KR20170075163A - 가스분사부 및 이를 구비하는 원자층 증착장치 - Google Patents

가스분사부 및 이를 구비하는 원자층 증착장치

Info

Publication number
KR20170075163A
KR20170075163A KR1020150184477A KR20150184477A KR20170075163A KR 20170075163 A KR20170075163 A KR 20170075163A KR 1020150184477 A KR1020150184477 A KR 1020150184477A KR 20150184477 A KR20150184477 A KR 20150184477A KR 20170075163 A KR20170075163 A KR 20170075163A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
substrate
region
injection hole
deposition
Prior art date
Application number
KR1020150184477A
Other languages
English (en)
Inventor
박성현
신인철
이근우
김경준
Original Assignee
주식회사 케이씨텍
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 주식회사 케이씨텍 filed Critical 주식회사 케이씨텍
Priority to KR1020150184477A priority Critical patent/KR20170075163A/ko
Publication of KR20170075163A publication Critical patent/KR20170075163A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming 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
    • H01L21/02271—Forming 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
    • H01L21/0228—Forming 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 deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H01L21/205—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture 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
    • H01L21/18—Manufacture 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
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28158—Making the insulator
    • H01L21/28167—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation
    • H01L21/28194—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation by deposition, e.g. evaporation, ALD, CVD, sputtering, laser deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

기판에 다이렉트 플라즈마를 제공하여 박막을 증착하기 위한 원자층 증착장치가 개시된다. 원자층 증착장치에서 기판에 증착가스를 제공하는 가스분사부는, 복수의 분사홀이 형성되고, 증착가스를 기판에 제공하는 복수의 분사영역을 구비하고, 상기 분사홀은 상기 기판을 향하는 하부가 단면적이 점차 넓어지도록 경사 영역이 형성되고, 상기 경사 영역의 경사도는 상기 기판에 형성된 트렌치의 너비/깊이의 비로 결정된다.

Description

가스분사부 및 이를 구비하는 원자층 증착장치{GAS DISTRIBUTION UNIT AND ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS HAVING THE GAS DISTRIBUTION UNIT}
본 발명은 기판에 다이렉트 플라즈마를 제공하여 박막을 증착하기 위한 가스분사부 및 이를 구비하는 원자층 증착장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판이나 글라스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하는 방법으로는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등이 있다. 최근에는 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커졌다. 이러한 추세로 인해 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.
ALD 공정은 소스 물질을 포함하는 증착 가스에 포함된 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착방법과 유사하다. 하지만, 통상의 CVD 공정이 복수의 증착 가스를 동시에 공정 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과는 달리, ALD 공정은 하나의 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 화학흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질들 사이에서의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다. 이러한 ALD 공정은 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며, 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 형성하는 것이 가능하다는 장점을 갖고 있어 현재 널리 각광받고 있다.
한편, 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. 반면, 기존의 원자층 증착방법은 프리커서 가스의 반응성이 낮아서 증착 시간이 오래 걸리고 생산성이 낮은 문제점이 있다.
기존의 ALD 공정의 경우, 반응성이 약한 소스 물질을 이용하거나 온도가 낮은 경우에는, 박막의 품질이 저하될 수 있다. 예를 들어, 규소질화막(Si3N4)을 형성하는 경우, 종래에는 저압 화학기상증착 공정을 사용하여 600℃ 이상의 고온에서 박막을 형성하였으나, 반도체 소자의 미세화, 공정의 저온화 등으로 인해 특정 공정에서는 상기 온도를 사용하는 것이 불가능하고, 보다 낮은 온도에서 공정을 진행해야 한다. 그런데, 낮은 온도에서는 규소질화막이 형성되지 않거나, 박막의 품질이 급격히 저하될 수 있다. 또한, 낮은 반응성으로 인해, ALD 공정을 이용하여 규소질화막을 형성하는 것이 어려움이 있었다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 저온에서 고품질의 규소질화막을 형성하고 트렌치 내부에 균일한 박막을 형성하기 위한 가스분사부 및 이를 구비하는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 원자층 증착장치에서 기판에 증착가스를 제공하는 가스분사부는, 복수의 분사홀이 형성되고, 증착가스를 기판에 제공하는 복수의 분사영역을 구비하고, 상기 분사홀은 상기 기판을 향하는 하부가 단면적이 점차 넓어지도록 경사 영역이 형성되고, 상기 경사 영역의 경사도는 상기 기판에 형성된 트렌치의 너비/깊이의 비로 결정된다.
일 측에 따르면, 상기 분사홀은 상기 증착가스의 유동 방향을 따라, 단면적이 일정한 직선 영역과, 상기 직선 영역보다 단면적이 점차 증가되는 경사 영역으로 구성될 수 있다. 그리고 상기 분사홀에는 상기 증착가스가 플라즈마 상태가 되도록 고주파 전원이 인가될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 원자층 증착장치는, 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되고, 복수의 기판이 원형으로 배치되어서 안착되는 서셉터, 복수의 분사홀이 형성되고, 상기 서셉터 상부에 구비되어서 상기 기판에 증착가스를 제공하는 복수의 분사영역을 구비하는 가스분사부 및 상기 가스분사부에 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부를 포함하고, 상기 분사홀은 상기 기판을 향하는 하부가 단면적이 점차 넓어지도록 경사 영역이 형성되고, 상기 경사 영역의 경사도는 상기 기판에 형성된 트렌치의 너비/깊이의 비로 결정된다.
일 측에 따르면, 상기 분사홀은 상기 증착가스의 유동 방향을 따라, 단면적이 일정한 직선 영역과, 상기 직선 영역보다 단면적이 점차 증가되는 경사 영역으로 구성될 수 있다. 그리고 상기 플라즈마 발생부는 다이렉트 플라즈마를 발생시키도록 상기 가스분사부에 고주파 전원이 인가되고, 상기 서셉터에 접지 전극이 연결될 수 있다. 또한, 상기 분사홀에는 상기 증착가스가 플라즈마 상태가 되도록 고주파 전원이 인가될 수 있다. 그리고 상기 가스분사부는 상기 기판에 마주보는 면에 다수의 분사홀이 형성된 샤워헤드 판이 구비되고, 상기 샤워헤드 판을 지지하는 지지부를 구비하고, 상기 지지부는 절연체 재질로 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 가스분사부는, 소스가스가 분사되는 소스영역과, 반응가스가 분사되는 반응영역과, 상기 소스영역과 상기 반응영역 사이에 배치되어 퍼지가스가 분사되는 퍼지영역을 포함하고, 적어도 상기 반응역역의 분사홀은 상기 기판을 향하는 하부가 단면적이 점차 넓어지도록 경사 영역이 형성될 수 있다. 또한, 상기 분사영역 사이에는 배기가스를 배출시키는 배기부가 구비될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 아래의 효과 중 하나 이상을 가질 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 가스분사부에서 트렌치 내부 및 측벽에 도달하도록 기류를 형성함으로써 트렌치 내부에 균일한 두께로 박막을 형성할 수 있다.
그리고 다이렉트 플라즈마에 의해 활성화된 가스를 사용하여 저온에서 고품질의 규소질화막(Si3N4)을 형성할 수 있다. 또한, 세미배치 방식의 원자층 증착장치에서 규소질화막을 형성할 수 있으며, 공정 속도(Through-put)를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 모식도이다.
도 2는 도 1의 원자층 증착장치에서 가스분사부의 평면도이다.
도 3은 도 1의 원자층 증착장치에서 플라즈마 발생부를 설명하기 위한 요부 단면도이다.
도 4는 도 3에서 기판 부분의 요부 단면도이다.
도 5는 도 3에서 분사홀 부분의 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착장치(10)와 이를 이용한 박막 형성방법에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(10)의 모식도이고, 도 2는 도 1의 원자층 증착장치(10)에서 가스분사부(13)의 평면도이다. 그리고 도 3은 도 1의 원자층 증착장치(10)에서 플라즈마 발생부(14)를 설명하기 위한 요부 단면도이고, 도 4는 도 3에서 기판(1) 부분의 요부 단면도이고, 도 5는 도 3에서 분사홀(132) 부분의 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 박막 형성방법은, 원자층 증착 공정을 이용하여 규소질화막(Si3N4)을 형성한다. 우선, 본 실시예에 따른 박막을 형성하기 위한 원자층 증착장치(10)의 일 예에 대해서 설명한다. 본 실시예에 따른 원자층 증착장치(10)는 복수의 기판(1)에 대해 동시에 증착 공정이 수행되는 세미배치 방식(semi-batch type)이 사용될 수 있다.
본 실시예에서 증착 대상이 되는 기판(1)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명의 대상이 실리콘 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 기판(1)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 글라스를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 또한, 기판(1)의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.
프로세스 챔버(11)는 기판(1)을 수용하여 박막을 증착하는 공간을 제공한다. 여기서, 원자층 증착장치(10)는 진공에 가까운 저압 분위기에서 증착 공정이 수행되므로 프로세스 챔버(11)는 진공을 유지할 수 있는 밀폐 구조를 갖는다.
서셉터(12)는 상면이 평편하게 형성되고, 그 상면에 복수의 기판(1)이 원주 방향을 따라 등간격으로 안착된다. 그리고 서셉터(12)가 회전함에 따라 상면에 안착된 기판(1)이 회전하면서 가스분사부(13)에서 가스가 분사되는 영역을 순차적으로 통과함에 따라, 기판(1) 상에서 증착가스들이 서로 반응하면서 박막이 형성된다.
가스분사부(13)는 프로세스 챔버(11) 상부에 구비되어 서셉터(12)에 안착된 기판(1)에 복수의 증착가스를 제공하며, 복수의 증착가스는 지속적으로 분사된다.
여기서, 증착가스는 박막을 형성하기 위해서 사용되는 가스들로, 기판(1)에 증착시키고자 하는 박막을 구성하는 소스 물질을 포함하는 한 종류 이상의 소스가스와, 상기 소스가스와 반응하여 박막을 구성하는 반응가스 및, 가스들을 퍼지시키기 위한 퍼지가스가 사용된다.
가스분사부(13)는 프로세스 챔버(11) 내부로 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스를 분사하고, 각 가스가 분사되는 복수의 영역(이하, '분사영역(311, 312, 313, 314)'라 함))으로 구획된다. 여기서, 가스분사부(13)는 각 분사영역(311, 312, 313, 314)에서 연속적으로 각각의 증착가스를 분사하게 된다. 예를 들어, 가스분사부(13)는 소스가스가 분사되는 영역(이하, '소스영역(311)'이라 함)과 반응가스가 분사되는 영역(이하, '반응영역(313)'이라 함) 및 상기 소스영역(311)과 반응영역(313) 사이에 배치된 2개의 퍼지가스가 분사되는 영역(이하, '제1 및 제2 퍼지영역(312, 314)'이라 함)과 같이 4개의 영역을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 가스분사부(13)가 4개의 분사영역(311, 312, 313, 314)뿐만 아니라 더 많은 영역으로 분할되는 것도 가능하다.
가스분사부(13)에는 프로세스 챔버(11) 내의 미반응 증착가스를 포함하는 배기가스를 흡입하여 배출시키기 위한 배기부(133)가 구비된다. 예를 들어, 배기부(133)는 프로세스 챔버(11) 내부의 배기가스를 흡입하는 다수의 배기홀(134)이 형성된다. 또한, 배기부(133)는 배기가스를 배출시키는 것뿐만 아니라, 가스분사부(13)의 각 분사영역(311, 312, 313, 314)을 가스적으로 분리시키는 역할을 한다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 가스분사부(13)는 4개의 분사영역(311, 312, 313, 314)이 대략 90° 간격으로 형성되고, 배기부(133)는 가스분사부(13)의 4개의 분사영역(311, 312, 313, 314) 사이에 배치되며 대략 ‘V’자 형태로 형성된다. 그러나 배기부(133) 및 가스분사부(13)가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 배기부(133)와 가스분사부(13)의 형태와 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 가스분사부(13)에는 반응가스를 플라즈마에 의해서 활성화시키기 위한 플라즈마 발생부(14)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 발생부(14)는 가스분사부(13)에서 반응영역(313)에 구비되며, 반응가스를 다이렉트 플라즈마 방식으로 플라즈마 상태로 여기시킨다. 여기서, '다이렉트 플라즈마'라 함은 플라즈마 발생부(14)에서 발생된 플라즈마 입자들이 모두 기판(1)에 제공되는 것을 의미한다. 즉, 반응가스를 플라즈마 상태로 만들었을 때, 반응가스가 플라즈마 상태가 된 입자, 즉, 이온 및 라디칼 입자가 모두 기판(1)에 제공된다.
플라즈마 발생부()는 고주파 전원(141)과 접지 전극(142) 및 절연체(143)를 포함하여 구성된다. 반응영역(313)에는 소정의 고주파 전원(141)이 연결되고, 기판(1)이 지지되는 서셉터(12) 및 프로세스 챔버(11)를 통해 접지 전극(142)에 연결되어서 접지된다. 그리고 반응영역(313)의 샤워헤드 판(133)을 지지하는 지지부(143)가 유전체 또는 세라믹 절연체가 형성된다. 그리고 반응영역(313)의 샤워헤드 판(133)과 서셉터(12) 사이에서 소정 크기의 전기장이 형성되기 때문에, 반응영역(313)을 통해 제공되는 반응가스가 플라즈마 상태로 여기된다.
한편, 기판(1)에는 소정의 패턴이 형성되는데, 일반적으로 트렌치(1a)에 증착을 하게 되면 측벽면보다 바닥면에서의 증착량이 많게 된다. 본 실시예에서는 트렌치(1a) 내부에 균일한 두께로 박막을 형성하기 위해서 가스분사부(13)의 분사홀(132)의 형상을 적절하게 변경하였다. 특히, 분사홀(132)은 트렌치(1a)의 측벽면으로 향하는 가스의 흐름을 증가시킴으로써 측벽면에서의 증착량을 증가시켜서 측벽 및 바닥면에 균일한 두께로 박막을 형성할 수 있다.
상세하게는, 분사홀(132)은 기판(1)을 향하는 하면이 소정 각도로 경사지게 경사 영역(322)이 형성된다. 여기서, 분사홀(132)은 증착가스의 유동 방향을 따라 직선 영역(321)과 경사 영역(322)으로 나뉘어 진다. 그리고 분사홀(132)의 경사 영역(322)의 경사도(θ)는 트렌치(1a)에서 깊이(D)와 너비(W)의 비 W/D로 결정된다.
분사홀(132)에 경사 영역(322)을 형성하면 분사홀(132)을 통해 분사되는 증착가스가 경사 영역(322)의 경사면을 따라서 기판(1)에 대해서 소정 각도 경사지게 제공된다. 그리고 이와 같이 경사지게 제공되는 증착가스의 유동은 트렌치(1a) 내부에서 측벽면에 먼저 닿게 되므로 결과적으로 측벽에 도달하는 증착가스의 양을 증가시키게 된다. 여기서, 원자층 증착장치(10)에서 기판(1)과 가스분사부(13) 사이의 거리가 가깝기 때문에, 경사 영역(322)을 따라 경사지게 제공되는 증착가스가 전기장에 의해서 수직 성분으로 변화되기 전에 트렌치(1a)의 측벽에 먼저 도달할 수 있다. 또한, 증착가스를 다이렉트 플라즈마로 제공하므로, 이온 입자가 트렌치(1a) 내부에 도달하게 되고, 증착 효율을 향상시키고 균일한 박막을 형성할 수 있다.
여기서, 규소질화막(Si3N4)을 형성하기 위해서, 소스가스로 메탈 할라이드(Metal Halide) 또는 메탈 오가닉(Metal Organic) 형태의 규소 포함 가스가 사용되고, N2, H2, NH3, Ar, He 등의 반응가스의 조합을 사용하여 규소질화막을 형성할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 박막 형성방법은, 규소를 포함하는 규소 전구체 물질로, 상세하게는, 실릴아민(Silylamine)계 물질의 소스가스를 사용하고, 플라즈마에 의해 활성화된 Ar 가스 또는 He 가스를 반응가스로 사용하여 규소질화막(Si3N4)을 형성할 수 있다. 또한, 세미배치 방식의 원자층 증착장치(10)를 이용하여 다이렉트 방식으로 플라즈마를 형성함으로써, 고품질의 규소질화막(Si3N4)을 형성할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 소스가스로 실릴아민 계열의 규소(Si) 원료 전구체를 사용하고, 반응가스로 플라즈마에 의해 활성화된 Ar 가스 또는 He 가스를 사용함으로써 세미배치 방식의 원자층 증착장치(10)에서 규소질화막(Si3N4)을 형성할 수 있으며, 200~350℃의 저온에서 규소질화막(Si3N4)을 형성할 수 있다. 또한, 실시예들에 따르면, 700℃ 저압화학기상 증착장치에서 형성된 규소질화막(Si3N4)에 근접하는 WER 특성을 가지며, CVD 유사 ALD 반응이 아니라 ALD 반응에서 적정한 GPC 특성과 균일성 및 우수한 고품질의 박막을 형성할 수 있어서, 반도체 소자의 품질을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1: 기판
1a: 트렌치
10: 원자층 증착장치
11: 프로세스 챔버
12: 서셉터
13: 가스분사부
131, 311, 312, 313, 314: 분사영역
132: 분사홀
133: 샤워헤드 판
321: 직선 영역
322: 경사 영역
133: 배기부
134: 배기홀
14: 플라즈마 발생부
141: 고주파 전원
142: 접지 전극
143: 지지부

Claims (10)

  1. 원자층 증착장치에서 기판에 증착가스를 제공하는 가스분사부에 있어서,
    복수의 분사홀이 형성되고, 증착가스를 기판에 제공하는 복수의 분사영역을 구비하고,
    상기 분사홀은 상기 기판을 향하는 하부가 단면적이 점차 넓어지도록 경사 영역이 형성되고, 상기 경사 영역의 경사도는 상기 기판에 형성된 트렌치의 너비/깊이의 비로 결정되는 원자층 증착장치용 가스분사부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분사홀은 상기 증착가스의 유동 방향을 따라, 단면적이 일정한 직선 영역과, 상기 직선 영역보다 단면적이 점차 증가되는 경사 영역으로 구성되는 원자층 증착장치용 가스분사부.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분사홀에는 상기 증착가스가 플라즈마 상태가 되도록 고주파 전원이 인가되는 원자층 증착장치용 가스분사부.
  4. 프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버 내부에 구비되고, 복수의 기판이 원형으로 배치되어서 안착되는 서셉터;
    복수의 분사홀이 형성되고, 상기 서셉터 상부에 구비되어서 상기 기판에 증착가스를 제공하는 복수의 분사영역을 구비하는 가스분사부; 및
    상기 가스분사부에 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부;
    를 포함하고,
    상기 분사홀은 상기 기판을 향하는 하부가 단면적이 점차 넓어지도록 경사 영역이 형성되고, 상기 경사 영역의 경사도는 상기 기판에 형성된 트렌치의 너비/깊이의 비로 결정되는 원자층 증착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분사홀은 상기 증착가스의 유동 방향을 따라, 단면적이 일정한 직선 영역과, 상기 직선 영역보다 단면적이 점차 증가되는 경사 영역으로 구성되는 원자층 증착장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는 다이렉트 플라즈마를 발생시키도록 상기 가스분사부에 고주파 전원이 인가되고, 상기 서셉터에 접지 전극이 연결되는 원자층 증착장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분사홀에는 상기 증착가스가 플라즈마 상태가 되도록 고주파 전원이 인가되는 원자층 증착장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 가스분사부는 상기 기판에 마주보는 면에 다수의 분사홀이 형성된 샤워헤드 판이 구비되고, 상기 샤워헤드 판을 지지하는 지지부를 구비하고,
    상기 지지부는 절연체 재질로 형성되는 원자층 증착장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 가스분사부는,
    소스가스가 분사되는 소스영역과, 반응가스가 분사되는 반응영역과, 상기 소스영역과 상기 반응영역 사이에 배치되어 퍼지가스가 분사되는 퍼지영역을 포함하고,
    적어도 상기 반응역역의 분사홀은 상기 기판을 향하는 하부가 단면적이 점차 넓어지도록 경사 영역이 형성되는 원자층 증착장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분사영역 사이에는 배기가스를 배출시키는 배기부가 구비되는 원자층 증착장치.
KR1020150184477A 2015-12-23 2015-12-23 가스분사부 및 이를 구비하는 원자층 증착장치 KR20170075163A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150184477A KR20170075163A (ko) 2015-12-23 2015-12-23 가스분사부 및 이를 구비하는 원자층 증착장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150184477A KR20170075163A (ko) 2015-12-23 2015-12-23 가스분사부 및 이를 구비하는 원자층 증착장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170075163A true KR20170075163A (ko) 2017-07-03

Family

ID=59357732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150184477A KR20170075163A (ko) 2015-12-23 2015-12-23 가스분사부 및 이를 구비하는 원자층 증착장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170075163A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022060688A1 (en) * 2020-09-21 2022-03-24 Lam Research Corporation Carrier ring for floating tcp chamber gas plate
US11661656B2 (en) 2020-01-22 2023-05-30 Eq Tech Plus Co., Ltd. Thin film forming apparatus and radical unit for forming thin film

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11661656B2 (en) 2020-01-22 2023-05-30 Eq Tech Plus Co., Ltd. Thin film forming apparatus and radical unit for forming thin film
WO2022060688A1 (en) * 2020-09-21 2022-03-24 Lam Research Corporation Carrier ring for floating tcp chamber gas plate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6631692B1 (en) Plasma CVD film-forming device
US8312839B2 (en) Mixing frequency at multiple feeding points
KR100949914B1 (ko) 원자층 증착 장치
US20090165722A1 (en) Apparatus for treating substrate
KR101473334B1 (ko) 원자층 증착 장치
KR101723546B1 (ko) 박막 형성방법 및 원자층 증착장치
KR20100077828A (ko) 원자층 증착장치
KR101485580B1 (ko) 원자층 증착 장치
KR101046613B1 (ko) 원자층 증착장치
KR102058912B1 (ko) 기판 처리 장치
KR101452834B1 (ko) 원자층 증착장치
US20110000618A1 (en) Apparatus and method for processing substrate
KR20170075163A (ko) 가스분사부 및 이를 구비하는 원자층 증착장치
US10923326B2 (en) Gas spraying apparatus for substrate processing apparatus and substrate processing apparatus
KR100998850B1 (ko) 원자층 증착 장치
KR101668868B1 (ko) 원자층 증착장치
KR102018183B1 (ko) 기판 처리 장치
KR102661733B1 (ko) 복수의 플라즈마를 이용한 기판처리장치
KR20160053493A (ko) 가스공급장치 및 이를 구비하는 원자층 증착장치
KR101723110B1 (ko) 박막 형성방법 및 원자층 증착장치
KR101687904B1 (ko) 중간 챔버가 있는 상압 플라즈마 증착 장치
KR101675817B1 (ko) 반도체 제조용 증착장치
KR101619812B1 (ko) 가스공급장치 및 이를 구비하는 원자층 증착장치
KR102181120B1 (ko) 기판 처리 장치
KR20120134352A (ko) 원자층 증착장치의 8분기 샤워헤드 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant