KR100782291B1 - Showerhead having gas separative type and pulsed CVD device using the showerhead - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치에 관한 것으로, 반응 챔버 외부에 위치하며, 제1 전구체(precursor)가 공급되는 제1 전구체 공급원과 제2 전구체가 공급되는 제2 전구체 공급원, 퍼지 가스가 공급되는 퍼지가스 공급원 및 상기 각각의 가스의 개폐 및 유량을 조절하는 다수의 밸브를 구비하는 가스 공급원; 상기 제1 전구체 및 제2 전구체가 분리되어 공급되는 가스공급모듈과 공급된 제1, 제2 전구체를 분리하여 제공하는 가스분리모듈과 내부에 절연체를 포함하여 파워의 영향을 차단하며 내부에 혼합 분사구를 구비하는 가스분사모듈을 구비하며, 상기 가스분리모듈에 파워가 인가되어 상기 제1, 제2 전구체가 플라즈마 상태로 반응 챔버 내부로 분사되는 가스분리형 샤워헤드; 및 배기펌프를 구비하며, 상기 퍼지 가스가 반응 챔버 내부로 분사될 때에 반응 챔버 내부의 잔류 가스를 반응 챔버 외부로 배출하는 배기부를 포함하는 것을 특징으로 한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulsed CVD apparatus using a gas separation shower head, wherein the first precursor source is supplied outside the reaction chamber and the second precursor source is supplied to the second precursor, and the purge gas is supplied to the second precursor. A gas supply source having a purge gas supply source to which the gas is supplied and a plurality of valves for controlling opening and closing of each gas; Including a gas separation module for separating the first precursor and the second precursor and a gas separation module for supplying the first and second precursors and an insulator therein to block the effect of power and the mixing nozzle inside A gas separation module having a gas injection module including a gas separation shower head in which power is applied to the gas separation module so that the first and second precursors are injected into the reaction chamber in a plasma state; And an exhaust pump, wherein the exhaust unit discharges residual gas in the reaction chamber to the outside of the reaction chamber when the purge gas is injected into the reaction chamber.

박막 증착, pulsed CVD, 가스분리형 샤워헤드 Thin Film Deposition, Pulsed CVD, Gas-Separated Showerheads

Description

가스분리형 샤워헤드 및 이를 이용한 펄스 ＣＶＤ 장치{Showerhead having gas separative type and pulsed CVD device using the showerhead}Showerhead having gas separative type and pulsed CVD device using the showerhead}

도 1은 본 발명에 의한 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치를 개략적으로 나타내는 도면.1 schematically shows a pulse CVD apparatus using a gas separation showerhead according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 펄스 CVD 장치의 가스분리형 샤워헤드를 나타내는 도면.Figure 2 shows a gas separation showerhead of a pulsed CVD apparatus according to the present invention.

도 3a 및 도 3b는 가스분리형 샤워헤드의 가스분사모듈을 상세하게 나타내는 도면.3a and 3b is a view showing in detail the gas injection module of the gas separation shower head.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 펄스 CVD 장치를 이용한 펄스 CVD 공정의 일실시예들을 나타내는 도면.4A and 4B illustrate embodiments of a pulse CVD process using a pulse CVD apparatus according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 반응 챔버 100 : 가스 공급원1: reaction chamber 100: gas supply source

11 : 제1 전구체 공급원 12 : 제2 전구체 공급원11: first precursor source 12: second precursor source

13 : 퍼지가스 공급원 200 : 가스분리형 샤워헤드13: purge gas source 200: gas separation shower head

220 : 가스공급모듈 222 : 외부 공급 통로220: gas supply module 222: external supply passage

224 : 내부 공급 통로 240 : 가스분리모듈224: internal supply passage 240: gas separation module

242 : 제1 전구체 영역 244 : 제2 전구체 영역242: first precursor region 244: second precursor region

246 : 가스 분배판 250 : 파워인가부246 gas distribution plate 250 power supply unit

260 : 가스분사모듈 262 : 홀260: gas injection module 262: hole

264 : 제2 전구체 분출구 265 : 절연체264: second precursor outlet 265: insulator

266 : 제1 전구체 분출구 267 : 그라운드266: first precursor outlet 267: ground

270 : 혼합분사구 300 : 배기부270: mixing nozzle 300: exhaust

A : 제1 전구체 B : 제2 전구체A: first precursor B: second precursor

본 발명은 본 발명은 반도체 박막 증착 장치 중 펄스 CVD(pulsed chemical vapor deposition)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치에 관한 것이다. The present invention relates to pulsed chemical vapor deposition (CVD) among semiconductor thin film deposition apparatuses, and more particularly, to a pulsed CVD apparatus using a gas separation showerhead.

종래의 반도체 박막 증착 공정은 가스의 화학반응으로 형성된 입자들을 웨이퍼 표면에 증착시킬 수 있는 화학기상증착(CVD) 장치를 이용한 공정이 주로 사용되어 왔다.In the conventional semiconductor thin film deposition process, a process using a chemical vapor deposition (CVD) apparatus capable of depositing particles formed by a chemical reaction of gas on a wafer surface has been mainly used.

최근에는 이러한 CVD 방법의 증착속도를 높이기 위해 MOCVD 방법 또는 PECVD 방법을 이용하는 공정이 주로 사용된다.Recently, a process using a MOCVD method or a PECVD method is mainly used to increase the deposition rate of such a CVD method.

펄스 CVD 방법(pulsed chemical vapor deposition)은 높은 증측속도를 갖는 종래의 MOCVD(metal organic CVD) 또는 PECVD(plasma enhanced CVD) 방법을 이용하면서 얇은 막의 두께 제어를 위하여 플라즈마 강화 순환 증착 방식으로 진행된다.Pulsed chemical vapor deposition is performed by plasma enhanced cyclic deposition for thin film thickness control using conventional metal organic CVD (MOCVD) or plasma enhanced CVD (PECVD) methods with high deposition rates.

종래의 펄스 CVD 방법에서는 각 공정에 사용되는 전구체를 동일하게 적용하며, 퍼지단계의 추가를 통하여 공정사이클을 형성하고, 사이클의 반복횟수에 의해 막의 두께를 결정하여왔다.In the conventional pulse CVD method, precursors used in each process are applied in the same manner, and a process cycle is formed by adding a purge step, and the thickness of the film is determined by the number of cycles.

그러나, 종래의 펄스 CVD에 이용되는 장치는 2개 이상의 전구체가 샤워헤드 전에 혼합 공급되어 샤워헤드 내에서의 반응을 통한 부산물이 발생되는 단점이 있다.However, the apparatus used in the conventional pulsed CVD has a disadvantage in that two or more precursors are mixed and supplied before the showerhead to generate by-products through reaction in the showerhead.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 전구체를 샤워헤드 내의 다른 경로로 격리 공급하여 샤워헤드 내에서의 부산물의 생성을 억제하고, 퍼지 시간의 단축할 수 있는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the above problems, by separating the precursor to the other path in the shower head to suppress the generation of by-products in the shower head, and to provide a gas separation type shower head that can shorten the purge time It is an object of the present invention to provide a pulsed CVD apparatus.

또한, 공동 전극의 적용에 따라 저파워에서도 수소가 포함된 전구체에 대한 강력한 수소분리작용을 통한 막 내의 수소함량을 최소화하고 플라즈마에 의한 웨이퍼의 손상을 최소화할 수 있는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, pulsed CVD using a gas separation showerhead that minimizes the hydrogen content in the film and minimizes the damage of the wafer by plasma through the strong hydrogen separation effect on the hydrogen-containing precursor under low power according to the application of the common electrode. The purpose is to provide a device.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD(pulsed chemical vapor deposition) 장치는 반응 챔버 외부에 위치하며, 제1 전구체(precursor)가 공급되는 제1 전구체 공급원과 제2 전구체가 공급되는 제2 전구체 공급원, 퍼지 가스가 공급되는 퍼지가스 공급원 및 상기 각각의 가스의 개폐 및 유량을 조절하는 다수의 밸브를 구비하는 가스 공급원; 상기 제1 전구체 및 제2 전구체가 분리되어 공급되는 가스공급모듈과 공급된 제1, 제2 전구체를 분리하여 제공하는 가스분리모듈과 내부에 절연체를 포함하여 파워의 영향을 차단하며 내부에 혼합 분사구를 구비하는 가스분사모듈을 구비하며, 상기 가스분리모듈에 파워가 인가되어 상기 제1, 제2 전구체가 플라즈마 상태로 반응 챔버 내부로 분사되는 가스분리형 샤워헤드; 및 배기펌프를 구비하며, 상기 퍼지 가스가 반응 챔버 내부로 분사될 때에 반응 챔버 내부의 잔류 가스를 반응 챔버 외부로 배출하는 배기부를 포함하는 것을 특징으로 한다. Pulsed chemical vapor deposition (CVD) apparatus using a gas separation showerhead according to the present invention for achieving the above technical problem is located outside the reaction chamber, the first precursor source and the second precursor is supplied with a first precursor (precursor) A gas supply source having a second precursor source to which the gas is supplied, a purge gas source to which the purge gas is supplied, and a plurality of valves for controlling opening and closing of each gas; Including a gas separation module for separating the first precursor and the second precursor and a gas separation module for supplying the first and second precursors and an insulator therein to block the effect of power and the mixing nozzle inside A gas separation module having a gas injection module including a gas separation shower head in which power is applied to the gas separation module so that the first and second precursors are injected into the reaction chamber in a plasma state; And an exhaust pump, wherein the exhaust unit discharges residual gas in the reaction chamber to the outside of the reaction chamber when the purge gas is injected into the reaction chamber.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치를 개략적으로 나타내는 것으로, 반응 챔버(1), 가스 공급원(100), 가스분리형 샤워헤드(200) 및 배기부(300)로 구성된다.FIG. 1 schematically shows a pulse CVD apparatus using a gas separation shower head according to the present invention, and includes a reaction chamber 1, a gas supply source 100, a gas separation shower head 200, and an exhaust unit 300. .

전구체(precursor)와 퍼지가스를 공급하는 가스 공급원(100)은 반응 챔버(1) 외부에 위치하며, 제1 전구체(A)를 공급하는 제1 전구체 공급원(11)과 제2 전구체(B)를 공급하는 제2 전구체 공급원(12), 그리고 퍼지 가스를 공급하는 퍼지가스 공급원(13)과 각각의 가스들의 개폐와 유량을 조절하는 다수의 밸브들(v/v 1 ~ v/v 4)로 구성된다.The gas source 100 supplying the precursor and the purge gas is located outside the reaction chamber 1, and the first precursor source 11 and the second precursor B supplying the first precursor A are disposed. A second precursor source 12 for supplying, and a purge gas source 13 for supplying purge gas, and a plurality of valves (v / v 1 to v / v 4) for controlling opening and closing of respective gases. do.

제1 전구체 공급원(11) 및 제2 전구체 공급원(12)에 있는 제1, 제2 전구체는 가스 상태이다.The first and second precursors in the first precursor source 11 and the second precursor source 12 are gaseous.

가스분리형 샤워헤드(200)는 제1 전구체(A) 및 제2 전구체(B)가 분리되어 공급되는 가스공급모듈(220)과 공급된 제1 전구체(A) 및 제2 전구체(B)를 분리하여 제공하는 가스분리모듈(240)과 내부에 절연체(265)를 포함하여 파워의 영향을 차단하며 내부에 혼합 분사구(270)를 구비하는 가스분사모듈(260)을 구비하며, 가스분리모듈(240)에 소정의 파워가 인가되어 제1 전구체(A) 및 제2 전구체(B)가 반응 챔버(1) 내부로 분사된다.The gas separation shower head 200 separates the gas supply module 220 in which the first precursor A and the second precursor B are separated, and the supplied first precursor A and the second precursor B. Including a gas separation module 240 and an insulator 265 therein to block the influence of power and has a gas injection module 260 having a mixing nozzle 270 therein, gas separation module 240 A predetermined power is applied to the first precursor A and the second precursor B to be injected into the reaction chamber 1.

배기펌프를 구비하는 배기부(300)는 퍼지 가스가 반응 챔버(1) 내부로 분사될 때에 반응 챔버(1) 내부의 잔류 가스 등을 외부로 배출하며, 또한 가스 공급원(100)의 제1 전구체 공급원(11) 및 제2 전구체 공급원(12)과 직접 연결되어, 퍼지가스 공급원(13)으로부터 퍼지가스가 분사되는 경우에 제1 전구체 공급원(11) 및 제2 전구체 공급원(12)으로부터 제1 전구체(A) 및 제2 전구체(B)를 반응 챔버를 통하지 않고 직접 배기부(300)로 흐르게 한다.The exhaust unit 300 having an exhaust pump discharges residual gas, etc. in the reaction chamber 1 to the outside when the purge gas is injected into the reaction chamber 1, and also discharges the first precursor of the gas supply source 100. Directly connected with the source 11 and the second precursor source 12, the first precursor from the first precursor source 11 and the second precursor source 12 when purge gas is injected from the purge gas source 13. (A) and the second precursor (B) are allowed to flow directly to the exhaust unit 300 without passing through the reaction chamber.

도 2는 본 발명에 의한 가스분리형 샤워헤드(200)를 나타내는 것으로, 가스공급모듈(220), 가스분리모듈(240) 및 가스분사모듈(260)로 구성된다.2 shows a gas separation shower head 200 according to the present invention, and includes a gas supply module 220, a gas separation module 240, and a gas injection module 260.

가스공급모듈(220)에서는 가스 공급원(100)으로부터 제1 전구체(A)와 제2 전구체(B) 중 어느 하나의 전구체가 외부의 공급 통로(222)로, 다른 하나의 전구체가 내부의 공급 통로(224)로 격리되어 공급되는데, 도 2의 실시예에서는 제1 전구체(A)가 외부의 공급 통로(222)로, 제2 전구체(B)가 내부의 공급 통로(224)로 격리되어 공급된다.In the gas supply module 220, any one of the first precursor A and the second precursor B is from the gas supply source 100 to the external supply passage 222, and the other precursor is the internal supply passage. In the embodiment of FIG. 2, the first precursor A is supplied to the external supply passage 222 and the second precursor B is supplied to the internal supply passage 224. .

가스 공급원(100)의 퍼지가스 공급원(13)은 가스분리형 샤워헤드(200)의 외부 공급 통로(222) 또는 내부 공급 통로(224) 중에서 적어도 하나의 공급관과 연결되어 있으며, 증착시 제1 전구체 또는 제2 전구체가 분사된 후 소정의 퍼지 가스가 혼합 분사구(270)를 통하여 반응 챔버(1) 내부로 분사된다.The purge gas source 13 of the gas source 100 is connected to at least one of the external supply passage 222 or the internal supply passage 224 of the gas-separated showerhead 200, and when deposited, the first precursor or After the second precursor is injected, a predetermined purge gas is injected into the reaction chamber 1 through the mixing nozzle 270.

가스분리모듈(240)은 가스공급모듈(220) 하부에 위치하며, 공급된 제 1 전구체(A)를 제공하는 제1 전구체 영역(242)과 공급된 제2 전구체(B)를 제공하는 제2 전구체 영역(244)을 구비한다.The gas separation module 240 is positioned below the gas supply module 220 and has a first precursor region 242 providing a supplied first precursor A and a second providing a second precursor B supplied. Precursor region 244.

제2 전구체 영역(244)은 제1 전구체 영역(242)의 하부에 제1 전구체 영역(242)과 분리되어 있으며, 제2 전구체 영역(244) 내부에 가스 분배판(246)에 의해 제2 전구체(B)가 고르게 분포된다.The second precursor region 244 is separated from the first precursor region 242 under the first precursor region 242, and the second precursor is formed by the gas distribution plate 246 inside the second precursor region 244. (B) is evenly distributed.

각 가스 영역(242, 244)을 통과하는 각각의 제1 전구체(A)와 제2 전구체(B)는 가스별로 별도의 분사구를 통하지 않고, 두 가스 모두 혼합 분사구(270)를 통해 공정 목적에 따라 동시에 또는 순차적으로 분사된다.Each of the first precursor A and the second precursor B passing through each gas region 242 and 244 does not go through a separate injection hole for each gas, and both gases are mixed through the mixing injection hole 270 according to the process purpose. Sprayed simultaneously or sequentially.

가스분리형 샤워헤드(200)의 외부에 위치하는 파워인가부(250)에 의해 가스분리모듈(240)에 소정의 파워가 인가되어, 제1 전구체 영역(242)에 있는 제1 전구체(A) 및 제2 전구체 영역(244)에 있는 제2 전구체(B)가 분리된 상태에서 각각 플라즈마 상태가 된다. Predetermined power is applied to the gas separation module 240 by the power applying unit 250 located outside the gas separation shower head 200, and thus the first precursor A in the first precursor region 242 and Each of the second precursors B in the second precursor region 244 is in a plasma state in a separated state.

이 경우 가스분리모듈(240)은 도전체로 형성되어 공동 전극(multi hollow cathode) 역할을 하게 된다.In this case, the gas separation module 240 is formed of a conductor to serve as a multi hollow cathode.

파워는 플라즈마를 인가할 수 있는 파워로서, DC 파워, 마이크로 웨이 브(microwave) 파워 및 RF 파워 중에서 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다.Power is a power capable of applying a plasma, it is preferable to use any one of DC power, microwave power and RF power.

가스분사모듈(260)은 가스분리모듈(240) 하부에 위치하며 다수의 홀(262)을 구비하며, 다수의 홀 내부와 제2 전구체 영역(244) 하부 끝단의 다수의 제2 전구체 분출구(264) 하부 및 상기 다수의 제2 전구체 분출구(264)를 둘러싸는 공간에 형성되는 제1 전구체 분출구(266) 하부에 형성되는 혼합 분사구(270)를 구비한다.The gas injection module 260 is disposed under the gas separation module 240 and includes a plurality of holes 262, and a plurality of second precursor ejections 264 inside the plurality of holes and at the lower end of the second precursor region 244. ) And a mixing nozzle 270 formed under the first precursor outlet 266 formed in a space surrounding the plurality of second precursor outlets 264.

제2 전구체 분출구(264)는 가스분사모듈(260)의 다수의 홀(262) 각각의 중앙에 위치하고, 제2 전구체 분출구(264)의 끝은 가스분사모듈(260)의 상판부터 하판까지 높이가 조절가능하다. 또한, 제2 전구체 분출구(264)의 끝의 조절에 따라서 제1 전구체 분출구(266)의 끝도 조절된다.The second precursor nozzle 264 is located at the center of each of the plurality of holes 262 of the gas injection module 260, and the end of the second precursor nozzle 264 has a height from the top plate to the bottom plate of the gas injection module 260. It is adjustable. In addition, the end of the first precursor outlet 266 is also adjusted according to the adjustment of the end of the second precursor outlet 264.

가스분사모듈은 일부 또는 전부가 절연체(265)로 구성되어 파워인가부(250)로부터 발생된 파워의 영향을 차단하게 되어 웨이퍼 등에 파워의 영향이 미치지 않도록 한다.Part or all of the gas injection module is composed of an insulator 265 to block the influence of power generated from the power applying unit 250 so that the influence of power does not affect the wafer or the like.

도 3a는 가스분사모듈(260)의 일부가 절연체로 형성된 것을 나타내고, 도 3b는 가스분사모듈(260)의 전부가 절연체로 형성된 것을 나타낸다.3A illustrates that a part of the gas injection module 260 is formed of an insulator, and FIG. 3B illustrates that all of the gas injection module 260 is formed of an insulator.

도 3a를 참조하면, 가스분사모듈(260)은 Al2O3와 같은 절연체(265)와 절연체(265) 하부에 위치하는 알루미늄 재질의 그라운드(267)로 구성되어 있고, 도 3b를 참조하면, 가스분사모듈(260)은 Al2O3와 같은 절연체로만 구성되어 있다.Referring to FIG. 3A, the gas injection module 260 is composed of an insulator 265 such as Al 2 O 3 and an aluminum ground 267 positioned below the insulator 265. Referring to FIG. 3B, The gas injection module 260 is composed of only an insulator such as Al 2 O 3 .

그라운드(267)는 없어도 무방하지만, 그라운드(267)가 존재하는 경우 절연체(265)에 의해 차단된 파워의 영향을 더욱 낮도록 하여 제1, 제2 전구체 분사시 웨이퍼 등에 파워의 영향이 미치지 않도록 한다.Although the ground 267 may be absent, when the ground 267 is present, the influence of the power interrupted by the insulator 265 is further lowered so that the power does not affect the wafer or the like during the injection of the first and second precursors. .

본 발명에서 이용되는 절연체(265)는 Al2O3, AlN 등의 세라믹 물질 계열과 테프론(Teflon) 등의 고분자물질 계열을 포함한다. 즉, Al2O3, AlN 등의 세라믹 물질 또는 테프론(Teflon) 등의 고분자 물질 중에서 어느 하나일 수도 있고, 또는 세라믹 물질과 고분자 물질의 복합체일 수도 있다.The insulator 265 used in the present invention includes a ceramic material series such as Al 2 O 3 and AlN and a polymer material series such as Teflon. That is, any one may be a ceramic material such as Al 2 O 3 , AlN or a polymer material such as Teflon, or may be a composite of a ceramic material and a polymer material.

또한, 가스분리모듈(240)과 가스분사모듈(260) 사이에 절연체링(도면 미표시)을 더 포함하여 위치하여 가스분리모듈(240)과 가스분사모듈(260)을 전기적으로 더욱더 절연시킬 수 있다.In addition, an insulator ring (not shown) may be further disposed between the gas separation module 240 and the gas injection module 260 to further electrically insulate the gas separation module 240 and the gas injection module 260. .

표 1은 도 1에 기재된 다수의 밸브(v/v 1 ~ v/v 4)의 펄스 CVD 공정에서의 동작의 일예를 나타낸 것이다.Table 1 shows an example of the operation in the pulse CVD process of the plurality of valves (v / v 1 to v / v 4) described in FIG.

구 분division v/v 1v / v 1 v/v 2v / v 2 v/v 3v / v 3 v/v 4v / v 4 증착deposition RUNRUN RUNRUN CLOSECLOSE CLOSECLOSE 퍼지Fudge DIVERTDIVERT DIVERTDIVERT OPENOPEN OPENOPEN

여기서 RUN은 반응 챔버(1)로 흐르는 것을, OPEN은 밸브가 열려있는 것을, CLOSE는 밸브가 닫혀있는 것을, 그리고 DIVERT는 반응 챔버(1)로 흐르지 않고 배기펌프(30)로 직접 흐르는 것을 의미한다.Where RUN means that it flows into the reaction chamber 1, OPEN means that the valve is open, CLOSE means that the valve is closed, and DIVERT means that it flows directly into the exhaust pump 30 without flowing into the reaction chamber 1. .

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 펄스 CVD 장치를 이용한 펄스 CVD 공정의 일실시예들을 나타낸 것이다.4A and 4B illustrate one embodiment of a pulse CVD process using a pulse CVD apparatus according to the present invention.

도 4a를 참조하면 증착시에는 제1 전구체(A)와 제2 전구체(B)가 반응 챔버(1) 내부로 공급되고, 퍼지가스는 배기부(300)로 직접 흐르게 된다. Referring to FIG. 4A, during deposition, the first precursor A and the second precursor B are supplied into the reaction chamber 1, and the purge gas flows directly into the exhaust part 300.

반면 퍼지(purge)시에는 제1 전구체(A)와 제2 전구체(B)의 공급이 중단되고 퍼지가스가 반응 챔버(1) 내부로 공급되게 된다. 증착 속도를 높이기 위하여 도 4b와 같이 퍼지시에 제1 전구체(A)와 제2 전구체(B)의 공급이 계속해서 공급되는 가운데 퍼지가스를 반응 챔버(1) 내부로 공급될 수 있다. On the other hand, during purge, the supply of the first precursor A and the second precursor B is stopped and the purge gas is supplied into the reaction chamber 1. In order to increase the deposition rate, the purge gas may be supplied into the reaction chamber 1 while the supply of the first precursor A and the second precursor B is continuously supplied at the time of purging as shown in FIG. 4B.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention has been described by way of example only, and is not intended to limit the present invention. In addition, it is apparent that any person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치는 가스분리형 샤워헤드 내에서 제1 전구체와 제2 전구체가 별도의 경로를 가짐으로 인해 샤워헤드 내에서 부산물의 발생이 억제되고, 퍼지 시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, in the pulsed CVD apparatus using the gas separation showerhead according to the present invention, since the first precursor and the second precursor have separate paths in the gas separation showerhead, by-products are suppressed in the showerhead. This has the advantage of reducing the purge time.

또한 본 발명에 의한 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치는 샤워헤드의 구조상 가스분리모듈이 공동 전극의 역할을 하게 되어 공동 전극에 의한 멀티 할로우 캐소드 효과로 인해 저파워에서도 수소함량이 최소화되는 막질의 형성이 가능하며, 가스 공급 및 퍼지의 사이클을 반복함으로써 원하는 막의 두께 조절이 가능한 장점이 있다.In addition, in the pulse CVD apparatus using the gas separation showerhead according to the present invention, the gas separation module acts as a cavity electrode due to the structure of the shower head, and thus the membrane quality is minimized due to the multi hollow cathode effect by the cavity electrode. Formation is possible, and the desired film thickness can be adjusted by repeating the cycle of gas supply and purge.

Claims (15)

가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD(pulsed chemical vapor deposition) 장치에 있어서,In the pulsed chemical vapor deposition (CVD) apparatus using a gas separation shower head, 반응 챔버 외부에 위치하며, 제1 전구체(precursor)가 공급되는 제1 전구체 공급원과 제2 전구체가 공급되는 제2 전구체 공급원, 퍼지 가스가 공급되는 퍼지가스 공급원 및 상기 각각의 가스의 개폐 및 유량을 조절하는 다수의 밸브를 구비하는 가스 공급원;Located outside the reaction chamber, the first precursor source to which the first precursor is supplied, the second precursor source to which the second precursor is supplied, the purge gas source to which the purge gas is supplied, and opening / closing and flow rates of the respective gases. A gas source having a plurality of valves to regulate; 상기 제1 전구체 및 제2 전구체가 분리되어 공급되는 가스공급모듈과 공급된 제1, 제2 전구체를 분리하여 제공하는 가스분리모듈과 내부에 절연체를 포함하여 파워의 영향을 차단하며 내부에 혼합 분사구를 구비하는 가스분사모듈을 구비하며, 상기 가스분리모듈에 파워가 인가되어 상기 제1, 제2 전구체가 플라즈마 상태로 반응 챔버 내부로 분사되는 가스분리형 샤워헤드; 및Including a gas separation module for separating the first precursor and the second precursor and a gas separation module for supplying the first and second precursors and an insulator therein to block the effect of power and the mixing nozzle inside A gas separation module having a gas injection module including a gas separation shower head in which power is applied to the gas separation module so that the first and second precursors are injected into the reaction chamber in a plasma state; And 배기펌프를 구비하며, 상기 퍼지 가스가 반응 챔버 내부로 분사될 때에 반응 챔버 내부의 잔류 가스를 반응 챔버 외부로 배출하는 배기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치.And an exhaust pump for exhausting residual gas in the reaction chamber to the outside of the reaction chamber when the purge gas is injected into the reaction chamber. 제1항에 있어서, 상기 가스분리형 샤워헤드는The method of claim 1, wherein the gas separation shower head 서로 격리된 내부 공급 통로 및 외부 공급 통로를 구비하여, 상기 가스 공급원으로부터 상기 제1 전구체와 제2 전구체가 각각 격리되어 공급되는 가스공급모듈;A gas supply module having an internal supply passage and an external supply passage, which are isolated from each other, wherein the first precursor and the second precursor are separately supplied from the gas supply source; 상기 가스공급모듈 하부에 위치하며, 상기 공급된 제 1 전구체를 제공하는 제1 전구체 영역과 상기 공급된 제2 전구체를 제공하는 제2 전구체 영역을 구비하되, 상기 제2 전구체 영역은 상기 제1 전구체 영역의 하부에 상기 제1 전구체 영역과 분리되어 있으며, 상기 제2 전구체 영역 내부에 구비되는 가스 분배판에 의해 상기 제2 전구체가 고르게 분포되는 가스분리모듈; 및Positioned below the gas supply module, the first precursor region providing the supplied first precursor and the second precursor region providing the supplied second precursor, wherein the second precursor region is the first precursor; A gas separation module separated from the first precursor region at a lower portion of the region, in which the second precursor is evenly distributed by a gas distribution plate provided in the second precursor region; And 상기 가스분리모듈 하부에 위치하며, 다수의 홀을 구비하여 상기 다수의 홀 내부와 상기 제2 전구체 영역 하부 끝단의 다수의 제2 전구체 분출구 하부 및 상기 다수의 제2 전구체 분출구를 둘러싸는 공간에 형성되는 제1 전구체 분출구 하부에 형성되는 혼합 분사구를 구비하는 가스분사모듈을 포함하고, Located in the lower portion of the gas separation module, and provided with a plurality of holes formed in the space surrounding the plurality of second precursor outlets and the plurality of second precursor outlets inside the plurality of holes and the lower end of the second precursor region. It includes a gas injection module having a mixing nozzle is formed in the lower portion of the first precursor nozzle, 상기 가스분리모듈에 파워가 인가되어, 제1 전구체와 제2 전구체가 분리된 상태에서 각각 플라즈마 상태가 되며,Power is applied to the gas separation module so that the first precursor and the second precursor are separated from each other, and the plasma is separated. 상기 가스분사모듈의 일부 또는 전부가 절연체로 구성되어 상기 파워의 영향이 차단되는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치.Part or all of the gas injection module is composed of an insulator, the pulse CVD apparatus using a gas separation shower head, characterized in that the effect of the power is blocked. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 가스분리모듈과 가스분사모듈 사이에 위치하여 가스 분리모듈과 가스 분사모듈을 전기적으로 절연시키는 절연체링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치.And an insulator ring disposed between the gas separation module and the gas injection module to electrically insulate the gas separation module from the gas injection module. 제1항에 있어서, 상기 퍼지 가스 공급원은The method of claim 1 wherein the purge gas source is 상기 제1 전구체 공급원 및 상기 제2 전구체 공급원 중에서 적어도 하나와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치.Pulse CVD apparatus using a gas separation shower head, characterized in that connected to at least one of the first precursor source and the second precursor source. 제1항에 있어서, 상기 퍼지 가스는The method of claim 1, wherein the purge gas 상기 제1 전구체 또는 상기 제2 전구체가 분사된 후 혹은 상기 제1 전구체 및 상기 제2 전구체가 분사된 후에 상기 혼합 분사구를 통하여 반응 챔버 내부로 분사되는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치.Pulsed CVD using a gas separation shower head after the first precursor or the second precursor is injected or after the first precursor and the second precursor is injected into the reaction chamber through the mixing nozzle Device. 제1항에 있어서, 상기 배기부는The method of claim 1, wherein the exhaust unit 상기 제1 전구체 공급원 및 제2 전구체 공급원과 직접 연결되어, 상기 퍼지가스가 분사되는 경우에 상기 제1 전구체 공급원 및 제2 전구체 공급원으로부터 제1 전구체 및 제2 전구체를 상기 반응 챔버를 통하지 않고 직접 상기 배기부로 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치.Directly connected to the first precursor source and the second precursor source, the first precursor and the second precursor directly from the first precursor source and the second precursor source without passing through the reaction chamber when the purge gas is injected; Pulsed CVD apparatus using a gas separation shower head, characterized in that flowing to the exhaust. 제1항에 있어서, 상기 제1 전구체 및 제2 전구체는The method of claim 1, wherein the first precursor and the second precursor are 상기 퍼지가스가 상기 반응 챔버 내부로 공급될 때에는 공급이 중단되는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치.Pulsed CVD apparatus using a gas separation shower head, characterized in that the supply is stopped when the purge gas is supplied into the reaction chamber. 제1항에 있어서, 상기 제1 전구체 및 제2 전구체는The method of claim 1, wherein the first precursor and the second precursor are 상기 퍼지가스가 상기 반응 챔버 내부로 공급될 때에도 계속해서 상기 반응챔버 내부로 공급되는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치.And the purge gas is continuously supplied into the reaction chamber even when the purge gas is supplied into the reaction chamber. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파워는The method of claim 1 or 2, wherein the power is DC, RF 및 마이크로웨이브(microwave) 파워 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치.Pulsed CVD apparatus using a gas separation shower head, characterized in that any one of DC, RF, and microwave power. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스분사모듈은According to claim 1 or 2, wherein the gas injection module 절연체로만 구성되어 내부에 다수의 혼합 분사구를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치.Pulse CVD apparatus using a gas separation type shower head, characterized in that it consists of only an insulator to form a plurality of mixing nozzles therein. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스분사모듈은According to claim 1 or 2, wherein the gas injection module 절연체 및 상기 절연체 아래에 위치하는 알루미늄 재질의 그라운드를 포함하여 내부에 다수의 혼합 분사구를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 펄스 CVD 장치. Pulse CVD apparatus using a gas separation shower head, characterized in that to form a plurality of mixing nozzles therein including an insulator and an aluminum ground positioned below the insulator. 제1 전구체 및 제2 전구체가 분리되어 공급되는 가스공급모듈;A gas supply module in which the first precursor and the second precursor are separately supplied; 공급된 제1, 제2 전구체를 분리하여 제공하며, 파워가 인가되어 상기 제1, 제2 전구체가 분리된 상태에서 각각 플라즈마 상태로 되는 가스분리모듈; 및A gas separation module that separates and provides the supplied first and second precursors, wherein the gas separation module is in a plasma state when power is applied to the first and second precursors, respectively; And 내부에 절연체를 포함하여 상기 파워의 영향을 차단하며, 내부에 혼합 분사구가 형성된 가스분사모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드. Including an insulator therein to block the influence of the power, the gas separation shower head, characterized in that it comprises a gas injection module formed with a mixing nozzle therein. 서로 격리된 내부 공급 통로 및 외부 공급 통로를 구비하여, 제1 전구체와 제2 전구체가 각각 격리되어 공급되는 가스공급모듈;A gas supply module having internal supply passages and external supply passages that are isolated from each other, wherein the first precursor and the second precursor are supplied separately from each other; 상기 가스공급모듈 하부에 위치하며, 상기 공급된 제1 전구체를 제공하는 제1 전구체 영역과 상기 공급된 제2 전구체를 제공하는 제2 전구체 영역을 구비하되, 상기 제2 전구체 영역은 상기 제1 전구체 영역의 하부에 상기 제1 전구체 영역과 분리되어 있으며, 상기 제2 전구체 영역 내부에 구비되는 가스 분배판에 의해 상기 제2 전구체가 고르게 분포되는 가스분리모듈; 및Positioned below the gas supply module, the first precursor region providing the supplied first precursor and the second precursor region providing the supplied second precursor, wherein the second precursor region is the first precursor; A gas separation module separated from the first precursor region at a lower portion of the region, in which the second precursor is evenly distributed by a gas distribution plate provided in the second precursor region; And 상기 가스분리모듈 하부에 위치하며, 다수의 홀을 구비하여 상기 다수의 홀 내부와 상기 제2 전구체 영역 하부 끝단의 다수의 제2 전구체 분출구 하부 및 상기 다수의 제2 전구체 분출구를 둘러싸는 공간에 형성되는 제1 전구체 분출구 하부에 의해 혼합 분사구가 형성되는 가스분사모듈을 포함하고, Located in the lower portion of the gas separation module, and provided with a plurality of holes formed in the space surrounding the plurality of second precursor outlets and the plurality of second precursor outlets inside the plurality of holes and the lower end of the second precursor region. And a gas injection module in which a mixing jet hole is formed by a lower portion of the first precursor nozzle, 상기 가스분리모듈에 파워가 인가되어, 제1 전구체와 제2 전구체가 분리된 상태에서 각각 플라즈마 상태가 되며,Power is applied to the gas separation module so that the first precursor and the second precursor are separated from each other, and the plasma is separated. 상기 가스분사모듈의 일부 또는 전부가 절연체로 구성되어 상기 파워의 영향이 차단되는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드. Part or all of the gas injection module is composed of an insulator, the gas separation shower head, characterized in that the effect of the power is blocked. 제12항 또는 제13항에 있어서,The method according to claim 12 or 13, 상기 가스분리모듈과 가스분사모듈 사이에 위치하여 가스 분리모듈과 가스 분사모듈을 전기적으로 절연시키는 절연체링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드. The gas separation shower head, characterized in that it further comprises an insulator ring positioned between the gas separation module and the gas injection module to electrically insulate the gas separation module and the gas injection module. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 가스분사모듈은, The gas injection module according to claim 12 or 13, 절연체로만 형성되어 있거나, Formed only of insulators, 절연체 및 상기 절연체 아래에 위치하는 알루미늄 재질의 그라운드를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드. A gas separation shower head comprising an insulator and an aluminum ground disposed under the insulator.
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