KR100407507B1 - Gas injector for ALD device - Google Patents

Gas injector for ALD device Download PDF

Info

Publication number
KR100407507B1
KR100407507B1 KR10-2001-0027383A KR20010027383A KR100407507B1 KR 100407507 B1 KR100407507 B1 KR 100407507B1 KR 20010027383 A KR20010027383 A KR 20010027383A KR 100407507 B1 KR100407507 B1 KR 100407507B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
reaction
nozzle
reaction gas
purge
Prior art date
Application number
KR10-2001-0027383A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20020088621A (en
Inventor
최종문
박재균
유재안
이범희
이경복
이재형
Original Assignee
주식회사 피에스티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 피에스티 filed Critical 주식회사 피에스티
Priority to KR10-2001-0027383A priority Critical patent/KR100407507B1/en
Publication of KR20020088621A publication Critical patent/KR20020088621A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100407507B1 publication Critical patent/KR100407507B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 다중의 반응가스 및 퍼징가스를 소정의 시간간격을 두고 순차적으로 분사하여 기판상에 원자층 박막을 적층함에 있어서, 가스주입 통로내에 서로 격리된 각 반응가스에 대한 각각의 분사노즐들을 별도로 구비하고 이들 가스분사 노즐의 사이에 퍼지가스 노즐을 축설하여 순차적으로 동작시킴으로써 가스주입구 및 반응실내에서 반응가스간의 원하지 않는 반응으로 인한 이물질의 생성을 방지하는 원자층 증착장치의 가스 분사장치에 관한 것이다.According to the present invention, in order to deposit an atomic layer thin film on a substrate by sequentially spraying a plurality of reaction gases and purging gases at predetermined time intervals, the respective injection nozzles for each reaction gas separated from each other in the gas injection passage are separately provided. The present invention relates to a gas injector of an atomic layer deposition apparatus having a purge gas nozzle disposed between these gas injection nozzles and operating sequentially to prevent generation of foreign substances due to unwanted reaction between the gas inlet and the reaction gas in the reaction chamber. .

Description

원자층 증착장치의 가스 분사장치{Gas injector for ALD device}Gas injector for atomic layer deposition apparatus

본 발명은 원자층 증착장치의 가스 분사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다중으로 반응가스를 분사함에 있어서 반응가스에 대한 각각의 분사노즐과 이들 사이에 퍼지가스 노즐을 구비함으로써 반응가스간의 원하지 않는 반응으로 인한 이물질의 생성을 방지하는 원자층 증착장치의 가스 분사장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas injector of an atomic layer deposition apparatus, and more particularly, in the case of injecting the reaction gas in multiple times, each injection nozzle for the reaction gas and a purge gas nozzle therebetween are provided to prevent unwanted reaction between the reaction gases. The present invention relates to a gas injector of an atomic layer deposition apparatus, which prevents generation of foreign substances due to a reaction.

일반적으로 반도체 웨이퍼나 글래스 등의 기판상에 소정 두께의 박막을 증착시키기 위하여, 증기법, 화학기상 증착법, 원자층 증착법 등을 이용한 박막제조 방법이 사용된다.Generally, in order to deposit a thin film of a predetermined thickness on a substrate such as a semiconductor wafer or glass, a thin film manufacturing method using a vapor method, a chemical vapor deposition method, an atomic layer deposition method or the like is used.

이중에서, 상기 원자층 증착법은 가스 펄싱방법을 통해 각 반응가스와 퍼징가스를 순차적으로 공급하여 피처리기판 상에 각 반응물을 원자층 단위로 적층시키는 방법이다.Among these, the atomic layer deposition method is a method of stacking each reactant in atomic layer units on a substrate to be processed by sequentially supplying each reaction gas and purging gas through a gas pulsing method.

이러한 원자층 증착법은 반도체 소자의 집적도 증가에 따른 높은 종횡비와, 요철에서의 박막균일도 그리고 우수한 전기적, 물리적 성질을 가지는 박막 형성의 요구에 대응하여 적용되어지고 있으며, 열분해가 아닌 각 반응가스의 주기적 공급을 통한 화학치환으로 반응물을 분해하므로 막밀도가 높고 우수한 화학양론적인 막을 얻을 수 있다.The atomic layer deposition method has been applied to meet the demand for forming a thin film having high aspect ratio, thin film uniformity in unevenness, and excellent electrical and physical properties due to the increase in the degree of integration of semiconductor devices. Decomposition of the reactants by chemical substitution through the high membrane density and excellent stoichiometric membrane can be obtained.

또한, 공정중 발생하는 화학치환에 의한 부산물은 항상 기체이므로 제거가 용이하여 챔버의 세정이 용이하고, 온도만이 공정변수이므로 공정 조절과 유지가 용이하다.In addition, the by-products generated by chemical substitution during the process is always a gas, so it is easy to remove the chamber, and only the temperature is a process variable, so it is easy to control and maintain the process.

한편, 도 1은 종래의 원자층 증착장치에 대한 일예를 도시한 개략적인 단면도이다.On the other hand, Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional atomic layer deposition apparatus.

도 1에 도시된 바와 같이, 진공챔버(10)와, 상기 진공챔버(10)내에 설치되는 반응기(11)를 구비한다.As shown in FIG. 1, a vacuum chamber 10 and a reactor 11 installed in the vacuum chamber 10 are provided.

상기 반응기(11)는 그 상부가 개폐가능하게 설치되며, 반응기(11)의 상하부에는 웨이퍼 등의 피처리기판(13)을 적정의 온도로 가열하기 위한 히팅부재(12)가 설치된다.The upper part of the reactor 11 is installed to be opened and closed, and a heating member 12 for heating a substrate 13 such as a wafer to an appropriate temperature is provided at upper and lower portions of the reactor 11.

또한, 상기 반응기(11)내에는 피처리기판(13)이 안착되는 터널형상의 반응실(14)이 형성되며, 그 일측에는 가스주입 통로(15)가 구비되고, 타측에는 가스배출 통로(16)가 구비된다.In addition, in the reactor 11, a tunnel-shaped reaction chamber 14 in which the substrate 13 to be processed is mounted is formed, and a gas injection passage 15 is provided at one side thereof, and a gas discharge passage 16 at the other side thereof. ) Is provided.

이러한 원자층 증착장치는 상기 가스주입 통로(15)를 통해 제 1 반응가스를 반응실(14)내로 주입하여 기판(13)상에 제 1 반응물에 대한 원자층 박막을 형성한 후, 소정의 퍼징가스를 분사하여 상기 가스주입 통로(15) 및 반응실(14)내에 잔류하는 제 1 반응가스를 상기 가스배출 통로(16)를 통해 외부로 배출시킨다. 또한, 소정의 제 2 반응가스가 주입되어 상기 기판상에 증착된 후, 퍼지가스의 분사에 의해 잔류가스가 제거된다.The atomic layer deposition apparatus injects a first reaction gas into the reaction chamber 14 through the gas injection passage 15 to form an atomic layer thin film for the first reactant on the substrate 13, and then purges a predetermined purge. The gas is injected to discharge the first reaction gas remaining in the gas injection passage 15 and the reaction chamber 14 to the outside through the gas discharge passage 16. In addition, after a predetermined second reaction gas is injected and deposited on the substrate, residual gas is removed by injection of a purge gas.

이와 같은 일련의 과정을 주기로 각 반응가스 및 퍼지가스가 순차적으로 분사됨으로써 기판(13)상에는 반응가스에 대한 원자층 박막이 형성된다.Each reaction gas and purge gas are sequentially sprayed at such a series of processes to form an atomic layer thin film for the reaction gas on the substrate 13.

하지만, 상기된 바와 같이, 동일한 가스주입 통로(15)를 통해 서로 다른 2종의 반응가스가 주입될 경우, 가스주입구의 복잡한 구조, 난류 발생 등으로 인해 가스주입 통로(15)의 일부분에는 반응가스가 충분히 퍼징되지 않고 잔류하게 된다.However, as described above, when two different kinds of reaction gases are injected through the same gas injection passage 15, the reaction gas may be formed in a portion of the gas injection passage 15 due to the complicated structure of the gas injection hole, generation of turbulence, and the like. Will not be sufficiently purged and will remain.

따라서, 가스주입 통로(15)내에 잔류되는 반응가스는 순차적으로 주입되는 다른 종류의 반응가스와 반응함으로써 가스주입 통로(15)내에는 원하지 않는 이물질이 생성되고, 이는 반응기의 성능 저하 및 웨이퍼의 박막에 결함을 발생시키게 되는 문제점이 있다.Therefore, the reaction gas remaining in the gas injection passage 15 reacts with other kinds of reaction gases sequentially injected to generate unwanted foreign matter in the gas injection passage 15, which causes a decrease in the performance of the reactor and a thin film of the wafer. There is a problem that causes a defect.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 2이상의 반응가스를 독립적으로 반응실에 도입하면서도 반응가스간의 원치않는 반응을 방지할 수 있는 원자층 증착장치의 가스 분사장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to introduce two or more reaction gases independently into a reaction chamber, while preventing an unwanted reaction between the reaction gases. To provide.

도 1은 종래의 원자층 증착장치에 대한 일예를 도시한 개략적인 단면도.1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional atomic layer deposition apparatus.

도 2는 본 발명에 따른 가스 분사장치를 구비한 원자층 증착장치의 일실시예를 개략적으로 도시한 단면도.Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of an atomic layer deposition apparatus having a gas injection apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 가스 분사방식에 의한 가스 흐름상태를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing a gas flow state by the gas injection method according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 가스 분사방식에 대한 일실시예를 나타낸 도면.4 is a view showing an embodiment of a gas injection method according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 가스 분사방식에 대한 다른 실시예를 나타낸 도면.5 is a view showing another embodiment of a gas injection method according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 3중 가스 분사장치의 일실시예를 개략적으로 도시한 단면도.Figure 6 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a triple gas injector according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 3중 가스 분사장치의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 단면도.7 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of the triple gas injector according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10,20. 진공챔버 11,21. 반응기10,20. Vacuum chamber 11,21. Reactor

12,22. 히팅부재 13,23. 피처리기판12,22. Heating element 13,23. Substrate to be processed

14,24. 반응실 15,25. 가스주입 통로14,24. Reaction chamber 15,25. Gas injection passage

16,26. 가스배출 통로 27. 가스 공급부16,26. Gas outlet passage 27. Gas supply part

28. 제 1가스분사 노즐 29,32. 퍼지가스 노즐28. First gas injection nozzle 29,32. Purge gas nozzle

30. 제 2가스분사 노즐 31. 제 3가스분사 노즐30. Second gas jet nozzle 31. Third gas jet nozzle

33. 가스주입구33. Gas inlet

이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 원자층 증착장치의 가스 분사장치는 진공챔버 내부에 일정 공간을 이루도록 설치되고, 일 측면에 가스주입통로가 형성되며, 타 측면에 가스배출통로가 형성된 반응기와, 상기 가스주입통로에 형성되어 가스를 공급하는 다수 개의 반응가스 노즐과, 상기 반응가스 노즐 사이에 형성되어 반응실을 퍼징시키는 퍼지가스 노즐이 포함되어 이루어져 2종 이상의 반응가스를 반응실내로 소정의 시간간격으로 순차적으로 분사하므로 피처리기판에 원자층 박막을 적층시키는 가스분사 장치에 있어서, 상기 반응가스 노즐은 각 반응가스에 대해 개별적으로 마련되고, 상기 반응기의 수평 방향으로 형성되어 피처리기판에 측 방향으로 반응가스를 공급토록 하며, 상기 퍼지가스 노즐은 상기 각 반응가스 노즐들 사이에 수평방향으로 형성되어 반응가스간의 원하지 않는 반응을 차단하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the gas injection apparatus of the atomic layer deposition apparatus according to the present invention is installed to form a predetermined space inside the vacuum chamber, and a gas injection passage is formed at one side, and a gas discharge passage is formed at the other side. And a plurality of reaction gas nozzles formed in the gas injection passage to supply gas, and a purge gas nozzle formed between the reaction gas nozzles to purge the reaction chamber. In the gas injection apparatus for laminating the atomic layer thin film on the substrate to be sequentially sprayed at a time interval of the, the reaction gas nozzle is provided for each reaction gas individually, formed in the horizontal direction of the reactor substrate to be processed Reaction gas is supplied to the lateral direction to the purge gas nozzle, the reaction gas nozzles This is formed in the horizontal direction is characterized in that to block the undesired reaction between the reaction gas.

또한, 상기 가스주입 통로는 상기 피처리기판을 주위로 하여 다수개가 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a plurality of gas injection passages be formed around the substrate to be processed.

또한, 3중 반응가스를 분사하는 가스 분사장치에 있어서, 서로 반응을 일으키지 않는 제 1, 제 2 반응가스에 대한 제 1 반응가스 노즐과 제 2 반응가스 노즐은 상기 가스주입 통로의 일측에 층구조로 형성되고, 상기 가스주입 통로의 타측에는 제 3 반응가스를 분사하는 제 3반응가스 노즐이 마련되며, 상기 제 2 반응가스 노즐과 상기 제 3 반응가스 노즐 사이에 퍼지가스 노즐이 형성되어 제 1 또는 제 2 반응가스와 제 3 반응가스가 반응하는 것을 차단하는 것이 바람직하다.In the gas injector for injecting triple reaction gas, the first reaction gas nozzle and the second reaction gas nozzle for the first and second reaction gases which do not react with each other have a layer structure on one side of the gas injection passage. And a third reaction gas nozzle for injecting a third reaction gas on the other side of the gas injection passage, and a purge gas nozzle is formed between the second reaction gas nozzle and the third reaction gas nozzle to form a first reaction gas nozzle. Or it is preferable to block the reaction of the second reaction gas and the third reaction gas.

또한, 상기 각 가스분사 노즐을 통해 해당 반응가스가 분사되는 동안, 상기 퍼지가스 노즐은 소정량(현재 분사되고 있는 반응가스량에 비해 5내지 50퍼센트)의 퍼지가스를 분사함으로써 가스 주입구에서 확산에 의한 반응가스간의 반응을 방지한다.In addition, while the corresponding reaction gas is injected through each of the gas injection nozzles, the purge gas nozzle is sprayed by the diffusion at the gas inlet by spraying a predetermined amount (5 to 50 percent of the amount of the reaction gas being injected). Prevents reaction between reaction gases.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면 도 2는 본 발명에 따른 가스 분사장치를 구비한 원자층 증착장치에 대한 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of an atomic layer deposition apparatus having a gas injection apparatus according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 분사장치를 구비한 원자층 증착장치의 일 실시예는 진공챔버(20)와, 상기 진공챔버(20)내에 설치되는반응기(21)를 구비하며, 상기 반응기(21)내에는 반도체 웨이퍼, 글라스 등의 피처리기판(23)이 안착되어 지지되며 소정의 온도 및 압력 분위기로 유지되는 반응실(24)이 포함되고, 그 일측에는 가스공급부(27)와 가스주입 통로(25)가 형성되며, 타측에는 가스배출 통로(26)가 형성된다.As shown in FIG. 2, an embodiment of an atomic layer deposition apparatus including a gas injector according to the present invention includes a vacuum chamber 20 and a reactor 21 installed in the vacuum chamber 20. The reactor 21 includes a reaction chamber 24 on which a substrate 23 to be processed, such as a semiconductor wafer or glass, is mounted and supported, and is maintained at a predetermined temperature and pressure atmosphere, and at one side thereof, a gas supply part 27. ) And a gas injection passage 25, and a gas discharge passage 26 is formed at the other side.

또한, 상기 반응기(21)의 상하부에는 히팅부재(22)가 설치되어 반응실(24) 및 피처리기판(23)이 균일한 온도분포를 유지하도록 소정의 열량을 제공한다.In addition, a heating member 22 is installed above and below the reactor 21 to provide a predetermined amount of heat so that the reaction chamber 24 and the substrate to be processed 23 maintain a uniform temperature distribution.

한편, 상기 가스주입 통로(25)는 상기 반응실(24)내로 2종의 반응가스 및 퍼지가스를 소정의 시간간격으로 순차적으로 분사하여 피처리기판(23)상에 원자층 박막을 적층시키기 위한 것이다.Meanwhile, the gas injection passage 25 sequentially injects two reaction gases and purge gases into the reaction chamber 24 at predetermined time intervals so as to deposit an atomic layer thin film on the substrate 23 to be processed. will be.

또한, 상기 가스주입 통로(25)내에는 제 1 가스분사 노즐(28), 제 2 가스분사 노즐(30), 및 퍼지가스 노즐(29)이 각각 마련되며, 각 반응가스와 퍼지가스는 각각의 노즐(28,29,30)을 통해 격리된 상태로 유동된 후 가스주입구(33)를 통해 상기 반응실(24)내로 분사된다.In addition, a first gas injection nozzle 28, a second gas injection nozzle 30, and a purge gas nozzle 29 are respectively provided in the gas injection passage 25, and each reaction gas and the purge gas are respectively provided. After being flowed in an isolated state through the nozzles 28, 29, and 30, it is injected into the reaction chamber 24 through the gas inlet 33.

상기 퍼지가스 노즐(29)은 상기 제 1 가스분사 노즐(28)과 상기 제 2 가스분사 노즐(30) 사이에 구비되어 제 1 반응가스와 제 2 반응가스간에 커튼(Curtain)효과를 나타내기 위한 것이다.The purge gas nozzle 29 is provided between the first gas injection nozzle 28 and the second gas injection nozzle 30 to exhibit a curtain effect between the first reaction gas and the second reaction gas. will be.

이와 같은 퍼지가스로는 질소(N2), 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스가 사용되며 상기 가스주입구(33) 또는 반응실(24)내에 증착되지 않고 잔류하는 제 1 반응가스 또는 제 2 반응가스를 교대로 퍼지시키게 된다.As the purge gas, an inert gas such as nitrogen (N 2 ) or argon (Ar) is used. Alternately purged.

상기 가스공급부(27)는 상기 제 1 가스분사 노즐(28), 상기 제 2 가스분사노즐(30), 및 상기 퍼지가스 노즐(29)과 각각 개통되고, 소정의 시간단위로 상기 각 노즐들의 개폐를 제어하여 각 반응가스 및 퍼지가스를 반응실(24)내로 공급하기 위한 것이다.The gas supply unit 27 is opened with the first gas injection nozzle 28, the second gas injection nozzle 30, and the purge gas nozzle 29, respectively, and opens and closes the nozzles at predetermined time units. To control each of the reaction gas and the purge gas into the reaction chamber (24).

한편, 상기된 바와 같이 구성되는 가스분사를 통해 반응가스 및 퍼지가스를 분사하는 과정은 다음과 같이 이뤄진다.On the other hand, the process of injecting the reaction gas and purge gas through the gas injection is configured as described above is made as follows.

즉, 먼저 상기 제 1 가스분사 노즐(28)을 통해 소정의 시간동안 제 1 반응가스를 반응실(24)내로 주입하여 상기 피처리기판(23)상에 제 1 반응가스에 대한 원자층을 증착한 후, 상기 퍼지가스 노즐(29)을 통해 질소 등의 가스를 주입하여 상기 가스주입구(33) 또는 반응실(24)내에 잔류하는 제 1 반응가스를 퍼지시킨다.That is, first, the first reaction gas is injected into the reaction chamber 24 through the first gas injection nozzle 28 for a predetermined time to deposit an atomic layer for the first reaction gas on the substrate 23 to be processed. Thereafter, a gas such as nitrogen is injected through the purge gas nozzle 29 to purge the first reaction gas remaining in the gas inlet 33 or the reaction chamber 24.

그리고, 상기 제 2 가스분사 노즐(30)을 통해 소정의 시간동안 제 2 반응가스를 주입하여 제 1 반응가스의 원자층상에 제 2 반응가스를 증착하게 되고, 또한, 상기 퍼지가스 노즐(29)을 통해 퍼지가스를 주입하여 제 2 반응가스를 퍼지시키게 된다.Then, the second reaction gas is injected through the second gas injection nozzle 30 for a predetermined time to deposit a second reaction gas on the atomic layer of the first reaction gas, and the purge gas nozzle 29 The purge gas is injected through the second purge gas.

이와 같은 가스분사 방식은 도 4에 도시되어 있으며, 제 1 반응가스, 퍼지가스, 제 2 반응가스, 퍼지가스가 순차적으로 분사되는 일련의 과정을 일주기로 하고, 이러한 분사주기를 반복하여 상기 피처리기판(23)상에 제 1 반응가스와 제 2반응가스에 대한 원자층 박막을 형성하게 된다.Such a gas injection method is illustrated in FIG. 4, wherein a series of processes in which the first reaction gas, the purge gas, the second reaction gas, and the purge gas are sequentially sprayed is performed as one cycle, and the injection cycle is repeated to perform the treatment. An atomic layer thin film for the first reaction gas and the second reaction gas is formed on the substrate 23.

한편, 상기된 바와 같이 반응가스 및 퍼지가스를 분사할 경우, 상기 제 1 가스분사 노즐(28)을 통해 분사되는 반응가스는 상기 가스주입구(33)를 통해 주입되면서 그중 일부가 상기 가스주입구(33)의 하측, 즉 상기 제 2 가스분사 노즐(30)측으로 확산되게 된다.On the other hand, when injecting the reaction gas and purge gas as described above, the reaction gas injected through the first gas injection nozzle 28 is injected through the gas inlet 33 while some of the gas inlet 33 ), That is, diffused toward the second gas injection nozzle 30.

이에 따라, 상기 가스주입구(33)에서는 제 1 반응가스와 상기 제 2 가스분사 노즐(30)내에 잔류하는 제 2 반응가스가 서로 반응함으로써 원하지 않는 이물질이 생성될 수 있다.Accordingly, the gas injection hole 33 may generate unwanted foreign substances by reacting the first reaction gas and the second reaction gas remaining in the second gas injection nozzle 30 with each other.

따라서, 제 1 반응가스를 주입하는 동안에 상기 퍼지가스 노즐(29)를 통해 소량의 퍼지가스를 분사함으로써 제 1 반응가스가 하측으로 확산되는 것을 차단하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to block the diffusion of the first reaction gas downward by injecting a small amount of purge gas through the purge gas nozzle 29 while injecting the first reaction gas.

또한, 제 2 반응가스를 주입하는 동안에도 동일하게 상기 퍼지가스 노즐(29)을 통해 소량의 퍼지가스를 분사함으로써 상기 가스주입구(33)내에서 제 1 반응가스와 제 2 반응가스가 불필요하게 반응하는 것을 차단한다.In addition, the first reaction gas and the second reaction gas are unnecessarily reacted in the gas inlet 33 by injecting a small amount of purge gas through the purge gas nozzle 29 while the second reaction gas is injected. Block it.

도 3은 제 1 반응가스가 주입되는 동안에 소량의 퍼지가스를 분사함으로써 나타나는 반응가스 및 퍼지가스의 흐름 상태를 보여주는 단면도이고, 도 5는 이와 같은 가스분사 방식을 보여주는 도면이다.FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a flow state of a reaction gas and a purge gas generated by injecting a small amount of purge gas while the first reaction gas is injected, and FIG. 5 is a diagram illustrating such a gas injection method.

이때, 각 반응가스가 주입되는 동안에 분사되는 퍼지가스는 해당 반응가스의 분사량에 비해 적정의 양(5% 이상 50%이하)으로 함으로써, 가스주입구(33)에서 반응가스의 확산을 방지함과 함께 반응가스의 원자층 증착 효율을 고려한다.At this time, the purge gas injected while the reaction gas is injected is a proper amount (5% or more and 50% or less) relative to the injection amount of the reaction gas, thereby preventing the diffusion of the reaction gas at the gas inlet 33. Consider the atomic layer deposition efficiency of the reaction gas.

한편, 상기된 바와 같이, 각각 독립된 반응가스 노즐들(28,30)과 퍼지가스 노즐(29)을 포함하는 가스주입 통로(25)는 반도체 웨이퍼, 글라스 등의 피처리기판(23)이 안착되는 반응실(24)의 일측에 구비되며, 피처리기판(23)상에 균일하게 가스를 분사하기 위하여 상기 피처리기판(23)의 주위로 상기와 같은 가스주입 통로(25)를 다수개로 형성하는 것이 바람직하다.Meanwhile, as described above, each of the gas injection passages 25 including the independent reaction gas nozzles 28 and 30 and the purge gas nozzle 29 may have a substrate 23 such as a semiconductor wafer or glass seated thereon. It is provided on one side of the reaction chamber 24, to form a plurality of the gas injection passages 25 as described above around the substrate 23 to uniformly inject the gas on the substrate 23 to be processed. It is preferable.

도 6은 본 발명에 대한 다른 실시예로서 3중 가스 분사장치에 대한 개략적인 단면도이다.6 is a schematic cross-sectional view of a triple gas injector as another embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 피처리기판(23)상에 3종의 반응가스를 통해 원자층 증착을 할 경우, 상기 가스주입 통로(25)내에는, 상기 도 2와 도 3을 통해 설명된 바와 같이 제 1, 제 2 가스분사 노즐(28,30)과, 제 1 퍼지가스 노즐(29)을 포함하고, 또한, 제 3 반응가스를 분사하기 위한 제 3 가스분사 노즐(32)과, 상기 제 2 가스분사 노즐(30)과 상기 제 3 가스분사 노즐(32) 사이에 구비되는 제 2 퍼지가스 노즐(31)을 더 포함하는 구조로 이뤄진다.As shown in FIG. 6, when atomic layer deposition is carried out through three kinds of reaction gases on the substrate 23 to be processed, the gas injection passage 25 is described with reference to FIGS. 2 and 3. As described above, the first and second gas injection nozzles 28 and 30 and the first purge gas nozzle 29 include a third gas injection nozzle 32 for injecting the third reaction gas, and The second gas injection nozzle 30 and the third gas injection nozzle 32 is made of a structure further comprising a second purge gas nozzle 31 provided between.

3중 가스분사 장치에 대한 가스분사 방식은, 도 4를 통해 설명된 바와 같이, 각각의 반응가스를 분사한 후 상기 제 1 퍼지가스 노즐(29)과 제 2 퍼지가스 노즐(31)을 통해 소정의 퍼지가스를 교대로 분사함으로써, 상기 가스주입구(33) 및 반응실(24)내에 잔류하는 반응가스를 퍼지시킨다.As described with reference to FIG. 4, a gas injection method for the triple gas injection device is predetermined through the first purge gas nozzle 29 and the second purge gas nozzle 31 after injecting each reaction gas. By alternately injecting the purge gas, the reaction gas remaining in the gas inlet 33 and the reaction chamber 24 is purged.

또한, 상기 가스주입구(33)내에서 반응가스간의 확산에 의한 불필요한 반응을 차단하기 위해, 도 5에서 설명된 바와 같이, 각 가스분사 노즐(28,30,32)을 통해 반응가스가 주입되는 동안에 상기 제 1 퍼지가스 노즐(29)과 제 2 퍼지가스 노즐(31)을 통해 소량의 퍼지가스를 분사한다.In addition, in order to block unnecessary reactions caused by the diffusion between the reaction gases in the gas inlet 33, while the reaction gas is injected through each of the gas injection nozzles 28, 30, 32, as illustrated in FIG. A small amount of purge gas is injected through the first purge gas nozzle 29 and the second purge gas nozzle 31.

상기와 같은 3중 가스 분사장치는 각 반응가스 상호간에 반응성이 클경우에 대한 바람직한 실시형태이다.The triple gas injector as described above is a preferred embodiment for the case where the reaction gas is highly reactive with each other.

한편, 도 7은 본 발명에 따른 3중 가스 분사장치에 대한 다른 실시예를 도시한 단면도로서, 3중 반응가스중 2종의 반응가스간에는 반응이 잘 일어나지 않는 경우(즉, 제 1 반응가스와 제 2 반응가스는 반응성이 약하고 제 1, 제 2 반응가스와 제 3 반응가스간에는 반응성이 클경우)에 대한 3중 가스 분사장치의 바람직한 실시예를 보여준다.On the other hand, Figure 7 is a cross-sectional view showing another embodiment of the triple gas injector according to the present invention, when the reaction does not occur well between the two reaction gases of the triple reaction gas (that is, the first reaction gas and The second reaction gas shows a preferred embodiment of the triple gas injector for the case where the second reaction gas is weak in reactivity and high in reactivity between the first, second and third reaction gases.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3중 가스 분사장치의 다른 실시예는 서로 반응을 일으키지 않는 제 1, 제 2 반응가스에 대한 제 1 반응가스 노즐(28)과 제 2 반응가스 노즐(30)이 가스주입 통로(25)의 상부에 형성되고, 통로(25) 하부에는 제 3반응가스에 대한 제 3 반응가스 노즐(32)이 형성되며, 상기 제 2 반응가스 노즐(30)과 상기 제 3 반응가스 노즐(32)의 사이에는 퍼지가스 노즐(29)이 형성되는 구조로 이뤄진다.As shown in FIG. 7, another embodiment of the triple gas injector according to the present invention includes a first reaction gas nozzle 28 and a second reaction gas nozzle for first and second reaction gases that do not react with each other. 30 is formed above the gas injection passage 25, and a third reaction gas nozzle 32 for the third reaction gas is formed below the passage 25, and the second reaction gas nozzle 30 The purge gas nozzle 29 is formed between the third reaction gas nozzles 32.

이때, 각 반응가스 및 퍼징가스에 대한 분사방식은, 상기 도 4와 도 5를 통해 설명된 바와 같이, 각 반응가스를 소정의 시간간격을 두고 순차적으로 분사시키고, 각 반응가스 분사후에는 소정의 퍼징가스를 주입함으로써 주입구 및 반응실를 퍼징시킨다. 또한, 각 반응가스가 분사되는 동안에도 소정량(5% ~ 50%)의 퍼징가스를 분사함으로써, 제 1 반응가스 또는 제 2 반응가스가 가스주입구(33) 하부로 확산되어 제 3 반응가스와 반응하는 것을 차단할 수 있다.At this time, the injection method for each reaction gas and purging gas, as described with reference to FIGS. 4 and 5, each reaction gas is sequentially injected at a predetermined time interval, after each reaction gas injection The injection port and the reaction chamber are purged by injecting a purging gas. In addition, by injecting a predetermined amount (5% to 50%) of purging gas while each of the reaction gases is injected, the first reaction gas or the second reaction gas is diffused into the lower portion of the gas inlet 33 and the third reaction gas You can block the reaction.

본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면, 다중의 반응가스를 분사하여 원자층 박막을 증착하는 방식에 있어서 가스주입구 및 반응실내에서 각 반응가스간의 원하지 않는 반응에 의해 이물질이 형성되는 것을 효과적으로 차단함으로써, 반응기의 성능 및 박막의 균질성 향상을 도모할 수 있다.또한, 본 발명은 반응실의 일 측면에 수평 방향으로 가스주입구가 형성되고, 이 가스주입구에 다수 개의 반응가스 노즐이 형성되며, 반응가스 노즐들 사이에 퍼지가스 노즐이 형성됨으로써, 반응실 내에 설치된 피처리기판에 측 방향으로 반응가스가 공급되므로 반응가스들 사이의 원치 않는 반응이 억제됨과 동시에 반응가스의 불필요한 유출이 억제되어 증착 작업의 효율이 높아지고, 이로써, 작업에 소요되는 비용 및 시간이 절감될 수 있는 이점이 있다.According to the present invention made as described above, in the method of depositing an atomic layer thin film by spraying a plurality of reaction gases by effectively blocking the formation of foreign matter by the unwanted reaction between the reaction gas in the gas inlet and the reaction chamber, In addition, the present invention can improve the performance of the reactor and the homogeneity of the thin film. In addition, in the present invention, a gas inlet is formed in one side of the reaction chamber in a horizontal direction, and a plurality of reaction gas nozzles are formed in the gas inlet, and a reaction gas nozzle. Since purge gas nozzles are formed between them, the reaction gas is supplied to the substrate to be processed in the reaction chamber in a lateral direction, thereby suppressing unwanted reactions between the reaction gases and suppressing unnecessary outflow of the reaction gases, thereby increasing the efficiency of deposition. Is higher, thereby reducing the cost and time required for the operation. .

Claims (5)

진공챔버 내부에 일정 공간을 이루도록 설치되고, 일 측면에 가스주입통로가 형성되며, 타 측면에 가스배출통로가 형성된 반응기와, 상기 가스주입통로에 형성되어 가스를 공급하는 다수 개의 반응가스 노즐과, 상기 반응가스 노즐 사이에 형성되어 반응실을 퍼징시키는 퍼지가스 노즐이 포함되어 이루어져 2종 이상의 반응가스를 반응실내로 소정의 시간간격으로 순차적으로 분사하므로 피처리기판에 원자층 박막을 적층시키는 가스분사 장치에 있어서;It is installed to form a predetermined space inside the vacuum chamber, the gas injection passage is formed on one side, the gas discharge passage is formed on the other side, a plurality of reaction gas nozzles are formed in the gas injection passage to supply gas; A gas sprayer is formed between the reaction gas nozzles to purge the reaction chamber, so that two or more reaction gases are sequentially injected into the reaction chamber at predetermined time intervals so that an atomic layer thin film is laminated on the substrate to be processed. In an apparatus; 상기 반응가스 노즐은 각 반응가스에 대해 개별적으로 마련되고, 상기 반응기의 수평 방향으로 형성되어 피처리기판에 측 방향으로 반응가스를 공급토록 하며;The reaction gas nozzle is provided separately for each reaction gas, and formed in the horizontal direction of the reactor to supply the reaction gas to the substrate to be processed laterally; 상기 퍼지가스 노즐은 상기 각 반응가스 노즐들 사이에 수평방향으로 형성되어 반응가스간의 원하지 않는 반응을 차단하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치의 가스분사 장치.The purge gas nozzles are formed in a horizontal direction between the respective reaction gas nozzles gas injection device of the atomic layer deposition apparatus, characterized in that to block unwanted reaction between the reaction gases. 제 1항에 있어서, 상기 가스주입 통로는 상기 피처리기판을 주위로 하여 다수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치의 가스분사 장치.The gas injection device of an atomic layer deposition apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the gas injection passages are formed around the substrate to be processed. 제 1항에 있어서, 서로 반응을 일으키지 않는 제 1, 제 2 반응가스에 대한 제 1 반응가스 노즐과 제 2 반응가스 노즐은 상기 가스주입 통로의 일측에 층구조로 형성되고, 상기 가스주입 통로의 타측에는 제 3 반응가스를 분사하는 제 3반응가스 노즐이 마련되고, 상기 제 2 반응가스 노즐과 상기 제 3 반응가스 노즐 사이에 퍼지가스 노즐이 형성되어 제 1 또는 제 2 반응가스와 제 3 반응가스가 반응하는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치의 가스분사 장치.The gas injection passage of claim 1, wherein the first reaction gas nozzle and the second reaction gas nozzle for the first and second reaction gases which do not react with each other are formed in a layer structure on one side of the gas injection passage. The other side is provided with a third reaction gas nozzle for injecting a third reaction gas, a purge gas nozzle is formed between the second reaction gas nozzle and the third reaction gas nozzle to react with the first or second reaction gas and the third reaction A gas injection apparatus of an atomic layer deposition apparatus, characterized in that the gas is blocked from reacting. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한항에 있어서, 상기 각 가스분사 노즐을 통해 해당 반응가스를 분사하는 동안, 상기 퍼지가스 노즐은 소정량의 퍼지가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치의 가스분사 장치.The gas of an atomic layer deposition apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the purge gas nozzle injects a predetermined amount of purge gas while injecting the reaction gas through the respective gas injection nozzles. Spraying device. 제 4항에 있어서, 반응가스가 분사되는 동안에 상기 퍼지가스 노즐은 해당 반응가스의 분사량에 비해 5내지 50퍼센트의 퍼지가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치의 가스분사 장치.The gas injection device of an atomic layer deposition apparatus of claim 4, wherein the purge gas nozzle injects 5 to 50 percent of the purge gas relative to the injection amount of the reaction gas while the reaction gas is injected.
KR10-2001-0027383A 2001-05-18 2001-05-18 Gas injector for ALD device KR100407507B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0027383A KR100407507B1 (en) 2001-05-18 2001-05-18 Gas injector for ALD device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0027383A KR100407507B1 (en) 2001-05-18 2001-05-18 Gas injector for ALD device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020088621A KR20020088621A (en) 2002-11-29
KR100407507B1 true KR100407507B1 (en) 2003-12-01

Family

ID=27705509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0027383A KR100407507B1 (en) 2001-05-18 2001-05-18 Gas injector for ALD device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100407507B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9809880B2 (en) 2014-03-17 2017-11-07 Samsung Display Co. Ltd. Atomic layer deposition apparatus

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5247528B2 (en) * 2009-02-23 2013-07-24 株式会社日立国際電気 Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, and gas introducing means
KR101248998B1 (en) * 2012-05-22 2013-04-02 주성엔지니어링(주) Method for forming thin film
KR102350588B1 (en) 2015-07-07 2022-01-14 삼성전자 주식회사 Film forming apparatus having injector
KR20210098242A (en) * 2020-01-31 2021-08-10 주성엔지니어링(주) Apparatus and method for processing substrate

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5571696A (en) * 1978-11-22 1980-05-29 Mitsubishi Electric Corp Vapor phase epitaxial growing device
JPH0574724A (en) * 1991-09-12 1993-03-26 Toppan Printing Co Ltd Method for growth of atomic layer of aluminum compound
JPH05190465A (en) * 1992-01-17 1993-07-30 Sharp Corp Photo-excited vapor growth device
KR19990017979A (en) * 1997-08-26 1999-03-15 구본준 Low Pressure Chemical Vapor Deposition Equipment
JPH11329980A (en) * 1998-05-20 1999-11-30 Furukawa Electric Co Ltd:The Organic metallic gaseous phase growing device and method therefor using the same
KR20000017688A (en) * 1999-05-01 2000-04-06 정수홍 Atomic layer deposition apparatus for depositing multi substrate

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5571696A (en) * 1978-11-22 1980-05-29 Mitsubishi Electric Corp Vapor phase epitaxial growing device
JPH0574724A (en) * 1991-09-12 1993-03-26 Toppan Printing Co Ltd Method for growth of atomic layer of aluminum compound
JPH05190465A (en) * 1992-01-17 1993-07-30 Sharp Corp Photo-excited vapor growth device
KR19990017979A (en) * 1997-08-26 1999-03-15 구본준 Low Pressure Chemical Vapor Deposition Equipment
JPH11329980A (en) * 1998-05-20 1999-11-30 Furukawa Electric Co Ltd:The Organic metallic gaseous phase growing device and method therefor using the same
KR20000017688A (en) * 1999-05-01 2000-04-06 정수홍 Atomic layer deposition apparatus for depositing multi substrate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9809880B2 (en) 2014-03-17 2017-11-07 Samsung Display Co. Ltd. Atomic layer deposition apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20020088621A (en) 2002-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10370761B2 (en) Pulsed valve manifold for atomic layer deposition
US8197599B2 (en) Gas head and thin-film manufacturing apparatus
US8911826B2 (en) Method of parallel shift operation of multiple reactors
US11830731B2 (en) Semiconductor deposition reactor manifolds
US7771535B2 (en) Semiconductor manufacturing apparatus
US20090325391A1 (en) Ozone and teos process for silicon oxide deposition
JP2000319772A (en) Atomic layer vapor deposition device capable of vapor- depositing thin film on plural substrate
KR20010081936A (en) Method for manufacturing a semiconductor device and apparatus for manufacturing a semiconductor
KR100802382B1 (en) Appratus for atomic layer deposition using showerhead having gas separative type
JP2009509042A (en) Apparatus, method and use thereof for continuous chemical vapor deposition under atmospheric pressure
JP7527817B2 (en) Reactor Manifold
KR100407507B1 (en) Gas injector for ALD device
KR101006583B1 (en) Horizontal batch type ald
KR101175677B1 (en) Semiconductor apparatus of furnace type apparatus and method for treating substrates using the apparatus
KR100408519B1 (en) Reaction chamber for atomic layer deposition
JP4544898B2 (en) Method for forming ZnO film
KR100631305B1 (en) A method and equipment for atomic layer deposition
KR20220026106A (en) Apparatus and Method for Processing Substrate
KR101173085B1 (en) Thin layer deposition apparatus
CN221720921U (en) Semiconductor processing equipment
KR20010036268A (en) Method for forming a metallic oxide layer by an atomic layer deposition
KR101301683B1 (en) Method of forming nitride
KR20060082142A (en) Equipment for atomic layer deposition
KR20230115424A (en) Apparatus for Processing Substrate
KR20210098242A (en) Apparatus and method for processing substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121115

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131112

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141117

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee