KR20170027097A - 복수 레이저 소스를 이용한 박막형성방법 - Google Patents

복수 레이저 소스를 이용한 박막형성방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170027097A
KR20170027097A KR1020150123588A KR20150123588A KR20170027097A KR 20170027097 A KR20170027097 A KR 20170027097A KR 1020150123588 A KR1020150123588 A KR 1020150123588A KR 20150123588 A KR20150123588 A KR 20150123588A KR 20170027097 A KR20170027097 A KR 20170027097A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
thin film
present
source
plasma
Prior art date
Application number
KR1020150123588A
Other languages
English (en)
Inventor
염근영
김경남
김기석
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020150123588A priority Critical patent/KR20170027097A/ko
Publication of KR20170027097A publication Critical patent/KR20170027097A/ko

Links

Images

Classifications

    • H01L51/56
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H01L51/5237

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 박막형성방법에 관한 것으로, 복수의 레이저 소스를 구비하는 단계와; 소스가스를 결정하는 단계와; 상기 소스가스에 대응하는 레이저 소스를 선택하는 단계와; 상기 소스가스를 반응공간에 공급하고 플라즈마와 선택된 레이저 소스로부터의 레이저를 이용하여 대상체 상에 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복수 레이저 소스를 이용한 박막형성방법{Method of forming thin film using multiple laser source}
본 발명은 박막형성방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 박막형성방법은 OLED의 봉지박막 형성 등에 사용될 수 있다.
전자 공학의 발달로 정보 기술이 발전하게 되었고, 궁극적으로 우리는 정보화 사회를 맞이하게 되었다. 정보화 사회에서는 더욱 정밀한 방법으로 많은 용량의 정보를 더욱 적은 부피 안에 집적하는 고밀도의 기술을 필요로 하게 되었다. 이러한 고용량, 고밀도의 기술은 고부가가치를 갖는 고품질의 박막을 생성하는 기술이 반드시 필요하다.
종래의 플라즈마 기상증착성장(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, 이하 PECVD) 장치만을 사용하여 박막을 생성하면 다음과 같은 문제점이 발생했다.
1. 다공성(Porous) 성막이 형성되고, BEO 식각률(Etch Rate)이 매우 높았다.
2. 성막의 속도와 박막의 품질(Quality)이 서로 상반관계(Trade-Off)를 가졌다.
3. 성막 속도를 높이기 위해 입력 전압을 높일 경우, 플라즈마 데이지(Plasma Damage)가 발생하여 박막의 품질은 현저히 낮아졌다.
상기 PECVD을 사용한 박막 생성 기술 이외에 고품질의 박막을 생성하는 기술의 개발이 요구되었다. 최근 고품질의 박막을 생성하는 방법 중 하나로서 고출력 펄스의 레이저를 이용한 박막 증착 방법이 사용되고 있다. 하지만 상기 다공성 성막이 형성되며, BEO 식각률(Etch Rate)이 매우 높아지는 문제점은 해결되지 못했다.
또한, 종래의 레이저를 이용한 박막 증착 방법은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
1. 단파장의 레이저를 사용하기 때문에 가열 매커니즘(Heating Mechanism)이 한정되어 봉지박막을 위한 다층 박막에 대한 증착에 한계를 갖는다.
2. 상기 한계에 의해 다층 성막에 있어 박막의 품질을 현저히 떨어뜨린다. 이로 인해 생성된 박막은 매우 취약한 수분투과율을 갖는다.
따라서 종래의 레이저를 사용하는 PECVD의 문제점을 해결할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
국내공개특허 10-2002-0007821
본 발명의 실시예는 소스가스의 종류에 따라 레이저 종류를 달리하여 박막품질을 향상 및/또는 공정조건을 개선하는 박막형성방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 고품질의 초기 성막을 수행하는 레이저와 고속 박막 증착을 수행할 수 있는 PECVD를 제공하는 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 상술된 PECVD만을 사용한 박막 생성 기술의 문제점들을 레이저를 이용하여 보완하는 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 대상체의 박막을 생성하는 과정에 있어서 생성되는 박막의 대면적의 균일도 조절 및 국부적인 부분에서 균일도의 조절이 가능한 플라즈마 증착 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 초기 고속 성막을 수행하는 PECVD와 대상체에 박막의 결정화 과정에서 박막의 고품질 형성시킬 수 있는 후처리 과정을 수행하는 레이저를 제공하는 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 반응성 증착용 물질의 성질에 따라 파장과 레이저 펄스의 출력 정도가 다른 다양한 레이저를 조사하는 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치를 제공한다.
상기 본 발명의 목적은 박막형성방법에 있어서, 복수의 레이저 소스를 구비하는 단계와; 소스가스를 결정하는 단계와; 상기 소스가스에 대응하는 레이저 소스를 선택하는 단계와; 상기 소스가스를 반응공간에 공급하고 플라즈마와 선택된 레이저 소스로부터의 레이저를 이용하여 대상체 상에 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것에 의해 달성된다.
상기 복수의 레이저 소스는 UV레이저 소스, 가시광선 레이저 소스 및 적외선 레이저 소스를 포함할 수 있다.
상기 소스가스는 NH3이며, 이에 대응하는 레이저 소스는 적외선 레이저 소스일 수 있다.
상기 소스가스는 N2이며, 이에 대응하는 레이저 소스는 자외선 레이저 소스일 수 있다.
상기 레이저는 상기 대상체에 평행하게 조사될 수 있다.
상기 레이저는 간헐적으로 조사될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 소스가스의 종류에 따라 레이저 종류를 달리하여 박막품질을 향상 및/또는 공정조건을 개선하는 박막형성방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고품질의 초기 성막을 수행하는 레이저와 고속 박막 증착을 수행할 수 있는 PECVD를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 대상체의 상부에 배치되어 대상체와 평행한 방향으로 조사되는 레이저를 이용하여 PECVD만을 사용한 박막 생성 기술의 문제점들을 보완할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 레이저의 배치에 따라 박막의 대면적의 균일도 조절 및 국부적인 부분에서 균일도의 조절이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 대상체에 박막의 결정화 과정에 레이저를 사용하여 박막의 고품질 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 반응성 증착용 물질의 성질에 따라 파장과 레이저 펄스의 출력 정도가 다른 다양한 레이저를 조사하여 할 수 있어 다층 봉지 박막 증착을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치의 예시.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치의 예시도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치의 예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 박막형성방법을 설명하기 위한 레이저 파장을 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 제1 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치의 예시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치(100)는 레이저(Laser)(110), 렌즈(Lens)(120: 121, 122), 시창(Optical Window)(130), 퍼지 가스 주입 노즐(Purge gas nozzle)(140), 챔버(chamber)(150), 플라즈마 기상증착성장 전극(Electrode for PECVD)(151), 대상체(152), 기판 가열기(Substrate Heater)(153), 반응성 증착용 가스 주입 노즐(Precursor Gases nozzle)(154) 및 진공 펌프(155)를 포함할 수 있다.
레이저 발생기(미도시)에서 출력되는 레이저(110)는 쳄버(150)의 일측에 구비된 제1 렌즈(121), 제 2 렌즈(122) 및 시창(130)을 통해 챔버(150) 내부로 조사된 후, 챔버(150)의 타측에 구비된 시창(130)을 통해 챔버(150)의 외부로 출력된다.
시창(130)은 챔버(150)의 내부 공간을 밀폐하여, 챔버(150)의 내부에 물질이 외부로 누출되는 문제를 미리 방지하며, 투과성 재질로 형성되어 레이저(110)가 통과할 수 있다.
퍼지 가스 주입 노즐(140)은 시창(130)과 인접한 위치에 배치되어 외부에서 공급되는 퍼지 가스를 챔버(150) 내부의 시창(130)의 주변에 공급한다. 퍼지 가스는 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치(100)가 수행하는 증착 과정에 있어서 챔버(150)의 내부에 물질들에 의해 시창(130)이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
플라즈마 기상증착성장 전극(151)에서 생성된 플라즈마에 의해 이온화된 종들과 플라즈마에 반응하지 않은 가스화 상태의 물질은 챔버(150)의 내부에 조사되는 레이저(110)에 의해 가열될 수 있다.
기판 가열기(153)에 의해 가열된 상태의 대상체(152)는 챔버(150)의 내부에 조사되는 레이저(110)의 하부에 위치하며, 이온 상태의 반응 소스가 대상체(152)에 증착되어 박막을 생성할 수 있다.
반응성 증착용 가스 주입 노즐(154)은 외부로부터 공급되는 반응성 증착용 가스를 챔버(150) 내부로 공급할 수 있다.
진공 펌프(155)는 챔버(150)의 내부 상태를 진공 상태로 만들 수 있다.
한편, 상기 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치(100)의 레이저(110)는 대상체(152)로부터 상부 방향으로 소정 거리 이격되어 대상체(152)와 평행 방향으로 조사될 수 있다.
또한, 레이저(110)는 고품질의 초기 성막을 형성하기 위해 사용하고, 나머지 구성 요소들은 고속 박막 증착을 위해 사용될 수 있다.
또한, 레이저(110)를 제외한 나머지 구성 요소들은 초기 성막을 형성하기 위해 사용하고, 레이저(110)는 반응 소스가 대상체(152)에 증착 후, 박막의 결정화 과정에서 레이저를 조사하여 박막의 고품질화를 위한 후처리 개념으로 사용될 수 있다.
또한, 종래의 PECVD만으로 대면적 균일도에 대한 조절이 매우 어렵지만, 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치(100)의 레이저(110)를 이용하면 생성되는 박막의 전체적인 균일도 조절이 가능하고, 국부적인 부분에서의 균일도 조절 또한 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치(100)는 레이저(110)와 레이저(110)를 제외한 나머지 구성 요소들이 수행하는 PECVD의 두 가지 기술의 접목으로 인해 공정의 윈도우가 매우 넓어질 수 있다.
또한, 레이저(110)와 나머지 구성 요소들은 동시에 사용될 경우, PECVD만으로 형성된 박막의 상술된 단점들을 레이저(110)를 이용하여 상호 보안할 수 있다. 더욱 상세하게는 본 발명의 실시예들에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치(100)는 레이저(110)와 레이저를 제외한 구성요소 간에 서로 다른 가열 매커니즘을 통해 플라즈마 데미지가 없이 고속 성막과 고품위의 품질을 갖는 박막 증착 과정을 수행할 수 있다.
한편, 종래의 레이저를 사용한 플라즈마 증착 장치(미도시)는 대상체(미도시)에 레이저는 직접 조사하는 직접 방식 레이저 증착 방법을 사용한다. 증착 속도가 빠른 장점이 있다. 하지만 대상체(예를 들어, 기판)에 조사되는 레이저에 의해 대상체의 온도가 높아 대상체(미도시)의 손상을 유발한다. 또한, 공간 분해능이 높아 증착 면적이 넓지 않고 국지적이다.
반면, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치(100)는 대상체(152)의 상부에 위치한 레이저(110)가 대상체(152)의 수평 방향으로 레이저를 조사하는 간접 방식의 레이저 증착 방법을 사용한다. 대상체(152)에 직접적으로 레이저를 조사하지 않으므로 대상체(152)의 레이저의 의해 높아진 온도에 의해 손상되는 현상이 발생하지 않는다.
직접 방식 레이저 증착 방법보다 증착속도는 낮지만 공간 분해능이 낮아 더 넓은 증착 면적을 조절할 수 있어 박막 증착 과정(Thin film deposition)에 응용할 수 있다.
도 2는 본 발명에 제2 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치의 예시도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치(100)는 제1 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치(100)와 달리 복수 개의 레이저들(110: 110a, 110b, ... 110n)을 포함할 수 있다. 복수 개의 레이저들(110: 110a, 110b, ... 110n)을 사용한다는 점 이외의 다른 구성 요소에 대한 설명은 도 1의 상세한 설명과 동일하므로 생략하기로 한다.
제2 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치(100)는 다파장의 레이저들 지원하는 복수 개의 레이저들(110: 110a, 110b, ... 110n)을 사용하여 다층 봉지 박막 증착을 수행할 수 있어서, 실리콘 질소계 필름(SiNx), 규소(SiOx), 산화알루미나(Al2O3) 등을 사용하는 In-Site 성막 기술에 응용될 수 있다.
제2 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치(100)는 다양한 반응성 증착용 가스들에 대해 반응할 수 있는 다파장의 레이저들 조사할 수 있는 복수 개의 레이저들(110: 110a, 110b, ... 110n)을 사용하여, 다양한 가열 매커니즘의 구현이 가능하다. 따라서 다양한 반응성 증착용 가스들과 다파장의 레이저들 조합하여 박막의 질을 향상 시킬 수 있다.
예를 들어, SiNx ,SiOx 및 Al2O3와 같은 다층 박막 성장에 있어서, 반응성 증착용 가스 각각에 최적화된 파장의 레이저를 사용할 수 있다. 즉, 서로 다른 파장을 가지는 복수 개의 레이저들(110: 110a, 110b, ... 110n)을 사용할 있다. 레이저들(110: 110a, 110b, ... 110n)은 예를 들어 ArF 레이저, CO2 레이저 및 UV 레이저 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
복수 개의 레이저들(110: 110a, 110b, ... 110n)은 서로 다른 파장을 사용할 수 있다.
또한, 복수 개의 레이저들(110: 110a, 110b, ... 110n)은 서로 다른 파장 및 서로 다른 펄스의 세기를 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명에 제3 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치의 예시도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치(100)는 제2 실시예에 따른 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치(100)의 평행한 상태를 유지하며 배치된 복수 개의 레이저들(110: 110a, 110b, ... 110n)과 달리 복수 개의 레이저들(110: 110a, 110b, ... 110n)이 대상체(미도시)의 상부 방향으로 소정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에서 도시된 레이저(110) 또는 제2 실시예와 제3 실시예에 도시된 복수 개의 레이저들(110: 110a, 110b, ... 110n)은 서로 수평을 이루며 상하 또는 좌우로 배치되는 것으로 설명되었지만, 이에 한정되지 않고, 대상체(152)와 플라즈마 기상증착성장 전극(151)의 사이에 자유롭게 배치될 수 있음은 자명하다.
더욱 바람직하게는, 레이저(110) 또는 복수 개의 레이저들(110: 110a, 110b, ... 110n)은 대상체(152)의 상부와 플라즈마 기상증착성장 전극(151)의 하부의 공간 안에서 배치되는 것이 고품질의 박막을 형성하는데 유리하다.
이하 본 발명의 일실시예에 따른 박막형성방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 따라 제조되는 박막은 OLED 소자를 봉지하는데 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이하에서 사용하는 '박막'이라는 용어는 실질적으로 동일한 조성을 가지는 단일 박막을 말한다. 즉 SiNx 박막, SiOx 박막 또는 Al2O3박막을 가리킨다. 다만 박막 내에서는 물성 및/또는 조성비에서 차이가 있는 복수의 서브박막이 있을 수 있다.
단일파장 레이저만을 이용할 경우 Heating Mechanism이 한정 되어 있는 관계로 봉지박막을 위한 다층 박막에 대한 증착에는 한계가 있다. 이러한 한계는 다층 성막에 있어 박막의 질을 현저히 떨어뜨리며, 궁극적으로 수분투과율에 있어 매우 취약하게 될 수 있다.
박막 성막을 위해서는 다양한 가스에 대해 반응 할 수 있는 Heating 및Dissociation Mechanism이 필요하다.
이에 대응하기 위해 본 발명에서는 파장이 다른 레이저를 조사하는 복수의 레이저 소스를 구비하고 이를 선택적 또는 동시에 사용한다. 이를 통해 다양한 레이저 조합을 조사함으로써 다양한 Heating 및 Dissociation Mechanism의 구현이 가능하고, 그에 따라 박막의 질도 향상 시킬 수 있다. 또한 레이저 선택을 통해 공정조건을 완화시키거나 박막형성속도를 향상시킬 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 박막형성방법을 설명하기 위한 레이저 파장을 나타낸 도면이다.
레이저 소스는 자외선 레이저, 가시광선 레이저 및 적외선 레이저를 포함할 수 있다. 도 4와 같이 파장에 따라 소스 가스에 대해 작용하는 메카니즘이 상이하다.
본 발명의 일 실시예에서는 레이저 소스로 자외선 레이저, 가시광선 레이저 및 적외선 레이저를 마련하고 소스 가스 등에 따라 단일 레이저를 선택하여 사용하거나 복수의 레이저 조합을 동시 또는 순차적으로 사용한다. 다른 실시예에서는 다른 종류의 레이저를 추가할 수 있다.
이하 구체적인 소스 가스에 대한 레이저 소스가스 사용을 예시한다.
NH3의 경우 봉지박막용 SiNx를 증착할 때 많이 사용하는 가스지만 H가 박막을 다공질로 만드는 경향이 있다. SiNx에서의 N을 위해서는 NH3보다는 N2를 이용한 공정이 효과적이지만 N2의 경우 Binding 에너지가 매우 커서 플라즈마로 방전이 매우 어렵다는 단점이 있다.
한편, 본 발명은 NH3뿐 아니라 Si의 precursor가 되는 SiH4, Si2H6등에도 적용가능하다.
공정에 따라 도 4에서 보는 바와 같이 NH3만 이용할 경우 Dissociation 효과가 수반될 수 있는 단파장 레이저보다 상대적으로 장파장 레이저(예를 들어, 적외선 레이저)를 이용함으로써 Molecules의 진동온도를 높여 상대적으로 낮은 (예를 들어 250℃이하)온도에서 고품위의 박막을 얻는 것이 가능하다.
NH3에서의 H에 의한 손상으로 인해 N2를 써야할 경우 종래의 플라즈마 방전 주파수인 60MHz이하의 파장에서는 효과적인 분해가 어렵지만 UV 영역의 레이저를 사용할 경우 N2의 분해 및 분해된 N 분자들의 진동온도를 높여 저온에서(예를 들어, 250℃ 이하) 효과적인 박막 성막이 가능하다.
레이저 소스의 선택은 소스가스의 종류에 따라 결정되거나 공정조건 개선 및/또는 박막형성 속도 등을 감안하여 결정될 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 실시예들을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100: 레이저를 이용한 플라즈마 증착 장치
110: 레이저
120: 렌즈
121: 제1 렌즈
122: 제2 렌즈
130: 시창
140: 퍼지 가스 주입 노즐
150: 챔버
151: 플라즈마 기상증착성장 전극
152: 대상체
153: 기판 가열기
154: 반응성 증착용 가스 주입 노즐
155: 진공 펌프

Claims (6)

  1. 박막형성방법에 있어서,
    복수의 레이저 소스를 구비하는 단계와;
    소스가스를 결정하는 단계와;
    상기 소스가스에 대응하는 레이저 소스를 선택하는 단계와;
    상기 소스가스를 반응공간에 공급하고 플라즈마와 선택된 레이저 소스로부터의 레이저를 이용하여 대상체 상에 박막을 형성하는 단계를 포함하는 박막형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 소스는 UV레이저 소스, 가시광선 레이저 소스 및 적외선 레이저 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소스가스는 NH3이며, 이에 대응하는 레이저 소스는 적외선 레이저 소스인 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 소스가스는 N2이며, 이에 대응하는 레이저 소스는 자외선 레이저 소스인 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 대상체에 평행하게 조사되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 레이저는 간헐적으로 조사되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.

KR1020150123588A 2015-09-01 2015-09-01 복수 레이저 소스를 이용한 박막형성방법 KR20170027097A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150123588A KR20170027097A (ko) 2015-09-01 2015-09-01 복수 레이저 소스를 이용한 박막형성방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150123588A KR20170027097A (ko) 2015-09-01 2015-09-01 복수 레이저 소스를 이용한 박막형성방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170027097A true KR20170027097A (ko) 2017-03-09

Family

ID=58402917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150123588A KR20170027097A (ko) 2015-09-01 2015-09-01 복수 레이저 소스를 이용한 박막형성방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170027097A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020007821A (ko) 2000-07-19 2002-01-29 김상옥 레이저를 이용하여 균일한 특성과 두께를 갖는 대면적박막 증착 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020007821A (ko) 2000-07-19 2002-01-29 김상옥 레이저를 이용하여 균일한 특성과 두께를 갖는 대면적박막 증착 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7105208B2 (en) Methods and processes utilizing microwave excitation
US20120114877A1 (en) Radical Reactor with Multiple Plasma Chambers
US9129913B2 (en) Formation of barrier layer on device using atomic layer deposition
US7311947B2 (en) Laser assisted material deposition
US20130243971A1 (en) Apparatus and Process for Atomic Layer Deposition with Horizontal Laser
WO2009031886A2 (en) Method and apparatus for atomic layer deposition using an atmospheric pressure glow discharge plasma
EP2032738A1 (en) Method and apparatus for atomic layer deposition using an atmospheric pressure glow discharge plasma
KR101473464B1 (ko) 무기박막의 제조방법 및 이를 위한 제조장치
US6881684B2 (en) Method of forming silicon nitride deposited film
JP2007054825A (ja) 製膜方法及びパターニング方法、並びにこれらを用いた電子装置の製造方法
CN115961267A (zh) Ald方法和设备
JP4897010B2 (ja) 蒸着装置及び蒸着方法
KR20170027097A (ko) 복수 레이저 소스를 이용한 박막형성방법
US9435030B2 (en) Radical reactor with inverted orientation
KR101099735B1 (ko) 기판 처리 시스템 및 이를 이용한 기판 처리 방법
KR20160030845A (ko) 박막형성방법 및 이를 이용하여 제조된 디스플레이 장치
KR102546076B1 (ko) 광자 소스를 포함하는 ald 방법 및 장치
US20140037846A1 (en) Enhancing deposition process by heating precursor
KR102388445B1 (ko) 개선된 저온 공정을 이용한 산화물 박막 제조 장치 및 방법
KR101533033B1 (ko) 초슬림 구조의 박막 증착 방법 및 이를 위한 증착 장치
KR101570479B1 (ko) 짧은 광 조사를 이용한 원자층 증착 방법 및 장치
KR102165482B1 (ko) 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치 및 그 방법
JP7117396B2 (ja) 成膜装置および成膜方法
KR101685366B1 (ko) 무기박막의 고속 증착방법
KR20100053862A (ko) 증착 챔버 분리형 펄스 레이저 증착 장치