KR20230155000A - 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스 및 방법을 제공한다. 상기 디바이스는, 2개의 공정 챔버의 흡기 구조와 연통되고 2개의 공정 챔버 중 적어도 하나에 전구체 또는 퍼지 가스를 선택적으로 제공하는 데 사용되는 전구체 공급 장치; 2개의 공정 챔버의 흡기 구조와 연통되고 2개의 공정 챔버 중 적어도 하나에 반응 가스를 선택적으로 제공하는 데 사용되는 반응 가스 공급 장치; 2개의 공정 챔버와 연결되고 2개의 공정 챔버 중 적어도 하나에 RF 전력을 선택적으로 출력하는 데 사용되는 RF 장치; 및 2개의 공정 챔버의 배기구와 연통되고, 2개의 공정 챔버의 챔버 압력을 독립적으로 각각 제어하는 데 사용되는 압력 조절 장치를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스 및 방법은 공정 디버깅 수단을 추가하였으며, 각 챔버에 전구체 공급 장치를 구비할 필요가 없어 디바이스 비용이 절감되었다.

Description

플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스 및 방법
본 발명은 반도체 제조 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스 및 방법에 관한 것이다.
원자층 증착(Atomic Layer Deposition, 이하 'ALD')은 일종의 필름층 증착 방법이다. 이는 우수한 등각성(conformality), 정밀한 두께 제어 능력 및 고종횡비 패턴 구조에 대한 커버리지 능력 등의 장점이 있다. 플라즈마 강화 원자층 증착(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition, 이하 'PEALD')은 비교적 높은 공정 온도의 사용을 피할 수 있고 전구체 선택의 폭이 넓어 ALD 방법을 보완하는 좋은 방법이다.
그러나 ALD 디바이스와 PEALD 디바이스 모두 생산 능력이 낮다는 문제가 두드러진다. PEALD 디바이스의 생산 능력을 향상을 위해, 종래의 방법에서는 2개의 공정 챔버를 사용하여 동시에 2개의 웨이퍼에 대해 공정을 수행한다. 그러나 각각의 공정 챔버가 공정 요건을 충족하는 것을 기반으로, 두 공정 챔버 간의 공정 반복성(박막 두께 및 두께 균일성, 박막 치밀성 등 포함)에 대한 요구도 있다. 예를 들어, 2개의 공정 챔버가 동시에 증착하는 박막 두께의 차이값이 지정된 임계값보다 작아야 한다(예를 들어, 1Å 미만).
그러나 2개의 공정 챔버를 구비한 종래의 PEALD 디바이스는 실제 적용에서 불가피하게 하기와 같은 문제가 있다.
첫째, 두 공정 챔버의 챔버 압력, RF 관련 매개변수를 모두 독립적으로 제어할 수 없어 공정 디버깅이 제한적이다. 예를 들어, 2개의 공정 챔버에 의해 증착된 박막 두께 등에 차이가 있는 경우, 각 공정 챔버의 챔버 압력 및 RF 관련 매개변수(예를 들어 RF 전력, 주파수, 글로우 시간 등)를 개별적으로 조정하여 상기 차이를 제거할 수 없다. 따라서 공정 디버깅 수단의 유연성이 떨어진다.
둘째, 2개의 공정 챔버가 동시에 플라즈마 반응 단계를 수행해야 하므로, 다른 단계(전구체 주입, 퍼징 등)도 동시에 수행해야 한다. 따라서 공정 방식이 단일하고 챔버 간 공정 일관성이 떨어진다. 또한 전구체를 2개의 공정 챔버에 동시에 주입하려면 각 챔버에 하나의 전구체 소스(예를 들어 소스 보틀)를 개별적으로 배치해야 한다. 그러나 이는 전구체 소스의 비용과 챔버 구조의 복잡성을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 종래 기술에 존재하는 기술적 과제 중 적어도 하나를 해결하기 위하여, 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스 및 방법을 제공한다. 이는 각 공정 챔버의 챔버 압력 및 RF 관련 매개변수를 개별적으로 조정할 수 있다. 따라서 공정 디버깅 수단이 추가되어 공정 일관성 및 공정 방식의 다양화를 개선할 수 있다. 또한 각 챔버에 전구체 공급 장치를 장착할 필요가 없으므로 디바이스 비용이 절감된다.
본 발명의 목적을 구현하기 위하여 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스를 제공한다. 여기에는 2개의 공정 챔버, 전구체 공급 장치, 반응 가스 공급 장치, RF 장치 및 압력 조절 장치가 포함된다.
상기 전구체 공급 장치는 2개의 상기 공정 챔버의 흡기 구조와 연통되고, 2개의 상기 공정 챔버 중 적어도 하나에 전구체 또는 퍼지 가스를 선택적으로 제공하는 데 사용된다.
상기 반응 가스 공급 장치는 2개의 상기 공정 챔버의 흡기 구조와 연통되고, 2개의 상기 공정 챔버 중 적어도 하나에 반응 가스를 선택적으로 제공하는 데 사용된다.
상기 RF 장치는 2개의 상기 공정 챔버와 연결되고, 2개의 상기 공정 챔버 중 적어도 하나에 RF 전력을 선택적으로 출력하는 데 사용된다.
상기 압력 조절 장치는 2개의 상기 공정 챔버의 배기구와 연통되고, 2개의 상기 공정 챔버의 챔버 압력을 독립적으로 각각 제어하는 데 사용된다.
선택적으로, 상기 전구체 공급 장치는 전구체 소스, 흡기 관로 세트, 전환 관로 세트 및 가스 펌핑 장치를 포함한다. 상기 전구체 소스는 상기 전환 관로 세트를 통해 상기 흡기 관로 세트와 연통된다. 상기 흡기 관로 세트는 2개의 상기 공정 챔버의 흡기 구조와 연통된다.
상기 전구체 소스는 상기 전구체 또는 퍼지 가스를 제공하는 데 사용된다.
상기 전환 관로 세트는 상기 전구체 소스를 상기 흡기 관로 세트 또는 상기 가스 펌핑 장치와 선택적으로 연통시키는 데 사용된다.
상기 흡기 관로 세트는 상기 전구체 소스를 2개의 상기 공정 챔버 중 적어도 하나와 선택적으로 연통시키는 데 사용된다.
선택적으로, 상기 흡기 관로 세트는 제1 흡기 분기로 및 제2 흡기 분기로를 포함한다. 상기 제1 흡기 분기로 및 제2 흡기 분기로의 배기단은 각각 2개의 상기 공정 챔버의 흡기 구조와 연통된다. 상기 제1 흡기 분기로 및 제2 흡기 분기로의 흡기단은 모두 상기 전환 관로 세트와 연통된다. 또한 상기 제1 흡기 분기로 및 제2 흡기 분기로 상에는 각각 제1 온오프 밸브 및 제2 온오프 밸브가 설치된다.
선택적으로, 상기 흡기 관로 세트는 제1 희석 분기로 및 제2 희석 분기로를 더 포함한다. 상기 제1 희석 분기로 및 제2 희석 분기로의 흡기단은 모두 희석 가스를 제공하는 희석 가스 소스와 연통시키는 데 사용된다. 상기 제1 희석 분기로 및 제2 희석 분기로의 배기단은 각각 제1 흡기 분기로 및 제2 흡기 분기로와 연통된다. 또한 상기 제1 희석 분기로 및 제2 희석 분기로 상에는 각각 제1 유량 제어기 및 제2 유량 제어기가 설치된다.
선택적으로, 상기 흡기 관로 세트는 2개의 가스 혼합 구조를 더 포함한다. 2개의 상기 가스 혼합 구조는 모두 제1 흡기단, 제2 흡기단 및 배기단을 구비한다. 2개의 상기 가스 혼합 구조의 상기 제1 흡기단은 각각 상기 제1 흡기 분기로 및 제2 흡기 분기로의 배기단과 연통된다. 2개의 상기 가스 혼합 구조의 상기 배기단은 각각 2개의 상기 공정 챔버의 흡기 구조와 연통된다. 2개의 상기 가스 혼합 구조의 상기 제2 흡기단은 밸런스 가스를 제공하는 밸런스 가스 소스 및 상기 반응 가스 공급 장치와 연통되는 데 사용된다.
선택적으로, 각각의 상기 가스 혼합 구조는 모두 가스 혼합 블록 및 가스 혼합 관로를 포함한다. 상기 가스 혼합 블록에는 가스 혼합 캐비티가 설치된다. 상기 가스 혼합 블록의 외표면 상에는 상기 제1 흡기단 및 상기 제2 흡기단이 형성된다. 상기 가스 혼합 블록의 외표면 상에는 배기단이 더 형성된다. 상기 배기단은 상기 가스 혼합 관로의 흡기단과 연통된다. 상기 가스 혼합 관로의 배기단은 상기 가스 혼합 구조의 배기단으로 사용되어 상기 공정 챔버의 흡기 구조와 연통된다.
선택적으로, 상기 전환 관로 세트는 제1 전환 분기로 및 제2 전환 분기로를 포함한다. 상기 제1 전환 분기로의 양단은 각각 상기 전구체 소스 및 상기 흡기 관로 세트와 연통된다. 상기 제2 전환 분기로의 양단은 각각 상기 제1 전환 분기로 및 상기 가스 펌핑 장치와 연통된다. 또한 상기 제1 전환 분기로 및 제2 전환 분기로 상에는 각각 제3 온오프 밸브 및 제4 온오프 밸브가 설치된다.
선택적으로, 상기 전구체 소스는 캐리어 가스 메인 관로, 소스 보틀, 제1 캐리어 가스 분기로 및 제2 캐리어 가스 분기로를 포함한다. 상기 캐리어 가스 메인 관로의 흡기단은 캐리어 가스를 제공하는 캐리어 가스 소스와 연통시키는 데 사용된다. 상기 캐리어 가스 메인 관로의 배기단은 상기 전환 관로 세트와 연통된다. 또한 상기 캐리어 가스 메인 관로 상에는 제5 온오프 밸브 및 제3 질량 유량 제어기가 설치된다.
상기 제1 캐리어 가스 분기로의 흡기단과 상기 캐리어 가스 메인 관로는 상기 제5 온오프 밸브의 상류 위치에서 연통된다. 상기 제1 캐리어 가스 분기로의 배기단은 상기 소스 보틀의 흡기단과 연통된다. 상기 제2 캐리어 가스 분기로의 배기단과 상기 캐리어 가스 메인 관로는 상기 제5 온오프 밸브의 하류 위치에서 연통된다. 상기 제2 캐리어 가스 분기로의 흡기단은 상기 소스 보틀의 배기단과 연통된다. 또한 상기 제1 캐리어 가스 분기로와 제2 캐리어 가스 분기로 상에는 각각 제6 온오프 밸브 및 제7 온오프 밸브가 설치된다.
상기 소스 보틀은 상기 전구체를 저장하는 데 사용된다.
선택적으로, 상기 RF 장치는 제1 매처, 제2 매처, 제1 RF 전원 및 제2 RF 전원을 포함한다. 상기 제1 RF 전원은 상기 제1 매처를 통해 그 중 하나의 상기 공정 챔버와 전기적으로 연결된다. 상기 제2 RF 전원은 상기 제2 매처를 통해 그 중 다른 하나의 상기 공정 챔버와 전기적으로 연결된다.
선택적으로, 상기 압력 조절 장치는 제1 배기 분기로 및 제2 배기 분기로를 포함한다. 상기 제1 배기 분기로 및 제2 배기 분기로의 흡기단은 각각 2개의 상기 공정 챔버의 배기구와 연통된다. 상기 제1 배기 분기로 및 제2 배기 분기로의 배기단은 모두 가스 펌핑 장치와 연통된다. 또한 상기 제1 배기 분기로 및 제2 배기 분기로 상에는 각각 제1 격리 밸브 및 제2 격리 밸브가 설치된다. 상기 제1 배기 분기로 및 제2 배기 분기로 상에는 각각 제1 유량 조절 밸브 및 제2 유량 조절 밸브가 더 설치된다.
선택적으로, 상기 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스는 원격 플라즈마 세정 장치, 제1 세정 관로 및 제2 세정 관로를 더 포함한다. 2개의 상기 가스 혼합 구조에는 모두 제3 흡기단이 더 구비된다. 상기 제1 세정 관로 및 제2 세정 관로의 흡기단은 모두 상기 원격 플라즈마 세정 장치와 연통된다. 상기 제1 세정 관로 및 제2 세정 관로의 배기단은 각각 2개의 상기 제3 흡기단과 연통된다. 또한 상기 제1 세정 관로 및 제2 세정 관로 상에는 각각 제3 격리 밸브 및 제4 격리 밸브가 설치된다.
상기 원격 플라즈마 세정 장치는 상기 공정 챔버를 세정할 수 있는 플라즈마를 제공하는 데 사용된다.
다른 기술적 해결책으로서, 본 발명의 실시예는 플라즈마 강화 원자층 증착 방법을 더 제공한다. 이는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스를 채택하여 동시에 2개의 웨이퍼 상에 필름층을 증착한다. 상기 플라즈마 강화 원자층 증착 방법은 하기 단계를 포함한다.
S1. 2개의 상기 공정 챔버 중 제1 공정 챔버에 상기 전구체를 주입하고, 2개의 상기 공정 챔버 중 제2 공정 챔버에 상기 반응 가스를 주입한다. 또한 상기 제2 공정 챔버에 RF 전력을 출력한다.
S2. 상기 전구체 공급 장치 및 2개의 상기 공정 챔버를 퍼지한다.
S3. 상기 제2 공정 챔버에 상기 전구체를 주입하고, 상기 제1 공정 챔버에 상기 반응 가스를 주입한다. 또한 상기 제1 공정 챔버에 RF 전력을 출력한다.
S4. 상기 전구체 공급 장치 및 2개의 상기 공정 챔버를 퍼지한다.
2개의 상기 웨이퍼 상에 증착된 상기 필름층의 두께가 목표 두께에 도달할 때까지, 상기 S1 단계 내지 상기 S4 단계를 순환한다.
본 발명의 유익한 효과는 하기와 같다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스 및 방법은, 2개의 공정 챔버의 배기구와 연통되는 압력 조절 장치를 이용하여, 2개의 공정 챔버의 챔버 압력을 독립적으로 각각 제어할 수 있다. 또한 2개의 공정 챔버와 연결된 RF 장치를 이용하여, 2개의 공정 챔버 중 적어도 하나의 공정 챔버에 RF 전력을 선택적으로 출력함으로써, 각 공정 챔버의 RF 관련 매개변수를 독립적으로 조정할 수 있다. 따라서 공정 디버깅 수단이 추가될 뿐만 아니라, 공정 일관성이 향상된다. 또한 2개의 공정 챔버가 각각의 공정 단계를 동기적으로 수행할 필요가 없어, 공정 방식의 다양화가 개선된다. 또한 각각의 챔버에 전구체 공급 장치를 배치할 필요가 없다. 즉, 전구체 공급 장치를 이용하여 2개의 공정 챔버의 흡기 구조와 연통시켜, 2개의 공정 챔버 중 적어도 하나의 공정 챔버에 전구체 또는 퍼지 가스를 선택적으로 제공하므로, 디바이스 비용이 절감된다.
도 1a는 종래의 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스의 구조도이다.
도 1b는 도 1a에서 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스를 이용한 증착 방법의 흐름 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스의 원리 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 사용된 전구체 소스의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 사용된 흡기 관로 세트의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 강화 원자층 증착 방법의 흐름 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 강화 원자층 증착 방법의 다른 흐름 블록도이다.
본 발명이 속한 기술분야의 당업자가 본 발명의 기술적 해결책을 보다 잘 이해할 수 있도록, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에서 제공하는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스 및 방법을 상세히 설명한다.
도 1a를 참조하면, 종래의 플라즈마 강화 원자층 증착(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition, 이하 'PEALD') 디바이스는 웨이퍼에 대한 증착 공정을 동시에 수행할 수 있는 2개의 공정 챔버(1a, 1b)를 포함한다. 여기에서 2개의 공정 챔버(1a, 1b)로부터 각각 배출된 가스는 메인 배기 관로(11)로 모인다. 또한 상기 메인 배기 관로(11)에서 테일 가스를 가스 펌핑 장치(미도시)로 이송한다. 또한, 메인 배기 관로(11) 상에는 격리 밸브(12) 및 유량 조절 밸브(13)가 더 설치된다. 여기에서 격리 밸브(12)는 메인 배기 관로(11)를 온 또는 오프시키는 데 사용된다. 유량 조절 밸브(13)는 메인 배기 관로(11) 내의 가스 유량을 조절하는 데 사용된다. 따라서 2개의 공정 챔버(1a, 1b) 내의 가스 압력을 동시에 제어할 수 있다.
또한, 2개의 공정 챔버(1a, 1b)는 각각의 흡기 관로를 통해 가스 공급 장치(16) 및 원격 플라즈마 세정 장치(17)와 각각 연통된다. 여기에서, 가스 공급 장치(16)는 2개의 공정 챔버(1a, 1b)에 공정 가스(전구체, 반응 가스 및 퍼지 가스를 포함하나 이에 한정되지 않음)를 동시에 제공하는 데 사용된다. 원격 플라즈마 세정 장치(17)는 2개의 공정 챔버(1a, 1b) 내의 박막이 일정 두께로 축적된 후, 2개의 공정 챔버(1a, 1b)에 공정 챔버를 세정할 수 있는 플라즈마(예를 들어 NF3 가스 이온화에 의해 형성된 플라즈마)를 동시에 제공하는 데 사용된다.
또한, 2개의 공정 챔버(1a, 1b)는 하나의 매처(14) 및 RF 전원(15)을 공유한다. 상기 RF 전원(15)은 매처(14)를 통해 2개의 공정 챔버(1a, 1b)에 동시에 RF 전력을 인가하여, 2개의 공정 챔버(1a, 1b) 내의 반응성 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성한다.
상기 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스는 실제 적용에서 불가피하게 하기와 같은 문제점이 있다.
첫째, 2개의 공정 챔버(1a, 1b)가 1개의 격리 밸브(12) 및 유량 조절 밸브(13)를 공유한다. 따라서 2개의 공정 챔버(1a, 1b)의 챔버 압력을 독립적으로 제어할 수 없어, 공정 디버깅에 한계가 있다. 예를 들어, 2개 공정 챔버에 의해 증착된 박막 두께 등에 차이가 있는 경우, 각 공정 챔버의 챔버 압력을 독립적으로 조정하여 상기 차이를 제거할 수 없다. 따라서 공정 디버깅 수단의 유연성이 떨어진다. 또한, 격리 밸브(12)가 열리면, 2개의 공정 챔버(1a, 1b)가 배기 관로에 의해 여전히 서로 연통될 가능성이 존재한다. 따라서 진정한 의미의 물리적 격리를 구현할 수 없다. 하나의 공정 챔버에서 파편이나 입자 수량이 증가하는 등의 비정상적인 상황이 발생하면, 다른 하나의 공정 챔버에 악영향을 미칠 수 있다.
둘째, 2개의 공정 챔버(1a, 1b)가 1개의 매처(14) 및 RF 전원(15)을 공유한다. 따라서 2개의 공정 챔버에 의해 증착된 박막 두께 등에 차이가 있을 경우, 각 공정 챔버의 RF 관련 매개변수(예를 들어 전력, 주파수, 글로우 시간 등)를 개별적으로 조정하여 상기 차이를 제거할 수 없다. 따라서 공정 디버깅 수단의 유연성이 떨어진다. 동시에, 도 1b에 도시된 바와 같이, 2개의 공정 챔버(1a, 1b)가 동시에 플라즈마 반응 단계를 수행해야 하므로, 다른 단계(전구체 주입, 퍼징 등)도 동시에 수행해야 한다. 따라서 공정 방식이 단일하고 챔버 간 공정 일관성이 떨어진다. 또한 두 공정 챔버의 공정 일관성 요건을 충족시키기 위해, 각 챔버에 하나의 전구체 소스(예를 들어 소스 보틀)를 개별적으로 배치하여, 전구체를 두 공정 챔버(1a, 1b)에 동시에 주입시켜야 한다. 그러나 이는 전구체 소스의 비용과 챔버 구조의 복잡성을 증가시킬 수 있다.
셋째, 2개의 공정 챔버(1a, 1b)와 원격 플라즈마 세정 장치(17) 사이에 어떠한 전환 제어 구조도 설치되지 않기 때문에, 두 공정 챔버(1a, 1b)를 동시에 세정할 수만 있고, 개별적으로 세정할 수는 없다. 따라서 세정 방식이 단일하다. 또한, 원격 플라즈마 세정 장치(17)와 가스 공급 장치(16)가 동일한 흡기 관로를 공유하기 때문에, 이들 둘 사이가 물리적으로 격리되지 않는다. 따라서 공정 가스가 원격 플라즈마 세정 장치(17)로 확산될 위험이 있으므로, 공정 제어의 난이도가 높아진다.
상기 PEALD 디바이스에 존재하는 적어도 하나의 문제점을 해결하기 위해, 도 2 및 도 3을 함께 참조하여, 본 발명의 실시예는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스를 더 제공한다. 여기에는 2개의 공정 챔버(2a, 2b), 전구체 공급 장치(3), 반응 가스 공급 장치(6), RF 장치(8) 및 압력 조절 장치(7)가 포함된다. 2개의 공정 챔버(2a, 2b)는 모두 물리적으로 격리된 독립 챔버이다. 각각의 공정 챔버는 모두 흡기 구조(21)를 구비한다. 상기 흡기 구조(21)는 예를 들어 챔버 꼭대기부에 설치된 가스 분배 장치로, 공정 가스를 챔버 내부에 균일하게 이송하는 역할을 한다. 또한 각각의 공정 챔버에는 베이스(22)가 더 설치되며, 이는 웨이퍼(S)를 운반하고 웨이퍼(S)의 온도를 제어하는 데 사용된다.
상기 전구체 공급 장치(3)는 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기 구조(21)와 연결된다. 이는 2개의 공정 챔버(2a, 2b) 중 적어도 하나에 전구체 또는 퍼지 가스를 선택적으로 제공하는데 사용된다. 즉, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)가 1개의 전구체 공급 장치(3)를 공유한다. 실제 응용에서, 상기 전구체는 증착될 필름층 재료의 성분 및 특성에 따라 선택된다. 상기 전구체는 캐리어 가스를 사용하거나 사용하지 않고 기체 상태로 공정 챔버로 이송될 수 있다. 예를 들어, 증착될 필름층 재료가 이산화규소(SiO2)인 경우, SAM24(bis(diethylamino)silane)가 전구체로서 선택될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 선택적으로, 상기 전구체 공급 장치(3)는 전구체 소스(30), 흡기 관로 세트(5), 전환 관로 세트(4) 및 가스 펌핑 장치(10b)를 포함한다. 여기에서 전구체 소스(30)는 전환 관로 세트(4)를 통해 흡기 관로 세트(5)와 연통된다. 상기 흡기 관로 세트(5)는 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기 구조(21)와 연통된다. 전구체 소스(30)는 상기 전구체 또는 퍼지 가스를 제공하는 데 사용된다. 전환 관로 세트(4)는 전구체 소스(30)를 흡기 관로 세트(5) 또는 가스 펌핑 장치(10b)와 선택적으로 연통시키는 데 사용된다. 흡기 관로 세트(5)는 전구체 소스(30)를 2개의 공정 챔버(2a, 2b) 중 적어도 하나와 선택적으로 연통시키는 데 사용된다.
전환 관로 세트(4)가 전구체 소스(30)를 흡기 관로 세트(5)와 연통시키면, 전구체 소스(30)에서 제공되는 전구체는 흡기 관로 세트(5)로 이송될 수 있고, 흡기 관로 세트(5)를 거쳐 2개의 공정 챔버(2a, 2b) 중 적어도 하나에 이송된다. 전환 관로 세트(4)가 전구체 소스(30)를 가스 펌핑 장치(10b)와 연통시키면, 전구체 소스(30)에 의해 제공되는 전구체는 어떠한 공정 챔버도 거치지 않고 가스 펌핑 장치(10b)로 직접 배출된다.
본 실시예에 있어서, 선택적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 전환 관로 세트(4)는 제1 전환 분기로(41a) 및 제2 전환 분기로(41b)를 포함한다. 제1 전환 분기로(41a)의 양단은 각각 전구체 소스(30) 및 흡기 관로 세트(5)와 연통된다. 제2 전환 분기로(41b)의 양단은 각각 제1 전환 분기로(41a) 및 가스 펌핑 장치(10b)와 연통된다. 또한 제1 전환 분기로(41a)와 제2 전환 분기로(41b) 상에는 각각 제3 온오프 밸브(42a) 및 제4 온오프 밸브(42b)가 설치된다. 제3 온오프 밸브(42a)가 열리고 제4 온오프 밸브(42b)가 닫히면, 제1 전환 분기로(41a)는 온되고 제2 전환 분기로(41b)는 오프된다. 이때 전구체 소스(30)에서 출력되는 전구체는 제1 전환 분기로(41a)를 통해 흡기 관로 세트(5)로 유입된다. 제3 온오프 밸브(42a)가 닫히고 제4 온오프 밸브(42b)가 열리면, 제1 전환 분기로(41a)는 오프되고 제2 전환 분기로(41b)는 온된다. 이때 전구체 소스(30)에서 출력되는 전구체는 제2 전환 분기로(41b)를 통해 가스 펌핑 장치(10b)로 유입된다.
본 실시예에 있어서, 선택적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전구체 소스(30)는 캐리어 가스 메인 관로(31), 소스 보틀(32), 제1 캐리어 가스 분기로(35a) 및 제2 캐리어 가스 분기로(35b)를 포함한다. 여기에서, 캐리어 가스 메인 관로(31)의 흡기단(도 4에서 좌측 방향)은 캐리어 가스(C1)를 제공하는 캐리어 가스 소스(미도시)와 연통시키는 데 사용된다. 캐리어 가스 메인 관로(31)의 배기단(도 4에서 우측 방향)은 상기 전환 관로 세트(4)(즉, 도 3에 도시된 제1 전환 분기로(41a)의 흡기단)와 연통된다. 또한 캐리어 가스 메인 관로(31) 상에는 제5 온오프 밸브(33) 및 제3 질량 유량 제어기(34)가 설치된다. 여기에서 제5 온오프 밸브(33)는 캐리어 가스 메인 관로(31)를 온 또는 오프시키는 데 사용된다. 제3 질량 유량 제어기(34)는 캐리어 가스 메인 관로(31) 내의 캐리어 가스(C1)의 유량을 제어하는 데 사용된다.
제1 캐리어 가스 분기로(35a)의 흡기단과 캐리어 가스 메인 관로(31)는 제5 온오프 밸브(33)의 상류 위치에서 연통된다. 제1 캐리어 가스 분기로(35a)의 배기단은 소스 보틀(32)의 흡기단과 연통된다. 제2 캐리어 가스 분기로(35b)의 배기단과 캐리어 가스 메인 관로(31)는 제5 온오프 밸브(33)의 하류 위치에서 연통된다. 제2 캐리어 가스 분기로(35b)의 흡기단은 소스 보틀(32)의 배기단과 연통된다. 또한 제1 캐리어 가스 분기로(35a) 및 제2 캐리어 가스 분기로(35b) 상에는 각각 제6 온오프 밸브(36) 및 제7 온오프 밸브(37)가 설치된다. 여기에서, 제6 온오프 밸브(36)는 제1 캐리어 가스 분기로(35a)를 온 또는 오프시키는 데 사용된다. 제7 온오프 밸브(37)는 제2 캐리어 가스 분기로(35b)를 온 또는 오프시키는 데 사용된다.
소스 보틀(32)은 전구체를 저장하는 데 사용된다. 소스 보틀(32)에 저장된 전구체의 초기 상태는 액체 상태, 고체 상태 또는 기체 상태일 수 있다. 공정을 수행할 때, 소스 보틀(32) 내의 전구체는 캐리어 가스를 사용하거나 사용하지 않는 상황에서 기체 상태의 형태로 출력된다. 구체적으로, 제5 온오프 밸브(33)가 열리고 제6 온오프 밸브(36) 및 제7 온오프 밸브(37)가 닫히면, 캐리어 가스 메인 관로(31)가 온되고 제1 캐리어 가스 분기로(35a) 및 제2 캐리어 가스 분기로(35b)가 오프된다. 이때 캐리어 가스(C1)는 소스 보틀(32)을 거치지 않고 캐리어 가스 메인 관로(31)를 거쳐 전환 관로 세트(4)로 흐른다. 즉, 소스 보틀(32) 내의 전구체가 출력되지 않는다. 이 상태에서, 캐리어 가스(C1)를 이용하여 그것이 흐르는 관로 및 공정 챔버를 퍼징할 수 있다. 이때 캐리어 가스(C1)는 상기 퍼지 가스로 사용된다.
제5 온오프 밸브(33)가 닫히고 제6 온오프 밸브(36) 및 제7 온오프 밸브(37)가 열리면, 캐리어 가스 메인 관로(31)가 오프되고 제1 캐리어 가스 분기로(35a) 및 제2 캐리어 가스 분기로(35b)가 온된다. 이때, 캐리어 가스(C1)는 제5 온오프 밸브(33) 상류에 위치한 캐리어 가스 메인 관로(31)의 전방 구간 및 제1 캐리어 가스 분기로(35a)를 거쳐 소스 보틀(32)을 향해 흐른다. 즉, 캐리어 가스(C1)는 소스 보틀(32)을 거치며, 소스 보틀(32)에 휴대된 전구체가 제2 캐리어 가스 분기로(35b) 및 제5 온오프 밸브(33) 하류에 위치한 캐리어 가스 메인 관로(31)의 후방 구간을 경유하여 출력될 수 있다.이 상태에서, 전환 관로 세트(4)가 전구체 소스(30)를 흡기 관로 세트(5)와 연통시키면, 전구체가 휴대된 캐리어 가스(C1)는 흡기 관로 세트(5)로 이송될 수 있다. 또한 흡기 관로 세트(5)를 거쳐 2개의 공정 챔버(2a, 2b) 중 적어도 하나로 이송될 수 있다.
선택적으로, 상기 제5 온오프 밸브(33), 제6 온오프 밸브(36) 및 제7 온오프 밸브(37)는 모두 급속 개폐 밸브이므로, 해당 관로의 신속한 온오프를 구현한다. 물론 실제 적용에서, 상이한 공정 요건에 따라, 다른 온오프 밸브가 채택될 수도 있다. 본 발명의 실시예는 이를 특별히 제한하지 않는다.
선택적으로, 제1 캐리어 가스 분기로(35a) 및 제2 캐리어 가스 분기로(35b) 사이에는 중간 관로(35c)가 더 연결된다. 상기 중간 관로(35c) 상에는 제1 자동 온오프 밸브(39c)가 설치된다. 제1 자동 온오프 밸브(39c)가 열리면, 중간 관로(35c)가 온된다. 이 경우, 제6 온오프 밸브(36)와 제7 온오프 밸브(37)가 열리면, 캐리어 가스(C1)는 소스 보틀(32)을 지나지 않으며, 소스 보틀(32) 내의 전구체가 출력되며 전환 관로 세트(4)를 향해 흐를 수 있다. 또한, 선택적으로, 제1 캐리어 가스 분기로(35a) 및 제2 캐리어 가스 분기로(35b) 상에서, 소스 보틀(32)의 입력단 및 출력단에 각각 근접한 위치에 제2 자동 온오프 밸브(39a) 및 제3 자동 온오프 밸브(39b)가 각각 더 설치될 수 있다. 이를 통해 제1 캐리어 가스 분기로(35a) 및 제2 캐리어 가스 분기로(35b)의 자동 제어를 구현한다. 제1 캐리어 가스 분기로(35a) 및 제2 캐리어 가스 분기로(35b)에 제1 수동 밸브(38a) 및 제2 수동 밸브(38b)를 각각 더 설치할 수 있다. 상기 자동 온오프 밸브와 수동 밸브의 설치는 제어의 유연성과 신뢰성을 향상시키는 데 도움이 된다. 상기 제1 자동 온오프 밸브(39c), 제2 자동 온오프 밸브(39a) 및 제3 자동 온오프 밸브(39b)는 예를 들어 공기압 밸브이다.
본 실시예에 있어서, 선택적으로, 공정 요건을 충족시키도록 소스 보틀(32)에 충분한 전구체가 있도록 보장하기 위해, 소스 보틀(32)은 주입단을 더 구비한다. 상기 주입단은 액체 상태의 전구체를 보충하는 액체 이송 시스템과 연결하는 데 사용된다. 구체적으로, 상기 주입단은 예를 들어 주입 관로(321)를 통해 액체 이송 시스템(미도시)과 연결된다. 또한 상기 주입 관로(321)는 상기 주입단에 근접한 지점에 제8 온오프 밸브(322)가 설치된다.
본 실시예에 있어서, 상기 전구체 소스(30)는 소스 보틀(32) 및 캐리어 가스(C1)를 이용하여 전구체의 공급을 구현하나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않음에 유의한다. 실제 적용에서 전구체 소스는 가스 캐비넷과 같이 다른 임의의 가스 공급 구조가 채택될 수도 있다.
본 실시예에 있어서, 선택적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 흡기 관로 세트(5)는 제1 흡기 분기로(51a) 및 제2 흡기 분기로(51b)를 포함한다. 여기에서 제1 흡기 분기로(51a) 및 제2 흡기 분기로(51b)의 배기단은 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기 구조(21)와 각각 연통된다. 구체적으로 2개의 가스 혼합 구조(55a, 55b)를 통해 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기 구조(21)와 연통시킬 수 있다. 상기 2개의 가스 혼합 구조(55a, 55b)는 전구체(및/또는 캐리어 가스) 및 기타 가스(예를 들어 희석 가스, 밸런스 가스 등)를 이송하기 위한 관로와 연통되어, 이러한 가스를 개별적으로 또는 혼합한 후 2개의 공정 챔버(2a, 2b)로 각각 주입하는 데 사용된다. 물론 실제 적용에서, 구체적인 상황에 따라, 상기 가스 혼합 구조를 설치하지 않을 수도 있다. 이 경우, 제1 흡기 분기로(51a) 및 제2 흡기 분기로(51b)의 배기단은 직접 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기 구조(21)와 연통될 수 있다.
제1 흡기 분기로(51a) 및 제2 흡기 분기로(51b)의 흡기단은 모두 전환 관로 세트(4)(즉, 도 3에 도시된 제1 전환 분기로(41a))의 배기단과 연통된다. 또한 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 흡기 분기로(51a) 및 제2 흡기 분기로(51b) 상에는 각각 제1 온오프 밸브(52a) 및 제2 온오프 밸브(52b)가 설치된다. 제1 온오프 밸브(52a) 및 제2 온오프 밸브(52b) 중 적어도 하나를 선택적으로 열어, 제1 흡기 분기로(51a) 및 제2 흡기 분기로(51b) 중 적어도 하나를 온시킬 수 있다. 따라서 전구체 소스(30)를 2개의 공정 챔버(2a, 2b) 중 적어도 하나와 연통시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서, 선택적으로, 상기 2개의 가스 혼합 구조(55a, 55b)는 모두 제1 흡기단, 제2 흡기단 및 배기단을 구비한다. 여기에서, 2개의 가스 혼합 구조(55a, 55b)의 제1 흡기단은 각각 제1 흡기 분기로(51a) 및 제2 흡기 분기로(51b)의 배기단과 연통된다. 2개의 가스 혼합 구조(55a, 55b)의 배기단은 각각 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기 구조(21)와 연통된다. 2개의 가스 혼합 구조(55a, 55b)의 제2 흡기단은 밸런스 가스를 제공하는 밸런스 가스 소스 및 반응 가스 공급 장치(6)와 연결하는 데 사용된다.
구체적으로, 2개의 가스 혼합 구조(55a, 55b)의 제2 흡기단은 각각 2개의 밸런스 가스 이송 유닛(18a, 18b)을 통해 상기 밸런스 가스 소스와 연결된다. 2개의 밸런스 가스 이송 유닛(18a, 18b)은 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 각각 밸런스 가스를 독립적으로 이송하는 데 사용된다. 2개의 공정 챔버(2a, 2b) 내에 교대로 전구체를 이송하는 방식을 채택하여 증착 공정을 수행하는 경우, 2개의 공정 챔버 사이에서 전환될 때, 전구체 이송이 정지된 공정 챔버 내의 흡기량에 비교적 큰 변동이 생길 수 있다. 이는 챔버 압력에 비교적 큰 변동을 주는 동시에 공정 가스 유동장의 안정성을 저해할 수 있다. 따라서 두 공정 챔버 사이에서 전환될 때, 전구체 이송이 정지된 공정 챔버에 밸런스 가스를 이송하기 시작하고, 해당 밸런스 가스의 흡기량을 전구체의 흡기량에 맞출 수 있다. 이를 통해 흡기량 변동으로 인해 챔버 압력에 비교적 큰 변동이 발생하는 것을 방지함으로써, 공정 가스 유동장의 안정성을 향상시킬 수 있다. 밸런스 가스는 예를 들어 아르곤(Ar) 또는 기타 불활성 가스이다.
도 3 및 도 5는 2개의 밸런스 가스 이송 유닛(18a, 18b)을 개략적으로만 도시하였으며, 이들 둘의 구체적인 구조는 도시하지는 않았다. 해당 구체적인 구조는 예를 들어 밸런스 가스 흡기 관로 및 상기 밸런스 가스 흡기 관로 상에 설치된 온오프 밸브를 포함한다. 여기에서, 밸런스 가스 흡기 관로의 흡기단은 밸런스 가스 소스와 연결하는 데 사용된다. 밸런스 가스 흡기 관로의 배기단은 상응하는 가스 혼합 구조와 연결된다. 또한, 밸런스 가스 흡기 관로 상에는 밸런스 가스 흡기 관로 내의 가스 유량을 제어하기 위한 유량 제어기가 설치될 수도 있다. 물론 실제 적용에서, 상기 2개의 밸런스 가스 이송 유닛(18a, 18b)은 가스 혼합 구조(55a, 55b)를 통과하지 않고 각각 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기 구조(21)와 직접 연결될 수도 있다.
본 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 반응 가스 공급 장치(6)는 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기 구조(21)와 연통된다. 이는 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 동시 또는 개별적으로 반응 가스를 제공하는 데 사용된다. 상기 반응 가스에 의해 형성된 플라즈마(자유 라디칼을 포함하나 이에 한정되지 않음)는 웨이퍼(S) 상에 흡착된 전구체와 화학적으로 반응하여 웨이퍼(S) 표면 상에 필요한 필름층을 형성할 수 있다. 예를 들어, 증착하고자 하는 필름층 재료가 이산화규소(SiO2)이고 전구체로 SAM24(bis(diethylamino)silane)가 사용되면, 산소(O2)를 반응 가스로 선택할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 선택적으로, 반응 가스 공급 장치(6)는 제1 반응 가스 이송 유닛(6a) 및 제2 반응 가스 이송 유닛(6b)을 포함한다. 이들 둘은 2개의 가스 혼합 구조(55a, 55b)를 통해 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기 구조(21)와 연통될 수 있다. 이는 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 반응 가스를 독립적으로 각각 전달하는 데 사용된다. 도 3 및 도 5는 제1 반응 가스 이송 유닛(6a) 및 제2 반응 가스 이송 유닛(6b)을 개략적으로만 도시하였으며, 이들 둘의 구체적인 구조는 도시하지는 않았다. 해당 구체적인 구조는 예를 들어 반응 가스 흡기 관로 및 상기 반응 가스 흡기 관로 상에 설치된 온오프 밸브를 포함한다. 여기에서, 반응 가스 흡기 관로의 흡기단은 반응 가스 소스와 연통시키는 데 사용된다. 반응 가스 흡기 관로의 배기단은 상응하는 가스 혼합 구조와 연통된다. 또한, 반응 가스 흡기 관로 상에는 반응 가스 흡기 관로 내의 가스 유량을 제어하기 위한 유량 제어기가 설치될 수도 있다. 물론 실제 적용에서, 상기 제1 반응 가스 이송 유닛(6a) 및 제2 반응 가스 이송 유닛(6b)은 가스 혼합 구조(55a, 55b)를 통과하지 않고 각각 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기 구조(21)와 직접 연통될 수도 있다.
각각의 가스 혼합 구조는 다양한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 본 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 각 가스 혼합 구조는 모두 가스 혼합 블록(551) 및 가스 혼합 관로(552)를 포함한다. 여기에서, 가스 혼합 블록(551)에는 가스 혼합 캐비티(미도시)가 설치된다. 상기 가스 혼합 블록(551)의 외표면 상에는 상기 제1 흡기단, 제2 흡기단 및 배기단이 형성된다. 상기 배기단은 가스 혼합 관로(552)의 흡기단과 연통된다. 가스 혼합 관로(552)의 배기단은 가스 혼합 구조의 배기단으로 사용되어 공정 챔버의 흡기 구조(21)와 연통된다. 상기 가스 혼합 구조의 흡기단 수량은 공정 챔버에 주입해야 하는 공정 가스의 수량과 서로 대응한다는 점에 유의한다. 실제 적용에서, 구체적인 수요에 따라, 상기 가스 혼합 구조를 거치지 않고 상기 밸런스 가스 및/또는 반응 가스를 주입할 수도 있다.
본 실시예에 있어서, 선택적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 흡기 관로 세트(5)는 제1 희석 분기로(53a) 및 제2 희석 분기로(53b)를 더 포함한다. 여기에서 제1 희석 분기로(53a) 및 제2 희석 분기로(53b)의 흡기단은 모두 희석 가스를 제공하는 희석 가스 소스(미도시)와 모두 연통시키는 데 사용된다. 제1 희석 분기로(53a) 및 제2 희석 분기로(53b)의 배기단은 각각 제1 흡기 분기로(51a) 및 제2 흡기 분기로(51b)와 연통된다. 또한 제1 희석 분기로(53a) 및 제2 희석 분기로(53b) 상에는 각각 제1 유량 제어기(54a) 및 제2 유량 제어기(54b)가 설치되어, 제1 희석 분기로(53a) 및 제2 희석 분기로(53b) 내의 가스 유량을 각각 제어하는 데 사용된다. 희석 가스 소스에 의해 출력되는 희석 가스는 각각 제1 희석 분기로(53a) 및 제2 희석 분기로(53b)를 거쳐 제1 흡기 분기로(51a) 및 제2 흡기 분기로(51b)로 유입될 수 있다. 또한 전구체와 혼합되어 희석 작용을 나타낼 수 있다. 희석 가스는 예를 들어 아르곤(Ar) 또는 기타 불활성 가스이다.
RF 장치(8)는 2개의 공정 챔버(2a, 2b)와 연결되며, 2개의 공정 챔버(2a, 2b) 중 적어도 하나에 RF 전력을 선택적으로 출력하는 데 사용된다. 구체적으로, 본 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, RF 장치(8)는 제1 매처(81a), 제2 매처(81b), 제1 RF 전원(82a) 및 제2 RF 전원(82b)을 포함한다. 여기에서 제1 RF 전원(82a)은 제1 매처(81a)를 통해 그 중 하나의 공정 챔버(즉, 제1 공정 챔버(2a))와 전기적으로 연결된다. 제2 RF 전원(82b)은 제2 매처(81b)를 통해 그 중 다른 하나의 공정 챔버(즉, 제2 공정 챔버(2b))와 전기적으로 연결된다.
2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 매처 및 RF 전원을 별도로 장착함으로써, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 RF 관련 매개변수(예를 들어 RF 전력, 주파수, 글로우 시간 등)를 독립적으로 조정할 수 있다. 따라서 공정 디버깅 수단이 증가하고, 공정 일관성이 향상된다. 또한, 상이한 시간에 2개의 공정 챔버(2a, 2b) 각각의 RF 전원을 온시킬 수 있다. 따라서 2개의 공정 챔버(2a, 2b)가 각각의 공정 단계를 동시에 수행할 필요가 없으므로, 공정 방식의 다양화가 개선된다. 또한, 각 챔버에 전구체 공급 장치를 구비할 필요가 없고, 본 실시예에서 채택하는 상기 전구체 공급 장치를 사용하여 상이한 시간에 해당하는 그 중 하나의 공정 챔버에 전구체를 주입할 수 있다. 즉, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 교대로 전구체를 이송할 수 있으므로, 공정 일관성 요건을 충족하는 동시에 디바이스 비용도 절감된다.
본 실시예에서는 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 매처 및 RF 전원을 별도로 배치하지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않음에 유의한다. 실제 적용에서는 하나의 매처 및 RF 전원만 설치할 수도 있다. 또한 상응하는 스위칭 장치를 설치하여 매처와 RF 전원을 그 중 하나의 공정 챔버와 선택적으로 연통시킬 수 있다. 이는 마찬가지로 상이한 시간에 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 RF 전원을 인가할 수 있다. 2개의 공정 챔버(2a, 2b)는 각각의 공정 단계를 동시에 수행할 필요가 없으므로, 공정 방식의 다양화가 개선된다.
압력 조절 장치(7)는 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 배기구와 연통되며, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 챔버 압력을 독립적으로 각각 제어하는 데 사용된다. 이처럼, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 의해 증착된 박막 두께 등에 차이가 있는 경우, 압력 조절 장치(7)를 통해 각 공정 챔버의 챔버 압력을 독립적으로 조정하여 상기 차이를 제거할 수 없다. 따라서 공정 디버깅 수단의 유연성이 향상된다.
구체적으로, 본 실시예에 있어서, 압력 조절 장치(7)는 제1 배기 분기로(71a) 및 제2 배기 분기로(71b)를 포함한다. 제1 배기 분기로(71a) 및 제2 배기 분기로(71b)의 흡기단은 각각 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 배기구와 연통된다. 제1 배기 분기로(71a) 및 제2 배기 분기로(71b)의 배기단은 모두 가스 펌핑 장치(10a)와 연통된다. 또한 제1 배기 분기로(71a) 및 제2 배기 분기로(71b) 상에는 각각 제1 격리 밸브(72a) 및 제2 격리 밸브(72b)가 설치되며, 제1 배기 분기로(71a) 및 제2 배기 분기로(71b)의 온오프를 독립적으로 각각 제어하는 데 사용된다. 제1 배기 분기로(71a) 및 제2 배기 분기로(71b) 상에는 각각 제1 유량 조절 밸브(73a) 및 제2 유량 조절 밸브(73b)가 더 설치되며, 제1 배기 분기로(71a) 및 제2 배기 분기로(71b) 내의 가스 유량을 독립적으로 각각 조절하는 데 사용된다.
제1 배기 분기로(71a) 및 제2 배기 분기로(71b) 상에 각각 제1 격리 밸브(72a) 및 제2 격리 밸브(72b)를 설치함으로써, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 물리적 격리를 진정으로 구현할 수 있다. 따라서 하나의 공정 챔버에서 파편이나 입자 수량이 증가하는 등 비정상적인 상황일 때, 다른 하나의 공정 챔버에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 동시에, 제1 배기 분기로(71a) 및 제2 배기 분기로(71b) 상에 각각 제1 유량 조절 밸브(73a) 및 제2 유량 조절 밸브(73b)가 설치되어, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 배기 속도를 독립적으로 제어할 수 있다. 이처럼, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 의해 증착된 박막에 두께 등 차이가 있는 경우, 제1 유량 조절 밸브(73a) 및 제2 유량 조절 밸브(73b)를 개별적으로 조절함으로써, 각 공정 챔버의 챔버 압력을 독립적으로 제어하여 상기 차이를 제거할 수 있다. 따라서 공정 디버깅 수단의 유연성이 개선되고, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 공정 일관성이 더욱 개선된다.
압력 조절 장치(7)는 상기 실시예에 의해 제공되는 해결책을 채택하는 것으로 한정되지 않음에 유의한다. 실제 적용에서 다른 임의 구조를 채택하여 각 공정 챔버의 챔버 압력을 독립적으로 제어할 수도 있다.
실제 적용에서, 상기 가스 펌핑 장치(10a) 및 가스 펌핑 장치(10b)는 동일한 가스 펌핑 장치일 수 있음에 유의한다. 즉, 전환 관로 세트(4)는 2개의 공정 챔버(2a, 2b)와 동일한 가스 펌핑 장치를 공유할 수 있다. 상기 가스 펌핑 장치는 예를 들어 진공 펌프이다.
본 실시예에 있어서, 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스는 원격 플라즈마 세정 장치(9), 제1 세정 관로(91a) 및 제2 세정 관로(91b)를 더 포함한다. 2개의 가스 혼합 구조(55a, 55b)에는 모두 제3 흡기단이 더 구비된다. 제1 세정 관로(91a) 및 제2 세정 관로(91b)의 흡기단은 모두 원격 플라즈마 세정 장치(9)와 연통된다. 제1 세정 관로(91a) 및 제2 세정 관로(91b)의 배기단은 각각 2개의 가스 혼합 구조(55a, 55b)의 상기 제3 흡기단과 연통된다. 물론 실제 적용에서, 구체적인 상황에 따라, 제1 세정 관로(91a) 및 제2 세정 관로(91b)의 배기단은 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기 구조(21)와 직접 연통될 수도 있다.
또한, 제1 세정 관로(91a) 및 제2 세정 관로(91b)의 배기단 상에는 각각 제3 격리 밸브(92a) 및 제4 격리 밸브(92b)가 설치된다. 원격 플라즈마 세정 장치(9)는 2개의 공정 챔버(2a, 2b) 내의 박막이 일정 두께로 축적된 후, 다시 2개의 공정 챔버(2a, 2b) 중 적어도 하나의 공정 챔버에 공정 챔버를 세정할 수 있는 플라즈마(예를 들어 NF3 가스 이온화에 의해 형성된 플라즈마)를 제공하는 데 사용된다.
상기 제3 격리 밸브(92a) 및 제4 격리 밸브(92b)를 통해, 어느 하나의 공정 챔버를 독립적으로 세정하거나, 2개의 공정 챔버를 동시에 세정할 수 있다. 따라서 세정 방식의 유연성이 향상될 수 있다. 동시에, 증착 공정을 수행할 때, 상기 제3 격리 밸브(92a) 및 제4 격리 밸브(92b)를 닫아 공정 가스가 원격 플라즈마 세정 장치(9)로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 공정 가스의 이용률을 향상시키고 공정 가스 유동장의 안정성을 개선할 수 있다.
실제 적용에 있어서, 실제 상황에 따라, 상기 원격 플라즈마 세정 장치(9)를 설치하지 않을 수도 있음에 유의한다.
다른 기술적 해결책으로서, 본 발명의 실시예는 플라즈마 강화 원자층 증착 방법을 더 제공한다. 이는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스를 채택하여 동시에 2개의 웨이퍼 상에 필름층을 증착한다.
구체적으로, 도 3에 도시된 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스를 예로 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 플라즈마 강화 원자층 증착 방법은 하기 단계를 포함한다.
S1 단계: 2개의 공정 챔버(2a, 2b)는 각각 S11 단계 및 S12 단계를 수행한다. 이들 둘은 동기적으로 또는 상이한 시간에 각각 실행될 수 있다.
S11 단계: 제1 공정 챔버(2a)에 전구체를 주입하여 전구체를 웨이퍼(S)의 표면에 흡착시킨다.
S12 단계: 제2 공정 챔버(2b)에 반응 가스를 주입한다. 또한 제2 공정 챔버(2b)에 RF 전력을 출력하여, 반응 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성한다. 상기 플라즈마는 웨이퍼(S) 표면 상에 흡착된 전구체와 반응하여, 웨이퍼(S) 표면 상에 필요한 필름층을 형성할 수 있다.
구체적으로, 도 2 내지 도 5에 도시된 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스를 예로 들면, S11 단계 및 S12 단계를 실행하는 과정에서, 제4 온오프 밸브(42b), 제5 온오프 밸브(33) 및 제2 온오프 밸브(52b)를 닫는 동시에 제3 온오프 밸브(42a), 제6 온오프 밸브(36), 제7 온오프 밸브(37) 및 제1 온오프 밸브(52a)를 연다. 이를 통해 제1 공정 챔버(2a)에 전구체(캐리어 가스(C1)에 의해 휴대됨)를 독립적으로 주입한다. 상기 S11 단계를 수행하는 과정에서, 제1 공정 챔버(2a)에 전구체를 주입하는 시간은 일반적으로 비교적 짧으며, S11 단계의 공정 시간보다 짧음에 유의한다. 이 경우, 제3 온오프 밸브(42a)는 S11 단계가 수행되는 과정에서 항상 열려있지는 않다. 예를 들어, S11 단계가 시작되면, 제3 온오프 밸브(42a)가 열리는 동시에 제4 온오프 밸브(42b)가 닫힌다. 이때, 제1 공정 챔버(2a)에 전구체를 주입하며, 일정 시간이 지난 후(S11 단계의 공정 시간에 아직 도달하지 않음), 제3 온오프 밸브(42a)가 닫히는 동시에 제4 온오프 밸브(42b)가 열린다. 이때 전구체가 제2 전환 분기로(41b)를 통해 가스 펌핑 장치(10b)로 유입된다. 물론 실제 적용에서, 상이한 수요에 따라, S11 단계가 수행되는 동안 제3 온오프 밸브(42a)가 계속 열린 상태로 유지될 수도 있다. 본 발명의 실시예는 이를 특별히 제한하지 않는다.
이와 동시에, 선택적으로, 제1 희석 분기로(53a) 및 제2 희석 분기로(53b)를 이용하여 동시에 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 희석 가스를 주입한다. 밸런스 가스 이송 유닛(18b)을 이용하여 제2 공정 챔버(2b)에 밸런스 가스를 주입하여, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기량이 동일하도록 보장한다. 제2 반응 가스 이송 유닛(6b)을 이용하여 제2 공정 챔버(2b)에 반응 가스를 주입하고, 제2 RF 전원(82b)을 온시켜, 제2 매처(81b)를 통해 제2 공정 챔버(2b)에 RF 전력을 인가한다. 이를 통해 반응 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성한다.
S2 단계: 2개의 공정 챔버(2a, 2b)는 각각 S21 단계 및 S22 단계를 수행한다. 이들 둘은 동기적으로 또는 상이한 시간에 각각 실행될 수 있다.
S21 단계 및 S22 단계는 모두 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스에서 전구체 공급 장치 및 2개의 공정 챔버(2a, 2b)를 퍼징하는 데 사용된다.
구체적으로, 도 2 내지 도 5에 도시된 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스를 예로 들면, S21 단계 및 S22 단계를 실행하는 과정에서, 제4 온오프 밸브(42b), 제5 온오프 밸브(33), 제1 온오프 밸브(52a), 제2 온오프 밸브(52b) 및 제3 온오프 밸브(42a)를 온시키는 동시에, 제6 온오프 밸브(36) 및 제7 온오프 밸브(37)를 오프시킨다. 이를 통해 상응하는 관로 및 2개의 공정 챔버(2a, 2b)를 퍼징시킨다.
이와 동시에, 선택적으로, 제1 희석 분기로(53a) 및 제2 희석 분기로(53b)를 이용하여 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 희석 가스를 동시에 주입하여, 퍼징 역할을 수행할 수도 있다. 2개의 밸런스 가스 이송 유닛(18a, 18b)을 이용하여 각각 제1 공정 챔버(2a) 및 제2 공정 챔버(2b)에 밸런스 가스를 동시에 주입하여, 마찬가지로 퍼징 역할을 수행할 수 있다. 제2 공정 챔버(2b)로의 반응 가스 주입을 중단한다.
S3 단계: 2개의 공정 챔버(2a, 2b)는 각각 S31 단계 및 S32 단계를 수행한다. 이들 둘은 동기적으로 또는 상이한 시간에 각각 실행될 수 있다.
S31 단계: 제1 공정 챔버(2a)에 반응 가스를 주입한다. 또한 제1 공정 챔버(2a)에 RF 전력을 출력하여, 반응 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성한다. 상기 플라즈마는 웨이퍼(S) 표면 상에 흡착된 전구체와 반응하여, 웨이퍼(S) 표면 상에 필요한 필름층을 형성할 수 있다.
S32 단계: 제2 공정 챔버(2b)에 전구체를 주입하여 전구체를 웨이퍼(S)의 표면에 흡착시킨다.
구체적으로, 도 2 내지 도 5에 도시된 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스를 예로 들면, S31 단계 및 S32 단계를 실행하는 과정에서, 제4 온오프 밸브(42b), 제5 온오프 밸브(33) 및 제1 온오프 밸브(52a)를 닫는 동시에 제3 온오프 밸브(42a), 제6 온오프 밸브(36), 제7 온오프 밸브(37) 및 제2 온오프 밸브(52b)를 연다. 이를 통해 제2 공정 챔버(2b)에 전구체(캐리어 가스(C1)에 의해 휴대됨)를 독립적으로 주입한다.
이와 동시에, 선택적으로, 제1 희석 분기로(53a) 및 제2 희석 분기로(53b)를 이용하여 동시에 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 희석 가스를 주입한다. 밸런스 가스 이송 유닛(18a)을 이용하여 제1 공정 챔버(2a)에 밸런스 가스를 주입하여, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기량이 동일하도록 보장한다. 제1 반응 가스 이송 유닛(6a)을 이용하여 제1 공정 챔버(2a)에 반응 가스를 주입하고, 제1 RF 전원(82a)을 온시켜, 제1 매처(81a)를 통해 제1 공정 챔버(2a)에 RF 전력을 인가한다. 이를 통해 반응 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성한다.
S4 단계: 2개의 공정 챔버(2a, 2b)는 각각 S41 단계 및 S42 단계를 수행한다. 이들 둘은 동기적으로 또는 상이한 시간에 각각 실행될 수 있다.
S41 단계 및 S42 단계는 상기 S21 단계 및 S22 단계와 동일하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.
2개의 웨이퍼 상에 증착된 필름층의 두께가 목표 두께에 도달할 때까지, 상기 S1 단계 내지 S4 단계를 순환한다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 강화 원자층 증착 방법은 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에서 각각의 공정 단계를 동시에 수행할 필요가 없으므로, 공정 방식의 다양화가 개선된다. 또한, 각 챔버에 전구체 공급 장치를 구비할 필요가 없고, 본 실시예에서 채택하는 상기 전구체 공급 장치를 사용하여 상이한 시간에 해당하는 그 중 하나의 공정 챔버에 전구체를 주입할 수 있다. 즉, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 교대로 전구체를 이송할 수 있으므로, 공정 일관성 요건을 충족하는 동시에 디바이스 비용도 절감된다.
본 발명의 실시예는 플라즈마 강화 원자층 증착 방법을 제공한다. 구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 S1' 단계 내지 S4' 단계를 포함한다.
S1' 단계: 2개의 공정 챔버(2a, 2b)는 각각 S11' 단계 및 S12' 단계를 수행한다. 이들 둘은 동기적으로 또는 상이한 시간에 각각 실행될 수 있다.
S11' 단계: 제1 공정 챔버(2a)에 반응 가스를 주입한다. 또한 제1 공정 챔버(2a)에 RF 전력을 출력하여, 반응 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성한다. 상기 플라즈마는 웨이퍼(S) 표면 상에 흡착된 전구체와 반응하여, 웨이퍼(S) 표면 상에 필요한 필름층을 형성할 수 있다.
S12' 단계: 제2 공정 챔버(2b)에 전구체를 주입하여 전구체를 웨이퍼(S)의 표면에 흡착시킨다.
구체적으로, 도 2 내지 도 5에 도시된 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스를 예로 들면, S11' 단계 및 S12' 단계를 실행하는 과정에서, 제4 온오프 밸브(42b), 제5 온오프 밸브(33) 및 제1 온오프 밸브(52a)를 닫는 동시에 제3 온오프 밸브(42a), 제6 온오프 밸브(36), 제7 온오프 밸브(37) 및 제2 온오프 밸브(52b)를 연다. 이를 통해 제2 공정 챔버(2b)에 전구체(캐리어 가스(C1)에 의해 휴대됨)를 독립적으로 주입한다.
이와 동시에, 선택적으로, 제1 희석 분기로(53a) 및 제2 희석 분기로(53b)를 이용하여 동시에 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 희석 가스를 주입한다. 밸런스 가스 이송 유닛(18a)을 이용하여 제1 공정 챔버(2a)에 밸런스 가스를 주입하여, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기량이 동일하도록 보장한다. 제1 반응 가스 이송 유닛(6a)을 이용하여 제1 공정 챔버(2a)에 반응 가스를 주입하고, 제1 RF 전원(82a)을 온시켜, 제1 매처(81a)를 통해 제1 공정 챔버(2a)에 RF 전력을 인가한다. 이를 통해 반응 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성한다.
S2' 단계: 2개의 공정 챔버(2a, 2b)는 각각 S21' 단계 및 S22' 단계를 수행한다. 이들 둘은 동기적으로 또는 상이한 시간에 각각 실행될 수 있다.
S21' 단계 및 S22' 단계는 모두 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스에서 전구체 공급 장치 및 2개의 공정 챔버(2a, 2b)를 퍼징하는 데 사용된다.
구체적으로, 도 2 내지 도 5에 도시된 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스를 예로 들면, S21' 단계 및 S22' 단계를 실행하는 과정에서, 제3 온오프 밸브(42a), 제5 온오프 밸브(33), 제1 온오프 밸브(52a), 제2 온오프 밸브(52b) 및 제3 온오프 밸브(42a)를 온시키는 동시에, 제6 온오프 밸브(36) 및 제7 온오프 밸브(37)를 오프시킨다. 이를 통해 상응하는 관로 및 2개의 공정 챔버(2a, 2b)를 퍼징시킨다.
이와 동시에, 선택적으로, 제1 희석 분기로(53a) 및 제2 희석 분기로(53b)를 이용하여 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 희석 가스를 동시에 주입하여, 퍼징 역할을 수행할 수도 있다. 2개의 밸런스 가스 이송 유닛(18a, 18b)을 이용하여 각각 제1 공정 챔버(2a) 및 제2 공정 챔버(2b)에 밸런스 가스를 동시에 주입하여, 마찬가지로 퍼징 역할을 수행할 수 있다. 제2 공정 챔버(2b)로의 반응 가스 주입을 중단한다.
S3' 단계: 2개의 공정 챔버(2a, 2b)는 각각 S31' 단계 및 S32' 단계를 수행한다. 이들 둘은 동기적으로 또는 상이한 시간에 각각 실행될 수 있다.
S31' 단계: 제1 공정 챔버(2a)에 전구체를 주입하여 전구체를 웨이퍼(S)의 표면에 흡착시킨다.
S32' 단계: 제2 공정 챔버(2b)에 반응 가스를 주입한다. 또한 제2 공정 챔버(2b)에 RF 전력을 출력하여, 반응 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성한다. 상기 플라즈마는 웨이퍼(S) 표면 상에 흡착된 전구체와 반응하여, 웨이퍼(S) 표면 상에 필요한 필름층을 형성할 수 있다.
구체적으로, 도 2 내지 도 5에 도시된 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스를 예로 들면, S31' 단계 및 S32' 단계를 실행하는 과정에서, 제4 온오프 밸브(42b), 제5 온오프 밸브(33) 및 제2 온오프 밸브(52b)를 닫는 동시에 제3 온오프 밸브(42a), 제6 온오프 밸브(36), 제7 온오프 밸브(37) 및 제1 온오프 밸브(52a)를 연다. 이를 통해 제1 공정 챔버(2a)에 전구체(캐리어 가스(C1)에 의해 휴대됨)를 독립적으로 주입한다.
이와 동시에, 선택적으로, 제1 희석 분기로(53a) 및 제2 희석 분기로(53b)를 이용하여 동시에 2개의 공정 챔버(2a, 2b)에 희석 가스를 주입한다. 밸런스 가스 이송 유닛(18b)을 이용하여 제2 공정 챔버(2b)에 밸런스 가스를 주입하여, 2개의 공정 챔버(2a, 2b)의 흡기량이 동일하도록 보장한다. 제2 반응 가스 이송 유닛(6b)을 이용하여 제2 공정 챔버(2b)에 반응 가스를 주입하고, 제2 RF 전원(82b)을 온시켜, 제2 매처(81b)를 통해 제2 공정 챔버(2b)에 RF 전력을 인가한다. 이를 통해 반응 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성한다.
S4' 단계: 2개의 공정 챔버(2a, 2b)는 각각 S41' 단계 및 S42' 단계를 수행한다. 이들 둘은 동기적으로 또는 상이한 시간에 각각 실행될 수 있다.
S41' 단계 및 S42' 단계는 상기 S21' 단계 및 S22' 단계와 동일하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.
2개의 웨이퍼 상에 증착된 필름층의 두께가 목표 두께에 도달할 때까지, 상기 S1' 단계 내지 S4' 단계를 순환한다.
요약하면, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스 및 방법은, 2개의 공정 챔버의 배기구와 연통되는 압력 조절 장치를 이용하여, 2개의 공정 챔버의 챔버 압력을 독립적으로 각각 제어할 수 있다. 또한 2개의 공정 챔버와 연결된 RF 장치를 이용하여, 2개의 공정 챔버 중 적어도 하나의 공정 챔버에 RF 전력을 선택적으로 출력함으로써, 각 공정 챔버의 RF 관련 매개변수를 독립적으로 조정할 수 있다. 따라서 공정 디버깅 수단이 추가될 뿐만 아니라, 공정 일관성이 향상된다. 또한 2개의 공정 챔버가 각각의 공정 단계를 동기적으로 수행할 필요가 없어, 공정 방식의 다양화가 개선된다. 또한 각각의 챔버에 전구체 공급 장치를 배치할 필요가 없다. 즉, 전구체 공급 장치를 이용하여 2개의 공정 챔버의 흡기 구조와 연통시켜, 2개의 공정 챔버 중 적어도 하나의 공정 챔버에 전구체 또는 퍼지 가스를 선택적으로 제공하므로, 디바이스 비용이 절감된다.
상기 실시형태는 본 발명의 원리를 설명하기 위해 사용된 예시적인 실시형태일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않음을 이해할 수 있다. 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상과 본질을 벗어나지 않고 다양한 수정 및 개선을 진행할 수 있다. 이러한 수정 및 개선은 본 발명의 보호 범위로 간주된다.

Claims (12)

  1. 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스에 있어서,
    2개의 공정 챔버, 전구체 공급 장치, 반응 가스 공급 장치, RF 장치 및 압력 조절 장치를 포함하고,
    상기 전구체 공급 장치는 2개의 상기 공정 챔버의 흡기 구조와 연통되고, 2개의 상기 공정 챔버 중 적어도 하나에 전구체 또는 퍼지 가스를 선택적으로 제공하는 데 사용되고,
    상기 반응 가스 공급 장치는 2개의 상기 공정 챔버의 흡기 구조와 연통되고, 2개의 상기 공정 챔버 중 적어도 하나에 반응 가스를 선택적으로 제공하는 데 사용되고,
    상기 RF 장치는 2개의 상기 공정 챔버와 연결되고, 2개의 상기 공정 챔버 중 적어도 하나에 RF 전력을 선택적으로 출력하는 데 사용되고,
    상기 압력 조절 장치는 2개의 상기 공정 챔버의 배기구와 연통되고, 2개의 상기 공정 챔버의 챔버 압력을 독립적으로 각각 제어하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전구체 공급 장치는 전구체 소스, 흡기 관로 세트, 전환 관로 세트 및 가스 펌핑 장치를 포함하고, 상기 전구체 소스는 상기 전환 관로 세트를 통해 상기 흡기 관로 세트와 연통되고, 상기 흡기 관로 세트는 2개의 상기 공정 챔버의 흡기 구조와 연통되고,
    상기 전구체 소스는 상기 전구체 또는 퍼지 가스를 제공하는 데 사용되고,
    상기 전환 관로 세트는 상기 전구체 소스를 상기 흡기 관로 세트 또는 상기 가스 펌핑 장치와 선택적으로 연통시키는 데 사용되고,
    상기 흡기 관로 세트는 상기 전구체 소스를 2개의 상기 공정 챔버 중 적어도 하나와 선택적으로 연통시키는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흡기 관로 세트는 제1 흡기 분기로 및 제2 흡기 분기로를 포함하고, 상기 제1 흡기 분기로 및 제2 흡기 분기로의 배기단은 각각 2개의 상기 공정 챔버의 흡기 구조와 연통되고, 상기 제1 흡기 분기로 및 제2 흡기 분기로의 흡기단은 모두 상기 전환 관로 세트와 연통되고, 상기 제1 흡기 분기로 및 제2 흡기 분기로 상에는 각각 제1 온오프 밸브 및 제2 온오프 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 흡기 관로 세트는 제1 희석 분기로 및 제2 희석 분기로를 더 포함하고, 상기 제1 희석 분기로 및 제2 희석 분기로의 흡기단은 모두 희석 가스를 제공하는 희석 가스 소스와 연통시키는 데 사용되고, 상기 제1 희석 분기로 및 제2 희석 분기로의 배기단은 각각 제1 흡기 분기로 및 제2 흡기 분기로와 연통되고, 상기 제1 희석 분기로 및 제2 희석 분기로 상에는 각각 제1 유량 제어기 및 제2 유량 제어기가 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 흡기 관로 세트는 2개의 가스 혼합 구조를 더 포함하고, 2개의 상기 가스 혼합 구조는 모두 제1 흡기단, 제2 흡기단 및 배기단을 구비하고, 2개의 상기 가스 혼합 구조의 상기 제1 흡기단은 각각 상기 제1 흡기 분기로 및 제2 흡기 분기로의 배기단과 연통되고, 2개의 상기 가스 혼합 구조의 상기 배기단은 각각 2개의 상기 공정 챔버의 흡기 구조와 연통되고, 2개의 상기 가스 혼합 구조의 상기 제2 흡기단은 밸런스 가스를 제공하는 밸런스 가스 소스 및 상기 반응 가스 공급 장치와 연통되는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스.
  6. 제5항에 있어서
    각각의 상기 가스 혼합 구조는 모두 가스 혼합 블록 및 가스 혼합 관로를 포함하고, 상기 가스 혼합 블록에는 가스 혼합 캐비티가 설치되고, 상기 가스 혼합 블록의 외표면 상에는 상기 제1 흡기단 및 상기 제2 흡기단이 형성되고, 상기 가스 혼합 블록의 외표면 상에는 배기단이 더 형성되고, 상기 배기단은 상기 가스 혼합 관로의 흡기단과 연통되고, 상기 가스 혼합 관로의 배기단은 상기 가스 혼합 구조의 배기단으로 사용되어 상기 공정 챔버의 흡기 구조와 연통되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전환 관로 세트는 제1 전환 분기로 및 제2 전환 분기로를 포함하고, 상기 제1 전환 분기로의 양단은 각각 상기 전구체 소스 및 상기 흡기 관로 세트와 연통되고, 상기 제2 전환 분기로의 양단은 각각 상기 제1 전환 분기로 및 상기 가스 펌핑 장치와 연통되고, 상기 제1 전환 분기로 및 제2 전환 분기로 상에는 각각 제3 온오프 밸브 및 제4 온오프 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스.
  8. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전구체 소스는 캐리어 가스 메인 관로, 소스 보틀, 제1 캐리어 가스 분기로 및 제2 캐리어 가스 분기로를 포함하고, 상기 캐리어 가스 메인 관로의 흡기단은 캐리어 가스를 제공하는 캐리어 가스 소스와 연통시키는 데 사용되고, 상기 캐리어 가스 메인 관로의 배기단은 상기 전환 관로 세트와 연통되고, 상기 캐리어 가스 메인 관로 상에는 제5 온오프 밸브 및 제3 질량 유량 제어기가 설치되고,
    상기 제1 캐리어 가스 분기로의 흡기단과 상기 캐리어 가스 메인 관로는 상기 제5 온오프 밸브의 상류 위치에서 연통되고, 상기 제1 캐리어 가스 분기로의 배기단은 상기 소스 보틀의 흡기단과 연통되고, 상기 제2 캐리어 가스 분기로의 배기단과 상기 캐리어 가스 메인 관로는 상기 제5 온오프 밸브의 하류 위치에서 연통되고, 상기 제2 캐리어 가스 분기로의 흡기단은 상기 소스 보틀의 배기단과 연통되고, 상기 제1 캐리어 가스 분기로와 제2 캐리어 가스 분기로 상에는 각각 제6 온오프 밸브 및 제7 온오프 밸브가 설치되고,
    상기 소스 보틀은 상기 전구체를 저장하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 RF 장치는 제1 매처, 제2 매처, 제1 RF 전원 및 제2 RF 전원을 포함하고, 상기 제1 RF 전원은 상기 제1 매처를 통해 그 중 하나의 상기 공정 챔버와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 RF 전원은 상기 제2 매처를 통해 그 중 다른 하나의 상기 공정 챔버와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 압력 조절 장치는 제1 배기 분기로 및 제2 배기 분기로를 포함하고, 상기 제1 배기 분기로 및 제2 배기 분기로의 흡기단은 각각 2개의 상기 공정 챔버의 배기구와 연통되고, 상기 제1 배기 분기로 및 제2 배기 분기로의 배기단은 모두 가스 펌핑 장치와 연통되고, 상기 제1 배기 분기로 및 제2 배기 분기로 상에는 각각 제1 격리 밸브 및 제2 격리 밸브가 설치되고, 상기 제1 배기 분기로 및 제2 배기 분기로 상에는 각각 제1 유량 조절 밸브 및 제2 유량 조절 밸브가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스.
  11. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스는 원격 플라즈마 세정 장치, 제1 세정 관로 및 제2 세정 관로를 더 포함하고, 2개의 상기 가스 혼합 구조에는 모두 제3 흡기단이 더 구비되고, 상기 제1 세정 관로 및 제2 세정 관로의 흡기단은 모두 상기 원격 플라즈마 세정 장치와 연통되고, 상기 제1 세정 관로 및 제2 세정 관로의 배기단은 각각 2개의 상기 제3 흡기단과 연통되고, 상기 제1 세정 관로 및 제2 세정 관로 상에는 각각 제3 격리 밸브 및 제4 격리 밸브가 설치되고,
    상기 원격 플라즈마 세정 장치는 상기 공정 챔버를 세정할 수 있는 플라즈마를 제공하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스.
  12. 플라즈마 강화 원자층 증착 방법에 있어서,
    제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 플라즈마 강화 원자층 증착 디바이스를 채택하여 동시에 2개의 웨이퍼 상에 필름층을 증착하고, 상기 플라즈마 강화 원자층 증착 방법은,
    S1. 2개의 상기 공정 챔버 중 제1 공정 챔버에 상기 전구체를 주입하고, 2개의 상기 공정 챔버 중 제2 공정 챔버에 상기 반응 가스를 주입하고, 상기 제2 공정 챔버에 RF 전력을 출력하는 단계;
    S2. 상기 전구체 공급 장치 및 2개의 상기 공정 챔버를 퍼지하는 단계;
    S3. 상기 제2 공정 챔버에 상기 전구체를 주입하고, 상기 제1 공정 챔버에 상기 반응 가스를 주입하고, 상기 제1 공정 챔버에 RF 전력을 출력하는 단계; 및
    S4. 상기 전구체 공급 장치 및 2개의 상기 공정 챔버를 퍼지하는 단계를 포함하고,
    2개의 상기 웨이퍼 상에 증착된 상기 필름층의 두께가 목표 두께에 도달할 때까지, 상기 S1 단계 내지 상기 S4 단계를 순환하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 방법.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113106422B (zh) * 2021-04-09 2022-03-22 北京北方华创微电子装备有限公司 等离子体增强原子层沉积设备及方法
CN115773471A (zh) * 2022-11-24 2023-03-10 江苏微导纳米科技股份有限公司 原子层沉积设备及其方法
CN117721446A (zh) * 2024-02-08 2024-03-19 理想晶延半导体设备(上海)股份有限公司 一种氧化铟锡透明导电薄膜的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130031236A (ko) * 2010-04-30 2013-03-28 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 트윈 챔버 프로세싱 시스템
KR20140050681A (ko) * 2011-07-22 2014-04-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Ald/cvd 프로세스들을 위한 반응물 전달 시스템

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005004311A1 (de) * 2005-01-31 2006-08-03 Aixtron Ag Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von aus mehreren Komponentenhalbleitern bestehende Schichtenfolgen
GB2425539A (en) * 2005-04-29 2006-11-01 Boc Group Plc Deposition system with three way valve
CN104746046A (zh) * 2013-12-29 2015-07-01 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 原子层沉积设备
US10428426B2 (en) * 2016-04-22 2019-10-01 Applied Materials, Inc. Method and apparatus to prevent deposition rate/thickness drift, reduce particle defects and increase remote plasma system lifetime
US20180046206A1 (en) * 2016-08-13 2018-02-15 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for controlling gas flow to a process chamber
CN107400878A (zh) * 2017-07-26 2017-11-28 北京芯微诺达科技有限公司 一种原子层沉积设备的进气系统及其方法
CN109778143B (zh) * 2017-11-14 2021-05-07 北京北方华创微电子装备有限公司 一种沉积系统及其气体传输方法
CN109868459B (zh) * 2017-12-05 2022-11-25 北京北方华创微电子装备有限公司 一种半导体设备
CN110230041B (zh) * 2018-03-05 2021-05-07 北京北方华创微电子装备有限公司 一种原子层沉积设备及方法
US20200075321A1 (en) * 2018-08-29 2020-03-05 Applied Materials, Inc. Non-uv high hardness low k film deposition
KR102205200B1 (ko) * 2018-09-20 2021-01-20 주식회사 엔씨디 박막 증착장치
CN111101116B (zh) * 2018-10-25 2023-08-18 北京北方华创微电子装备有限公司 工艺气体传输装置、原子层沉积方法及沉积设备
CN113106422B (zh) * 2021-04-09 2022-03-22 北京北方华创微电子装备有限公司 等离子体增强原子层沉积设备及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130031236A (ko) * 2010-04-30 2013-03-28 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 트윈 챔버 프로세싱 시스템
KR20140050681A (ko) * 2011-07-22 2014-04-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Ald/cvd 프로세스들을 위한 반응물 전달 시스템

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