KR100651599B1

KR100651599B1 - 원자층 증착 장치

Info

Publication number: KR100651599B1
Application number: KR1020050109048A
Authority: KR
Inventors: 신종훈
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2006-11-29

Abstract

본 발명은 원자층 증착 장치에 관한 것으로서, 복수개의 챔버, 챔버와 반응가스 공급장치를 연결하며 복수개의 챔버에 반응가스를 공급하기 위하여 분기되어 있는 반응가스 공급라인, 챔버에 퍼징가스를 공급하는 퍼징가스 공급라인, 반응가스 공급라인 및 퍼징가스 공급라인을 개폐시키기 위하여 설치된 복수개의 밸브, 챔버에서 반응하고 남은 반응가스를 외부로 방출하는 펌프라인을 포함한다.

원자층 증착

Description

원자층 증착 장치{ATOMIC LAYER DEPOSITION DEVICE}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치의 개략도이다.

도 2 내지 도 4는 복수개의 공압밸브의 개폐에 따른 증착 및 퍼징 공정의 과정을 단계별로 도시한 도면이다.

본 발명은 원자층 증착 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 소자의 제조 공정에 사용되는 원자층 증착 장치에 관한 것이다.

점차적으로 반도체 소자가 미세화 되면서 미세 패턴의 요철에 대하여 균일한 박막의 성장 기술이 요구되고 있다.

원자층 증착(atomic layer deposition)법은 가스 펄싱(gas pulsing)으로 단원자층의 박막을 교대로 증착하는 나노 스케일의 박막 증착기술이다. 여기서, 가스 펄싱은 반응가스와 퍼징가스가 교대로 공급되는 것을 말한다. 이러한 원자층 증착법은 증착된 박막 내에 잔류하는 불순물이 적고, 증착되는 박막의 두께 조절이 용이하다.

그러나, 원자층 증착은 증착속도가 느려 증착 공정의 1 싸이클 당 소요시간이 길다는 문제점이 있다. 또한, 챔버에서 퍼징 공정이 진행되는 동안 반응가스는 바이패스 되어 버려진다. 이는, 원자층 증착 장치의 생산성을 저하시킨다.

본 발명의 기술적 과제는 반응가스가 공급되는 챔버를 복수개 설치하여 원자층 증착 공정의 효율을 향상시키는 원자층 증착 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 원자층 증착 장치에 관한 것으로서, 복수개의 챔버, 챔버와 반응가스 공급장치를 연결하며 복수개의 챔버에 반응가스를 공급하기 위하여 분기되어 있는 반응가스 공급라인, 챔버에 퍼징가스를 공급하는 퍼징가스 공급라인, 반응가스 공급라인 및 퍼징가스 공급라인을 개폐시키기 위하여 설치된 복수개의 밸브, 챔버에서 반응하고 남은 반응가스를 외부로 방출하는 펌프라인을 포함할 수 있다.

또한, 챔버 중 어느 하나의 챔버에 퍼징가스가 공급되는 동안 챔버 중 다른 챔버에 반응가스가 공급될 수 있다.

그리고, 챔버 중 다른 챔버에 반응가스가 공급되도록 밸브가 개폐될 수 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세하 게 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 플라스마 식각 장치는 제1 챔버(100), 제2 챔버(200), 반응가스 공급장치(300), 캐리어가스 공급장치(400), 반응가스 공급라인(150), 퍼징가스 공급장치(미도시)에 연결된 퍼징(purging)가스 공급라인(120, 220), 캐리어가스 공급라인(350), 제 1 및 제 2 펌프라인(140, 240) 및 복수개의 공압밸브(181내지 187)를 포함한다.

제1 및 제2 챔버(100, 200)는 반응가스에 의하여 원자층 증착이 되는 공간이다. 제1 및 제2 챔버(100, 200) 내부의 바닥면에는 반도체 기판(170, 270)이 안착되는 원형의 안착부(160, 260)가 설치되어 있으며, 안착부(160, 260) 위에 놓여진 반도체 기판(170, 270) 위에 원자층 증착이 이루어진다. 그리고, 제1 및 제2 챔버(100, 200) 상부에는 퍼징가스 및 반응가스가 유입되는 개구부(151, 152)가 형성되어 있으며, 하부에는 원자층 증착 공정이 진행된 후에 제1 및 제2 챔버(100, 200) 내에 잔류하는 퍼징가스, 반응가스 및 반응부산물을 배출하는 제 1 및 제 2 펌프 라인(140, 240)이 연결되어 있다.

반응가스 공급장치(300)는 반도체 기판(170, 270) 위에 원자층 증착하려는 증착원료를 저장하는 공간이다. 또한, 반응가스 공급장치(300)는 반응가스를 제1 및 제2 챔버(100, 200)에 공급하는 수단으로 반응가스 공급라인(150) 및 캐리어가스 공급라인(350)과 연결되어 있다.

캐리어가스 공급장치(400)는 증착원료인 반응가스를 운반하는데 사용하는 캐 리어가스가 저장된 공간이다. 캐리어가스는 반응가스의 종류에 따라 상대적으로 결정되며 반응가스와 서로 반응하지 않는다.

캐리어가스 공급라인(350)은 캐리어가스를 반응가스 공급장치(300)로 공급하는 연결관으로, 제1 공압밸브(181)를 포함하고 있다. 제1 공압밸브(181)는 밸브의 개폐에 따라 캐리어가스의 유량을 조절할 수 있다.

반응가스 공급라인(150)은 반응가스 공급장치(300)에 저장된 반응가스를 제1 및 제2 챔버(100, 200)에 공급하는 연결관으로 제2, 제4, 제5 및 제 7 공압밸브(182, 184, 185, 187)를 포함하고 있다.

그러나, 반응가스 공급라인(150)은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 챔버(100, 200)를 포함하는 경우에 하나의 분기된 지로(155)를 갖는 형태로 구성된다. 즉, 제1 챔버(100)로 향하는 반응가스 공급라인(150)은 제1 퍼징가스 공급라인(120)이 반응가스 공급라인(150)에 합류하기 이전에 분기되어 제2 챔버(200)로 향하는 연결관(155)을 지로로 갖는다. 이 반응가스 공급라인(150)의 지로(155)는 제2 퍼징가스 공급라인(220)과 합류하여 제2 챔버(200)에 연결된다.

각각의 공압밸브(181 내지 187)는 밸브의 개폐에 따라 캐리어가스, 퍼징가스 및 반응가스의 유량을 조절할 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 제1, 제2 및 제4 공압밸브(181, 182, 184)가 열려 있는 동안 캐리어 가스 및 반응가스가 각각 반응가스 공급장치(300) 및 제1 챔버 (100)에 공급된다. 반면에, 제3, 제5, 제6 및 제7공압밸브(183, 185, 186, 187)는 닫혀 있다. 이 때, 제1 챔버(100) 내의 반도체 기판(170) 위에는 반응가스인 증착원료가 증착된다.

그러나, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 챔버(100) 내의 반도체 기판(170) 위에 원자층 증착이 이루어진 후에 퍼징가스의 공급이 있는 동안 제 4 공압밸브(184)는 닫혀서 제1 챔버(100)에 반응가스의 공급을 차단한다. 반면, 제3 공압밸브(183)는 열려서 제1 챔버(100)에 퍼징가스를 공급한다. 또한, 제5 및 제7 공압밸브(185, 187)도 열려서 퍼징가스가 공급되는 시간 동안 바이패스(by-pass)되어 버려지던 반응가스를 제2 챔버(200)로 공급한다. 그리고, 제6 공압밸브(186)는 닫혀서 제2 챔버(200)에 퍼징가스의 공급을 차단한다. 이 때, 제1 챔버(100) 내의 반도체 기판(170)은 퍼징이 진행되며, 제2 챔버(200) 내의 반도체 기판(270) 위에는 반응가스인 증착원료가 증착된다.

퍼징가스는 반도체 기판(170, 270)의 하부에 반응가스의 박막이 증착되지 않게 한다. 그리고, 과잉으로 공급된 반응가스 및 반응부산물을 세정한다. 또한, 반도체 기판(170, 270)에 형성되는 열 분포를 균일하게 하여 온도 구배를 작게 만든다.

다음으로 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 챔버(100)의 퍼징 공정이 종료하면, 다시 제3, 제5 및 제7 공압밸브(183, 185, 187)는 닫힌다. 반면, 제4 및 제6 공압밸브(184, 186)는 열린다. 제4 공압밸브(184)가 열리면 다시 제1 챔버(100)에 반응가스가 공급되며, 제6 공압밸브(186)가 열리면 제2 챔버(200)에 퍼징가스가 공급 되어 퍼징 공정이 시작된다.

따라서, 제1 챔버(100) 내의 반도체 기판(170) 위에 반응가스를 공급한 후 제3 공압밸브(183)를 열어 퍼징을 할 때, 제4 공압밸브(184)는 닫고, 제5 및 제7 공압밸브(185, 187)를 열어 바이패스 되는 반응가스를 제2 챔버(200)에 공급하여 제2 챔버(200) 내의 반도체 기판(270) 위에 원자층 증착을 한다. 그리고, 제1 챔버(100)의 퍼징 공정이 종료되어 제5 및 제7 공압밸브(185, 187)가 닫히면 제6 공압밸브(186)가 열려 제2 챔버(200)는 퍼징 공정이 시작되며, 제3 공압밸브(183)는 닫히고, 제4 공압밸브(184)가 열려 다시 제1 챔버에 반응가스가 공급된다.

본 발명의 한 실시예에 따른 원자층 증착 장치는 바이패스 되던 반응가스를 다른 챔버에서 사용할 수 있도록 복수개의 챔버가 구비되어 있어 비용 절감 및 생산성의 향상이 기대된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여는 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

복수개의 챔버,

상기 챔버와 반응가스 공급장치를 연결하며 상기 복수개의 챔버에 반응가스를 공급하기 위하여 분기되어 있는 반응가스 공급라인,

상기 챔버에 퍼징가스를 공급하는 퍼징가스 공급라인,

상기 반응가스 공급라인 및 상기 퍼징가스 공급라인을 개폐시키기 위하여 설치된 복수개의 밸브,

상기 챔버에서 반응하고 남은 상기 반응가스를 외부로 방출하는 펌프라인

을 포함하는 원자층 증착 장치.
제1항에서,

상기 챔버 중 어느 하나의 챔버에 퍼징가스가 공급되는 동안 상기 챔버 중 다른 챔버에 반응가스가 공급되는 원자층 증착 장치.
제2항에서,

상기 챔버 중 다른 챔버에 상기 반응가스가 공급되도록 상기 밸브가 개폐되는 원자층 증착 장치.