KR20220056413A - Thin Film Deposition Apparatus - Google Patents
Thin Film Deposition Apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220056413A KR20220056413A KR1020200140971A KR20200140971A KR20220056413A KR 20220056413 A KR20220056413 A KR 20220056413A KR 1020200140971 A KR1020200140971 A KR 1020200140971A KR 20200140971 A KR20200140971 A KR 20200140971A KR 20220056413 A KR20220056413 A KR 20220056413A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas supply
- gas
- plasma
- chamber
- substrate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
- C23C16/4408—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
- H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32532—Electrodes
- H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/32853—Hygiene
- H01J37/32871—Means for trapping or directing unwanted particles
Abstract
Description
본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로, 특히 원자층 증착법에 의해 기판 상에 박막을 형성하도록 구성되는 박막 증착 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film deposition apparatus, and more particularly, to a thin film deposition apparatus configured to form a thin film on a substrate by an atomic layer deposition method.
최근 들어 반도체나 디스플레이 등의 기판 상에 박막을 형성하기 위한 방법으로 원자층 증착법(ALD, Atomic Layer Deposition)이 널리 사용되고 있다.Recently, as a method for forming a thin film on a substrate such as a semiconductor or a display, atomic layer deposition (ALD) is widely used.
원자층 증착법으로는, 전구체 공급, 퍼지, 반응체 공급, 퍼지 단계가 시간적으로 구분되어 연속적으로 반응기 내부로 주입되는 시분할 방법과, 물리적으로 다른 위치에 존재하는 2개의 전구체와 반응체가 순차적으로 공급되는 공간분할 방법이 사용되고 있다.In the atomic layer deposition method, the precursor supply, purging, reactant supply, and purge steps are time-divided and sequentially injected into the reactor, and two precursors and reactants present in physically different locations are sequentially supplied. A spatial partitioning method is used.
이 중 공간분할 방법을 이용한 원자층 증착법의 경우, 전구체와 반응체 공급 간 퍼지 단계를 줄일 수 있다는 점에서 시분할 방법에 비해 생산성이 높고, 시분할 방법에 비해 대면적의 기판을 처리 가능하다는 장점이 있다. Among them, in the case of the atomic layer deposition method using the space division method, the productivity is higher than the time division method in that the purge step between supplying the precursor and the reactant can be reduced, and compared to the time division method, it has the advantage of being able to process a large substrate. .
그러나 공간분할 방법을 이용한 원자층 증착 공정에서, 기판 상에 흡착되지 못하고 챔버 내부에 잔류한 소스 가스가 플라즈마 상태로 활성화된 반응 가스, 특히 라디칼(radical)과 반응하면, 부산물(by-product)이 형성되는데, 이러한 부산물이 챔버 내의 기판 이외의 원하지 않는 영역에 형성되는 문제가 발생할 수 있다.However, in the atomic layer deposition process using the space division method, when the source gas remaining in the chamber without being adsorbed on the substrate reacts with a reactive gas activated in a plasma state, particularly radicals, a by-product is formed. However, there may be a problem in that these by-products are formed in unwanted areas other than the substrate in the chamber.
본 발명의 목적은 기판 이외의 원하지 않는 영역에 부산물이 형성되는 현상이 방지될 수 있도록 개선된 박막 증착 장치를 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an improved thin film deposition apparatus capable of preventing the formation of by-products in unwanted areas other than the substrate.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는, 챔버 내부에 배치되고, 기판을 지지하여 이동 가능하도록 구성되는 기판 지지 유닛;과, 상기 기판 상에 흡착되어 박막을 형성하는 복수의 가스를 공급하도록 구성되는 가스 공급 유닛;과, 상기 복수의 가스 중 플라즈마 상태로 활성화된 가스의 적어도 일부와 반응할 수 있도록 플라즈마 상태의 트랩 가스를 생성하는 플라즈마 생성 유닛;을 포함한다.A thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes: a substrate support unit disposed inside a chamber and configured to be movable by supporting a substrate; and adsorbed on the substrate to form a thin film a gas supply unit configured to supply a plurality of gases; and a plasma generation unit configured to generate a trap gas in a plasma state to react with at least a portion of the gas activated in a plasma state among the plurality of gases.
상기 가스 공급 유닛은, 소스 가스를 공급하는 적어도 하나의 소스 가스 공급관;과, 상기 기판에 흡착된 상기 소스 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 적어도 하나의 반응 가스 공급관;을 포함하고, 상기 적어도 하나의 반응 가스 공급관은 상기 반응 가스를 플라즈마 상태로 활성화시키기 위한 플라즈마 형성부를 포함할 수 있다.The gas supply unit includes: at least one source gas supply pipe supplying a source gas; and at least one reaction gas supply pipe supplying a reaction gas reacting with the source gas adsorbed on the substrate; The reactive gas supply pipe may include a plasma forming unit for activating the reactive gas into a plasma state.
상기 가스 공급 유닛은, 상기 챔버 내부에 잔류한 소스 가스 또는 반응 가스를 퍼지(purge)하기 위한 퍼지 가스를 공급하는 복수의 퍼지 가스 공급관을 더 포함할 수 있다.The gas supply unit may further include a plurality of purge gas supply pipes for supplying a purge gas for purging the source gas or the reaction gas remaining in the chamber.
상기 플라즈마 생성 유닛은 상기 복수의 퍼지 가스 공급관 중 적어도 하나와 연통되고, 상기 플라즈마 생성 유닛에서 생성된 플라즈마 상태의 트랩 가스는 상기 복수의 퍼지 가스 공급관 중 적어도 하나를 통해 상기 챔버 내부로 공급되도록 구성될 수 있다.The plasma generating unit communicates with at least one of the plurality of purge gas supply pipes, and the trap gas in a plasma state generated by the plasma generating unit is configured to be supplied into the chamber through at least one of the plurality of purge gas supply pipes. can
상기 가스 공급 유닛은, 상기 적어도 하나의 반응 가스 공급관의 일측에 배치되어 상기 플라즈마 생성 유닛에서 생성된 플라즈마 상태의 트랩 가스를 상기 챔버 내부로 공급하는 트랩 가스 공급관을 포함할 수 있다.The gas supply unit may include a trap gas supply pipe disposed at one side of the at least one reaction gas supply pipe to supply the trap gas in a plasma state generated by the plasma generating unit into the chamber.
상기 플라즈마 생성 유닛은 상기 챔버의 외부에 배치되는 리모트 플라즈마 소스(RPS, Remote Plasma Source)를 포함할 수 있다.The plasma generating unit may include a remote plasma source (RPS) disposed outside the chamber.
상기 플라즈마 생성 유닛은 상기 복수의 퍼지 가스 공급관 중 적어도 하나의 일단에 배치되어 플라즈마를 생성하도록 구성될 수 있다.The plasma generating unit may be disposed at one end of at least one of the plurality of purge gas supply pipes to generate plasma.
상기 플라즈마 생성 유닛은, 상기 복수의 퍼지 가스 공급관 중 적어도 하나의 일단에 설치되는 플라즈마 생성관과, 상기 플라즈마 생성관의 외측을 감싸도록 설치되는 플라즈마 안테나와, 상기 플라즈마 안테나에 고주파의 전력을 공급하기 위한 고주파 전원을 포함할 수 있다.The plasma generating unit may include a plasma generating pipe installed at one end of at least one of the plurality of purge gas supply pipes, a plasma antenna installed to surround the outside of the plasma generating pipe, and supplying high-frequency power to the plasma antenna. It may include a high-frequency power supply for
상기 플라즈마 생성 유닛은, 상기 복수의 퍼지 가스 공급관 중 적어도 하나의 내부에 배치되는 제1 전극과, 상기 제1 전극과 이격 배치되는 제2 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 유전체를 포함할 수 있다.The plasma generating unit may include a first electrode disposed inside at least one of the plurality of purge gas supply pipes, a second electrode spaced apart from the first electrode, and disposed between the first electrode and the second electrode It may contain a dielectric that becomes
상기 복수의 퍼지 가스 공급관은, 각각 상기 소스 가스 공급관과 상기 반응 가스 공급관 사이에 배치될 수 있다.The plurality of purge gas supply pipes may be disposed between the source gas supply pipe and the reactive gas supply pipe, respectively.
상기 트랩 가스는 아르곤 또는 헬륨을 포함할 수 있다.The trap gas may include argon or helium.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는, 내부에 증착 공간을 가지는 챔버;와, 상기 챔버 내부에 배치되고, 기판을 지지하도록 구성되는 기판 지지대;와, 상기 기판 지지대에 지지된 기판을 향해 제1 가스를 공급하는 적어도 하나의 제1 가스 공급 채널;과, 상기 기판 지지대에 지지된 기판을 향해 플라즈마 상태의 제2 가스를 공급하는 적어도 하나의 제2 가스 공급 채널;과, 상기 제1 가스 공급 채널과 상기 제2 가스 공급 채널 사이에 구비되며 제3 가스를 공급하는 적어도 하나의 제3 가스 공급 채널;과, 상기 제3 가스 공급 채널로 공급되는 상기 제3 가스를 플라즈마화 시키는 플라즈마 생성 유닛;을 포함한다.In addition, a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber having a deposition space therein; a substrate support disposed in the chamber and configured to support a substrate; and a substrate supported by the substrate supporter at least one first gas supply channel for supplying a first gas toward at least one third gas supply channel provided between the first gas supply channel and the second gas supply channel and supplying a third gas; and a plasma that converts the third gas supplied to the third gas supply channel into a plasma generating unit;
본 발명에 따르면, 플라즈마 상태의 반응 가스가, 기판 이외의 영역에서, 챔버의 내부 또는 외부에서 발생되어 공급되는 플라즈마 상태의 다른 가스와 반응하여 제거되므로, 기판 이외의 원하지 않는 영역에 부산물이 형성되는 현상이 방지된다.According to the present invention, since the reactive gas in the plasma state is removed by reacting with other gases in the plasma state that are generated and supplied inside or outside the chamber in a region other than the substrate, a by-product is formed in an unwanted region other than the substrate. phenomenon is prevented.
또한 기판 이외의 원하지 않는 영역에 부산물이 형성되는 현상이 방지되므로, 이러한 부산물을 제거하기 위한 별도의 유지 보수가 불필요하게 되어 생산성이 향상된다.In addition, since the formation of by-products in unwanted areas other than the substrate is prevented, separate maintenance for removing these by-products is unnecessary, thereby improving productivity.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 가스 공급 유닛의 일부 구성을 확대하여 도시한 도면으로 플라즈마 생성 유닛의 공급관이 퍼지 가스 공급관과 연결된 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 플라즈마 생성 유닛의 공급관과 연통되는 트랩 가스 공급관이 반응 가스 공급관의 일측에 마련된 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 이용한 박막 형성 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 플라즈마 생성 유닛을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 플라즈마 생성 유닛을 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view illustrating a partial configuration of the gas supply unit of FIG. 1 , and is a diagram illustrating an embodiment in which a supply pipe of the plasma generating unit is connected to a purge gas supply pipe.
3 is a view illustrating an embodiment in which a trap gas supply pipe communicating with a supply pipe of a plasma generating unit is provided on one side of the reactive gas supply pipe.
4 is a flowchart illustrating a thin film forming process using the atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 .
5 is a diagram schematically illustrating a thin film deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating the plasma generating unit of FIG. 5 .
7 is a diagram schematically illustrating a thin film deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating the plasma generating unit of FIG. 7 .
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, various embodiments will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described herein may be variously modified. Certain embodiments may be depicted in the drawings and described in detail in the detailed description. However, the specific embodiments disclosed in the accompanying drawings are only provided to facilitate understanding of the various embodiments. Accordingly, the technical spirit is not limited by the specific embodiments disclosed in the accompanying drawings, and it should be understood to include all equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the invention.
본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소 “상”에 형성되어 있다고 기재된 경우는, 상기 어떤 구성 요소 및 상기 다른 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 있는 경우를 배제하지 않는다. 즉, 상기 어떤 구성 요소는 상기 다른 구성 요소와 직접 접촉하여 형성되거나, 또는 상기 어떤 구성 요소 및 상기 다른 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 개재될 수 있다.In this specification, when it is described that a certain element is formed "on" another element, the case where another element is present between the certain element and the other element is not excluded. That is, the certain component may be formed in direct contact with the other component, or another component may be interposed between the certain component and the other component.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including an ordinal number such as 1st, 2nd, etc. may be used to describe various components, but these components are not limited by the above-mentioned terms. The above terminology is used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 박막 증착 장치의 실시예들에 대해 설명한다.Hereinafter, embodiments of the thin film deposition apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 가스 공급 유닛의 일부 구성을 확대하여 도시한 도면으로 플라즈마 생성 유닛의 공급관이 퍼지 가스 공급관과 연결된 실시예를 도시한 도면이다.FIG. 2 is an enlarged view illustrating a partial configuration of the gas supply unit of FIG. 1 , and is a diagram illustrating an embodiment in which a supply pipe of the plasma generating unit is connected to a purge gas supply pipe.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 박막 증착 장치(100)는 챔버(110)와, 기판 지지 유닛(120)과, 가스 공급 유닛(130)과, 플라즈마 생성 유닛(140)을 포함하여 구성된다.1 to 2 , the thin
챔버(110)는 기판(W)을 수용하고 박막 증착 공정이 수행되는 공간(S)을 제공한다. 챔버(110)의 내부는 펌프(미도시)와 같은 진공 장비에 의해 진공상태로 유지될 수 있다.The
챔버(110)는 챔버 몸체(112)와, 챔버 몸체(112)의 상부를 덮는 챔버 리드(lid, 114)를 포함한다. The
챔버 몸체(112)의 양측에는 각각 제1 개구(112a) 및 제2 개구(112b)가 마련된다. 기판(W)은 제1 개구(112a)를 통해 챔버(110)의 내부로 이동되고, 증착 공정을 거친 후, 제2 개구(112b)를 통해 챔버(110)의 외부로 이동될 수 있다. 도 1에서는 챔버 몸체(112)의 양측에 개구가 형성된 구조를 도시하였으나, 챔버 몸체(112)의 일측에 하나의 개구를 통해 기판(W)이 출입되고 배출되는 구조도 적용이 가능하다.A first opening 112a and a second opening 112b are respectively provided on both sides of the
챔버 리드(114)에는 가스 공급 유닛(130)이 배치된다. 챔버 리드(114)는 복수의 유로들(114a, 114b, 114c)과 복수의 배출관들(114d)을 포함한다. A
복수의 유로들(114a, 114b, 114c)은 가스 공급 유닛(130)과 연통되어 가스 공급 유닛(130)으로 가스들이 유입될 수 있도록 한다. The plurality of
복수의 배출관들(114d)은 복수의 유로들(114a, 114b, 114c) 사이에 배치된다. 챔버(110) 내부에서 기판(W)에 흡착되지 않고 잔류한 소스 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스는 복수의 배출관들(114d)을 통해 챔버(110)의 외부로 배출될 수 있다.The plurality of
챔버(110)의 내부에는 기판(W)이 안착되는 기판 지지 유닛(120)이 배치된다. The
기판 지지 유닛(120)은 기판 지지대(122)와 열 공급 플레이트(124)와 플레이트 지지대(126)를 포함한다.The
기판 지지대(122)는 가스 공급 유닛(130)에 대해 상대 이동이 가능 하도록 설치된다. 기판 지지대(122)와 가스 공급 유닛(130) 중 적어도 하나는 다른 하나에 대해 수평 방향으로 상대 이동하도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 기판 지지대(122)와 가스 공급 유닛(130)이 모두 상대 이동 가능하게 구성되거나, 기판 지지대(122)와 가스 공급 유닛(130) 중 어느 하나가 다른 하나에 대해 상대 이동하도록 구성될 수 있다.The
기판 지지대(122)의 하측에는 기판(W)을 가열하기 위한 열 공급 플레이트(124)와 열 공급 플레이트(124)와 결합되어 열 공급 플레이트(124)를 지지하는 플레이트 지지대(126)가 배치된다. A
열 공급 플레이트(124)는 기판 지지대(122)와 이격 배치되며, 기판 지지대(122)에 안착된 기판(W)에 열을 가하여 박막의 증착 온도를 조절할 수 있도록 구성된다.The
도 2를 참조 하면, 가스 공급 유닛(130)은 챔버(110) 내부로 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급관(132)과, 기판(W)에 흡착된 상기 소스 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급관(134)과, 챔버(110) 내부에 잔류한 상기 소스 가스 또는 상기 반응 가스를 제거하기 위한 퍼지(purge) 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급관(136)을 포함한다. Referring to FIG. 2 , the
소스 가스 공급관(132)은 챔버 리드(114)에 형성된 제1 유로(114a)와 연통되는 소스 가스 공급 채널(132a)과 소스 가스 공급 채널(132a)의 단부에 배치되어 챔버(110)의 내부로 소스 가스를 분사하는 소스 가스 분사구(132b)를 포함한다. 소스 가스 공급 채널(132a)은 제1 유로(114a)로부터 기판(W)을 향해 하측으로 연장된다.The source
소스 가스 공급 채널(132a)을 통과한 소스 가스는 소스 가스 분사구(132b)를 통해 분사된 후, 기판(W) 상에 흡착된다.The source gas passing through the source
반응 가스 공급관(134)은 챔버 리드(114)에 형성된 제2 유로(114b)와 연통되는 반응 가스 공급 채널(134a)과 반응 가스 공급 채널(134a)의 단부에 배치되어 챔버(110)의 내부로 반응 가스를 분사하는 반응 가스 분사구(134b)를 포함한다. 반응 가스 공급 채널(134a)은 제2 유로(114b)로부터 기판(W)을 향해 하측으로 연장된다.The reactive
반응 가스 공급관(134)은 반응 가스 공급 채널(134a)에 배치된 플라즈마 형성부(134c)를 더 포함한다. The reactive
플라즈마 형성부(134c)는 반응 가스 공급관(134)의 일측 내벽에 설치된 전원 전극(134c1)과 반응 가스 공급관(134)의 타측 내벽에 설치된 접지 전극(134c2)을 포함한다. 접지 전극(134c2)은 별도로 마련되지 않고 타측 내벽 자체가 접지되어 접지 전극의 역할을 수행할 수도 있다.The
반응 가스는 반응 가스 공급 채널(134a)을 통과하면서 플라즈마 형성부(134c)에서 플라즈마 상태로 활성화되고, 플라즈마 상태로 활성화된 반응 가스는 활성화 원자 또는 라디칼의 형태로 반응 가스 분사구(134b)를 통해 분사된 후, 기판(W) 상에 흡착된 소스 가스와 반응하여 박막을 형성하게 된다.The reactive gas is activated in the plasma state in the
퍼지 가스 공급관(136)은 챔버 리드(114)에 형성된 제3 유로(114c)와 연통되는 퍼지 가스 공급 채널(136a)과 퍼지 가스 공급 채널(136a)의 단부에 배치되어 챔버(110)의 내부로 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사구(136b)를 포함한다. 퍼지 가스 공급 채널(136a)은 제3 유로(114c)로부터 기판(W)을 향해 하측으로 연장된다.The purge
퍼지 가스 공급 채널(136a)을 통과한 퍼지 가스는 챔버(110) 내부에 잔류한 소스 가스 및 반응 가스를 밀어내어 복수의 배출관들(114d)을 통해 배출될 수 있도록 한다.The purge gas passing through the purge
소스 가스 공급관(132)과 반응 가스 공급관(134)은 기판 지지대(122) 또는 가스 공급 유닛(130)이 이동하는 방향 즉, 수평 방향으로 서로 이격 배치된다. The source
따라서 기판 지지대(122) 또는 가스 공급 유닛(130)이 이동함에 따라 소스 가스와 반응 가스가 시간 차를 두고 분사되어 기판(W) 상에 흡착될 수 있다.Accordingly, as the
소스 가스 공급관(132)과 반응 가스 공급관(134) 사이에는 퍼지 가스 공급관(136)이 이격 배치된다. 퍼지 가스 공급관(136)은 소스 가스 공급관(132)의 양 측에 각각 배치될 수 있다.A purge
따라서 기판(W) 상에 흡착되지 않고 잔류한 소스 가스는 반응 가스가 공급되지 전에 퍼지 가스 공급관(136)을 통해 챔버(110) 내부로 공급된 퍼지 가스에 의해 복수의 배출관들(114d)을 통해 배출될 수 있다.Accordingly, the source gas that is not adsorbed on the substrate W and remains is through the plurality of
또한, 기판(W) 상에 흡착되지 않은 반응 가스, 즉 기판(W) 상에 흡착된 소스 가스와 반응하여 박막을 형성하지 못하고 잔류한 반응 가스는 퍼지 가스 공급관(136)을 통해 챔버(110) 내부로 공급된 퍼지 가스에 의해 복수의 배출관들(114d)을 통해 배출된다.In addition, the reactive gas not adsorbed on the substrate W, that is, the reactive gas remaining without reacting with the source gas adsorbed on the substrate W to form a thin film is passed through the purge
복수의 배출관들(114d)은 소스 가스 공급관(132)과 퍼지 가스 공급관(136) 사이 또는 반응 가스 공급관(134)과 퍼지 가스 공급관(136) 사이에 배치될 수 있다. The plurality of
챔버(110) 내부에 잔류한 소스 가스 및 반응 가스와 소스 가스 및 반응 가스를 제거하기 위해 챔버(110) 내부로 공급된 퍼지 가스는 복수의 배출관들(114d)을 통해 챔버(110) 외부로 배출될 수 있다.The source gas and reactive gas remaining in the
도 2에 도시된 소스 가스 공급관(132), 반응 가스 공급관(134)과 퍼지 가스 공급관(136) 및 복수의 배출관들(114d)은 가스 공급 유닛(130) 내에서 동일한 배치 구조로 반복하여 배치될 수 있다. The source
본 발명의 실시예들에 따른 박막 형성 장치의 내부에 공급되는 소스 가스는 트리메틸 알루미늄(TMA, Trimethyl Aluminum, (CH3)3Al)을 포함할 수 있다. The source gas supplied to the inside of the thin film forming apparatus according to embodiments of the present invention may include trimethyl aluminum (TMA, (CH3)3Al).
본 발명의 실시예들에 따른 박막 형성 장치의 내부에 공급되는 반응 가스는 트리메틸 알루미늄과 반응하여 박막을 형성할 수 있는 O2, NH3, NO2 등을 포함할 수 있다.The reactive gas supplied to the inside of the thin film forming apparatus according to the embodiments of the present invention may include O2, NH3, NO2, etc. which may react with trimethyl aluminum to form a thin film.
본 발명의 실시예들에 따른 박막 형성 장치의 내부에 공급되는 퍼지 가스는 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등의 불활성 가스를 포함할 수 있다.The purge gas supplied to the inside of the apparatus for forming a thin film according to embodiments of the present invention may include an inert gas such as argon (Ar) or helium (He).
플라즈마 생성 유닛(140)은 챔버(110)의 외측에 배치되어 플라즈마를 생성하는 리모트 플라즈마 소스(142, RPS; Remote Plasma Source)와, 리모트 플라즈마 소스(142)로부터 생성된 플라즈마를 챔버(110) 내부로 안내하는 공급관(144)을 포함한다. 공급관(144)은 챔버 리드(114)에 형성된 제3 유로(114c)와 연통될 수 있다. 따라서 공급관(144)을 통과한 플라즈마는 제3 유로(114c) 및 제3 유로(114c)와 연통된 퍼지 가스 공급관(136)을 통해 챔버(110) 내부로 분사될 수 있다.The
퍼지 가스 공급관(136)을 통해 챔버(110) 내부로 분사된 플라즈마 상태의 반응 가스는 반응 가스 공급 채널(134a)을 통해 분사된 후 활성화된 플라즈마 상태의 다른 반응 가스와 반응하게 된다. The reactive gas in the plasma state injected into the
따라서 반응 가스 공급 채널(134a)을 통해 분사되고 활성화된 반응 가스의 활성화 원자 또는 라디칼 등이 챔버(110) 내에 잔류한 소스 가스와 반응하여 부산물을 형성하기 전에, 리모트 플라즈마 소스(142)에서 생성되고 퍼지 가스 공급관(136)을 통해 챔버(110) 내부로 분사된 플라즈마 상태의 다른 반응 가스와 반응하여 제거될 수 있다. (이하 리모트 플라즈마 소스(142)에서 생성된 플라즈마 상태의 가스를 ‘트랩(Trap) 가스’라고 한다.)Therefore, before the activated atoms or radicals of the reactive gas injected and activated through the reactive
일 예로, 본 발명은 디스플레이 기판의 Al2O3 봉지막을 ALD로 증착하는 장치로서, 소스가스로 TMA, 반응가스로 O2플라즈마를 사용한다. 이 때, 트랩가스는 잔여 O2-라디칼을 기체 분자상태로 만드는 역할을 한다. 기체 분자상태는 반응성이 약하여 소스가스와 혼합되어도 반응하지 않는다. As an example, the present invention is an apparatus for depositing an Al2O3 encapsulation film of a display substrate by ALD, and uses TMA as a source gas and O2 plasma as a reaction gas. At this time, the trap gas serves to convert the remaining O2-radical into a gaseous molecular state. The gas molecular state is weak in reactivity and does not react even when mixed with the source gas.
일 실시예에서, 트랩가스로는 라디칼 상태에서 재결합이 일어나도 반응성이 없는 불활성가스(예를 들어, Ar 또는 He)가 사용되는 것이 바람직하다.In one embodiment, as the trap gas, it is preferable to use an inert gas (eg, Ar or He) that is not reactive even when recombination occurs in a radical state.
이상에서는 플라즈마 생성 유닛(140)이 퍼지 가스 공급관(136)과 연통되고, 리모트 플라즈마 소스(142)에서 생성된 플라즈마 상태의 트랩 가스가 퍼지 가스 공급관(136)을 통해 챔버(110) 내부로 분사되는 구조를 설명하였으나, 리모트 플라즈마 소스(142)에서 생성된 플라즈마 상태의 트랩 가스가 퍼지 가스 공급관(136) 이외의 가스 공급 유닛(130)의 다른 구성들을 통해 분사되는 구조도 적용이 가능하다.In the above, the
도 3은 플라즈마 생성 유닛의 공급관과 연통되는 트랩 가스 공급관이 반응 가스 공급관의 일측에 마련된 실시예를 도시한 도면이다.3 is a view illustrating an embodiment in which a trap gas supply pipe communicating with a supply pipe of a plasma generating unit is provided on one side of the reactive gas supply pipe.
도 3에 도시된 바와 같이, 가스 공급 유닛(130)은 퍼지 가스 공급관(136)과 별개로 배치된 트랩 가스 공급관(148)을 포함하는 구조로 마련될 수 있다. 트랩 가스 공급관(148)은 반응 가스 공급관(134)의 일측에 배치될 수 있다.As shown in FIG. 3 , the
공급관(144)을 통과한 플라즈마 상태의 트랩 가스는 트랩 가스 공급관(148)을 통해 챔버(110) 내부로 분사될 수 있다. 챔버(110) 내부로 분사된 트랩 가스는 반응 가스 공급 채널(134a)을 통해 분사된 후 활성화된 플라즈마 상태의 반응 가스와 반응하게 된다.The trap gas in a plasma state that has passed through the
따라서 반응 가스 공급 채널(134a)을 통해 분사되고 활성화된 반응 가스의 활성화 원자 또는 라디칼 등이 챔버(110) 내에 잔류한 소스 가스와 반응하여 부산물을 형성하기 전에, 리모트 플라즈마 소스(142)에서 생성되고 트랩 가스 공급관(148)을 통해 챔버(110) 내부로 분사된 플라즈마 상태의 다른 반응 가스와 반응하여 제거될 수 있다.Therefore, before the activated atoms or radicals of the reactive gas injected and activated through the reactive
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치(100)를 이용한 박막 형성 공정을 설명한다.Hereinafter, a thin film forming process using the atomic
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 이용한 박막 형성 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a thin film forming process using the atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 .
기판(W)은 제1 개구(112a)를 통해 챔버(110)의 내부로 이동된 후, 챔버(110) 내부에 배치된 기판 지지대(122)에 로딩될 수 있다(S10). After the substrate W is moved into the
챔버(110)의 내부 공간(S)은 펌프(미도시)와 같은 진공 장비에 의해 진공 상태로 만들어질 수 있다. 기판(W)이 로딩된 상태에서 열 공급 플레이트(124)에 열이 공급되면, 기판(W)이 설정된 공정 온도로 가열될 수 있다. The internal space S of the
다음으로, 챔버(110) 내에 소스 가스와, 퍼지 가스와, 반응 가스와, 트랩 가스가 동시에 공급될 수 있다(S20). Next, a source gas, a purge gas, a reaction gas, and a trap gas may be simultaneously supplied into the chamber 110 ( S20 ).
챔버(110) 내에 소스 가스와, 퍼지 가스와, 반응 가스와, 트랩 가스가 공급되는 상태에서, 기판 지지대(122)는 소스 가스가 공급되는 구간, 퍼지 가스가 공급되는 구간, 반응 가스가 공급되는 구간, 다시 퍼지 가스가 공급되는 구간으로 순차적으로 이동하게 된다. (S30)In a state in which a source gas, a purge gas, a reactive gas, and a trap gas are supplied into the
소스 가스는 챔버(110)의 상부에 위치한 가스 공급 유닛(130)의 소스 가스 공급관(132)을 통해 분사되어 챔버(110) 내부로 공급된다. 기판 지지대(122)가 소스 가스가 공급되는 구간으로 이동하여 위치하면, 상기 소스 가스는 기 설정된 시간 동안 공급되어 기판(W) 상에 흡착될 수 있다. The source gas is injected through the source
기판 지지대(122)가 퍼지 가스가 공급되는 구간으로 이동하여 위치하면, 퍼지 가스는 챔버(110) 내부에서 제1 퍼징(purging)을 수행할 수 있다When the
제1 퍼징에 의해 기판(W) 상에 흡착되지 않고 잔류한 소스 가스는 복수의 배출관들(114d)을 통해 배출될 수 있다. 퍼지 가스는 가스 공급 유닛(130)의 퍼지 가스 공급관(136)을 통해 챔버(110) 내부로 분사될 수 있다. 퍼지 가스는 기 설정된 시간 동안 분사될 수 있다. 퍼지 가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등과 같은 불활성 가스가 이용될 수 있다. The source gas remaining without being adsorbed on the substrate W by the first purging may be discharged through the plurality of
반응 가스는 기 설정된 시간 동안 공급될 수 있다. The reaction gas may be supplied for a preset time.
반응 가스가 반응 가스 공급관(134)의 반응 가스 공급 채널(134a)을 통과하는 과정에서 전원 전극(134c1)에 고주파의 전압이 인가되면, 반응 가스는 플라즈마 형성부(134c)에서 플라즈마 상태로 활성화된다. 플라즈마 상태의 반응 가스는 이온, 활성화 원자 또는 라디칼을 포함하며, 높은 반응성을 가질 수 있다.When a high-frequency voltage is applied to the power electrode 134c1 while the reactive gas passes through the reactive
플라즈마 상태로 활성화된 반응 가스는 반응 가스 분사구(134b)를 통해 분사될 수 있다.The reactive gas activated in the plasma state may be injected through the reactive
기판 지지대(122)가 반응 가스가 공급되는 구간으로 이동하여 위치하면, 챔버(110) 내에 공급된 반응 가스의 라디칼은 기판(W) 상에 흡착된 소스 가스와 반응하여 원하는 원자층 두께의 박막을 형성한다.When the
트랩 가스는 플라즈마 생성 유닛(140)에서 플라즈마 상태로 활성화된 후, 퍼지 가스 공급관(136) 또는 별도의 트랩 가스 공급관(148)을 통해 챔버(110) 내부로 유입될 수 있다. After the trap gas is activated in a plasma state in the
챔버(110) 내부로 유입된 트랩 가스는 기판(W) 상에 흡착되지 않은 반응 가스 중, 특히 라디칼과 반응하여, 제거한다. 즉, 트랩 가스는 활성화된 상태의 반응 가스의 라디칼이 기판(W) 상에 흡착되지 않고 챔버(110) 내에 잔류한 소스 가스와 반응하기 전에 라디칼과 반응한다. 따라서 라디칼이 챔버(110) 내에 잔류한 소스 가스와 반응하여 기판(W) 이외의 불필요한 영역, 예를 들면 챔버(110)의 내벽, 배출관들(114d)의 내벽 등에 박막을 형성하는 현상이 억제될 수 있다. The trap gas introduced into the
기판 지지대(122)가 퍼지 가스가 공급되는 구간으로 이동하여 위치하면, 퍼지 가스는 챔버(110) 내부에서 제2 퍼징(purging)을 수행할 수 있다.When the
제2 퍼징에 의해 기판(W) 상에 흡착되어 박막을 형성하지 않고 챔버(110) 내에 잔류한 소스 가스, 반응 가스, 트랩 가스 및 기타 반응 부산물들은 복수의 배출관들(114d)을 통해 배출될 수 있다. 제2 퍼징이 완료되면 기판(W) 상에는 단일 층의 박막이 형성된 상태가 될 수 있다.Source gas, reaction gas, trap gas, and other reaction byproducts remaining in the
기판(W) 상에 원하는 두께의 박막이 형성되면, 기판(W)은 냉각된 후 기판 지지대(122)에서 기판(W)을 언로딩(unloading)되고, 제2 개구(112b)를 통해 챔버(110)의 외부로 이동될 수 있다.When a thin film of a desired thickness is formed on the substrate W, the substrate W is cooled and then the substrate W is unloaded from the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 플라즈마 생성 유닛을 도시한 도면이다.5 is a diagram schematically illustrating a thin film deposition apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram illustrating the plasma generating unit of FIG. 5 .
도 5 및 도 6에 개시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치(200)에 포함된 구성들 중 플라즈마 생성 유닛(240)을 제외한 나머지 구성들은 도 1 내지 도 3에 개시된 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)에 포함된 구성들과 동일하므로 동일한 참조기호를 적용하고 구체적인 설명은 생략한다.Among the components included in the thin film deposition apparatus 200 according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 5 and 6 except for the
이하에서는 플라즈마 생성 유닛(240)에 대해 설명한다.Hereinafter, the
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 플라즈마 생성 유닛(240)은 챔버(110) 내부에 배치되어 플라즈마를 생성한다. 플라즈마 생성 유닛(240)은 그 내부에 생성되는 플라즈마가 기판(W)에 직접 닿지 않도록 기판 지지대(122)로부터 일정한 거리만큼 이격 배치된다.5 and 6 , the
구체적으로 플라즈마 생성 유닛(240)은 퍼지 가스 공급관(136) 중 적어도 하나의 일단에 설치되는 플라즈마 생성관(242)과, 플라즈마 생성관(242)의 외측을 감싸도록 설치되는 플라즈마 안테나(244)와, 플라즈마 안테나(244)에 고주파의 전력을 공급하기 위한 고주파 전원(246)을 포함하여 구성된다.Specifically, the
플라즈마 생성관(242)의 내부에는 트랩 가스가 유입되어 플라즈마 상태로 활성화되는 공간(S1)이 마련된다. A space S1 in which a trap gas is introduced to be activated in a plasma state is provided in the
플라즈마 생성관(242)은 퍼지 가스 공급관(136)의 퍼지 가스 공급 채널(136a)과 실질적으로 나란하게 배치될 수 있다. 퍼지 가스 공급 채널(136a)을 통과한 트랩 가스는 플라즈마 생성관(242) 내부로 유입되어 플라즈마 상태로 활성화될 수 있다.The
플라즈마 생성관(242)은 절연 부재로 구성될 수 있고, 플라즈마 생성관(242)을 구성하는 절연 부재는 석영(quartz)을 포함할 수 있다.The
플라즈마 안테나(244)는 플라즈마 생성관(242)의 외면에 코일 형태로 감겨, 플라즈마 생성관(242)의 내부 공간(S1)에 전자기장의 발생을 유도한다. 즉, 플라즈마 안테나(244)는 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP) 방식으로 플라즈마를 생성할 수 있다.The
플라즈마 안테나(244)에는 고주파 전력을 공급하기 위한 고주파 전원 (246)이 연결될 수 있다. 임피던스 정합을 위하여 임피던스 정합기(248)가 플라즈마 안테나(244)와 고주파 전원 (246) 사이에 더 배치될 수 있다.A high
플라즈마 생성관(242)의 내부 공간(S1)으로 트랩 가스가 투입되고, 플라즈마 안테나(244)에 고주파 전력이 인가되면, 플라즈마 생성관(242)에 전자기장이 형성되어 플라즈마 방전이 발생한다. 플라즈마 방전에 의해 플라즈마 생성관(242)의 내부 공간(S1)의 트랩 가스는 기체 상태에서 플라즈마 상태로 활성화되고, 플라즈마 상태의 트랩 가스는 플라즈마 생성관(242)과 연통된 퍼지 가스 공급관(136)을 통해 챔버(110) 내부로 분사된다.When the trap gas is introduced into the inner space S1 of the
퍼지 가스 공급관(136)을 통해 챔버(110) 내부로 분사된 플라즈마 상태의 트랩 가스는 반응 가스 공급 채널(134a)을 통해 분사된 후 활성화된 플라즈마 상태의 반응 가스와 반응하게 된다. The trap gas in the plasma state injected into the
따라서 반응 가스 공급 채널(134a)을 통해 분사되고 활성화된 반응 가스의 활성화 원자 또는 라디칼 등이 챔버(110) 내에 잔류한 소스 가스와 반응하여 부산물을 형성하기 전에, 플라즈마 생성관(242)에서 생성되고 퍼지 가스 공급관(136)을 통해 챔버(110) 내부로 분사된 플라즈마 상태의 트랩 가스와 반응하여 제거될 수 있다.Therefore, before the activated atoms or radicals of the reactive gas injected and activated through the reactive
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 플라즈마 생성 유닛을 도시한 도면이다.7 is a diagram schematically illustrating a thin film deposition apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram illustrating the plasma generating unit of FIG. 7 .
도 7 및 도 8에 개시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치(300)에 포함된 구성들 중 플라즈마 생성 유닛(340)을 제외한 나머지 구성들은 도 1 내지 도 3에 개시된 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)에 포함된 구성들과 동일하므로 동일한 참조기호를 적용하고 구체적인 설명은 생략한다.Among the components included in the thin film deposition apparatus 300 according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 7 and 8 , other components except for the
이하에서는 플라즈마 생성 유닛(340)에 대해 설명한다.Hereinafter, the
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 플라즈마 생성 유닛(340)은 챔버(110) 내부에 배치되어 플라즈마를 생성한다. 플라즈마 생성 유닛(340)은 그 내부에 생성되는 플라즈마가 기판(W)에 직접 닿지 않도록 기판 지지대(122)로부터 일정한 거리만큼 이격 배치된다.7 and 8 , the
구체적으로 플라즈마 생성 유닛(340)은 퍼지 가스 공급관(136) 중 적어도 하나의 내부에 배치되는 제1 전극(342)과, 제1 전극(342)과 이격 배치되는 제2 전극(344)과, 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이에 배치되는 유전체(346, dielectric material)와, 제1 전극(342)에 교류 전력을 공급하는 교류 전원(348)을 포함한다. Specifically, the
제1 전극(342)과 제2 전극(344)은 수직 방향으로 서로 이격 배치되고, 유전체(346)는 제1 전극(342)과 제2 전극(344)의 사이에서 제1 전극(342) 또는 제2 전극(344) 중 적어도 어느 하나에 접촉하여 배치될 수 있다.The
제1 전극(342)과 제2 전극(344)의 사이에는 트랩 가스가 유입되어 플라즈마 상태로 활성화되는 공간(S2)이 마련된다.A space S2 is provided between the
제1 전극(342)은 챔버(110) 내부의 공간(S)에 노출되지 않도록 퍼지 가스 공급관(136)의 내부에 배치되고, 제2 전극(344)은 챔버(110) 내부의 공간(S)에 노출될 수 있도록 배치된다.The
제1 전극(342)과 제2 전극(344)은 스테인리스, 알루미늄 및 구리 등의 도체 금속을 포함할 수 있다.The
유전체(346)는 플라즈마의 생성시 발생되는 아크(Arc)로 인하여 제1 전극(342) 또는 제2 전극(344)이 손상되는 것을 방지한다. 유전체(346)의 재질로는 석영 또는 세라믹 등이 사용될 수 있다.The dielectric 346 prevents the
교류 전원(348)은 제1 전극(342)과 연결되어 고주파의 교류 전력을 공급한다. 제2 전극(344)은 접지될 수 있다.The
퍼지 가스 공급관(136)을 통해 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이에 트랩 가스가 투입되고, 제1 전극(342)에 교류 전력이 인가되면, 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이의 공간(S2)에 발생한 전기장에 의해 트랩 가스가 플라즈마 상태로 활성화되고, 플라즈마 상태의 트랩 가스는 챔버(110) 내부로 직접 방출된다.When a trap gas is introduced between the
플라즈마 상태의 트랩 가스는 이온, 전자 뿐만 아니라 고밀도의 활성화된 라디칼 등으로 이루어져 있어 반응성이 매우 높다. 따라서 플라즈마 상태의 트랩 가스는, 반응 가스 공급 채널(134a)을 통해 분사된 후 활성화된 플라즈마 상태의 반응 가스와 반응하게 된다. The plasma trap gas is highly reactive because it consists of not only ions and electrons but also high-density activated radicals. Accordingly, the trap gas in the plasma state reacts with the reactive gas in the plasma state that is activated after being injected through the reactive
따라서 반응 가스 공급 채널(134a)을 통해 분사되고 활성화된 반응 가스의 활성화 원자 또는 라디칼 등이 챔버(110) 내에 잔류한 소스 가스와 반응하여 부산물을 형성하기 전에, 제1 전극(342)과 제2 전극(344) 사이에서 형성되어 방출된 플라즈마 상태의 트랩 가스와 반응하여 제거될 수 있다.Therefore, before the activated atoms or radicals of the reactive gas injected through the reactive
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is common in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications are possible by those having the knowledge of, of course, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
100, 200, 300. 박막 증착 장치
110. 챔버
120. 기판 지지 유닛
130. 가스 공급 유닛
140, 240, 340. 플라즈마 생성 유닛100, 200, 300. Thin film deposition device
110. Chamber
120. Substrate support unit
130. Gas supply unit
140, 240, 340. Plasma generating unit
Claims (12)
상기 기판 상에 흡착되어 박막을 형성하는 복수의 가스를 공급하도록 구성되는 가스 공급 유닛;과,
상기 복수의 가스 중 플라즈마 상태로 활성화된 가스의 적어도 일부와 반응할 수 있도록 플라즈마 상태의 트랩 가스를 생성하는 플라즈마 생성 유닛;을
포함하는 박막 증착 장치.a substrate support unit disposed inside the chamber and configured to be movable by supporting the substrate;
a gas supply unit configured to supply a plurality of gases adsorbed on the substrate to form a thin film; and
a plasma generating unit generating a trap gas in a plasma state so as to react with at least a portion of the gas activated in a plasma state among the plurality of gases
A thin film deposition apparatus comprising.
상기 가스 공급 유닛은,
소스 가스를 공급하는 적어도 하나의 소스 가스 공급관;
상기 기판에 흡착된 상기 소스 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 적어도 하나의 반응 가스 공급관;을 포함하고,
상기 적어도 하나의 반응 가스 공급관은 상기 반응 가스를 플라즈마 상태로 활성화시키기 위한 플라즈마 형성부를 포함하는 박막 증착 장치.The method of claim 1,
The gas supply unit,
at least one source gas supply pipe for supplying a source gas;
At least one reactive gas supply pipe for supplying a reactive gas reacting with the source gas adsorbed to the substrate;
The at least one reactive gas supply pipe includes a plasma forming unit for activating the reactive gas into a plasma state.
상기 가스 공급 유닛은,
상기 챔버 내부에 잔류한 소스 가스 또는 반응 가스를 퍼지(purge)하기 위한 퍼지 가스를 공급하는 복수의 퍼지 가스 공급관을 더 포함하는 박막 증착 장치.3. The method of claim 2,
The gas supply unit,
The thin film deposition apparatus further comprising a plurality of purge gas supply pipes for supplying a purge gas for purging the source gas or the reactive gas remaining in the chamber.
상기 플라즈마 생성 유닛은 상기 복수의 퍼지 가스 공급관 중 적어도 하나와 연통되고, 상기 플라즈마 생성 유닛에서 생성된 플라즈마 상태의 트랩 가스는 상기 복수의 퍼지 가스 공급관 중 적어도 하나를 통해 상기 챔버 내부로 공급되도록 구성되는 박막 증착 장치.4. The method of claim 3,
The plasma generating unit communicates with at least one of the plurality of purge gas supply pipes, and the plasma trap gas generated by the plasma generating unit is configured to be supplied into the chamber through at least one of the plurality of purge gas supply pipes thin film deposition apparatus.
상기 가스 공급 유닛은, 상기 적어도 하나의 반응 가스 공급관의 일측에 배치되어 상기 플라즈마 생성 유닛에서 생성된 플라즈마 상태의 트랩 가스를 상기 챔버 내부로 공급하는 트랩 가스 공급관을 포함하는 박막 증착 장치.4. The method of claim 3,
The gas supply unit includes a trap gas supply pipe disposed on one side of the at least one reaction gas supply pipe to supply the trap gas in a plasma state generated by the plasma generating unit to the inside of the chamber.
상기 플라즈마 생성 유닛은 상기 챔버의 외부에 배치되는 리모트 플라즈마 소스(RPS, Remote Plasma Source)를 포함하는 박막 증착 장치.The method of claim 1,
The plasma generating unit is a thin film deposition apparatus including a remote plasma source (RPS, Remote Plasma Source) disposed outside the chamber.
상기 플라즈마 생성 유닛은 상기 복수의 퍼지 가스 공급관 중 적어도 하나의 일단에 배치되어 플라즈마를 생성하도록 구성되는 박막 증착 장치.4. The method of claim 3,
The plasma generating unit is disposed at one end of at least one of the plurality of purge gas supply pipes to generate plasma.
상기 플라즈마 생성 유닛은,
상기 복수의 퍼지 가스 공급관 중 적어도 하나의 일단에 설치되는 플라즈마 생성관과,
상기 플라즈마 생성관의 외측을 감싸도록 설치되는 플라즈마 안테나와,
상기 플라즈마 안테나에 고주파의 전력을 공급하기 위한 고주파 전원을 포함하는 박막 증착 장치.8. The method of claim 7,
The plasma generating unit,
a plasma generating pipe installed at one end of at least one of the plurality of purge gas supply pipes;
a plasma antenna installed to surround the outside of the plasma generating tube;
and a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the plasma antenna.
상기 플라즈마 생성 유닛은,
상기 복수의 퍼지 가스 공급관 중 적어도 하나의 내부에 배치되는 제1 전극과,
상기 제1 전극과 이격 배치되는 제2 전극과,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 유전체를 포함하는 박막 증착 장치.8. The method of claim 7,
The plasma generating unit,
a first electrode disposed inside at least one of the plurality of purge gas supply pipes;
a second electrode spaced apart from the first electrode;
and a dielectric disposed between the first electrode and the second electrode.
상기 복수의 퍼지 가스 공급관은, 각각 상기 소스 가스 공급관과 상기 반응 가스 공급관 사이에 배치되는 박막 증착 장치.4. The method of claim 3,
The plurality of purge gas supply pipes are respectively disposed between the source gas supply pipe and the reactive gas supply pipe.
상기 트랩 가스는 아르곤 또는 헬륨을 포함하는 박막 증착 장치.The method of claim 1,
The trap gas is a thin film deposition apparatus containing argon or helium.
상기 챔버 내부에 배치되고, 기판을 지지하도록 구성되는 기판 지지대;
상기 기판 지지대에 지지된 기판을 향해 제1 가스를 공급하는 적어도 하나의 제1 가스 공급 채널;
상기 기판 지지대에 지지된 기판을 향해 플라즈마 상태의 제2 가스를 공급하는 적어도 하나의 제2 가스 공급 채널;
상기 제1 가스 공급 채널과 상기 제2 가스 공급 채널 사이에 구비되며 제3 가스를 공급하는 적어도 하나의 제3 가스 공급 채널;
상기 제3 가스 공급 채널로 공급되는 상기 제3 가스를 플라즈마화 시키는 플라즈마 생성 유닛;을
포함하는 박막 증착 장치.
a chamber having a deposition space therein;
a substrate support disposed within the chamber and configured to support a substrate;
at least one first gas supply channel for supplying a first gas toward the substrate supported on the substrate support;
at least one second gas supply channel for supplying a second gas in a plasma state toward the substrate supported on the substrate support;
at least one third gas supply channel provided between the first gas supply channel and the second gas supply channel and supplying a third gas;
a plasma generating unit configured to convert the third gas supplied to the third gas supply channel into a plasma;
A thin film deposition apparatus comprising.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200140971A KR20220056413A (en) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | Thin Film Deposition Apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200140971A KR20220056413A (en) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | Thin Film Deposition Apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220056413A true KR20220056413A (en) | 2022-05-06 |
Family
ID=81584558
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200140971A KR20220056413A (en) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | Thin Film Deposition Apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20220056413A (en) |
-
2020
- 2020-10-28 KR KR1020200140971A patent/KR20220056413A/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7126381B2 (en) | Film forming apparatus and film forming method | |
KR100943695B1 (en) | Atomic Layer Deposition Reactor | |
US9252001B2 (en) | Plasma processing apparatus, plasma processing method and storage medium | |
US6886491B2 (en) | Plasma chemical vapor deposition apparatus | |
US20130263783A1 (en) | Atomic layer deposition reactor | |
KR101661021B1 (en) | Method for forming nitride film | |
KR101991574B1 (en) | Film forming apparatus and gas injection member user therefor | |
US10961626B2 (en) | Plasma processing apparatus having injection ports at both sides of the ground electrode for batch processing of substrates | |
KR102452917B1 (en) | Film forming method and processing apparatus | |
TWI621732B (en) | Method for forming sealing film and device for manufacturing sealing film | |
US20160326651A1 (en) | Substrate processing apparatus | |
JP6647354B2 (en) | Batch type plasma substrate processing equipment | |
JP2009191311A (en) | Atomic layer deposition apparatus | |
KR100377096B1 (en) | Semiconductor fabricating apparatus having improved shower head | |
KR20180014656A (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JP4426632B2 (en) | Plasma processing equipment | |
KR20220056413A (en) | Thin Film Deposition Apparatus | |
KR20110054726A (en) | Appratus for treating substrate | |
KR101627698B1 (en) | Appratus for treating substrate | |
KR101596329B1 (en) | Apparatus and method for performing plasma enhanced atomic layer deposition employing very high frequency | |
KR20230004764A (en) | Pre-coating method and processing device | |
KR200266071Y1 (en) | Chemical vapor deposition apparatus using plasma | |
US20240133031A1 (en) | Film forming device and film forming method | |
US20230253191A1 (en) | Batch type substrate processing apparatus | |
US20220316065A1 (en) | Processing apparatus and film forming method |