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KR101388223B1 - Atomic layer deposition apparatus for generating uniform plasma - Google Patents

Atomic layer deposition apparatus for generating uniform plasma Download PDF

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KR101388223B1
KR101388223B1 KR1020120014347A KR20120014347A KR101388223B1 KR 101388223 B1 KR101388223 B1 KR 101388223B1 KR 1020120014347 A KR1020120014347 A KR 1020120014347A KR 20120014347 A KR20120014347 A KR 20120014347A KR 101388223 B1 KR101388223 B1 KR 101388223B1
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석장현
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주식회사 케이씨텍
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Abstract

본 발명은 원자층 증착장치에서 균일한 플라즈마를 형성할 수 있는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다. 원자층 증착장치는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내에 구비되어 복수의 기판이 안착되어 회전하는 서셉터, 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 기판에 박막을 증착하기 위한 증착가스를 분사하는 가스분사부, 상기 가스분사부 상부에 구비되어 상기 가스분사부 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부 및 상기 서셉터 내부에 구비되며, 상기 플라즈마 발생부에서 발생된 플라즈마에서 상기 기판에 도달하는 플라즈마 입자밀도를 균일하게 형성하는 플라즈마 형성부를 포함한다. 이와 같은 구성으로, 원자층 증착장치에 플라즈마 입자 밀도를 균일하게 형성함으로써 기판에 증착되는 박막의 품질을 향상 시킬 수 있다.The present invention is to provide an atomic layer deposition apparatus capable of forming a uniform plasma in the atomic layer deposition apparatus. The atomic layer deposition apparatus includes a process chamber, a susceptor provided in the process chamber and seated and rotating on a plurality of substrates, a gas injection unit provided on the susceptor to inject a deposition gas for depositing a thin film on the substrate, A plasma generation unit provided above the gas injection unit to generate a plasma inside the gas injection unit and inside the susceptor, and uniformly forming a plasma particle density reaching the substrate from the plasma generated by the plasma generation unit; It includes a plasma forming unit. With such a configuration, by uniformly forming the plasma particle density in the atomic layer deposition apparatus, it is possible to improve the quality of the thin film deposited on the substrate.

Description

균일한 플라즈마 형성을 위한 원자층 증착장치{ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS FOR GENERATING UNIFORM PLASMA}Atomic layer deposition apparatus for uniform plasma formation {ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS FOR GENERATING UNIFORM PLASMA}

본 발명은 균일한 플라즈마를 형성할 수 있는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide an atomic layer deposition apparatus capable of forming a uniform plasma.

원자층 증착방법(ALD)은 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착방법과 유사하다. 하지만, 통상의 화학 기상 증착법 (CVD)이 다수의 기체 분자들을 동시에 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, 원자층 증착방법 (ALD)은 하나의 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 화학흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질 사이의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다. 이러한 원자층 증착방법 (ALD)은 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 증착하는 것이 가능하다는 장점을 갖고 있어 현재 널리 사용되고 있다.The atomic layer deposition method (ALD) is similar to the general chemical vapor deposition method in that it uses chemical reactions between gas molecules. However, unlike conventional chemical vapor deposition (CVD), which injects a plurality of gas molecules into the chamber at the same time to deposit the reaction product generated on the substrate, atomic layer deposition (ALD) does not produce a gas containing one source material. The difference is that the product by chemical reaction between the source materials is deposited on the substrate surface by injecting into the chamber and chemisorbing to the heated substrate and then injecting a gas containing another source material into the chamber. This atomic layer deposition method (ALD) has a merit that it is possible to deposit a pure thin film having excellent step coverage characteristics and low impurity content, and is widely used.

원자층 증착장치 중에서 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해 다수 장의 기판에 대해 동시에 증착공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)의 원자층 증착장치는 서로 다른 종류의 증착가스가 분사되는 영역이 형성되고, 가스분사부 또는 서셉터가 고속으로 회전함에 따라 기판이 순차적으로 증착가스가 분사되는 각 영역을 통과함으로써 기판 표면에서의 화학반응에 의해서 반응 생성물이 증착된다. 그리고 기존의 원자층 증착공정은 소스가스 제공, 퍼지, 반응가스 제공 및 퍼지 단계로 이루어진 사이클이 다수 회 반복되어 수행된다.Among the atomic layer deposition apparatuses, a semi-batch type atomic layer deposition apparatus in which a deposition process is performed on a plurality of substrates at the same time to improve throughput has a region where different kinds of deposition gases are injected. As the gas injection unit or the susceptor rotates at a high speed, the reaction product is deposited by a chemical reaction on the surface of the substrate by sequentially passing each region where the deposition gas is injected. In the conventional atomic layer deposition process, a cycle consisting of a source gas supply, a purge, a reactant gas supply, and a purge step is repeated a plurality of times.

특히, 기존의 플라즈마 장치는 기판이 대형화 및 대면적화되어 갈수록 프로세스 챔버와 가스분사부의 크기 역시 대형화되며, 이로 인해 기판이 대형화됨에 따라 가스공급원으로부터 상대적인 거리 차에 따른 가스 분사량의 차이와 플라즈마 발생 밀도의 불균일이 심화되며 이로 인해 기판에 증착되는 박막의 품질이 저하되는 문제점이 있다.In particular, in the conventional plasma apparatus, as the substrate becomes larger and larger in area, the process chamber and the gas injection part also become larger, and as a result, as the substrate becomes larger, the difference in gas injection amount and plasma generation density according to the relative distance difference from the gas supply source is increased. Unevenness is intensified, which causes a problem that the quality of the thin film deposited on the substrate is degraded.

본 발명의 실시예들에 따르면 증착장치에서 플라즈마 입자의 밀도를 균일하게 형성하여 기판에 증착되는 박막의 품질을 향상시키는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.According to embodiments of the present invention to provide an atomic layer deposition apparatus for uniformly forming the density of plasma particles in the deposition apparatus to improve the quality of the thin film deposited on the substrate.

상술한 본 발명의 실시예들에 따른 원자층 증착장치는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내에 구비되어 복수의 기판이 안착되어 회전하는 서셉터, 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 기판에 박막을 증착하기 위한 증착가스를 분사하는 가스분사부, 상기 가스분사부 상부에 구비되어 상기 가스분사부 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부 및 상기 서셉터 내부에 구비되며, 상기 플라즈마 발생부에서 발생된 플라즈마에서 상기 기판에 도달하는 플라즈마 입자밀도를 균일하게 형성하는 플라즈마 형성부를 포함한다.The atomic layer deposition apparatus according to the embodiments of the present invention described above is provided in a process chamber, a susceptor provided in the process chamber to rotate with a plurality of substrates seated thereon, and disposed on the susceptor to deposit a thin film on the substrate. A gas injection unit for injecting a deposition gas, a plasma generation unit provided above the gas injection unit to generate a plasma inside the gas injection unit, and provided in the susceptor, and the substrate in the plasma generated by the plasma generation unit And a plasma forming portion for uniformly forming the plasma particle density reaching.

일 예에 따르면, 상기 플라즈마 형성부는 영구 자석 또는 전자석으로 자기장을 형성하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 플라즈마 형성부는 상기 기판에 대응되는 크기와 형태를 가지며 복수의 서셉터 포켓 하부에 복수의 상기 플라즈마 형성부가 구비되고, 상기 플라즈마 형성부는 상기 서셉터 내부에 상기 서셉터에 대응하는 넓이와 모양이 구비되는 것을 특징으로 한다.According to one example, the plasma forming unit is characterized in that for forming a magnetic field with a permanent magnet or an electromagnet. The plasma forming unit may have a size and shape corresponding to the substrate, and the plurality of plasma forming units may be provided under a plurality of susceptor pockets, and the plasma forming unit may have a width and a shape corresponding to the susceptor in the susceptor. It is characterized in that the provided.

본 발명에 실시예들에 따른 원자층 증착장치는 증착 공정이 수행되는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 상부에 구비 되며 증착 가스를 공급하는 가스분사부, 상기 가스분사부 하부에 구비되며 증착 가스가 안착하는 기판을 수용하는 서셉터, 상기 증착 가스를 플라즈마로 변환시켜 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부 및 상기 기판에 전달되는 플라즈마 입자밀도를 균일하게 하기 위해, 상기 서셉터에 자기장을 형성하는 플라즈마 형성부를 포함한다. 여기서, 상기 플라즈마 형성부는 상기 서셉터 내부에 구비되는 것을 특징으로 한다.An atomic layer deposition apparatus according to embodiments of the present invention includes a process chamber in which a deposition process is performed, a gas injection unit provided at an upper portion of the process chamber and supplying a deposition gas, and a lower portion of the gas injection unit, and having a deposition gas seated thereon. A susceptor for accommodating a substrate, a plasma generator for converting the deposition gas into a plasma to generate a plasma, and a plasma forming portion for forming a magnetic field in the susceptor to uniform the plasma particle density delivered to the substrate; . Here, the plasma forming unit is characterized in that provided in the susceptor.

이와 같은 구성으로, 원자층 증착장치에 플라즈마 입자 밀도를 균일하게 형성함으로써 기판에 증착되는 박막의 품질을 향상 시킬 수 있다.With such a configuration, by uniformly forming the plasma particle density in the atomic layer deposition apparatus, it is possible to improve the quality of the thin film deposited on the substrate.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 원자층 증착장치에 플라즈마 입자 밀도를 균일하게 형성함으로써 기판에 증착되는 박막의 품질을 향상 시킬 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, by uniformly forming the plasma particle density in the atomic layer deposition apparatus can improve the quality of the thin film deposited on the substrate.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 도시한 단면도이다.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착장치를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 1내지 도2을 참조하여 본 발명에 따른 원자층 증착장치에 대해서 상세하게 설명한다.1 to 2 will be described in detail with respect to the atomic layer deposition apparatus according to the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도1을 참고하면, 원자층 증착장치(100)는 프로세스 챔버(101), 서셉터(102), 가스분사부(103), 플라즈마 발생부(104) 및 플라즈마 형성부(105)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, the atomic layer deposition apparatus 100 includes a process chamber 101, a susceptor 102, a gas injection unit 103, a plasma generating unit 104, and a plasma forming unit 105. .

상기 프로세스 챔버(101)는 내부에 다수의 기판(10)이 안착되어 상기 기판(10)을 공전시키는 서셉터(102)가 구비되며, 증착공정이 수행되는 공간을 제공한다.The process chamber 101 includes a susceptor 102 for revolving the substrate 10 by mounting a plurality of substrates 10 therein, and provides a space in which a deposition process is performed.

여기서, 상기 기판(10)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(10)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 유리를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 또한, 상기 기판(10)은 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 플레이트 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.Here, the substrate 10 may be a silicon wafer. However, the present invention is not limited thereto, and the substrate 10 may be a transparent substrate including glass used for a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD) and a plasma display panel (PDP). In addition, the substrate 10 is not limited in shape and size by the drawings, and may have substantially various shapes and sizes, such as circular and rectangular plates.

상기 서셉터(102)는 상기 기판(10)이 안착되는 서셉터 포켓(120)이 구비되고, 복수의 기판(10)이 안착될 수 있도록 복수의 서셉터 포켓(120)이 구비된다. 여기서 상기 서셉터 포켓(120)은 실리콘 카바이드(SiC, Silicon Carbide) 또는 그라파이트(graphite) 재질로 구성된다.The susceptor 102 includes a susceptor pocket 120 on which the substrate 10 is seated, and a plurality of susceptor pockets 120 on which the plurality of substrates 10 are seated. Here, the susceptor pocket 120 is made of silicon carbide (SiC) or graphite (graphite) material.

상기 서셉터(102)는 상기 기판(10)의 로딩 및 언로딩을 위해서 상기 프로세스 챔버(101) 내부에서 상기 서셉터(102)가 상하 방향으로 승강 이동되고, 증착공정 동안에는 소정 속도로 회전한다. 여기서, 상기 서셉터(102)는 정전기력에 의해 상기 기판(10)을 고정시키는 정전척(electrostatic chuck)일 수 있다. 또한, 상기 서셉터(102)는 스루풋이 우수한 세미배치 타입으로서, 다수의 기판(10)이 동일한 평면 상에 일 측면이 지지되도록 배치되고 상기 서셉터(102) 표면에서 원주 방향을 따라 방사형으로 배치된다. The susceptor 102 is moved up and down in the process chamber 101 in order to load and unload the substrate 10, and rotates at a predetermined speed during the deposition process. Here, the susceptor 102 may be an electrostatic chuck fixing the substrate 10 by an electrostatic force. In addition, the susceptor 102 is a semi-batch type with excellent throughput, and a plurality of substrates 10 are arranged such that one side is supported on the same plane and disposed radially along the circumferential direction on the surface of the susceptor 102. do.

상기 가스분사부(103)는 상기 프로세스 챔버(101) 상부에 구비되어 상기 프로세스 챔버(101) 내부 및 상기 서셉터(102)에 지지된 상기 기판(10) 표면으로 증착가스를 제공한다.The gas injection unit 103 is provided above the process chamber 101 to provide deposition gas to the inside of the process chamber 101 and the surface of the substrate 10 supported by the susceptor 102.

또한, 상기 가스분사부(103)에는 상기 증착가스를 분사하는 복수의 분사홀(미도시)이 형성되고, 상기 기판(10)에 대응되는 영역에 동일한 증착가스를 분사하는 복수의 분사홀 그룹으로 이루어진 복수의 분사영역(미도시)이 형성된다. 예를 들어, 상기 분사영역은 2 종류의 서로 다른 가스들이 각각 분사되는 소스영역과 반응영역 및 퍼지가스가 분사되는 복수의 퍼지영역으로 이루어지고, 상기 퍼지영역은 상기 소스영역 및 반응영역 사이에 각각 배치된다. In addition, the gas injection unit 103 includes a plurality of injection holes (not shown) for injecting the deposition gas, and a plurality of injection hole groups for injecting the same deposition gas into a region corresponding to the substrate 10. A plurality of injection zones (not shown) are formed. For example, the injection zone may include a source zone, a reaction zone, and a plurality of purge zones, in which two different types of gases are injected, and a plurality of purge zones, respectively, in which the purge gas is injected. Is placed.

상기 증착가스는 상기 기판(10)에 증착시키고자 하는 박막을 구성하는 물질이 포함된 가스로서, 플라즈마(141) 상태로 여기되는 반응가스와 상기 반응가스가 여기된 플라즈마(141)의 반응성을 이용하여 상기 기판(10) 표면과 반응하여 박막을 형성하는 소스가스로 이루어진다. 또한 상기 소스가스 및 반응가스를 퍼지하기 위한 퍼지가스를 포함한다.The deposition gas is a gas containing a material constituting the thin film to be deposited on the substrate 10, and uses the reactivity of the reaction gas excited to the plasma 141 state and the plasma 141 excited the reaction gas And react with the surface of the substrate 10 to form a source gas. It also includes a purge gas for purging the source gas and the reaction gas.

여기서, 상기 소스가스는 상기 기판(10)의 종류나 증착하고자 하는 박막의 종류에 따라 그 종류가 달라질 수 있다. 예를 들어, 실리콘 박막을 증착하기 위해서, 상기 소스가스는 실리콘을 포함하고 있는 실란(SiH4), TEOS(테트라에톡시-실란), 4불화 실리콘(SiF4) 중 어느 하나의 가스를 사용할 수 있으며, 상기 반응가스로는 질소(N2), 산소(O2), 아르곤(Ar), 암모니아(NH3), 수소(H2) 중 어느 하나의 가스 또는 둘 이상 혼합된 가스를 사용할 수 있다. 또한 퍼지가스는 상기 소스가스와 반응가스들 및 상기 기판(10)과 상기 기판(10) 상에 형성된 박막과 화학적으로 반응하지 않는 안정한 가스가 사용된다.Here, the type of the source gas may vary depending on the type of the substrate 10 or the type of thin film to be deposited. For example, in order to deposit a silicon thin film, the source gas may use any one of silane (SiH 4), TEOS (tetraethoxy-silane), and silicon tetrafluoride (SiF 4) containing silicon. The reaction gas may be any one of nitrogen (N 2), oxygen (O 2), argon (Ar), ammonia (NH 3), hydrogen (H 2), or a mixture of two or more thereof. As the purge gas, a stable gas that does not chemically react with the source gas and the reaction gases and the thin film formed on the substrate 10 and the substrate 10 is used.

상기 플라즈마 발생부(104)는 고주파 전원이 인가되면 상기 프로세스 챔버(101) 내에 소정의 전기장을 형성하여 상기 소스가스 및 상기 반응가스를 플라즈마(141) 상태로 여기시킨다. 여기서, 상기 원자층 증착장치(100)는 유도결합 플라즈마(Inductively coupled plasma, ICP) 방식으로 플라즈마(141)를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마 발생부(104)는 상기 가스분사부(103) 상부에 구비되어 전원 공급부(미도시)에서 고주파 전원이 인가되면 상기 가스분사부(103)에 유도 전기장을 발생시킴으로써 상기 가스분사부(103)에 상기 플라즈마(141)를 발생시킬 수 있다.When the high frequency power is applied, the plasma generator 104 forms a predetermined electric field in the process chamber 101 to excite the source gas and the reaction gas to the plasma 141 state. Here, the atomic layer deposition apparatus 100 may generate the plasma 141 in an inductively coupled plasma (ICP) method. For example, the plasma generating unit 104 is provided above the gas injection unit 103, and when a high frequency power is applied from a power supply unit (not shown), the plasma generation unit 104 generates an induction electric field in the gas injection unit 103. The plasma 141 may be generated in the injection unit 103.

즉, 상기 프로세스 챔버(101)는 상기 가스분사부(103)에 의해 상기 기판(10)이 수용되어 증착 공정이 이루어지는 공간과 상기 플라즈마(141)가 생성되는 공간이 분리되고, 상기 가스분사부(103)의 분사홀(미도시)를 통해 상기 플라즈마(141) 성분 중 라디칼(radical)이 상기 기판(10)으로 제공된다.That is, in the process chamber 101, a space in which the substrate 10 is accommodated by the gas injection unit 103 and a deposition process is performed and a space in which the plasma 141 is generated are separated, and the gas injection unit ( Radicals among the components of the plasma 141 are provided to the substrate 10 through an injection hole (not shown) of 103.

그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 상기 플라즈마 발생부(104)는 정전결합 플라즈마(capacitively coupled plasma, CCP) 방식이 사용될 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 발생부(104)는 평판형 전극이고, 상기 가스분사부(103)에 고주파 전원 또는 그라운드가 연결되어 상기 플라즈마 발생부(104)와 상기 가스분사부(103) 사이에 발생하는 전기장에 의해 플라즈마(141)가 발생하게 된다.However, the present invention is not limited thereto, and the plasma generator 104 may use a capacitively coupled plasma (CCP) method. That is, the plasma generating unit 104 is a flat electrode, and a high frequency power source or a ground is connected to the gas spraying unit 103 to generate an electric field generated between the plasma generating unit 104 and the gas spraying unit 103. The plasma 141 is generated by this.

상기 플라즈마 형성부(105)는 상기 서셉터(102) 내부에 구비되며, 상기 기판(10)에 도달하는 플라즈마(141) 입자밀도를 균일하게 형성하기 위한 것으로, 영구자석 또는 전자석이 사용될 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 형성부(105)는 하나 또는 다수의 플라즈마 형성부(105)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마 형성부(105)는 상기 서셉터 포켓(120)에 대응되는 크기와 형태를 갖고, 각 서셉터 포켓(120) 하부에 구비될 수 있다. 그러나 상기 플라즈마 형성부의 크기 및 형태는 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 상기 서셉터에 의해 크기 및 형태가 다양하게 변할 수 있다.The plasma forming unit 105 is provided in the susceptor 102 to uniformly form the particle density of the plasma 141 reaching the substrate 10, and a permanent magnet or an electromagnet may be used. In addition, the plasma forming unit 105 may be provided with one or a plurality of plasma forming units 105. For example, the plasma forming unit 105 may have a size and shape corresponding to the susceptor pocket 120 and may be provided under each susceptor pocket 120. However, the size and shape of the plasma forming unit is not limited by the drawings, and the size and shape may vary by the susceptor.

한편, 도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자층 증착장치를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.

도2를 참고하며, 원자층 증착장치(200)는 프로세스 챔버(201), 서셉터(202), 가스분사부(203), 플라즈마 발생부(204) 및 플라즈마 형성부(205)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 2, the atomic layer deposition apparatus 200 includes a process chamber 201, a susceptor 202, a gas injection unit 203, a plasma generating unit 204, and a plasma forming unit 205. .

상기 프로세스 챔버(201)는 내부에 다수의 기판(10)이 안착되어 상기 기판(10)을 공전시키는 서셉터(202)가 구비되며, 증착공정이 수행되는 공간을 제공한다.The process chamber 201 includes a susceptor 202 for revolving the substrate 10 by mounting a plurality of substrates 10 therein, and provides a space in which a deposition process is performed.

여기서, 상기 기판(10)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(10)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 유리를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 또한, 상기 기판(10)은 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 플레이트 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.Here, the substrate 10 may be a silicon wafer. However, the present invention is not limited thereto, and the substrate 10 may be a transparent substrate including glass used for a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD) and a plasma display panel (PDP). In addition, the substrate 10 is not limited in shape and size by the drawings, and may have substantially various shapes and sizes, such as circular and rectangular plates.

상기 서셉터(202)는 상기 기판(10)이 안착되는 서셉터 포켓(220)이 구비되고, 복수의 기판(10)이 안착될 수 있도록 복수의 서셉터 포켓(220)이 구비된다. 여기서 상기 서셉터 포켓(220)은 실리콘 카바이드(SiC, Silicon Carbide) 또는 그라파이트(graphite) 재질로 구성된다.The susceptor 202 is provided with a susceptor pocket 220 on which the substrate 10 is seated, and a plurality of susceptor pockets 220 are provided to allow the plurality of substrates 10 to be seated thereon. Here, the susceptor pocket 220 is made of silicon carbide (SiC) or graphite (graphite) material.

상기 서셉터(202)는 상기 기판(10)의 로딩 및 언로딩을 위해서 상기 프로세스 챔버(201) 내부에서 상기 서셉터(202)가 상하 방향으로 승강 이동되고, 증착공정 동안에는 소정 속도로 회전한다. 여기서, 상기 서셉터(202)는 정전기력에 의해 상기 기판(10)을 고정시키는 정전척(electrostatic chuck)일 수 있다. 또한, 상기 서셉터(202)는 스루풋이 우수한 세미배치 타입으로서, 다수의 기판(10)이 동일한 평면 상에 일 측면이 지지되도록 배치되고 상기 서셉터(202) 표면에서 원주 방향을 따라 방사형으로 배치된다. The susceptor 202 is moved up and down in the process chamber 201 in order to load and unload the substrate 10, and rotates at a predetermined speed during the deposition process. Here, the susceptor 202 may be an electrostatic chuck fixing the substrate 10 by an electrostatic force. In addition, the susceptor 202 is a semi-batch type with excellent throughput, and a plurality of substrates 10 are arranged such that one side is supported on the same plane and disposed radially along the circumferential direction on the surface of the susceptor 202. do.

상기 가스분사부(203)는 상기 프로세스 챔버(201) 상부에 구비되어 상기 프로세스 챔버(201) 내부 및 상기 서셉터(202)에 지지된 상기 기판(10) 표면으로 증착가스를 제공한다.The gas injection unit 203 is provided above the process chamber 201 to provide deposition gas to the inside of the process chamber 201 and the surface of the substrate 10 supported by the susceptor 202.

또한, 상기 가스분사부(203)에는 상기 증착가스를 분사하는 복수의 분사홀(미도시)이 형성되고, 상기 기판(10)에 대응되는 영역에 동일한 증착가스를 분사하는 복수의 분사홀(미도시) 그룹으로 이루어진 복수의 분사영역이 형성된다. 예를 들어, 상기 분사영역은 2 종류의 서로 다른 가스들이 각각 분사되는 소스영역과 반응영역 및 퍼지가스가 분사되는 복수의 퍼지영역으로 이루어지고, 상기 퍼지영역은 상기 소스영역 및 반응영역 사이에 각각 배치된다. In addition, a plurality of injection holes (not shown) for injecting the deposition gas are formed in the gas injection unit 203, and a plurality of injection holes (not shown) for injecting the same deposition gas into a region corresponding to the substrate 10. A plurality of injection zones formed of groups are formed. For example, the injection zone may include a source zone, a reaction zone, and a plurality of purge zones, in which two different types of gases are injected, and a plurality of purge zones, respectively, in which the purge gas is injected. Is placed.

상기 증착가스는 상기 기판(10)에 증착시키고자 하는 박막을 구성하는 물질이 포함된 가스로서, 플라즈마(241) 상태로 여기되는 반응가스와 상기 반응가스가 여기된 플라즈마(241)의 반응성을 이용하여 상기 기판(10) 표면과 반응하여 박막을 형성하는 소스가스로 이루어진다. 또한 상기 소스가스 및 반응가스를 퍼지하기 위한 퍼지가스를 포함한다.The deposition gas is a gas containing a material constituting the thin film to be deposited on the substrate 10, and utilizes the reactivity of the reaction gas excited to the plasma 241 state and the plasma 241 excited the reaction gas And react with the surface of the substrate 10 to form a source gas. It also includes a purge gas for purging the source gas and the reaction gas.

여기서, 상기 소스가스는 상기 기판(10)의 종류나 증착하고자 하는 박막의 종류에 따라 그 종류가 달라질 수 있다. 예를 들어, 실리콘 박막을 증착하기 위해서, 상기 소스가스는 실리콘을 포함하고 있는 실란(SiH4), TEOS(테트라에톡시-실란), 4불화 실리콘(SiF4) 중 어느 하나의 가스를 사용할 수 있으며, 상기 반응가스로는 질소(N2), 산소(O2), 아르곤(Ar), 암모니아(NH3), 수소(H2) 중 어느 하나의 가스 또는 둘 이상 혼합된 가스를 사용할 수 있다. 또한 퍼지가스는 상기 소스가스와 반응가스들 및 상기 기판(10)과 상기 기판(10) 상에 형성된 박막과 화학적으로 반응하지 않는 안정한 가스가 사용된다.Here, the type of the source gas may vary depending on the type of the substrate 10 or the type of thin film to be deposited. For example, in order to deposit a silicon thin film, the source gas may use any one of silane (SiH 4), TEOS (tetraethoxy-silane), and silicon tetrafluoride (SiF 4) containing silicon. The reaction gas may be any one of nitrogen (N 2), oxygen (O 2), argon (Ar), ammonia (NH 3), hydrogen (H 2), or a mixture of two or more thereof. As the purge gas, a stable gas that does not chemically react with the source gas and the reaction gases and the thin film formed on the substrate 10 and the substrate 10 is used.

상기 플라즈마 발생부(204)는 고주파 전원이 인가되면 상기 프로세스 챔버(201) 내에 소정의 전기장을 형성하여 상기 소스가스 및 상기 반응가스를 플라즈마(241) 상태로 여기시킨다. 여기서, 상기 원자층 증착장치(200)는 유도결합 플라즈마(Inductively coupled plasma, ICP) 방식으로 플라즈마(241)를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마 발생부(204)는 상기 가스분사부(203) 상부에 구비되어 전원 공급부(미도시)에서 고주파 전원이 인가되면 상기 가스분사부(203)에 유도 전기장을 발생시킴으로써 상기 가스분사부(203)에 상기 플라즈마(241)를 발생시킬 수 있다.When a high frequency power is applied, the plasma generator 204 forms a predetermined electric field in the process chamber 201 to excite the source gas and the reaction gas to the plasma 241 state. Here, the atomic layer deposition apparatus 200 may generate the plasma 241 in an inductively coupled plasma (ICP) method. For example, the plasma generating unit 204 is provided above the gas injection unit 203, and when a high frequency power is applied from a power supply unit (not shown), the plasma generation unit 204 generates an induction electric field to the gas injection unit 203 to generate the gas. The plasma 241 may be generated in the injection unit 203.

즉, 상기 프로세스 챔버(201)는 상기 가스분사부(203)에 의해 상기 기판(10)이 수용되어 증착 공정이 이루어지는 공간과 상기 플라즈마(241)가 생성되는 공간이 분리되고, 상기 가스분사부(203)의 분사홀를 통해 상기 플라즈마(241) 성분 중 라디칼(radical)이 상기 기판(10)으로 제공된다.That is, in the process chamber 201, the space in which the substrate 10 is accommodated by the gas injection unit 203 and the deposition process is performed and the space in which the plasma 241 is generated are separated, and the gas injection unit ( Radicals of the components of the plasma 241 are provided to the substrate 10 through the injection holes of 203.

그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 상기 플라즈마 발생부(204)는 정전결합 플라즈마(capacitively coupled plasma, CCP) 방식이 사용될 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 발생부(204)는 평판형 전극이고, 상기 가스분사부(203)에 고주파 전원 또는 그라운드가 연결되어 상기 플라즈마 발생부(204)와 상기 가스분사부(203) 사이에 발생하는 전기장에 의해 플라즈마(241)가 발생하게 된다.However, the present invention is not limited thereto, and the plasma generator 204 may use a capacitively coupled plasma (CCP) method. That is, the plasma generator 204 is a flat plate type electrode, and a high frequency power source or a ground is connected to the gas sprayer 203 to generate an electric field generated between the plasma generator 204 and the gas sprayer 203. The plasma 241 is generated by this.

상기 플라즈마 형성부(205)는 상기 서셉터(202) 내부에 구비되며, 상기 기판(10)에 도달하는 플라즈마(241)를 균일하게 형성하기 위한 것으로, 영구자석 또는 전자석이 사용될 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 형성부(205)는 하나의 플라즈마 형성부(205)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마 형성부(205)는 상기 서셉터(202)에 대응되는 크기와 형태를 갖고, 상기 서셉터 포켓(220) 하부에 구비될 수 있다. 그러나 상기 플라즈마 형성부의 크기 및 형태는 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 상기 서셉터에 의해 크기 및 형태가 다양하게 변할 수 있다.
The plasma forming unit 205 is provided inside the susceptor 202 and uniformly forms the plasma 241 reaching the substrate 10, and a permanent magnet or an electromagnet may be used. In addition, the plasma forming unit 205 may be provided with one plasma forming unit 205. For example, the plasma forming unit 205 may have a size and shape corresponding to the susceptor 202 and may be provided under the susceptor pocket 220. However, the size and shape of the plasma forming unit is not limited by the drawings, and the size and shape may vary by the susceptor.

한편, 도1및 도2를 통해 본 실시예에 따른 플라즈마 형성부(105,205)에 의해 상기 플라즈마(141,241) 입자가 균일하게 상기 기판(10)에 제공되는 증착공정에 대해 설명하고자 한다.Meanwhile, the deposition process in which the plasma 141 and 241 particles are uniformly provided to the substrate 10 by the plasma forming units 105 and 205 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

상기 프로세스 챔버(101,201) 내부에 구비되는 상기 샤워헤드(103,203)에 증착가스인 소스가스와 반응가스가 일정한 간격으로 공급되며, 상기 플라즈마 발생부(104,204)에는 고주파 전원이 인가되면, 상기 샤워헤드(103,203)에 전기장을 발생시킴으로써 상기 샤워헤드(103,203)에 공급된 상기 소스가스와 상기 반응가스를 플라즈마(141,241) 상태로 여기 시킬 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 발생부(104,204)와 상기 샤워헤드(103,203) 사이에 발생하는 전기장에 의해 플라즈마(141,241)가 발생하게 된다.When the source gas, which is a deposition gas, and the reaction gas are supplied to the shower heads 103 and 203 provided in the process chambers 101 and 201 at regular intervals, and the high frequency power is applied to the plasma generators 104 and 204, the shower head ( By generating an electric field in the 103 and 203, the source gas and the reactive gas supplied to the shower heads 103 and 203 may be excited in the plasma 141 and 241 state. That is, plasmas 141 and 241 are generated by an electric field generated between the plasma generators 104 and 204 and the shower heads 103 and 203.

상기 발생된 플라즈마(141,241)는 상기 샤워헤드(103,203)의 분사홀(미도시)을 통해 상기 플라즈마(141,241) 입자가 상기 프로세스 챔버(101,201) 내부의 증착공정이 이루어지는 공간으로 제공되어 고속으로 회전하는 상기 서셉터(102,202) 상부에 구비된 상기 기판(10)에 증착된다. 즉, 상기 프로세스 챔버(101,201)는 상기 샤워헤드(103,203)에 의해 상기 기판(10)이 수용되어 증착공정이 이루어지는 공간과 상기 플라즈마(141,241)가 생성되는 공간이 분리되고, 상기 샤워헤드(103,203)의 분사홀(미도시)을 통해 상기 플라즈마(141,241) 입자가 상기 기판(10)으로 제공된다. The generated plasma 141 and 241 is provided to a space where the plasma 141 and 241 particles are deposited in the process chambers 101 and 201 through injection holes (not shown) of the shower heads 103 and 203 to rotate at a high speed. The substrate 10 is deposited on the susceptors 102 and 202. That is, in the process chambers 101 and 201, a space in which the substrate 10 is accommodated by the shower heads 103 and 203 so that the deposition process is performed and a space in which the plasmas 141 and 241 are generated are separated, and the shower heads 103 and 203 are separated. Particles of the plasma 141 and 241 are provided to the substrate 10 through injection holes (not shown).

여기서, 상기 기판(10)에 제공되는 플라즈마(141,241) 입자의 밀도를 균일하게 하기 위해서 상기 서셉터(102,202) 내부에 구비된 상기 플라즈마 형성부(105,205) 주위에 자기장을 형성한다. In this case, a magnetic field is formed around the plasma forming units 105 and 205 provided in the susceptors 102 and 202 to uniform the density of plasma 141 and 241 particles provided to the substrate 10.

즉, 상기 서셉터(102,202)가 고속으로 회전하면 내부의 구비된 상기 플라즈마 형성부(105,205)도 고속으로 회전하면서 상기 서셉터(102,202) 주변에 자기장을 형성하게 된다. 따라서, 상기 서셉터(102,202) 주변에 형성된 자기장에 의해 상기 플라즈마(141,241) 입자는 균일한 밀도로 상기 기판(10)에 증착된다. 여기서 상기 플라즈마 형성부(105,205)는 자성을 띄는 영구 자석 또는 전자석으로 상기 기판(10)에 자기장 영향을 미칠 수 있는 만큼을 자력을 가진 것을 사용할 수 있다.That is, when the susceptors 102 and 202 rotate at a high speed, the plasma forming units 105 and 205 are also rotated at a high speed to form a magnetic field around the susceptors 102 and 202. Accordingly, the plasma 141 and 241 particles are deposited on the substrate 10 by the magnetic field formed around the susceptors 102 and 202 at a uniform density. In this case, the plasma forming units 105 and 205 may be magnetic permanent magnets or electromagnets having magnetic force as much as they can affect the magnetic field of the substrate 10.

본 실시예에 따르면, 상기 플라즈마 형성부(105,205)는 상기 플라즈마 발생부(104,204)에 의해 플라즈마(141,241) 상태로 여기된 반응가스의 플라즈마(141,241) 입자밀도를 균일하게 형성함으로써 상기 기판(10)에 균일한 박막을 형성할 수 있으며, 이로 인해 박막의 품질을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
According to the present exemplary embodiment, the plasma forming units 105 and 205 uniformly form the plasma 141 and 241 particle densities of the reaction gases excited by the plasma generating units 104 and 204 to the plasma 141 and 241 states. It is possible to form a uniform thin film on the, it is possible to effectively improve the quality of the thin film.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention belongs. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, are included in the scope of the present invention.

10: 기판
100: 원자층 증착장치
101: 프로세스 챔버
102: 서셉터
103: 가스분사부
104: 플라즈마 발생부
105: 플라즈마 형성부
120: 서셉터 포켓
141: 플라즈마10: substrate
100: atomic layer deposition apparatus
101: process chamber
102: susceptor
103: gas injection unit
104: plasma generating unit
105: plasma forming portion
120: susceptor pocket
141: plasma

Claims (6)

프로세스 챔버;
상기 프로세스 챔버 내에 구비되어 복수의 기판이 안착되어 회전하는 서셉터;
상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 기판에 박막을 증착하기 위한 증착가스를 분사하는 가스분사부;
상기 가스분사부 상부에 구비되어 상기 가스분사부 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부; 및
상기 서셉터 내부에 구비되며, 상기 플라즈마 발생부에서 발생된 플라즈마에서 상기 기판에 도달하는 플라즈마 입자밀도를 균일하게 형성하는 플라즈마 형성부;
를 포함하고,
상기 서셉터가 회전하면 내부에 구비된 플라즈마 형성부도 회전하면서 상기 서셉터 주변에 균일한 자기장을 형성함으로써, 상기 플라즈마 입자밀도가 균일한 밀도로 상기 기판에 증착되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.A process chamber;
A susceptor provided in the process chamber and configured to rotate with a plurality of substrates mounted thereon;
A gas injection unit provided on the susceptor and injecting a deposition gas for depositing a thin film on the substrate;
A plasma generation unit provided above the gas injection unit to generate a plasma inside the gas injection unit; And
A plasma forming unit provided inside the susceptor and uniformly forming a plasma particle density reaching the substrate from the plasma generated by the plasma generating unit;
Lt; / RTI >
When the susceptor rotates to form a uniform magnetic field around the susceptor while rotating the plasma forming unit provided therein, the plasma particle density is deposited on the substrate with a uniform density. 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 형성부는 영구 자석 또는 전자석으로 자기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.The method of claim 1,
Wherein the plasma forming unit forms a magnetic field with a permanent magnet or an electromagnet. 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 형성부는 상기 기판에 대응되는 크기와 형태를 가지며 복수의 서셉터 포켓 하부에 복수의 상기 플라즈마 형성부가 구비되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.The method of claim 1,
The plasma forming unit has a size and shape corresponding to the substrate and a plurality of the plasma forming unit is provided under a plurality of susceptor pockets. 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 형성부는 상기 서셉터 내부에 상기 서셉터에 대응하는 넓이와 모양이 구비되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.The method of claim 1,
And the plasma forming unit has a width and a shape corresponding to the susceptor in the susceptor. 원자층 증착장치에 있어서,
증착 공정이 수행되는 프로세스 챔버;
상기 프로세스 챔버 상부에 구비 되며 증착 가스를 공급하는 가스분사부;
상기 가스분사부 하부에 구비되며 증착 가스가 안착하는 기판을 수용하는 서셉터;
상기 증착 가스를 플라즈마로 변환시켜 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부; 및
상기 기판에 전달되는 플라즈마 입자밀도를 균일하게 하기 위해, 상기 서셉터에 자기장을 형성하는 플라즈마 형성부;
를 포함하고,
상기 서셉터가 회전하면 내부에 구비된 플라즈마 형성부도 회전하면서 상기 서셉터 주변에 균일한 자기장을 형성함으로써, 상기 플라즈마 입자밀도가 균일한 밀도로 상기 기판에 증착되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.In the atomic layer deposition apparatus,
A process chamber in which a deposition process is performed;
A gas injection unit provided on the process chamber and supplying a deposition gas;
A susceptor provided below the gas ejection unit and accommodating a substrate on which deposition gas is deposited;
A plasma generator for converting the deposition gas into plasma to generate a plasma; And
A plasma forming unit for forming a magnetic field in the susceptor to uniform the plasma particle density delivered to the substrate;
Lt; / RTI >
When the susceptor rotates to form a uniform magnetic field around the susceptor while rotating the plasma forming unit provided therein, the plasma particle density is deposited on the substrate with a uniform density. 제5항에 있어서,
상기 플라즈마 형성부는 상기 서셉터 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.6. The method of claim 5,
The plasma forming unit is provided in the susceptor, characterized in that the atomic layer deposition apparatus.
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