KR20230012675A - 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법 - Google Patents

반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법은 챔버 내에 샤워헤드가 설치되는 단계(설치단계; ST-110)와, 제1전구체가 공급되는 단계(제1전구체 공급단계; ST-120)와, 제2전구체가 공급되는 단계(제2전구체 공급단계; ST-140)와, 제2전구체 공급단계에서 발생하는 기체를 배출하는 퍼징 단계(제2퍼징단계; ST-150)를 포함하고; 상기 제1전구체 공급단계(ST-120)부터 제2퍼징단계(ST-150)까지의 과정이 1회 이상 실시되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법에 의하면, 샤워헤드의 배출홀은 물론 내부까지 코팅층이 균일하게 형성되어 수명이 향상되고 반도체 제조 불량 발생을 방지할 수 있으며, 기판지지어셈블리와 함께 코팅층을 형성하는 것이 가능하게 된다.

Description

반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법{Atomic Layer Deposition Methods for Semiconductor Process Chamber Components}
본 발명은 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샤워헤드의 전달홀 내부까지 원자층 증착이 가능한 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판이나 글라스 등의 기판(이하에서 "반도체"라 한다) 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. 최근 반도체 소자의 디자인 룰이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커졌다. 이러한 추세로 인해 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 원자층 증착방법(atomic layer deposition, ALD)의 사용이 증대되고 있다.
ALD는 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착방법과 유사하지만, CVD가 복수의 기체 분자들을 동시에 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, ALD는 하나의 소스 물질(제1 소스물질)을 포함하는 가스를 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 화학 흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스(제2 소스물질)를 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질 사이의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다. 이러한 ALD는 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 증착하는 것이 가능하다는 장점을 갖고 있다.
도 1은 반도체에 박막을 증착하는 가공챔버의 일 예를 도시한 것이며, 도 1에 도시한 바와 같이 가공 챔버(100)는 내부 부피(106)를 둘러싸는 챔버 바디(102) 및 샤워헤드(130)를 포함한다. 샤워헤드(130)는 샤워헤드 베이스 및 샤워헤드 가스 분배판을 포함할 수 있다. 챔버 바디(102)는 알루미늄, 스테인레스 스틸과 같은 물질로 제작된다. 챔버 바디(102)는 측벽(108)과 바닥(110)을 포함한다. 샤워헤드(130)는 다중-성분 코팅을 포함할 수 있다. 도 1에서 도면부호 116은 챔버 바디(102)를 보호하기 위해 측벽(108) 내측으로 형성된 코팅층을 도시한 것이며, 도면부호 148은 기판지지어셈블리를 도시한 것이고, 도면부호 144는 기판을 도시한 것이다.
도 1에 도시한 배기 포트(126)는 챔버 바디(102)에 형성되며, 내부 공간(106)를 펌프(128)에 연결시키며, 펌프(128)는 가공 챔버(100)의 내부 공간(106)의 압력을 배기시키고 조절하기 위해 작동된다.
상기 샤워헤드(130)는 다수의 배출홀(132)이 형성된 가스 분배판을 포함한다. 샤워헤드(130)와 기판지지어셈블리(188)도 코팅층(152)이 구비되어 보호될 수 있다.
상기 샤워헤드(130)와 기판지지어셈블리(188)(이하에서 물품이라 하며, 도면부호 210으로 나타낸다)에 코팅층을 형성하는 과정은 도 2에 도시되어 있다.
물품(210)을 오븐 내에 위치시키고 제1전구체(260)가 공급되어 반응에 의하여 물품(210)의 표면(205)에 흡착층(214)이 형성되며, 흡착층(214)과 반응시켜 제1코팅층(215)을 형성하기 위하여 제2전구체(265)가 공급된다. 물품(210)의 표면에 복수 층의 코팅층을 형성하기 위하여 다시 제3전구체(260)가 공급되어 제1코팅층(215)의 표면으로 제2흡착층(218)이 형성되고 제2흡착층(218)과 반응시켜 제2코팅층(220)을 형성하기 위하여 제4전구체(265)가 공급된다. 위에서 설명한 과정이 반복되어 물품(210)의 표면에 복수의 코팅층이 형성된다.
상기 제1 및 제3 전고체의 예로는 트리스(N,N-비스(트리메틸실릴)아미드)이트륨(III), 트리스(사이클로펜타디에닐)이트륨(III), 트리스(부틸사이클로펜타디에닐)이트륨(III), 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)이트륨(III), 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)이트륨(III) 및 TiF4, 디에틸알루미늄 에톡사이드, 트리스(에틸메틸아미도)알루미늄, 알루미늄 2차-부톡사이드, 알루미늄 트리브로마이드, 알루미늄 트리클로라이드, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리메틸알루미늄, 또는 트리스(디에틸아미도)알루미늄을 포함할 수 잇다.
상기 제2 및 제4 전고체의 예로는 H2O, O2, 또는 O3를 포함할 수 있다.
상기 각 단계 중에 잔여 전고체 등을 배출하기 위한 퍼징 공정이 실행된다.
상기와 같은 종래 기술에서 샤워헤드(130)의 표면은 균일한 두께로 코팅층이 형성되나, 샤워헤드(130)의 배출홀(132)과 같은 홀 내부까지 코팅층이 충분하게 형성되지 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개번호 제20-2011-0006739호 공개실용신안공보 대한민국 공개번호 제10-2018-0006990호 공개특허공보
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 샤워헤드의 배출홀 내부까지 코팅층이 형성될 수 있는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 챔버 내에 샤워헤드가 설치되는 단계(설치단계)와, 제1전구체가 공급되는 단계(제1전구체 공급단계)와, 제2전구체가 공급되는 단계(제2전구체 공급단계)와, 제2전구체 공급단계에서 발생하는 기체를 배출하는 퍼징 단계(제2퍼징단계)를 포함하고; 상기 제1전구체 공급단계부터 제2퍼징단계까지의 과정이 1회 이상 실시되는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법을 제공한다.
상기 제1전구체 공급단계에서 공급되는 제1전구체는 샤워헤드의 가스주입관을 통하여 공급되며, 상기 제2전구체 공급단계에서 공급되는 제2전구체도 샤워헤드의 가스주입관을 통하여 공급되어; 제1전구체와 제2전구체는 각각 샤워헤드의 버퍼공간을 지나 배출홀을 통하여 챔버 내로 공급될 수 있다.
상기 제2퍼징단계에서 공급되는 퍼징 가스는 샤워헤드의 가스주입관을 통하여 공급되어 가스주입부와 버퍼공간을 지나 배출홀을 통하여 챔버 내로 공급될 수 있다.
상기 설치단계에서 AlN히터가 챔버 내에 설치되며, 상기 AlN히터는 AlN히터플레이트가 샤워헤드의 샤워헤드본체와 마주하며, 하향 이격되도록 챔버 내에 설치될 수 있다.
상기 제1전구체 공급단계와 제2전구체 공급단계 사이에 제1전구체 공급단계에서 발생한 잔류물을 배출하는 제1퍼징단계를 더 포함하며; 상기 제1퍼징단계에서 공급되는 퍼징 가스는 샤워헤드의 가스주입관을 통하여 공급되어 가스주입부 및 버퍼공간과 배출홀을 통하여 챔버 내로 공급될 수 있다.
상기 제2퍼징단계와 제1퍼징단계에서는 흡입펌프가 작동하여 가스주입관을 통하여 퍼징 가스가 공급되고 배기펌프가 작동하여 챔버 내의 기체가 배출되고, 흡입펌프가 작동하여 가스주입관을 통하여 퍼징 가스가 공급되고 배기펌프가 작동하여 챔버 내의 기체가 배출되는 과정이 1회 이상 반복될 수 있다.
상기 배기펌프 작동 후 흡입펌프가 작동하여 가스주입관을 통하여 퍼징 가스가 공급되고; 제4흡입밸브만 열린 상태에서 흡입펌프가 역방향으로 운전되어 공급된 퍼징 가스가 배출홀, 버퍼공간, 가스주입관을 통하여 역 방향 배출되고; 상기 제4흡입밸브도 닫힌 상태에서 배기펌프가 작동하여 챔버 내의 잔류 기체가 배출될 수 있다.
본 발명에 따르는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법에 의하면, 샤워헤드의 배출홀은 물론 내부까지 코팅층이 균일하게 형성되어 수명이 향상되고 반도체 제조 불량 발생을 방지할 수 있으며, 기판지지어셈블리와 함께 코팅층을 형성하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 반도체에 박막을 증착하는 가공챔버의 일 예를 도시한 개략적인 단면도이며,
도 2는 다층의 원자층 증착 기술을 설명하기 위한 증착 공정을 도시한 것이며,
도 3은 본 발명에 따르는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법을 설명하기 위한 오븐 및 챔버 부품을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따르는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 설명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 발명의 설명에 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 발명의 설명에 사용되는 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명의 설명에 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 설명에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따르는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법을 설명하기 위한 오븐 및 챔버 부품을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 챔버(100)는 내측에 설치 공간이 형성되는 챔버본체(110)를 포함한다. 도 3에서 도면부호 182는 퍼징배기관(180)을 통하여 유출되는 방향으로만 유체가 유동되도록 하는 체크밸브를 도시한 것이며, 도면부호 190은 4-way 밸브를 도시한 것이다.
상기 챔버본체(110)는 내부에 설치 공간이 형성되며 측면에는 챔버가열부(120)가 포함된다.
상기 챔버본체(110) 내에 원자층 증착을 위한 샤워헤드(SH)가 설치된다.
상기 샤워헤드(SH)는 샤워헤드본체(SH1), 기체주입부(SH2), 버퍼공간(SH3), 배출홀(SH4) 및 가스주입관(SH5)을 포함한다.
부연하자면, 샤워헤드본체(SH1)의 내부에는 가스주입관(SH5)의 하부로 버퍼공간(SH3)이 형성되며, 샤워헤드본체(SH1)의 저면에는 버퍼공간(SH3)으로부터 하향 개구하도록 복수의 배출홀(SH4)이 형성된다. 상기 샤워헤드(SH)는 상부가 챔버본체(110)의 상측에 고정된다.
따라서, 가스주입관(SH5)을 통해 유입된 반응가스 또는 퍼징가스는 기체주입부(SH2)를 지나 샤워헤드본체(SH1)의 버퍼공간(SH3)로 유입된 다음, 각각의 배출홀(SH4)을 통해 챔버본체(110)의 내부로 배출된다.
상기 가스주입관(SH5)으로 원자층 증착을 위한 퍼지가스공급부(175), 제1전구체공급부(155), 제2전구체공급부(165)로 연결된 배관이 설치된다. 퍼지가스공급부(175), 제1전구체공급부(155), 제2전구체공급부(165)로 연결된 각 배관에는 각각 유체의 흐름을 개폐하는 제1밸브(156), 제2밸브(166), 제3밸브(176)가 구비된다. 도 3에서 도면부호 190은 배관의 유체 흐름을 제어하는 4-way밸브를 도시한 것으로, 4-way밸브(190)로 유체의 흐름이 개폐 제어될 수도 있다.
도 3에서 도면부호 180은 퍼징배기관을 도시한 것이고, 181은 퍼징배기관(180)을 개폐하는 제4밸브를 도시한 것이고, 182는 퍼징배기관(180)을 통하여 배출되도록 하고 유입을 차단하는 체크밸브를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따르는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따르는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법을 도시한 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 챔버(100)에 샤워헤드(SH)가 설치된다(ST-110).
상기 샤워헤드(SH)는 샤워헤드본체(SH1)의 배출홀(ST4)이 하향 개구하도록 설치된다.
챔버(100)에는 샤워헤드(SH)가 설치된 상태에서 샤워헤드(SH)의 가스주입관(SH5)를 통하여 제1전구체를 공급한다(ST-120).
이를 더욱 상세하게 설명하면, 제1 전구체공급부(155)의 제1 전구체를 공급하기 위하여 제1밸브(156)는 열리고, 제2밸브(166), 제3밸브(176) 및 제4밸브(181)는 닫힌 상태에서 흡입펌프(140)가 작동된다.
그러면, 제1 전구체는 샤워헤드(SH)의 가스주입관(SH5)을 통하여 버퍼공간(SH3)으로 유입된 다음, 각각의 배출홀(SH4)을 통해 챔버본체(110)로 배출된다.
여기서 제1 전구체는 트리스(N,N-비스(트리메틸실릴)아미드)이트륨(III), 트리스(사이클로펜타디에닐)이트륨(III), 트리스(부틸사이클로펜타디에닐)이트륨(III), 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)이트륨(III), 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)이트륨(III) 및 TiF4, 디에틸알루미늄 에톡사이드, 트리스(에틸메틸아미도)알루미늄, 알루미늄 2차-부톡사이드, 알루미늄 트리브로마이드, 알루미늄 트리클로라이드, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리메틸알루미늄, 또는 트리스(디에틸아미도)알루미늄 중에서 적어도 하나를 포함한다.
배출된 제1 전구체는 샤워헤드(SH)의 표면과 화학적 반응을 일으켜 샤워헤드(SH)의 표면에 균일한 제1 흡착층이 형성된다. 상기 제1 전구체가 샤워헤드(SH)의 가스주입관(SH5)을 통하여 챔버본체(110) 내로 주입되므로, 버퍼공간(SH3)과 배출홀(SH4)과 같은 내부에도 균일하게 제1 흡착층이 형성될 수 있다.
그 다음, 챔버본체(110)의 내측에 잔류하고 있는 제1 전구체를 배출하도록 제1 퍼징 단계가 수행된다(ST-130).
이를 다시 설명하면, 제어부로부터의 신호에 의하여 오픈된 제1벨브(156)가 닫히고, 제3밸브(176)가 오픈된다. 이때, 제2 밸브 및 제4밸브(181)는 닫힌 상태로 유지된다.
제3밸브(176)가 오픈됨에 따라, 가스 공급부(175)에 포집된 퍼징 가스는 기체주입관(SH5)을 통해 버퍼공간(SH3)으로 유입된 다음, 각각의 배출홀(SH4)을 통해 챔버본체(110)로부터 배출된다. 그리고, 배기펌프가 작동되면 샤워헤드(SH)의 표면과 반응하지 않은 제1 전구체 및/또는 표면-전구체 반응 잔류물과 퍼징 가스가 챔버본체(110)의 저면 일측에 설치된 배출부(130)를 통해 외부로 배출된다.
제3 밸브(176)가 오픈된 상태에서 흡입펌프(140)가 작동된다. 그러면, 퍼징가스공급부(175)에 포집된 퍼징 가스는 기체주입관(SH5)을 통해 공급된다.
설정 시간이 경과된 다음, 제1밸브(156), 제2밸브(166) 및 제3밸브(176)는 닫히고, 제4밸브(181)가 오픈된 상태에서 흡입펌프(140)가 작동된다. 흡입펌프(140)는 역방향으로 작동하여 챔퍼본체(110)의 내부에 공급된 퍼징 가스를 배출홀(SH4), 버퍼공간(SH3), 가스주입관(SH5)을 통하여 퍼징배기관(180)으로 배출시킨다. 그러면, 배출홀(SH4) 및 버퍼공간(SH3)을 퍼징하게 되므로 챔퍼본체(110)뿐만 아니라 샤워헤드(SH)의 내부까지 잔류물이 남지 않도록 한다(ST-130).
제1 퍼징 단계(ST-130)가 완료되면, 챔퍼본체(110)의 내부에 제2 전구체가 공급된다(ST-140; 제2 전구체 공급단계).
부연하자면, 제1 전구체를 이용하여 제1 흡착층 형성이 완료되면, 제1 흡착층과 반응시키기 위한 제2 전구체를 공급하여 제2 흡착층을 형성한다. 이때, 제2 전구체는 H2O, O2, 또는 O3 중 하나 이상을 포함한다.
이를 더욱 상세하게 설명하면, 제어부로부터의 명령에 의하여 제2 밸브(166)를 오픈되고, 제1밸브(156), 제3밸브(176) 및 제4밸브(181)를 닫힌 상태에서 흡입펌프(140)가 작동된다. 제2 전구체 공급부(165)로부터 제2 전구체가 샤워헤드(SH)의 가스주입관(SH5)에 공급한다. 그러면, 제2 전구체는 샤워헤드(SH)의 가스주입관(SH5)을 통하여 버퍼공간(SH3)으로 유입된 다음, 각각의 배출홀(SH4)을 통해 챔버본체(110)로 배출된다.
배출된 제2 전구체는 샤워헤드(SH)의 표면과 화학적 반응을 일으켜 균일한 제1 흡착층의 상면에 제2 흡착층을 형성한다(ST-140; 제2 전구체 공급 단계).
제2 흡착층 형성이 완료되면, 챔버본체(110)의 내측에 잔류하고 있는 제2 전구체를 배출하도록 제2 퍼징 단계를 수행한다(ST-150).
이를 다시 설명하면, 제어부로부터의 명령에 의하여 오픈된 제2벨브(166)가 닫히고, 제3밸브(176)는 오픈된다. 이때, 제1 밸브 및 제4밸브(181)는 닫힌 상태를 유지한다.
제3밸브(176)가 오픈됨에 따라, 가스 공급부(175)에 포집된 퍼징 가스는 기체주입관(SH5)을 통해 버퍼공간(SH3)으로 유입된 다음, 각각의 배출홀(SH4)을 통해 챔버본체(110)로 배출된다. 그리고, 배기펌프가 작동되면 샤워헤드(SH)의 표면과 반응하지 않은 제2 전구체 및/또는 표면-전구체 반응 잔류물과 퍼징 가스가 챔버본체(110)의 저면 일측에 설치된 배출부(130)를 통해 외부로 배출된다.
일정 시간동안 퍼징 가스의 배출이 완료되면, 오픈되어 있던 제3 밸브(176)를 닫힌다. 이때, 배기펌프는 계속해서 작동하므로 챔버본체(110)의 내부는 음압상태로 변화될 수 있다.
챔버본체(110)의 내부가 음압 상태에 도달하면, 닫혔던 제3 밸브(176)는 다시 오픈된다. 이때, 제1밸브(156), 제2밸브(166) 및 제4밸브(181)는 닫힌 상태를 유지한다.
제3 밸브(176)를 오픈시킨 상태에서 흡입펌프(140)가 작동되면, 퍼징가스공급부(175)의 퍼징 가스는 기체주입관(SH5)을 통해 챔버본체(110)의 내부로 공급된다. 일정 시간이 경과되면, 제1밸브(156), 제2밸브(166) 및 제3밸브(176)는 닫히고, 제4밸브(181)가 오픈한 상태에서 흡입펌프(140)가 작동된다. 이때, 흡입펌프(140)는 역방향으로 작동된다. 그러면, 챔퍼본체(110)의 내부에 공급된 퍼징 가스는 배출홀(SH4), 버퍼공간(SH3), 가스주입관(SH5)을 통하여 퍼징배기관(180)으로 배출시킨다. 샤워헤드(SH)의 배출홀(SH4) 및 버퍼공간(SH3)이 퍼징되므로 챔퍼본체(110)뿐만 아니라 샤워헤드(SH)의 내부까지 잔류물이 남지 않게 된다(ST-150; 제2 퍼징단계).
상기 제1 전구체 공급단계(ST-120), 제1 퍼징단계(ST-130), 제2 전구체 공급단계(ST-140), 제2 퍼징단계(ST-150)는 반복되어 수행될 수 있다.
이때, 제1 전구체는 최초의 제1 전구체 공급단계(ST-120)에서 공급된 제1 전구체와 다른 물질일 수도 있다. 또한, 반복되어 공급되는 제2 전구체는 최초의 제2 전구체 공급단계(ST-140)에서 공급된 제2 전구체와 다른 물질일 수도 있다.
한편, 제1전구체 공급단계(ST-120)부터 제2퍼징단계(ST-150)가 2회 이상 실시되는 경우에는 가장 마지막 제2퍼징단계(ST-150) 후 어닐링이 실시된다.
상기에서, 챔버 내에 샤워헤드(SH)의 하부로 이격되어 AlN히터(ST)가 설치될 수 있다. 상기 AlN히터(ST)의 AlN히터플레이트(ST1)는 상하 방향으로 샤워헤드본체(SH1)와 마주하도록 설치된다.
상기 AlN히터(ST)가 샤워헤드(SH)와 함께 챔버 내에 설치되어, 위에서 설명한 과정을 거쳐 AlN히터(ST)의 표면에도 원자층이 증착된다. 원자층 증착 과정에서 챔버가열부(120)에 의한 가열에 더하여 상기 AlN히터(ST)로 가열체로 작용하여 챔버 내의 온도가 보다 균일하게 분포되도록 제어될 수 있다.
본 발명에 따르는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법에 의하면, 샤워헤드의 배출홀은 물론 내부까지 코팅층이 균일하게 형성되어 수명이 향상되고 반도체 제조 불량 발생을 방지할 수 있으며, 기판지지어셈블리와 함께 코팅층을 형성하는 것이 가능하게 된다.
100 : 챔버
110 : 챔버본체
120 : 챔버가열부
130 : 배출부
140 : 흡입펌프
155 : 제1 전구체 공급부
156 : 제1밸브
165 : 제2 전구체 공급부
166 : 제2밸브
175 : 퍼징가스공급부
176 : 제3밸브
180 : 퍼징배기관
181 : 제4밸브
SH : 샤워헤드
SH1 : 샤워헤드본체
SH2 : 기체주입부
SH3 : 버퍼공간
SH4 : 배출홀
SH5 : 가스주입관
ST : AlN히터
ST1 : AlN히터플레이트
ST2 : 구동축

Claims (7)

  1. 챔버 내에 샤워헤드가 설치되는 단계(설치단계; ST-110)와, 제1전구체가 공급되는 단계(제1전구체 공급단계; ST-120)와, 제2전구체가 공급되는 단계(제2전구체 공급단계; ST-140)와, 제2전구체 공급단계에서 발생하는 기체를 배출하는 퍼징 단계(제2퍼징단계; ST-150)를 포함하고;
    상기 제1전구체 공급단계(ST-120)부터 제2퍼징단계(ST-150)까지의 과정이 1회 이상 실시되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1전구체 공급단계(ST-120)에서 공급되는 제1전구체는 샤워헤드(SH1)의 가스주입관(SH5)을 통하여 공급되며, 상기 제2전구체 공급단계(ST-140)에서 공급되는 제2전구체도 샤워헤드(SH1)의 가스주입관(SH5)을 통하여 공급되어; 제1전구체와 제2전구체는 각각 샤워헤드(SH)의 버퍼공간(SH3)을 지나 배출홀(SH4)을 통하여 챔버(100) 내로 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제2퍼징단계(ST-150)에서 공급되는 퍼징 가스는 샤워헤드(SH)의 가스주입관(SH5)을 통하여 공급되어 가스주입부(SH2)와 버퍼공간(SH3)을 지나 배출홀(SH4)을 통하여 챔버(100) 내로 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 설치단계(ST-110)에서 AlN히터(ST)가 챔버 내에 설치되며, 상기 AlN히터(ST)는 AlN히터플레이트(ST1)가 샤워헤드(SH)의 샤워헤드본체(SH1)와 마주하며, 하향 이격되도록 챔버(100) 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 제1전구체 공급단계(ST-120)와 제2전구체 공급단계(ST-140) 사이에 제1전구체 공급단계(ST-120)에서 발생한 잔류물을 배출하는 제1퍼징단계(ST-130)를 더 포함하며; 상기 제1퍼징단계(ST-130)에서 공급되는 퍼징 가스는 샤워헤드(SH)의 가스주입관(SH5)을 통하여 공급되어 가스주입부(SH2) 및 버퍼공간(SH3)과 배출홀(SH4)을 통하여 챔버 내로 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제2퍼징단계(ST-150)와 제1퍼징단계(ST-130)에서는 흡입펌프(140)가 작동하여 가스주입관(SH5)을 통하여 퍼징 가스가 공급되고 배기펌프가 작동하여 챔버 내의 기체가 배출되고, 흡입펌프(140)가 작동하여 가스주입관(SH5)을 통하여 퍼징 가스가 공급되고 배기펌프가 작동하여 챔버 내의 기체가 배출되는 과정이 1회 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 배기펌프 작동 후 흡입펌프(140)가 작동하여 가스주입관(SH5)을 통하여 퍼징 가스가 공급되고; 제4흡입밸브(181)만 열린 상태에서 흡입펌프(140)가 역방향으로 운전되어 공급된 퍼징 가스가 배출홀(SH4), 버퍼공간(SH3), 가스주입관(SH5)을 통하여 역 방향 배출되고; 상기 제4흡입밸브(181)도 닫힌 상태에서 배기펌프가 작동하여 챔버 내의 잔류 기체가 배출되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 챔버 부품들의 원자층 증착 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110006739U (ko) 2009-12-29 2011-07-06 주식회사 케이씨텍 원자층 증착장치용 샤워헤드 유닛
KR20180006990A (ko) 2016-04-27 2018-01-19 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 반도체 공정 챔버 부품들을 위한 보호 코팅들의 원자층 증착

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