KR20110093251A - Substrate treating apparatus - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A substrate processing device and a method thereof are provided to supply an activated gas and a deactivated gas to a substrate, thereby depositing an insulating film without damage of a metal pattern. CONSTITUTION: A lead(300) provides a plasma space. At least one shower head(610,620) filters ions generated in the plasma space. A shower head uniformly distributes radicals. At least one gas nozzle is arranged in the lower part of the shower head. The gas nozzle provides a second processing gas to process a substrate.

Description

기판 처리 장치 및 방법{SUBSTRATE TREATING APPARATUS}Substrate Processing Apparatus and Method {SUBSTRATE TREATING APPARATUS}

본 발명은 반도체 기판을 제조하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용하여 반도체 기판을 제조하는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor substrate, and more particularly, to a substrate processing apparatus and method for producing a semiconductor substrate using plasma.

화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : CVD) 장치는 반도체 소자를 제조하는 장치 중 하나로서, 기판 표면에 소정의 박막을 형성한다. 화학기상 증착 장치는 기판에 박막을 형성하기 위한 플라스마를 형성한 후, 이를 기판에 제공하여 박막을 형성한다. Chemical Vapor Deposition (CVD) apparatus is one of the devices for manufacturing a semiconductor device, and forms a predetermined thin film on the substrate surface. The chemical vapor deposition apparatus forms a plasma for forming a thin film on a substrate, and then supplies the same to the substrate to form a thin film.

최근, 처리 속도의 향상을 위해 반도체 소자의 게이트 라인 등의 재질이 실리사이드 재질에서 금속 재질로 변경되고 있다. 따라서, 절연막 증착 공정시 금속 재질의 용융점 이하에서 공정이 이루어져야하는 제약이 따른다. 이에 따라, 적정 온도로 맞추기 위해 기판에 직접적으로 플라스마를 제공할 경우, 직진성을 가지는 이온들에 의해 양질의 스텝 커버리지를 얻을 수 없다.Recently, in order to improve the processing speed, materials such as gate lines of semiconductor devices have been changed from silicide materials to metal materials. Therefore, the constraint that the process should be performed below the melting point of the metal material during the insulating film deposition process. As a result, when plasma is directly provided to the substrate in order to adjust to an appropriate temperature, high quality step coverage cannot be obtained by ions having linearity.

일반적으로 리모트 플라스마 모듈을 별도로 장착하는 리포트 플라스마를 이용할 경우, 생성되는 플라스마 내 라디칼이 챔버 내로 이동 중에 상당 양이 소멸되고, 플라스마를 균일하게 분산시켜주는 별도의 샤워헤드가 장착되지 않아서 증착 균일도를 유지하기가 어렵다. 또한, 저온에서 반응이 가능한 실리콘 소스 가스를 플라스마화하여 제공할 경우, 플라스마 에너지에 의해 자체적으로 분해되기 때문에 기판에 증착되기 어려워 절연막 형성의 제어가 어렵다.In general, when using a report plasma that is equipped with a separate remote plasma module, a considerable amount of radicals in the generated plasma are dissipated while moving into the chamber, and a separate shower head is not provided to uniformly disperse the plasma to maintain deposition uniformity. Difficult to do In addition, when the silicon source gas that can be reacted at a low temperature is provided by plasma, since it is decomposed by plasma energy itself, it is difficult to be deposited on a substrate, which makes it difficult to control the formation of an insulating film.

본 발명의 목적은 박막을 균일하게 형성할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of uniformly forming a thin film.

또한, 본 발명의 목적은 상기한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 제공하는 것이다.Moreover, the objective of this invention is providing the method of processing a board | substrate using the said substrate processing apparatus.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 기판 처리 장치는, 챔버, 지지부재, 플라스마 소스부, 리드, 적어도 하나의 샤워 헤드, 및 적어도 하나의 가스 노즐로 이루어진다.According to one aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus including a chamber, a support member, a plasma source portion, a lid, at least one shower head, and at least one gas nozzle.

챔버는 기판의 공정이 이루어지는 공정 공간을 제공하고, 상부가 개방된다. 지지부재는 상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 기판이 안착된다. 플라스마 소스부는 상기 챔버의 상부에 설치되고, 제1 공정 가스를 이용하여 상기 기판을 처리하기 위한 플라스마를 생성한다. 리드는 상기 챔버 상부에 설치되고, 상기 챔버와 결합하여 상기 챔버 내부를 밀폐시키며, 상기 플라스마가 형성되는 플라스마 공간을 제공한다. 샤워 헤드 상기 지지부재와 마주하게 설치되며, 상기 플라스마 공간에서 생성된 라디칼을 상기 공정 공간 안으로 균일하게 분산시킨다. 가스 노즐은 상기 샤워 헤드의 아래에 배치되고, 상기 기판을 처리하기 위한 제2 공정 가스를 상기 공정 공간에 제공한다.The chamber provides a process space where the processing of the substrate takes place and the top is open. The support member is installed inside the chamber, and the substrate is seated. The plasma source unit is installed above the chamber, and generates a plasma for treating the substrate using a first process gas. The lid is installed above the chamber, is coupled to the chamber to seal the inside of the chamber, and provides a plasma space in which the plasma is formed. The shower head is installed to face the support member, and uniformly disperses the radicals generated in the plasma space into the process space. A gas nozzle is disposed below the shower head and provides a second process gas to the process space for processing the substrate.

또한, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 기판 처리 방법은, 챔버 내부로 인입된 기판에 제1 공정 가스를 이용하여 형성된 플라스마 및 제2 공정 가스를 제공하여 상기 기판 상에 절연막을 형성한다. 상기 기판에 상기 플라스마 제공시, 대부분의 이온들은 걸러지고 라디칼들만 제공된다.In addition, the substrate processing method according to one feature for realizing the above object of the present invention, by providing a plasma and a second process gas formed by using a first process gas to the substrate introduced into the chamber on the substrate An insulating film is formed. Upon providing the plasma to the substrate, most of the ions are filtered out and only the radicals are provided.

상술한 본 발명에 따르면, 기판 처리 장치는 제1 공정 가스의 이온들은 샤워 헤드에 의해 걸러져 제1 공정 가스의 라디칼들과 제2 공정 가스가 기판에 제공된다. 이에 따라, 기판 처리 장치는 활성화된 가스와 활성화되지 않은 가스를 기판에 제공하여 절연막을 형성할 수 있으므로, 종래 대비 저온에서 양질의 절연막 형성이 가능하고, 기판에 형성된 금속 패턴의 손상 없이 절연막을 증착할 수 있다.According to the present invention described above, in the substrate processing apparatus, ions of the first process gas are filtered by the shower head so that radicals of the first process gas and the second process gas are provided to the substrate. Accordingly, the substrate processing apparatus can form an insulating film by providing an activated gas and an unactivated gas to the substrate, so that a good quality insulating film can be formed at a lower temperature than before, and the insulating film is deposited without damaging the metal pattern formed on the substrate. can do.

도 1은 본 발명의 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 및 제2 샤워 헤드를 나타낸 평면도이다.
도 3을 도 1의 'A'부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 및 제2 샤워 헤드의 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 기판 처리 장치에서 절연막을 증착하는 공정 과정을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a substrate processing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a plan view illustrating the first and second shower heads shown in FIG. 1.
3 is an enlarged cross-sectional view of portion 'A' of FIG. 1.
4 is a plan view illustrating another example of the first and second shower heads illustrated in FIG. 2.
5 is a diagram illustrating a process of depositing an insulating film in the substrate processing apparatus of FIG. 1.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 참고로, 후술하는 기판 처리 장치는 산화막 및 실리콘 질화막과 같은 상용화된 절연막 증착 이외에 low-k 및 갭필용 산화막 증착 공정에도 이용될 수 있다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. For reference, the substrate processing apparatus described later may be used in a low-k and gap fill oxide film deposition process in addition to commercially available insulating film deposition such as an oxide film and a silicon nitride film.

도 1은 본 발명의 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a substrate processing apparatus of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 기판 처리 장치(800)는 기판을 처리하는 반도체 공정을 수행한다. 이하에서는, 상기 반도체 공정으로 절연막 증착 공정을 일례로 하여 설명한다.Referring to FIG. 1, the substrate processing apparatus 800 of the present invention performs a semiconductor process for processing a substrate. Hereinafter, the insulating film deposition process will be described as an example of the semiconductor process.

기판 처리 장치(700)는 챔버(100), 척(200), 리드(300), 가스라인(510), 제1 및 제2 샤워 헤드(620, 630), 및 사이드 가스 공급부(700)를 포함할 수 있다.The substrate processing apparatus 700 includes a chamber 100, a chuck 200, a lid 300, a gas line 510, first and second shower heads 620 and 630, and a side gas supply 700. can do.

구체적으로, 챔버(100)는 상기 절연막 증착 공정이 이루어지는 공정 공간(PS)을 제공한다. 챔버(100)는 개방된 상부를 갖고, 바닥면(110), 및 상기 공정 공간(PS)을 형성하도록 바닥면으로부터 수직하게 연장된 측벽을 포함할 수 있다. 챔버(100)의 바닥면(110)에는 배기구(111)가 형성되고, 배기구(111)는 바닥면(110)의 아래에 설치된 배기관(130)과 연통된다. 상기 증착 공정 과정에서 공정 공간(PS) 안에 형성된 반응 부산물과 가스는 배기구(111)와 배기관(130)을 통해 외부로 배출된다.Specifically, the chamber 100 provides a process space PS in which the insulating film deposition process is performed. The chamber 100 has an open top and may include a bottom surface 110 and sidewalls extending vertically from the bottom surface to form the process space PS. An exhaust port 111 is formed in the bottom surface 110 of the chamber 100, and the exhaust port 111 communicates with an exhaust pipe 130 installed below the bottom surface 110. In the deposition process, reaction by-products and gases formed in the process space PS are discharged to the outside through the exhaust port 111 and the exhaust pipe 130.

챔버(100) 내부에는 척(200)이 설치된다. 상기 척(200)은 상기 기판을 지지하는 지지부재로서, 상기 증착 공정이 이루어지는 동안 상기 기판을 고정한다. 본 발명의 일례로, 척(200)은 상기 기판을 가열하는 히팅 척이 제공되며, 상기 기판으로는 웨이퍼가 제공될 수 있다. 척(200)은 상면에 상기 기판이 안착되는 지지 플레이트(210), 및 상기 지지 플레이트(210)의 아래에 결합된 지지축(220)을 포함할 수 있다. 지지축(220)은 고정되는 것이 기본이지만, 중심축을 기준으로 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 지지축(220)의 회전에 의해 지지 플레이트(210)가 회전할 수 있다. 이 실시예에 있어서, 상기 절연막 증착 공정 시 지지 플레이트(210)의 온도는 약 25℃ 내지 약 600℃이다.The chuck 200 is installed inside the chamber 100. The chuck 200 is a support member for supporting the substrate, and fixes the substrate during the deposition process. In one example of the invention, the chuck 200 is provided with a heating chuck for heating the substrate, the substrate may be provided with a wafer. The chuck 200 may include a support plate 210 on which the substrate is mounted, and a support shaft 220 coupled below the support plate 210. The support shaft 220 is basically fixed, but may be installed to be rotatable about the central axis, and the support plate 210 may rotate by the rotation of the support shaft 220. In this embodiment, the temperature of the support plate 210 during the insulating film deposition process is about 25 ℃ to about 600 ℃.

챔버(100)의 상부에는 리드가(300)가 설치된다. 리드(300)는 챔버(100)와 결합하여 챔버(100) 내부를 밀폐시키고, 상기 증착 공정을 위한 플라스마가 형성되는 플라스마 공간(PGS)을 제공한다. 본 발명의 일례로, 리드(300)는 돔 형상을 갖는다. 리드(300)의 상면(310) 중앙부에는 상기 플라스마를 형성하기 위한 제1 공정 가스가 유입되는 가스 유입구(311)가 형성된다.The lid 300 is installed above the chamber 100. The lid 300 is combined with the chamber 100 to seal the inside of the chamber 100 and provides a plasma space PGS in which plasma for the deposition process is formed. In one example of the invention, the lid 300 has a dome shape. A gas inlet 311 through which the first process gas for forming the plasma is introduced is formed at the center of the upper surface 310 of the lid 300.

리드(300)의 상부에는 상기 제1 공정 가스를 제공하는 가스라인(510)이 설치되고, 가스라인(510)은 가스 유입구(311)와 연통된다. 이에 따라, 상기 제1 공정 가스가 가스라인(510)으로부터 상기 가스 유입구(311)를 통해 상기 플라스마 공간(PGS) 안으로 유입된다.A gas line 510 is provided on the lead 300 to provide the first process gas, and the gas line 510 communicates with the gas inlet 311. Accordingly, the first process gas is introduced into the plasma space PGS through the gas inlet 311 from the gas line 510.

상기 제1 공정 가스는 실질적으로 상기 절연막의 증착에 사용되는 증착용 소스 가스, 즉, 절연막을 구성하는 성분으로 이루어진 가스가 아닌 상기 절연막 증착용 소스 가스와 반응을 위한 가스이다. 상기 제1 공정 가스로 상기 증착용 소스 가스를 이용할 경우, 플라스마가 기판에 제공되지 못하고 절연막이 리드(300) 내벽에 증착된다. 이를 방지하기 위해, 기판 처리 장치(800)는 증착용 소스 가스는 플라스마 형태로 제공하지 않고, 상기 증착용 소스 가스와의 반응을 위한 가스만 플라스마 형태로 기판에 제공한다. 상기 제1 공정 가스로는 산소, 질소, 수소, 암모니아, 아르곤 가스 중 적어도 어느 하나의 가스가 이용될 수 있다.The first process gas is substantially a gas for reacting with the source gas for depositing the insulating film, not a gas made of a component constituting the insulating film, that is, a deposition source gas used for depositing the insulating film. When the deposition source gas is used as the first process gas, plasma is not provided to the substrate, and an insulating film is deposited on the inner wall of the lead 300. In order to prevent this, the substrate processing apparatus 800 does not provide a deposition source gas in a plasma form, but provides only a gas for reaction with the deposition source gas in a plasma form to the substrate. At least any one of oxygen, nitrogen, hydrogen, ammonia, and argon gas may be used as the first process gas.

리드(300)의 측벽(320)에는 상기 플라스마 공간(PGS) 내에 상기 플라스마를 형성하기 위한 플라스마 소스부(400)가 설치된다. 플라스마 소스부(400)는 리드(300)의 외부에서 리드(300)의 측벽(320)을 둘러싸는 코일 또는 전극을 구비하고, 상기 코일은 고주파 전원을 인가받아 상기 플라스마 공간(PS) 내에 전자기장을 형성한다. 상기 코일에 제공되는 고주파 전원은 약 400㎑ 내지 160㎒의 고주파가 이용될 수 있다.The sidewall 320 of the lead 300 is provided with a plasma source unit 400 for forming the plasma in the plasma space PGS. The plasma source unit 400 includes a coil or an electrode surrounding the sidewall 320 of the lead 300 outside the lead 300, and the coil is applied with a high frequency power to generate an electromagnetic field in the plasma space PS. Form. As the high frequency power provided to the coil, a high frequency of about 400 Hz to 160 MHz may be used.

한편, 챔버(100)와 리드(300) 사이에는 상기 플라스마에 의해 활성화된 라디칼들을 상기 공정 공간(PS) 안으로 균일하게 분산시키는 제1 및 제2 샤워 헤드(610, 620)가 설치된다. 상기 제1 및 제2 샤워 헤드(610, 620)는 상기 척(200)의 지지 플레이트(210)와 마주하게 설치되고, 각각 상기 챔버(100) 상부의 개구부 보다 큰 면적을 갖는다. 제1 및 제2 샤워 헤드(610, 620)는 절연 재질, 예컨대, 실리콘카바이드(SiC) 재질로 이루어진다. Meanwhile, first and second shower heads 610 and 620 are installed between the chamber 100 and the lid 300 to uniformly disperse the radicals activated by the plasma into the process space PS. The first and second shower heads 610 and 620 are installed to face the support plate 210 of the chuck 200 and have a larger area than an opening in the upper portion of the chamber 100, respectively. The first and second shower heads 610 and 620 are made of an insulating material, for example, silicon carbide (SiC) material.

이 실시예에 있어서, 기판 처리 장치(800)는 두 개의 샤워 헤드(610, 620)를 구비하나, 하나의 샤워 헤드만 구비할 수도 있으며, 상기 샤워 헤드(610, 620)의 개수는 공정 효율에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다.In this embodiment, the substrate processing apparatus 800 includes two shower heads 610 and 620, but may include only one shower head, and the number of the shower heads 610 and 620 is determined by process efficiency. It may increase or decrease accordingly.

구체적으로, 제1 샤워 헤드(610)는 챔버(100)의 상단부에 안착되고, 제2 샤워 헤드(620)는 제1 샤워 헤드(610)의 상부에 배치된다. 제2 샤워 헤드(620)는 제1 샤워 헤드(610)와 서로 마주하며, 제1 샤워 헤드(620)로부터 이격되어 배치된다. In detail, the first shower head 610 is seated on the upper end of the chamber 100, and the second shower head 620 is disposed on the first shower head 610. The second shower head 620 faces the first shower head 610 and is spaced apart from the first shower head 620.

이 실시예에 있어서, 기판 처리 장치(800)는 두 개의 샤워헤드(610, 620)를 구비하므로, 제1 및 제2 샤워 헤드(610, 620)를 서로 이격시키는 이격 부재(630)를 더 포함한다. 이격 부재(630)는 챔버(100)의 상단부에 설치되고, 일부분이 제1 샤워 헤드(610)의 상면 단부에 배치되며, 제2 샤워 헤드(620)의 단부를 지지한다. 즉, 이격 부재(630)는 일부분이 제1 샤워 헤드(610)의 단부와 제2 샤워 헤드(620)의 단부 사이에 개재되어 제1 및 제2 샤워 헤드(610, 620)를 이격시킨다. 이 실시예에 있어서, 기판 처리 장치(800)는 두 개의 샤워 헤드(610, 620)를 이격시키기 위한 별도의 이격 부재(630)를 구비하나, 별도의 이격 부재(630)를 구비하지 않고 샤워 헤드(610, 620)의 단부에 샤워 헤드들(610, 620)을 서로 이격시키기 위한 돌출부를 형성할 수도 있다.In this embodiment, since the substrate processing apparatus 800 includes two showerheads 610 and 620, the substrate processing apparatus 800 further includes a spacer 630 that separates the first and second showerheads 610 and 620 from each other. do. The spacer 630 is installed at an upper end of the chamber 100, and a portion of the spacer 630 is disposed at an upper end of the first shower head 610, and supports an end of the second shower head 620. That is, a part of the spacer 630 is interposed between the end of the first shower head 610 and the end of the second shower head 620 to space the first and second shower heads 610 and 620. In this embodiment, the substrate processing apparatus 800 includes a separate spacer member 630 for separating the two shower heads 610 and 620, but does not include a separate spacer member 630. Protrusions may be formed at the ends of the 610 and 620 to separate the shower heads 610 and 620 from each other.

도 2는 도 1에 도시된 제1 및 제2 샤워 헤드를 나타낸 평면도이고, 도 3을 도 1의 'A'부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.FIG. 2 is a plan view illustrating the first and second shower heads illustrated in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of portion 'A' of FIG. 1.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 제1 및 제2 샤워 헤드(610, 620)에는 각각 다수의 홀(611, 621)이 형성된다. 상기 플라스마 생성 공간(PGS) 내에 형성된 플라스마는 상기 다수의 홀(611, 621)을 통해 균일하게 분산되어 상기 챔버(110) 내부로 유입되고, 상기 척(200)에 안착된 기판에 제공된다. 이 실시예에 있어서, 각 홀(611, 612)은 평면상에서 볼 때 원 형상을 갖고, 그 지름은 이온이 통과하기 어렵도록 시스(sheath) 사이즈 보다 작은 사이즈, 예컨대, 약 1mm 내지 2mm 이다.1 to 3, a plurality of holes 611 and 621 are formed in the first and second shower heads 610 and 620, respectively. Plasma formed in the plasma generation space PGS is uniformly distributed through the plurality of holes 611 and 621 and introduced into the chamber 110, and is provided to a substrate seated in the chuck 200. In this embodiment, each hole 611, 612 has a circular shape in plan view, the diameter of which is smaller than the sheath size, for example, about 1 mm to 2 mm so that ions are difficult to pass.

상기 제1 샤워 헤드(610)에 형성된 홀들(611)과 상기 제2 샤워 헤드(620)에 형성된 홀들(621)은 서로 어긋나게 위치한다. 이에 따라, 상기 플라스마 중 직진성을 갖는 이온들은 상기 제1 및 제2 샤워 헤드(610, 620)에 의해 걸러지고, 방향성이 없는 라디칼만 상기 챔버(100) 내부로 유입된다.The holes 611 formed in the first shower head 610 and the holes 621 formed in the second shower head 620 are offset from each other. Accordingly, the linear ions of the plasma are filtered by the first and second shower heads 610 and 620, and only radicals having no directivity are introduced into the chamber 100.

즉, 상기 플라스마의 이온들은 상기 제2 샤워 헤드(620)에 의해 1차적으로 걸러지고, 일부 이온들이 상기 제2 샤워 헤드(620)의 홀들(621)을 통과하여 상기 제1 샤워 헤드(610) 측으로 진행한다. 그러나, 상기 제1 샤워 헤드(610)의 홀들(611)이 상기 제2 샤워 헤드(620)의 홀들(621)과 어긋나게 배치되므로, 이온들이 제2 샤워 헤드(620)의 홀들(621)을 통과하더라도 상기 제1 샤워 헤드(610)에 의해 2차적으로 걸러진다.In other words, the ions of the plasma are primarily filtered by the second shower head 620, and some ions pass through the holes 621 of the second shower head 620 to allow the first shower head 610 to flow. Proceed to the side. However, since the holes 611 of the first shower head 610 are disposed to be offset from the holes 621 of the second shower head 620, ions pass through the holes 621 of the second shower head 620. Even if the secondary shower is filtered by the first shower head 610.

이렇게 상기 이온들이 상기 제1 및 제2 샤워 헤드(610, 620)에 두번 걸러지므로, 방향성을 갖지 않는 라디칼들만 상기 제1 및 제2 샤워 헤드(610, 620)의 홀들(611, 621)을 통과하여 상기 기판에 제공된다.Since the ions are filtered twice by the first and second shower heads 610 and 620, only radicals having no directivity pass through the holes 611 and 621 of the first and second shower heads 610 and 620. Is provided to the substrate.

이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 샤워 헤드(610, 620)에 형성된 각 홀(611, 612)은 평면상에서 볼 때, 원 형상을 가지나, 도 4에 도시된 제1 및 제2 샤워헤드(640)의 홀들(641, 651)과 같이, 로드 형상 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 이렇게, 제1 및 제2 샤워헤드의 홀들(641, 651)이 로드 형상으로 이루어질 경우, 제1 및 제2 샤워헤드의 개구율을 향상시킬 수 있다. 이때, 각 홀(641, 651)의 폭은 상기 시스 사이즈보다 작다.In this embodiment, each of the holes 611 and 612 formed in the first and second shower heads 610 and 620 has a circular shape in plan view, but the first and second shower heads shown in FIG. Like the holes 641 and 651 of 640, it may be formed in various shapes such as a rod shape. As such, when the holes 641 and 651 of the first and second showerheads have a rod shape, the opening ratios of the first and second showerheads may be improved. At this time, the widths of the holes 641 and 651 are smaller than the sheath size.

상기 챔버(100) 측벽(120)의 상단부에는 제2 공정 가스를 상기 챔버(100) 내부로 유입시키는 사이드 가스 공급부(700)가 설치된다. A side gas supply part 700 for introducing a second process gas into the chamber 100 is installed at an upper end of the side wall 120 of the chamber 100.

사이드 가스 공급부(700)는 상기 제2 공정 가스의 이동 경로를 제공하는 가스 분배링(710), 상기 제2 공정 가스를 분사하는 다수의 제1 및 제2 사이드 노즐(720, 730)을 포함한다.The side gas supply unit 700 includes a gas distribution ring 710 for providing a movement path of the second process gas, and a plurality of first and second side nozzles 720 and 730 for injecting the second process gas. .

구체적으로, 상기 가스 분배링(710)은 상기 챔버(100)의 상단에 구비되고, 링 형상을 가지며, 상기 정전척(200)을 둘러싼다. 상기 가스 분배링(710)에는 상기 제2 공정 가스가 이동하는 제1 및 제2 가스 유로(711, 715)가 형성된다. 상기 제1 가스 유로(711)는 상기 가스 분배링(710)이 연장된 방향으로 형성되어 상기 가스 분배링과 동일한 링 형상을 갖는다. Specifically, the gas distribution ring 710 is provided on the upper end of the chamber 100, has a ring shape, and surrounds the electrostatic chuck 200. First and second gas flow paths 711 and 715 through which the second process gas moves are formed in the gas distribution ring 710. The first gas flow passage 711 is formed in the direction in which the gas distribution ring 710 extends to have the same ring shape as the gas distribution ring.

한편, 상기 제2 가스 유로(715)는 상기 제1 가스 유로(711)로부터 이격되어 위치하고, 상기 제1 가스 유로(711)를 둘러싼다.On the other hand, the second gas flow path 715 is spaced apart from the first gas flow path 711 and surrounds the first gas flow path 711.

상기 가스 분배링(710)의 내측에는 상기 다수의 제1 및 제2 사이드 노즐(720, 730)이 결합된다. 상기 제1 및 제2 사이드 노즐(720, 730)은 상기 가스 분배링(710)으로부터 상기 제2 공정 가스를 공급받아 상기 제2 공정 가스를 분사한다. 상기 가스 분배링(710)에는 상기 제1 가스 유로(711) 및 상기 제1 사이드 노즐(720)과 연결되는 제1 연결 유로(713)가 형성된다. 상기 제1 가스 유로(711)에 유입된 가스는 상기 제1 연결 유로(713)를 통해 상기 제1 사이드 노즐(720)에 제공된다. 또한, 상기 가스 분배링(710)에는 상기 제2 가스 유로(715) 및 상기 제2 사이드 노즐(730)과 연결되는 제2 연결 유로(717)가 형성된다. 상기 제2 가스 유로(715)에 유입된 반응가스는 상기 제2 연결 유로(717)를 통해 상기 제2 사이드 노즐(730)에 제공된다.The plurality of first and second side nozzles 720 and 730 are coupled to the inside of the gas distribution ring 710. The first and second side nozzles 720 and 730 receive the second process gas from the gas distribution ring 710 to inject the second process gas. The gas distribution ring 710 is provided with a first connection flow path 713 connected to the first gas flow path 711 and the first side nozzle 720. The gas introduced into the first gas flow path 711 is provided to the first side nozzle 720 through the first connection flow path 713. In addition, the gas distribution ring 710 is formed with a second connection flow path 717 connected to the second gas flow path 715 and the second side nozzle 730. The reaction gas introduced into the second gas flow path 715 is provided to the second side nozzle 730 through the second connection flow path 717.

가스 분배링(710)은 결합 플레이트(740)에 안착되어 결합 플레이트(740)에 고정 설치된다. 결합 플레이트(740)는 챔버(100)의 상단부에 고정 설치되며, 가스 분배링(710)을 챔버(100)에 고정시킨다. 상기 결합 플레이트(300)는 가스 분배링(710)의 제1 및 제2 가스 유로(711, 715)를 밀폐하여 제1 및 제2 가스 유로(711, 715)로부터 상기 제2 공정 가스가 누설되는 것을 방지한다.The gas distribution ring 710 is seated on the coupling plate 740 and fixedly installed to the coupling plate 740. The coupling plate 740 is fixedly installed at the upper end of the chamber 100, and fixes the gas distribution ring 710 to the chamber 100. The coupling plate 300 seals the first and second gas passages 711 and 715 of the gas distribution ring 710 so that the second process gas leaks from the first and second gas passages 711 and 715. To prevent them.

사이드 가스 공급부(700)는 상기 제2 공정 가스를 플라스마화 되지 않은 상태로 기판에 제공한다. 상기 제2 공정 가스는 실질적으로 상기 절연막을 증착하는 데 이용되는 증착용 소스 가스이며, 상기 제2 공정 가스로는 예를 들어, 실리콘 소스 가스가 이용될 수 있다.The side gas supply unit 700 provides the second process gas to the substrate in a state in which the second process gas is not plasmified. The second process gas may be a deposition source gas that is used to substantially deposit the insulating film. For example, a silicon source gas may be used as the second process gas.

이와 같이, 기판 처리 장치(800)는 증착용 소스 가스인 상기 제2 공정 가스는 플라스마화 하지 않은 상태로 기판에 제공하고, 제2 공정 가스와 반응하기 위한 가스인 제1 공정 가스는 플라스마 상태로 기판에 제공하므로, 섭씨 200도 내지 섭시 600도의 온도 조건에 절연막 증착 공정이 이루어지는 기존 대비 상대적으로 온도가 낮은 공정 조건, 예컨대, 약 25℃ 내지 약 200℃에서 절연막 증착 공정을 실시할 수 있다. 즉, 상기 제1 공정 가스는 플라스마화 하여 반응성을 높이고, 상기 제2 공정 가스는 플라스마화 하지 않고 그대로 기판에 제공하여 기판 상에 절연막을 증착한다. 특히, 제1 공정 가스는 상기 제1 및 제2 샤워 헤드(610, 620)에 의해 대부분의 이온들이 걸러져 라디칼들만 균일하게 기판에 제공되므로, 기존 대비 저온에서 스텝 커버리지를 가지면서 절연막의 증착이 가능하다.As described above, the substrate processing apparatus 800 provides the second process gas, which is a deposition source gas, to the substrate without being plasmalated, and the first process gas, which is a gas for reacting with the second process gas, is in a plasma state. Since the substrate is provided, the insulation film deposition process may be performed at a process temperature lower than that of the conventional insulation film deposition process at a temperature of 200 degrees Celsius to 600 degrees Celsius, for example, about 25 ° C to about 200 ° C. That is, the first process gas is plasma-formed to increase reactivity, and the second process gas is provided to the substrate as it is without plasma to deposit an insulating film on the substrate. In particular, the first process gas is filtered by most of the ions by the first and second shower heads 610 and 620 so that only radicals are uniformly provided to the substrate. Thus, the insulating film can be deposited with a step coverage at a lower temperature than the conventional process gas. Do.

이에 따라, 기판 처리 장치(800)는 금속 물질의 용융점 이하에서 절연막 증착이 가능하므로, 기판에 형성된 금속 패턴을 손상시키지 않으면서 절연막 증착 공정을 진행할 수 있다.
Accordingly, since the substrate processing apparatus 800 may deposit an insulating film at or below the melting point of the metal material, the substrate processing apparatus 800 may perform the insulating film deposition process without damaging the metal pattern formed on the substrate.

도 5는 도 1에 도시된 기판 처리 장치에서 절연막을 증착하는 공정 과정을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a process of depositing an insulating film in the substrate processing apparatus of FIG. 1.

도 5를 참조하면, 먼저, 척(200)의 지지 플레이트(210) 상면에 기판(10)을 안착시킨다.Referring to FIG. 5, first, the substrate 10 is seated on an upper surface of the support plate 210 of the chuck 200.

이어, 가스 라인(510)으로부터 리드(300)의 가스 유입구(311)를 통해 제1 공정 가스가 유입되고, 제1 공정 가스는 플라스마 소스부(400)에 의해 리드(300) 내부에 형성된 전자기장에 의해 플라스마 상태가 된다.Subsequently, the first process gas is introduced from the gas line 510 through the gas inlet 311 of the lead 300, and the first process gas is supplied to the electromagnetic field formed inside the lead 300 by the plasma source unit 400. It enters a plasma state.

상기 플라스마의 이온들은 제1 및 제2 샤워 헤드(610, 620)에 의해 걸러지고, 라디칼들은 상기 제1 및 제2 샤워 헤드(610, 620)에 형성된 홀들(611, 621)을 통과하여 챔버(100)로 유입된다.The ions of the plasma are filtered by the first and second shower heads 610 and 620, and the radicals pass through the holes 611 and 621 formed in the first and second shower heads 610 and 620. 100).

한편, 사이드 가스 공급부(700)는 상기 제2 공정 가스를 분사하여 기판(10)에 제공한다.On the other hand, the side gas supply unit 700 injects the second process gas to provide to the substrate 10.

상기 절연막 증착 공정이 이루어지는 동안, 상기 기판 처리 장치(800)는 상기 제1 공정 가스는 지속적으로 제공받고, 상기 제2 공정 가스는 별도의 온/오프 펄스 신호에 의해 공급과 차단이 반복적으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 공정 가스와 상기 제2 공정 가스가 교대로 상기 기판 처리 장치(800)에 제공될 수도 있다.During the insulating film deposition process, the substrate processing apparatus 800 may be continuously supplied with the first process gas, and the second process gas may be repeatedly supplied and blocked by a separate on / off pulse signal. have. In addition, the first process gas and the second process gas may be alternately provided to the substrate processing apparatus 800.

상기 챔버(100) 내부로 유입된 상기 제1 공정 가스의 라디칼들과 상기 제2 공정 가스는 상기 기판(10)에 제공되고, 이에 따라, 상기 기판(10)에 절연막이 증착된다. 구체적으로, 플라스마화 되지 않고 사이드 가스 공급부(700)에 의해 기판(10)에 제공된 제2 공정 가스는 절연막을 증착하며, 제1 공정 가스의 라디칼들은 상기 절연막의 표면을 처리한다.The radicals of the first process gas and the second process gas introduced into the chamber 100 are provided to the substrate 10, and thus an insulating film is deposited on the substrate 10. Specifically, the second process gas provided to the substrate 10 by the side gas supply part 700 without being plasmalated deposits an insulating film, and radicals of the first process gas treat the surface of the insulating film.

이와 같이, 기판 처리 장치(800)는 절연막 증착 소스인 제2 공정 가스는 그대로 기판(10)에 제공하고, 제2 공정가스와 반응하기 위한 제1 공정 가스는 플라스마화하여 제공하므로, 종래 대비 저온에서 절연막을 증착할 수 있고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
As such, the substrate processing apparatus 800 provides the second process gas, which is an insulating film deposition source, to the substrate 10 as it is, and provides the first process gas for reacting with the second process gas by providing a plasma, thereby lowering the temperature of the substrate processing apparatus. It is possible to deposit an insulating film, and to improve the yield of the product.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.

100 : 챔버 200 : 척
300 : 리드 400 : 플라스마 소스부
510 : 가스라인 610, 620 : 샤워 헤드
700 : 사이드 가스 공급부 800 : 기판 처리 장치100: chamber 200: chuck
300: lead 400: plasma source portion
510: gas line 610, 620: shower head
700: side gas supply unit 800: substrate processing apparatus

Claims (15)

기판의 공정이 이루어지는 공정 공간을 제공하고, 상부가 개방된 챔버;
상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 기판이 안착되는 지지부재;
상기 챔버의 상부에 설치되고, 제1 공정 가스를 이용하여 상기 기판을 처리하기 위한 플라스마를 생성하는 플라스마 소스부;
상기 챔버 상부에 설치되고, 상기 챔버와 결합하여 상기 챔버 내부를 밀폐시키며, 상기 플라스마가 형성되는 플라스마 공간을 제공하는 리드;
상기 지지부재의 상부에서 상기 지지부재와 마주하게 설치되며, 상기 플라스마 공간에서 생성된 이온들은 걸러내고 라디칼들은 상기 공정 공간 안으로 균일하게 분산시키는 적어도 하나의 샤워 헤드; 및
상기 샤워 헤드의 아래에 배치되고, 상기 기판을 처리하기 위한 제2 공정 가스를 상기 공정 공간에 제공하는 적어도 하나의 가스 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.A chamber which provides a process space in which a process of the substrate is made and which is open at the top;
A support member installed inside the chamber and on which the substrate is mounted;
A plasma source unit installed at an upper portion of the chamber and generating a plasma for treating the substrate using a first process gas;
A lid installed on the chamber and coupled to the chamber to seal the inside of the chamber and provide a plasma space in which the plasma is formed;
At least one shower head installed at an upper portion of the support member so as to face the support member and filtering ions generated in the plasma space and dispersing radicals uniformly into the process space; And
And at least one gas nozzle disposed under the shower head and providing a second process gas to the process space for processing the substrate. 제1항에 있어서,
상기 샤워 헤드는 상기 라디칼을 통과시키기 위한 다수의 홀을 구비는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
And the shower head has a plurality of holes for passing the radicals. 제2항에 있어서,
상기 샤워 헤드는 플레이트 형상을 갖고, 상기 기판 보다 크거나 같은 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 2,
And the shower head has a plate shape and has a size equal to or larger than that of the substrate. 제2항에 있어서,
상기 샤워 헤드는 다수 구비되고,
다수의 샤워 헤드는 서로 이격되어 마주하게 배치되며,
상기 샤워 헤드들 중 서로 인접한 두 개의 샤워 헤드들은 상기 홀들이 서로 어긋나게 배치된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 2,
The shower head is provided with a plurality,
Multiple shower heads are spaced apart from each other,
Two shower heads adjacent to each other of the shower heads are arranged in such a way that the holes are offset from each other. 제2항에 있어서,
상기 플라스마 소스부는 전기장을 형성하는 코일을 구비하고, 상기 리드 측벽에 설치되어 상기 리드를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 2,
And the plasma source portion includes a coil for forming an electric field, and is disposed on the sidewall of the lead to surround the lead. 제2항에 있어서,
상기 다수의 홀 각각의 폭은 시스(sheath) 사이즈 보다 작은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 2,
Wherein the width of each of the plurality of holes is less than a sheath size. 제1항에 있어서,
상기 가스 노즐은 상기 챔버 측벽의 상단부에 설치된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
And the gas nozzle is installed at an upper end of the side wall of the chamber. 제1항에 있어서,
상기 리드의 상면 중앙부에는 상기 제1 공정 가스가 주입되는 가스 주입구가 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
And a gas injection hole in which the first process gas is injected is formed in a central portion of the upper surface of the lid. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 공정 가스는 상기 기판에 절연막을 증착하는 소스 가스이고,
상기 제1 공정 가스는 상기 제2 공정 가스와 반응하기 위한 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method according to any one of claims 1 to 8,
The second process gas is a source gas for depositing an insulating film on the substrate,
And the first process gas is a gas for reacting with the second process gas. 제9항에 있어서,
상기 제1 공정 가스는 산소, 질소, 수소 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 제2 공정 가스는 실리콘 소스 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.10. The method of claim 9,
The first process gas includes at least one of oxygen, nitrogen, hydrogen gas,
And the second process gas is a silicon source gas. 챔버 내부로 인입된 기판에 제1 공정 가스를 이용하여 형성된 플라스마 및 제2 공정 가스를 제공하여 상기 기판 상에 절연막을 형성하고,
상기 기판에 상기 플라스마 제공시, 이온들은 걸러내고 라디칼들만 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.Providing an insulating film on the substrate by providing a plasma and a second process gas formed using a first process gas to a substrate introduced into the chamber;
And upon providing said plasma to said substrate, ions are filtered out and only radicals are provided. 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 제2 공정 가스로는 상기 절연막을 증착하는 소스 가스가 제공되고,
상기 제1 공정 가스로는 상기 제2 공정 가스와 반응하기 위한 가스가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.The method according to claim 10 or 11, wherein
As the second process gas, a source gas for depositing the insulating film is provided.
And the gas for reacting with the second process gas is provided as the first process gas. 제12항에 있어서,
상기 플라스마는 상기 기판의 상부에서 배치된 샤워 헤드의 상부에 형성되고,
상기 라디칼들은 상기 샤워 헤드에 각각 형성된 홀들을 통과하여 상기 기판에 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.The method of claim 12,
The plasma is formed on top of a shower head disposed on top of the substrate,
And the radicals are provided to the substrate through holes formed in the shower head, respectively. 제13항에 있어서
상기 기판의 상부에는 상기 샤워 헤드가 다수 제공되고,
다수의 샤워 헤드는 서로 이격되어 상기 기판과 마주하게 배치되도록 제공되며,
상기 이온들은 서로 어긋나게 배치되는 상기 샤워 헤드들의 홀들의 배치 구조에 의해 다수회 걸러지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.The method of claim 13,
A plurality of the shower head is provided on the substrate,
A plurality of shower heads are provided to be spaced apart from each other to face the substrate,
And the ions are filtered a plurality of times by an arrangement structure of the holes of the shower heads arranged to be offset from each other. 제14항에 있어서,
상기 제1 공정 가스는 산소, 질소, 수소 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 제2 공정 가스는 실리콘 소스 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
The method of claim 14,
The first process gas includes at least one of oxygen, nitrogen, hydrogen gas,
And the second process gas is a silicon source gas.
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