KR20250009179A - Apparatus for processing substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 공정 가스를 확산시켜 샤워헤드로 공급하는 확산 수단이 구비된 기판 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판의 공정을 위한 공정 처리 공간을 제공하는 공정 챔버와, 상기 공정 챔버로 공급된 공정 가스를 확산시키는 가스 확산부와, 상기 가스 확산부에 의해 확산된 공정 가스를 상기 기판으로 분사하는 샤워헤드, 및 상기 가스 확산부에 구비되고, 상기 공정 챔버로 공급된 공정 가스를 확산시켜 상기 샤워헤드로 공급하는 분사 노즐을 포함하되, 상기 분사 노즐은, 상기 가스 확산부의 중심에 배치되고, 상기 샤워헤드를 향하여 형성된 노즐 분사홀을 통하여 공정 가스를 확산시켜 분사하는 중심 분사 노즐, 및 상기 중심 분사 노즐의 주변에 배치되고, 상기 샤워헤드와의 사이에 형성된 확산 플레이트를 이용하여 공정 가스를 확산시켜 분사하는 주변 분사 노즐을 포함한다.The present invention relates to a substrate processing device, and more particularly, to a substrate processing device equipped with a diffusion means for diffusing a process gas and supplying it to a showerhead.
A substrate processing device according to an embodiment of the present invention includes a process chamber that provides a process processing space for a substrate process, a gas diffusion unit that diffuses a process gas supplied to the process chamber, a showerhead that sprays the process gas diffused by the gas diffusion unit onto the substrate, and an injection nozzle provided in the gas diffusion unit that diffuses the process gas supplied to the process chamber and supplies it to the showerhead, wherein the injection nozzle includes a central injection nozzle that is arranged at the center of the gas diffusion unit and diffuses and sprays the process gas through a nozzle injection hole formed toward the showerhead, and a peripheral injection nozzle that is arranged around the central injection nozzle and diffuses and sprays the process gas using a diffusion plate formed between the central injection nozzle and the showerhead.
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공정 가스를 확산시켜 샤워헤드로 공급하는 확산 수단이 구비된 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing device, and more specifically, to a substrate processing device equipped with a diffusion means for diffusing a process gas and supplying it to a showerhead.
기판에 박막을 증착시키기 위하여 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition) 또는 원자층 박막 증착법(ALD; Atomic Layer Deposition) 등의 박막 증착 방법이 이용될 수 있다. 화학 기상 증착법 또는 원자층 박막 증착법에 의한 경우 공정 가스가 기판의 표면에서 화학 반응을 일으켜 박막이 형성될 수 있다. 특히, 원자층 박막 증착법에 의한 경우 기판의 표면에 부착된 공정 가스의 한 층이 박막을 형성하기 때문에 원자의 직경과 유사한 두께의 박막의 형성이 가능하다.In order to deposit a thin film on a substrate, a thin film deposition method such as chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD) can be used. In the case of chemical vapor deposition or atomic layer deposition, a thin film can be formed by a process gas causing a chemical reaction on the surface of the substrate. In particular, in the case of atomic layer deposition, since one layer of the process gas attached to the surface of the substrate forms a thin film, it is possible to form a thin film with a thickness similar to the diameter of an atom.
공정 온도의 범위를 확장하기 위하여 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 또는 플라즈마 원자층 박막 증착법(PEALD; Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)이 이용될 수 있다. 플라즈마 화학 기상 증착법 및 플라즈마 원자층 박막 증착법은 화학 기상 증착법 및 원자층 박막 증착법에 비하여 낮은 온도에서 공정 처리가 가능하기 때문에 박막의 물성이 향상될 수 있다.To extend the range of process temperatures, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) or plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) can be used. Since plasma enhanced chemical vapor deposition and plasma enhanced atomic layer deposition can be processed at lower temperatures than chemical vapor deposition and atomic layer deposition, the properties of the thin film can be improved.
기판에 대한 공정을 수행하는 기판 처리 장치는 공정 챔버 및 샤워헤드를 포함할 수 있다. 공정 챔버는 기판의 고정을 위한 공간을 제공하고, 샤워헤드는 기판으로 공정 가스를 분사할 수 있다.A substrate processing device that performs a process on a substrate may include a process chamber and a showerhead. The process chamber provides a space for fixing the substrate, and the showerhead may spray a process gas onto the substrate.
샤워헤드는 공정 가스를 분사하는 복수의 분사홀을 포함할 수 있다. 복수의 분사홀 중 일부 분사홀로 공정 가스가 집중되어 공급되거나 희박하게 공급되는 경우 샤워헤드를 통해 분사되는 공정 가스의 분포가 불균일하게 형성될 수 있다. 샤워헤드에서 분사되는 공정 가스의 분포가 불균일한 경우 기판에 증착되는 박막의 품질이 저감될 수 있다.The showerhead may include a plurality of injection holes for injecting process gas. If the process gas is supplied concentratedly or sparsely to some of the plurality of injection holes, the distribution of the process gas injected through the showerhead may be formed unevenly. If the distribution of the process gas injected from the showerhead is uneven, the quality of the thin film deposited on the substrate may be reduced.
따라서, 샤워헤드를 통하여 분사되는 공정 가스의 분포가 균일하게 형성되도록 하는 발명의 등장이 요구된다.Therefore, an invention is required to form a uniform distribution of process gas sprayed through a showerhead.
등록특허공보 제10-1306315호 (2013.09.09)Patent Publication No. 10-1306315 (2013.09.09)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정 가스를 확산시켜 샤워헤드로 공급하는 확산 수단이 구비된 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a substrate processing device equipped with a diffusion means for diffusing process gas and supplying it to a showerhead.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판의 공정을 위한 공정 처리 공간을 제공하는 공정 챔버와, 상기 공정 챔버로 공급된 공정 가스를 확산시키는 가스 확산부와, 상기 가스 확산부에 의해 확산된 공정 가스를 상기 기판으로 분사하는 샤워헤드, 및 상기 가스 확산부에 구비되고, 상기 공정 챔버로 공급된 공정 가스를 확산시켜 상기 샤워헤드로 공급하는 분사 노즐을 포함하되, 상기 분사 노즐은, 상기 가스 확산부의 중심에 배치되고, 상기 샤워헤드를 향하여 형성된 노즐 분사홀을 통하여 공정 가스를 확산시켜 분사하는 중심 분사 노즐, 및 상기 중심 분사 노즐의 주변에 배치되고, 상기 샤워헤드와의 사이에 형성된 확산 플레이트를 이용하여 공정 가스를 확산시켜 분사하는 주변 분사 노즐을 포함한다.A substrate processing device according to an embodiment of the present invention includes a process chamber that provides a process processing space for a substrate process, a gas diffusion unit that diffuses a process gas supplied to the process chamber, a showerhead that sprays the process gas diffused by the gas diffusion unit onto the substrate, and an injection nozzle provided in the gas diffusion unit that diffuses the process gas supplied to the process chamber and supplies it to the showerhead, wherein the injection nozzle includes a central injection nozzle that is arranged at the center of the gas diffusion unit and diffuses and sprays the process gas through a nozzle injection hole formed toward the showerhead, and a peripheral injection nozzle that is arranged around the central injection nozzle and diffuses and sprays the process gas using a diffusion plate formed between the central injection nozzle and the showerhead.
상기 중심 분사 노즐은 공정 가스의 확산을 위한 노즐 확산 공간을 포함하고, 상기 노즐 분사홀은 상기 노즐 확산 공간에서 확산된 공정 가스를 상기 샤워헤드로 분사한다.The above central injection nozzle includes a nozzle diffusion space for diffusion of a process gas, and the nozzle injection hole injects the process gas diffused in the nozzle diffusion space into the showerhead.
상기 노즐 분사홀은, 상기 샤워헤드의 표면에 대하여 수직 방향으로 형성되고, 상기 노즐 확산 공간의 중심 영역에 연결된 수직 분사홀, 및 상기 샤워헤드의 표면에 대하여 경사지어 형성되고, 상기 노즐 확산 공간의 가장자리 영역에 연결된 경사 분사홀을 포함한다.The above nozzle injection holes include a vertical injection hole formed in a vertical direction with respect to the surface of the showerhead and connected to a central area of the nozzle diffusion space, and an inclined injection hole formed at an angle with respect to the surface of the showerhead and connected to an edge area of the nozzle diffusion space.
상기 가스 확산부는 상기 샤워헤드를 향하는 표면이 함몰되어 형성되고, 상기 분사 노즐이 결합되는 노즐홈을 포함한다.The above gas diffusion portion is formed by a sunken surface facing the showerhead and includes a nozzle groove into which the spray nozzle is coupled.
상기 노즐홈은, 상기 노즐홈은 상기 중심 분사 노즐이 결합되는 중심 노즐홈, 및 상기 주변 분사 노즐이 결합되는 주변 노즐홈을 포함하고, 상기 주변 노즐홈은 상기 중심 노즐홈에 외접하도록 형성된다.The above nozzle groove includes a central nozzle groove to which the central injection nozzle is coupled, and a peripheral nozzle groove to which the peripheral injection nozzles are coupled, and the peripheral nozzle groove is formed to be external to the central nozzle groove.
상기 중심 노즐홈은, 상기 중심 분사 노즐이 삽입되어 결합되는 중심 고정홈, 및 상기 중심 분사 노즐에서 분사된 공정 가스의 확산 방향으로 가이드하는 중심 가이드홈을 포함한다.The above-mentioned central nozzle groove includes a central fixing groove into which the central injection nozzle is inserted and coupled, and a central guide groove that guides the process gas injected from the central injection nozzle in the diffusion direction.
상기 주변 노즐홈은, 상기 주변 분사 노즐이 삽입되어 결합되는 주변 고정홈, 및 상기 주변 분사 노즐에서 분사된 공정 가스의 확산 방향으로 가이드하는 주변 가이드홈을 포함한다.The above peripheral nozzle groove includes a peripheral fixing groove into which the peripheral injection nozzle is inserted and coupled, and a peripheral guide groove that guides the diffusion direction of the process gas injected from the peripheral injection nozzle.
상기 샤워헤드는 상기 가스 확산부로부터 공급된 공정 가스를 분사하는 샤워 분사홀을 포함하고, 상기 노즐 분사홀과 상기 샤워 분사홀은 분사되는 방향에서 바라볼 때 상호 중첩되지 않도록 배치된다.The above showerhead includes a shower injection hole that injects a process gas supplied from the gas diffusion unit, and the nozzle injection hole and the shower injection hole are arranged so as not to overlap each other when viewed from the injection direction.
상기 중심 분사 노즐의 직경은 상기 주변 분사 노즐의 직경에 비하여 크게 형성된다.The diameter of the central injection nozzle is formed larger than the diameters of the peripheral injection nozzles.
상기 중심 분사 노즐의 직경은 상기 주변 분사 노즐의 직경에 비하여 작게 형성된다.The diameter of the central injection nozzle is formed smaller than the diameters of the peripheral injection nozzles.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 따르면 공정 가스를 확산시켜 샤워헤드로 공급하는 확산 수단이 구비되기 때문에 샤워헤드를 통하여 분사되는 공정 가스의 분포가 균일하게 형성되는 장점이 있다.According to the substrate processing device according to the embodiment of the present invention as described above, since a diffusion means for diffusing process gas and supplying it to the showerhead is provided, there is an advantage in that the distribution of the process gas sprayed through the showerhead is formed uniformly.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 가스 분사부를 나타낸 도면이다.
도 3은 가스 확산부의 저면도이다.
도 4는 중심 분사 노즐의 직경이 주변 분사 노즐의 직경에 비하여 작은 가스 확산부의 저면도이다.
도 5는 중심 분사 노즐이 가스 확산부에 설치되는 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 노즐 분사홀과 샤워 분사홀의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 주변 분사 노즐을 나타낸 도면이다.
도 8은 주변 분사 노즐이 가스 확산부에 설치되는 것을 나타낸 도면이다.
도 9는 경사 분사홀이 구비된 중심 분사 노즐이 가스 확산부에 설치되는 것을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 가스 확산부와 중심 분사 노즐 간의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a drawing showing a substrate processing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a drawing showing a gas injection unit.
Figure 3 is a bottom view of the gas diffusion section.
Figure 4 is a bottom view of a gas diffusion region in which the diameter of the central injection nozzle is smaller than the diameters of the peripheral injection nozzles.
Figure 5 is a drawing showing a central injection nozzle installed in a gas diffusion section.
Figure 6 is a drawing for explaining the arrangement relationship between the nozzle injection hole and the shower injection hole.
Figure 7 is a drawing showing a peripheral injection nozzle.
Figure 8 is a drawing showing a peripheral injection nozzle installed in a gas diffusion section.
Figure 9 is a drawing showing a central injection nozzle equipped with an inclined injection hole installed in a gas diffusion section.
Figure 10 is a drawing for explaining the arrangement relationship between the gas diffusion section and the central injection nozzle illustrated in Figure 9.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The advantages and features of the present invention, and the methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and the present embodiments are provided only to make the disclosure of the present invention complete and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with a meaning that can be commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries shall not be ideally or excessively interpreted unless explicitly specifically defined.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다.Figure 1 is a drawing showing a substrate processing device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 챔버 리드(200), 기판 지지부(300), 가스 공급부(400), 가스 분사부(500), 전력 공급부(600) 및 제어부(700)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a substrate processing device (10) according to an embodiment of the present invention is configured to include a process chamber (100), a chamber lid (200), a substrate support unit (300), a gas supply unit (400), a gas injection unit (500), a power supply unit (600), and a control unit (700).
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 박막을 증착할 수 있다. 구체적으로, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 또는 플라즈마 원자층 박막 증착법(PEALD; Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)을 이용하여 기판(W)에 박막을 증착할 수 있다. 또는, 기판 처리 장치(10)는 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition) 또는 원자층 박막 증착법(ALD; Atomic Layer Deposition)을 이용하여 기판(W)에 박막을 증착할 수도 있다. 이러한 경우 플라즈마의 발생에 이용되는 전력 공급부(600)가 생략될 수 있다.The substrate processing device (10) according to an embodiment of the present invention can deposit a thin film on a substrate (W). Specifically, the substrate processing device (10) can deposit a thin film on the substrate (W) using a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method or a plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) method. Alternatively, the substrate processing device (10) can deposit a thin film on the substrate (W) using a chemical vapor deposition (CVD) method or an atomic layer deposition (ALD) method. In this case, the power supply unit (600) used to generate plasma can be omitted.
공정 챔버(100)는 기판(W)의 공정을 위한 공정 처리 공간을 제공한다. 이를 위하여, 공정 챔버(100)에는 기판 지지부(300) 및 가스 분사부(500)가 구비될 수 있다.The process chamber (100) provides a process treatment space for the process of the substrate (W). For this purpose, the process chamber (100) may be equipped with a substrate support unit (300) and a gas injection unit (500).
챔버 리드(200)는 플레이트의 형태로 제공되어 공정 챔버(100)의 상부 개구를 밀폐시킬 수 있다. 또한, 챔버 리드(200)는 가스 분사부(500)를 지지할 수 있다. 가스 분사부(500)는 챔버 리드(200)의 하측면에 고정될 수 있다.The chamber lid (200) is provided in the form of a plate and can seal the upper opening of the process chamber (100). In addition, the chamber lid (200) can support the gas injection unit (500). The gas injection unit (500) can be fixed to the lower surface of the chamber lid (200).
기판 지지부(300)는 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 지지부(300)는 기판(W)이 안착 가능한 안착면을 구비할 수 있다. 기판 지지부(300)의 안착면에 안착된 기판(W)에 대하여 공정이 수행될 수 있다.The substrate support (300) can support the substrate (W). The substrate support (300) can have a mounting surface on which the substrate (W) can be mounted. A process can be performed on the substrate (W) mounted on the mounting surface of the substrate support (300).
기판 지지부(300)는 기판(W)을 가열할 수 있다. 이를 위하여. 기판 지지부(300)의 내부에는 코일(310)이 구비될 수 있다. 코일(310)은 공급된 전력으로 열을 발생시킬 수 있다. 코일(310)에서 발산된 열은 기판 지지부(300)의 몸체를 통해 기판(W)으로 전달될 수 있다. 코일(310)은 전계의 형성을 위한 전극의 역할을 수행할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 샤워헤드(520)에 RF 전력이 공급되는 경우 샤워헤드(520)와 코일(310)의 사이에 전계가 형성될 수 있다.The substrate support (300) can heat the substrate (W). For this purpose, a coil (310) may be provided inside the substrate support (300). The coil (310) can generate heat with the supplied power. The heat emitted from the coil (310) can be transferred to the substrate (W) through the body of the substrate support (300). The coil (310) can serve as an electrode for forming an electric field. As described below, when RF power is supplied to the showerhead (520), an electric field can be formed between the showerhead (520) and the coil (310).
가스 공급부(400)에는 가스 이송 라인(800)이 연결될 수 있다. 가스 이송 라인(800)은 가스 공급부(400)로 이송되는 공정 가스의 이송 경로를 제공할 수 있다. 가스 이송 라인(800)은 복수 개가 구비될 수 있다. 복수의 가스 이송 라인(800)은 서로 다른 공정 가스를 이송할 수 있다.A gas transfer line (800) may be connected to the gas supply unit (400). The gas transfer line (800) may provide a transfer path for process gas transferred to the gas supply unit (400). A plurality of gas transfer lines (800) may be provided. The plurality of gas transfer lines (800) may transfer different process gases.
가스 공급부(400)는 가스 분사부(500)로 공정 가스를 공급하는 역할을 수행한다. 가스 공급부(400)는 가스 분사부(500)에 연결될 수 있다.The gas supply unit (400) serves to supply process gas to the gas injection unit (500). The gas supply unit (400) can be connected to the gas injection unit (500).
가스 분사부(500)는 공정 가스를 기판(W)으로 분사하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 가스 분사부(500)는 기판(W)의 표면 전체 영역에 걸쳐 균일한 분포로 공정 가스가 분사되도록 할 수 있다. 본 발명에서 공정 가스는 소스 가스, 소스 퍼지 가스, 반응 가스 및 반응 퍼지 가스를 포함할 수 있다. 소스 가스, 소스 퍼지 가스, 반응 가스 및 반응 퍼지 가스는 가스 분사부(500)에서 순차적으로 분사되거나 적어도 일부가 동시에 분사될 수 있다. 소스 가스 및 반응 가스는 가스 분사부(500)에서 분사된 이후에 서로 충돌하여 반응할 수 있다. 그리고, 반응 가스에 의하여 활성화된 소스 가스가 기판(W)에 접촉하여 기판(W)에 대한 공정 처리가 수행될 수 있다. 예를 들어, 활성화된 소스 가스가 기판(W)에 박막으로 증착될 수 있다.The gas injection unit (500) performs the function of injecting the process gas to the substrate (W). Specifically, the gas injection unit (500) can inject the process gas with a uniform distribution over the entire surface area of the substrate (W). In the present invention, the process gas may include a source gas, a source purge gas, a reaction gas, and a reaction purge gas. The source gas, the source purge gas, the reaction gas, and the reaction purge gas may be sequentially injected from the gas injection unit (500), or at least some of them may be injected simultaneously. The source gas and the reaction gas may collide with each other and react after being injected from the gas injection unit (500). Then, the source gas activated by the reaction gas may come into contact with the substrate (W) to perform a process treatment on the substrate (W). For example, the activated source gas may be deposited as a thin film on the substrate (W).
가스 분사부(500)는 가스 확산부(510) 및 샤워헤드(520)를 포함하여 구성된다. 가스 확산부(510)는 공정 챔버(100)로 공급된 공정 가스를 확산시키는 역할을 수행한다. 가스 공급부(400)에서 가스 확산부(510)로 공정 가스가 공급될 수 있다. 가스 확산부(510)는 해당 공정 가스를 확산시켜 샤워헤드(520)로 전달할 수 있다.The gas injection unit (500) is configured to include a gas diffusion unit (510) and a showerhead (520). The gas diffusion unit (510) performs the role of diffusing the process gas supplied to the process chamber (100). The process gas can be supplied from the gas supply unit (400) to the gas diffusion unit (510). The gas diffusion unit (510) can diffuse the process gas and deliver it to the showerhead (520).
샤워헤드(520)는 가스 확산부(510)에 의해 확산된 공정 가스를 기판(W)으로 분사할 수 있다. 샤워헤드(520)는 공정 가스의 분사를 위한 샤워 분사홀(521)을 구비할 수 있다. 샤워 분사홀(521)은 가스 확산부(510)로부터 공급된 공정 가스를 분사할 수 있다. 샤워 분사홀(521)은 샤워헤드(520)의 일정 범위에 걸쳐 분포될 수 있다. 샤워 분사홀(521) 중 일부 샤워 분사홀(521)로 공정 가스가 집중되어 공급되거나 희박하게 공급되는 경우 샤워헤드(520)를 통해 분사되는 공정 가스의 분포가 불균일하게 형성될 수 있다. 공정 가스가 불균일하게 분포되어 분사되는 경우 기판(W)에 증착되는 박막의 품질이 저하될 수 있다. 가스 확산부(510)에 의해 확산된 공정 가스가 샤워헤드(520)를 통해 분사되기 때문에 기판(W)으로 분사되는 공정 가스의 분포가 균일하게 형성될 수 있다. 이로 인해, 기판(W)에 증착되는 박막의 품질이 향상될 수 있다.The showerhead (520) can spray the process gas diffused by the gas diffusion unit (510) onto the substrate (W). The showerhead (520) can be provided with shower injection holes (521) for spraying the process gas. The shower injection holes (521) can spray the process gas supplied from the gas diffusion unit (510). The shower injection holes (521) can be distributed over a certain range of the showerhead (520). If the process gas is supplied concentratedly or sparsely to some of the shower injection holes (521), the distribution of the process gas sprayed through the showerhead (520) can be formed unevenly. If the process gas is unevenly distributed and sprayed, the quality of the thin film deposited on the substrate (W) can deteriorate. Since the process gas diffused by the gas diffusion unit (510) is sprayed through the showerhead (520), the distribution of the process gas sprayed onto the substrate (W) can be formed uniformly. As a result, the quality of the thin film deposited on the substrate (W) can be improved.
전력 공급부(600)는 플라즈마의 발생을 위한 RF 전력을 공정 챔버(100)로 공급할 수 있다. 구체적으로, 전력 공급부(600)는 샤워헤드(520)로 RF 전력을 공급할 수 있다. 샤워헤드(520)는 RF 전력을 공급받는 별도의 전극 플레이트(미도시)를 구비하거나, 자체적으로 RF 전력을 공급받는 전극의 역할을 수행할 수 있다. 전술한 바와 같이, 기판 지지부(300)는 전극의 역할을 수행하는 코일(310)을 포함할 수 있다. 샤워헤드(520)로 RF 전력이 공급되는 경우 샤워헤드(520)와 기판 지지부(300)의 코일(310)의 사이에 전계가 형성될 수 있다. RF 전력의 공급으로 형성된 전계에 의해 공정 챔버(100)로 유입된 공정 가스가 플라즈마 상태의 입자로 변환되고, 플라즈마 입자가 기판(W)의 표면에 안착된 공정 가스와 반응하여 기판(W)에 대한 공정 처리가 수행될 수 있다.The power supply unit (600) can supply RF power for generating plasma to the process chamber (100). Specifically, the power supply unit (600) can supply RF power to the showerhead (520). The showerhead (520) may have a separate electrode plate (not shown) that receives RF power, or may serve as an electrode that receives RF power on its own. As described above, the substrate support unit (300) may include a coil (310) that serves as an electrode. When RF power is supplied to the showerhead (520), an electric field may be formed between the showerhead (520) and the coil (310) of the substrate support unit (300). The electric field formed by the supply of RF power causes the process gas introduced into the process chamber (100) to be converted into particles in a plasma state, and the plasma particles react with the process gas settled on the surface of the substrate (W), so that process processing for the substrate (W) may be performed.
제어부(700)는 기판 처리 장치(10)에 대한 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(700)는 가스 공급부(400)를 제어하여 공정 가스가 가스 분사부(500)로 공급되는 것을 제어하거나 샤워헤드(520)에 RF 전력이 공급되는 것을 제어할 수 있다.The control unit (700) can perform overall control of the substrate processing device (10). For example, the control unit (700) can control the gas supply unit (400) to control the supply of process gas to the gas injection unit (500) or control the supply of RF power to the showerhead (520).
도 2는 가스 분사부를 나타낸 도면이고, 도 3은 가스 확산부의 저면도이며, 도 4는 중심 분사 노즐의 직경이 주변 분사 노즐의 직경에 비하여 작은 가스 확산부의 저면도이다.Fig. 2 is a drawing showing a gas injection part, Fig. 3 is a bottom view of a gas diffusion part, and Fig. 4 is a bottom view of a gas diffusion part in which the diameter of the central injection nozzle is smaller than the diameters of the peripheral injection nozzles.
도 2 및 도 3을 참조하면, 가스 분사부(500)는 가스 확산부(510), 샤워헤드(520) 및 분사 노즐(530, 540)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the gas injection unit (500) may include a gas diffusion unit (510), a showerhead (520), and an injection nozzle (530, 540).
가스 확산부(510)에는 가스 확산홈(511)이 형성될 수 있다. 가스 확산홈(511)은 가스 확산부(510)의 일측면이 내측으로 함몰되어 형성될 수 있다. 가스 확산홈(511)은 가스 공급부(400)에서 공급된 공정 가스를 일정 범위만큼 확산시키는 역할을 수행한다. 가스 확산홈(511)에서 확산된 공정 가스는 가스 분배 라인(516)을 통해 분사 노즐(530, 540)로 분배될 수 있다.A gas diffusion groove (511) may be formed in the gas diffusion unit (510). The gas diffusion groove (511) may be formed by one side of the gas diffusion unit (510) being sunken inward. The gas diffusion groove (511) serves to diffuse the process gas supplied from the gas supply unit (400) to a certain range. The process gas diffused in the gas diffusion groove (511) may be distributed to the injection nozzles (530, 540) through the gas distribution line (516).
가스 확산홈(511)에서 분기된 가스 분배 라인(516)의 말단에는 분사 노즐(530, 540)이 구비될 수 있다. 분사 노즐(530, 540)은 가스 분배 라인(516)을 통해 공급된 공정 가스를 분사할 수 있다.An injection nozzle (530, 540) may be provided at the end of a gas distribution line (516) branched from a gas diffusion groove (511). The injection nozzle (530, 540) may inject process gas supplied through the gas distribution line (516).
가스 확산부(510)는 샤워헤드(520)를 향하는 표면이 함몰되어 형성되고, 분사 노즐(530, 540)이 결합되는 노즐홈(513, 514)을 포함할 수 있다. 분사 노즐(530, 540)은 노즐홈(513, 514)에 배치될 수 있다. 노즐홈(513, 514)은 중심 노즐홈(513) 및 주변 노즐홈(514)을 포함할 수 있다. 중심 노즐홈(513)에는 중심 분사 노즐(530)이 결합되고, 주변 노즐홈(514)에는 주변 분사 노즐(540)이 결합될 수 있다.The gas diffusion portion (510) may include a nozzle groove (513, 514) in which a surface facing the showerhead (520) is sunken and a spray nozzle (530, 540) is coupled. The spray nozzle (530, 540) may be arranged in the nozzle groove (513, 514). The nozzle groove (513, 514) may include a central nozzle groove (513) and peripheral nozzle grooves (514). A central spray nozzle (530) may be coupled to the central nozzle groove (513), and peripheral spray nozzles (540) may be coupled to the peripheral nozzle groove (514).
주변 노즐홈(514)은 중심 노즐홈(513)에 외접하도록 형성될 수 있다. 이러한 경우 링의 형상으로 배치된 복수의 주변 노즐홈(514)에 대한 중심 노즐홈(513)의 크기를 최대로 형성하는 것이 가능하고, 중심 분사 노즐(530)에 의해 분사되는 공정 가스의 분사량이 향상될 수 있다.The peripheral nozzle groove (514) may be formed to be external to the central nozzle groove (513). In this case, it is possible to form the size of the central nozzle groove (513) to the maximum for a plurality of peripheral nozzle grooves (514) arranged in a ring shape, and the injection amount of the process gas injected by the central injection nozzle (530) may be improved.
분사 노즐(530, 540)은 가스 확산부(510)에 구비되고, 공정 챔버(100)로 공급된 공정 가스를 확산시켜 샤워헤드(520)로 분사할 수 있다. 분사 노즐(530, 540)은 중심 분사 노즐(530) 및 주변 분사 노즐(540)을 포함할 수 있다. 중심 분사 노즐(530)은 가스 확산부(510)의 중심에 배치되고, 주변 분사 노즐(540)은 중심 분사 노즐(530)의 주변에 배치될 수 있다. 주변 분사 노즐(540)은 복수 개가 구비될 수 있다. 복수의 주변 분사 노즐(540)은 중심 분사 노즐(530)을 중심으로 원형으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 주변 분사 노즐(540) 각각과 중심 분사 노즐(530) 간의 거리는 모두 동일하게 형성될 수 있다.The injection nozzles (530, 540) are provided in the gas diffusion unit (510) and can diffuse the process gas supplied to the process chamber (100) and spray it to the showerhead (520). The injection nozzles (530, 540) may include a central injection nozzle (530) and a peripheral injection nozzle (540). The central injection nozzle (530) may be arranged in the center of the gas diffusion unit (510), and the peripheral injection nozzles (540) may be arranged around the central injection nozzle (530). A plurality of peripheral injection nozzles (540) may be provided. The plurality of peripheral injection nozzles (540) may be arranged in a circular shape centered around the central injection nozzle (530). For example, the distances between each of the plurality of peripheral injection nozzles (540) and the central injection nozzle (530) may all be formed to be the same.
중심 분사 노즐(530) 및 주변 분사 노즐(540)은 동시에 공정 가스를 분사할 수 있다. 하나의 주변 분사 노즐(540)은 일정한 분사 범위로 공정 가스를 분사할 수 있으며, 인접한 복수의 주변 분사 노즐(540)의 분사 범위 중 적어도 일부는 중첩될 수 있다. 가스 확산부(510)와 샤워헤드(520)의 사이에는 공정 가스의 확산을 위한 확산 공간이 형성될 수 있다. 중심 분사 노즐(530) 및 주변 분사 노즐(540)에 의해 분사된 공정 가스는 확산 공간에서 확산되고, 확산된 공정 가스는 샤워헤드(520)의 분사홀을 통해 분사되어 기판(W)에 도달할 수 있다.The central injection nozzle (530) and the peripheral injection nozzles (540) can simultaneously inject the process gas. One peripheral injection nozzle (540) can inject the process gas in a certain injection range, and at least some of the injection ranges of adjacent peripheral injection nozzles (540) can overlap. A diffusion space for diffusion of the process gas can be formed between the gas diffusion unit (510) and the showerhead (520). The process gas injected by the central injection nozzle (530) and the peripheral injection nozzles (540) is diffused in the diffusion space, and the diffused process gas can be injected through the injection holes of the showerhead (520) to reach the substrate (W).
중심 분사 노즐(530)은 노즐 확산 공간(531) 및 노즐 분사홀(532)을 포함할 수 있다. 노즐 확산 공간(531)은 공정 가스의 확산을 위하여 구비될 수 있다. 가스 분배 라인을 통해 공급된 공정 가스는 노즐 확산 공간(531)에서 확산될 수 있다. 노즐 확산 공간(531)에는 노즐 분사홀(532)이 연결될 수 있다. 노즐 분사홀(532)은 노즐 확산 공간(531)에서 확산된 공정 가스를 샤워헤드(520)로 분사할 수 있다.The central injection nozzle (530) may include a nozzle diffusion space (531) and a nozzle injection hole (532). The nozzle diffusion space (531) may be provided for diffusion of a process gas. The process gas supplied through the gas distribution line may be diffused in the nozzle diffusion space (531). A nozzle injection hole (532) may be connected to the nozzle diffusion space (531). The nozzle injection hole (532) may spray the process gas diffused in the nozzle diffusion space (531) to the showerhead (520).
노즐 분사홀(532)을 통하여 분사된 공정 가스는 가스 확산부(510) 및 샤워헤드(520)의 사이에 형성된 가스 확산 공간(513)에서 확산될 수 있다. 가스 확산 공간(513)에서 확산된 공정 가스는 샤워헤드(520)의 샤워 분사홀(521)을 통해 기판(W)으로 분사될 수 있다.The process gas injected through the nozzle injection hole (532) can be diffused in the gas diffusion space (513) formed between the gas diffusion part (510) and the showerhead (520). The process gas diffused in the gas diffusion space (513) can be injected onto the substrate (W) through the shower injection hole (521) of the showerhead (520).
주변 분사 노즐(540)은 확산 플레이트(542)(도 7 참조)를 포함할 수 있다. 주변 분사 노즐(540)은 샤워헤드(520)와의 사이에 형성된 확산 플레이트(542)를 이용하여 공정 가스를 확산시켜 분사할 수 있다.The peripheral injection nozzle (540) may include a diffusion plate (542) (see FIG. 7). The peripheral injection nozzle (540) may diffuse and inject the process gas using the diffusion plate (542) formed between it and the showerhead (520).
중심 분사 노즐(530) 및 주변 분사 노즐(540)에 의해 확산된 공정 가스가 가스 확산 공간(513)에서 추가적으로 확산된 이후에 샤워헤드(520)를 통하여 분사됨에 따라 균일한 밀도의 공정 가스가 기판(W)으로 분사될 수 있게 된다.As the process gas diffused by the central injection nozzle (530) and the peripheral injection nozzles (540) is further diffused in the gas diffusion space (513) and then sprayed through the showerhead (520), a process gas of uniform density can be sprayed onto the substrate (W).
특히, 중심 분사 노즐(530)은 샤워헤드(520)를 향하여 형성된 복수의 노즐 분사홀(532)을 통하여 공정 가스를 확산시켜 분사할 수 있다. 이러한 경우 기판(W)이 중심으로 분사되는 공정 가스의 분사량이 향상될 수 있다. 기판(W)의 중심으로 분사된 공정 가스는 기판(W)의 가장자리로 확산되면서 기판(W)의 표면에 부착될 수 있다.In particular, the central injection nozzle (530) can diffuse and inject the process gas through a plurality of nozzle injection holes (532) formed toward the showerhead (520). In this case, the injection amount of the process gas injected toward the center of the substrate (W) can be improved. The process gas injected toward the center of the substrate (W) can be attached to the surface of the substrate (W) while diffusing to the edge of the substrate (W).
중심 분사 노즐(530)의 직경(D)은 주변 분사 노즐(540)의 직경(d1)에 비하여 크게 형성될 수 있다. 샤워헤드(520)의 중심 영역을 향하여 중심 분사 노즐(530)이 공정 가스를 분사하고, 샤워헤드(520)의 가장자리를 향하여 주변 분사 노즐(540)이 공정 가스를 확산시켜 분사할 수 있다.The diameter (D) of the central injection nozzle (530) may be formed larger than the diameter (d1) of the peripheral injection nozzles (540). The central injection nozzle (530) may inject the process gas toward the central area of the showerhead (520), and the peripheral injection nozzles (540) may diffuse and inject the process gas toward the edge of the showerhead (520).
주변 분사 노즐(540)의 직경(d1)에 대한 주변 노즐홈(514)의 직경(d2)의 비율은 1~8의 범위 내에서 결정될 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면, d2/d1은 1~8의 범위에 포함될 수 있다. 주변 노즐홈(514)의 직경(d2)에 대한 중심 분사 노즐(530)의 직경(D)의 비율은 1~19의 범위 내에서 결정될 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면, D/d2는 1~19의 범위에 포함될 수 있다. 여기서, 중심 분사 노즐(530)의 직경(D)은 30~190mm의 범위에 포함되고, 주변 분사 노즐(540)의 직경(d1)은 5~70mm의 범위에 포함되며, 주변 노즐홈(514)의 직경(d2)은 10~80mm의 범위에 포함된 것일 수 있다.The ratio of the diameter (d2) of the peripheral nozzle groove (514) to the diameter (d1) of the peripheral injection nozzle (540) can be determined within a range of 1 to 8. Specifically, d2/d1 can be included in a range of 1 to 8. The ratio of the diameter (D) of the central injection nozzle (530) to the diameter (d2) of the peripheral nozzle groove (514) can be determined within a range of 1 to 19. Specifically, D/d2 can be included in a range of 1 to 19. Here, the diameter (D) of the central injection nozzle (530) can be included in a range of 30 to 190 mm, the diameter (d1) of the peripheral injection nozzle (540) can be included in a range of 5 to 70 mm, and the diameter (d2) of the peripheral nozzle groove (514) can be included in a range of 10 to 80 mm.
중심 분사 노즐(530), 주변 분사 노즐(540) 및 주변 노즐홈(514)의 직경(D, d1, d2)이 적절한 크기로 결정됨에 따라 기판(W)에 증착되는 박막의 균일도가 향상되고, 비저항 및 종횡비 등의 막 특성이 향상될 수 있다. 공정 가스의 물성, 공정 가스의 유량, 공정 챔버(100)의 온도 및 공정 시간이 고려되어 중심 분사 노즐(530), 주변 분사 노즐(540) 및 주변 노즐홈(514)의 직경(D, d1, d2)이 적절한 크기로 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 중심 분사 노즐(530)의 직경은 주변 분사 노즐(540)의 직경에 비하여 작게 형성될 수 있다. 이러한 경우 중심 분사 노즐(530)을 통하여 샤워헤드(520)의 중심 영역 중 일부 영역으로 공정 가스가 집중되어 분사되고, 주변 분사 노즐(540)을 통하여 샤워헤드(520)의 나머지 영역으로 공정 가스가 확산되어 분사될 수 있다.As the diameters (D, d1, d2) of the central injection nozzle (530), the peripheral injection nozzle (540), and the peripheral nozzle grooves (514) are determined to appropriate sizes, the uniformity of the thin film deposited on the substrate (W) is improved, and the film properties such as resistivity and aspect ratio can be improved. The diameters (D, d1, d2) of the central injection nozzle (530), the peripheral injection nozzle (540), and the peripheral nozzle grooves (514) can be determined to appropriate sizes by considering the properties of the process gas, the flow rate of the process gas, the temperature of the process chamber (100), and the process time. For example, as illustrated in FIG. 4, the diameter of the central injection nozzle (530) can be formed smaller than the diameter of the peripheral injection nozzle (540). In this case, the process gas may be concentrated and sprayed into a portion of the central area of the showerhead (520) through the central spray nozzle (530), and the process gas may be diffused and sprayed into the remaining area of the showerhead (520) through the peripheral spray nozzle (540).
도 5는 중심 분사 노즐이 가스 확산부에 설치되는 것을 나타낸 도면이다.Figure 5 is a drawing showing a central injection nozzle installed in a gas diffusion section.
도 5를 참조하면, 중심 분사 노즐(530)은 가스 확산부(510)의 중심 노즐홈(513)에 설치될 수 있다.Referring to FIG. 5, the central injection nozzle (530) can be installed in the central nozzle groove (513) of the gas diffusion portion (510).
가스 확산부(510)는 중심 노즐홈(513)을 포함할 수 있다. 중심 분사 노즐(530)은 중심 노즐홈(513)에 삽입되어 가스 확산부(510)에 결합될 수 있다. 본 발명에서 중심 분사 노즐(530)은 가스 확산부(510)에 탈착 가능하도록 제공될 수 있다. 사용자는 노후한 중심 분사 노즐(530)을 새로운 중심 분사 노즐(530)로 교체하거나 공정의 특성에 적합한 중심 분사 노즐(530)을 가스 확산부(510)에 결합시킬 수 있다.The gas diffusion unit (510) may include a center nozzle groove (513). The center injection nozzle (530) may be inserted into the center nozzle groove (513) and coupled to the gas diffusion unit (510). In the present invention, the center injection nozzle (530) may be provided to be detachable from the gas diffusion unit (510). A user may replace an old center injection nozzle (530) with a new center injection nozzle (530) or couple a center injection nozzle (530) suitable for the characteristics of the process to the gas diffusion unit (510).
도 6은 노즐 분사홀과 샤워 분사홀의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.Figure 6 is a drawing for explaining the arrangement relationship between the nozzle injection hole and the shower injection hole.
도 6을 참조하면, 노즐 분사홀(532)과 샤워 분사홀(521)은 분사되는 방향에서 바라볼 때 상호 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.Referring to FIG. 6, the nozzle spray hole (532) and the shower spray hole (521) can be arranged so as not to overlap each other when viewed from the spraying direction.
노즐 분사홀(532)과 샤워 분사홀(521)이 상호 중첩되는 경우 노즐 분사홀(532)에서 분사된 공정 가스가 그대로 샤워 분사홀(521)을 관통하여 공정 가스의 확산이 정상적으로 수행되지 못할 수 있다. 노즐 분사홀(532)과 샤워 분사홀(521)이 상호 중첩되지 않음에 따라 노즐 분사홀(532)에서 분사된 공정 가스가 샤워헤드(520)의 표면에 충돌하여 가스 확산 공간(513)에서 정상적으로 확산될 수 있다.If the nozzle injection hole (532) and the shower injection hole (521) overlap each other, the process gas injected from the nozzle injection hole (532) may pass through the shower injection hole (521) as is, and the diffusion of the process gas may not be performed normally. Since the nozzle injection hole (532) and the shower injection hole (521) do not overlap each other, the process gas injected from the nozzle injection hole (532) may collide with the surface of the showerhead (520) and be normally diffused in the gas diffusion space (513).
도 7은 주변 분사 노즐을 나타낸 도면이다.Figure 7 is a drawing showing a peripheral injection nozzle.
도 7을 참조하면, 주변 분사 노즐(540)은 노즐 몸체(541), 확산 플레이트(542) 및 레그(543)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 7, the peripheral injection nozzle (540) is configured to include a nozzle body (541), a diffusion plate (542), and a leg (543).
노즐 몸체(541)는 공정 챔버(100)로 공급된 공정 가스의 이송 경로를 제공할 수 있다. 가스 공급부(400)를 통하여 가스 확산부(510)로 공급된 공정 가스는 가스 분배 라인(516)을 통해 주변 분사 노즐(540)로 이송될 수 있다. 노즐 몸체(541)는 가스 분배 라인(516)을 통해 이송된 공정 가스의 이송 경로를 제공할 수 있다. 노즐 몸체(541)는 공정 가스의 이송을 위한 관통홀(PH)을 포함할 수 있으며, 관통홀(PH)을 통과한 공정 가스는 노즐 몸체(541)에서 배출될 수 있다.The nozzle body (541) can provide a transport path for the process gas supplied to the process chamber (100). The process gas supplied to the gas diffusion unit (510) through the gas supply unit (400) can be transported to the surrounding injection nozzle (540) through the gas distribution line (516). The nozzle body (541) can provide a transport path for the process gas transported through the gas distribution line (516). The nozzle body (541) can include a through hole (PH) for transporting the process gas, and the process gas passing through the through hole (PH) can be discharged from the nozzle body (541).
확산 플레이트(542)는 노즐 몸체(541)에서 배출된 공정 가스를 확산시키는 역할을 수행한다. 노즐 몸체(541)에서 배출된 공정 가스가 확산 플레이트(542)에 충돌하여 주변으로 확산되는 것이다. 확산 플레이트(542)는 공정 가스의 배출 경로상에서 노즐 몸체(541)에 대하여 일정 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다. 이에, 확산 플레이트(542)에 충돌한 공정 가스는 노즐 몸체(541)와 확산 플레이트(542)의 틈을 통하여 주변으로 확산될 수 있게 된다.The diffusion plate (542) plays a role in diffusing the process gas discharged from the nozzle body (541). The process gas discharged from the nozzle body (541) collides with the diffusion plate (542) and diffuses to the surroundings. The diffusion plate (542) may be arranged at a predetermined interval from the nozzle body (541) on the process gas discharge path. Accordingly, the process gas colliding with the diffusion plate (542) can diffuse to the surroundings through the gap between the nozzle body (541) and the diffusion plate (542).
확산 플레이트(542)는 노즐 몸체(541)에 결합될 수 있다. 이를 위하여, 확산 플레이트(542)와 노즐 몸체(541)의 사이에 레그(543)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 레그(543)는 2개가 구비될 수 있다. 레그(543)에 의해 노즐 몸체(541)에 대한 확산 플레이트(542)의 자세 및 위치가 고정되고, 노즐 몸체(541)와 확산 플레이트(542) 간의 간격이 유지될 수 있다.The diffusion plate (542) can be coupled to the nozzle body (541). For this purpose, a leg (543) can be provided between the diffusion plate (542) and the nozzle body (541). For example, two legs (543) can be provided. The posture and position of the diffusion plate (542) with respect to the nozzle body (541) can be fixed by the legs (543), and the gap between the nozzle body (541) and the diffusion plate (542) can be maintained.
도 8은 주변 분사 노즐이 가스 확산부에 설치되는 것을 나타낸 도면이다.Figure 8 is a drawing showing a peripheral injection nozzle installed in a gas diffusion section.
도 8을 참조하면, 주변 분사 노즐(540)은 가스 확산부(510)의 주변 노즐홈(514)에 설치될 수 있다.Referring to FIG. 8, a peripheral injection nozzle (540) can be installed in a peripheral nozzle groove (514) of a gas diffusion portion (510).
주변 노즐홈(514)은 주변 고정홈(514a) 및 주변 가이드홈(514b)을 포함할 수 있다. 주변 고정홈(514a)은 주변 분사 노즐(540)이 삽입되어 결합될 수 있다. 구체적으로, 주변 고정홈(514a)은 주변 분사 노즐(540)의 노즐 몸체(541)가 삽입되어 고정되는 공간을 제공할 수 있다. 노즐 몸체(541)는 주변 고정홈(514a)에 삽입되어 고정될 수 있다. 한편, 도시되어 있지는 않으나 노즐 몸체(541)는 볼트와 같은 체결 수단이 이용되어 가스 확산부(510)에 고정될 수 있다. 이를 위하여, 노즐 몸체(541)에는 볼트와의 결합을 위한 플랜지(미도시)가 구비될 수 있다. 주변 고정홈(514a)에 노즐 몸체(541)가 삽입된 상태에서 체결 수단에 의해 노즐 몸체(541)가 가스 확산부(510)에 고정될 수 있다.The peripheral nozzle groove (514) may include a peripheral fixing groove (514a) and a peripheral guide groove (514b). The peripheral injection nozzle (540) may be inserted and coupled into the peripheral fixing groove (514a). Specifically, the peripheral fixing groove (514a) may provide a space in which the nozzle body (541) of the peripheral injection nozzle (540) is inserted and fixed. The nozzle body (541) may be inserted and fixed into the peripheral fixing groove (514a). Meanwhile, although not shown, the nozzle body (541) may be fixed to the gas diffusion unit (510) using a fastening means such as a bolt. For this purpose, the nozzle body (541) may be provided with a flange (not shown) for coupling with the bolt. In a state in which the nozzle body (541) is inserted into the peripheral fixing groove (514a), the nozzle body (541) may be fixed to the gas diffusion unit (510) by the fastening means.
주변 가이드홈(514b)은 주변 분사 노즐(540)에서 분사된 공정 가스의 확산 방향을 가이드하는 역할을 수행할 수 있다. 주변 분사 노즐(540)의 확산 플레이트(542)는 주변 가이드홈(514b)에 배치될 수 있다. 주변 가이드홈(514b)은 주변 가이드 경사면(515)을 포함할 수 있다. 주변 가이드 경사면(515)은 주변 가이드홈(514b)의 내측면일 수 있다. 주변 가이드 경사면(515)은 확산 플레이트(542)를 둘러싸도록 형성되고, 확산 플레이트(542)에서 확산된 공정 가스가 샤워헤드(520)를 향하도록 가이드할 수 있다. 이를 위하여, 주변 가이드홈(514b)의 중심에서 가장자리로 진행하수록 주변 가이드 경사면(515)과 샤워헤드(520) 간의 거리가 감소될 수 있다. 확산 플레이트(542)에 충돌하여 확산된 공정 가스는 대체로 수평 방향의 이동 성분을 포함하는데, 주변 가이드 경사면(515)에 의해 공정 가스의 수직 방향의 이동 성분이 형성될 수 있다.The peripheral guide groove (514b) may serve to guide the diffusion direction of the process gas injected from the peripheral injection nozzle (540). The diffusion plate (542) of the peripheral injection nozzle (540) may be arranged in the peripheral guide groove (514b). The peripheral guide groove (514b) may include a peripheral guide inclined surface (515). The peripheral guide inclined surface (515) may be an inner surface of the peripheral guide groove (514b). The peripheral guide inclined surface (515) is formed to surround the diffusion plate (542) and may guide the process gas diffused from the diffusion plate (542) toward the showerhead (520). To this end, the distance between the peripheral guide inclined surface (515) and the showerhead (520) may decrease as it progresses from the center to the edge of the peripheral guide groove (514b). The process gas diffused by colliding with the diffusion plate (542) generally includes a horizontally moving component, but a vertically moving component of the process gas can be formed by the surrounding guide slope (515).
도 9는 경사 분사홀이 구비된 중심 분사 노즐이 가스 확산부에 설치되는 것을 나타낸 도면이고, 도 10은 도 9에 도시된 가스 확산부와 중심 분사 노즐 간의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.Fig. 9 is a drawing showing a central injection nozzle equipped with an inclined injection hole installed in a gas diffusion section, and Fig. 10 is a drawing for explaining the arrangement relationship between the gas diffusion section and the central injection nozzle shown in Fig. 9.
도 9 및 도 10을 참조하면, 중심 분사 노즐(550)은 가스 확산부(510)에 설치될 수 있다.Referring to FIGS. 9 and 10, a central injection nozzle (550) can be installed in a gas diffusion portion (510).
중심 분사 노즐(550)은 가스 확산홈(551) 및 노즐 분사홀(552a, 552b)을 포함할 수 있다. 가스 확산홈(551)은 가스 확산부(510)의 일측면이 내측으로 함몰되어 형성될 수 있다. 가스 확산홈(551)은 가스 공급부(400)에서 공급된 공정 가스를 일정 범위만큼 확산시키는 역할을 수행한다.The central injection nozzle (550) may include a gas diffusion groove (551) and a nozzle injection hole (552a, 552b). The gas diffusion groove (551) may be formed by one side of the gas diffusion unit (510) being sunken inward. The gas diffusion groove (551) serves to diffuse the process gas supplied from the gas supply unit (400) to a certain range.
노즐 분사홀(552a, 552b)은 수직 분사홀(552a) 및 경사 분사홀(552b)을 포함할 수 있다. 수직 분사홀(552a)은 샤워헤드(520)의 표면에 대하여 수직 방향으로 형성되고, 노즐 확산 공간(531)의 중심 영역에 연결될 수 있다. 수직 분사홀(552a)은 샤워헤드(520)의 표면에 수직한 방향으로 공정 가스를 분사할 수 있다. 경사 분사홀(552b)은 샤워헤드(520)의 표면에 대하여 경사지어 형성되고, 노즐 확산 공간(531)의 가장자리 영역에 연결될 수 있다. 경사 분사홀(552b)은 샤워헤드(520)의 표면에 경사진 방향으로 공정 가스를 분사할 수 있다. 구체적으로, 경사 분사홀(552b)은 중심 분사 노즐(550)의 중심에서 외측을 향하도록 공정 가스를 분사할 수 있다. 경사 분사홀(552b)에 의해 중심 분사 노즐(550)에 의한 공정 가스의 분사 범위가 확장될 수 있다.The nozzle injection holes (552a, 552b) may include a vertical injection hole (552a) and an inclined injection hole (552b). The vertical injection hole (552a) is formed in a vertical direction with respect to the surface of the showerhead (520) and may be connected to a central region of the nozzle diffusion space (531). The vertical injection hole (552a) may inject a process gas in a direction perpendicular to the surface of the showerhead (520). The inclined injection hole (552b) may be formed at an angle with respect to the surface of the showerhead (520) and may be connected to an edge region of the nozzle diffusion space (531). The inclined injection hole (552b) may inject a process gas in an inclined direction with respect to the surface of the showerhead (520). Specifically, the inclined injection hole (552b) may inject a process gas from the center of the central injection nozzle (550) toward the outside. The injection range of the process gas by the central injection nozzle (550) can be expanded by the inclined injection hole (552b).
가스 확산부(510)는 중심 분사 노즐(550)의 결합을 위한 중심 노즐홈(513)을 포함할 수 있다. 중심 노즐홈(513)은 중심 고정홈(513a) 및 중심 가이드홈(513b)을 포함할 수 있다. 중심 고정홈(513a)은 중심 분사 노즐(550)이 삽입되어 결합될 수 있다. 구체적으로, 중심 고정홈(513a)은 중심 분사 노즐(550)이 삽입되어 고정되는 공간을 제공할 수 있다.The gas diffusion unit (510) may include a center nozzle groove (513) for coupling a center injection nozzle (550). The center nozzle groove (513) may include a center fixing groove (513a) and a center guide groove (513b). The center injection nozzle (550) may be inserted and coupled into the center fixing groove (513a). Specifically, the center fixing groove (513a) may provide a space in which the center injection nozzle (550) is inserted and fixed.
중심 가이드홈(513b)은 중심 분사 노즐(550)에서 분사된 공정 가스의 확산 방향을 가이드하는 역할을 수행할 수 있다. 중심 분사 노즐(550)의 경사 분사홀(552b)은 중심 가이드홈(513b)에 인접하여 배치될 수 있다. 중심 가이드홈(513b)은 중심 가이드 경사면(516)을 포함할 수 있다. 중심 가이드 경사면(516)은 중심 가이드홈(513b)의 내측면일 수 있다. 중심 가이드 경사면(516)은 경사 분사홀(552b)을 둘러싸도록 형성되고, 경사 분사홀(552b)에서 분사된 공정 가스가 샤워헤드(520)를 향하도록 가이드할 수 있다. 이를 위하여, 중심 가이드홈(513b)의 중심에서 가장자리로 진행하수록 중심 가이드 경사면(516)과 샤워헤드(520) 간의 거리가 감소될 수 있다. 경사 분사홀(552b)에서 분사된 공정 가스는 중심 가이드 경사면(516)에 의해 가이드되어 그 분사 범위가 결정될 수 있다.The center guide groove (513b) may serve to guide the diffusion direction of the process gas sprayed from the center injection nozzle (550). The inclined injection hole (552b) of the center injection nozzle (550) may be arranged adjacent to the center guide groove (513b). The center guide groove (513b) may include a center guide inclined surface (516). The center guide inclined surface (516) may be an inner surface of the center guide groove (513b). The center guide inclined surface (516) is formed to surround the inclined injection hole (552b) and may guide the process gas sprayed from the inclined injection hole (552b) toward the showerhead (520). To this end, the distance between the center guide inclined surface (516) and the showerhead (520) may decrease as it progresses from the center to the edge of the center guide groove (513b). The process gas injected from the inclined injection hole (552b) can be guided by the center guide inclined surface (516) so that its injection range can be determined.
샤워헤드(520)의 표면과 주변 가이드 경사면(515) 간의 각도(이하, 제1 각도라 한다)(A), 샤워헤드(520)의 표면과 중심 가이드 경사면(516) 간의 각도(이하, 제2 각도라 한다)(B) 및 샤워헤드(520)의 표면과 경사 분사홀(552b) 간의 각도(이하, 제3 각도라 한다)(C)는 사전에 설정된 값으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 각도(A)에 비하여 제2 각도(B)가 크게 형성되고, 제2 각도(B)에 비하여 제3 각도(C)가 크게 형성될 수 있다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 제1 각도(A)는 5~45도의 범위 내에서 결정되고, 제2 각도(B)는 10~90도의 범위 내에서 결정되며, 제3 각도(C)는 15~90도의 범위 내에서 결정될 수 있다. An angle (hereinafter referred to as a first angle) (A) between a surface of the showerhead (520) and a peripheral guide inclined surface (515), an angle (hereinafter referred to as a second angle) (B) between a surface of the showerhead (520) and a central guide inclined surface (516), and an angle (hereinafter referred to as a third angle) (C) between a surface of the showerhead (520) and an inclined spray hole (552b) may be provided as preset values. For example, the second angle (B) may be formed larger than the first angle (A), and the third angle (C) may be formed larger than the second angle (B). To explain this more specifically, the first angle (A) may be determined within a range of 5 to 45 degrees, the second angle (B) may be determined within a range of 10 to 90 degrees, and the third angle (C) may be determined within a range of 15 to 90 degrees.
제1 각도(A), 제2 각도(B) 및 제3 각도(C)가 적절한 값으로 결정됨에 따라 기판(W)에 증착되는 박막의 균일도가 향상되고, 비저항 및 종횡비 등의 막 특성이 향상될 수 있다. 공정 가스의 물성, 공정 가스의 유량, 공정 챔버(100)의 온도 및 공정 시간이 고려되어 제1 각도(A), 제2 각도(B) 및 제3 각도(C)가 적절한 값으로 결정될 수 있다.As the first angle (A), the second angle (B), and the third angle (C) are determined to appropriate values, the uniformity of the thin film deposited on the substrate (W) can be improved, and the film properties such as resistivity and aspect ratio can be improved. The first angle (A), the second angle (B), and the third angle (C) can be determined to appropriate values by considering the properties of the process gas, the flow rate of the process gas, the temperature of the process chamber (100), and the process time.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the above and the attached drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential characteristics thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
10: 기판 처리 장치
100: 공정 챔버
200: 챔버 리드
300: 기판 지지부
400: 가스 공급부
500: 가스 분사부
510: 가스 확산부
520: 샤워헤드
530, 550: 중심 분사 노즐
540: 주변 분사 노즐
600: 전력 공급부
700: 제어부10: Substrate processing device 100: Process chamber
200: Chamber lid 300: Substrate support
400: Gas supply section 500: Gas injection section
510: Gas diffusion section 520: Shower head
530, 550: Center injection nozzle 540: Peripheral injection nozzle
600: Power supply unit 700: Control unit
Claims (10)
상기 공정 챔버로 공급된 공정 가스를 확산시키는 가스 확산부;
상기 가스 확산부에 의해 확산된 공정 가스를 상기 기판으로 분사하는 샤워헤드; 및
상기 가스 확산부에 구비되고, 상기 공정 챔버로 공급된 공정 가스를 확산시켜 상기 샤워헤드로 공급하는 분사 노즐을 포함하되,
상기 분사 노즐은,
상기 가스 확산부의 중심에 배치되고, 상기 샤워헤드를 향하여 형성된 노즐 분사홀을 통하여 공정 가스를 확산시켜 분사하는 중심 분사 노즐; 및
상기 중심 분사 노즐의 주변에 배치되고, 상기 샤워헤드와의 사이에 형성된 확산 플레이트를 이용하여 공정 가스를 확산시켜 분사하는 주변 분사 노즐을 포함하는 기판 처리 장치.A process chamber providing a process treatment space for a substrate process;
A gas diffusion unit for diffusing process gas supplied to the above process chamber;
A showerhead that sprays the process gas diffused by the gas diffusion unit onto the substrate; and
A spray nozzle is provided in the gas diffusion section and diffuses the process gas supplied to the process chamber and supplies it to the showerhead.
The above injection nozzle,
A central injection nozzle that is positioned at the center of the gas diffusion section and diffuses and injects process gas through a nozzle injection hole formed toward the shower head; and
A substrate processing device including a peripheral injection nozzle arranged around the central injection nozzle and spraying a process gas by diffusing it using a diffusion plate formed between the central injection nozzle and the showerhead.
상기 중심 분사 노즐은 공정 가스의 확산을 위한 노즐 확산 공간을 포함하고,
상기 노즐 분사홀은 상기 노즐 확산 공간에서 확산된 공정 가스를 상기 샤워헤드로 분사하는 기판 처리 장치.In the first paragraph,
The above central injection nozzle includes a nozzle diffusion space for diffusion of process gas,
The above nozzle injection hole is a substrate processing device that injects process gas diffused in the nozzle diffusion space to the showerhead.
상기 노즐 분사홀은,
상기 샤워헤드의 표면에 대하여 수직 방향으로 형성되고, 상기 노즐 확산 공간의 중심 영역에 연결된 수직 분사홀; 및
상기 샤워헤드의 표면에 대하여 경사지어 형성되고, 상기 노즐 확산 공간의 가장자리 영역에 연결된 경사 분사홀을 포함하는 기판 처리 장치.In the second paragraph,
The above nozzle injection hole is,
A vertical injection hole formed in a vertical direction with respect to the surface of the shower head and connected to the central area of the nozzle diffusion space; and
A substrate processing device including an inclined spray hole formed at an angle with respect to the surface of the showerhead and connected to an edge area of the nozzle diffusion space.
상기 가스 확산부는 상기 샤워헤드를 향하는 표면이 함몰되어 형성되고, 상기 분사 노즐이 결합되는 노즐홈을 포함하는 기판 처리 장치.In the first paragraph,
A substrate processing device wherein the gas diffusion portion is formed by a sunken surface facing the showerhead and includes a nozzle groove into which the spray nozzle is coupled.
상기 노즐홈은,
상기 노즐홈은 상기 중심 분사 노즐이 결합되는 중심 노즐홈; 및
상기 주변 분사 노즐이 결합되는 주변 노즐홈을 포함하고,
상기 주변 노즐홈은 상기 중심 노즐홈에 외접하도록 형성되는 기판 처리 장치.In the fourth paragraph,
The above nozzle home,
The above nozzle groove is a central nozzle groove to which the central injection nozzle is coupled; and
It includes a peripheral nozzle groove into which the peripheral injection nozzle is coupled,
A substrate processing device in which the peripheral nozzle groove is formed so as to be external to the central nozzle groove.
상기 중심 노즐홈은,
상기 중심 분사 노즐이 삽입되어 결합되는 중심 고정홈; 및
상기 중심 분사 노즐에서 분사된 공정 가스의 확산 방향으로 가이드하는 중심 가이드홈을 포함하는 기판 처리 장치.In clause 5,
The above central nozzle home,
A central fixing groove into which the central injection nozzle is inserted and joined; and
A substrate processing device including a center guide groove that guides the diffusion direction of process gas injected from the center injection nozzle.
상기 주변 노즐홈은,
상기 주변 분사 노즐이 삽입되어 결합되는 주변 고정홈; 및
상기 주변 분사 노즐에서 분사된 공정 가스의 확산 방향으로 가이드하는 주변 가이드홈을 포함하는 기판 처리 장치.In clause 5,
The above surrounding nozzle home,
A peripheral fixing groove into which the peripheral injection nozzle is inserted and joined; and
A substrate processing device including a peripheral guide groove that guides the diffusion direction of a process gas injected from the peripheral injection nozzle.
상기 샤워헤드는 상기 가스 확산부로부터 공급된 공정 가스를 분사하는 샤워 분사홀을 포함하고,
상기 노즐 분사홀과 상기 샤워 분사홀은 분사되는 방향에서 바라볼 때 상호 중첩되지 않도록 배치되는 기판 처리 장치.In the first paragraph,
The above showerhead includes a shower injection hole that injects process gas supplied from the gas diffusion unit,
A substrate processing device in which the nozzle injection hole and the shower injection hole are positioned so as not to overlap each other when viewed from the direction in which they are injected.
상기 중심 분사 노즐의 직경은 상기 주변 분사 노즐의 직경에 비하여 크게 형성되는 기판 처리 장치.In the first paragraph,
A substrate processing device in which the diameter of the central injection nozzle is formed larger than the diameters of the peripheral injection nozzles.
상기 중심 분사 노즐의 직경은 상기 주변 분사 노즐의 직경에 비하여 작게 형성되는 기판 처리 장치.In the first paragraph,
A substrate processing device in which the diameter of the central injection nozzle is formed smaller than the diameters of the peripheral injection nozzles.
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