KR20180023505A - 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법 - Google Patents

원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법 Download PDF

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Abstract

원자층 증착 장비가 제공된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비는, 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스를 포함하는 원자층 증착 가스를 동시에 증착 대상 기판의 다른 영역에 분사하는 가스 공급 모듈 및 상기 가스 공급 모듈의 일 측에 마련되며, 상기 증착 대상 기판이 안착되는 안착부를 포함하는 스테이지를 포함하되, 상기 스테이지가 1 회전함에 따라 2층 이상의 원자층이 상기 증착 대상 기판에 증착될 수 있다.

Description

원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법{Atomic Layer Deposition Apparatus and Deposition Method Using the Same}
본 발명은 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법에 관련된 것으로 보다 구체적으로는, 공간 분할 방식으로 고 품질의 원자층을 증착하는 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법에 관련된 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.
최근들어 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커지고 있어 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 원자층 증착 방법(atomic layer deposition: ALD)의 사용이 증대되고 있다.
이러한 원자층 증착 방법은 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착 방법과 유사하다. 하지만, 통상의 CVD가 복수의 기체 분자들을 동시에 프로세스 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, 원자층 증착 방법은 하나의 소스 물질을 포함하는 가스를 프로세스 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 프로세스 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질 사이의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다.
그러나, 현재 연구되고 있는 시분할 방식 원자층 증착 방법은, 생산성이 낮다는 문제를 가지고 있다. 이에 본 발명자는, 원자층 증착 박막의 고 품위는 유지시키되, 생산성을 향상시키는, 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법을 발명하게 되었다.
국제공개번호 WO 2013/191471A1
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고 생산성을 보장하면서도 고 품위 박막을 제공하는 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 공간 분할 방식의 원자층 증착 환경을 제공하면서도, 장비의 소형화(foot print 감소)가 가능한 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 원자층 증착 가스의 혼입을 방지하는 로테이션 타입(rotation type) 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 언급한 과제에 의하여 제한되지 아니한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비는, 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스를 포함하는 원자층 증착 가스를 동시에 증착 대상 기판의 다른 영역에 분사하는 가스 공급 모듈 및 상기 가스 공급 모듈의 일 측에 마련되며, 상기 증착 대상 기판이 안착되는 안착부를 포함하는 스테이지;를 포함하되, 상기 스테이지가 1 회전함에 따라 2층 이상의 원자층이 상기 증착 대상 기판에 증착될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가스 공급 모듈은, 상기 소스 가스를 분사하는 소스 가스 공급부, 상기 퍼지 가스를 공급하는 제1, 제2 퍼지 가스 공급부 및 제1 외측 퍼지 가스 공급부, 제2 외측 퍼지 가스 공급부 및 상기 반응 가스를 분사하는 제1 및 제2 반응 가스 공급부를 포함하되, 상기 증착 대상 기판의 회전 방향에 대하여 상기 제1 외측 퍼지 가스 공급부, 상기 제1 반응 가스 공급부, 제1 퍼지 가스 공급부, 상기 소스 가스 공급부, 상기 제2 퍼지 가스 공급부 및 상기 제2 반응 가스 공급부 및 상기 제2 외측 퍼지 가스 공급부 순서로 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가스 공급 모듈은, 상기 소스 가스를 분사하는 소스 가스 공급부, 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부 및 상기 반응 가스를 분사하는 반응 가스 공급부를 포함하되, 상기 반응 가스 공급부와 상기 퍼지 가스 공급부 사이 또는 상기 소스 가스 공급부와 상기 퍼지 가스 공급부 사이에는 반응 가스 또는 소스 가스를 배기하는 배기구가 마련될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 반응 가스를 배기하는 배기구는 상기 반응 가스 공급부와 인접하여 배치되며, 상기 소스 가스를 배기하는 배기구는 상기 소스 가스 공급부와 인접하여 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가스 공급 모듈은, 상기 스테이지의 중심부보다 주변부에서 더 많은 증착 가스를 분사하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가스 공급 모듈은, 서브 가스 공급 모듈들로 구성되며, 상기 서브 가스 공급 모듈은, 일정 각도로 환형으로 배치되며, 상기 서브 가스 공급 모듈들은, 상기 반응 가스를 분사하는 제1 반응 가스 공급부, 상기 퍼지 가스를 분사하는 제1 퍼지 가스 공급부, 상기 소스 가스를 분사하는 소스 가스 공급부, 상기 퍼지 가스를 분사하는 제2 퍼지 가스 공급부 및 상기 반응 가스를 분사하는 제2 반응 가스 공급부 순서로 배치되는 가스 공급부들을 포함하며, 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스 및 상기 반응 가스를 포함하는 원자층 증착 가스를 동시에 상기 증착 대상 기판의 다른 영역에 분사하며, 상기 서브 가스 공급 모듈들은, 상기 서브 가스 공급 모듈들의 양 단에 외곽 퍼지 가스 공급부들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가스 공급 모듈은, 서로 다른 소스 가스를 제공하는 서브 가스 모듈들로 구성되며, 상기 스테이지가 회전함에 따라 상기 증착 대상 기판에는 이종의 박막들이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 방법은, 증착 대상 기판을 회전시켜, 상기 증착 대상 기판에 원자층 증착 가스를 공급하는 가스 공급 모듈을 통하여 제1 원자층을 증착하는 단계 및 상기 증착 대상 기판을 추가 회전시켜, 상기 증착 대상 기판에 상기 가스 공급 모듈을 통하여 제2 원자층을 증착하는 단계;를 포함하며, 상기 증착 대상 기판을 1회전하는 경우, 상기 증착 대상 기판에 2층 이상의 원자층이 증착될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 원자층 증착 방법은, 제1 증착 대상 기판 및 제2 증착 대상 기판을 포함하는 복수의 증착 대상 기판이 안착되는 스테이지가 제1 방향으로 회전함에 따라, 상기 제1 증착 대상 기판에, 제1 가스 공급 모듈을 통하여, 제1 원자층을 증착하고, 상기 제2 증착 대상 기판에, 상기 제1 가스 공급 모듈과 환형 방향으로 이격하여 배치되는 제2 가스 공급 모듈을 통하여, 제2 원자층을 동시에 증착하는 제1 단계 및 상기 스테이지가 상기 제1 방향과 역 방향인 제2 방향으로 회전함에 따라, 상기 제1 증착 대상 기판에, 상기 제1 가스 공급 모듈을 통하여, 상기 제1 원자층을 추가 증착하고, 상기 제2 증착 대상 기판에, 상기 제2 증착 대상 기판에, 상기 제2 가스 공급 모듈을 통하여, 제2 원자층을 추가 증착하는 제2 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 원자층과 상기 제2 원자층은 서로 동일한 종류의 원자층일 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 원자층과 상기 제2 원자층은 서로 다른 종류의 원자층일 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 제2 단계 수행 이후에 상기 스테이지를 상기 제1 방향으로 회전시켜, 상기 제1 증착 대상 기판에, 상기 제2 가스 공급 모듈을 통하여, 상기 제2 원자층을 증착하고, 상기 제2 증착 대상 기판에, 상기 제2 가스 공급 모듈과 환형 방향으로 이격하여 배치되는 제3 가스 공급 모듈을 통하여, 제3 원자층을 동시에 증착하는 제3 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 원자층 및 상기 제3 원자층은 서로 동일한 종류의 원자층이며, 상기 제2 원자층은 상기 제1 및 제3 원자층과 서로 다른 종류의 원자층일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 원자층 증착 장비는, 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스를 포함하는 증착 가스를 동시에 증착 대상 기판의 다른 영역에 분사하는 가스 공급 모듈 및 상기 가스 공급 모듈의 일 측에 마련되며, 상기 증착 대상 기판이 안착되는 안착부를 포함하는 스테이지를 포함하되, 상기 가스 공급 모듈은, 상기 스테이지의 중심선에 대하여 대칭을 이루며, 상기 스테이지가 1 회전함에 따라 2층 이상의 원자층이 상기 증착 대상 기판에 증착되도록 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비는, 스테이지가 1 회전함에도 2층 이상의 원자층이 증착되도록 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 장비는, 반응 가스 공급부와 상기 퍼지 가스 공급부 사이 또는 상기 소스 가스 공급부와 상기 퍼지 가스 공급부 사이에 위치하는 반응 가스 또는 소스 가스를 배기하는 배기구를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기구는, 스테이지의 회전에 따른 원자층 증착 가스의 혼입을 방지할 수 있으므로, 고 품위의 박막을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른, 효과는 상술한 효과에 의하여 제한되지 아니한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 에에 따른 원자층 증착 장비를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 장비의 A-A' 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 장비를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 장비의 B-B' 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 원자층 증착 장비를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제2 실시 에에 따른 원자층 증착 방법을 구체적으로 설명하기 위한 다른 도면들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 영역들의 크기 또는 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
본 발명의 제1 내지 제3 실시 예들에 따른 원자층 증착 장비는 다양한 원자층을 형성할 수 있다. 예를 들어, 금속 박막층, 산화물 박막층, 질화물 박막층, 탄화물 박막층, 황화물 박막층 중 적어도 하나의 박막층을 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 금속 박막층을 형성하기 위한, 소스 가스는, TMA(Tri Methyl Aluminium), TEA(Tri Ethyl Aluminium) 및 DMACl(Di Methyl Aluminum Chloride) 중 하나이고, 반응 가스는, 산소 가스 및 오존 가스 중 하나일 수 있다. 이 때 퍼지 가스는, 아르곤(Ar)이나 질소(N2), 헬륨(He) 중 어느 하나의 가스 또는 둘 이상 혼합된 가스가 사용될 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 실리콘 박막층을 형성하기 위한, 소스 가스는, 리콘을 포함하는 실란(Silane, SiH4), 디실란(Disilane, Si2H6) 및 사불화 실리콘(SiF4) 중 하나일 수 있고, 반응 가스는, 산소 가스 및 오존 가스 중 하나일 수 있다. 이 때 퍼지 가스는, 아르곤(Ar)이나 질소(N2), 헬륨(He) 중 어느 하나의 가스 또는 둘 이상 혼합된 가스가 사용될 수 있다. 이 때, 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스는 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 요구에 따라 변경될 수 있음은 물론이다. 이하 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 장비가 설명된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 에에 따른 원자층 증착 장비를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 장비의 A-A' 단면을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도2는 도 1의 W1이 가스 공급 모듈(100) 하측에 위치한 것을 상정한 단면도를 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 장비(10)는, 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스를 포함하는 증착 가스를 동시에 증착 대상 기판의 다른 영역에 분사하는 가스 공급 모듈(100) 및 상기 가스 공급 모듈(100)의 일 측 예를 들어, 하측에 마련되며, 상기 증착 대상 기판(W1, W2, W3, W4)이 안착되는 안착부(도면 부호 미도시)를 포함하는 스테이지(180)를 포함할 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 상기 가스 공급 모듈(100)은 스테이지(180)의 중심선에 대하여 대칭을 이룰 수 있다. 즉, 상기 가스 공급 모듈(100)은 스테이지(180)의 중심선을 통과하여 스테이지(180)의 일 단과 타 단 사이에 일체로 형성될 수 있다.
상기 스테이지(180)는, 안착된 증착 대상 기판(W1. W2. W3. W4)을 회전(R)시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 스테이지(180)의 회전에 의하여 증착 대상 기판(W1. W2. W3. W4)이 가스 공급 모듈(100) 아래를 통과하므로, 원자층 증착 가스를 공급받아 증착 대상 기판(W1. W2. W3. W4)에는 원자층 박막이 증착될 수 있다.
도 1을 참조한 예에서는 스테이지(180)에 증착 대상 기판이 4개 안착되는 것을 상정하였지만, 이 보다 적거나 많은 수의 증착 대상 기판이 안착될 수 있도록 안착부가 제공될 수 있음은 물론이다. 또한, 도 1을 참조한 예에서는 스테이지(180)가 원형인 것을 상정하였지만, 이와 다른 형상일 수 있음은 물론이다. 또한, 증착 대상 기판이 웨이퍼와 같이 원형인 것을 상정하였지만, 이와 다른 형상일 수 있음은 물론이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가스 공급 모듈(100)은 소스 가스를 분사하는 소스 가스 공급부(132b), 퍼지 가스를 공급하는 제1 및 제2 퍼지 가스 공급부(110a, 110b), 반응 가스를 분사하는 제1 및 제2 반응 가스 공급부(132a, 132c)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 가스 공급 모듈(100)은 상기 가스 공급 모듈(100)의 양 단에 배치되는 제1 외곽 퍼지 가스 공급부(115a) 및 제2 외곽 퍼지 가스 공급부(115b)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 가스 공급부(132b), 상기 제1 및 제2 퍼지 가스 공급부(110a, 110b), 상기 제1 및 제2 반응 가스 공급부(132a, 132c)는 증착 대상 기판의 회전 방향을 따라 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 외곽 퍼지 가스 공급부(115a), 상기 제1 반응 가스 공급부(132a), 제1 퍼지 가스 공급부(110a), 소스 가스 공급부(132b), 제2 퍼지 가스 공급부(110b), 제2 반응 가스 공급부(132c) 및 상기 제2 외곽 퍼지 가스 공급부(115b) 순서로 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 외곽 퍼지 가스 공급부(115a, 115b) 및 상기 제1 및 제2 퍼지 가스 공급부(110a, 110b)는 퍼지 가스 공급원(150)으로부터 퍼지 가스를 제공받고, 제공받은 퍼지 가스를 증착 대상 기판을 향하여 분사할 수 있다. 상기 소스 가스 공급부(132b)는 소스 가스 공급원(140)으로부터 소스 가스를 제공받고, 제공받은 소스 가스를 증착 대상 기판을 향하여 분사할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 반응 가스 공급부(132a, 132c)는 반응 가스 공급원(160)으로부터 반응 가스를 제공받고, 제공받은 반응 가스를 증착 대상 기판을 향하여 분사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 가스 공급 모듈의 각 가스 공급부(115a, 132a, 110a, 132b, 110b, 132c, 115b)는 스테이지(180)의 중심부보다 주변부에서 더 많은 증착 가스를 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가스 공급 모듈의 각 가스 공급부(115a, 132a, 110a, 132b, 110b, 132c, 115b)의 분사구는 상기 스테이지(180)의 중심부보다 주변부에서 더 클 수 있다. 이는, 스테이지의 각 속도가 동일한 경우, 스테이지의 중심부보다 반경 방향으로 외측에 위치한 주변부의 선 속도가 더 크다는 점을 고려한 것이다. 이로써, 스테이지(180)의 중심부에 위치한 증착 대상 기판의 영역이나 스테이지(180)의 주변부에 위치한 증착 대상 기판의 영역에 일정한 원자층 박막이 증착될 수 있다.
상기 제1 반응 가스 공급부(132a) 및 상기 제2 반응 가스 공급부(132c)의 일 측에는, 분사된 반응 가스를 배기하는 배기구가 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제1 반응 가스 공급부(132a)의 양 측에는 상기 제1 반응 가스 공급부(132a)에서 분사된 반응 가스를 배기하는 배기구(134a, 136a)가 직접 인접하여 배치될 수 있다. 상기 배기구(134a, 136a)는 분사된 반응 가스를 분사 방향과 역 방향으로 회수함으로써, 반응 가스가 선택된 분사 영역 외의 타 영역으로 진입하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제2 반응 가스 공급부(132c)의 양 측에는 상기 제2 반응 가스 공급부(132c)에서 분사된 반응 가스를 배기하는 배기구(134c, 136c)가 직접 인접하여 배치될 수 있다. 상기 배기구(134c, 136c)는 분사된 반응 가스를 분사 방향과 역 방향으로 회수함으로써, 반응 가스가 선택된 분사 영역 외의 타 영역으로 진입하는 것을 방지할 수 있다.
상기 소스 가스 공급부(132b)의 일 측에는, 분사된 소스 가스를 배기하는 배기구가 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 소스 가스 공급부(132b)의 양 측에는 상기 소스 가스 공급부(132b)에서 분사된 소스 가스를 배기하는 배기구(134b, 136b)가 직접 인접하여 배치될 수 있다. 상기 배기구(134b, 136b)는 분사된 소스 가스를 분사 방향과 역 방향으로 회수함으로써, 소스 가스가 선택된 분사 영역 외의 타 영역으로 진입하는 것을 방지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배기구(134a, 136a, 134b, 136b, 134c, 136c)는 바 드라이 펌프(bar dry pump, 170)와 연통할 수 있다. 상기 바 드라이 펌프(170)의 구동에 의하여, 탑 펌핑(top pumping) 방식으로 분사된 반응 가스 및/또는 소스 가스 중 기판의 해당 공간 분할 영역을 벗어나는 반응 가스 및/또는 소스 가스는 배기될 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 장비의 구동 방법이 설명된다.
상기 가스 공급 모듈(100)의 각 가스 공급부는 해당 공간 분할 영역으로 가스를 동시에 분사할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 외곽 퍼지 가스 공급부(115a)는 A0 영역으로 퍼지 가스를 분사하고, 상기 제1 반응 가스 공급부(132a)는 A1 영역으로 반응 가스를 분사하고, 제1 퍼지 가스 공급부(110a)는 A2 영역으로 퍼지 가스를 분사하고, 소스 가스 공급부(132b)는 A3 영역으로 소스 가스를 분사하고, 제2 퍼지 가스 공급부(110b)는 A4 영역으로 퍼지 가스를 분사하고, 제2 반응 가스 공급부(132c)는 A5 영역으로 반응 가스를 분사하고, 상기 제2 외곽 퍼지 가스 공급부(115B)는 A6 영역으로 퍼지 가스를 분사할 수 있다. 이들 가스는 동시에 분사될 수 있다.
이 때, 상기 제1 반응 가스 공급부(132a)의 양 측에 배치된 배기구(134a, 136a)는 A1 영역 외측으로 진입하는 반응 가스를 배기할 수 있고, 상기 소스 가스 공급부(132b)의 양 측에 배치된 배기구(134b, 136b)는 A3 영역 외측으로 진입하는 소스 가스를 배기할 수 있고, 상기 제2 반응 가스 공급부(132c)의 양 측에 배치된 배기구(134c, 136c)는 A5 영역 외측으로 진입하는 반응 가스를 배기할 수 있다. 이에 따라 증착 가스 간의 혼입이 방지되므로 고 품의 박막을 제공할 수 있다.
스테이지(180)의 회전에 의하여, 증착 대상 기판(W1)이 가스 공급 모듈(100) 하측으로 진입하게 되면, A0, A1, A2, A3, A4, A5, A6 영역을 순차적으로 통과하게 된다. 이에 따라, 증착 대상 기판(W1)의 각 영역은, A0, A1, A2, A3, A4, A5, A6 영역을 통과하면서, 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스를 제공받을 수 있다. 따라서, 증착 대상 기판(W1)에는 원자층 박막이 증착될 수 있다. 특히, 스테이지(180)가 1 회전하게 되면, 증착 대상 기판(W1)은 가스 공급 모듈(100)을 두 번 지나게 되므로, 상기 스테이지가 1 회전함에 따라 2층의 원자층이 상기 증착 대상 기판에 증착될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 장치는 연속적인 원자층 증착 공정을 제공할 수 있다. 원활한 원자층 증착을 위해서는 반응 가스 공급 시간이 소스 가스 공급 시간보다 2 배 정도 소요된다. 이는 증착 대상 기판의 소스 가스와 반응 가스가 반응하는 데 소요되는 시간이 필요하기 때문이다. 본 발명의 제1 실시 예에 따르면, 스테이지 상단의 소스 가스 공급부를 통과한 증착 대상 기판은 제2 반응 가스 공급부를 지나게 되며, 스테이지의 추가적인 회전에 의하여 스테이지 하단에 위치한 가스 공급 모듈의 제2 반응 가스 공급부를 통과하게 된다. 즉, 스테이지 상단에 위치한 가스 공급 모듈에서 소스 가스 및 반응 가스를 분사 받은 증착 대상 기판에 스테이지 하단에 위치한 가스 공급 모듈이 반응 가스를 추가 분사하므로, 반응 가스 증착을 위한 충분한 공정 시간을 제공할 수 있다. 이에 따라 고 품위의 박막을 제공할 수 있으므로, 스테이지를 연속적으로 회전시킬 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 장치는, 제1 및 제2 외곽 퍼지 가스 공급부(115a, 115b)를 통하여, 스테이지 회전에 의한 가스의 섞임 현상을 최소화할 수 있다. 상기 제1 반응 가스 공급부(132a) 외측으로 상기 제1 외곽 퍼지 가스 공급부(115a)가 배치되므로, 상기 제1 반응 가스 공급부(132a)에서 분사된 반응 가스가 상기 가스 공급 모듈(100)의 외측으로 제공되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제2 반응 가스 공급부(132c) 외측으로 상기 제2 외곽 퍼지 가스 공급부(!15b)가 배치되므로, 상기 제2 반응 가스 공급부(132c)에서 분사된 반응 가스가 상기 가스 공급 모듈(100)의 외측으로 제공되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 스테이지(180)의 회전에 의하여 기류가 생성된다 하더라도, 반응 가스가 원치 않은 방향으로 제공되는 것을 퍼지 가스를 통하여 차단할 수 있는 것이다. 즉 스테이지의 상단에서 분사된 반응 가스가 스테이지의 하단으로 기류하는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 장치는, 가스의 섞임 현상을 최소화할 수 있으므로, 고 품위 원자층 박막을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 장비는, 복수의 증착 대상 기판이 안착된 상태에서 회전함에 따라 공간 분할 방식 원자층 증착 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라 종래의 공간 분할 방식의 원자층 증착 장비는, 증착 대상 기판에 대하여 로딩 공간, 증착 공간, 언로딩 공간과 같이 추가적인 공간이 소요되었으나, 본 발명의 제1 실시 예에 따르면, 소요되는 공간을 획기적으로 줄일 수 있으므로 장비의 소형화(foot print)가 가능해지게 된다.
이상 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 장비를 설명하였다. 이하 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 장비가 설명된다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 장비를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 장비의 B-B' 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 장비(20)는 4개로 이루어진 제1 내지 제4 서브 가스 공급 모듈들(200a, 200b, 200c, 200d)로 구성될 수 있다. 이들 서브 가스 공급 모듈들(200a, 200b, 200c, 200d)은, 스테이지(280)의 중심선에 대하여 대칭을 이루도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 4개의 서브 가스 공급 모듈들(200a, 200b, 200c, 200d)은 예를 들어, 90도의 위상 차이를 두고 환형으로 배치될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 서브 가스 공급 모듈은 가스 공급 모듈로 약칭하기로 한다.
상기 제1 내지 제4 가스 공급 모듈들(200a, 200b, 200c, 200d)은 동종 또는 이종의 원자층 박막을 증착할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제3 가스 공급 모듈들(200a, 200c)과 제2 및 제4 가스 공급 모듈들(200b, 200d)는 서로 다른 원자층 박막을 증착하도록 원자층 증착 가스를 제공할 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 내지 제4 가스 공급 모듈들(200a, 200b, 200c, 200d)이 모두 동종의 원자층 박막을 증착하도록 증착 가스를 제공할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 스테이지(280)는, 안착된 증착 대상 기판(W1. W2. W3. W4)을 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 스테이지(180)의 회전에 의하여 증착 대상 기판(W1. W2. W3. W4)이 가스 공급 모듈(200a, 200b, 200c, 200d)을 통과하므로, 증착 대상 기판(W1. W2. W3. W4)에는 원자층 박막이 증착될 수 있다. 또한, 스테이지(180)가 1 회전하는 경우, 각 증착 대상 기판에는 4 개의 가스 공급 모듈에 의하여, 4층의 원자층 박막이 증착될 수 있다.
도 3을 참조한 예에서는 스테이지(180)에 증착 대상 기판이 4개 안착되는 것을 상정하였지만, 이 보다 적거나 많은 수의 증착 대상 기판이 안착될 수 있도록 안착부가 제공될 수 있음은 물론이다. 또한, 도 3을 참조한 에에서는 스테이지(180)가 원형인 것을 상정하였지만, 이와 다른 형상일 수 있음은 물론이다.
제1 내지 제4 가스 공급 모듈(200a, 200b, 200c, 200d)는 위치에 있어서 차이가 있을 뿐 서로 대응되는 구성이므로 이하에서는 제1 가스 공급 모듈(200a)을 기준으로 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면 본 발명의 제2 실시 예에 따른 제1 가스 공급 모듈(200a)은 소스 가스를 분사하는 소스 가스 공급부(232b), 퍼지 가스를 공급하는 제1 및 제2 퍼지 가스 공급부(210a, 210b), 반응 가스를 분사하는 제1 및 제2 반응 가스 공급부(232a, 232c)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 가스 공급 모듈(200a)는 상기 제1 가스 공급 모듈(200a)의 양 단에 배치되는 제1 외곽 퍼지 가스 공급부(215a) 및 제2 외곽 퍼지 가스 공급부(215b)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 가스 공급부(232b), 상기 제1 및 제2 퍼지 가스 공급부(210a, 210b), 상기 제1 및 제2 반응 가스 공급부(232a, 232c)는 증착 대상의 회전 방향을 따라 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 외곽 퍼지 가스 공급부(215a), 상기 제1 반응 가스 공급부(232a), 제1 퍼지 가스 공급부(210a), 소스 가스 공급부(232b), 제2 퍼지 가스 공급부(210b), 제2 반응 가스 공급부(232c) 및 상기 제2 외곽 퍼지 가스 공급부(215b), 순서로 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 외곽 퍼지 가스 공급부(215a, 215b), 상기 제1 및 제2 퍼지 가스 공급부(210a, 210b)는 퍼지 가스 공급원(250)으로부터 퍼지 가스를 제공받고, 제공받은 퍼지 가스를 증착 대상 기판을 향하여 분사할 수 있다. 상기 소스 가스 공급부(232b)는 소스 가스 공급원(240)으로부터 소스 가스를 제공받고, 제공받은 소스 가스를 증착 대상 기판을 향하여 분사할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 반응 가스 공급부(232a, 232c)는 반응 가스 공급원(260)으로부터 반응 가스를 제공받고, 제공받은 반응 가스를 증착 대상 기판을 향하여 분사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 가스 공급 모듈의 각 가스 공급부(215a, 232a, 210a, 232b, 210b, 232c, 215b)는 스테이지(280)의 중심부보다 주변부에서 더 많은 증착 가스를 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 가스 공급 모듈의 각 가스 공급부(215a, 232a, 210a, 232b, 210b, 232c, 215b)의 분사구는, 상기 스테이지(280)의 중심부보다 주변부에서 더 클 수 있다. 이는, 스테이지의 각 속도가 동일한 경우, 스테이지의 중심부보다 반경 방향으로 외측에 위치한 주변부의 선 속도가 더 크다는 점을 고려한 것이다. 이로써, 스테이지(280)의 중심부에 위치한 증착 대상 기판의 영역이나 스테이지(280)의 주변부에 위치한 증착 대상 기판의 영역에 일정한 원자층 박막이 증착될 수 있다.
상기 제1 반응 가스 공급부(232a) 및 상기 제2 반응 가스 공급부(232c)의 일 측에는, 분사된 반응 가스를 배기하는 배기구가 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제1 반응 가스 공급부(232a)의 양 측에는 상기 제1 반응 가스 공급부(232a)에서 분사된 반응 가스를 배기하는 배기구(234a, 236a)가 직접 인접하여 배치될 수 있다. 상기 배기구(234a, 236a)는 분사된 반응 가스를 분사 방향과 역 방향으로 회수함으로써, 반응 가스가 선택된 분사 영역 외의 타 영역으로 진입하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제2 반응 가스 공급부(232c)의 양 측에는 상기 제2 반응 가스 공급부(232c)에서 분사된 반응 가스를 배기하는 배기구(234c, 236c)가 직접 인접하여 배치될 수 있다. 상기 배기구(234c, 236c)는 분사된 반응 가스를 분사 방향과 역 방향으로 회수함으로써, 반응 가스가 선택된 분사 영역 외의 타 영역으로 진입하는 것을 방지할 수 있다.
상기 소스 가스 공급부(232b)의 일 측에는, 분사된 소스 가스를 배기하는 배기구가 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 소스 가스 공급부(230b)의 양 측에는 상기 소스 가스 공급부(232b)에서 분사된 소스 가스를 배기하는 배기구(234b, 236b)가 직접 인접하여 배치될 수 있다. 상기 배기구(234b, 236b)는 분사된 소스 가스를 분사 방향과 역 방향으로 회수함으로써, 소스 가스가 선택된 분사 영역 외의 타 영역으로 진입하는 것을 방지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배기구(234a, 236a, 234b, 236b, 234c, 236c)는 바 드라이 펌프(bar dry pump, 270)와 연통할 수 있다. 상기 바 드라이 펌프(270)의 구동에 의하여, 분사된 반응 가스 및/또는 소스 가스 중 기판의 해당 공간 분할 영역을 벗어나는 반응 가스 및/또는 소스 가스는 배기될 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 장비의 구동 방법이 설명된다.
상기 제1 가스 공급 모듈(200a)의 각 가스 공급부는 해당 공간 분할 영역으로 가스를 동시에 분사할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 외곽 퍼지 가스 공급부(215a)는 A0 영역으로 퍼지 가스를 분사하고, 상기 제1 반응 가스 공급부(232a)는 A1 영역으로 반응 가스를 분사하고, 제1 퍼지 가스 공급부(210a)는 A2 영역으로 퍼지 가스를 분사하고, 소스 가스 공급부(232b)는 A3 영역으로 소스 가스를 분사하고, 제2 퍼지 가스 공급부(210b)는 A4 영역으로 퍼지 가스를 분사하고, 제2 반응 가스 공급부(232c)는 A5 영역으로 반응 가스를 분사하고, 상기 제2 외곽 퍼지 가스 공급부(A6)는 A6 영역으로 퍼지 가스를 분사할 수 있다.
이 때, 상기 제1 반응 가스 공급부(232a)의 양 측에 배치된 배기구(234a, 236a)는 A1 영역 외측으로 진입하는 반응 가스를 배기할 수 있고, 상기 소스 가스 공급부(232b)의 양 측에 배치된 배기구(234b, 236b)는 A3 영역 외측으로 진입하는 소스 가스를 배기할 수 있고, 상기 제2 반응 가스 공급부(232c)의 양 측에 배치된 배기구(234c, 236c)는 A5 영역 외측으로 진입하는 반응 가스를 배기할 수 있다. 이에 따라 증착 가스 간의 혼입이 방지되므로 고 품의 박막을 제공할 수 있다.
구체적인 설명을 생략하였으나, 제2 내지 제4 가스 공급 모듈(200b, 200c, 200d)도 상기 제1 가스 공급 모듈(200a)가 동일한 방법으로 구동될 수 있다.
스테이지(280)의 회전에 의하여, 증착 대상 기판(W1)이 제1 가스 공급 모듈(200a) 하측으로 진입하게 되면, A0, A1, A2, A3, A4, A5, A6 영역을 순차적으로 통과하게 된다. 이에 따라, 증착 대상 기판(W1)의 각 영역은, A0, A1, A2, A3, A4, A5, A6 영역을 통과하면서, 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스를 제공받을 수 있다. 따라서, 증착 대상 기판(W1)에는 원자층 박막이 증착될 수 있다.
특히, 스테이지(280)가 1 회전하게 되면, 증착 대상 기판(W1)은 제1 내지 제4 가스 공급 모듈(200a, 200b, 200c, 200d)을 지나게 되므로 4층의 원자층 박막이 증착될 수 있다. 또한, 스테이지(280)가 1 회전하게 되면, 다른 증착 대상 기판(W2, W3, W4)에도 4층의 원자층 박막이 증착될 수 있음은 몰론이다.
또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 장치는 연속적인 원자층 증착 공정을 제공할 수 있다. 원활한 원자층 증착을 위해서는 반응 가스 공급 시간이 소스 가스 공급 시간보다 2 배 정도 소요된다. 이는 증착 대상 기판의 소스 가스와 반응 가스가 반응하는 데 소요되는 시간이 필요하기 때문이다. 본 발명의 제2 실시 예에 따르면, 제1 가스 공급 모듈의 소스 가스 공급부를 통과한 증착 대상 기판은 제2 반응 가스 공급부를 지나게 되며, 스테이지의 추가적인 회전에 의하여 제2 가스 공급 모듈의 제1 반응 가스 공급부를 통과하게 된다. 즉, 제1 가스 공급 모듈에서 소스 가스 및 반응 가스를 분사 받은 증착 대상 기판에 제2 가스 공급 모듈이 반응 가스를 추가 분사하므로, 반응 가스 증착을 위한 충분한 공정 시간을 제공할 수 있다. 이에 따라 고 품위의 박막을 제공할 수 있으므로, 스테이지를 연속적으로 회전시킬 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 장치는, 제1 및 제2 외곽 퍼지 가스 공급부(215a, 215b)를 통하여, 스테이지 회전에 의한 가스의 섞임 현상을 최소화할 수 있다. 상기 제1 반응 가스 공급부(232a) 외측으로 상기 제1 외곽 퍼지 가스 공급부(215a)가 배치되므로, 상기 제1 반응 가스 공급부(232a)에서 분사된 반응 가스가 상기 제1 가스 공급 모듈(200a)의 외측으로 제공되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제2 반응 가스 공급부(232c) 외측으로 상기 제2 외곽 퍼지 가스 공급부(215b)가 배치되므로, 상기 제2 반응 가스 공급부(232c)에서 분사된 반응 가스가 상기 제1 가스 공급 모듈(200a)의 외측으로 제공되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 스테이지(280)의 회전에 의하여 기류가 생성된다 하더라도, 반응 가스가 원치 않은 방향으로 제공되는 것을 퍼지 가스를 통하여 차단할 수 있는 것이다. 예를 들어, 상기 제1 가스 공급 모듈(200a)에서 분사된 반응 가스가 상기 제2 내지 제4 가스 공급 모듈(200b. 200c, 200d)으로 기류하는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 장치는, 가스의 섞임 현상을 최소화할 수 있으므로, 고 품위 원자층 박막을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 장비는, 복수의 증착 대상 기판이 안착된 상태에서 회전함에 따라 공간 분할 방식 원자층 증착 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라 종래의 공간 분할 방식의 원자층 증착 장비는, 증착 대상 기판에 대하여 로딩 공간, 증착 공간, 언로딩 공간과 같이 추가적인 공간이 소요되었으나, 본 발명의 제2 실시 예에 따르면, 소요되는 공간을 획기적으로 줄일 수 있으므로 장비의 소형화(foot print)가 가능해지게 된다.
이상 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 장비를 설명하였다. 이하 도 5를 참조하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 원자층 증착 장비가 설명된다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 원자층 증착 장비를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 원자층 증착 장비(30)의 가스 공급 모듈(300)은, 제1 가스 공급 모듈(300a)과 상기 제1 가스 공급 모듈(300a)에 인접하여 위치한 제2 가스 공급 모듈(300b)로 구성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 가스 공급 모듈(300a, 300b)의 구성은 앞서 제1 및 제2 실시 예를 참조하여 설명한 바와 대응된다. 즉, 상기 제1 및 제2 가스 공급 모듈(300a, 300b)이 제1 외곽 퍼지 가스 공급부, 제1 반응 가스 공급부, 제1 퍼지 가스 공급부, 소스 가스 공급부, 제2 퍼지 가스 공급부, 제2 반응 가스 공급부 및 제2 외곽 퍼지 가스 공급부가 인접하여 배치될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 반응 가스 공급부 및 소스 가스 공급부의 양 측으로는 배기구가 마련될 수 있다. 이에 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제3 실시 예에 따르면, 스테이지(380)가 1 회전함에 따라, 각 증착 대상 기판에는, 제1 및 제2 가스 공급 모듈(300a. 300b)의 상단 및 제1 및 제2 가스 공급 모듈(300a. 300b)의 하단을 통과하게 되므로 4층의 원자층 박막이 증착될 수 있다.
본 발명의 제3 실시 예는, 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예의 가스 공급 모듈이 이웃하여 배치된다는 점에서 본 발명의 제1 실시 예와 차이가 있다. 본 발명의 제3 실시 예는, 상술한 본 발명의 제2 실시 예에도 적용될 수 있음은 물론이다. 이 경우, 스테이지가 1 회전함에 따라 8층의 원자층 박막이 증착될 수 있다.
이상 도 5를 참조하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 원자층 증착 장치를 설명하였다. 이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 방법이 설명된다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 설명하기 위한 도면이이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다. 특히, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 장치를 통하여 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 구현한 것을 상정한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 방법은, 증착 대상 기판을 회전시켜, 상기 증착 대상 기판에 원자층 증착 가스를 공급하는 가스 공급 모듈을 통하여 제1 원자층을 증착하는 단계(S100) 및 상기 증착 대상 기판을 추가 회전시켜, 상기 증착 대상 기판에 상기 가스 공급 모듈을 통하여 제2 원자층을 증착하는 단계(S110)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 7을 참조하면, 단계 S100에서, 증착 대상 기판(W1)을 회전(R 방향)시켜, 상기 증착 대상 기판(W1)에 원자층 증착 가스를 공급하는 가스 공급 모듈(100)을 통하여 제1 원자층을 증착할 수 있다.
즉, 증착 대상 기판(W1)이 가스 공급 모듈(100)의 상단 좌측에 위치(도 7(a))한 상태에서, 스테이지(180)가 회전(R 방향)함에 따라, 증착 대상 기판(W1)에는, 상기 가스 공급 모듈(100)을 통하여 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스가 공간 분할 방식으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 증착 대상 기판(W1)이 상기 가스 공급 모듈(100)을 통과한 후(도 7(b)), 상기 증착 대상 기판(W1)에는 제1 원자층이 증착될 수 있다.
계속하여 도 8을 참조하면, 단계 S110에서, 상기 증착 대상 기판(W1)을 추가 회전(R 방향)시켜, 상기 증착 대상 기판(W1)에 상기 가스 공급 모듈(100)을 통하여 제2 원자층을 증착할 수 있다.
즉, 증착 대상 기판(W1)이 가스 공급 모듈(100)의 하단 우측에 위치(도 8(a))한 상태에서, 스테이지(180)가 회전(R 방향)함에 따라, 증착 대상 기판(W1)에는, 상기 가스 공급 모듈(100)을 통하여 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스가 공간 분할 방식으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 증착 대상 기판(W1)이 상기 가스 공급 모듈(100)을 통과한 후에는(도 8(b)), 상기 증착 대상 기판(W1)에는 제2 원자층이 증착될 수 있다.
즉, 스테이지(180)가 1회전함에 따라 증착 대상 기판(W1)에는 2층의 원자층 박막이 증착될 수 있다.
또한, 증착 대상 기판(W1)이 가스 공급 모듈의 상단에서 소스 가스를 공급받은 이후 가스 공급 모듈의 하단에서 다시 소스 가스를 공급받기 까지 2번의 반응 가스 공급을 받기 때문에 반응 가스 공급 과정에서 충분한 시간을 제공할 수 있다. 따라서, 공간 분할 방식임에도 고 품위의 박막을 제공할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 실시 예에서는 설명의 편의를 위하여 증착 대상 기판이 1개 스테이지에 로딩된 경우를 상정하였으나, 이와 달리, 4개의 증착 대상 기판이 스테이지에 로딩될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 방법이 본 발명의 제1 실시 에에 따른 원자층 증착 장비에서 구현되는 경우를 상정하여 설명하였으나, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 방법은, 본 발명의 제2 및 제3 실시 예에 따른 원자층 증착 장비에서도 구현될 수 있음은 물론이다. 만약, 제2 및 제3 실시 예에 따른 원자층 증착 장비에서 구현되는 경우, 스테이지가 1 회전함에 따라 4개의 원자층 박막이 증착될 수 있다.
이상 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 설명하였다. 이하에서는 도 9 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 방법이 설명된다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 10 내지 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다. 특히 도 10 내지 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 장치를 통하여 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 방법을 구현한 것을 상정한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 방법은, 제1 증착 대상 기판 및 제2 증착 대상 기판을 포함하는 복수의 증착 대상 기판이 안착되는 스테이지가 제1 방향으로 회전함에 따라, 상기 제1 증착 대상 기판에, 제1 가스 공급 모듈을 통하여, 제1 원자층을 증착하고, 상기 제2 증착 대상 기판에, 상기 제1 가스 공급 모듈과 환형 방향으로 이격하여 배치되는 제2 가스 공급 모듈을 통하여, 제2 원자층을 동시에 증착하는 제1 단계(S200) 및 상기 스테이지가 상기 제1 방향과 역 방향인 제2 방향으로 회전함에 따라, 상기 제1 증착 대상 기판에, 상기 제1 가스 공급 모듈을 통하여, 상기 제1 원자층을 추가 증착하고, 상기 제2 증착 대상 기판에, 상기 제2 증착 대상 기판에, 상기 제2 가스 공급 모듈을 통하여, 제2 원자층을 추가 증착하는 제2 단계(S210)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 10을 참조하면, 단계 S200에서, 스테이지(280)가 제1 방향(R1 방향)으로 회전함에 따라, 상기 제1 증착 대상 기판(W1)에, 제1 가스 공급 모듈(200a)을 통하여, 제1 원자층을 증착하고, 상기 제2 증착 대상 기판(W2)에, 상기 제1 가스 공급 모듈(200a)과 환형 방향으로 이격하여 배치되는 제2 가스 공급 모듈(200b)을 통하여, 제2 원자층을 동시에 증착할 수 있다.
즉, 증착 대상 기판(W1)이 제1 가스 공급 모듈(200a)의 좌측에 위치(도 10(a))한 상태에서, 스테이지(280)가 회전(R1 방향)함에 따라, 증착 대상 기판(W1)에는, 상기 제1 가스 공급 모듈(200a)을 통하여 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스가 공간 분할 방식으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 증착 대상 기판(W1)이 상기 제1 가스 공급 모듈(200a)을 통과한 후(도 10(b)), 상기 증착 대상 기판(W1)에는 제1 원자층이 증착될 수 있다.
또한, 증착 대상 기판(W2)이 제2 가스 공급 모듈(200b)의 상단에 위치(도 10(a))한 상태에서, 스테이지(280)가 회전(R1 방향)함에 따라, 증착 대상 기판(W2)에는, 상기 제2 가스 공급 모듈(200b)을 통하여 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스가 공간 분할 방식으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 증착 대상 기판(W2)이 상기 제2 가스 공급 모듈(200b)을 통과한 후(도 10(b)), 상기 증착 대상 기판(W2)에는 제2 원자층이 증착될 수 있다. 이 때, 상기 제1 및 제2 원자층은 동시에 증착될 수 있다.
이 때, 상기 제1 가스 공급 모듈(200a)과 상기 제2 가스 공급 모듈(200b)이 서로 동일한 가스를 분사하는 경우, 상기 제1 및 제2 원자층은 서로 동일한 종류의 원자층일 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 가스 공급 모듈(200a)과 상기 제2 가스 공급 모듈(200b)가 서로 다른 종류의 가스를 분사하는 경우, 상기 제1 및 제2 원자층은 서로 다른 종류의 원자층일 수 있다.
상기 스테이지(280)가 회전함에 따라, 그 외, 증착 대상 기판들(W3. W3)에도 원자층 박막이 증착될 수 있음은 물론이다.
도 11을 참조하면, 단계 S210에서, 상기 스테이지(280)가 제1 방향과 역 방향인 제2 방향으로 회전(R2 방향)함에 따라, 상기 제1 증착 대상 기판에, 상기 제1 가스 공급 모듈을 통하여, 상기 제1 원자층을 추가 증착하고, 상기 제2 증착 대상 기판에, 상기 제2 증착 대상 기판에, 상기 제2 가스 공급 모듈을 통하여, 제2 원자층을 추가 증착할 수 있다.
즉, 단계 S210은 단계 S200 이후 수행되어, 제1 증착 대상 기판(W1)이 다시 제1 가스 공급 모듈(200a)을 통과함으로써, 제1 원자층을 추가 증착하고, 제2 증착 대상 기판(W2)이 다시 제2 가스 공급 모듈(200b)을 통과함으로써, 제2 원자층을 추가 증착할 수 있다. 단계 S210은 상기 제1 가스 공급 모듈(200a)과 상기 제2 가스 공급 모듈(200b)가 서로 다른 종류의 가스를 분사하는 경우에 특히 유용할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 증착 대상 기판(W1)에는 제1 원자층이 2층으로 증착되고, 제2 증착 대상 기판(W2)에는 제1 원자층과 이종의 제2 원자 층이 2층으로 증착될 수 있다. 이 때, 제1 및 제2 추가 원자층은 동시에 증착될 수 있다.
이후, 단계 S200이 반복 수행되어, 상기 제1 증착 대상 기판(W1)에는 제1 원자층이 한번 더 증착되고, 상기 제2 증착 대상 기판(W2)에는 제2 원자층이 한번 더 증착될 수 있다. 본 단계는 생략 가능할 수 있다.
이후, 상기 스테이지(280)가 제1 방향으로 추가 회전할 수 있다. 도 12를 참조하면, 증착 대상 기판(W1)이 제2 가스 공급 모듈(200b)의 상측에 위치(도 12(a))한 상태에서, 스테이지(280)가 회전(R1 방향)함에 따라, 증착 대상 기판(W1)에는, 상기 제2 가스 공급 모듈(200b)을 통하여 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스가 공간 분할 방식으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 증착 대상 기판(W1)이 상기 제2 가스 공급 모듈(200b)을 통과한 후(도 12(b)), 상기 증착 대상 기판(W1)에는 제2 원자층이 증착될 수 있다.
또한, 증착 대상 기판(W2)이 제3 가스 공급 모듈(200c)의 우측에 위치(도 12(a))한 상태에서, 스테이지(280)가 회전(R1 방향)함에 따라, 증착 대상 기판(W2)에는, 상기 제3 가스 공급 모듈(200c)을 통하여 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스가 공간 분할 방식으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 증착 대상 기판(W2)이 상기 제3 가스 공급 모듈(200c)을 통과한 후(도 12(b)), 상기 증착 대상 기판(W2)에는 제3 원자층이 증착될 수 있다. 이 때, 제3 원자층은 제2 원자층과 동시에 증착될 수 있다.
상기 제1 가스 공급 모듈(200a)과 상기 제3 가스 공급 모듈(200c)은 서로 동일한 증착 가스를 분사하고, 상기 제2 가스 공급 모듈(200b)은 상기 제1 가스 공급 모듈(200a)과 상기 제3 가스 공급 모듈(200c)과 다른 증착 가스를 분사할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제3 원자층은 동일한 원자층이며, 제2 원자층은 제1 및 제3 원자층과 이종의 원자층일 수 있다. 이 때, 제4 가스 공급 모듈(200d)은 상기 제2 가스 공급 모듈(200b)과 서로 동일한 종류의 증착 가스를 분사할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 원자층 증착 방법에 따르면, 이종의 원자층을 용이하게 형성할 수 있다는 점에서 편의성을 제공할 수 있다. 즉, 제1 가스 공급 모듈과 제3 가스 공급 모듈은 제2 가스 공급 모듈과 제4 가스 공급 모듈과 서로 다른 종류의 원자층 증착 가스를 제공할 수 있다. 이로써, 하나의 챔버 내에서 이종의 원자층이 증착 대상 기판에 증착될 수 있다.
또한, 예를 들어, 제1 증착 대상 기판이 제1 가스 공급 모듈을 왕복 통과하여, 제1 증착 대상 기판에 제1 원자층이 증착된 이후에, 제1 증착 대상 기판이 제2 가스 공급 모듈을 통과함으로써, 제1 원자층과 다른 종류의 제2 원자층이 제1 원자층 상에 증착될 수 있다. 이로써, 하이브리드 원자층이 증착될 수 있는 것이다. 상기 하이브리드 원자층은, 제1 무기층-제2 무기층으로 이루어질 수도 있고, 무기층-유기층으로 이루어질 수도 있고, 유기층-무기층으로 이루어질 수도 있고, 제1 유기층-제2 유기층으로 이루어질 수도 있다.
이와 달리, 상기 제1 내지 제4 가스 공급 모듈(200a, 200b, 200c, 200d) 각각이 서로 다른 종류의 원자층 증착 가스를 제공할 수도 있으며, 상기 제1 내지 제4 가스 공급 모듈(200a, 200b, 200c, 200d)가 동일한 종류의 원자층을 제공할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 실시 예들에 따른 원자층 증착 장비 및 원자층 증착 방법은, 반도체, 디스플레이, 에너지 소자의 증착 기술로 적용될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10, 20, 30: 제1 내지 제3 원자층 증착 장비
100, 200, 300: 가스 공급 모듈
180, 280, 380: 스테이지
W1. W2, W3, W4: 증착 대상 기판

Claims (13)

  1. 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스를 포함하는 원자층 증착 가스를 동시에 증착 대상 기판의 다른 영역에 분사하는 가스 공급 모듈; 및
    상기 가스 공급 모듈의 일 측에 마련되며, 상기 증착 대상 기판이 안착되는 안착부를 포함하는 스테이지;를 포함하되,
    상기 스테이지가 1 회전함에 따라 2층 이상의 원자층이 상기 증착 대상 기판에 증착되는 원자층 증착 장비.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 공급 모듈은, 상기 소스 가스를 분사하는 소스 가스 공급부, 상기 퍼지 가스를 공급하는 제1, 제2 퍼지 가스 공급부 및 제1 외측 퍼지 가스 공급부, 제2 외측 퍼지 가스 공급부 및 상기 반응 가스를 분사하는 제1 및 제2 반응 가스 공급부를 포함하되,
    상기 증착 대상 기판의 회전 방향에 대하여 상기 제1 외측 퍼지 가스 공급부, 상기 제1 반응 가스 공급부, 제1 퍼지 가스 공급부, 상기 소스 가스 공급부, 상기 제2 퍼지 가스 공급부 및 상기 제2 반응 가스 공급부 및 상기 제2 외측 퍼지 가스 공급부 순서로 배치되는 원자층 증착 장비.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 공급 모듈은, 상기 소스 가스를 분사하는 소스 가스 공급부, 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부 및 상기 반응 가스를 분사하는 반응 가스 공급부를 포함하되,
    상기 반응 가스 공급부와 상기 퍼지 가스 공급부 사이 또는 상기 소스 가스 공급부와 상기 퍼지 가스 공급부 사이에는 반응 가스 또는 소스 가스를 배기하는 배기구가 마련되는 원자층 증착 장비.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 반응 가스를 배기하는 배기구는 상기 반응 가스 공급부와 인접하여 배치되며,
    상기 소스 가스를 배기하는 배기구는 상기 소스 가스 공급부와 인접하여 배치되는 원자층 증착 장비.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 공급 모듈은, 상기 스테이지의 중심부보다 주변부에서 더 많은 증착 가스를 분사하도록 구성된 원자층 증착 장비.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 공급 모듈은, 서브 가스 공급 모듈들로 구성되며, 상기 서브 가스 공급 모듈은, 일정 각도로 환형으로 배치되며,
    상기 서브 가스 공급 모듈들은, 상기 반응 가스를 분사하는 제1 반응 가스 공급부, 상기 퍼지 가스를 분사하는 제1 퍼지 가스 공급부, 상기 소스 가스를 분사하는 소스 가스 공급부, 상기 퍼지 가스를 분사하는 제2 퍼지 가스 공급부 및 상기 반응 가스를 분사하는 제2 반응 가스 공급부 순서로 배치되는 가스 공급부들을 포함하며, 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스 및 상기 반응 가스를 포함하는 원자층 증착 가스를 동시에 상기 증착 대상 기판의 다른 영역에 분사하며, 상기 서브 가스 공급 모듈들은, 상기 서브 가스 공급 모듈들의 양 단에 외곽 퍼지 가스 공급부들을 포함하는 원자층 증착 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 공급 모듈은, 서로 다른 소스 가스를 제공하는 서브 가스 모듈들로 구성되며,
    상기 스테이지가 회전함에 따라 상기 증착 대상 기판에는 이종의 박막들이 형성되는 원자층 증착 모듈.
  8. 증착 대상 기판을 회전시켜, 상기 증착 대상 기판에 원자층 증착 가스를 공급하는 가스 공급 모듈을 통하여 제1 원자층을 증착하는 단계; 및
    상기 증착 대상 기판을 추가 회전시켜, 상기 증착 대상 기판에 상기 가스 공급 모듈을 통하여 제2 원자층을 증착하는 단계;를 포함하며,
    상기 증착 대상 기판을 1회전하는 경우, 상기 증착 대상 기판에 2층 이상의 원자층이 증착되는 원자층 증착 방법.
  9. 제1 증착 대상 기판 및 제2 증착 대상 기판을 포함하는 복수의 증착 대상 기판이 안착되는 스테이지가 제1 방향으로 회전함에 따라, 상기 제1 증착 대상 기판에, 제1 가스 공급 모듈을 통하여, 제1 원자층을 증착하고, 상기 제2 증착 대상 기판에, 상기 제1 가스 공급 모듈과 환형 방향으로 이격하여 배치되는 제2 가스 공급 모듈을 통하여, 제2 원자층을 동시에 증착하는 제1 단계; 및
    상기 스테이지가 상기 제1 방향과 역 방향인 제2 방향으로 회전함에 따라, 상기 제1 증착 대상 기판에, 상기 제1 가스 공급 모듈을 통하여, 상기 제1 원자층을 추가 증착하고, 상기 제2 증착 대상 기판에, 상기 제2 증착 대상 기판에, 상기 제2 가스 공급 모듈을 통하여, 제2 원자층을 추가 증착하는 제2 단계를 포함하는 원자층 증착 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 원자층과 상기 제2 원자층은 서로 동일한 종류의 원자층인, 원자층 증착 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 원자층과 상기 제2 원자층은 서로 다른 종류의 원자층인, 원자층 증착 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 단계 수행 이후에 상기 스테이지를 상기 제1 방향으로 회전시켜, 상기 제1 증착 대상 기판에, 상기 제2 가스 공급 모듈을 통하여, 상기 제2 원자층을 증착하고, 상기 제2 증착 대상 기판에, 상기 제2 가스 공급 모듈과 환형 방향으로 이격하여 배치되는 제3 가스 공급 모듈을 통하여, 제3 원자층을 동시에 증착하는 제3 단계를 더 포함하는 원자층 증착 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 원자층 및 상기 제3 원자층은 서로 동일한 종류의 원자층이며, 상기 제2 원자층은 상기 제1 및 제3 원자층과 서로 다른 종류의 원자층인, 원자층 증착 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102328599B1 (ko) 2019-08-27 2021-11-19 한국기계연구원 연속적으로 개별 이송되는 기판을 이용한 원자층 증착 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013191471A1 (ko) 2012-06-20 2013-12-27 주식회사 엠티에스나노테크 원자층 증착 장치 및 방법
KR20130142869A (ko) * 2012-06-20 2013-12-30 주식회사 엠티에스나노테크 원자층 증착 장치 및 방법
KR20140032074A (ko) * 2012-09-05 2014-03-14 주식회사 테스 박막증착장치 및 박막증착방법
KR20150131265A (ko) * 2013-03-15 2015-11-24 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 회전 플래튼 및 챔버를 위한 플라즈마 소스
KR20150139294A (ko) * 2014-06-03 2015-12-11 주식회사 원익아이피에스 이송 모듈 및 이를 포함하는 기판처리장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120137017A (ko) * 2011-06-10 2012-12-20 삼성디스플레이 주식회사 인라인 증착 장치
KR101306627B1 (ko) * 2012-12-03 2013-09-11 (주)대흥정밀산업 원자층 고속 증착장치
KR102268959B1 (ko) * 2014-03-31 2021-06-24 삼성디스플레이 주식회사 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착 방법
KR101723546B1 (ko) * 2014-10-20 2017-04-05 주식회사 케이씨텍 박막 형성방법 및 원자층 증착장치
TW201634738A (zh) * 2015-01-22 2016-10-01 應用材料股份有限公司 用於在空間上分離之原子層沉積腔室的經改良注射器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013191471A1 (ko) 2012-06-20 2013-12-27 주식회사 엠티에스나노테크 원자층 증착 장치 및 방법
KR20130142869A (ko) * 2012-06-20 2013-12-30 주식회사 엠티에스나노테크 원자층 증착 장치 및 방법
KR20140032074A (ko) * 2012-09-05 2014-03-14 주식회사 테스 박막증착장치 및 박막증착방법
KR20150131265A (ko) * 2013-03-15 2015-11-24 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 회전 플래튼 및 챔버를 위한 플라즈마 소스
KR20150139294A (ko) * 2014-06-03 2015-12-11 주식회사 원익아이피에스 이송 모듈 및 이를 포함하는 기판처리장치

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