KR20080008740A - A gas separation-type showerhead applied dual frequency - Google Patents

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Abstract

A gas separation-type shower head with applied dual frequencies is provided to reduce the damage of a substrate or a susceptor by applying power with a low frequency to a gas spraying module. A gas separation-type shower head includes a gas supplying module(110), a gas separating module(120), a gas spraying module(140), and first and second power applying parts(150,160). The gas supplying module supplies first and second gases. The gas separating module separates the first and second gases. The gas spraying module includes nozzles therein. The gas separating module is insulated from the gas spraying module through an insulation ring. The first power applying part applies power with a first frequency to the gas separating module. The second power applying part applies power with a second frequency different from the first frequency to the gas separating module.

Description

서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.{A gas separation-type showerhead applied dual frequency}{A gas separation-type showerhead applied dual frequency}

도 1a 내지 도 1d는 종래의 서로 다른 주파수 인가할 수 있는 시스템을 개략적으로 나타내는 도면.1a to 1d schematically show a system capable of applying different frequencies in the prior art.

도 2a 및 도 2b는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드를 개략적으로 나타내는 도면.2A and 2B schematically show a gas separation showerhead to which different frequencies are applied.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 의한 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드에서 서로 다른 주파수 인가의 일실시예들을 나타내는 도면.3A to 3C are diagrams illustrating embodiments of applying different frequencies in a gas separation shower head to which different frequencies are applied according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110 : 가스공급모듈 110a : 외부 공간110: gas supply module 110a: external space

110b : 내부 공간 120 : 가스분리모듈110b: internal space 120: gas separation module

120a : 제1 영역 120b : 제2 영역120a: first region 120b: second region

120c : 가스분배판 120d : 절연체120c: gas distribution plate 120d: insulator

130a: 제1 분출구 130b : 제2 분출구130a: first outlet 130b: second outlet

135 : 절연체링 140 : 가스분사모듈135: insulator ring 140: gas injection module

145 : 혼합 분사구 150 : 제1 파워 인가부145 mixing nozzle 150 first power applying unit

160 : 제2 파워 인가부 160: second power applying unit

본 발명은 반도체 공정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2이상의 가스가 분리 공급되어 혼합 분사구를 통해 챔버로 분사되는 가스분리형 샤워헤드에 고주파(High Frequency)와 저주파(Low Frequency)의 파워를 동시에 인가하여, 고주파의 경우 이온 플럭스(Ion Flux)를, 저주파의 경우 이온 에너지(Ion Energy)를 조절할 수 있는, 즉 이온 플럭스와 이온에너지를 각각 조절할 수 있는 서로 다른 주파수(dual frequency)를 인가할 수 있는 가스분리형 샤워헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor process, and more particularly, by applying a high frequency and a low frequency power simultaneously to a gas separation shower head in which two or more gases are separately supplied and injected into a chamber through a mixing nozzle. In the case of high frequency, the ion flux can be adjusted, and in the low frequency, the ion energy can be controlled, that is, a gas capable of applying different frequencies to control the ion flux and the ion energy, respectively. A separate showerhead.

반도체 공정에서는 증착(depositing) 공정, 식각(etching) 공정 등 여러 공정에서 플라즈마가 이용된다. 일반적으로 반도체 공정에서 플라즈마를 발생시키기 위한 파워는 하나의 주파수를 가지고 있지만, 최근 다음과 같은 이유로 서로 다른 주파수(dual frequency)를 갖는 파워가 이용되고 있다.In the semiconductor process, plasma is used in various processes such as a deposition process and an etching process. In general, power for generating plasma in a semiconductor process has one frequency, but recently, power having a different frequency (dual frequency) is used for the following reasons.

첫째, 증착공정에서는 Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체 웨이퍼 상에 절연막 증착시 웨이퍼의 열적손상을 방지함과 동시에 플라즈마 이온들의 활성화를 위한 챔버 내부의 분위기를 형성하여 공정조건을 최적화 시킴으로써, 양호한 계면특성 및 안정된 절연막을 형성하여 소자의 특성 및 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다.First, the deposition process prevents thermal damage of the wafer when the insulating film is deposited on the III-V compound semiconductor wafer and at the same time forms an atmosphere inside the chamber for activating plasma ions, thereby optimizing the process conditions. It is effective to improve the characteristics and reliability of the device by forming a.

둘째, 에칭 공정에서는 상부전극의 경우에 높은 주파수를 인가할 때가 낮은 주파수를 인가할 때보다 전압이 낮아지게 되는데 이러한 이유로 고주파(주로 수십 MHz)를 소스 전원으로 사용할 경우 상부 전극에 입사하는 이온들의 에너지를 작게 유지하면서도 많은 전력을 인가할 수 있게 된다. Second, in the etching process, when the high frequency is applied to the upper electrode, the voltage is lower than when applying the low frequency. For this reason, when the high frequency (mainly tens of MHz) is used as the source power source, the energy of ions incident on the upper electrode is applied. It is possible to apply a lot of power while keeping small.

반면 하부 전극에는 수백 kHz에서 10 MHz 사이의 낮은 주파수의 전원을 인가하는데 이때는 비교적 낮은 전력을 인가해도 높은 이온 에너지를 얻을 수 있다. 이런 식으로 고주파를 인가하는 상부 전극으로 플라즈마 밀도를 조절하고 낮은 주파수를 인가하는 하부 전극으로 이온의 에너지를 조절할 수 있는 것이다. On the other hand, a lower frequency power source of several hundred kHz to 10 MHz is applied to the lower electrode. In this case, high ion energy can be obtained even if a relatively low power is applied. In this way it is possible to control the plasma density with the upper electrode applying a high frequency and the energy of ions with the lower electrode applying a low frequency.

최근에는 이중 주파수 이중 전극 시스템도 많이 사용되는데 그 이유는 이중 주파수 삼중 전극의 경우 상부 전극과 하부 전극이 따로 있기 때문에 상부 전극의 시스템 구성 비용이 많이 들게 되고 구조도 복잡하여 하부 전극에 두 종류의 주파수를 동시에 인가하는 시스템이 개발되기도 하였다. 이 시스템에서도 플라즈마 밀도와 이온의 독립적 조절이 가능할 뿐만 아니라 시스템이 더욱 간단하다는 것이 특징이다.Recently, a dual frequency dual electrode system is also widely used because of the dual frequency triple electrode, because the upper electrode and the lower electrode are separate, the system configuration cost of the upper electrode is high and the structure is complicated, so the two types of frequencies are used for the lower electrode. A system for simultaneously applying the system was also developed. This system not only allows independent control of plasma density and ions, but also makes the system simpler.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 서로 다른 주파수를 갖는 파워를 인가하기 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.1A-1D schematically illustrate a system for applying power with different frequencies in the prior art.

도 1a의 경우에는 웨이퍼가 로딩되는 히터나 서셉터에 낮은 주파수를 갖는 파워가, 웨이퍼와 샤워헤드 사이에 높은 주파수를 갖는 파워를 인가한다. 도 1b의 경우에는 히터나 서셉터에 낮은 주파수와 높은 주파수를 갖는 파워들을 조합(combine)하여 인가한다. 도 1c의 경우는 도 1b와 반대의 경우로, 웨이퍼와 샤워헤드 사이에 낮은 주파수와 높은 주파수를 갖는 파워들을 결합(combine)하여 인가한다. In the case of FIG. 1A, a low frequency power is applied to a heater or susceptor loaded with a wafer, and a high frequency power is applied between the wafer and the showerhead. In the case of FIG. 1B, powers having a low frequency and a high frequency are combined and applied to a heater or susceptor. In the case of FIG. 1C, in contrast to FIG. 1B, power having a low frequency and a high frequency is applied between the wafer and the showerhead.

도 1d의 경우는 샤워헤드에 높은 주파수의 파워를 인가할 수 있는 상부 전극 이 형성되고, 서셉터나 히터에 낮은 주파수의 파워를 인가할 수 있는 하부 전극이 형성되어 있다.In FIG. 1D, an upper electrode capable of applying high frequency power to the shower head is formed, and a lower electrode capable of applying low frequency power to the susceptor or heater is formed.

특히, 도 1d의 경우 고주파 전원에 의해 이온화되어 있는 가스 이온들의 입자는 RF에서는 무게가 무거워 동작을 하지 않지만, 상대적으로 주파수가 낮은 저주파 파워에서는 활동성을 가지게 되며, 양(+)이온이 웨이퍼 바로 위에 걸리므로 웨이퍼에는 상대적으로 음(-)바이어스가 10V ~ 20V 가량 약하게 걸려 이온들의 활동을 강하게 할 수 있다. 이러한 목적으로 두 가지의 서로 다른 플라즈마 소스를 사용한다.In particular, in FIG. 1D, particles of gas ions ionized by a high frequency power source do not operate because they are heavy in RF, but have activity at low frequency power having a relatively low frequency, and positive ions are directly on the wafer. As a result, the wafer has a relatively low negative bias of about 10V to 20V, which can intensify the activity of the ions. Two different plasma sources are used for this purpose.

그러나, 도 1a 내지 도 1d의 경우에는 혼합 주파수를 가지는 파워가 한꺼번에 인가되어 플라즈마 효율이 떨어지거나, 플라즈마를 발생시키기 위하여 웨이퍼 근처에 파워가 인가되기 때문에 웨이퍼가 플라즈마의 영향에 의해 손상될 염려가 있다.However, in the case of FIGS. 1A to 1D, since a power having a mixed frequency is applied all at once to reduce plasma efficiency or power is applied near the wafer to generate plasma, the wafer may be damaged by the influence of plasma. .

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 플라즈마 밀도와 이온 에너지의 효율적 조절 및 챔버 내로 공급되는 가스의 선택적 운동성을 향상시킬 수 있으며, 기판 표면의 손상을 최소화할 수 있는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to solve the above problems, it is possible to efficiently control the plasma density and ion energy and to improve the selective mobility of the gas supplied into the chamber, and to minimize the damage to the substrate surface different frequencies The object is to provide a gas separation showerhead to which is applied.

또한, 본 발명은 반도체 증착 공정에서 막 표면의 스트레스(stress)와 표면 조도의 저감 및 막의 밀도를 증가시킬 수 있는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드를 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a gas-separated showerhead in which different frequencies are applied to reduce stress and surface roughness and increase film density in a film deposition process.

또한, 본 발명은 반도체 식각 공정에서 일정한 방향으로 식각되는 비등방성 식각을 유도할 수 있는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a gas-separated showerhead in which different frequencies are applied to induce anisotropic etching that is etched in a predetermined direction in a semiconductor etching process.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드는 제1 가스 및 제2 가스가 각각 분리되어 공급되는 가스공급모듈, 공급된 제1, 제2 가스를 분리하여 제공하는 가스분리모듈, 내부에 혼합 분사구가 형성된 가스분사모듈을 구비하며, 상기 가스분리모듈과 가스분사모듈이 절연체링에 의하여 절연되어 있는 가스분리형 샤워헤드에 있어서, 상기 가스분리형 샤워헤드의 상기 가스분리모듈에 제1 주파수를 가지는 파워를 인가하는 제1 파워 인가부; 및 상기 가스분리형 샤워헤드의 상기 가스분사모듈에 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수를 가지는 파워를 인가하는 제2 파워 인가부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The gas separation shower head to which different frequencies are applied to achieve the technical problem is a gas supply module in which the first gas and the second gas are separately supplied, and the gas separation module providing the first and second gases separately from each other. And a gas injection module having a mixing nozzle formed therein, wherein the gas separation module and the gas injection module are insulated by an insulator ring, wherein the gas separation module of the gas separation shower head has a first gas separation module. A first power applying unit for applying power having a frequency; And a second power applying unit configured to apply power having a second frequency different from the first frequency to the gas injection module of the gas separation shower head.

또한, 상기 기술적 과제를 이루기 위한 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드는 서로 격리된 내부 공간 및 외부 공간을 구비하며, 제1 가스와 제2 가스가 격리되어 공급되는 가스공급모듈; 상기 가스공급모듈 하부에 위치하며, 상기 공급된 제1 가스가 분산되는 하나의 공간으로 된 제1 영역과 제2 가스가 분산되는 여러 공간으로 된 제2 영역을 구비하되, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역의 하부에 상기 제1 영역과 분리되어 있으며, 상기 제2 영역 내부에 가스분배판에 의해 제2 가스가 고르게 분산되고, 상기 제2 영역 하부 끝단에는 다수의 제2 분출구와 상기 다수의 제2 분출구를 둘러싸는 공간에 제1 분출구가 형성되어 있는 가스분리모 듈; 도전체로서, 상기 가스분리모듈 하부에 위치하며 다수의 홀을 구비하며, 상기 다수의 홀 내부와 상기 제2 영역 하부 끝단의 다수의 제2 분출구 하부에 형성되는 혼합 분사구를 구비하는 가스분사모듈; 상기 가스분리모듈과 가스분사모듈 사이에 위치하며, 상기 가스분리모듈과 상기 가스분사모듈을 전기적으로 절연시키는 절연체링; 상기 가스분리모듈에 제1 주파수를 가지는 파워를 인가하는 제1 파워 인가부; 및 상기 가스분사모듈에 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수를 가지는 파워를 인가하는 제2 파워 인가부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the gas separation shower head to which different frequencies are applied to achieve the technical problem has an inner space and an outer space isolated from each other, the first gas and the second gas supply module is supplied separated; Located in the lower portion of the gas supply module, and having a first region of one space in which the supplied first gas is dispersed and a second region of several spaces in which the second gas is dispersed, the second region is the It is separated from the first region in the lower portion of the first region, the second gas is evenly distributed by the gas distribution plate in the second region, the second end of the second region and the plurality of second outlets and the plurality of A gas separation module having a first jet hole formed in a space surrounding the second jet hole; A conductor comprising a gas injection module positioned below the gas separation module and having a plurality of holes, and having a mixed injection hole formed in the plurality of holes and below the plurality of second jet holes at the lower end of the second region; An insulator ring disposed between the gas separation module and the gas injection module to electrically insulate the gas separation module from the gas injection module; A first power applying unit configured to apply power having a first frequency to the gas separation module; And a second power applying unit configured to apply power to the gas injection module having a second frequency different from the first frequency.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a는 본 발명에 의한 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드를 개략적으로 나타내는 것으로, 본 발명의 출원인에 의해 대한민국특허청에 출원되고(출원번호 : 10-2006-5890, 2006.01.19), 아직 공개되지 않은 가스분리형의 다수의 공동 전극을 이용한 샤워헤드에 절연체링(135), 제1 전극(150) 및 제2 전극(160)을 더 포함하여 나타낸 것이다.Figure 2a schematically shows a gas-separated showerhead to which different frequencies are applied according to the present invention, which is filed with the Korean Patent Office by the applicant of the present invention (application number: 10-2006-5890, January 19, 2006), yet The insulator ring 135, the first electrode 150, and the second electrode 160 are further included in the shower head using a plurality of common gas electrodes of a gas separation type that are not disclosed.

가스분리형의 다수의 공동 전극을 이용한 샤워헤드는 크게 가스공급모듈(110), 가스분리모듈(120), 가스분사모듈(140)로 구성된다.The shower head using a plurality of cavity electrodes of the gas separation type is largely composed of a gas supply module 110, a gas separation module 120, and a gas injection module 140.

제1 가스(A)와 제2 가스(B)가 분리되어 공급되는 가스공급모듈(110)은 외부 공간(110a)과 내부 공간(110b)으로 구성되며, 제1 가스(A)는 외부 공간(110a)으로, 제2 가스(B)는 내부 공간(110b)으로 격리되어 공급된다.The gas supply module 110 in which the first gas A and the second gas B are supplied separately is composed of an external space 110a and an internal space 110b, and the first gas A is an external space ( To 110a, the second gas B is supplied insulated into the internal space 110b.

각 가스가 제공되어 분산되는 공간인 가스분리모듈(120)은 가스공급모 듈(110) 하부에 위치하며, 공급된 제1 가스(A)와 제2 가스(B) 중 제1 가스(A)를 제공하는 하나의 공간으로 된 제1 영역(120a)과 제2 가스(B)를 제공하는 여러 공간으로 된 제2 영역(120b)을 구비한다. 그리고, 제2 영역(120b)은 제1 영역(120a)의 하부에 제1 영역(120a)과 분리되어 있으며, 제2 영역(120b) 내부에 가스분배판(120c)에 의해 제2 영역(120b)에 제공되는 제2 가스(B)가 고르게 분산된다.The gas separation module 120, which is a space in which each gas is provided and distributed, is positioned under the gas supply module 110, and the first gas A of the supplied first gas A and the second gas B is provided. The first region 120a includes a single space for providing a second space, and the second region 120b includes a plurality of spaces for providing a second gas (B). The second region 120b is separated from the first region 120a at the lower portion of the first region 120a, and the second region 120b is formed by the gas distribution plate 120c inside the second region 120b. The second gas B provided at) is evenly dispersed.

제2 영역(120b) 하부 끝단에는 다수의 제2 분출구(130b)와 다수의 제2 분출구(130b)를 둘러싸는 공간에 제1 분출구(130a)가 형성되어 있다.The first jet port 130a is formed at a lower end of the second region 120b in a space surrounding the plurality of second jet holes 130b and the plurality of second jet holes 130b.

도전체로서 공동 전극(multi hollow cathode)을 형성하는 가스분사모듈(140)은 가스분리모듈(120) 하부에 위치하며 다수의 홀(hole)을 구비하며, 다수의 홀 내부와 제2 영역(120b) 하부 끝단의 다수의 제2 분출구(130b) 하부에 형성되는 혼합 분사구(145)를 구비한다.The gas injection module 140, which forms a multi hollow cathode as a conductor, is disposed under the gas separation module 120 and includes a plurality of holes, and includes a plurality of holes inside the second hole 120b. ) Has a mixing jet hole 145 formed under the plurality of second jet holes 130b at the lower end.

도 2b는 도 2a의 각 가스의 흐름을 나타낸 것이다.Figure 2b shows the flow of each gas of Figure 2a.

도 2b를 참조하면, 제1 가스(A)는 가스분리형 샤워헤드의 가스공급모듈(110)의 외부 공간(110a)으로 공급되어 가스분리모듈(120)의 제1 영역(120a)을 통과하여 복수의 제1 분출구(130a)를 통하여 가스분사모듈(140)의 혼합 분사구(145)로 분사된다.2B, the first gas A is supplied to the external space 110a of the gas supply module 110 of the gas separation shower head and passes through the first region 120a of the gas separation module 120. It is injected to the mixing injection port 145 of the gas injection module 140 through the first jet port (130a).

제2 가스(B)는 가스분리형 샤워헤드의 가스공급모듈(110)의 내부 공간(110b)으로 공급되어 가스분리모듈(120)의 복수의 제2 영역(120b)을 통과하여 복수의 제2 분출구(130b)를 통하여 가스분사모듈(140)의 혼합 분사구(145)로 분사된다.The second gas B is supplied to the internal space 110b of the gas supply module 110 of the gas separation shower head and passes through the plurality of second regions 120b of the gas separation module 120 to provide a plurality of second jet holes. It is injected to the mixing injection port 145 of the gas injection module 140 through 130b.

혼합 분사구(145)에서 비로소 혼합된 제1 가스(A)와 제2 가스(B)가 챔버 내 부로 분사된다.The first gas A and the second gas B, which are mixed at the mixing injection port 145, are injected into the chamber.

다시 도 2a로 돌아가서, 절연체링(135)은 가스분리형 샤워헤드 외벽에 위치하는데, 가스분사모듈(140)의 상부의 높이에 위치하여 가스분리모듈(120)과 전기적으로 절연을 시켜준다.2A, the insulator ring 135 is located on the outer wall of the gas separation shower head, and is insulated from the gas injection module 140 to electrically insulate the gas separation module 120 from each other.

제1 파워 인가부(150)는 가스분리모듈에 제1 주파수를 갖는 파워를 인가하여 제1 가스(A)와 제2 가스(B)를 플라스마 상태로 되도록 한다. 제2 파워 인가부(160)는 가스분리모듈에 제2 주파수를 갖는 파워를 인가한다.The first power applying unit 150 applies power having a first frequency to the gas separation module so that the first gas A and the second gas B are in a plasma state. The second power applying unit 160 applies power having a second frequency to the gas separation module.

가스분사모듈(140)이 가스분리모듈(120)보다 더 기판에 가까이 있기 때문에 제1 파워 인가부(150)는 10MHz 이상의 고주파(high frequency)를 갖는 파워를 가스분리모듈(120)에 인가하고, 제2 파워 인가부(160)는 100kHz에서 10MHz 사이의 저주파(low frequency)를 갖는 파워를 가스분사모듈(140)에 인가한다.Since the gas injection module 140 is closer to the substrate than the gas separation module 120, the first power applying unit 150 applies power having a high frequency of 10 MHz or more to the gas separation module 120. The second power applying unit 160 applies power having a low frequency between 100 kHz and 10 MHz to the gas injection module 140.

고주파(High Frequency)를 갖는 파워를 인가하는 경우에는 이온 플럭스(Ion Flux)를 조절할 수 있으며, 저주파(Low Frequency)를 갖는 파워를 인가하는 경우에는 이온 에너지(Ion Energy)를 조절할 수 있다.In the case of applying power having a high frequency, ion flux may be adjusted, and in the case of applying power having a low frequency, ion energy may be adjusted.

따라서, 고주파와 저주파의 파워를 동시에 샤워헤드에 인가하는 경우, 이온 플럭스와 이온에너지를 각각 조절할 수 있게 된다.Therefore, when the high frequency and low frequency power is simultaneously applied to the shower head, the ion flux and the ion energy can be adjusted.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 의한 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드의 일실시예들을 나타낸 것으로서, 도 3a의 경우에는 가스분리 모듈(120)에 제1 주파수를 가지는 파워가 인가되는 경우이고, 도 3b이 경우에는 가스분리모듈(120)의 제2 영역(120b)에 제1 주파수를 가지는 파워가 인가되는 경우이 고, 그리고, 도 3c의 경우에는 가스분배판(120c)에 제1 주파수를 가지는 파워가 인가되는 경우를 나타낸다.3A to 3C illustrate embodiments of the gas separation shower head to which different frequencies are applied according to the present invention. In the case of FIG. 3A, when the power having the first frequency is applied to the gas separation module 120. In FIG. 3B, power having a first frequency is applied to the second region 120b of the gas separation module 120, and in FIG. 3C, the first frequency is applied to the gas distribution plate 120c. This is a case where power having is applied.

도 3a는 가스분리모듈(120) 전체에 제1 파워가 인가되는 것을 개략적으로 나타낸 것으로서, 이 경우 가스분리모듈(120)의 제1 영역(120a)을 둘러싸는 벽과 제2 영역(120b)을 둘러싸는 벽 모두가 도전체로 구성되어, 연결된 제1 파워 인가부(150)에 의해 제1 파워가 제1 영역(120a) 및 제2 영역(120b) 모두에 인가된다.FIG. 3A schematically illustrates the first power applied to the entire gas separation module 120. In this case, the wall and the second area 120b surrounding the first area 120a of the gas separation module 120 are illustrated. All of the surrounding walls are made of a conductor so that the first power is applied to both the first region 120a and the second region 120b by the connected first power applying unit 150.

도 3b는 가스분리모듈(120)의 제2 영역(120b)에 제1 파워가 인가되는 것을 개략적으로 나타낸 것으로서, 이 경우 가스분리모듈(120)의 제2 영역(120b)을 둘러싸는 벽을 도전체로 구성하고, 제1 파워 인가부(150)와 연결되면 제2 영역(120b)에 제1 파워가 인가될 수 있다.FIG. 3B schematically illustrates that the first power is applied to the second region 120b of the gas separation module 120. In this case, the wall surrounding the second region 120b of the gas separation module 120 is electrically conductive. And a first power applied to the second region 120b when the first power applying unit 150 is connected to the first power applying unit 150.

가스분리모듈(120)의 제2 영역(120b)에 고주파의 제1 파워를 인가하는 경우에 가스분리모듈(120)의 복수의 제2 영역들(120b) 사이에서 제1 가스(A)가 이동하는 통로는 공동 전극 역할을 하기 때문에 제2 영역(120b) 뿐만 아니라 제1 가스(A)가 이동하는 통로에도 제1 파워가 인가되어 제1 가스 영역(120a)과 제2 가스 영역(120b)에 대하여 동시에 에너지를 전달하여 이온화시킬 수 있다.When the high frequency first power is applied to the second region 120b of the gas separation module 120, the first gas A moves between the plurality of second regions 120b of the gas separation module 120. Since the passage serves as a common electrode, the first power is applied not only to the second region 120b but also to the passage where the first gas A moves to the first gas region 120a and the second gas region 120b. At the same time, it can be ionized by transferring energy.

도면에는 도시하지 않았지만, 가스분리모듈(120)의 제1 영역(120a)을 둘러싸는 벽을 도전체로 구성하고, 제1 파워 인가부(150)와 연결되면 제1 영역(120a)에 제1 파워가 인가될 수 있음은 물론이다.Although not shown in the drawing, a wall surrounding the first region 120a of the gas separation module 120 is formed of a conductor, and when connected to the first power applying unit 150, the first power is connected to the first region 120a. Of course, can be applied.

도 3c는 제1 파워 인가부(150)와 가스분배판(120c)과 연결되어, 가스분배판(120c)에 제1 파워를 인가하고, 가스분리모듈(120)을 접지하는 것을 나타낸다. 이 경우, 효율적인 플라즈마 형성을 위하여 가스분리모듈(120)은 체결시 가스분배판(120c) 상하에 절연체 물질(120d)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 이 경우 가스분배판(120c)은 도전체이고, 가스분배판(120c) 상하는 절연체 물질(120d)로 구성된다.3C is connected to the first power applying unit 150 and the gas distribution plate 120c to apply the first power to the gas distribution plate 120c and to ground the gas separation module 120. In this case, for efficient plasma formation, the gas separation module 120 may further include an insulator material 120d above and below the gas distribution plate 120c at the time of fastening. That is, in this case, the gas distribution plate 120c is a conductor, and the upper and lower gas distribution plates 120c are made of an insulator material 120d.

도 3a와 같이 가스분리모듈(120) 전체에 고주파를 인가하고, 공동 전극 역할을 하는 가스분사모듈(140)에 저주파를 인가하면 플라즈마 밀도가 조절된 제1 가스(A) 및 제2 가스(B)가 가스분사모듈(140)을 통과하면서 이온 에너지가 조절되기 때문에 효과적인 공정을 유도할 수 있다.As shown in FIG. 3A, when the high frequency is applied to the entire gas separation module 120 and the low frequency is applied to the gas injection module 140 serving as the cavity electrode, the first gas A and the second gas B of which plasma density is controlled. Since the ion energy is controlled while passing through the gas injection module 140, it is possible to induce an effective process.

반대로, 도 3b, 도 3c와 같이 가스분리모듈(120)의 가스분배판(120c)에 고주파를 인가하고, 가스분사모듈(140)에 저주파를 인가하면 제2 영역(120b))에만 고주파가 인가되므로 제2 가스(B)의 플라즈마 밀도 조절이 가능하다. On the contrary, when high frequency is applied to the gas distribution plate 120c of the gas separation module 120 and low frequency is applied to the gas injection module 140 as shown in FIGS. 3B and 3C, the high frequency is applied only to the second region 120b). Therefore, the plasma density of the second gas B can be adjusted.

이는 2이상의 가스 중에서 최대한 이온화율을 높이기 위한 가스를 제2 가스(B)로 하여 제2 영역에서 플라즈마 밀도를 조절하여 분산되도록 할 수 있어서, 플라즈마 밀도가 조절된 제2 가스(B)가 가스분사모듈(140)을 통과하면서 다시 이온 에너지가 조절되기 때문에 공정목적에 따라 효과적인 공정을 유도할 수 있다. 또한, 가스분사모듈(140)에 진입되기 전까지 가스의 원형을 최대한 유지할 필요가 있는 가스를 제1 가스(A)로 하여 최대한 이온화를 늦출 수 있다.This allows the gas to increase the maximum ionization rate among the two or more gases as the second gas (B) to be dispersed by adjusting the plasma density in the second region, so that the second gas (B) whose plasma density is controlled is injected into the gas. Since the ion energy is adjusted again while passing through the module 140, an effective process may be induced according to the process purpose. In addition, the ionization may be delayed as much as possible by using the first gas A as a gas which needs to maintain the original shape of the gas before entering the gas injection module 140.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention has been described by way of example only, and is not intended to limit the present invention. In addition, it is apparent that any person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

본 발명에 의한 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드는 가스의 이온화와 에너지를 자유롭게 조절할 수 있으며, 고주파수를 가진 파워가 인가되는 영역을 통과하는 가스는 이온화율을 높일 수 있다.According to the present invention, the gas separation shower head to which different frequencies are applied may freely control the ionization and energy of the gas, and the gas passing through the region to which the power having high frequency is applied may increase the ionization rate.

또한, 본 발명에 의한 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드는 가스분사모듈에 낮은 주파수를 가진 파워가 인가되고, 또한, 히터나 서셉터에 파워가 인가되지 않기 때문에 기판 또는 서셉터의 손상을 저감시킬 수 있다.In addition, the gas separation type shower head according to the present invention is applied with a low frequency power to the gas injection module, and also does not apply power to the heater or susceptor, thereby preventing damage to the substrate or susceptor. Can be reduced.

또한, 본 발명에 의한 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드는 증착 공정에서 막 표면의 스트레스와 표면 조도 저감시킬 수 있으며, 막의 밀도를 증가시킬 수 있으며, 식각 공정에서 가스분사모듈의 통로 길이가 길기 때문에 일정한 방향, 즉 비등방성 식각으로 유도할 수 있는 장점이 있다.In addition, the gas separation showerhead according to the present invention may be applied to different frequencies to reduce the stress and surface roughness of the film surface in the deposition process, increase the density of the film, the passage length of the gas injection module in the etching process Because of the long, there is an advantage that can be induced in a constant direction, that is, anisotropic etching.

Claims (13)

제1 가스 및 제2 가스가 각각 분리되어 공급되는 가스공급모듈, 공급된 제1, 제2 가스를 분리하여 제공하는 가스분리모듈, 내부에 혼합 분사구가 형성된 가스분사모듈을 구비하며, 상기 가스분리모듈과 가스분사모듈이 절연체링에 의하여 절연되어 있는 가스분리형 샤워헤드에 있어서,A gas supply module for separating and supplying the first gas and the second gas, a gas separation module for separating and providing the supplied first and second gases, and a gas injection module having a mixing nozzle formed therein; In the gas separation type shower head in which the module and the gas injection module are insulated by an insulator ring, 상기 가스분리형 샤워헤드의 상기 가스분리모듈에 제1 주파수를 가지는 파워를 인가하는 제1 파워 인가부; 및A first power applying unit applying power having a first frequency to the gas separation module of the gas separation shower head; And 상기 가스분리형 샤워헤드의 상기 가스분사모듈에 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수를 가지는 파워를 인가하는 제2 파워 인가부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.And a second power applying unit configured to apply power having a second frequency different from the first frequency to the gas injection module of the gas separation shower head. . 제1항에 있어서, 상기 제2 파워 인가부는The method of claim 1, wherein the second power applying unit 상기 제1 파워 인가부보다 낮은 주파수를 갖는 파워를 인가하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.The gas separation shower head to which different frequencies are applied, wherein power having a lower frequency than that of the first power applying unit is applied. 제1항에 있어서, 상기 제2 파워 인가부는The method of claim 1, wherein the second power applying unit 100kHz ~10MHz의 주파수를 가지는 파워를 인가하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.Gas separation type showerhead is applied to different frequencies, characterized in that for applying a power having a frequency of 100kHz ~ 10MHz. 제1항에 있어서, 상기 제1 파워 인가부는The method of claim 1, wherein the first power applying unit 10MHz 이상의 주파수를 가지는 파워를 인가하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.Gas separation type showerhead is applied to different frequencies, characterized in that for applying a power having a frequency of 10MHz or more. 가스분리형 샤워헤드에 있어서,In the gas separation shower head, 서로 격리된 내부 공간 및 외부 공간을 구비하며, 제1 가스와 제2 가스가 격리되어 공급되는 가스공급모듈;A gas supply module having an inner space and an outer space separated from each other, wherein the first gas and the second gas are separated and supplied; 상기 가스공급모듈 하부에 위치하며, 상기 공급된 제1 가스가 분산되는 하나의 공간으로 된 제1 영역과 제2 가스가 분산되는 여러 공간으로 된 제2 영역을 구비하되, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역의 하부에 상기 제1 영역과 분리되어 있으며, 상기 제2 영역 내부에 가스분배판에 의해 제2 가스가 고르게 분산되고, 상기 제2 영역 하부 끝단에는 다수의 제2 분출구와 상기 다수의 제2 분출구를 둘러싸는 공간에 제1 분출구가 형성되어 있는 가스분리모듈;Located in the lower portion of the gas supply module, and having a first region of one space in which the supplied first gas is dispersed and a second region of several spaces in which the second gas is dispersed, the second region is the It is separated from the first region in the lower portion of the first region, the second gas is evenly distributed by the gas distribution plate in the second region, the second end of the second region and the plurality of second outlets and the plurality of A gas separation module having a first blowing hole formed in a space surrounding the second blowing hole; 도전체로서, 상기 가스분리모듈 하부에 위치하며 다수의 홀을 구비하며, 상기 다수의 홀 내부와 상기 제2 영역 하부 끝단의 다수의 제2 분출구 하부에 형성되는 혼합 분사구를 구비하는 가스분사모듈;A conductor comprising a gas injection module positioned below the gas separation module and having a plurality of holes, and having a mixed injection hole formed in the plurality of holes and below the plurality of second jet holes at the lower end of the second region; 상기 가스분리모듈과 가스분사모듈 사이에 위치하며, 상기 가스분리모듈과 상기 가스분사모듈을 전기적으로 절연시키는 절연체링;An insulator ring disposed between the gas separation module and the gas injection module to electrically insulate the gas separation module from the gas injection module; 상기 가스분리모듈에 제1 주파수를 가지는 파워를 인가하는 제1 파워 인가부; 및A first power applying unit configured to apply power having a first frequency to the gas separation module; And 상기 가스분사모듈에 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수를 가지는 파워를 인가하는 제2 파워 인가부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.And a second power applying unit configured to apply power to the gas injection module having a second frequency different from the first frequency. 2. 제5항에 있어서, 상기 제2 파워 인가부는The method of claim 5, wherein the second power applying unit 상기 제1 파워 인가부보다 낮은 주파수를 갖는 파워를 인가하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.The gas separation shower head to which different frequencies are applied, wherein power having a lower frequency than that of the first power applying unit is applied. 제5항에 있어서, 상기 제2 파워 인가부는The method of claim 5, wherein the second power applying unit 100kHz ~10MHz의 주파수를 가지는 파워를 인가하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.Gas separation type showerhead is applied to different frequencies, characterized in that for applying a power having a frequency of 100kHz ~ 10MHz. 제5항에 있어서, 상기 제1 파워 인가부는The method of claim 5, wherein the first power applying unit 10MHz 이상의 주파수를 가지는 파워를 인가하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.Gas separation type showerhead is applied to different frequencies, characterized in that for applying a power having a frequency of 10MHz or more. 제5항에 있어서, 상기 제1 파워 인가부는 The method of claim 5, wherein the first power applying unit 상기 가스분리모듈 전체와 연결되어, 상기 제1 영역 및 제2 영역에 제1 파워를 인가하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.The gas separation shower head is connected to the entire gas separation module and is applied with different frequencies, the first power being applied to the first area and the second area. 제5항에 있어서, 상기 제1 파워 인가부는 The method of claim 5, wherein the first power applying unit 상기 가스분리모듈의 제1 영역과 연결되어, 상기 제1 영역에 제1 파워를 인가하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.The gas separation shower head is connected to the first region of the gas separation module and is applied with different frequencies, wherein the first power is applied to the first region. 제5항에 있어서, 상기 제1 파워 인가부는 The method of claim 5, wherein the first power applying unit 상기 가스분리모듈의 제2 영역과 연결되어, 상기 제2 영역에 제1 파워를 인가하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.The gas separation shower head is connected to a second region of the gas separation module and is applied with different frequencies, wherein the first power is applied to the second region. 제5항에 있어서, 상기 제1 파워 인가부는The method of claim 5, wherein the first power applying unit 상기 가스분리모듈의 가스분배판과 연결되어, 상기 제2 영역에 제1 파워를 인가하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.The gas separation shower head is connected to the gas distribution plate of the gas separation module, the different frequency is applied, characterized in that for applying a first power to the second region. 제5항 또는 제12항에 있어서,The method of claim 5 or 12, 상기 가스분배판 상하에 절연체 물질이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.The gas separation shower head to which different frequencies are applied, characterized by further comprising an insulator material above and below the gas distribution plate.
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