KR20100004304A - Apparatus for high density plasma chemical vapor deposition - Google Patents

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KR20100004304A
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조중근
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노일호
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세메스 주식회사
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Abstract

PURPOSE: An apparatus for a high density plasma chemical vapor deposition is provided to spray a process gas by controlling a spray direction by stacking lateral gas supply nozzles. CONSTITUTION: A processing chamber(100) comprises a chamber body and a chamber cover. A substrate support portion(200) is arranged within a processing chamber and the semiconductor substrate is arranged therein. A top gas supply nozzle(300) is installed on the top of the processing chamber. The top gas supply nozzle supplies a process gas to inside of the processing chamber. The lateral gas supply nozzles(400) are stacked on the side of the processing chamber. The lateral gas supply nozzle supplies the process gas to inside of the processing chamber. The plasma generation unit(500) supplies the process gas which is plasma to the processing chamber.

Description

고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치 {Apparatus for high density plasma chemical vapor deposition}High density plasma chemical vapor deposition {Apparatus for high density plasma chemical vapor deposition}

본 발명은 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 상태의 공정 가스를 균일하게 분사할 수 있는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a high density plasma chemical vapor deposition apparatus, and more particularly, to a high density plasma chemical vapor deposition apparatus capable of uniformly injecting the process gas in the plasma state.

일반적으로 화학 기상 증착(CVD, Chemical vapor deposition) 공정은 반도체 소자를 제조하기 위한 공정 중 주요한 공정 중의 하나로서 가스의 화학적 반응에 의해 반도체 기판 표면 위에 단결정의 반도체막이나 절연막 등을 형성하는 공정이다.In general, chemical vapor deposition (CVD) is one of the main processes for manufacturing a semiconductor device and is a process of forming a single crystal semiconductor film, an insulating film, or the like on the surface of a semiconductor substrate by chemical reaction of gas.

그런데, 화학 기상 증착 방법의 경우, 최근 반도체 제조 기술의 급속한 발달로 반도체 소자가 고집적화되고, 금속 배선들 간의 간격이 점차 미세화됨에 따라 금속 배선들 사이의 갭(gap)을 완전히 메우는 데는 한계가 있다.However, in the case of the chemical vapor deposition method, there is a limit in filling the gaps between the metal wires as the semiconductor devices are highly integrated and the gaps between the metal wires are gradually miniaturized due to the recent rapid development of semiconductor manufacturing technology.

따라서, 최근에는 화학 기상 증착 공정을 수행하는 장치들 중에 높은 종횡비를 갖는 공간을 효과적으로 채울 수 있는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD, High density plasma chemical vapor deposition) 장치가 주로 사용되고 있 다. 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치는 처리실 내에 전기장과 자기장을 인가하여 높은 밀도의 플라즈마 이온을 형성하고 공정 가스들을 분해하여 반도체 기판 상에 절연막 등의 증착과 동시에 불활성 가스를 이용한 식각을 진행하여 높은 종횡비를 갖는 갭 내를 보이드(void) 없이 채울 수 있다.Therefore, recently, high density plasma chemical vapor deposition (HDP-CVD) apparatuses capable of effectively filling a space having a high aspect ratio among apparatuses performing chemical vapor deposition processes are mainly used. The high density plasma chemical vapor deposition apparatus has a high aspect ratio by applying an electric field and a magnetic field in a processing chamber to form plasma ions having a high density, decomposing process gases, and performing an etching using an inert gas simultaneously with deposition of an insulating film on a semiconductor substrate. The gap can be filled without voids.

일반적으로, 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치는 공정 챔버 내에 복수의 노즐들이 설치되고, 복수의 공정 가스들은 혼합된 상태에서 이들 노즐들에 의해 공정 챔버 내로 분사된다. 공정 챔버의 외측에는 고주파 전력이 인가되는 유도 코일이 설치되며, 이에 의해 공정 가스들은 공정 챔버 내에서 플라즈마 상태로 여기되어 증착 공정이 진행되게 된다.In general, a high density plasma chemical vapor deposition apparatus is provided with a plurality of nozzles in the process chamber, the plurality of process gases are injected into the process chamber by these nozzles in a mixed state. An induction coil to which high frequency power is applied is installed outside the process chamber, whereby the process gases are excited in a plasma state in the process chamber to perform a deposition process.

이러한 공정을 수행함에 있어서 공정 챔버 내부로 공급되는 공정 가스가 반도체 기판 주위에 균일하게 분포한 상태일 때 기판 표면의 증착 및 식각이 균일해져 우수한 막을 얻을 수 있게 된다. 그런데, 공정은 매우 낮은 압력에서 이루어지기 때문에 공정 챔버 내부의 공정 가스의 분포는 민감하게 변화하게 되므로 반도체 기판 주위에 공정 가스가 균일하게 분포되도록 하기 위해서는 가스를 분배하는 노즐들의 정밀한 설계가 요구된다. 또한, 증착 공정이 진행되는 동안 챔버의 내벽에는 반응부산물들이 증착되어 후에 파티클로 작용하므로 공정을 완료한 후 식각가스를 사용하여 정기적으로 챔버 내를 세정하여야 한다.In performing such a process, when the process gas supplied into the process chamber is uniformly distributed around the semiconductor substrate, deposition and etching of the substrate surface are uniform, thereby obtaining an excellent film. However, since the process is performed at a very low pressure, the distribution of the process gas in the process chamber is sensitively changed, so that precise design of the nozzles for distributing the gas is required to uniformly distribute the process gas around the semiconductor substrate. In addition, since the reaction by-products are deposited on the inner wall of the chamber during the deposition process to act as particles later, the chamber should be periodically cleaned using an etching gas after the completion of the process.

따라서, 반도체 기판 주위에 플라즈마 상태의 공정 가스를 균일하게 공급할 수 있는 구조의 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치가 요구된다.Therefore, a high density plasma chemical vapor deposition apparatus having a structure capable of uniformly supplying a process gas in a plasma state around a semiconductor substrate is desired.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 측면 가스 공급 노즐을 복수의 층으로 설치하고, 분사 방향을 조절함으로써 공정 가스를 균일하게 분사할 수 있는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 제공하는 것이다.The present invention is designed to improve the above problems, the technical problem to be achieved by the present invention is to install a plurality of side gas supply nozzle in a plurality of layers, by adjusting the injection direction high density that can uniformly spray the process gas It is to provide a plasma chemical vapor deposition apparatus.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problem of the present invention is not limited to those mentioned above, another technical problem that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치는, 챔버 본체와 챔버 덮개를 구비하는 공정 챔버와, 상기 공정 챔버 내에 배치되며, 반도체 기판이 놓여지는 기판 지지부와, 상기 공정 챔버의 상부에 설치되며, 상기 공정 챔버의 내부로 공정 가스를 공급하는 적어도 하나의 상부 가스 공급 노즐과, 상기 공정 챔버의 측면에 복수의 층을 이루도록 설치되며, 상기 공정 챔버의 내부로 상기 공정 가스를 공급하는 복수의 측면 가스 공급 노즐 및 상기 공정 챔버로 분사된 상기 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 플라즈마 발생부를 포함한다.In order to achieve the above object, a high-density plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, a process chamber having a chamber body and a chamber cover, a substrate support disposed in the process chamber, the semiconductor substrate is placed, At least one upper gas supply nozzle installed at an upper portion of the process chamber and supplying a process gas into the process chamber, and formed at a side of the process chamber to form a plurality of layers; A plurality of side gas supply nozzles for supplying a process gas and a plasma generating unit for exciting the process gas injected into the process chamber in a plasma state.

상기한 바와 같은 본 발명의 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.According to the high density plasma chemical vapor deposition apparatus of the present invention as described above has one or more of the following effects.

첫째, 복수의 측면 가스 공급 노즐을 복수의 층으로 설치함으로써 공정 가스를 균일하게 분사할 수 있는 장점이 있다.First, there is an advantage that the process gas can be uniformly sprayed by providing a plurality of side gas supply nozzles in a plurality of layers.

둘째, 복수의 측면 가스 공급 노즐을 상부 층으로 갈수록 공정 챔버의 내벽으로부터 길게 돌출되도록 형성함으로써 공정 가스를 균일하게 분사할 수 있는 장점이 있다.Second, there is an advantage that the process gas can be uniformly sprayed by forming a plurality of side gas supply nozzles to protrude from the inner wall of the process chamber toward the upper layer.

셋째, 복수의 측면 가스 공급 노즐의 분사 방향을 개별적으로 조절함으로써 공정 가스를 균일하게 분사할 수 있는 장점이 있다.Third, there is an advantage that the process gas can be uniformly sprayed by individually adjusting the spraying direction of the plurality of side gas supply nozzles.

넷째, 상부 가스 공급 노즐 및 복수의 측면 가스 공급 노즐을 통해 세정 가스를 공급함으로써 세정 공정에 소모되는 시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.Fourth, there is an advantage that can shorten the time consumed in the cleaning process by supplying the cleaning gas through the upper gas supply nozzle and the plurality of side gas supply nozzles.

다섯째, 반도체 기판 표면에의 증착 또는 식각 공정을 균일하게 수행할 수 있으므로 공정의 효율성을 높일 수 있는 장점이 있다.Fifth, since the deposition or etching process on the surface of the semiconductor substrate can be performed uniformly, there is an advantage to increase the efficiency of the process.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. Thus, in some embodiments, well known process steps, well known structures and well known techniques are not described in detail in order to avoid obscuring the present invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, including and / or comprising includes the presence or addition of one or more other components, steps, operations and / or elements other than the components, steps, operations and / or elements mentioned. Use in the sense that does not exclude. And “and / or” includes each and all combinations of one or more of the items mentioned.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.In addition, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional and / or schematic views, which are ideal illustrations of the invention. Accordingly, shapes of the exemplary views may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include variations in forms generated by the manufacturing process. In addition, each component in each drawing shown in the present invention may be shown to be somewhat enlarged or reduced in view of the convenience of description. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for describing a high density plasma chemical vapor deposition apparatus according to embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing the structure of a high-density plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치는, 공정 챔버(100)와, 기판 지지부(200)와, 상부 가스 공급 노즐(300)과, 복수의 측면 가스 공급 노즐(400) 및 플라즈마 발생부(500)를 포함하여 구성될 수 있다.The high density plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, the process chamber 100, the substrate support 200, the upper gas supply nozzle 300, a plurality of side gas supply nozzle 400 and the plasma It may be configured to include a generator 500.

도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10)의 가공 공정을 수행하기 위한 공정 챔버(100)는 상부가 개방된 챔버 본체(110)와, 챔버 본체(110)의 개방된 상부를 덮는 챔버 덮개(120)를 포함할 수 있다. 챔버 본체(110)와 챔버 덮개(120)는 반도체 기판(10)의 형상에 따라 대략 원통형 또는 직육면체의 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.As illustrated in FIG. 1, a process chamber 100 for performing a process of processing a semiconductor substrate 10 may include a chamber body 110 having an open upper portion, and a chamber cover covering an open upper portion of the chamber body 110. 120 may be included. The chamber body 110 and the chamber cover 120 may have a substantially cylindrical or rectangular parallelepiped shape depending on the shape of the semiconductor substrate 10, but is not limited thereto.

공정 챔버(100)는 외부로부터 밀폐되며, 반도체 기판(10) 상에 박막을 형성시키는 증착 공정, 반도체 기판(10) 표면에 형성된 막을 식각하여 특정 패턴을 형성시키는 식각 공정, 반도체 기판(10) 또는 공정 챔버(100) 내부를 세정하는 세정 공정 등이 수행되는 공간을 제공할 수 있다.The process chamber 100 is hermetically sealed from the outside, the deposition process of forming a thin film on the semiconductor substrate 10, the etching process of etching a film formed on the surface of the semiconductor substrate 10 to form a specific pattern, the semiconductor substrate 10 or A space in which a cleaning process for cleaning the inside of the process chamber 100 is performed may be provided.

챔버 본체(110)의 상부면은 개방되고, 챔버 덮개(120)는 하부가 개방된 돔(dome) 형상을 가질 수 있다. 챔버 덮개(120)와 챔버 본체(110) 사이에는 공정 챔버(100) 내부를 시일링(sealing)하기 위한 오링(O-ring, 도시되지 않음)이 삽입될 수 있으며, 공정이 진행하는 동안 오링이 공정 챔버(100) 내의 열로 인해 변형 되는 것을 방지하기 위한 냉각 부재(도시되지 않음)가 제공될 수도 있다. 챔버 본체(110)는 내열성 및 내식성, 비전도성을 갖는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.The upper surface of the chamber body 110 is open, the chamber cover 120 may have a dome shape of the lower opening. An O-ring (not shown) may be inserted between the chamber cover 120 and the chamber body 110 to seal the inside of the process chamber 100. Cooling members (not shown) may be provided to prevent deformation due to heat within the process chamber 100. The chamber body 110 may be made of a ceramic material having heat resistance, corrosion resistance, and non-conductivity.

챔버 덮개(120)는 고주파 에너지가 전달되는 절연체 재료, 바람직하게는 산화 알루미늄과 세라믹 재질로 만들어진다. 챔버 덮개(120)의 상부에는 챔버 덮개(120)의 온도를 조절하는 가열플레이트(도시되지 않음)와, 냉각플레이트(도시되지 않음)와, 지지플레이트(도시되지 않음)로 구성될 수 있다.The chamber lid 120 is made of an insulator material, preferably aluminum oxide and ceramic material, to which high frequency energy is transmitted. An upper portion of the chamber cover 120 may include a heating plate (not shown) for controlling the temperature of the chamber cover 120, a cooling plate (not shown), and a support plate (not shown).

한편, 챔버 본체(110)의 측면에는 반도체 기판(10)을 공정 챔버(100) 내부로 반입하거나 외부로 반출하기 위한 반입부(130)가 형성될 수 있다. 반입부(130)는 반도체 기판(10)이 공정 챔버(100) 내부로 출입하는 통로를 제공하며, 반도체 기판(10)은 외부에 설치된 로봇 암 등의 이송 장치(도시되지 않음)에 의해 반입 또는 반출될 수 있다.Meanwhile, an import unit 130 may be formed at a side of the chamber body 110 to carry the semiconductor substrate 10 into or out of the process chamber 100. The carrying-in unit 130 provides a passage through which the semiconductor substrate 10 enters and exits the process chamber 100, and the semiconductor substrate 10 is loaded or unloaded by a transfer device (not shown) such as a robot arm installed outside. Can be taken out.

또한, 챔버 본체(110)의 하단에는 공정 진행 중에 공정 챔버(100) 내부에서 발생한 반응 부산물 및 미반응가스를 외부로 배출하기 위한 배기부(140)가 형성될 수 있다. 배기부(140)에는 공정 챔버(100) 내부의 반응 부산물 등을 배출시키는 드레인 펌프(도시되지 않음)가 연결될 수 있다.In addition, an exhaust unit 140 may be formed at a lower end of the chamber body 110 to discharge reaction by-products and unreacted gases generated in the process chamber 100 to the outside during the process. A drain pump (not shown) for discharging reaction by-products and the like in the process chamber 100 may be connected to the exhaust unit 140.

또한, 챔버 본체(110)의 하단에는 공정 챔버(100)의 내부를 공정에 필요한 진공 상태로 형성하기 위해 공정 챔버(100) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 펌핑 홀(도시되지 않음)이 설치될 수 있다. 펌핑 홀에는 공정 챔버(100) 내부의 공기를 외부로 배출시키는 진공 펌프(도시되지 않음) 및 공정 챔버(100) 내부의 압력을 조절하기 위한 압력 제어 장치(도시되지 않음)가 연결될 수 있다. 한편, 펌핑 홀은 상술한 배기부(140)와 같은 위치에 함께 구성될 수도 있는데, 이 경우에는 배기부(140)에 연결된 배관에 3웨이 밸브(3-way valve) 등을 사용하여 진공 펌프와 드레인 펌프를 연결할 수 있다.In addition, a pumping hole (not shown) for discharging air in the process chamber 100 to the outside is installed at the lower end of the chamber body 110 to form the inside of the process chamber 100 in a vacuum state necessary for the process. Can be. The pumping hole may be connected to a vacuum pump (not shown) for discharging air in the process chamber 100 to the outside and a pressure control device (not shown) for adjusting the pressure in the process chamber 100. On the other hand, the pumping hole may be configured at the same position as the exhaust unit 140 described above, in this case, using a 3-way valve or the like to the pipe connected to the exhaust unit 140 (vacuum pump and A drain pump can be connected.

한편, 공정 챔버(100)의 내부에는 반도체 기판(10)이 놓여지는 기판 지지부(200)가 설치될 수 있다. 바람직하게는, 기판 지지부(200)는 정전기력을 이용하여 반도체 기판(10)을 고정할 수 있는 정전척(ESC, Electro Static Chuck)이 사용될 수 있다. 정전척은 반도체 및 LCD 제조 장비의 공정 챔버(100) 내부에 반도체 기판(10)이 놓여지는 곳으로, 정전기의 힘만으로 기판을 하부 전극에 고정시키는 역할을 할 수 있다.Meanwhile, the substrate support part 200 on which the semiconductor substrate 10 is placed may be installed in the process chamber 100. Preferably, the substrate support 200 may be an electrostatic chuck (ESC) capable of fixing the semiconductor substrate 10 using an electrostatic force. The electrostatic chuck is a place where the semiconductor substrate 10 is placed in the process chamber 100 of the semiconductor and LCD manufacturing equipment, and may serve to fix the substrate to the lower electrode only by the force of static electricity.

기판 지지부(200)에는 공정 챔버(100) 내에서 형성된 플라즈마 상태의 공정 가스를 반도체 기판(10) 상으로 유도할 수 있도록 고주파 발생기(Radio frequency generator, RF generator)(220)에 의해 바이어스 전원이 인가될 수 있다.A bias power is applied to the substrate support 200 by a radio frequency generator 220 to guide the process gas in a plasma state formed in the process chamber 100 onto the semiconductor substrate 10. Can be.

한편, 기판 지지부(200)의 하부 또는 측면에는 기판 지지부(200)를 공정 챔버(100) 내에서 상하로 이동시키는 구동부(210)가 연결될 수 있다. 반도체 기판(10)이 공정 챔버(100)로 반입되거나 공정 챔버(100)로부터 반출되는 경우, 기판 지지부(200)는 챔버 본체(110)의 측면에 형성된 제1 반입부(130)보다 아래에 위치하도록 하강할 수 있다. 그리고, 증착 및 식각 공정 등이 수행되는 경우, 기판 지지부(200)는 챔버 덮개(120) 내에서 형성된 플라즈마와 일정 거리를 유지할 수 있도록 상승할 수 있다. 따라서, 구동부(210)는 필요에 따라 기판 지지부(200)를 승강시키거나 하강시킬 수 있다.On the other hand, the driving unit 210 for moving the substrate support 200 up and down in the process chamber 100 may be connected to the lower or side surface of the substrate support 200. When the semiconductor substrate 10 is carried into or out of the process chamber 100, the substrate support 200 is positioned below the first carry-in portion 130 formed on the side of the chamber body 110. Can be descended. In addition, when the deposition and etching processes are performed, the substrate support 200 may be raised to maintain a predetermined distance from the plasma formed in the chamber cover 120. Therefore, the driving unit 210 may raise or lower the substrate support 200 as necessary.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(100)의 상부와 측면 부분에는 공정 챔버(100) 내에서 증착 공정, 식각 공정 등을 수행할 수 있도록 공정 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급하기 위한 복수의 가스 공급 노즐(300, 400)이 설치될 수 있다. 따라서, 반도체 기판(10) 상부의 반응 영역에 공정 가스가 고르게 공급될 수 있다. 복수의 가스 공급 노즐(300, 400)에 대해서는 이후 자세히 후술하기로 한다.In addition, as shown in FIG. 1, process gas is supplied into the process chamber 100 to the upper and side portions of the process chamber 100 so that a deposition process, an etching process, and the like may be performed in the process chamber 100. A plurality of gas supply nozzles 300 and 400 may be installed. Therefore, the process gas may be evenly supplied to the reaction region above the semiconductor substrate 10. The plurality of gas supply nozzles 300 and 400 will be described later in detail.

플라즈마 발생부(500)는 공정 챔버(100)로 분사된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수 있다.. 플라즈마 발생부(500)는 유도 코일(510)과 고주파 발생기(RF generator)(520)를 포함할 수 있다.The plasma generator 500 may excite the process gas injected into the process chamber 100 in a plasma state. The plasma generator 500 may induce the induction coil 510 and the RF generator 520. It may include.

유도 코일(510)은 코일 형상으로 챔버 덮개(120)의 외측벽을 감싸도록 배치되며, 공정 챔버(100) 내부로 공급되는 공정 가스를 플라스마 상태로 만들기 위한 전자기장을 할 수 있다. 유도 코일(510)은 고주파 발생기(520)에 연결될 수 있다. 고주파 발생기(520)에서 발생된 고주파 전력(RF power)을 챔버 덮개(120) 주변에 감겨 있는 유도 코일(510)을 통하여 공정 챔버(100) 내에 인가할 수 있다. 따라서, 유도 코일(510)은 공정 챔버(100) 내부로 분사된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 에너지를 제공하는 에너지원으로서 사용될 수 있다.The induction coil 510 is disposed to surround the outer wall of the chamber cover 120 in a coil shape, and may have an electromagnetic field for making the process gas supplied into the process chamber 100 into a plasma state. The induction coil 510 may be connected to the high frequency generator 520. RF power generated by the high frequency generator 520 may be applied to the process chamber 100 through an induction coil 510 wound around the chamber cover 120. Thus, the induction coil 510 may be used as an energy source for providing energy for exciting the process gas injected into the process chamber 100 into the plasma state.

한편, 원하는 공정을 균일하게 수행하기 위해서는 공정 가스가 반도체 기판(10) 주위에 균일하게 분포하고 공정 가스의 밀도가 높아야 한다. 상술한 바와 같이, 공정 챔버(100)의 상부와 측면 부분에는 공정 챔버(100) 내에서 증착 공정, 식각 공정 등을 수행할 수 있도록 공정 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급하기 위한 복수의 가스 공급 노즐(300, 400)이 설치될 수 있다. 복수의 가스 공급 노 즐(300, 400)로 공급되는 공정 가스는 반도체 기판(10) 상에 증착 및 식각을 위한 적어도 2가지 이상의 혼합된 가스들을 포함할 수 있다.Meanwhile, in order to uniformly perform a desired process, the process gas must be uniformly distributed around the semiconductor substrate 10 and the density of the process gas must be high. As described above, a plurality of gases for supplying the process gas into the process chamber 100 to perform the deposition process, the etching process, etc. in the process chamber 100 in the upper and side portions of the process chamber 100 Supply nozzles 300 and 400 may be installed. The process gas supplied to the plurality of gas supply nozzles 300 and 400 may include at least two or more mixed gases for deposition and etching on the semiconductor substrate 10.

바람직하게는, 복수의 가스 공급 노즐(300, 400)은 크게 적어도 하나의 상부 가스 공급 노즐(300)과 복수의 측면 가스 공급 노즐(400)로 나눌 수 있다.Preferably, the plurality of gas supply nozzles 300 and 400 may be broadly divided into at least one upper gas supply nozzle 300 and a plurality of side gas supply nozzles 400.

상부 가스 공급 노즐(300)은 공정 챔버(100)의 상부에 설치되며 공정 챔버(100)의 내부로 공정 가스를 공급할 수 있다. 바람직하게는, 상부 가스 공급 노즐(300)은 공정 챔버(100)의 상측 중앙부, 즉, 챔버 덮개(120)의 하측 중앙부에 설치될 수 있다. 상부 가스 공급 노즐(300)은 적어도 하나 이상 구비되며, 상부 가스 공급 노즐(300)의 개수 및 설치 위치는 반도체 기판(10)의 크기, 형상 등의 조건에 따라 결정될 수 있다. 상부 가스 공급 노즐(300)은 공정 챔버(100)의 내부로 공정 가스를 균일하게 분사할 수 있도록 노즐 분사구에 다수의 가스 분사구(도시되지 않음)를 가질 수 있다.The upper gas supply nozzle 300 may be installed at an upper portion of the process chamber 100 and supply a process gas into the process chamber 100. Preferably, the upper gas supply nozzle 300 may be installed in the upper center portion of the process chamber 100, that is, the lower center portion of the chamber cover 120. At least one upper gas supply nozzle 300 may be provided, and the number and installation positions of the upper gas supply nozzles 300 may be determined according to conditions such as the size and shape of the semiconductor substrate 10. The upper gas supply nozzle 300 may have a plurality of gas injection holes (not shown) in the nozzle injection hole so as to uniformly inject the process gas into the process chamber 100.

한편, 상부 가스 공급 노즐(300)에는 공정 가스를 공급하는 제1 가스 공급부(310)가 연결될 수 있다. 비록 도시되지는 않았으나, 제1 가스 공급부(310)는 메인 공급관, 혼합부, 복수의 서브 공급관 및 복수의 가스 저장부를 포함하여 구성될 수 있다. 복수의 가스 저장부에는 상부 가스 공급 노즐(300)로 공급되는 다양한 가스들이 각각 저장되며, 이들 가스는 각각의 서브 공급관을 통해 혼합부로 공급될 수 있다.Meanwhile, the first gas supply unit 310 supplying a process gas may be connected to the upper gas supply nozzle 300. Although not shown, the first gas supply part 310 may include a main supply pipe, a mixing part, a plurality of sub supply pipes, and a plurality of gas storage parts. In the plurality of gas storage units, various gases supplied to the upper gas supply nozzle 300 are stored, respectively, and these gases may be supplied to the mixing unit through respective sub supply pipes.

예를 들어, 반도체 기판(10) 상에 실리콘 산화막(SiO2)을 증착하는 경우, 제 1 서브 공급관을 통해 공급되는 가스는 실란(Silane, SiH4)이고, 제2 서브 공급관을 통해 공급되는 가스는 산소(O2)일 수 있다. 또한, 높은 종횡비를 갖는 갭(gap) 내를 보이드(void) 없이 효과적으로 채우기 위해, 증착이 진행되는 동안 식각이 이루어지도록 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스가 제3 서브 공급관을 통해 공급될 수 있다. 노즐로 공급되는 가스에는 캐리어 가스가 더 포함될 수 있다. 각각의 서브 공급관을 통해 공급되는 가스는 혼합부에서 혼합된 후 메인 공급관을 통해 상부 가스 공급 노즐(300)로 공급될 수 있다. 각각의 서브 공급관과 메인 공급관에는 공급되는 가스의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브가 설치될 수 있다.For example, when depositing a silicon oxide film (SiO 2 ) on the semiconductor substrate 10, the gas supplied through the first sub supply pipe is silane (Silane, SiH 4 ), and the gas supplied through the second sub supply pipe. May be oxygen (O 2 ). In addition, an inert gas such as helium (He) or argon (Ar) is introduced through the third sub supply pipe so that etching is performed during deposition, in order to effectively fill the gap having a high aspect ratio without voids. Can be supplied. The gas supplied to the nozzle may further include a carrier gas. Gas supplied through each sub supply pipe may be mixed in the mixing unit and then supplied to the upper gas supply nozzle 300 through the main supply pipe. Each of the sub supply pipes and the main supply pipe may be provided with a flow control valve for adjusting the flow rate of the gas supplied.

복수의 측면 가스 공급 노즐(400)은 공정 챔버(100)의 측면에 복수의 층을 이루도록 설치되며, 공정 챔버(100)의 내부로 공정 가스를 공급할 수 있다. 이 때, 복수의 측면 가스 공급 노즐(400)은 공정 챔버(100)의 측벽을 따라 설치된 가스 분배링(410)에 설치될 수 있다. 도 1에서는 복수의 측면 가스 공급 노즐(400a, 400b, 400c)이 공정 챔버(100)의 측면에 3 개의 층을 이루도록 설치된 예를 보여주고 있다.The plurality of side gas supply nozzles 400 may be installed to form a plurality of layers on the side surfaces of the process chamber 100, and may supply process gas into the process chamber 100. In this case, the plurality of side gas supply nozzles 400 may be installed in the gas distribution ring 410 installed along the sidewall of the process chamber 100. 1 illustrates an example in which a plurality of side gas supply nozzles 400a, 400b, and 400c are installed to form three layers on the side of the process chamber 100.

이하, 도 2a 내지 도 3b을 참조하여 복수의 측면 가스 공급 노즐(400)의 구조에 대하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the structure of the plurality of side gas supply nozzles 400 will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 3B.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 복수의 측면 가스 공급 노즐이 설치된 모습을 나타내는 종단면도이다.2A and 2B are longitudinal cross-sectional views illustrating a plurality of side gas supply nozzles installed in the high-density plasma chemical vapor deposition apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2a에 도시된 바와 같이, 바람직하게는, 복수의 측면 가스 공급 노 즐(400a, 400b, 400c)은 공정 챔버(100)의 측면에 복수의 층을 이루도록 설치된 복수의 가스 분배링(410a, 410b, 410c)에 설치될 수 있다. 도 2a에서는 복수의 측면 가스 공급 노즐(400a, 400b, 400c)이 각각 3 개의 가스 분배링(410a, 410b, 410c)에 설치되어 3 단의 층을 이루는 예를 보여주고 있다.As shown in FIG. 2A, the plurality of side gas supply nozzles 400a, 400b, 400c are preferably provided with a plurality of gas distribution rings 410a, 410b installed in a plurality of layers on the side of the process chamber 100. , 410c). In FIG. 2A, a plurality of side gas supply nozzles 400a, 400b, and 400c are installed in three gas distribution rings 410a, 410b, and 410c, respectively, to form three layers.

복수의 가스 분배링(410a, 410b, 410c)은 챔버 덮개(120)의 하단부 또는 챔버 본체(110)의 상단부의 측벽을 따라 상하로 인접하도록 서로 결합될 수 있으며, 각각의 가스 분배링(410a, 410b, 410c)은 공정 챔버(100)의 형상에 따라 사각 단면을 가진 사각형 또는 원형의 링(Ring) 형상을 가질 수 있다. 복수의 가스 분배링(410a, 410b, 410c)의 내부에는 복수의 측면 가스 공급 노즐(400a, 400b, 400c)을 통해 공정 가스를 공급할 수 있도록 복수의 가스 공급홈(411a, 411b, 411c)이 가스 분배링(410a, 410b, 410c)의 측벽을 따라 동일한 간격으로 형성될 수 있다. 복수의 측면 가스 공급 노즐(400a, 400b, 400c)은 챔버 덮개(120) 내의 공간을 향하도록 복수의 가스 공급홈(411a, 411b, 411c)에 배치될 수 있다. 한편, 복수의 가스 분배링(410a, 410b, 410c)은 내열성 및 내식성, 비전도성을 갖는 세라믹 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.The plurality of gas distribution rings 410a, 410b, and 410c may be coupled to each other such that the gas distribution rings 410a, 410b, and 410c are vertically adjacent to each other along the sidewall of the lower end of the chamber cover 120 or the upper end of the chamber body 110. The 410b and 410c may have a rectangular or circular ring shape having a square cross section according to the shape of the process chamber 100. A plurality of gas supply grooves 411a, 411b, and 411c are provided inside the plurality of gas distribution rings 410a, 410b, and 410c to supply process gases through the plurality of side gas supply nozzles 400a, 400b, and 400c. The same may be formed along sidewalls of the distribution rings 410a, 410b, and 410c. The plurality of side gas supply nozzles 400a, 400b, and 400c may be disposed in the plurality of gas supply grooves 411a, 411b, and 411c to face a space in the chamber cover 120. On the other hand, the plurality of gas distribution rings (410a, 410b, 410c) is preferably made of a ceramic material having heat resistance, corrosion resistance, non-conductivity.

도 2b에서는 복수의 측면 가스 공급 노즐(400a, 400b, 400c)이 하나의 가스 분배링(420)에 설치되어 3 단의 층을 이루는 예를 보여주고 있다. 이 때에도, 가스 분배링(420)의 내부에는 복수의 가스 공급홈(421a, 421b, 421c)이 가스 분배링(420)의 측벽을 따라 동일한 간격으로 형성될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 가스 분배링(410, 420)의 형태는 예시적인 것으로서, 가스 분배링(410, 420)의 형 태, 층의 개수 등은 당업자에 의해 변경 가능하다.2B shows an example in which a plurality of side gas supply nozzles 400a, 400b, and 400c are installed in one gas distribution ring 420 to form three layers. In this case, a plurality of gas supply grooves 421a, 421b, and 421c may be formed in the gas distribution ring 420 at equal intervals along the sidewalls of the gas distribution ring 420. The shapes of the gas distribution rings 410 and 420 illustrated in FIGS. 2A and 2B are exemplary, and the shape of the gas distribution rings 410 and 420 and the number of layers may be changed by those skilled in the art.

한편, 바람직하게는, 복수의 측면 가스 공급 노즐(400a, 400b, 400c)은 상부 층으로 갈수록 공정 챔버의 내벽으로부터 길게 돌출되도록 형성될 수 있다. 바람직하게는, 복수의 측면 가스 공급 노즐(400a, 400b, 400c)은 상부 층으로 갈수록 노즐의 길이가 길게 형성될 수 있다. 따라서, 각각의 층에 설치된 복수의 측면 가스 공급 노즐(400a, 400b, 400c)은 반도체 기판(10) 주위로 공정 가스를 균일하게 분사할 수 있다. 또는, 도시되지는 않았으나, 복수의 측면 가스 공급 노즐(400a, 400b, 400c)은 모두 동일한 길이를 가지도록 형성될 수도 있는데, 이 경우에는 상부 층으로 갈수록 공정 챔버(100) 내부 방향으로 길게 뻗어 나오도록 복수의 측면 가스 공급 노즐(400a, 400b, 400c) 끝단의 설치 위치를 조절할 수 있다.On the other hand, preferably, the plurality of side gas supply nozzles (400a, 400b, 400c) may be formed to protrude from the inner wall of the process chamber toward the upper layer. Preferably, the plurality of side gas supply nozzles 400a, 400b, and 400c may be formed to have a longer length of the nozzle toward the upper layer. Accordingly, the plurality of side gas supply nozzles 400a, 400b, and 400c provided in each layer may uniformly inject the process gas around the semiconductor substrate 10. Alternatively, although not shown, the plurality of side gas supply nozzles 400a, 400b, and 400c may be formed to have the same length. In this case, the plurality of side gas supply nozzles 400a, 400b, and 400c extend inward toward the process chamber 100 toward the upper layer. It is possible to adjust the installation position of the ends of the plurality of side gas supply nozzle (400a, 400b, 400c).

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 복수의 측면 가스 공급 노즐이 설치된 모습을 나타내는 평면도이다.3A and 3B are plan views illustrating a state in which a plurality of side gas supply nozzles are installed in a high density plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3a는 직사각형 형상의 반도체 기판(10)에 대한 공정이 이루어지는 직육면체 형상의 공정 챔버(100)에 설치된 1 단의 가스 분배링(410a)의 단면을 보여주고, 도 3b는 원판 형상의 반도체 기판(10)(예를 들어, 웨이퍼)에 대한 공정이 이루어지는 원통형 형상의 공정 챔버(100)에 설치된 1 단의 가스 분배링(410a)의 단면을 보여주고 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 복수의 측면 가스 공급 노즐은 가스 분배링(410)을 따라 일정한 간격을 이루도록 설치될 수 있다.3A illustrates a cross-sectional view of a single stage gas distribution ring 410a installed in a cuboid-shaped process chamber 100 in which a process is performed on a rectangular semiconductor substrate 10, and FIG. 3B illustrates a disc-shaped semiconductor substrate ( 10 is a cross-sectional view of the first stage gas distribution ring 410a installed in the cylindrical process chamber 100 where a process for (for example, a wafer) is performed. As shown in FIGS. 3A and 3B, the plurality of side gas supply nozzles may be installed at regular intervals along the gas distribution ring 410.

한편, 복수의 측면 가스 공급 노즐(400a, 400b, 400c) 각각의 분사 방향은 공정 가스가 균일하게 분사될 수 있도록 개별적으로 조절될 수 있다. 바람직하게 는, 복수의 측면 가스 공급 노즐(400a, 400b, 400c) 각각의 분사 방향은 복수의 반도체 기판(10)의 중심 부분 또는 가장자리 부분으로 공정 가스를 분사할 수 있도록 좌우 또는 상하 방향으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 1 단에 설치된 복수의 측면 가스 공급 노즐(400a)는 반도체 기판(10)의 가장자리 부분으로 공정 가스를 분사할 수 있도록 분사 방향을 조절하고, 2 단 및 3 단에 설치된 복수의 측면 가스 공급 노즐(400b, 400c)는 반도체 기판(10)의 중앙 부분으로 공정 가스를 분사할 수 있도록 분사 방향을 조절할 수 있다.On the other hand, the injection direction of each of the plurality of side gas supply nozzles (400a, 400b, 400c) may be individually adjusted so that the process gas can be uniformly injected. Preferably, the spraying direction of each of the plurality of side gas supply nozzles 400a, 400b, and 400c may be adjusted in the left and right or up and down directions so that the process gas may be sprayed to the center portion or the edge portion of the plurality of semiconductor substrates 10. Can be. For example, the plurality of side gas supply nozzles 400a provided at the first stage adjust the injection direction to inject the process gas into the edge portion of the semiconductor substrate 10, and the plurality of side surfaces provided at the second and third stages. The gas supply nozzles 400b and 400c may adjust the spray direction to spray the process gas to the center portion of the semiconductor substrate 10.

다시 도 1을 참조하면, 복수의 측면 가스 공급 노즐(400)에는 공정 가스를 공급하는 제2 가스 공급부(420)가 연결될 수 있다. 제2 가스 공급부(310)는 상술한 제1 가스 공급부(310)와 유사하게 구성될 수 있으므로, 이하 자세한 설명은 생략한다.Referring back to FIG. 1, a second gas supply unit 420 supplying a process gas may be connected to the plurality of side gas supply nozzles 400. Since the second gas supply unit 310 may be configured similarly to the first gas supply unit 310 described above, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 경우, 상부 가스 공급 노즐(300) 또는 복수의 측면 가스 공급 노즐(400)은 공정 챔버(100)의 내부를 세정하기 위한 세정 가스를 분사할 수도 있다. 공정 챔버(100)의 내부에는 증착 공정이 진행되는 동안 반응 부산물들이 증착되어 후에 파티클로 작용하게 되기 때문에, 증착 공정을 완료한 후 세정 가스를 사용하여 정기적으로 공정 챔버(100)의 내부를 세정하여야 한다. 이 때, 세정 가스는 원격 플라즈마 발생기(Remote plasma generator, RPG)(160)로부터 발생된 플라즈마 가스를 사용할 수 있다. 세정 가스는 NF3, F2, COF2, C3F8, C4F8 등의 불소(F)가 포함된 가스를 사용할 수 있다. 원격 플라즈마 발생기(160)로 세정 가스를 공급하여 세정 가스를 플라즈마 상태로 변형시키고, 플라즈마 상태의 세정 가스를 상부 가스 공급 노즐(300) 또는 복수의 측면 가스 공급 노즐(400)을 통해 공정 챔버(100)에 공급하여 공정 챔버(100) 내부의 화학 물질 등을 세정할 수 있다.On the other hand, in the high density plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, the upper gas supply nozzle 300 or the plurality of side gas supply nozzle 400 is a cleaning gas for cleaning the interior of the process chamber 100 You can also spray. Since the reaction by-products are deposited in the process chamber 100 during the deposition process to act as particles later, the interior of the process chamber 100 should be periodically cleaned using a cleaning gas after the deposition process is completed. do. At this time, the cleaning gas may use the plasma gas generated from the remote plasma generator (RPG) 160. The cleaning gas may be a gas containing fluorine (F) such as NF 3 , F 2 , COF 2 , C 3 F 8 , and C 4 F 8 . The cleaning gas is transformed into the plasma state by supplying the cleaning gas to the remote plasma generator 160, and the cleaning gas in the plasma state is processed through the upper gas supply nozzle 300 or the plurality of side gas supply nozzles 400. ) May be used to clean chemicals and the like inside the process chamber 100.

이 때, 상부 가스 공급 노즐(300)와 복수의 측면 가스 공급 노즐(400)에는 세정 가스를 공급하는 세정 가스 공급부(도시되지 않음)가 연결될 수 있다. 상부 가스 공급 노즐(300) 또는 복수의 측면 가스 공급 노즐(400)을 통해 세정 가스를 공급함으로써 세정 공정에 소모되는 시간을 단축시킬 수 있다.In this case, a cleaning gas supply unit (not shown) for supplying a cleaning gas may be connected to the upper gas supply nozzle 300 and the plurality of side gas supply nozzles 400. By supplying the cleaning gas through the upper gas supply nozzle 300 or the plurality of side gas supply nozzles 400, the time consumed in the cleaning process may be shortened.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the high-density plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention configured as described above are as follows.

도 4는 도 1의 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 증착 공정 및 세정 공정을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a view illustrating a deposition process and a cleaning process performed in the high density plasma chemical vapor deposition apparatus of FIG. 1.

고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 이용하여 증착 공정을 수행할 때는, 공정 챔버(100) 내부의 기판 지지부(200)에 반도체 기판(10)을 고정시키고, 증착을 수행하기 위한 공정 가스가 복수의 가스 공급 노즐들(300, 400)을 통해 공정 챔버(100)의 내부로 공급되도록 한다. 이 때, 진공 펌프와 압력 제어 장치의 동작에 의해 공정 챔버(100)의 내부가 진공 상태를 유지되도록 하며, 유도 코일(510)에 전원을 인가하여 공정 가스가 플라즈마 상태로 되도록 한다. 이렇게 하면 공정 가스가 해리되고 화학 반응이 생기면서 반도체 기판(10) 표면에 증착에 의한 박막이 형성된다.When performing a deposition process using a high-density plasma chemical vapor deposition apparatus, the semiconductor substrate 10 is fixed to the substrate support 200 inside the process chamber 100, and a process gas for performing deposition is supplied with a plurality of gases. The nozzles 300 and 400 are supplied into the process chamber 100. At this time, the inside of the process chamber 100 is maintained in a vacuum state by the operation of the vacuum pump and the pressure control device, and power is applied to the induction coil 510 so that the process gas is in a plasma state. In this way, the process gas is dissociated and a chemical reaction occurs to form a thin film by deposition on the surface of the semiconductor substrate 10.

도 4는 복수의 가스 공급 노즐이 반도체 기판 상으로 공정 가스를 분사하는 모습을 나타내는데, 상부 가스 공급 노즐(300)은 제1 가스 공급부(310)로부터 공급되는 공정 가스(301)를, 복수의 측면 가스 공급 노즐(400)은 제2 가스 공급부(420)로부터 공급되는 공정 가스(301)를 반도체 기판(10) 상에 분사할 수 있다. 바람직하게는, 상부 가스 공급 노즐(300)은 반도체 기판(10)의 가장자리 부분을 향해, 복수의 측면 가스 공급 노즐(400)은 반도체 기판(10)의 중심부를 향해 공정 가스(301)를 분사하게 된다. 한편, 다양한 크기의 반도체 기판(10)에 대응하기 위하여 기판 지지부(200)의 높이를 조절하거나 상부 가스 공급 노즐(300)를 교체할 수 있다.4 illustrates a state in which a plurality of gas supply nozzles inject process gas onto a semiconductor substrate, and the upper gas supply nozzle 300 includes a process gas 301 supplied from the first gas supply unit 310. The gas supply nozzle 400 may inject the process gas 301 supplied from the second gas supply unit 420 onto the semiconductor substrate 10. Preferably, the upper gas supply nozzle 300 directs the process gas 301 toward the edge portion of the semiconductor substrate 10 and the plurality of side gas supply nozzles 400 toward the center of the semiconductor substrate 10. do. Meanwhile, in order to correspond to the semiconductor substrate 10 having various sizes, the height of the substrate support part 200 may be adjusted or the upper gas supply nozzle 300 may be replaced.

증착 공정이 끝나게 되면, 원격 플라즈마 발생기(160)로 세정 가스를 공급하여 세정 가스를 플라즈마 상태로 변형시키고, 플라즈마 상태의 세정 가스를 상부 가스 공급 노즐(300) 또는 복수의 측면 가스 공급 노즐(400)을 통해 공정 챔버(100)에 공급하여 공정 챔버(100) 내부의 화학 물질 등을 세정할 수 있다.When the deposition process is completed, the cleaning gas is supplied to the remote plasma generator 160 to transform the cleaning gas into a plasma state, and the cleaning gas in the plasma state is the upper gas supply nozzle 300 or the plurality of side gas supply nozzles 400. Through the supply to the process chamber 100 may be used to clean the chemicals and the like inside the process chamber (100).

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 경우, 복수의 측면 가스 공급 노즐을 복수의 층으로 설치함으로써 공정 가스를 균일하게 분사할 수 있다. 또한, 복수의 측면 가스 공급 노즐을 상부 층으로 갈수록 공정 챔버의 내벽으로부터 길게 돌출되도록 형성함으로써 공정 가스를 균일하게 분사할 수 있다. 또한, 복수의 측면 가스 공급 노즐의 분사 방향을 개별적으로 조절함으로써 공정 가스를 균일하게 분사할 수 있다. 또한, 상부 가스 공급 노즐 및 복수의 측면 가스 공급 노즐을 통해 세정 가스를 공급함으로써 세정 공정 에 소모되는 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 반도체 기판 표면에의 증착 또는 식각 공정을 균일하게 수행할 수 있으므로 공정의 효율성을 높일 수 있다.As described above, in the case of the high-density plasma chemical vapor deposition apparatus according to the embodiment of the present invention, the process gas may be uniformly sprayed by providing a plurality of side gas supply nozzles in a plurality of layers. In addition, by forming the plurality of side gas supply nozzles to protrude from the inner wall of the process chamber toward the upper layer, the process gas can be uniformly sprayed. In addition, the process gas can be uniformly sprayed by individually adjusting the spraying directions of the plurality of side gas supply nozzles. In addition, by supplying the cleaning gas through the upper gas supply nozzle and the plurality of side gas supply nozzles, it is possible to shorten the time consumed in the cleaning process. In addition, since the deposition or etching process on the surface of the semiconductor substrate can be performed uniformly, the efficiency of the process can be improved.

본 발명에서는 플라즈마를 이용한 증착 공정을 수행하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 플라즈마를 이용하는 모든 장비에 대하여 적용 가능하다.Although the present invention has been described with respect to a high-density plasma chemical vapor deposition apparatus for performing a deposition process using a plasma, the present invention is not limited thereto, and the present invention is applicable to all equipment using a plasma.

본 실시예에서 반도체 기판(10)은 평판표시장치(FPD, Flat Panel Display)를 제조하기 위한 것으로 직사각형의 평판이며, 평판표시장치는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(Field Emission Display), 또는 ELD(Electro Luminescence Display) 일 수 있다. 또는, 반도체 기판(10)은 반도체 칩 제조에 사용되는 웨이퍼(wafer)일 수도 있다.In this embodiment, the semiconductor substrate 10 is for manufacturing a flat panel display (FPD), which is a rectangular flat plate, and the flat panel display is a liquid crystal display (LCD), a plasma display (PDP), or a VFD (Vacuum). Fluorescent Display), FED (Field Emission Display), or ELD (Electro Luminescence Display). Alternatively, the semiconductor substrate 10 may be a wafer used for manufacturing a semiconductor chip.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and the equivalent concept are included in the scope of the present invention. Should be interpreted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing the structure of a high-density plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 복수의 측면 가스 공급 노즐이 설치된 모습을 나타내는 종단면도이다.2A and 2B are longitudinal cross-sectional views illustrating a plurality of side gas supply nozzles installed in the high-density plasma chemical vapor deposition apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 복수의 측면 가스 공급 노즐이 설치된 모습을 나타내는 평면도이다.3A and 3B are plan views illustrating a state in which a plurality of side gas supply nozzles are installed in a high density plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 1의 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 증착 공정 및 세정 공정을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a view illustrating a deposition process and a cleaning process performed in the high density plasma chemical vapor deposition apparatus of FIG. 1.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

10: 기판10: Substrate

100: 공정 챔버100: process chamber

200: 기판 지지부200: substrate support

300: 상부 가스 공급 노즐300: upper gas supply nozzle

400: 측면 가스 공급 노즐400: side gas supply nozzle

500: 플라즈마 발생부500: plasma generating unit

Claims (5)

챔버 본체와 챔버 덮개를 구비하는 공정 챔버;A process chamber having a chamber body and a chamber cover; 상기 공정 챔버 내에 배치되며, 반도체 기판이 놓여지는 기판 지지부;A substrate support disposed in the process chamber, on which a semiconductor substrate is placed; 상기 공정 챔버의 상부에 설치되며, 상기 공정 챔버의 내부로 공정 가스를 공급하는 적어도 하나의 상부 가스 공급 노즐;At least one upper gas supply nozzle installed at an upper portion of the process chamber and supplying a process gas into the process chamber; 상기 공정 챔버의 측면에 복수의 층을 이루도록 설치되며, 상기 공정 챔버의 내부로 상기 공정 가스를 공급하는 복수의 측면 가스 공급 노즐; 및A plurality of side gas supply nozzles installed on the side surfaces of the process chamber and supplying the process gas to the inside of the process chamber; And 상기 공정 챔버로 분사된 상기 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 플라즈마 발생부를 포함하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치.And a plasma generator configured to excite the process gas injected into the process chamber into a plasma state. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 측면 가스 공급 노즐은 상기 공정 챔버의 측면에 복수의 층을 이루도록 설치된 복수의 가스 분배링에 설치되는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치.And the plurality of side gas supply nozzles are provided in a plurality of gas distribution rings installed to form a plurality of layers on the side of the process chamber. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 측면 가스 공급 노즐은 상부 층으로 갈수록 상기 공정 챔버의 내벽으로부터 길게 돌출되도록 형성되는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치.And the plurality of side gas supply nozzles protrude from the inner wall of the process chamber toward the upper layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 측면 가스 공급 노즐 각각의 분사 방향은 개별적으로 조절되는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치.And a spray direction of each of the plurality of side gas supply nozzles is individually controlled. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 적어도 하나의 상부 가스 공급 노즐 또는 상기 복수의 측면 가스 공급 노즐은 상기 공정 챔버 내부를 세정하기 위한 세정 가스를 분사하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치.The at least one upper gas supply nozzle or the plurality of side gas supply nozzles inject a cleaning gas for cleaning the inside of the process chamber.
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