KR101897215B1 - Apparatus for dispensing gas and treating substrate - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스분사장치 및 기판처리장치에 관한 것으로서, 챔버 공간 내에서 기판 증착에 사용되는 가스를 분사하는 장치 및 이러한 가스분사장치를 이용하여 기판을 증착시키는 장치이다. 본 발명의 실시 형태인 가스분사장치는, 복수개의 가스분사영역이 이격 배치되어 있으며, 가스분사영역과 기판지지대의 표면간의 거리인 분사 높이와, 가스분사영역이 형성되지 않은 비분사 영역과 기판지지대의 표면간의 거리인 비분사 높이가 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 분사 높이가 비분사 높이보다 높게 형성된다. 또한 상기 가스분사장치는 샤워헤드로서, 상기 샤워헤드의 평면상에 단차홈 형태로 파여져 단차홈에 분사홀이 형성되어 있으며, 상기 단차홈이 이격 배치된 복수개의 가스분사영역과, 상기 샤워헤드의 평면상에 분사홀이 형성되지 않은 채 상기 가스분사영역 사이마다 위치한 비분사 영역을 포함한다.The present invention relates to a gas injection apparatus and a substrate processing apparatus, and is an apparatus for injecting a gas used for substrate deposition in a chamber space, and an apparatus for depositing a substrate using such a gas injection apparatus. The gas injection device according to the embodiment of the present invention is a gas injection device in which a plurality of gas injection regions are spaced apart from each other and the injection height which is the distance between the gas injection region and the surface of the substrate support, And a non-ejecting height, which is a distance between the surfaces of the first and second nozzles. The spray height is formed to be higher than the non-spray height. The gas injection device may further include a shower head having a plurality of gas injection areas spaced apart from each other by a jet hole formed in a stepped groove formed in a stepped groove on a plane of the shower head, And a non-ejection region located between the gas ejection regions without forming an injection hole on a plane.

Description

가스분사장치 및 기판처리장치{Apparatus for dispensing gas and treating substrate}[0001] Apparatus for dispensing gas and treating substrate [0002]

본 발명은 가스분사장치 및 기판처리장치에 관한 것으로서, 챔버 공간 내에서 기판 증착에 사용되는 가스를 분사하는 장치 및 이러한 가스분사장치를 이용하여 기판을 증착시키는 장치이다.The present invention relates to a gas injection apparatus and a substrate processing apparatus, and is an apparatus for injecting a gas used for substrate deposition in a chamber space, and an apparatus for depositing a substrate using such a gas injection apparatus.

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) 장치는 기판이 소스 가스(source gas), 퍼지 가스(purge gas), 반응 가스(reactant gas) 및 퍼지 가스(purge gas)에 순차적으로 노출됨으로써 박막을 증착하는 장치이다.The Atomic Layer Deposition (ALD) device is a device in which a substrate is sequentially exposed to a source gas, a purge gas, a reactant gas, and a purge gas to deposit a thin film Device.

이러한 기판처리장치의 일례는 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 기판처리장치(10)는 박막 증착이 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 가스분사장치(300)를 구비한다. 그리고, 기판지지대(200)의 상면에는, 기판(W)이 방사형을 이루도록 복수 배치되어 있다. 가스분사장치(300)는 도 2에 도시한 바와 같이 소스가스 분사영역(310a), 퍼지가스 분사영역(310c), 반응가스 분사영역(310b)이 가스분사장치의 바닥면에 분사홀 그룹으로서 형성되어 있다.An example of such a substrate processing apparatus is shown in Figs. 1 and 2. Fig. As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 10 includes a chamber 100 in which an internal space 110 in which a thin film is deposited is formed, a substrate support (not shown) And a gas injection device 300 for injecting a source gas toward the substrate so that a thin film is formed 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. 2, the gas injection device 300 includes 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 gas injection device as a spray hole group .

따라서 기판이 원료가스 및 퍼지가스에 순차적으로 노출됨으로서 박막이 증착된다. 또한, 기판처리장치(10)에는, 기판(W)를 기판지지대(200)에 로딩하거나 박막 증착이 완료된 기판을 히터로부터 언로딩하기 위한 기판 이송 아암(미도시)이 하나 구비되어 있다.
Accordingly, the substrate is sequentially exposed to the source gas and the purge gas, thereby depositing the thin film. The substrate processing apparatus 10 further includes a substrate transfer arm (not shown) for loading the substrate W onto the substrate support 200 or unloading the substrate on which the thin film deposition is completed from the heater.

그런데, 기판처리장치(10)에 있어서는, 퍼지 가스, 소스 가스, 반응 가스가 분사되는 가스분사장치의 분사면이 모두 같은 높이 위치에 있어 박막 증착에 있어 비효율적인 문제가 있다. 즉, 도 1의 A-A' 부분의 가스분사장치의 단면도를 도시한 도 3을 참조하면, 퍼지 가스, 소스 가스, 반응 가스가 분사되는 가스분사장치의 분사영역의 면이 모두 같은 높이 위치에 있기 때문에, 가스 분사 시에 각 가스들이 서로 섞이는 문제가 있다. 또한 소스 가스가 하방으로 집중해서 분사되지 않고 옆으로 퍼질 수 있어 불필요한 공간에까지 원료가스가 분사되게 되는 문제가 있다. 이로 인하여 원료가스가 필요 이상으로 사용되어, 박막 증착 속도가 낮아 생산성이 떨어지는 원인이 된다. 따라서, 박막 증착 공정의 특성에 따라, 원자층 증착법을 진행함에 있어서, 기판 상에 균일하면서도 빠른 속도로 박막을 증착할 수 있는 장치 및 방법의 개발이 필요하다.However, in the substrate processing apparatus 10, the injection surfaces of the gas injection device, in which the purge gas, the source gas, and the reaction gas are injected, are all located at the same height position, which is inefficient in thin film deposition. That is, referring to FIG. 3 showing a cross-sectional view of the gas injection device AA 'in FIG. 1, since the surfaces of the injection regions of the gas injection device in which the purge gas, the source gas and the reactive gas are injected are all at the same height , There is a problem that the gases are mixed with each other at the time of gas injection. Further, there is a problem that the source gas is injected down to an unnecessary space because the source gas can be spread downward without concentrating downward. As a result, the raw material gas is used more than necessary, and the film deposition rate is low, which causes the productivity to be inferior. Accordingly, it is necessary to develop an apparatus and a method capable of uniformly and rapidly depositing a thin film on a substrate in the progress of the atomic layer deposition according to characteristics of the thin film deposition process.

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 펌핑의 영향을 감소시키고 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. The technical problem of the present invention is to reduce the influence of pumping and evenly inject gas onto the substrate.

본 발명의 실시 형태인 가스분사장치는, 복수개의 가스분사영역이 이격 배치되어 있으며, 가스분사영역과 기판지지대의 표면간의 거리인 분사 높이와, 가스분사영역이 형성되지 않은 비분사 영역과 기판지지대의 표면간의 거리인 비분사 높이가 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 분사 높이가 비분사 높이보다 높게 형성된다.The gas injection device according to the embodiment of the present invention is a gas injection device in which a plurality of gas injection regions are spaced apart from each other, and the injection height, which is the distance between the gas injection region and the surface of the substrate support, And a non-ejecting height, which is a distance between the surfaces of the first and second nozzles. The spray height is formed to be higher than the non-spray height.

또한 상기 가스분사장치는 샤워헤드로서, 상기 샤워헤드의 평면상에 단차홈 형태로 파여져 단차홈에 분사홀이 형성되어 있으며, 상기 단차홈이 이격 배치된 복수개의 가스분사영역과, 상기 샤워헤드의 평면상에 분사홀이 형성되지 않은 채 상기 가스분사영역 사이마다 위치한 비분사 영역을 포함한다.The gas injection device may further include a shower head having a plurality of gas injection areas spaced apart from each other by a jet hole formed in a stepped groove formed in a stepped groove on a plane of the shower head, And a non-ejection region located between the gas ejection regions without forming an injection hole on a plane.

상기 가스분사장치는 샤워헤드로서, 서로 다른 가스가 유입되는 탑 플레이트와, 상기 탑 플레이트의 하면에 결합되어 서로 다른 가스를 분사하는 복수개의 가스분사유닛을 포함하며, 상기 가스분사유닛은, 가스분사유닛의 평면상에 단차홈 형태로 파여져 단차홈에 분사홀이 형성되어 있는 가스분사영역과, 가스분사유닛의 평면상에 분사홀이 형성되지 않은 비분사 영역을 포함한다.Wherein the gas injection device is a showerhead which includes a top plate into which different gases are introduced and a plurality of gas injection units coupled to a lower surface of the top plate to inject different gases, A gas injection region formed in a stepped groove on the plane of the unit and formed with a jet hole in the stepped groove, and a non-jetting region in which a jetting hole is not formed on the plane of the gas jetting unit.

상기 분사홀은, 상기 단차홈에서 복수의 열을 이루며 형성되며, 다른 열에 위치한 분사홀과 엇갈리게 형성된다.The injection holes are formed in a plurality of rows in the stepped grooves, and are formed to be staggered with the injection holes located in other columns.

상기 가스분사영역은, 비분사 영역의 중앙에 위치하며, 비분사 영역의 면적의 1/2 이하의 면적으로 형성되며, 상기 단차홈은 샤워헤드의 내측과 외측을 잇는 지름 방향으로 형성된다. 상기 가스분사영역의 단차홈의 깊이는, 샤워헤드 외측의 단차홈의 깊이가 내측의 단차홈의 깊이보다 더 깊으며, 샤워헤드의 외측에서 내측 방향으로 경사진 기울기를 가진다.The gas injection region is located at the center of the non-ejection region and is formed in an area of ½ or less of the area of the non-ejection region, and the stepped groove is formed in a radial direction connecting the inside and the outside of the showerhead. The depth of the stepped groove of the gas injection region is deeper than the depth of the stepped groove on the outside of the shower head and has a slope inclined from the outside to the inside of the shower head.

본 발명의 실시 형태인 기판처리장치는, 공정이 진행되는 내부 공간을 가지는 챔버와, 상기 내부 공간의 상부에서 이격 배치된 복수개의 가스분사영역을 가지는 가스분사장치와, 복수개의 기판을 지지하며 상기 가스분사장치에 대향하여 배치되고 평행하게 회전 가능한 기판 지지대를 포함하며, 상기 가스분사영역과 기판지지대의 표면간의 거리인 분사 높이와, 가스분사영역이 형성되지 않은 비분사 영역과 기판지지대의 표면간의 거리인 비분사 높이가 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 한다.A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber having an internal space in which a process proceeds, a gas injection device having a plurality of gas injection regions spaced apart from the upper portion of the internal space, And a substrate support disposed parallel to the gas ejection apparatus and rotatable about the axis of the substrate support, wherein an ejection height, which is a distance between the gas ejection region and the surface of the substrate support, and an ejection height, And a non-ejection height which is a distance is formed to be different from each other.

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 일 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스분사장치인 샤워헤드의 바닥면을 도시한 그림이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가스분사영역의 높이가 기울어져 경사져 있음을 나타낸 그림이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 샤워헤드의 바닥면을 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 a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a bottom view of a shower head which is a gas injection device according to an embodiment of the present invention.
6 is a view illustrating that the height of the gas injection region is inclined according to the embodiment of the present invention.
7 is a bottom view of a showerhead according to another 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.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스분사장치인 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 cross-sectional view of a shower head, which is a gas injection device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치(10)는 챔버(100)와, 기판지지대(200)와, 가스분사장치(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 gas injection device 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 가스분사장치(300)에 대향하여 평행하게 회전한다. 기판지지대(600)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 parallel to the gas injector 300 as the process progresses. A plurality of seating portions (not shown) on which the substrates are mounted are formed on the upper surface of the substrate support 600.

기판지지대(200)에는 방사형을 이루도록 복수개의 기판을 배치될 수 있어, 소스가스, 퍼지가스 및 반응가스가 웨이퍼(W)의 상방에서부터 시간차를 두고 교대로 분사됨으로써 각 웨이퍼(W)에 박막이 동시에 증착된다.A plurality of substrates can be arranged radially on the substrate support 200 so that the source gas, the purge gas, and the reaction gas are alternately injected from above the wafer W with a time difference, Lt; / RTI >

가스분사장치(300)는 원자층 증착법(Atomic layer deposition : ALD)이 교번적 또는 함께 수행될 수 있도록 가스를 분사하는 장치로, 챔버 내부 공간의 상부, 즉, 기판지지대(200)의 상방에 설치된다.The gas injection device 300 is a device for injecting gas so that atomic layer deposition (ALD) can be alternately or simultaneously performed. The gas injection device 300 is installed at an upper portion of the chamber interior space, that is, above the substrate support 200 do.

가스분사장치(300)는 원자층 증착용(ALD용) 소스가스, 퍼지가스 및 반응가스를 분사하는 복수개의 가스분사영역을 가진다. 즉, 소스가스->퍼지가스->반응가스->퍼지가스->소스가스의 순서로 복수개의 가스분사영역을 배치한다.The gas injection device 300 has a plurality of gas injection regions for injecting a source gas for atomic layer deposition (ALD), a purge gas, and a reactive gas. That is, a plurality of gas injection regions are arranged in the order of source gas -> purge gas -> reaction gas -> purge gas -> source gas.

상기 소스가스 및 반응가스는 원자층 증착 공정에 이용되는 가스로서, 소스가스로는 Sr 전구체, Ti 전구체, Ge 전구체, Sb 전구체, W 전구체 등을 함유하는 가스가 사용될 수 있다. 반응가스로는 O2나 O3와, 디보레인(B2H6)과 같은 붕소 함유가스 등이 사용될 수 있다. 퍼지가스는 증착에 쓰이고 남은 챔버내 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. As the source gas, a gas containing Sr precursor, Ti precursor, Ge precursor, Sb precursor, W precursor, or the like may be used. As the reaction gas, O 2 , O 3 and boron-containing gas such as diborane (B 2 H 6 ) can be used. The purge gas is used for deposition, and the source gas and the reactive gas in the remaining chamber are purged and discharged. Non-reactive gas such as argon (Ar) or nitrogen (N 2 ) may be used.

본 발명의 실시예에 따른 가스분사장치(300)는, 소스가스 분사영역, 퍼지가스 분사영역, 반응가스 분사영역으로 된 복수개의 가스분사영역(310)을 구비하여 이들 가스분사영역이 이격되어 기판 상부에서 반복 배치되도록 한다. 이때, 가스분사영역(310)과 기판지지대(200)의 표면 간의 최단 거리인 분사 높이(D1)와, 가스분사영역이 형성되지 않은 비분사 영역의 면(320)과 기판지지대(200)의 표면간의 최단 거리인 비분사 높이(D2)가 서로 다르게 형성되도록 한다. 예를 들어, 분사 높이(D1)가 비분사 높이(D2)보다 높게 형성되도록 함으로써, 분사 높이와 비분사 높이간의 거리 차이로 인하여 가스 섞임을 방지할 수 있다. 분사 높이와 비분사 높이간의 거리 차이로 인해, 가스 분사의 집중성이 향상되어 기판에 가스 증착이 더욱 잘되는 효과를 가져올 수 있다. 따라서 분사 높이와 비분사 높이간의 거리 차이는, 가스 분사시에 가스가 섞이지 않을 만큼의 높이를 가져야 한다.
The gas injection device 300 according to the embodiment of the present invention includes a plurality of gas injection regions 310 each having a source gas injection region, a purge gas injection region, and a reactive gas injection region, To be repeatedly arranged at the upper portion. At this time, the injection height D1, which is the shortest distance between the gas injection area 310 and the surface of the substrate support 200, the surface 320 of the non-injection area where the gas injection area is not formed, And the non-ejection height D2, which is the shortest distance between them, are formed to be different from each other. For example, by making the injection height D1 higher than the non-injection height D2, it is possible to prevent gas mixing due to the difference in distance between the injection height and the non-injection height. Due to the difference in distance between the jet height and the non-jet height, the concentration of the gas jet is improved and the effect of gas deposition on the substrate can be better. Therefore, the difference in distance between the injection height and the non-injection height should be such that the gas can not be mixed with the gas at the time of gas injection.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 샤워헤드를 도시한 도 5와 함께 설명한다.Hereinafter, a shower head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 5(a)는 본 발명의 실시예에 따른 샤워헤드 하부면을 도시한 그림이고, 도 5(b)는 샤워헤드의 높이 단면도를 도시한 그림이다.FIG. 5 (a) is a bottom view of a showerhead according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 (b) is a view showing a height-elevation sectional view of the showerhead.

원주 형태의 샤워헤드(300)는 기판지지대와 대향하는 하부면이 가스분사영역(310)과, 비분사 영역(320)으로 이루어진다. 가스분사영역(310)은 샤워헤드의 바닥면(평면)에서 단차홈 형태로 파여져서 이격 배치된 영역을 말하며, 비분사 영역(320)은 평면상에 분사홀이 형성되지 않은 채 상기 가스분사영역 사이마다 위치한 영역을 말한다. 가스분사영역(310)의 단차홈의 면에는 일정 간격 또는 부정 간격으로 형성된 다수의 분사홀이 구비된다. 상기 분사홀은, 상기 단차홈에서 복수의 열을 이루며 형성되며, 다른 열에 위치한 분사홀과 엇갈리게 형성된다. 고른 분포를 위하여 분사홀을 엇갈리게 배치하는 것이다. The circumferential shower head 300 has a gas injection region 310 and a non-injection region 320 on the lower surface opposite to the substrate support. The gas injection region 310 is an area separated and separated from the bottom surface (plane) of the showerhead in the form of a stepped groove. The non-injection region 320 is a region where the gas injection region . A plurality of injection holes are formed on the surface of the stepped groove 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 grooves, and are formed to be staggered with the injection holes located in other columns. The injection holes are arranged alternately for uniform distribution.

각 가스분사영역(310)에는 소스가스를 분사하는 소스가스 분사영역(310a), 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스 분사영역(310b), 반응가스를 분사하는 반응가스 분사영역(310c) 중 어느 하나의 가스분사영역이 배치된다.Each gas injection region 310 is provided with a source gas injection region 310a for injecting a source gas, a purge gas injection region 310b for injecting a purge gas, and a reaction gas injection region 310c for injecting a reaction gas A gas injection area is disposed.

따라서 가스분사영역(310)은 샤워헤드의 원주 방향을 따라서, 소스가스 분사영역(310a), 비분사 영역(320), 퍼지가스 분사영역(310c), 비분사 영역(320), 반응가스 분사영역(310b), 비분사 영역(320)의 순서로 배치된다. 참고로, 가스분사영역이 샤워헤드의 평면상에 4개, 8개, 12개, 16개, 20개, 24개 등과 같이 이격되어 복수개로 반복 배치될 수 있다.Therefore, the gas injection region 310 is formed along the circumferential direction of the shower head, and includes a source gas injection region 310a, a non-injection region 320, a purge gas injection region 310c, a non-injection region 320, A non-ejection region 310b, and a non-ejection region 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.

도 5(b)를 참고하면, 샤워헤드의 단차홈에 형성되어 있어 가스분사영역(310)의 분사높이가 비분사 영역(320)의 비분사 높이보다 높게 형성됨을 알 수 있다. 이러한 분사 높이의 차이는, 가스분사영역(310)에서 분사되는 가스는 비분사 영역(320)에 의해 갇히어 집중되어 기판지지대로 분사되기 때문에, 이웃 가스분사영역으로의 가스 유입을 최대한 차단함으로써, 가스 분사 집중성을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 5B, it can be seen that the injection height of the gas injection area 310 is formed to be higher than the non-injection area of the non-injection area 320 because it is formed in the stepped groove of the shower head. This difference in the injection height is that the gas injected in the gas injection region 310 is trapped by the non-ejection region 320 and is injected into the substrate support so as to block the gas inflow into the neighboring gas injection region as much as possible, The gas injection concentration can be improved.

단차홈의 형성 방향은, 상기 가스분사영역(310)은 샤워헤드의 내측에서 외측 방향을 잇는 지름 방향으로 형성된다. 이러한 가스분사영역이 형성된 단차홈의 깊이는, 샤워헤드의 전체 면적에 대한 가스분사영역의 면적 비중과 반비례의 관계로서 형성된다. 즉, 샤워헤드의 전체 면적에 대한 가스분사영역의 면적 비중이 클수록 단차홈을 깊게 파여지도록 한다. 샤워헤드의 전체 면적은 복수개의 가스분사영역과 비분사 영역으로 이루어지는데, 샤워헤드 전체 면적은 정해져 있기 때문에, 가스분사영역의 면적이 커진다는 의미는 반대로 비분사 영역의 면적이 작아진다는 의미이다. 따라서 가스분사영역의 면적 비중이 커질수록 비분사 영역의 면적이 작아지기 때문에, 이웃 가스분사영역간의 가스유입 차단 효율이 떨어진다. 이러한 문제를 극복하고자, 샤워헤드의 전체 면적에 대한 가스분사영역의 면적 비중이 클수록 단차홈을 깊게 파서 형성하는 것이다.The formation direction of the stepped groove is formed in the radial direction connecting the gas injection region 310 from the inside to the outside of the showerhead. The depth of the stepped groove in which such a gas injection region is formed is formed in a relationship in inverse proportion to the area specific gravity of the gas injection region with respect to the total area of the showerhead. That is, as the area ratio of the gas injection area with respect to the total area of the showerhead is larger, the stepped groove is deeply drawn. The total area of the showerhead is composed of a plurality of gas injection regions and a non-injection region. Since the total area of the showerhead is predetermined, the larger the area of the gas injection region means that the area of the non-injection region is smaller . Therefore, as the area ratio of the gas injection area increases, the area of the non-ejection area becomes smaller, so that the gas inflow-blocking efficiency between adjacent gas injection areas deteriorates. In order to overcome such a problem, the stepped groove is formed by deeply grinding the larger the area ratio of the gas injection area to the entire area of the showerhead.

또한, 상기 가스분사영역은, 비분사 영역의 중앙에 위치하도록 하여 서로 다른 가스들이 분사 후에 섞이지 않도록 한다. 또한 가스분사영역의 면적은 비분사 영역의 면적의 1/2 이하의 면적으로 형성되도록 한다. 1/2를 초과하여 형성될 경우, 비분사 영역이 작게 되어 이웃 영역으로 가스가 침범하여 가스가 서로 섞일 우려가 있기 때문이다.Further, the gas injection region is located at the center of the non-ejection region so that different gases are not mixed after injection. Further, the area of the gas injection area is formed to be equal to or smaller than 1/2 of the area of the non-ejection area. If it is formed in excess of 1/2, the non-ejection region becomes small, and gas may invade into the neighboring region and gas may be mixed with each other.

한편, 상기 가스분사영역의 단차홈의 깊이는, 샤워헤드 외측의 단차홈의 깊이가 내측의 단차홈의 깊이보다 더 깊으며, 샤워헤드의 내측에서 외측 방향으로 경사진 기울기를 가지도록 형성한다. 즉, 도 6(a)의 가스분사영역내의 내측(C)-외측(C`)의 표면 높이 단면도를 도시한 도 6(b)를 참조하면, 샤워헤드 외측(C')의 단차홈의 깊이가 내측(C')의 단차홈의 깊이보다 더 깊으며, 샤워헤드의 내측에서 외측 방향으로 갈수록 파여진 단차홈의 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 단차홈 깊이보다 외측(C')의 단차홈 깊이를 더 깊게 형성하여, 가스의 분사 집중성을 향상시킨다.On the other hand, the depth of the stepped groove of the gas injection area is formed such that the depth of the stepped groove on the outside of the showerhead is deeper than the depth of the stepped groove on the inside, and has a slope inclined from the inside to the outside of the showerhead. 6B showing a cross-sectional view of the surface height of the inside (C) -outside (C ') in the gas injection area of FIG. 6 (a), the depth of the stepped groove of the outside of the showerhead C' Is formed to be deeper than the depth of the stepped groove of the inner side (C '), and the depth of the stepped groove recessed from the inner side to the outer side of the shower head has a slope inclined. 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 stepped groove depth of the outer side C 'is formed deeper than the stepped groove depth of the inner side C to improve the gas injection concentration.

한편, 가스분사장치를 샤워헤드로 구현할 때 도 5에 도시한 바와 같이 하나의 몸체에 복수개의 가스분사영역을 형성할 수 있지만, 다른 실시예로서 도 7에 도시한 바와 같이 단일 분사 유닛(330)을 플레이트에 복수개로 부착하여 형성할 수 있다. 즉, 가스분사장치가 복수개의 분사 유닛으로 된 샤워헤드로 구현될 경우, 서로 다른 가스가 유입되는 탑 플레이트(350)와, 상기 탑 플레이트의 하면에 결합되어 서로 다른 가스를 분사하는 복수개의 가스분사유닛(330)을 포함한다. 이때, 상기 가스분사유닛은, 가스분사유닛의 평면상에 단차홈 형태로 파여져 단차홈에 분사홀이 형성되어 있는 가스분사영역(310a,310b,310c)과, 가스분사유닛의 평면상에 분사홀이 형성되지 않은 비분사 영역(320)을 포함한다5, when the gas injection device is implemented as a showerhead, a plurality of gas injection areas may be formed in one body. However, in another embodiment, as shown in FIG. 7, Can be formed by attaching a plurality of plates to a plate. That is, when the gas injection apparatus is implemented as a shower head composed of a plurality of injection units, a top plate 350 into which different gases are introduced, and a plurality of gas injection valves 350 coupled to a lower surface of the top plate, Unit 330 as shown in FIG. At this time, the gas injection unit includes gas injection regions 310a, 310b, and 310c having injection holes formed in stepped grooves on the plane of the gas injection unit in the form of stepped grooves, Ejection region 320 that is not formed

한편, 도 4 및 도 5 및 도 6, 도 7에 도시된 가스분사장치(300)는 샤워헤드로 구현된 예를 도시하였지만, 가스분사장치는 샤워헤드가 아닌 노즐 형태로 제작될 수 있다. 노즐 형태로 제작되는 경우, 가스분사장치는 바닥면에 파여진 복수개의 단차홈을 가지는 기둥체로 구현되어, 각 단차홈은 이격되어 형성된다. 각 단차홈은 가스분사영역에 해당되며, 이러한 가스분사영역에 복수개의 노즐이 위치하여 각 노즐을 통하여 소스가스, 퍼지가스, 반응가스를 분사한다. 예를 들어, 제1단차홈에 소스가스를 분사하는 소스가스 노즐 그룹이 위치하며, 제2단차홈에 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스 노즐 그룹이 위치하며, 제3단차홈에 반응가스를 분사하는 반응가스 노즐 그룹이 위치한다. 노즐의 가스분사영역이 형성되지 않은 면은, 단차홈이 파여지지 않은 면으로서, 단차홈 내부에 위치하는 노즐보다 기판과 더 가까운 위치를 가지게 된다. 따라서 노즐의 가스분사영역이 형성되지 않은 면은 각 가스분사영역에서 분사되는 가스를 집중시키는 역할을 하게 된다.Meanwhile, although the gas injection device 300 shown in FIGS. 4, 5, 6, and 7 is illustrated as a showerhead, the gas injection device may be formed as a nozzle rather than a shower head. In the case of manufacturing in the form of a nozzle, the gas injection device is implemented as a columnar body having a plurality of stepped grooves worn on the bottom surface, and the stepped grooves are formed apart from each other. Each stepped groove corresponds to a gas injection region, and a plurality of nozzles are disposed in the gas injection region, and the source gas, the purge gas, and the reaction gas are injected through the respective nozzles. For example, a group of source gas nozzles for injecting a source gas into the first stepped groove, a group of purge gas nozzles for injecting purge gas into the second stepped groove, and a group of nozzles for injecting a reactive gas into the third stepped groove The reaction gas nozzle group is located. The surface on which the gas injection area of the nozzle is not formed is a surface on which the stepped groove is not formed and has a position closer to the substrate than the nozzle located inside the stepped groove. Therefore, the surface on which the gas injection region of the nozzle is not formed serves to concentrate the gas injected from each gas injection region.

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: 가스분사장치 310: 가스분사영역
310a: 소스가스 분사영역 310b: 반응가스 분사영역
310c: 퍼지가스 분사영역 320: 비분사 영역10: substrate processing apparatus 100: chamber
110: inner space 200: substrate support
300: Gas injection device 310: Gas injection area
310a: Source gas injection region 310b: Reaction gas injection region
310c: purge gas injection region 320: non-injection region

Claims (14)

복수개의 가스분사영역이 이격 배치되어 있으며, 가스분사영역과 기판지지대의 표면간의 거리인 분사 높이와, 가스분사영역이 형성되지 않은 비분사 영역과 기판지지대의 표면간의 거리인 비분사 높이가 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 샤워헤드를 포함하고,
상기 샤워헤드는,
서로 다른 가스가 유입되는 탑 플레이트; 및
서로 다른 가스를 분사하며, 상기 탑플레이트의 하면에 서로 이격되어 부착되는 복수개의 가스분사유닛;을 포함하고,
상기 가스분사유닛은,
상기 분사 높이가 상기 비분사 높이보다 높아지도록 상기 가스분사유닛의 비분사 영역의 중앙에 형성된 단차홈을 구비하는 상기 가스분사영역과,
상기 가스분사영역을 기준으로 상기 가스분사영역의 원주 방향을 따라 배치되고, 상기 가스분사영역과는 다른 높이인 비분사 높이를 갖으며, 분사홀이 형성되지 않는 상기 비분사 영역과,
상기 가스를 분사하기 위해 상기 단차홈에 형성되는 분사홀을 포함하며,
상기 단차홈은 상기 비분사 영역의 중앙부에만 위치하는 것을 특징으로 하는 가스분사장치.The plurality of gas injection regions are spaced apart from each other and the injection height which is the distance between the gas injection region and the surface of the substrate support is different from the non-injection height which is the distance between the non-injection region where the gas injection region is not formed and the surface of the substrate support Wherein the shower head comprises:
The shower head includes:
A top plate into which different gases are introduced; And
And a plurality of gas injection units which inject different gases and are attached to the lower surface of the top plate so as to be spaced apart from each other,
The gas injection unit includes:
The gas injection region having a stepped groove formed at the center of the non-ejection region of the gas injection unit such that the injection height is higher than the non-injection height,
A non-ejection region which is disposed along the circumferential direction of the gas injection region with respect to the gas injection region and has a non-ejection height different from that of the gas injection region,
And a jet hole formed in the stepped groove for jetting the gas,
Wherein the stepped groove is located only in a central portion of the non-ejection region. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 분사홀은, 상기 단차홈에서 복수의 열을 이루며 형성되며, 다른 열에 위치한 분사홀과 엇갈리게 형성되는 가스분사장치.The gas injector according to claim 1, wherein the injection holes are formed in a plurality of rows in the stepped groove, and are formed to be staggered with injection holes located in other columns. 청구항 1에 있어서, 상기 샤워헤드의 원주 방향을 따라서 소스가스 분사영역, 비분사 영역, 퍼지가스 분사영역, 비분사 영역, 반응가스 분사영역, 비분사 영역의 순서로 배치되는 가스분사장치.2. The gas injection device according to claim 1, wherein a source gas injection region, a non-injection region, a purge gas injection region, a non-injection region, a reaction gas injection region, and a non-injection region are arranged in this order along the circumferential direction of the showerhead. 청구항 1에 있어서, 상기 가스분사영역의 단차홈의 깊이는, 샤워헤드의 전체 면적에 대한 가스분사영역의 면적 비중이 클수록 깊게 파여지는 가스분사장치.The gas injector according to claim 1, wherein the depth of the stepped groove of the gas injection region is deeply grasped as the area ratio of the gas injection region with respect to the total area of the showerhead is larger. 청구항 1에 있어서, 상기 가스분사유닛의 가스분사영역은, 상기 가스분사유닛의 비분사 영역의 면적의 1/2 이하의 면적으로 형성되는 가스분사장치.The gas injection device according to claim 1, wherein the gas injection region of the gas injection unit is formed with an area of ½ or less of the area of the non-injection region of the gas injection unit. 청구항 1에 있어서, 상기 단차홈은 샤워헤드의 내측과 외측을 잇는 지름 방향으로 형성된 가스분사장치.The gas injector according to claim 1, wherein the stepped groove is formed in a radial direction connecting the inside and the outside of the showerhead. 청구항 9에 있어서, 상기 가스분사영역의 단차홈의 깊이는, 샤워헤드 외측의 단차홈의 깊이가 내측의 단차홈의 깊이보다 더 깊으며, 샤워헤드의 외측에서 내측 방향으로 경사진 기울기를 가지는 가스분사장치.The shower head according to claim 9, wherein the depth of the stepped groove of the gas injection area is set so that the depth of the stepped groove on the outer side of the showerhead is deeper than the depth of the stepped groove on the inner side, Jetting device. 공정이 진행되는 내부 공간을 가지는 챔버;
상기 내부 공간의 상부에서 이격 배치된 복수개의 가스분사영역을 가지는 가스분사장치;
복수개의 기판을 지지하며 상기 가스분사장치에 대향하여 배치되고 평행하게 회전 가능한 기판 지지대를 포함하며,
상기 가스분사영역과 기판지지대의 표면간의 거리인 분사 높이와, 가스분사영역이 형성되지 않은 비분사 영역과 기판지지대의 표면간의 거리인 비분사 높이가 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 하고,
상기 가스분사장치는, 서로 다른 가스가 유입되는 탑 플레이트, 및 서로 다른 가스를 분사하며 상기 탑 플레이트의 하면에 서로 이격되어 부착되는 복수개의 가스분사유닛을 포함하고,
상기 가스분사유닛은,
상기 분사 높이가 상기 비분사 높이보다 높아지도록 상기 가스분사유닛의 비분사 영역의 중앙에 형성된 단차홈을 구비하는 상기 가스분사영역과,
상기 가스분사영역을 기준으로 상기 가스분사영역의 원주 방향을 따라 배치되고, 상기 가스분사영역과는 다른 높이인 비분사 높이를 갖으며, 분사홀이 형성되지 않는 상기 비분사 영역과,
상기 가스를 분사하기 위해 상기 단차홈에 형성되는 분사홀을 포함하며,
상기 단차홈은 상기 비분사 영역의 중앙부에만 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.A chamber having an internal space through which the process proceeds;
A gas injection device having a plurality of gas injection regions spaced apart from the upper portion of the inner space;
A substrate support that supports a plurality of substrates and is disposed opposite the gas ejection apparatus and is rotatable in parallel,
And a non-ejection height, which is a distance between a non-ejection area where the gas ejection area is not formed, and a surface of the substrate support, is formed differently from the ejection height, which is a distance between the gas ejection area and the surface of the substrate support,
Wherein the gas injection device includes a top plate into which different gases are introduced and a plurality of gas injection units which are spaced apart from each other on a lower surface of the top plate,
The gas injection unit includes:
The gas injection region having a stepped groove formed at the center of the non-ejection region of the gas injection unit such that the injection height is higher than the non-injection height,
A non-ejection region which is disposed along the circumferential direction of the gas injection region with respect to the gas injection region and has a non-ejection height different from that of the gas injection region,
And a jet hole formed in the stepped groove for jetting the gas,
Wherein the stepped groove is located only at a central portion of the non-ejection region. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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