KR20110129453A - 원자층 퇴적 장치 및 박막 형성 방법 - Google Patents

원자층 퇴적 장치 및 박막 형성 방법 Download PDF

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Abstract

기판 상에 박막을 형성하는 원자층 퇴적 장치이고, 제1 내부 공간을 형성하는 용기이며, 기판을 반입 또는 반출하기 위한 기판 반입출구와, 기판 상에 박막을 형성하는 가스를 내부로 도입하기 위한 가스 도입구를 다른 위치에 구비하는 제1 용기와, 제1 용기의 내부에 설치되어, 제1 내부 공간과 격리되는 제2 내부 공간을 형성하여, 제1 개구(開口)를 구비하는 제2 용기와, 제2 용기를 소정의 방향으로 이동하는 제1 이동 기구와, 기판을 반입 또는 반출하는 경우, 기판 반입출구와 제1 개구가 대향하는 제1 위치로 제2 용기를 이동하고, 기판 상에 박막을 형성하는 경우, 가스 도입구와 제1 개구가 대향하는 제2 위치로 제2 용기를 이동하도록, 제1 이동 기구를 제어하는 제어부를 가진다.

Description

원자층 퇴적 장치 및 박막 형성 방법 {ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS AND THIN FILM FORMING METHOD}
본 발명은, 기판 상에 박막을 형성하는 원자층 퇴적(이하, 생략하여 ALD(Atomic　Layer　Deposition)라고도 한다) 장치 및 원자층 퇴적법에 의하여 기판 상에 박막을 형성하는 박막 형성 방법에 관한 것이다.
ALD법은, 형성하려고 하는 막을 구성하는 원소를 주성분으로 하는 2종류의 가스를 성막(成膜) 대상 기판 상에 번갈아 공급하고, 기판 상에 원자층 단위로 박막을 형성하는 것을 복수회 반복하여 소망 두께의 막을 형성하는 박막 형성 기술이다. 예를 들어, 기판 상에 SiO2막을 형성하는 경우, Si를 포함하는 원료 가스와 O를 포함하는 산화 가스가 이용된다. 또한, 기판 상에 질화막을 형성하는 경우, 산화 가스 대신에 질화 가스가 이용된다.
ALD법에서는, 원료 가스를 공급하고 있는 동안에, 1층 혹은 수층의 원료 가스 성분만이 기판 표면에 흡착되고, 여분의 원료 가스는 성장에 기여하지 않는, 이른바 성장의 자기 정지 작용(셀프 리밋(self limit) 기능)을 이용한다.
ALD법은, 일반적인 CVD(Chemical　Vapor　Deposition)법과 비교하여 높은 단차 피복성과 막 두께 제어성을 겸비한다. 그 때문에, 메모리 소자의 커패시터(capacitor)나, 「high-k 게이트」라고 불리는 절연막의 형성으로의 실용화가 기대되고 있다. 또한, ALD법에서는, 300℃ 이하의 온도에서 절연막을 형성하는 것이 가능하다. 그 때문에, 액정 디스플레이 등과 같이, 유리 기판을 이용하는 표시 장치의 박막 트랜지스터의 게이트 절연막의 형성에 ALD법을 적용하는 것이 기대되고 있다.
하기 특허 문헌 1에는, 기판 상에 박막을 형성하는 ALD 장치이고, 적어도 한종류의 원료 가스를 기판에 흡착시키는 원료 가스 흡착실과, 적어도 한종류의 반응성 가스를 기판에 조사(照射)하는 반응성 가스 조사실과, 상기 원료 가스 흡착실과 반응성 가스 조사실의 사이에서 기판을 바꾸어 넣는 수단을 가지는 ALD 장치가 기재되어 있다.
당해 장치는, ALD법에 의한 진공 성막에 있어서, 성막실의 빈번한 메인터넌스(maintenance)가 불요하고 효율 좋게 성막할 수 있는 장치를 제공하는 것을 과제로서 실현한 것이다.
일본국 공개특허공보 특개2008－240077호
상기 특허 문헌 1에서는, 필요한 공정마다 성막실을 나눈 것에 의하여, 원료 가스 흡착실, 반응성 가스 조사실 중 어느 것에 있어서도, 실내의 벽면에 성막되는 것이 없어, 종래와 같은 성막실의 메인터넌스가 불요하게 되고, 또한, 반응성이 높은 라디칼(radical)을 유효하게 사용하는 것이 가능해진다, 라고 기재되어 있다. 그러나, 이와 같은 장치는, 장치 자체가 대규모가 되어, 코스트는 증대한다. 특히, 한 변이 2m를 넘는 제8세대의 유리판 등을, 박막을 형성하는 대상 기판으로 한 경우, 설치 면적 및 설비 코스트는 큰 폭으로 증대한다.
그래서, 본 발명은, 코스트를 억제하기 위하여, 상기 ALD 장치의 구성과 다르게, 성막실을 1개로 하는 구성이고, 균일한 막질의 박막을 기판 상에 형성할 수 있는 원자층 퇴적 장치 및 박막 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 원자층 퇴적 장치는, 기판 상에 박막을 형성하는 원자층 퇴적 장치이고, 제1 내부 공간을 형성하는 용기이며, 기판을 반입 또는 반출하기 위한 기판 반입출구와, 기판 상에 박막을 형성하는 가스를 내부로 도입하기 위한 가스 도입구를 다른 위치에 구비하는 제1 용기와, 상기 제1 용기의 내부에 설치되어, 상기 제1 내부 공간과 격리되는 제2 내부 공간을 형성하고, 제1 개구(開口)를 구비하는 제2 용기와, 상기 제2 용기를 소정의 방향으로 이동하는 제1 이동 기구와, 기판을 반입 또는 반출하는 경우, 상기 기판 반입출구와 상기 제1 개구가 대향하는 제1 위치로 상기 제2 용기를 이동하고, 기판 상에 박막을 형성하는 경우, 상기 가스 도입구와 상기 제1 개구가 대향하는 제2 위치로 상기 제2 용기를 이동하도록, 상기 제1 이동 기구를 제어하는 제어부를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 박막 형성 방법은, 제1 내부 공간을 형성하는 제1 용기와, 당해 제1 용기의 내부에 설치되어, 당해 제1 내부 공간과 격리되는 제2 내부 공간을 형성하는 제2 용기를 이용하여, 원자층 퇴적 방법에 의하여 기판 상에 박막을 형성하는 박막 형성 방법이고, 상기 제2 용기가 구비하는 제1 개구가, 상기 제1 용기가 구비하는, 기판을 반입 또는 반출하기 위한 기판 반입출구와 대향하는 제1 위치로 이동하여, 기판을 반입하는 기판 반입 공정과, 상기 제1 개구가, 상기 제1 용기가 구비하는, 기판 상에 박막을 형성하는 가스를 상기 제2 내부 공간으로 도입하기 위한 가스 도입구와 대향하는 제2 위치로 이동하여, 박막을 형성하는 박막 형성 공정과, 상기 제1 개구가, 상기 기판 반입 출구와 대향하는 위치로 이동하여, 기판을 반출하는 기판 반출 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 원자층 퇴적 장치 및 박막 형성 방법에 의하면, 균일한 막질의 박막을 기판 상에 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 원자층 퇴적 장치의 일 실시 형태의 개략의 장치 구성을 도시하여, 박막 형성 공정 시의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 2의 (a)는, 도 1에 도시하는 원자층 퇴적 장치의 제2 용기의 개략 구성도이다. (b)는, 기판의 반입 및 반출 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시하는 원자층 퇴적 장치의 기판 반입 공정 시, 기판 반출 공정 시의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시하는 원자층 퇴적 장치의 클리닝 공정 시의 상태를 도시하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 원자층 퇴적 장치 및 박막 형성 방법을, 일실시 형태에 기초하여, 상세하게 설명한다.
＜원자층 퇴적 장치의 개략 구성＞
원자층 퇴적 장치(10)는, TMA(Tri-Methyl-Aluminium) 등의 원료 가스와 오존 O3 등의 산화 가스를 번갈아 공급하여, 원자 단위로 퇴적하여 박막을 형성한다.
도 1은, 박막 형성 공정 시에 있어서의, 기판(12) 상에 박막을 형성하는 원자층 퇴적 장치(이후, ALD 장치라고 한다)(10)의 개략의 장치 구성을 도시하는 단면도이다.
ALD 장치(10)는, 주로, 제1 용기(20)와 제2 용기(60)와 누름 부재(80)를 가진다. 제1 용기(20)는, 소정의 압력을 유지하는 제1 내부 공간(22)을 형성하는 외측 용기이다. 제2 용기(60)는, 제1 용기(20)의 내부에 설치되어, 소정의 압력을 유지하는 제2 내부 공간(62)을 형성하는 내측 용기이다. 누름 부재(80)는, 제2 용기(60)를 누르는 것에 의하여, 제2 내부 공간(62)을 제1 내부 공간(22)으로부터 격리한다.
이하, 이들 구성에 관하여, 보다 상세하게 설명한다.
(제1 용기)
우선, 도 1을 참조하여, 제1 용기(20)에 관하여 설명한다.
제1 용기(20)는, SUS(Steel Use Stainless) 등의 금속 재료로 구성되어 있다. 제1 용기(20)의 상벽(上壁)에는, N2 가스(혹은 불활성 가스)를 제1 내부 공간(22)으로 도입하는 가스 도입구가 설치되어 있다. 또한, 제1 용기(20)의 상벽에는, 배기관(42)이 접속되는 배기구가 설치되어 있다. 제1 내부 공간(22) 내의 가스는, 터보 분자 펌프 등의 배기부(44)에 의하여, 제1 용기(20)의 외부로 배기된다. 이것에 의하여, 제1 내부 공간(22) 내는, 도입된 N2 가스의 분위기에서, 소정의 압력으로 유지된다. 제1 내부 공간(22)을 소정의 압력으로 감압하는 것에 의하여, 후술하는 히터(24, 25)가 산화하는 것을 억제할 수 있다.
제1 용기(20)의 내부에 설치되는 제2 용기(60)의 상방(上方)에는, 제2 용기(60)에 인접하여 히터(24)가 설치되어 있다. 히터(24)는, 제2 용기(60)를 통하여, 제2 용기(60)의 내부에 재치(載置, 물건의 위에 다른 것을 올리는 것)되는 기판(12) 및 제2 내부 공간(62)으로 공급되는 원료 가스를 가열한다. 히터(24)의 배선 등은, 제1 용기(20)의 상부에 설치된 관통 구멍을 통하여 외부로 꺼내어져, 도시하지 않는 전원에 접속되어 있다.
또한, 제1 용기(20)의 내부에 설치되는 제2 용기(60)의 하방(下方)에는, 제2 용기(60)에 인접하여 히터(25)가 설치되어 있다. 히터(25)는, 제2 용기(60)를 통하여, 제2 용기(60)의 내부에 재치되는 기판(12) 및 제2 내부 공간(62)으로 공급되는 원료 가스를 가열한다. 히터(25)의 배선 등은, 도시하지 않는 관통 구멍을 통하여 제1 용기(20)의 외부로 꺼내어져, 도시하지 않는 전원에 접속되어 있다.
제1 용기(20)의 벽면(26)(도 1 중 우측의 면)에는, 기판(12)의 반입 및 반출을 행하는 기판 반입출구(28)가 설치되어 있다. 또한, 이 기판 반입출구(28)로부터 제1 용기(20)의 외측을 향하여 수평 방향으로 연장한 부분에, 제1 용기(20)의 외부로 연결되는 셔터(27)가 설치되어 있다. 따라서, 기판(12)을 반입할 때는, 셔터(27)를 열고, 기판 반입 반출구(28)를 통하여, 제1 용기(20) 내로 기판(12)을 반입한다. 또한, 기판(12)을 반출할 때는, 셔터(27)를 열고, 기판 반입 반출구(28)를 통하여, 제1 용기(20) 내로부터 기판(12)을 반출한다.
덧붙여, 기판(12)의 반입, 반출 시의 상태는, 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 관한 설명은 후술한다.
기판 반입출구(28)가 설치되는 벽면(26)에는, 기판 상에 박막을 형성하는 가스를 내부로 도입하기 위한 가스 도입구(29)가 설치되어 있다. 가스 도입구(29)에는, 원료 가스나 산화 가스를 제2 내부 공간(62)으로 도입하는 가스 도입관(30)이 접속되어 있다. 도 1에 도시되는 예에서는, 2개의 가스 도입관(30a, 30b)가 접속되어 있다.
가스 도입관(30a)은, 원료 가스(예를 들어, TMA등의 유기 금속의 가스)나 퍼지 가스(purge gas)(예를 들어, 질소 가스)를 제2 내부 공간(62)으로 도입한다. 가스 도입관(30b)은, 산화 가스(예를 들어, 오존)나 퍼지 가스(예를 들어, 질소 가스)를 제2 내부 공간(62)으로 도입한다.
기판(12)에 원료 가스를 균일하게 공급하기 위하여, 가스 도입구(29)는 기판(12)의 폭 방향(도 1의 지면(紙面) 수직 방향)에 등간격으로 복수 설치되어 있다. 또한, 가스 도입구(29)는, 기판(12)의 폭 방향보다도 넓은 범위에 설치되어 있다.
도 1에 도시되는 예에서는, 후술하는 기판 지지부(67)가 설치되는 높이 방향의 위치보다도 연직(鉛直) 상방의 위치에, 가스 도입구(29)가 위치하도록 구성된다.
또한, 제1 용기(20)의 다른 벽면(도 1 중 좌측의 면)에는, 후술하는 배기관(68)이 관통하는 관통 구멍이 설치되어 있다.
제1 용기(20)의 저면(底面, 32)의 위에는, 히터(25)를 연직 방향으로 이동하는 제1 이동 기구(36)가 설치되어 있다. 제1 이동 기구(36)로부터 연장되는 지지 기구(36a)의 길이를 조절하는 것에 의하여, 히터(25)를 연직 방향으로 이동할 수 있다. 히터(25)는 제2 용기(60)를 지지하고 있기 때문에, 제1 이동 기구(36)로부터 연장되는 지지 기구(36a)의 길이를 제어하는 것에 의하여, 제2 용기(60)를 소정의 위치에 지지할 수 있다.
또한, 제1 이동 기구(36)는 캐스터(caster, 37)를 구비하고 있어, 제1 용기(20)의 저면(32)의 면내 방향으로 이동할 수 있다.
제1 용기(20)의 저면(32)은, 제1 용기(20)의 벽면 및 상벽과 분리 가능하게 되어 있다. 제1 용기(20)의 저면(32)에는, 도 중 하방으로 연장되는 2개의 지지 기구(38a)가 설치되어, 이 2개의 지지 기구(38a)에 유압 실린더 등의 제2 이동 기구(38)가 설치되어 있다. 제2 이동 기구(38)의 지지 기구(38a)는, 제1 용기(20)의 저면(32)과, 제1 이동 기구(36)와, 제1 이동 기구(36)의 지지 기구(36a)가 지지하는 히터(25)와, 히터(25)가 지지하는 제2 용기(60)를 연직 방향으로 이동시킨다. 제1 용기(20)의 저면(32)과 벽면의 사이에는 O링(33)이 설치되어 있어, 제2 이동 기구(38)가 저면(32)을 상승시키는 것으로, 제1 내부 공간(22)이 외부에 대하여 닫히는 구성으로 되어 있다.
제1 이동 기구(36), 제2 이동 기구(38)는 제어부(100)와 접속되어 있다. 제어부(100)는, 제2 용기(60)가 소정의 위치로 되도록, 제1 이동 기구(36), 제2 이동 기구(38)를 제어한다. 제어부(100)에 의한 이동 기구(36, 38)의 제어의 상세는, 후술한다.
본 실시 형태에 의하면, 기판 반입출구(28)와 가스 도입구(29)와 배기관(68)이 관통하는 관통 구멍을 각기 다른 개구로 할 수 있다. 이것에 의하여, 원료 가스를 균일하게 공급하기 위한 가스 도입구(29)의 구조에 대한 제약이 없어져, 균일한 막질의 박막을 형성할 수 있다.
(제2 용기)
다음으로, 도 2를 참조하여, 제2 용기(60)에 관하여 설명한다. 도 2(a)는, 제2 용기(60)의 개략 구성도이다.
제2 용기(60)는, 제1 용기(20)의 내부에 설치된다. 또한, 제2 용기(60)는, 제2 내부 공간(62)을 형성하는 통형상(筒形狀)의 용기이다. 제2 용기(60)는, 안정한 재질인 점으로부터 석영이 호적(好適)하게 이용된다. 기판(12)을 유리 기판으로 한 경우, 재료 자체가 대략 같기 때문에, 기판(12)에 다른 성분이 부착할 걱정이 없다고 하는 이점이 있다.
제2 용기(60)는, 제1 용기(20)의 내부에 수평하게 위치하도록, 지지 기구(36a)에 지지되어 있다. 통형상의 일단(一端)에는, 기판(12) 상에 박막을 형성하는 원료 가스가 흐르는 제1 개구(64)가 설치되어 있다. 도 1에 도시되는 박막 형성 공정에 있어서는, 제1 용기(20)의 벽면(26)에 설치되는 가스 도입구(29)와 제1 개구(64)가 대향하는 위치에 있다.
제1 개구(64)를 구비하는 측과 반대 측의 가장자리에는, 제2 내부 공간(62) 내의 가스가 제2 내부 공간(62) 밖으로 흐르는 제2 개구(66)가 설치되어 있다. 도 2(a)에 도시되는 예에서는, 2개의 제2 개구(66a, 66b)가 설치되어 있다. 제2 개구(66a)는, 후술하는 기판 지지부(67)가 설치되는 높이 방향의 위치보다도 연직 상방의 위치에 설치되어 있다.
제2 개구(66)를 통하여 제2 내부 공간(62) 밖으로 흐르는 가스는, 제1 용기(20)의 좌벽면에 설치된 관통 구멍을 통하고, 이 관통 구멍에 접속되는 배기관(68)을 통하여, 진공 펌프 등의 배기부(69)에 의하여 배기된다. 이것에 의하여, 제2 내부 공간(62) 내는, 도입된 원료 가스의 분위기에서, 소정의 압력으로 유지된다. 제2 내부 공간(62)의 압력은, 전술한 제1 내부 공간(22)의 압력과 같은 압력이어도 무방하고, 다른 압력이어도 무방하다.
도 2(b)는, 기판(12)의 반입 및 반출 방법을 설명하는 도면이다. 기판(12)은, 반송 대차(臺車)의 기판 재치 선단(先端)의 포크(fork)부(70)에 재치된다. 포크부(70)에 재치된 기판(12)은, 셔터(27)를 열고, 기판 반입출구(28), 제1 개구(64)를 통하여 제2 용기(60)로 반입 및 반출된다. 기판 반입 공정, 기판 반출 공정에 관해서는, 후에 자세하게 설명한다.
제2 용기(60)의 내부에는, 기판(12)을 재치하기 위한 기판 지지부(67)가 설치되어 있다. 기판 지지부(67)는, 제2 내부 공간(62)의 높이 방향의 중간의 위치에 설치된다. 또한, 기판 지지부(67)는, 제2 용기(60)의 통형상의 긴쪽 방향으로 평행하게 설치된 평면을 가진다. 이 평면을 기판의 재치면으로 한다. 기판 지지부(67)의 제1 개구(64) 측의 형상은, 기판(12)을 반입 및 반출하는 반송 대차의 기판 재치 선단의 포크부(70)에 대응한 즐치상(櫛齒狀)이다.
이와 같이, 제1 개구(64) 측의 형상을 포크부(70)에 대응한 즐치상으로 한 것에 의하여, 통형상의 높이가 낮은 제2 내부 공간(62)으로 큰 기판(12)을 반입, 반출하는 경우에서도, 박막을 형성하는 면이 제2 용기(60)의 내면과 닿는 것 없이, 기판(12)을 반입 및 반출할 수 있다.
원료 가스는, 기판 지지부(67)에 재치되는 기판(12) 상을 통과하고, 그 일부가 기판(12)에 흡착된다. 또한, 가열 상태에 있어 활성화 된 산화 가스는, 기판(12)에 흡착된 원료 가스의 성분을 산화할 수 있다.
(누름 부재)
다음으로, 도 1을 참조하여, 누름 부재(80)에 관하여 설명한다. 누름 부재(80)는, 제2 용기(60)를 통형상의 긴쪽 방향(수평 방향)으로 누른다. 누름 부재(80)와 제2 용기(60)의 사이에는, O링(86a), 스페이서(spacer, 84), O링(86b)이 차례로 설치되어 있다. 또한, 제1 용기(20)의 도 1 중 좌측의 벽면과 누름 부재(80)의 사이에는 각형 벨로스(角型 bellows, 82)가 설치되어 있다. 그 때문에, 누름 부재(80)는, 수평 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 제2 용기(60)와 제1 용기(20)의 벽면(26)(도 1 중 우측의 면)의 사이에는, O링(90a), 스페이서(88), O링(90b)이 차례로 설치되어 있다. 또한, 가스 도입구(29) 근방의 벽면(26)의 내벽이나, 배기관(68)의 내벽에는, 박막을 형성하여야 할 기판 이외에 박막이 부착하는 것을 막기 위한 방착판(防着板, 31, 83)이 설치되어 있다.
제2 용기(60)는 캐스터(37)를 구비하는 제1 이동 기구(36)에 지지되어 있다. 그 때문에, 제2 용기(60)는, 통형상의 긴쪽 방향으로 이동할 수 있다. 통형상의 긴쪽 방향으로, 누름 부재(80)가 제2 용기(60)를 누르는 것으로, 제2 용기(60)는, O링(86a, 86b, 90a, 90b)을 통하여 제1 용기(20)로 밀어 붙여진다. 그 결과, 제2 내부 공간(62)은 제1 내부 공간(22)에 대하여 격리된다. 즉, 누름 부재(80)가 제2 용기(60)의 통형상의 긴쪽 방향으로 제2 용기(60)를 누르는 것에 의하여, 누름 부재(80)는 제2 내부 공간(62)을 제1 내부 공간(22)으로부터 격리한다.
덧붙여, 제1 내부 공간(22)과 제2 내부 공간(62)을 격리한다는 것은, 제1 내부 공간(22)의 압력과 제2 내부 공간(62)의 압력이 개별로 제어 가능한 정도로 공간적으로 분리해 있는 것을 의미한다.
일반적으로, O링을 이용하여 공간을 밀폐하는 경우, O링의 둘레의 길이가 짧은 만큼, 보다 확실하게 2개의 공간을 격리할 수 있다. 도 1에 도시되는 예에서는, 제2 용기(60)의 통형상의 긴쪽 방향으로 제2 용기(60)를 누르는 구성으로 하였기 때문에, 제2 내부 공간(62)을 제1 내부 공간(22)에 대하여 격리하기 위하여 필요한 O링의 둘레의 길이를 통형상에 맞추어 짧게 할 수 있다.
이와 같이, 제2 용기(60)의 통형상의 긴쪽 방향으로 제2 용기(60)를 누르는 구성으로 하는 것에 의하여, 제2 용기(60)의 제2 내부 공간(62)을 제1 내부 공간(22)에 대하여 보다 확실하게 격리할 수 있다. 그 때문에, 제2 내부 공간(62)으로부터 제1 내부 공간(22)으로 원료 가스가 새어 나오는 것을 억제할 수 있다.
제2 내부 공간(62)으로부터 제1 내부 공간(22)으로 원료 가스가 새어 나오는 것을 억제하는 것에 의하여, 제1 내부 공간(22)으로 새는 원료 가스에 의한 제1 내부 공간(22) 내면으로의 막 형성이 억제되어, 결과적으로 파티클(particle)을 저감 할 수 있다. 나아가, 제2 내부 공간(62)을 제1 내부 공간(22)에 대하여 보다 확실하게 격리하는 것에 의하여, 제1 내부 공간(22)에 존재하는 파티클이 제2 내부 공간(62)으로 혼입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시되는 예와 같이, 누름 부재(80)가, 제2 용기(60)의 통형상의 긴쪽 방향으로 제2 용기(60)를 누르는 것에 의하여, 보다 균일한 막질의 박막을 성막할 수 있다.
＜원자층 퇴적 방법의 개략 공정＞
다음으로, 본 실시 형태의 원자층 퇴적 방법에 관하여 설명한다.
(기판 반입 공정)
우선, 기판 반입 공정에 관하여 설명한다. 도 3은, 기판 반입 공정 시에 있어서의 원자층 퇴적 장치(10)의 상태를 도시하는 단면도이다. 제2 용기(60)의 제1 개구(64)는 기판 반입출구(28)와 대향하는 위치에 있다. 이후, 제1 개구(64)와 기판 반입출구(28)가 대향하는 상태에 있어서의 제2 용기(60)의 위치를 제1 위치로 한다. 즉, 기판 반입 공정에서는, 제2 용기(60)는 제1 위치에 있다.
기판을 반입할 때에, 제2 용기(60)가 제1 위치에 없는 경우, 제2 용기(60)가 제1 위치로 이동한다. 이 이동은, 제어부(100)가 제1 이동 기구(36)를 제어하는 것에 의하여 이루어진다.
그리고, 셔터(27)가 열리고, 셔터(27), 기판 반입출구(28), 제1 개구(64)를 통하여, 기판(12)이 제2 용기(60)의 내부로 반입된다. 기판의 반입은, 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 반송 대차의 기판 재치 선단의 포크부(70)에 기판(12)을 재치하여 행한다.
(박막 형성 공정)
다음으로, 박막 형성 공정에 관하여 설명한다. 도 1은, 박막 형성 공정 시에 있어서의 원자층 퇴적 장치(10)의 상태를 도시하는 단면도이다. 제2 용기(60)의 제1 개구(64)는 가스 도입구(29)와 대향하는 위치에 있다. 이후, 제1 개구(64)와 가스 도입구(29)가 대향하는 상태에 있어서의 제2 용기(60)의 위치를 제2 위치로 한다. 즉, 박막 형성 공정에서는, 제2 용기(60)는 제2 위치에 있다.
기판 상에 박막을 형성할 때에, 제2 용기(60)가 제2 위치에 없는 경우, 제2 용기(60)가 제2 위치로 이동한다. 이 이동은, 제어부(100)가 제1 이동 기구(36)를 제어하는 것에 의하여 이루어진다.
제2 용기(60)가 제2 위치로 이동한 후, 누름 부재(80)가, 제2 용기(60)의 통형상의 긴쪽 방향(수평 방향)으로 제2 용기(60)를 누른다. 이것에 의하여, 제2 내부 공간(62)은 제1 내부 공간(22)으로부터 격리된다. 그리고, 가스 도입관(30)으로부터 제2 내부 공간(62)으로 원료 가스를 흐르게 하여, 기판(12) 상에 박막을 형성한다.
(기판 반출 공정)
다음으로, 기판 반출 공정에 관하여 설명한다. 도 3은, 기판 반출 공정 시에 있어서의 원자층 퇴적 장치(10)의 상태를 도시하는 단면도이다. 제2 용기(60)는 제1 위치에 있다.
박막 형성 공정이 종료한 때는, 누름 부재(80)가 제2 용기(60)를 제1 용기(20)로 단단히 누른 상태로 되어 있다. 그 때문에, 누름 부재(80)가 제2 용기(60)로부터 멀어지는 방향(도 1 중 좌 방향)으로, 누름 부재(80)를 이동하여, 제2 용기(60)의 누름을 개방한다.
그리고, 제2 용기(60)가 제1 위치로 이동한다. 이 이동은, 제어부(100)가 제1 이동 기구(36)를 제어하는 것에 의하여 이루어진다.
그리고, 셔터(27)를 열고, 제1 개구(64), 기판 반입출구(28), 셔터(27)를 통하여, 제2 용기(60)의 내부로부터 기판(12)이 반출된다. 기판의 반출은, 도 2(b)에 도시되는 바와 같이, 반송 대차의 기판 재치 선단의 포크부(70)에 기판(12)을 재치하여 행한다.
이와 같이, ALD 장치(10)는, 제1 용기(20)의 내부에서 제2 용기(60)를 이동시킨다고 하는, 종래의 기술에 비하여 간이한 구성에 의하여, 박막을 형성하는 제2 내부 공간(62)과 기판의 반입 반출을 행하는 제1 내부 공간(22)을 격리할 수 있다. 그 때문에, 제1 용기(20)의 내벽면, 기판 반입출구(28)의 내벽면, 셔터(27)의 내벽면이 원료 가스에 노출되는 일이 없고, 기판(12)을 반입, 반출할 때에, 파티클이 혼입하는 것을 억제할 수 있다.
(클리닝 공정)
도 4는, 클리닝 공정 시에 있어서의 원자층 퇴적 장치(10)의 상태를 도시하는 단면도이다. 제1 용기(20)의 하측 부분(34)과 상측 부분(40)이 분리한 상태로 되어 있다.
제2 용기(60)의 클리닝을 행하기 위하여, 제2 용기(60)를 제1 용기(20)의 외부로 꺼낸다. 제2 용기(60)를 제1 용기(20)의 외부로 꺼내기 위하여, 제2 이동 기구(38)는 제1 용기(20)의 저면(32)을 포함하는 하측 부분(34)을, 상측 부분(40)으로부터 분리하도록(즉, 연직 하방으로) 이동하여, 제2 용기(60)를 외부로 꺼낼 수 있는 위치(제3 위치)로 이동한다. 이 이동은, 제어부(100)가 제2 이동 기구(38)를 제어하는 것에 의하여 이루어진다.
제2 용기(60)를 외부로 꺼낼 수 있는 위치란, 제2 용기(60)의 최상부의 높이 방향의 위치가, 제1 용기(20)의 상측 부분(40)의 최하부의 높이 방향의 위치보다 낮아지는 것과 같은 위치이다. 클리닝 공정에 있어서, 지지 기구(36a)의 길이가 가능한 한 짧아지도록, 제어부(100)가 제1 이동 기구(36)를 제어하는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 원자층 퇴적 장치(10)의 높이 방향의 크기를 작게 할 수 있다.
도 4에 도시되는 바와 같이, 제1 용기(20)의 하측 부분(34)과 상측 부분(40)을 분리한 후, 제1 용기(20)의 저면(32)의 면내 방향으로 제1 이동 기구(36)를 이동하는 것에 의하여, 제2 용기(60)를 제1 용기의 상측 부분(40)의 연직 하방으로부터 이동할 수 있다. 이렇게 하여, 제2 용기(60)는 제1 용기(20)로부터 떼어 내진다.
도 4에 도시되는 예에서는, 제1 용기(20)의 내부에 설치된 제2 용기(60)를 용이하게 꺼낼 수 있기 때문에, 제2 용기(60)의 클리닝을 용이하게 행할 수 있다. 클리닝은, 예를 들어 웨트 에칭(wet etching)을 행한다.
10 : 원자층 퇴적 장치
12 : 기판
20 : 제1 용기
22 : 제1 내부 공간
24, 25 : 히터
26 : 벽면
27 : 셔터
28 : 기판 반입출구
29 : 가스 도입구
30, 30a, 30b : 가스 도입관
31 : 방착판
32 : 저면
33 : O링
34 : 하측 부분
36 : 제1 이동 기구
36a : 지지 기구
37 : 캐스터
38 : 제2 이동 기구
38a : 지지 기구
40 : 상측 부분
42 : 배기관
44 : 배기부
60 : 제2 용기
62 : 제2 내부 공간
64 : 제1 개구
66, 66a, 66b : 제2 개구
67 : 기판 지지부
68 : 배기관
69 : 배기부
70 : 포크부
80 : 고정 부재
82 : 각형 벨로스
83 : 방착판
84, 88 : 스페이서
86a, 86b, 90a, 90b : O링
100 : 제어부

Claims (10)

  1. 기판 상에 박막을 형성하는 원자층 퇴적 장치이고,
    제1 내부 공간을 형성하는 용기이며, 기판을 반입 또는 반출하기 위한 기판 반입출구와, 기판 상에 박막을 형성하는 가스를 내부에 도입하기 위한 가스 도입구를 다른 위치에 구비하는 제1 용기와,
    상기 제1 용기의 내부에 설치되어, 상기 제1 내부 공간과 격리되는 제2 내부 공간을 형성하고, 제1 개구(開口)를 구비하는 제2 용기와,
    상기 제2 용기를 소정의 방향으로 이동하는 제1 이동 기구와,
    기판을 반입 또는 반출하는 경우, 상기 기판 반입출구와 상기 제1 개구가 대향하는 제1 위치로 상기 제2 용기를 이동하고, 기판 상에 박막을 형성하는 경우, 상기 가스 도입구와 상기 제1 개구가 대향하는 제2 위치로 상기 제2 용기를 이동하도록, 상기 제1 이동 기구를 제어하는 제어부를 가지는 것을 특징으로 하는 원자층 퇴적 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 반입출구와 상기 가스 도입구는, 상기 제1 용기의 같은 벽면에 설치되어 있는, 원자층 퇴적 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 용기는 통형상(筒形狀)이고, 상기 제2 내부 공간을 상기 제1 내부 공간으로부터 격리하기 위하여, 통형상의 긴쪽 방향으로 당해 제2 용기를 누르는 누름 부재를 구비하는, 원자층 퇴적 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 용기는, 상기 제1 개구를 구비하는 측과 반대 측의 가장자리에, 상기 제2 내부 공간 내의 가스가 당해 제2 내부 공간 밖으로 흐르는 제2 개구를 구비하는, 원자층 퇴적 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 용기는, 당해 제1 용기의 저면(底面)을 포함하는 하측 부분과, 당해 하측 부분 이외의 상측 부분으로 분리 가능하게 구성되고,
    상기 원자층 퇴적 장치는, 상기 하측 부분을 상기 상측 부분으로부터 분리하도록 이동하는 제2 이동 기구를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제2 용기를 상기 제1 용기의 외부로 꺼내는 경우, 상기 제2 용기를 외부로 꺼낼 수 있는 위치인 제3 위치로 이동하도록, 상기 제2 이동 기구를 제어하는, 원자층 퇴적 장치.
  6. 제1 내부 공간을 형성하는 제1 용기와, 당해 제1 용기의 내부에 설치되어, 당해 제1 내부 공간과 격리되는 제2 내부 공간을 형성하는 제2 용기를 이용하여, 원자층 퇴적 방법에 의하여 기판 상에 박막을 형성하는 박막 형성 방법이고,
    상기 제2 용기가 구비하는 제1 개구가, 상기 제1 용기가 구비하는, 기판을 반입 또는 반출하기 위한 기판 반입출구와 대향하는 제1 위치로 이동하여, 기판을 반입하는 기판 반입 공정과,
    상기 제1 개구가, 상기 제1 용기가 구비하는, 기판 상에 박막을 형성하는 가스를 상기 제2 내부 공간으로 도입하기 위한 가스 도입구와 대향하는 제2 위치로 이동하여, 박막을 형성하는 박막 형성 공정과,
    상기 제1 개구가, 상기 기판 반입출구와 대향하는 위치로 이동하여, 기판을 반출하는 기판 반출 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가스 도입구는, 상기 기판 반입출구가 설치되는 벽면과 같은 벽면에 설치되어, 상기 가스 도입구를 통하여, 기판 상에 박막을 형성하는 가스를 상기 제2 내부 공간으로 도입하는, 박막 형성 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제2 용기는 통형상이고,
    상기 제2 내부 공간을 상기 제1 내부 공간으로부터 격리하도록, 상기 제2 용기의 통형상의 긴쪽 방향으로 당해 제2 용기를 누르고, 상기 제2 용기를 상기 제1 용기의 내부에서 고정하는 공정을 가지는, 박막 형성 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 용기가, 상기 제1 개구를 구비하는 측과 반대 측의 가장자리에 구비하는 제2 개구로부터, 상기 제2 내부 공간 내의 가스를 당해 제2 내부 공간 밖으로 흐르게 하는, 박막 형성 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 용기는, 당해 제1 용기의 저면을 포함하는 하측 부분과 당해 하측 부분 이외의 상측 부분으로 분리 가능하게 구성되고,
    상기 제2 용기를 상기 제1 용기의 외부로 꺼내기 위하여, 상기 제2 용기를 외부로 꺼낼 수 있는 위치인 제3 위치로 이동하도록, 상기 하측 부분을 이동하는 공정을 가지는, 박막 형성 방법.
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