KR100721504B1 - 플라즈마 강화 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 박막형성방법 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (40)
- 기판 상에 박막을 증착시키기 위한 장치에 있어서,상기 기판을 지지하기 위한 기판 지지대;상기 기판 지지대와 함께 반응기 내부를 규정하며, 개구부가 형성된 상부면을 포함하는 반응기벽;상기 반응기 내부에 기체를 유입하기 위한 기체 유입관;상기 기판 지지대와 함께 반응실을 규정하며, 상기 기체 유입관과 연결되어 상기 반응기벽 내에 설치되고, 상기 반응실 내로 기체를 공급하기 위한 복수개의 분사홀을 갖는 샤워헤드;상기 기체 유입관과 상기 샤워헤드 사이에 설치되며, 상기 기체 유입관과 상기 샤워헤드 간의 전위차에 의한 플라즈마 발생을 막으면서도 상기 기체 유입관으로부터의 기체 흐름은 유지할 수 있도록 좁은 배관들이 병렬로 연결되어 있는 절연소재로 이루어진 미세 천공관;상기 반응실내의 기체를 배출하기 위한 기체 유출관; 및교류 전위파를 가하기 위해 상기 샤워헤드에 연결되도록 설치되는 고주파 접 속단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 미세 천공관의 배관들은 플라즈마가 발생하지 않을 정도의 직경 및 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기체 유입관은 상기 반응기벽 상부의 개구부보다 작은 직경을 갖고 상기 개구부 내부로 내삽되어 설치되며, 상기 기체 유출관은 상기 반응실 내로 공급된 기체가 상기 반응기벽과 상기 샤워헤드 사이의 공간을 거쳐 상기 반응기벽과 상기 기체 유입관 사이의 틈을 통해 배출되도록 상기 개구부에 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 고주파 접속단자는 상기 반응기벽을 관통하여 상기 샤워헤드에 연결되며, 상기 반응기벽과 전기적으로 절연되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 반응기벽의 소정영역과 상기 기판 지지대를 둘러싸 외관을 형성하며, 개폐가능한 기체 유출입구를 가진 반응기 몸체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 고주파 접속단자는 교류 전위파를 가하기 위해 상기 반응기 몸체 및 상기 반응기벽을 관통하여 상기 샤워헤드에 연결되며, 상기 반응기 몸체 및 상기 반응기벽과 전기적으로 절연되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 반응기 내부의 밀폐를 확보하기 위해 상기 기판 지지대와 상기 반응기벽의 연결부분에 게재되는 기체 밀폐링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 반응기벽의 측벽을 감싸도록 설치되는 히터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기판 지지대에 상기 기판을 가열할 수 있는 히터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기판 지지대는 상하로 이동이 가능하여 상기 기판을 상기 반응실 내로 장입하거나 탈착할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 기판 상에 박막을 증착시키기 위한 장치에 있어서,상기 기판을 지지하기 위한 기판 지지대;상기 기판 지지재와 함께 반응기 내부를 규정하며, 개구부가 형성된 상부면을 포함하는 반응기벽;상기 반응기 내부에 기체를 유입하기 위한 기체 유입관;상기 기판 지지대와 함께 반응실을 규정하며, 상기 기체 유입관과 연결되어 상기 반응기벽 내에 설치되고, 상기 반응실 내로 기체를 공급하기 위한 복수개의 분사홀을 갖는 샤워헤드;상기 샤워헤드의 상부 및 측부를 둘러싸는 샤워헤드 절연벽;상기 샤워헤드 절연벽과 상기 반응기벽 사이에 설치되고, 상기 반응기벽과 동일한 전위를 가지며, 상기 샤워헤드 절연벽과의 사이에 틈이 형성되도록 설치되는 플라즈마 발생 차단벽;상기 반응실내의 기체를 배출하기 위한 기체 유출관; 및교류 전위파를 가하기 위해 상기 샤워헤드에 연결되도록 설치되는 고주파 접속단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 플라즈마 발생 차단벽과 상기 샤워헤드 절연벽 사이의 틈을 통하여 불활성 기체가 흐르도록 함으로써 상기 반응실 내로 공급된 기체가 상기 플라즈마 발생 차단벽과 상기 샤워헤드 절연벽 사이로 유입되는 것을 방지하여 상기 샤워헤드 절연벽 겉에 막이 형성되는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 고주파 접속단자는 불활성 기체가 흐를 수 있도록 관형상을 가지며, 상기 플라즈마 발생 차단벽과 상기 샤워헤드 절연벽 사이에는 구멍이 형성되어 있고, 상기 구멍은 상기 플라즈마 발생 차단벽과 상기 샤워헤드 절연벽 사이의 틈에 연결되어 불활성 기체의 통로를 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 고주파 접속단자를 통해 공급된 불활성 기체가 상기 플라즈마 발생 차단벽과 상기 샤워헤드 절연벽 사이의 틈에 균일하게 흐르도록 상기 샤워헤드 절연벽의 윗면 또는 이와 마주하는 상기 플라즈마 발생 차단벽에 도랑을 파서 형성된 대칭형의 완충(buffer) 통로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 고주파 접속단자는 상기 반응기벽, 상기 플라즈마 발생 차단벽 및 상기 샤워헤드 절연벽을 관통하여 상기 샤워헤드에 연결되며, 상기 반응기벽 및 상기 플라즈마 발생 차단벽과 전기적으로 절연되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 반응기벽의 소정영역과 상기 기판 지지대를 둘러싸 외관을 형성하며, 개폐가능한 기체 유출입구를 가진 반응기 몸체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 고주파 접속단자는 교류 전위파를 가하기 위해 상기 반응기 몸체, 상기 반응기벽, 상기 플라즈마 발생 차단벽, 상기 샤워헤드 절연벽을 관통하여 상기 샤워헤드에 연결되며, 상기 반응기 몸체, 상기 반응기벽 및 상기 플라즈마 발생 차단벽과 전기적으로 절연되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 기체 유입관은 상기 반응기벽 상부의 개구부보다 작은 직경을 갖고 상기 개구부 내부로 내삽되어 설치되며, 상기 기체 유출관은 상기 반응실 내로 공급된 기체가 상기 반응기벽과 상기 플라즈마 발생 차단벽 사이의 공간을 거쳐 상기 반응기벽과 상기 기체 유입관 사이의 틈을 통해 배출되도록 상기 개구부에 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 기판 상에 박막을 증착시키기 위한 장치에 있어서,상기 기판을 지지하기 위한 기판 지지대;상기 기판 지지대와 함께 반응기 내부를 규정하며, 개구부가 형성된 상부면을 포함하는 반응기벽;상기 반응기 내부에 기체를 유입하기 위한 기체 유입관;상기 기판 지지대의 대향면에 복수개의 분사홀이 천공된 기체 분산 그리드;상기 기체 분산 그리드와 연결되어 상기 기체 분산 그리드 상부에 설치되며, 내부의 기체가 차지하는 체적을 최소화하고 기체의 흐름을 원활히 하기 위한 나팔관 형태의 곡면 형상을 갖는 체적 조절판;상기 반응실내의 기체를 배출하기 위한 기체 유출관; 및교류 전위파를 가하기 위해 상기 체적 조절판에 연결되도록 설치되는 고주파 접속단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 체적 조절판 및 상기 기체 분산 그리드를 절연시키기 위해 상기 체적 조절판의 상부 및 측부를 둘러싸는 샤워헤드 절연벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 고주파 접속단자는 상기 반응기벽을 관통하여 상기 체적 조절판에 연결되고, 상기 반응기벽과 전기적으로 절연되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 반응기벽의 소정영역과 상기 기판 지지대를 둘러싸 외관을 형성하며, 개폐가능한 기체 유출입구를 가진 반응기 몸체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 고주파 접속단자는 교류 전위파를 가하기 위해 상기 반응기 몸체 및 상기 반응기벽을 관통하여 상기 체적 조절판에 연결되며, 상기 반 응기 몸체 및 상기 반응기벽과 전기적으로 절연되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 기체 유입관은 상기 반응기벽 상부의 개구부보다 작은 직경을 갖고 상기 개구부 내부로 내삽되어 설치되며, 상기 기체 유출관은 상기 반응실 내로 공급된 기체가 상기 반응기벽과 상기 체적 조절판 사이의 공간을 거쳐 상기 반응기벽과 상기 기체 유입관 사이의 틈을 통해 배출되도록 상기 개구부에 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 기판 상에 박막을 증착시키기 위한 장치에 있어서,상기 기판을 지지하기 위한 기판 지지대;상기 기판 지지대와 함께 반응기 내부를 규정하며, 개구부가 형성된 상부면을 포함하는 반응기벽;상기 반응기 내부에 기체를 유입하기 위한 기체 유입관;상기 기판 지지대와 함께 반응실을 규정하며, 상기 기체 유입관과 연결되어 상기 반응기벽 내에 설치되고, 상기 반응실 내로 기체를 공급하기 위한 복수개의 분사홀을 갖는 샤워헤드;상기 기체 유입관과 상기 샤워헤드 사이에 설치되며, 상기 기체 유입관과 상기 샤워헤드 간의 전위차에 의한 플라즈마 발생을 막으면서도 상기 기체 유입관으로부터의 기체 흐름은 유지할 수 있도록 좁은 배관들이 병렬로 연결되어 있는 절연 소재로 이루어진 미세 천공관;상기 샤워헤드의 상부 및 측부를 둘러싸는 샤워헤드 절연벽;상기 샤워헤드 절연벽과 상기 반응기벽 사이에 설치되고, 상기 반응기벽과 동일한 전위를 가지며, 상기 샤워헤드 절연벽과의 사이에 틈이 형성되도록 설치되는 플라즈마 발생 차단벽;상기 반응실내의 기체를 배출하기 위한 기체 유출관; 및교류 전위파를 가하기 위해 상기 샤워헤드에 연결되도록 설치되는 고주파 접속단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 샤워헤드는 상기 기판 지지대의 대향면에 복수개의 분사홀이 천공된 기체 분산 그리드와, 상기 기체 분산 그리드와 연결되어 상기 기체 분산 그리드 상부에 설치되며 상기 샤워헤드 내부의 기체가 차지하는 체적을 최소화하고 기체의 흐름을 원활히 하기 위한 나팔관 형태의 곡면 형상을 갖는 체적 조절판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 미세 천공관의 배관들은 플라즈마가 발생하지 않을 정도의 직경 및 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 플라즈마 발생 차단벽과 상기 샤워헤드 절연벽 사이의 틈을 통하여 불활성 기체가 흐르도록 함으로써 상기 반응실 내로 공급된 기체가 상기 플라즈마 발생 차단벽과 상기 샤워헤드 절연벽 사이로 유입되는 것을 방지하여 상기 샤워헤드 절연벽 겉에 막이 형성되는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제28항에 있어서, 상기 고주파 접속단자는 불활성 기체가 흐를 수 있도록 관형상을 가지며, 상기 플라즈마 발생 차단벽과 상기 샤워헤드 절연벽 사이에는 구멍이 형성되어 있고, 상기 구멍은 상기 플라즈마 발생 차단벽과 상기 샤워헤드 절연벽 사이의 틈에 연결되어 불활성 기체의 통로를 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제29항에 있어서, 상기 고주파 접속단자를 통해 공급된 불활성 기체가 상기 플라즈마 발생 차단벽과 상기 샤워헤드 절연벽 사이의 틈에 균일하게 흐르도록 상기 샤워헤드 절연벽의 윗면 또는 이와 마주하는 상기 플라즈마 발생 차단벽에 도랑을 파서 형성된 대칭형의 완충(buffer) 통로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 기체 유입관은 상기 반응기벽 상부의 개구부보다 작은 직경을 갖고 상기 개구부 내부로 내삽되어 설치되며, 상기 기체 유출관은 상기 반응실 내로 공급된 기체가 상기 반응기벽과 상기 플라즈마 발생 차단벽 사이의 공간을 거쳐 상기 반응기벽과 상기 기체 유입관 사이의 틈을 통해 배출되도록 상기 개구부에 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 고주파 접속단자는 상기 반응기벽, 상기 플라즈마 발생 차단벽 및 상기 샤워헤드 절연벽을 관통하여 상기 샤워헤드에 연결되며, 상기 반응기벽, 상기 플라즈마 발생 차단벽과 전기적으로 절연되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 반응기벽의 소정영역과 상기 기판 지지대를 둘러싸 외관을 형성하며, 개폐가능한 기체 유출입구를 가진 반응기 몸체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제33항에 있어서, 상기 고주파 접속단자는 교류 전위파를 가하기 위해 상기 반응기 몸체, 상기 반응기벽, 상기 플라즈마 발생 차단벽 및 상기 샤워헤드 절연벽을 관통하여 상기 샤워헤드에 연결되며, 상기 반응기 몸체, 상기 반응기벽 및 상기 플라즈마 발생 차단벽과 전기적으로 절연되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 반응기 내부의 밀폐를 확보하기 위해 상기 기판 지지대와 상기 반응기벽의 연결부분에 게재되는 기체 밀폐링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 반응기벽의 측벽을 감싸도록 설치되는 히터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 기판 지지대에 상기 기판을 가열할 수 있는 히터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 기판 지지대는 상하로 이동이 가능하여 상기 기판을 상기 반응실 내로 장입하거나 탈착할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치.
- 기판 상에 박막을 형성하기 위한 방법에 있어서,금속 원소를 포함한 원료 기체와 원료 기체와 단순히 섞여서는 반응하지 않지만 플라즈마로 활성화되면 원료 기체와 반응하여 막을 형성할 수 있는 퍼지 기체를 포함하는 공정기체들을 준비하는 단계;상기 박막 형성을 위한 반응이 일어나는 상기 반응실 내로 상기 기판을 장입하는 단계;기체 유입관을 통하여 상기 반응실에 상기 원료기체를 공급하는 단계;상기 증착기체의 공급을 중단하고, 상기 기체 유입관을 통하여 상기 반응실에 상기 퍼지기체를 공급하는 단계; 및상기 퍼지기체를 공급하는 기간 중 일부의 기간에 있어서 상기 퍼지기체를 활성화시키기 위한 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함하되,상기 원료기체를 공급하는 단계, 상기 퍼지기체를 공급하는 단계 및 상기 플라즈마 발생 단계를 소정의 횟수 반복하는 것을 특징으로 하는 도전성 박막 형성 방법.
- 제39항에 있어서, 상기 기체 유입관의 하부에는 좁은 배관들이 병렬로 연결된 미세 천공관이 구비되어 있고, 상기 공정기체들은 상기 기체 유입관으로부터 상기 미세 천공관을 거쳐 공급되는 것을 특징으로 하는 도전성 박막 형성 방법.
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