KR20140006646A - Apparatus for treating substrate - Google Patents

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Abstract

The present invention discloses a substrate processing device. The substrate processing device according to an embodiment of the present invention comprises a processing chamber; a supporting unit arranged in the processing chamber for supporting the substrate; and a nozzle unit arranged in the processing chamber for spraying gas wherein the nozzle unit includes first spraying tubes spaying processing gas; and second spraying tubes formed around the first spraying tubes and spraying guide gas for guiding the spraying direction of the processing gas being sprayed through the first spraying tubes.

Description

기판처리장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}[0001] APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE [0002]

본 발명은 노즐유닛, 이를 포함하는 기판처리장치 및 이를 이용하는 기판처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판에 증착되어 박막을 형성하는 공정가스를 분사하는 노즐유닛, 이를 포함하는 기판처리장치 및 이를 이용하는 기판처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nozzle unit, a substrate processing apparatus including the same, and a substrate processing method using the same, and more particularly, a nozzle unit for injecting a process gas deposited on a substrate to form a thin film, and a substrate processing apparatus including the same. It relates to a substrate processing method to be used.

반도체소자는 실리콘웨이퍼 등의 기판 상에 금속산화막에 회로패턴을 형성하여 제조되는데, 기판 상에 금속산화막을 입히는 박막형성법으로는 금속유기물화학기상증착(MOCVD: metal-organic chemical vapor deposition)법이 널리 이용되고 있다.A semiconductor device is manufactured by forming a circuit pattern on a metal oxide film on a substrate such as a silicon wafer, and a metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) method is widely used as a thin film forming method for coating a metal oxide film on a substrate. It is used.

금속유기물화학기상증착법은, 액상의 금속유기화합물을 기화시켜 수소화합물과 혼합한 공정가스를 기판에 공급한 후 고온으로 가열하여 공정가스의 열분해반응을 유도하여 기판 상에 금속박막을 증착시켜 이루어진다. The metal organic chemical vapor deposition method vaporizes a liquid metal organic compound, supplies a process gas mixed with a hydrogen compound to a substrate, heats it to a high temperature, induces thermal decomposition of the process gas, and deposits a metal thin film on the substrate.

그런데, 공정가스를 분사하는 복수의 분사홀들을 가지고 있는 노즐 유닛에서 공정 가스가 분사될 때 발생하는 확산 현상으로 인해 분사홀이 존재하지 않는 노즐 유닛 표면에 난기류(turbulence)가 발생하여 노즐 유닛 표면에 이상 증착이 발생하게 된다. 이러한 노즐 유닛 표면의 이상 증착은 파티클 유발 및 공정가스의 불균일한 분사로 금속산화막의 품질이 악영향을 주고, 결과적으로 반도체소자의 수율 및 성능을 저하시키는 원인이 된다.However, due to the diffusion phenomenon generated when the process gas is injected in the nozzle unit having a plurality of injection holes for injecting the process gas, turbulence occurs on the surface of the nozzle unit where the injection holes do not exist, Abnormal deposition occurs. Such abnormal deposition of the nozzle unit surface adversely affects the quality of the metal oxide film due to particle generation and non-uniform injection of process gas, and consequently, causes the yield and performance of the semiconductor device to decrease.

본 발명의 일 과제는, 공정가스를 분사하는 분사홀들 사이에서 발생하는 난기류 현상을 방지할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of preventing turbulent flow occurring between injection holes for injecting process gas.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited thereto, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일측면에 따르면, 공정챔버; 상기 공정챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 지지유닛; 및 상기 공정챔버 내에 배치되며 가스를 분사하는 노즐유닛을 포함하되, 상기 노즐유닛은, 공정가스를 분사하는 제1분사관들; 및 상기 제1분사관들 둘레에 형성되고, 상기 제1분사관들을 통해 분사되는 공정가스의 분사 방향을 가이드해주기 위해 안내 가스를 분사하는 제2분사관들을 포함하는 기판처리장치가 제공될 수 있다.According to one aspect of the invention, the process chamber; A support unit disposed in the process chamber and supporting a substrate; And a nozzle unit disposed in the process chamber to inject gas, wherein the nozzle unit comprises: first injection pipes to inject a process gas; And second injection pipes formed around the first injection pipes and injecting guide gas to guide the injection direction of the process gas injected through the first injection pipes. .

또한, 상기 노즐 유닛은 상기 지지 유닛의 중심 영역의 상부에 배치되고, 상기 공정 가스 및 상기 불활성 가스가 상기 지지 유닛의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 향하는 방사형 가스 흐름을 형성하도록 원통형상으로 제공될 수 있다.In addition, the nozzle unit may be disposed above the central region of the support unit, and may be provided in a cylindrical shape so that the process gas and the inert gas form a radial gas flow from the central region of the support unit to the edge region. .

본 발명에 의하면, 공정 가스를 분사하는 분사홀들 사이에 가이드 가스가 공정 가스의 분사 방향을 안내함으로써 노즐 유닛 표면에서 발생되는 공정 가스의 난기류 현상을 방지할 수 있다. According to the present invention, it is possible to prevent the turbulent phenomenon of the process gas generated on the nozzle unit surface by guiding the guide gas injection direction of the process gas between the injection holes for injecting the process gas.

본 발명에 의하면, 노즐 유닛 표면에서의 이상 증착을 방지하여 공정 챔버 내부의 크리닝 주기를 향상시킬 수 있다. According to the present invention, it is possible to prevent abnormal deposition on the surface of the nozzle unit to improve the cleaning cycle inside the process chamber.

본 발명에 의하면, 기판 상에 균일한 금속산화막을 형성될 수 있다.According to the present invention, a uniform metal oxide film can be formed on the substrate.

본 발명에 의하면, 반도체소자의 수율 및 품질이 향상될 수 있다. According to the present invention, the yield and quality of the semiconductor device can be improved.

도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치를 일 실시예의 단면도이다.
도 2는 도 1의 지지유닛의 평면도이다.
도 3은 도 1의 노즐유닛의 단면도이다.
도 4는 노즐유닛의 평단면도이다.
도 5는 노즐 유닛의 제1분사관들과 제2분사관들의 배치를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 1의 노즐유닛에서 분사되는 가스의 흐름에 관한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 기판처리방법의 일 실시예의 순서도이다. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention.
2 is a plan view of the support unit of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view of the nozzle unit of FIG. 1.
4 is a plan sectional view of the nozzle unit.
5 is a view showing the arrangement of the first injection pipes and the second injection pipes of the nozzle unit.
6 is a view of the flow of gas injected from the nozzle unit of FIG.
7 is a flow chart of one embodiment of a substrate processing method according to the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 용어와 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.The terms and accompanying drawings used herein are for the purpose of illustrating the present invention easily, and the present invention is not limited by the terms and drawings.

본 발명에 이용되는 기술 중 본 발명의 사상과 밀접한 관련이 없는 공지의 기술에 관한 자세한 설명은 생략한다. The detailed description of known techniques which are not closely related to the idea of the present invention among the techniques used in the present invention will be omitted.

본 명세서에 기재되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.Since the embodiments described herein are intended to clearly describe the present invention to those skilled in the art, the present invention is not limited to the embodiments described herein, but the scope of the present invention Should be construed as including modifications or variations without departing from the spirit of the invention.

본 발명의 실시예에 의하면, 기판처리장치(1000)는 엘이디(LED) 제조를 위해 사용되는 금속 유기 화학 기상 증착 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 이와 달리 기판처리장치(1)는 반도체 칩 제조를 위해 사용되는 금속 유기 화학 기상 증착 장치일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 기판으로는 발광다이오드의 제조 공정에 사용되는 사파이어(Sapphire, Al2O3)기판, 실리콘카바이드(SiC)기판을 예로 들어 설명한다. 그러나 상술한 바와 달리 기판은 반도체 집적회로의 제조 공정에 사용되는 실리콘 웨이퍼일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the substrate processing apparatus 1000 will be described taking as an example a metal organic chemical vapor deposition apparatus used for LED (LED) manufacturing. Alternatively, the substrate treating apparatus 1 may be a metal organic chemical vapor deposition apparatus used for manufacturing a semiconductor chip. In the embodiment of the present invention, a sapphire (Sapphire, Al 2 O 3 ) substrate, a silicon carbide (SiC) substrate used in the manufacturing process of the light emitting diode will be described as an example. However, unlike the above, the substrate may be a silicon wafer used in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit.

이하에서는 본 발명에 따른 기판처리장치(1000)의 일 실시예에 관하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the substrate processing apparatus 1000 according to the present invention will be described.

도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치(1000)를 일 실시예의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an embodiment of a substrate processing apparatus 1000 according to the present invention.

기판처리장치(1000)는 공정챔버(1100), 지지유닛(1200), 가열유닛(1300), 노즐유닛(1400) 및 배기유닛(1500)을 포함한다. The substrate processing apparatus 1000 includes a process chamber 1100, a support unit 1200, a heating unit 1300, a nozzle unit 1400, and an exhaust unit 1500.

공정챔버(1100)는 금속유기물화학기상증착법에 따른 증착공정이 수행되는 공간을 제공한다. 지지유닛(1200)에는 기판(S)이 안착된다. 가열유닛(1300)은 기판(S)을 가열한다. 노즐유닛(1400)은 공정챔버(1100)의 내부로 가스를 분사하고, 배기유닛(1500)은 공정챔버(1100)에서 가스를 배기한다.The process chamber 1100 provides a space in which the deposition process according to the metal organic chemical vapor deposition method is performed. The substrate S is mounted on the support unit 1200. The heating unit 1300 heats the substrate S. The nozzle unit 1400 injects gas into the process chamber 1100, and the exhaust unit 1500 exhausts gas from the process chamber 1100.

공정챔버(1100)는 공정챔버(1100)의 내부를 외부와 격리시키는 벽(1110, 1120, 1130)을 포함한다. 벽은 상부벽(1110), 상부벽(1110)의 가장자리로부터 아래방향으로 연장되는 측벽(1120) 및 측벽(1120)의 하단에 결합되어 상부벽(1110)과 마주보는 하부벽(1130)을 포함한다. The process chamber 1100 includes walls 1110, 1120, and 1130 that isolate the interior of the process chamber 1100 from the outside. The wall includes an upper wall 1110, a side wall 1120 extending downward from an edge of the upper wall 1110, and a lower wall 1130 coupled to the bottom of the side wall 1120 to face the upper wall 1110. do.

상부벽(1110)과 하부벽(1130)은 원판 형상으로 제공될 수 있다. The upper wall 1110 and the lower wall 1130 may be provided in a disc shape.

측벽(1120)에는 기판(S)이 반입되거나 반출되는 통로(1140)가 형성된다. 통로(1140)에는 통로(1140)를 개폐하는 도어(1150)가 설치된다. 도어(1150)는 도어(1150)에 결합된 승강기(1160)의 작동에 의해 통로(1140)의 길이방향에 수직한 방향으로 이동하여 통로(1140)를 개폐할 수 있다.The sidewall 1120 is provided with a passage 1140 through which the substrate S is carried in or taken out. The passage 1140 is provided with a door 1150 that opens and closes the passage 1140. The door 1150 may move in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the passage 1140 by the operation of the elevator 1160 coupled to the door 1150 to open and close the passage 1140.

지지유닛(1200)은 공정챔버(1100)의 내부에 배치된다. 지지유닛(1200)은 지지플레이트(1210) 및 회전구동부재(1220)를 포함한다. 지지플레이트(1210)에는 기판(S)이 안착되며, 회전구동부재(1220)는 지지플레이트(1210)를 회전시킨다.The support unit 1200 is disposed in the process chamber 1100. The support unit 1200 includes a support plate 1210 and a rotation driving member 1220. The substrate S is seated on the support plate 1210, and the rotation driving member 1220 rotates the support plate 1210.

도 2는 도 1의 지지유닛(1200)의 평면도이다.2 is a plan view of the support unit 1200 of FIG. 1.

지지플레이트(1210)는 원판 형상으로 제공될 수 있다. 지지플레이트(1210)는 전기전도율이 높은 재질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 지지플레이트(1210)의 재질은 흑연일 수 있다.The support plate 1210 may be provided in a disc shape. The support plate 1210 may be provided of a material having high electrical conductivity. For example, the material of the support plate 1210 may be graphite.

지지플레이트(1210)의 상면의 가장자리영역에는 원주를 따라 복수의 홀더홈(1211)이 형성된다. 각각의 홀더홈(1211)은 지지플레이트(1210)의 중심으로부터 동일 원주 상에 위치할 수 있다. A plurality of holder grooves 1211 are formed along the circumference of the edge region of the upper surface of the support plate 1210. Each holder groove 1211 may be located on the same circumference from the center of the support plate 1210.

본 실시예에서는 지지 플레이트(1210)가 60도 간격으로 6개의 홀더홈(1211)을 갖는 것으로 도시하였으나, 홀더홈(1211)의 개수는 지지 플레이트(1210)의 크기, 기판의 크기 그리고 홀더홈(1211)의 배치 구조에 따라 달라질 수 있다. 또한, 홀더홈(1211)의 배치나 형상은 상술한 예와 상이할 수 있다. In this embodiment, the support plate 1210 is shown as having six holder grooves 1211 at intervals of 60 degrees, the number of holder grooves 1211 is the size of the support plate 1210, the size of the substrate and the holder groove ( 1211), depending on the arrangement. In addition, the arrangement or shape of the holder groove 1211 may be different from the above-described example.

홀더홈(1211)에는 홀더(1212)가 삽입된다. 홀더(1212)에는 기판(S)이 안착된다. 하나의 홀더에 기판은 하나 또는 복수 개가 안착될 수 있다. 홀더(1212)는 외경이 홀더홈(1211)의 직경보다 작고, 내경이 기판(S)의 직경보다 크게 제공될 수 있다. 홀더(1212)는 상부가 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 홀더(1212)는 전기전도율이 높은 재질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 홀더(1212)의 재질은 흑연일 수 있다.The holder 1212 is inserted into the holder groove 1211. The substrate S is mounted on the holder 1212. One or more substrates may be seated in one holder. The holder 1212 may have an outer diameter smaller than the diameter of the holder groove 1211 and an inner diameter larger than the diameter of the substrate S. The holder 1212 may have a cylindrical shape with an open top. The holder 1212 may be provided of a material having high electrical conductivity. For example, the material of the holder 1212 may be graphite.

홀더(1212)는 가스베어링의 원리에 의해 자기중심축을 중심으로 회전한다. 홀더홈(1211)의 하면에는 나선 형상의 회전홈(1213)이 제공된다. 회전홈(1213)에는 가스공급부재(미도시)로부터 회전가스가 공급된다. 공급된 회전가스는 회전홈(1213)을 따라 흐르며 홀드의 하면에 회전력을 전달하여 홀더(1212)를 회전시킨다. 기판(S)은 홀더(1212)의 회전에 따라 회전한다. 회전가스는 홀더(1212)와 홀더홈(1211) 사이의 공간을 통해 배기된다.The holder 1212 rotates about the magnetic center axis by the principle of the gas bearing. The lower surface of the holder groove 1211 is provided with a spiral rotating groove 1213. The rotary groove 1213 is supplied with a rotating gas from a gas supply member (not shown). The supplied rotating gas flows along the rotating groove 1213 and transmits a rotating force to the lower surface of the hold to rotate the holder 1212. The substrate S rotates in accordance with the rotation of the holder 1212. The rotating gas is exhausted through the space between the holder 1212 and the holder groove 1211.

회전구동부재(1220)는 지지플레이트(1210)를 회전시킨다. 회전구동부재(1220)는 회전축 및 모터(1222)를 포함한다. 구동축(1221)은 공정챔버(1100)의 하부벽(1130)을 관통하도록 삽입될 수 있다. 구동축(1221)은 상단이 지지플레이트(1210)의 하면에 결합되고, 하단이 모터(1222)에 결합된다. 모터(1222)에 의해 구동축(1221)을 회전 또는 승강시킬 수 있다. 모터(1222)에 의해 구동축(1221)이 회전 또는 승강하면, 지지플레이트(1210)가 구동축(1221)에 의해 회전 또는 승강한다. The rotation driving member 1220 rotates the support plate 1210. The rotation driving member 1220 includes a rotation shaft and a motor 1222. The drive shaft 1221 may be inserted to penetrate the lower wall 1130 of the process chamber 1100. The driving shaft 1221 has an upper end coupled to a lower surface of the support plate 1210, and a lower end coupled to the motor 1222. The drive shaft 1221 can be rotated or lifted by the motor 1222. When the drive shaft 1221 is rotated or lifted by the motor 1222, the support plate 1210 is rotated or lifted by the drive shaft 1221.

가열유닛(1300)은 지지플레이트(1210)에 안착된 기판(S)을 가열한다. 가열유닛(1300)은 지지플레이트(1210)의 하부 또는 지지플레이트(1210)의 내부에 배치될 수 있다. 가열유닛(1300)으로는 예를 들어, 무선주파수(RF: radio frequency)코일과 같은 고주파가열수단이 사용될 수 있다. 무선주파수코일은 구동축(1221)을 감싸도록 배치되어 외부로부터 전원을 받아 지지플레이트(1210)를 유도 가열시키고, 지지플레이트(1210)의 홀더(1212)를 통해 기판(S)을 공정온도로 가열할 수 있다. The heating unit 1300 heats the substrate S mounted on the support plate 1210. The heating unit 1300 may be disposed below the support plate 1210 or inside the support plate 1210. As the heating unit 1300, for example, a high frequency heating means such as a radio frequency (RF) coil may be used. The RF coil is disposed to surround the drive shaft 1221 and receives power from the outside to induce and heat the support plate 1210, and heat the substrate S to a process temperature through the holder 1212 of the support plate 1210. Can be.

노즐유닛(1400)은 지지플레이트(1210)의 중심영역의 상부에 이격되어 배치되고, 공정챔버(1100)의 내부로 가스를 분사한다. 노즐유닛(1400)은 노즐보디(1410), 제1분사관(1460) 및 제2분사관(1470)을 포함한다. 제1분사관(1460)은 공정가스를 분사하고, 제2분사관(1470)은 안내 가스를 분사한다.The nozzle unit 1400 is spaced apart from the upper portion of the central region of the support plate 1210 and injects gas into the process chamber 1100. The nozzle unit 1400 includes a nozzle body 1410, a first injection pipe 1460, and a second injection pipe 1470. The first injection pipe 1460 injects process gas, and the second injection pipe 1470 injects guide gas.

여기서, 공정가스로는 금속유기화합물과 수소화합물이 혼합된 가스가 이용될 수 있다. 금속유기화합물의 성분은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등일 수 있으며, 수소화합물의 성분은 아르센(arsene), 포스핀(phosphine), 암모니아(ammonia) 등일 수 있다. 제1노즐(1450)은 공정가스의 분사를 돕기 위하여 공정가스를 캐리어가스와 함께 분사할 수도 있다. 캐리어가스의 성분은 수소(H2), 질소(N2) 등일 수 있다. 가이드 가스로는 불활성가스, 예를 들어, 헬륨(He), 아르곤(Ne)이나 캐리어가스와 유사한 성분의 가스가 이용될 수 있다.In this case, a gas in which a metal organic compound and a hydrogen compound are mixed may be used as the process gas. The component of the metal organic compound may be aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), and the like, and the component of the hydrogen compound may be arsene, phosphine, ammonia, or the like. The first nozzle 1450 may inject the process gas together with the carrier gas to assist in the injection of the process gas. The component of the carrier gas may be hydrogen (H 2 ), nitrogen (N 2 ), or the like. As the guide gas, an inert gas, for example, a gas of a component similar to helium (He), argon (Ne), or a carrier gas may be used.

배기유닛(1500)은 배기라인(1510), 배기펌프(1520) 및 배기밸브(1530)를 포함할 수 있다. 배기라인(1510)은 일단이 공정챔버(1100)에 형성된 배기홀(1170)에 연결되고, 타단이 배기펌프(1520)에 연결된다.The exhaust unit 1500 may include an exhaust line 1510, an exhaust pump 1520, and an exhaust valve 1530. One end of the exhaust line 1510 is connected to an exhaust hole 1170 formed in the process chamber 1100, and the other end thereof is connected to the exhaust pump 1520.

배기펌프(1520)는 배기라인(1510)을 통해 공정챔버(1100)의 내부에 음압을 가하고, 이에 따라 공정챔버(1100)의 내부로부터 반응가스, 캐리어가스, 가이드 가스 및 증착과정에서 발생하는 생성물 등이 배기된다. 배기펌프(1520)는 이러한 배기과정을 통해 공정챔버(1100)의 내부 압력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 공정챔버(1100)의 내부압력은 수 진공상태로부터 대기압 또는 그 이상의 고압에 이르기까지 다양한 범위로 조절될 수 있다. 배기밸브(1530)는 배기라인(1510) 상에 설치되어 배기라인(1510)의 유량을 제어한다.The exhaust pump 1520 applies a negative pressure to the interior of the process chamber 1100 through the exhaust line 1510, and thus reactant, carrier gas, guide gas and product generated from the deposition process from the interior of the process chamber 1100. Etc. are exhausted. The exhaust pump 1520 may control the internal pressure of the process chamber 1100 through the exhaust process. For example, the internal pressure of the process chamber 1100 may be adjusted in various ranges from a water vacuum state to an atmospheric pressure or higher. The exhaust valve 1530 is installed on the exhaust line 1510 to control the flow rate of the exhaust line 1510.

도 3은 도 1의 노즐유닛(1400)의 단면도이고, 도 4는 도 1의 노즐유닛(1400)의 절개 사시도이다. 도 5는 노즐유닛의 평단면도이다. 3 is a cross-sectional view of the nozzle unit 1400 of FIG. 1, and FIG. 4 is a cutaway perspective view of the nozzle unit 1400 of FIG. 1. 5 is a plan sectional view of the nozzle unit.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 노즐보디(1410)는 외관(1411), 제3내관(1412), 제2내관(1413) 그리고 제1내관(1414)을 포함한다. 외관(1411)은 제3내관(1412)을 감싸고, 제3내관(1412)은 제2내관(1413)을 감싸며, 제2내관(1413)은 제1내관(1414)을 감싸도록 제공된다. 관들(1411, 1412, 1413, 1414)의 상면은 서로 공유될 수 있다. 관들(1411, 1412, 1413, 1414)은 원통 형상으로 제공될 수 있다.3 to 5, the nozzle body 1410 includes an exterior 1411, a third inner tube 1412, a second inner tube 1413, and a first inner tube 1414. The exterior 1411 surrounds the third inner tube 1412, the third inner tube 1412 surrounds the second inner tube 1413, and the second inner tube 1413 is provided to surround the first inner tube 1414. The top surfaces of the tubes 1411, 1412, 1413, 1414 may be shared with each other. The tubes 1411, 1412, 1413, 1414 may be provided in a cylindrical shape.

관들(1411, 1412, 1413, 1414)에 의해 노즐보디(1410)의 내부에는 외관(1411)과 제3내관(1412) 사이의 제1공간(1420), 제3내관(1412)과 제2내관(1413) 사이의 제2공간(1430), 제2내관(1413)과 제1내관(1414) 사이의 제3공간(1440) 그리고 제1내관(1414)의 제4공간(1450)이 제공된다. 제1공간(1420)과 제4공간(1450)은 연결된다. 제1공간(1420)으로는 냉각유체가 흐르고, 제2공간(1430)으로는 공정가스가 유입되고, 제3공간(1440)으로는 가이드 가스가 유입된다.Inside the nozzle body 1410 by the tubes 1411, 1412, 1413, and 1414, the first space 1420, the third inner tube 1412, and the second inner tube between the outer portion 1411 and the third inner tube 1412. A second space 1430 between the 1413, a third space 1440 between the second inner tube 1413 and the first inner tube 1414, and a fourth space 1450 of the first inner tube 1414 are provided. . The first space 1420 and the fourth space 1450 are connected. Cooling fluid flows into the first space 1420, process gas flows into the second space 1430, and guide gas flows into the third space 1440.

냉각유체는 냉각유체 공급원(1425)으로부터 냉각유체 유입라인(1423)을 통해 제1공간(1420)으로 유입되고, 제1공간(1420)과 제4공간(1450)을 거쳐 냉각유체 회수라인(1424)을 통해 냉각유체 공급원(1425)으로 회수되며 순환한다. 냉각유체 유입라인(1423)에는 온도조절부재(1426)가 설치된다. 온도조절부재(1426)는 냉각유체유입라인(1423)을 흐르는 냉각유체의 온도를 조절하여 제1공간(1420)으로 유입되는 냉각유체의 온도를 조절한다. 냉각유체로는 물(H2O) 또는 질소가스 등의 불활성가스가 사용될 수 있다. The cooling fluid is introduced into the first space 1420 from the cooling fluid source 1425 through the cooling fluid inlet line 1423, and passes through the first space 1420 and the fourth space 1450 and the cooling fluid recovery line 1424. ) Is returned to the cooling fluid source 1425 and circulated. The temperature control member 1426 is installed in the cooling fluid inlet line 1423. The temperature control member 1426 controls the temperature of the cooling fluid flowing into the first space 1420 by controlling the temperature of the cooling fluid flowing through the cooling fluid inflow line 1423. As the cooling fluid, an inert gas such as water (H 2 O) or nitrogen gas may be used.

공정가스는 공정가스공급원(1443)으로부터 공정가스라인(1442)을 통해 제3공간(1440)으로 공급된다. 일 예로, 공정가스공급원(1443)으로부터 공급되는 가스는 금속유기화합물 및 수소화합물을 포함할 수 있으며, 제3공간(1440)에서는 금속유기화합물 및 수소화합물이 혼합되어 공정가스가 생성될 수 있다. 이렇게 생성된 공정가스는 제2공간(1430)과 제1공간(1420)을 가로질러 설치되는 제1분사관(1460)들의 제1분사홀(1462)들을 통해 분사된다. Process gas is supplied from the process gas supply source 1443 to the third space 1440 through the process gas line 1442. For example, the gas supplied from the process gas source 1443 may include a metal organic compound and a hydrogen compound, and in the third space 1440, the metal organic compound and the hydrogen compound may be mixed to generate a process gas. The process gas thus generated is injected through the first injection holes 1462 of the first injection pipes 1460 installed across the second space 1430 and the first space 1420.

제1분사관(1460)들은 원주방향을 따라 복수로 제공될 수 있다. 제1분사관(1460)들은 서로 이격되게 제공될 수 있다. 또한, 원주방향에 따라 복수 개 제공되는 제1분사관(1460)들의 세트가 상하방향으로 이격되어 복수로 제공될 수 있다. 이에 따라 공정가스는 제1분사관들(1460)들을 통해 제3공간(1440)으로부터 공정챔버(1100)의 내부로 분사된다. The first injection pipes 1460 may be provided in plurality along the circumferential direction. The first injection pipes 1460 may be provided to be spaced apart from each other. In addition, a plurality of sets of the first injection pipes 1460 provided along the circumferential direction may be provided in a plurality spaced apart in the vertical direction. Accordingly, the process gas is injected into the process chamber 1100 from the third space 1440 through the first injection pipes 1460.

가이드 가스는 가이드가스공급원(1433)으로부터 가이드가스라인(1432)을 통해 제2공간(1430)으로 공급된다. 가이드 가스는 제1공간(1420)을 가로질러 설치되는 제2분사관(1470)들의 제2분사홀(1472)들을 통해 분사된다.The guide gas is supplied from the guide gas supply source 1333 to the second space 1430 through the guide gas line 1432. The guide gas is injected through the second injection holes 1472 of the second injection pipes 1470 installed across the first space 1420.

제2분사관(1470)들은 공정 가스의 분사 방향을 안내하기 위한 가이드 가스를 분사한다. 제2분사관(1470)들은 공정 가스를 분사하는 제1분사관(1460)들 사이 사이에 제공된다. 제2분사관(1470)들은 제1분사관(1460)들과 나란하게 수평방향을 향하도록 설치된다. The second injection pipes 1470 inject a guide gas for guiding the injection direction of the process gas. The second injection pipes 1470 are provided between the first injection pipes 1460 for spraying the process gas. The second injection pipes 1470 are installed to face the horizontal direction in parallel with the first injection pipes 1460.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1분사관(1460) 하나에 4개의 제2분사관(1470)들이 사방으로 배치되는 형태를 갖는다. 즉, 제2분사관(1470)들은 제1분사관(1460) 주변을 둘러싸도록 배치된다. 이처럼, 가이드 가스가 공정 가스의 분사 방향을 안내함으로써 노즐 유닛 표면에서 발생되는 공정 가스의 난기류 현상을 방지할 수 있다. As shown in FIG. 5, four second injection pipes 1470 are arranged in one direction in one first injection pipe 1460. That is, the second injection pipes 1470 are disposed to surround the first injection pipe 1460. As such, the guide gas guides the injection direction of the process gas, thereby preventing turbulence of the process gas generated on the nozzle unit surface.

도 6은 도 1의 노즐유닛(1400)에서 분사되는 가스의 흐름에 관한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a flow of gas injected from the nozzle unit 1400 of FIG. 1.

제1분사관(1460)은 공정챔버(1100)의 내부로 공정가스를 분사한다. 공정가스는 제1분사관(1460)들을 통해 제3내부공간(1440)으로부터 공정챔버(1100)의 내부로 분사된다. The first injection pipe 1460 injects a process gas into the process chamber 1100. The process gas is injected into the process chamber 1100 from the third internal space 1440 through the first injection pipes 1460.

이때, 공정가스는 제1분사관(1460)을 통해 냉각유체가 흐르는 제1공간(1420)을 통과하면서 냉각되므로, 제1분사관(1460)은 냉각된 공정가스를 분사한다. 냉각된 공정가스는 반응성이 낮아 기판(S)에 도달하기 전에 공정챔버(1100), 지지 플레이트, 노즐의 단부 등에 증착하지 않으므로, 기생증착 현상이 1차적으로 방지된다.At this time, since the process gas is cooled while passing through the first space 1420 through which the cooling fluid flows through the first injection pipe 1460, the first injection pipe 1460 injects the cooled process gas. Since the cooled process gas is not reactive and does not deposit on the process chamber 1100, the support plate, the end of the nozzle, or the like before reaching the substrate S, parasitic deposition is primarily prevented.

제2분사관(1470)은 공정가스가 제1분사관(1460)들을 통해 분사시 난기류 현상을 방지하기 위하여 가이드 가스를 분사한다. 이에 따라 가이드 가스는 제1분사관(1460)들 사이 사이로 분사된다. 가이드 가스는 공정 가스가 제1분사관(1460)으로부터 분사될 때 발생되는 확산 현상을 방지하고, 외관 표면에 이상 증착을 방지한다. The second spray pipe 1470 sprays the guide gas to prevent turbulence when the process gas is sprayed through the first spray pipe 1460. Accordingly, the guide gas is injected between the first injection pipes 1460. The guide gas prevents the diffusion phenomenon generated when the process gas is injected from the first injection pipe 1460, and prevents abnormal deposition on the exterior surface.

이하에서는 본 발명에 따른 기판처리방법에 관하여 본 발명에 따른 기판처리장치(1000)를 이용하여 설명한다. 그러나, 이는 설명의 용이를 위한 것에 불과하므로, 본 발명에 따른 기판처리방법은 본 발명에 따른 기판처리장치(1000)와 유사한 다른 장치를 이용하여 수행될 있다.Hereinafter, a substrate processing method according to the present invention will be described using a substrate processing apparatus 1000 according to the present invention. However, since this is only for ease of description, the substrate processing method according to the present invention may be performed using another apparatus similar to the substrate processing apparatus 1000 according to the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 기판처리방법의 일 실시예에 관하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a substrate processing method according to the present invention will be described.

도 7은 본 발명에 따른 기판처리방법의 일 실시예의 순서도이다. 7 is a flow chart of one embodiment of a substrate processing method according to the present invention.

기판처리방법의 일 실시예는, 기판(S)이 안착되는 단계(S110), 기판(S)을 가열하는 단계(S120), 가이드 가스가 분사되는 단계(S130), 공정가스가 분사되는 단계(S140), 박막이 증착되는 단계(S150), 공정챔버(1100)가 배기되는 단계(S160) 및 기판(S)이 반출되는 단계(S170)를 포함할 수 있다.In one embodiment of the substrate processing method, the step of mounting the substrate (S110), the step of heating the substrate (S120), the step of spraying the guide gas (S130), the step of spraying the process gas ( S140, a step of depositing a thin film (S150), a step of removing the process chamber 1100 (S160), and a step of removing the substrate S (S170).

기판(S)은 지지유닛(1200)에 안착된다(S110). 기판(S)은 공정챔버(1100)의 측벽(1120)에 형성된 통로(1140)를 통해 공정챔버(1100) 내부로 반출되고, 반출된 기판(S)은 지지플레이트(1210)의 홀더(1212)에 놓인다.The substrate S is seated on the support unit 1200 (S110). The substrate S is carried out into the process chamber 1100 through a passage 1140 formed in the sidewall 1120 of the process chamber 1100, and the substrate S is taken out from the holder 1212 of the support plate 1210. Is placed on.

가열유닛(1300)은 기판(S)을 가열한다(S120). 기판(S)이 지지유닛(1200)에 놓이면, 가열유닛(1300)이 지지플레이트(1210)를 가열하고, 이에 따라 기판(S)이 가열된다.The heating unit 1300 heats the substrate S (S120). When the substrate S is placed on the support unit 1200, the heating unit 1300 heats the support plate 1210, thereby heating the substrate S.

기판(S)이 증착공정에 적합한 온도로 가열되면, 제2분사관(1470)이 가이드 가스를 분사하고(S130), 제1분사관(1460)은 공정가스를 분사한다(S140). 여기서, 가이드 가스가 먼저 분사된 후 공정가스가 분사되거나 또는 가이드 가스와 공정가스가 동시에 분사될 수 있다. 분사되는 가스는 냉각유체에 의해 냉각된 상태로 분사되므로 공정챔버(1100)의 내벽 또는 노즐유닛(1400), 지지유닛(1200) 등의 공정챔버(1100)의 내부에 설치된 구성요소에 증착되지 않는다. 또한, 가이드 가스가 노즐 유닛(140) 표면의 이상 증착을 효과적으로 예방한다. When the substrate S is heated to a temperature suitable for the deposition process, the second injection pipe 1470 injects the guide gas (S130), and the first injection pipe 1460 injects the process gas (S140). Here, the guide gas may be injected first and then the process gas may be injected or the guide gas and the process gas may be injected simultaneously. The injected gas is injected in a state of being cooled by a cooling fluid and thus is not deposited on an inner wall of the process chamber 1100 or a component installed inside the process chamber 1100 such as the nozzle unit 1400 and the support unit 1200. . In addition, the guide gas effectively prevents abnormal deposition on the surface of the nozzle unit 140.

분사된 공정가스는 기판(S) 상으로 제공되며 기판(S) 상에 박막을 증착한다(S150). 공정가스가 기판(S)에 제공되면, 가열된 기판(S)의 온도에 의해 기판(S) 상에 접착되어 금속산화막의 박막을 형성한다. 이때, 기판(S)은 홀더(1212)에 의해 회전하므로, 공정가스가 기판(S)에 골고루 퍼지고, 박막이 균일하게 형성될 수 있다. 이러한 과정에 따라 금속유기화합물기상증착법이 수행된다.The injected process gas is provided on the substrate S and a thin film is deposited on the substrate S (S150). When the process gas is provided to the substrate S, it is adhered to the substrate S by the temperature of the heated substrate S to form a thin film of a metal oxide film. In this case, since the substrate S is rotated by the holder 1212, the process gas may be evenly spread on the substrate S and a thin film may be uniformly formed. According to this process, a metal organic compound vapor deposition method is performed.

기판(S) 상에 금속산화막이 형성되면, 배기유닛(1500)이 공정유닛을 배기시키고(S160), 배기가 종료되면 공정챔버(1100)의 측벽(1120)에 형성된 통로(1140)를 통해 기판(S)이 외부로 반출되어(S170), 증착공정이 종료된다.When the metal oxide film is formed on the substrate S, the exhaust unit 1500 exhausts the process unit (S160), and when the exhaust is finished, the substrate is formed through the passage 1140 formed in the sidewall 1120 of the process chamber 1100. (S) is carried out to the outside (S170), and the deposition process is completed.

본 발명의 실시예에서는 금속유기물화학기상증착에 의해 기판 상에 박막을 증착하는 장치를 예를 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다양한 종류의 증착 장치에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 기판 처리 장치가 기판 상에 박막을 증착하는 장치인 것으로 예를 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 식각, 애싱 등과 같이 기판이 제공된 챔버 내로 가스 또는 플라즈마를 공급하여 공정을 수행하는 다양한 장치에 적용될 수 있다. In the embodiment of the present invention, an apparatus for depositing a thin film on a substrate by metal organic chemical vapor deposition has been described as an example. However, the present invention is not limited thereto and may be applied to various kinds of deposition apparatuses. In addition, in the embodiment of the present invention, the substrate processing apparatus has been described as an example for depositing a thin film on the substrate. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention may be applied to various apparatuses for performing a process by supplying gas or plasma into a chamber provided with a substrate such as etching or ashing.

또한, 본 발명의 실시예에서는 노즐 유닛 내에 냉각 가스가 흐르는 통로가 형성된 것을 예로 들어 설명하였으나, 노즐 유닛에는 냉각 가스가 흐르는 통로가 제공되지 않을 수도 있다. In addition, in the exemplary embodiment of the present invention, the cooling gas flow path is formed in the nozzle unit as an example, but the cooling gas flow path may not be provided in the nozzle unit.

본 명세서에서 설명한 실시예에서 그 구성요소나 구성단계가 모두 필수적인 것은 아니므로, 본 발명은 그 구성요소나 구성단계의 일부를 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 구성단계들은 반드시 설명된 순서로 수행되어야만 하는 것은 아니므로, 나중에 설명된 단계가 먼저 설명된 단계에 앞서 수행되는 것도 가능하다.In the embodiments described herein, not all components or components are essential, and thus, the present invention may optionally include a part of the components or components. In addition, since the configuration steps are not necessarily to be performed in the order described, it is also possible that the steps described later are performed before the steps described first.

나아가, 상술한 실시예들은 반드시 독립적으로만 수행되어야 하는 것은 아니며, 개별적으로 또는 서로 조합되어 이용될 수 있다.Furthermore, the above-described embodiments are not necessarily to be performed independently, but may be used individually or in combination with each other.

1000: 기판처리장치
1100: 공정챔버 1110: 상부벽 1120: 측벽
1130: 하부벽 1140: 통로 1150: 도어
1160: 승강기 1170: 배기홀
1200: 지지유닛 1210: 지지플레이트 1211: 홀더홈
1212: 홀더 1213: 회전홈
1220: 회전구동부재 1221: 구동축 1222: 모터
1300: 가열유닛
1400: 노즐유닛 1410: 노즐보디
1460: 제1분사관 1470: 제2분사관
1500: 배기유닛 1510: 배기라인
1000: substrate processing apparatus
1100: process chamber 1110: top wall 1120: side wall
1130: lower wall 1140: passage 1150: door
1160: elevator 1170: exhaust hole
1200: support unit 1210: support plate 1211: holder groove
1212: holder 1213: rotating groove
1220: rotary drive member 1221: drive shaft 1222: motor
1300: heating unit
1400: nozzle unit 1410: nozzle body
1460: First Injector 1470: Second Injector
1500: exhaust unit 1510: exhaust line

Claims (2)

공정챔버;
상기 공정챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 지지유닛; 및
상기 공정챔버 내에 배치되며 가스를 분사하는 노즐유닛을 포함하되,
상기 노즐유닛은,
공정가스를 분사하는 제1분사관들; 및
상기 제1분사관들 둘레에 형성되고, 상기 제1분사관들을 통해 분사되는 공정가스의 분사 방향을 가이드해주기 위해 안내 가스를 분사하는 제2분사관들을 포함하는 기판처리장치.A process chamber;
A support unit disposed in the process chamber and supporting a substrate; And
Is disposed in the process chamber and includes a nozzle unit for injecting gas,
Wherein the nozzle unit comprises:
First injection pipes for injecting process gas; And
And second injection pipes formed around the first injection pipes and injecting a guide gas to guide the injection direction of the process gas injected through the first injection pipes. 제 1 항에 있어서,
상기 노즐 유닛은
상기 지지 유닛의 중심 영역의 상부에 배치되고, 상기 공정 가스 및 상기 불활성 가스가 상기 지지 유닛의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 향하는 방사형 가스 흐름을 형성하도록 원통형상으로 제공되는 기판처리장치.

The method of claim 1,
The nozzle unit
A substrate processing apparatus disposed above the center region of the support unit, the process gas and the inert gas being provided in a cylindrical shape to form a radial gas flow from the center region of the support unit to the edge region.

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