KR20190087070A - Diffuser for horizontal type vapor deposition apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a diffuser having a structure suitable to uniformly diffuse gas into a horizontal type chamber. According to an embodiment of the present invention, a diffuser for vapor deposition comprises: a main body having a cylindrical structure to fit into the chamber; and a plurality of through holes formed in the main body for the diffused gas to pass therethrough. The size, position, and shape of a gas inlet and a gas outlet of the through holes are formed to be suitable for uniform diffusion of gas. Therefore, according to the diffuser, uniformity of a deposition process can be significantly increased compared to an existing uniform shower head.

Description

수평형 기상 증착 장치용 디퓨저{DIFFUSER FOR HORIZONTAL TYPE VAPOR DEPOSITION APPARATUS}[0001] DIFFUSER FOR HORIZONTAL TYPE VAPOR DEPOSITION APPARATUS FOR HORIZONTAL VAPOR DEPOSITION DEVICE [0002]

본 발명은 CVD/ALD 와 같은 기상 증착 장치에 이용되는 디퓨저에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 수평형 챔버 내부에 기체를 균일하게 확산시키기에 적합한 구조를 갖는 디퓨저(diffuser)에 관한 것이다.The present invention relates to a diffuser for use in a vapor deposition apparatus such as CVD / ALD, and more particularly to a diffuser having a structure suitable for uniformly diffusing gas inside a horizontal chamber.

증착(deposition)이란 반도체 기판이나 글라스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 피복하는 공정이다. 일반적으로, 기판에 박막을 증착하는 기술에는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD), 화학 반응을 이용하여 증착하는 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD) 등의 기술이 이용되고 있다.Deposition is a step of coating a thin film of a predetermined thickness on a substrate such as a semiconductor substrate or glass. In general, techniques for depositing a thin film on a substrate include physical vapor deposition (PVD) using physical collision such as sputtering, chemical vapor deposition (CVD) using chemical reaction, , And Atomic Layer Deposition (ALD).

화학적 기상 증착법(CVD)은 기판의 표면반응과 기상반응을 동시에 이용하기 때문에 박막 증착 속도는 높지만, 증착되는 박막의 두께를 원자 단위로 제어하기 어렵고, 균일도(uniformity)가 낮게 나타나는 단점이 있다. 이에 비해, 원자층 증착법(ALD)은 소스 가스와 반응 가스를 각각 분리하여 교대로 공급하는 방식으로 자기제한 성장법(self-limited growth method)을 통한 표면 포화 반응에 의해서 증착이 이루어지기 때문에, 박막을 원자 단위의 두께로 증착할 수 있고 이를 통해 증착되는 박막의 두께를 쉽게 제어할 수 있다는 장점이 있다.Since the chemical vapor deposition (CVD) utilizes the surface reaction and the gas phase reaction of the substrate at the same time, the deposition rate of the thin film is high, but it is difficult to control the thickness of the deposited thin film by atomic unit and the uniformity is low. On the other hand, since the ALD is deposited by the surface saturation reaction through the self-limited growth method in which the source gas and the reactive gas are separately supplied and alternately supplied, Can be deposited at a thickness of an atomic unit, and the thickness of the deposited thin film can be easily controlled.

그러나 원자층 증착법(ALD)은 소스가스, 반응가스, 배기가스를 주입하고 배출하는 한 주기(cycle) 당 한 층의 원자층이 증착되므로, 다른 기법에 비해 증착 속도와 생산성이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.However, the atomic layer deposition (ALD) has a problem in that the deposition rate and productivity are significantly lower than those of other techniques because one layer of atomic layer is deposited per one cycle of injecting and discharging the source gas, the reactive gas, and the exhaust gas .

이와 같은 저생산성 문제를 해결하기 위한 수단으로써, 진공 챔버 내부에 복수개의 기판을 배치한 후 동시에 공정을 진행하는 배치형(batch type) 방식이 도입되었다. 이와 같은 배치형 방식의 경우, 단일 기판을 증착하기 위한 매엽형 방식에서 이용되는 수직형 원통 챔버의 상부에서 가스가 분사되는 구조로는 다수의 기판에 세밀하고 균일한 증착이 어렵다. 이에 따라, 수평형 챔버 내부에 복수개의 기판을 일정한 간격으로 배치한 후 가로 방향으로 가스를 분사하여 공정을 수행하는 수평형 플랫폼이 이용되고 있다. 수평형 구조의 경우, 기판을 고정하는 서셉터를 가열함으로써 기판을 간접적으로 가열하는 수직형 구조와 달리, 진공 챔버를 둘러싼 월(wall) 자체를 가열하여 직접적으로 고온 환경을 조성함으로써 공정 속도를 향상시킬 수 있다는 장점도 있다.As a means for solving such a low productivity problem, a batch type method has been introduced in which a plurality of substrates are disposed in a vacuum chamber and then the process is simultaneously performed. In the case of such a batch type method, it is difficult to finely and uniformly deposit a large number of substrates on a structure in which gas is injected from above the vertical cylindrical chamber used in the single-leaf type deposition method for single substrate deposition. Accordingly, a horizontal platform is used in which a plurality of substrates are arranged at regular intervals in a horizontal chamber, and a gas is sprayed in a horizontal direction to perform a process. Unlike the vertical structure in which the substrate is indirectly heated by heating the susceptor for fixing the substrate in the case of the horizontal type structure, the wall surrounding the vacuum chamber is heated to directly create the high temperature environment, thereby improving the process speed There is also the advantage that it can be done.

일반적인 수직 원통형 챔버를 갖는 CVD/ALD 장치는 기판 상부에 샤워헤드를 구비하고 있는데, 가스 분사구로부터 분사된 가스를 기판 위에 적정한 농도로 균일하게 분사하는 역할을 수행한다. 그러나 수평형 챔버를 갖는 CVD/ALD 장치에서는 이와 같은 샤워헤드가 이용되고 있지 아니하며, 수직형 챔버와 동일한 샤워헤드를 임의로 이용할 경우 수평형 구조에 적합하지 않아 증착의 균일도(uniformity)가 낮아진다는 문제점이 있다.A CVD / ALD apparatus having a general vertical cylindrical chamber has a showerhead on a substrate, and serves to uniformly spray the gas injected from the gas injection port onto the substrate at a proper concentration. However, such a showerhead is not used in a CVD / ALD apparatus having a horizontal chamber, and when the same showerhead as the vertical chamber is arbitrarily used, there is a problem in that the uniformity of the deposition is lowered have.

등록특허공보 제10-1173081호Patent Registration No. 10-1173081

이에 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 수평형 챔버 내부에서 기체를 균일하게 확산시키기에 적합한 구조의 디퓨저(diffuser)를 제공하는 것을 목적으로 하며, 나아가 상기 디퓨저를 구비한 화학적 기상 증착(CVD)/원자층 증착(ALD) 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a diffuser having a structure suitable for uniformly diffusing a gas in a horizontal chamber, and further to a CVD (Chemical Vapor Deposition ) / Atomic layer deposition (ALD) device.

본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 기상 증착용 디퓨저는, 수평 튜브형 챔버 내부에 분사되는 기체를 균일하게 확산시키기 위한 디퓨저(diffuser)로서, 상기 챔버 내부에 들어맞는 원통형 구조의 본체 및 상기 분사된 기체가 통과할 수 있도록 상기 본체에 형성되는 복수개의 관통홀을 포함한다.A diffuser for diffusing vapor in accordance with an embodiment of the present invention for realizing the object of the present invention is a diffuser for uniformly diffusing a gas injected into a horizontal tubular chamber and has a cylindrical structure body fitted into the chamber, And a plurality of through holes formed in the main body so that the injected gas can pass therethrough.

일 실시예에서, 상기 관통홀은 상기 본체 내부로 갈수록 직경이 작아지는 깔때기 형태의 기체 유입구를 가지며, 상기 본체 외부로 갈수록 직경이 커지는 깔때기 형태의 기체 유출구를 갖도록 형성될 수 있다.In one embodiment, the through-hole may have a funnel-shaped gas inlet having a smaller diameter toward the inside of the main body, and a funnel-shaped gas outlet having a larger diameter toward the outside of the main body.

일 실시예에서, 상기 복수개의 관통흘은 기체 유입구보다 기체 유출구가 높게 위치함으로써, 유입된 기체가 상향(上向) 진행하도록 형성될 수 있다.In one embodiment, the gas outlets are positioned higher than the plurality of through-flow gas inlets, so that the inflowed gas can be formed to move upward.

일 실시예에서, 상기 복수개의 관통홀은 상부 관통홀의 직경이 하부 관통홀의 직경보다 크게 형성될 수 있다.In one embodiment, the plurality of through holes may be formed such that the diameter of the upper through hole is larger than the diameter of the lower through hole.

일 실시예에서, 각각의 관통홀의 직경은 상기 본체의 크기, 상기 관통홀의 길이, 상기 디퓨저와 기판 간의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.In one embodiment, the diameter of each through-hole may be determined based on at least one of the size of the body, the length of the through-hole, and the distance between the diffuser and the substrate.

일 실시예에서, 상기 디퓨저는, 복수개의 관통홀을 갖는 원통형 구조의 제1 유닛과, 복수개의 관통홀을 갖는 원통형 구조의 제2 유닛이 소정의 간격을 두고 배치된 형태일 수 있다.In one embodiment, the diffuser may be in the form of a first unit of a cylindrical structure having a plurality of through-holes and a second unit of a cylindrical structure having a plurality of through-holes arranged at a predetermined interval.

일 실시예에서, 상기 제2 유닛의 관통홀은 상기 제1 유닛의 관통홀의 직경보다 더 작은 둘 이상의 관통홀 세트로 구성되고, 상기 관통홀 세트는 상기 제1 유닛의 관통홀과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.In one embodiment, the through-hole of the second unit is constituted by two or more through-hole sets smaller than the diameter of the through-hole of the first unit, and the through-hole set is located at a position corresponding to the through- .

일 실시예에서, 상기 디퓨저는 하나의 관통홀을 갖는 원통형 구조의 제1 유닛과, 복수개의 관통홀을 갖는 원통형 구조의 제2 유닛이 소정의 간격을 두고 배치된 형태일 수 있다.In one embodiment, the diffuser may be in the form of a first unit of a cylindrical structure having one through-hole and a second unit of a cylindrical structure having a plurality of through-holes arranged at a predetermined interval.

본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 기상 증착 장치는, 상기 기상 증착용 디퓨저, 내부에 진공을 형성할 수 있는 수평형 챔버, 및 상기 챔버와 평행한 방향으로 기체를 분사하기 위한 기체 분사구를 포함할 수 있다.A vapor deposition apparatus according to one embodiment for realizing the object of the present invention is a vapor deposition apparatus for vaporizing a vapor of a vapor of a vapor in a direction parallel to the chamber, And may include a jetting port.

일 실시예에서, 상기 기상 증착 장치는 복수개의 기판이 일정한 간격으로 배치된 반원통 구조의 기판 삽입부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the vapor deposition apparatus may further include a substrate insertion portion having a semi-cylindrical structure in which a plurality of substrates are arranged at regular intervals.

본 발명의 실시예들에 따른 디퓨저는 수평 튜브형 챔버 내부에 분사되는 기체를 균일하게 확산시키기에 적합한 구조를 가지고 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 디퓨저는 원통형 구조의 본체 내부에 복수개의 관통홀을 포함하고 있는데, 기체 유입구 및 유출구의 크기, 위치 및 형태가 수평형 챔버 구조에 따른 중력의 영향을 고려하여 기체의 확산에 최적화되어 있으므로, 종래의 일률적인 샤워헤드 구조에 비해 증착 공정의 균일도(uniformity)를 크게 향상시킬 수 있다.The diffuser according to the embodiments of the present invention has a structure suitable for uniformly diffusing the gas injected into the horizontal tubular chamber. According to one embodiment, the diffuser includes a plurality of through holes in a body of a cylindrical structure, and the size, position, and shape of the gas inlet and the outlet are adjusted in consideration of the influence of gravity due to the horizontal chamber structure, The uniformity of the deposition process can be greatly improved as compared with the conventional uniform showerhead structure.

도 1a 내지 도 1c는 일 실시예에 따른 디퓨저를 구비한 기상 증착 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 디퓨저의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 실시예들에 따른 수평형 챔버에 적합한 관통홀 구조를 갖는 디퓨저의 내부 구조를 나타낸 위한 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 두 개의 유닛을 갖는 디퓨저의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따라 상이한 직경의 관통홀이 형성된 두 개의 유닛을 갖는 디퓨저의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따라 상이한 직경의 관통홀이 형성된 두 개의 유닛을 갖는 디퓨저의 구조를 나타낸 도면이다.
이상의 도면에서는 발명의 특징을 강조하기 위해 일부 구성요소를 확대하고 과장하여 표현하였으며, 기술특징과 직접적인 연관이 없는 기상 증착 장치의 일반적인 구성요소는 생략하였다.
1A to 1C are perspective views showing a vapor deposition apparatus having a diffuser according to an embodiment.
2 is a cross-sectional view illustrating an internal structure of a diffuser according to an exemplary embodiment of the present invention.
3A to 3C are cross-sectional views illustrating an internal structure of a diffuser having a through-hole structure suitable for a horizontal chamber according to embodiments.
4 is a view illustrating a structure of a diffuser having two units according to one embodiment.
5 is a cross-sectional view showing the structure of a diffuser having two units having different diameter through holes according to an embodiment.
6 is a view showing the structure of a diffuser having two units having different diameter through holes according to another embodiment.
In the drawings, some components are enlarged and exaggerated in order to emphasize the features of the invention, and general components of the vapor deposition apparatus not directly related to the technical features are omitted.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained.

이하에서, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1a 내지 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 디퓨저를 구비한 기상 증착 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.1A to 1C are perspective views illustrating a vapor deposition apparatus having a diffuser according to an embodiment of the present invention.

기상 증착(vapor deposition)이란, 기판이 제공된 챔버 내부에 특정 기체를 순차적으로 또는 동시에 분사하여 기체의 화학 반응을 이용하여 대상 기판 상에 박막을 증착하는 공정 기술을 말한다. 본 발명은 일반적인 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD) 또는 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD) 뿐만 아니라 기체의 화학 반응을 이용하는 모든 종류의 기상 증착 공정에 적용될 수 있다.Vapor deposition refers to a process technique for depositing a thin film on a target substrate using a chemical reaction of gas by sequentially or simultaneously injecting a specific gas into a chamber provided with the substrate. The present invention can be applied to all kinds of vapor deposition processes that use chemical chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD) as well as gas chemical reactions.

챔버(10)는 기체를 이용한 증착 공정이 수행되는 공간이다. 본 명세서 및 도면에서는 수평으로 놓인 원통 구조의 수평 튜브형 챔버를 예로 들어 설명하였지만, 이는 예시적인 것일 뿐이며 챔버의 구조는 특정한 형태로 한정되지 아니한다.The chamber 10 is a space in which a deposition process using a gas is performed. Although the present specification and the drawings have been described by taking a horizontally placed cylindrical tubular chamber as an example, this is merely an example, and the structure of the chamber is not limited to a specific form.

배치타입(batch type) ALD 장치는 도 1a에 도시된 바와 같이 복수개의 기판(50)이 일정한 간격으로 배치된 반원통 구조의 기판 삽입부(40)를 더 포함한다. 공정에 앞서 기판이 배치된 기판 삽입부(50)를 챔버(10) 내부로 삽입하고, 챔버의 개폐부를 닫아 내부를 진공 상태로 만든 후 공정을 수행한다. 증착 공정이 완료되면 챔버의 개폐부를 열고 기판 삽입부를 꺼낸 후 기판을 분리한다.The batch type ALD apparatus further includes a semi-cylindrical substrate insertion portion 40 in which a plurality of substrates 50 are arranged at regular intervals as shown in FIG. 1A. The substrate inserting portion 50 in which the substrate is placed is inserted into the chamber 10 before the process is performed and the inside of the chamber is vacuumed by closing the opening and closing portions of the chamber. When the deposition process is completed, the opening and closing portions of the chamber are opened, the substrate inserting portion is taken out, and the substrate is separated.

도 1a, 1b에서는 기판을 수평으로 배치하는 구조의 기판 삽입부를 예로 들어 설명하였으나 기판 삽입부의 구조와 기판의 배치 구조는 특정한 형태로 한정되지 아니한다. 예를 들어, 도 1c와 같이 기판 삽입부(40)는 복수의 기판(50)을 수직으로 세워 고정하는 카세트(cassette) 형태일 수도 있고 반원통 구조가 아닌 임의의 다른 구조로 구성될 수도 있다.In FIGS. 1A and 1B, the substrate inserting portion having a structure in which the substrates are arranged horizontally has been described as an example, but the structure of the substrate inserting portion and the arrangement structure of the substrates are not limited to specific forms. For example, as shown in FIG. 1C, the substrate inserting unit 40 may be a cassette type in which a plurality of substrates 50 are vertically installed and fixed, or may have any other structure other than a semi-cylindrical structure.

기체 분사구(20)를 통해 챔버(10) 내부에 기체를 분사한다. CVD 의 화학 반응에 이용되는 원소를 포함한 반응 가스를 챔버 내부에 직접 주입하게 되고, ALD 의 경우 1 주기(cycle)의 프로세스에 필요한 원료 가스, 반응 가스, 배기 가스 등의 기체를 챔버 내부에 주입하게 된다.The gas is injected into the chamber 10 through the gas injection port 20. The reaction gas containing the element used for the chemical reaction of the CVD is directly injected into the chamber. In the case of ALD, the gas such as the raw material gas, the reactive gas and the exhaust gas necessary for the one cycle process is injected into the chamber do.

디퓨저(3)는 기체 분사구(20)를 통해 분사된 기체를 챔버 내부에 균일하게 확산시키기 위한 모듈이다. 일반적으로 기체 분사구(20)는 기체의 출압력을 높이기 위해 좁은 입구 형태를 갖는데, 디퓨저나 샤워헤드를 이용하지 않고 기판에 직접 분사하게 되면 기체가 기판 위에 균일하게 흡착되지 않아 증착의 균일도(uniformity)와 박막도포성이 저하된다.The diffuser 3 is a module for uniformly diffusing the gas injected through the gas injection port 20 into the chamber. In general, the gas injection port 20 has a narrow inlet shape to increase the gas outlet pressure. When the gas is injected directly onto the substrate without using a diffuser or a shower head, the gas is not uniformly adsorbed on the substrate, And thin film coating is degraded.

이에, 디퓨저는 기체 분사구에서 분사된 고압출의 기체가 복수개의 관통홀을 지나면서 경로가 분산되도록 하여, 하나 또는 다수의 기판 위에 기체를 균일하게 도포하기 위해 이용된다.Accordingly, the diffuser is used to uniformly spread the gas on one or a plurality of substrates so that the gas of high extrusion ejected from the gas ejection opening is dispersed while passing through the plurality of through holes.

도 1a 내지 1c를 참조하면, 일 실시예에 따른 디퓨저(3)는 챔버(10) 내부에 들어맞는 원통형 구조의 본체(30)로 구성되며, 상기 본체(30)는 분사된 기체가 통과할 수 있도록 복수개의 관통홀(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.1A through 1C, a diffuser 3 according to an embodiment of the present invention includes a main body 30 having a cylindrical structure fitted in a chamber 10, And a plurality of through holes (300) are formed.

도 2는 도 1a 내지 1c에 도시된 디퓨저(3)의 내부 구조를 나타낸 단면도이다. 이에 따르면, 기체 분사구(20)에서 분사된 고압출의 기체가 복수개의 관통홀(300)을 지나면서 경로가 분산되어 챔버 내부의 기판에 골고루 흡착되고, 결과적으로 증착의 균일도와 박막도포성이 향상된다.Fig. 2 is a sectional view showing the internal structure of the diffuser 3 shown in Figs. 1A to 1C. As a result, the gas ejected from the gas ejection port 20 passes through the plurality of through holes 300 and is uniformly dispersed in the substrate to be adsorbed on the substrate in the chamber. As a result, the uniformity of the deposition and the thin film coating are improved do.

도 3a 내지 도 3c는 실시예들에 따른 수평형 챔버에 적합한 관통홀 구조를 갖는 디퓨저의 내부 구조를 나타낸 위한 단면도이다.3A to 3C are cross-sectional views illustrating an internal structure of a diffuser having a through-hole structure suitable for a horizontal chamber according to embodiments.

도 3a를 참조하면, 일 실시예에 따른 디퓨저의 관통홀(300)은, 본체(30) 내부로 갈수록 직경이 작아지는 깔때기(funnel) 형태의 기체 유입구를 가지며, 상기 본체 외부로 갈수록 직경이 커지는 깔때기 형태의 기체 유출구를 갖도록 형성될 수 있다. 이 구조에 의하면, 분사된 기체가 좁아지는 깔때기 형태의 유입구를 통과하면서 압력이 커지고, 관통홀(300)을 통과한 기체가 넓어지는 깔때기 형태의 유출구로 유출되면서 압력이 작아지는데, 이에 비례하여 기체의 부피가 팽창하며 넓게 퍼지게 된다. 따라서, 도 2에 도시된 직선형 관통홀 구조(유입구/유출구의 직경이 동일한 구조)에 비해 더 넓은 범위에 기체를 확산시킬 수 있으므로 증착의 균일도를 더욱 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 3A, the through-hole 300 of the diffuser according to the embodiment has a funnel-shaped gas inlet that becomes smaller in diameter toward the inside of the main body 30, And may have a gas outlet in the form of a funnel. According to this structure, the pressure becomes small as the pressure of the gas passing through the inlet of the funnel type becomes narrower and the gas flowing out of the through hole 300 flows out to the outlet of the funnel shape. As a result, So that it spreads widely. Therefore, since the gas can be diffused over a wider range than the straight through-hole structure shown in Fig. 2 (the structure having the same diameter of the inlet / outlet), the uniformity of the deposition can be further improved.

도 3b를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 디퓨저의 관통홀(300)은, 기체 유입구보다 기체 유출구가 높게 위치하도록 형성될 수 있다. 즉, 전술한 실시예들처럼 관통홀이 수평형 튜브(10) 및 본체(30)의 방향과 평행한 것이 아니라 대각선 위 방향으로 형성됨으로써, 좌측 기체 분사구로부터 유입된 기체가 상향(上向) 진행하도록 하는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 3B, the penetration hole 300 of the diffuser according to another embodiment may be formed such that the gas outlet is located higher than the gas inlet. That is, as in the above-described embodiments, the through holes are formed diagonally upward rather than parallel to the horizontal tube 10 and the main body 30, so that the gas introduced from the left gas ejection port is moved upward .

상기한 구조는 챔버의 수평형 구조를 고려하여 설계된 것이다. 통상적인 수직형 챔버 구조에서는, 기체 분사구 및 샤워헤드(디퓨저)가 기판 위에 위치하며 기체를 위에서 아래로 분사하므로 샤워헤드(디퓨저) 관통홀이 수직 방향으로 형성되는 것이 일반적이다.The above structure is designed in consideration of the horizontal structure of the chamber. In a typical vertical-type chamber structure, the showerhead (diffuser) through-hole is generally formed in a vertical direction since the gas jetting orifice and the showerhead (diffuser) are positioned on the substrate and the gas is sprayed from top to bottom.

그러나 수평형 챔버 구조에서는, 디퓨저를 통과한 기체가 중력의 영향으로 인해 포물선 아래 방향으로 진행하게 되므로, 다수의 기판을 동시에 증착하는 배치타입(batch type) 공정의 경우, 디퓨저와 가까이 배치된 기판과 멀리 배치된 기판에 분사되는 기체의 양에 차이가 발생한다. 또한, 단일 기판 내에서도 디퓨저 가까이 위치한 부분과 멀리 떨어진 부분 간에 차이가 발생한다. 따라서 단일 기판에서 균일도와 박막도포성이 떨어지게 되며, 다수의 기판들 간의 품질 차이로 인해 생산성이 저하된다.However, in the horizontal type chamber structure, since the gas passing through the diffuser proceeds in the parabolic direction due to the influence of gravity, in the case of a batch type process in which a plurality of substrates are simultaneously deposited, A difference occurs in the amount of gas ejected onto the far-away substrate. In addition, even within a single substrate, there is a difference between a portion located near the diffuser and a portion farther away. As a result, uniformity and thin film coverage deteriorate in a single substrate, and productivity is deteriorated due to differences in quality among a plurality of substrates.

도 3b의 상향(上向) 관통홀 구조는 이러한 문제를 해결하기 위해 착안한 것으로서, 관통홀(300)을 통과한 기체가 일반적인 직선형 구조에 비해 높은 위치로부터 확산되기 시작하므로, 중력으로 인한 경로 왜곡 효과를 감소시켜 기체가 기판 위에 균일하게 분사되도록 한다. 따라서 수평형 챔버를 갖는 기상 증착 장치에서도 일정한 수준 이상의 균일도와 박막도포성을 유지할 수 있다.The upward through hole structure of FIG. 3B is designed to solve this problem. Since the gas passing through the through hole 300 starts diffusing from a position higher than a general linear structure, the path distortion due to gravity Reducing the effect so that the gas is uniformly sprayed onto the substrate. Therefore, even in a vapor deposition apparatus having a horizontal chamber, uniformity over a certain level and thin film deposition can be maintained.

도 3c를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 디퓨저의 관통홀(300)은 각각의 직경이 상이하게 형성될 수 있다. 구체적으로, 상부 관통홀의 직경이 하부 관통홀의 직경보다 크게 형성됨으로써(예를 들어, 도 3c와 같이 관통홀(300)의 직경(R1 내지 R5)이 위에서 아래로 갈수록 작아지게 함으로써), 상부 관통홀로 유출되는 기체의 양이 하부 관통홀로 유출되는 기체의 양보다 많도록 할 수 있다.Referring to FIG. 3C, the through-holes 300 of the diffuser according to another embodiment may have different diameters. Specifically, the diameter of the upper through-hole is formed larger than the diameter of the lower through-hole (for example, by making the diameter (R1 to R5) of the through hole 300 smaller as it goes from top to bottom as shown in FIG. 3C) The amount of the outflow gas can be made larger than the amount of the gas flowing out to the lower through hole.

상기한 구조 또한 수평형 챔버의 구조를 고려하여 설계된 것이다. 통상적인 수직형 챔버 구조에서는 기체가 기판 위에서부터 수직 아래 방향으로 분사되므로 관통홀의 너비가 일정한 것이 바람직하다. 그러나 수평형 챔버 구조에서는 기체가 중력의 영향으로 인해 포물선 아래 방향으로 진행하게 되므로, 모든 관통홀의 너비가 같다면 상부 관통홀을 통해 유출된 기체의 유출량이 하부 관통홀을 통해 유출된 기체의 유출량보다 적게 된다.The above structure is also designed in consideration of the structure of the horizontal chamber. In a typical vertical chamber structure, it is preferable that the width of the through hole is constant since the gas is injected vertically downward from above the substrate. However, in the horizontal type chamber structure, since the gas proceeds under the parabolic curve due to the influence of the gravity, if the widths of all the through holes are the same, the outflow amount of the gas flowing through the upper through hole is larger than the outflow amount of the gas flowing through the lower through- Less.

이와 같은 기체의 유출량의 차이는 박막의 균일도를 저하시킨다(특히, 복수의 기판을 수직으로 배치하는 카세트 타입에서 더 큰 차이를 발생시킨다). 상기 문제점을 해결하기 위해, 실시예와 같이 상부 관통홀의 직경(R1)을 하부 관통홀의 직경(R5)보다 넓게 형성함으로써, 상부 관통홀을 통과한 기체의 유출량이 하부 관통홀을 통과한 기체의 유출량보다 많게 조정할 수 있다. 결과적으로, 중력으로 인한 경로 왜곡 효과를 감소시켜 기체가 기판 위에 균일하게 분사되도록 하여, 수평형 챔버에서도 일정 수준 이상의 균일도와 박막도포성을 유지할 수 있다.Such a difference in the flow rate of the gas lowers the uniformity of the thin film (in particular, causes a larger difference in the cassette type in which a plurality of substrates are arranged vertically). In order to solve the above problems, the diameter (R1) of the upper through hole is made wider than the diameter (R5) of the lower through hole as in the embodiment, so that the outflow amount of the gas passing through the upper through- Can be adjusted more. As a result, the effect of the path distortion due to gravity is reduced, so that the gas is uniformly injected onto the substrate, so that evenness in the horizontal chamber can be maintained to a uniform level and thin film coverage.

각 관통홀의 직경의 크기(R1 내지 R5)는 디퓨저 본체(30)의 크기, 관통홀(300)의 길이, 디퓨저와 대상 기판간의 거리 등을 고려하여 임의로 설정할 수 있으며, 특정한 수치로 한정되지 아니한다. 또한, 도 3c에 도시된 구조는 기술의 이해를 돕기 위한 예시적인 구조일 뿐이며, 관통홀의 개수나 너비의 비율 또한 특정한 값으로 한정되지 아니한다.The sizes (R1 to R5) of the diameter of each through hole can be arbitrarily set in consideration of the size of the diffuser body 30, the length of the through hole 300, the distance between the diffuser and the target substrate, and the like. In addition, the structure shown in FIG. 3C is merely an exemplary structure for facilitating understanding of the technique, and the ratio of the number of the through holes or the width is not limited to a specific value.

본 실시예에 따른 구조는 단독으로는 물론 다른 구조와 조합하여 실시될 수 있으므로 범용성이 매우 높다. 예를 들어, 관통홀은 도 3a의 깔때기형(funnel type)으로 형성됨과 동시에 도 3b와 같이 대각선 상향으로 형성될 수 있으며, 나아가 각각의 직경이 다르게 형성될 수도 있다. The structure according to the present embodiment can be implemented alone or in combination with other structures, so that the versatility is very high. For example, the through holes may be formed as a funnel type of FIG. 3A and may be formed diagonally upward as shown in FIG. 3B, or may have different diameters.

도 4는 일 실시예에 따른 두 개의 유닛을 갖는 디퓨저의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 4를 참조하면, 디퓨저(3)는 원통형 구조의 제1 유닛(31)과 제2 유닛(32)이 소정의 간격을 두고 연속적으로 배치된 형태일 수 있다. 제1 유닛(31)은 복수개의 관통홀(310)을 포함하고, 제2 유닛(32)은 복수개의 관통홀(320)을 포함한다. 제1, 2 유닛(31, 32)은 일체형으로 형성될 수도 있고, 각각 분리 가능한 모듈형으로 형성될 수도 있으며, 모듈형의 경우에는 유사한 원통형 구조의 다른 유닛과 더 결합될 수 있다.4 is a cross-sectional view illustrating the structure of a diffuser having two units according to one embodiment. Referring to FIG. 4, the diffuser 3 may be configured such that the first unit 31 and the second unit 32 of a cylindrical structure are continuously arranged at a predetermined interval. The first unit 31 includes a plurality of through holes 310 and the second unit 32 includes a plurality of through holes 320. The first and second units 31 and 32 may be integrally formed, each may be formed as a separable modular type, or may be further combined with another unit having a similar cylindrical structure in a modular form.

도 2에서 설명한 단일 유닛의 디퓨저(3)의 경우, 복수개의 관통홀(300)이 형성되어 있다 하더라도 기체 분사구(20)와 일직선상에 위치한 중심부와 가까울수록 더 많은 양의 기체가 유입되므로, 각 관통홀로부터 유출되는 기체의 양에 차이가 발생한다.In the case of the diffuser 3 of the single unit described in FIG. 2, even if a plurality of through holes 300 are formed, since a greater amount of gas flows into the gas injection port 20 as it is closer to a center located on the straight line with the gas injection port 20, A difference occurs in the amount of gas flowing out from the through hole.

도 4의 구조는 이러한 문제점에서 착안된 것으로서, 이에 따르면 분사된 기체가 제1 유닛(31)의 관통홀(310)을 통과한 후 유닛 사이의 공간(S)에서 일차적으로 확산된 후 제2 유닛(32)의 관통홀(320)을 통과하여 챔버 내부로 확산된다. 따라서, 기체 분사구(20)와 가까이 위치한 중심부 관통홀로부터 더 많은 기체가 유출되는 불균형을 해소할 수 있다. 실시예에 따라서, 유사한 구조의 제3 유닛, 제4 유닛(도시되지 않음)을 더 결합하여 기체가 확산되는 공간을 추가적으로 형성함으로써 보다 균일한 확산 효과를 얻을 수 있다(단, 이 경우에는 기체의 확산 속도가 느려지므로 공정 속도가 느려질 수 있다).The structure of FIG. 4 is designed such that the injected gas passes through the through-hole 310 of the first unit 31, is firstly diffused in the space S between the units, Passes through the through hole 320 of the chamber 32 and diffuses into the chamber. Accordingly, it is possible to eliminate an imbalance in which more gas flows out from the central through hole located close to the gas ejection opening 20. According to the embodiment, a more uniform diffusion effect can be obtained by additionally joining a third unit, a fourth unit (not shown) of similar structure to further space for diffusing the gas (note that in this case, The diffusion rate may be slower and the process speed may be slower).

도 5는 일 실시예에 따라 상이한 직경의 관통홀이 형성된 두 개의 유닛을 갖는 디퓨저의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 5를 참조하면, 제2 유닛(32)의 관통홀(320)은 제1 유닛(31)의 관통홀(310)의 직경보다 더 작은 두 개의 관통홀 세트로 구성되고, 상기 관통홀 세트는 제1 유닛(31)의 관통홀(310)과 대응되는 위치(예를 들어, 제1 유닛의 관통홀과 연결되는 위치)에 형성된다.5 is a cross-sectional view showing the structure of a diffuser having two units having different diameter through holes according to an embodiment. 5, the through-hole 320 of the second unit 32 is formed of a set of two through-holes that are smaller than the diameter of the through-hole 310 of the first unit 31, Is formed at a position corresponding to the through hole 310 of the first unit 31 (for example, a position connected to the through hole of the first unit).

본 실시예에 따르면, 분사된 기체는 제1 유닛(31)의 관통홀(310)을 통해 일차적으로 확산되고, 이보다 미세한 제2 유닛(32)의 관통홀 세트(320)로 분기되면서 더 골고루 확산될 수 있다. 전술한 실시예들과 마찬가지로 관통홀과 분사구의 위치에 따라 기체 유출량이 달라지는 문제를 해소하여 증착의 균일도와 박막도포성을 향상시킬 수 있다.According to the present embodiment, the injected gas is diffused primarily through the through-hole 310 of the first unit 31, branched into the through-hole set 320 of the second unit 32 finer than the first unit 31, . The uniformity of the deposition and the thin film coating can be improved by solving the problem of varying the gas flow rate depending on the positions of the through holes and the injection ports as in the above embodiments.

도 6은 또 다른 실시예에 따라 상이한 직경의 관통홀이 형성된 두 개의 유닛을 갖는 디퓨저의 구조를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 디퓨저(3)는 하나의 관통홀(330)을 갖는 원통형 구조의 제1 유닛(33)과, 복수개의 관통홀(340)을 갖는 원통형 구조의 제2 유닛(340)이 소정의 간격을 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 도 4의 디퓨저의 구조와 마찬가지로, 제1, 2 유닛(33, 34)은 일체형으로 형성될 수도 있고, 각각 분리 가능한 모듈형으로 형성될 수도 있으며, 모듈형의 경우에는 유사한 원통형 구조의 다른 유닛과 더 결합될 수 있다.6 is a view showing the structure of a diffuser having two units having different diameter through holes according to another embodiment. 6, the diffuser 3 includes a first unit 33 of a cylindrical structure having one through hole 330 and a second unit 340 of a cylindrical structure having a plurality of through holes 340 And may be arranged in a form of being arranged at a predetermined interval. Like the structure of the diffuser of Fig. 4, the first and second units 33 and 34 may be formed integrally or separately from each other, Can be further combined.

제1 유닛(33)의 단일 관통홀(330)은 기체 분사구(20)에서 분사된 기체를 디퓨저 내부 공간(S)으로 일차적으로 확산시킨다. 공간(S)에서 골고루 확산된 기체는 제2 유닛(34)의 복수개의 관통홀(340)을 통과하면서 더 균일하게 확산된다. 따라서, 단일 유닛으로 구성된 디퓨저에 비해 증착의 균일도를 향상시킬 수 있다.The single through-hole 330 of the first unit 33 diffuses the gas injected from the gas ejection port 20 into the diffuser internal space S in a primary manner. The gas evenly diffused in the space S is more uniformly diffused while passing through the plurality of through holes 340 of the second unit 34. Therefore, the uniformity of the deposition can be improved as compared with the diffuser composed of a single unit.

단일 관통홀(330)은 각각의 관통홀(340)보다 큰 직경으로 형성되는 것이 바람직하다. 단일 관통홀(330)의 직경은 기체 분사구(20)와의 거리, 챔버(10)의 크기, 디퓨저(3)의 크기 등을 고려하여 설정될 수 있다.The single through-hole 330 is preferably formed to have a larger diameter than each of the through-holes 340. The diameter of the single through-hole 330 can be set in consideration of the distance from the gas injection port 20, the size of the chamber 10, the size of the diffuser 3, and the like.

전술한 실시예들에 따른 디퓨저는 수평형 챔버 내부에 분사되는 기체를 균일하게 확산시키기에 적합한 구조를 가지고 있다. 상기 디퓨저의 본체에 형성된 복수개의 관통홀은, 기체 유입구 및 유출구의 크기, 위치 및 형태가 수평형 챔버 구조에 따른 중력의 영향을 고려하여 기체의 확산에 최적화되어 있으므로, 종래의 일률적인 샤워헤드 구조에 비해 증착 공정의 균일도를 크게 향상시킬 수 있다.The diffuser according to the above-described embodiments has a structure suitable for uniformly diffusing the gas injected into the horizontal chamber. The plurality of through holes formed in the main body of the diffuser are optimized for diffusion of the gas in consideration of the influence of gravity due to the size, position and shape of the gas inlet and the outlet, The uniformity of the deposition process can be greatly improved.

또한, 각각의 실시예에 따른 구조는 단독으로는 물론 다른 구조와 용이하게 조합하여 실시될 수 있으므로 범용성이 매우 높고, 3D 프린터를 통해 사용자 맞춤형(user-customized)으로 제작될 수 있어 설계 변경이 용이하다.In addition, since the structure according to each embodiment can be implemented independently and in combination with other structures, it is very versatile and can be manufactured in a user-customized manner through a 3D printer, thereby facilitating design changes Do.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다. While the invention has been shown and described with reference to certain embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. However, it should be understood that such modifications are within the technical scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

세계 원자층 증착(ALD) 장비 시장은 최근 급속한 성장을 이루고 있다. 스마트폰, 디스플레이 등의 전자기기 생산량이 꾸준히 증가함에 따라 원자층 증착 장비의 수요 또한 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. The global Atomic Layer Deposition (ALD) equipment market is experiencing rapid growth in recent years. As the production of electronic devices such as smart phones and displays steadily increase, demand for atomic layer deposition equipment is also expected to increase steadily.

본 발명에 따른 증착용 디퓨저는 ALD/CVD 와 같은 기상 증착 장비의 박막 생산성에 직접적으로 기여할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다. 또한, 구조의 조합과 설계 변경이 용이하여 연구/생산 분야 전반에서 널리 이용될 수 있다.The vapor deposition diffuser according to the present invention can contribute directly to the thin film productivity of vapor deposition equipment such as ALD / CVD, and thus is highly industrially applicable. In addition, it is easy to combine structures and design changes, which can be widely used throughout research / production fields.

10: 수평형 챔버
20: 가스 분사구
3: 디퓨저
30: 디퓨저 본체
31, 33: 제1 유닛
32, 34: 제2 유닛
300, 310, 320, 330, 340: 관통홀
40: 기판 삽입부
50: 대상 기판
10: Horizontal chamber
20: Gas nozzle
3: diffuser
30: diffuser body
31, 33: first unit
32, 34: second unit
300, 310, 320, 330, 340: through holes
40:
50: target substrate

Claims (10)

수평형 챔버 내부에 분사되는 기체를 균일하게 확산시키기 위한 기상 증착용 디퓨저(diffuser)로서,
상기 챔버 내부에 들어맞는 원통형 구조의 본체; 및
상기 분사된 기체가 통과할 수 있도록 상기 본체에 형성되는 복수개의 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착용 디퓨저.
1. A vapor-diffusing diffuser for uniformly diffusing gas injected into a horizontal chamber,
A cylindrical structure body fitted into the chamber; And
And a plurality of through holes formed in the main body so that the injected gas can pass through the through-holes.
제1항에 있어서,
상기 관통홀은, 상기 본체 내부로 갈수록 직경이 작아지는 깔때기 형태의 기체 유입구를 가지며, 상기 본체 외부로 갈수록 직경이 커지는 깔때기 형태의 기체 유출구를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 증착용 디퓨저.
The method according to claim 1,
Wherein the through hole is formed to have a funnel-shaped gas inlet having a smaller diameter toward the inside of the main body, and a funnel-shaped gas outlet having a larger diameter toward the outside of the main body.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 관통흘은, 기체 유입구보다 기체 유출구가 높게 위치하도록 형성됨으로써, 유입된 기체가 상향(上向) 진행하도록 하는 것을 특징으로 하는 기상 증착용 디퓨저.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of through holes are formed such that the gas outlet is positioned higher than the gas inlet, so that the introduced gas advances upwardly.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 관통홀은, 상부 관통홀의 직경이 하부 관통홀의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 증착용 디퓨저.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of through holes are formed such that the diameter of the upper through hole is larger than the diameter of the lower through hole.
제4항에 있어서,
각각의 관통홀의 직경은 상기 본체의 크기, 상기 관통홀의 길이, 상기 디퓨저와 기판 간의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 기상 증착용 디퓨저.
5. The method of claim 4,
Wherein the diameter of each of the through holes is determined based on at least one of a size of the main body, a length of the through hole, and a distance between the diffuser and the substrate.
제1항에 있어서,
상기 디퓨저는, 복수개의 관통홀을 갖는 원통형 구조의 제1 유닛과, 복수개의 관통홀을 갖는 원통형 구조의 제2 유닛이 소정의 간격을 두고 배치된 형태인 것을 특징으로 하는 기상 증착용 디퓨저.
The method according to claim 1,
Wherein the diffuser is a type in which a first unit of a cylindrical structure having a plurality of through holes and a second unit of a cylindrical structure having a plurality of through holes are arranged at a predetermined interval.
제6항에 있어서,
상기 제2 유닛의 관통홀은 상기 제1 유닛의 관통홀의 직경보다 더 작은 둘 이상의 관통홀 세트로 구성되고,
상기 관통홀 세트는 상기 제1 유닛의 관통홀과 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 증착용 디퓨저.
The method according to claim 6,
Wherein the through-hole of the second unit is formed of at least two through-hole sets smaller than the diameter of the through-hole of the first unit,
And the through-hole set is formed at a position corresponding to the through-hole of the first unit.
제1항에 있어서,
상기 디퓨저는, 하나의 관통홀을 갖는 원통형 구조의 제1 유닛과, 복수개의 관통홀을 갖는 원통형 구조의 제2 유닛이 소정의 간격을 두고 배치된 형태인 것을 특징으로 하는 기상 증착용 디퓨저.
The method according to claim 1,
Wherein the diffuser is a type in which a first unit of a cylindrical structure having one through hole and a second unit of a cylindrical structure having a plurality of through holes are arranged at a predetermined interval.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 기상 증착용 디퓨저;
내부에 진공을 형성할 수 있는 수평형 챔버; 및
상기 챔버와 평행한 방향으로 기체를 분사하기 위한 기체 분사구를 포함하는 기상 증착 장치.
A vapor diffuser diffuser according to any one of claims 1 to 8;
A horizontal chamber capable of forming a vacuum therein; And
And a gas ejection port for ejecting gas in a direction parallel to the chamber.
제9항에 있어서,
복수개의 기판이 일정한 간격으로 배치된 반원통 구조의 기판 삽입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 장치.
10. The method of claim 9,
Further comprising a substrate insertion portion having a semi-cylindrical structure in which a plurality of substrates are arranged at regular intervals.
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