KR20200060058A - Substrate processing apparatus and substrate processing method using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method using the same. The substrate processing apparatus for performing substrate processing using process gas mixed with reaction gas and source gas on a substrate (10), comprises: a process chamber (100) for forming a closed processing space (S); a substrate support unit (200) installed in the process chamber (100) to support a substrate (10); a gas spray unit (300) installed in the process chamber (100) to spray gas into the processing space (S); and a gas supply unit (500) for supplying the process gas to the processing space (S). The gas supply unit (500) includes: a gas supply line (510) coupled to the gas spray unit (300) to supply gas to the processing space (S); a reaction gas injection line (520) connected to the gas supply line (510) to supply reaction gas to the gas supply line (510); a source gas injection line (530) connected to the gas supply line (510) to supply source gas to the gas supply line (510); a purge gas injection line (540) connected to the gas supply line (510) to supply purge gas to the gas supply line (510); and a source gas bypass line (550) connected to the source gas injection line (530) to bypass the source gas to the outside. According to the present invention, a pressure change of a process chamber is minimized, and a substrate can be processed in a plasma environment.

Description

기판처리장치 및 이를 이용한 기판처리방법{Substrate processing apparatus and substrate processing method using the same}Substrate processing apparatus and substrate processing method using the same}

본 발명은 기판처리장치 및 이를 이용한 기판처리방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 기판 상에 기판처리를 수행하는 기판처리장치 및 이를 이용한 기판처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method using the same, and more particularly, to a substrate processing apparatus for performing substrate processing on a substrate and a substrate processing method using the same.

복합막형성을 위한 기판처리장치는, 기판위에 질화막, TEOS(TetraEthOxySilane) 산화막이 반복 적층된 복합막을 형성하기 위하여 하나의 공정챔버 내에서 질화막을 형성하기 위한 공정과 산화막을 형성하기 위한 공정을 연속적 공정(In-situ)으로 수행할 수 있다.The substrate processing apparatus for forming a composite film, a process for forming a nitride film in one process chamber and a process for forming an oxide film in a continuous process to form a composite film in which a nitride film and a TEOS (TetraEthOxySilane) oxide film are repeatedly stacked on the substrate (In-situ).

실리콘질화막이나 실리콘산화막과 같은 박막은 여러 가스들이 혼합된 혼합가스를 이용해 증착이 이루어지므로, 복합막증착공정을 수행하는 기판처리장치의 경우, 실리콘질화막 증착을 위한 여러 개의 가스들과 실리콘산화막 증착을 위한 여러 개의 가스들을 교번하여 공정챔버로 공급해야 한다.Since a thin film such as a silicon nitride film or a silicon oxide film is deposited using a mixed gas mixed with various gases, in the case of a substrate processing apparatus performing a composite film deposition process, several gases and silicon oxide film deposition for silicon nitride film deposition are performed. It is necessary to alternately supply several gases for the process chamber.

종래의 복합막증착을 위한 기판처리장치의 경우, 각 박막 증착을 위한 여러 개의 가스들을 모두 함께 혼합한 상태로 외부로 바이패스 하다가 모두 함께 혼합한 상태로 한꺼번에 공정챔버로 공급하는 방식을 적용하고 있다.In the case of a conventional substrate processing apparatus for composite film deposition, a method of supplying the gas to each process at a time in a state where all the gases for each thin film deposition are mixed together and bypassed to the outside and then mixed together are applied. .

그런데, 이러한 방식은, 공정챔버 내부에 급격한 압력변화를 야기하여 증착공정을 불안정하게 하는 요소로 작용하며 형성되는 박막의 양호도(두께조절)가 떨어지는 문제점이 있다.However, this method has a problem in that a good pressure (thickness control) of a thin film is formed, which acts as an element that causes a rapid pressure change inside the process chamber and destabilizes the deposition process.

또한, 종래의 방식은, 박막 증착을 위한 여러 개의 가스들, 특히 소스가스(반응성 전구체 가스)가 모두 함께 혼합된 상태로 공정챔버로 공급되므로, 약한 플라즈마 환경에서도 기판 상에 원치않는 증착이 이루어질 수 있고 그에 따라 플라즈마가 항시 온(on)된 상태에서 기판처리를 수행하기 어려운 문제점이 있다. In addition, in the conventional method, since several gases for thin film deposition, in particular, source gas (reactive precursor gas) are all supplied to the process chamber in a mixed state, unwanted deposition on the substrate can be achieved even in a weak plasma environment. Thereby, there is a problem in that it is difficult to perform the substrate processing in a state where the plasma is always on.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 반응가스와 소스가스가 혼합된 공정가스를 이용하여 기판상에 기판처리를 수행하는데 있어 반응가스와 독립적으로 소스가스를 외부로 바이패스하고 반응가스를 소스가스 공급전에 미리 공정챔버로 공급함으로써, 공정챔버의 압력변동을 최소화하고 상시 플라즈마환경에서 기판처리를 수행할 수 있는 기판처리장치 및 이를 이용한 기판처리방법을 제공하는 데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to bypass and react the source gas to the outside independently from the reaction gas in performing the substrate processing on the substrate using a process gas in which the reaction gas and the source gas are mixed. It is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method using the same, by supplying gas to the process chamber in advance before supplying the source gas, minimizing pressure fluctuation in the process chamber and performing substrate processing in a plasma environment at all times.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 기판(10) 상에 반응가스와 소스가스가 혼합된 공정가스를 이용해 기판처리를 수행하는 기판처리장치로서, 밀폐된 처리공간(S)를 형성하는 공정챔버(100)와, 상기 공정챔버(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(200)와, 상기 공정챔버(100)에 설치되어 상기 처리공간(S)으로 가스를 분사하는 가스분사부(300)와, 상기 처리공간(S)으로 상기 공정가스를 공급하기 위한 가스공급부(500)를 포함하며, 상기 가스공급부(500)는, 상기 처리공간(S)으로 가스를 공급하기 위하여 상기 가스분사부(300)에 결합되는 가스공급라인(510)과, 상기 가스공급라인(510)에 반응가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 반응가스주입라인(520)과, 상기 가스공급라인(510)에 소스가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 소스가스주입라인(530)과, 상기 가스공급라인(510)에 퍼지가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 퍼지가스주입라인(540)과, 상기 소스가스주입라인(530)에 연결되어 소스가스를 외부로 바이패스하는 소스가스바이패스라인(550)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.The present invention was created to achieve the object of the present invention as described above, a substrate processing apparatus for performing substrate processing using a process gas mixed with a reaction gas and a source gas on a substrate 10, a closed processing space The process chamber 100 forming the (S), the substrate support portion 200 installed in the process chamber 100 to support the substrate 10, and the process chamber 100 installed in the processing space S ) A gas injection unit 300 for injecting gas, and a gas supply unit 500 for supplying the process gas to the processing space S, wherein the gas supply unit 500 includes the processing space S ) A gas supply line 510 coupled to the gas injection unit 300 to supply gas, and a reaction connected to the gas supply line 510 to supply reaction gas to the gas supply line 510 The gas injection line 520 and the source gas injection line 530 connected to the gas supply line 510 to supply source gas to the gas supply line 510 and the gas supply line 510 are purged A purge gas injection line 540 connected to the gas supply line 510 to supply gas and a source gas bypass line 550 connected to the source gas injection line 530 to bypass source gas to the outside Disclosed is a substrate processing apparatus comprising a.

상기 가스공급부(500)는, 상기 반응가스주입라인(520)에 설치되는 반응가스밸브(610)와, 상기 소스가스주입라인(530)에 설치되는 소스가스밸브(620)와, 상기 퍼지가스주입라인(540)에 설치되는 퍼지가스밸브(630)와, 상기 소스가스바이패스라인(550)에 설치되는 바이패스밸브(640)를 포함할 수 있다.The gas supply unit 500 includes a reaction gas valve 610 installed in the reaction gas injection line 520, a source gas valve 620 installed in the source gas injection line 530, and the purge gas injection A purge gas valve 630 installed in the line 540 and a bypass valve 640 installed in the source gas bypass line 550 may be included.

상기 기판처리장치는, 기판(10) 상에 제1공정에 의한 제1박막과 제2공정에 의한 제2박막이 교번하여 적층되는 복합막증착공정을 수행하는 복합막증착장치일 수 있다.The substrate processing apparatus may be a composite film deposition apparatus performing a composite film deposition process in which the first thin film by the first process and the second thin film by the second process are alternately stacked on the substrate 10.

상기 제1박막은 제1반응가스와 제1소스가스가 혼합된 제1공정가스에 의해 형성되며, 상기 제2박막은 제2반응가스와 제2소스가스가 혼합된 제2공정가스에 의해 형성될 수 있다.The first thin film is formed by a first process gas in which a first reaction gas and a first source gas are mixed, and the second thin film is formed by a second process gas in which a second reaction gas and a second source gas are mixed. Can be.

상기 제1박막 및 상기 제2박막 중 하나는 실리콘질화막(SiNx)이고, 나머지 하나는 실리콘산화막(SiOx)일 수 있다.One of the first thin film and the second thin film may be a silicon nitride film (SiN x ), and the other may be a silicon oxide film (SiO x ).

상기 반응가스주입라인(520)은, 상기 가스공급라인(510)에 상기 제1반응가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 제1반응가스주입라인(522)과, 상기 가스공급라인(510)에 상기 제2반응가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 제2반응가스주입라인(524)을 포함할 수 있다.The reaction gas injection line 520 includes a first reaction gas injection line 522 connected to the gas supply line 510 and the gas to supply the first reaction gas to the gas supply line 510. In order to supply the second reaction gas to the supply line 510, a second reaction gas injection line 524 connected to the gas supply line 510 may be included.

상기 소스가스주입라인(530)은, 상기 가스공급라인(510)에 상기 제1소스가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 제1소스가스주입라인(532)과, 상기 가스공급라인(510)에 상기 제2소스가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 제2소스가스주입라인(534)을 포함할 수 있다.The source gas injection line 530 includes a first source gas injection line 532 connected to the gas supply line 510 and the gas to supply the first source gas to the gas supply line 510. In order to supply the second source gas to the supply line 510, a second source gas injection line 534 connected to the gas supply line 510 may be included.

상기 소스가스바이패스라인(550)는, 상기 제1소스가스주입라인(532)에 연결되어 상기 제1소스가스를 외부로 바이패스하는 제1소스가스바이패스라인(552)과, 상기 제2소스가스주입라인(534)에 연결되어 상기 제2소스가스를 외부로 바이패스하는 제2소스가스바이패스라인(554)을 포함할 수 있다.The source gas bypass line 550 is connected to the first source gas injection line 532, the first source gas bypass line 552 for bypassing the first source gas to the outside, and the second A second source gas bypass line 554 may be connected to the source gas injection line 534 to bypass the second source gas to the outside.

상기 반응가스밸브(610)는, 상기 제1반응가스주입라인(522)에 설치되는 제1반응가스밸브(612)와, 상기 제2반응가스주입라인(524)에 설치되는 제2반응가스밸브(614)를 포함할 수 있다.The reaction gas valve 610 includes a first reaction gas valve 612 installed on the first reaction gas injection line 522 and a second reaction gas valve installed on the second reaction gas injection line 524. 614.

상기 소스가스밸브(620)는, 상기 제1소스가스주입라인(532)에 설치되는 제1소스가스밸브(622)와, 상기 제2소스가스주입라인(534)에 설치되는 제2소스가스밸브(624)를 포함할 수 있다.The source gas valve 620 includes a first source gas valve 622 installed in the first source gas injection line 532 and a second source gas valve installed in the second source gas injection line 534. 624.

상기 바이패스밸브(640)는, 상기 제1소스가스바이패스라인(552)에 설치되는 제1바이패스밸브(642)와, 상기 제2소스가스바이패스라인(554)에 설치되는 제2바이패스밸브(644)를 포함할 수 있다.The bypass valve 640 includes a first bypass valve 642 installed in the first source gas bypass line 552 and a second bypass installed in the second source gas bypass line 554. Pass valve 644 may be included.

상기 가스공급부(500)는, 상기 제1반응가스주입라인(522)에 상기 제1반응가스를 공급하는 제1반응가스공급부(710)와, 상기 제2반응가스주입라인(524)에 상기 제2반응가스를 공급하는 제2반응가스공급부(720)와, 상기 제1소스가스주입라인(532)에 상기 제1소스가스를 공급하는 제1소스가스공급부(730)와, 상기 제2소스가스주입라인(534)에 상기 제2소스가스를 공급하는 제2소스가스공급부(740)와, 상기 퍼지가스주입라인(540)에 상기 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스공급부(750)를 포함할 수 있다.The gas supply unit 500 includes a first reaction gas supply unit 710 supplying the first reaction gas to the first reaction gas injection line 522 and the second reaction gas injection line 524. 2 A second reaction gas supply unit 720 for supplying a reaction gas, a first source gas supply unit 730 for supplying the first source gas to the first source gas injection line 532, and the second source gas A second source gas supply unit 740 for supplying the second source gas to the injection line 534 and a purge gas supply unit 750 for supplying the purge gas to the purge gas injection line 540 may be included. .

상기 퍼지가스공급부(750)는, 상기 제1공정을 위한 제1퍼지가스를 공급하는 제1퍼지가스공급부(752)와, 상기 제2공정을 위한 제2퍼지가스를 공급하는 제2퍼지가스공급부(754)를 포함할 수 있다.The purge gas supply unit 750 includes a first purge gas supply unit 752 for supplying a first purge gas for the first process, and a second purge gas supply unit for supplying a second purge gas for the second process. 754.

상기 가스공급부(500)는, 상기 가스공급라인(510)의 적어도 일부, 상기 반응가스주입라인(520)의 적어도 일부, 상기 소스가스주입라인(530)의 적어도 일부, 상기 퍼지가스주입라인(540)의 적어도 일부, 및 상기 소스가스바이패스라인(550)의 적어도 일부가 내부에 구비되며, 상기 반응가스밸브(610), 상기 소스가스밸브(620), 상기 퍼지가스밸브(630) 및 상기 바이패스밸브(640)가 설치되는 가스공급블록(50)을 추가로 포함할 수 있다.The gas supply unit 500, at least a portion of the gas supply line 510, at least a portion of the reaction gas injection line 520, at least a portion of the source gas injection line 530, the purge gas injection line 540 ), And at least a portion of the source gas bypass line 550 is provided therein, and the reaction gas valve 610, the source gas valve 620, the purge gas valve 630 and the bypass The gas supply block 50 in which the pass valve 640 is installed may be further included.

상기 기판처리장치는, 공정단계에 따라 상기 가스공급라인(510)을 따라 흐르는 가스의 조성이 가변되도록, 상기 반응가스밸브(610), 상기 소스가스밸브(620), 상기 퍼지가스밸브(630) 및 상기 바이패스밸브(640)를 제어하는 제어부를 추가로 포함할 수 있다.The substrate processing apparatus, the reaction gas valve 610, the source gas valve 620, the purge gas valve 630, so that the composition of the gas flowing along the gas supply line 510 is variable according to the process step And it may further include a control unit for controlling the bypass valve (640).

본 발명은, 기판(10) 상에 제1공정에 의한 제1박막과 제2공정에 의한 제2박막이 교번하여 적층되는 복합막증착공정을 수행하는 청구항 7에 따른 기판처리장치에서 수행되는 기판처리방법으로서, 상기 가스공급라인(510)을 통해 상기 공정챔버(100)로 상기 제1반응가스를 공급하여 상기 제1공정을 준비하는 제1공정준비단계와, 상기 제1공정준비단계 후에, 상기 가스공급라인(510)을 통해 상기 공정챔버(100)로 상기 제1반응가스와 상기 제1소스가스를 공급하여 상기 제1공정을 수행하는 제1공정단계와. 상기 제1공정단계 후에, 상기 가스공급라인(510)을 통해 상기 공정챔버(100)로 상기 제2반응가스를 공급하여 상기 제2공정을 준비하는 제2공정준비단계와, 상기 제2공정준비단계 후에, 상기 가스공급라인(510)을 통해 상기 공정챔버(100)로 상기 제2반응가스와 상기 제2소스가스를 공급하여 상기 제2공정을 수행하는 제2공정단계를 포함하며, 상기 제1공정준비단계, 상기 제1공정단계, 상기 제2공정준비단계, 및 상기 제2공정단계는 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법을 개시한다.The present invention is a substrate performed in the substrate processing apparatus according to claim 7 performing a composite film deposition process in which the first thin film by the first process and the second thin film by the second process are alternately stacked on the substrate 10. As a processing method, after the first process preparation step of preparing the first process by supplying the first reaction gas to the process chamber 100 through the gas supply line 510, and after the first process preparation step, A first process step of supplying the first reaction gas and the first source gas to the process chamber 100 through the gas supply line 510 to perform the first process. After the first process step, a second process preparation step for preparing the second process by supplying the second reaction gas to the process chamber 100 through the gas supply line 510 and the second process preparation And a second process step of performing the second process by supplying the second reaction gas and the second source gas to the process chamber 100 through the gas supply line 510 after the step. The first process preparation step, the first process step, the second process preparation step, and the second process step discloses a substrate processing method characterized in that it is repeatedly performed.

상기 기판처리방법은, 상기 제1공정단계 전 적어도 일부 구간에서 상기 제1소스가스를 상기 제1소스가스바이패스라인(552)을 통해 외부로 바이패스할 수 있다.The substrate processing method may bypass the first source gas to the outside through the first source gas bypass line 552 in at least a portion before the first process step.

상기 기판처리방법은, 상기 제2공정단계 전 적어도 일부 구간에서 상기 제2소스가스를 상기 제2소스가스바이패스라인(554)을 통해 외부로 바이패스할 수 있다.In the substrate processing method, the second source gas may be bypassed to the outside through the second source gas bypass line 554 in at least a portion before the second process step.

상기 제1공정준비단계 및 상기 제2공정준비단계는, 각각 제1공정 및 제2공정 사이의 공정전환을 위한 퍼지-펌핑단계를 포함할 수 있다.The first process preparation step and the second process preparation step may include a purge-pumping step for process switching between the first process and the second process, respectively.

상기 제1공정준비단계는, 소스가스의 공정챔버(100)로의 공급을 차단한 상태로 직전 제2공정에서의 제2반응가스 및 플라즈마세기를 유지하여 플라즈마 퍼지를 수행하는 플라즈마퍼지단계를 추가로 포함할 수 있다.In the first process preparation step, a plasma purge step of performing plasma purge by maintaining the second reaction gas and the plasma intensity in the second process immediately before the supply of the source gas to the process chamber 100 is blocked. It can contain.

상기 제2공정준비단계는, 소스가스의 공정챔버(100)로의 공급을 차단한 상태로 직전 제1공정에서의 제1반응가스 및 플라즈마세기를 유지하여 플라즈마 퍼지를 수행하는 플라즈마퍼지단계를 추가로 포함할 수 있다.The second process preparation step further includes a plasma purge step of performing plasma purge by maintaining the first reaction gas and plasma intensity in the first step immediately before the supply of the source gas to the process chamber 100 is blocked. It can contain.

상기 기판처리방법은, 상기 제1공정준비단계 및 상기 제1공정단계에서, 상기 가스공급라인(510)을 통해 상기 공정챔버(100)로 상기 제1공정을 위한 제1퍼지가스를 공급하며, 상기 제2공정준비단계 및 상기 제2공정단계에서, 상기 가스공급라인(510)을 통해 상기 공정챔버(100)로 상기 제2공정을 위한 제2퍼지가스를 공급할 수 있다.In the substrate processing method, in the first process preparation step and the first process step, the first purge gas for the first process is supplied to the process chamber 100 through the gas supply line 510, In the second process preparation step and the second process step, the second purge gas for the second process may be supplied to the process chamber 100 through the gas supply line 510.

상기 기판처리방법은, 상기 처리공간(S)에 플라즈마환경이 유지된 상태에서 수행될 수 있다.The substrate processing method may be performed while a plasma environment is maintained in the processing space S.

상기 제1박막 및 상기 제2박막 중 하나는 실리콘질화막(SiNx)이고, 나머지 하나는 실리콘산화막(SiOx)일 수 있다.One of the first thin film and the second thin film may be a silicon nitride film (SiN x ), and the other may be a silicon oxide film (SiO x ).

본 발명에 따른 기판처리장치 및 이를 이용한 기판처리방법는, 반응가스와 소스가스가 혼합된 공정가스를 이용하여 기판상에 기판처리를 수행하는데 있어 반응가스와 독립적으로 소스가스를 외부로 바이패스하고 반응가스를 소스가스 공급전에 미리 공정챔버로 공급함으로써, 공정챔버의 압력변동을 최소화하고 상시 플라즈마환경에서 기판처리를 수행할 수 있는 이점이 있다.In the substrate processing apparatus and the substrate processing method using the same according to the present invention, in performing the substrate processing on the substrate using the process gas in which the reaction gas and the source gas are mixed, the source gas is bypassed to the outside and reacted independently of the reaction gas By supplying the gas to the process chamber in advance before supplying the source gas, there is an advantage of minimizing the pressure fluctuation of the process chamber and performing substrate processing in a plasma environment at all times.

도 1은, 본 발명에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 기판처리장치에 가스를 공급하기 위한 가스공급부의 구성을 간략화 하여 보여주는 개념도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 기판처리장치에서 수행되는 기판처리방법을 설명하는 순서도이다.
도 4는, 도 3의 기판처리방법에 따른 공정단계에 따라 가스공급부를 통해 공정챔버로 공급되는 가스를 보여주는 그래프이다.
도 5a 내지 도 5d는, 도 3의 기판처리방법에 따른 각 공정단계에서 가스공급부를 통한 가스의 흐름을 보여주는 개념도이다.
도 6은, 도 1의 기판처리장치의 가스공급블록에 구비되는 가스공급라인을 보여주는 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a simplified configuration of a gas supply unit for supplying gas to the substrate processing apparatus of FIG. 1.
3 is a flowchart illustrating a substrate processing method performed in the substrate processing apparatus according to the present invention.
4 is a graph showing a gas supplied to a process chamber through a gas supply unit according to a process step according to the substrate processing method of FIG. 3.
5A to 5D are conceptual views showing the flow of gas through the gas supply unit in each process step according to the substrate processing method of FIG. 3.
6 is a view showing a gas supply line provided in the gas supply block of the substrate processing apparatus of FIG. 1.

이하 본 발명에 따른 기판처리장치 및 이를 이용한 기판처리방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a substrate processing apparatus according to the present invention and a substrate processing method using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 반응가스와 소스가스가 혼합된 공정가스를 이용해 기판처리를 수행하는 기판처리장치로서, 밀폐된 처리공간(S)를 형성하는 공정챔버(100)와, 상기 공정챔버(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(200)와, 상기 공정챔버(100)에 설치되어 상기 처리공간(S)으로 가스를 분사하는 가스분사부(300)와, 상기 처리공간(S)으로 상기 공정가스를 공급하기 위한 가스공급부(500)를 포함한다.1 to 6, the substrate processing apparatus according to the present invention is a substrate processing apparatus that performs substrate processing using a process gas in which a reaction gas and a source gas are mixed on the substrate 10, and is sealed. The process chamber 100 forming the processing space S, the substrate support part 200 installed in the process chamber 100 to support the substrate 10, and the process space provided in the process chamber 100 It includes a gas injection unit 300 for injecting gas to (S), and a gas supply unit 500 for supplying the process gas to the processing space (S).

상기 기판처리장치는, 기판(10) 상에 반응가스와 소스가스가 혼합된 공정가스를 이용해 기판처리(예로서, 박막증착공정)을 수행하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The substrate processing apparatus may be configured in a variety of configurations by performing a substrate treatment (eg, a thin film deposition process) using a process gas in which a reaction gas and a source gas are mixed on the substrate 10.

특히, 상기 기판처리장치는, 기판(10) 상에 제1공정에 의한 제1박막과 제2공정에 의한 제2박막이 교번하여 적층되는 복합막증착공정을 수행하는 기판처리장치일 수 있다.In particular, the substrate processing apparatus may be a substrate processing apparatus that performs a composite film deposition process in which the first thin film by the first process and the second thin film by the second process are alternately stacked on the substrate 10.

상기 제1공정은 제1반응가스와 제1소스가스가 혼합된 제1공정가스를 통해 제1박막을 증착하는 공정이며, 제2공정은 제2반응가스와 제2소스가스가 혼합된 제2공정가스를 통해 제2박막을 증착하는 공정일 수 있다.The first process is a process of depositing a first thin film through a first process gas in which the first reaction gas and the first source gas are mixed, and the second process is a second in which the second reaction gas and the second source gas are mixed. It may be a process of depositing a second thin film through a process gas.

본 발명에서 복막합증착공정은, 서로 다른 종류의 박막들을 기판(10) 상에 적층하는 공정으로, 예로서, 기판위에 실리콘질화막(SiNx)을 형성하는 제1공정과 실리콘산화막(SiOx)을 형성하는 제2공정을 반복하여 수행하여 실리콘질화막과 실리콘산화막을 다층으로 반복 적층하는 공정일 수 있다.In the present invention, the peritoneal deposition process is a process of laminating different types of thin films on the substrate 10, for example, a first process of forming a silicon nitride film (SiN x ) on the substrate and a silicon oxide film (SiO x ) It may be a process of repeatedly stacking a silicon nitride film and a silicon oxide film in multiple layers by repeatedly performing a second process of forming.

도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치의 개략 단면도로서, 상기 기판처리장치는, 화학 기상 증착(Chemical Vaper Deposition; CVD) 장치, 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced CVD; PECVD)일 수 있다.1 is a schematic cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to the present invention, the substrate processing apparatus may be a chemical vapor deposition (Chemical Vaper Deposition; CVD) apparatus, a plasma chemical vapor deposition (Plasma Enhanced CVD; PECVD).

도 1의 경우, 단일한 기판(10)에 대한 기판처리(예로서, 복합막증착)을 수행하는 기판처리장치를 예로서 도시하였으나, 다수의 기판(10)들을 대상으로 기판처리를 수행하는 배치타입 기판처리장치도 가능함은 물론이다.In the case of FIG. 1, although a substrate processing apparatus for performing substrate processing (for example, a composite film deposition) on a single substrate 10 is illustrated as an example, arrangement for performing substrate processing on a plurality of substrates 10 Of course, a type substrate processing apparatus is also possible.

상기 공정챔버(100)는, 기판처리를 위한 밀폐된 처리공간(S)를 형성하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The process chamber 100 is configured to form a closed processing space S for processing a substrate, and various configurations are possible.

상기 공정챔버(100)는, 상측이 개방된 챔버본체(110)와, 챔버본체(110)의 상부에 결합되어 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 상부리드(120)를 포함할 수 있다.The process chamber 100 may include a chamber body 110 with an upper side open and an upper lead 120 coupled to an upper portion of the chamber body 110 to form a closed processing space S.

그리고, 상기 공정챔버(100)는, 일측에 기판인입 또는 기판반출을 위한 하나 이상의 게이트(11)가 형성될 수 있다.In addition, the process chamber 100 may be formed with one or more gates 11 for entering or removing a substrate on one side.

상기 기판지지부(200)는, 공정챔버(100)에 설치되어 하나 이상의 기판(10)을 지지하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The substrate support part 200 is installed in the process chamber 100 to support one or more substrates 10, and various configurations are possible.

상기 기판지지부(200)는, 공정환경에 따라 다양한 재질로 이루어질 수 있고, 예를 들어 그래파이트(Graphite)에 대한 SiC 코팅을 통해 형성될 수 있다.The substrate support part 200 may be made of various materials according to a process environment, and may be formed, for example, through SiC coating on graphite.

예로서, 상기 기판지지부(200)는, 상면에 하나 이상의 기판(10)들이 안착되는 기판안착부(202)가 구비되는 기판안착플레이트와, 기판안착플레이트의 중앙부에 결합되어 기판안착플레이트를 지지하는 샤프트부를 포함할 수 있다.For example, the substrate support part 200 is coupled to a substrate seating plate provided with a substrate seating portion 202 on which one or more substrates 10 are mounted, and a central portion of the substrate seating plate to support the substrate seating plate. It may include a shaft portion.

상기 기판안착플레이트는, 상면에 기판(10)이 안착되는 기판안착부가 상면에 형성되며, 평면형상이 원형, 각형 등으로 이루어지는 플레이트일 수 있다.The substrate seating plate may be a plate having a substrate seating portion on which the substrate 10 is seated on an upper surface, and a flat shape having a circular shape or a square shape.

상기 샤프트부는, 공정챔버(100)의 하측에서 관통되어 공정챔버(100)에 설치될 수 있다.The shaft portion may penetrate through the lower side of the process chamber 100 and be installed in the process chamber 100.

이때, 상기 기판지지부(200)는, 샤프트부의 상하이동을 구동하는 구동부를 추가로 포함할 수 있다.In this case, the substrate support part 200 may further include a driving part that drives up and down the shaft part.

상기 구동부는, 샤프트부의 상하이동을 위한 상하구동부에 더하여, 샤프트부와 결합되어 수직방향 회전축을 중심으로 기판지지부를 회전시키는 회전구동부를 추가로 포함할 수 있다.The driving part may further include a rotation driving part coupled to the shaft part and rotating the substrate support part about the vertical rotation axis in addition to the vertical driving part for vertical movement of the shaft part.

상기 가스분사부(300)는, 공정챔버(100)에 설치되어 처리공간(S)으로 가스를 분사하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The gas injection unit 300 is installed in the process chamber 100 and is configured to inject gas into the processing space S, and various configurations are possible.

상기 가스분사부(300)는, 기판지지부(200)와 대향되어 공정챔버(100) 상측에 설치되며, 처리공간(S) 내의 기판지지부(200)에 안착된 기판(10)에 공정가스를 분사할 수 있다.The gas injection part 300 is installed on the upper side of the process chamber 100 facing the substrate support part 200 and spraying process gas onto the substrate 10 seated on the substrate support part 200 in the processing space S can do.

예로서, 상기 가스분사부(300)는, 기판지지부(200)의 상면에 안착되는 기판(10)에 가스를 분사하기 위하여, 기판지지부(200)와 대응되는 평면형상으로 공정챔버(100)의 상부리드(120)에 설치될 수 있다.For example, the gas injection unit 300, in order to inject gas to the substrate 10 mounted on the upper surface of the substrate support 200, in the plane shape corresponding to the substrate support 200, the process chamber 100 It may be installed on the upper lead 120.

상기 가스분사부(300)는, 플라즈마 발생을 위해 RF 전원과 연결될 수 있으며, 이때 기판지지부(200)는 접지될 수 있다.The gas injection unit 300 may be connected to an RF power source for plasma generation, and at this time, the substrate support unit 200 may be grounded.

도시하지는 않았으나, 반대로, 기판지지부(200)에 RF 전력이 인가되고 가스분사부(300)가 접지되는 실시예도 가능하다.Although not illustrated, on the contrary, an embodiment in which RF power is applied to the substrate support part 200 and the gas injection part 300 is grounded is also possible.

이때, 상기 기판처리장치는, 처리공간(S) 내부의 가스를 퍼지-펌핑하기 위한 배기부를 추가로 포함할 수 있다.In this case, the substrate processing apparatus may further include an exhaust unit for purging-pumping the gas inside the processing space S.

상기 배기부는, 처리공간(S) 내의 가스를 외부로 배기하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The exhaust unit is configured to exhaust gas in the processing space S to the outside, and various configurations are possible.

상기 배기부는, 공정챔버(100) 하부에 형성되는 배기구(114)를 통해 외부의 진공펌프(20)와 연결될 수 있다.The exhaust unit may be connected to an external vacuum pump 20 through an exhaust port 114 formed under the process chamber 100.

상기 가스공급부(500)는, 공정챔버(100) 처리공간(S)으로 공정가스를 공급하기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The gas supply unit 500, a configuration for supplying the process gas to the process chamber 100, the processing space (S), can be variously configured.

상기 공정가스는 반응가스와 소스가스의 혼합가스이며, 반응가스 및 소스가스 중 적어도 하나는 한 종류 이상의 가스가 혼합된 혼합가스일 수 있다.The process gas is a mixed gas of a reaction gas and a source gas, and at least one of the reaction gas and the source gas may be a mixed gas in which one or more types of gases are mixed.

또한, 상기 가스공급부(500)는, 공정가스 이외에 퍼지가스도 공급하도록 구성될 수 있다.In addition, the gas supply unit 500 may be configured to supply purge gas in addition to process gas.

예로서, 상기 가스공급부(500)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 처리공간(S)으로 가스를 공급하기 위하여 가스분사부(300)에 결합되는 가스공급라인(510)과, 가스공급라인(510)에 반응가스를 공급하기 위하여 가스공급라인(510)에 연결되는 반응가스주입라인(520)과, 가스공급라인(510)에 소스가스를 공급하기 위하여 가스공급라인(510)에 연결되는 소스가스주입라인(530)과, 가스공급라인(510)에 퍼지가스를 공급하기 위하여 가스공급라인(510)에 연결되는 퍼지가스주입라인(540)과, 소스가스주입라인(530)에 연결되어 소스가스를 외부로 바이패스하는 소스가스바이패스라인(550)을 포함할 수 있다.For example, the gas supply unit 500, as shown in Figure 2, the gas supply line 510 coupled to the gas injection unit 300 to supply gas to the processing space (S), and the gas supply line The reaction gas injection line 520 connected to the gas supply line 510 to supply the reaction gas to the 510 and the gas supply line 510 connected to the gas supply line 510 to supply the source gas to the gas supply line 510 The source gas injection line 530 and the purge gas injection line 540 connected to the gas supply line 510 to supply the purge gas to the gas supply line 510 and the source gas injection line 530 are connected It may include a source gas bypass line 550 to bypass the source gas to the outside.

상기 가스공급라인(510)은, 처리공간(S)으로 가스를 공급하기 위하여 상기 가스분사부(300)에 결합되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The gas supply line 510 is configured to be coupled to the gas injection unit 300 to supply gas to the processing space S, and various configurations are possible.

상기 가스공급라인(510)은, 외부에서 공급받은 가스가 가스분사부(300)를 향해 이동할 수 있는 유로(배관)으로, 다양한 재질, 형상 및 구조로 이루어질 수 있다.The gas supply line 510 is a flow path (pipe) through which gas supplied from the outside can move toward the gas injection unit 300, and may be formed of various materials, shapes, and structures.

상기 가스공급라인(510)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 끝단이 가스분사부(300)에 결합됨으로써 가스분사부(300)에 가스공급라인(510)을 따라 이동한 가스가 공급될 수 있다.As shown in FIG. 1, the gas supply line 510 may be supplied with gas moved along the gas supply line 510 to the gas injection part 300 by being coupled to the gas injection part 300. have.

한편, 복합막증착공정과 같이 복수의 종류의 가스를 이용한 기판처리장치의 경우, 각 가스마다 가스분사부(300)에 결합되는 별도의 가스공급라인들이 설치되는데, 이러한 경우 가스공급라인의 구조가 복잡해지고 가스공급라인에 형성되는 데드볼륨이 증대되는 문제점이 있다.On the other hand, in the case of a substrate processing apparatus using a plurality of types of gas, such as a composite film deposition process, separate gas supply lines are installed for each gas coupled to the gas injection unit 300, in which case the structure of the gas supply line is There is a problem that the dead volume formed in the gas supply line becomes complicated and complicated.

반면, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 단일한 가스공급라인(510)에 다수의 가스들을 주입한 후 단일한 가스공급라인(510)을 통해 공정챔버(100)로 가스를 공급함으로써, 종래의 기판처리장치의 문제점을 해결하고 기판처리의 양호도(두께균일성)를 크게 개선할 수 있다.On the other hand, the substrate processing apparatus according to the present invention, by injecting a plurality of gases into a single gas supply line 510, by supplying gas to the process chamber 100 through a single gas supply line 510, conventional It is possible to solve the problems of the substrate processing apparatus and greatly improve the goodness of the substrate processing (thickness uniformity).

특히, 본 발명은, 복합막증착공정을 수행하는 기판처리장치에 적용되는 경우 서로 다른 종류의 박막을 교번하여 증착하여 복합막을 형성함에도 불구하고, 단일한 가스공급라인을 통해 다수의 공정가스 및 퍼지가스를 공급할 수 있는 이점이 있다.Particularly, when the present invention is applied to a substrate processing apparatus for performing a composite film deposition process, a plurality of process gases and purges are provided through a single gas supply line, even though different types of thin films are alternately deposited to form a composite film. There is an advantage that can supply gas.

상기 반응가스주입라인(520)은, 가스공급라인(510)에 반응가스를 공급하기 위하여 가스공급라인(510)에 연결되는 유로(배관)로 다양한 구성이 가능하다.The reaction gas injection line 520 may be configured in various ways as a flow path (piping) connected to the gas supply line 510 in order to supply the reaction gas to the gas supply line 510.

상기 반응가스주입라인(520)을 통해 주입된 반응가스는 가스공급라인(510)을 따라 공정챔버(100)로 공급될 수 있다.The reaction gas injected through the reaction gas injection line 520 may be supplied to the process chamber 100 along the gas supply line 510.

상기 소스가스주입라인(530)은, 가스공급라인(510)에 소스가스를 공급하기 위하여 가스공급라인(510)에 연결되는 유로(배관)로 다양한 구성이 가능하다.The source gas injection line 530 may be configured in various ways as a flow path (piping) connected to the gas supply line 510 to supply the source gas to the gas supply line 510.

상기 소스가스주입라인(530)을 통해 주입된 소스가스는 가스공급라인(510)을 따라 공정챔버(100)로 공급될 수 있다.The source gas injected through the source gas injection line 530 may be supplied to the process chamber 100 along the gas supply line 510.

상기 퍼지가스주입라인(540)은, 가스공급라인(510)에 퍼지가스를 공급하기 위하여 가스공급라인(510)에 연결되는 유로(배관)로 다양한 구성이 가능하다.The purge gas injection line 540 may be configured in various ways as a flow path (pipe) connected to the gas supply line 510 in order to supply the purge gas to the gas supply line 510.

상기 퍼지가스주입라인(540)을 통해 주입된 퍼지가스는 가스공급라인(510)을 따라 공정챔버(100)로 공급될 수 있다.The purge gas injected through the purge gas injection line 540 may be supplied to the process chamber 100 along the gas supply line 510.

상기 소스가스바이패스라인(550)은, 소스가스주입라인(530)에 연결되어 소스가스를 외부로 바이패스하는 유로(배관)으로 다양한 구성이 가능하다.The source gas bypass line 550 is connected to the source gas injection line 530 and can be configured in various ways as a flow path (piping) for bypassing the source gas to the outside.

상기 소스가스바이패스라인(550)을 따라 소스가스주입라인(540)을 흐르는 소스가스가 외부로 바이패스될 수 있고, 진공펌프(20)를 통해 배출될 수 있다.The source gas flowing through the source gas injection line 540 along the source gas bypass line 550 may be bypassed to the outside and discharged through the vacuum pump 20.

이때, 상기 가스공급부(500)는, 반응가스주입라인(520)에 설치되는 반응가스밸브(610)와, 소스가스주입라인(530)에 설치되는 소스가스밸브(620)와, 퍼지가스주입라인(540)에 설치되는 퍼지가스밸브(630)와, 소스가스바이패스라인(550)에 설치되는 바이패스밸브(640)를 포함할 수 있다.At this time, the gas supply unit 500, a reaction gas valve 610 installed in the reaction gas injection line 520, a source gas valve 620 installed in the source gas injection line 530, and a purge gas injection line A purge gas valve 630 installed at 540 and a bypass valve 640 installed at the source gas bypass line 550 may be included.

상기 반응가스밸브(610)는 반응가스주입라인(520)을 통한 반응가스의 흐름을 제어하기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하며, 개폐동작을 통해 반응가스의 공급여부 또는 공급량을 조절할 수 있다.The reaction gas valve 610 is a configuration for controlling the flow of the reaction gas through the reaction gas injection line 520, and various configurations are possible, and it is possible to control whether or not the supply of the reaction gas or the supply amount through an opening / closing operation.

유사하게, 소스가스밸브(620)는 소스가스주입라인(530)을 통한 소스가스의 흐름을 제어하기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하며, 개폐동작을 통해 소스가스의 공급여부 또는 공급량을 조절할 수 있다.Similarly, the source gas valve 620 is a configuration for controlling the flow of the source gas through the source gas injection line 530, and various configurations are possible, and it is possible to control whether or not the source gas is supplied or supplied through an opening / closing operation. .

마찬가지로, 퍼지가스밸브(630)는, 퍼지가스주입라인(540)을 통한 퍼지가스의 흐름을 제어하기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하며, 개폐동작을 통해 퍼지가스의 공급여부 또는 공급량을 조절할 수 있다.Likewise, the purge gas valve 630 is a configuration for controlling the flow of the purge gas through the purge gas injection line 540, and various configurations are possible, and it is possible to control whether or not the purge gas is supplied or supplied through an opening / closing operation. .

상기 바이패스밸브(640)는 소스가스바이패스라인(550)을 통한 소스가스의 흐름을 제어하기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하며, 개폐동작을 통해 소스가스를 외부로 바이패스시킬 수 있다.The bypass valve 640 is a configuration for controlling the flow of the source gas through the source gas bypass line 550, and various configurations are possible, and the source gas can be bypassed to the outside through an opening / closing operation.

이하, 상기 기판처리장치가 기판(10) 상에 제1공정에 의한 제1박막과 제2공정에 의한 제2박막이 교번하여 적층되는 복합막증착공정을 수행하는 복합막증착장치인 실시예를 중심으로 가스공급부(500)의 구조를 자세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment in which the substrate processing apparatus is a composite film deposition apparatus performing a composite film deposition process in which the first thin film by the first process and the second thin film by the second process are alternately stacked on the substrate 10. The structure of the gas supply unit 500 will be described in detail.

이때, 상기 제1박막은 제1반응가스와 제1소스가스가 혼합된 제1공정가스에 의해 형성되며, 상기 제2박막은 제2반응가스와 제2소스가스가 혼합된 제2공정가스에 의해 형성될 수 있다.At this time, the first thin film is formed by a first process gas in which a first reaction gas and a first source gas are mixed, and the second thin film is in a second process gas in which a second reaction gas and a second source gas are mixed. Can be formed by.

보다 구체적으로, 상기 제1박막 및 상기 제2박막 중 하나는 실리콘질화막(SiNx)이고, 나머지 하나는 실리콘산화막(SiOx)일 수 있다.More specifically, one of the first thin film and the second thin film may be a silicon nitride film (SiNx), and the other may be a silicon oxide film (SiOx).

일 실시예에서, 상기 제1박막은 실리콘질화막(SiNx)이며, 상기 제1공정가스는 실리콘질화막(SiNx)을 형성하기 위하여 제1반응가스(NH3, N2, NO2)와 제1소스가스(SiN4)의 혼합가스일 수 있다.In one embodiment, the first thin film is a silicon nitride film (SiNx), and the first process gas is a first reaction gas (NH 3 , N 2, NO 2 ) and a first source to form a silicon nitride film (SiNx). It may be a mixed gas of gas (SiN 4 ).

상기 제1소스가스는 제1소스가스에 대한 캐리어가스(예로서, Ar)와 혼합될 수 있다.The first source gas may be mixed with a carrier gas (eg, A r ) for the first source gas.

마찬가지로, 상기 제2박막은 실리콘산화막(SiOx)이며, 상기 제2공정가스는 제2반응가스(O2를 포함하는 가스)와 제2소스가스(TEOS)의 혼합가스일 수 있다.Similarly, the second thin film is a silicon oxide film (SiO x ), and the second process gas may be a mixed gas of a second reaction gas (a gas containing O 2 ) and a second source gas (TEOS).

상기 제2소스가스는 제2소스가스에 대한 캐리어가스(예로서, He)와 혼합될 수 있다.The second source gas may be mixed with a carrier gas (eg, H e ) for the second source gas.

먼저, 상기 반응가스주입라인(520)은, 제1반응가스와 제2반응가스를 가스공급라인(510)에 주입해야 하므로, 가스공급라인(510)에 제1반응가스를 공급하기 위하여 가스공급라인(510)에 연결되는 제1반응가스주입라인(522)과, 가스공급라인(510)에 제2반응가스를 공급하기 위하여 가스공급라인(510)에 연결되는 제2반응가스주입라인(524)을 포함할 수 있다.First, since the reaction gas injection line 520 must inject the first reaction gas and the second reaction gas into the gas supply line 510, gas is supplied to supply the first reaction gas to the gas supply line 510. The first reaction gas injection line 522 connected to the line 510 and the second reaction gas injection line 524 connected to the gas supply line 510 to supply the second reaction gas to the gas supply line 510 ).

상기 제1반응가스주입라인(522)과 제2반응가스주입라인(524)는, 서로 독립적으로 구성되어 각각 가스공급라인(510)에 연결될 수 있다.The first reaction gas injection line 522 and the second reaction gas injection line 524 may be configured independently of each other to be connected to the gas supply line 510, respectively.

유사하게, 상기 소스가스주입라인(530)은, 제1소스가스와 제2소스가스를 가스공급라인(510)에 주입해야 하므로, 가스공급라인(510)에 제1소스가스를 공급하기 위하여 가스공급라인(510)에 연결되는 제1소스가스주입라인(532)과, 가스공급라인(510)에 제2소스가스를 공급하기 위하여 가스공급라인(510)에 연결되는 제2소스가스주입라인(534)을 포함할 수 있다.Similarly, the source gas injection line 530, since the first source gas and the second source gas must be injected into the gas supply line 510, the gas to supply the first source gas to the gas supply line 510 The first source gas injection line 532 connected to the supply line 510 and the second source gas injection line connected to the gas supply line 510 to supply the second source gas to the gas supply line 510 ( 534).

상기 제1소스가스주입라인(532)과 제2소스가스주입라인(534)는, 서로 독립적으로 구성되어 각각 가스공급라인(510)에 연결될 수 있다.The first source gas injection line 532 and the second source gas injection line 534 may be configured independently of each other to be connected to the gas supply line 510, respectively.

이때, 상기 소스가스바이패스라인(550)은, 제1소스가스 및 제2소스가스에 대한 바이패스를 위하여, 제1소스가스주입라인(532)에 연결되어 제1소스가스를 외부로 바이패스하는 제1소스가스바이패스라인(552)과, 제2소스가스주입라인(534)에 연결되어 제2소스가스를 외부로 바이패스하는 제2소스가스바이패스라인(554)을 포함할 수 있다.At this time, the source gas bypass line 550 is connected to the first source gas injection line 532 for bypassing the first source gas and the second source gas, bypassing the first source gas to the outside It may include a first source gas bypass line 552 and a second source gas bypass line 554 connected to the second source gas injection line 534 to bypass the second source gas to the outside. .

상기 제1소스가스바이패스라인(552) 및 제2소스가스바이패스라인(554)은, 가스공급라인(510)과 독립적으로 형성된다.The first source gas bypass line 552 and the second source gas bypass line 554 are formed independently of the gas supply line 510.

이때, 상기 반응가스밸브(610)는, 제1반응가스주입라인(522) 및 제2반응가스주입라인(524) 각각의 가스흐름을 제어하기 위하여, 제1반응가스주입라인(522)에 설치되는 제1반응가스밸브(612)와, 제2반응가스주입라인(524)에 설치되는 제2반응가스밸브(614)를 포함할 수 있다.At this time, the reaction gas valve 610 is installed in the first reaction gas injection line 522 to control the gas flow of each of the first reaction gas injection line 522 and the second reaction gas injection line 524 It may include a first reaction gas valve 612 and a second reaction gas valve 614 installed in the second reaction gas injection line 524.

마찬가지로, 상기 소스가스밸브(620)는, 제1소스가스주입라인(532)에 설치되는 제1소스가스밸브(622)와, 제2소스가스주입라인(534)에 설치되는 제2소스가스밸브(624)를 포함할 수 있다.Likewise, the source gas valve 620 includes a first source gas valve 622 installed in the first source gas injection line 532 and a second source gas valve installed in the second source gas injection line 534. 624.

유사하게, 상기 바이패스밸브(640)는, 제1소스가스바이패스라인(552)에 설치되는 제1바이패스밸브(642)와, 제2소스가스바이패스라인(554)에 설치되는 제2바이패스밸브(644)를 포함할 수 있다.Similarly, the bypass valve 640 includes a first bypass valve 642 installed in the first source gas bypass line 552 and a second installed in the second source gas bypass line 554. A bypass valve 644 may be included.

한편, 상기 가스공급부(500)는, 제1반응가스주입라인(522)에 제1반응가스를 공급하는 제1반응가스공급부(710)와, 제2반응가스주입라인(524)에 제2반응가스를 공급하는 제2반응가스공급부(720)와, 제1소스가스주입라인(532)에 제1소스가스를 공급하는 제1소스가스공급부(730)와, 제2소스가스주입라인(534)에 제2소스가스를 공급하는 제2소스가스공급부(740)와, 퍼지가스주입라인(540)에 상기 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스공급부(750)를 포함할 수 있다.On the other hand, the gas supply unit 500, the first reaction gas supply unit 710 for supplying the first reaction gas to the first reaction gas injection line 522, and the second reaction to the second reaction gas injection line 524 The second reaction gas supply unit 720 for supplying gas, the first source gas supply unit 730 for supplying the first source gas to the first source gas injection line 532, and the second source gas injection line 534 It may include a second source gas supply unit 740 for supplying a second source gas, and a purge gas supply unit 750 for supplying the purge gas to the purge gas injection line (540).

상기 제1반응가스공급부(710)는, 제1반응가스주입라인(522)와 연결되어 제1반응가스주입라인(522)에 제1반응가스를 공급하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The first reaction gas supply unit 710 is connected to the first reaction gas injection line 522 to supply a first reaction gas to the first reaction gas injection line 522, and various configurations are possible.

상기 제2반응가스공급부(720)는, 제2반응가스주입라인(524)와 연결되어 제2반응가스주입라인(524)에 제2반응가스를 공급하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The second reaction gas supply unit 720 is connected to the second reaction gas injection line 524 to supply a second reaction gas to the second reaction gas injection line 524, and various configurations are possible.

상기 제1소스가스공급부(730)는, 제1소스가스주입라인(532)와 연결되어 제1소스가스주입라인(532)에 제1소스가스를 공급하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The first source gas supply unit 730 is connected to the first source gas injection line 532 to supply a first source gas to the first source gas injection line 532, and various configurations are possible.

이때, 상기 가스공급부(500)는, 제1소스가스주입라인(532)에 제1소스가스를 위한 제1캐리어가스를 공급하는 제1캐리어가스공급부(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.In this case, the gas supply unit 500 may further include a first carrier gas supply unit (not shown) for supplying a first carrier gas for the first source gas to the first source gas injection line 532.

즉, 상기 제1소스가스주입라인(532)를 통해 제1소스가스와 제1캐리어가스가 공정챔버(100)로 공급될 수 있다.That is, the first source gas and the first carrier gas may be supplied to the process chamber 100 through the first source gas injection line 532.

상기 제2소스가스공급부(740)는, 제2소스가스주입라인(534)와 연결되어 제2소스가스주입라인(534)에 제2소스가스를 공급하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The second source gas supply unit 740 is connected to the second source gas injection line 534 to supply a second source gas to the second source gas injection line 534, and various configurations are possible.

이때, 상기 가스공급부(500)는, 제2소스가스주입라인(534)에 제2소스가스를 위한 제2캐리어가스를 공급하는 제2캐리어가스공급부(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.In this case, the gas supply unit 500 may further include a second carrier gas supply unit (not shown) that supplies a second carrier gas for the second source gas to the second source gas injection line 534.

즉, 상기 제2소스가스주입라인(534)를 통해 제2소스가스와 제2캐리어가스가 공정챔버(100)로 공급될 수 있다.That is, the second source gas and the second carrier gas may be supplied to the process chamber 100 through the second source gas injection line 534.

상기 퍼지가스공급부(750)는, 퍼지가스주입라인(540)와 연결되어 퍼지가스주입라인(540)에 퍼지가스를 공급하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The purge gas supply unit 750 is connected to the purge gas injection line 540 and can be configured in various ways to supply purge gas to the purge gas injection line 540.

상기 퍼지가스공급부(750)는, 각 공정별 특성을 고려하여 제1공정 및 제2공정 별로 서로 다른 종류의 퍼지가스를 퍼지가스주입라인(540)으로 공급하도록 구성됨이 바람직하나, 각 공정에 동일한 종류(한 종류)의 퍼지가스를 주입하도록 구성되는 것도 가능함은 물론이다.The purge gas supply unit 750 is preferably configured to supply different types of purge gas to the purge gas injection line 540 for each of the first and second processes in consideration of characteristics of each process, but the same for each process. It is of course possible to be configured to inject a kind (one kind) of purge gas.

예로서, 상기 퍼지가스공급부(750)는, 제1공정을 위한 제1퍼지가스를 공급하는 제1퍼지가스공급부(752)와, 제2공정을 위한 제2퍼지가스를 공급하는 제2퍼지가스공급부(754)를 포함할 수 있다.For example, the purge gas supply unit 750 includes a first purge gas supply unit 752 for supplying a first purge gas for the first process, and a second purge gas for supplying a second purge gas for the second process. It may include a supply 754.

상기 제1퍼지가스공급부(752)는, 퍼지가스주입라인(540)을 통해 제1퍼지가스를 공급하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The first purge gas supply unit 752 is configured to supply the first purge gas through the purge gas injection line 540, and various configurations are possible.

상기 제1퍼지가스는 제1공정시 제1공정가스와 함께 공정챔버(100)로 공급되거나 또는 퍼지-펌핑을 위해 단독으로 공정챔버(100)로 공급되는 가스로, 제1공정이 실리콘질화막(SiNx)을 형성하기 위해 소스가스(SiH4)와 반응가스(NH3, N2O)가 혼합된 혼합가스를 이용한 공정인 경우, He일 수 있다.The first purge gas is a gas supplied to the process chamber 100 together with the first process gas during the first process or supplied to the process chamber 100 alone for purge-pumping. The first process is a silicon nitride film ( In the case of a process using a mixed gas in which source gas (SiH4) and reaction gas (NH3, N 2 O) are mixed to form SiN x ), He may be He.

상기 제2퍼지가스공급부(754)는, 퍼지가스주입라인(540)을 통해 제2퍼지가스를 공급하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The second purge gas supply unit 754 may be configured in various ways to supply the second purge gas through the purge gas injection line 540.

상기 제2퍼지가스는 제2공정시 제2공정가스와 함께 공정챔버(100)로 공급되거나 또는 퍼지-펌핑을 위해 단독으로 공정챔버(100)로 공급되는 가스로, 제2공정이 실리콘산화막(SiOx)을 형성하기 위해 소스가스(TEOS, Ar)와 반응가스(O2)가 혼합된 혼합가스를 이용한 공정인 경우, Ar일 수 있다.The second purge gas is a gas supplied to the process chamber 100 together with the second process gas during the second process or supplied to the process chamber 100 alone for purge-pumping. In the case of a process using a mixed gas in which source gas (TEOS, Ar) and reaction gas (O 2 ) are mixed to form SiO x ), Ar may be used.

이때, 상기 퍼지가스공급부(750)는, 제1퍼지가스의 공급을 제어하기 위해 퍼지가스밸브(630)와 제1퍼지가스공급부(752) 사이에 설치되는 제1퍼지가스밸브와, 제2퍼지가스의 공급을 제어하기 위해 퍼지가스밸브(630)와 상기 제2퍼지가스공급부(754) 사이에 설치되는 제2퍼지가스밸브를 추가로 포함할 수 있다.At this time, the purge gas supply unit 750, a first purge gas valve and a second purge installed between the purge gas valve 630 and the first purge gas supply unit 752 to control the supply of the first purge gas, In order to control the supply of gas, a second purge gas valve installed between the purge gas valve 630 and the second purge gas supply unit 754 may be further included.

한편, 본 발명에 따른 가스공급부(500)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 가스공급라인(510)의 적어도 일부, 반응가스주입라인(520)의 적어도 일부, 소스가스주입라인(530)의 적어도 일부, 퍼지가스주입라인(540)의 적어도 일부, 및 소스가스바이패스라인(550)의 적어도 일부가 내부에 구비되는 가스공급블록(50)을 추가로 포함할 수 있다.On the other hand, the gas supply unit 500 according to the present invention, as shown in Figure 6, at least a portion of the gas supply line 510, at least a portion of the reaction gas injection line 520, the source gas injection line 530 At least a portion, at least a portion of the purge gas injection line 540, and at least a portion of the source gas bypass line 550 may further include a gas supply block 50 provided therein.

이때, 상기 가스공급블록(50)에는, 반응가스밸브(610), 소스가스밸브(620), 퍼지가스밸브(630), 및 바이패스밸브(640)가 설치될 수 있다.At this time, a reaction gas valve 610, a source gas valve 620, a purge gas valve 630, and a bypass valve 640 may be installed in the gas supply block 50.

도 6의 경우, 가스공급블록(50)에 형성된 제1반응가스주입라인(522), 제2반응가스주입라인(524), 제1소스가스주입라인(532), 제2소스가스주입라인(534), 퍼지가스주입라인(540), 제1소스가스바이패스라인(552), 제2소스가스바이패스라인(554), 및 가스공급라인(510)을 개념적으로 도시하였다.In the case of FIG. 6, the first reaction gas injection line 522, the second reaction gas injection line 524, the first source gas injection line 532, and the second source gas injection line formed in the gas supply block 50 ( 534), a purge gas injection line 540, a first source gas bypass line 552, a second source gas bypass line 554, and a gas supply line 510 are conceptually illustrated.

여기서, 상기 제1소스가스바이패스라인(552) 및 제2소스가스바이패스라인(554)은, 가스공급블록(50) 내 3차원 공간 상에서 제1반응가스주입라인(522), 제2반응가스주입라인(524), 제1소스가스주입라인(532), 제2소스가스주입라인(534), 퍼지가스주입라인(540), 및 가스공급라인(510)과 중첩되지 않도록 형성되어야 함은 물론이다.Here, the first source gas bypass line 552 and the second source gas bypass line 554, the first reaction gas injection line 522, the second reaction in a three-dimensional space in the gas supply block 50 It should be formed so as not to overlap with the gas injection line 524, the first source gas injection line 532, the second source gas injection line 534, the purge gas injection line 540, and the gas supply line 510. Of course.

또한, 가스공급블록(50)의 구조가 공정에 미치는 영향을 최소화하기 위하여, 상기 제1반응가스주입라인(522) 및 제1소스가스주입라인(532)는 서로 근접하게 위치되며, 상기 제1반응가스주입라인(522) 및 제1소스가스주입라인(532)는 서로 근접하게 위치됨이 바람직하다.In addition, in order to minimize the effect of the structure of the gas supply block 50 on the process, the first reaction gas injection line 522 and the first source gas injection line 532 are located close to each other, the first The reaction gas injection line 522 and the first source gas injection line 532 are preferably positioned close to each other.

한편, 도 6의 경우, 제1반응가스주입라인(522)(또는 제2반응가스주입라인(524)) 및 제1소스가스주입라인(532)(또는 제2소스가스주입라인(534))가 각각 독립적으로 가스공급라인(510)에 연결된 실시예를 도시하였으나, 제1반응가스주입라인(522)(또는 제2반응가스주입라인(524))과 제1소스가스주입라인(532) (또는 제2소스가스주입라인(534))가 제1반응가스밸브(612)(또는 제2반응가스밸브(614)) 및 제1소스가스밸브(622)(또는 제2소스가스밸브(624))의 후단에서 병합(merge)된 후 가스공급라인(510)에 연결되는 실시예도 가능함은 물론이다.On the other hand, in the case of Figure 6, the first reaction gas injection line 522 (or the second reaction gas injection line 524) and the first source gas injection line 532 (or the second source gas injection line 534) Although each independently shows an embodiment connected to the gas supply line 510, the first reaction gas injection line 522 (or the second reaction gas injection line 524) and the first source gas injection line 532 ( Alternatively, the second source gas injection line 534 includes a first reaction gas valve 612 (or a second reaction gas valve 614) and a first source gas valve 622 (or a second source gas valve 624). It is also possible that the embodiment is connected to the gas supply line 510 after being merged at the rear end of).

상기 가스공급블록(50)은, 설계에 따라 다양한 위치에 설치될 수 있으나, 바람직하게는 공정챔버(100)의 하부에 설치될 수 있다.The gas supply block 50 may be installed at various positions according to design, but may be preferably installed under the process chamber 100.

이러한 경우, 공정챔버(100) 하측의 가스공급블록(50)에서 상부리드(120)까지 단일한 배관라인인 가스공급라인(510)만 설치되면 충분하므로 종래와 같이 복수의 가스공급라인이 상부리드(120)까지 연결될 필요가 없고, 상부리드(120)를 챔버본체(110)에서 분리할 때 단일가스공급라인(400)만 분리되면 되므로 유지보수가 용이해지는 이점이 있다.In this case, it is sufficient if only a single pipe line gas supply line 510 is installed from the gas supply block 50 under the process chamber 100 to the upper lead 120. There is no need to be connected to the 120, and when the upper lead 120 is separated from the chamber body 110, only a single gas supply line 400 needs to be separated, thereby facilitating maintenance.

또한, 본 발명은 가스공급구조를 단일한 가스공급라인(510)으로 단순화할 수 있는 이점이 있는데, 더 나아가 가스공급블록(50)을 통해 다수의 가스들에 대한 복잡한 가스공급연결관계를 하나의 블록으로 통합하여 단순화할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of simplifying the gas supply structure to a single gas supply line 510, and furthermore, through a gas supply block 50, a complex gas supply connection relationship for a plurality of gases can be achieved. It has the advantage of being simplified into blocks.

또한, 본 발명은 가스공급블록(50)에 다수의 가스주입라인들을 밀집시킴으로써 가스주입라인들 사이의 거리를 최소화하여 가스를 퍼지-펌핑하는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of minimizing the distance between the gas injection lines by compacting a plurality of gas injection lines in the gas supply block 50 to minimize the time required to purge-pump the gas.

한편, 상기 기판처리장치는, 반응가스밸브(610), 소스가스밸브(620), 퍼지가스밸브(630) 및 바이패스밸브(640)를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.Meanwhile, the substrate processing apparatus may include a control unit that controls the reaction gas valve 610, the source gas valve 620, the purge gas valve 630, and the bypass valve 640.

상기 제어부가, 반응가스밸브(610), 소스가스밸브(620), 퍼지가스밸브(630) 및 바이패스밸브(640) 각각의 개폐를 제어함으로써, 공정단계에 따라 가스공급라인(510)을 따라 흐르는 가스의 조성이 가변되어 공정챔버(100)에 공급될 수 있다.The control unit controls the opening and closing of each of the reaction gas valve 610, the source gas valve 620, the purge gas valve 630, and the bypass valve 640, along the gas supply line 510 according to the process step. The composition of the flowing gas may be varied and supplied to the process chamber 100.

상기 제어부의 작동은 이하, 도 3 내지 도 5e를 참조하며, 본 발명에 따른 기판처리장치에서 수행되는 기판처리방법과 함께 자세히 설명한다.The operation of the control unit will be described below in detail with reference to FIGS. 3 to 5E, along with a substrate processing method performed in the substrate processing apparatus according to the present invention.

상기 기판처리방법은, 기판(10) 상에 제1공정에 의한 제1박막과 제2공정에 의한 제2박막이 교번하여 적층되는 복합막증착공정을 수행할 수 있다.The substrate processing method may perform a composite film deposition process in which the first thin film by the first process and the second thin film by the second process are alternately stacked on the substrate 10.

예로서, 상기 기판처리방법은, 가스공급라인(510)을 통해 공정챔버(100)로 제1반응가스를 공급하여 제1공정을 준비하는 제1공정준비단계(S302)와, 제1공정준비단계 후에, 가스공급라인(510)을 통해 공정챔버(100)로 제1반응가스와 제1소스가스를 공급하여 제1공정을 수행하는 제1공정단계와(S304), 제1공정단계 후에, 가스공급라인(510)을 통해 공정챔버(100)로 제2반응가스를 공급하여 제2공정을 준비하는 제2공정준비단계(S306)와, 제2공정준비단계 후에, 가스공급라인(510)을 통해 공정챔버(100)로 제2반응가스와 제2소스가스를 공급하여 제2공정을 수행하는 제2공정단계(S308)를 포함할 수 있다.As an example, the substrate processing method includes a first process preparation step (S302) for preparing a first process by supplying a first reaction gas to the process chamber 100 through a gas supply line 510, and a first process preparation After the step, after the first process step (S304) and the first process step of performing the first process by supplying the first reaction gas and the first source gas to the process chamber 100 through the gas supply line 510, A second process preparation step (S306) for preparing a second process by supplying a second reaction gas to the process chamber 100 through the gas supply line 510, and after the second process preparation step, the gas supply line 510 It may include a second process step (S308) to perform a second process by supplying a second reaction gas and a second source gas to the process chamber 100 through.

상기 제1공정준비단계, 제1공정단계, 제2공정준비단계, 및 제2공정단계는, 제1박막 및 제2박막을 교번하여 적층하기 위하여, 반복 수행될 수 있다.The first process preparation step, the first process step, the second process preparation step, and the second process step may be repeatedly performed to alternately stack the first thin film and the second thin film.

먼저, 상기 제1공정준비단계는, 제1공정을 수행하기 전에 미리 제1반응가스를 공정챔버(100)로 공급하는 단계일 수 있다.First, the first process preparation step may be a step of supplying the first reaction gas to the process chamber 100 in advance before performing the first process.

상기 제1공정준비단계는, 제1공정 및 제2공정 사이의 공정전환을 위한 퍼지-펌핑단계를 포함할 수 있다.The first process preparation step may include a purge-pumping step for process switching between the first process and the second process.

또한, 상기 제1공정준비단계는, 직전 제2공정단계에서 수행된 제2공정에 따른 플라즈마에 대한 플라즈마퍼지를 수행하는 플라즈마퍼지단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the first process preparation step may further include a plasma purge step of performing plasma purge on the plasma according to the second process performed in the previous second process step.

보다 구체적으로, 상기 플라즈마퍼지단계는, 소스가스의 공정챔버(100)로의 공급을 차단한 상태로 직전 제2공정에서의 제2반응가스 및 플라즈마세기를 유지하여 플라즈마 퍼지를 수행할 수 있다.More specifically, in the plasma purging step, plasma purging may be performed by maintaining the second reaction gas and plasma intensity in the second step immediately before the supply of the source gas to the process chamber 100 is blocked.

즉, 상기 제1공정준비단계에서 플라즈마퍼지단계는, 제2공정단계 직후 수행될 수 있다. 특히, 상기 제1공정준비단계에서 플라즈마퍼지단계는, 제2공정단계의 제2반응가스, 제2소스가스의 캐리어가스를 동일하게 공정챔버(100)로 공급하면서, 제2공정단계에서의 플라즈마세기를 유지할 수 있다. (제2소스가스는 제2공정단계 직후 제2소스가스공급부(740)로부터의 공급이 차단된 상태)That is, in the first process preparation step, the plasma purge step may be performed immediately after the second process step. In particular, the plasma purge step in the first process preparation step, while supplying the carrier gas of the second reaction gas and the second source gas of the second process step to the process chamber 100, the plasma in the second process step Can maintain strength. (The second source gas is in a state where supply from the second source gas supply unit 740 is blocked immediately after the second process step)

이러한 제1공정준비단계에 플라즈마퍼지단계를 둠으로써, 증착되는 박막의 막질(치밀도)를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.By placing the plasma purge step in the first process preparation step, there is an advantage that the film quality (density) of the deposited thin film can be improved.

상기 퍼지-펌핑단계는, 플라즈마퍼지단계 중 또는 플라즈마퍼지단계 완료 후 수행될 수 있다.The purge-pumping step may be performed during the plasma purge step or after the plasma purge step is completed.

상기 제1공정준비단계에서는, 소스가스(제1소스가스 및 제2소스가스)를 제외한 다른 반응가스, 캐리어가스, 및 퍼지가스 중 적어도 하나가 공정챔버(100)로 공급될 수 있다.In the first process preparation step, at least one of the reaction gas, carrier gas, and purge gas other than the source gas (first source gas and second source gas) may be supplied to the process chamber 100.

상기 제1공정준비단계에서 제1반응가스가 공정챔버(100)로 공급되는 시점은 공정에 따라 다양하게 최적화될 수 있고, 제1반응가스는 제1공정준비단계가 완료될 때까지 지속적으로 공급될 수 있다.The timing at which the first reaction gas is supplied to the process chamber 100 in the first process preparation step can be variously optimized according to the process, and the first reaction gas is continuously supplied until the first process preparation step is completed. Can be.

예로서, 상기 제1공정준비단계에서, 제1반응가스는 플라즈마퍼지단계 중 또는 퍼지-펌핑단계 중에 공정챔버(100)로 공급될 수 있다.For example, in the first process preparation step, the first reaction gas may be supplied to the process chamber 100 during the plasma purge step or the purge-pumping step.

한편, 상기 제1공정준비단계는, 제1공정단계 전 적어도 일부 구간(P1_에서 제1소스가스를 상기 제1소스가스바이패스라인(552)을 통해 외부로 바이패스시킬 수 있다.Meanwhile, in the first process preparation step, at least a portion of the first source gas may be bypassed to the outside through the first source gas bypass line 552 in at least a portion P1_ before the first process step.

상기 제1소스가스가 바이패스되는 시점은 제1반응가스의 공급시점과 제1공정단계 사이라면 공정종류에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 제1소스가스는 제1공정단계가 시작하기 전까지 지속적으로 바이패스될 수 있다.The time at which the first source gas is bypassed may be variously set according to the type of process if it is between the supply time of the first reaction gas and the first process step, and the first source gas is continuously maintained until the first process step starts. Can be bypassed.

상기 제1소스가스가 바이패스되는 구간(P1)의 시간간격은 공정환경에 따라 적절히 최적화 될 수 있고, 예로서, 제1공정준비단계 중 제1공정단계가 시작되기 3s전부터 제1공정단계 시작시점까지로 설정될 수 있다.The time interval of the first source gas bypass section P1 may be appropriately optimized according to the process environment, for example, the first process step starts from 3s before the first process step of the first process preparation step starts. It can be set to a point in time.

도 5a는, 제1공정준비단계, 특히 제1반응가스가 공급되며 제1소스가스가 바이패스되고 있는 시점에서의 가스흐름을 도시하고 있다.5A shows the gas flow at the first process preparation stage, in particular when the first reaction gas is supplied and the first source gas is bypassed.

이때, 상기 제어부는, 제1반응가스밸브(612), 제1바이패스밸브(642), 제2바이패스밸브(644), 퍼지가스밸브(630)를 개방하고, 제2반응가스밸브(614), 제1소스가스밸브(622), 제2소스가스밸브(624)를 차단할 수 있다.In this case, the control unit opens the first reaction gas valve 612, the first bypass valve 642, the second bypass valve 644, and the purge gas valve 630, and the second reaction gas valve 614 ), The first source gas valve 622 and the second source gas valve 624 may be blocked.

도 4는, 공정챔버(100)로 공급되는 제1반응가스, 제1소스가스, 제2반응가스, 제2소스가스, 및 퍼지가스의 시간에 따른 변화를 보여주는 그래프이다. 4 is a graph showing changes over time of the first reaction gas, the first source gas, the second reaction gas, the second source gas, and the purge gas supplied to the process chamber 100.

도 4에서, b구간(t2-t3)는 제1공정단계, c구간(t3-t4) 및 d구간(t4-t5)은 제2공정준비단계, e구간(t6-t7)은 제2공정단계, f구간(t7-t8) 및 a구간(t7-t8)은 제1공정준비단계이며, b,c,d,e,f,a 구간은 반복될 수 있다. 또한, 도 4에서, M구간(t1-t4)에서는 공정챔버(100)로 제1퍼지가스가 공급되며, N구간(t4-t7)에서는 공정챔버(100)로 제2퍼지가스가 공급될 수 있고, M구간 및 N구간은 반복될 수 있다.In FIG. 4, the first process step in the b section (t2-t3), the second process preparation step in the c section (t3-t4) and d section (t4-t5), and the second process in the e section (t6-t7) Steps, f sections (t7-t8) and a section (t7-t8) are first process preparation steps, and b, c, d, e, f, a sections may be repeated. In addition, in FIG. 4, the first purge gas is supplied to the process chamber 100 in the M section (t1-t4), and the second purge gas is supplied to the process chamber 100 in the N section (t4-t7). And the M section and the N section can be repeated.

도 4를 참조하면, 제1공정준비단계(f구간(t6-t7), a구간(t7-t8))에서, 가스공급라인(510)을 통해 제1반응가스(t7 시점에 공급시작)와 퍼지가스가 공급되며, 제1소스가스는 제1소스가스공급부(730)로부터 공급되지 않다가 a구간(제1반응가스의 공급시점과 제1공정단계 사이 구간) 중 미리 설정된 시점에서 바이패스되며, 제2소스가스는 제2소스가스공급부(740)로부터 공급되지 않으며, 제2반응가스는 제2반응가스밸브(614)에 의해 차단되어 가스공급라인(510)을 통해 공급되지 않을 수 있다.Referring to FIG. 4, in the first process preparation step (section f (t6-t7), section a (t7-t8)), the first reaction gas (starting supply at the time t7) through the gas supply line 510 The purge gas is supplied, and the first source gas is not supplied from the first source gas supply unit 730, and is bypassed at a predetermined time point in a section (a period between the supply time of the first reaction gas and the first process step). , The second source gas is not supplied from the second source gas supply unit 740, and the second reaction gas may be blocked by the second reaction gas valve 614 and not supplied through the gas supply line 510.

이때, 제1소스가스에 대한 캐리어가스 및 제2소스가스에 대한 캐리어가스는 각각 제1소스가스바이패스라인(552) 및 제2소스가스바이패스라인(554)를 통해 바이패스될 수 있다.At this time, the carrier gas for the first source gas and the carrier gas for the second source gas may be bypassed through the first source gas bypass line 552 and the second source gas bypass line 554, respectively.

한편, 제1공정준비단계의 경우, 제1반응가스만 공정챔버(100)로 공급될 수 있는 것은 아니고, 제1공정준비단계의 적어도 일부 구간(f구간)에서 제2반응가스도 공정챔버(100)로 함께 공급되는 예도 가능함은 물론이다. 예로서, 도 4에서 f구간은, 제2공정단계 직후 제2반응가스가 차단되지 않고 공정챔버(100)로 공급되며 플라즈마의 세기가 제2공정과 동일하게 유지되는 플라즈마퍼지단계를 의미할 수 있다.On the other hand, in the case of the first process preparation step, not only the first reaction gas can be supplied to the process chamber 100, but also the second reaction gas in at least a part of the first process preparation step (section f) also includes the process chamber ( Of course, the example supplied with 100) is also possible. For example, section f in FIG. 4 may mean a plasma purge step in which the second reaction gas is not blocked immediately after the second process step and is supplied to the process chamber 100 and the plasma intensity is maintained the same as the second process. have.

한편, 상기 제1공정준비단계에서 공급되는 퍼지가스는 제1공정을 위한 제1퍼지가스일 수 있다.Meanwhile, the purge gas supplied in the first process preparation step may be the first purge gas for the first process.

상기 제1공정준비단계는, 제1소스가스공급부(730)로부터 제1소스가스가 공급되지 않거나 제1소스가스공급부(730)로부터 공급된 제1소스가스가 바이패스되므로 제1박막이 형성되지 않는다.In the first process preparation step, a first thin film is not formed because the first source gas is not supplied from the first source gas supply unit 730 or the first source gas supplied from the first source gas supply unit 730 is bypassed. Does not.

다음으로, 상기 제1공정단계는, 가스공급라인(510)을 통해 공정챔버(100)로 제1반응가스와 제1소스가스를 공급하여 제1공정을 수행하는 단계일 수 있다.Next, the first process step may be a step of supplying the first reaction gas and the first source gas to the process chamber 100 through the gas supply line 510 to perform the first process.

상기 제1공정단계에서 제1박막이 형성될 수 있다.A first thin film may be formed in the first process step.

상기 제1소스가스가 공정챔버(100)로 공급되는 구간(b)의 간격(t8-t9)은 공정에 따라 다양하게 최적화될 수 있다.The interval t8-t9 of the section b in which the first source gas is supplied to the process chamber 100 may be variously optimized according to the process.

도 5b는, 제1공정단계에서의 가스흐름을 도시하고 있다.5B shows the gas flow in the first process step.

이때, 상기 제어부는, 제1반응가스밸브(612), 제1소스가스밸브(622), 제2바이패스밸브(644), 퍼지가스밸브(630)를 개방하고, 제1바이패스밸브(642), 제2반응가스밸브(614), 제2소스가스밸브(624)를 차단할 수 있다.At this time, the control unit opens the first reaction gas valve 612, the first source gas valve 622, the second bypass valve 644, and the purge gas valve 630, and the first bypass valve 642 ), The second reaction gas valve 614 and the second source gas valve 624 may be blocked.

도 4를 참조하면, 제1공정단계(b구간(t2-t3 및 t8-t9구간))에서, 가스공급라인(510)을 통해 퍼지가스, 제1반응가스 및 제1소스가스가 공급되며, 제2소스가스는 제2소스가스공급부(740)를 통해 공급되지 않으며, 제2반응가스는 제2반응가스밸브(614)에 의해 차단되어 가스공급라인(510)을 통해 공급되지 않을 수 있다.Referring to FIG. 4, in the first process step (section b (t2-t3 and t8-t9 sections)), purge gas, first reaction gas and first source gas are supplied through the gas supply line 510, The second source gas is not supplied through the second source gas supply unit 740, and the second reaction gas is blocked by the second reaction gas valve 614 and may not be supplied through the gas supply line 510.

즉, 제1공정준비단계의 적어도 일부구간(P1)에서 바이패스되던 제1소스가스가 제1공정단계에서 공정챔버(100)로 공급될 수 있다. (제1공정준비단계 중 제1소스가스가 바이패스되는 구간(P1) 및 제1공정단계(b구간)를 제외한 구간의 경우, 제1소스가스공급부(730)를 통한 제1소스가스주입라인(532)으로의 제1소스가스 공급이 원천적으로 차단된다.)That is, the first source gas bypassed in at least a portion P1 of the first process preparation step may be supplied to the process chamber 100 in the first process step. (In the case of the section except the first source gas bypass section (P1) and the first process step (section b) of the first process preparation step, the first source gas injection line through the first source gas supply unit 730 (532) The supply of the first source gas to the source is blocked by default.)

이때, 제1소스가스의 캐리어가스는 제1소스가스와 마찬가지로 바이패스되다 제1공정단계와 함께 공정챔버(100)로 공급될 수 있고, 제2소스가스의 캐리어가스는 제2소스가스바이패스라인(554)를 통해 바이패스될 수 있다.At this time, the carrier gas of the first source gas is bypassed like the first source gas and can be supplied to the process chamber 100 together with the first process step, and the carrier gas of the second source gas is the second source gas bypass It can be bypassed through line 554.

상기 제1소스가스의 캐리어가스 및 제1반응가스는 제1소스가스와 달리 제1공정단계 완료 후에도 공정챔버(100)로 공급될 수 있다.(플라즈마퍼지단계)Unlike the first source gas, the carrier gas and the first reaction gas of the first source gas may be supplied to the process chamber 100 even after completion of the first process step. (Plasma purge step)

상기 제1공정단계에서 공급되는 퍼지가스는 제1공정을 위한 제1퍼지가스일 수 있다.The purge gas supplied in the first process step may be the first purge gas for the first process.

다음으로, 상기 제2공정준비단계는, 제2공정을 수행하기 전에 미리 제2반응가스를 공정챔버(100)로 공급하는 단계일 수 있다.Next, the second process preparation step may be a step of supplying a second reaction gas to the process chamber 100 in advance before performing the second process.

상기 제2공정준비단계는, 제1공정 및 제2공정 사이의 공정전환을 위한 퍼지-펌핑단계를 포함할 수 있다.The second process preparation step may include a purge-pumping step for process switching between the first process and the second process.

또한, 상기 제2공정준비단계는, 직전 제1공정단계에서 수행된 제1공정에 따른 플라즈마에 대한 플라즈마퍼지를 수행하는 플라즈마퍼지단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the second process preparation step may further include a plasma purge step of performing plasma purge on the plasma according to the first process performed in the previous first process step.

보다 구체적으로, 상기 플라즈마퍼지단계는, 소스가스의 공정챔버(100)로의 공급을 차단한 상태로 직전 제1공정에서의 제1반응가스 및 플라즈마세기를 유지하여 플라즈마 퍼지를 수행할 수 있다.More specifically, in the plasma purging step, plasma supply may be performed by maintaining the first reaction gas and the plasma intensity in the first step immediately before the supply of the source gas to the process chamber 100 is blocked.

즉, 상기 제2공정준비단계에서 플라즈마퍼지단계는, 제1공정단계 직후 수행될 수 있다. 특히, 상기 제2공정준비단계에서 플라즈마퍼지단계는, 제1공정단계의 제1반응가스, 제1소스가스의 캐리어가스를 동일하게 공정챔버(100)로 공급하면서, 제1공정단계에서의 플라즈마세기를 유지할 수 있다. (제1소스가스는 제1공정단계 직후 제1소스가스공급부(730)로부터의 공급이 차단된 상태)That is, the plasma purge step in the second process preparation step may be performed immediately after the first process step. In particular, the plasma purge step in the second process preparation step, while supplying the carrier gas of the first reaction gas and the first source gas of the first process step to the process chamber 100, the plasma in the first process step Can maintain strength. (The first source gas is in a state where supply from the first source gas supply unit 730 is blocked immediately after the first process step)

이러한 제2공정준비단계에 플라즈마퍼지단계를 둠으로써, 증착되는 박막의 막질(치밀도)를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.By placing the plasma purge step in the second process preparation step, there is an advantage that the film quality (density) of the deposited thin film can be improved.

상기 퍼지-펌핑단계는, 플라즈마퍼지단계 중 또는 플라즈마퍼지단계 완료 후 수행될 수 있다.The purge-pumping step may be performed during the plasma purge step or after the plasma purge step is completed.

상기 제2공정준비단계에서는, 소스가스(제1소스가스 및 제2소스가스)를 제외한 다른 반응가스, 캐리어가스, 및 퍼지가스 중 적어도 하나가 공정챔버(100)로 공급될 수 있다.In the second process preparation step, at least one of the reaction gas, carrier gas, and purge gas other than the source gas (first source gas and second source gas) may be supplied to the process chamber 100.

상기 제2공정준비단계에서 제2반응가스가 공정챔버(100)로 공급되는 시점은 공정에 따라 다양하게 최적화될 수 있고, 제2반응가스는 제2공정준비단계가 완료될 때까지 지속적으로 공급될 수 있다.The timing at which the second reaction gas is supplied to the process chamber 100 in the second process preparation step can be variously optimized depending on the process, and the second reaction gas is continuously supplied until the second process preparation step is completed. Can be.

예로서, 상기 제2공정준비단계에서, 제2반응가스는 플라즈마퍼지단계 중 또는 퍼지-펌핑단계 중에 공정챔버(100)로 공급될 수 있다.For example, in the second process preparation step, the second reaction gas may be supplied to the process chamber 100 during the plasma purge step or the purge-pumping step.

한편, 상기 제2공정준비단계는, 제2공정단계 전 적어도 일부 구간(P2)에서 제2소스가스를 상기 제2소스가스바이패스라인(554)을 통해 외부로 바이패스시킬 수 있다.Meanwhile, in the second process preparation step, the second source gas may be bypassed to the outside through the second source gas bypass line 554 in at least part of the section P2 before the second process step.

상기 제2소스가스가 바이패스되는 시점은 제2반응가스의 공급시점과 제2공정단계 사이라면 공정종류에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 제2소스가스는 제2공정단계가 시작하기 전까지 지속적으로 바이패스될 수 있다.The time at which the second source gas is bypassed can be variously set according to the type of process if it is between the supply time of the second reaction gas and the second process step, and the second source gas is continuously maintained until the second process step starts. Can be bypassed.

상기 제2소스가스가 바이패스되는 구간(P2)의 시간간격은 공정환경에 따라 적절히 최적화 될 수 있고, 예로서, 제2공정준비단계 중 제2공정단계가 시작되기 3s전부터 제2공정단계 시작시점까지로 설정될 수 있다.The time interval of the second source gas bypass section P2 may be appropriately optimized according to the process environment, for example, the second process step starts from 3s before the second process step of the second process preparation step starts. It can be set to a point in time.

도 5c는, 제2공정준비단계, 특히 제2반응가스가 공급되며 제2소스가스가 바이패스되고 있는 시점에서의 가스흐름을 도시하고 있다.Figure 5c shows the gas flow at the second process preparation stage, in particular when the second reaction gas is supplied and the second source gas is being bypassed.

이때, 상기 제어부는, 제2반응가스밸브(614), 제1바이패스밸브(642), 제2바이패스밸브(644), 퍼지가스밸브(630)를 개방하고, 제1반응가스밸브(612), 제1소스가스밸브(622), 제2소스가스밸브(624)를 차단할 수 있다.At this time, the control unit opens the second reaction gas valve 614, the first bypass valve 642, the second bypass valve 644, and the purge gas valve 630, and the first reaction gas valve 612 ), The first source gas valve 622 and the second source gas valve 624 may be blocked.

도 4를 참조하면, 제2공정준비단계(c구간(t3-t4), d구간(t4-t5))에서, 가스공급라인(510)을 통해 제2반응가스(t4 시점에 공급시작)와 퍼지가스가 공급되며, 제2소스가스는 제2소스가스공급부(740)로부터 공급되지 않다가 d구간(제2반응가스의 공급시점과 제2공정단계 사이 구간) 중 미리 설정된 시점에서 바이패스되며, 제1소스가스는 제1소스가스공급부(730)로부터 공급되지 않으며, 제1반응가스는 제1반응가스밸브(612)에 의해 차단되어 가스공급라인(510)을 통해 공급되지 않을 수 있다.Referring to FIG. 4, in the second process preparation step (section c (t3-t4), section d (t4-t5)), the second reaction gas (starting supply at the time t4) through the gas supply line 510 The purge gas is supplied, and the second source gas is not supplied from the second source gas supply unit 740, and is bypassed at a predetermined time point in the d period (interval between the supply time of the second reaction gas and the second process step). , The first source gas is not supplied from the first source gas supply unit 730, and the first reaction gas may be blocked by the first reaction gas valve 612 and not supplied through the gas supply line 510.

이때, 제1소스가스에 대한 캐리어가스 및 제2소스가스에 대한 캐리어가스는 각각 제1소스가스바이패스라인(552) 및 제2소스가스바이패스라인(554)를 통해 바이패스될 수 있다.At this time, the carrier gas for the first source gas and the carrier gas for the second source gas may be bypassed through the first source gas bypass line 552 and the second source gas bypass line 554, respectively.

한편, 제2공정준비단계의 경우, 제2반응가스만 공정챔버(100)로 공급될 수 있는 것은 아니고, 제2공정준비단계의 적어도 일부 구간(c구간)에서 제1반응가스도 공정챔버(100)로 함께 공급되는 예도 가능함은 물론이다. 예로서, 도 4에서, c구간은, 제1공정단계 직후 제1반응가스가 차단되지 않고 공정챔버(100)로 공급되며 플라즈마의 세기가 제1공정과 동일하게 유지되는 플라즈마퍼지단계를 의미할 수 있다.On the other hand, in the case of the second process preparation step, not only the second reaction gas can be supplied to the process chamber 100, but also the first reaction gas in at least part of the second process preparation step (section c) is also a process chamber ( Of course, the example supplied with 100) is also possible. For example, in FIG. 4, the section c means a plasma purge step in which the first reaction gas is not blocked immediately after the first process step and is supplied to the process chamber 100 and the plasma intensity is maintained the same as the first process. Can be.

한편, 상기 제2공정준비단계에서 공급되는 퍼지가스는 제2공정을 위한 제1퍼지가스일 수 있다.Meanwhile, the purge gas supplied in the second process preparation step may be the first purge gas for the second process.

상기 제2공정준비단계는, 제2소스가스공급부(740)로부터 제2소스가스가 공급되지 않거나 제2소스가스공급부(740)로부터 공급된 제2소스가스가 바이패스되므로 제2박막이 형성되지 않는다.In the second process preparation step, a second thin film is not formed because the second source gas is not supplied from the second source gas supply unit 740 or the second source gas supplied from the second source gas supply unit 740 is bypassed. Does not.

마지막으로, 상기 제2공정단계는, 가스공급라인(510)을 통해 공정챔버(100)로 제2반응가스와 제2소스가스를 공급하여 제2공정을 수행하는 단계일 수 있다.Finally, the second process step may be a step of supplying the second reaction gas and the second source gas to the process chamber 100 through the gas supply line 510 to perform the second process.

상기 제2공정단계에서 제2박막이 형성될 수 있다.A second thin film may be formed in the second process step.

상기 제2소스가스가 공정챔버(100)로 공급되는 시간간격(e구간(t5-t6, t11-t12))은 공정에 따라 다양하게 최적화될 수 있다.The time interval (e-section (t5-t6, t11-t12)) in which the second source gas is supplied to the process chamber 100 may be variously optimized according to the process.

도 5d는, 제2공정단계에서의 가스흐름을 도시하고 있다.5D shows the gas flow in the second process step.

이때, 상기 제어부는, 제2반응가스밸브(614), 제2소스가스밸브(624), 제1바이패스밸브(642), 퍼지가스밸브(630)를 개방하고, 제2바이패스밸브(644), 제1반응가스밸브(612), 제1소스가스밸브(622)를 차단할 수 있다.In this case, the control unit opens the second reaction gas valve 614, the second source gas valve 624, the first bypass valve 642, and the purge gas valve 630, and the second bypass valve 644 ), The first reaction gas valve 612 and the first source gas valve 622 may be blocked.

도 4를 참조하면, 제2공정단계(e구간(t5-t6 및 t11-t12구간))에서, 가스공급라인(510)을 통해 퍼지가스, 제2반응가스 및 제2소스가스가 공급되며, 제1소스가스는 제1소스가스공급부(730)를 통해 공급되지 않으며, 제1반응가스는 제1반응가스밸브(612)에 의해 차단되어 가스공급라인(510)을 통해 공급되지 않을 수 있다.Referring to FIG. 4, in the second process step (section e (t5-t6 and t11-t12)), purge gas, second reaction gas and second source gas are supplied through the gas supply line 510, The first source gas is not supplied through the first source gas supply unit 730, and the first reaction gas is blocked by the first reaction gas valve 612 and may not be supplied through the gas supply line 510.

즉, 제2공정준비단계의 적어도 일부구간(P2)에서 바이패스되던 제2소스가스가 제2공정단계에서 공정챔버(100)로 공급될 수 있다. (제2공정준비단계 중 제2소스가스가 바이패스되는 구간(P2) 및 제2공정단계(e구간)를 제외한 구간의 경우, 제2소스가스공급부(740)를 통한 제2소스가스주입라인(534)으로의 제2소스가스 공급이 원천적으로 차단된다.)That is, the second source gas bypassed in at least a portion P2 of the second process preparation step may be supplied to the process chamber 100 in the second process step. (In the second process preparation step, the second source gas injection line through the second source gas supply unit 740, in the case of the section excluding the second source gas bypass section (P2) and the second process step (e section) (534) The supply of the second source gas to the source is blocked by default.)

이때, 제2소스가스의 캐리어가스는 제2소스가스와 마찬가지로 바이패스되다 제2공정단계와 함께 공정챔버(100)로 공급될 수 있고, 제1소스가스의 캐리어가스는 제1소스가스바이패스라인(552)를 통해 바이패스될 수 있다.At this time, the carrier gas of the second source gas is bypassed like the second source gas and can be supplied to the process chamber 100 together with the second process step, and the carrier gas of the first source gas is the first source gas bypass It can be bypassed through line 552.

상기 제2소스가스의 캐리어가스 및 제2반응가스는 제2소스가스와 달리 제2공정단계 완료 후에도 공정챔버(100)로 공급될 수 있다.(플라즈마퍼지단계)Unlike the second source gas, the carrier gas and the second reaction gas of the second source gas may be supplied to the process chamber 100 even after completion of the second process step. (Plasma purge step)

상기 제2공정단계에서 공급되는 퍼지가스는 제2공정을 위한 제2퍼지가스일 수 있다.The purge gas supplied in the second process step may be a second purge gas for the second process.

즉, 본 발명은 소스가스를 반응가스와 별도로 바이패스시키고 소스가스를 공급하기 전에 미리 반응가스를 공정챔버(100)로 공급함으로써, 반응가스와 소스가스가 한꺼번에 공정챔버(100)에 공급됨으로써 야기되는 급격한 압력변화를 방지하고 그에 따라 급격한 압력변화에 의해 공정환경이 불안정해지는 것을 방지할 수 있어, 기판처리의 균일도 및 표면특성(표면 및 계면 거칠기)이 개선될 수 있는 이점이 있다.That is, the present invention is caused by bypassing the source gas separately from the reaction gas and supplying the reaction gas to the process chamber 100 in advance before supplying the source gas, whereby the reaction gas and the source gas are simultaneously supplied to the process chamber 100 It is possible to prevent a sudden pressure change and thereby prevent the process environment from becoming unstable due to a sudden pressure change, and thus has the advantage of improving the uniformity and surface characteristics (surface and interface roughness) of the substrate treatment.

또한, 반응가스와 소스가스를 동시에 공급하는 경우 대유량으로 인해 공정챔버(100) 내부의 압력변화 폭이 큰데 반해, 반응가스와 소스가스를 시간차를 두고 공급하는 경우 공정챔버(100) 내부의 최대 압력변화 폭을 감소시킬 수 있어 공정환경 안정화에 걸리는 시간을 감소시킬 수 있고, 그에 따라 공정에 소요되는 공정시간을 최소화 하여 장치의 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, when supplying the reaction gas and the source gas at the same time, the pressure change inside the process chamber 100 is large due to the large flow rate, whereas when supplying the reaction gas and the source gas with a time difference, the maximum inside the process chamber 100 Since the width of the pressure change can be reduced, the time required for stabilizing the process environment can be reduced, and accordingly, there is an advantage of improving the productivity of the apparatus by minimizing the process time required for the process.

또한, 상기 기판처리방법은, 처리공간(S)에 플라즈마환경이 유지된 상태에서 수행될 수 있다.In addition, the substrate processing method may be performed in a state where the plasma environment is maintained in the processing space S.

종래와 같이 소스가스와 반응가스가 항상 혼합된 상태로 공정챔버에 공급되거나 바이패스되는 경우, 소스가스에 의해 낮은 출력의 플라즈마환경에서도 원치않는 박막이 형성될 수 있다.When the source gas and the reaction gas are supplied or bypassed to the process chamber in a state where the source gas and the reaction gas are always mixed as in the related art, an unwanted thin film may be formed by the source gas even in a low power plasma environment.

다시 말해, 플라즈마가 유지되는 환경 하에서는 종래와 같이 소스가스와 반응가스를 동시에 바이패스 한 후 동시에 공정챔버(100)로 공급하는 경우, 공정환경을 안정화(압력 안정화)하는 시간 동안 소스가스에 의해 기판(10) 상에 원치 않는 증착이 발생할 수 있다.In other words, under the environment in which the plasma is maintained, when the source gas and the reaction gas are simultaneously bypassed and supplied to the process chamber 100 at the same time as in the prior art, the substrate is sourced by the source gas for a time to stabilize the process environment (pressure stabilization). Undesired deposition may occur on (10).

그런데, 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이 소스가스 보다 상대적으로 공급유량이 많으며 플라즈마 환경에서도 단독으로 기판(10) 상에 증착되지 않는 반응가스를 소스가스 보다 먼저 공정챔버에 공급하여 압력 안정화 시간을 두고 이후 반응가스 보다 상대적으로 공급유량이 적은 소스가스를 공급함으로써, 상시 플라즈마 환경에서 공정을 수행할 수 있고, 소스가스 공급 시 소스가스 공급으로 인한 압력변화가 적어 별도의 안정화 시간을 둘 필요 없이 곧바로 증착공정이 수행될 수 있다.However, according to the present invention, as shown in FIG. 4, the supply flow rate is relatively higher than that of the source gas, and even in a plasma environment, the reaction gas that is not deposited on the substrate 10 alone is supplied to the process chamber before the source gas to stabilize pressure. Then, by supplying a source gas having a relatively smaller supply flow rate than the reaction gas, the process can be performed in a plasma environment at all times, and when the source gas is supplied, there is little pressure change due to the source gas supply, so there is no need for a separate stabilization time. The deposition process can be performed immediately.

먼저, 공정을 상시 플라즈마 환경에서 수행하는 경우, 공정챔버(100) 내의 파티클이 저감되는 효과와, 파티클 저감에 따라 공정챔버(100)의 퍼지-펌핑 시간이 단축되어 퍼지-펌핑이 효율적으로 이루어지므로 박막의 표면 및 계면 거칠기가 개선되는 효과와, 플라즈마 온-오프 없이 플라즈마 환경이 유지되므로 플라즈마 안정화에 소요되는 시간이 단축되는 효과가 있다.First, when the process is performed in a plasma environment at all times, the effect of reducing particles in the process chamber 100 and the purge-pumping time of the process chamber 100 are shortened according to the particle reduction, so that purge-pumping is efficiently performed. There is an effect of improving the surface and interfacial roughness of the thin film and reducing the time required for plasma stabilization because the plasma environment is maintained without plasma on-off.

다음으로, 소스가스 공급 시 별도의 안정화 시간을 두지 않고 곧 바로 증착공정이 수행되는 경우, 증착공정 초기의 막질의 양호성을 확보할 수 있는 효과가 있다.Next, when the source gas is supplied and the deposition process is performed immediately without a separate stabilization time, there is an effect to secure the good quality of the film at the beginning of the deposition process.

다만, 처리공간(S)의 플라즈마환경은 제1공정단계(b구간)와 제2공정단계(e구간)에서는 박막형성을 위해 고출력으로, 나머지 단계에서는 단순히 플라즈마환경을 유지할 수 있을 정도의 저출력으로 형성될 수 있다.However, the plasma environment of the processing space (S) is high power for thin film formation in the first process step (section b) and the second process step (section e), and the output is low enough to simply maintain the plasma environment. Can be formed.

한편, 본 발명에 따른 기판처리방법이, 플라즈마퍼지단계를 포함하는 경우, 제1공정준비단계 및 제2공정준비단계에서도 플라즈마퍼지구간의 경우 공정단계와 동일한 고출력의 플라즈마 환경이 조성될 수 있음은 물론이다.On the other hand, if the substrate processing method according to the present invention includes a plasma purge step, in the first process preparation step and the second process preparation step, in the case of the plasma purge section, a plasma environment having the same high power as the process step can be created. Of course.

이때, 상기 기판처리방법은, 필요에 따라(박막종류 또는 공정종류) 제1공정단계 및 제2공정단계 중 적어도 하나의 단계에서, 인가중인 RF 플라즈마에 더하여 인가중인 플라즈마의 주파수(예로서, HF RF)와 다른 주파수(예로서, LF RF)의 RF전력을 추가로 인가할 수 있다.At this time, the substrate processing method, if necessary (thin film type or process type) at least one of the first process step and the second process step, in addition to the RF plasma being applied, the frequency of the plasma being applied (eg, HF RF) and RF power of a different frequency (eg, LF RF) may be additionally applied.

예로서, 도 4를 참조하면, 전 구간에서 HF RF 전력에 의한 플라즈마가 형성되는 경우를 가정했을 때, 제2박막이 실리콘산화막(SiOx)이며, 제2공정가스가 제2반응가스(O2를 포함하는 가스)와 제2소스가스(TEOS)의 혼합가스인 경우, 제2소스가스(TEOS)에 의한 제2박막이 형성되는 구간 e에서는, LF RF 전력에 의한 플라즈마가 추가로 형성될 수 있다.For example, referring to FIG. 4, assuming that plasma is formed by HF RF power in all sections, the second thin film is a silicon oxide film (SiO x ), and the second process gas is a second reaction gas (O In the case of a gas containing 2 ) and a second source gas (TEOS), in a section e in which a second thin film is formed by the second source gas (TEOS), plasma by LF RF power may be additionally formed. Can be.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.The above is merely a description of some of the preferred embodiments that can be implemented by the present invention, so, as is well known, the scope of the present invention should not be construed as being limited to the above embodiments, and the present invention described above. It will be said that both the technical idea and the technical idea together with the fundamental are included in the scope of the present invention.

10:기판 100:공정챔버
200:기판지지부 300:가스분사부10: substrate 100: process chamber
200: substrate support portion 300: gas injection portion

Claims (20)

기판(10) 상에 반응가스와 소스가스가 혼합된 공정가스를 이용해 기판처리를 수행하는 기판처리장치로서,
밀폐된 처리공간(S)를 형성하는 공정챔버(100)와, 상기 공정챔버(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(200)와, 상기 공정챔버(100)에 설치되어 상기 처리공간(S)으로 가스를 분사하는 가스분사부(300)와, 상기 처리공간(S)으로 상기 공정가스를 공급하기 위한 가스공급부(500)를 포함하며,
상기 가스공급부(500)는, 상기 처리공간(S)으로 가스를 공급하기 위하여 상기 가스분사부(300)에 결합되는 가스공급라인(510)과, 상기 가스공급라인(510)에 반응가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 반응가스주입라인(520)과, 상기 가스공급라인(510)에 소스가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 소스가스주입라인(530)과, 상기 가스공급라인(510)에 퍼지가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 퍼지가스주입라인(540)과, 상기 소스가스주입라인(530)에 연결되어 소스가스를 외부로 바이패스하는 소스가스바이패스라인(550)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.As a substrate processing apparatus for performing a substrate processing using a process gas mixed with a reaction gas and a source gas on the substrate 10
The process chamber 100 forming a closed processing space S, the substrate support part 200 installed in the process chamber 100 to support the substrate 10, and the process chamber 100 installed in the It includes a gas injection unit 300 for injecting gas into the processing space (S), and a gas supply unit 500 for supplying the process gas to the processing space (S),
The gas supply unit 500 supplies a gas supply line 510 coupled to the gas injection unit 300 and a reaction gas to the gas supply line 510 to supply gas to the processing space S In order to do so, a reaction gas injection line 520 connected to the gas supply line 510 and a source gas injection line connected to the gas supply line 510 to supply source gas to the gas supply line 510 ( 530), a purge gas injection line 540 connected to the gas supply line 510 to supply purge gas to the gas supply line 510, and a source gas connected to the source gas injection line 530 And a source gas bypass line 550 bypassing the outside. 청구항 1에 있어서,
상기 가스공급부(500)는,
상기 반응가스주입라인(520)에 설치되는 반응가스밸브(610)와, 상기 소스가스주입라인(530)에 설치되는 소스가스밸브(620)와, 상기 퍼지가스주입라인(540)에 설치되는 퍼지가스밸브(630)와, 상기 소스가스바이패스라인(550)에 설치되는 바이패스밸브(640)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method according to claim 1,
The gas supply unit 500,
The reaction gas valve 610 installed in the reaction gas injection line 520, the source gas valve 620 installed in the source gas injection line 530, and the purge installed in the purge gas injection line 540 And a gas valve 630 and a bypass valve 640 installed on the source gas bypass line 550. 청구항 2에 있어서,
상기 기판처리장치는, 기판(10) 상에 제1공정에 의한 제1박막과 제2공정에 의한 제2박막이 교번하여 적층되는 복합막증착공정을 수행하는 복합막증착장치인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method according to claim 2,
The substrate processing apparatus is a composite film deposition apparatus that performs a composite film deposition process in which the first thin film by the first process and the second thin film by the second process are alternately stacked on the substrate 10. Substrate processing device. 청구항 3에 있어서,
상기 제1박막은 제1반응가스와 제1소스가스가 혼합된 제1공정가스에 의해 형성되며, 상기 제2박막은 제2반응가스와 제2소스가스가 혼합된 제2공정가스에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method according to claim 3,
The first thin film is formed by a first process gas in which a first reaction gas and a first source gas are mixed, and the second thin film is formed by a second process gas in which a second reaction gas and a second source gas are mixed. Characterized in that the substrate processing apparatus. 청구항 4에 있어서,
상기 제1박막 및 상기 제2박막 중 하나는 실리콘질화막(SiNx)이고, 나머지 하나는 실리콘산화막(SiOx)인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method according to claim 4,
A substrate processing apparatus characterized in that one of the first thin film and the second thin film is a silicon nitride film (SiN x ), and the other is a silicon oxide film (SiO x ). 청구항 4에 있어서,
상기 반응가스주입라인(520)은, 상기 가스공급라인(510)에 상기 제1반응가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 제1반응가스주입라인(522)과, 상기 가스공급라인(510)에 상기 제2반응가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 제2반응가스주입라인(524)을 포함하며,
상기 소스가스주입라인(530)은, 상기 가스공급라인(510)에 상기 제1소스가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 제1소스가스주입라인(532)과, 상기 가스공급라인(510)에 상기 제2소스가스를 공급하기 위하여 상기 가스공급라인(510)에 연결되는 제2소스가스주입라인(534)을 포함하며,
상기 소스가스바이패스라인(550)는, 상기 제1소스가스주입라인(532)에 연결되어 상기 제1소스가스를 외부로 바이패스하는 제1소스가스바이패스라인(552)과, 상기 제2소스가스주입라인(534)에 연결되어 상기 제2소스가스를 외부로 바이패스하는 제2소스가스바이패스라인(554)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method according to claim 4,
The reaction gas injection line 520 includes a first reaction gas injection line 522 connected to the gas supply line 510 and the gas to supply the first reaction gas to the gas supply line 510. A second reaction gas injection line 524 connected to the gas supply line 510 to supply the second reaction gas to the supply line 510,
The source gas injection line 530 includes a first source gas injection line 532 connected to the gas supply line 510 and the gas to supply the first source gas to the gas supply line 510. And a second source gas injection line 534 connected to the gas supply line 510 to supply the second source gas to the supply line 510,
The source gas bypass line 550 is connected to the first source gas injection line 532, the first source gas bypass line 552 for bypassing the first source gas to the outside, and the second And a second source gas bypass line (554) connected to the source gas injection line (534) to bypass the second source gas to the outside. 청구항 6에 있어서,
상기 반응가스밸브(610)는, 상기 제1반응가스주입라인(522)에 설치되는 제1반응가스밸브(612)와, 상기 제2반응가스주입라인(524)에 설치되는 제2반응가스밸브(614)를 포함하며,
상기 소스가스밸브(620)는, 상기 제1소스가스주입라인(532)에 설치되는 제1소스가스밸브(622)와, 상기 제2소스가스주입라인(534)에 설치되는 제2소스가스밸브(624)를 포함하며,
상기 바이패스밸브(640)는, 상기 제1소스가스바이패스라인(552)에 설치되는 제1바이패스밸브(642)와, 상기 제2소스가스바이패스라인(554)에 설치되는 제2바이패스밸브(644)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method according to claim 6,
The reaction gas valve 610 includes a first reaction gas valve 612 installed on the first reaction gas injection line 522 and a second reaction gas valve installed on the second reaction gas injection line 524. (614),
The source gas valve 620 includes a first source gas valve 622 installed in the first source gas injection line 532 and a second source gas valve installed in the second source gas injection line 534. 624,
The bypass valve 640 includes a first bypass valve 642 installed in the first source gas bypass line 552 and a second bypass installed in the second source gas bypass line 554. A substrate processing apparatus comprising a pass valve (644). 청구항 6에 있어서,
상기 가스공급부(500)는, 상기 제1반응가스주입라인(522)에 상기 제1반응가스를 공급하는 제1반응가스공급부(710)와, 상기 제2반응가스주입라인(524)에 상기 제2반응가스를 공급하는 제2반응가스공급부(720)와, 상기 제1소스가스주입라인(532)에 상기 제1소스가스를 공급하는 제1소스가스공급부(730)와, 상기 제2소스가스주입라인(534)에 상기 제2소스가스를 공급하는 제2소스가스공급부(740)와, 상기 퍼지가스주입라인(540)에 상기 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스공급부(750)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method according to claim 6,
The gas supply unit 500 includes a first reaction gas supply unit 710 supplying the first reaction gas to the first reaction gas injection line 522 and the second reaction gas injection line 524. 2 A second reaction gas supply unit 720 for supplying a reaction gas, a first source gas supply unit 730 for supplying the first source gas to the first source gas injection line 532, and the second source gas And a second source gas supply unit 740 supplying the second source gas to the injection line 534 and a purge gas supply unit 750 supplying the purge gas to the purge gas injection line 540. Substrate processing apparatus. 청구항 8에 있어서,
상기 퍼지가스공급부(750)는,
상기 제1공정을 위한 제1퍼지가스를 공급하는 제1퍼지가스공급부(752)와, 상기 제2공정을 위한 제2퍼지가스를 공급하는 제2퍼지가스공급부(754)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method according to claim 8,
The purge gas supply unit 750,
Characterized in that it comprises a first purge gas supply unit (752) for supplying a first purge gas for the first process, and a second purge gas supply unit (754) for supplying the second purge gas for the second process Substrate processing device. 청구항 2에 있어서,
상기 가스공급부(500)는,
상기 가스공급라인(510)의 적어도 일부, 상기 반응가스주입라인(520)의 적어도 일부, 상기 소스가스주입라인(530)의 적어도 일부, 상기 퍼지가스주입라인(540)의 적어도 일부, 및 상기 소스가스바이패스라인(550)의 적어도 일부가 내부에 구비되며, 상기 반응가스밸브(610), 상기 소스가스밸브(620), 상기 퍼지가스밸브(630) 및 상기 바이패스밸브(640)가 설치되는 가스공급블록(50)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method according to claim 2,
The gas supply unit 500,
At least a portion of the gas supply line 510, at least a portion of the reaction gas injection line 520, at least a portion of the source gas injection line 530, at least a portion of the purge gas injection line 540, and the source At least a portion of the gas bypass line 550 is provided therein, the reaction gas valve 610, the source gas valve 620, the purge gas valve 630 and the bypass valve 640 is installed Substrate processing apparatus characterized in that it further comprises a gas supply block (50). 청구항 10에 있어서,
상기 기판처리장치는,
공정단계에 따라 상기 가스공급라인(510)을 따라 흐르는 가스의 조성이 가변되도록, 상기 반응가스밸브(610), 상기 소스가스밸브(620), 상기 퍼지가스밸브(630) 및 상기 바이패스밸브(640)를 제어하는 제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method according to claim 10,
The substrate processing apparatus,
The reaction gas valve 610, the source gas valve 620, the purge gas valve 630, and the bypass valve so that the composition of the gas flowing along the gas supply line 510 is variable according to a process step 640) further comprising a control unit for controlling the substrate processing apparatus. 기판(10) 상에 제1공정에 의한 제1박막과 제2공정에 의한 제2박막이 교번하여 적층되는 복합막증착공정을 수행하는 청구항 7에 따른 기판처리장치에서 수행되는 기판처리방법으로서,
상기 가스공급라인(510)을 통해 상기 공정챔버(100)로 상기 제1반응가스를 공급하여 상기 제1공정을 준비하는 제1공정준비단계와,
상기 제1공정준비단계 후에, 상기 가스공급라인(510)을 통해 상기 공정챔버(100)로 상기 제1반응가스와 상기 제1소스가스를 공급하여 상기 제1공정을 수행하는 제1공정단계와.
상기 제1공정단계 후에, 상기 가스공급라인(510)을 통해 상기 공정챔버(100)로 상기 제2반응가스를 공급하여 상기 제2공정을 준비하는 제2공정준비단계와,
상기 제2공정준비단계 후에, 상기 가스공급라인(510)을 통해 상기 공정챔버(100)로 상기 제2반응가스와 상기 제2소스가스를 공급하여 상기 제2공정을 수행하는 제2공정단계를 포함하며,
상기 제1공정준비단계, 상기 제1공정단계, 상기 제2공정준비단계, 및 상기 제2공정단계는 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.A substrate processing method performed in the substrate processing apparatus according to claim 7 performing a composite film deposition process in which the first thin film by the first process and the second thin film by the second process are alternately stacked on the substrate 10,
A first process preparation step of preparing the first process by supplying the first reaction gas to the process chamber 100 through the gas supply line 510;
After the first process preparation step, the first process step of performing the first process by supplying the first reaction gas and the first source gas to the process chamber 100 through the gas supply line 510 and .
A second process preparation step of preparing the second process by supplying the second reaction gas to the process chamber 100 through the gas supply line 510 after the first process step,
After the second process preparation step, a second process step of performing the second process by supplying the second reaction gas and the second source gas to the process chamber 100 through the gas supply line 510 Includes,
The first process preparation step, the first process step, the second process preparation step, and the second process step is a substrate processing method characterized in that it is repeatedly performed. 청구항 12에 있어서,
상기 제1공정준비단계는,
상기 제1공정단계 전 적어도 일부 구간에서 상기 제1소스가스를 상기 제1소스가스바이패스라인(552)을 통해 외부로 바이패스하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.The method according to claim 12,
The first process preparation step,
A substrate processing method characterized in that the first source gas is bypassed to the outside through the first source gas bypass line 552 in at least a portion before the first process step. 청구항 13에 있어서,
상기 기판처리방법은,
상기 제2공정단계 전 적어도 일부 구간에서 상기 제2소스가스를 상기 제2소스가스바이패스라인(554)을 통해 외부로 바이패스하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.The method according to claim 13,
The substrate processing method,
A substrate processing method characterized in that the second source gas is bypassed to the outside through the second source gas bypass line 554 in at least a portion before the second process step. 청구항 12에 있어서,
상기 제1공정준비단계 및 상기 제2공정준비단계는,
각각 제1공정 및 제2공정 사이의 공정전환을 위한 퍼지-펌핑단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.The method according to claim 12,
The first process preparation step and the second process preparation step,
And a purge-pumping step for process switching between the first process and the second process, respectively. 청구항 15에 있어서,
상기 제1공정준비단계는,
소스가스의 상기 공정챔버(100)로의 공급을 차단한 상태로 직전 제2공정에서의 제2반응가스 및 플라즈마세기를 유지하여 플라즈마 퍼지를 수행하는 플라즈마퍼지단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.The method according to claim 15,
The first process preparation step,
A substrate characterized by further comprising a plasma purge step of performing plasma purge by maintaining the second reaction gas and plasma intensity in the second step immediately before the supply of the source gas to the process chamber 100 is blocked. Processing method. 청구항 16에 있어서,
상기 제2공정준비단계는,
소스가스의 상기 공정챔버(100)로의 공급을 차단한 상태로 직전 제1공정에서의 제1반응가스 및 플라즈마세기를 유지하여 플라즈마 퍼지를 수행하는 플라즈마퍼지단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.The method according to claim 16,
The second process preparation step,
A substrate characterized by further comprising a plasma purge step of performing a plasma purge by maintaining the first reaction gas and plasma intensity in the first step immediately before the supply of the source gas to the process chamber 100 is blocked. Processing method. 청구항 12에 있어서,
상기 기판처리방법은,
상기 제1공정준비단계 및 상기 제1공정단계에서, 상기 가스공급라인(510)을 통해 상기 공정챔버(100)로 상기 제1공정을 위한 제1퍼지가스를 공급하며,
상기 제2공정준비단계 및 상기 제2공정단계에서, 상기 가스공급라인(510)을 통해 상기 공정챔버(100)로 상기 제2공정을 위한 제2퍼지가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.The method according to claim 12,
The substrate processing method,
In the first process preparation step and the first process step, the first purge gas for the first process is supplied to the process chamber 100 through the gas supply line 510,
In the second process preparation step and the second process step, a substrate processing method characterized by supplying a second purge gas for the second process to the process chamber 100 through the gas supply line 510 . 청구항 12에 있어서,
상기 기판처리방법은,
상기 처리공간(S)에 플라즈마환경이 유지된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법. The method according to claim 12,
The substrate processing method,
A substrate processing method characterized in that the plasma environment is maintained in the processing space (S). 청구항 12 내지 청구항 19 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제1박막 및 상기 제2박막 중 하나는 실리콘질화막(SiNx)이고, 나머지 하나는 실리콘산화막(SiOx) 인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method according to any one of claims 12 to 19,
A substrate processing apparatus characterized in that one of the first thin film and the second thin film is a silicon nitride film (SiN x ) and the other is a silicon oxide film (SiO x ).
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