가스공급부의 저면에 형성된 소스가스 배기라인 및 상기 반응가스영역과 상기 제1, 2 퍼지가스영역의 경계에 대응하여 상기 가스공급부의 저면에 형성된 반응가스 배기라인을 이용하여 주변 가스를 상기 반응챔버에서 배기시키는 단계;
    를 포함하는 박막 증착 방법.
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