KR20110054829A - Thin film deposition apparatus - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for depositing a thin film is provided to improve efficiency by implementing both an atomic layer depositing method and a chemical vapor depositing method. CONSTITUTION: A chamber includes a space for depositing a substrate. A susceptor is rotatably installed on the space of the chamber. A raw gas sprayer(200a-200d) has N valves which control gas supplied to each gas supply pipe. A plurality of purge gas sprayers(101-104) are connected to the purge gas supply pipe in which a purge valve is installed. The controller controls the N valves and purge valves to deposit a thin film on the substrate with CVD(Chemical Vapor Deposition) or ALD(Atomic Layer Deposition).

Description

박막증착장치{Thin film deposition apparatus}Thin film deposition apparatus

본 발명은 기판상에 소스 가스와 반응 가스를 분사하여 박막을 증착시키는 박막증착장치에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film deposition apparatus for depositing a thin film by injecting a source gas and a reaction gas on a substrate.

반도체 제조공정에는 웨이퍼 또는 기판에 박막을 증착하기 위한 증착 공정이 포함되어 있으며, 이 증착 공정을 수행하는 장치로 원자층 증착 장치와 화학적 기상 증착 장치가 있다.The semiconductor manufacturing process includes a deposition process for depositing a thin film on a wafer or a substrate, and an apparatus for performing the deposition process includes an atomic layer deposition apparatus and a chemical vapor deposition apparatus.

원자층 증착 장치는 기판(웨이퍼) 상에 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스를 순차적으로 분사함으로써 박막을 증착하는 장치이다. 이러한, 원자층 증착 장치는, 기판상에 박막을 균일하게 증착할 수 있다는 장점이 있으나, 박막 증착 속도가 비교적 낮다.An atomic layer deposition apparatus is a device for depositing a thin film by sequentially spraying a source gas, purge gas, a reaction gas and a purge gas on a substrate (wafer). Such an atomic layer deposition apparatus has the advantage of uniformly depositing a thin film on a substrate, but the film deposition rate is relatively low.

그리고, 화학적 기상 증착 장치는 소스 가스와 반응 가스를 기판상에 함께 분사하여, 두 소스 가스가 반응하면서 기판에 증착되는 장치이다. 이러한 화학적 기상 증착 장치는, 원자층 증착 장치에 비하여 박막 증착 속도는 높으나, 증착되는 박막의 균일성이 비교적 낮다.The chemical vapor deposition apparatus is a device in which a source gas and a reactive gas are sprayed together on a substrate so that the two source gases react and are deposited on the substrate. Such a chemical vapor deposition apparatus has a higher film deposition rate than an atomic layer deposition apparatus, but the uniformity of the deposited thin film is relatively low.

하지만, 종래의 원자층 증착 장치(revovolve type)의 샤워헤드는 복수의 단 일 샤워헤드로 구성되어 있으므로, 화학적 기상 증착법을 구현할 수 없다. 반대로, 종래의 화학적 기상 증착 장치의 샤워헤드는 하나의 이중 샤워헤드로 구성되어 있으므로, 원자층 증착법을 구현할 수 없다. 즉, 종래의 증착장치는 하나의 증착법만을 구현할 수 있으며, 따라서 화학적 기상 증착법과 원자층 증착법을 모두 다 사용하기 위해서는 두 개의 장치를 개별적으로 제작하여야 하는 문제점이 있다. However, since the showerhead of the conventional atomic layer deposition apparatus (revovolve type) is composed of a plurality of single showerhead, it is not possible to implement a chemical vapor deposition method. On the contrary, since the showerhead of the conventional chemical vapor deposition apparatus is composed of one double showerhead, atomic layer deposition cannot be implemented. That is, the conventional deposition apparatus can implement only one deposition method, and therefore, there is a problem in that two apparatuses must be manufactured separately in order to use both the chemical vapor deposition method and the atomic layer deposition method.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 원자층 증착법 및 화학적 기상 증착법을 모두 구현할 수 있는 박막증착장치를 제공하는 것이다.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 that can implement both the atomic layer deposition method and chemical vapor deposition method.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막증착장치는 기판에 대한 증착 공정이 행해지는 공간부가 형성되어 있는 챔버와, 상기 챔버의 공간부에 회전 가능하게 설치되며, 복수의 기판이 안착되는 서셉터와, 서로 다른 N가지 종류의 가스가 각각 공급되는 N개의 가스공급관과 각각 연결되며, 상기 각 가스공급관으로 공급되는 가스의 공급 및 차단을 제어하는 하는 N개의 밸브를 가지며, 상기 서셉터의 상방에 방사형으로 배치되는 복수의 원료가스분사기와, 공급되는 퍼지가스의 공급 및 차단을 제어하는 퍼지밸브가 설치되어 있는 퍼지가스공급관과 연결되며, 상기 원료가스분사기 사이에 배치되는 복수의 퍼지가스분사기와, 상기 N개의 밸브 및 상기 퍼지밸브와 전기적으로 연결되며, 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition : CVD)과, 원자층 증착법(Atomic layer deposition : ALD)과, 원자층 증착법 이후 화학적 기상 증착법으로 박막이 증착되는 방법 중 어느 하나의 방법으로 상기 기판 상에 박막이 증착되도록, 상기 N개의 밸브 및 상기 퍼지밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the thin film deposition apparatus according to the present invention is provided with a chamber in which a space portion in which a deposition process is performed on a substrate is formed, and rotatably installed in the space portion of the chamber, and a plurality of substrates are mounted. It is connected to each of the N gas supply pipe is supplied to each of the N and the different kinds of gas supply, and a valve for controlling the supply and shut-off of the gas supplied to each gas supply pipe, the upper of the susceptor And a plurality of purge gas injectors disposed radially to the plurality of source gas injectors, and connected to a purge gas supply pipe having a purge valve for controlling supply and shutoff of the supplied purge gas, and disposed between the plurality of source gas injectors. And electrically connected to the N valves and the purge valve, chemical vapor deposition (CVD), and atomic layer deposition. A control unit for controlling the N valves and the purge valves so that the thin film is deposited on the substrate by any one of Atomic layer deposition (ALD) and a method of depositing a thin film by chemical vapor deposition after atomic layer deposition. Characterized in that it comprises a.

본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 상기 N가지 종류의 가스 중 서로 다른 두 가지 이상의 가스를 이용하여 원자층 증착법으로 상기 기판 상에 박막을 증착시키기 위해, 상기 서셉터가 회전하고 있는 상태에서, 상기 박막 증착에 이용되는 가스가 상기 기판 상에 순차적으로 반복분사되고, 상기 박막 증착에 이용되는 가스의 분사 사이에 상기 퍼지가스가 상기 기판 상에 분사되도록, 상기 복수의 원료가스분사기를 그 배치방향을 따라 상기 박막 증착에 이용되는 가스의 분사 순서에 차례로 대응시켜, 상기 원료가스분사기의 N개의 밸브 중 상기 대응되는 가스의 공급 및 차단을 제어하는 밸브만을 개방하고 나머지 밸브는 차단하며, 상기 퍼지밸브는 개방하는 것이 바람직하다.According to the present invention, the control unit, in the state in which the susceptor is rotated to deposit a thin film on the substrate by atomic layer deposition using two or more different gases among the N kinds of gases, The plurality of source gas injectors are arranged in such a manner that the gas used for thin film deposition is sequentially repeatedly sprayed on the substrate, and the purge gas is injected onto the substrate between injections of the gas used for thin film deposition. According to the injection sequence of the gas used in the thin film deposition in turn, only the valve for controlling the supply and shutoff of the corresponding gas of the N valves of the source gas injector is opened and the other valves are blocked, the purge valve is It is preferable to open.

또한, 본 발명에 따르면 상기 제어부는, 상기 N가지 종류의 가스 중 2개 이상의 가스를 이용하여 화학적 기상 증착법으로 상기 기판 상에 박막이 증착되도록, 상기 원료가스분사기에 구비된 N개의 밸브 중 상기 박막 증착에 이용되는 가스의 공급 및 차단을 제어하는 밸브를 개방하는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, the control unit, the thin film of the N valves provided in the source gas injector to deposit a thin film on the substrate by a chemical vapor deposition method using two or more of the N kinds of gases. It is desirable to open a valve that controls the supply and shut off of the gas used for deposition.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 박막증착공정의 초기단계에서, 상기 N가지 종류의 가스 중 서로 다른 두 가지 이상의 가스를 이용하여 원자층 증착법으로 상기 기판 상에 박막을 증착시키기 위해, 상기 서셉터가 회전하고 있는 상태에서, 상기 박막 증착에 이용되는 가스가 상기 기판 상에 순차적으로 반복분사되고, 상기 박막 증착에 이용되는 가스의 분사 사이에 상기 퍼지가스가 상기 기판 상에 분사되도록, 상기 복수의 원료가스분사기를 그 배치방향을 따라 상기 박막 증착에 이용되는 가스의 분사 순서에 차례로 대응시켜, 상기 원료가스분사기의 N개의 밸브 중 상기 대응되는 가스의 공급 및 차단을 제어하는 밸브만을 개방하고 나머지 밸브는 차단하며, 상기 퍼지밸브는 개방하며, 상기 초기단계 이후에서, 상기 N가지 종류의 가스 중 2개 이상의 가스를 이용하여 화학적 기상 증착법으로 상기 기판 상에 박막이 증착되도록, 상기 원료가스분사기에 구비된 N개의 밸브 중 상기 박막 증착에 이용되는 가스의 공급 및 차단을 제어하는 밸브를 개방하는 것이 바람직하다. According to the present invention, the control unit, in the initial stage of the thin film deposition process, to deposit a thin film on the substrate by atomic layer deposition using two or more different gases of the N kinds of gases, In a state where a susceptor is rotating, the gas used for thin film deposition is sequentially repeatedly sprayed on the substrate, and the purge gas is sprayed on the substrate between injections of the gas used for thin film deposition. A plurality of source gas injectors are sequentially arranged along the direction of injection of the gases used for the thin film deposition, and only the valves controlling the supply and shutoff of the corresponding gas among the N valves of the source gas injector are opened. The remaining valves are shut off, the purge valves open, and after the initial stage, two of the N kinds of gases In order to deposit a thin film on the substrate by chemical vapor deposition using a gaseous phase, it is preferable to open a valve that controls the supply and blocking of the gas used for the thin film deposition among the N valves provided in the source gas injector. .

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 하나의 장치로 원자층 증착법과 화학적 기상 증착법을 모두 구현할 수 있으므로, 장치의 경제성 및 효율성이 향상된다.According to the present invention having the above-described configuration, since the atomic layer deposition method and the chemical vapor deposition method can be implemented in one device, the economics and efficiency of the device is improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치의 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 샤워헤드 어셈블리의 평면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 원료가스분사기의 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 퍼지가스분사기의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view of the showerhead assembly shown in Figure 1, Figure 3 is a cross-sectional view of the raw material gas injector shown in Figure 2, Figure 4 Is a cross-sectional view of the purge gas injector shown in FIG.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 박막증착장치(1000)는 챔버(500)와, 서셉터(600)와, 히터부(700)와, 샤워헤드 어셈블리(300)리와, 제어부를 포함한다.1 to 4, the thin film deposition apparatus 1000 according to the present embodiment includes a chamber 500, a susceptor 600, a heater 700, a shower head assembly 300, It includes a control unit.

챔버(500)의 내부에는 기판에 대한 증착공정 등이 행해지는 공간부(501)가 형성되어 있다. 또한, 챔버(500)에는 기판의 로딩/언로딩을 위하여 기판이 출입되는 게이트(502) 및 챔버 내부의 가스를 배출하기 위한 배기유로(503)가 형성되어 있다.In the chamber 500, a space 501 is formed in which a deposition process for a substrate is performed. In addition, the chamber 500 is provided with a gate 502 through which the substrate enters and exits and an exhaust passage 503 for discharging gas in the chamber for loading / unloading the substrate.

서셉터(600)는 기판이 안착되는 곳으로 평판 형상으로 형성되며, 구동축(601)에 결합되어 승강 및 회전가능하도록 공간부(501)에 설치된다. 서셉 터(600)의 상면에는 기판이 안착되는 복수의 안착부(미도시)가 형성되어 있다.The susceptor 600 is formed in the shape of a plate where the substrate is seated, and is installed in the space 501 so as to be lifted and rotated by being coupled to the drive shaft 601. The upper surface of the susceptor 600 is formed with a plurality of mounting portions (not shown) on which the substrate is mounted.

히터부(700)는 기판을 공정온도까지 가열하기 위한 것으로, 서셉터(600)의 하방에 배치되어 기판을 가열한다.The heater 700 is used to heat the substrate to a process temperature, and is disposed below the susceptor 600 to heat the substrate.

샤워헤드 어셈블리(300)는 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition : CVD) 및 원자층 증착법(Atomic layer deposition : ALD)을 모두 실시할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이를 위하여, 샤워헤드 어셈블리(300)는 복수의 원료가스분사기(200a ~ 200d)와 복수의 퍼지가스분사기(101~104)를 포함한다. 본 실시예의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 샤워헤드 어셈블리는 4개의 원료가스분사기(200a ~ 200d)와, 4개의 퍼지가스분사기(101~104)로 구성된다.The showerhead assembly 300 is intended to be able to perform both chemical vapor deposition (CVD) and atomic layer deposition (ALD). To this end, the shower head assembly 300 includes a plurality of source gas injectors 200a to 200d and a plurality of purge gas injectors 101 to 104. In the present embodiment, as shown in Figure 2, the showerhead assembly is composed of four source gas injectors (200a ~ 200d), and four purge gas injectors (101 ~ 104).

원료가스분사기는 기판을 향해 서로 다른 N가지 종류의 가스를 분사하기 위한 장치로, 이러한 가스에는 소스가스와, 반응가스와, 금속을 함유하는 전구체와, H2 나 NH3와 같은 환원가스 등과 같이 증착 과정에 참여하는 가스가 포함된다. 이를 위해, 원료가스분사기에는 N개의 가스공급관이 연결되며, 가스공급관으로 공급되는 가스의 온/오프 및 유량을 제어하기 위한 N개의 밸브가 각 가스공급관에 하나씩 설치되어 있다. 여기서, N은 2 이상의 자연수이다. A source gas injector is a device for injecting different N kinds of gases toward a substrate, such as a source gas, a reaction gas, a precursor containing a metal, and a reducing gas such as H 2 or NH 3. Gases that participate in the deposition process are included. To this end, N gas supply pipes are connected to the source gas injector, and N valves for controlling on / off and flow rate of the gas supplied to the gas supply pipes are provided in each gas supply pipe. Here, N is a natural number of 2 or more.

본 실시예의 경우 4개의 원료가스분사기(200a ~ 200d)가 구비되며, 이 4개의 원료가스분사기(200a ~ 200d)는 서셉터의 상방에 방사형으로 배치된다. 그리고, 각 원료가스분사기에는 2개(N=2)의 가스공급관, 즉 제1가스가 공급되는 제1가스공급관(201) 및 제2가스가 공급되는 제2가스공급관(202)이 연결된다. 이하, 도 3을 참조하여 원료가스분사기(200a ~ 200d)의 구조에 관하여 구체적으로 설명한다.In the present embodiment, four source gas injectors 200a to 200d are provided, and the four source gas injectors 200a to 200d are radially disposed above the susceptor. Each source gas injector is connected to two (N = 2) gas supply pipes, that is, a first gas supply pipe 201 through which the first gas is supplied and a second gas supply pipe 202 through which the second gas is supplied. Hereinafter, the structure of the raw material gas injectors 200a to 200d will be described in detail with reference to FIG. 3.

본 실시예에 따른 원료가스분사기(200a ~ 200d)는 샤워헤드 본체(240)와, 구획판(250)과, 복수의 분사핀(270)과, 전원부(280)를 포함한다.The raw material gas injectors 200a to 200d according to the present exemplary embodiment include a shower head main body 240, a partition plate 250, a plurality of injection pins 270, and a power supply unit 280.

샤워헤드 본체(240)는 상부 플레이트(210)와, 하부 플레이트(220)와, 저면판(230)을 포함한다. 상부 플레이트(210)에는 N개의 가스공급관 중 a개의 가스공급관이 각각 연결되는 a개의 제1주입구와, N개의 가스공급관 중 나머지 b개의 가스공급관이 각각 연결되는 b개의 제2주입구가 관통 형성된다(여기서 a + b = N). 본 실시예의 경우, 2개의 가스공급관이 구비되는바, 제1주입구(211) 및 제2주입구(212)는 각각 하나씩 관통 형성되며, 제1주입구(211)에 제1가스공급관(201)이 연결되며, 제2주입구(212)에 제2가스공급관(202)이 연결된다. 제1가스공급관(201)에는 제1가스의 공급 및 차단을 제어하는 제1밸브(2011)가 설치되어 있으며, 제2가스공급관(202)에는 제2가스의 공급 및 차단을 제어하는 제2밸브(2021)가 설치되어 있다. 그리고, 상부 플레이트 내부에는 히터(213)가 매설되어 있다. The showerhead body 240 includes an upper plate 210, a lower plate 220, and a bottom plate 230. The upper plate 210 has a first inlet through which a gas supply pipe of the N gas supply pipes is connected, and b second inlets through which the remaining b gas supply pipes of the N gas supply pipes are connected, respectively. Where a + b = N). In the present embodiment, two gas supply pipes are provided, and the first inlet 211 and the second inlet 212 are formed through each one, and the first gas supply pipe 201 is connected to the first inlet 211. The second gas supply pipe 202 is connected to the second inlet 212. The first gas supply pipe 201 is provided with a first valve 2011 for controlling supply and shutoff of the first gas, and the second gas supply pipe 202 is provided with a second valve for controlling supply and shutoff of the second gas. 2021 is provided. The heater 213 is embedded in the upper plate.

하부 플레이트(220)는 고리 형상으로 형성되며, 상부 플레이트(210)의 하단에 결합된다. 이 하부 플레이트는 접지(그라운드 처리)된다. 저면판(230)은 판 형상으로 형성된다. 저면판(230)에는 복수의 분사구가 관통 형성되어 있는데, 이 분사구는 후술할 분사핀이 연결되는 복수의 제1분사구(231)와, 복수의 제2분사구(232)를 포함한다. 이 저면판(230)은 샤워헤드 본체(240)의 바닥부에 해당하는 것으로, 하부 플레이트(220)의 하단부에 결합되어 하부 플레이트 내부에 배치되며, 상부 플레이트(210) 및 하부 플레이트(220)와 함께 수용부(241)를 형성한다. 그리 고, 이 저면판(230)은 하부 플레이트와 전기적으로 연결되어 접지된다.The lower plate 220 is formed in a ring shape and is coupled to the lower end of the upper plate 210. This bottom plate is grounded (grounded). The bottom plate 230 is formed in a plate shape. A plurality of injection holes are formed through the bottom plate 230, and the injection holes include a plurality of first injection holes 231 and a plurality of second injection holes 232 to which injection pins to be described later are connected. The bottom plate 230 corresponds to the bottom of the shower head body 240, is coupled to the lower end of the lower plate 220 is disposed inside the lower plate, the upper plate 210 and the lower plate 220 and Together with the receiving portion 241 is formed. Then, the bottom plate 230 is electrically connected to the bottom plate and grounded.

구획판(250)은 평판 형상으로 형성되며, 복수의 삽입홀(251)과, 상부 플레이트의 제2주입구와 연통되는 유동공(252)이 관통 형성되어 있다. 이 구획판(250)은 수용부(241)의 내부에 설치되어, 수용부를 제1버퍼부(243)와, 제2버퍼부(242)로 구획한다. 제1버퍼부(243)는 구획판(250)의 상측에 형성되며, 제1주입구(211)와 연통된다. 그리고, 제2버퍼부(242)는 구획판(250)의 하측에 형성되며, 제2주입구(212)와 연통된다. 이 구획판(250)은 후술하는 바와 같이 수용부(241)의 내부에 플라즈마를 형성할 수 있도록, 도전성 소재로 이루어진다.The partition plate 250 is formed in a flat plate shape, and a plurality of insertion holes 251 and a flow hole 252 communicating with the second inlet of the upper plate are formed therethrough. The partition plate 250 is provided inside the accommodating portion 241 to partition the accommodating portion into the first buffer portion 243 and the second buffer portion 242. The first buffer portion 243 is formed above the partition plate 250 and communicates with the first inlet 211. The second buffer part 242 is formed under the partition plate 250 and communicates with the second inlet 212. The partition plate 250 is made of a conductive material so that a plasma can be formed inside the accommodating portion 241 as described later.

그리고, 상기 구획판(250)은 제1절연부재(261) 및 제2절연부재(262)에 의해 절연 및 지지된다. 제1절연부재(261)는 환형으로 형성되어 상부 플레이트(210)에 결합되며, 제1절연부재(261)에는 상부 플레이트의 제2주입구(212) 및 구획판의 유동공(252)과 연통되는 유동홀이 관통 형성되어 있다. 제2절연부재(262)는 환형으로 형성되어 하부 플레이트(220)에 결합되며, 제2절연부재에는 구획판의 유동공(252)과 연통되는 관통홀이 관통 형성되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 구획판은 제1절연부재(261)와 제2절연부재(262) 사이에 배치되어 지지되며, 이에 따라 상부 플레이트(210) 및 하부 플레이트(220)와 구획판(250)은 상호 절연된다.In addition, the partition plate 250 is insulated and supported by the first insulating member 261 and the second insulating member 262. The first insulating member 261 is formed in an annular shape and coupled to the upper plate 210. The first insulating member 261 communicates with the second inlet 212 of the upper plate and the flow hole 252 of the partition plate. Flow holes are formed through. The second insulating member 262 is formed in an annular shape and coupled to the lower plate 220. The second insulating member 262 has a through hole communicating with the flow hole 252 of the partition plate. As shown in FIG. 3, the partition plate is disposed and supported between the first insulating member 261 and the second insulating member 262, and thus the upper plate 210 and the lower plate 220 and the partition plate ( 250 is insulated from each other.

분사핀(270)은 제1버퍼부(243)로 공급된 제1가스를 제2버퍼부(242)로 공급된 제2가스와 서로 분리된 상태로 기판으로 분사하기 위한 것이다. 분사핀(270)은 중공의 형상으로 형성되며, 분사핀(260)의 일단부는 구획판의 삽입홀(251)에 연결(삽입)되며, 분사핀의 타단부는 저면판의 제1분사구(231)에 연결(삽입)된다. 그리고, 이 분사핀(270)은 절연성 소재로 이루어진다.The injection pin 270 is for injecting the first gas supplied to the first buffer part 243 into the substrate in a state in which the second gas supplied to the second buffer part 242 is separated from each other. The injection pin 270 is formed in a hollow shape, one end of the injection pin 260 is connected (inserted) into the insertion hole 251 of the partition plate, and the other end of the injection pin is the first injection port 231 of the bottom plate. ) Is connected (inserted). And, the injection pin 270 is made of an insulating material.

전원부(280)는 수용부 내에 플라즈마가 발생하도록 구획판에 전원을 인가하기 위한 것으로, 특히 본 실시예의 경우 전원부는 구획판(250)에 RF 전력을 인가한다. 전원부는 RF 로드(281)와, RF 커넥터(282)를 포함하여 구성된다. RF 로드(281)는 바 형상으로 형성되며, 상부 플레이트(210) 및 제1절연부재(261)를 관통하며 삽입되어 구획판(250)에 연결된다. 그리고, RF 로드(281)의 외주면에는 절연부재(283)가 결합되어 있다. RF 커넥터(282)는 RF 로드(281)에 연결되며, RF 전력을 RF 로드(281)로 인가한다. The power supply unit 280 is for applying power to the partition plate to generate a plasma in the receiving unit. In particular, in the present embodiment, the power supply unit applies RF power to the partition plate 250. The power supply unit includes an RF rod 281 and an RF connector 282. The RF rod 281 is formed in a bar shape and is inserted through the upper plate 210 and the first insulating member 261 and connected to the partition plate 250. The insulating member 283 is coupled to the outer circumferential surface of the RF rod 281. The RF connector 282 is connected to the RF rod 281 and applies RF power to the RF rod 281.

그리고, 샤워헤드 본체의 내부에는 분리판(290)이 더 설치되어 있다. 분리판은 평판 형상으로 형성되며, 복수의 유동홀(291)이 관통 형성되어 있다. 이 분리판은 제1버퍼부(243) 내에 설치되어, 제1버퍼부를 제1공간부(2431)와 제2공간부(2432)로 구획한다. 그리고, 분리판(290)의 양측에는 분리판을 지지하기 위한 지지핀(292)이 결합되어 있다. 제1주입구(211)를 통해 유입된 제1가스는 제1공간부(2431)에서 일차적으로 확산되며, 이후 유동홀(291)을 통해 제2공간부(2432)로 유입되어 다시 한번 더 균일하게 확산된 후 분사핀(270)을 통해 분사된다. 따라서, 제1가스가 기판을 향해 균일하게 분사된다.The separator 290 is further provided inside the shower head body. The separation plate is formed in a flat plate shape, and a plurality of flow holes 291 are formed therethrough. The separating plate is provided in the first buffer portion 243, and divides the first buffer portion into a first space portion 2431 and a second space portion 2432. In addition, support pins 292 for supporting the separation plate are coupled to both sides of the separation plate 290. The first gas introduced through the first inlet 211 is first diffused in the first space part 2431, and then flows into the second space part 2432 through the flow hole 291 to be uniform once more. After the diffusion is injected through the injection pin 270. Thus, the first gas is uniformly injected toward the substrate.

퍼지가스분사기(101,102,103,104)는 4개 구비되어 원료가스분사기 사이에 하나씩 배치된다. 퍼지가스분사기(101,102,103,104)에는 퍼지가스를 공급하기 위한 퍼지가스공급관(110)이 연결되며, 이 퍼지가스공급관에는 퍼지가스의 공급 및 차단을 제어하는 퍼지밸브(111)가 설치되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 퍼지가스 분사기(101,102,103,104)는 단일 샤워헤드 구조로, 내부에는 공급된 퍼지가스가 수용되는 수용부(120)가 형성되어 있다. 그리고, 퍼지가스분사기의 바닥부(130)에는 공급된 퍼지가스가 분사되는 복수의 분사구(131)가 관통 형성되어 있다. Four purge gas injectors (101, 102, 103, 104) are provided and arranged one by one between the raw gas injectors. A purge gas supply pipe 110 for supplying purge gas is connected to the purge gas injectors 101, 102, 103, and 104, and a purge valve 111 is installed in the purge gas supply pipe to control the supply and shutoff of the purge gas. As shown in FIG. 4, the purge gas injectors 101, 102, 103, and 104 have a single showerhead structure, and an accommodating part 120 in which the supplied purge gas is accommodated is formed. In addition, a plurality of injection holes 131 through which the supplied purge gas is injected are formed in the bottom portion 130 of the purge gas injector.

제어부(미도시)는 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition : CVD)과, 원자층 증착법(Atomic layer deposition : ALD)과, 원자층 증착법 이후 화학적 기상 증착법으로 박막이 증착되는 방법 중 어느 하나의 방법으로 상기 기판에 박막이 증착되도록 제1밸브(2011), 제2밸브(2021) 및 퍼지밸브(111)를 제어하는 것이다. 즉, 제어부는 실시하고자 하는 박막증착공정의 종류에 따라 제1밸브, 제2밸브 및 퍼지밸브를 제어한다. 이하, 각 공정에 따른 제어부의 밸브 제어에 관하여 설명한다.The controller (not shown) may be any one of chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), and chemical vapor deposition after atomic layer deposition. The first valve 2011, the second valve 2021, and the purge valve 111 are controlled to deposit a thin film on the substrate. That is, the controller controls the first valve, the second valve and the purge valve according to the type of thin film deposition process to be performed. Hereinafter, the valve control of the control part according to each process is demonstrated.

먼저, 원자층 증착법으로 박막을 증착하는 경우에 관하여 설명한다. 이때, 제1가스공급관(201)으로는 소스가스가 공급되며, 제2가스공급관(202)으로는 반응가스가 공급된다. 원자층 증착법으로 박막이 증착되려면, 소스가스와 반응가스가 순차적으로 반복분사되되, 소스가스와 반응가스의 분사 사이에 퍼지가스가 분사되어야 한다. 이를 위해, 4개의 원료가스분사기를 그 배치방향(둘레방향)을 따라서, 소스가스 및 반응가스의 분사 순서에 차례로 대응시킨다. 그러면, 첫 번째 원료가스분사기(200a)는 소스가스에 대응되고, 두 번째 원료가스분사기(200b)는 반응가스에 대응되고, 세 번째 원료가스분사기(200c)는 다시 소스가스에 대응되고, 네 번째 원료가스분사기(200d)는 다시 반응가스에 대응된다. 이 상태에서, 서셉터를 회전시키면서, 각 원료가스분사기의 2개의 밸브, 즉 제1밸브(2011) 및 제2밸브(2021) 중 대응되는 가스의 공급 및 차단을 제어하는 밸브만을 개방하고 나머지 밸브는 차단한다. 즉, 첫 번째 및 세 번째 원료가스분사기(200a,200c)의 제1밸브(2011)를 개방하고 제2밸브(2021)는 차단하며, 두 번째 및 네 번째 원료가스분사기(200b,200d)의 제1밸브(2011)는 차단하고 제2밸브(2021)를 개방한다. 그리고, 퍼지가스분사기(101~104)의 퍼지밸브(111)를 개방한다. First, the case of depositing a thin film by the atomic layer vapor deposition method is demonstrated. At this time, the source gas is supplied to the first gas supply pipe 201, and the reaction gas is supplied to the second gas supply pipe 202. In order to deposit the thin film by atomic layer deposition, the source gas and the reaction gas are repeatedly sprayed sequentially, but a purge gas must be injected between the injection of the source gas and the reaction gas. For this purpose, the four source gas injectors are sequentially matched with the injection sequence of the source gas and the reaction gas along the arrangement direction (circumferential direction). Then, the first source gas injector 200a corresponds to the source gas, the second source gas injector 200b corresponds to the reaction gas, and the third source gas injector 200c corresponds to the source gas again, and the fourth The source gas injector 200d again corresponds to the reaction gas. In this state, while rotating the susceptor, only two valves of each source gas injector, that is, a valve controlling supply and shut-off of a corresponding gas among the first valve 2011 and the second valve 2021, are opened and the remaining valves are opened. Blocks. That is, the first and second valves 2021 of the first and third source gas injectors 200a and 200c are opened, and the second valve 2021 is blocked, and the second and fourth source gas injectors 200b and 200d are opened. The first valve 2011 is shut off and the second valve 2021 is opened. Then, the purge valve 111 of the purge gas injectors 101 to 104 is opened.

그러면, 기판이 첫 번째 원료가스분사기(200a)의 하방을 지날 때 기판으로 소스가스가 분사되며, 이후 퍼지가스분사기(101), 두 번째 원료가스분사기(200b), 퍼지가스분사기(102), 세 번째 원료가스분사기(200c)의 하방을 차례로 지나면서 기판으로 퍼지가스, 반응가스, 퍼지가스, 소스가스가 차례로 분사된다. 즉, 기판이 회전하는 동안 기판으로, 소스가스, 퍼지가스, 반응가스, 퍼지가스가 순차적으로 분사되며, 이에 따라 기판에 원자층 증착법으로 박막이 증착된다. 이때, 필요에 따라 두 번째 및 네 번째 원료가스분사기(200b,200d)의 구획판에 RF 파워를 인가하면 제2버퍼부로 공급된 반응가스에 플라즈마가 발생하여 증착 속도가 향상된다. Then, the source gas is injected into the substrate when the substrate passes under the first source gas injector 200a, and then the purge gas injector 101, the second source gas injector 200b, the purge gas injector 102, and three The purge gas, the reaction gas, the purge gas, and the source gas are sequentially injected to the substrate while passing downward of the first source gas injector 200c. That is, while the substrate is rotating, the source gas, the purge gas, the reaction gas, and the purge gas are sequentially injected to the substrate, and thus a thin film is deposited on the substrate by atomic layer deposition. At this time, if RF power is applied to the partition plates of the second and fourth source gas injectors 200b and 200d as necessary, plasma is generated in the reaction gas supplied to the second buffer unit, thereby increasing the deposition rate.

그리고, 화학적 기상 증착법으로 박막을 증착하는 경우, 각 원료가스분사기(200a~200d)의 제1밸브(2011) 및 제2밸브(2021)는 모두 개방하고, 퍼지가스분사기의 제3밸브(111)는 차단한다. 그러면, 기판으로 소스가스와 반응가스가 함께 분사되며, 이에 따라 기판에 화학적 기상 증착법으로 박막이 증착된다.In the case of depositing a thin film by chemical vapor deposition, both the first valve 2011 and the second valve 2021 of each source gas injector 200a to 200d are opened, and the third valve 111 of the purge gas injector is opened. Blocks. Then, the source gas and the reaction gas are injected together to the substrate, and thus a thin film is deposited on the substrate by chemical vapor deposition.

한편, 한 공정 내에서 초기단계에서는 원자층 증착법으로 박막을 증착하고, 이후 화학적 기상 증착법으로 박막을 증착할 수도 있다. 이러한 공정은 트렌치(trench) 혹은 콘택 홀(contact hole)을 갭-필(gap-fill)하는 공정에서 유용하게 사용될 수 있다. Meanwhile, the thin film may be deposited by atomic layer deposition in an initial step within a process, and then deposited by chemical vapor deposition. Such a process may be usefully used in the process of gap-filling trenches or contact holes.

즉, 제어부는 박막증착공정의 초기단계, 즉 트렌치 부분을 채우는 단계에서는 서셉터가 회전하도록 제어하는 상태에서, 첫 번째 및 세 번째 원료가스분사기(200a,200c)의 제1밸브는 개방하고 제2밸브는 차단하며, 두 번째 및 네 번째 원료가스분사기(200b,200d)의 제1밸브는 차단하고 제2밸브를 개방한다. 그리고, 퍼지가스분사기(101~104)의 제3밸브를 개방한다. 그러면, 기판으로, 소스가스, 퍼지가스, 반응가스, 퍼지가스가 순차적으로 반복분사되며, 이에 따라 기판의 트렌치 부분에 원자층 증착법으로 박막이 증착된다. 따라서, 트렌치 부분에 공극(보이드,void)이 발생됨이 없이 채워지게 된다. That is, the controller controls the susceptor to rotate in the initial stage of the thin film deposition process, that is, filling the trench portion, and opens the first valves of the first and third raw material gas injectors 200a and 200c and the second. The valve is blocked, and the first and second valves of the second and fourth source gas injectors 200b and 200d are blocked. Then, the third valves of the purge gas injectors 101 to 104 are opened. Then, the source gas, the purge gas, the reaction gas, and the purge gas are sequentially sprayed onto the substrate, and thus a thin film is deposited on the trench portion of the substrate by atomic layer deposition. Therefore, the trench portion is filled without voids.

그리고, 초기단계 이후 즉 트렌치 부분이 다 채워진 이후 제어부는, 첫 번째 및 세 번째 원료가스분사기(200a,200c)의 제2밸브도 개방하고, 두 번째 및 네 번째 원료가스분사기(200b,200d)의 제1밸브도 개방한다(즉, 모든 원료가스분사기의 제1밸브 및 제2밸브 개방). 그리고 퍼지가스분사기(101~104)의 제3밸브는 차단한다. 그러면, 기판으로 소스가스와 반응가스가 함께 분사되며, 이에 따라 기판에 화학적 기상 증착법으로 박막이 빠른 속도로 증착된다.After the initial stage, that is, after the trench part is filled, the control unit also opens the second valves of the first and third source gas injectors 200a and 200c, and the second and fourth source gas injectors 200b and 200d. The first valve is also opened (ie, the first and second valves of all source gas injectors). The third valve of the purge gas injectors 101 to 104 is blocked. Then, the source gas and the reaction gas are injected together to the substrate, and thus a thin film is rapidly deposited on the substrate by chemical vapor deposition.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 박막증착공정의 종류에 따라 제1밸브, 제2밸브 및 퍼지밸브를 제어함으로써, 하나의 장치로 원자층 증착 공정 및 화학적 기상 증착 공정을 실시할 수 있다. 따라서, 종래와 같이 원자층 증착장치 및 화학적 기상 증착장치를 각각 제작하지 않아도 되므로 제작 비용을 절감할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, by controlling the first valve, the second valve, and the purge valve according to the type of the thin film deposition process, the atomic layer deposition process and the chemical vapor deposition process can be performed with one device. Therefore, it is not necessary to manufacture the atomic layer deposition apparatus and the chemical vapor deposition apparatus, respectively, as in the prior art, thereby reducing the manufacturing cost.

나아가 본 실시예에 따르면, 하나의 공정 내에서 원자층 증착법 이후 화학적 기상 증착법을 구현할 수 있으며, 따라서 트렌치나 콘택 홀에 공극 발생 없이 빠른 속도로 박막을 증착시킬 수 있다.Furthermore, according to the present embodiment, the chemical vapor deposition method can be implemented after the atomic layer deposition method in one process, and thus the thin film can be deposited at a high speed without generating voids in the trench or contact hole.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 샤워헤드 어셈블리의 평면도이며, 도 6은 도 5에 도시된 원료가스분사기의 단면도이다. 5 is a plan view of a showerhead assembly according to another embodiment of the present invention, Figure 6 is a cross-sectional view of the raw material gas injector shown in FIG.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 샤워헤드 어셈블리(1300)는 4개의 원료가스분사기(1201~1204)와 4개의 퍼지가스분사기(1101~1104)를 가진다. 4개의 원료가스분사기는 방사형으로 배치되며, 이 원료가스분사기의 사이에 퍼지가스분사기가 하나씩 배치된다. 본 실시예의 경우, 퍼지가스분사기의 구성은 앞서 설명한 실시예와 동일한 바, 이하 원료가스분사기의 구성에 관하여 도 6 및 도 3을 함께 참조하여 설명한다.5 and 6, the showerhead assembly 1300 according to the present embodiment has four source gas injectors 1201 to 1204 and four purge gas injectors 1101 to 1104. Four source gas injectors are arranged radially, and one purge gas injector is disposed between the source gas injectors. In the case of the present embodiment, the configuration of the purge gas injector is the same as the above-described embodiment, and the configuration of the source gas injector will be described below with reference to FIGS. 6 and 3.

본 실시예의 경우 각 원료가스분사기에는 3개(N=3)의 가스공급관(201A,202A,203A)이 연결된다. 이를 위하여, 상부 플레이트에는 2개(a=2)의 제1주입구(211A)와, 1개(b=1)의 제2주입구(212A)가 관통 형성된다. 제1주입구(211A)에는 제1가스공급관(201A) 및 제2가스공급관(202A)이 연결되며, 제2주입구에는 제3가스공급관(203A)이 연결된다. 그리고, 각 가스공급관에는 제1밸브(2011A), 제2밸브(2021A) 및 제3밸브(2031A)가 각각 설치되어 있다. In this embodiment, three (N = 3) gas supply pipes 201A, 202A, and 203A are connected to each source gas injector. To this end, two (a = 2) first inlets 211A and one (b = 1) second inlets 212A are formed in the upper plate. A first gas supply pipe 201A and a second gas supply pipe 202A are connected to the first inlet 211A, and a third gas supply pipe 203A is connected to the second inlet. Each gas supply pipe is provided with a first valve 2011A, a second valve 2021A, and a third valve 2031A, respectively.

다만, 본 실시예의 경우에는, 3개의 가스공급관(201A,202A,203A)의 연결을 위해, 2개의 가스공급관(201A,202A)이 제1주입구(211A)를 통해 제1버퍼부로 연결되고, 1개의 가스공급관(203A)이 제2주입구(212A)를 통해 제2버퍼부로 연결되지만, 이와 달리 1개의 가스공급관이 제1버퍼부로 연결되고 2개의 가스공급관이 제2버퍼부로 연결되도록 구성할 수도 있다. 또한, 이와 같이 이중 샤워헤드로 구성되지 않고, 퍼지가스분사기와 같이 단일 샤워헤드 구조로 이루어질 수도 있다.However, in the present embodiment, for the connection of three gas supply pipes 201A, 202A, 203A, two gas supply pipes 201A, 202A are connected to the first buffer through the first inlet 211A, 1 Although two gas supply pipes 203A are connected to the second buffer part through the second inlet 212A, one gas supply pipe may be connected to the first buffer part and two gas supply pipes may be connected to the second buffer part. . In addition, the present invention may not be configured as a double shower head, but may be formed as a single shower head structure such as a purge gas injector.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 샤워헤드 어셈블리(1300)를 이용하여, 텅스텐 박막을 증착하는 실시예에 관하여 설명한다. 이를 위해, 제1가스공급관(201A)으로는 환원가스가 공급되는데, 이 환원가스로는 수소(H2) 또는 암모니아(NH3)이가 사용된다. 제2가스공급관(202A)으로는 붕소 함유가스가 공급되는데, 이 붕소 함유가스로는 디보레인(B2H6)이 이용될 수 있다. 그리고, 제3가스공급관(203A)으로는 텅스텐 함유 전구체가 공급되는데, 이 텅스텐 함유 전구체로 불화텅스텐(WF6)이 이용될 수 있다.Hereinafter, an embodiment of depositing a tungsten thin film using the showerhead assembly 1300 configured as described above will be described. To this end, a reducing gas is supplied to the first gas supply pipe 201A, and hydrogen (H 2 ) or ammonia (NH 3 ) is used as the reducing gas. A boron-containing gas is supplied to the second gas supply pipe 202A, and diborane (B 2 H 6 ) may be used as the boron-containing gas. The tungsten-containing precursor is supplied to the third gas supply pipe 203A, and tungsten fluoride (WF 6 ) may be used as the tungsten-containing precursor.

텅스텐 박막 증착 공정은, 텅스텐 핵형성층을 형성하는 초기단계와, 텅스텐 박막을 형성하는 단계로 이루어진다.The tungsten thin film deposition process includes an initial step of forming a tungsten nucleation layer and a step of forming a tungsten thin film.

먼저, 텅스텐 핵형성층을 형성하는 초기단계는 디보레인과 불화텅스텐을 이용하여 원자층 증착법으로 이루어진다. 이를 위해, 서셉터가 회전하고 있는 상태에서, 홀수 번째 배치된 원료가스분사기, 즉 제1원료가스분사기(1201) 및 제3원료가스분사기(1203)의 제2밸브(2021A)를 개방하고 제1밸브(2011A) 및 제3밸브(2031A)는 차단하며, 짝수 번째 배치된 원료가스분사기 즉 제2원료가스분사기(1202) 및 제4원료가스분사기(1204)의 제3밸브(2031A)를 개방하고 제1밸브(2011A) 및 제2밸브(2021A)는 차단한다. 그리고, 퍼지가스분사기의 퍼지밸브를 개방한다. 그러면, 기판이 회전하는 동안 기판 상으로, 디보레인, 퍼지가스, 불화텅스텐, 퍼지가스가 순차적으로 반복 분사되며, 이에 따라 기판 상에 원자층 증착법으로 텅스텐 핵혁성층이 형성된다. First, the initial step of forming the tungsten nucleation layer is made by atomic layer deposition using diborane and tungsten fluoride. To this end, in the state where the susceptor is rotating, the second valve 2021A of the odd numbered raw gas injector, that is, the first raw material gas injector 1201 and the third raw material gas injector 1203 is opened and the first The valve 2011A and the third valve 2031A are shut off, and the third valve 2031A of the even-numbered arranged source gas sprayer, that is, the second raw material gas sprayer 1202 and the fourth raw material gas sprayer 1204 is opened. The first valve 2011A and the second valve 2021A are blocked. Then, the purge valve of the purge gas injector is opened. Then, diborane, purge gas, tungsten fluoride, and purge gas are sequentially sprayed onto the substrate while the substrate is rotated, thereby forming a tungsten nucleation layer on the substrate by atomic layer deposition.

상술한 초기단계를 통해 텅스텐 핵형성층이 원하는 두께로 형성된 이후에는, 불화텅스텐과 환원가스인 수소를 이용하여 화학적 기상 증착법으로 텅스텐 박막을 증착한다. 이를 위해, 각 원료가스분사기의 제1밸브(2011A) 및 제3밸브(2031A)를 개방하고 제2밸브(2021A)는 차단한다. 그리고, 퍼지가스분사기의 퍼지밸브를 차단한다. 그러면, 불화텅스텐과 수소가 기판 사에 함께 분사되어 기판 상에 텅스텐 박막이 증착된다. 이때, 수소는 제1버퍼부로 공급된 후 분사핀을 통해 기판으로 분사되고, 불화텅스텐은 제2버퍼부로 공급된 후 기판으로 분사된 후, 샤워헤드 본체의 외부에서 서로 혼합된다. 따라서, 샤워헤드 본체 내에서 수소와 불화텅스텐이 서로 반응하여 파티클이 발생 및 누적되는 것이 방지된다. After the tungsten nucleation layer is formed to a desired thickness through the initial stage described above, the tungsten thin film is deposited by chemical vapor deposition using tungsten fluoride and hydrogen, a reducing gas. To this end, the first valve 2011A and the third valve 2031A of each source gas injector are opened and the second valve 2021A is shut off. Then, the purge valve of the purge gas injector is shut off. Then, tungsten fluoride and hydrogen are injected together to the substrate yarn to deposit a tungsten thin film on the substrate. At this time, hydrogen is supplied to the first buffer portion and then injected into the substrate through the injection pin, tungsten fluoride is supplied to the second buffer portion and then injected into the substrate, and then mixed with each other outside the shower head body. Thus, hydrogen and tungsten fluoride react with each other in the showerhead body to prevent particles from being generated and accumulated.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

예를 들어, 앞서 설명한 실시예에서는 샤워세드 어셈블리가 4개의 원료가스분사기 및 4개의 퍼지가스분사기로 이루어졌으나, 도 7에 도시된 바와 같이 샤워헤드 어셈블리(300A)가 2개의 원료가스분사기 및 2개의 퍼지가스분사기로 이루어질 수 있다. 그리고, 이뿐 아니라 원료가스분사기 및 퍼지가스분사기의 수, 분사면적 및 배치형태는 박막증착공정의 특성에 따라 최적화되도록 변경될 수 있다.For example, in the above-described embodiment, the showerhead assembly is composed of four source gas injectors and four purge gas injectors, but as shown in FIG. 7, the showerhead assembly 300A includes two source gas injectors and two It may consist of a purge gas injector. In addition, the number, spraying area, and arrangement of the source gas sprayer and the purge gas sprayer may be changed to be optimized according to the characteristics of the thin film deposition process.

또한, 본 실시예에서는 원료가스분사기의 제2버퍼부에 플라즈마가 발생되도록 전원부를 연결하고 샤워헤드 본체를 접지하였으나, 제1버퍼부에 플라즈마가 발생하도록 전원부의 연결 및 샤워헤드 본체의 접지상태를 변경할 수도 있다. In addition, in the present embodiment, the power supply unit is connected to the second buffer portion of the source gas injector and the shower head main body is grounded. However, the connection of the power supply unit and the ground state of the shower head main body may be performed so that the plasma is generated in the first buffer unit. You can also change it.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 샤워헤드 어셈블리의 평면도이다.FIG. 2 is a plan view of the showerhead assembly shown in FIG. 1. FIG.

도 3은 도 2에 도시된 원료가스분사기의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the raw material gas injector shown in FIG.

도 4는 도 2에 도시된 퍼지가스분사기의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the purge gas injector shown in FIG. 2.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 샤워헤드 어셈블리의 평면도이다.5 is a plan view of a showerhead assembly according to another embodiment of the present invention.

도 6은 도 5에 도시된 원료가스분사기의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of the raw material gas injector shown in FIG.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 샤워헤드 어셈블리의 평면도이다.7 is a plan view of a showerhead assembly according to another embodiment of the present invention.

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

1000...박막증착장치 101~104...퍼지가스분사기1000 Thin Film Deposition Apparatus 101 ~ 104

200a~200d...원료가스분사기 300...샤워헤드 어셈블리200a ~ 200d ... raw gas injector 300 ... shower head assembly

500...챔버 600...서셉터500 ... chamber 600 ... susceptor

700...히터부 210...상부 플레이트700 Heater 210 Top plate

220...하부 플레이트 230...저면판220 ... bottom plate 230 ... bottom plate

240...샤워헤드 본체 250...구획판240 shower head unit 250 compartment

270...분사핀 280...전원부270 ... injection pin 280 ... power section

290...분리판290 Separator

Claims (7)

기판에 대한 증착 공정이 행해지는 공간부가 형성되어 있는 챔버;A chamber in which a space portion in which a deposition process is performed on the substrate is formed; 상기 챔버의 공간부에 회전 가능하게 설치되며, 복수의 기판이 안착되는 서셉터;A susceptor rotatably installed in the space of the chamber and having a plurality of substrates mounted thereon; 서로 다른 N가지 종류의 가스가 각각 공급되는 N개의 가스공급관과 각각 연결되며, 상기 각 가스공급관으로 공급되는 가스의 공급 및 차단을 제어하는 하는 N개의 밸브를 가지며, 상기 서셉터의 상방에 방사형으로 배치되는 복수의 원료가스분사기;It is connected to each of the N gas supply pipe which is supplied to each of the N different kinds of gas, and has N valves for controlling the supply and shutoff of the gas supplied to each gas supply pipe, and radially above the susceptor A plurality of source gas injectors disposed; 공급되는 퍼지가스의 공급 및 차단을 제어하는 퍼지밸브가 설치되어 있는 퍼지가스공급관과 연결되며, 상기 원료가스분사기 사이에 배치되는 복수의 퍼지가스분사기; 및A plurality of purge gas injectors connected to a purge gas supply pipe having a purge valve for controlling supply and shutoff of the supplied purge gas and disposed between the source gas injectors; And 상기 N개의 밸브 및 상기 퍼지밸브와 전기적으로 연결되며, 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition : CVD)과, 원자층 증착법(Atomic layer deposition : ALD)과, 원자층 증착법 이후 화학적 기상 증착법으로 박막이 증착되는 방법 중 어느 하나의 방법으로 상기 기판 상에 박막이 증착되도록, 상기 N개의 밸브 및 상기 퍼지밸브를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.Electrically connected to the N valves and the purge valve, the thin film is deposited by chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), and chemical vapor deposition after atomic layer deposition And a control unit for controlling the N valves and the purge valves so that the thin film is deposited on the substrate by any one of the methods. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어부는,The control unit, 상기 N가지 종류의 가스 중 서로 다른 두 가지 이상의 가스를 이용하여 원자층 증착법으로 상기 기판 상에 박막을 증착시키기 위해, 상기 서셉터가 회전하고 있는 상태에서, 상기 박막 증착에 이용되는 가스가 상기 기판 상에 순차적으로 반복분사되고, 상기 박막 증착에 이용되는 가스의 분사 사이에 상기 퍼지가스가 상기 기판 상에 분사되도록,In order to deposit a thin film on the substrate by atomic layer deposition using two or more different gases of the N kinds of gases, the gas used for the thin film deposition is the substrate while the susceptor is rotating. Repeatedly sprayed onto the substrate, so that the purge gas is sprayed onto the substrate between the sprays of the gas used to deposit the thin film, 상기 복수의 원료가스분사기를 그 배치방향을 따라 상기 박막 증착에 이용되는 가스의 분사 순서에 차례로 대응시켜, 상기 원료가스분사기의 N개의 밸브 중 상기 대응되는 가스의 공급 및 차단을 제어하는 밸브만을 개방하고 나머지 밸브는 차단하며, 상기 퍼지밸브는 개방하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치. Only the valves for controlling the supply and shutoff of the corresponding gas among the N valves of the source gas injector are opened by sequentially matching the plurality of source gas injectors with the spraying order of the gases used for the thin film deposition along the arrangement direction thereof. And the other valve is blocked, and the purge valve is opened. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어부는, The control unit, 상기 N가지 종류의 가스 중 2개 이상의 가스를 이용하여 화학적 기상 증착법으로 상기 기판 상에 박막이 증착되도록,A thin film is deposited on the substrate by chemical vapor deposition using two or more of the N kinds of gases, 상기 원료가스분사기에 구비된 N개의 밸브 중 상기 박막 증착에 이용되는 가스의 공급 및 차단을 제어하는 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.Thin film deposition apparatus, characterized in that for opening the valve for controlling the supply and blocking of the gas used in the thin film deposition of the N valves provided in the source gas injector. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어부는,The control unit, 박막증착공정의 초기단계에서,In the early stage of the thin film deposition process, 상기 N가지 종류의 가스 중 서로 다른 두 가지 이상의 가스를 이용하여 원자층 증착법으로 상기 기판 상에 박막을 증착시키기 위해, 상기 서셉터가 회전하고 있는 상태에서, 상기 박막 증착에 이용되는 가스가 상기 기판 상에 순차적으로 반복분사되고, 상기 박막 증착에 이용되는 가스의 분사 사이에 상기 퍼지가스가 상기 기판 상에 분사되도록,In order to deposit a thin film on the substrate by atomic layer deposition using two or more different gases of the N kinds of gases, the gas used for the thin film deposition is the substrate while the susceptor is rotating. Repeatedly sprayed onto the substrate, so that the purge gas is sprayed onto the substrate between the sprays of the gas used to deposit the thin film, 상기 복수의 원료가스분사기를 그 배치방향을 따라 상기 박막 증착에 이용되는 가스의 분사 순서에 차례로 대응시켜, 상기 원료가스분사기의 N개의 밸브 중 상기 대응되는 가스의 공급 및 차단을 제어하는 밸브만을 개방하고 나머지 밸브는 차단하며, 상기 퍼지밸브는 개방하며,Only the valves for controlling the supply and shutoff of the corresponding gas among the N valves of the source gas injector are opened by sequentially matching the plurality of source gas injectors with the spraying order of the gases used for the thin film deposition along the arrangement direction thereof. The other valves are shut off, and the purge valve is opened. 상기 초기단계 이후에서,After the initial stage, 상기 N가지 종류의 가스 중 2개 이상의 가스를 이용하여 화학적 기상 증착법으로 상기 기판 상에 박막이 증착되도록,A thin film is deposited on the substrate by chemical vapor deposition using two or more of the N kinds of gases, 상기 원료가스분사기에 구비된 N개의 밸브 중 상기 박막 증착에 이용되는 가스의 공급 및 차단을 제어하는 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.Thin film deposition apparatus, characterized in that for opening the valve for controlling the supply and blocking of the gas used in the thin film deposition of the N valves provided in the source gas injector. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 각 원료가스분사기에는, 환원가스가 공급되며 제1밸브가 설치되어 있는 제1가스공급관과, 붕소 함유가스가 공급되며 제2밸브가 설치되어 있는 제2가스공급관과, 텅스텐 함유 전구체가 공급되며 제3밸브가 설치되어 있는 제3가스공급관이 각각 연결되며,Each of the source gas injectors is supplied with a reducing gas, a first gas supply pipe provided with a first valve, a boron containing gas, a second gas supply pipe provided with a second valve, and a tungsten-containing precursor. Third gas supply pipes in which the third valve is installed are connected, 상기 초기단계에서는,In the initial stage, 붕소 함유가스 및 텅스텐 함유 전구체를 이용하여 원자층 증착법으로 상기 기판 상에 텅스텐 핵형성층을 형성하기 위해, 상기 붕소 함유가스, 상기 퍼지가스, 상기 텅스텐 함유 전구체 및 상기 퍼지가스가 순차적으로 반복분사되도록, In order to form a tungsten nucleation layer on the substrate by atomic layer deposition using a boron-containing gas and a tungsten-containing precursor, the boron-containing gas, the purge gas, the tungsten-containing precursor and the purge gas are sequentially repeatedly sprayed, 상기 배치방향을 따라 홀수 번째 배치된 원료가스분사기의 제2밸브는 개방하고 제1밸브 및 제3밸브는 차단하며, 상기 배치방향을 따라 짝수 번째 배치된 원료가스분사기의 제3밸브는 개방하고 제1밸브 및 제2밸브는 차단하며, 상기 퍼지밸브는 개방하며, The second valve of the raw material gas injector arranged in the odd numbered direction is opened and the first valve and the third valve are shut off, and the third valve of the raw material gas injector arranged in the even numbered direction in the arrangement direction is opened and The first valve and the second valve are shut off, the purge valve is opened, 상기 초기단계 이후에서는,After the initial stage, 상기 환원가스 및 상기 텅스텐 함유 전구체를 이용하여 화학적 기상 증착법으로 상기 기판 상에 텅스텐 박막이 증착되도록,Tungsten thin film is deposited on the substrate by chemical vapor deposition using the reducing gas and the tungsten-containing precursor, 상기 각 원료가스분사기의 제1밸브 및 제3밸브를 개방하고, 상기 제2밸브는 차단하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.Thin film deposition apparatus, characterized in that for opening the first valve and the third valve of the source gas injector, the second valve is blocked. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 붕소 함유가스는 디보레인(B2H6)이며, 상기 퍼지가스는 수소(H2) 또는 암모니아(NH3)이며, 상기 텅스텐 함유 전구체는 불화텅스텐(WF6)인 것을 특징으로 하는 박막증착장치.The boron-containing gas is diborane (B 2 H 6 ), the purge gas is hydrogen (H 2 ) or ammonia (NH 3 ), the tungsten-containing precursor is thin film deposition, characterized in that the tungsten fluoride (WF 6 ) Device. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 원료가스분사기는,The raw material gas injector, 상기 N개의 가스공급관 중 a(a는 1 이상 N 미만의 자연수)개의 가스공급관이 각각 연결되는 a개의 제1주입구와, 상기 N개의 가스공급관 중 b(b = N - a)개의 가스공급관 각각 연결되는 b개의 제2주입구와, 상기 제1가스공급관 및 상기 제2가스공급관을 통해 공급된 가스가 수용되는 수용부가 마련되어 있으며, 바닥부에 복수의 제1분사구 및 복수의 제2분사구가 관통 형성되어 있는 샤워헤드 본체와,A first inlets to which a (a is a natural number of 1 or more and less than N) gas supply pipes of the N gas supply pipes are respectively connected, and b (b = N-a) gas supply pipes of the N gas supply pipes, respectively. B second inlets to be provided, and a receiving unit accommodating the gas supplied through the first gas supply pipe and the second gas supply pipe is provided, and a plurality of first injection holes and a plurality of second injection holes are formed in the bottom portion thereof. The shower head body which there is, 평판 형상으로 복수의 삽입홀이 관통 형성되어 있으며, 상기 샤워헤드 본체의 수용부에 설치되어 상기 수용부를 상기 제1주입구와 연통되는 제1버퍼부 및 상기 제2주입구와 연통되는 제2버퍼부로 구획하는 구획판과,A plurality of insertion holes are formed in a flat plate shape, and are partitioned into a first buffer part which is installed in a receiving part of the shower head main body and communicates with the first inlet and a second buffer part that communicates with the second inlet. With partition plate to make, 중공의 형상으로 형성되며, 일단부는 상기 삽입홀에 연결되고 타단부는 상기 제1분사구에 연결되는 복수의 분사핀을 포함하며,It is formed in a hollow shape, one end is connected to the insertion hole and the other end includes a plurality of injection pins connected to the first injection port, 상기 제1주입구로 유입된 가스는 상기 제1버퍼부로 공급된 후 상기 분사핀을 통해 상기 기판으로 분사되며, 상기 제2주입구로 유입된 가스는 제2버퍼부로 공급된 후 상기 제2분사구를 통해 상기 기판으로 분사되는 이중 샤워헤드 구조인 것을 특징으로 하는 박막증착장치.The gas introduced into the first injection hole is supplied to the first buffer part and then injected into the substrate through the injection pin, and the gas introduced into the second injection hole is supplied to the second buffer part and then through the second injection hole. Thin film deposition apparatus, characterized in that the dual shower head structure that is sprayed to the substrate.
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