KR102175084B1

KR102175084B1 - Gas supplying unit and substrate treating apparatus including the unit

Info

Publication number: KR102175084B1
Application number: KR1020120110136A
Authority: KR
Inventors: 노재민
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2020-11-05
Also published as: KR20140044130A

Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 기판 처리 장치는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된 챔버; 상기 챔버의 개방된 상면을 밀폐하는 유전체 커버; 상기 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 챔버 내부에 공정가스를 분사하는 가스 분사 유닛; 및 상기 유전체 커버의 상부에 위치하며, 상기 챔버 내 공정가스로부터 플라스마를 발생시키는 플라스마 소스를 포함하되, 상기 가스 분사 유닛은 상기 기판 지지 유닛의 상부에 위치하며, 공정가스를 상기 챔버 내로 토출하는 복수의 토출구들이 내측면을 따라 형성되고, 상기 토출구들과 연결되며 공정가스가 순환하는 가스 순환 유로가 내부에 형성된 링 형상의 노즐; 상기 가스 순환 유로 내에 위치하는 유량 조절판; 및 상기 유량 조절판을 이동시켜 상기 토출구의 개방 정도를 조절하는 구동기를 포함할 수 있다.A substrate processing apparatus is disclosed. The substrate processing apparatus includes: a chamber having an open upper surface formed therein; A dielectric cover sealing the open upper surface of the chamber; A substrate support unit located inside the chamber and supporting a substrate; A gas injection unit for injecting a process gas into the chamber; And a plasma source disposed above the dielectric cover and generating plasma from the process gas in the chamber, wherein the gas injection unit is disposed above the substrate support unit, and a plurality of discharging process gases into the chamber A ring-shaped nozzle in which the discharge ports of are formed along the inner surface, connected to the discharge ports, and having a gas circulation passage through which the process gas circulates; A flow rate control plate located in the gas circulation passage; And a driver for adjusting the degree of opening of the discharge port by moving the flow rate control plate.

Description

A gas injection unit and a substrate processing device including the same TECHNICAL FIELD [0002] A gas injection unit and a substrate processing apparatus including the same

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 가스를 공급하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to an apparatus for processing a substrate by supplying a process gas.

반도체 소자의 제조 공정 중 식각, 증착, 그리고 세정 공정 등은 플라스마를 이용하여 기판을 처리한다. 플라스마를 이용한 공정은 챔버 내부에 공정 가스를 분사하고, 공정 가스를 플라스마 상태로 여기시켜 기판으로 제공한다.During the manufacturing process of semiconductor devices, etching, deposition, and cleaning processes are performed using plasma. In the process using plasma, a process gas is injected into the chamber, and the process gas is excited in a plasma state to be provided as a substrate.

한국 등록특허 제10-854995호에는 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 장치가 개시된다. 상기 선행기술에는 가스 분배링에 형성된 가스 안내홈을 따라 공정가스가 순환하고 가스 공급노즐들을 통해 공정 챔버 내부로 분사되는 기술이 개시된다.Korean Patent Registration No. 10-854995 discloses an apparatus for processing a substrate using plasma. The prior art discloses a technology in which a process gas is circulated along a gas guide groove formed in a gas distribution ring and injected into a process chamber through a gas supply nozzle.

공정 가스는 링 형상의 가스 안내홈을 따라 순환하는 과정에서 가스 공급노즐을 통해 토출되므로, 배관으로부터 멀리 떨어진 가스 공급노즐에는 적은 양의 공정가스가 도달한다. 이로 인해 배관에 인접한 가스 공급노즐에는 상대적으로 많은 유량의 공정가스가 토출되고, 배관으로부터 멀리 떨어진 가스 공급노즐에는 상대적으로 적은 유량이 토출된다. 가스 공급노즐들에서 토출되는 공정가스 유량 불균형은 기판의 균일한 처리를 방해한다.Since the process gas is discharged through the gas supply nozzle while circulating along the ring-shaped gas guide groove, a small amount of the process gas reaches the gas supply nozzle far from the pipe. Accordingly, a relatively large flow rate of process gas is discharged to the gas supply nozzle adjacent to the pipe, and a relatively small flow rate is discharged to the gas supply nozzle far from the pipe. The imbalance in the flow rate of the process gas discharged from the gas supply nozzles hinders the uniform processing of the substrate.

한국 등록특허 제10-854995호Korean Patent Registration No. 10-854995

본 발명의 실시예는 기판을 균일하게 처리할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a substrate processing apparatus capable of uniformly processing a substrate.

본 발명의 실시예에 의하면, 기판 처리 장치는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된 챔버; 상기 챔버의 개방된 상면을 밀폐하는 유전체 커버; 상기 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 챔버 내부에 공정가스를 분사하는 가스 분사 유닛; 및 상기 유전체 커버의 상부에 위치하며, 상기 챔버 내 공정가스로부터 플라스마를 발생시키는 플라스마 소스를 포함하되, 상기 가스 분사 유닛은 상기 기판 지지 유닛의 상부에 위치하며, 공정가스를 상기 챔버 내로 토출하는 복수의 토출구들이 내측면을 따라 형성되고, 상기 토출구들과 연결되며 공정가스가 순환하는 가스 순환 유로가 내부에 형성된 링 형상의 노즐; 상기 가스 순환 유로 내에 위치하는 유량 조절판; 및 상기 유량 조절판을 이동시켜 상기 토출구의 개방 정도를 조절하는 구동기를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a substrate processing apparatus includes: a chamber having an open upper surface formed therein; A dielectric cover sealing the open upper surface of the chamber; A substrate support unit located inside the chamber and supporting a substrate; A gas injection unit for injecting a process gas into the chamber; And a plasma source disposed above the dielectric cover and generating plasma from the process gas in the chamber, wherein the gas injection unit is disposed above the substrate support unit, and a plurality of discharging process gases into the chamber A ring-shaped nozzle in which the discharge ports of are formed along the inner surface, connected to the discharge ports, and having a gas circulation passage through which the process gas circulates; A flow rate control plate located in the gas circulation passage; And a driver for adjusting the degree of opening of the discharge port by moving the flow rate control plate.

또한, 상기 구동기는 상기 토출구에 대한 상기 유량 조절판의 상대 높이가 변경되도록 상기 유량 조절판을 상하방향으로 이동시킬 수 있다.In addition, the driver may move the flow rate control plate in the vertical direction so that the relative height of the flow control plate with respect to the discharge port is changed.

또한, 상기 유량 조절판은 상기 가스 순환 유로에 상응하는 링 형상을 가질 수 있다.In addition, the flow rate control plate may have a ring shape corresponding to the gas circulation passage.

또한, 상기 유량 조절판은 복수 개 제공되며, 상기 가스 순환 유로의 둘레를 따라 상기 토출구들이 위치하는 지점에 각각 배치되고, 상기 구동기는 개별적으로 상기 유량 조절판들을 이동시킬 수 있다.In addition, a plurality of flow control plates are provided, and are respectively disposed at points along the circumference of the gas circulation passage at which the discharge ports are located, and the actuator may individually move the flow control plates.

또한, 상기 유량 조절판은 링 형상을 가지고, 그 둘레를 따라 상기 토출구들이 위치하는 지점에 대응하여 돌출부들이 내측에 형성되며, 상기 구동기는 상기 토출구들에 대한 상기 돌출부들의 상대 위치가 변경되도록 상기 유량 조절판의 중심을 축으로 상기 유량 조절판을 회전시킬 수 있다.In addition, the flow control plate has a ring shape, and protrusions are formed inside corresponding to the points at which the discharge ports are located along the periphery, and the actuator is the flow control plate so that the relative positions of the protrusions with respect to the discharge ports change It is possible to rotate the flow control plate around the center of.

본 발명의 실시예에 따른 가스 분사 유닛은 기판으로 공정가스를 분사하며, 공정가스가 유입되는 가스 유입구와 유입된 공정 가스가 순환되는 링 형상의 가스 순환 유로를 가지며, 상기 가스 순환 유로를 순환하는 공정가스가 외부로 토출되는 토출구들이 내측면을 따라 형성된 링 형상의 노즐; 상기 가스 순환 유로에 위치하며, 상기 토출구의 개방 정도를 조절하는 유량 조절판; 및 상기 토출구들의 개방 정도가 변경되도록 상기 유량 조절판을 이동시키는 구동기를 포함할 수 있다.The gas injection unit according to an embodiment of the present invention injects a process gas to a substrate, has a gas inlet through which the process gas is introduced and a ring-shaped gas circulation flow path through which the introduced process gas is circulated, and circulates the gas circulation flow path. A ring-shaped nozzle in which discharge ports through which the process gas is discharged to the outside are formed along the inner surface; A flow rate control plate located in the gas circulation passage and adjusting the degree of opening of the discharge port; And a driver for moving the flow rate control plate to change the degree of opening of the discharge ports.

또한, 상기 유량 조절판은 링 형상을 가지며, 상기 구동기는 상기 토출구들에 대한 상기 유량 조절판의 상대 높이가 변경되도록 상기 유량 조절판을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.In addition, the flow rate control plate has a ring shape, and the driver may move the flow rate control plate in a vertical direction so that the relative height of the flow control plate with respect to the discharge ports is changed.

또한, 상기 유량 조절판은 복수 개 제공되고, 상기 가스 순환 유로의 둘레를 따라 상기 토출구들이 위치한 지점에 대응하여 배치되며, 상기 구동기는 상기 유량 조절판들을 개별적으로 이동시킬 수 있다.In addition, a plurality of flow control plates are provided, and are disposed along the circumference of the gas circulation passage to correspond to points at which the discharge ports are located, and the actuator may individually move the flow control plates.

또한, 상기 유량 조절판은 링 형상을 가지고, 그 둘레를 따라 상기 토출구들이 위치한 지점에 대응하여 돌출부들이 내측에 형성되며, 상기 구동기는 상기 유량 조절판의 중심을 축으로 상기 유량 조절판을 회전이동시킬 수 있다.In addition, the flow control plate has a ring shape, and protrusions are formed on the inside corresponding to the points where the discharge ports are located along the periphery, and the actuator can rotate the flow control plate around the center of the flow control plate. .

본 발명에 의하면, 노즐의 토출구들에서 토출되는 공정가스 유량이 균일하므로, 기판의 전체면이 균일하게 처리된다.According to the present invention, since the flow rate of the process gas discharged from the discharge ports of the nozzle is uniform, the entire surface of the substrate is uniformly treated.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 분사 유닛을 나타내는 평면도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 유량 조절판이 토출구의 개방 정도를 조절하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 분사 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 분사 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6의 유량 조절판이 토출구의 개방 정도를 조절하는 모습을 나타내는 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing a gas injection unit according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are views showing a state in which the flow control plate adjusts the degree of opening of the discharge port according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a gas injection unit according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a gas injection unit according to another embodiment of the present invention.
7 is a view showing a state in which the flow rate control plate of FIG. 6 controls the degree of opening of the discharge port.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following embodiments. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Therefore, the shape of the element in the drawings has been exaggerated to emphasize a clearer description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 챔버(110), 유전체 커버(120), 기판 지지 유닛(130), 플라스마 소스(140), 배플(150) 그리고 가스 분사 유닛(200)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the substrate processing apparatus 100 includes a chamber 110, a dielectric cover 120, a substrate support unit 130, a plasma source 140, a baffle 150, and a gas injection unit 200. do.

챔버(110)는 상면이 개방되며, 내부에 공간이 형성된다. 챔버(110)의 내부 공간은 기판 처리가 수행되는 공간을 제공한다. 챔버(110)의 바닥면에는 배기홀(111)들이 형성될 수 있다. 배기홀(111)들은 배기 라인(161)과 연결되며, 공정 과정에서 발생한 반응 부산물과 챔버(110) 내부에 머무르는 가스가 외부로 배출되는 통로를 제공한다.The upper surface of the chamber 110 is open, and a space is formed therein. The inner space of the chamber 110 provides a space in which substrate processing is performed. Exhaust holes 111 may be formed on the bottom surface of the chamber 110. The exhaust holes 111 are connected to the exhaust line 161 and provide a passage through which reaction by-products generated during the process and gas remaining in the chamber 110 are discharged to the outside.

유전체 커버(120)는 챔버(110)의 개방된 상면을 밀폐한다. 유전체 커버(120)는 챔버(110) 둘레에 상응하는 반경을 가진다. 유전체 커버(120)는 유전체 재질로 제공될 수 있다. 유전체 커버(120)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다.The dielectric cover 120 seals the open upper surface of the chamber 110. The dielectric cover 120 has a radius corresponding to the circumference of the chamber 110. The dielectric cover 120 may be made of a dielectric material. The dielectric cover 120 may be made of aluminum.

기판 지지 유닛(130)은 공정 챔버(110) 내부에 위치하며, 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(130)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 정전 척(Electrode static chuck)이 제공될 수 있다. 이와 달리, 기판 지지 유닛(130)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다. 이하, 정전 척을 예를 들어 설명한다.The substrate support unit 130 is located inside the process chamber 110 and supports the substrate W. The substrate support unit 130 may be provided with an electrostatic chuck that supports the substrate W using electrostatic force. Alternatively, the substrate support unit 130 may support the substrate W in various ways such as mechanical clamping. Hereinafter, an electrostatic chuck will be described as an example.

정전 척(130)은 유전판(131), 전극(132), 히터(133), 포커스 링(134), 절연판(135), 그리고 접지판(137)을 포함한다.The electrostatic chuck 130 includes a dielectric plate 131, an electrode 132, a heater 133, a focus ring 134, an insulating plate 135, and a ground plate 137.

유전판(131)는 원판 형상으로 제공되며, 상면에 기판(W)이 놓인다. 유전판(131)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 때문에 기판(W)의 가장자리영역은 유전판(131)의 외측에 위치한다. 유전판(131)는 유전체(dielectric substance) 재질로 제공될 수 있다.The dielectric plate 131 is provided in a disk shape, and the substrate W is placed on the upper surface. The upper surface of the dielectric plate 131 may have a radius smaller than that of the substrate W. Therefore, the edge region of the substrate W is located outside the dielectric plate 131. The dielectric plate 131 may be made of a dielectric substance.

유전판(131)의 내부에는 전극(132)이 제공된다. 전극(132)은 외부 전원(미도시)과 연결되며, 전원으로부터 전력이 인가된다. 전극(132)은 기판(W)과의 사이에 정전기력을 형성하여 기판(W)을 유전판(131)의 상면에 흡착시킨다.An electrode 132 is provided inside the dielectric plate 131. The electrode 132 is connected to an external power source (not shown), and power is applied from the power source. The electrode 132 forms an electrostatic force between the substrate W and adsorbs the substrate W to the upper surface of the dielectric plate 131.

유전판(131)의 내부에는 히터(133)가 제공된다. 히터(133)는 전극(132)의 하부에 제공될 수 있다. 히터(133)는 외부 전원(미도시)과 전기적으로 연결되며, 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전판(131)를 거쳐 기판(W)으로 전달된다. 히터(133)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 가열된다. 히터(133)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다. 히터(133)는 균일한 간격으로 유전판(131)에 매설될 수 있다.A heater 133 is provided inside the dielectric plate 131. The heater 133 may be provided under the electrode 132. The heater 133 is electrically connected to an external power source (not shown), and generates heat by resisting the applied current. The generated heat is transferred to the substrate W through the dielectric plate 131. The substrate W is heated to a predetermined temperature by the heat generated by the heater 133. The heater 133 may be provided as a spiral coil. The heater 133 may be buried in the dielectric plate 131 at uniform intervals.

포커스 링(134)은 링 형상으로 제공되며, 유전판(131)의 둘레를 따라 배치된다. 포커스 링(134)의 상면은 유전판(131)에 인접한 내측부가 외측부보다 낮도록 단차져 제공될 수 있다. 포커스 링(134)의 상면 내측부는 유전판(131)의 상면과 동일 높에에 위치할 수 있다. 포커스 링(134)의 상면 내측부는 유전판(131)의 외측에 위치하는 기판(W)의 가장자리영역을 지지한다. 포커스 링(134)은 플라스마가 형성되는 영역의 중심에 기판이 위치하도록 전기장 형성 영역을 확장시킨다. 이에 의해 기판(W) 전체 영역에 걸쳐 플라스마가 균일하게 형성될 수 있다.The focus ring 134 is provided in a ring shape and is disposed along the circumference of the dielectric plate 131. The upper surface of the focus ring 134 may be stepped so that an inner portion adjacent to the dielectric plate 131 is lower than an outer portion. The inner portion of the upper surface of the focus ring 134 may be positioned at the same height as the upper surface of the dielectric plate 131. The inner portion of the upper surface of the focus ring 134 supports an edge region of the substrate W positioned outside the dielectric plate 131. The focus ring 134 expands the electric field forming region so that the substrate is located at the center of the plasma region. Accordingly, the plasma may be uniformly formed over the entire area of the substrate W.

절연판(135)는 유전판(131)의 하부에 위치하며, 유전판(131)을 지지한다. 절연판(135)은 유전판(131)보다 큰 반경을 가진다. 절연판(135)의 상면 가장자리영역에는 포커스 링(134)이 놓인다. 절연판(135)은 절연 재질로 제공된다. 절연판(135)의 내부에는 냉각 유로(136)가 형성될 수 있다. 냉각 유로(136)는 냉각 유체가 순환하는 통로를 제공한다. 냉각 유로(136)를 순환하는 냉각 유체의 열은 절연판(135)을 통해 유전판(131)에 전달된다. 냉각 유체의 열은 가열된 유전판(131)과 기판(W)을 신속하게 냉각한다. 냉각 유로(136)는 나선 형상으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 냉각 유로(136)는 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 유로(136)들은 서로 연통될 수 있다.The insulating plate 135 is positioned under the dielectric plate 131 and supports the dielectric plate 131. The insulating plate 135 has a larger radius than the dielectric plate 131. A focus ring 134 is placed on an edge region of the upper surface of the insulating plate 135. The insulating plate 135 is made of an insulating material. A cooling passage 136 may be formed inside the insulating plate 135. The cooling passage 136 provides a passage through which the cooling fluid circulates. Heat of the cooling fluid circulating through the cooling passage 136 is transferred to the dielectric plate 131 through the insulating plate 135. The heat of the cooling fluid rapidly cools the heated dielectric plate 131 and the substrate W. The cooling passage 136 may be formed in a spiral shape. Alternatively, the cooling passage 136 may be arranged such that ring-shaped passages having different radii have the same center. Each of the flow paths 136 may communicate with each other.

절연판(135)의 하부에는 접지판(137)이 제공된다. 접지판(137)은 접지되며, 유전판(131)과 챔버(110)를 전기적으로 절연시킨다.A ground plate 137 is provided under the insulating plate 135. The ground plate 137 is grounded, and electrically insulates the dielectric plate 131 and the chamber 110.

플라스마 소스(140)는 챔버(110) 내부로 공급된 공정가스를 플라스마 상태로 여기시킨다. 플라스마 소스(140)는 안테나(141)와 외부 전원(142)을 포함한다.The plasma source 140 excites the process gas supplied into the chamber 110 into a plasma state. The plasma source 140 includes an antenna 141 and an external power source 142.

안테나(141)는 유전체 커버(120)의 상부에 위치하며, 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다. 외부 전원(142)은 안테나(141)와 연결되며, 고주파 전력을 안테나(141)에 인가한다. 안테나(141)에 인가된 고주파 전력에 의해, 챔버(110) 내부에는 유도 전기장이 형성된다. 공정가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 플라스마 상태로 여기된다. 플라스마 상태의 공정가스는 기판(W)으로 제공되며, 기판(W)을 처리한다. 플라스마 상태의 공정가스는 에칭 공정을 수행할 수 있다.The antenna 141 is positioned above the dielectric cover 120 and may be provided as a spiral coil. The external power source 142 is connected to the antenna 141 and applies high frequency power to the antenna 141. An induced electric field is formed in the chamber 110 by the high frequency power applied to the antenna 141. The process gas is excited in a plasma state by obtaining the energy required for ionization from the induced electric field. The process gas in a plasma state is provided to the substrate W and processes the substrate W. The process gas in a plasma state may perform an etching process.

배플(150)은 챔버(110) 내에서 공정가스의 흐름을 제어한다. 배플(150)은 링 형상으로 제공되며, 챔버(110)와 기판 지지 유닛(130) 사이에 위치한다. 배플(150)에는 관통홀(151)들이 형성된다. 챔버(110) 내에 머무르는 공정가스는 관통홀(151)들을 통과하여 배기홀(111)에 유입된다. 관통홀(151)들의 형상 및 배열에 따라 배기홀(111)로 유입되는 공정 가스의 흐름이 제어될 수 있다.
The baffle 150 controls the flow of the process gas in the chamber 110. The baffle 150 is provided in a ring shape and is positioned between the chamber 110 and the substrate support unit 130. Through holes 151 are formed in the baffle 150. The process gas staying in the chamber 110 passes through the through holes 151 and flows into the exhaust hole 111. The flow of the process gas flowing into the exhaust hole 111 may be controlled according to the shape and arrangement of the through holes 151.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 분사 유닛을 나타내는 평면도이다.2 is a plan view showing a gas injection unit according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 가스 분사 유닛(200)은 공정가스를 챔버(110) 내부에 분사한다. 가스 분사 유닛(200)은 노즐(210), 공정가스 공급 라인(220), 공정가스 저장부(230), 유량 조절판(240), 그리고 구동기(250)를 포함하다.1 and 2, the gas injection unit 200 injects a process gas into the chamber 110. The gas injection unit 200 includes a nozzle 210, a process gas supply line 220, a process gas storage unit 230, a flow control plate 240, and a driver 250.

노즐(210)은 기판 지지 유닛(130)의 상부에 위치한다. 노즐(210)은 링 형상으로 제공된다. 노즐(210)에는 가스 유입구(211), 가스 순환 유로(212), 그리고 토출구(213)들이 형성된다.The nozzle 210 is located above the substrate support unit 130. The nozzle 210 is provided in a ring shape. A gas inlet 211, a gas circulation passage 212, and a discharge port 213 are formed in the nozzle 210.

가스 유입구(211)는 공정가스 공급 라인(220)과 연결되며, 공정가스가 유입되는 통로로 제공된다.The gas inlet 211 is connected to the process gas supply line 220 and is provided as a passage through which the process gas is introduced.

가스 순환 유로(212)는 노즐(210) 내부에 형성된다. 가스 순환 유로(212)는 노즐(210)의 둘레를 따라 제공되며, 링 형상을 가진다. 가스 유입구(211)를 통해 유입된 공정 가스는 가스 순환 유로(212)를 따라 순환한다.The gas circulation passage 212 is formed in the nozzle 210. The gas circulation passage 212 is provided along the circumference of the nozzle 210 and has a ring shape. The process gas introduced through the gas inlet 211 circulates along the gas circulation flow path 212.

토출구(213)들은 노즐(210)의 내측면에 형성된다. 토출구(213)들은 노즐(210)의 둘레를 따라 서로 이격하여 배치된다. 토출구(213)들은 가스 순환 유로(212)와 연결되며, 가스 순환 유로(212)를 따라 순환하는 공정 가스가 노즐(210)의 외부로 토출되는 통로를 제공한다.The discharge ports 213 are formed on the inner surface of the nozzle 210. The discharge ports 213 are disposed to be spaced apart from each other along the circumference of the nozzle 210. The discharge ports 213 are connected to the gas circulation flow path 212 and provide a path through which the process gas circulating along the gas circulation flow path 212 is discharged to the outside of the nozzle 210.

공정가스 공급 라인(220)은 일단이 가스 유입구(211)와 연결되고 타단이 공정가스 저장부(230)와 연결된다. 공정가스 저장부(230)에 저장된 공정가스는 공정가스 공급 라인(220)을 통해 가스 유입구(211)로 공급된다. 공정가스 공급 라인(220)에는 밸브(221)가 설치된다. 밸브(221)는 공정가스 공급 라인(220)을 개폐하고, 공정가스의 공급 유량을 조절한다.The process gas supply line 220 has one end connected to the gas inlet 211 and the other end connected to the process gas storage unit 230. The process gas stored in the process gas storage unit 230 is supplied to the gas inlet 211 through the process gas supply line 220. A valve 221 is installed in the process gas supply line 220. The valve 221 opens and closes the process gas supply line 220 and adjusts the supply flow rate of the process gas.

유량 조절판(240)은 가스 순환 유로(212) 내에 위치한다. 유량 조절판(240)은 소정 두께를 갖는다. 유량 조절판(240)의 두께는 토출구(213)들의 직경에 상응하거나 그보다 클 수 있다. 유량 조절판(240)의 내측면은 토출구(213)들과 마주한다. 실시예에 의하면, 유량 조절판(240)은 링 형상을 가진다. 유량 조절판(240)은 가스 순환 유로(212)에 상응하는 반경을 가진다.The flow rate control plate 240 is located in the gas circulation flow path 212. Flow control plate 240 has a predetermined thickness. The thickness of the flow rate control plate 240 may correspond to or larger than the diameters of the discharge ports 213. The inner surface of the flow control plate 240 faces the discharge ports 213. According to the embodiment, the flow control plate 240 has a ring shape. The flow control plate 240 has a radius corresponding to the gas circulation passage 212.

구동기(250)는 토출구(213)들에 대한 유량 조절판(240)의 상대 위치가 변경되도록 유량 조절판(240)을 이동시킨다. 실시예에 의하면, 구동기(250)는 토출구(213)들에 대한 유량 조절판(240)의 상대 높이가 변경되도록 유량 조절판(240)을 상하방향으로 이동시킨다. 구동기(250)는 주름관(도 3의 251)을 통해 유량 조절판(240)과 연결될 수 있다. 구동기(250)는 주름관(251)을 수축 및 팽창시킴으로써 유량 조절판(240)을 이동시킬 수 잇다. 유량 조절판(240)의 위치에 따라 토출구(213)들의 개방 정도가 달라진다.
The actuator 250 moves the flow rate control plate 240 so that the relative position of the flow rate control plate 240 with respect to the discharge ports 213 is changed. According to the embodiment, the actuator 250 moves the flow rate control plate 240 in the vertical direction so that the relative height of the flow control plate 240 with respect to the discharge ports 213 is changed. The actuator 250 may be connected to the flow rate control plate 240 through a corrugated pipe (251 in FIG. 3). The actuator 250 may move the flow rate control plate 240 by contracting and expanding the corrugated pipe 251. The degree of opening of the discharge ports 213 varies according to the position of the flow rate control plate 240.

도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 유량 조절판이 토출구의 개방 정도를 조절하는 모습을 나타내는 도면이다.3 and 4 are views showing a state in which the flow control plate adjusts the degree of opening of the discharge port according to an embodiment of the present invention.

가스 유입구(211)를 통해 가스 순환 유로(212)로 유입된 공정가스는 가스 순환 유로(212)를 따라 이동하며 토출구(213)들을 통해 노즐(210) 외부로 토출된다. 공정가스는 가스 순환 유로(212)를 따라 이동하는 과정에서 가스 순환 유로(212) 내에 머무르는 유량이 점차 감소되므로, 가스 유입구(211)에서 멀리 떨어진 토출구(213)를 통해 토출되는 공정가스 유량은 가스 유입구(211)에 인접한 토출구(213)를 통해 토출되는 공정가스 유량보다 적다.The process gas introduced into the gas circulation passage 212 through the gas inlet 211 moves along the gas circulation passage 212 and is discharged to the outside of the nozzle 210 through the discharge ports 213. As the process gas moves along the gas circulation flow path 212, the flow rate remaining in the gas circulation flow path 212 gradually decreases, so the flow rate of the process gas discharged through the discharge port 213 far from the gas inlet 211 is gas. It is less than the flow rate of the process gas discharged through the discharge port 213 adjacent to the inlet 211.

구동기(250)는 유량 조절판(240)을 이동시켜, 토출구(213)들로 유입되는 공정가스의 유량을 조절한다.The actuator 250 moves the flow rate control plate 240 to adjust the flow rate of the process gas flowing into the discharge ports 213.

도 3과 같이, 구동기(250)가 유량 조절판(240)을 토출구(213)들과 동일 높이에 위치시킬 경우, 토출구(213)와 유량 조절판(240)의 사이 거리가 좁아져 공정가스가 토출구(213)로 이동할 수 있는 공간이 감소한다. 이는 토출구(213)의 개방 정도를 작게 한다. 가스 유입구(211)를 통해 가스 순환 유로(212)로 유입된 공정가스는 일부가 가스 유입구(211)에 인접한 토출구(213)로 공급되며, 대부분은 가스 순환 유로(212)를 따라 이동한다. 공정 가스는 가스 유입구(211)에서 멀리 떨어진 영역으로 충분히 공급되며, 토출구(213)들 각각에서 균일한 유량으로 토출된다.As shown in FIG. 3, when the actuator 250 places the flow rate control plate 240 at the same height as the discharge ports 213, the distance between the discharge port 213 and the flow control plate 240 is narrowed, so that the process gas is discharged. 213), the space that can be moved is reduced. This reduces the degree of opening of the discharge port 213. A part of the process gas flowing into the gas circulation passage 212 through the gas inlet 211 is supplied to the discharge port 213 adjacent to the gas inlet 211, and most of the process gas moves along the gas circulation passage 212. The process gas is sufficiently supplied to a region far from the gas inlet 211 and is discharged at a uniform flow rate from each of the discharge ports 213.

가스 순환 유로(212) 내에 공정 가스가 충분히 충진되면, 구동기(250)는 도 4와 같이 유량 조절판(240)을 위쪽으로 이동시킬 수 있다. 유량 조절판(240)은 토출구(213)들과 상이한 높이에 위치되며, 이로 인해 토출구(213)들의 개방 정도가 커진다. 가스 순환 유로(212)에 충진된 공정가스는 도 3의 실시예보다 보다 많은 유량으로 토출구(213)들에서 토출된다.When the process gas is sufficiently filled in the gas circulation passage 212, the driver 250 may move the flow rate control plate 240 upward as shown in FIG. 4. The flow rate control plate 240 is located at a different height from the discharge ports 213, and thus, the degree of opening of the discharge ports 213 is increased. The process gas filled in the gas circulation passage 212 is discharged from the discharge ports 213 at a higher flow rate than the embodiment of FIG. 3.

상술한 바와 같이, 유량 조절판(240)이 토출구(213)들의 개방 정도를 조절함으로써 토출구(213)들 각각에서는 공정가스가 균일한 유량으로 토출될 수 있다.As described above, the flow rate control plate 240 controls the degree of opening of the discharge ports 213, so that the process gas can be discharged at a uniform flow rate from each of the discharge ports 213.

또한, 기판 처리 과정이 여러 단계로 진행되는 경우, 기판(W)으로 공급되는 공정가스의 유량이 공정 단계마다 상이할 수 있다. 이 경우, 구동기(250)는 유량 조절판(240)을 이동시켜 토출구(213)의 개방 정도를 달리함으로써, 토출구(213)들에서 토출되는 공정가스의 유량을 용이하게 조절할 수 있다.
In addition, when the substrate processing process is performed in several stages, the flow rate of the process gas supplied to the substrate W may be different for each process stage. In this case, the actuator 250 can easily adjust the flow rate of the process gas discharged from the discharge ports 213 by moving the flow rate control plate 240 to change the degree of opening of the discharge ports 213.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 분사 유닛을 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a gas injection unit according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 유량 조절판(310)은 사각 형상의 판으로 복수 개 제공된다. 유량 조절판(310)들은 가스 순환 유로(212)를 따라 서로 이격하여 링 형상으로 배치된다. 유량 조절판(310)들은 토출구(213)들이 형성된 지점에 위치한다. Referring to FIG. 5, a plurality of flow rate control plates 310 are provided in a rectangular shape. The flow control plates 310 are spaced apart from each other along the gas circulation passage 212 and are arranged in a ring shape. The flow rate control plates 310 are located at the points where the discharge ports 213 are formed.

구동기(미도시)는 유량 조절판(310)들을 개별적으로 이동시킬 수 있다. 구동기의 구동으로 유량 조절판(310)들은 토출구(213)의 개방 정도를 개별적으로 조절할 수 있다.
The actuator (not shown) may individually move the flow control plates 310. By driving the actuator, the flow rate control plates 310 may individually control the degree of opening of the discharge port 213.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 분사 유닛을 나타내는 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing a gas injection unit according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 유량 조절판(320)은 링 형상을 가지며, 내측에 돌출부(321)들이 형성된다. 돌출부(321)들은 유량 조절판(320)의 둘레를 따라 서로 이격하여 위치된다. 돌출부(321)들은 토출구(213)들에 대응하는 개수로 형성되며, 토출구(213)들이 형성된 지점에 대응하여 위치한다. 돌출부(321)들이 토출구(213)들이 형성된 지점에 위치할 경우, 토출구(213)들의 개방 정도가 작아진다.Referring to FIG. 6, the flow control plate 320 has a ring shape, and protrusions 321 are formed inside. The protrusions 321 are positioned to be spaced apart from each other along the circumference of the flow control plate 320. The protrusions 321 are formed in a number corresponding to the discharge ports 213 and are positioned corresponding to the points where the discharge ports 213 are formed. When the protrusions 321 are located at the point where the discharge ports 213 are formed, the degree of opening of the discharge ports 213 is reduced.

구동기(미도시)는 도 7과 같이 유량 조절판(320)을 중심을 축으로 유량 조절판(320)을 소정 각도로 회전시킨다. 유량 조절판(320)의 회전으로 돌출부(321)들은 토출구(213)들이 형성된 지점에서 벗어난다. 이로 인해 토출구(213)들의 개방 정도가 커진다.
The actuator (not shown) rotates the flow control plate 320 at a predetermined angle around the flow control plate 320 as shown in FIG. 7. As the flow rate control plate 320 rotates, the protrusions 321 deviate from the point where the discharge ports 213 are formed. This increases the degree of opening of the discharge ports 213.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 기판 처리 장치 110: 챔버
120: 유전체 커버 130: 기판 지지 유닛
140: 플라스마 소스 150: 배플
200: 가스 분사 유닛 210: 노즐
220: 공정가스 공급 라인 230: 공정가스 저장부
240: 유량 조절판 250: 구동기100: substrate processing apparatus 110: chamber
120: dielectric cover 130: substrate support unit
140: plasma source 150: baffle
200: gas injection unit 210: nozzle
220: process gas supply line 230: process gas storage unit
240: flow control plate 250: actuator

Claims

A chamber having an open upper surface formed therein;
A dielectric cover sealing the open upper surface of the chamber;
A substrate support unit located inside the chamber and supporting a substrate;
A gas injection unit for injecting a process gas into the chamber; And
It is located above the dielectric cover and comprises a plasma source for generating plasma from the process gas in the chamber,
The gas injection unit
It is located above the substrate support unit, a plurality of discharge ports for discharging the process gas into the chamber are formed along the inner surface, connected to the discharge ports, and a ring-shaped gas circulation flow path through which the process gas circulates is formed therein. Nozzle;
A plurality of flow rate control plates disposed in the gas circulation passage and disposed at points along the circumference of the gas circulation passage at the outlets; And
The flow control plate is moved vertically so that the relative height of the flow control plate with respect to the discharge port is changed, and includes a driver for adjusting the degree of opening of each of the discharge ports by moving the flow control plates respectively,
Adjusting the degree of opening based on the degree of filling of the process gas in the gas circulation passage,
When the filling level is less than a certain level, the opening degree is reduced,
When the filling level is greater than or equal to the predetermined level, the opening degree is increased.

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The method of claim 1,
The flow control plate has a ring shape corresponding to the gas circulation flow path.

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The method of claim 1,
The flow rate control plate has a ring shape, and protrusions are formed on the inside corresponding to the points at which the discharge ports are located along the periphery,
The driver rotates the flow control plate about the center of the flow control plate so that the relative positions of the protrusions with respect to the discharge ports are changed.

In a gas injection unit for injecting a process gas onto a substrate,
A ring-shaped nozzle having a gas inlet through which the process gas is introduced and a ring-shaped gas circulation passage through which the introduced process gas is circulated, and discharge ports through which the process gas circulating through the gas circulation passage is discharged to the outside are formed along an inner surface thereof;
A plurality of flow rate control plates disposed in the gas circulation passage and disposed at points along the circumference of the gas circulation passage at which the discharge ports are located, and configured to adjust the degree of opening of the discharge ports; And
The flow control plate is moved up and down so that the degree of opening of the discharge ports is changed, and includes a driver for adjusting the degree of opening of each of the discharge ports by moving each of the flow control plates individually,
Adjusting the degree of opening based on the degree of filling of the process gas in the gas circulation passage,
When the filling level is less than a certain level, the opening degree is reduced,
When the filling level is higher than the predetermined level, the gas injection unit increases the degree of opening.

The method of claim 6,
The flow control plate is a gas injection unit having a ring shape.

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The method of claim 6,
The flow rate control plate has a ring shape, and protrusions are formed on the inside corresponding to the points at which the discharge ports are located along the periphery,
The actuator is a gas injection unit that rotates the flow control plate about the center of the flow control plate.

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