KR100835838B1 - Thin film deposition system and method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 기판 상에 형성되는 박막의 증착 속도 및 박막 표면의 특성을 향상시킬 수 있는 박막 증착 장치 및 방법에 관한 것으로서, The present invention relates to a thin film deposition apparatus and method that can improve the deposition rate of the thin film formed on the semiconductor substrate and the characteristics of the thin film surface,

본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 증착 장치는 소정의 하우징으로 내부 공간이 정의되며 상기 하우징의 일측에 하나 이상의 가스 인입구를 구비하고, 내부 공간에 반도체 기판을 안착시키는 척이 장착되어 있는 챔버;와, 상기 챔버와 소정의 가스 연결관을 연결되어 있으며, 상기 챔버 내로 공급되는 가스를 고온 열처리하여 활성화시키는 열처리실을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The thin film deposition apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention includes a chamber in which an inner space is defined as a predetermined housing, at least one gas inlet is provided at one side of the housing, and a chuck is mounted on the inner space; And a heat treatment chamber connected to the chamber and a predetermined gas connection tube and configured to activate the gas supplied into the chamber by high temperature heat treatment.

플라즈마, 열처리, 박막Plasma, heat treatment, thin film

Description

박막 증착 장치 및 방법{Thin film deposition system and method} Thin film deposition system and method             

도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마를 이용한 박막 증착 장치의 일 예를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing an example of a thin film deposition apparatus using a plasma according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 수직형 퍼니스의 일 예를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing an example of a vertical furnace according to the prior art.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 증착 장치의 단면도.3 is a cross-sectional view of the thin film deposition apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 증착 장치의 단면도.
4 is a cross-sectional view of a thin film deposition apparatus according to a second embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing

301 : 공정 챔버 302 : 척301: process chamber 302: chuck

303 : 반도체 기판 304 : 가스 도입관303: semiconductor substrate 304: gas introduction tube

305 : 석영관 306 : 마이크로파 발생기305: quartz tube 306: microwave generator

307 : 플라즈마 발생장치 309 : 가스 인입구
307: plasma generator 309: gas inlet

본 발명은 박막 증착 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판 상에 형성되는 박막의 증착 속도 및 박막 표면의 특성을 향상시킬 수 있는 박막 증착 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film deposition apparatus and method, and more particularly to a thin film deposition apparatus and method that can improve the deposition rate of the thin film formed on the semiconductor substrate and the characteristics of the thin film surface.

일반적으로 반도체 기판 상에 박막을 증착하는 방법은 크게 플라즈마 증착 장치를 이용하는 방법과 확산로를 이용하여 증착하는 방법이 있다. 전자(前者)의 경우 약칭 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)이라 하여 비교적 저온의 온도에서 박막 증착용 가스들을 플라즈마 처리하여 박막을 형성하는 기술이다. PECVD 방법은 저온에서 박막을 형성시킨다는 점 이외에 박막 증착 속도가 매우 빠르다는 장점이 있으나, 증착된 박막의 표면 특성 즉, 스텝 커버리지(step coverage)가 열악하다는 단점이 있다. 후자(後者)의 확산로를 이용한 화학기상증착 방법(HTCVD, High Temperature Chemical Vapor Deposition)의 경우, 박막 증착용 가스들을 고온의 확산로 내에서 열 확산으로 유도하여 가스들의 반응을 통한 박막 증착 방법으로서 스텝 커버리지가 우수한 반면, 박막 증착 속도가 PECVD 방법에 비해 느리며, 또한 확산로 내부를 고온으로 유지해야 하기 때문에 많은 에너지 소비가 요구된다.Generally, a method of depositing a thin film on a semiconductor substrate is classified into a method using a plasma deposition apparatus and a method using a diffusion path. In the former case, the abbreviation PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) is a technique of forming a thin film by plasma-processing gas for thin film deposition at a relatively low temperature. The PECVD method has the advantage that the thin film deposition rate is very fast in addition to forming the thin film at a low temperature, but has a disadvantage of poor surface characteristics, that is, step coverage. In the case of the high temperature chemical vapor deposition (HTCVD) method using the latter diffusion furnace, the thin film deposition method is a thin film deposition method through the reaction of gases by inducing the thermal diffusion in the high temperature diffusion furnace in the high temperature diffusion furnace. While the step coverage is good, the thin film deposition rate is slower than that of the PECVD method, and the energy consumption is required because the inside of the diffusion furnace must be kept at a high temperature.

종래의 박막 증착 방법을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The conventional thin film deposition method will be described below with reference to the drawings.

도 1은 종래의 플라즈마를 이용한 증착 장치이고, 도 2는 종래의 HTCVD법을 구현하는 확산로이다.1 is a deposition apparatus using a conventional plasma, Figure 2 is a diffusion path for implementing the conventional HTCVD method.

먼저, PECVD법을 구현하기 위한 박막 증착 장치는 증착 대상인 반도체 기판의 안착 부위이며 회전 및 이동하는 척(102)과, 상기 척에 안착된 반도체 기판의 증착 공정의 가스 공간을 위한 챔버 벽(101)으로 구성되고 접지된 RF(Radio Frequency) 파워(104)에 연결된다. 상기 RF 파워(104)는 캐패시터(105)를 통하여 상기 척(102)에 연결되고 또한 상기 챔버 벽(101) 상부에 연결된다. First, the thin film deposition apparatus for implementing the PECVD method is a chuck 102 which rotates and moves and is a seating part of a semiconductor substrate to be deposited, and a chamber wall 101 for a gas space of a deposition process of the semiconductor substrate seated on the chuck. And connected to a grounded RF (Radio Frequency) power 104. The RF power 104 is connected to the chuck 102 via a capacitor 105 and to the top of the chamber wall 101.

상기 PECVD법을 구현하기 위한 박막 증착 장치의 동작 원리는 다음과 같다. 반도체 기판(103)을 상기 척(102)에 안착시킨 후, 상기 척(102)을 상기 챔버 벽(101) 내부로 이동시킨 다음, 상기 RF 파워(104)를 인가하여 상기 반도체 기판(103)에 증착 공정을 실시한다. 이 때, 상기 챔버 벽(101) 내부에는 박막 증착용 가스가 소정의 가스 인입구(106)를 통해 공급되어 챔버 벽(101) 내에서 상기 RF 파워(104)에 의해 플라즈마 처리되어 반도체 기판 상에 원하는 재질의 박막 증착이 진행되며 상기 챔버 벽(101) 내부에는 진공 상태가 유지된다.The operating principle of the thin film deposition apparatus for implementing the PECVD method is as follows. After seating the semiconductor substrate 103 on the chuck 102, the chuck 102 is moved into the chamber wall 101, and then the RF power 104 is applied to the semiconductor substrate 103. A deposition process is performed. At this time, a thin film deposition gas is supplied into the chamber wall 101 through a predetermined gas inlet 106, and is plasma-processed by the RF power 104 in the chamber wall 101 to be desired on the semiconductor substrate. Thin film deposition proceeds and a vacuum is maintained inside the chamber wall 101.

한편, HTCVD법을 구현하는 박막 증착 장치 예를 들어, 수직형 퍼니스는 도 2에 도시한 바와 같이, 수직형 공정 튜브(201)의 외주면에 저항성 코일과 같은 가열부(203)가 감겨져 있고, 공정 튜브(201)의 하측에 공정 튜브(201)를 지지하도록 매니폴드가 설치되어 있고, 공정 튜브(201) 내에 웨이퍼 보트(202)가 배치되어 있다. 여기서, 웨이퍼 보트(202)는 웨이퍼 보트(202)의 하측에 위치한 보트 엘리베이터(도시 안됨)의 수직 상하 이동에 의해 공정 튜브(201)의 하측 개방구(도시 안됨)를 거쳐 공정 튜브(201)로 들어가거나 공정 튜브(201)로부터 빠져나올 수가 있다. 물론, 웨이퍼 보트(202)의 슬롯들에는 웨이퍼들(도시 안됨)이 장착된다.On the other hand, in the thin film deposition apparatus for implementing the HTCVD method, for example, a vertical furnace, as shown in FIG. 2, a heating unit 203 such as a resistive coil is wound around the outer circumferential surface of the vertical process tube 201, and the process The manifold is provided below the tube 201 so that the process tube 201 may be supported, and the wafer boat 202 is arrange | positioned in the process tube 201. Here, the wafer boat 202 passes through the lower opening (not shown) of the process tube 201 to the process tube 201 by vertical up and down movement of a boat elevator (not shown) positioned below the wafer boat 202. May enter or exit the process tube 201. Of course, wafers (not shown) are mounted in the slots of the wafer boat 202.

이와 같이 구성된 종래의 수직형 퍼니스에서는 먼저, 공정 튜브(201) 내에 반도체 공정, 예를 들어 저압 화학 기상 증착 공정의 처리를 받기 위한 웨이퍼들(도시 안됨)을 장착한 웨이퍼 보트(202)가 진입된 후 공정 튜브(201)의 공정 조건, 예를 들어 압력, 온도 등이 충족되고 나면, 상기 웨이퍼들에 원하는 막을 적층시키는데 필요한 공정 가스, 가스 인입구(도시 안됨)에 인입된 후 가스 분사구(도시 안됨)를 거쳐 공정 튜브(201)의 내부 공간으로 분사되어 가스들의 반응의 결과로서 박막이 형성된다.In a conventional vertical furnace configured as described above, first, a wafer boat 202 having wafers (not shown) mounted therein into a process tube 201 for processing of a semiconductor process, for example, a low pressure chemical vapor deposition process, is entered. Once the process conditions, e.g. pressure, temperature, etc. of the post process tube 201 are met, a gas injection port (not shown) is introduced into the process gas, gas inlet (not shown) required to deposit the desired film on the wafers. Is injected into the interior space of the process tube 201 to form a thin film as a result of the reaction of the gases.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 반도체 기판 상에 형성되는 박막의 증착 속도 및 박막 표면의 특성을 향상시킬 수 있는 박막 증착 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a thin film deposition apparatus and method that can improve the deposition rate of the thin film formed on the semiconductor substrate and the characteristics of the thin film surface.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 증착 장치는 소정의 하우징으로 내부 공간이 정의되며 상기 하우징의 일측에 하나 이상의 가스 인입구를 구비하고, 내부 공간에 반도체 기판을 안착시키는 척이 장착되어 있는 챔버;와, 상기 챔버와 소정의 가스 연결관을 연결되어 있으며, 상기 챔버 내로 공급되는 가스를 고온 열처리하여 활성화시키는 열처리실을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The thin film deposition apparatus according to the first embodiment of the present invention for achieving the above object is defined in the interior space with a predetermined housing, having at least one gas inlet on one side of the housing, and seating the semiconductor substrate in the interior space And a chamber in which the chuck is mounted, and a heat treatment chamber connected to the chamber and a predetermined gas connection pipe and configured to activate the gas supplied into the chamber by high temperature heat treatment.

바람직하게는, 상기 열처리실은 700∼1500℃의 온도를 유지하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the heat treatment chamber is characterized in that for maintaining a temperature of 700 ~ 1500 ℃.                     

바람직하게는, 상기 챔버 내부 공간은 500℃ 이하로 유지하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the chamber internal space is characterized in that it is maintained at 500 ℃ or less.

바람직하게는, 상기 챔버 내부 공간은 0.1∼500 Torr의 압력을 유지하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the chamber internal space is characterized by maintaining a pressure of 0.1 to 500 Torr.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 증착 장치는 소정의 하우징으로 내부 공간이 정의되며 상기 하우징의 일측에 하나 이상의 가스 인입구를 구비하고, 내부 공간에 반도체 기판을 안착시키는 척이 장착되어 있는 챔버;와, 상기 챔버와 소정의 가스 연결관을 연결되어 있으며, 상기 챔버 내로 공급되는 가스를 플라즈마 처리하는 플라즈마 발생장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to a second embodiment of the present invention, a thin film deposition apparatus includes a chamber in which an inner space is defined as a predetermined housing, at least one gas inlet is formed at one side of the housing, and a chuck is mounted on the inner space; And a plasma generation device connected to the chamber and a predetermined gas connection pipe and configured to plasma-process the gas supplied into the chamber.

바람직하게는, 상기 챔버 내부 공간은 500℃ 이하로 유지하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the chamber internal space is characterized in that it is maintained at 500 ℃ or less.

바람직하게는, 상기 챔버 내부 공간은 0.1∼500 Torr의 압력을 유지하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the chamber internal space is characterized by maintaining a pressure of 0.1 to 500 Torr.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 증착 방법은 소정의 공정 챔버를 구비하여 공정 챔버 내에서 가스들의 반응을 통해 공정 챔버 내의 반도체 기판 상에 박막을 형성시키는 방법에 있어서, 소정의 열처리실에서 상기 공정 챔버 내로 공급하는 가스를 고온 열처리하여 활성화시키는 단계;와, 상기 공정 챔버 일측에 형성되어 있는 복수개의 가스 인입구들을 통해 상기 활성화된 가스 및 또 다른 공정 가스를 각각 공정 챔버 내로 주입시키는 단계;와, 상기 공정 챔버를 500℃ 이하의 온도와 0.1∼500 Torr 정도의 압력 하에서 상기 가스들의 반응을 촉진시켜 상기 반도체 기 판 상에 박막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A thin film deposition method according to a first embodiment of the present invention comprises a predetermined process chamber to form a thin film on a semiconductor substrate in a process chamber through the reaction of gases in the process chamber, wherein the predetermined heat treatment chamber Activating the gas supplied into the process chamber by high temperature heat treatment; and injecting the activated gas and another process gas into the process chamber through a plurality of gas inlets formed at one side of the process chamber; The process chamber is characterized in that it comprises the step of forming a thin film on the semiconductor substrate by promoting the reaction of the gases at a temperature of less than 500 ℃ and pressure of about 0.1 to 500 Torr.

바람직하게는, 상기 열처리실에서 활성화되는 단계는, 산소 또는 산화 질소 가스를 열처리하여 산소계 이온으로 활성화시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step of activating in the heat treatment chamber, characterized in that the heat treatment of oxygen or nitrogen oxide gas to activate with oxygen-based ions.

바람직하게는, 상기 활성화된 가스 이외에 상기 가스 인입구로 공정 챔버 내로 공급되는 가스는 TEOS, SiH4, Si2H6, SiH2Cl2 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, in addition to the activated gas, the gas supplied into the process chamber to the gas inlet is any one of TEOS, SiH 4 , Si 2 H 6 , and SiH 2 Cl 2 .

바람직하게는, 상기 열처리실은 700∼1500℃ 정도로 유지시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, the heat treatment chamber is characterized in that it is maintained at about 700 ~ 1500 ℃.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 증착 방법은 소정의 공정 챔버를 구비하여 공정 챔버 내에서 가스들의 반응을 통해 공정 챔버 내의 반도체 기판 상에 박막을 형성시키는 방법에 있어서, 소정의 플라즈마 발생장치에서 상기 공정 챔버 내로 공급하는 가스를 플라즈마 처리하여 활성화시키는 단계;와, 상기 공정 챔버 일측에 형성되어 있는 복수개의 가스 인입구들을 통해 상기 활성화된 가스 및 또 다른 공정 가스를 각각 공정 챔버 내로 주입시키는 단계;와, 상기 공정 챔버를 500℃ 이하의 온도와 0.1∼500 Torr 정도의 압력 하에서 상기 가스들의 반응을 촉진시켜 상기 반도체 기판 상에 박막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A thin film deposition method according to a second embodiment of the present invention is a method for forming a thin film on a semiconductor substrate in a process chamber through a reaction of gases in the process chamber having a predetermined process chamber, Plasma processing to activate the gas supplied into the process chamber; and injecting the activated gas and another process gas into the process chamber through a plurality of gas inlets formed at one side of the process chamber; and And forming a thin film on the semiconductor substrate by promoting the reaction of the gases at a temperature below 500 ° C. and a pressure of about 0.1 to 500 Torr.

바람직하게는, 상기 플라즈마 발생장치에서 플라즈마 처리하는 단계는,Preferably, the step of plasma processing in the plasma generating device,

산소 또는 산화 질소 가스를 플라즈마 처리하여 산소계 이온으로 활성화시키 는 것을 특징으로 한다.Plasma treatment of oxygen or nitrogen oxide gas is characterized by activating with oxygen-based ions.

바람직하게는, 상기 플라즈마 처리된 가스 이외에 상기 가스 인입구로 공정 챔버 내로 공급되는 가스는 TEOS, SiH4, Si2H6, SiH2Cl2 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, in addition to the plasma treated gas, the gas supplied into the process chamber into the gas inlet is any one of TEOS, SiH 4 , Si 2 H 6 , and SiH 2 Cl 2 .

본 발명의 특징에 따르면, 일종의 공정 가스의 전처리 과정을 수행하기 위한 장치로서, 플라즈마 발생장치 또는 고온의 열처리실을 구비시켜 반응 가스의 일부를 미리 활성화시켜 공정 챔버 내에서의 반응 가스들 간의 반응 속도를 향상시킬 수 있으며 이와 동시에 증착된 박막의 표면 특성을 개선시켜 공정의 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.According to a feature of the present invention, a device for performing a pretreatment process of a kind of a process gas, comprising a plasma generator or a high temperature heat treatment chamber to pre-activate a portion of the reaction gas to react the reaction rate between the reaction gases in the process chamber At the same time there is an advantage to maximize the efficiency of the process by improving the surface properties of the deposited thin film at the same time.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 박막 증착 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the thin film deposition apparatus and method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 증착 장치의 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 증착 장치는 반도체 기판에 대한 식각 등의 공정이 진행되는 공정 챔버(301)가 구비되어 있으며, 상기 공정 챔버(301) 내에는 도시하지 않았지만 반도체 기판(303)이 장착되는 척(302)과 반도체 기판의 온도를 제어할 수 있는 온도조절장치(도시하지 않음)가 구비되어 있다.3 is a block diagram of a thin film deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the thin film deposition apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention includes a process chamber 301 in which a process such as etching of a semiconductor substrate is performed, and in the process chamber 301. Although not shown, a chuck 302 on which the semiconductor substrate 303 is mounted and a temperature controller (not shown) capable of controlling the temperature of the semiconductor substrate are provided.

상기 공정 챔버(301)의 상단에는 가스 도입구가 형성되어 있으며, 상기 가스 도입구에는 가스 도입관(304)이 장착되어 있다. 상기 가스 도입관(304)에는 석영관(Quartz tube)(305)의 일단이 접속되어 있으며, 상기 석영관(305)의 다른 일 단에는 밀봉 부재가 장착되어 있다. A gas inlet is formed at an upper end of the process chamber 301, and a gas inlet tube 304 is mounted at the gas inlet. One end of a quartz tube 305 is connected to the gas introduction tube 304, and a sealing member is attached to the other end of the quartz tube 305.

한편, 상기 석영관의 일측에 마이크로파 도파관을 갖춘 플라즈마 발생장치(307)가 석영관(305)을 둘러싸도록 설치되어 있고, 상기 플라즈마 발생장치(307)에 의해 둘러싸인 석영관(305) 내부에 플라즈마 발생실이 형성되어 있다. 상기 마이크로파 도파관에는 마이크로파 발생기(306)가 접속되어 있다.On the other hand, a plasma generator 307 having a microwave waveguide on one side of the quartz tube is installed to surround the quartz tube 305, the plasma generation inside the quartz tube 305 surrounded by the plasma generator 307 A thread is formed. The microwave generator 306 is connected to the microwave waveguide.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 증착 장치의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation principle of the thin film deposition apparatus according to the first embodiment of the present invention having such a configuration as follows.

먼저, 공정 대상인 반도체 기판을 공정 챔버에 반입하기 전에 공정 챔버(301) 내부를 진공 펌프에 의해 배기하여 감압 상태로 한다. 이 때의 챔버 압력은 0.1∼500 Torr 정도로 유지한다. 이어, 소정의 가스 실린더(도시하지 않음)로부터 플라즈마 발생용 가스 예를 들어, 산소(O2) 또는 산화 질소 가스(N2O)를 석영관(305)에 도입한 다음, 플라즈마 발생장치(307)의 마이크로파 도파관을 매개로 마이크로 발생기(306)로부터 플라즈마 발생실로 마이크로파를 인가한다. 마이크로파가 인가되면 플라즈마 발생실 내부에 글로우 방전(glow discharge)이 생겨 플라즈마(P)가 발생된다. 발생된 플라즈마를 석영관(305) 및 가스 도입관(304)을 매개로 가스도입구로부터 공정 챔버(301)로 공급된다. First, the inside of the process chamber 301 is evacuated by a vacuum pump to be in a reduced pressure state before bringing the semiconductor substrate to be processed into the process chamber. The chamber pressure at this time is maintained at about 0.1-500 Torr. Subsequently, a plasma generating gas, for example, oxygen (O 2 ) or nitrogen oxide gas (N 2 O) is introduced into the quartz tube 305 from a predetermined gas cylinder (not shown), and then the plasma generating apparatus 307 is provided. Microwaves are applied from the micro-generator 306 to the plasma generating chamber via the microwave waveguide of the &lt; RTI ID = 0.0 &gt; When the microwave is applied, a glow discharge is generated inside the plasma generating chamber to generate the plasma P. The generated plasma is supplied to the process chamber 301 from the gas inlet via the quartz tube 305 and the gas introduction tube 304.

한편, 챔버 일측에 구비된 가스 인입구(309)로부터는 박막 증착 공정에 요구되는 또 다른 가스가 공급된다. 예를 들어, 실리콘 산화막의 증착을 실시할 경우에는 상기 플라즈마 발생장치로부터 생성된 플라즈마화된 산소 이온들과 반응할 TEOS, SiH4, Si2H6, SiH2Cl2 등의 실리콘(Si)의 원재료 가스들이 공급된다. 이 때, 상기 공정 챔버 내부의 온도는 500℃ 이하로 유지된다.Meanwhile, another gas required for the thin film deposition process is supplied from the gas inlet 309 provided at one side of the chamber. For example, in the case of depositing a silicon oxide film, silicon (Si) such as TEOS, SiH 4 , Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2, etc., which will react with plasmaated oxygen ions generated from the plasma generator, is used. Raw material gases are supplied. At this time, the temperature inside the process chamber is maintained at 500 ° C or less.

따라서, 상기 챔버 내부에는 플라즈마 발생장치로부터 공급된 플라즈마 처리된 산소 이온과 상기 실리콘 원재료 가스들이 반응되어 상기 반도체 기판 상에 실리콘 산화막의 박막이 형성된다.Accordingly, a thin film of a silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate by reacting plasma-treated oxygen ions supplied from a plasma generator with the silicon raw material gases.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 증착 장치의 구성도이다. 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 증착 장치는 본 발명의 제 1 실시예의 플라즈마 발생장치 대신 열처리실(401)이 구비된다. 예를 들어, 본 발명의 제 1 실시예에서 실리콘 산화막이라는 박막을 증착하기 위해서 산소의 공급원으로서 산소 또는 산화질소를 플라즈마 처리하는 것 대신에 산소 또는 산화 질소를 고온 열처리하여 반응을 용이하도록 한 것이다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 증착 장치는 상기의 열처리실(401) 이외에는 제 1 실시예의 박막 증착 장치와 동일하기 때문에 설명을 생략한다. 다만, 상기 열처리실(401)의 온도 조건은 700∼1500℃ 정도로 유지하는 것을 특징으로 하며, 열처리실(401)과 공정 챔버 사이의 거리는 열 손실을 최소화하기 위해 최단 거리를 유지하도록 설계한다.
4 is a block diagram of a thin film deposition apparatus according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the thin film deposition apparatus according to the second exemplary embodiment of the present invention includes a heat treatment chamber 401 instead of the plasma generating apparatus of the first exemplary embodiment of the present invention. For example, in the first embodiment of the present invention, in order to deposit a thin film of silicon oxide film, instead of plasma treatment of oxygen or nitrogen oxide as a source of oxygen, high temperature heat treatment of oxygen or nitrogen oxide is performed to facilitate the reaction. Since the thin film deposition apparatus according to the second embodiment of the present invention is the same as the thin film deposition apparatus of the first embodiment except for the heat treatment chamber 401, the description thereof is omitted. However, the temperature condition of the heat treatment chamber 401 is characterized by maintaining about 700 ~ 1500 ℃, the distance between the heat treatment chamber 401 and the process chamber is designed to maintain the shortest distance to minimize heat loss.

상술한 바와 같은 본 발명의 박막 증착 장치는 다음과 같은 효과가 있다.The thin film deposition apparatus of the present invention as described above has the following effects.

일종의 공정 가스의 전처리 과정을 수행하기 위한 장치로서, 플라즈마 발생 장치 또는 고온의 열처리실을 구비시켜 반응 가스의 일부를 미리 활성화시켜 공정 챔버 내에서의 반응 가스들 간의 반응 속도를 향상시킬 수 있으며 이와 동시에 증착된 박막의 표면 특성을 개선시켜 공정의 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.As a device for performing a pretreatment process of a kind of process gas, a plasma generating device or a high temperature heat treatment chamber may be provided to activate a part of the reaction gas in advance to increase the reaction rate between the reaction gases in the process chamber. By improving the surface properties of the deposited thin film has the advantage of maximizing the efficiency of the process.

Claims (14)

하우징으로 내부 공간이 정의되며 원료가스가 공급되도록 상기 하우징의 일측에 하나 이상의 가스 인입구를 구비하고, 내부 공간에 반도체 기판을 안착시키는 척이 장착되어 있는 챔버;A chamber having an internal space defined by the housing and having at least one gas inlet on one side of the housing to supply the source gas, and a chamber in which the chuck for mounting the semiconductor substrate is mounted in the internal space; 상기 챔버와 가스 도입관을 통해 연결되며, 상기 가스 도입관은 석영관과 연결되어 있으며, 상기 석영관에는 상기 챔버 내로 공급되는 반응가스를 고온 열처리하여 활성화시키는 열처리실을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.It is connected through the chamber and the gas inlet tube, the gas inlet tube is connected to the quartz tube, characterized in that the quartz tube comprises a heat treatment chamber for activating by heating the reaction gas supplied into the chamber at high temperature Thin film deposition apparatus. 제 1 항에 있어서, 상기 열처리실은 700∼1500℃의 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.The thin film deposition apparatus of claim 1, wherein the heat treatment chamber maintains a temperature of 700 to 1500 ° C. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버 내부 공간은 500℃ 이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.The thin film deposition apparatus of claim 1, wherein the chamber internal space is maintained at 500 ° C. or less. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버 내부 공간은 0.1∼500 Torr의 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.The thin film deposition apparatus of claim 1, wherein the chamber internal space maintains a pressure of 0.1 to 500 Torr. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 공정 챔버를 구비하여 공정 챔버 내에서 가스들의 반응을 통해 공정 챔버 내의 반도체 기판 상에 박막을 형성시키는 방법에 있어서, A method of forming a thin film on a semiconductor substrate in a process chamber through a reaction of gases in the process chamber, the process chamber comprising: 열처리실에서 상기 공정 챔버 내로 공급하는 가스를 고온 열처리하여 활성화시키는 단계;Activating the gas supplied into the process chamber by a high temperature heat treatment in a heat treatment chamber; 상기 공정 챔버 일측에 형성되어 있는 복수개의 가스 인입구들을 통해 상기 활성화된 가스 및 또 다른 공정 가스를 각각 공정 챔버 내로 주입시키는 단계;Injecting the activated gas and another process gas into the process chamber through a plurality of gas inlets formed at one side of the process chamber; 상기 공정 챔버를 500℃ 이하의 온도와 0.1∼500 Torr 정도의 압력 하에서 상기 가스들의 반응을 촉진시켜 상기 반도체 기판 상에 박막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.And forming a thin film on the semiconductor substrate by promoting the reaction of the gases at a temperature below 500 ° C. and a pressure of about 0.1 to 500 Torr. 제 8 항에 있어서, 상기 열처리실에서 활성화되는 단계는, The method of claim 8, wherein the step of activating in the heat treatment chamber, 산소 또는 산화 질소 가스를 열처리하여 산소계 이온으로 활성화시키는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.Thin film deposition method characterized in that the heat treatment of oxygen or nitrogen oxide gas to the oxygen-based ions. 제 8 항에 있어서, 상기 활성화된 가스 이외에 상기 가스 인입구로 공정 챔버 내로 공급되는 가스는 TEOS, SiH4, Si2H6, SiH2Cl2 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.The method of claim 8, wherein the gas supplied into the process chamber in addition to the activated gas into the gas inlet is any one of TEOS, SiH 4 , Si 2 H 6 , and SiH 2 Cl 2 . 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 열처리실은 700∼1500℃ 정도로 유지시키는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.10. The method of claim 8 or 9, wherein the heat treatment chamber is maintained at about 700 to 1500 占 폚. 공정 챔버를 구비하여 공정 챔버 내에서 가스들의 반응을 통해 공정 챔버 내의 반도체 기판 상에 박막을 형성시키는 방법에 있어서,A method of forming a thin film on a semiconductor substrate in a process chamber through a reaction of gases in the process chamber, the process chamber comprising: 플라즈마 발생장치에서 상기 공정 챔버 내로 공급하는 가스를 플라즈마 처리하여 활성화시키는 단계;Plasma processing and activating a gas supplied into the process chamber in a plasma generator; 상기 공정 챔버 일측에 형성되어 있는 복수개의 가스 인입구들을 통해 상기 활성화된 가스 및 또 다른 공정 가스를 각각 공정 챔버 내로 주입시키는 단계;Injecting the activated gas and another process gas into the process chamber through a plurality of gas inlets formed at one side of the process chamber; 상기 공정 챔버를 500℃ 이하의 온도와 0.1∼500 Torr 정도의 압력 하에서 상기 가스들의 반응을 촉진시켜 상기 반도체 기판 상에 박막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.And forming a thin film on the semiconductor substrate by promoting the reaction of the gases at a temperature below 500 ° C. and a pressure of about 0.1 to 500 Torr. 제 12 항에 있어서, 상기 플라즈마 발생장치에서 플라즈마 처리하는 단계는,The method of claim 12, wherein the plasma processing in the plasma generating apparatus, 산소 또는 산화 질소 가스를 플라즈마 처리하여 산소계 이온으로 활성화시키는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.Thin film deposition method characterized in that the plasma treatment of oxygen or nitrogen oxide gas to activate the oxygen-based ions. 제 12 항에 있어서, 상기 플라즈마 처리된 가스 이외에 상기 가스 인입구로 공정 챔버 내로 공급되는 가스는 TEOS, SiH4, Si2H6, SiH2Cl 2 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.The method of claim 12, wherein the gas that is supplied into the process chamber into the gas inlet other than the plasma treated gas is any one of TEOS, SiH 4 , Si 2 H 6 , and SiH 2 Cl 2 .
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