KR20140041021A - Deposition apparatus having cvd mode and ald mode - Google Patents

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신인철
김경준
박성현
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주식회사 케이씨텍
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Abstract

In one deposition apparatus, a deposition apparatus capable of performing an ALD mode and a CVD mode is disclosed. The gas injection unit of the deposition apparatus includes a first to a forth injection part which have a double structure for simultaneously injecting a first and a second source, a shower head module which includes a purge part which is formed between the first to the firth injection part and injects a purge gas, a top discharge part which is formed between the shower heads and discharges a residual gas, and a control part which controls the injection of the first and the second source gas to the first to the third injection part.

Description

ＣＶＤ 모드와 ＡＬＤ 모드를 구비한 증착장치{DEPOSITION APPARATUS HAVING CVD MODE AND ALD MODE}Evaporation apparatus equipped with CD mode and ALD mode {DEPOSITION APPARATUS HAVING CVD MODE AND ALD MODE}

반도체 장치의 제조 장치 중 박막의 증착 시 화학 기상 증착방법(chemical vapor deposition, CVD)과 원자층 증착방법(atomic layer deposition, ALD)을 모두 사용할 수 있는 증착장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a deposition apparatus capable of using both a chemical vapor deposition method (CVD) and an atomic layer deposition method (ALD) during deposition of a thin film in a semiconductor device manufacturing apparatus.

원자층 증착방법(atomic layer deposition, ALD)은 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착방법(chemical vapor deposition, CVD)과 유사하다. 하지만, 통상의 CVD가 다수의 기체 분자들을 동시에 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, ALD는 하나의 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 화학흡착시키고, 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질 사이의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다. 이러한 ALD는 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 증착하는 것이 가능하다는 장점을 갖고 있어 현재 널리 사용되고 있다.Atomic layer deposition (ALD) is similar to conventional chemical vapor deposition (CVD) in that it uses chemical reactions between gas molecules. However, unlike conventional CVD injecting multiple gas molecules into the chamber simultaneously to deposit the reaction product generated on the substrate, ALD injects a gas containing one source material into the chamber to chemisorb the heated substrate. There is a difference in that, by injecting a gas containing another source material into the chamber, the product is deposited by chemical reaction between the source materials on the substrate surface. Such ALD has a high step coverage property and has the advantage of being capable of depositing a pure thin film having a low impurity content.

원자층 증착장치 중에서 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해 다수 장의 기판에 대해 동시에 증착 공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)의 원자층 증착장치가 개시되어 있다. 통상적으로 세미 배치 타입의 원자층 증착장치는 서로 다른 종류의 증착가스가 분사되는 영역이 형성되고, 가스분사 유닛 또는 서셉터가 고속으로 회전함에 따라 기판이 순차적으로 증착가스가 분사되는 각 영역을 통과함으로써 기판 표면에서 증착가스들이 화학반응이 발생하여 반응 생성물이 증착된다.
A semi-batch type atomic layer deposition apparatus is disclosed in which a deposition process is simultaneously performed on a plurality of substrates in order to improve throughput in an atomic layer deposition apparatus. In general, the semi-batch type atomic layer deposition apparatus has a region in which different kinds of deposition gases are injected, and a substrate is sequentially passed through each region in which deposition gases are sprayed as the gas injection unit or susceptor rotates at high speed. As a result, chemical reactions occur on the deposition gases on the substrate surface to deposit the reaction product.

본 발명의 실시예들에 따르면 반도체 소자 제조시 두께 조절 및 단차비의 특성이 좋은 ALD 방법과 생산성이 좋은 CVD 방법을 하나의 증착장치에서 구현하여 반도체 소자의 생산성 증대 및 우수한 품질의 박막을 증착할 수 있는 증착장치를 제공한다.
According to the embodiments of the present invention, the ALD method and the high productivity CVD method, which have good thickness control and step ratio characteristics, can be implemented in one deposition apparatus to increase the productivity of the semiconductor device and to deposit a thin film of high quality. It provides a vapor deposition apparatus that can be.

상술한 본 발명의 실시예들에 따른 ALD 모드와 CVD 모드를 하나의 증착장치에서 수행 가능한 가스분사 유닛은, 제1 소스 가스와 제2 소스 가스가 동시에 분사되는 이중 구조를 갖는 제1 내지 제4 분사부와 상기 제1 내지 제4 분사부 사이에 구비되어 퍼지 가스를 분사하는 퍼지부를 포함하는 샤워헤드 모듈, 상기 샤워헤드 모듈 사이에 구비되어 잔류 가스를 배기시키는 탑 배기부 및 상기 제1 내지 제4 분사부에서 상기 제1 소스 가스와 상기 제2 소스 가스가 분사되는 것을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.The gas injection unit capable of performing the ALD mode and the CVD mode in one deposition apparatus according to the embodiments of the present invention described above has a first structure to a second structure in which the first source gas and the second source gas are injected simultaneously. Shower head module provided between the injection unit and the first to fourth injection unit for purging the purge gas, a tower exhaust unit provided between the shower head module to exhaust the residual gas and the first to the first And a control unit for controlling the injection of the first source gas and the second source gas in the fourth injection unit.

일 측에 따르면, 상기 제1 내지 제4 분사부는 중 2개 또는 4개는 각각 2가지의 소스 가스를 동시에 분사할 수 있도록 이중 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제4 분사부는 제1 내지 제3 프레임이 결합되어 형성되고, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에는 제1 소스 가스를 분사하기 위한 유동 공간을 제공하는 제1 버퍼부가 형성되고, 상기 제2 프레임에는 상기 제1 버퍼부와 연통되어 상기 제1 소스 가스를 기판에 제공하도록 다수의 분사홀이 형성되고, 상기 제2 프레임과 상기 제3 프레임 사이에는 제2 소스 가스를 분사하기 위한 유동 공간을 제공하는 제2 버퍼부가 형성되고, 상기 제3 프레임에는 상기 제2 버퍼부와 연통되어 상기 제2 소스 가스를 상기 기판에 제공하도록 다수의 분사홀이 형성될 수 있다.According to one side, two or four of the first to fourth injection unit may have a dual structure so that each of the two source gas can be injected at the same time. For example, the first to fourth injection units are formed by combining the first to third frames, and the first to fourth injection units provide a flow space for injecting a first source gas between the first frame and the second frame. A buffer part is formed, and a plurality of injection holes are formed in the second frame to communicate with the first buffer part to provide the first source gas to the substrate, and a second source is formed between the second frame and the third frame. A second buffer unit may be formed to provide a flow space for injecting the gas, and a plurality of injection holes may be formed in the third frame to communicate with the second buffer unit to provide the second source gas to the substrate. .

일 측에 따르면, 상기 제1 내지 제4 분사부에 상기 제1 소스 가스와 상기 제2 소스 가스가 각각 공급되는 공급원과 상기 공급원을 개폐하는 밸브가 구비되고, 상기 제어부는 상기 밸브를 개폐하도록 동작한다.According to one side, the first to fourth injection portion is provided with a supply source and the valve for opening and closing the supply source and the first source gas and the second source gas respectively, the control unit is operated to open and close the valve do.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 ALD 모드와 CVD 모드를 하나의 증착장치에서 수행 가능한 증착장치는, 다수의 기판을 수용하여 증착 공정이 수행되는 공간을 제공하는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 상기 다수의 기판이 안착되는 서셉터 및 상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 기판에 서로 다른 2종류 이상의 증착가스를 제공하는 가스분사 유닛을 포함한다. 여기서, 상기 가스분사 유닛은, 제1 소스 가스와 제2 소스 가스가 동시에 분사되는 이중 구조를 갖는 제1 내지 제4 분사부와 상기 제1 내지 제4 분사부 사이에 구비되어 퍼지 가스를 분사하는 퍼지부를 포함하는 샤워헤드 모듈, 상기 샤워헤드 모듈 사이에 구비되어 잔류 가스를 배기시키는 탑 배기부 및 상기 제1 내지 제4 분사부에서 상기 제1 소스 가스와 상기 제2 소스 가스가 분사되는 것을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.Meanwhile, the deposition apparatus capable of performing the ALD mode and the CVD mode in one deposition apparatus according to the embodiments of the present invention includes a process chamber that accommodates a plurality of substrates and provides a space in which a deposition process is performed, the process chamber And a gas injection unit provided inside the susceptor on which the plurality of substrates are seated, and a gas injection unit provided on the susceptor to provide two or more different deposition gases to the substrate. Here, the gas injection unit is provided between the first to fourth injection unit and the first to fourth injection unit having a dual structure in which the first source gas and the second source gas are injected at the same time to inject the purge gas A showerhead module including a purge part, a tower exhaust part disposed between the showerhead modules to exhaust residual gas, and controlling the first source gas and the second source gas to be injected from the first to fourth injectors It is configured to include a control unit.

일 측에 따르면, 상기 프로세스 챔버 내부에는 상기 프로세스 챔버 내부의 잔류 가스를 배기시키는 챔버 배기부가 구비될 수 있다.According to one side, the inside of the process chamber may be provided with a chamber exhaust for exhausting the residual gas in the process chamber.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 ALD 모드와 CVD 모드를 하나의 증착장치에서 수행 가능한 증착방법은, 제1 소스 가스와 제2 소스 가스가 동시에 분사되는 이중 구조를 갖는 제1 내지 제4 분사부와 상기 제1 내지 제4 분사부 사이에 구비되어 퍼지 가스를 분사하는 퍼지부를 포함하는 샤워헤드 모듈과 상기 제1 내지 제4 분사부에서 상기 제1 소스 가스와 상기 제2 소스 가스가 분사되는 것을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 가스분사 유닛을 구비하는 증착장치에 있어서, 상기 제1 내지 제4 분사부에서 제1 소스 가스와 제2 소스 가스를 동시에 분사하는 CVD 단계 및 상기 CVD 단계 후 상기 제1 및 제3 분사부에서 제1 소스 가스가 분사되고 상기 제2 및 제4 분사부에서 제2 소스 가스를 분사하고, 상기 제1 소스 가스와 상기 제2 소스 가스 사이에는 퍼지 가스를 분사하고, 기판을 상기 제1 소스 가스가 분사되는 공간과 상기 제2 소스 가스가 분사되는 공간을 순차적으로 통과시키는 ALD 단계를 포함한다.On the other hand, the deposition method capable of performing the ALD mode and the CVD mode in one deposition apparatus according to the embodiments of the present invention, the first to second having a dual structure in which the first source gas and the second source gas is injected at the same time A showerhead module provided between a fourth injection unit and the first to fourth injection units and including a purge unit to inject a purge gas, and the first source gas and the second source gas may be disposed at the first to fourth injection units. A deposition apparatus having a gas injection unit, comprising a control unit for controlling injection, comprising: a CVD step and the CVD step of simultaneously injecting a first source gas and a second source gas from the first to fourth injection units; Thereafter, a first source gas is injected from the first and third injection units, a second source gas is injected from the second and fourth injection units, and a purge is performed between the first source gas and the second source gas. And injecting a gas and sequentially passing the substrate through a space where the first source gas is injected and a space where the second source gas is injected.

일 측에 따르면, 상기 ALD 단계는 상기 CVD 단계를 통해 한 층 또는 일정 두께의 박막을 증착한 후 또는 일정 시간 동안 박막을 형성한 후 수행될 수 있다. 또는, 상기 ALD 단계 이후 상기 CVD 단계가 수행될 수 있다. 또는 상기 ALD 단계와 상기 CVD 단계는 동시에 수행될 수 있다.
According to one side, the ALD step may be performed after depositing a layer or a thin film of a predetermined thickness through the CVD step or after forming a thin film for a predetermined time. Alternatively, the CVD step may be performed after the ALD step. Alternatively, the ALD step and the CVD step may be performed at the same time.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, ALD 모드에서 박막의 두께 조절 및 단차비의 향상과, CVD 모드에서의 생산성을 한 장비에서 구현 가능하므로 생산성 및 다양한 박막 증착에 적용할 수 있다. 또한, CVD 모드 역시 ALD 모드를 적용함으로써 박막의 두께를 일정하게 조절 가능하다. 또한, 비교적 간단한 밸브 제어를 통해 CVD 모드와 ALD 모드의 구현이 가능하다.
As described above, according to the embodiments of the present invention, since the thickness control and the step height improvement of the thin film in the ALD mode and the productivity in the CVD mode can be implemented in one equipment, it can be applied to productivity and various thin film deposition. have. In addition, CVD mode can also adjust the thickness of the thin film by applying the ALD mode. In addition, relatively simple valve control enables the implementation of CVD and ALD modes.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스분사 유닛의 평면도이다.
도 3은 도 2의 가스분사 유닛에서 I-I 선에 따른 샤워헤드 모듈의 단면도이다.
도 4는 도 2의 가스분사 유닛의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a cross-sectional view of a deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of a gas injection unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of the showerhead module taken along line II in the gas injection unit of FIG.
4 is a block diagram for describing an operation of the gas injection unit of FIG. 2.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments. In describing the embodiments, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted so as to clarify the gist of the present invention.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 증착장치(1)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착장치(1)의 단면도이다. 그리고 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스분사 유닛(10)의 평면도이고, 도 3은 도 2의 가스분사 유닛(10)에서 I-I 선에 따른 샤워헤드 모듈(13)의 단면도이다. 그리고 도 3은 도 2의 가스분사 유닛(10)의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.Hereinafter, the deposition apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. For reference, Figure 1 is a cross-sectional view of the deposition apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. 2 is a plan view of the gas injection unit 10 according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the showerhead module 13 along the line I-I in the gas injection unit 10 of FIG. 3 is a block diagram for explaining the operation of the gas injection unit 10 of FIG.

도면을 참조하면, 증착장치(1)는 프로세스 챔버(40)와 가스분사 유닛(10) 및 서셉터(20)와 챔버 배기부(30)를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the deposition apparatus 1 includes a process chamber 40, a gas injection unit 10, a susceptor 20, and a chamber exhaust unit 30.

참고적으로, 본 실시예에 따른 증착장치(1)는 복수의 기판(S)에 대해 동시에 증착이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)이 사용될 수 있다. 서셉터(20)는 복수의 기판(S)이 상기 서셉터(20) 상에 평평하게 배치되어 가스분사 유닛(10)에 대해 평행하게 위치하며, 서셉터(20)가 자전함에 따라 배치된 기판(S)이 공전하면서 증착 공정이 수행된다. 여기서, 증착장치(1)를 구성하는 프로세스 챔버(40) 및 서셉터(20)와 챔버 배기부(30) 등의 상세한 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하며 본 발명의 요지가 아니므로 자세한 설명을 생략하고, 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.For reference, in the deposition apparatus 1 according to the present exemplary embodiment, a semi-batch type in which deposition is simultaneously performed on a plurality of substrates S may be used. The susceptor 20 has a plurality of substrates S disposed on the susceptor 20 to be parallel to the gas injection unit 10, and the susceptor 20 rotates as the susceptor 20 rotates. The deposition process is performed while (S) revolves. Here, the detailed technical configuration of the process chamber 40 and the susceptor 20 and the chamber exhaust unit 30 constituting the deposition apparatus 1 can be understood from the known technology and are not the gist of the present invention. Only the main components will be briefly described.

또한, 본 실시예에서 증착 대상이 되는 기판(S)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명의 대상이 실리콘 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 기판(S)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 글라스를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 또한, 기판(S)의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.In addition, in the present embodiment, the substrate S to be deposited may be a silicon wafer. However, the object of the present invention is not limited to the silicon wafer, and the substrate S may be a transparent substrate including glass used for a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD) and a plasma display panel (PDP). . In addition, the shape and size of the substrate S are not limited by the drawings, and may have substantially various shapes and sizes, such as a circle and a rectangle.

본 실시예에서 '증착가스(source gas)'라 함은 소정의 박막을 증착하기 위한 구성 원소를 포함하는 가스들을 포함한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 증착가스를 '제1 소스 가스', '제2 소스 가스' 및 '퍼지 가스'로 구분한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 증착가스는 2종류 이상의 소스 가스를 포함할 수 있다.In the present embodiment, the term 'source gas' includes gases including constituent elements for depositing a predetermined thin film. Hereinafter, for convenience of description, the deposition gas is divided into 'first source gas', 'second source gas' and 'purge gas'. However, the present invention is not limited thereto, and the deposition gas may include two or more kinds of source gases.

상세하게는, 가스분사 유닛(10)은 서로 다른 2종류 이상의 소스 가스와 퍼지 가스를 각각 분사하는 다수의 샤워헤드 모듈(13)로 구성되고, 각 샤워헤드 모듈(13)의 경계에는 프로세스 챔버(40) 내부에서 발생하는 배기가스를 배출시키기 위한 탑 배기부(15)가 구비된다. 또한, 탑 배기부(15)와 더불어 프로세스 챔버(40) 내부에서 배기가스를 배출시키기 위한 챔버 배기부(30)가 프로세스 챔버(40) 하부에 구비된다. 즉, 프로세스 챔버(40) 내부에서 발생하는 배기가스는 탑 배기부(15)와 챔버 배기부(30)를 통해서 이중으로 흡입되어 배출된다.In detail, the gas injection unit 10 is composed of a plurality of showerhead modules 13 for injecting two or more different types of source gas and purge gas, respectively, and each process includes a process chamber at the boundary of each showerhead module 13. 40) A tower exhaust 15 is provided for discharging exhaust gas generated therein. In addition, the chamber exhaust unit 30 for discharging the exhaust gas from the inside of the process chamber 40 together with the tower exhaust unit 15 is provided under the process chamber 40. That is, the exhaust gas generated in the process chamber 40 is sucked and discharged through the tower exhaust unit 15 and the chamber exhaust unit 30.

가스분사 유닛(10)은 서셉터(20)에 안착되어 공전하는 기판(S)에 대해 동일한 시간 동안 일정량의 증착가스를 제공할 수 있도록 형성된다. 상세하게는, 가스분사 유닛(10)은 동일한 형상 및 면적을 갖는 샤워헤드 모듈(13)이 복수개 형성되고, 예를 들어, 가스분사 유닛(10)의 중심을 기준으로 동일한 각도로 분할된 부채꼴 형태를 갖는 8개의 샤워헤드 모듈(13)이 구비된다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 샤워헤드 모듈(13)의 형태와 크기는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 가스분사 유닛(10)에서 서로 다른 소스 가스가 각각 분사되는 샤워헤드 모듈(13)을 순서대로 제1 내지 제4 분사부(131, 133, 135, 137)라 하고, 제1 내지 제4 분사부(131, 133, 135, 137) 사이에 구비되어 퍼지 가스가 분사되는 샤워헤드 모듈(13)을 퍼지부(139)라 한다.The gas injection unit 10 is formed to provide a predetermined amount of deposition gas for the same time to the substrate S mounted on the susceptor 20 and revolves. In detail, the gas injection unit 10 includes a plurality of shower head modules 13 having the same shape and area, and is, for example, a fan shape divided at the same angle with respect to the center of the gas injection unit 10. Eight showerhead modules 13 having are provided. However, the present invention is not limited by the drawings and the shape and size of the showerhead module 13 may be changed in various ways. Hereinafter, for convenience of description, the showerhead modules 13 to which different source gases are respectively injected from the gas injection unit 10 are called first to fourth injection units 131, 133, 135, and 137 in order. The showerhead module 13 provided between the first to fourth sprayers 131, 133, 135, and 137 to which the purge gas is injected is called a purge unit 139.

한편, 본 실시예에 따른 증착장치(1)는 CVD 모드(chemical vapor deposition mode, CVD mode) 와 ALD 모드(atomic layer deposition mode, ALD mode)를 하나의 증착장치(1)에서 수행하는 것이 가능하다. 참고적으로, CVD 모드에서는 각 샤워헤드 모듈(13)에서 동시에 2가지 소스 가스를 제공함으로써 기판(S) 상에서 화학 반응이 이루어져서 박막이 형성된다. 그리고 ALD 모드에서는 다수의 샤워헤드 모듈(13)에서 서로 다른 종류의 소스 가스가 분사되고, 공전하는 기판(S)이 소스 가스가 분사되는 공간을 통과함으로써 기판(S) 상에서 소스 가스가 순차적으로 화학 반응이 이루어져서 박막이 형성된다.On the other hand, the deposition apparatus 1 according to the present embodiment can perform the CVD mode (chemical vapor deposition mode, CVD mode) and ALD mode (atomic layer deposition mode, ALD mode) in one deposition apparatus 1 . For reference, in the CVD mode, a thin film is formed by chemical reaction on the substrate S by simultaneously providing two source gases from each showerhead module 13. In the ALD mode, different types of source gases are injected from the plurality of showerhead modules 13, and the revolving substrate S passes through the space where the source gases are injected, so that the source gases are sequentially chemically disposed on the substrate S. The reaction takes place to form a thin film.

가스분사 유닛(10)은 하나의 증착장치(1) 내에서 2가지 모드의 증착공정을 수행할 수 있도록 형성된다. 여기서, 본 실시예에 따른 가스분사 유닛(10)은 CVD 모드와 ALD 모드의 2가지 모드의 증착 공정을 수행할 수 있도록 제1 내지 제4 분사부(131, 133, 135, 137) 중 2개 또는 4개의 분사부가 2가지 소스 가스를 분사할 수 있도록 이중 구조로 형성된다. 예를 들어, 제1 분사부(131)와 제3 분사부(135), 또는 제2 분사부(133)와 제4 분사부(137)가 도 3에 도시한 바와 같이 이중 구조로 형성되거나, 제1 내지 제4 분사부(131, 133, 135, 137) 모두가 이중 구조로 형성될 수 있다.The gas injection unit 10 is formed to perform two modes of deposition in one deposition apparatus 1. Here, the gas injection unit 10 according to the present embodiment is two of the first to fourth injection unit (131, 133, 135, 137) to perform the deposition process of two modes, CVD mode and ALD mode Alternatively, four injection units are formed in a double structure to inject two source gases. For example, the first injector 131 and the third injector 135, or the second injector 133 and the fourth injector 137 may be formed in a double structure as illustrated in FIG. 3, All of the first to fourth sprayers 131, 133, 135, and 137 may have a double structure.

상세하게는, 도 3에 도시한 바와 같이, 이중 구조를 가지는 샤워헤드 모듈(13)은 제1 소스 가스(SG1)와 제2 소스 가스(SG2)를 제공하기 위한 다수의 분사홀이 형성된 제1 내지 제3 프레임(301, 302, 303)이 결합되어 형성된다. 샤워헤드 모듈(13) 내부에는 제1 소스 가스(SG1)를 분사하기 위한 유동 공간을 제공하는 제1 버퍼부(311)와 제2 소스 가스(SG2)를 분사하기 위한 유동 공간을 제공하는 제2 버퍼부(321)가 형성된다. 그리고 제2 프레임(302)에는 제1 버퍼부(311)와 연통되는 다수의 분사홀(322)이 형성되고, 제3 프레임(303)에는 제2 버퍼부(321)와 연통되는 다수의 분사홀(332)이 형성된다. 따라서, 이중 구조의 샤워헤드 모듈(13)을 통해서 제1 소스 가스(SG1)와 제2 소스 가스(SG2)가 서로 섞이지 않고 분리된 유로를 통해서 기판(S)에 제공될 수 있다.In detail, as shown in FIG. 3, the showerhead module 13 having a dual structure includes a first injection hole having a plurality of injection holes for providing the first source gas SG1 and the second source gas SG2. The third to third frames 301, 302, and 303 are formed to be combined. Inside the showerhead module 13, a first buffer unit 311 providing a flow space for injecting the first source gas SG1 and a second space providing a flow space for injecting the second source gas SG2. The buffer unit 321 is formed. In addition, a plurality of injection holes 322 are formed in the second frame 302 to communicate with the first buffer part 311, and a plurality of injection holes are communicated with the second buffer part 321 in the third frame 303. 332 is formed. Therefore, the first source gas SG1 and the second source gas SG2 may be provided to the substrate S through separate flow paths without being mixed with each other through the dual showerhead module 13.

이하에서는 도 4를 참조하여, 본 실시예들에 따른 증착장치(1)의 동작을 설명한다.Hereinafter, an operation of the deposition apparatus 1 according to the present embodiments will be described with reference to FIG. 4.

우선, CVD 모드에서는, 제1 내지 제4 분사부(131, 133, 135, 137)에서 동시에 제1 소스 가스(SG1)와 제2 소스 가스(SG2)가 분사되고, 프로세스 챔버(40) 내부에서 제1 소스 가스(SG1)와 제2 소스 가스(SG2)가 화학적으로 반응하여 기판(S)에 소정의 박막이 형성된다.First, in the CVD mode, the first source gas SG1 and the second source gas SG2 are simultaneously sprayed from the first to fourth sprayers 131, 133, 135, and 137, and then inside the process chamber 40. The first source gas SG1 and the second source gas SG2 are chemically reacted to form a predetermined thin film on the substrate S. FIG.

CVD 모드를 수행하기 위해서, 도 4에 도시한 바와 같이, 샤워헤드 모듈(13)의 일측에는 제1 소스 가스(SG1)와 제2 소스 가스(SG2)를 공급하기 위한 가스공급부(17)가 연결된다. 가스공급부(17)는 제1 소스 가스(SG1)와 제2 소스 가스(SG2)를 공급하는 공급원(171, 173)과 상기 공급원(171, 173)에서 샤워헤드 모듈(13)로 유입되는 것을 개폐하는 밸브(172, 174)를 포함하여 구성된다. 제어부(175)는 밸브(172, 174)를 제어함으로써 샤워헤드 모듈(13)에서 제1 소스 가스(SG1)와 제2 소스 가스(SG2)가 분사되는 것을 제어할 수 있고, 제1 내지 제4 분사부(131, 133, 135, 137)에서 제1 소스 가스(SG1)와 제2 소스 가스(SG2)가 동시에 분사될 수 있도록 한다.In order to perform the CVD mode, as shown in FIG. 4, a gas supply unit 17 for supplying the first source gas SG1 and the second source gas SG2 is connected to one side of the showerhead module 13. do. The gas supply unit 17 opens and closes the inflow into the showerhead module 13 from the supply sources 171 and 173 and the supply sources 171 and 173 for supplying the first source gas SG1 and the second source gas SG2. And valves 172 and 174. The controller 175 may control the injection of the first source gas SG1 and the second source gas SG2 from the showerhead module 13 by controlling the valves 172 and 174. The first source gas SG1 and the second source gas SG2 may be simultaneously injected from the injection units 131, 133, 135, and 137.

CVD 모드가 수행된 후 ALD 모드가 수행된다. 여기서, CVD 모드에서 ALD 모드로 전환되는 것은, CVD 모드로 박막을 한층이나 일정 두께의 박막을 형성한 후에 전환할 수 있다. 또는 일정 시간 동안 CVD 모드를 수행한 후 ALD 모드로 전환하는 것도 가능하다.The ALD mode is performed after the CVD mode is performed. Here, switching from the CVD mode to the ALD mode can be switched after forming a thin film or a thin film with a predetermined thickness in the CVD mode. Alternatively, after performing the CVD mode for a certain time, it is also possible to switch to the ALD mode.

ALD 모드에서는 제1 내지 제4 분사부(131, 133, 135, 137) 중에서 제1 및 제3 분사부(131, 135)에서는 제1 소스 가스(SG1)를 분사하고, 제2 및 제4 분사부(133, 137)에서는 제2 소스 가스(SG2)를 분사한다. 여기서 CVD 모드에서와는 달리, 제1 내지 제4 분사부(131, 133, 135, 137)에서는 제1 소스 가스(SG1)와 제2 소스 가스(SG2)가 지속적으로 분사된다. 그리고 기판(S)이 공전하면, 순차적으로 제1 내지 제4 분사부(131, 133, 135, 137)를 통과하게 되고, 기판(S)이 제1 소스 가스(SG1), 퍼지 가스, 제2 소스 가스(SG2), 퍼지 가스, 제1 소스 가스(SG1), 퍼지 가스, 제2 소스 가스(SG2), 퍼지 가스의 순서대로 통과하면서 박막이 형성된다. 즉, 기판(S)이 1회전 공전하면 기판(S) 상에는 2층의 박막이 형성되고, 2사이클(cycle)의 ALD 공정이 수행된다.In the ALD mode, the first and third sprayers 131 and 135 spray the first source gas SG1 among the first to fourth sprayers 131, 133, 135, and 137, and the second and fourth powders are injected. The sanders 133 and 137 spray the second source gas SG2. Here, unlike in the CVD mode, the first source gas SG1 and the second source gas SG2 are continuously injected from the first to fourth sprayers 131, 133, 135, and 137. When the substrate S revolves, the first and fourth sprayers 131, 133, 135, and 137 sequentially pass through the substrate S, and the substrate S passes through the first source gas SG1, the purge gas, and the second. The thin film is formed while passing in the order of the source gas SG2, the purge gas, the first source gas SG1, the purge gas, the second source gas SG2, and the purge gas. That is, when the substrate S revolves once, two layers of thin films are formed on the substrate S, and a two-cycle ALD process is performed.

또한, 본 발명은 CVD와 ALD를 동시에 수행하는 것도 가능하다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 소스 밸브(181, 182, 183, 184)와 제2 소스 밸브(185, 186, 187, 188)를 구비하여 한층은 ALD, 한층 또는 두층은 CVD 형태로 증착이 가능하다. 일 예로 제1 소스 밸브(181)를 오픈하고, 제2 소스 밸브(186)를 개방하면 제1 분사부(131)는 제1 소스, 제2 분사부(133)는 제2 소스, 제3 분사부(135)와 제4 분사부(137)는 제1 소스 밸브(183, 184)와 제2 소스 밸브(187, 188)를 개방하므로 CVD 모드가 가능하다.In addition, the present invention can also perform CVD and ALD simultaneously. As shown in FIG. 4, a first source valve 181, 182, 183, and 184 and a second source valve 185, 186, 187, and 188 are provided to deposit one layer of ALD, one layer, or two layers in CVD. This is possible. For example, when the first source valve 181 is opened and the second source valve 186 is opened, the first injector 131 is the first source, and the second injector 133 is the second source, the third minute. The dead part 135 and the fourth injection part 137 open the first source valves 183 and 184 and the second source valves 187 and 188 to enable the CVD mode.

본 실시예들에 따르면, 하나의 증착장치에서 CVD와 ALD를 수행할 수 있으므로, ALD 모드에서 박막의 두께 조절이 용이하고 단차비를 향상시킬 수 있다. 그리고 CVD 모드에서 생산성을 향상시킬 수 있어서, 다양한 박막 증착에 적용이 가능하며, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 비교적 간단한 밸브 제어를 통해 CVD 모드와 ALD 모드의 구현이 가능하다.According to the present embodiments, since CVD and ALD can be performed in one deposition apparatus, the thickness of the thin film can be easily adjusted in the ALD mode and the step ratio can be improved. And since the productivity can be improved in the CVD mode, it can be applied to various thin film deposition, it is possible to improve the productivity. In addition, relatively simple valve control enables the implementation of CVD and ALD modes.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

1: 증착장치
10: 가스분사 유닛
13: 샤워헤드 모듈
131, 133, 135, 137: 제1 내지 제4 분사부
139: 퍼지부
15: 탑 배기부
17: 가스공급부
171, 173: 공급원
172, 174: 밸브
175: 제어부
20: 서셉터
30: 챔버 배기부
40: 프로세스 챔버
301, 302, 303: 프레임
311, 321: 버퍼부
322, 332: 분사홀
S: 기판1: deposition equipment
10: gas injection unit
13: showerhead module
131, 133, 135, and 137: first to fourth sprayers
139: fuzzy part
15: tower exhaust
17: gas supply unit
171, 173: source
172, 174: valve
175:
20: susceptor
30: chamber exhaust
40: process chamber
301, 302, 303: frames
311, 321: buffer portion
322, 332: injection hole
S: substrate

Claims (10)

제1 소스 가스와 제2 소스 가스가 동시에 분사되는 이중 구조를 갖는 제1 내지 제4 분사부와 상기 제1 내지 제4 분사부 사이에 구비되어 퍼지 가스를 분사하는 퍼지부를 포함하는 샤워헤드 모듈;
상기 샤워헤드 모듈 사이에 구비되어 잔류 가스를 배기시키는 탑 배기부; 및
상기 제1 내지 제4 분사부에서 상기 제1 소스 가스와 상기 제2 소스 가스가 분사되는 것을 제어하는 제어부;
를 포함하여 구성되는 가스분사 유닛.
A showerhead module including a first to fourth injector having a dual structure in which a first source gas and a second source gas are simultaneously injected, and a purge unit disposed between the first and fourth injectors to inject a purge gas;
A tower exhaust disposed between the showerhead modules to exhaust residual gas; And
A controller configured to control injection of the first source gas and the second source gas from the first to fourth injection units;
Gas injection unit configured to include.
제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 분사부는 중 2개 또는 4개는 각각 2가지의 소스 가스를 동시에 분사할 수 있도록 이중 구조를 갖는 가스분사 유닛.
The method of claim 1,
Two or four of the first to fourth spraying unit is a gas injection unit having a double structure so that each of the two source gas can be injected at the same time.
제2항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 분사부는 제1 내지 제3 프레임이 결합되어 형성되고,
상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에는 제1 소스 가스를 분사하기 위한 유동 공간을 제공하는 제1 버퍼부가 형성되고,
상기 제2 프레임에는 상기 제1 버퍼부와 연통되어 상기 제1 소스 가스를 기판에 제공하도록 다수의 분사홀이 형성되고,
상기 제2 프레임과 상기 제3 프레임 사이에는 제2 소스 가스를 분사하기 위한 유동 공간을 제공하는 제2 버퍼부가 형성되고,
상기 제3 프레임에는 상기 제2 버퍼부와 연통되어 상기 제2 소스 가스를 상기 기판에 제공하도록 다수의 분사홀이 형성된 가스분사 유닛.
3. The method of claim 2,
The first to fourth sprayers are formed by combining the first to third frames,
A first buffer part is formed between the first frame and the second frame to provide a flow space for injecting a first source gas,
A plurality of injection holes are formed in the second frame to communicate with the first buffer unit to provide the first source gas to the substrate.
A second buffer part is formed between the second frame and the third frame to provide a flow space for injecting a second source gas,
And a plurality of injection holes formed in the third frame to communicate with the second buffer part to provide the second source gas to the substrate.
제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 분사부에 상기 제1 소스 가스와 상기 제2 소스 가스가 각각 공급되는 공급원과 상기 공급원을 개폐하는 밸브가 구비되고,
상기 제어부는 상기 밸브를 개폐하는 가스분사 유닛.
The method of claim 1,
A first source and a second source gas to which the first source gas and the second source gas are supplied, and a valve configured to open and close the supply source,
The control unit is a gas injection unit for opening and closing the valve.
다수의 기판을 수용하여 증착 공정이 수행되는 공간을 제공하는 프로세스 챔버;
상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 상기 다수의 기판이 안착되는 서셉터; 및
상기 서셉터 상부에 구비되어 상기 기판에 서로 다른 2종류 이상의 증착가스를 제공하는 가스분사 유닛;
을 포함하고,
상기 가스분사 유닛은,
제1 소스 가스와 제2 소스 가스가 동시에 분사되는 이중 구조를 갖는 제1 내지 제4 분사부와 상기 제1 내지 제4 분사부 사이에 구비되어 퍼지 가스를 분사하는 퍼지부를 포함하는 샤워헤드 모듈;
상기 샤워헤드 모듈 사이에 구비되어 잔류 가스를 배기시키는 탑 배기부; 및
상기 제1 내지 제4 분사부에서 상기 제1 소스 가스와 상기 제2 소스 가스가 분사되는 것을 제어하는 제어부;
를 포함하여 구성되는 증착장치.
A process chamber accommodating a plurality of substrates to provide a space in which a deposition process is performed;
A susceptor provided in the process chamber to seat the plurality of substrates; And
A gas injection unit provided on the susceptor to provide two or more different deposition gases to the substrate;
/ RTI >
The gas injection unit,
A showerhead module including a first to fourth injector having a dual structure in which a first source gas and a second source gas are simultaneously injected, and a purge unit disposed between the first and fourth injectors to inject a purge gas;
A tower exhaust disposed between the showerhead modules to exhaust residual gas; And
A controller configured to control injection of the first source gas and the second source gas from the first to fourth injection units;
Deposition apparatus comprising a.
제5항에 있어서,
상기 프로세스 챔버 내부에는 상기 프로세스 챔버 내부의 잔류 가스를 배기시키는 챔버 배기부가 구비되는 증착장치.
6. The method of claim 5,
And a chamber exhaust unit configured to exhaust residual gas in the process chamber inside the process chamber.
제1 소스 가스와 제2 소스 가스가 동시에 분사되는 이중 구조를 갖는 제1 내지 제4 분사부와 상기 제1 내지 제4 분사부 사이에 구비되어 퍼지 가스를 분사하는 퍼지부를 포함하는 샤워헤드 모듈과 상기 제1 내지 제4 분사부에서 상기 제1 소스 가스와 상기 제2 소스 가스가 분사되는 것을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 가스분사 유닛을 구비하는 증착장치에 있어서,
상기 제1 내지 제4 분사부에서 제1 소스 가스와 제2 소스 가스를 동시에 분사하는 CVD 단계; 및
상기 CVD 단계 후 상기 제1 및 제3 분사부에서 제1 소스 가스가 분사되고 상기 제2 및 제4 분사부에서 제2 소스 가스를 분사하고, 상기 제1 소스 가스와 상기 제2 소스 가스 사이에는 퍼지 가스를 분사하고, 기판을 상기 제1 소스 가스가 분사되는 공간과 상기 제2 소스 가스가 분사되는 공간을 순차적으로 통과시키는 ALD 단계;
를 포함하는 증착방법.
A showerhead module including first to fourth injection units having a dual structure in which the first source gas and the second source gas are injected at the same time, and a purge unit disposed between the first to fourth injection units to inject the purge gas; In the deposition apparatus having a gas injection unit comprising a control unit for controlling the injection of the first source gas and the second source gas in the first to fourth injection unit,
A CVD step of simultaneously injecting a first source gas and a second source gas from the first to fourth sprayers; And
After the CVD step, a first source gas is injected from the first and third injection units, and a second source gas is injected from the second and fourth injection units, and between the first source gas and the second source gas. An ALD step of injecting a purge gas and sequentially passing a substrate through a space where the first source gas is injected and a space where the second source gas is injected;
Deposition method comprising a.
제7항에 있어서,
상기 ALD 단계는 상기 CVD 단계를 통해 한층 또는 일정 두께의 박막을 증착한 후 또는 일정 시간 동안 박막을 형성한 후 수행되는 증착방법.
8. The method of claim 7,
The ALD step is performed after depositing a thin film of one layer or a predetermined thickness through the CVD step or after forming a thin film for a predetermined time.
제7항에 있어서,
상기 ALD 단계 이후 상기 CVD 단계가 수행되는 증착방법.
8. The method of claim 7,
And the CVD step is performed after the ALD step.
제7항에 있어서,
상기 ALD 단계와 상기 CVD 단계는 동시에 수행되는 증착방법8. The method of claim 7,
Deposition method wherein the ALD step and the CVD step is performed at the same time
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