KR20100128863A - 원자층 증착장치 및 방법 - Google Patents

원자층 증착장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

박막의 밀도를 증가시키고 내식성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 처리를 포함하는 원자층 증착장치 및 방법이 개시된다. 증착 사이클이 다수회 반복되어 기판에 박막을 형성하는 원자층 증착방법은, 기설정된 다수의 증착 사이클마다 기판에 플라즈마를 제공하여 기판에 증착된 박막을 강화시키는 플라즈마 처리 단계를 포함할 수 있다.
원자층 증착장치, atomic layer deposition apparatus, ALD, 플라즈마 트리트먼트(plasma treatment)

Description

원자층 증착장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ATOMIC LAYER DEPOSITION}
본 발명은 원자층 증착장치 및 증착방법에 관한 것으로, 증착된 박막의 밀도와 내식성을 증가시킬 수 있는 원자층 증착장치 및 이를 위한 원자층 증착방법을 제공하기 위한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판이나 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.
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 원자층 증착방법(atomic layer deposition, ALD)의 사용이 증대되고 있다.
원자층 증착방법(ALD)은 기체 분자들 간의 화학 반응을 이용한다는 점에 있 어서 일반적인 화학 기상 증착방법과 유사하다. 하지만, 통상의 화학 기상 증착(CVD) 방법이 다수의 기체 분자들을 동시에 프로세스 챔버 내로 주입하여 기판 상부에서 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, 원자층 증착방법은 하나의 기체 물질을 프로세스 챔버 내로 주입한 후 이를 퍼지(purge)하여 가열된 기판의 표면에 물리적으로 흡착된 기체만을 잔류시키고, 이후 다른 기체 물질을 주입함으로써 기판 표면에서 발생되는 화학 반응 생성물을 증착시킨다는 점에서 상이하다. 이러한 원자층 증착방법을 통해 구현되는 박막은 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 구현하는 것이 가능한 장점을 갖고 있어 현재 널리 각광받고 있다.
한편, 기존의 원자층 증착장치는 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해서 다수 장의 기판에 대해 동시에 증착공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)이 개시되어 있다. 통상적으로 세미 배치 타입 원자층 증착장치 내부에는 서로 다른 종류의 증착가스가 분사되고, 가스분사부 또는 서셉터의 고속 회전에 의해 기판이 순차적으로 증착가스가 분사된 영역을 통과함에 따라 기판 표면에서 증착가스 사이의 화학 반응이 발생하여 반응 생성물이 증착된다. 그리고 기존의 원자층 증착공정은 제1 소스가스 제공, 퍼지, 제2 소스가스 제공 및 퍼지 단계로 이루어진 사이클이 다수 회 반복되어 수행된다.
그런데, 기존의 원자층 증착장치는 증착된 박막의 밀도와 내식성이 약해서 박막의 밀도를 증가시킬 수 있는 증착방법에 대한 연구가 필요하다 할 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 박막의 밀도를 증가시킬 수 있는 원자층 증착장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 증착 사이클이 다수회 반복되어 기판에 박막을 형성하는 원자층 증착방법은, 기설정된 다수의 증착 사이클마다 기판에 플라즈마를 제공하여 기판에 증착된 박막을 강화시키는 플라즈마 처리 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 원자층 증착공정은 다수의 증착 사이클이 반복 수행되며 다수의 증착 사이클 중 기설정된 다수의 N1 사이클마다 1 내지 수 사이클(N2 사이클)의 플라즈마 처리 단계가 반복 수행될 수 있다. 여기서, 플라즈마 처리 단계의 N2 사이클은 N1 사이클에 비해 적은 회수의 사이클이 수행될 수 있다.
실시예에서, 증착 사이클의 한 사이클은, 기판에 제1 소스가스를 제공하여 제1 소스가스를 흡착시키는 단계, 퍼지가스를 제공하여 기판에서 여분의 제1 소스가스를 제거하는 제1 퍼지 단계, 제2 소스가스를 제공하여 기판 표면에서 제1 소스가스와 제2 소스가스의 반응물이 증착되는 단계 및 퍼지가스를 제공하여 기판에서 여분의 제2 소스가스를 제거하는 제2 퍼지 단계로 이루어진다. 그리고 기판이 회전함에 따라 제1 소스가스 제공 단계부터 제2 퍼지 단계까지 순차적으로 수행된다.
실시예에서, 플라즈마 처리 단계가 수행되는 동안에는 제2 소스가스가 제공 되지 않고 플라즈마만 제공될 수 있다. 이 경우, 플라즈마 처리 단계 동안에는 증착이 수행되지 않고 N1 사이클 동안 기판에 증착된 박막에 플라즈마가 작용하여 박막의 밀도를 증가시켜 막질을 향상시키는 트리트먼트 작용이 수행된다.
한편, 플라즈마 처리 단계가 수행되는 동안 제2 소스가스 제공 단계가 동시에 수행될 수 있다. 즉, 제2 소스가스와 플라즈마가 동시에 제공되므로 기판에서는 제1 및 제2 소스가스뿐만 아니라 플라즈마까지 화학적으로 반응하면서 A+B+C의 층이 형성된다. 이러한 A+B+C의 층은 N1 사이클 동안 기판에 증착된 박막에 비해 막의 밀도와 내식성이 강한 플라즈마에 의해 강화된 박막의 증착되면서 박막의 막질을 향상시킬 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 증착 사이클이 다수회 반복되어 기판에 박막을 형성하는 원자층 증착방법의 증착 사이클은, 기판에 제1 소스가스를 제공하여 제1 소스가스를 흡착시키는 단계, 퍼지가스를 제공하여 기판에서 여분의 제1 소스가스를 제거하는 제1 퍼지 단계, 제2 소스가스를 제공하여 기판 표면에서 제1 소스가스와 제2 소스가스의 반응물이 증착되는 단계, 기판에 플라즈마를 제공하여 기판에 증착된 박막을 강화시키는 플라즈마 처리 단계 및 퍼지가스를 제공하여 기판에서 여분의 제2 소스가스를 제거하는 제2 퍼지 단계로 이루어질 수 있다.
여기서, 증착 사이클이 다수 회 반복 수행되어 박막이 형성되고, 기설정된 다수의 N1 사이클마다 1 내지 수 사이클(N2 사이클)의 플라즈마 처리 단계가 수행될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 다수의 증착가스를 제공하고 다수 회의 증착 사이클이 반복 수행되어 기판에 박막을 형성하는 원자층 증착장치는, 다수의 기판에 대해 수평하게 구비되어 기판에 대해 증착가스를 제공하는 가스분사부 및 가스분사부 중 소스가스를 제공하는 소스영역에 구비되어 기판에 플라즈마를 제공하여 기판에 형성된 박막의 강화시키는 플라즈마 처리부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 플라즈마 처리부는 선택적으로 플라즈마를 제공하도록 구비될 수 있다. 즉, 기 설정된 다수의 N1 사이클 동안은 플라즈마 처리부가 동작하지 않고 증착만 수행되고, N1 사이클 후 1 내지 수 사이클(N2 사이클) 동안은 플라즈마 처리부가 동작하여 기판에 플라즈마를 제공하여 박막의 밀도를 증가시킬 수 있다.
또는, 가스분사부는 2 종의 소스가스가 분사되는 제1 소스영역과 제2 소스영역, 제1 및 제2 소스영역 사이에 구비되어 퍼지가스를 제공하는 2개의 퍼지영역으로 분할 형성되고, 플라즈마 처리부는 기판의 이동 방향을 따라 제2 소스영역과 제2 퍼지영역 사이에 구비될 수 있다. 즉, 기판은 이동함에 따라 제1 소스영역에서 제2 퍼지영역을 순차적으로 통과하게 되고, 플라즈마 처리부를 통과하는 동안 기판에 증착된 박막에 플라즈마가 제공되어 박막이 강화 처리될 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 첫째, 원자층 증착공정 중 수 사이클 마다 플라즈마를 제공하여 증착된 박막을 플라즈마 처리하는 단계를 1 내지 다수 사이클 수행함으로써 증착된 박막의 밀도 및 내식성을 증가시킬 수 있다.
또한, 플라즈마 처리 단계에서는 박막의 트리트먼트 또는 박막을 강화시킬 수 있는 층이 증착되므로 박막의 밀도 및 내식성을 효과적으로 증가시킬 수 있다.
또한, 플라즈마 처리 단계는 증착 사이클 사이사이에 수행되므로 증착공정이 길어지는 것을 방지하여 생산성을 향상시키고, 증착된 박막의 품질을 향상시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100) 및 증착방법에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 원자층 증착장치(100)의 일 예를 설명하기 위한 종단면도이고, 도 2는 도 1의 원자층 증착장치(100)의 동작을 설명하기 위한 요부 사시도이다. 그리고 도 3과 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착공정을 설명하기 위한 그래프들로써, 원자층 증착장치에서 제공되는 가스들의 펄스를 도시한 그래프이다.
도면을 참조하면, 원자층 증착장치(100)는 프로세스 챔버(101), 서셉터(102), 가스분사부(103) 및 플라즈마 처리부(PS)를 포함하여 구성된다. 여기서, 원자층 증착장치(100)의 상세한 기술구성은 본 발명의 요지가 아니므로, 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.
본 발명에서 증착 대상이 되는 기판(10)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명의 대상이 실리콘 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 기판(10)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 유리를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 또한, 기판(10)의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.
프로세스 챔버(101)는 기판(10)을 수용하여 박막 증착공정이 수행되는 공간을 제공한다.
서셉터(102)는 프로세스 챔버(101) 내부에 구비되어 증착공정 동안 기판(10)이 안착된다. 여기서, 원자층 증착장치(100)는 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해서 다수의 기판(10)을 수용하여 동시에 증착공정이 수행될 수 있으며, 증착된 박막의 품질을 확보하기 위해서 기판(10)이 수평으로 지지된 상태로 증착공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)의 원자층 증착장치(100)이 사용된다. 예를 들어, 원자층 증착장치(100)는 6장의 기판(10)이 서셉터(102)의 원주 방향을 따라 수평으로 안착된다.
가스분사부(103)는 프로세스 챔버(101) 내부에서 서셉터(102) 상부에 구비되어 기판(10)에 대해 증착가스를 제공한다.
본 발명에서 증착가스라 함은 박막을 증착하는 공정에서 사용되는 가스들을 말하는 것으로, 기판(10)에 증착하고자 하는 박막을 구성하는 소스 물질을 포함하는 한 종류 이상의 소스가스와 소스가스를 기판(10)에 제거하기 위한 퍼지가스를 포함한다. 본 실시예에서는 서로 화학적으로 반응하여 박막을 형성하는 2 종의 소스가스와 소스가스의 퍼지를 위한 1종의 퍼지가스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 박막을 증착하기 위해서 제1 소스가스는 실리콘을 포함하는 실란(Silane, SiH4) 또는 디실란(Disilane, Si2H6), 4불화 실리콘(SiF4) 중 어느 하나의 가스를 사용하고, 제2 소스가스는 산소(O2)나 오존(O3) 가스를 사용할 수 있다. 그리고 퍼지가스는 제1 및 제2 소스가스, 그리고 기판(10)에 증착된 박막과 화학적으로 반응하지 않는 안정한 가스가 사용되며, 예를 들어, 아르곤(Ar)이나 질소(N2), 헬륨(He) 중 어느 하나의 가스 또는 둘 이상 혼합된 가스를 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 증착가스의 수와 종류는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
원자층 증착장치(100)는 박막을 형성하기 위한 소스 물질이 포함된 서로 다른 종류의 증착가스가 기판(10) 표면에서 반응함에 따라 소정의 박막이 형성되는데, 본 실시예에서는 가스분사부(103)가 고정되고 서셉터(102)가 가스분사부(103)에 대해 평행하게 구비되어 회전 가능하게 구비된다. 그리고 가스분사부(103)는 서셉터(102)가 회전함에 따라 기판(10)에 증착가스가 순차적으로 제공될 수 있도록 증착가스가 각각 분사되는 가스영역들이 형성된다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 가스분사부(103)는 4종의 증착가스가 각각 분사되는 가스영역들이 부채꼴 형태로 형성되며, 기판(10)의 이동 방향을 따라 제1 소스가스가 분사되는 제1 소스영역(SA1), 퍼지가스가 분사되는 제1 퍼지영역(PA1), 제2 소스가스가 분사되는 제2 소스영역(SA2) 및 퍼지가스가 분사되는 제2 퍼지영역(PA2)으로 이루어질 수 있다.
그리고 제2 소스영역(SA2)에는 기판(10)에 증착된 박막에 플라즈마를 제공하여 박막의 밀도를 증가시키기 위한 플라즈마 처리부(PS)가 구비될 수 있다.
여기서, 원자층 증착방법은 기판(10)이 제1 소스영역(SA1)을 통과하는 동안 제1 소스가스가 기판(10)에 물리적으로 흡착되고, 제1 퍼지영역(PA1)에서는 기판(10)에 흡착되지 않은 잉여 제1 소스가스가 제거된다. 다음으로, 제2 소스영역(SA2)을 통과하는 동안 제공된 제2 소스가스가 기판(10)에 흡착된 제1 소스가스와 화학적으로 반응함에 따라 기판(10)에 화학 반응 생성물에 따른 소정의 박막이 증착된다. 즉, 제1 소스가스에 포함된 소스 물질(이하, 'A 소스'라 한다)과 제2 소스가스에 포함된 소스 물질(이하, 'B 소스'라 한다)이 서로 화학적으로 반응하면서, 기판(10) 표면에는 A+B로 이루어진 박막이 형성된다. 다음으로, 제2 퍼지영역(PA2)에서는 퍼지가스에 의해 기판(10)에서 잔류 제2 소스가스와 기판(10)에 증착되지 않은 반응 생성물이 제거된다. 이와 같이 기판(10)이 제1 소스영역(SA1)에서 제2 퍼지영역(PA2)으로 순차적으로 이동함에 따라 기판(10)에 단원자층에 해당하는 박막이 형성되는 원자층 증착공정의 한 사이클(이하, '증착 사이클'이라 한다)이 이루어지며, 이러한 증착 사이클이 다수 회 반복 수행되어 소정 두께의 박막이 형성된다.
플라즈마 처리부(PS)는 제2 소스영역(SA2)에 구비되어 기판(10)에 플라즈마 를 제공함으로써 기판(10)에 증착된 박막의 밀도를 증가시킨다. 여기서, 플라즈마 처리부(PS)는 항상 동작할 수도 있지만, 기 설정된 소정 주기마다 단속적으로 기판(10)에 플라즈마를 제공할 수 있다. 여기서, 플라즈마 처리부(PS)에서 제공되는 플라즈마에 포함된 소스 물질을 'C 소스'라 한다.
상세하게는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 원자층 증착공정은 수십 내지 수백 회의 증착 사이클로 이루어지며, 소정 회수의 증착 사이클(도 3 및 도 4에서 'N1' 사이클로 도시)이 수행될 때마다 기판(10)에 플라즈마를 제공하는 플라즈마 처리 단계가 수행된다. 여기서, 증착 사이클의 N1 사이클 마다 플라즈마 처리 단계가 1회만 수행되거나, 다수 회의 사이클(도 3 및 도 4에서 'N2' 사이클로 도시) 동안 연속적으로 수행될 수 있다.
예를 들어, 기판(10)에 실리콘 박막을 증착하는 경우, 제1 소스가스는 실란(Silane, SiH4) 또는 디실란(Disilane, Si2H6), 4불화 실리콘(SiF4) 중 어느 하나의 가스를 사용할 수 있고, 제2 소스가스는 산소(O2)나 오존(O3) 가스를 사용할 수 있으며, 퍼지가스는 아르곤(Ar)이나 질소(N2), 헬륨(He)이 사용될 수 있다. 그리고 플라즈마 처리부(PS)는 N+ 플라즈마를 제공할 수 있다.
여기서, 플라즈마가 제공되는 동안 소스가스가 제공되는 지 여부에 따라 기판(10)에 형성되는 박막이 달라질 수 있다.
즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리 단계 동안 제2 소스가스는 제공되지 않고 플라즈마만 제공되는 경우, 플라즈마는 N1 사이클 동안 기판(10)에 형 성된 박막의 밀도를 증가시키게 된다. 본 실시예에서는 이와 같이 제2 소스가스 대신 플라즈마가 제공되는 플라즈마 처리를 '트리트먼트 처리'라 한다.
그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리부(PS)에서 플라즈마가 제공되는 동안 제2 소스가스 역시 제공되는 경우에는 기판(10)에는 A 소스와 B 소스가 모두 제공되므로 일반적인 증착 사이클에서와 마찬가지로 A 소스와 B 소스뿐만 아니라 플라즈마 처리부(PS)에서 제공되는 C 소스 역시 화학적으로 반응하면서 A+B+C로 이루어지는 층이 형성된다. 본 실시예에서는 이와 같이 제2 소스가스와 플라즈마가 동시에 제공되는 플라즈마 처리를 '강화 증착'이라 한다. 예를 들어, N+ 플라즈마가 제공되면서 N1 사이클 동안 기판(10)에 형성된 SiO 층 상에는 SiON 층이 형성되는데, SiON 층은 SiO 층에 비해 밀도와 내식성이 강하여 박막의 밀도를 증가시킬 수 있다. 여기서, 플라즈마 강화 증착 사이클 N2는 증착 사이클 N1에 비해 짧으므로 전체 박막 중 강화 증착에 의해 형성된 박막의 두께가 얇아서 박막의 특성을 변경하지 않으면서 밀도 및 내식성을 증가시킬 수 있다.
한편, 상술한 실시예와는 달리, 플라즈마 처리 단계가 원자층 증착공정 동안 수행되되 증착 사이클 중 일부로 수행되는 것도 가능하다. 이하에서는 도 5와 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착장치 및 증착방법에 대해 설명한다. 참고적으로, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착장치의 요부 사시도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자층 증착공정을 설명하기 위한 그래프로써, 원자층 증착장치에서 기판 한 장에 대해 제공되는 가스들 의 펄스를 도시한 그래프이다.
이하에서 설명하는 원자층 증착장치(100)는 플라즈마 처리부(PS)를 제외하고는 상술한 실시예와 실질적으로 동일하며, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호 및 명칭을 사용하고, 설명의 편의를 위해서 중복되는 설명은 생략한다.
도면을 참조하면, 가스분사부(103) 일측에는 플라즈마 처리부(PS)가 구비된다.
예를 들어, 가스분사부(103)는 증착가스가 분사되는 다수의 분사홀(131)이 형성되고, 기판(10)의 이동 방향을 따라 제1 소스가스가 분사되는 제1 소스영역(SA1), 퍼지가스가 분사되는 제1 퍼지영역(PA1), 제2 소스가스가 분사되는 제2 소스영역(SA2) 및 퍼지가스가 분사되는 제2 퍼지영역(PA2)으로 이루어지며, 대략적으로 부채꼴 형태로 분할 형성된다. 여기서, 도면부호 140은 프로세스 챔버(101) 내부에서 발생하는 배기가스를 가스분사부(103)를 통해 배출하기 위한 배기라인(140)이고 도면부호 141은 배기가스의 흡입을 위한 배기홀(141)이다. 본 실시예에서, 배기가스라 함은 프로세스 챔버(101) 내부로 제공된 증착가스 중 여분의 가스나 기판(10)에 박막을 형성하지 않고 잔류된 잉여 가스 및 증착가스 사이의 반응 부산물 등을 포함한다.
플라즈마 처리부(PS)는 제2 소스영역(SA2)을 통과한 기판(10)에 플라즈마를 제공하도록 제2 소스영역(SA2)과 제2 퍼지영역(PA2) 사이에 구비된다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리부(PS)는 제2 소스영역(SA2)의 일부 영역으로 형성된다.
원자층 증착방법을 살펴보면, 원자층 증착공정의 한 사이클은 제1 소스가스가 기판(10)에 물리적으로 흡착되는 단계, 기판(10)에 퍼지가스를 제공하여 기판(10)에 흡착되지 않은 잉여 제1 소스가스를 제거하는 제1 퍼지단계, 제2 소스가스를 제공하여 기판(10) 표면에서 제1 및 제2 소스가스의 화학 반응 생성물에 따른 박막이 증착되는 단계 및 기판(10)에 퍼지가스를 제공하여 기판(10)에서 잔류 제2 소스가스를 제거하는 제2 퍼지단계로 이루어진다. 그리고 제2 소스가스 제공 단계와 제2 퍼지 단계 사이에는 기판(10)에 플라즈마를 제공하는 플라즈마 처리 단계가 수행된다.
여기서, 원자층 증착장치(100)는 제2 소스가스 제공 단계 이후 항상 플라즈마 처리 단계가 수행되거나 선택적으로 플라즈마 처리 단계가 수행될 수 있다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리부(PS)는 항상 플라즈마를 제공하도록 형성되어, 기판(10)은 매 증착 사이클마다 제1 소스영역에서 제2 퍼지영역을 순차적으로 통과하며, 한 사이클 동안 기판(10)에 증착된 박막이 플라즈마 처리부(PS)를 지나는 동안 강화된다. 여기서, 플라즈마 처리부(PS)는 제2 소스영역(SA2)의 일부 영역으로 형성되고 제2 퍼지영역(PA2)을 통과하기 전에 형성되므로, 기판(10)이 플라즈마 처리부(PS)를 지나는 동안에는 제2 소스가스와 플라즈마가 동시에 제공되므로, 기판(10)에는 A+B+C로 이루어지는 층이 형성되는 강화 증착이 수행된다.
또는, 플라즈마 처리부(PS)는 상술한 실시예에서 설명한 바와 같리 다수의 증착 사이클 중 N1 사이클 마다 N2 사이클의 플라즈마 처리 단계가 수행될 수 있다. 그리고 N2 사이클 동안 플라즈마 처리부(PS)는 도 6에 도시한 바와 같이 플라 즈마를 제공할 수 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 종단면도;
도 2는 도 1의 원자층 증착장치의 요부 사시도;
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착공정을 설명하기 위한 그래프들로써, 원자층 증착장치에서 제공되는 가스들의 펄스를 도시한 그래프;
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착장치의 요부 사시도;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자층 증착공정을 설명하기 위한 그래프로써, 원자층 증착장치에서 기판 한 장에 대해 제공되는 가스들의 펄스를 도시한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판 100: 원자층 증착장치
101: 프로세스 챔버 102: 서셉터
103: 샤워헤드 104: 배기라인
125: 구동축 131: 분사홀
141: 배기홀

Claims (11)

  1. 증착 사이클이 다수회 반복되어 기판에 박막을 형성하는 원자층 증착방법에 있어서,
    기설정된 다수의 증착 사이클마다 상기 기판에 플라즈마를 제공하여 상기 기판에 증착된 박막을 강화시키는 플라즈마 처리 단계를 포함하는 원자층 증착방법.
  2. 제1항에 있어서,
    다수의 증착 사이클(N1 사이클)마다 1 내지 수 사이클(N2 사이클)의 상기 플라즈마 처리 단계가 반복 수행되는 원자층 증착방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 증착 사이클은,
    상기 기판에 제1 소스가스를 제공하여 상기 제1 소스가스를 흡착시키는 단계;
    퍼지가스를 제공하여 상기 기판에서 여분의 제1 소스가스를 제거하는 제1 퍼지 단계;
    제2 소스가스를 제공하여 상기 기판 표면에서 상기 제1 소스가스와 상기 제2 소스가스의 반응물이 증착되는 단계; 및
    상기 퍼지가스를 제공하여 상기 기판에서 여분의 제2 소스가스를 제거하는 제2 퍼지 단계;
    로 이루어진 원자층 증착방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 단계가 수행되는 동안에는 상기 제2 소스가스 제공 단계가 생략되는 원자층 증착방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 단계가 수행되는 동안 상기 제2 소스가스 제공 단계가 동시에 수행되는 원자층 증착방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 N2 사이클은 상기 N1 사이클에 비해 적은 회수의 사이클이 수행되는 원자층 증착방법.
  7. 상기 기판에 제1 소스가스를 제공하여 상기 제1 소스가스를 흡착시키는 단계;
    퍼지가스를 제공하여 상기 기판에서 여분의 제1 소스가스를 제거하는 제1 퍼지 단계;
    제2 소스가스를 제공하여 상기 기판 표면에서 상기 제1 소스가스와 상기 제2 소스가스의 반응물이 증착되는 단계;
    상기 기판에 플라즈마를 제공하여 기판에 증착된 박막을 강화시키는 플라즈마 처리 단계; 및
    상기 퍼지가스를 제공하여 상기 기판에서 여분의 제2 소스가스를 제거하는 제2 퍼지 단계;
    를 포함하는 원자층 증착방법.
  8. 제7항에 있어서,
    증착 사이클이 다수 회 반복 수행되어 박막이 형성되고,
    기설정된 다수의 증착 사이클(N1 사이클)마다 1 내지 수 사이클(N2 사이클)의 상기 플라즈마 처리 단계가 수행되는 원자층 증착방법.
  9. 다수의 증착가스를 제공하여 박막을 형성하는 원자층 증착장치에 있어서,
    다수의 기판에 대해 수평하게 구비되어 상기 기판에 대해 상기 증착가스를 제공하는 가스분사부; 및
    상기 가스분사부 중 소스가스를 제공하는 소스영역에 구비되어 상기 기판에 플라즈마를 제공하여 상기 기판에 형성된 박막의 강화시키는 플라즈마 처리부를 포함하는 원자층 증착장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리부는 선택적으로 플라즈마를 제공하도록 구비된 원자층 증착장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 가스분사부는 2 종의 소스가스가 분사되는 제1 소스영역과 제2 소스영역, 상기 제1 및 제2 소스영역 사이에 구비되어 퍼지가스를 제공하는 2개의 퍼지영역으로 분할 형성되고,
    상기 플라즈마 처리부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 상기 제2 소스영역과 제2 퍼지영역 사이에 구비된 원자층 증착장치.
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