KR100722848B1 - Apparatus for depositing thin film on wafer - Google Patents

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KR100722848B1
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박상준
이호영
이상규
서태욱
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주식회사 아이피에스
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    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical 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
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Abstract

본 발명은 박막증착공간이 박막증착에 필요한 만큼만 형성됨으로써 원료가스의 사용량 및 파티클이 발생 가능한 공간을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 웨이퍼의 로딩 및 언로딩시 발생되는 작업대기시간을 최소화하여 공정시간을 단축할 수 있도록 하는 박막증착장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 박막증착장치는 내부에 박막증착공간이 형성되며, 상면 중앙에는 상기 상면에 대해 하방으로 돌출되는 돌출부가 형성되어 있는 리액터; 상면 중앙에 오목부가 오목하게 형성되며, 상기 돌출부의 바닥면이 상기 오목부 내에 배치되도록 상기 리액터 내부에 설치되며, 상기 리액터에 대해 회전 가능한 서셉터유니트; 상기 서셉터유니트의 하방에 설치되며, 내부에 가열소자가 매설되어 상기 서셉터유니트에 안착된 웨이퍼를 가열하는 가열블록; 및 상기 리액터 내부에 설치되며, 상기 서셉터유니트에 안착된 웨이퍼에 박막이 증착되도록 상기 웨이퍼를 향해 원료가스를 분사하는 샤워헤드;를 구비하는 것을 특징으로 한다. According to the present invention, the thin film deposition space is formed only as needed for thin film deposition, thereby minimizing the amount of raw material gas and the space where particles can be generated, and also minimizing the work time generated during loading and unloading of wafers, thereby shortening the process time. It relates to a thin film deposition apparatus that can be. The thin film deposition apparatus according to the present invention is a thin film deposition space is formed therein, a reactor having a projection protruding downward with respect to the upper surface in the center of the upper surface; A susceptor unit having a concave portion formed in a center of an upper surface thereof, the susceptor unit being installed in the reactor so that the bottom surface of the protrusion is disposed in the concave portion, and rotatable with respect to the reactor; A heating block installed below the susceptor unit and having a heating element embedded therein to heat the wafer seated on the susceptor unit; And a shower head installed inside the reactor and injecting raw material gas toward the wafer such that a thin film is deposited on the wafer seated on the susceptor unit.

박막증착공간, 데드스페이스, 원료가스, 퍼지가스, 서셉터, 박막증착 Thin film deposition space, dead space, raw material gas, purge gas, susceptor, thin film deposition

Description

박막증착장치{Apparatus for depositing thin film on wafer}Thin film deposition apparatus {Apparatus for depositing thin film on wafer}

도 1은 종래의 일례에 따른 박막증착장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing a thin film deposition apparatus according to a conventional example.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 3 is a cross-sectional view schematically showing a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 3.

도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 3.

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도를 펼쳐 놓은 전개도이다. FIG. 6 is an expanded view of a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5.

도 7은 도 3에 도시된 박증착장치에서 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a process of loading and unloading a wafer in the thin deposition apparatus shown in FIG. 3.

도 8은 도 4에 도시된 단면도에 샤워헤드를 결합하여 도시한 개략적인 단면도이다. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the shower head coupled to the cross-sectional view shown in FIG. 4.

도 9는 도 3에 도시된 샤워헤드를 통해서 분사되는 제1원료가스, 제2원료가스, 제3원료가스 및 퍼지가스가 분사되는 영역과 웨이퍼의 위치를 함께 도시한 도면이다. FIG. 9 is a view illustrating the locations of wafers and regions in which the first raw material gas, the second raw material gas, the third raw material gas, and the purge gas are injected through the shower head shown in FIG. 3.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막증착장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 10 is a schematic cross-sectional view of a thin film deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10...리액터 11...바닥부10 ... reactor 11 ... bottom

12...외측부 13...상부플레이트부 12.Outer part 13 ... Upper plate part

15...게이트 밸브 16...밀폐부재15 ... gate valve 16 ... sealing member

21...가열블록 W...웨이퍼 21.Heating block W ... wafer

22...서셉터유니트 23...가열소자22 Susceptor unit 23 Heating element

30...샤워헤드 31...몸체 30 Shower head 31 Body

32a,32b,32c...원료가스 분사블록 32aa,32bb,32cc,331...분사구 32a, 32b, 32c ... raw gas injection block 32aa, 32bb, 32cc, 331 ...

33...퍼지가스 분사블록 40...웨이퍼 이송 아암 33 ... Purge gas injection block 40 ... Wafer transfer arm

41...웨이퍼 카세트 50...고주파 발생기41 Wafer cassette 50 High frequency generator

100,200...박막증착장치 101...박막증착공간 100,200 ... thin film deposition apparatus 101 ... thin film deposition space

121...웨이퍼 이송통로 131...돌출부 121 ... wafer transfer path 131 ... protrusion

211...오목부 221...서셉터 홀더 플레이트 211 ... Recessed part 221 ... Susceptor holder plate

221a...평판부 221b...회전축221a ... plate 221b ... rotation shaft

221c...연결부 222...서셉터221c ... connection 222 ... susceptor

311...홈부 312...관통공 311.groove 312 ... through

A...회전중심축 P...퍼지가스영역 A center of rotation P ... purge gas area

S1,S2,S3...원료가스영역 S1, S2, S3 ... Raw gas area

본 발명은 박막증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼에 박막을 증착하기 위한 박막증착장치에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film deposition apparatus, and more particularly to a thin film deposition apparatus for depositing a thin film on a wafer.

박막증착장치에는 물리적기상증착장치, 화학적기상증착장치 및 원자층 증착장치 등 여러 가지가 있으며, 최근에는 박막을 얇게 증착할 수 있을 뿐만 아니라 그 박막의 조성도 용이하게 제어할 수 있다는 장점 때문에 원자층 증착장치가 널리 사용되고 있다. There are many kinds of thin film deposition apparatuses, such as physical vapor deposition apparatus, chemical vapor deposition apparatus, and atomic layer deposition apparatus. Recently, the atomic layer is advantageous because it can not only thinly deposit a thin film but also easily control the composition of the thin film. Deposition apparatuses are widely used.

이러한 박막증착장치의 일례는 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 박막증착장치(1)는 박막증착공간(101')이 내부에 형성된 리액터(10')와, 리액터의 내부에 승강 가능하게 설치되며 웨이퍼(W)가 안착되는 히터(20')와, 히터(20')에 안착된 웨이퍼에 박막이 형성되도록 그 웨이퍼를 향해 원료가스를 분사하는 샤워헤드(30')를 구비한다. 그리고, 히터(20')의 상면에는, 웨이퍼(W)가 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 방사형을 이루도록 복수 배치되어 있다. 따라서, 원료가스 및 퍼지가스가 웨이퍼(W)의 상방에서부터 시간차를 두고 교대로 분사됨으로써 각 웨이퍼(W)에 박막이 동시에 증착되게 된다. 또한, 박막증착장치(1)에는, 웨이퍼(W)를 히터(20')에 로딩하거나 박막증착이 완료된 웨이퍼를 히터로부터 언로딩하기 위한 웨이퍼 이송 아암(미도시)이 하나 구비되어 있다. An example of such a thin film deposition apparatus is shown in FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 1, the thin film deposition apparatus 1 includes a reactor 10 ′ in which a thin film deposition space 101 ′ is formed, and a heater in which the thin film deposition space 101 ′ can be lifted and lifted inside the reactor, and the wafer W is seated. 20 'and the shower head 30' which injects source gas toward the wafer so that a thin film is formed on the wafer seated on the heater 20 '. Then, a plurality of wafers W are disposed on the upper surface of the heater 20 'so as to be radial as shown in FIG. Therefore, the source gas and the purge gas are alternately injected from the upper side of the wafer W with time difference, so that a thin film is deposited on each wafer W at the same time. In addition, the thin film deposition apparatus 1 is provided with a wafer transfer arm (not shown) for loading the wafer W into the heater 20 'or unloading the wafer on which the thin film deposition is completed from the heater.

그런데, 상술한 바와 같이 구성된 박막증착장치(1)에 있어서는, 복수의 웨이퍼(W)가 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 방사형으로 배치되어 있으므로 박막증착공간(101')이 효율적으로 활용되지 못하게 된다. 즉, 히터(20')의 중앙 부근에는 웨이퍼가 배치되지 않게 되므로, 이 히터(20')의 중앙 부근 상방에 형성된 박막증착공간(101') 일부분은 박막증착공정에 사용되지 않는 불필요한 공간, 즉 데드스페이스가 된다. 이와 같이 종래의 박막증착공간(101')에는 박막증착공정에 사용되지 않는 불필요한 공간, 즉 데드스페이스가 과다하게 포함되어 있으며 이러한 불필요한 공간에까지 원료가스가 분사되게 되므로, 원료가스가 필요 이상으로 사용되는 문제점이 있었다. 그리고, 상술한 바와 같이 박막증착공간(101')에 데드스페이스가 포함되어 있으므로, 박막증착공정 후 파티클이 발생 가능한 공간도 더 커지는 문제점도 있었다. By the way, in the thin film deposition apparatus 1 comprised as mentioned above, since the some wafer W is radially arrange | positioned as shown in FIG. 2, the thin film deposition space 101 'cannot be utilized efficiently. . That is, since the wafer is not disposed near the center of the heater 20 ', a portion of the thin film deposition space 101' formed above the center of the heater 20 'is not used in the thin film deposition process, that is, It becomes a dead space. As such, the conventional thin film deposition space 101 ′ includes an excessive amount of unnecessary space that is not used in the thin film deposition process, that is, dead space, and the raw material gas is injected to such an unnecessary space, so that the raw material gas is used more than necessary. There was a problem. In addition, since the dead space is included in the thin film deposition space 101 ′ as described above, there is also a problem that a space in which particles can be generated after the thin film deposition process becomes larger.

또한, 종래의 박막증착장치(1)에 있어서는 웨이퍼 이송 아암이 하나 구비되어 있으므로, 웨이퍼(W)가 하나씩 히터에 로딩 및 언로딩되게 된다. 따라서, 히터에 복수의 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 경우에 그 로딩 및 언로딩 시간이 길어져 전체 공정시간이 증가하는 문제점도 있었다. In the conventional thin film deposition apparatus 1, since one wafer transfer arm is provided, the wafers W are loaded and unloaded into the heater one by one. Therefore, when loading or unloading a plurality of wafers in the heater, the loading and unloading time is long, and there is a problem in that the overall process time is increased.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 박막증착공간이 박막증착에 필요한 만큼만 형성됨으로써 원료가스의 사용량 및 파티클이 발생 가능한 공간을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 웨이퍼의 로딩 및 언로딩시 발생되는 작업대기시간을 최소화하여 공정시간을 단축할 수 있도록 하는 박막증착장치를 제공하는 것이다. The present invention has been made in order to solve the above problems, an object of the present invention is to form a thin film deposition space only necessary for thin film deposition, thereby minimizing the amount of raw material gas and the space where particles can be generated, as well as loading the wafer And to provide a thin film deposition apparatus that can shorten the process time by minimizing the work waiting time generated during unloading.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 박막증착장치는 내부에 박막증 착공간이 형성되며, 상면 중앙에는 상기 상면에 대해 하방으로 돌출되는 돌출부가 형성되어 있는 리액터; 상면 중앙에 오목부가 오목하게 형성되며, 상기 돌출부의 바닥면이 상기 오목부 내에 배치되도록 상기 리액터 내부에 설치되며, 상기 리액터에 대해 회전 가능한 서셉터유니트; 상기 서셉터유니트의 하방에 설치되며, 내부에 가열소자가 매설되어 상기 서셉터유니트에 안착된 웨이퍼를 가열하는 가열블록; 및 상기 리액터 내부에 설치되며, 상기 서셉터유니트에 안착된 웨이퍼에 박막이 증착되도록 상기 웨이퍼를 향해 원료가스를 분사하는 샤워헤드;를 구비하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the thin film deposition apparatus according to the present invention is a thin film deposition space is formed therein, a reactor having a projection protruding downward with respect to the upper surface in the center of the upper surface; A susceptor unit having a concave portion formed in a center of an upper surface thereof, the susceptor unit being installed in the reactor so that the bottom surface of the protrusion is disposed in the concave portion, and rotatable with respect to the reactor; A heating block installed below the susceptor unit and having a heating element embedded therein to heat the wafer seated on the susceptor unit; And a shower head installed inside the reactor and injecting raw material gas toward the wafer such that a thin film is deposited on the wafer seated on the susceptor unit.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이며, 도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이며, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도를 펼쳐 놓은 전개도이며, 도 7은 도 3에 도시된 박막증착장치에서 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view schematically showing a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 3, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line V-V of FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the VI-VI line of FIG. 5, and FIG. 7 is a cross-sectional view for describing a process of loading and unloading a wafer in the thin film deposition apparatus shown in FIG. 3.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예의 박막증착장치(100)는 리액터(10)와, 가열블록(21)과, 서셉터유니트(22)와, 샤워헤드(30)를 구비한다. 3 to 7, the thin film deposition apparatus 100 of the present embodiment includes a reactor 10, a heating block 21, a susceptor unit 22, and a shower head 30.

상기 리액터(10)의 내부에는 박막증착공간(101)이 형성되어 있다. 상기 박막증착공간(101)에서는 웨이퍼(W)에 박막이 증착되는 박막증착공정이 이루어지게 된다. 상기 리액터(10)에는 돌출부(131)가 형성되어 있다. 상기 돌출부(131)는 상기 리액터(10)의 상면에 대해 하방으로 돌출되도록 형성되어 있다. 그리고, 상 기 돌출부(131)는 상기 리액터(10)의 내부 중앙에 배치되어 있다. 상기 리액터(10)는 바닥부(11)와, 외측부(12)와, 상부플레이트부(13)를 구비한다. A thin film deposition space 101 is formed inside the reactor 10. In the thin film deposition space 101, a thin film deposition process in which a thin film is deposited on the wafer W is performed. The reactor 10 is provided with a protrusion 131. The protrusion 131 is formed to protrude downward from the upper surface of the reactor 10. The protrusion 131 is disposed at the inner center of the reactor 10. The reactor 10 includes a bottom portion 11, an outer portion 12, and an upper plate portion 13.

상기 바닥부(11)는 평판 형상으로 이루어져 있다. 상기 바닥부(11)에는, 박막증착공정 후 상기 박막증착공간(101)에 잔류하는 원료가스 및 파티클을 배출하기 위한 배기구(미도시)가 마련되어 있다. 한편, 배기구는 본 실시예와 달리 상기 리액터의 측부인 외측부(12)에 형성되어 있을 수도 있다. The bottom portion 11 is formed in a flat plate shape. The bottom portion 11 is provided with an exhaust port (not shown) for discharging the source gas and particles remaining in the thin film deposition space 101 after the thin film deposition process. On the other hand, the exhaust port may be formed in the outer portion 12 which is the side of the reactor, unlike the present embodiment.

상기 외측부(12)는 상기 바닥부(11)의 가장자리로부터 상방으로 수직하게 연장되어 형성된 폐곡면 형상으로 이루어져 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 외측부(12)는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 전체적으로 원형의 곡면으로 이루어져 있다. 상기 외측부(12)에는 웨이퍼(W)가 출입하는 웨이퍼 이송통로(121)가 형성되어 있다. 상기 웨이퍼 이송통로(121)는 상기 외측부(12)에 설치되는 게이트 밸브(15)의 작동에 의해 개폐된다. The outer portion 12 has a closed curved shape extending vertically upward from the edge of the bottom portion 11. In the present embodiment, the outer portion 12 is composed of a generally curved surface as shown in FIG. The outer side portion 12 is formed with a wafer transfer passage 121 through which the wafer W enters and exits. The wafer transfer passage 121 is opened and closed by the operation of the gate valve 15 installed on the outer portion 12.

상기 상부플레이트부(13)는 상기 바닥부(11) 및 외측부(12)와는 다른 별개의 부품으로 제조된다. 상기 상부플레이트부(13)의 중앙에는 상기 돌출부(131)가 형성되어 있다. 상기 돌출부(131)는 상기 상부플레이트부(13)에 대해 하방으로 돌출되도록 형성되어 있다. 상기 상부플레이트부(13)는 상기 외측부(12)의 상측에 결합된다. 그리고, 상기 상부플레이트부(13)와 외측부(12) 사이에는 오링 등과 같은 밀폐부재(16)가 개재되어 있다. 따라서, 상기 리액터(10)의 내부는 상기 외측부(12), 바닥부(11), 상부플레이트부(13) 및 밀폐부재(16)에 의해 밀폐되게 형성된다. 상기 박막증착공간(101)은 상기 샤워헤드(30), 서셉터유니트(22), 외측부(12) 및 돌출부(131)에 의해 형성되며, 전체적으로 도우넛 형상이 된다. The upper plate portion 13 is made of a separate part different from the bottom portion 11 and the outer portion 12. The protrusion 131 is formed at the center of the upper plate portion 13. The protrusion 131 is formed to protrude downward with respect to the upper plate portion 13. The upper plate portion 13 is coupled to the upper side of the outer portion 12. In addition, a sealing member 16 such as an O-ring is interposed between the upper plate portion 13 and the outer portion 12. Therefore, the inside of the reactor 10 is formed to be sealed by the outer portion 12, the bottom portion 11, the upper plate portion 13 and the sealing member 16. The thin film deposition space 101 is formed by the shower head 30, the susceptor unit 22, the outer portion 12, and the protrusion 131, and has a donut shape as a whole.

상기 가열블록(21)은 상기 리액터(10) 내부에 설치된다. 상기 가열블록(21)에는 가열소자(23)가 매설되어 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 가열소자(23)는 열선으로 이루어져 있으며, 상기 가열블록(21)의 상면 아래에 매설되어 있다. 상기 가열소자(23)에 전력이 공급되면, 상기 가열소자(23)는 발열하게 되므로, 상기 서셉터유니트(22)에 안착되는 웨이퍼(W)가 가열된다. 그리고, 상기 각 가열블록(21)은 상기 리액터(10)에 고정되어 있다. The heating block 21 is installed inside the reactor 10. A heating element 23 is embedded in the heating block 21. In the present embodiment, the heating element 23 is made of a hot wire, buried beneath the upper surface of the heating block 21. When electric power is supplied to the heating element 23, the heating element 23 generates heat, and thus the wafer W seated on the susceptor unit 22 is heated. Each heating block 21 is fixed to the reactor 10.

상기 서셉터유니트(22)는 상기 가열블록(21)들의 상방에 배치되어 있다. 상기 서셉터유니트(22)는 상하방향, 즉 도 3에 가상선으로 도시된 회전중심축(A)을 중심으로 회전 가능하도록 상기 리액터(10) 내부에 설치되어 있다. 상기 서셉터유니트(22)를 회전시키기 위한 구동수단으로는, 기어, 모터 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 서셉터유니트(22)는 상기 리액터(10) 내부에 승강 가능하게 설치된다. 상기 서셉터유니트(22)는 서셉터 홀더 플레이트(221)와, 서셉터(222)를 구비한다.The susceptor unit 22 is disposed above the heating blocks 21. The susceptor unit 22 is installed inside the reactor 10 so as to be rotatable about an up and down direction, that is, about a rotation center axis A shown by a virtual line in FIG. 3. As a driving means for rotating the susceptor unit 22, a gear, a motor, or the like may be used. In addition, the susceptor unit 22 is installed in the reactor 10 to be elevated. The susceptor unit 22 includes a susceptor holder plate 221 and a susceptor 222.

상기 서셉터 홀더 플레이트(221)는 도우넛 형상으로 이루어진 평판부(221a)와, 상하방향으로 길게 형성된 회전축(221b)과, 상기 평판부(221a) 및 회전축(221b)과 각각 연결되며 상기 오목부(211)가 내부에 형성되어 있는 연결부(221c)를 구비한다. 상기 평판부(221a)에는 복수의 홈이 형성되어 있다. 상기 회전축(221b)은 상기 구동수단에 의해 상기 회전중심축(A)을 중심으로 회전된다. 상기 연결부(221c)는 중공의 실린더 형상으로 이루어져 있으며, 상측이 개방되어 있다. 상기 오목부(211) 내에는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 돌출부(131)의 바 닥면이 배치되어 있다. The susceptor holder plate 221 is a flat plate portion 221a having a donut shape, a rotating shaft 221b extending in the vertical direction, and connected to the flat plate portion 221a and the rotating shaft 221b, respectively, and the concave portion ( 211 is provided with the connection part 221c formed inside. A plurality of grooves are formed in the flat plate portion 221a. The rotation shaft 221b is rotated about the rotation center axis A by the driving means. The connecting portion 221c is formed in a hollow cylindrical shape, the upper side is open. In the recess 211, a bottom surface of the protrusion 131 is disposed as illustrated in FIG. 3.

상기 서셉터(222)는 상기 서셉터 홀더 플레이트(221)의 각 홈에 삽입된다. 따라서, 상기 서셉터(222)들은 상기 오목부(211)를 중심으로 상기 오목부(211) 주위에 방사형으로 배치되게 된다. 상기 각 서셉터(222)에는 웨이퍼(W)가 안착된다. 상기 각 서셉터(222)에는 상하방향으로 승강되는 리프트 핀(미도시)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 각 서셉터(222)의 하방에는 상기 가열블록(21)이 배치되어 있다. 한편, 본 실시예와 같이 서셉터 홀더 플레이트와 서셉터를 별개의 구성요소로 구성하지 않고, 서셉터 홀더 플레이트와 서셉터를 일체로 구성할 수도 있다. 또한, 서셉터 홀더 플레이트에 서셉터를 결합하지 않고 서셉터 홀더 플레이트에 형성된 홈부에 웨이퍼를 안착할 수도 있다. The susceptor 222 is inserted into each groove of the susceptor holder plate 221. Accordingly, the susceptors 222 are radially disposed around the recess 211 around the recess 211. Each susceptor 222 is mounted with a wafer (W). Each susceptor 222 is provided with a lift pin (not shown) to be elevated in the vertical direction. In addition, the heating block 21 is disposed below each of the susceptors 222. On the other hand, instead of configuring the susceptor holder plate and the susceptor as separate components as in the present embodiment, the susceptor holder plate and the susceptor may be integrally configured. In addition, the wafer may be seated in a groove formed in the susceptor holder plate without coupling the susceptor to the susceptor holder plate.

상기 샤워헤드(30)는 상기 각 서셉터(222)에 안착된 웨이퍼(W)들과 마주하도록 상기 리액터(10) 내부에 설치되어 있다. 상기 샤워헤드(30)는 몸체(31)와, 복수의 원료가스 분사블록(32a,32b,32c)과, 복수의 퍼지가스 분사블록(33)을 구비한다. The shower head 30 is installed inside the reactor 10 to face the wafers W mounted on the susceptors 222. The shower head 30 includes a body 31, a plurality of source gas injection blocks 32a, 32b, and 32c, and a plurality of purge gas injection blocks 33.

상기 몸체(31)는 상기 리액터의 상부플레이트부(14)에 결합된다. 상기 몸체(31)에는, 상기 리액터의 돌출부가 끼워지는 관통공(312)이 관통 형성되어 있어, 상기 몸체(31)는 전체적으로 도우넛 형상으로 이루어져 있다. 그리고, 상기 몸체(31)에는, 상기 복수의 원료가스 분사블록(32a,32b,32c)과, 복수의 퍼지가스 분사블록(33)이 각각 끼워지기 위한 홈부(311)가 다수 형성되어 있다. The body 31 is coupled to the upper plate portion 14 of the reactor. The body 31 is formed with a through hole 312 through which the protrusion of the reactor is fitted, and the body 31 has a donut shape as a whole. The body 31 is provided with a plurality of groove portions 311 into which the plurality of source gas injection blocks 32a, 32b, and 32c and the plurality of purge gas injection blocks 33 are fitted.

상기 복수의 원료가스 분사블록(32a,32b,32c)은 각각 상기 샤워헤드의 몸 체(31)의 홈부(311)에 결합된다. 상기 원료가스 분사블록들(32a,32b,32c)은 상기 관통공(312)을 중심으로 방사형으로 배치되어 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 원료가스 분사블록들(32a,32b,32c)은 제1원료가스가 각각 분사되는 한 쌍의 제1원료가스 분사블록(32a)과, 제2원료가스가 각각 분사되는 한 쌍의 제2원료가스 분사블록(32b)과, 제3원료가스가 각각 분사되는 한 쌍의 제3원료가스 분사블록(32c)을 포함한다. 상기 제1원료가스 분사블록(32a), 제2원료가스 분사블록(32b) 및 제3원료가스 분사블록(32c)은 각각 상기 몸체(31)를 매개로 상기 제1원료가스가 공급되는 제1원료가스 공급관(미도시), 제2원료가스가 공급되는 제2원료가스 공급관(미도시) 및 제3원료가스가 공급되는 제3원료가스 공급관(미도시)에 연결되어 있다. 즉, 상기 몸체(31)에는 복수의 유로(미도시)가 형성되어 있어서, 상기 몸체의 유로를 통해서 상기 제1원료가스 분사블록(32a), 제2원료가스 분사블록(32b) 및 제3원료가스 분사블록(32c) 각각은 제1원료가스 공급관, 제2원료가스 공급관 및 제3원료가스 공급관과 연결된다.The plurality of source gas injection blocks 32a, 32b, and 32c are respectively coupled to the groove 311 of the body 31 of the shower head. The source gas injection blocks 32a, 32b, and 32c are radially disposed around the through hole 312. In the present exemplary embodiment, the source gas injection blocks 32a, 32b, and 32c may include a pair of first source gas injection blocks 32a through which the first raw material gas is injected and a second raw material gas are respectively injected. And a pair of second raw material gas injection blocks 32b and a pair of third raw material gas injection blocks 32c through which the third raw material gas is injected. The first raw material gas injection block 32a, the second raw material gas injection block 32b, and the third raw material gas injection block 32c are respectively provided with the first raw material gas supplied through the body 31. It is connected to the source gas supply pipe (not shown), the 2nd raw material gas supply pipe (not shown) to which the 2nd raw material gas is supplied, and the 3rd raw material gas supply pipe (not shown) to which the 3rd raw material gas is supplied. That is, the body 31 is formed with a plurality of flow paths (not shown), through the flow path of the body the first raw material gas injection block 32a, the second raw material gas injection block 32b and the third raw material Each of the gas injection blocks 32c is connected to the first raw material gas supply pipe, the second raw material gas supply pipe, and the third raw material gas supply pipe.

상기 제1원료가스 분사블록(32a)들은 도 3 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 상기 서셉터유니트의 회전중심축(A)을 사이에 두고 서로 반대 방향에 배치되어 있다. 상기 제2원료가스 분사블록(32b)들 및 제3원료가스 분사블록(32c)들도 각각 상기 제1원료가스 분사블록(32a)들과 마찬가지로 상기 서셉터유니트의 회전중심축(A)을 사이에 두고 서로 반대 방향에 배치되어 있다. 상기 각 제1원료가스 분사블록(32a)에는 상기 제1원료가스가 분사되는 슬릿 형상의 분사구(32aa)가 형성되어 있다. 상기 각 제2원료가스 분사블록(32b) 및 각 제3원료가스 분사블록(32c)에는 각각 상기 제2원료가스가 분사되는 홀 형상의 분사구(32bb,32cc)가 다수 형성되어 있다. 상기 제1원료가스와 제2원료가스와 제3원료가스가 상기 서셉터(222)에 안착된 웨이퍼(W)에 분사됨으로써 상기 웨이퍼(W)에 박막이 형성되게 된다. 상기 제1소스, 제2원료가스 및 제3원료가스는, 예를 들어 Al, Si, Ti, Ga, Ge 소스, NH3 등과 같은 N계열 혼합가스 및 이들의 혼합물 소스로 이루어진 군에서 각각 선택된 서로 다른 종류의 원료가스이다. 한편, 상기 분사구(32aa,32bb,32cc)의 형상은 도 5에 도시된 형상에 한정되는 것은 아니다. As shown in FIGS. 3 and 5, the first raw material gas injection blocks 32a are disposed in opposite directions with the rotation center axis A of the susceptor unit interposed therebetween. The second raw material gas injection blocks 32b and the third raw material gas injection blocks 32c also have a rotational center axis A of the susceptor unit, like the first raw material gas injection blocks 32a, respectively. Are placed in opposite directions. In each of the first raw material gas injection blocks 32a, a slit-shaped injection hole 32aa through which the first raw material gas is injected is formed. Each of the second raw material gas injection blocks 32b and each of the third raw material gas injection blocks 32c is provided with a plurality of hole-shaped injection holes 32bb and 32cc through which the second raw material gas is injected. The first raw material gas, the second raw material gas, and the third raw material gas are injected onto the wafer W seated on the susceptor 222 to form a thin film on the wafer W. The first source, the second raw material gas and the third raw material gas are each selected from the group consisting of, for example, N-based mixed gas such as Al, Si, Ti, Ga, Ge source, NH 3 , and mixture sources thereof. Another kind of raw material gas. On the other hand, the shape of the injection holes (32aa, 32bb, 32cc) is not limited to the shape shown in FIG.

상기 복수의 퍼지가스 분사블록(33)은 각각 상기 샤워헤드의 몸체(31)의 홈부(311)에 결합된다. 상기 퍼지가스 분사블록(33)들은 각각 상기 원료가스 분사블록들(32a,32b,32c) 사이에 배치되어 있다. 따라서, 상기 퍼지가스 분사블록(33)과 원료가스 분사블록(32a,32b,32c)은 상기 몸체의 관통공(312)을 중심으로 방사형으로 배치되어 교대로 나타나게 된다. 상기 각 퍼지가스 분사블록(33)에는 퍼지가스가 분사되는 홀 형상의 분사구(331)가 한 쌍씩 형성되어 있다. 상기 퍼지가스는 상기 웨이퍼(W)에 박막이 증착되는 박막증착공정 후 잔류 가스 및 파티클을 배출하기 위한 것으로서, 아르곤, 헬륨 등과 같은 불활성 가스가 사용된다. 그리고, 상기 퍼지가스는 상기 퍼지가스를 사이에 두고 분사되는 제1원료가스와 제2원료가스, 제2원료가스와 제3원료가스 및 제3원료가스와 제1원료가스의 혼합을 방지한다. 상기 퍼지가스 분사블록(33)은 상기 몸체(31)를 매개로 상기 퍼지가스가 공급되는 퍼지가스 공급관(미도시)과 연결되어 있다. The plurality of purge gas injection blocks 33 are respectively coupled to the groove 311 of the body 31 of the shower head. The purge gas injection blocks 33 are disposed between the source gas injection blocks 32a, 32b, and 32c, respectively. Therefore, the purge gas injection block 33 and the source gas injection blocks 32a, 32b, and 32c are alternately arranged radially with respect to the through hole 312 of the body. Each of the purge gas injection blocks 33 has a pair of hole-shaped injection holes 331 through which purge gas is injected. The purge gas is for discharging residual gas and particles after the thin film deposition process in which a thin film is deposited on the wafer W, and an inert gas such as argon, helium, or the like is used. The purge gas prevents mixing of the first raw material gas and the second raw material gas, the second raw material gas and the third raw material gas, and the third raw material gas and the first raw material gas which are injected with the purge gas interposed therebetween. The purge gas injection block 33 is connected to a purge gas supply pipe (not shown) to which the purge gas is supplied through the body 31.

상기 몸체에 형성된 홈부의 깊이 및/또는 상기 원료가스 분사블록(32a,32b,32c)과 퍼지가스 분사블록(33)들 각각의 크기를 조절함으로써, 상기 원료가스 분사블록(32a,32b,32c)과 퍼지가스 분사블록(33)들을 각각 상기 서셉터유니트(22)의 상면, 즉 상기 서셉터 홀더 플레이트(221)의 평판부(221a) 상면으로부터 서로 다른 높이에 배치할 수 있게 된다. 즉, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 원료가스 분사블록(32a,32b,32c)들 및 퍼지가스 분사블록(33)들 각각의 바닥면과 상기 서셉터 홀더 플레이트의 평판부(221a) 사이의 최단거리(L1, L2, L3, Lp)는 서로 다르게 설정되어 있다. 특히, 상기 각 퍼지가스 분사블록의 바닥면으로부터 상기 서셉터 홀더 플레이트의 평판부(221a)까지의 최단거리(Lp)는, 상기 각 원료가스 분사블록의 바닥면으로부터 상기 서셉터 홀더 플레이트의 평판부(221a)까지의 최단거리(L1, L2, L3)보다 더 크게 설정되어 있다. 이와 같이, 상기 퍼지가스 분사블록(33)이 상기 원료가스 분사블록(32a,32b,32c)보다 더 높이 설치되어 있으므로, 상기 제1원료가스와 제2원료가스의 혼합, 제2원료가스와 제3원료가스의 혼합 및 제3원료가스와 제1원료가스의 혼합이 상술한 바와 다르게 배치된 경우에 비해서 더욱 효과적으로 방지된다. By controlling the depth of the groove formed in the body and / or the size of each of the source gas injection block (32a, 32b, 32c) and purge gas injection block 33, the source gas injection block (32a, 32b, 32c) And the purge gas injection blocks 33 may be disposed at different heights from the upper surface of the susceptor unit 22, that is, the upper surface of the flat plate portion 221a of the susceptor holder plate 221. That is, as shown in Figure 6, between the bottom surface of each of the source gas injection block (32a, 32b, 32c) and purge gas injection block 33 and the plate portion 221a of the susceptor holder plate The shortest distances of L 1 , L 2 , L 3 and L p are set differently. In particular, the shortest distance L p from the bottom surface of each purge gas injection block to the flat plate portion 221a of the susceptor holder plate is the flat plate of the susceptor holder plate from the bottom surface of each source gas injection block. more portion is set larger than the minimum distance (L 1, L 2, L 3) to (221a). As such, since the purge gas injection block 33 is installed higher than the source gas injection blocks 32a, 32b, and 32c, the mixture of the first raw material gas and the second raw material gas, the second raw material gas, The mixing of the three raw material gases and the mixing of the third raw material gas and the first raw material gas are more effectively prevented than in the case where they are arranged differently than described above.

또한, 상기 제1원료가스 분사블록(32a)들 각각의 바닥면과 상기 서셉터 홀더 플레이트의 평판부(221a) 사이의 최단거리(L1,L1')는 서로 다르게 설정되어 있다. 이와 같이, 상기 제1원료가스 분사블록(32a)들 각각의 높이를 다르게 설정하게 되면, 상기 각 제1원료가스 분사블록(32a)을 통해 동일 시간에 동일한 양의 제1원료 가스를 분사하더라도 상기 제1원료가스 분사블록(32a)과 상기 서셉터유니트(22)의 상면 사이에 존재하는 상기 제1원료가스의 농도를 조절할 수 있게 된다. 예를 들어, 상기 각 제1연료가스 분사블록(320a)들을 통해서 동일 시간에 동일한 양의 제1원료가스가 분사되도록 설정하면, L1' 거리를 가지도록 설치된 상기 제1원료가스 분사블록(32a)과 상기 서셉터유니트(22) 사이의 제1원료가스의 농도가, L1 거리를 가지도록 설치된 상기 제1원료가스 분사블록(32a)과 상기 서셉터유니트(22) 사이의 제1원료가스의 농도보다 더 크게 된다. In addition, the shortest distances L 1 and L 1 ′ between the bottom surface of each of the first raw material gas injection blocks 32a and the flat plate portion 221a of the susceptor holder plate are set differently. As such, when the height of each of the first raw material gas injection blocks 32a is set differently, even when the same amount of the first raw material gas is injected through the first raw material gas injection blocks 32a at the same time, The concentration of the first raw material gas existing between the first raw material gas injection block 32a and the upper surface of the susceptor unit 22 can be adjusted. For example, when the same amount of the first raw material gas is set to be injected at the same time through the first fuel gas injection blocks 320a, the first raw material gas injection block 32a installed to have an L 1 ' distance. ) And the first raw material gas between the first raw material gas injection block 32a and the susceptor unit 22 installed such that the concentration of the first raw material gas between the susceptor unit 22 and the susceptor unit 22 is L 1. It is larger than the concentration of.

마찬가지로, 상기 원료가스 분사블록들(32a,32b,32c) 각각의 높이를 다르게 설정함으로써, 상기 각 원료가스 분사블록(32a,32b,32c)과 서셉터유니트 사이의 제1원료가스, 제2원료가스 및 제3원료가스의 농도를 각각 다르게 설정할 수 있게 된다. 예를 들어, 상기 제1원료가스 분사블록(32a)를 가장 높이 설치하고 상기 제3원료가스 분사블록(32c)을 가장 낮게 설치한 후에, 각 원료가스 분사블록들(32a,32b,32c)을 통해서 동일 시간에 동일 양의 제1원료가스, 제2원료가스 및 제3원료가스를 각각 분사시키면, 제1원료가스의 농도가 가장 크게 하고 상기 제3원료가스의 농도를 가장 작게 설정할 수 있게 된다. Similarly, by setting the heights of the source gas injection blocks 32a, 32b, and 32c differently, the first raw material gas and the second raw material between the source gas injection blocks 32a, 32b and 32c and the susceptor unit are different. It is possible to set different concentrations of the gas and the third raw material gas. For example, after the first raw material gas injection block 32a is installed highest and the third raw material gas injection block 32c is installed lowest, each raw material gas injection blocks 32a, 32b, and 32c may be installed. By spraying the same amount of the first raw material gas, the second raw material gas and the third raw material gas at the same time, the concentration of the first raw material gas is the largest and the concentration of the third raw material gas can be set the smallest. .

또한, 상기 박막증착장치(100)에는 웨이퍼 이송 아암(40)이 복수 마련되어 있다. 본 실시예에 있어서 상기 웨이퍼 이송 아암(40)은 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 한 쌍 마련되어 있으며, 상기 웨이퍼 이송 아암(40)들은 한번에 2개의 웨이퍼(W)를 운반하게 된다. 상기 각 웨이퍼 이송 아암(40)은 다수의 웨이퍼(W)가 실장되어 있는 웨이퍼 카세트(41)로부터 웨이퍼(W)를 상기 서셉터(222)로 로딩하고 박막증착이 완료된 웨이퍼(W)를 상기 서셉터(222)로부터 언로딩한다. 상기 웨이퍼(W)의 로딩 및 언로딩시, 상기 게이트 밸브(15)는 상기 리액터의 웨이퍼 이송통로(121)가 개방되도록 작동한다. 상기 각 웨이퍼 이송 아암(40)은 웨이퍼를 운반하며, 이러한 웨이퍼 이송 아암(40)의 구조 및 그 구동부는 이미 널리 알려져 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. In addition, the thin film deposition apparatus 100 is provided with a plurality of wafer transfer arms 40. In this embodiment, the wafer transfer arms 40 are provided in pairs as shown in FIG. 7, and the wafer transfer arms 40 carry two wafers W at a time. Each wafer transfer arm 40 loads the wafer W into the susceptor 222 from a wafer cassette 41 in which a plurality of wafers W are mounted, and loads the wafer W on which thin film deposition is completed. Unload from the acceptor 222. Upon loading and unloading the wafer W, the gate valve 15 operates to open the wafer transfer passage 121 of the reactor. Each wafer transfer arm 40 carries a wafer, and the structure of the wafer transfer arm 40 and its driving portion are already well known, and thus detailed description thereof will be omitted.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 박막증착장치(100)를 이용하여 웨이퍼(W)에 박막을 증착하는 과정의 일례를 설명하기로 한다. Hereinafter, an example of a process of depositing a thin film on the wafer W using the thin film deposition apparatus 100 configured as described above will be described.

먼저, 게이트 밸브(15)를 개방한 후에 한 쌍의 웨이퍼 이송 아암(40)을 작동시켜 웨이퍼 카세트(41)로부터 한번에 2개의 웨이퍼(W)를 서셉터(222)에 안착시킨다. 즉, 웨이퍼 이송 아암(40)에 의해 이송되는 웨이퍼는 서셉터(222)의 바닥면에서 승강된 리프트 핀(미도시)에 먼저 배치된 후, 리프트 핀이 하강함으로써 서셉터(222)에 안착된다. 이와 같이 2개의 웨이퍼(W)를 안착한 후에는, 서셉터 홀더 플레이트(221)를 적절한 각도 만큼 회전시킨 후에, 다시 2개의 웨이퍼를 동일한 방법으로 안착시킨다. 이와 같은 과정을 반복적으로 수행하여 복수의 웨이퍼를 서셉터(222)들에 각각 안착시키고, 게이트 밸브(15)가 웨이퍼 이송통로를 폐쇄하도록 작동시킨다. 그리고, 박막증착공간의 온도를 적절하게 유지한 후에, 원하는 두께의 박막이 형성될 때까지 서셉터유니트(22)를 회전중심축(A)를 중심으로 일정 속도로 회전시킨다. First, after opening the gate valve 15, a pair of wafer transfer arms 40 are operated to seat two wafers W at one time from the wafer cassette 41 to the susceptor 222. That is, the wafer conveyed by the wafer transfer arm 40 is first placed on a lift pin (not shown) lifted from the bottom of the susceptor 222 and then seated on the susceptor 222 by lowering the lift pin. . After mounting the two wafers W in this manner, the susceptor holder plate 221 is rotated by an appropriate angle, and then the two wafers are again mounted in the same manner. This process is repeatedly performed to seat a plurality of wafers on the susceptors 222, respectively, and operate the gate valve 15 to close the wafer transfer path. After the temperature of the thin film deposition space is appropriately maintained, the susceptor unit 22 is rotated at a constant speed about the rotation center axis A until a thin film having a desired thickness is formed.

이와 같이, 서셉터(222)들에 웨이퍼(W)를 모두 안착하고 서셉터유니트(22)를 회전시킨 후에, 제1원료가스 공급관, 제2원료가스 공급관, 제3원료가스 공급관 및 퍼지가스 공급관으로부터 공급되는 제1원료가스, 제2원료가스, 제3원료가스 및 퍼지가스를 샤워헤드(30)를 통해서 동시에 하방으로 분사한다. 이와 같이 제1원료가스, 제2원료가스, 제3원료가스 및 퍼지가스를 분사하면, 샤워헤드(30)와 서셉터유니트(22) 사이에는 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 퍼지가스가 존재하는 퍼지가스영역(P)을 경계로 제1원료가스가 존재하는 제1연료가스영역(S1), 제2원료가스가 존재하는 제2원료가스영역(S2) 및 제3원료가스가 존재하는 제3원료가스영역(S3)이 구획되어 형성된다. As such, after all the wafers W are seated on the susceptors 222 and the susceptor unit 22 is rotated, the first raw material gas supply pipe, the second raw material gas supply pipe, the third raw material gas supply pipe, and the purge gas supply pipe The first raw material gas, the second raw material gas, the third raw material gas, and the purge gas which are supplied from the air are simultaneously sprayed downward through the shower head 30. As such, when the first raw material gas, the second raw material gas, the third raw material gas, and the purge gas are injected, the purge gas is present between the shower head 30 and the susceptor unit 22 as shown in FIG. 9. The first fuel gas region S1 in which the first raw material gas exists, the second raw material gas region S2 in which the second raw material gas exists, and the third raw gas present in the purge gas region P. The source gas region S3 is partitioned and formed.

상술한 바와 같이, 샤워헤드(30)와 서셉터유니트(22) 사이에 퍼지가스영역(P), 제1연료가스영역(S1), 제2원료가스영역(S2) 및 제3원료가스영역(S3)이 구획되어 형성되게 되며 서셉터유니트(22)가 회전하게 되므로, 각 웨이퍼(W)는 원료가스영역(S1,S2,S3)와 퍼지가스영역(P)을 교대로 통과하게 된다. 그리고, 그 통과 과정에서 각 웨이퍼(W)에 원료가스의 증착 및 미반응 원료가스의 퍼지가 반복적으로 이루어지면서 제1원료가스, 제2원료가스 및 제3원료가스가 증착되게 된다. 따라서, 각 웨이퍼(W)에는 박막이 증착된다. 이와 같은 박막증착과정을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. As described above, between the shower head 30 and the susceptor unit 22, the purge gas region P, the first fuel gas region S1, the second raw material gas region S2 and the third raw material gas region ( Since the S3 is partitioned and the susceptor unit 22 rotates, each wafer W alternately passes through the source gas regions S1, S2, S3 and the purge gas region P. In the passage process, the first source gas, the second raw material gas, and the third raw material gas are deposited on the respective wafers W while repeatedly depositing the source gas and purging the unreacted source gas. Therefore, a thin film is deposited on each wafer (W). Looking at the thin film deposition process in more detail as follows.

예를 들어, 도 8 및 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 제1원료가스영역(S1)에 배치된 웨이퍼(W)는 시계방향으로의 회전 과정에서 퍼지가스영역(P), 제2원료가스영역(S2), 퍼지가스영역(P), 제3원료가스영역(S3) 및 퍼지가스영역(P)을 순차적으로 통과하게 된다. 따라서, 도 9에 도시된 제1원료가스영역(S1)에 배치된 웨이 퍼에는, 제1원료가스의 증착, 미증착된 제1원료가스와 파티클의 퍼지, 제2원료가스의 증착, 미증착된 제2원료가스와 파티클의 퍼지, 제3원료가스의 증착 및 미증착된 제3원료가스와 파티클의 퍼지가 순차적으로 이루어지게 된다. 그리고, 도 9에 도시된 제1원료가스영역(S1)에 배치된 웨이퍼가 180°회전한 상태에서는, 다시 제1가스영역(S1)으로 위치하게 되며 이 상태에서 더 회전하게 되면 다시 퍼지가스영역(P), 제2원료가스영역(S2), 퍼지가스영역(P), 제3원료가스영역(S3) 및 퍼지가스영역(P)을 순차적으로 통과한 후에 다시 도 8에 도시된 위치로 복귀하게 된다. 따라서, 서셉터유니트(22) 1회전시, 각 웨이퍼에는 제1원료가스, 제2원료가스, 제3원료가스가 두 번 증착되게 된다. For example, as illustrated in FIGS. 8 and 9, the wafer W disposed in the first raw material gas region S1 may have a purge gas region P and a second raw material gas region in a clockwise rotation process. S2, the purge gas region P, the third raw material gas region S3, and the purge gas region P are sequentially passed. Therefore, in the wafer disposed in the first raw material gas region S1 shown in FIG. 9, the deposition of the first raw material gas, the purge of the undeposited first raw material gas and particles, the deposition of the second raw material gas, and the undeposition The purge of the second raw material gas and particles, the deposition of the third raw material gas and the purge of the undeposited third raw material gas and particles are sequentially performed. In the state where the wafer disposed in the first raw material gas region S1 shown in FIG. 9 is rotated by 180 °, the wafer is placed again into the first gas region S1. (P), the second raw material gas region S2, the purge gas region P, the third raw material gas region S3, and the purge gas region P, after sequentially passing back to the position shown in FIG. Done. Therefore, when one susceptor unit 22 is rotated, the first raw material gas, the second raw material gas, and the third raw material gas are deposited twice on each wafer.

그리고, 상술한 바와 같은 과정을 거쳐서 원하는 두께 및 조성을 가지는 박막이 형성된 후에는, 제1원료가스, 제2원료가스, 제3원료가스 및 퍼지가스의 공급을 중단하고, 서셉터유니트를 정지시킨다. 그리고 나서, 게이트 밸브(15)를 작동시켜 웨이퍼 이송통로(121)를 개방한 후에, 리프트 핀 및 한 쌍의 웨이퍼 이송 아암을 작동시켜 웨이퍼를 한번에 2개씩 서셉터(222)로부터 언로딩시킨다. After the thin film having the desired thickness and composition is formed through the above-described process, the supply of the first raw material gas, the second raw material gas, the third raw material gas, and the purge gas is stopped, and the susceptor unit is stopped. Then, after operating the gate valve 15 to open the wafer transfer passage 121, the lift pin and the pair of wafer transfer arms are operated to unload the wafers from the susceptor 222 two at a time.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 박막증착장치(100)에 있어서는, 리액터에 형성된 돌출부(131)가 서셉터유니트의 오목부(211) 내에 배치되도록 구성되어 있어서, 샤워헤드(30)와 서셉터유니트(22) 사이에 형성된 데드스페이스, 즉 박막증착이 이루어지지 않는 불필요한 공간이 종래에 비해 현저히 줄어들게 된다. 이와 같이, 샤워헤드(30)와 서셉터유니트(22) 사이에 형성된 데드 스페이스가 종래에 비해 현저히 줄어들게 되므로, 박막증착공간(101)으로 분사되는 원료가스와 퍼지가스의 양 및 박막증착공정 후 발생되는 파티클의 발생 가능한 공간을 줄일 수 있게 된다. As described above, in the thin film deposition apparatus 100 of the present embodiment, the protrusion 131 formed in the reactor is configured to be disposed in the recess 211 of the susceptor unit, so that the shower head 30 and the susceptor unit are formed. Dead space formed between the (22), that is, unnecessary space where the thin film deposition is not made is significantly reduced compared with the conventional. In this way, since the dead space formed between the shower head 30 and the susceptor unit 22 is significantly reduced compared to the prior art, the amount of source gas and purge gas injected into the thin film deposition space 101 and generated after the thin film deposition process It is possible to reduce the possible space of particles to be generated.

또한, 샤워헤드(30)를 통해서 제1원료가스, 제2원료가스, 제3원료가스 및 퍼지가스가 동시에 분사되더라도, 리액터의 돌출부(131)가 서셉터유니트트의 오목부(211) 내에 배치되도록 구성되어 있으므로, 각 원료가스가 돌출부(131)의 반경방향으로 확산되어 서로 혼합되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 따라서, 웨이퍼(W)에 원하는 조성의 박막을 형성할 수 있게 된다. Further, even when the first raw material gas, the second raw material gas, the third raw material gas, and the purge gas are simultaneously injected through the shower head 30, the protrusion 131 of the reactor is disposed in the recess 211 of the susceptor unit. Since it is configured so that each source gas is diffused in the radial direction of the projection 131 can be effectively prevented from mixing with each other. Therefore, the thin film of a desired composition can be formed in the wafer W. As shown in FIG.

그리고, 본 실시예에서는 복수의 웨이퍼에 박막을 동시에 형성할 수 있게 되므로, 박막증착효율이 우수하다는 장점도 있다. 특히, 본 실시예에 있어서는 서셉터유니트(22)의 1회전시 제1원료가스, 제2원료가스 및 제3원료가스를 두 번 증착하는 효과를 얻을 수 있게 된다. 그리고, 서셉터유니트(22)의 회전속도가 증가할 수록 박막증착에 의해 발생되는 파티클의 발생량도 많아지므로, 이러한 파티클의 발생량을 감소시키는 문제를, 샤워헤드(30)에 동일한 종류의 원료가스를 분사하는 원료가스 분사블록이 적절한 개수 포함되도록 구성함으로써 해결할 수도 있게 된다. In the present embodiment, since the thin films can be formed on a plurality of wafers at the same time, the thin film deposition efficiency is also excellent. In particular, in the present embodiment, the first raw material gas, the second raw material gas, and the third raw material gas are deposited twice during one rotation of the susceptor unit 22. Further, as the rotation speed of the susceptor unit 22 increases, the amount of particles generated by thin film deposition also increases, thus reducing the amount of particles generated. Thus, the same kind of source gas is applied to the shower head 30. It can also be solved by configuring so that the appropriate number of injection source gas injection blocks are included.

또한, 샤워헤드에 포함된 원료가스 분사블록(32a,32b,32c) 및 퍼지가스 분사블록(33)의 높이를 적절하게 조절함으로써, 동일 시간에 동일 양의 원료가스를 분사하더라도 샤워헤드(30)와 서셉터유니트(22) 사이의 원료가스 농도를 조절할 수 있게 된다. 더불어, 제1원료가스와 제2원료가스의 혼합, 제2원료가스와 제3원료가스의 혼합 및 제3원료가스와 제1원료가스의 혼합을 퍼지가스에 의해 효과적으로 방지할 수 있게 된다. Further, by appropriately adjusting the heights of the source gas injection blocks 32a, 32b, and 32c and the purge gas injection block 33 included in the shower head, the shower head 30 may be sprayed even if the same amount of source gas is injected at the same time. And the source gas concentration between the susceptor unit 22 can be adjusted. In addition, the mixture of the first raw material gas and the second raw material gas, the mixing of the second raw material gas and the third raw material gas, and the mixing of the third raw material gas and the first raw material gas can be effectively prevented by the purge gas.

그리고, 본 실시예에 있어서는, 종래와 달리 웨이퍼 이송 아암(40)이 한쌍 마련되어 있어 웨이퍼(W)를 한번에 2개씩 로딩 및 언로딩할 수 있게 되므로, 웨이퍼의 로딩 및 언로딩시 발생되는 공정 대기시간을 최소화하여 공정시간을 단축할 수 있게 된다. In the present embodiment, unlike the related art, a pair of wafer transfer arms 40 are provided so that the wafers W can be loaded and unloaded two at a time, and thus the process waiting time generated during loading and unloading of the wafers. By minimizing this, the process time can be shortened.

한편, 본 실시예에 있어서는, 제1원료가스, 제2원료가스 및 제3원료가스가 웨이퍼에 분사됨으로써 웨이퍼에 박막이 형성되도록 구성되어 있으나, 도 10에 도시되어 있는 바와 같이 박막증착장치(200)에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단이 포함되도록 구성할 수도 있다. On the other hand, in the present embodiment, the first raw material gas, the second raw material gas and the third raw material gas is configured to form a thin film on the wafer by being sprayed on the wafer, as shown in FIG. ) May be configured to include plasma generating means for generating a plasma.

상기 플라즈마 발생수단은 상기 제1원료가스, 제2원료가스 및 제3원료가스를 활성화시켜 플라즈마를 발생시킨다. 본 실시예에 있어서는, 상기 플라즈마 발생수단으로 고주파 발생기(50)가 구비되어 있으며, 이 고주파 발생기(50)는 리액터(10)의 외부에 설치되어 있다. 그리고, 상기 고주파 발생기(50)는 상기 샤워헤드(30)와 접속되어 있으며, 서셉터유니트(20)는 접지되어 있으며, 박막증착공정시 고주파 전력(RF Power)을 인가함으로써 상기 제1원료가스, 제2원료가스 및 제3원료가스 각각을 플라즈마화시킨다. 이와 같이, 상기 제1원료가스, 제2원료가스 및 제3원료가스가 플라즈마화 된 후에, 그 플라즈마가 샤워헤드의 제1원료가스 분사블록(32a)들, 제2원료가스 분사블록(32b)들 및 제3원료가스 분사블록(32c)들을 통해서 각각 분사됨으로써 웨이퍼에 박막이 형성되게 된다. 한편, 상기 플라즈마 발생수단은 대한민국 공개특허 제2001-81563호, 제2003-85195호 등에 개시되어 있는 구성이 포함되도록 구성될 수도 있다. The plasma generating means generates plasma by activating the first raw material gas, the second raw material gas, and the third raw material gas. In this embodiment, the high frequency generator 50 is provided as the plasma generating means, and the high frequency generator 50 is provided outside the reactor 10. In addition, the high frequency generator 50 is connected to the shower head 30, the susceptor unit 20 is grounded, the first raw material gas, by applying a high frequency power (RF Power) in the thin film deposition process, Each of the second raw material gas and the third raw material gas is converted into plasma. As such, after the first raw material gas, the second raw material gas, and the third raw material gas are converted into plasma, the plasma is first raw material gas injection blocks 32a and second raw material gas injection blocks 32b of the shower head. And the third raw material gas injection blocks 32c are respectively sprayed to form a thin film on the wafer. On the other hand, the plasma generating means may be configured to include the configuration disclosed in the Republic of Korea Patent Publication No. 2001-81563, 2003-85195.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명 은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다. As mentioned above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is obvious.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 샤워헤드와 서셉터유니트 사이에 박막증착이 이루어지지 않는 불필요한 공간이 종래에 비해 현저히 줄어들게 된다. 따라서, 원료가스와 퍼지가스의 사용량 및 파티클의 발생 가능한 공간을 최소화할 수 있게 된다. According to the present invention of the above configuration, the unnecessary space between the shower head and the susceptor unit is not significantly reduced compared to the prior art. Therefore, it is possible to minimize the amount of the source gas and the purge gas and the space where particles can be generated.

또한, 각 원료가스가 돌출부의 반경방향으로 확산되어 서로 혼합되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 따라서, 웨이퍼에 원하는 조성의 박막을 형성할 수 있게 된다. In addition, it is possible to effectively prevent the phenomenon that each source gas is diffused in the radial direction of the protrusions and mixed with each other. Therefore, a thin film of a desired composition can be formed on the wafer.

그리고, 서셉터유니트의 1회전시 제1원료가스, 제2원료가스 및 제3원료가스를 두 번 증착하는 효과를 얻을 수 있게 된다. 그리고, 동일한 원료가스가 분사되는 원료가스 분사블록의 개수를 조절함으로써 서셉터유니트의 회전속도를 적절히 제어할 수 있게 되며, 나아가 서셉터유니트의 회전속도에 비례하여 증가하는 파티클의 발생량도 최소가 되도록 제어할 수 있게 된다. In addition, when the susceptor unit rotates once, the first raw material gas, the second raw material gas, and the third raw material gas may be deposited twice. The rotation speed of the susceptor unit can be controlled appropriately by adjusting the number of source gas injection blocks through which the same source gas is injected, and furthermore, the amount of particles increased in proportion to the rotation speed of the susceptor unit is minimized. You can control it.

또한, 원료가스 분사블록 및 퍼지가스 분사블록의 높이를 적절하게 조절함으로써, 동일 시간에 동일 양의 원료가스를 분사하더라도 샤워헤드와 서셉터유니트 사이의 원료가스 농도를 조절할 수 있게 된다. 더불어, 제1원료가스와 제2원료가스의 혼합, 제2원료가스와 제3원료가스의 혼합 및 제3원료가스와 제1원료가스의 혼합이 퍼지가스에 의해 효과적으로 방지된다. Further, by appropriately adjusting the heights of the source gas injection block and the purge gas injection block, even if the same amount of the source gas is injected at the same time, it is possible to control the source gas concentration between the shower head and the susceptor unit. In addition, the mixing of the first raw material gas and the second raw material gas, the mixing of the second raw material gas and the third raw material gas, and the mixing of the third raw material gas and the first raw material gas are effectively prevented by the purge gas.

그리고, 웨이퍼 아암이 복수 구비되어 있으므로, 웨이퍼의 로딩 및 언로딩시 발생되는 공정 대기시간을 최소화하여 공정시간을 단축할 수 있게 된다. In addition, since a plurality of wafer arms are provided, the process waiting time can be shortened by minimizing the process waiting time generated during loading and unloading of the wafer.

Claims (10)

내부에 박막증착공간이 형성되며, 상면 중앙에는 상기 상면에 대해 하방으로 돌출되는 돌출부가 형성되어 있는 리액터; A reactor having a thin film deposition space formed therein, and having a protruding portion protruding downward from the upper surface in the center of the upper surface; 상면 중앙에 오목부가 오목하게 형성되며, 상기 돌출부의 바닥면이 상기 오목부 내에 배치되도록 상기 리액터 내부에 설치되며, 상기 리액터에 대해 회전 가능한 서셉터유니트;A susceptor unit having a concave portion formed in a center of an upper surface thereof, the susceptor unit being installed in the reactor so that the bottom surface of the protrusion is disposed in the concave portion, and rotatable with respect to the reactor; 상기 서셉터유니트의 하방에 설치되며, 내부에 가열소자가 매설되어 상기 서셉터유니트에 안착된 웨이퍼를 가열하는 가열블록; 및 A heating block installed below the susceptor unit and having a heating element embedded therein to heat the wafer seated on the susceptor unit; And 상기 리액터 내부에 설치되며, 상기 서셉터유니트에 안착된 웨이퍼에 박막이 증착되도록 상기 웨이퍼를 향해 원료가스를 분사하는 샤워헤드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치. And a shower head installed in the reactor and spraying source gas toward the wafer such that a thin film is deposited on the wafer seated on the susceptor unit. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 리액터는 바닥부와, 상기 바닥부의 가장자리로부터 상방으로 연장되어 형성된 폐곡면 형상의 외측부와, 상기 외측부의 상측에 결합되며 상기 돌출부가 형성된 상부플레이트부를 포함하며, The reactor includes a bottom portion, an outer portion of a closed curved shape extending upward from an edge of the bottom portion, and an upper plate portion coupled to an upper side of the outer portion and having the protrusion formed thereon, 상기 박막증착공간은 상기 샤워헤드와, 서셉터유니트와, 외측부와, 돌출부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치. And the thin film deposition space is formed by the shower head, the susceptor unit, the outer portion, and the protrusion. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 서셉터유니트는, 구동수단에 의해 회전되는 회전축을 포함하며 상기 오목부가 형성되어 있는 서셉터 홀더 플레이트와, 상기 오목부를 중심으로 상기 오목부 주위에 방사형으로 배치되도록 상기 서셉터 홀더 플레이트에 결합되며 상기 웨이퍼가 안착되는 복수의 서셉터를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치. The susceptor unit is coupled to the susceptor holder plate including a susceptor holder plate including a rotating shaft rotated by a driving means, the recess being formed, and radially disposed around the recess around the recess. A thin film deposition apparatus comprising a plurality of susceptors on which the wafer is seated. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 샤워헤드는, 상기 원료가스가 각각 분사되며 상기 리액터의 돌출부 주위에 상기 돌출부를 중심으로 방사형으로 배치되는 복수의 원료가스 분사블록; 및 The shower head may include a plurality of source gas injection blocks each of which is injected with the source gas and disposed radially around the protrusion around the protrusion of the reactor; And 상기 원료가스 분사블록들 사이에 각각 배치되며 퍼지가스가 각각 분사되는 복수의 퍼지가스 분사블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치. And a plurality of purge gas injection blocks disposed between the source gas injection blocks and each of which purge gas is injected. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 원료가스 분사블록들 및 퍼지가스 분사블록들 각각의 바닥면으로부터 상기 서셉터유니트의 상면까지의 최단거리는 서로 다른 것을 특징으로 하는 박막증착장치. And the shortest distance from the bottom of each of the source gas injection blocks and the purge gas injection blocks to the top surface of the susceptor unit is different. 제 5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 각 퍼지가스 분사블록의 바닥면으로부터 상기 서셉터유니트의 상면까지의 최단거리는, 상기 각 원료가스 분사블록의 바닥면으로부터 상기 서셉터유니트의 상면까지의 최단거리보다 더 큰 것을 특징으로 하는 박막증착장치. The shortest distance from the bottom surface of each purge gas injection block to the top surface of the susceptor unit is greater than the shortest distance from the bottom surface of each source gas injection block to the top surface of the susceptor unit. Device. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 원료가스 분사블록들 중 적어도 한 쌍의 원료가스 분사블록에서 분사되는 상기 원료가스와, 상기 원료가스 분사블록들 중 나머지 원료가스 분사블록에서 분사되는 상기 원료가스는 서로 다른 종류인 것을 특징으로 하는 박막증착장치. The source gas injected from at least one pair of source gas injection blocks of the source gas injection blocks and the source gas injected from the remaining source gas injection blocks of the source gas injection blocks may be different from each other. Thin film deposition apparatus. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 원료가스 분사블록들 및 퍼지가스 분사블록들 중 적어도 하나의 분사블록에는 상기 원료가스 또는 퍼지가스가 분사되는 슬릿 또는 홀 형상의 분사구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.And at least one of the source gas injection blocks and the purge gas injection blocks is formed with a slit or hole-shaped injection hole through which the source gas or the purge gas is injected. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 다수의 웨이퍼가 실장되어 있는 웨이퍼 카세트로부터 복수의 상기 웨이퍼를 상기 서셉터유니트로 로딩 및 상기 서셉터유니트로부터 언로딩하기 위해 마련된 복수의 웨이퍼 이송 아암을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치. And a plurality of wafer transfer arms provided for loading the plurality of wafers into the susceptor unit and unloading from the susceptor unit from a wafer cassette having a plurality of wafers mounted thereon. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 원료가스를 활성화시켜 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치. And a plasma generating means for activating the source gas to generate plasma.
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