KR101805582B1 - Apparatus for dispensing gas and treating substrate - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스분사장치 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 공정 진행 시에 분사되는 이종 가스가 서로 섞이지 않도록 하는 가스분사장치 및 기판 처리 장치이다. 본 발명의 실시 형태는 기판지지대를 향해 가스를 분사하는 가스분사장치로서, 상기 기판지지대에 대향하여 마주보는 분사면과, 상기 분사면에 형성되어 가스를 분사하는 분사홀을 포함하고, 상기 분사면은 서로 다른 가스를 분사하는 복수개의 가스분사영역을 가지며, 상기 가스분사영역 중 적어도 어느 하나에 유로홈이 형성된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas injection apparatus and a substrate processing apparatus, and more particularly, to a gas injection apparatus and a substrate processing apparatus which prevent heterogeneous gases injected during processing from being mixed with each other. An embodiment of the present invention is a gas ejection apparatus for ejecting gas toward a substrate support, the apparatus comprising: a jetting surface opposed to the substrate support; and a jetting hole formed on the jetting surface to jet a gas, Has a plurality of gas injection regions for injecting different gases, and a flow path groove is formed in at least one of the gas injection regions.

Description

가스분사장치 및 기판 처리 장치{Apparatus for dispensing gas and treating substrate}[0001] Apparatus for dispensing gas and treating substrate [0002]

본 발명은 가스분사장치 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 공정 진행 시에 분사되는 이종 가스가 서로 섞이지 않도록 하는 가스분사장치 및 기판 처리 장치이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas injection apparatus and a substrate processing apparatus, and more particularly, to a gas injection apparatus and a substrate processing apparatus which prevent heterogeneous gases injected during processing from being mixed with each other.

기판처리장치에는 물리적기상증착장치, 화학적기상증착장치 및 원자층 증착장치 등 여러 가지가 있으며, 최근에는 박막을 얇게 증착할 수 있을 뿐만 아니라 그 박막의 조성도 용이하게 제어할 수 있다는 장점 때문에 원자층 증착장치가 널리 사용된다.The substrate processing apparatuses include various physical vapor deposition apparatuses, chemical vapor deposition apparatuses, and atomic layer deposition apparatuses. In recent years, since the thin film can be deposited thinly and the composition of the thin film can be easily controlled, A deposition apparatus is widely used.

원자층 증착(ALD;Atomic Layer Deposition)은 기판이 소스 가스(source gas), 퍼지 가스(purge gas), 반응 가스(reactant gas) 및 퍼지 가스(purge gas)에 순차적으로 노출됨으로써 박막을 증착한다.Atomic Layer Deposition (ALD) deposits a thin film by sequentially exposing the substrate to source gas, purge gas, reactant gas, and purge gas.

원자층 증착을 수행하는 기판처리장치 및 샤워헤드의 일례를 도 1에 도시하였다. 원자층 증착의 기판처리장치(10)는 박막증착이 이루어지는 내부 공간(110)이 형성된 챔버(100)와, 챔버의 내부에 승강 가능하게 설치되며 기판(W)이 안착되는 기판지지대(200)와, 기판지지대(200)에 안착된 기판에 박막이 형성되도록 그 기판을 향해 원료가스를 분사하는 샤워헤드(300)를 구비한다. 그리고, 기판지지대(200)의 상면에는, 기판(W)이 방사형을 이루도록 복수 배치되어 있다. 샤워헤드(300)는 도 2에 도시한 바와 같이 소스가스 분사영역(310a), 퍼지가스 분사영역(310c), 반응가스 분사영역(310b)이 샤워헤드의 바닥면에 형성되어 있다.An example of a substrate processing apparatus and a showerhead for performing atomic layer deposition is shown in Fig. The substrate processing apparatus 10 for atomic layer deposition includes a chamber 100 in which an internal space 110 for thin film deposition is formed, a substrate support 200 on which a substrate W is mounted, And a showerhead 300 for spraying the source gas toward the substrate so as to form a thin film on the substrate mounted on the substrate support 200. On the upper surface of the substrate support 200, a plurality of the substrates W are radially arranged. The shower head 300 has a source gas injection area 310a, a purge gas injection area 310c, and a reaction gas injection area 310b formed on the bottom surface of the showerhead as shown in FIG.

따라서 기판이 소스가스/반응가스 및 퍼지가스에 순차적으로 노출됨으로써 박막이 증착된다. 또한, 기판처리장치(10)에는, 기판(W)을 기판지지대(200)에 로딩하거나 박막증착이 완료된 기판을 기판지지지대로부터 언로딩하기 위한 리프트 핀이 구비되어 있다.
Thus, the thin film is deposited by sequentially exposing the substrate to the source gas / reactive gas and the purge gas. The substrate processing apparatus 10 is also provided with a lift pin for loading the substrate W onto the substrate support 200 or for unloading the substrate on which the thin film deposition is completed from the substrate support.

그런데, 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스가 분사되는 샤워헤드의 면이 모두 같은 높이 위치에 있어 박막 증착에 있어 비효율적인 문제가 있다. 즉, 도 2의 A-A' 부분의 샤워헤드 단면도를 도시한 도 3을 참조하면, 퍼지 가스, 소스 가스, 반응 가스가 분사되는 샤워헤드의 분사 영역의 면이 모두 같은 높이 위치에 있기 때문에, 가스 분사 시에 각 가스들이 서로 섞이는 문제가 있다. 특히, 샤워헤드 내측 부분에서 분사되는 가스의 경우 가스 흐름에 따라서 서로 섞이는 경우가 빈번하게 발생한다.However, since the surfaces of the showerhead where the source gas, the purge gas, and the reactive gas are injected are all located at the same height position, there is a problem of ineffective in thin film deposition. That is, referring to FIG. 3 showing the sectional view of the showerhead AA 'in FIG. 2, since the surfaces of the jetting regions of the shower head, in which the purge gas, the source gas and the reactive gas are injected, There is a problem that each gas mixes with each other. Particularly, in the case of the gas injected from the inside of the showerhead, the gas is frequently mixed with each other according to the gas flow.

한국공개특허 10-2011-0054833Korean Patent Publication No. 10-2011-0054833

본 발명의 기술적 과제는 기판 상에 균일하게 박막을 증착하는 가스분사장치 및 기판처리장치를 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 원자층 증착의 공정 과정에 있어서 기판으로 분사되는 이종 가스들이 서로 섞이지 않도록 하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 기판 상에 가스가 고르게 분사되도록 하는데 있다.An object of the present invention is to provide a gas injection apparatus and a substrate processing apparatus for uniformly depositing a thin film on a substrate. The present invention also provides a method for preventing heterogeneous gases injected into a substrate from being mixed with each other during a process of atomic layer deposition. It is another object of the present invention to uniformly inject gas onto a substrate.

본 발명의 실시 형태는 기판지지대를 향해 가스를 분사하는 가스분사장치로서, 상기 기판지지대에 대향하여 마주보는 분사면과, 상기 분사면에 형성되어 가스를 분사하는 분사홀을 포함하고, 상기 분사면은 서로 다른 가스를 분사하는 복수개의 가스분사영역을 가지며, 상기 가스분사영역 중 적어도 어느 하나에 유로홈이 형성된다.An embodiment of the present invention is a gas ejection apparatus for ejecting gas toward a substrate support, the apparatus comprising: a jetting surface opposed to the substrate support; and a jetting hole formed on the jetting surface to jet a gas, Has a plurality of gas injection regions for injecting different gases, and a flow path groove is formed in at least one of the gas injection regions.

상기 가스분사영역은, 상기 분사면에 홈 형태로 파여져 있으며, 홈의 표면에 분사홀이 형성된 단차홈과, 상기 단차홈이 형성되지 않아 분사홀을 갖지 않는 비분사면과, 적어도 어느 하나의 가스분사영역의 비분사면에 형성된 유로홈을 포함한다.Wherein the gas injection area has a stepped groove formed in the shape of a groove on the jetting surface and formed with a jetting hole on a surface of the groove, a non-jetting surface having no jetting hole without forming the jetting groove, And a flow channel formed on the non-diffusing surface of the region.

복수의 가스 분사 영역이 상기 가스 분사 장치의 둘레를 따라 방사형으로 형성된다. 상기 유로 홈은 가스 분사 영역의 내측 가장자리와 외측 가장자리를 연결하는 방향으로 형성되어 가스 분사 영역의 외부 공간으로 연결된다. 또한 상기 유로 홈이 내측에서 외측으로 갈수록 깊어지는 것을 특징으로 한다.A plurality of gas injection regions are formed radially along the periphery of the gas injection device. The flow channel is formed in a direction connecting the inner edge and the outer edge of the gas injection region and connected to the outer space of the gas injection region. And the flow channel is deepened from the inside toward the outside.

또한 본 발명의 실시 형태인 기판처리장치는, 공정이 진행되는 내부 공간을 가지는 챔버와, 기판지지대에 대향하여 마주보는 분사면에 가스를 분사하는 분사홀이 형성되며, 상기 내부 공간의 상부에 배치된 가스분사장치와, 복수개의 기판을 지지하며 상기 가스분사장치에 대향하여 평행하게 배치되고 회전 가능한 기판 지지대를 포함하며, 상기 분사면은 서로 다른 가스를 분사하는 복수개의 가스분사영역을 가지며, 상기 가스분사영역 중 적어도 어느 하나에 유로홈이 형성된다.Further, a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber having an internal space in which a process proceeds, and a spray hole for spraying a gas on a spray surface opposite to the substrate support, And a plurality of gas ejection regions for ejecting different gases, wherein the plurality of gas ejection regions have a plurality of gas ejection regions for ejecting different gases, wherein the plurality of gas ejection regions are arranged in parallel to each other, The flow grooves are formed in at least one of the gas injection regions.

상기 가스분사영역은 소스가스 분사영역, 퍼지가스 분사영역, 반응가스 분사영역, 퍼지가스 분사영역을 포함하며, 상기 유로 홈은 상기 소스가스 분사영역 및 반응가스 분사영역 중 적어도 어느 하나에 형성된다.The gas injection region includes a source gas injection region, a purge gas injection region, a reaction gas injection region, and a purge gas injection region, and the flow path groove is formed in at least one of the source gas injection region and the reaction gas injection region.

또한 분사량이 서로 다른 가스분사영역이 있는 경우, 분사량이 가장 큰 가스분사영역에 유로 홈을 형성하며, 분사압이 서로 다른 가스분사영역이 있는 경우, 분사압이 가장 큰 가스분사영역에 유로 홈을 형성한다. 또한 상기 가스분사영역은 소스가스 분사영역, 퍼지가스 분사영역, 반응가스 분사영역, 퍼지가스 분사영역을 포함한다.Further, when there is a gas injection region having a different injection amount, a flow path groove is formed in the gas injection region having the largest injection amount, and when there is a gas injection region having a different injection pressure, . The gas injection region also includes a source gas injection region, a purge gas injection region, a reaction gas injection region, and a purge gas injection region.

본 발명의 실시 형태에 따르면 기판으로 분사되는 이종 가스들을 서로 섞이지 않도록 할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 가스분사장치 주변의 펌핑 영향을 최소화하며 기판 상에 가스를 고르게 분사할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 기판상에 균일한 박막을 형성할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the heterogeneous gases injected to the substrate can be prevented from being mixed with each other. Further, according to the embodiment of the present invention, it is possible to uniformly inject gas onto the substrate while minimizing the pumping influence around the gas injection device. Further, according to the embodiment of the present invention, a uniform thin film can be formed on a substrate.

도 1은 기판처리장치를 도시한 그림이다.
도 2는 가스분사장치의 바닥면을 도시한 그림이다.
도 3은 가스분사장치의 단면을 도시한 그림이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 평면에 기판처리장치의 구성을 도시한 그림이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 평면상의 분사홀이 있는 샤워헤드의 바닥면 및 단면도를 도시한 그림이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 유로 홈의 깊이가 경사져 있는 모습을 도시한 그림이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 가스량 또는 분사압이 큰 가스분사영역에 유로 홈이 형성된 모습을 도시한 그림이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 단차홈을 가지는 샤워헤드의 바닥면 및 단면도를 도시한 그림이다.1 is a view showing a substrate processing apparatus.
2 is a bottom view of the gas injection device.
3 is a cross-sectional view of the gas injection device.
4 is a view showing the configuration of a substrate processing apparatus in a plane according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a bottom view and a cross-sectional view of a showerhead having a planar spray hole according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a state in which the depth of the channel groove is inclined according to the embodiment of the present invention.
7 is a view showing a state in which a flow path groove is formed in a gas injection region having a large gas amount or injection pressure according to an embodiment of the present invention.
8 is a bottom view and a cross-sectional view of a shower head having a stepped groove according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

이하, 설명에서는 가스분사장치의 예로서 샤워헤드를 예를 들어 설명하겠으나, 다른 가스분사장치 역시 본 발명의 실시예가 적용될 수 있다.Hereinafter, a shower head will be described as an example of the gas injection device, but the embodiment of the present invention may be applied to other gas injection devices.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 도시한 그림이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 샤워헤드의 바닥면 및 단면도를 도시한 그림이다.FIG. 4 is a view illustrating a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a bottom view and a sectional view of a shower head according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치(10)는 챔버(100)와, 기판지지대(200)와, 샤워헤드(300)를 포함한다.A substrate processing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a chamber 100, a substrate support 200, and a showerhead 300.

챔버(100)의 내부에는 기판에 대한 증착, 식각 공정 등이 수행되는 내부 공간이 형성되어 있다. 또한, 챔버(100)에는 기판의 로딩/언로딩을 위하여 기판이 출입되는 게이트(101) 및 챔버 내부의 가스를 배출하기 위한 배기유로(102)가 형성되어 있다.Inside the chamber 100, an inner space is formed in which deposition, etching, and the like are performed on the substrate. In addition, the chamber 100 is provided with a gate 101 for loading and unloading the substrate for loading / unloading the substrate, and an exhaust passage 102 for discharging the gas inside the chamber.

기판지지대(200)는 복수개의 기판이 안착되는 곳으로 평판 형상으로 형성되며, 기판(W)은 기판지지대(200)에 방사형으로 복수개 배치된다. 기판지지대(200)는 구동축에 결합되어 승강 및 회전가능 하도록 챔버의 내부 공간에 형성된다. 따라서 공정이 진행될 때 기판지지대(200)는 샤워헤드(300)에 대향하여 평행하게 회전한다. 기판지지대(200)의 상면에는 기판이 안착되는 복수의 안착부(미도시)가 형성되어있다.The substrate support 200 is formed in a flat plate shape where a plurality of substrates are seated, and a plurality of the substrates W are radially arranged on the substrate support 200. The substrate support 200 is coupled to the drive shaft and is formed in the interior space of the chamber to be movable up and down. Thus, the substrate support 200 rotates in parallel while facing the showerhead 300 as the process proceeds. A plurality of seating portions (not shown) on which the substrates are mounted are formed on the upper surface of the substrate support 200.

기판지지대(200)에는 방사형을 이루도록 복수개의 기판이 배치될 수 있어, 복수개의 기판 각각은 후술하게 될 소스가스, 퍼지가스 및 반응가스가 분사되는 영역에 순차적으로 이동되면서 각 가스에 노출됨으로써, 각 웨이퍼(W)에 박막이 동시에 증착된다.A plurality of substrates can be arranged radially on the substrate support 200. Each of the plurality of substrates is sequentially exposed to a gas, a purge gas, and a reactive gas, A thin film is simultaneously deposited on the wafer W.

가스분사장치인 샤워헤드(300)는 가스를 분사하는 장치로서, 챔버 내부 공간의 상부, 즉, 기판지지대(200)의 상방에 설치된다. 샤워헤드(300)는 원자층 증착용(ALD용;Atomic Layer Depositon) 소스가스, 퍼지가스 및 반응가스를 분사하는 복수개의 가스분사영역(310)을 가진다. 샤워헤드는 단일 유닛으로 된 복수개의 가스분사영역(310)을 탑플레이트(350)의 하부(하면)에 복수개로 결합하여 형성할 수 있다. 즉, 샤워헤드는 서로 다른 가스가 유입되는 탑 플레이트(350)와, 상기 탑 플레이트의 하부에 결합되어 서로 다른 가스를 분사하는 복수개의 가스분사유닛으로 된 가스분사영역을 포함한다. 또한 샤워헤드의 중앙부에는 각 가스분사영역에서 분사되는 가스가 섞이지 않도록 커튼 가스 역할을 하는 퍼지 가스가 분사되는 커튼 가스부(311)가 포함된다.The shower head 300, which is a gas injection device, is a device for injecting a gas and is installed above the chamber interior space, that is, above the substrate support 200. The showerhead 300 has a plurality of gas injection regions 310 for injecting atomic layer deposition source gas, purge gas, and reactive gas for atomic layer deposition (ALD). The shower head can be formed by connecting a plurality of gas injection regions 310, which are a single unit, to a lower portion (lower surface) of the top plate 350 in a plurality. That is, the showerhead includes a top plate 350 into which different gases are introduced, and a gas injection region consisting of a plurality of gas injection units coupled to the bottom of the top plate to inject different gases. The central portion of the shower head also includes a curtain gas portion 311 through which a purge gas serving as a curtain gas is injected so that gas injected from each gas injection region is not mixed.

샤워헤드에 구비되는 복수개의 가스분사영역(310)은, 소스가스->퍼지가스->반응가스->퍼지가스의 순서로 분사하는 가스분사영역들이 배치된다. 즉, 소스가스 분사영역, 퍼지가스 분사영역, 반응가스 분사영역으로 된 복수개의 가스분사영역(310)을 구비하여 이들 가스분사영역이 가스분사장치인 샤워헤드의 둘레를 따라 방사형으로 배치되도록 한다.The plurality of gas injection regions 310 provided in the shower head are arranged in such a manner that the gas injection regions inject in the order of source gas -> purge gas -> reactive gas -> purge gas. That is, a plurality of gas injection regions 310, which are a source gas injection region, a purge gas injection region, and a reaction gas injection region, are provided so that these gas injection regions are radially arranged along the periphery of the shower head as the gas injection device.

상기 소스가스 및 반응가스는 원자층 증착 공정에 이용되는 가스로서, 소스가스로는 Zr, Si 등을 함유하는 가스가 사용될 수 있다. 반응가스로는 O2나 O3 등이 사용될 수 있다. 퍼지가스는 증착에 쓰이고 남은 챔버내 기판 상에 잔존하는 소스가스 및 반응가스를 퍼지시켜 배출시키는 가스로서, 아르곤(Ar)이나 질소(N2)와 같은 비반응가스가 이용될 수 있다.
The source gas and the reactive gas are gases used in the atomic layer deposition process, and as the source gas, a gas containing Zr, Si, or the like may be used. O 2 or O 3 may be used as the reaction gas. The purge gas is used for deposition and the source gas remaining on the substrate in the remaining chamber and the reactive gas are purged and discharged. Non-reactive gas such as argon (Ar) or nitrogen (N 2 ) may be used.

본 발명의 실시예에 따른 샤워헤드(300)는 인접한 두 개의 가스분사영역 경계에서 적어도 어느 하나의 가스분사영역에 유로 홈(301)이 형성되도록 한다.The showerhead 300 according to the embodiment of the present invention is configured such that the flow grooves 301 are formed in at least one gas injection region at the boundary of two adjacent gas injection regions.

서로 다른 가스분사영역에서 분사되는 가스가 분사될 경우, 서로 다른 가스를 분사하는 분사홀이 인접하고 있어 서로 다른 가스들이 서로 섞일 우려가 있다. 특히, 샤워헤드가 원주 형태로 구현될 때 내측 부분(원주의 샤워헤드에서 중심축에 접한 원주)에서 분사되는 가스의 경우 가스 흐름에 따라서 섞이는 경우가 빈번하게 발생한다.When the gas injected from the different gas injection regions is injected, the injection holes for injecting different gases are adjacent to each other, so that different gases may be mixed with each other. Particularly, when the showerhead is embodied in the shape of a cylinder, the gas injected from the inner portion (the circumference of the circumferential showerhead in contact with the central axis) frequently mixes with the gas flow.

이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예는 적어도 어느 하나의 가스분사영역(310)에 유로 홈(301)을 형성하는데, 특히, 인접한 두 개의 가스분사영역의 경계에 유로 홈(301)을 형성한다. 가스분사영역간의 경계에서 분사된 가스는 유로홈(301)으로 유입되어 유로홈(301)을 따라 샤워헤드 외측으로 흘러나가, 외측의 배기 유로(102)를 따라 외부로 배출된다. 유로홈(301)은 배기 유로(102)에 공간적으로 연결되어 있어 유로 홈(301)의 영역과 가스 분사홀의 밑의 영역은 압력차가 발생하게 된다. 이러한 압력차에 의하여 가스분사영역간의 경계에서 분사된 가스는 유로홈(301)으로 유입되어 유로홈(301)을 따라 샤워헤드 외측으로 흘러나가는 것이다In order to solve such a problem, the embodiment of the present invention forms the flow grooves 301 in at least one of the gas injection regions 310, and in particular, forms the flow grooves 301 at the boundaries of two adjacent gas injection regions do. The gas injected at the boundary between the gas injection regions flows into the flow path groove 301 and flows out along the flow path groove 301 to the outside of the shower head and is discharged to the outside along the exhaust path 102 outside. The flow path groove 301 is spatially connected to the exhaust flow path 102, so that a pressure difference is generated between the region of the flow path groove 301 and the region below the gas injection hole. The gas injected at the boundary between the gas injection regions due to such a pressure difference flows into the flow path groove 301 and flows out of the shower head along the flow path groove 301

본 발명의 실시예에 따른 샤워헤드는, 상기 기판지지대에 대향하여 마주보는 분사면과, 상기 분사면에 형성되어 가스를 분사하는 분사홀을 포함하고, 상기 분사면은 서로 다른 가스를 분사하는 복수개의 가스분사영역을 가지며, 인접한 두 개의 가스분사영역 경계에서 적어도 어느 하나의 가스분사영역에 형성된 유로홈을 가진다.A showerhead according to an embodiment of the present invention includes a jetting surface facing a substrate support and a jetting hole formed in the jetting surface to jet a gas, and the jetting surface includes a plurality And has a flow channel formed in at least one gas injection region at the boundary of two adjacent gas injection regions.

분사면에는 분사홀들이 형성되며, 이들의 분사면은 소스가스 분사영역(310a), 퍼지가스 분사영역(310c), 반응가스 분사영역(310b)을 포함한다.Injection holes are formed on the ejection surface, and their ejection surfaces include a source gas injection region 310a, a purge gas injection region 310c, and a reaction gas injection region 310b.

유로 홈(301)은 샤워헤드의 평면상에서 가스분사영역의 내측 가장자리(Inline)와 외측 가장자리(Outline)를 연결하는 방향으로 파여져서 가스분사영역의 외부 공간으로 연결되어 형성된다. 따라서 가스분사영역에서 분사된 가스 중에서 가스분사영역을 벗어나려는 가스의 경우, 상기 유로 홈을 따라 샤워헤드의 외측으로 흘러가서, 결국, 샤워헤드 외측에 위치하는 배기 유로(102)를 통해 외부로 배출된다. 이로 인하여, 하나의 가스분사영역에서 분사된 가스가 이웃하는 인접의 다른 가스분사영역으로 흘러가지 않기 때문에, 서로 다른 성격의 가스분사영역에서 분사되는 가스가 서로 섞이지 않게 된다. 예컨대, 소스 가스분사영역(310a)에서 분사된 소스가스는 유로 홈(301)을 따라 샤워헤드 외측으로 빠져나가기 때문에, 퍼지가스 분사영역(310c)으로 흘러가지 않게 된다.The flow path groove 301 is formed in the direction of connecting the inner edge (Inline) and the outer edge (Outline) of the gas injection area on the plane of the shower head and connected to the outer space of the gas injection area. Therefore, in the case of a gas which is to be discharged out of the gas injection region from the gas injected in the gas injection region, the gas flows to the outside of the showerhead along the flow path groove, and eventually flows out to the outside through the exhaust passage 102 located outside the showerhead do. As a result, gases injected from one gas injection region do not flow to adjacent adjacent other gas injection regions, so that gases injected from gas injection regions of different characteristics are not mixed with each other. For example, since the source gas injected from the source gas injection region 310a escapes to the outside of the showerhead along the flow path groove 301, the source gas does not flow into the purge gas injection region 310c.

특히, 외측에서 분사되는 가스가 이웃 영역으로 침투하지 않도록 함을 확실하게 보장하기 위해서, 본 발명의 실시예는 도 6에 도시한 바와 같이 유로 홈의 깊이는, 샤워헤드 외측(C')의 유로 홈의 깊이가 샤워헤드 내측(C)의 유로 홈의 깊이보다 더 깊으며, 샤워헤드의 내측에서 외측 방향으로 경사진 기울기를 가지도록 형성한다. 즉, 유로 홈의 깊이는 가스분사장치의 외측의 유로홈의 깊이가 내측의 유로 홈의 깊이보다 더 깊게 형성한다.In particular, in order to ensure that the gas injected from the outside is prevented from penetrating into the neighboring region, the depth of the flow path groove in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, The depth of the groove is deeper than the depth of the flow channel of the inside of the shower head C and is inclined from the inside to the outside of the shower head. That is, the depth of the channel groove is formed so that the depth of the channel groove on the outer side of the gas injection device is deeper than the depth of the channel groove on the inner side.

즉, 도 6(a)의 가스분사영역내의 내측(C)-외측(C`)의 표면 높이 단면도를 도시한 도 6(b)를 참조하면, 샤워헤드 외측(C')의 유로 홈의 깊이가 내측(C')의 유로 홈의 깊이보다 더 깊으며, 샤워헤드의 내측에서 외측 방향으로 갈수록 파여진 유로 홈의 깊이가 경사진 기울기를 가지도록 형성하였음을 알 수 있다. 이는 샤워헤드 외측 둘레를 따라서 배기홀 및 배기유로가 형성되어 있어, 펌핑 압력에 의해 샤워헤드 내측보다 외측에서 분사되는 가스가 더 쉽게 퍼져서 배출되어, 증착 균일도가 나쁘게 나타난다. 따라서 도 6(b)에 도시한 바와 같이 내측(C)의 유로 홈 깊이보다 외측(C')의 유로 홈 깊이를 더 깊게 형성하여, 가스의 분사 집중성을 향상시킨다.
6 (b) showing a cross-sectional view of the surface height of the inside (C) -outside (C) in the gas injection area of FIG. 6 (a) Is formed to be deeper than the depth of the flow channel of the inner side C 'and the depth of the flow channel recessed from the inner side to the outer side of the shower head has a sloping slope. This is because the exhaust hole and the exhaust passage are formed along the outer periphery of the showerhead, and the gas injected from the outside of the showerhead by the pumping pressure is more easily spread and discharged, resulting in poor uniformity of deposition. Therefore, as shown in Fig. 6 (b), the depth of the flow path groove on the outer side (C ') is made deeper than the depth of the flow path groove on the inner side (C), thereby improving the gas injection concentration.

한편, 각 가스분사영역(310)은 가스를 분사하는데, 유로 홈(301)이 이러한 가스분사영역(310) 사이에 적어도 어느 하나 이상 형성된다.On the other hand, each gas injection region 310 injects gas, and at least one or more flow grooves 301 are formed between the gas injection regions 310.

모든 가스분사영역에 유로 홈(301)이 형성되는 경우에는, 소스가스분사영역(310a), 반응가스분사영역(310b), 퍼지가스분사영역(310c)에 형성될 수 있다. 또한, 유로 홈(301)은 원료가스분사영역에만 형성될 수 있는데, 예컨대, 소스가스 분사영역(310a) 및 반응가스 분사영역(310b)에만 상기 유로 홈이 형성될 수 있다. 퍼지가스는 원료가스를 퍼지시켜 배출시키는 역할을 수행하기 때문에 그러한 이유로 퍼지가스분사영역(301c)에 유로 홈을 필요로 하지 않는다.
When the flow grooves 301 are formed in all the gas injection regions, the source gas injection region 310a, the reaction gas injection region 310b, and the purge gas injection region 310c may be formed. The flow path groove may be formed only in the source gas injection region 310a and the reaction gas injection region 310b. For example, the flow path groove may be formed only in the source gas injection region 310a and the reaction gas injection region 310b. Since the purge gas serves to purgate and discharge the source gas, the purge gas injection region 301c does not require a flow path groove for this reason.

또한, 상기 유로 홈은 분사량이나 분사압이 서로 다른 가스분사영역이 있는 경우, 분사량이나 분사압이 더 큰 가스분사영역에만 유로 홈을 형성한다. 분사량이나 분사압이 더 큰 가스분사영역에서 분사된 가스가 분사량이나 분사압이 더 작은 가스분사영역쪽으로 흘러가기 때문에, 분사량(또는 분사압)이 더 큰 가스분사영역에만 유로 홈을 형성하고, 분사량이 적은 가스분사영역에 유로 홈을 형성하지 않아도 가스가 섞이지 않기 때문이다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 소스 가스분사영역의 면적이 샤워헤드 전체 면적의 3/6이고, 나머지 퍼지 가스분사영역이 및 반응 가스 분사영역의 면적이 샤워헤드 전체 면적의 3/6인 경우 면적이 가장 큰 소스가스 분사영역(310a)에만 유로 홈(301)을 형성한다.Further, when there is a gas injection region in which the injection amount and the injection pressure are different from each other, the flow path groove forms a flow path groove only in the gas injection region where the injection amount or the injection pressure is larger. Since the gas injected in the gas injection region having the larger injection amount or injection pressure flows toward the gas injection region having the smaller injection amount or injection pressure, the flow path is formed only in the gas injection region having the larger injection amount (or injection pressure) This is because the gas is not mixed even if the flow grooves are not formed in the gas injection area with a small amount of gas. For example, as shown in FIG. 7, the area of the source gas injection area is 3/6 of the total area of the showerhead, the remaining purge gas injection area and the area of the reactive gas injection area are 3/6 The flow grooves 301 are formed only in the source gas injection region 310a having the largest area.

한편, 상기에서 설명한 샤워헤드의 경우, 평면상에 분사홀을 가지는 복수개의 가스분사영역이 형성된 경우를 설명한 것이다. 평면상에 분사홀이 형성된 경우가 아니라 샤워헤드의 평면상에 단차홈을 형성하고 단차홈에 분사홀이 형성된 가스분사영역의 경우에도 마찬가지로 유로홈이 형성될 수 있다.On the other hand, in the case of the above-described showerhead, a case where a plurality of gas injection regions having injection holes are formed on a plane is described. The flow grooves may be similarly formed in the case of a gas injection region in which a stepped groove is formed on the plane of the showerhead and the injection hole is formed in the stepped groove, not in the case where the injection hole is formed on the plane.

이하 단차홈의 가스분사영역을 가지는 샤워헤드를 도 8과 함께 설명한다.A shower head having a gas injection region in a stepped groove will be described with reference to Fig.

도 8(a)는 본 발명의 실시예에 따른 샤워헤드 하부면을 도시한 그림이고, 도 8(b)는 샤워헤드의 높이 단면도를 도시한 그림이다.FIG. 8 (a) is a bottom view of a showerhead according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 (b) is a sectional view of a height of a showerhead.

샤워헤드(300)는 서로 다른 가스를 분사하는 복수개의 가스분사영역(310)을 가지며 기판지지대에 대향하여 마주보는 분사면과, 상기 분사면에 형성되어 가스를 분사하는 분사홀을 포함하는데, 이때 분사홀은 분사면에 형성된 단차홈(302)에만 위치한다.The shower head 300 includes a plurality of gas injection regions 310 for spraying different gases and includes a spray surface opposite to the substrate support and spray holes formed on the spray surface for spraying gas, The injection hole is located only in the stepped groove 302 formed in the spray surface.

도 8을 참조하면 각 가스분사영역(310)은 소스가스를 분사하는 소스가스 분사영역(310a), 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스 분사영역(310b), 반응가스를 분사하는 반응가스 분사영역(310c) 중 어느 하나의 가스분사영역이 배치된다.Referring to FIG. 8, each gas injection region 310 includes a source gas injection region 310a for injecting a source gas, a purge gas injection region 310b for injecting a purge gas, a reactive gas injection region 310c Is disposed in the gas discharge region.

따라서 단차홈(302), 비분사면(320), 유로홈(301)을 가지는 각 가스분사영역(310)은 샤워헤드의 둘레 방향을 따라서, 소스가스 분사영역(310a), 비분사면(320), 퍼지가스 분사영역(310c), 비분사면(320), 반응가스 분사영역(310b), 비분사면(320)의 순서로 배치된다. 참고로, 가스분사영역이 샤워헤드의 평면상에 4개, 8개, 12개, 16개, 20개, 24개 등과 같이 이격되어 복수개로 반복 배치될 수 있다.Therefore, each gas injection region 310 having the stepped groove 302, the non-diffusing surface 320, and the flow grooves 301 has the source gas injection region 310a, the non-diffusing surface 320, The purge gas injection region 310c, the non-split face 320, the reactive gas injection region 310b, and the non-split face 320 in this order. For reference, the gas injection area may be repeatedly arranged in a plurality of spaces such as four, eight, twelve, sixteen, twenty, twenty-four, etc. on the plane of the showerhead.

단차홈(302)은 분사면에 홈 형태로 파여져 있으며, 홈의 표면에 분사홀이 형성된다. 가스분사영역(310)의 단차홈의 표면에는 일정 간격 또는 부정 간격으로 형성된 다수의 분사홀이 구비된다. 상기 분사홀은, 상기 단차홈(302)에서 복수의 열을 이루며 형성되며, 다른 열에 위치한 분사홀과 엇갈리게 형성된다. 고른 분포를 위하여 분사홀을 엇갈리게 배치할 수 있다.The stepped groove 302 is formed in a groove shape on the jetting surface, and a jet hole is formed on the surface of the groove. A plurality of injection holes are formed on the surface of the stepped grooves of the gas injection region 310 at regular intervals or irregular intervals. The injection holes are formed in a plurality of rows in the stepped groove 302, and are formed to be staggered with injection holes located in other columns. The injection holes can be staggered for uniform distribution.

비분사면(320)은 상기 단차홈이 형성되지 않아 분사홀을 갖지 않는 면을 말한다.The non-diffusing surface 320 refers to a surface having no jet hole because the stepped groove is not formed.

유로홈(301)은, 가스분사영역의 비분사면에 형성된 단차홈을 말한다. 유로 홈(301)은 적어도 어느 하나의 비분사면(320)에 형성된다. 비분사면에 형성된 유로 홈(301)은, 이웃한 가스분사영역에서 분사되는 가스들이 서로 섞이지 않도록 한다. 비분사면에 형성된 유로 홈(301)은, 내측가장자리(Inline)와 외측가장자리(Outline)을 연결하는 지름 방향으로 형성되며 홈의 파인 깊이를 경사지게 다르게 형성할 수 있다. 또한 상기 유로 홈은 모든 가스분사영역의 비분사면에 형성될 수 있으며, 가스량이나 가스압이 더 큰 가스분사영역의 비분사면에 형성될 수 있다.
The channel groove 301 refers to a stepped groove formed on the non-diffusing surface of the gas injection area. The channel groove 301 is formed on at least one non-split surface 320. The flow grooves 301 formed in the non-diffusing surface prevent the gases injected from the neighboring gas injection regions from mixing with each other. The flow path groove 301 formed in the non-diffusing surface is formed in a radial direction connecting the inner edge (Inline) and the outer edge (Outline), and the depth of the groove can be formed differently from the depth. Further, the flow path groove may be formed on the non-diffusing surface of all the gas injection regions, and may be formed on the non-diffusing surface of the gas injection region where the gas amount or the gas pressure is larger.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.

10: 기판처리장치 100: 챔버
110: 내부 공간 200: 기판지지대
300: 샤워헤드 301: 유로 홈
310: 가스분사영역 310a: 소스가스 분사영역
310b: 반응가스 분사영역 310c: 퍼지가스 분사영역
320: 비분사면 350: 탑 플레이트10: substrate processing apparatus 100: chamber
110: inner space 200: substrate support
300: shower head 301: flow groove
310: gas injection region 310a: source gas injection region
310b: reaction gas injection region 310c: purge gas injection region
320: Non-split plane 350: Top plate

Claims (12)

기판지지대를 향해 가스를 분사하는 가스분사장치로서,
상기 기판지지대에 대향하여 마주보는 분사면;
상기 분사면에 형성되어 가스를 분사하는 분사홀;을 포함하고,
상기 분사면은 서로 다른 가스를 분사하는 복수개의 가스분사영역을 가지며,
상기 가스분사영역 중 적어도 어느 하나는 가스를 분사하는 분사홀이 형성되지 않고, 상기 가스분사영역의 내측 가장자리와 외측 가장자리를 연결하는 방향으로 파여져서 상기 가스분사영역의 외측으로 흘러나가도록 유로홈이 형성되는 가스분사장치.A gas injection apparatus for injecting gas toward a substrate support,
A spray surface opposed to the substrate support;
And a spray hole formed on the spray surface for spraying a gas,
Wherein the jetting surface has a plurality of gas jetting areas for jetting different gases,
Wherein at least one of the gas injection regions is formed with no injection hole for injecting a gas and is formed so as to be drawn in a direction connecting an inner edge and an outer edge of the gas injection region to flow out of the gas injection region, The gas injection device being formed. 청구항 1에 있어서, 상기 가스분사영역은,
상기 분사면에 홈 형태로 파여져 있으며, 홈의 표면에 분사홀이 형성된 단차홈;
상기 단차홈이 형성되지 않아 분사홀을 갖지 않는 비분사면;
적어도 어느 하나의 가스분사영역의 비분사면에 형성된 유로홈;
을 포함하는 가스분사장치.The gas injection device according to claim 1,
A stepped groove formed on the jetting surface in a groove shape and having an injection hole formed in the surface of the groove;
A non-diffusing surface which does not have the stepped groove and has no injection hole;
A flow path groove formed in the non-diffusing surface of at least one of the gas injection regions;
And the gas injection device. 청구항 1에 있어서, 복수의 가스 분사 영역이 상기 가스 분사 장치의 둘레를 따라 방사형으로 형성된 가스분사장치.The gas injection device according to claim 1, wherein a plurality of gas injection regions are formed radially along the periphery of the gas injection device. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 유로 홈이 내측에서 외측으로 갈수록 깊어지는 것을 특징으로 하는 가스분사장치.The gas injection device according to claim 1, wherein the flow path groove is deeper from the inside to the outside. 공정이 진행되는 내부 공간을 가지는 챔버;
기판지지대에 대향하여 마주보는 분사면에 가스를 분사하는 분사홀이 형성되며, 상기 내부 공간의 상부에 배치된 가스분사장치;
복수개의 기판을 지지하며 상기 가스분사장치에 대향하여 평행하게 배치되고 회전 가능한 기판 지지대;를 포함하며,
상기 분사면은 서로 다른 가스를 분사하는 복수개의 가스분사영역을 가지며,
상기 가스분사영역 중 적어도 어느 하나는 상기 분사면에 상기 분사홀을 갖지 않고, 상기 가스분사영역의 내측 가장자리와 외측 가장자리를 연결하는 방향으로 파여져서 상기 가스분사장치의 외측으로 흘러나가도록 유로홈이 형성되는 기판처리장치.A chamber having an internal space through which the process proceeds;
A gas injection device having a spray hole for spraying gas on a spray surface opposite to the substrate support, the spray hole being disposed on the inner space;
And a rotatable substrate support that supports a plurality of substrates and is disposed parallel to and opposite the gas ejection apparatus,
Wherein the jetting surface has a plurality of gas jetting areas for jetting different gases,
Wherein at least one of the gas injection regions has no injection hole on the injection surface and is formed in a direction connecting the inner edge and the outer edge of the gas injection region to flow out to the outside of the gas injection device, And the substrate processing apparatus. 청구항 6에 있어서,
상기 가스분사영역은 소스가스 분사영역, 퍼지가스 분사영역, 반응가스 분사영역, 퍼지가스 분사영역을 포함하며,
상기 유로 홈은 상기 소스가스 분사영역 및 반응가스 분사영역 중 적어도 어느 하나에 형성되는 기판처리장치.The method of claim 6,
The gas injection region including a source gas injection region, a purge gas injection region, a reaction gas injection region, and a purge gas injection region,
Wherein the flow channel is formed in at least one of the source gas injection region and the reaction gas injection region. 청구항 7에 있어서, 상기 소스가스분사영역 및 반응가스분사영역 중 적어도 어느 하나는,
상기 분사면에 홈 형태로 파여져 있으며, 홈의 표면에 분사홀이 형성된 단차홈;
상기 단차홈이 형성되지 않아 분사홀을 갖지 않는 비분사면;
적어도 어느 하나의 가스분사영역의 비분사면에 형성된 유로홈;
을 포함하는 기판처리장치.8. The method of claim 7, wherein at least one of the source gas injection region and the reactive gas injection region comprises:
A stepped groove formed on the jetting surface in a groove shape and having an injection hole formed in the surface of the groove;
A non-diffusing surface which does not have the stepped groove and has no injection hole;
A flow path groove formed in the non-diffusing surface of at least one of the gas injection regions;
And the substrate processing apparatus. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서, 분사량이 서로 다른 가스분사영역이 있는 경우, 분사량이 가장 큰 가스분사영역에 유로 홈을 형성하는 기판처리장치.The substrate processing apparatus according to claim 7 or 8, wherein, when there is a gas injection region having a different injection amount, a flow path groove is formed in the gas injection region having the largest injection amount. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서, 분사압이 서로 다른 가스분사영역이 있는 경우, 분사압이 가장 큰 가스분사영역에 유로 홈을 형성하는 기판처리장치.The substrate processing apparatus according to claim 7 or 8, wherein, when there is a gas injection region having a different injection pressure, a flow path groove is formed in the gas injection region having the largest injection pressure. 삭제delete 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 유로 홈이 내측에서 외측으로 갈수록 깊어지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The substrate processing apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein the flow path groove is deeper from the inside toward the outside.
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WO2010003093A2 (en) 2008-07-03 2010-01-07 Applied Materials, Inc. Apparatuses for atomic layer deposition

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