KR100513488B1 - Apparatus for supplying a source gas - Google Patents
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Abstract
개시된 소스 가스 공급 장치는 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 공정에서 반도체 기판으로 소스 가스를 공급한다. 액체 소스를 수용하기 위한 밀폐된 용기는 밸브 유닛과 다수의 배관들에 의해 캐리어 가스 및 퍼지 가스를 공급하기 위한 가스 공급부 및 공정 챔버와 연결된다. 상기 용기를 교체하기 전, 후에 수행되는 배관퍼지 공정에서 상기 밸브 유닛의 동작은 제어부에 의해 제어된다. 제어부는 가스 공급부로부터 공급된 퍼지 가스가 바이패스되도록 밸브 유닛을 자동적으로 제어한다. 따라서, 작업자의 수작업에 의해 발생될 수 있는 공정 사고를 미연에 방지할 수 있다.The disclosed source gas supply device supplies a source gas to a semiconductor substrate in a process for forming a film on the semiconductor substrate. The hermetically sealed container for receiving the liquid source is connected with the gas supply and the process chamber for supplying the carrier gas and the purge gas by means of a valve unit and a plurality of pipes. The operation of the valve unit is controlled by a controller in a pipe purge process performed before and after replacing the container. The control unit automatically controls the valve unit such that the purge gas supplied from the gas supply unit is bypassed. Therefore, it is possible to prevent the process accident that may be caused by the manual labor of the operator.
Description
본 발명은 가스 공급 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 공정에 사용되는 소스 가스를 공급하기 위한 소스 가스 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas supply device. More specifically, the present invention relates to a source gas supply device for supplying a source gas used in a process for forming a film on a semiconductor substrate.
일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(fabrication; 'FAB') 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 공정을 통해 제조된다.In general, a semiconductor device includes a fabrication (FAB) process for forming an electrical circuit on a silicon wafer used as a semiconductor substrate, and an electrical die for inspecting electrical characteristics of the semiconductor devices formed in the fab process. sorting) and a packaging process for encapsulating and individualizing the semiconductor devices with epoxy resin, respectively.
상기 팹 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 및 패턴이 형성된 반도체 기판의 결함을 검출하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.The fab process includes a deposition process for forming a film on a semiconductor substrate, a chemical mechanical polishing process for planarizing the film, a photolithography process for forming a photoresist pattern on the film, and the photoresist pattern. An etching process for forming the film into a pattern having electrical characteristics, an ion implantation process for implanting specific ions into a predetermined region of the semiconductor substrate, a cleaning process for removing impurities on the semiconductor substrate, and the film and pattern Inspection process for detecting a defect of the formed semiconductor substrate, and the like.
상기 막 증착 공정은 반도체 기판 상에 다양한 막을 형성하는 공정으로, 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD) 방법, 물리 기상 증착(physical vapor deposition; PVD) 방법 및 원자층 증착(atomic layer deposition; ALD) 방법 등이 있다. 최근, 반도체 기판의 집적도 향상에 따라 반도체 기판 상에 미세 패턴들을 형성하는 방법으로 원자층 증착 방법이 주목받고 있다. 원자층 증착 방법은 소스 가스를 펄스 방식으로 반도체 기판 상에 공급하여 원자층 단위로 목적하는 막을 증착하는 방법으로 통상의 박막 형성 방법보다 낮은 온도에서 증착 공정을 수행할 수 있고, 우수한 스텝 커버리지를 갖는 장점이 있다.The film deposition process is a process of forming a variety of films on a semiconductor substrate, chemical vapor deposition (CVD) method, physical vapor deposition (PVD) method and atomic layer deposition (ALD) Method and the like. Recently, the atomic layer deposition method has attracted attention as a method of forming fine patterns on the semiconductor substrate in accordance with the improvement of the integration degree of the semiconductor substrate. The atomic layer deposition method is a method of depositing a desired film in atomic layer units by supplying a source gas on a semiconductor substrate in a pulsed manner, and performing the deposition process at a lower temperature than a conventional thin film formation method, and having excellent step coverage There is an advantage.
상기 원자층 적층을 이용한 상기 탄탈륨 나이트라이드를 적층하는 방법에 대한 일 예는 미합중국 특허 제6,203,613호(issued to Gates) 및 문헌 (Kang et al.)(Electrochemical and Solid-State Letters, 4(4) C17-C19 (2001))에 개시되어 있다. 상기 강 등의 방법에 의하면, 상기 TBTDET를 사용하는 원자층 적층 방법에 의해 400μΩ·cm 정도의 비저항 값을 갖는 상기 탄탈륨 나이트라이드 층을 형성할 수 있다. 이때, 상기 적층은 260℃ 정도의 온도에서 수행된다. 이와 같이, 상기 강 등의 방법에 의하면, 상대적으로 낮은 온도에서, 낮은 비저항을 갖는 상기 탄탈륨 나이트라이드 층을 용이하게 형성할 수 있다.An example of a method for depositing tantalum nitride using the atomic layer deposition is described in US Pat. No. 6,203,613 (issued to Gates) and Kang et al. (Electrochemical and Solid-State Letters, 4 (4) C17 -C19 (2001). According to the method of the steel or the like, the tantalum nitride layer having a specific resistance value of about 400 μΩ · cm can be formed by the atomic layer deposition method using the TBTDET. At this time, the lamination is performed at a temperature of about 260 ℃. As described above, according to the method of steel or the like, the tantalum nitride layer having a low specific resistance can be easily formed at a relatively low temperature.
또한, 미합중국 특허 제6,124,158호에 의하면, 제1 반응 물질을 도입하여 처리 표면 상에 반응시켜 반응종이 결합되는 모노층을 형성한다. 그리고, 제2 반응 물질을 도입하여 기판과 반응시켜 원하는 박막을 형성한다. 상기 각 단계들을 수행한 다음, 반응 챔버를 불활성 가스로 퍼지(purge)하여 처리 표면 이외에서의 반응을 저지한다. 원자층 적층을 이용하여 실리콘 나이트라이드(SiN) 박막을 증착할 경우, 기존의 780℃에서 실시하는 LPCVD 공정에 비해 100℃ 이상 온도를 감소시킬 수 있으며 등각성(conformality)이 매우 우수한 박막을 얻을 수 있다.In addition, according to US Pat. No. 6,124,158, a first reactive material is introduced to react on a treated surface to form a monolayer to which reactive species are bound. Then, the second reactant is introduced to react with the substrate to form a desired thin film. After each of these steps, the reaction chamber is purged with an inert gas to prevent reaction outside the treatment surface. When the silicon nitride (SiN) thin film is deposited using atomic layer deposition, the temperature can be reduced by more than 100 ° C and the conformality is excellent compared to the conventional LPCVD process at 780 ° C. have.
상기 원자층 적층 방법을 수행하기 위한 장치는 반도체 기판의 상부에 수평 방향으로 배치되는 샤워 헤드를 갖는 장치와, 반도체 기판의 측면에서 반도체 기판과 평행하게 소스 가스를 플로우시키는 장치가 있다. 원자층 적층 방법의 경우 낮은 증착 속도를 개선하기 위해 공정 챔버의 용적을 최대한 줄여야 하므로 최근에는 플로우 타입의 원자층 장착 장치가 주로 사용되고 있다.The apparatus for performing the atomic layer deposition method includes a device having a shower head arranged in a horizontal direction on top of the semiconductor substrate, and a device for flowing the source gas in parallel with the semiconductor substrate at the side of the semiconductor substrate. In the case of the atomic layer deposition method, a flow type atomic layer mounting apparatus has been mainly used in recent years because the volume of the process chamber must be reduced as much as possible to improve the low deposition rate.
상기 원자층 증착 장치는 소스 가스를 공급하기 위한 소스 가스 공급 장치를 갖는다. 소스 가스 공급 장치로는 액체 소스 속에서 캐리어 가스를 버블링시켜 소스 가스를 형성하고, 캐리어 가스를 이용하여 공정 챔버로 공급하는 버블링 타입이 주로 사용되고 있다.The atomic layer deposition apparatus has a source gas supply device for supplying a source gas. As the source gas supply device, a bubbling type that forms a source gas by bubbling a carrier gas in a liquid source and supplies the process gas to the process chamber using the carrier gas is mainly used.
상기 반도체 기판 상에 다양한 막들 패턴들을 형성하기 위한 단위 공정들에는 폭발성, 인화성 및 유독성을 갖는 가스들이 많이 사용되며, 일 예로서, 반도체 기판 상에 산화알루미늄(Al2O3) 막을 형성하기 위한 소스 가스로 사용되는 트리 메틸 알루미늄(Trimethyl Aluminum; TMA, (CH3)3Al)이 있다. 따라서, 상기와 같은 소스 가스의 취급은 특별한 주의가 요구된다.In the unit processes for forming various film patterns on the semiconductor substrate, gases having explosiveness, flammability, and toxicity are used. For example, a source for forming an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film on a semiconductor substrate. Trimethyl Aluminum (TMA, (CH 3 ) 3 Al) is used as a gas. Therefore, the handling of such source gas requires special attention.
도 1은 종래의 소스 가스 공급 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a conventional source gas supply device.
도 1을 참조하면, 종래의 소스 가스 공급 장치(100)는 액체 소스를 저장하기 위한 밀폐된 용기(102, canister)를 갖는다. 액체 소스(10)를 버블링시켜 소스 가스(20)를 형성하기 위한 캐리어 가스(30)는 제1배관을 통해 액체 소스(10) 속으로 공급된다. 제1배관(110)은 용기(102)의 상부를 통해 액체 소스(10) 속으로 연장되어 있으며, 소스 가스(30)를 공정 챔버(미도시)로 공급하기 위한 제2배관(112)은 용기(102)의 상부에 연결되어 있다.Referring to FIG. 1, a conventional source gas supply device 100 has a sealed container 102 for storing a liquid source. Carrier gas 30 for bubbling liquid source 10 to form source gas 20 is supplied into liquid source 10 through a first piping. The first pipe 110 extends into the liquid source 10 through the top of the container 102, and the second pipe 112 for supplying the source gas 30 to a process chamber (not shown) is a container. It is connected to the top of the 102.
제1배관(110)은 제1연결 배관(114)을 통해 캐리어 가스(30)를 공급하기 위한 제3배관(120)과 연결되어 있으며, 제2배관(112)은 제2연결 배관(116)을 통해 공정 챔버와 연결되는 제4배관(122)과 연결되어 있다. 제1배관(110) 및 제2배관(112)에는 각각 제1매뉴얼 밸브(130)와 제2매뉴얼 밸브(132)가 설치되어 있다. 제1연결 배관(114)과 제2연결 배관(116) 사이에는 바이패스(by-apss) 배관(118)이 연결되어 있고, 바이패스 배관(118)에는 제3매뉴얼 밸브(134)가 연결되어 있다. 이때, 제1배관 내지 제4배관(110, 112, 120, 122), 제1연결 배관(114) 및 제2연결 배관(116)은 각각 피팅(fitting) 부재(140)에 의해 결합된다. 예를 들면, VCR 조인트(joint)와 같은 피팅 부재에 의해 서로 결합된다. 또한, 다수의 밸브들과 배관들은 각각 피팅 부재(미도시)에 의해 서로 연결되어 있다.The first pipe 110 is connected to the third pipe 120 for supplying the carrier gas 30 through the first connection pipe 114, the second pipe 112 is the second connection pipe (116). It is connected to the fourth pipe 122 is connected to the process chamber through. The first manual valve 130 and the second manual valve 132 are respectively installed in the first pipe 110 and the second pipe 112. By-apss piping 118 is connected between the first connection pipe 114 and the second connection pipe 116, and the third manual valve 134 is connected to the bypass pipe 118. have. At this time, the first to fourth pipe (110, 112, 120, 122), the first connection pipe 114 and the second connection pipe 116 are each coupled by a fitting (140). For example, they are joined to each other by a fitting member such as a VCR joint. In addition, the plurality of valves and pipes are each connected to each other by a fitting member (not shown).
한편, 제3배관(120)과 제4배관(122)에는 각각 제1차단 밸브(136)와 제2차단 밸브(138)가 설치되어 있고, 용기(102)의 상부에는 액체 소스(10)를 용기(102)의 내부로 충전하기 위한 충전 배관(124)이 연결되어 있다.Meanwhile, a first shutoff valve 136 and a second shutoff valve 138 are installed in the third pipe 120 and the fourth pipe 122, respectively, and the liquid source 10 is placed on the upper portion of the container 102. Filling pipe 124 for filling into the container 102 is connected.
액체 소스(10)를 모두 사용한 용기(102)를 제거하고, 액체 소스(10)가 충전되어 있는 새로운 용기(102)를 장착하는 경우, 제1, 제2연결 배관, 제3, 제4배관(114, 116, 120, 122)을 수시간 동안 퍼지해야 한다. 이때, 제1, 제2매뉴얼 밸브(130, 132)를 차단하고, 제1, 제2차단 밸브(136, 138)와, 바이패스 배관(118)의 제3매뉴얼 밸브(134)를 개방한 다음, 배관퍼지 공정을 수행한다. 배관퍼지 공정이 종료되면, 제3매뉴얼 밸브(134)를 차단하고, 제1, 제2매뉴얼 밸브(130, 132)를 개방하여 반도체 기판 상에 막을 형성하는 공정을 수행한다. 이와 반대로, 액체 소스(10)를 모두 사용한 용기(102)를 제거하는 경우에도, 상기와 같은 배관퍼지 공정을 수시간 동안 수행한 후 용기(102)를 제거한다. 도시된 화살표들은 각각 퍼지 가스의 유동 방향, 캐리어 가스의 유동 방향 및 소스 가스의 유동 방향을 의미한다.When the container 102 using the liquid source 10 is removed and the new container 102 filled with the liquid source 10 is mounted, the first, second connecting pipes, the third and fourth pipes ( 114, 116, 120, 122) should be purged for several hours. At this time, the first and second manual valves 130 and 132 are blocked, and the first and second blocking valves 136 and 138 and the third manual valve 134 of the bypass pipe 118 are opened. , Pipe purge process is performed. When the pipe purging process is completed, the third manual valve 134 is blocked, and the first and second manual valves 130 and 132 are opened to form a film on the semiconductor substrate. On the contrary, even when the container 102 using the liquid source 10 is removed, the pipe 102 is removed after the pipe purge process is performed for several hours. The arrows shown indicate the flow direction of the purge gas, the flow direction of the carrier gas, and the flow direction of the source gas, respectively.
상기와 같은 용기(102) 교체 작업은 작업자에 의해 수동으로 진행되므로, 퍼지 공정 수행 후 막 형성 공정을 수행하는 동안 작업자의 실수로 인해 제1 내지 제3매뉴얼 밸브(130, 132, 134)를 작동하지 않은 경우, 반도체 기판 상에는 목적하는 막이 형성되지 않는 공정 사고가 발생할 수 있다는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 용기(102)를 제거하는 경우에도 작업자의 실수로 인해 유독성 가스의 누설 문제가 발생할 수 있으며, 폭발의 위험을 항상 내재하고 있다.Since the operation of replacing the container 102 is performed manually by an operator, the first to third manual valves 130, 132, and 134 are operated due to a mistake of the operator during the film forming process after performing the purge process. If not, a problem may occur that a process accident may occur in which a desired film is not formed on the semiconductor substrate. In addition, even when the container 102 is removed, a problem of leakage of toxic gas may occur due to an operator's mistake, and there is always a risk of explosion.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 작업자의 실수로 인해 발생할 수 있는 문제점들을 방지하기 위한 자동화된 밸브 시스템을 갖는 소스 가스 공급 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a source gas supply device having an automated valve system for preventing problems that may occur due to operator error.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소스 가스 공급 장치는 밀폐된 용기, 제1배관, 제2배관, 밸브 유닛 및 제어부를 포함할 수 있다. 상기 밀폐된 용기는 기판 상에 막을 형성하기 위한 액체 소스를 저장하며, 상기 제1배관은 상기 용기를 통해 상기 용기에 저장된 액체 소스 속으로 연장되며 상기 액체 소스 속에서 캐리어 가스를 버블링시켜 소스 가스를 형성하고, 상기 제2배관은 상기 용기와 연결되며 상기 캐리어 가스와 소스 가스를 상기 기판 상에 상기 막을 형성하기 위한 공정 챔버로 공급한다. 상기 밸브 유닛은 상기 제1배관과 연결되는 제1 3-방향 밸브와 상기 제2배관과 연결되는 제2 3-방향 밸브가 일체로 형성된 듀얼 3-방향 밸브를 포함하며, 상기 제1 3-방향 밸브와 제2 3-방향 밸브를 서로 연결하는 바이패스 유로를 갖는다. 상기 제어부는 상기 제1배관을 통하여 상기 캐리어 가스를 공급하기 위한 제3배관과 상기 제2배관을 통해 공급된 캐리어 가스와 소스 가스를 상기 공정 챔버로 공급하기 위한 제4배관을 퍼지하는 동안 상기 제3배관을 통해 공급되는 퍼지 가스가 상기 바이패스 유로를 통해 상기 제4배관으로 바이패스(by-pass)되도록 상기 밸브 유닛의 동작을 제어하며, 또한 상기 막을 형성하는 공정을 수행하는 동안 상기 제3배관과 상기 제1배관이 연결되고 상기 제2배관과 상기 제4배관이 연결되도록 상기 밸브 유닛의 동작을 제어한다.Source gas supply apparatus according to the present invention for achieving the above object may include a sealed container, the first pipe, the second pipe, the valve unit and the control unit. The hermetically sealed container stores a liquid source for forming a film on a substrate, the first piping extending through the container into a liquid source stored in the container and bubbling a carrier gas in the liquid source to source gas. The second pipe is connected to the container and supplies the carrier gas and the source gas to the process chamber for forming the film on the substrate. The valve unit includes a dual three-way valve integrally formed with a first three-way valve connected with the first pipe and a second three-way valve connected with the second pipe, and the first three-way valve. And a bypass flow path connecting the valve and the second three-way valve to each other. The control unit is configured to purge the third pipe for supplying the carrier gas through the first pipe and the fourth pipe for supplying the carrier gas and the source gas supplied through the second pipe to the process chamber. Controlling the operation of the valve unit such that the purge gas supplied through the three pipes is bypassed through the bypass flow path to the fourth pipe, and the third step is performed during the process of forming the film. The operation of the valve unit is controlled to connect a pipe and the first pipe and to connect the second pipe and the fourth pipe.
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상기 제어부는 상기 각각의 배관들을 퍼지하는 단계와 상기 막을 형성하는 단계에서 밸브 유닛의 동작을 자동적으로 제어함으로서 작업자에 의한 수작업을 배제할 수 있다. 따라서, 밸브의 작동 오류에 의한 공정 사고의 발생, 소스 가스의 누설 및 폭발 위험을 미연에 방지할 수 있다.The controller may exclude manual work by an operator by automatically controlling the operation of the valve unit in the purging the pipes and forming the membrane. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a process accident, leakage of source gas and explosion risk due to an operation error of the valve.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 가스 공급 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.2 is a schematic diagram illustrating a source gas supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 상기 일 실시예에 따른 소스 가스 공급 장치(200)는 액체 소스(10)를 수용하기 위한 밀폐된 용기(202)와, 용기(202) 내부에서 소스 가스(20)를 형성하기 위한 캐리어 가스(30)를 제공하고 상기 소스 가스(20)를 공정 챔버(미도시)로 공급하기 위한 배관들을 개폐하기 위한 밸브 유닛(204)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the source gas supply apparatus 200 according to the embodiment may include a sealed container 202 for receiving a liquid source 10 and a source gas 20 inside the container 202. It includes a valve unit 204 for providing a carrier gas 30 for opening and closing pipes for supplying the source gas 20 to a process chamber (not shown).
상기 소스 가스(20)를 형성하기 위해 캐리어 가스(30)를 액체 소스(10) 내에서 버블링시키기 위한 제1배관(210)은 용기(202)의 상부를 통해 액체 소스(10) 속으로 연장되어 있고, 상기 소스 가스(20)를 공정 챔버(미도시)로 공급하기 위한 제2배관(212)은 용기(202)의 상부에 연결되어 있다.A first conduit 210 for bubbling a carrier gas 30 in the liquid source 10 to form the source gas 20 extends into the liquid source 10 through the top of the vessel 202. The second pipe 212 for supplying the source gas 20 to the process chamber (not shown) is connected to the upper portion of the vessel 202.
제1배관(210)에는 제1매뉴얼 밸브(230), 제1에어 밸브(232) 및 제1체크 밸브(234)가 설치되어 있고, 제2배관(212)에는 제2매뉴얼 밸브(240), 제2에어 밸브(242) 및 제2체크 밸브(244)가 설치되어 있다. 제1배관(210)은 캐리어 가스(30) 및 퍼지 가스를 공급하기 위한 제3배관(216)과 연결되며, 제2배관(212)은 공정 챔버와 연결된 제4배관(218)과 연결되어 있다. 제1배관(210)과 제3배관(216)은 제1피팅 부재(226)에 의해 연결되며, 제2배관(212)과 제4배관(218)은 제2피팅 부재(228)에 의해 연결된다. 제3배관(216) 및 제4배관(218)에는 제1차단 밸브(236) 및 제2차단 밸브(246)가 각각 설치되어 있다. 제1배관(210)과 제2배관(212) 사이에는 상기 퍼지 가스를 바이패스시키기 위한 바이패스 배관(220)이 설치되어 있으며, 바이패스 배관(220)에는 제3에어 밸브(222)가 설치되어 있다.The first pipe 210 is provided with a first manual valve 230, a first air valve 232 and the first check valve 234, the second pipe 212 is a second manual valve 240, The second air valve 242 and the second check valve 244 are provided. The first pipe 210 is connected to the third pipe 216 for supplying the carrier gas 30 and the purge gas, and the second pipe 212 is connected to the fourth pipe 218 connected to the process chamber. . The first pipe 210 and the third pipe 216 are connected by the first fitting member 226, and the second pipe 212 and the fourth pipe 218 are connected by the second fitting member 228. do. The first cutoff valve 236 and the second cutoff valve 246 are respectively provided in the third pipe 216 and the fourth pipe 218. The bypass pipe 220 for bypassing the purge gas is installed between the first pipe 210 and the second pipe 212, and the third air valve 222 is installed in the bypass pipe 220. It is.
제1 내지 제3에어 밸브(232, 242, 222)는 제어부(250)에 의해 작동되며, 용기(202)를 교체하기 전에 수행되는 제1배관퍼지 공정에서 제3배관(216)을 통해 공급되는 퍼지 가스가 바이패스 배관(220)을 통해 제4배관(218)으로 공급되도록 제1 및 제2에어 밸브(232, 242)를 차단하고, 제3에어 밸브(222)를 개방한다. 이때, 도시된 바에 의하면, 제어부(250)와 제1 및 제2차단 밸브(236, 246)가 연결되어 있지 않으나, 제1 및 제2차단 밸브(236, 246)의 동작도 제어부(250)에 의해 일괄적으로 제어되는 것이 바람직하다.The first to third air valves 232, 242, and 222 are operated by the control unit 250, and are supplied through the third pipe 216 in the first pipe purge process performed before replacing the container 202. The first and second air valves 232 and 242 are blocked so that the purge gas is supplied to the fourth pipe 218 through the bypass pipe 220, and the third air valve 222 is opened. At this time, as shown, although the controller 250 and the first and second shut-off valves 236 and 246 are not connected, the operation of the first and second shut-off valves 236 and 246 is also controlled by the controller 250. It is preferable to be controlled collectively by.
한편, 도시된 바에 의하면, 제어부(250)와 제1 내지 제3에어 밸브(232, 242, 222)가 단순히 연결되어 있으나, 실제로 제어부(250)는 제1 내지 제3에어 밸브(232, 242, 222)를 작동시키기 위한 공기압을 조절한다. 즉, 도시되지는 않았으나, 제1 내지 제3에어 밸브(232, 242, 222)를 각각 개폐하기 위한 압축 공기를 제공하는 압축 공기 저장 용기와 상기 압축 공기를 상기 제1 내지 제3에어 밸브(232, 242, 222)로 각각 제공하기 위한 방향 제어 밸브를 더 포함하며, 상기 방향 제어 밸브의 동작을 제어하여 상기 제1 내지 제3에어 밸브(232, 242, 222)의 동작을 제어한다.Meanwhile, as illustrated, the controller 250 and the first to third air valves 232, 242, and 222 are simply connected, but the controller 250 is actually the first to third air valves 232, 242, and the like. Adjust the air pressure to actuate 222. That is, although not shown, a compressed air storage container for providing compressed air for opening and closing the first to third air valves 232, 242, and 222, respectively, and the compressed air to the first to third air valves 232. And directional control valves for providing to the 242 and 222, respectively, and control the operation of the directional control valves to control the operations of the first to third air valves 232, 242 and 222.
이때, 제1 및 제2매뉴얼 밸브(230, 240)는 작업자에 의해 수동으로 개방된 상태이다. 실제로 제1배관퍼지 공정 및 막 형성 공정을 수행하는 데 있어서, 제1 및 제2매뉴얼 밸브(230, 240)는 설치되지 않아도 무방하다. 이는 제1 내지 제3에어 밸브(232, 242, 222)들만으로 배관들에 대한 개폐가 이루어질 수 있기 때문이다. 그러나, 용기(202)를 교체하는 동안 제1 및 제2에어 밸브(232, 242)를 통한 소스 가스(20)의 누설을 방지하기 위한 보조적인 차단 역할을 한다.In this case, the first and second manual valves 230 and 240 are manually opened by an operator. In practice, the first and second manual valves 230 and 240 may not be installed in the first pipe purge process and the film forming process. This is because the first and third air valves 232, 242, and 222 may be opened and closed to pipes only. However, it serves as a secondary shutoff to prevent leakage of the source gas 20 through the first and second air valves 232, 242 while replacing the vessel 202.
즉, 작업자는 제1 및 제2배관(210, 212)을 제3 및 제4배관(216, 218)에 각각 연결하고, 제1 및 제2매뉴얼 밸브(230, 240)를 개방한다. 이어서, 제3에어 밸브(222)를 개방하여 제1배관퍼지 공정을 수시간 동안 수행한다. 이때, 제1 및 제2에어 밸브(232, 242)는 차단되어 있는 상태이다. 상기 제1배관퍼지 공정이 모두 종료된 후 제어부(250)는 제1 및 제2에어 밸브(232, 242)를 개방하고, 제3에어 밸브(222)를 차단한다. 이어서, 제3배관(216)을 통해 공급되는 캐리어 가스(30)에 의해 용기(202) 내부에서 소스 가스(20)가 형성되고, 상기 소스 가스(20)는 제4배관(218)을 통해 공정 챔버로 공급된다. 따라서, 작업자는 소스 가스 공급 장치(100)를 제3 및 제4배관(216, 218)에 연결한 후 곧바로 제1 및 제2매뉴얼 밸브(230, 240)만을 개방하면 더 이상 수작업을 할 필요가 없다. 이에 따라, 제1배관퍼지 공정의 수행 후 다시 수작업을 수행해야하는 번거로움이 제거된다.That is, the operator connects the first and second pipes 210 and 212 to the third and fourth pipes 216 and 218, respectively, and opens the first and second manual valves 230 and 240. Subsequently, the first air purge process is performed for several hours by opening the third air valve 222. At this time, the first and second air valves 232 and 242 are blocked. After all of the first pipe purging process is completed, the controller 250 opens the first and second air valves 232 and 242 and blocks the third air valve 222. Subsequently, the source gas 20 is formed in the container 202 by the carrier gas 30 supplied through the third pipe 216, and the source gas 20 is processed through the fourth pipe 218. Supplied to the chamber. Therefore, the operator needs to open the first and second manual valves 230 and 240 immediately after connecting the source gas supply device 100 to the third and fourth pipes 216 and 218, and no further manual work is required. none. Accordingly, the trouble of having to perform manual work again after performing the first pipe purging process is eliminated.
이와 대조적으로, 액체 소스(10)를 모두 사용한 후 용기(202)를 제3 및 제4배관(216, 218)으로부터 제거하는 경우, 제어부(250)는 제1 및 제2에어 밸브(232, 242)를 차단하고, 제3에어 밸브(222)를 개방하여 제2배관퍼지 공정을 수시간 동안 수행한다. 이때에도, 작업자는 수작업으로 밸브들을 개방하는 번거로움을 피할 수 있다. 상기 제2배관퍼지 공정이 모두 종료된 후 작업자는 용기(202) 내부에 잔류하는 소스 가스의 누설 가능성을 최대한 방지하기 위해 제1 및 제2매뉴얼 밸브(230, 240)를 차단한 후 제3 및 제4배관(216, 218)으로부터 소스 가스 공급 장치(100)를 분리시킨다.In contrast, when the container 202 is removed from the third and fourth pipes 216, 218 after the liquid source 10 has been used up, the control unit 250 controls the first and second air valves 232, 242. ) And the third air valve 222 is opened to perform the second pipe purge process for several hours. In this case, the worker can avoid the trouble of manually opening the valves. After the second pipe purging process is completed, the operator shuts off the first and second manual valves 230 and 240 to prevent the possibility of leakage of the source gas remaining in the container 202, and then the third and The source gas supply device 100 is separated from the fourth pipes 216 and 218.
한편, 제 및 제2배관(210, 212)에 설치된 제1 및 제2체크 밸브(234, 244)는 캐리어 가스(30)의 버블링에 의해 용기(202) 내부에서 형성된 소스 가스(20)의 역류를 방지한다.Meanwhile, the first and second check valves 234 and 244 installed in the first and second pipes 210 and 212 may be formed of the source gas 20 formed inside the container 202 by bubbling of the carrier gas 30. Prevent backflow.
용기(202)의 상부에는 용기(202) 내부의 액체 소스(10)를 모두 사용한 후 다시 용기(202) 내부에 액체 소스(10)를 충전하기 위한 충전 배관(214)이 연결되어 있으며, 충전 배관(214)에는 용기(202) 내부에 충전된 액체 소스(10) 및 상기 캐리어 가스(30)에 의해 형성된 소스 가스(20)가 충전 배관(214)을 통해 누설 또는 역류되는 것을 방지하기 위한 제3체크 밸브(224)가 설치되어 있다.A filling pipe 214 is connected to the upper portion of the container 202 to use the liquid source 10 inside the container 202 and then to fill the liquid source 10 inside the container 202. 214 includes a third to prevent leakage of liquid source 10 and source gas 20 formed by the carrier gas 30 inside the container 202 through the filling pipe 214. The check valve 224 is provided.
상기 용기(202)와 제1 및 제2배관(210, 212)은 소스 가스(20)의 누설을 방지하기 위해 스테인리스 용접에 의해 연결되며, 제1배관(210), 제2배관(212), 제1체크 밸브(234), 제2체크 밸브(244), 제1에어 밸브(232), 제2에어 밸브(242), 제1매뉴얼 밸브(230), 제2매뉴얼 밸브(240), 바이패스 배관(220) 및 제3에어 밸브(222)도 또한 스테인리스 용접에 의해 연결되어 있다. 따라서, 상기 부재들의 연결 부위에서 발생 가능한 소스 가스(20)의 누설이 방지된다.The vessel 202 and the first and second pipes 210 and 212 are connected by stainless steel welding to prevent leakage of the source gas 20, and the first pipe 210 and the second pipe 212, The first check valve 234, the second check valve 244, the first air valve 232, the second air valve 242, the first manual valve 230, the second manual valve 240, bypass The piping 220 and the third air valve 222 are also connected by stainless steel welding. Thus, leakage of the source gas 20 that may occur at the connection portion of the members is prevented.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소스 가스 공급 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.3A and 3B are schematic diagrams for describing a source gas supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 다른 실시예에 따른 소스 가스 공급 장치(300)는 액체 소스(10)를 수용하기 위한 밀폐된 용기(302)와, 용기(302) 내부에서 소스 가스(20)를 형성하기 위한 캐리어 가스(30)를 제공하고 상기 소스 가스(20)를 공정 챔버(미도시)로 공급하기 위한 배관들을 개폐하기 위한 밸브 유닛(304)을 포함한다.3A and 3B, the source gas supply apparatus 300 according to another embodiment may include a sealed container 302 for receiving a liquid source 10 and a source gas 20 inside the container 302. And a valve unit 304 for providing a carrier gas 30 for forming) and for opening and closing pipes for supplying the source gas 20 to a process chamber (not shown).
용기(302)와 밸브 유닛(304)은 제1배관(310) 및 제2배관(312)에 의해 연결되며, 밸브 유닛(304)은 제3배관(316) 및 제4배관(318)과 연결된다. 제3배관(316) 및 제4배관(318)에는 제1차단 밸브(320) 및 제2차단 밸브(322)가 설치되어 있다.The vessel 302 and the valve unit 304 are connected by the first pipe 310 and the second pipe 312, and the valve unit 304 is connected to the third pipe 316 and the fourth pipe 318. do. The first shutoff valve 320 and the second shutoff valve 322 are installed in the third pipe 316 and the fourth pipe 318.
밸브 유닛(304)은 제1배관(310) 및 제3배관(316)과 연결되는 제1 3-방향 밸브(330)와, 제2배관(312) 및 제4배관(318)과 연결되는 제2 3-방향 밸브(332)를 포함하는 듀얼 3-방향 밸브(304a)를 포함한다. 상기 듀얼 3-방향 밸브(304a)는 일체로 형성되며, 그 내부에 제1 및 제2 3-방향 밸브(330, 332)를 내장되어 있으며, 제1 및 제2 3-방향 밸브(330, 332)를 연결하는 바이패스 유로(334)가 형성되어 있다. 또한, 제1배관(310) 및 제1 3-방향 밸브(330) 사이에는 제1체크 밸브(336)가 연결되어 있으며, 제2배관(312) 및 제2 3-방향 밸브(332) 사이에는 제2체크 밸브(338)가 연결되어 있다. 제1 및 제2체크 밸브(336, 338)는 소스 가스(20)의 역류를 방지한다. 여기서, 제1 및 제2 3-방향 밸브(330, 332)로는 공기압에 의해 작동되는 에어 밸브 또는 전자 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있다.The valve unit 304 may include a first three-way valve 330 connected to the first pipe 310 and a third pipe 316, and a second pipe 312 and a fourth pipe 318. And a dual three-way valve 304a that includes two three-way valves 332. The dual three-way valve 304a is formed integrally with first and second three-way valves 330 and 332 embedded therein, and first and second three-way valves 330 and 332 therein. ), A bypass flow passage 334 is formed. In addition, a first check valve 336 is connected between the first pipe 310 and the first three-way valve 330, and between the second pipe 312 and the second three-way valve 332. The second check valve 338 is connected. The first and second check valves 336 and 338 prevent backflow of the source gas 20. Here, as the first and second three-way valves 330 and 332, an air valve or an electromagnetic solenoid valve operated by air pressure may be used.
한편, 제1배관(310)은 캐리어 가스(30)를 용기(302)에 수용된 액체 소스(10) 속에서 버블링시키기 위해 용기(302)의 상부를 통해 상기 액체 소스(10) 속으로 연장되어 있으며, 제2배관(312)은 캐리어 가스(30)의 버블링에 의해 형성된 소스 가스(20)를 공정 챔버로 공급하기 위해 용기(302)의 상부에 연결되어 있다. 또한, 용기(302) 내부에 액체 소스(10)를 충전하기 위한 충전 배관(314)이 용기(302)의 상부에 연결되어 있으며, 충전 배관(314)에는 액체 소스(10) 또는 소스 가스(20)의 역류 또는 누설을 방지하기 위한 제3체크 밸브(340)가 설치되어 있다.Meanwhile, the first piping 310 extends into the liquid source 10 through the top of the container 302 to bubble the carrier gas 30 in the liquid source 10 contained in the container 302. The second pipe 312 is connected to the upper portion of the vessel 302 to supply the source gas 20 formed by the bubbling of the carrier gas 30 to the process chamber. In addition, a filling pipe 314 for filling the liquid source 10 inside the container 302 is connected to an upper portion of the container 302, and the filling pipe 314 has a liquid source 10 or a source gas 20. The third check valve 340 is installed to prevent the reverse flow or leakage of).
소스 가스 공급 장치(300)를 제3배관(316) 및 제4배관(318)에 연결한 후 수행하는 제1배관퍼지 공정에서 제어부(350)는 제1 및 제2 3-방향 밸브(330, 332)가 바이패스 유로(334)를 통해 연결되도록 제1 및 제2 3-방향 밸브(330, 332)의 동작을 제어한다. 이어서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제3배관(316)을 통해 공급되는 퍼지 가스는 제1 3-방향 밸브(330), 바이패스 유로(334) 및 제2 3-방향 밸브(332)를 통해 제4배관(318)으로 공급된다.In the first pipe purge process performed after the source gas supply device 300 is connected to the third pipe 316 and the fourth pipe 318, the control unit 350 includes the first and second three-way valves 330 and 330. The operation of the first and second three-way valves 330, 332 is controlled such that 332 is connected through the bypass flow path 334. Subsequently, as illustrated in FIG. 3A, the purge gas supplied through the third pipe 316 may pass through the first three-way valve 330, the bypass flow path 334, and the second three-way valve 332. It is supplied to the fourth pipe 318 through.
상기 제1배관퍼지 공정이 종료된 후 제어부(350)는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제3배관(316)을 통해 공급되는 캐리어 가스(30)가 용기(302)에 수용된 액체 소스(10)에서 버블링되도록 제3배관(316)과 제1배관(310)을 연결시키기 위해 제1 3-방향 밸브(330)를 작동시킨다. 또한, 용기(302) 내부에서 형성된 소스 가스(20)가 제4배관(318)을 통해 공정 챔버로 공급되도록 제2배관(312)과 제4배관(318)을 연결시키기 위해 제2 3-방향 밸브(332)를 작동시킨다.After the first pipe purge process is completed, the control unit 350 includes the liquid source 10 in which the carrier gas 30 supplied through the third pipe 316 is accommodated in the container 302, as shown in FIG. 3B. The first three-way valve 330 is operated to connect the third pipe 316 and the first pipe 310 to be bubbled. In addition, the second three-way to connect the second pipe 312 and the fourth pipe 318 so that the source gas 20 formed in the vessel 302 is supplied to the process chamber through the fourth pipe 318. Operate the valve 332.
이와 대조적으로, 액체 소스(10)를 모두 사용한 용기(302)를 교체하는 경우, 제어부(350)는 제2배관퍼지 공정을 수행하기 위해 제1 및 제2 3-방향 밸브(330, 332)의 동작을 제어한다. 즉, 제3배관(316)을 통해 공급되는 퍼지 가스는 제1 3-방향 밸브(330), 바이패스 유로(334) 및 제2 3-방향 밸브(332)를 통해 제4배관(318)으로 공급된다. 상기 제2배관퍼지 공정이 종료된 후 작업자는 소스 가스 공급 장치(300)를 제3배관(316) 및 제4배관(318)으로부터 분리시킨다.In contrast, when replacing the vessel 302 using all of the liquid source 10, the control unit 350 is configured to control the first and second three-way valves 330 and 332 to perform the second piping purge process. Control the operation. That is, the purge gas supplied through the third pipe 316 is transferred to the fourth pipe 318 through the first three-way valve 330, the bypass flow path 334, and the second three-way valve 332. Supplied. After the second pipe purge process is completed, the operator separates the source gas supply device 300 from the third pipe 316 and the fourth pipe 318.
이때, 도시되지는 않았으나, 상기 소스 가스 공급 장치(300)는 제3배관(316)과 밸브 유닛(304) 사이 및 제4배관(318)과 밸브 유닛(304) 사이에 각각 설치되는 제1 및 제2매뉴얼 밸브를 더 포함할 수도 있다. 이는 제3배관(316) 및 제4배관(318)으로부터 분리된 밸브 유닛(304)의 바이패스 유로(334)로 이물질이 유입될 수 있기 때문이다.At this time, although not shown, the source gas supply device 300 is provided between the first pipe 316 and the valve unit 304 and between the fourth pipe 318 and the valve unit 304, respectively; It may further include a second manual valve. This is because foreign matter may flow into the bypass flow path 334 of the valve unit 304 separated from the third pipe 316 and the fourth pipe 318.
도 4는 도 3에 도시된 소스 가스 공급 장치와 연결된 원자층 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an atomic layer deposition apparatus connected to the source gas supply device illustrated in FIG. 3.
도 4를 참조하면, 도시된 원자층 증착 장치(400)는 제1소스 가스를 공급하기 위한 소스 가스 공급 장치(300)와 원자층 막을 형성하기 위한 공정 챔버(402)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the illustrated atomic layer deposition apparatus 400 includes a source gas supply device 300 for supplying a first source gas and a process chamber 402 for forming an atomic layer film.
공정 챔버(402)의 내부에는 반도체 기판(W)을 지지하기 위한 서셉터(404)가 구비되며, 반도체 기판(W)을 반응 온도로 가열하기 위한 히터(406)가 서셉터(404)의 내부에 구비되어 있다. 상기 공정 챔버(402), 서셉터(404) 및 히터(406)의 구성은 도시된 바와 다르게 이루어질 수도 있다.A susceptor 404 for supporting the semiconductor substrate W is provided in the process chamber 402, and a heater 406 for heating the semiconductor substrate W to a reaction temperature is provided in the susceptor 404. Is provided. The configuration of the process chamber 402, susceptor 404 and heater 406 may be different from that shown.
소스 가스 공급 장치(300)와 공정 챔버(402) 사이에는 통합 가스 공급 유닛(410, Integrated Gas Supply unit ; IGS unit)이 배치되어 있다. 상기 통합 가스 공급 유닛(410)은 공정 챔버(402)로 공급되는 소스 가스와 퍼지 가스의 유량 및 공급 시간을 각각 제어한다.An integrated gas supply unit 410 is disposed between the source gas supply device 300 and the process chamber 402. The integrated gas supply unit 410 controls the flow rate and the supply time of the source gas and the purge gas respectively supplied to the process chamber 402.
소스 가스 공급 장치(300)는 액체 소스(10)를 저장하기 위한 용기(302)와 밸브 유닛(304)을 포함한다. 용기(302)와 밸브 유닛(304)은 제1배관(310) 및 제2배관(312)에 의해 연결된다. 밸브 유닛(304)과 가스 공급부(420)는 제3배관(316)에 의해 연결되며, 밸브 유닛(304)과 통합 가스 공급 유닛(410)은 제4배관(318)에 의해 연결된다. 제3배관(316)에는 캐리어 가스 또는 배관퍼지 공정을 위한 배관퍼지 가스의 유량을 각각 제어하기 위한 유량 제어부(422)가 설치되어 있다.The source gas supply device 300 includes a vessel 302 and a valve unit 304 for storing a liquid source 10. The vessel 302 and the valve unit 304 are connected by the first piping 310 and the second piping 312. The valve unit 304 and the gas supply unit 420 are connected by the third pipe 316, and the valve unit 304 and the integrated gas supply unit 410 are connected by the fourth pipe 318. The third pipe 316 is provided with a flow rate control unit 422 for controlling the flow rate of the pipe purge gas for the carrier gas or pipe purge process, respectively.
한편, 가스 공급부(420)와 통합 가스 공급 유닛(410)은 공정 챔버(402)를 퍼지시키기 위한 공정퍼지 가스를 공급하기 위한 제5배관(430)과 연결되어 있다. 또한, 제2소스 가스를 공정 챔버(402)로 공급하기 위한 제6배관(432)이 통합 가스 공급 유닛(410)과 연결되어 있고, 통합 가스 공급 유닛(410)과 공정 챔버(402)는 제7배관(434)에 의해 연결되어 있다. 공정 챔버(402)에는 미반응 가스 및 반응 부산물을 배출하기 위한 배출 배관(436)이 연결되어 있다. 이때, 제7배관(434)은 각각의 소스 가스 및 공정퍼지 가스를 공급하기 위한 다수의 배관으로 독립될 수도 있다.The gas supply unit 420 and the integrated gas supply unit 410 are connected to a fifth pipe 430 for supplying a process purge gas for purging the process chamber 402. In addition, a sixth pipe 432 for supplying the second source gas to the process chamber 402 is connected to the integrated gas supply unit 410, and the integrated gas supply unit 410 and the process chamber 402 are provided with the sixth pipe 432. It is connected by seven pipes 434. The process chamber 402 is connected with a discharge pipe 436 for discharging unreacted gas and reaction by-products. In this case, the seventh pipe 434 may be independent of a plurality of pipes for supplying each source gas and process purge gas.
제7배관(434)을 통해 공정 챔버(402)로 공급되는 제1 및 제2소스 가스와 퍼지 가스는 공정 챔버(402)의 일측으로부터 공급되며, 공정 챔버(402) 내부에서 반도체 기판(W)과 평행한 흐름을 발생시킨다.The first and second source gases and the purge gas supplied to the process chamber 402 through the seventh pipe 434 are supplied from one side of the process chamber 402 and the semiconductor substrate W inside the process chamber 402. Generates a flow parallel to
제3배관(316) 및 제4배관(318)에는 각각 제1차단 밸브(320) 및 제2차단 밸브(322)가 설치되어 있으며, 제4배관(318)에는 배관퍼지 가스를 바이패스 시키기 위한 바이패스 배관(440)과 제3차단 밸브(442)가 설치되어 있다. 소스 가스 공급 장치(300)의 교체 전, 후에 수행되는 제1 및 제2배관 퍼지 공정에서 가스 공급부(420)로부터 공급된 배관퍼지 가스는 제3배관(316), 밸브 유닛(304), 제4배관(318) 및 바이패스 배관(440)을 통해 배출된다.The first and second shut-off valves 320 and 322 are installed in the third and fourth pipes 316 and 318, respectively, and the fourth pipe 318 is configured to bypass the pipe purge gas. The bypass pipe 440 and the third shutoff valve 442 are provided. The pipe purge gas supplied from the gas supply unit 420 in the first and second pipe purge processes performed before and after the source gas supply device 300 is replaced by the third pipe 316, the valve unit 304, and the fourth pipe. Discharged through the pipe 318 and the bypass pipe 440.
상기와 같은 구성을 갖는 원자층 증착 장치(400)를 사용하여 반도체 기판(W) 상에 산화알루미늄 막을 형성하는 공정을 설명하면 다음과 같다.A process of forming an aluminum oxide film on the semiconductor substrate W using the atomic layer deposition apparatus 400 having the above configuration will be described below.
먼저, 반도체 기판(W)을 공정 챔버(402) 내부의 서셉터(404) 상으로 로딩하고, 반도체 기판(W)의 온도를 반응 온도로 상승시킨다.First, the semiconductor substrate W is loaded onto the susceptor 404 in the process chamber 402, and the temperature of the semiconductor substrate W is raised to the reaction temperature.
가스 공급부(402)는 캐리어 가스를 제3배관(316) 및 제1배관(310)을 통해 액체 소스(10) 내에서 버블링시켜 제1소스 가스(20)를 형성한다. 제1소스 가스(20)는 제2배관(312), 제4배관(318) 및 통합 가스 공급 유닛(410)을 통해 서셉터(404) 상에 지지된 반도체 기판(W) 상으로 공급된다. 이때, 상기 제1소스 가스(20)로는 트리 메틸 알루미늄이 사용되며, 캐리어 가스로는 질소 또는 아르곤 가스가 사용된다. 공정 챔버(402)로 공급된 트리 메틸 알루미늄 가스는 반도체 기판(W)의 상부면과 평행한 플로우를 형성하며, 반도체 기판(W) 상에 트리 메틸 알루미늄을 화학적으로 흡착시킨다.The gas supply unit 402 bubbles the carrier gas in the liquid source 10 through the third pipe 316 and the first pipe 310 to form the first source gas 20. The first source gas 20 is supplied onto the semiconductor substrate W supported on the susceptor 404 through the second pipe 312, the fourth pipe 318, and the integrated gas supply unit 410. In this case, trimethyl aluminum is used as the first source gas 20, and nitrogen or argon gas is used as the carrier gas. The trimethyl aluminum gas supplied to the process chamber 402 forms a flow parallel to the upper surface of the semiconductor substrate W, and chemically adsorbs trimethyl aluminum on the semiconductor substrate W.
가스 공급부(402)는 공정퍼지 가스를 공정 챔버(402)로 공급하여 반도체 기판(W) 상에 물리적으로 흡착된 트리 메틸 알루미늄을 반응 챔버(402)로부터 제거한다. 이때, 공정퍼지 가스로는 질소 또는 아르곤 가스가 사용된다.The gas supply unit 402 supplies the process purge gas to the process chamber 402 to remove trimethyl aluminum physically adsorbed on the semiconductor substrate W from the reaction chamber 402. At this time, nitrogen or argon gas is used as the process purge gas.
이어서, 제2소스 가스가 제6배관(432) 및 통합 가스 공급 유닛(410)을 통해 트리 메틸 알루미늄 단일 원자층이 형성된 반도체 기판(W) 상에 공급되어 반도체 기판(W) 상에 단일 원자층 산화알루미늄 막이 형성된다. 이때, 제2소스 가스로는 H2O, O3, 플라즈마 O2 또는 N2O 등이 사용될 수 있다.Subsequently, a second source gas is supplied onto the semiconductor substrate W on which the trimethyl aluminum single atomic layer is formed through the sixth pipe 432 and the integrated gas supply unit 410 to form a single atomic layer on the semiconductor substrate W. An aluminum oxide film is formed. In this case, H 2 O, O 3 , plasma O 2 or N 2 O may be used as the second source gas.
이어서, 가스 제공부(420)는 공정퍼지 가스를 공정 챔버(402)로 공급하여 반응 부산물 및 미반응 가스를 제거한다.The gas provider 420 then supplies a process purge gas to the process chamber 402 to remove reaction by-products and unreacted gas.
상기와 같이 제1, 제2소스 가스 및 공정퍼지 가스를 펄스 방식으로 공급하여 단일 원자층 산화 알루미늄 박막을 형성하는 공정을 반복적으로 수행하여 목적하는 두께를 갖는 산화 알루미늄 박막을 형성한다.As described above, the process of repeatedly supplying the first and second source gases and the process purge gas to form a single atomic layer aluminum oxide thin film is performed to form an aluminum oxide thin film having a desired thickness.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 막 형성 공정에서 사용되는 가스 소스 공급 장치를 교체하기 위해 수행하는 배관퍼지 공정에서 배관들과 용기 사이를 연결하는 밸브 유닛의 동작은 제어부에 의해 자동으로 수행된다. 따라서, 작업자에 의한 수작업의 오류로 인해 발생할 수 있는 공정 사고 및 소스 가스의 누설과 같은 문제점을 미연에 방지할 수 있다.According to the present invention as described above, in the pipe purge process performed to replace the gas source supply apparatus used in the film forming process, the operation of the valve unit connecting the pipes and the vessel is automatically performed by the controller. Therefore, it is possible to prevent problems such as process accidents and leakage of source gas, which may occur due to manual error by the operator.
다수의 밸브들과 배관들은 용접 방식에 의해 서로 연결되므로 소스 가스의 누설이 방지된다. 또한, 다수의 체크 밸브들은 액체 소스 및 소스 가스의 역류 또는 누설을 방지한다.Multiple valves and pipes are connected to each other by a welding method so that leakage of source gas is prevented. In addition, multiple check valves prevent backflow or leakage of the liquid source and source gas.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
도 1은 종래의 소스 가스 공급 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a conventional source gas supply device.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 가스 공급 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.2 is a schematic diagram illustrating a source gas supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소스 가스 공급 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.3A and 3B are schematic diagrams for describing a source gas supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 도시된 소스 가스 공급 장치와 연결된 원자층 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an atomic layer deposition apparatus connected to the source gas supply device illustrated in FIG. 3.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
10 : 액체 소스 20 : 소스 가스10: liquid source 20: source gas
30 : 캐리어 가스 200 : 소스 가스 공급 장치30: carrier gas 200: source gas supply device
202 : 용기 204 : 밸브 유닛202 container 204 valve unit
210 : 제1배관 212 : 제2배관210: first piping 212: second piping
214 : 충전 배관 216 : 제3배관214: Filling pipe 216: Third pipe
218 : 제4배관 220 : 바이패스 배관218: fourth piping 220: bypass piping
222, 232, 242 : 에어 밸브 230, 240 : 매뉴얼 밸브222, 232, 242: air valve 230, 240: manual valve
224, 234, 244 : 체크 밸브 250 : 제어부224, 234, 244: check valve 250: control unit
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