KR20130053273A - Apparatus for wafer deposition and method for operating the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A substrate processing apparatus and an operating method thereof are provided to properly control a reaction gas in a composite thin film depositing process by including a separate exhaust pipe which is different from an exhaust pipe of a reaction chamber. CONSTITUTION: A source gas supply line(131) is connected to a reaction chamber and is formed in each source gas part of a heterogeneous thin film. A source gas exhaust line(133) is formed in each source gas part. An exhaust pipe(165) is connected to the reaction chamber. A source gas exhaust pipe is connected to the source gas exhaust line. A flow change valve(135) transmits a source gas from the source gas part to one of the source gas supply line and the source gas exhaust line. [Reference numerals] (130) Source gas source 1; (132) Source 1-1(SiH4); (134) Source 1-2(NH3); (136) Other process source gas source(He,H2); (140) Source gas source 2; (142) Source 2-1(TEOS); (144) Source 2-2(O2); (146) Vaporization source gas source; (148) Vaporizer

Description

기판처리장치 및 그 동작 방법{Apparatus for wafer deposition and method for operating the same}Substrate processing apparatus and its operation method {Apparatus for wafer deposition and method for operating the same}

본 발명은 복합막을 증착하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로서, 이종 박막으로 적층된 복합막을 증착할 때 사용되는 기판처리장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for depositing a composite film, and more particularly, to a substrate processing apparatus used for depositing a composite film laminated with a heterogeneous thin film, and an operation method thereof.

최근 들어 반도체 소자의 선폭이 미세화(100nm 이하)되고, 반도체 기판의 대형화 및 박막 적층의 미세화 및 다층화에 따라 균일한 복합막의 도포와 높은 스텝 커버리지(step coverage) 특성이 요구되고 있다. 특히, 반도체 장치의 집적도가 증가하여 패턴의 디자인 룰이 작아짐에 따라서 소자의 미세 패턴간의 전기적 절연을 위한 복합막 증착 기술이 중요시되고 있다.In recent years, the line width of semiconductor devices has been miniaturized (100 nm or less), and the application of a uniform composite film and high step coverage characteristics have been required as the size of semiconductor substrates and the size and thickness of thin film stacks are increased. In particular, as the degree of integration of semiconductor devices increases and the design rules of patterns become smaller, composite film deposition techniques for electrical insulation between fine patterns of devices are becoming important.

예를 들어, 나노스케일 모스펫(Nanoscale MOSFET)을 제작하기 위해서 매우 작은 선폭을 갖는 라인 패턴 등을 가져야 하는데, 이러한 라인 패턴들을 구현하기 위해서 하드마스크 등을 이용하여 식각하여 구현한다. 그런데, 상기의 하드마스크로는 기판위에 질화막, TEOS(TetraEthOxySilane) 산화막이 반복 적층된, 즉, 이종박막이 교대 적층된 복합막이 사용될 수 있다.For example, in order to fabricate a nanoscale MOSFET, it is necessary to have a line pattern having a very small line width, and to implement such a line pattern by etching using a hard mask. However, the hard mask may be a composite film in which a nitride film and a TEOS (TetraEthOxySilane) oxide film are repeatedly stacked on a substrate, that is, a heterogeneous thin film is alternately stacked.

일반적으로 PECVD 특성 상 공정 진행 시 이종의 박막을 증착하기 위해서 기체 및 액상의 원료를 이용한 플라즈마를 각각 형성해야 하며, 이러한 플라즈마를 형성하기 위해서는 반응기에 저압 처리 기체를 주입한 후 전기장을 생성하도록 전기 에너지를 인가해주어야 한다. 또한 반응기 내부에 안정적 플라즈마를 형성하기 위해서 기체 및 액상 원료부터 기화된 가스의 안정화 시간이 필요하며, 기상 및 액상의 원료를 이용한 플라즈마 증착 후 이온화된 기체 분자의 효율적인 펌핑을 통해서 반응기 내부의 미 반응 가스를 제거하는 과정을 가져야 한다.In general, due to PECVD characteristics, a plasma using gas and a liquid raw material must be formed in order to deposit heterogeneous thin films during the process, and in order to form the plasma, electric energy is generated by injecting a low pressure treatment gas into a reactor and generating an electric field. Must be authorized. In addition, in order to form a stable plasma in the reactor, the stabilization time of the gas and liquid raw materials to the vaporized gas is required, and after the plasma deposition using gaseous and liquid raw materials, the unreacted gas inside the reactor through efficient pumping of ionized gas molecules Should have the process of removing it.

예를 들어, 연속적 질화/테오스 공정(In-Situ Nitride/TEOS Process)을 통해 질화막 및 산화막으로 된 이종 박막을 증착하기 위해서 반응기 내/외부 원료 공급 시스템은 기체 및 액상 원료의 안정적 공정을 위해서 도 1과 같이 각각 독립적으로 구성되어져야 한다.For example, in order to deposit heterogeneous thin films of nitride and oxide films through a continuous in-situ nitride / TEOS process, the in- and out-source feed system can be used for stable processing of gas and liquid raw materials. Each must be configured independently as shown in 1.

이러한 독립적 구조에서 복합막 증착 시에 파티클 발생 감소 및 안정적 플라즈마 형성을 위해서 반응성 가스인 소스 가스의 적절한 제어 및 미 반응 가스의 효율적인 관리가 우수한 박막 성장에 중요한 요소로 작용한다. 그런데, 도 1과 같이 동일한 배기관을 사용하는 기판처리장치 구조에서는 반응성 가스의 제어를 하기 위한 공정 시간의 증가를 가져오게 되며, 공정 시간 증가는 생산성 저하의 문제점을 발생시킨다.In this independent structure, proper control of the source gas, which is a reactive gas, and efficient management of unreacted gas are important factors for thin film growth in order to reduce particle generation and stable plasma formation during deposition of a composite film. However, in the substrate processing apparatus structure using the same exhaust pipe as shown in FIG. 1, an increase in the process time for controlling the reactive gas causes an increase in the process time.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이 질화막과 TEOS 산화막을 서로 교번하며 증착하여 복합막을 제작할 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 반응 챔버내로 질화막 소스 가스인 제1소스 가스와 산화막 소스 가스인 제2소스 가스를 번갈아 가며 분사해야 한다. 따라서 제1소스 가스와 제2소스 가스를 번갈아 분사하기 위해서는, 제1소스 가스 유입 및 중단, 제2소스 가스 유입 및 중단을 번갈아 해야 하며, 또한 이종 소스 가스간에 퍼지 및 펌핑 시간을 위한 간격을 필요로 하기 때문에 공정 시간의 증가를 가져오는 문제가 있다.That is, when a composite film is fabricated by alternately depositing a nitride film and a TEOS oxide film as shown in FIG. 2, as shown in FIG. 2, a first source gas, which is a nitride film source gas, and a second source, which is an oxide film source gas, as shown in FIG. 2. The gas must be sprayed alternately. Therefore, in order to alternately inject the first source gas and the second source gas, the first source gas inlet and stop, the second source gas inlet and stop must be alternated, and also a gap for purging and pumping time between heterogeneous source gases is required. Therefore, there is a problem of increasing the process time.

(선행기술1) 한국등록특허 10-0168197(Prior art 1) Korea Patent Registration 10-0168197

본 발명의 기술적 과제는 복합막 증착 시에 소스 가스의 적절한 제어 및 미 반응 소스 가스의 효율적인 관리를 하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 복합막 증착 시에 파티클 발생 감소 및 안정적 플라즈마 형성을 하도록 하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 복합막 증착 시에 공정 시간을 최소화하는데 있다.The technical problem of the present invention is to provide proper control of source gas and efficient management of unreacted source gas during composite film deposition. In addition, the technical problem of the present invention is to reduce particle generation and stable plasma formation during the deposition of a composite film. In addition, the technical problem of the present invention is to minimize the process time when the composite film deposition.

본 발명의 실시 형태는 기판상에 복수개의 이종 박막이 증착되는 반응 챔버와, 상기 반응 챔버와 연결되며 이종 박막의 소스 가스원마다 각각 구비된 소스 가스 공급 라인과, 상기 소스 가스원마다 각각 구비된 소스 가스 배기 라인과, 상기 반응 챔버와 연결된 배기관과, 상기 소스 가스 배기 라인에 연결된 소스 가스 배기관과, 상기 소스 가스원에서 공급되는 소스 가스를 상기 소스 가스 공급 라인과 소스 가스 배기 라인 중 어느 하나로 흘러보내는 유로 전환 밸브를 포함한다.An embodiment of the present invention includes a reaction chamber in which a plurality of heterogeneous thin films are deposited on a substrate, a source gas supply line connected to the reaction chamber and provided for each source gas source of the heterogeneous thin films, and provided for each of the source gas sources. A source gas exhaust line, an exhaust pipe connected to the reaction chamber, a source gas exhaust pipe connected to the source gas exhaust line, and a source gas supplied from the source gas source flow into any one of the source gas supply line and the source gas exhaust line. Outgoing flow path switching valve is included.

또한, 상기 소스 가스원은, 제1박막을 증착하는 제1소스 가스를 저장한 제1소스 가스원과, 제2박막을 증착하는 제2소스 가스를 저장한 제2소스 가스원을 포함한다.The source gas source may include a first source gas source storing a first source gas for depositing a first thin film, and a second source gas source storing a second source gas for depositing a second thin film.

또한, 상기 유로 전환 밸브는, 상기 제1소스 가스원에서 공급되는 제1소스 가스를 상기 소스 가스 공급 라인과 소스 가스 배기 라인 중 어느 하나로 흘러보내는 제1유로 전환 밸브와, 상기 제2소스 가스원에서 공급되는 제2소스 가스를 상기 소스 가스 공급 라인과 소스 가스 배기 라인 중 어느 하나로 흘러보내는 제2유로 전환 밸브를 포함한다.The flow path switching valve may include a first flow path switching valve configured to flow a first source gas supplied from the first source gas source into any one of the source gas supply line and the source gas exhaust line, and the second source gas source. And a second flow path switching valve configured to flow the second source gas supplied from the source gas into one of the source gas supply line and the source gas exhaust line.

또한, 본 발명의 실시 형태는 복수의 이종 박막이 적층된 복합막을 증착하는 기판 처리 방법에 있어서, 이종 박막 증착에 사용되는 복수의 소스 가스를 소스 가스원으로부터 연속적으로 흘러보내는 과정과, 밸브 전환을 통하여 복수의 소스 가스를 반응 챔버 내부로 교차 공급하여 배기관을 통해 배출하고, 이때, 반응 챔버 내부로 공급되지 않는 소스 가스는 상기 배기관과 다른 별도의 소스 가스 배기관을 통해 배출하는 소스 가스 공급 과정을 포함한다. 상기 복수의 소스 가스는, 제1박막을 증착하는 제1소스 가스와 제2박막을 증착하는 제2소스 가스이다.In addition, the embodiment of the present invention is a substrate processing method for depositing a composite film in which a plurality of heterogeneous thin films are laminated, the process of continuously flowing a plurality of source gases used for heterogeneous thin film deposition from a source gas source, and valve switching A plurality of source gases are cross-supplied into the reaction chamber through and discharged through the exhaust pipe, wherein a source gas not supplied into the reaction chamber is discharged through a source gas exhaust pipe separate from the exhaust pipe. do. The plurality of source gases are a first source gas for depositing a first thin film and a second source gas for depositing a second thin film.

상기 소스 가스 공급 과정은, 상기 제1박막 증착이 이루어지는 구간에서는 상기 제1소스 가스를 반응 챔버 내부로 공급하여 배기관을 통해 배출하며, 상기 배기관과 다른 별도의 소스 가스 배기관을 통해 상기 제2소스 가스를 배출하는 과정과, 상기 제2박막 증착이 이루어지는 구간에서는 상기 제2소스 가스를 반응 챔버 내부로 공급하여 상기 배기관을 통해 배출하며, 상기 배기관과 다른 별도의 소스 가스 배기관을 통해 상기 제1소스 가스를 배기하는 과정을 포함한다.In the source gas supply process, the first source gas is supplied into the reaction chamber and discharged through an exhaust pipe in a section where the first thin film is deposited, and the second source gas is discharged through a separate source gas exhaust pipe different from the exhaust pipe. And discharging the second source gas into the reaction chamber and discharging it through the exhaust pipe in a section in which the second thin film is deposited. The first source gas is discharged through a separate source gas exhaust pipe different from the exhaust pipe. It includes a process of exhausting.

본 발명의 실시 형태에 따르면 반응 챔버의 배기관과 구별되는 별도의 배기관을 구비함으로서, 복합막 증착 시에 반응성 가스를 적절하게 제어하고, 미 반응 가스를 효율적으로 관리를 할 수 있다. 따라서 복합막 증착 시에 파티클의 발생을 감소시키고 안정적인 플라즈마를 형성할 수 있다. 또한, 소스 가스 공급을 중단하지 않고 계속 흘러보낼수 있게 되어, 복합막 증착 시에 공정 시간을 단축할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, by providing a separate exhaust pipe that is distinct from the exhaust pipe of the reaction chamber, it is possible to appropriately control the reactive gas at the time of deposition of the composite film and to efficiently manage the unreacted gas. Therefore, generation of particles during composite film deposition can be reduced and stable plasma can be formed. In addition, it is possible to continue to flow without interrupting the source gas supply, it is possible to shorten the process time during the deposition of the composite film.

도 1은 종래에 이종 박막을 가지는 복합막 증착을 위한 기판처리장치를 도시한 그림이다.
도 2는 종래에 이종 소스 가스가 시간 간격을 가지고 분사되는 모습을 도시흔 그림이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이종막 증착시의 기판처리장치의 구성 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제1박막인 질화막이 증착될 때의 소스 가스 흐름을 도시한 그림이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제2박막인 산화막이 증착될 때의 소스 가스 흐름을 도시한 그림이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제1소스 가스와 제2소스 가스가 서로 교대로 교번하여 반응 챔버 및 소스가스 배기펌프로 흘러가는 흐름을 도시한 그림이다.1 is a diagram illustrating a substrate processing apparatus for depositing a composite film having a heterogeneous thin film in the related art.
FIG. 2 is a diagram showing a state in which heterogeneous source gases are conventionally sprayed at time intervals.
3 is a block diagram illustrating a substrate processing apparatus for the deposition of a hetero film according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a source gas flow when a nitride film, which is a first thin film, is deposited according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a source gas flow when an oxide film, which is a second thin film, is deposited according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a flow in which a first source gas and a second source gas alternately alternately flow to the reaction chamber and the source gas exhaust pump according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이종막 증착시의 기판처리장치의 구성 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a substrate processing apparatus for the deposition of a hetero film according to an embodiment of the present invention.

이하 설명에서는 제1박막과 제2박막이 교대로 적층된 복합막을 제조할 때의 예를 들어 설명하겠으나, 이보다 많은 이종 박막이 교대로 적층된 복합막의 경우에도 본 발명이 적용될 수 있음이 자명할 것이다. 또한, 제1박막의 예로서 질화막, 제2박막의 예로서 산화막을 예로 들어 설명하겠으나, 이들 박막에 한정되지 않고 박막이 적층되는 구조를 가진다면 다른 재질의 박막도 본 발명이 적용될 수 있을 것이다.In the following description, an example of manufacturing a composite film in which the first thin film and the second thin film are alternately stacked will be described. However, it will be apparent that the present invention can be applied to a composite film in which many different thin films are alternately stacked. . In addition, although an oxide film is used as an example of a nitride film and a second thin film as an example of the first thin film, the present invention may be applied to thin films of other materials as long as the thin film is not limited to these thin films.

또한, 본 발명의 실시예는 플라즈마 화학기상증착(PECVD)의 기판처리장치를 예로 들어 설명하겠으나, 이에 한정되지 않고 열 화학기상증착(thermal-CVD), 원자층증착(ALD;Atomic Layer Deposition) 등의 다양한 증착 방식에도 적용될 수 있음은 자명할 것이다.In addition, the embodiment of the present invention will be described by taking a substrate processing apparatus of plasma chemical vapor deposition (PECVD) as an example, but is not limited thereto, thermal-CVD, atomic layer deposition (ALD), etc. It will be apparent that the present invention can be applied to various deposition methods.

본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치는, 반응공간이 마련된 반응 챔버(100), 제1,2소스 가스원(130,140), 제1,2소스 가스 공급 라인(131,141), 제1,2소스 가스 배기 라인(133,143), 배기관(165), 소스 가스 배기관(175), 제1,2유로 전환 밸브(135,145)를 포함한다.Substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, the reaction chamber 100, the first and second source gas source (130, 140), the first and second source gas supply line (131, 141), the first and second source The gas exhaust lines 133 and 143, the exhaust pipe 165, the source gas exhaust pipe 175, and the first and second flow path switching valves 135 and 145 are included.

반응 챔버(100)는 소정의 반응 영역을 마련하고, 이를 기밀하게 유지시켜 기판상에 복수개의 이종 박막, 예컨대, 질화막과 산화막이 교대로 적층된 복합막을 증착시킨다. 반응 챔버(100)는 대략 원형의 평면부 및 평면부로부터 상향 연장된 측벽부를 포함하여 소정의 공간을 가지는 반응부와, 대략 원형으로 반응부 상에 위치하여 반응 챔버(100)를 기밀하게 유지하는 덮개를 포함할 수 있다. 물론, 반응부 및 덮개는 원형 이외에 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 예를들어 기판(10) 형상에 대응하는 형상으로 제작될 수 있다.The reaction chamber 100 provides a predetermined reaction region and keeps it airtight so as to deposit a composite film in which a plurality of heterogeneous thin films, for example, a nitride film and an oxide film, are alternately stacked on a substrate. The reaction chamber 100 includes a reaction part having a predetermined space, including a substantially circular flat part and a side wall part extending upwardly from the planar part, and positioned on the reaction part in a substantially circular shape to keep the reaction chamber 100 airtight. It may include a cover. Of course, the reaction unit and the cover may be manufactured in various shapes other than a circle, for example, may be manufactured in a shape corresponding to the shape of the substrate 10.

기판 지지부(110)는 반응 챔버(100)의 하부에 마련되며, 샤워 헤드(120)와 대향하는 위치에 설치된다. 기판 지지부(110)는 반응 챔버(100) 내로 유입된 기판(10)이 안착될 수 있도록 예를들어 정전척 등이 마련될 수 있다. 또한, 기판 지지부(110)는 대략 원형으로 마련될 수 있으나, 기판(10) 형상과 대응되는 형상으로 마련될 수 있으며, 기판(10)보다 크게 제작될 수 있다. 기판 지지부(110) 하부에는 기판 지지부(110)를 승하강 이동시키는 기판 승강기(미도시)가 마련된다. 기판 승강기는 기판 지지부(110) 상에 기판(10)이 안착되면 기판 지지부(110)를 가스 분사부(120)와 근접하도록 이동시킨다. 또한, 기판 지지부(110) 내부에는 히터(미도시)가 장착된다. 히터는 소정 온도로 발열하여 기판(10)을 가열함으로써 기상의 소스 및 액상의 소스에 의한 소정의 막, 예를들어 식각 정지막 및 층간 절연막이 기판(10) 상에 용이하게 증착되도록 한다. 한편, 기판 지지부(110) 내부에는 히터 이외에 냉각관(미도시)이 더 마련될 수 있다. 냉각관은 기판 지지부(110) 내부에 냉매가 순환되도록 함으로써 냉열이 기판 지지부(110)를 통해 기판(10)에 전달되어 기판(10)의 온도를 원하는 온도로 제어할 수 있다.The substrate support 110 is provided below the reaction chamber 100 and is installed at a position facing the shower head 120. The substrate support 110 may be provided with, for example, an electrostatic chuck so that the substrate 10 introduced into the reaction chamber 100 may be seated. In addition, the substrate support 110 may be provided in a substantially circular shape, but may be provided in a shape corresponding to the shape of the substrate 10 and may be made larger than the substrate 10. A substrate elevator (not shown) for moving the substrate support 110 up and down is provided below the substrate support 110. The substrate lifter moves the substrate supporter 110 to approach the gas injector 120 when the substrate 10 is seated on the substrate supporter 110. In addition, a heater (not shown) is mounted in the substrate support 110. The heater generates heat to a predetermined temperature to heat the substrate 10 so that a predetermined film, for example, an etch stop film and an interlayer insulating layer by a gaseous source and a liquid source, is easily deposited on the substrate 10. Meanwhile, a cooling tube (not shown) may be further provided inside the substrate support 110 in addition to the heater. The cooling tube allows the coolant to be circulated inside the substrate support 110 so that cooling heat is transferred to the substrate 10 through the substrate support 110 to control the temperature of the substrate 10 to a desired temperature.

가스 분사부(120)는 반응 챔버(100) 내의 상부에 기판 지지부(110)와 대향하는 위치에 설치되며, 제1소스 가스 및 제2소스 가스를 반응 챔버(100)의 하측으로 분사한다. 가스 분사부(120)은 상부가 제1소스 가스원(130), 제2소스 가스원(140)과 연결되고, 하부는 기판(10)에 소스 가스를 분사하기 위한 복수의 분사홀(122)이 형성된다. 가스 분사부(120)은 대략 원형으로 제작되지만, 기판(10) 형상으로 제작될 수도 있다. 또한, 가스 분사부(120)는 기판 지지부(110)와 동일 크기로 제작될 수 있다.The gas injector 120 is installed at a position facing the substrate support 110 in the upper portion of the reaction chamber 100, and injects the first source gas and the second source gas to the lower side of the reaction chamber 100. The upper portion of the gas injector 120 is connected to the first source gas source 130 and the second source gas source 140, and the lower portion of the gas injector 120 injects a source gas into the substrate 10. Is formed. The gas injection unit 120 may be manufactured in a substantially circular shape, but may also be manufactured in the shape of a substrate 10. In addition, the gas injector 120 may be manufactured to have the same size as the substrate support 110.

플라즈마 발생부(150)는 플라즈마를 이용하여 제1소스 가스 및 제2소스 가스를 플라즈마 상태로 여기시키기 위해 설치한다. 플라즈마 발생부(150)는 반응 챔버(100)의 기판 상부의 샤워헤드에 전력을 인가하고 기판 지지부에 접지시켜, 기판의 증착 공간인 반응 공간에 RF를 이용하여 플라즈마를 여기시키는 축전결합플라즈마(CCP;Capacitively Coupled Plasma) 방식으로 구동될 수 있다. 본 발명의 실시예 설명에서는 축전결합플라즈마(CCP) 방식을 예로 들었으나, 이에 한정되지 않고 유도결합플라즈마(ICP:Inductively Coupled Plasma )방식으로도 구현 가능하다.
The plasma generator 150 is installed to excite the first source gas and the second source gas to the plasma state by using the plasma. The plasma generating unit 150 applies electric power to the shower head on the substrate of the reaction chamber 100 and grounds the substrate supporting unit to excite the plasma using RF in the reaction space which is the deposition space of the substrate (CCP). ; Capacitively Coupled Plasma) can be driven. In the exemplary embodiment of the present invention, the capacitively coupled plasma (CCP) method is taken as an example, but the present invention is not limited thereto and may be implemented by an inductively coupled plasma (ICP) method.

소스 가스원(130,140)은 이종 박막의 소스 가스마다 각각 구비되며, 소스 가스를 연속적으로 공급한다. 소스 가스원은 제1소스 가스원(130)과 제2소스 가스원(140)을 포함하는데, 상기 제1소스 가스원(130)은 기판(10) 상에 제1박막인 질화막을 증착하는데 사용되는 제1소스 가스를 저장한다. 제1소스 가스원(130)은 PECVD 방식에 의해 기판 상에 제1박막인 질화막(SiN3 또는 Si3N4 또는 SiN:H)을 증착하는데 사용되는 실리콘 함유 소스 및 질소 함유 소스, 예를 들어 SiH4 및 NH3를 저장한다. 따라서 실리콘 함유 소스(예컨대,SiH4)를 저장한 제1-1소스원(132), 질소 함유 소스(예컨대, NH3)를 저장한 제1-2소스원(134)을 포함한다. 또한, 질화막을 증착하는데 있어서 헬륨(He), N2와 같은 기타 소스를 더 첨가할 수도 있는데, 이를 위해 기타공정 소스 가스원(136)를 별도로 포함할 수도 있다.Source gas sources 130 and 140 are provided for each source gas of the heterogeneous thin film, and supply the source gas continuously. The source gas source includes a first source gas source 130 and a second source gas source 140, the first source gas source 130 being used to deposit a first thin film nitride film on the substrate 10. The first source gas to be stored. The first source gas source 130 is a silicon-containing source and a nitrogen-containing source, for example, used to deposit a first thin film nitride (SiN 3 or Si 3 N 4 or SiN: H) on a substrate by PECVD. Save SiH 4 and NH 3 . Thus, the first-first source source 132 storing the silicon-containing source (eg, SiH 4 ) and the first-second source source 134 storing the nitrogen-containing source (eg, NH 3 ) are included. In addition, other sources such as helium (He) and N 2 may be further added to deposit the nitride film, and for this purpose, another process source gas source 136 may be separately included.

제2소스 가스원(140)은 기판(10) 상에 제2박막인 산화막을 증착하기 위한 제1소스 가스를 저장한다. 제2소스 가스원(140)은 기화 소스 및 액상 소스가 저장되어 기화기(148)을 통해 기화되어 반응 챔버(100) 내부로 공급된다. 따라서 제2소스 가스원(140)은 액상 소스를 저장하는 제2소스 가스원인 제2-1소스원(142) 및 기상인 O2가 저장되는 제2-2소스원(144), 그리고 기화 소스를 저장하는 기화 소스 가스원(146)를 포함한다.The second source gas source 140 stores a first source gas for depositing an oxide film, which is a second thin film, on the substrate 10. The second source gas source 140 stores the vaporization source and the liquid phase source, vaporizes through the vaporizer 148, and is supplied into the reaction chamber 100. Therefore, the second source gas source 140 is a second source source 142, which is a second source gas source for storing a liquid source, a second source source 144, in which a gaseous O 2 is stored, and a vaporization source. It includes a vaporization source gas source 146 to store the.

제2-1소스원(142)에 저장된 액상 소스는 액상 소스를 기화시키는 기화기(148)를 통해 기화되어 제2소스 가스 공급 라인(141)을 통해 가스 분사부(120)로 공급되어 분사된다. 이때, 기화 소스 가스원(146)에 저장된 He 가스 또한 기화기(148)에 전달된다. 물론, 기화기(148)는 기상의 기화 가스(He)를 이용한다면 제2소스 가스원 측에만 설치되어 액상 소스만을 기화시킬 수도 있다. 한편, 제2소스 가스원는 제2박막, 예를들어, 실리콘 산화막(SiO2)을 형성하기 위한 주 소스로서의 액상의 TEOS 및 기상의 O2를 저장한다. 이러한 제2소스 가스원(140)은 제2-1소스원(TEOS 저장부) 및 제2-2소스원(O2 저장부)으로 구분될 수도 있다.
The liquid source stored in the 2-1 source source 142 is vaporized through the vaporizer 148 for vaporizing the liquid source and is supplied to the gas injection unit 120 through the second source gas supply line 141 and injected. At this time, the He gas stored in the vaporization source gas source 146 is also delivered to the vaporizer 148. Of course, the vaporizer 148 may be installed only on the second source gas source side to vaporize only the liquid source if the vaporized gas He is used. On the other hand, the second source gas source stores the liquid phase TEOS and the gaseous O 2 as main sources for forming the second thin film, for example, silicon oxide film (SiO 2 ). The second source gas source 140 may be divided into a 2-1 source source (TEOS storage unit) and a 2-2 source source (O 2 storage unit).

제1,2소스 가스 공급 라인(131,141)은 제1,2유로 전환 밸브(135,145)와 반응 챔버(100)를 각각 연결시키며 각 소스 가스원마다 각각 구비된다. 즉, 제1소스 가스원(130)의 제1유로 전환 밸브(135)와 연결되는 제1소스 가스 공급 라인(131), 제2소스 가스원(140)의 제2유로 전환 밸브(145)와 연결되는 제2소스 가스 공급 라인(141)을 구비한다.The first and second source gas supply lines 131 and 141 connect the first and second flow path switching valves 135 and 145 and the reaction chamber 100, respectively, and are provided for each source gas source. That is, the first source gas supply line 131 connected to the first flow path switching valve 135 of the first source gas source 130 and the second flow path switching valve 145 of the second source gas source 140 and A second source gas supply line 141 is connected.

제1,2소스 가스 배기 라인(133,143)은 소스 가스 배기관(175)에 연결되어 소스 가스원으로부터의 소스 가스를 소스 가스 배기관(175)으로 제공한다. 제1,2소스 가스 배기 라인(133,143)은 각 소스 가스원마다 마련되는데, 제1소스 가스원(130)에 연결되는 제1소스 가스 배기 라인(133), 제2소스 가스원(140)에 연결되는 제2소스 가스 배기 라인(143)을 구비한다.The first and second source gas exhaust lines 133 and 143 are connected to the source gas exhaust pipe 175 to provide source gas from the source gas source to the source gas exhaust pipe 175. The first and second source gas exhaust lines 133 and 143 are provided for each source gas source, and are connected to the first source gas exhaust line 133 and the second source gas source 140 connected to the first source gas source 130. A second source gas exhaust line 143 is connected.

배기관(165)은 반응 챔버 내부에서 증착되지 않은 미반응 소스 가스를 외부로 배출하는 배기 펌프(160)에 연결된 배기 라인이다. 이러한 배기관(165)은 반응 챔버 내부에서 증착되고 남은 제1소스 가스인 N2, NH3, He, SiH4, 또는, 반응 챔버 내부에서 증착되고 남은 제2소스 가스인 TEOS, O2, He를 배기 펌프로 배출시킨다.The exhaust pipe 165 is an exhaust line connected to the exhaust pump 160 for discharging the unreacted source gas not deposited inside the reaction chamber to the outside. The exhaust pipe 165 may include N 2 , NH 3 , He, SiH 4 , which are deposited and left inside the reaction chamber, or TEOS, O 2 , He, which is deposited and left inside the reaction chamber. Drain with an exhaust pump.

소스 가스 배기관(175)은 제1,2소스 가스 배기 라인(133,143)에 연결되며, 제1,2소스 가스원(130,140)에서 제1,2소스 가스 배기 라인(133,143)을 거쳐 공급되는 소스 가스를 소스가스 배기펌프(170)를 통해 외부로 배출한다. 상기 배기관(165)과 소스 가스 배기관(175)은 서로 구별된 별도의 펌핑이 이루어지는 펌프라인으로서, 배기관(165)을 통해 배출되는 소스 가스가 소스 가스 배기관(175)을 통해 배출되는 소스 가스와 혼합되지 않도록 한다. 마찬가지로, 소스 가스 배기관(175)을 통해 배출되는 소스 가스가 배기관(165)을 통해 배출되는 소스 가스와 혼합되지 않도록 한다.The source gas exhaust pipe 175 is connected to the first and second source gas exhaust lines 133 and 143, and is source gas supplied from the first and second source gas sources 130 and 140 through the first and second source gas exhaust lines 133 and 143. To the outside through the source gas exhaust pump (170). The exhaust pipe 165 and the source gas exhaust pipe 175 are separate pumping pump lines, and the source gas discharged through the exhaust pipe 165 is mixed with the source gas discharged through the source gas exhaust pipe 175. Do not Similarly, the source gas discharged through the source gas exhaust pipe 175 is not mixed with the source gas discharged through the exhaust pipe 165.

상기와 같이 배기관(165)과 소스 가스 배기관(175)을 각각 별도로 구비하는 것은, 공정 진행시에 서로 혼합되지 않도록 하기 위함이다. 예를 들어, 제1박막인 질화막을 증착하는 구간인 경우, 제1소스 가스가 반응 챔버(100) 내부로 분사되어 배기관(165)을 통해 배출되고, 제2소스 가스는 제2소스 가스 배기 라인(143)을 통해 소스 가스 배기관(175)을 통해 배출된다. 만약, 배기관(165)과 소스 가스 배기관(175)이 서로 관통 연결된 라인일 경우, 제2소스 가스가 배기관(165)을 따라 반응 챔버 내부로 흘러들어갈 우려가 있기 때문이다. 한편, 경우에 따라서, 상기 배기관(165)과 소스 가스 배기관(175) 간을 서로 오픈/클로즈 가능하도록 밸브 전환되는 펌핑교차 개폐밸브(180)를 구비할 수 있다.As described above, the exhaust pipe 165 and the source gas exhaust pipe 175 are separately provided so as not to be mixed with each other during the process. For example, in the case of depositing a nitride film, which is the first thin film, the first source gas is injected into the reaction chamber 100 and discharged through the exhaust pipe 165, and the second source gas is the second source gas exhaust line. It is discharged through the source gas exhaust pipe 175 through 143. If the exhaust pipe 165 and the source gas exhaust pipe 175 are lines connected to each other, the second source gas may flow into the reaction chamber along the exhaust pipe 165. On the other hand, in some cases, it may be provided with a pumping cross-opening valve 180 which is valve-switched to open / close the exhaust pipe 165 and the source gas exhaust pipe 175 to each other.

제1,2유로 전환 밸브(135,145)는 각 소스 가스원마다 구비되며, 소스 가스원에서 공급되는 소스 가스를 제1,2소스 가스 공급 라인(131,141)과 제1,2소스 가스 배기 라인(133,143) 중 어느 하나로 흘러보낸다. 제1,2유로 전환 밸브(135,145)는, 상기 제1소스 가스원(130)에서 공급되는 제1소스 가스를 상기 제1소스 가스 공급 라인(131)과 제1소스 가스 배기 라인(133) 중 어느 하나로 흘러보내는 제1유로 전환 밸브(135)와, 상기 제2소스 가스원(140)에서 공급되는 제2소스 가스를 상기 제2소스 가스 공급 라인(141)과 제2소스 가스 배기 라인(143) 중 어느 하나로 흘러보내는 제2유로 전환 밸브(145)를 포함한다.The first and second flow path switching valves 135 and 145 are provided for each source gas source, and the first and second source gas supply lines 131 and 141 and the first and second source gas exhaust lines 133 and 143 are provided with source gas supplied from the source gas source. ) To either side. The first and second flow path switching valves 135 and 145 may include the first source gas supplied from the first source gas source 130 among the first source gas supply line 131 and the first source gas exhaust line 133. The second source gas supply line 141 and the second source gas exhaust line 143 supply the first flow path switching valve 135 and the second source gas supplied from the second source gas source 140. The second flow path switching valve 145 flowing to any one of the).

따라서 상기 제1유로 전환 밸브(135)와 제2유로 전환 밸브(145)는, 서로 다른 공급 라인을 통해 제1소스 가스와 제2소스 가스가 반응 챔버(100) 내부로 교차 공급되도록 한다. 박막의 증착에 따른 소스 가스 흐름을 도시하기 위해 간략하게 기판처리장치를 도시한 도 4 및 도 5와 함께 자세히 설명한다. Accordingly, the first flow path switching valve 135 and the second flow path switching valve 145 allow the first source gas and the second source gas to cross-feed into the reaction chamber 100 through different supply lines. In order to illustrate the source gas flow according to the deposition of the thin film, the substrate processing apparatus will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.

도 4를 참조하면, 예를 들어, 제1박막인 질화막이 증착되는 제1박막의 증착 구간에서는, 제1유로 전환 밸브(135)를 제1소스 가스 공급 라인(131)으로 개방하고 제1소스 가스 배기 라인(133)을 폐쇄하여, 제1소스 가스가 제1소스 가스 공급 라인(131)으로 공급되어 반응 챔버(100) 내부로 분사되도록 하며, 제1소스 가스 배기 라인(133)은 폐쇄되어 있어 소스 가스 배기관(175)으로 제1소스 가스가 흘러가지 않는다. 이때, 제2유로 전환 밸브(145)는 제2소스 가스 공급 라인(141)을 폐쇄하고 제2소스 가스 배기 라인(143)을 개방하여 제2소스 가스원에서 제공되는 제2소스 가스가 소스 가스 배기관(175)을 통해 배출되도록 한다.Referring to FIG. 4, for example, in the deposition section of the first thin film in which the first thin film of the nitride film is deposited, the first flow path switching valve 135 is opened to the first source gas supply line 131 and the first source is deposited. The gas exhaust line 133 is closed so that the first source gas is supplied to the first source gas supply line 131 to be injected into the reaction chamber 100, and the first source gas exhaust line 133 is closed to Therefore, the first source gas does not flow into the source gas exhaust pipe 175. At this time, the second flow path switching valve 145 closes the second source gas supply line 141 and opens the second source gas exhaust line 143 so that the second source gas provided from the second source gas source is the source gas. It is to be discharged through the exhaust pipe (175).

반면에, 도 5를 참조하면 제2박막인 산화막이 증착되는 제2박막의 증착 구간에서는, 제2유로 전환 밸브(145)를 제2소스 가스 공급 라인(141)으로 개방하고 제2소스 가스 배기 라인(143)을 폐쇄하여, 제2소스 가스가 제2소스 가스 공급 라인(141)으로 공급되어 반응 챔버(100) 내부로 분사되며, 제2소스 가스 배기 라인(145)은 폐쇄되어 있어 소스 가스 배기관(175)으로 제2소스 가스가 흘러가지 않는다. 이때, 제1유로 전환 밸브(135)는 제1소스 가스 공급 라인(131)을 폐쇄하고 제1소스 가스 배기 라인(133)을 개방하여 제1소스 가스원에서 제공되는 제1소스 가스가 소스 가스 배기관(175)을 통해 배출되도록 한다.On the other hand, referring to FIG. 5, in the deposition section of the second thin film in which the oxide film, which is the second thin film, is deposited, the second flow path switching valve 145 is opened to the second source gas supply line 141 to exhaust the second source gas. By closing the line 143, the second source gas is supplied to the second source gas supply line 141 and injected into the reaction chamber 100, and the second source gas exhaust line 145 is closed to close the source gas. The second source gas does not flow into the exhaust pipe 175. At this time, the first flow path switching valve 135 closes the first source gas supply line 131 and opens the first source gas exhaust line 133 so that the first source gas provided from the first source gas source is the source gas. It is to be discharged through the exhaust pipe (175).

결국, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1소스 가스와 제2소스 가스는 소스 가스원으로부터 끊어짐 없이 연속적으로 제공되지만, 밸브 전환에 의하여 반응 챔버 내부로 이격없이 제1소스 가스와 제2소스 가스가 차례로 공급되며, 반응 챔버로 공급되지 않는 소스 가스는 별도의 소스 가스 배기관을 통해 외부로 배출된다.As a result, as shown in FIG. 6, the first source gas and the second source gas are provided continuously without disconnection from the source gas source, but the first source gas and the second source gas are not separated into the reaction chamber by the valve switching. Are supplied sequentially, and source gas not supplied to the reaction chamber is discharged to the outside through a separate source gas exhaust pipe.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.

100: 반응 챔버 110: 기판지지부
120: 가스분사부 130: 제1소스 가스원
131: 제1소스 가스 공급 라인 133: 제1소스 가스 배기 라인
135: 제1유로 전환 밸브 140: 제2소스 가스원
141: 제2소스 가스 공급 라인 143: 제2소스 가스 배기 라인
145: 제2유로 전환 밸브 150: 플라즈마 발생부
160: 배기 펌프 165: 배기관
170: 소스 가스 배기 펌프 175: 소스 가스 배기관100: reaction chamber 110: substrate support
120: gas injection unit 130: first source gas source
131: first source gas supply line 133: first source gas exhaust line
135: first flow path switching valve 140: second source gas source
141: second source gas supply line 143: second source gas exhaust line
145: second flow path switching valve 150: plasma generating unit
160: exhaust pump 165: exhaust pipe
170: source gas exhaust pump 175: source gas exhaust pipe

Claims (11)

기판상에 복수개의 이종 박막이 증착되는 반응 챔버;
상기 반응 챔버와 연결되며, 이종 박막의 소스 가스원마다 각각 구비된 소스 가스 공급 라인;
상기 소스 가스원마다 각각 구비된 소스 가스 배기 라인;
상기 반응 챔버와 연결된 배기관;
상기 소스 가스 배기 라인에 연결된 소스 가스 배기관;
상기 소스 가스원에서 공급되는 소스 가스를 상기 소스 가스 공급 라인과 소스 가스 배기 라인 중 어느 하나로 흘러보내는 유로 전환 밸브;
을 포함하는 기판 처리 장치.A reaction chamber in which a plurality of heterogeneous thin films are deposited on a substrate;
A source gas supply line connected to the reaction chamber and provided for each source gas source of the heterogeneous thin film;
A source gas exhaust line provided for each source gas source;
An exhaust pipe connected to the reaction chamber;
A source gas exhaust pipe connected to the source gas exhaust line;
A flow path switching valve configured to flow a source gas supplied from the source gas source into any one of the source gas supply line and the source gas exhaust line;
And the substrate processing apparatus. 청구항 1에 있어서, 상기 배기관과 상기 소스 가스 배기관은 분리되어 별도의 펌핑이 이루어지는 기판 처리 장치.The substrate processing apparatus of claim 1, wherein the exhaust pipe and the source gas exhaust pipe are separated and pumped separately. 청구항 1에 있어서, 상기 배기관과 상기 소스 가스 배기관 간을 서로 오픈/클로즈 가능하도록 밸브 전환되는 펌핑교차 개폐밸브를 포함하는 기판 처리 장치.The substrate processing apparatus of claim 1, further comprising a pumping cross switching valve configured to switch between the exhaust pipe and the source gas exhaust pipe so as to be open / closed to each other. 청구항 1에 있어서, 상기 소스 가스원은,
제1박막을 증착하는 제1소스 가스를 저장한 제1소스 가스원;
제2박막을 증착하는 제2소스 가스를 저장한 제2소스 가스원;
을 포함하는 기판 처리 장치.The method according to claim 1, wherein the source gas source,
A first source gas source storing a first source gas for depositing a first thin film;
A second source gas source storing a second source gas for depositing a second thin film;
And the substrate processing apparatus. 청구항 4에 있어서, 상기 유로 전환 밸브는,
상기 제1소스 가스원에서 공급되는 제1소스 가스를 상기 소스 가스 공급 라인과 소스 가스 배기 라인 중 어느 하나로 흘러보내는 제1유로 전환 밸브;
상기 제2소스 가스원에서 공급되는 제2소스 가스를 상기 소스 가스 공급 라인과 소스 가스 배기 라인 중 어느 하나로 흘러보내는 제2유로 전환 밸브;
를 포함하는 기판 처리 장치.The method according to claim 4, wherein the flow path switching valve,
A first flow path switching valve configured to flow a first source gas supplied from the first source gas source into any one of the source gas supply line and the source gas exhaust line;
A second flow path switching valve for flowing a second source gas supplied from the second source gas source into any one of the source gas supply line and the source gas exhaust line;
And the substrate processing apparatus. 청구항 5에 있어서, 상기 제1유로 전환 밸브와 제2유로 전환 밸브는, 제1소스 가스와 제2소스 가스가 반응 챔버 내로 교차 공급되도록 하는 기판 처리 장치.The substrate processing apparatus of claim 5, wherein the first flow path switching valve and the second flow path switching valve allow the first source gas and the second source gas to cross-feed into the reaction chamber. 복수의 이종 박막이 적층된 복합막을 증착하는 기판 처리 방법에 있어서,
이종 박막 증착에 사용되는 복수의 소스 가스를 각 소스 가스원에서 연속적으로 흘러보내는 과정;
밸브 전환을 통하여 복수의 소스 가스를 반응 챔버 내부로 교차 공급하여 배기관을 통해 배출하고, 이때, 반응 챔버 내부로 공급되지 않는 소스 가스는 상기 배기관과 다른 별도의 소스 가스 배기관을 통해 배출하는 소스 가스 공급 과정;
을 포함하는 기판 처리 방법.In the substrate processing method for depositing a composite film in which a plurality of different thin films are laminated,
Continuously flowing a plurality of source gases used for heterogeneous thin film deposition from each source gas source;
Through the valve switching, a plurality of source gases are cross-supplied into the reaction chamber to be discharged through the exhaust pipe, and at this time, source gas not supplied into the reaction chamber is discharged through the source gas exhaust pipe other than the exhaust pipe. process;
≪ / RTI > 청구항 7에 있어서, 상기 복수의 소스 가스는, 제1박막을 증착하는 제1소스 가스와 제2박막을 증착하는 제2소스 가스인 기판 처리 방법.The method of claim 7, wherein the plurality of source gases are a first source gas for depositing a first thin film and a second source gas for depositing a second thin film. 청구항 8에 있어서, 상기 소스 가스 공급 과정은,
상기 제1박막 증착이 이루어지는 구간에서는 상기 제1소스 가스를 반응 챔버 내부로 공급하여 배기관을 통해 배출하며, 상기 배기관과 다른 별도의 소스 가스 배기관을 통해 상기 제2소스 가스를 배출하는 과정;
상기 제2박막 증착이 이루어지는 구간에서는 상기 제2소스 가스를 반응 챔버 내부로 공급하여 상기 배기관을 통해 배출하며, 상기 배기관과 다른 별도의 소스 가스 배기관을 통해 상기 제1소스 가스를 배기하는 과정;
을 포함하는 기판 처리 방법.The method of claim 8, wherein the source gas supply process,
Supplying the first source gas into the reaction chamber and discharging it through an exhaust pipe in a section in which the first thin film is deposited; and discharging the second source gas through a source gas exhaust pipe separate from the exhaust pipe;
Supplying the second source gas into the reaction chamber and discharging it through the exhaust pipe in a section in which the second thin film is deposited; exhausting the first source gas through a source gas exhaust pipe separate from the exhaust pipe;
≪ / RTI > 청구항 9에 있어서, 상기 이종 박막은, 상기 제1소스 가스에 의한 질화막과, 상기 제2소스 가스에 의한 산화막인 기판 처리 방법.The substrate processing method according to claim 9, wherein the heterogeneous thin film is a nitride film made of the first source gas and an oxide film made of the second source gas. 청구항 7 내지 청구항 10에 있어서, 상기 제1소스 가스는, N2, NH3, He, SiH4 중에서 적어도 어느 하나 이상 함유하며, 상기 제2소스 가스는 TEOS, He, O2 중에서 적어도 어느 하나 이상 함유하는 기판 처리 방법.The method of claim 7, wherein the first source gas contains at least one of N 2 , NH 3 , He, and SiH 4 , and the second source gas includes at least one of TEOS, He, and O 2 . Substrate processing method to contain.
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