KR100531555B1 - 회전가능한 1개 이상의 가스분사기가 구비된 박막증착장치 및 이를 이용한 박막 증착방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 박막 증착장치는 1개 이상의 회전가능한 가스분사기를 반응 챔버의 상부에 구비하여 원료가스가 공급되도록 한다. 본 발명에 의하면, 1개 이상의 상기 가스분사기가 회전하면서 기판들이 놓여있는 부분 상부에서 가스를 분사시키므로, 박막 균일도를 크게 개선시킨다. 따라서, 하나의 반응 챔버에 다수의 기판을 장입하더라도 모든 기판에 매우 좋은 균일도의 박막을 증착할 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다. 특히, 원료 가스와 퍼지가스를 교대로 공급하는 박막 증착 법에 본 발명의 장치를 사용하는 경우, 퍼지 가스의 공급 밸브 개폐에 따른 응답지연을 없앨 수 있어 증착 속도를 증가시키기 때문에 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

회전가능한 1개 이상의 가스분사기가 구비된 박막 증착장치 및 이를 이용한 박막 증착방법{Thin film deposition apparatus having more than one rotatable gas injector and thin film deposition method using the same}

본 발명은 박막 증착장치 및 이를 이용한 박막 증착방법에 관한 것으로서, 특히 1개 이상의 회전가능한 가스분사기를 구비하여 균일도를 포함한 특성과 생산성이 매우 뛰어난 박막 증착 방법을 제공하는 박막 증착장치 및 이를 이용한 박막 증착방법에 관한 것이다.

기판이 대구경화 될수록 기판 전표면에 균일한 두께의 박막을 증착하는 것이 어려진다. 더욱이 하나의 반응 챔버에 여러 개의 기판을 장입하고 이들 기판에 박막을 증착시키고자 하는 경우, 모든 기판에 동일한 두께의 박막을 형성시키는 것은 매우 어렵다. 이는, 반응 챔버 내에 원료 가스들이 균일하게 분포하지 못하기 때문이다. 하나의 반응 챔버 내에 여러 개의 기판을 장입하여 박막을 동시에 증착하게 되면 생산수율이 좋아짐에도 불구하고, 상기와 같은 이유 때문에 이러한 시도가 사장되어가고 있다.

한편, 반도체소자의 고집적화로 말미암아 반도체소자의 사이즈(size)가 줄어들게 되었으며 이에 따라 반도체소자의 수직구조상의 크기(vertical dimension)도 줄어들게 되었다. 대표적인 것으로, 트랜지스터의 게이트 절연막과 DRAM의 정보기억 장치인 캐퍼시터 유전막 등을 들 수 있다. 이들 박막들을 100Å 내외의 아주 얇은 두께로 성공적으로 형성시키기 위해서는 성분 원소의 원료들을 기판에 동시 공급하여 박막을 증착하는 통상의 화학 증착법 대신, 원료들을 기판에 교대로 반복 공급하면서 박막을 형성하는 증착 방법이 연구되고 있는데 그 이유는 표면 화학반응에 의해서만 증착이 이루어지므로 표면 요철에 관계없이 균일한 두께의 박막을 성장시킬 수 있고, 증착 두께가 증착 시간에 비례하는 것이 아니라 원료 공급 주기의 수에 비례하기 때문에 형성되는 박막의 두께도 정밀하게 제어할 수 있기 때문이다. 하지만 이 방법을 실제 적용할 경우, 원료들의 공급, 퍼지, 배기 시간 등에 의해 공정 속도가 매우 느려지는 문제가 있으므로 생산성 향상에 대한 새로운 돌파구를 필요로 하는 상황에 있다.

도 1은 종래기술에 따른 반도체소자 제조장치를 설명하기 위한 개략도이다. 도 1을 참조하면, 반응챔버(100) 내부에는 외부와 차단되는 반응공간이 형성되며, 반응챔버(100)는 하부챔버(110a)와 상부챔버(110b)로 구성된다. 박막형성을 위한 원료가스들은 측면에 형성된 가스주입구(140)를 통해 수평적인 흐름을 가지고 반응챔버(100) 내부의 기판(130) 상으로 공급되며, 측면에 형성된 가스배출구(150)를 통하여 외부로 배출된다.

상술한 종래의 반도체소자 제조장치로 화학 증착 공정을 수행하면, 원료가스가 수평적으로 흘러 기판(130) 상부를 지나가기 때문에, 가스주입구(140) 쪽에 위치하는 기판 표면과 그 반대쪽에 위치하는 기판 표면에 흡착되는 가스량이 달라져서 기판(130) 상에 증착되는 박막의 두께가 불균일하게 된다. 이러한 현상은 기판(130)이 대구경화 될수록 더욱 크게 나타난다. 또한, 박막 증착이 수평적인 원료가스 흐름에 의하여 이루어지므로, 원료가스의 기판(130)에 대한 흡착률이 낮아서 박막 증착 속도도 늦게 된다.

대량생산을 위해서 반응챔버(100) 내에 기판을 다수개 장입할 경우에는, 하나의 기판에 대해서 뿐만 아니라 여러 기판들 사이에서도 박막이 불균일하게 증착된다. 더욱이, 기판을 여러 장 장입하기 위해서는 반응챔버(100)의 크기를 증가시켜야 하기 때문에 이러한 불균일성 문제는 더욱 심각하게 나타난다.

또한, 원료들을 기판에 교대로 반복 공급하면서 박막을 형성하는 새로운 증착 방법에 상술한 종래의 반도체소자 제조장치를 사용하면, 기체공급라인에 설치된 밸브의 개폐 조절에 의해 기체들이 공급되기 때문에 밸브의 응답시간에 따른 공정지연이 발생하게 된다. 또한, 기체가 반응 챔버(100) 내부를 채운 후에 배기되는 방식으로 공정이 진행되기 때문에 원료공급주기를 짧게 하기가 어렵다. 따라서, 막의 증착 속도가 매우 느릴 수 밖에 없다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 1개 이상의 회전가능한 가스분사기를 구비함으로써 균일도가 매우 뛰어난 박막을 증착할 수 있어 다수개의 기판들도 처리할 수 있을 뿐 아니라 기판 표면에 대한 원료기체의 흡착률이 높고 기체의 반복 공급 증착시 공급주기를 효율적으로 단축시켜 생산성이 매우 뛰어난 박막 증착장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 기술적 과제의 달성에 의해 제공되는 박막 증착장치를 이용하여, 균일도를 포함한 특성이 뛰어나고 생산성이 높은 박막 증착방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 증착장치는, 가스배출구가 마련되는 반응챔버; 상기 반응챔버 내에 복수개 설치되어 기판이 하나씩 각각 안착되어지며 자체 수평회전이 가능하도록 설치되는 1개 이상의 서셉터; 및 상기 반응챔버의 상부와 연결되어 수평회전이 가능하도록 설치되는 1개 이상의 가스분사기; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 1개 이상의 서셉터를 지지하기 위한 서셉터 지지대를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이를 이용한 박막 증착방법은: 상기 서셉터에 기판을 안착시킨 후에, 1개 이상의 상기 가스분사기를 회전하면서, 도 8 또는 도 9의 예시에서 나타낸 바와 같이, 한가지 이상의 가스를 주입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 박막 증착장치에, RF 공급 전력원과 전기적으로 연결되는 전극이 상기 반응챔버 내에 더 설치하여 생산성을 높일 수도 있다.

이를 이용한 박막 증착방법은: 상기 서셉터에 기판을 안착시킨 후에, 상기 전극을 통하여 RF전력을 인가하고 1개 이상의 상기 가스분사기를 회전하면서, 도 8 또는 도 9의 예시에서 나타낸 바와 같이, 한가지 이상의 가스를 주입하여 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착장치를 설명하기 위한 개략도이고, 도 3은 기판을 위치시키는 서셉터를 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 반응챔버(304)에는 내부 가스를 배출하기 위한 가스배출구(300)가 마련된다. 반응챔버(304) 내에는 서셉터 지지대(301)가 수평하게 설치된다. 서셉터 지지대(301)는 서셉터(303)를 지지하기 위한 것으로서, 그 자신은 서셉터 지지대 회전축(350)에 의해 회전가능하도록 되어 있다. 서셉터(303) 역시 서셉터 회전축(352)에 의해 회전가능하도록 되어 있다. 따라서, 증착공정에 따른 박막의 균일도를 높일 수 있다.

한편, 복잡한 도시를 피하기 위해, 도 2에는 나타내지 않았지만 서셉터 지지대(301)에는 기판(314) 둘레에 관통구멍이 마련되어 가스배출이 가스배출구(300)를 통하여 이루어질 수 있도록 하였다. 서셉터 지지대(301)는 그 속이 비어 있어서 관통구멍과 가스배출구(300)를 연결하는 별도의 통로가 없이도 배기가 가능하다. 도 2의 실시예의 장치에서는 RF전력을 인가하여 플라즈마를 생성하기 위한 전극을 채용하지 않았지만 도 7에 도시된 바와 같이 가스분사기와 상기 반응 챔버의 상부 내벽 사이에 전극을 삽입하여 RF 공급전력원과 전기적으로 연결되도록 할 수 있음은 물론이다.

도 2와 결부하여 도 3을 참조하면, 서셉터 지지대(301) 상에는 4개의 서셉터(303)가 놓여지며, 각각의 서셉터(303) 상에는 기판(314)이 놓여진다. 서셉터 지지대(301)에는 서셉터(303)가 놓이지 않은 부분에 가스배출구(300)를 통하여 가스배출이 이루어질 수 있도록 1개 이상의 관통구멍(306)이 서셉터(303)를 중심으로 하여 방사형으로 배열, 형성된다. 본 실시예에서는 서셉터 지지대(301)에 관통구멍(306)을 형성하였지만, 서셉터 지지대(301)의 관통구멍(306)은 반드시 있어야 할 필요는 없으며, 관통구멍(306)이 없는 경우에는 가스가 서셉터 지지대(301)와 반응챔버(304) 내벽 사이의 틈을 통하여 가스배출구(300)로 배기된다.

가스배출구의 다른 실시예로서 도 7을 참조하면, 반응챔버의 측벽에 가스배출구가 형성되어도 좋다. 이 경우에는, 서셉터(303) 하부로 원료가스들이 유입되지 않도록 반응챔버 내부로 비반응가스를 주입하기 위한 1개 이상의 비반응가스 주입공(318)이 반응챔버의 내부와 연결되도록 반응챔버의 하부를 관통하도록 형성되는 것이 바람직하다.

반응챔버(304)의 상부에는 실린더(305-2)와, 회전축(305-1)과, 가스분사기(도 6의 308)가 설치된다. 제조공정 진행 시에, 가스분사기(도 6의 308)는 회전가능하도록 설치됨으로써 회전을 하면서 반응공간으로 원료가스를 분사한다. 경우에 따라서는, 가스분사기(308) 대신에 서셉터 지지대(301)를 수평 회전 운동시킬 수 있도록 서셉터 지지대(301)를 수평회전 가능하게 설치한다. 또한, 공정에 따라서 가스분사기(308)와 서셉터(303) 사이의 거리를 조절할 필요가 있으므로, 서셉터 지지대(301)와 회전축(305-1)을 각각 상하운동할 수 있도록 설치한다. 또한, 서셉터(303) 역시 서셉터 회전축(352)에 의해 회전가능하도록 되어 있다.

설명되지 않은 참조번호 302는 기판을 서셉터 상에 올려놓기 위한 기판통로를, 312는 기판(314)을 가열하기 위해 서셉터(301) 내부에 배치된 히터를 각각 나타낸 것이다.

도 4 및 도 5는 실린더(305-2)와 회전축(305-1)을 보다 상세하게 설명하기 위한 개략도들이다.

도 2와 결부하여 도 4 및 도 5를 설명하면, 실린더(305-2)는 반응챔버(304)의 상부외벽에 수직하게 결합된다. 나사결합공(305-7)은 반응챔버(304)와 실린더(305-2)를 나사 결합시키기 위한 것이다. 반응챔버(304)에 밀착되는 부분에는 리크(leak)가 발생하지 않도록 오링이 설치될 수 있는 오링관(305-6)이 마련된다.

실린더(305-2)의 내벽 둘레를 따라서는 4개의 환형홈(305-4)이 형성되어 있다. 실린더(305-2)의 측벽에는 측벽을 관통하여 4개의 환형홈(305-4)과 각각 연결되는 가스주입공(305-3)이 4개 마련된다. 도 5는 하나의 환형홈(305-4)과 이에 연결되는 가스주입공(305-3)을 도시한 것이다.

회전축(305-1)은 실린더(305-2) 내벽에 삽입되어 반응챔버(304) 내부로 수직하게 내삽된다. 회전축(305-1)의 내부에는 길이방향으로 4개의 가스공급관(305-9)이 뚫려있다. 각각의 가스공급관(305-9)의 일단은 환형홈(305-4)과 연통되도록 설치된다. 회전축(305-1)은 실린더(305-2)와 밀착되면서 회전운동할 수 있도록 설치된다. 회전축(305-1)이 용이하게 회전할 수 있도록 실린더(305-2)의 내벽에는 베어링(305-8)이 설치되며, 회전축(305-1)과 실린더(305-2)는 마그네틱 실링(305-5)에 의해 서로 밀착된다. 회전축(305-1)이 회전할 때 발생하는 마찰열을 무마시키기 위하여 실린더(305-2) 벽의 온도 조절장치(미도시)가 마련된다.

가스주입공(305-3), 환형홈(304-4) 및 가스공급관(305-9)은 서로 일대일 대응하도록 동일한 개수로, 외부에 대해 밀폐되게 설치된다. 가스주입공(305-3)을 통하여 가스를 각각 주입하면, 가스는 환형홈(305-4) 및 가스공급관(305-9)을 순차적으로 거쳐 가스분사기(도 6의 308)를 통하여 반응챔버(304)의 내부로 분사되게 된다. 회전축(305-1)이 회전하더라도, 4개의 가스공급관(305-9)과 4개의 환형홈(305-4)은 일대일 대응 상태로 항상 연통된 상태로 존재하기 때문에, 상기의 가스공급은 회전축(305-1)의 회전에 관계없이 항상 이루어진다.

도 6은 가스분사기(308)를 설명하기 위한 개략도이다. 가스분사기(308)는 회전축(305-1)의 삽입끝단에서 가스공급관(305-9)과 각각 연결됨으로써 수평하게 회전하는 4개의 가스분사기(308a, 308b, 308c, 308d)를 가지며, 가스분사기(308a, 308b, 308c, 308d) 각각에는 복수개의 분사공(307)이 마련된다. 플라즈마 공정을 행하기 위해서는 상기 가스분사기와 상기 반응 챔버의 상부 내벽 사이에 전극(317)을 삽입하여 RF 공급전력원과 전기적으로 연결해서 사용할 수도 있다.

가스분사기(308)는 회전축(305-1)의 회전운동에 의해 수평회전한다. 분사공(307)은 가스분사기들(308a, 308b, 308c, 308d)의 아랫면에 형성된다.

계속해서, 본 발명에 따른 박막 증착장치를 이용한 박막 증착방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 박막 증착방법은, 가스분사기를 회전시키면서 원료가스를 주입하여 서셉터들 각각에 안착된 기판들 상에 박막을 증착시키는 것을 특징으로 한다. 이 때의 증착공정은, 50 ~ 850도의 온도와 0.01 ~ 400 Torr의 압력조건에서, 가스분사기를 1~ 10000 rpm의 회전속도로 회전시키면서 진행된다. 이와 같이 가스분사기를 회전하면서 원료가스를 주입하는 방법으로 공정을 진행하면 공정균일도가 향상될 뿐 아니라 다수의 기판을 장착하여 동시에 공정을 진행할 수 있어서 생산성이 향상된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착방법의 일 예를 일반적으로 설명하기 위한 도면이다. 이 경우, 도 6의 제1 가스분사기 및 제3 가스분사기(308a, 308c)를 통해서는 각각 반응가스-Ⅰ 및 반응가스-Ⅱ를 주입하고, 제2 가스분사기 및 제4 가스분사기(308b, 308d)를 통해서는 퍼지용 가스를 주입하면서 가스분사기를 회전시키는 방법으로 증착공정을 진행한다. 하나의 기판에 대해 4개의 가스분사기가 쓸고 지나가면(sweeping), 도 8에 도시된 바와 같은 공정의 1주기가 이루어진다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착방법의 다른 예를 일반적으로 설명하기 위한 도면이다. 이 경우, 제1 내지 제6 가스분사기의 6개의 가스분사기에 대해 하나씩 걸러서 반응가스-Ⅰ, 반응가스-Ⅱ 및 반응가스-Ⅲ을 주입하고, 그 사이의 가스분사기에는 퍼지용 가스를 주입하여 회전시키는 방법으로 증착공정을 진행한다. 여기서도, 하나의 기판에 대해 6개의 가스분사기가 쓸고 지나가면, 도 9에 도시된 바와 같은 공정의 1주기가 이루어진다.

도 8 및 도 9에서 유량의 크기는 임의적인 것으로서, 반응가스나 퍼지용 가스 사이에 유량차이가 없다는 것을 의미하는 것이 아니라 기판에 대해 반응가스나 퍼지용 가스가 펄스식으로 공급된다는 것을 사실을 강조하기 위해 동일한 높이로 표시하였다.

본 발명의 방법의 실시에 대해 구체적인 일 예를 들자면 도 2의 박막 증착장치를 이용하여 행하는 박막 증착은, 서셉터(303) 각각에 기판(314)을 안착시킨 후에, 4개의 가스주입공(305-3)을 통하여 가스를 주입하면서 회전축(305-1)을 회전시킴으로써 구현된다. 4개의 가스주입공(305-3)에 각각 주입되는 가스는 모두 다른 가스일 수도 있고, 경우에 따라서는 일부가 같은 가스일 수도 있다. 가스주입공(305-3)으로 공급된 가스는 가스주입공(305-3)에 대응하는 환형홈(305-4)과, 이에 연통되는 가스공급관(305-9)을 거쳐, 최종적으로 가스분사기(308)의 분사공(307)을 통하여 상기 반응공간으로 분사된다.

예컨대, 원료 가스들을 기판에 동시 공급하여 박막을 증착하는 통상의 화학 증착법으로 TiN 박막을 형성시키고자 할 경우에는, 도 6의 제1 가스분사기 및 제3 가스분사기(308a, 308c)는 TDEAT(Tetrakis Diethylamido Titanium, Ti[N(C2H5)2]4) 전구체가 열분해되어 형성된 증기를, 그리고 제2 가스분사기 및 제4 가스분사기(308b, 308d)는 NH3 가스를 지속적으로 분사하도록 하는 동시에, 가스분사기(308)를 회전시켜야 한다. 그러면 TDEAT 증기와 NH3 가스가 반응공간 내에 균일하게 분포되어 4개의 기판(314) 상에 TiN 박막이 균일하게 형성된다. 물론 기판(314) 표면에서 화학반응이 일어나도록 기판(314)을 가열해야 하는 것은 당연하다.

또 다른 예로써, 원료 가스들을 기판에 교대로 반복 공급하면서 박막을 형성하는 증착법으로 TiN 박막을 형성시키고자 할 경우에는 도 6의 제1 가스 분사기(308a) 및 제3 가스 분사기(308c)에서는 퍼지기체로서 Ar 기체가, 제2 가스 분사기(308b)에서는 원료기체로서 TiC4 기체가, 그리고, 제4 가스 분사기(308d)에서는 원료기체로서 NH3 기체가 분사되도록 하면서, 회전축(305-1)을 회전시킨다. 가스분사기(308)가 회전하는 동안에 Ar 기체는 분사공(307)을 통하여 지속적으로 분사되도록 하고, 원료 기체인 TiCl4 기체와 NH3 기체는 상기 가스분사기가 한번 회전할 때마다 교번하여 분사되도록 한다. 즉, 퍼지용 Ar 기체는 가스분사기가 회전하는 동안에 계속 분사시키고, 원료기체는 가스분사기가 한번 회전할 때마다 TiCl4 → NH3 → TiCl4 → NH3 →....와 같이 교번하여 분사시킨다. 이 때, 기판이 적절한 온도로 가열되고 있으면 기판 표면에 TiN 박막이 형성되게 된다. 이러한 증착법을 사용하는 경우 특히, 가스분사기의 회전 속도(rpm)를 임의로 조절함으로써 증착되는 TiN 박막의 특성을 최적화할 수 있다.

종래의 박막 증착장치를 사용하면 TiCl4 기체 → 퍼지기체 →NH3 기체 → 퍼지기체 →TiCl4 →....와 같은 순서로 기체가 분사되는데, 본 발명의 경우는, 회전 시 제2 가스 분사기(308b), 제4 가스 분사기(308d)에 각각 뒤따라오는 제1 가스 분사기(388a) 및 제3 가스 분사기(308c)에서 퍼지용 Ar 기체가 계속 분사되고 있기 때문에 별도의 퍼지 단계를 마련하지 않더라도 저절로 퍼지의 효과가 발생하게 된다. 따라서, 퍼지기체의 공급밸브 개폐에 따른 응답지연을 없앨 수 있다.

상기 가스분사기(308)와 상기 반응 챔버(304)의 상부 내벽 사이에 삽입된 전극(317)에 RF 전력을 공급하여 가스들을 플라즈마 상태로 활성화시켜서 상기 공정들을 진행시킬 수도 있다.

또한, 서셉터 및 서셉터 지지대 중의 하나 이상을 증착공정 중에 회전시키면 형성되는 박막의 균일도를 더욱 높일 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막 증착장치 및 이를 이용한 박막 증착방법에 의하면, 회전가능한 가스분사기(308)를 통하여 기판(314)들이 놓여있는 부분 상부에서 가스가 분사되므로 박막 균일도를 크게 개선시킨다. 따라서, 하나의 반응 챔버에 다수의 기판을 장입하더라도 모든 기판에 매우 좋은 균일도의 박막을 증착할 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다. 특히, 원료 가스와 퍼지가스를 교대로 공급하는 박막 증착 법에 본 발명의 장치를 사용하는 경우, 퍼지 가스의 공급 밸브 개폐에 따른 응답지연을 없앨 수 있어 증착 속도를 증가시키기 때문에 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능하며, 반도체 소자 제조공정 뿐 아니라 박막이 이용되는 유사한 분야에서도 사용될 수 있으며, 기판으로는 실리콘기판, 유리기판, 석영기판, 사파이어기판, 폴리머기판 등이 사용될 수 있음은 명백하다.

도 1은 종래기술에 따른 박막 증착장치를 설명하기 위한 개략도;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착장치를 설명하기 위한 개략도;

도 3은 기판을 위치시키는 서셉터를 보다 상세하게 설명하기 위한 도면;

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착장치에 사용되는 실린더와 회전축을 보다 상세하게 설명하기 위한 개략도들;

도 6은 가스분사기를 설명하기 위한 개략도;

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착장치를 설명하기 위한 개략도;

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착방법의 일 예를 설명하기 위한 도면; 및

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >

300: 가스배출구 301: 서셉터 지지대

302: 기판통로 303: 서셉터

304: 반응 챔버 305-1: 회전축

305-2: 실린더 305-3: 가스 주입 공

305-4: 환형 홈 305-5: 마그네틱 실링

305-6: 오링 관 305-7: 나사 결합 공

305-8: 베어링 305-9: 가스공급관

306: 관통구멍 307: 분사 공

308a ~ 308d: 회전 가능한 가스 분사기들

312: 히터 314: 기판

317: 전극 318 : 비반응가스 주입공

350: 서셉터 지지대 회전축 352 : 서셉터 회전축

Claims (21)

1. 반응챔버;

   상기 반응챔버 내에 설치되어 기판이 하나씩 각각 안착되어지며 자체 수평회전이 가능하도록 설치되는 1개 이상의 서셉터;

   상기 1개 이상의 서셉터가 놓여지며, 서셉터가 놓여지지 않는 부분에는 가스배출을 위한 1개 이상의 관통구멍이 형성되는 서셉터 지지대;

   상기 반응챔버의 상부와 연결되어 수평회전이 가능하도록 설치되는 1개 이상의 가스분사기; 및

   상기 서셉터 지지대의 밑쪽에 위치하도록 상기 반응챔버의 하부에 설치되는 가스배출구;를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 반응챔버의 상부에 결합되는 구조를 가지되, 자신의 내벽 둘레를 따라 형성된 1개 이상의 홈을 가질 뿐 아니라, 자신의 측벽을 관통하도록 형성되어 상기 홈의 각각과 각각 연결되는 1개 이상의 가스주입공을 가지는 실린더; 및

   상기 실린더 내벽에 밀착되어 회전운동 가능하도록 상기 실린더를 관통한 상태로 연장되어 상기 반응챔버 내부로 수직하게 내삽되며, 자신의 내부를 관통하여 형성된 1개 이상의 가스공급관을 가지되, 상기 가스공급관 각각의 일단이 상기 홈에 각각 연통되도록 한 구조를 가지는 회전축;을 더 구비하며,

   상기 가스분사기의 각각이 1개 이상의 분사공을 가지는 한편, 상기 회전축의 삽입끝단에서 상기 가스공급관과 각각 연결되어 상기 회전축과 더불어 회전하는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 분사공이 아래방향을 향하도록 상기 가스분사기에 형성된 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 실린더의 온도를 조절하기 위한 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
6. 제 1항에 있어서, RF 공급 전력원과 전기적으로 연결되는 전극이 상기 반응챔버 내에 더 설치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 전극은 상기 반응챔버의 상부 내벽과 상기 가스분사기 사이에 위치되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 서셉터 지지대가 수평회전 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 서셉터 지지대가 상하운동 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
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13. 제 1항에 있어서, 상기 관통구멍은 상기 서셉터를 중심으로 하여 방사형으로 배열되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
14. 제 1항에 있어서, 상기 가스배출구가 상기 반응챔버 측벽에 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
15. 제 14항에 있어서, 상기 반응챔버의 내부와 연결되도록 상기 반응챔버의 하부를 관통하는 1개 이상의 비반응가스 주입공이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
16. 제 1항의 박막 증착장치를 이용한 증착 방법에 있어서,

    상기 서셉터에 기판을 안착시킨 후에, 1개 이상의 상기 가스분사기를 회전하면서 한가지 이상의 가스를 주입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.
17. 제 16항에 있어서, 상기 박막 증착장치가, RF 공급 전력원과 전기적으로 연결되도록 상기 반응챔버 내에 설치되는 전극을 더 구비하며, 상기 박막 증착공정 시에 상기 전극을 통하여 RF전력을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 단계를 더 거치는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.
18. 제 16항에 있어서, 상기 박막 증착장치가, 상기 1개 이상의 서셉터를 지지하기 위한 서셉터 지지대를 더 구비하되, 상기 서셉터 및 서셉터 지지대가 회전가능하며, 상기 박막 증착공정 시에 상기 서셉터 및 서셉터 지지대 중의 하나 이상을 회전시키는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.
19. 제 16항 내지 제 18항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 가스분사기는 복수 개가 구비되며, 상기 가스분사기 각각마다 서로 다른 원료가스 각각 및 퍼지가스가 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.
20. 제 19항에 있어서, 상기 원료가스 각각은 주기적으로 교번하여 분사되도록 하고, 퍼지가스는 계속하여 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.
21. 제 19항에 있어서, 증착 온도는 50 ~ 850도, 증착 압력은 0.01 ~ 400 Torr , 가스 분사기의 회전속도는 1~ 10000 rpm 의 범위를 갖는 박막 증착방법.