KR20180003031A - 가스 공급 유닛 및 이를 포함하는 박막 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 가스 공급 유닛은, 베이스 판, 상기 베이스 판 위에 돌출 형성되고, 원주 방향을 따라 배열되는 복수의 가스 공급 영역들, 복수의 가스 공급 영역들 중 인접한 가스 공급 영역의 서로 마주보는 측벽에 의해 형성되는 복수의 측벽 트렌치들을 포함하며, 상기 복수의 측벽 트렌치들 각각은, 상기 베이스 판의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 얕아지는 깊이를 가질 수 있다.

Description

가스 공급 유닛 및 이를 포함하는 박막 증착 장치{GAS SUPPLY UNIT AND THIN FILM DEPOSITION APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 개시는 가스 공급 유닛 및 이를 포함하는 박막 증착 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스에서의 박막 증착 방법으로서, 기판 등의 표면에 진공 하에서 소스 가스를 흡착시킨 후, 소스 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하여, 기판 표면에서 소스 가스 및 반응 가스의 반응에 의해 1층 또는 복수 층의 원자층이나 분자층을 형성하고, 이 사이클을 다수 회 실행함으로써, 기판 상에 박막을 성장하는 프로세스가 알려져 있다. 이 프로세스는, 예를 들면 ALD(Atomic Layer Deposition)나 MLD(Molecular Layer Deposition) 등으로 불리고 있으며(이하, ALD라고 부름), 사이클 횟수에 따라서 막 두께를 고정밀도로 컨트롤할 수 있음과 동시에, 막질의 면내 균일성도 양호한 점에서, 반도체 장치의 박막화에 대응할 수 있는 유효한 방법으로서 기대되고 있다.
이와 같은 박막 증착 방법으로, 진공 용기의 상부 중앙에 가스 샤워 헤드를 구비한 매엽식의 박막 증착 장비를 이용하여, 기판의 상방으로부터 소스 및 반응 가스를 공급하고, 미반응의 소스, 반응 가스 및 반응 부생성물을 처리 용기의 아래로부터 배기하는 방법이 검토되고 있다. 그런데, 이 성막 방법에서는, 소스 가스로부터 반응 가스로 전환할 때, 및 이 반대의 전환을 수행할 때에, 비교적 긴 시간이 걸리는 퍼지 가스에 의한 가스 치환이 행해지고, 또한 사이클 횟수도 수백 회 이루어지기 때문에, 퇴적 시간이 길어지는 문제가 있다. 이 때문에, 높은 처리량으로 처리할 수 있는 장치 및 방법이 요망되고 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 기판 지지대 상에 회전 방향을 따라 복수의 웨이퍼를 등 간격으로 배치하고, 기판 지지대와 대향하도록 소스 가스 토출 노즐 및 반응 가스 토출 노즐을 회전 방향을 따라서 등 간격으로 배치하고, 또한 이들 노즐 사이에 퍼지 가스 노즐을 배치하고, 기판 지지대를 수평 회전시켜 박막을 증착하는 장치가 제안되고 있다.
이와 같은 회전 테이블식의 ALD 장치에 의하면, 소스 가스와 반응 가스의 치환과, 퍼지 가스에 의한 치환이 불필요하기 때문에, 높은 처리량을 실현할 수 있다. 그러나, 소스 가스 토출 노즐 및 반응 가스 토출 노즐을 통해 분사되는 소스 가스 및 반응 가스가 회전하는 복수의 웨이퍼 위에 균일한 두께로 증착시킬 필요가 있다.
본 실시예들은 소스 가스 및 반응 가스의 반응에 의해 형성되는 박막이 기판 위에 균일하게 증착될 수 있는 가스 공급 유닛을 제공하자고 한다.
또한, 소스 가스 및 반응 가스의 반응에 의해 형성되는 박막이 기판 위에 균일하게 증착될 수 있는 박막 증착 장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 가스 공급 유닛은, 베이스 판, 상기 베이스 판 위에 돌출 형성되고, 원주 방향을 따라 배열되는 복수의 가스 공급 영역들,복수의 가스 공급 영역들 중 인접한 가스 공급 영역의 서로 마주보는 측벽에 의해 형성되는 복수의 측벽 트렌치들을 포함하며, 상기 복수의 측벽 트렌치들 각각은, 상기 베이스 판의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 얕아지는 깊이를 가질 수 있다.
일 실시예에 따른 박막 증착 장치는, 몸체, 상기 몸체에 형성된 수용홈 내에 회전 가능하게 배치되며, 복수의 기판을 지지하는 서셉터 및 상기 몸체 상측에 결합되며, 상기 서셉터와 대향하여 상기 서셉터를 향해 복수의 가스를 분사하는 가스 공급 유닛을 포함하는, 상기 가스 공급 유닛은, 상기 서셉터와 대향하는 베이스 판, 상기 베이스 판 위에 상기 서셉터를 향해 돌출 형성되고, 서로 이격되어 원주 방향을 따라 순차적으로 배열되는 복수의 가스 공급 영역들, 상기 복수의 가스 공급 영역들 중 인접한 한 쌍의 가스 공급 영역의 서로 마주보는 측벽에 의해 형성되는 복수의 측벽 트렌치들을 포함하며, 상기 복수의 측벽 트렌치들은, 상기 베이스 판의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 얕아지는 깊이를 가질 수 있다.
본 실시예들에 따르면, 소스 가스 및 반응 가스의 반응에 의해 형성되는 박막이 기판 위에 균일한 두께로 형성될 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II'를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III'를 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 1의 서셉터를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 4의 V-V'를 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 1의 가스 공급 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6의 가스 공급 유닛을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8은 도 7의 B 영역을 확대한 개략적인 사시도이다.
도 9는 도 8의 IX-IX'를 따라 자른 단면도이다.
도 10은 도 7의 X-X'를 따라 자른 단면도이다.
도 11은 도 1의 A 영역에서의 가스의 흐름을 설명한 도면이다.
도 12는 본 실시예와 비교예에 따른 박막 증착 장치에 의한 증착 균일도를 비교한 결과이다.
도 13 및 도 14는 도 2 및 도 3의 서셉터의 형상이 변형된 변형예이다.
도 15은 도 4의 서셉터의 변형예이다.
도 16는 도 15의 XVI-XVI'를 따라 자른 단면도이다.
도 17은 제2 실시예에 따른 박막 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 18은 도 17의 XVIII-XVIII'를 따라 자른 단면도이다.
도 19는 도 17의 XIX-XIX'를 따라 자른 단면도이다.
도 20 및 도 21은 도 18 및 도 19의 서셉터의 형상이 변형된 변형예이다.
도 22는 도 17의 가스 공급 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 개시의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치(10)에 대해 설명한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치의 개략적인 평면도이며, 도 2는 도 1의 II-II'를 따라 자른 단면도이며, 도 3은 도 1의 III-III'를 따라 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 박막 증착 장치(10)는, 몸체(100), 서셉터(300) 및 가스 공급 유닛(500)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는, 가스 공급 유닛(500)의 가운데 영역과 가장자리 영역에 각각 중앙 트렌치(540) 및 외곽 트렌치(560)가 형성되고, 또한 가스 공급 유닛(500)의 제1 내지 제4 가스 공급 영역들(510, 530, 550, 570) 사이에 측벽 트렌치(521, 523, 525, 527)가 형성될 수 있다. 그리고, 측벽 트렌치(521, 523, 525, 527)의 깊이는 가스 공급 유닛(500)의 중심에서 반경 방향으로 갈수록 얕아질 수 있다.
상기 트렌치(521, 523, 525, 527, 540, 560)의 형상 및 배치에 의해, 제1 내지 제4 가스 공급 영역들(510, 530, 550, 570)에서 서셉터(300)로 분사된 가스들은 기판(WF)의 중심에서 기판(WF)의 가장자리로 고루 이동하게 된다. 구체적으로, 가스들은 기판(WF)의 중심으로부터 서셉터(300)의 중앙 영역, 서셉터(300)의 가장자리 영역, 그리고 서셉터(300)의 중앙 영역과 서셉터(300)의 가장자리를 잇는 가상선과 교차하는 방향으로 이동할 수 있다. 이에 의해, 가스들은 기판(WF) 위에 균일하게 증착될 수 있다.
몸체(100)는 증착 공정이 수행되는 원통 형상의 용기에 해당되는 것으로, 몸체(100) 내부에는 서셉터(300)를 수용할 수 있는 수용홈(120)이 형성될 수 있다. 그러나, 본 개시에서는 몸체(100)의 형상은 이에 한정되지 않고, 다양한 형상의 용기로 이루어질 수 있다.
몸체(100)는 내식성(耐蝕性)을 갖는 금속 등으로 이루어질 수 있다. 가스 공급 유닛(500)에 의해 공급되는 소스 가스 또는 반응 가스 등에 의해 몸체(100)가 부식되거나 침식되는 것을 방지할 수 있다.
몸체(100)의 수용홈(120)의 바닥면에는 가스 공급 유닛(500)에서 공급된 가스를 배기하기 위한 제1 배기구(110) 및 제2 배기구(130, 150)가 형성될 수 있다. 제1 배기구(110) 및 제2 배기구(130, 150)는 후술하는 가스 공급 유닛(500)의 외곽 트렌치(560)와 대향하여 배치될 수 있다. 즉, 제1 배기구(110) 및 제2 배기구(130, 150)는 외곽 트렌치(560)와 마주보도록, 외곽 트렌치(560) 하부에 배치될 수 있다.
몸체(100)의 상측에는 몸체(100) 내부로 소스 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급 유닛(500)이 결합될 수 있다. 이때, 가스 공급 유닛(500)은 개방된 몸체(100)의 상측 부분을 덮어 몸체(100) 내부를 진공 상태로 밀폐시킬 수 있다. 가스 공급 유닛(500)의 세부적인 구조에 대해서는 후술하기로 한다.
서셉터(300)는 박막을 형성하려는 복수의 기판(WF)을 지지한 채 몸체(100)의 수용홈(120) 내에 위치할 수 있다. 이때, 서셉터(300)는 수용홈(120) 내에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 가스 공급 유닛(500)에서 가스가 분사되는 동안, 서셉터(300)는 회전할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 서셉터(300)의 지지판(310)은 원형 형상의 단면을 가질 수 있다. 지지판(310)에는 기판(WF)을 수용할 수 있는 로딩홈(330)이 형성될 수 있다. 로딩홈(330)은 수용되는 기판(WF)의 형상에 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 로딩홈(330)은 원형 형상의 기판(WF)에 대응되어 원형 형상으로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서는, 로딩홈(330)에 수용된 기판(WF)의 상면과 지지판(310)의 상면(331)은 동일한 수준으로 배치될 수 있다. 즉, 기판(WF)의 상면과 지지판(310)의 상면(331)은 동일한 평면을 형성할 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 기판(WF)의 상면이 지지판(310)의 상면(331)에 대해 상측으로 돌출될 수 있다.
즉, 기판(WF)의 상면의 높이가 지지판(310)의 상면(331)의 높이와 동일하거나 더 크게 배치될 수 있다. 만약, 기판(WF)의 상면의 높이가 지지판(310)의 상면(331)의 높이보다 작으면, 기판(WF)의 상면에 분사된 가스가 지지판(310)의 상면(331)을 따라 퍼지지 않고, 로딩홈(330) 내부에 갇힐 수 있게 된다. 이에 의해, 기판(WF)에 증착되는 증착 층의 높이가 균일하지 않을 수 있다.
한편, 몸체(100)와 마찬가지로, 서셉터(300)도 내식성(耐蝕性)을 갖는 금속 등으로 이루어질 수 있다. 가스 공급 유닛(500)에 의해 공급되는 소스 가스 또는 반응 가스에 의해 서셉터(300)가 부식되거나 침식되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 로딩홈(330)은 복수의 기판(WF)을 수용하기 위해 복수로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는, 지지판(310)에 로딩홈(330)이 6개 형성되는 것으로 도시되나, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 6개 미만으로 형성되거나, 7개 이상이 형성될 수도 있다.
복수의 로딩홈(330)은 지지판(310) 상에 원주 방향을 따라 배치될 수 있다. 복수의 로딩홈(330)은 일정한 간격으로 배치될 수 있다.
몸체(100)의 지지판(310)의 하부에는 회전축(350)이 결합될 수 있다. 회전축(350)은 지지판(310)의 중심에 배치되고, 몸체(100)를 관통하여 구동부(미도시)와 연결될 수 있다.
도 6 내지 도 10을 참조하면, 가스 공급 유닛(500)은 베이스 판(580), 제1 내지 제4 가스 공급 영역(510, 530, 550, 570), 제1 내지 제4 측벽 트렌치(521, 523, 525, 527), 중앙 트렌치(540) 및 외곽 트렌치(560)를 포함할 수 있다.
베이스 판(580)은 원형 형상의 수평 단면을 가질 수 있다. 베이스 판(580)은 서셉터(300)의 형상에 대응되어, 서셉터(300)와 동일한 원형 형상으로 이루어질 수 있다. 가스 공급 유닛(500)이 몸체(100)의 상부에 결합될 때, 베이스 판(580)은 서셉터(300)와 대향하여 배치될 수 있다.
베이스 판(580) 위에는 제1 가스 공급 영역(510), 제2 가스 공급 영역(530), 제3 가스 공급 영역(550) 및 제4 가스 공급 영역(570)이 배치될 수 있다. 제1 가스 공급 영역(510), 제2 가스 공급 영역(530), 제3 가스 공급 영역(550) 및 제4 가스 공급 영역(570)은 베이스 판(580) 위에서 원주 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 시계 방향을 따라 제1 가스 공급 영역(510), 제2 가스 공급 영역(530), 제3 가스 공급 영역(550) 및 제4 가스 공급 영역(570)가 순서대로 배치될 수 있다.
이때, 제1 가스 공급 영역(510), 제2 가스 공급 영역(530), 제3 가스 공급 영역(550) 및 제4 가스 공급 영역(570)은 서로 이격되어 배치될 수 있다.
제1 가스 공급 영역(510), 제2 가스 공급 영역(530), 제3 가스 공급 영역(550) 및 제4 가스 공급 영역(570)은 서셉터(300)를 향해 서로 다른 종류의 가스 또는 동일한 가스를 공급할 수 있다.
제1 가스 공급 영역(510)은 서셉터(300)를 향해 제1 가스(GAS-1)를 공급할 수 있다. 이때, 제1 가스(GAS-1)는 소스 가스로서, 원자층 증착 공정에서 사용되는 금속 전구체(metal precursor)를 포함하는 가스일 수 있다. 예를 들어, 제1 가스(GAS-1)는 Zr을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1 가스(GAS-1)는, TEMAZ[tetra-ethyl-methyl amino zirconium; Zr(N(CH3)(C2H5))4], TDEAZ[tetrakis - diethylamino - zirconium; Zr(N(C2H5)2)4] 또는 TEMAZ[tetrakis - methylethylamino - zirconium; Zr(N(CH3)(C2H5))4] 등을 사용할 수 있다.
제3 가스 공급 영역(550)은 서셉터(300)를 향해 제3 가스(GAS-3)를 공급할 수 있다. 이때, 제3 가스(GAS-3)는 제2 가스(GAS-2)인 소스 가스와 반응하는 반응 가스일 수 있다. 예를 들어, 제3 가스(GAS-3)는 전술한 금속 전구체와 반응하는 비금속 반응 가스일 수 있다. 예를 들어, 제3 가스(GAS-3)는 O3, O2 및 H2O 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제2 가스 공급 영역(530) 및 제4 가스 공급 영역(570)은 각각 제2 가스(GAS-2) 및 제4 가스(GAS-4)를 공급하는데, 제2 가스(GAS-2) 및 제4 가스(GAS-4)는 퍼지 가스(purge gas)일 수 있다. 예를 들어, 퍼지 가스는 아르곤 가스 또는 질소 가스 등과 같은 불활성 가스일 수 있다.
이때, 제2 가스(GAS-2) 및 제4 가스(GAS-4)인 퍼지 가스는 기판(WF)에 부착되지 않은 제1 가스(GAS-1) 및 제2 가스(GAS-2)를 외부로 배출시킬 수 있다.
또한, 제2 가스(GAS-2) 및 제4 가스(GAS-4)는 제1 가스 공급 영역(510) 및 제3 가스 공급 영역(550)에서 각각 공급되는 제1 가스(GAS-1)와 제3 가스(GAS-3)가 서로 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제2 가스(GAS-2) 및 제4 가스(GAS-4)는 제1 가스 공급 영역(510) 및 제3 가스 공급 영역(550) 사이에서 분사되어, 제1 가스(GAS-1)와 제3 가스(GAS-3) 사이에서 커튼(curtain) 역할을 할 수 있다.
본 실시예의 박막 증착 장치는, 반도체 장치의 커패시터를 형성하는데 적용될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 실시예의 박막 증착 장치는, 커패시터를 구성하는 유전막을 형성하는데 사용될 수 있다. 반도체 장치의 커패시터는, 기판(WF) 상에 하부 전극(미도시)을 형성한 후, 하부 전극 상에 유전막을 형성한다. 그리고, 유전막 상에 상부 전극(미도시)을 형성한다.
본 실시예의 박막 증착 장치는, 제1 가스(GAS-1)인 TEMAZ 및 제3 가스(GAS-3)인 O3를 사용한 원자층 적층을 수행하여 하부 전극 상에 유전막을 형성한다. 즉, 본 실시예의 박막 증착 장치는, 제1 가스(GAS-1)인 TEMAZ 및 제3 가스(GAS-3)인 O3를 반응시켜 하부 전극 상에 지르코늄 산화물을 포함하는 박막으로 이루어진 유전막을 형성할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는, 제1 가스 공급 영역(510)과 제3 가스 공급 영역(550)의 면적은 서로 다르게 형성될 수 있다. 여기에서, 가스 공급 영역의 면적은, 가스 공급 유닛(500)을 평면상으로 바라볼 때, 후술하는 가스 공급 영역의 상면이 이루는 면적을 나타낸다.
보다 구체적으로, 제1 가스 공급 영역(510)과 제3 가스 공급 영역(550)의 면적비는, 1:1.4 내지 1:2일 수 있다. 바람직하게는, 제1 가스 공급 영역(510)과 제3 가스 공급 영역(550)의 면적비는 1:1.7일 수 있다. 이와 같이, 제1 가스(GAS-1)를 공급하는 제1 가스 공급 영역(510)과 제3 가스(GAS-3)를 공급하는 제3 가스 공급 영역(550)이 상기 범위의 면적비를 이루면, 제1 가스(GAS-1)인 소스 가스와 제3 가스(GAS-3)인 반응 가스가 반응하여 형성되는 유전막의 유전율이 향상되는 등 전기적 특성이 향상될 수 있다.
이때, 제2 가스 공급 영역(530) 및 제4 가스 공급 영역(570)의 면적은 서로 동일하게 형성될 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 제2 가스 공급 영역(530) 및 제4 가스 공급 영역(570)의 면적은 서로 다를 수 있다.
이때, 제1 가스 공급 영역(510), 제2 가스 공급 영역(530), 제3 가스 공급 영역(550) 및 제4 가스 공급 영역(570) 각각은 베이스 판(580) 위에 돌출되어 형성될 수 있다. 제1 가스 공급 영역(510), 제2 가스 공급 영역(530), 제3 가스 공급 영역(550) 및 제4 가스 공급 영역(570)은, 서셉터(300)를 향해 돌출 형성될 수 있다.
제1 가스 공급 영역(510), 제2 가스 공급 영역(530), 제3 가스 공급 영역(550) 및 제4 가스 공급 영역(570)은 베이스 판(580)과 일체로 형성될 수 있다. 또는, 제1 가스 공급 영역(510), 제2 가스 공급 영역(530), 제3 가스 공급 영역(550) 및 제4 가스 공급 영역(570)은 베이스 판(580)과 별개로 형성되어 베이스 판(580)에 부착되어 배치될 수 있다.
제1 가스 공급 영역(510)은, 제1 상면(513), 제1 내벽(514), 제1 외벽(517) 및 제1 측벽(515)으로 이루어질 수 있다. 제1 상면(513)은 서셉터(300)와 서로 마주보는 평면으로, 제1 상면(513)에는 복수의 제1 가스 분사홀들(511)이 형성될 수 있다. 복수의 제1 가스 분사홀들(511)을 통해 서셉터(300)로 제1 가스(GAS-1)를 분사할 수 있다.
제1 내벽(514)은 베이스 판(580)의 중심을 향하는 면으로, 제1 내벽(514)과 제1 상면(513)이 서로 만나 형성되는 선은 평면상에서 바라볼 때 호(arc)를 형성할 수 있다.
제1 측벽(515)은 제2 가스 공급 영역(530) 및 제4 가스 공급 영역(570)과 서로 마주보는 측벽에 해당될 수 있다. 제1 측벽(515)은 한 쌍으로 이루어질 수 있다.
한 쌍의 제1 측벽(515) 중 하나는, 제2 가스 공급 영역(530)의 제2 측벽(535)과 서로 마주볼 수 있다. 그리고, 다른 하나의 측벽은, 제4 가스 공급 영역(570)의 제4 측벽(575)과 서로 마주볼 수 있다.
한 쌍의 제1 측벽(515) 각각은, 제1 내벽(514)의 양측 단부로부터 연장 형성될 수 있다. 이때, 제1 측벽(515)은 베이스 판(580)의 중심으로부터 베이스 판(580)의 반경 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
제1 외벽(517)은 베이스 판(580)의 가장자리를 향하는 면으로, 제1 내벽(514)과 마찬가지로, 제1 외벽(517)과 제1 상면(513)이 서로 만나 형성되는 선은 평면상에서 바라볼 때 호(arc)를 형성할 수 있다.
제1 가스 공급 영역(510)의 제1 상면(513), 제1 내벽(514), 제1 외벽(517) 및 제1 측벽(515)의 형상 및 배치에 의해, 제1 가스 공급 영역(510)은 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 원주 방향으로의 폭이 점점 커질 수 있다. 평면상으로 바라볼 때, 제1 가스 공급 영역(510)은 부채꼴과 유사한 형상으로 이루어질 수 있다.
제2 가스 공급 영역(530)은, 제2 상면(533), 제2 내벽(534), 제2 외벽(537) 및 제2 측벽(535)으로 이루어질 수 있다. 제2 상면(533)은 서셉터(300)와 서로 마주보는 평면으로, 제1 가스 공급 영역(510)의 제1 상면(513)과 동일 평면에 해당될 수 있다.
제2 상면(533)에는 복수의 제2 가스 분사홀들(531)이 형성될 수 있다. 복수의 제2 가스 분사홀들(531)을 통해 서셉터(300)로 제2 가스(GAS-2)를 분사할 수 있다.
제1 가스 공급 영역(510)의 제1 내벽(514)과 마찬가지로, 제2 내벽(534)은 베이스 판(580)의 중심을 향하는 면으로, 제2 내벽(534)과 제2 상면(533)이 서로 만나 형성되는 선은 평면상에서 바라볼 때 호(arc)를 형성할 수 있다.
한편, 제2 측벽(535)은 제1 가스 공급 영역(510) 및 제3 가스 공급 영역(550)과 서로 마주보는 측벽에 해당될 수 있다. 제2 측벽(535)은 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 한 쌍의 제2 측벽(535) 중 하나의 측벽은, 제1 가스 공급 영역(510)의 제1 측벽(515)과 서로 마주볼 수 있다. 다른 하나의 측벽은, 제3 가스 공급 영역(550)의 제3 측벽(555)과 서로 마주볼 수 있다.
한 쌍의 제2 측벽(535) 각각은, 제2 내벽(534)의 양측 단부로부터 연장 형성될 수 있다. 이때, 제2 측벽(535)은 베이스 판(580)의 중심으로부터 베이스 판(580)의 반경 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
제2 외벽(537)은 베이스 판(580)의 가장자리를 향하는 면으로, 제2 내벽(534)과 마찬가지로, 제2 외벽(537)과 제2 상면(533)이 서로 만나 형성되는 선은 평면상에서 바라볼 때 호(arc)를 형성할 수 있다.
제1 가스 공급 영역(510)과 마찬가지로, 제2 가스 공급 영역(530)은 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 원주 방향으로의 폭이 점점 커질 수 있다. 평면상으로 바라볼 때, 제2 가스 공급 영역(530)은 부채꼴과 유사한 형상으로 이루어질 수 있다.
제3 가스 공급 영역(550)은, 제3 상면(553), 제3 내벽(554), 제3 외벽(557) 및 제3 측벽(555)으로 이루어질 수 있다. 제3 상면(553)은 서셉터(300)와 서로 마주보는 평면으로, 제1 가스 공급 영역(510)의 제1 상면(513) 및 제2 가스 공급 영역(530)의 제2 상면(533)과 동일 평면에 해당될 수 있다.
제3 상면(553)에는 복수의 제3 가스 분사홀들(551)이 형성될 수 있다. 복수의 제3 가스 분사홀들(551)을 통해 서셉터(300)로 제3 가스(GAS-3)를 분사할 수 있다.
제1 내벽(514) 및 제2 내벽(534)과 마찬가지로, 제3 내벽(554)은 베이스 판(580)의 중심을 향하는 면으로, 제3 내벽(554)과 제3 상면(553)이 서로 만나 형성되는 선은 평면상에서 바라볼 때 호(arc)를 형성할 수 있다.
한편, 제3 측벽(555)은 제2 가스 공급 영역(530) 및 제4 가스 공급 영역(570)과 서로 마주보는 측벽에 해당될 수 있다. 제3 측벽(555)은 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 한 쌍의 제3 측벽(555) 중 하나의 측벽은, 제2 가스 공급 영역(530)의 제2 측벽(535)과 서로 마주볼 수 있다. 다른 하나의 측벽은, 제4 가스 공급 영역(570)의 제4 측벽(575)과 서로 마주볼 수 있다.
한 쌍의 제3 측벽(555) 각각은, 제3 내벽(554)의 양측 단부로부터 연장 형성될 수 있다. 이때, 제3 측벽(555)은 베이스 판(580)의 중심으로부터 베이스 판(580)의 반경 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
제3 외벽(557)은 베이스 판(580)의 가장자리를 향하는 면으로, 제3 내벽(554)과 마찬가지로, 제3 외벽(557)과 제3 상면(553)이 서로 만나 형성되는 선은 평면상에서 바라볼 때 호(arc)를 형성할 수 있다.
제1 가스 공급 영역(510) 및 제2 가스 공급 영역(530)과 마찬가지로, 제3 가스 공급 영역(550)은 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 원주 방향으로의 폭이 점점 커질 수 있다. 평면상으로 바라볼 때, 제3 가스 공급 영역(550)은 부채꼴과 유사한 형상으로 이루어질 수 있다.
제4 가스 공급 영역(570)은, 제4 상면(573), 제4 내벽(574), 제4 외벽(577) 및 제4 측벽(575)으로 이루어질 수 있다. 제4 상면(573)은 서셉터(300)와 서로 마주보는 평면으로, 제1 상면(513), 제2 상면(533) 및 제3 상면(553)과 동일 평면에 해당될 수 있다.
제4 상면(573)에는 복수의 제4 가스 분사홀들(571)이 형성될 수 있다. 복수의 제4 가스 분사홀들(571)을 통해 서셉터(300)로 제4 가스(GAS-4)를 분사할 수 있다.
제1 내벽(514), 제2 내벽(534) 및 제3 내벽(554)과 마찬가지로, 제4 내벽(574)은 베이스 판(580)의 중심을 향하는 면으로, 제4 내벽(574)과 제4 상면(573)이 서로 만나 형성되는 선은 평면상에서 바라볼 때 호(arc)를 형성할 수 있다.
한편, 제4 측벽(575)은 제3 가스 공급 영역(550) 및 제1 가스 공급 영역(510)과 서로 마주보는 측벽에 해당될 수 있다. 제4 측벽(575)은 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 한 쌍의 제4 측벽(575) 중 하나의 측벽은, 제3 가스 공급 영역(550)의 제3 측벽(555)과 서로 마주볼 수 있다. 다른 하나의 측벽은, 제1 가스 공급 영역(510)의 제1 측벽(515)과 서로 마주볼 수 있다.
한 쌍의 제4 측벽(575) 각각은, 제4 내벽(574)의 양측 단부로부터 연장 형성될 수 있다. 이때, 제4 측벽(575)은 베이스 판(580)의 중심으로부터 베이스 판(580)의 반경 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
제4 외벽(577)은 베이스 판(580)의 가장자리를 향하는 면으로, 제4 내벽(574)과 마찬가지로, 제4 외벽(577)과 제4 상면(573)이 서로 만나 형성되는 선은 평면상에서 바라볼 때 호(arc)를 형성할 수 있다.
제1 가스 공급 영역(510), 제2 가스 공급 영역(530) 및 제3 가스 공급 영역(550)과 마찬가지로, 제4 가스 공급 영역(570)은 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 원주 방향으로의 폭이 점점 커질 수 있다. 평면상으로 바라볼 때, 제4 가스 공급 영역(570)도 부채꼴과 유사한 형상으로 이루어질 수 있다
본 실시예에서는, 제1 가스 공급 영역(510)과 제2 가스 공급 영역(530) 사이에 제1 측벽 트렌치(521)가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 서로 마주보는 제1 가스 공급 영역(510)의 제1 측벽(515)과 제2 가스 공급 영역(530)의 제2 측벽(535), 그리고 베이스 판(580)에 의해, 제1 측벽 트렌치(521)가 정의될 수 있다
제1 측벽 트렌치(521)는 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 연장 형성될 수 있다. 즉, 제1 측벽 트렌치(521)는 반경 방향으로 뻗어 있는 형상일 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제1 측벽 트렌치(521)는 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 깊이가 얕아질 수 있다. 여기에서, 제1 측벽 트렌치(521)의 깊이는, 제1 가스 공급 영역(510)의 제1 상면(513)으로부터 베이스 판(580)의 상면까지의 수직 거리를 나타낸다.
본 실시예에서는, 제1 측벽 트렌치(521)의 깊이는 베이스 판(580)의 중심으로 갈수록 증가하고, 베이스 판(580)의 가장자리로 갈수록 감소한다.
이때, 제1 측벽 트렌치(521)의 깊이는, 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 연속적으로 작아지도록 형성될 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 제1 측벽 트렌치(521)의 깊이는 단계적으로 작아질 수 있다. 예를 들어, 제1 측벽 트렌치(521)의 깊이는 계단 형상으로 변화될 수 있다.
한편, 제1 측벽 트렌치(521)의 최대 깊이와 최소 깊이의 비율은, 4:1 내지 6:1일 수 있다. 보다 바람직하게는, 제1 측벽 트렌치(521)의 최대 깊이와 최소 깊이의 비율은 5:1일 수 있다. 구체적으로 설명하면, 제1 측벽 트렌치(521)는 베이스 판(580)의 중심에 인접하여 최대 깊이인 제1 깊이(D1)를 갖고, 베이스 판(580)의 가장자리에 인접하여 최소 깊이인 제2 깊이(D2)를 가질 수 있다. 이때, 제1 깊이(D1)와 제2 깊이(D2)의 비율이, 4:1 내지 6:1일 수 있다.
본 실시예에서 제1 측벽 트렌치(521)가 전술한 구조로 형성되면, 제1 측벽 트렌치(521)의 깊이가 균일한 비교예와 비교할 때, 본 실시예의 베이스 판(580)의 중심에 가까운 영역에서의 제1 측벽 트렌치(521)의 부피가 증가할 수 있다. 여기에서, 본 실시예와 비교할 때, 비교예는 가스 공급 유닛(500)의 제1 측벽 트렌치(521)의 형상에서 차이가 있다. 보다 구체적으로는, 비교예에서는 제1 측벽 트렌치(521)의 깊이가 균일하게 형성될 수 있다. 비교예의 나머지 구성은, 본 실시예와 동일하다.
도 11은 서셉터(300) 위에 가스 공급 유닛(500)이 결합된 일부 영역을 확대한 도면이다. 도 11을 참조하면, 베이스 판(580)의 중심에 가까운 영역에서 제1 측벽 트렌치(521)의 깊이가 증가하면, 비교예와 비교할 때 상기 영역에서의 압력이 감소하게 된다. 베르누이의 정리(Bernoulli's theorem)에 의해, 상기 영역에서 가스의 유속이 증가하고, 상기 영역으로 흐르는 가스의 양이 늘어나게 된다.
따라서, 본 실시예에서는, 제1 가스 공급 영역(510)에서 나온 제1 가스(GAS-1)는, 비교예와 비교할 때 베이스 판(580)의 중심에 가까운 영역으로 많이 이동할 수 있다.
이에 의해, 제1 가스 공급 영역(510)의 제1 가스 분사홀들(511)을 통해 분사된 제1 가스(GAS-1)는 서셉터(300)에 놓인 기판(WF)의 가운데를 중심으로 양 사방으로 골고루 퍼질 수 있다. 결국, 제1 가스(GAS-1)는 기판(WF) 위에 고루 증착될 수 있다.
이러한 현상은, 제1 가스 공급 영역(510)의 제1 측벽 트렌치(521)뿐만 아니라, 제2 측벽 트렌치(523), 제3 측벽 트렌치(525) 및 제4 측벽 트렌치(527)에서도 발생한다.
도 12는, 전술한 비교예(A)와 본 실시예(B)의 박막 증착 장치를 이용하여 기판(WF)의 증착 균일도를 측정한 도면이다. 여기에서, 증착 균일도는, 기판(WF)에 증착된 박막의 두께를 위치에 따라 측정한 결과이다.
도 12(A)에 의하면, 제1 측벽 트렌치(521)의 깊이가 균일한 박막 증착 장치를 이용하여 기판(WF)에 박막을 형성한 경우, 베이스 판(580)의 중심에 가까운 제1 위치(I)에서 베이스 판(580)의 가장자리에 가까운 제2 위치(II)로 갈수록 증착 두께가 증가한다. 즉, 베이스 판(580)의 중심에 가까운 위치로 갈수록 증착된 박막의 두께가 작아지는 경향을 나타낸다. 다만, 기판(WF)의 좌측 및 우측에 위치하는 제3 위치(III)와 제4 위치(IV)에서는 증착 두께가 비교적 비슷하게 나타난다.
반면, 도 12(B)에 의하면, 도 12(A)와 비교할 때, 기판(WF)의 중심을 기준으로 동일한 거리만큼 떨어진 위치에서는 증착된 박막의 두께가 비교적 균일하게 나타날 수 있다.
즉, 비교예(A)와 비교할 때, 본 실시예(B)의 박막 증착 장치에 의하면, 기판(WF)에 증착되는 박막의 두께를 비교적 균일하게 유지할 수 있다.
다시, 도 6 및 도 7을 참조하면, 제2 가스 공급 영역(530)과 제3 가스 공급 영역(550) 사이에 제2 측벽 트렌치(523)가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 서로 마주보는 제2 가스 공급 영역(530)의 제2 측벽(535)과 제3 가스 공급 영역(550)의 제3 측벽(555), 그리고 베이스 판(580)에 의해, 제2 측벽 트렌치(523)가 정의될 수 있다
제2 측벽 트렌치(523)는 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 연장 형성될 수 있다. 즉, 제2 측벽 트렌치(523)는 반경 방향으로 뻗어 있는 형상일 수 있다.
제1 측벽 트렌치(521)와 마찬가지로, 제2 측벽 트렌치(523)는 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 깊이가 얕아질 수 있다. 본 실시예에서는, 제2 측벽 트렌치(523)의 깊이는 베이스 판(580)의 중심으로 갈수록 증가하고, 베이스 판(580)의 가장자리로 갈수록 감소한다.
이때, 제2 측벽 트렌치(523)의 깊이는, 제1 측벽 트렌치(521)와 마찬가지로, 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 연속적으로 작아지도록 형성될 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 제2 측벽 트렌치(523)의 깊이는 단계적으로 작아질 수 있다. 예를 들어, 제2 측벽 트렌치(523)의 깊이는 계단 형상으로 변화될 수 있다.
제2 측벽 트렌치(523)의 최대 깊이와 최소 깊이의 비율은, 4:1 내지 6:1일 수 있다. 보다 바람직하게는, 제2 측벽 트렌치(523)의 최대 깊이와 최소 깊이의 비율은 5:1일 수 있다. 구체적으로 설명하면, 제2 측벽 트렌치(523)는 베이스 판(580)의 중심에 인접하여 최대 깊이인 제1 깊이(D1)를 갖고, 베이스 판(580)의 가장자리에 인접하여 최소 깊이인 제2 깊이(D2)를 가질 수 있다. 이때, 제1 깊이(D1)와 제2 깊이(D2)의 비율이, 4:1 내지 6:1일 수 있다.
또한, 제3 가스 공급 영역(550)과 제4 가스 공급 영역(570) 사이에 제3 측벽 트렌치(525)가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 서로 마주보는 제3 가스 공급 영역(550)의 제3 측벽(555)과 제4 가스 공급 영역(570)의 제4 측벽(575), 그리고 베이스 판(580)에 의해, 제3 측벽 트렌치(525)가 정의될 수 있다
제3 측벽 트렌치(525)는 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 연장 형성될 수 있다. 즉, 제3 측벽 트렌치(525)는 반경 방향으로 뻗어 있는 형상일 수 있다.
제1 측벽 트렌치(521) 및 제2 측벽 트렌치(523)와 마찬가지로, 제3 측벽 트렌치(525)는 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 깊이가 얕아질 수 있다. 본 실시예에서는, 제3 측벽 트렌치(525)의 깊이는 베이스 판(580)의 중심으로 갈수록 증가하고, 베이스 판(580)의 가장자리로 갈수록 감소한다.
이때, 제3 측벽 트렌치(525)의 깊이는, 제1 측벽 트렌치(521) 및 제2 측벽 트렌치(523)와 마찬가지로, 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 연속적으로 작아지도록 형성될 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 제3 측벽 트렌치(525)의 깊이는 단계적으로 작아질 수 있다. 예를 들어, 제3 측벽 트렌치(525)의 깊이는 계단 형상으로 변화될 수 있다.
제3 측벽 트렌치(525)의 최대 깊이와 최소 깊이의 비율은, 4:1 내지 6:1일 수 있다. 보다 바람직하게는, 제3 측벽 트렌치(525)의 최대 깊이와 최소 깊이의 비율은 5:1일 수 있다. 구체적으로 설명하면, 제3 측벽 트렌치(525)는 베이스 판(580)의 중심에 인접하여 최대 깊이인 제1 깊이(D1)를 갖고, 베이스 판(580)의 가장자리에 인접하여 최소 깊이인 제2 깊이(D2)를 가질 수 있다. 이때, 제1 깊이(D1)와 제2 깊이(D2)의 비율이, 4:1 내지 6:1일 수 있다.
한편, 제4 가스 공급 영역(570)과 제1 가스 공급 영역(510) 사이에 제4 측벽 트렌치(527)가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 서로 마주보는 제4 가스 공급 영역(570)의 제4 측벽(575)과 제1 가스 공급 영역(510)의 제1 측벽(515), 그리고 베이스 판(580)에 의해, 제4 측벽 트렌치(527)가 정의될 수 있다
제4 측벽 트렌치(527)는 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 연장 형성될 수 있다. 즉, 제4 측벽 트렌치(527)는 반경 방향으로 뻗어 있는 형상일 수 있다.
제1 측벽 트렌치(521)와 마찬가지로, 제4 측벽 트렌치(527)는 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 깊이가 얕아질 수 있다. 본 실시예에서는, 제4 측벽 트렌치(527)의 깊이는 베이스 판(580)의 중심으로 갈수록 증가하고, 베이스 판(580)의 가장자리로 갈수록 감소한다.
이때, 제4 측벽 트렌치(527)의 깊이는, 제1 측벽 트렌치(521)와 마찬가지로, 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 연속적으로 작아지도록 형성될 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 제4 측벽 트렌치(527)의 깊이는 단계적으로 작아질 수 있다. 예를 들어, 제4 측벽 트렌치(527)의 깊이는 계단 형상으로 변화될 수 있다.
제4 측벽 트렌치(527)의 최대 깊이와 최소 깊이의 비율은, 4:1 내지 6:1일 수 있다. 보다 바람직하게는, 제4 측벽 트렌치(527)의 최대 깊이와 최소 깊이의 비율은 5:1일 수 있다. 구체적으로 설명하면, 제4 측벽 트렌치(527)는 베이스 판(580)의 중심에 인접하여 최대 깊이인 제1 깊이(D1)를 갖고, 베이스 판(580)의 가장자리에 인접하여 최소 깊이인 제2 깊이(D2)를 가질 수 있다. 이때, 제1 깊이(D1)와 제2 깊이(D2)의 비율이, 4:1 내지 6:1일 수 있다.
한편, 제1 측벽 트렌치(521), 제2 측벽 트렌치(523), 제3 측벽 트렌치(525) 및 제4 측벽 트렌치(527) 각각은, 베이스 판(580)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 원주 방향으로의 폭이 증가한다. 즉, 제1 측벽 트렌치(521), 제2 측벽 트렌치(523), 제3 측벽 트렌치(525) 및 제4 측벽 트렌치(527)는 베이스 판(580)의 중심에서 반경 방향으로 갈수록 폭이 증가한다.
본 실시예에서는, 제1 가스 공급 영역(510)의 제1 내벽(514), 제2 가스 공급 영역(530)의 제2 내벽(534), 제3 가스 공급 영역(550)의 제3 내벽(554) 및 제4 가스 공급 영역(570)의 제4 내벽(574)에 의해 중앙 트렌치(540)가 정의될 수 있다. 즉, 가스 공급 유닛(500)의 중앙에는, 제1 내벽(514), 제2 내벽(534), 제3 내벽(554) 및 제4 내벽(574)에 둘러싸여 중앙 트렌치(540)가 형성될 수 있다.
이때, 중앙 트렌치(540)는 제1 측벽 트렌치(521), 제2 측벽 트렌치(523), 제3 측벽 트렌치(525) 및 제4 측벽 트렌치(527)와 연결될 수 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 중앙 트렌치(540)는 제1 측벽 트렌치(521)의 제1 깊이(D1)와 동일한 깊이로 형성될 수 있다. 전술한 비교예와 비교할 때, 중앙 트렌치(540)의 부피가 증가하게 되어 상기 영역에서 압력이 감소하게 된다. 또한, 베르누이의 정리(Bernoulli's theorem)에 의해, 상기 영역의 가스의 유속이 증가하고, 상기 영역으로 흐르는 가스의 양이 늘어나게 된다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 중앙 트렌치(540) 하부에는 서셉터(300)의 상면(331)이 위치한다. 이때, 서로 마주보는 중앙 트렌치(540)와 서셉터(300)의 상면(331)에 의해, 중앙 트렌치(540)는 일정한 부피의 빈 공간을 가질 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 중앙 트렌치(540) 내부에 서셉터(300)의 돌기부(380)가 삽입될 수 있다.
도 15 및 도 16은 본 실시예의 서셉터의 변형예를 도시한 것인데, 서셉터(300)의 상면(331)으로부터 가스 공급 유닛(500)을 향해 돌기부(380)가 돌출 형성될 수 있다. 서셉터(300)의 돌기부(380)를 중앙 트렌치(540) 내부에 삽입시킴으로써, 중앙 트렌치(540)가 갖는 부피를 조절할 수 있다. 결국, 서셉터(300)의 돌기부(380)에 의해, 상기 중앙 트렌치(540)가 위치하는 영역으로 흐르는 가스의 양이 조절될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 베이스 판(580)의 가장자리에 인접하여 외곽 트렌치(560)가 형성될 수 있다. 외곽 트렌치(560)는 베이스 판(580)의 원주 방향을 따라, 제1 가스 공급 영역(510), 제2 가스 공급 영역(530), 제3 가스 공급 영역(550) 및 제4 가스 공급 영역(570)의 외측에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 외곽 트렌치(560)는 제1 외벽(517), 제2 외벽(537), 제3 외벽(557) 및 제4 외벽(577)과 몸체(100, 도 2 참조)의 내벽에 의해 둘러싸여 정의될 수 있다.
이때, 외곽 트렌치(560)는 제1 측벽 트렌치(521), 제2 측벽 트렌치(523), 제3 측벽 트렌치(525) 및 제4 측벽 트렌치(527)와 연결되고, 또한 중앙 트렌치(540)와도 연결될 수 있다.
다시, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 전술한 제1 배기구(110) 및 제2 배기구(130, 150)는 외곽 트렌치(560)와 대향하여 배치될 수 있다. 즉, 제1 배기구(110) 및 제2 배기구(130, 150)는 외곽 트렌치(560) 하부에 배치될 수 있다.
제1 배기구(110)는 제1 가스 공급 영역(510)에 인접하여 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 배기구(110)는 제1 가스 공급 영역(510)의 제1 외벽(517, 도 6 참조)의 중앙에 대응하여 배치될 수 있다. 이때, 제1 배기구(110)에는 제2 배기 펌프(미도시)가 연결될 수 있다. 이에 의해, 제1 측벽 트렌치(521) 및 제4 측벽 트렌치(527)를 따라 이동하는 제1 가스(GAS-1), 제2 가스(GAS-2) 또는 제4 가스(GAS-4)가 외곽 트렌치(560)를 거쳐 제1 배기구(110)를 통해 외부로 배기될 수 있다.
한편, 제2 배기구(130, 150)는 제3 가스 공급 영역(550)에 인접하여 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 배기구(130, 150)는 한 쌍으로 배치되는데, 제2 배기구(150)은 제2 가스 공급 영역(530)과 제3 가스 공급 영역(550) 사이에 위치하고, 제2 배기구(130)은 제3 가스 공급 영역(550)과 제4 가스 공급 영역(570) 사이에 위치할 수 있다.
이때, 제2 배기구(130, 150)는 제3 배기 펌프(미도시)와 연결될 수 있다. 즉, 한 쌍의 제2 배기구(130, 150) 모두 제3 배기 펌프에 연결될 수 있다.
제2 측벽 트렌치(523)를 따라 이동하는 제2 가스(GAS-2) 및 제3 가스(GAS-3)가 제2 배기구(150)를 통해 외부로 배기될 수 있다. 또한, 외곽 트렌치(560)를 통해 이동하는 제2 가스(GAS-2)도 제2 배기구(150)를 통해 외부로 배기될 수 있다.
한편, 제3 측벽 트렌치(525)를 따라 이동하는 제3 가스(GAS-3) 및 제4 가스(GAS-4)가 제2 배기구(130)를 통해 외부로 배기될 수 있다. 또한, 외곽 트렌치(560)를 통해 이동하는 제4 가스(GAS-4)도 제2 배기구(130)를 통해 외부로 배기될 수 있다.
하기에서는, 도 17 내지 도 22를 참조하여, 본 개시의 제2 실시예에 따른 박막 증착 장치에 대해 설명하기로 한다. 본 실시예의 박막 증착 장치를 설명함에 있어, 전술한 제1 실시예의 박막 증착 장치와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 17은 제2 실시예에 따른 박막 증착 장치의 개략적인 평면도이고, 도 18은 도 17의 XVIII-XVIII'를 따라 자른 단면도이고, 도 19는 도 17의 XIX- XIX'를 따라 자른 단면도이다. 도 20 및 도 21은 도 18 및 도 19의 서셉터의 형상이 변형된 변형예이고, 도 22는 도 17의 가스 공급 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 17 내지 도 22를 참조하면, 본 실시예에서는, 가스 공급 유닛(500)의 중앙 트렌치(540)에 제1 관통구(590)가 형성될 수 있다. 제1 관통구(590)는 베이스 판(580)을 관통할 수 있다.
제1 관통구(590)는 중앙 트렌치(540)의 중앙에 형성되고, 가스 공급 유닛(500)의 외부에 위치하는 제1 배기 펌프(미도시)와 연결될 수 있다. 이에 의해, 제1 측벽 트렌치(521), 제2 측벽 트렌치(523), 제3 측벽 트렌치(525), 제4 측벽 트렌치(527) 및 중앙 트렌치(540)를 따라 이동하는 가스들이, 제1 관통구(590)를 통해 외부로 배기될 수 있다. 즉, 제1 가스(GAS-1), 제2 가스(GAS-2), 제3 가스(GAS-3) 및 제4 가스(GAS-4)가 제1 관통구(590)를 통해 외부로 배기될 수 있다.
중앙 트렌치(540)에 제1 배기 펌프(미도시)가 연결됨으로써, 중앙 트렌치(540)로 흐르는 가스의 양이 증가할 수 있다. 또한, 중앙 트렌치(540)에 인접한 제1 측벽 트렌치(521), 제2 측벽 트렌치(523), 제3 측벽 트렌치(525) 및 제4 측벽 트렌치(527)의 영역으로 이동하는 가스의 양도 증가될 수 있다. 즉, 본 실시예에서와 같이, 중앙 트렌치(540)에 형성된 제1 관통구(590)를 통해 외부로 가스를 배기하면, 베이스 판(580)의 중심에 가까운 영역으로 이동하는 가스의 양이 증가되고, 기판(WF)에 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있다.
한편, 제2 실시예의 변형예로서, 중앙 트렌치(540)의 제1 관통구(590)에 커튼 가스 공급관(미도시)이 연결될 수 있다. 즉, 제2 실시예의 변형예에서는, 제1 배기 펌프 대신에 커튼 가스 공급관이 연결될 수 있다.
커튼 가스 공급관(미도시)은 중앙 트렌치(540)로 커튼 가스를 공급할 수 있다. 커튼 가스는, 제1 가스 공급 영역(510)에서 공급되는 제1 가스(GAS-1)와 제3 가스 공급 영역(550)에서 공급되는 제3 가스(GAS-3)가 중앙 트렌치(540)에서 서로 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 커튼 가스는, 전술한 제2 가스 공급 영역(530) 및 제4 가스 공급 영역(570)에서 공급되는 제2 가스(GAS-2) 및 제4 가스(GAS-4)와 유사한 기능을 수행할 수 있다.
하기에서는, 본 개시의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법에 대해 설명하기로 한다. 본 실시예의 박막 증착 방법을 설명함에 있어, 전술한 박막 증착 장치와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 박막 증착 장치(10)의 몸체(100) 내에 위치하는 서셉터(300)에 복수의 기판(WF)을 배치시킨다. 복수의 기판(WF) 각각은 서셉터(300)의 상면에 원주방향을 따라 형성된 복수의 로딩홈(330)에 배치될 수 있다.
서셉터(300)에 복수의 기판(WF)을 배치한 후, 전술한 가스 공급 유닛(500)을 서셉터(300)와 마주보도록 배치시킨다. 이때, 가스 공급 유닛(500)의 제1 내지 제4 가스 공급 영역(510, 530, 550, 570)이 서셉터(300)의 기판(WF)과 마주보도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 가스 공급 영역(510, 530, 550, 570)을 통해 분사되는 제1 내지 제4 가스(GAS-1, GAS-2, GAS-3, GAS-4)가 복수의 기판(WF)을 향해 분사될 수 있다.
서셉터(300)와 가스 공급 유닛(500)을 서로 마주보도록 배치한 후에는, 서셉터(300)를 수용홈(120) 내에서 회전시킨다. 이때, 서셉터(300)가 회전하는 동안, 가스 공급 유닛(500)은 가스를 분사할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 가스 공급 영역(510)은 서셉터(300)를 향해 제1 가스(GAS-1)를 분사하고, 제2 가스 공급 영역(530)은 제2 가스(GAS-2)를 분사할 수 있다. 그리고, 제3 가스 공급 영역(550)은 서셉터(300)를 향해 제3 가스(GAS-3)를 분사하고, 제4 가스 공급 영역(570)은 제4 가스(GAS-4)를 분사할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 서셉터(300)에 배치된 기판(WF)은 서셉터(300)에 의해 회전하게 된다. 예를 들어, 기판(WF)이 시계 방향으로 회전하면, 기판(WF)은 제1 내지 제4 가스 공급 영역(510, 530, 550, 570) 하부를 순차적으로 지나가게 된다.
이에 의해, 기판(WF) 위에는 제1 내지 제4 가스(GAS-1, GAS-2, GAS-3, GAS-4)가 순차적으로 도달하게 된다. 즉, 기판(WF) 위에는 소스 가스인 제1 가스(GAS-1), 퍼지 가스인 제2 가스(GAS-2), 반응 가스인 제3 가스(GAS-3) 및 퍼지 가스인 제4 가스(GAS-4)가 순차적으로 도달하게 된다. 한편, 본 실시예에서는, 제1 내지 제4 가스(GAS-1, GAS-2, GAS-3, GAS-4)가 순차적으로 도달하는 공정이 적어도 1회 반복될 수 있다.
본 실시예의 박막 증착 방법에 의한 유전막을 형성하는 공정에서는, 기판(WF) 위에는 제1 가스(GAS-1)인 TEMAZ[tetra-ethyl-methyl amino zirconium; Zr(N(CH3)(C2H5))4]가 분사되고, 제3 가스(GAS-3)인 O3가 분사될 수 있다. 그리고, 제1 가스(GAS-1)와 제3 가스(GAS-3)가 분사되기 전에는, 퍼지 가스인 제4 가스(GAS-4) 및 제2 가스(GAS-2)가 기판(WF) 위에 각각 분사될 수 있다.
이때, 제1 내지 제4 가스 공급 영역(510, 530, 550, 570)의 트렌치(521, 523, 525, 527, 540, 560)의 형상 및 배치에 의해, 제1 내지 제4 가스 공급 영역들(510, 530, 550, 570)에서 서셉터(300)로 분사된 가스들은 기판(WF)의 중심에서 기판(WF)의 가장자리로 고루 이동하게 된다. 구체적으로, 가스들은 기판(WF)의 중심으로부터 서셉터(300)의 중앙 영역, 서셉터(300)의 가장자리 영역, 그리고 서셉터(300)의 중앙 영역과 서셉터(300)의 가장자리를 잇는 가상선과 교차하는 방향으로 이동할 수 있다. 이에 의해, 가스들은 기판(WF) 위에 균일하게 증착될 수 있다.
한편, 기판(WF) 위에 적층되지 않은 제1 내지 제4 가스(GAS-1, GAS-2, GAS-3, GAS-4) 중 나머지 가스들은 서셉터(300) 하부로 배기될 수 있다. 구체적으로, 상기 나머지 가스들은 서셉터(300) 하부로 이동하여 제1 배기구(110) 및 제2 배기구(130, 150)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 또한, 중앙 트렌치(540) 측으로 이동된 가스는, 중앙 트렌치(540)에 형성되 제1 관통구(590)를 통해 외부로 배출될 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는, 제1 내지 제4 가스 공급 영역들(510, 530, 550, 570) 사이에 형성된 제1 내지 제4 측벽 트렌치(521, 523, 525, 527)의 깊이가 베이스 판(580)의 중앙으로 갈수록 증가되어, 기판(WF)에 형성되는 박막의 두께가 균일하게 형성될 수 있다.
이상과 같이, 본 개시는 한정된 실시예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 개시는 이에 한정되는 것은 아니며, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 개시의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
10 박막 증착 장치
100 몸체
300 서셉터
500 가스 공급 유닛
510 제1 가스 공급 영역
530 제2 가스 공급 영역
550 제3 가스 공급 영역
570 제4 가스 공급 영역
521 제1 측벽 트렌치
523 제2 측벽 트렌치
525 제3 측벽 트렌치
527 제4 측벽 트렌치
540 중앙 트렌치
560 외곽 트렌치

Claims (15)

  1. 베이스 판;
    상기 베이스 판 위에 돌출 형성되고, 원주 방향을 따라 배열되는 복수의 가스 공급 영역들;
    복수의 가스 공급 영역들 중 인접한 가스 공급 영역의 서로 마주보는 측벽에 의해 형성되는 복수의 측벽 트렌치들을 포함하며,
    상기 복수의 측벽 트렌치들 각각은, 상기 베이스 판의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 얕아지는 깊이를 갖는, 가스 공급 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 판의 상기 중심에 위치하여 상기 복수의 측벽 트렌치들과 연결되며, 상기 베이스 판의 상기 중심을 향하는 상기 복수의 가스 공급 영역들 각각의 내벽에 의해 둘러싸여 정의되는 중앙 트렌치를 더 포함하는, 가스 공급 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 트렌치에는 상기 베이스 판을 관통하는 제1 관통구가 형성된, 가스 공급 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 관통구와 연결되는 제1 배기 펌프를 더 포함하는, 가스 공급 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 측벽 트렌치들 각각은, 상기 베이스 판의 중심에 인접하여 위치하는 제1 깊이와, 상기 베이스 판의 가장자리에 인접하여 위치하는 제2 깊이를 가지며,
    상기 제1 깊이와 상기 제2 깊이의 비는, 4 : 1 내지 6 : 1인, 가스 공급 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 공급 영역들은, 서로 이격되어 상기 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제4 가스 공급 영역을 포함하는, 가스 공급 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급 영역과 상기 제3 가스 공급 영역의 면적비는, 1:1.4 내지 1:2인, 가스 공급 유닛.
  8. 몸체;
    상기 몸체에 형성된 수용홈 내에 회전 가능하게 배치되며, 복수의 기판을 지지하는 서셉터; 및
    상기 몸체 상측에 결합되며, 상기 서셉터와 대향하여 상기 서셉터를 향해 복수의 가스를 분사하는 가스 공급 유닛을 포함하는,
    상기 가스 공급 유닛은,
    상기 서셉터와 대향하는 베이스 판;
    상기 베이스 판 위에 상기 서셉터를 향해 돌출 형성되고, 서로 이격되어 원주 방향을 따라 순차적으로 배열되는 복수의 가스 공급 영역들;
    상기 복수의 가스 공급 영역들 중 인접한 한 쌍의 가스 공급 영역의 서로 마주보는 측벽에 의해 형성되는 복수의 측벽 트렌치들을 포함하며,
    상기 복수의 측벽 트렌치들은, 상기 베이스 판의 중심으로부터 반경 방향을 따라 갈수록 얕아지는 깊이를 갖는, 박막 증착 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 베이스 판의 상기 중심에 위치하여 상기 복수의 측벽 트렌치들과 연결되며, 상기 베이스 판의 상기 중심을 향하는 상기 복수의 가스 공급 영역들 각각의 내벽에 의해 둘러싸여 정의되는 중앙 트렌치를 더 포함하며,
    상기 중앙 트렌치에는 상기 베이스 판을 관통하는 제1 관통구가 형성된, 박막 증착 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 관통구와 연결되는 제1 배기 펌프를 더 포함하는, 박막 증착 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 측벽 트렌치들 각각은, 상기 베이스 판의 중심에 인접하여 위치하는 제1 깊이와, 상기 베이스 판의 가장자리에 인접하여 위치하는 제2 깊이를 가지며,
    상기 제1 깊이와 상기 제2 깊이의 비는, 4 : 1 내지 6 : 1인, 박막 증착 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 공급 영역들은, 서로 이격되어 상기 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되어 각각 제1 가스 내지 제4 가스를 분사하는 제1 내지 제4 가스 공급 영역을 포함하며,
    상기 제1 가스 공급 영역과 상기 제3 가스 공급 영역의 면적비는, 1:1.4 내지 1:2인, 박막 증착 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 측벽 트렌치들과 연결되며, 상기 베이스 판의 가장자리에 인접하여 상기 원주 방향을 따라 형성되는 외곽 트렌치를 더 포함하며,
    상기 수용홈에는, 상기 외곽 트렌치와 대향하여 상기 수용홈을 관통하는 복수의 배기구가 형성되는, 박막 증착 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 가스는 소스 가스이고,
    상기 제2 가스 및 제4 가스는 퍼지 가스이고,
    상기 제3 가스는 상기 소스 가스와 반응하는 반응 가스인, 박막 증착 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 가스는 Zr을 포함하고,
    상기 제3 가스는 O3, O2 및 H2O 중 적어도 하나를 포함하는, 박막 증착 장치.
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