KR20230053096A - Substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원격 플라즈마를 발생시켜서 원자층 증착 공정 등의 기판 처리 공정을 수행하여 기판에 균일한 박막을 형성할 수 있게 하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus capable of forming a uniform thin film on a substrate by performing a substrate processing process such as an atomic layer deposition process by generating remote plasma.
반도체 집적 기술의 발달로 인하여 고순도, 고품질의 박막을 증착시키는 공정은 반도체 제조공정 중에서 중요한 부분을 차지하게 되었다. 박막 형성의 대표적인 방법으로 화학 증착(Chemical Vapour Deposition, CVD)법과 물리 증착(Physical Vapour Deposition, PVD)법이 있다. 스퍼터링(sputtering)법 등의 물리 증착법은 형성된 박막의 단차 피복성(step coverage)이 나쁘기 때문에 요철이 있는 표면에 균일한 두께의 막을 형성하는 데에는 사용할 수 없다.Due to the development of semiconductor integration technology, a process of depositing a high-purity, high-quality thin film has become an important part of a semiconductor manufacturing process. Representative methods of thin film formation include a chemical vapor deposition (CVD) method and a physical vapor deposition (PVD) method. A physical vapor deposition method such as a sputtering method cannot be used to form a film having a uniform thickness on an uneven surface because the step coverage of the formed thin film is poor.
화학 증착법은 가열된 기판의 표면 위에서 기체 상태의 물질들이 반응하고, 그 반응으로 생성된 화합물이 기판 표면에 증착되는 방법이다. 화학 증착법은 물리 증착법에 비하여 단차 피복성이 좋고, 박막이 증착되는 기판의 손상이 적고, 박막의 증착 비용이 적게 들며, 박막을 대량 생산할 수 있기 때문에 많이 적용되고 있다.The chemical vapor deposition method is a method in which gaseous substances react on the surface of a heated substrate and a compound produced by the reaction is deposited on the substrate surface. Compared to physical vapor deposition, the chemical vapor deposition method is widely applied because it has better step coverage, less damage to the substrate on which the thin film is deposited, less cost for thin film deposition, and mass production of thin films.
그러나, 최근 반도체 소자의 집적도가 서브 마이크론(sub-micron) 단위로까지 향상됨에 따라, 종래 방식의 화학 증착법만으로는 웨이퍼 기판에서 서브 마이크론 단위의 균일한 두께를 얻거나, 우수한 단차 피복성(step coverage)을 얻는데 한계에 이르고 있으며, 웨이퍼 기판에 서브 마이크론 크기의 콘택홀(contact hole), 비아(via) 또는 도랑(trench)과 같은 단차가 존재하는 경우에 위치에 상관없이 일정한 조성을 가지는 물질막을 얻는 데도 어려움을 겪게 되었다.However, as the degree of integration of semiconductor devices has recently improved to the sub-micron level, a uniform thickness of the sub-micron level can be obtained on a wafer substrate or excellent step coverage can be obtained using only the conventional chemical vapor deposition method. However, it is difficult to obtain a material film having a constant composition regardless of location when steps such as sub-micron-sized contact holes, vias, or trenches exist on the wafer substrate. have experienced
따라서, 종래의 모든 공정 기체들을 동시에 주입하는 화학 증착법과 다르게 원하는 박막을 얻는데 필요한 두 가지 이상의 공정 기체들을 기상에서 만나지 않도록 시간에 따라 순차적으로 분할하여 공급하되, 이들 공급 주기를 주기적으로 반복하여 박막을 형성하는 시분할 방식의 원자층 증착(atomic layer deposition) 방식이 새로운 박막 형성 방법으로 적용될 수 있다.Therefore, unlike the conventional chemical vapor deposition method in which all process gases are simultaneously injected, two or more process gases required to obtain a desired thin film are sequentially divided and supplied according to time so as not to meet in the gas phase, but the supply cycle is periodically repeated to form a thin film. A time-division atomic layer deposition method for forming a thin film can be applied as a new thin film formation method.
또한, 최근에는 두 가지 이상의 공정 기체들을 기상에서 만나지 않도록 공간을 달리하여 공급하되, 기판이 서로 다른 공간으로 이동되게 하는 공간 분할 방식의 기판 처리 장치도 널리 적용되고 있다.In addition, recently, a substrate processing apparatus of a space division method in which two or more process gases are supplied in different spaces so that they do not meet in the gas phase, and substrates are moved to different spaces, has also been widely applied.
도 1은 기존의 기판 처리 장치를 개념적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view conceptually illustrating a conventional substrate processing apparatus.
도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 타입의 기판 처리 장치는, 웨이퍼나 글라스 기판 등의 기판(W)을 수용할 수 있도록 내부에 기판 수용 공간(A)이 형성되는 챔버(1)와, 상기 기판 수용 공간(A)에 설치되고, 적어도 하나의 상기 기판(W)을 지지하는 서셉터(2) 및 상기 챔버(1)에 설치되고, 상기 기판(W) 방향으로 가스를 공급할 수 있도록 가스 분배홀(3a)이 형성된 샤워 헤드(3)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, a conventional CCP (Capacitively Coupled Plasma) type substrate processing apparatus has a chamber in which a substrate receiving space A is formed therein to accommodate a substrate W such as a wafer or a glass substrate. (1), a
여기서, 이러한 기존의 기판 처리 장치는, 상기 샤워 헤드(3)에 RF 전원(RF)을 연결하고, 상기 서셉터(2)에 접지선(G)을 연결하여 상기 샤워 헤드(3)와 상기 서셉터(2) 사이에 다이렉트(Direct) 타입의 플라즈마(P)를 형성할 수 있다.Here, in this conventional substrate processing apparatus, an RF power source (RF) is connected to the shower head (3), and a ground line (G) is connected to the susceptor (2) to form the shower head (3) and the susceptor (2). (2) It is possible to form a direct type plasma (P) between them.
따라서, 기존에는 상기 샤워 헤드(3)의 상기 가스 분배홀(3a)을 통과한 가스가 상기 샤워 헤드(3)와 상기 서셉터(2) 사이에서 플라즈마 형태로 이온화될 수 있고, 이러한 이온화된 플라즈마 상태의 가스로 인해 상기 기판(W)에 박막이 형성될 수 있다. Therefore, conventionally, the gas passing through the
도 2는 도 1의 기판 처리 장치에 의해 처리된 기판의 박막을 나타내는 확대 단면도이다.FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a thin film of a substrate processed by the substrate processing apparatus of FIG. 1 .
그러나, 이러한 다이렉트 플라즈마 방식인 기존의 기판 처리 장치는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 기판(W)의 테두리 부분 또는 에지링(Edge Ring)이나 상기 챔버(1)의 벽면 등에 의한 전기적인 불연속성(Electrical Discontinuities)으로 인하여 플라즈마 균일도가 나빠지고, 이러한 플라즈마의 불균일도는 증착 불균일도와 연관되어 증착 결과 상기 기판(W)의 테두리부의 박막 형상이나 미세홀의 형상이 플라즈마 작용 방향에 따라 기울어지는 등의 문제점들이 있었다. 아울러, 이러한 다이렉트 타입의 플라즈마가 기판 상에 바로 위치하게 되어 필연적으로 플라즈마 데미지(Plasma Damage)가 발생되고, 이로 인해 박막의 막 밀도 저하, 기판의 손상 등의 문제점들이 있었다.However, in the conventional substrate processing apparatus of the direct plasma method, as shown in FIG. 2 (a), the edge or edge ring of the substrate W or the wall surface of the
또한, 이외에도, 이러한 플라즈마의 불연속성은, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 화학적인 불연속성(Chemical Discontinuities)을 야기하여 미세홀의 깊이가 달라지거나, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 열적 불연속성(Thermal Discontinuities)을 야기시켜서 미세홀의 폭이나 직경이 달라지는 등 많은 문제점들이 있었다.In addition, as shown in (b) of FIG. 2, the discontinuity of the plasma causes chemical discontinuities to change the depth of the microhole, or as shown in (c) of FIG. 2, There were many problems, such as the width or diameter of microholes being changed by causing thermal discontinuities.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기판 수용 공간과는 별도로 가스 공급 장치의 내부에 리모트 플라즈마를 발생시켜서 플라즈마 데미지를 최소화할 수 있고, 적어도 하나 이상의 버퍼 공간을 단층 또는 다층으로 형성하여 플라즈마 균일도를 크게 향상시킬 수 있고, 플라즈마 밀도를 제어하여 비교적 밀도가 높은 고품질의 박막 증착이 가능하며, 원자층 증착, 화학 기상 증착 등 다양한 반도체 증착 시스템에 적용할 수 있게 하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is to solve various problems, including the above problems, by generating a remote plasma inside a gas supply device separately from a substrate receiving space, plasma damage can be minimized, and at least one buffer space can be formed as a single layer. Alternatively, substrates that can greatly improve plasma uniformity by forming multiple layers, enable high-quality thin film deposition with relatively high density by controlling plasma density, and can be applied to various semiconductor deposition systems such as atomic layer deposition and chemical vapor deposition. It aims to provide a processing device. However, these tasks are illustrative, and the scope of the present invention is not limited thereby.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 수용할 수 있도록 내부에 기판 수용 공간이 형성되는 챔버; 상기 기판 수용 공간에 설치되고, 적어도 하나의 상기 기판을 지지하는 서셉터; 및 상기 챔버에 설치되고, 상기 기판 방향으로 가스를 공급하는 가스 공급 장치;를 포함하고, 상기 가스 공급 장치는, 내부에서 플라즈마가 형성될 수 있도록 버퍼 공간이 형성될 수 있다.A substrate processing apparatus according to the spirit of the present invention for solving the above problems includes a chamber in which a substrate receiving space is formed to accommodate a substrate; a susceptor installed in the substrate accommodating space and supporting at least one substrate; and a gas supply device installed in the chamber and supplying gas toward the substrate, wherein a buffer space may be formed in the gas supply device so that plasma may be formed therein.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 가스 공급 장치는, 제 1 RF 전원과 연결되는 제 1 전극체; 제 1 버퍼 공간이 형성될 수 있도록 상기 제 1 전극체와 제 1 거리만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 1 가스 분배홀이 형성되며, 상기 제 1 전극체와 대향되어 상기 제 1 버퍼 공간에 제 1 플라즈마가 형성될 수 있도록 제 1 접지선과 연결되는 제 1 샤워 헤드; 및 상기 제 1 전극체와 상기 제 1 샤워 헤드 사이에 설치되는 제 1 절연체;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the gas supply device, a first electrode body connected to the first RF power source; It is installed to be spaced apart from the first electrode body by a first distance so that a first buffer space can be formed, a plurality of first gas distribution holes are formed, and is opposed to the first electrode body to form a first buffer space. 1 A first shower head connected to a first ground line so that plasma can be formed; and a first insulator installed between the first electrode body and the first shower head.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 가스 공급 장치는, 상기 플라즈마의 이온 밀도를 제어할 수 있도록 상기 제 1 전극체와 이온화 에너지가 다른 금속 재질의 제 1 코팅층이 상기 제 1 전극체에 형성될 수 있다.In addition, according to the present invention, in the gas supply device, a first coating layer made of a metal material having a different ionization energy from that of the first electrode body may be formed on the first electrode body so as to control the ion density of the plasma. .
또한, 본 발명에 따르면, 상기 가스 공급 장치는, 제 2 접지선과 연결되는 접지 전극체; 제 2 버퍼 공간이 형성될 수 있도록 상기 접지 전극체와 제 2 거리만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 2 가스 분배홀이 형성되며, 상기 접지 전극체와 대향되어 상기 제 2 버퍼 공간에 제 2 플라즈마가 형성될 수 있도록 제 2 RF 전원과 연결되는 제 2 샤워 헤드; 상기 접지 전극체와 상기 제 2 샤워 헤드 사이에 설치되는 제 2 절연체; 제 3 버퍼 공간이 형성될 수 있도록 상기 제 2 샤워 헤드와 제 3 거리만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 3 가스 분배홀이 형성되며, 상기 제 2 샤워 헤드와 대향되어 상기 제 3 버퍼 공간에 제 3 플라즈마가 형성될 수 있도록 제 3 접지선과 연결되는 제 3 샤워 헤드; 및 상기 제 2 샤워 헤드와 상기 제 3 샤워 헤드 사이에 설치되는 제 3 절연체;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the gas supply device, the ground electrode body connected to the second ground line; It is installed to be spaced apart from the ground electrode body by a second distance so that a second buffer space can be formed, a plurality of second gas distribution holes are formed, and a second plasma is formed in the second buffer space opposite to the ground electrode body. A second shower head connected to the second RF power source so that a can be formed; a second insulator installed between the ground electrode body and the second shower head; It is installed to be spaced apart from the second shower head by a third distance so that a third buffer space is formed, a plurality of third gas distribution holes are formed, and is opposed to the second shower head to form a third buffer space. a third shower head connected to a third ground line so that three plasmas can be formed; and a third insulator installed between the second shower head and the third shower head.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 2 가스 분배홀과, 상기 제 3 가스 분배홀은 서로 어긋나게 배치될 수 있다.Also, according to the present invention, the second gas distribution hole and the third gas distribution hole may be arranged to be offset from each other.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 가스 공급 장치는, 제 3 RF 전원과 연결되는 제 3 전극체; 제 4 버퍼 공간이 형성될 수 있도록 상기 제 3 전극체와 제 4 거리만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 4 가스 분배홀이 형성되며, 상기 제 3 전극체와 대향되어 상기 제 4 버퍼 공간에 제 4 플라즈마가 형성될 수 있도록 제 4 접지선과 연결되는 제 4 샤워 헤드; 상기 제 3 전극체와 상기 제 4 샤워 헤드 사이에 설치되는 제 4 절연체; 제 5 버퍼 공간이 형성될 수 있도록 상기 제 4 샤워 헤드와 제 5 거리만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 5 가스 분배홀이 형성되며, 상기 제 4 샤워 헤드와 대향되어 상기 제 5 버퍼 공간에 제 5 플라즈마가 형성될 수 있도록 제 4 RF 전원과 연결되는 제 5 샤워 헤드; 및 상기 제 4 샤워 헤드와 상기 제 5 샤워 헤드 사이에 설치되는 제 5 절연체;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the gas supply device, a third electrode body connected to the third RF power source; It is installed to be spaced apart from the third electrode body by a fourth distance so as to form a fourth buffer space, a plurality of fourth gas distribution holes are formed, and is opposed to the third electrode body to form a fourth buffer space. a fourth shower head connected to a fourth ground line so that 4 plasmas can be formed; a fourth insulator installed between the third electrode body and the fourth shower head; It is installed to be spaced apart from the fourth shower head by a fifth distance so that a fifth buffer space is formed, a plurality of fifth gas distribution holes are formed, and is opposed to the fourth shower head in the fifth buffer space. A fifth shower head connected to a fourth RF power source so that 5 plasmas can be formed; and a fifth insulator installed between the fourth shower head and the fifth shower head.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 4 가스 분배홀과, 상기 제 5 가스 분배홀은 서로 어긋나게 배치될 수 있다.Also, according to the present invention, the fourth gas distribution hole and the fifth gas distribution hole may be disposed to be offset from each other.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 서셉터는, RF 전원이나 접지선이 연결되지 않는 무전위 상태일 수 있다.In addition, according to the present invention, the susceptor may be in a potential-free state in which an RF power source or a ground line is not connected.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 서셉터는, 접지선이 연결된 접지 상태일 수 있다.In addition, according to the present invention, the susceptor may be in a ground state to which a ground line is connected.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 기판 수용 공간과는 별도로 가스 공급 장치의 내부에 리모트 플라즈마를 발생시켜서 플라즈마 데미지를 최소화할 수 있고, 적어도 하나 이상의 버퍼 공간을 단층 또는 다층으로 형성하여 플라즈마 균일도를 크게 향상시킬 수 있고, 플라즈마 밀도를 제어하여 비교적 밀도가 높은 고품질의 박막 증착이 가능하며, EGG(Electrod-Ground-Ground), EGG-ALD(Atomic layer deposition), EGG-CVD(Chemical vapor deposition) 등 다양한 반도체 증착 시스템에 적용할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to some embodiments of the present invention made as described above, plasma damage can be minimized by generating a remote plasma inside the gas supply device separately from the substrate receiving space, and at least one buffer space can be formed in a single layer or in multiple layers. Plasma uniformity can be greatly improved by forming, high-quality thin film deposition with relatively high density is possible by controlling the plasma density, EGG (Electrod-Ground-Ground), EGG-ALD (Atomic layer deposition), EGG-CVD ( It has an effect that can be applied to various semiconductor deposition systems such as chemical vapor deposition). Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 기존의 기판 처리 장치를 개념적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치에 의해 처리된 기판의 박막을 나타내는 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개념적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개념적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개념적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개념적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view conceptually illustrating a conventional substrate processing apparatus.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a thin film of a substrate processed by the substrate processing apparatus of FIG. 1 .
3 is a cross-sectional view conceptually illustrating a substrate processing apparatus according to some embodiments of the present invention.
4 is a cross-sectional view conceptually illustrating a substrate processing apparatus according to some other embodiments of the present invention.
5 is a cross-sectional view conceptually illustrating a substrate processing apparatus according to some other embodiments of the present invention.
6 is a cross-sectional view conceptually illustrating a substrate processing apparatus according to some other embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, several preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. In addition, the thickness or size of each layer in the drawings is exaggerated for convenience and clarity of explanation.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.Throughout the specification, when referring to an element, such as a film, region, or substrate, being located “on,” “connected to,” “stacked on,” or “coupled to” another element, reference is made to that one element. It can be interpreted that an element directly contacts “on,” “connected to,” “stacked on,” or “coupled to” another component, or that another component interposed therebetween may exist. On the other hand, when an element is said to be located "directly on," "directly connected to," or "directly coupled to," another element, it is interpreted that there are no intervening elements. do. Like symbols refer to like elements. As used herein, the term "and/or" includes any one and all combinations of one or more of the listed items.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the depicted shape may be expected, depending on, for example, manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, embodiments of the inventive concept should not be construed as being limited to the specific shape of the region shown in this specification, but should include, for example, a change in shape caused by manufacturing.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)를 개념적으로 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view conceptually showing a
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)는, 크게 챔버(10)와, 서셉터(20) 및 가스 공급 장치(30)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3 , the
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(10)는, 기판(W)을 수용할 수 있도록 내부에 기판 수용 공간(A)이 형성되는 일종의 밀폐가 가능한 박스 형태의 구조체로서, 상기 서셉터(20) 및 상기 가스 공급 장치(30)들이 내부에 설치될 수 있고, 상부 패널, 측별 패널, 바닥 패널 등을 용접하거나 조립하여 이루어지는 등 다양한 부재들로 이루어지는 조립 구조체일 수 있다.For example, as shown in FIG. 3, the
그러나, 이러한 상기 챔버(10)는 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 그 내부에 상기 서셉터(20)나 상기 가스 공급 장치(30)들을 지지할 수 있는 충분한 강도나 내구성을 갖는 다양한 모든 형태의 챔버들이 적용될 수 있으며, 도시하지 않았지만, 각종 진공 라인이나, 압력계나, 각종 센서 등이 설치될 수 있다.However, the
또한, 예컨대, 상기 서셉터(20)는, 상기 기판 수용 공간(A)에 설치되고, 적어도 하나의 상기 기판(W)을 지지하는 일종의 회전 턴테이블 장치일 수 있다.Also, for example, the
따라서, 상기 기판(W)은 상기 서셉터(20)에 의해 회전축을 중심으로 공전할 수 있거나, 또는 공전하면서 동시에 기판 자전 장치(미도시) 등에 의해 자전하는 것도 가능하다.Therefore, the substrate (W) can revolve around the rotational axis by the
또한, 에컨대, 상기 가스 공급 장치(30)는, 상기 챔버(10)에 설치되어 상기 기판(W) 방향으로 각종 공정 가스, 예를 들면, 소스 가스(SG), 퍼지 가스, 반응 가스(RG) 등을 시분할적 또는 공간 분할적으로 공급할 수 있는 일종의 복수개의 가스 분배 장치일 수 있다.In addition, for example, the
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가스 공급 장치(30)는, 제 1 RF 전원(RF1)과 연결되는 제 1 전극체(E1)와, 제 1 버퍼 공간(B1)이 형성될 수 있도록 상기 제 1 전극체(E1)와 제 1 거리(L1)만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 1 가스 분배홀(H1a)이 형성되며, 상기 제 1 전극체(E1)와 대향되어 상기 제 1 버퍼 공간(B1)에 제 1 플라즈마(P1)가 형성될 수 있도록 제 1 접지선(G1)과 연결되는 제 1 샤워 헤드(H1) 및 상기 제 1 전극체(E1)와 상기 제 1 샤워 헤드(H1) 사이에 설치되는 제 1 절연체(M1)를 포함할 수 있다.More specifically, for example, as shown in FIG. 3, the
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전극체(E1)는 전극(Electrode) 상태, 상기 제 1 샤워 헤드(H1)는 그라운드(Ground) 상태로서, 일명 EG(Electrod-Ground) 형태의 전극 상태가 적용될 수 있다.That is, as shown in FIG. 4, the first electrode body E1 is in an electrode state and the first shower head H1 is in a ground state, so-called EG (Electrod-Ground) type Electrode conditions may be applied.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)의 가스 공급 장치(30)에 의해서, 가스는 상기 기판 수용 공간(A)으로 분배되기 이전에, 미리 상기 제 1 버퍼 공간(B1)에서 플라즈마 상태로 이온화될 수 있고, 이처럼 이온화된 가스가 상기 기판 수용 공간(A)으로 투입되어 상기 기판(W)을 처리할 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 3, before the gas is distributed to the substrate receiving space A by the
즉, 상기 제 1 샤워 헤드(H1)를 기준으로 상기 제 1 플라즈마(P1)가 형성되는 상기 제 1 버퍼 공간(B1)과 상기 기판(W)이 수용된 상기 기판 수용 공간(A)이 별도로 구획되어 있기 때문에, 플라즈마 데미지를 방지할 수 있고, 전기적인 불연속성(Electrical Discontinuities)을 최소화하여 박막의 균일도를 크게 향상시킬 수 있다.That is, the first buffer space B1 in which the first plasma P1 is formed and the substrate accommodating space A in which the substrate W is accommodated are separately partitioned based on the first shower head H1. Because of this, plasma damage can be prevented, and electrical discontinuities can be minimized to greatly improve the uniformity of the thin film.
도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치(200)를 개념적으로 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view conceptually showing a
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치(200)의 가스 공급 장치(30)는, 상기 제 1 플라즈마(P1)의 이온 밀도를 제어할 수 있도록 상기 제 1 전극체(E1)와 이온화 에너지가 다른 금속 재질의 제 1 코팅층(C1)이 상기 제 1 전극체(E1)에 형성될 수 있다.As shown in FIG. 4 , the
여기서, 상기 제 1 코팅층(C1)은 예컨대, 알루미늄, 철, 니켈, 크롬 등의 재질로 이루어질 수 있는 것으로서, 상기 제 1 플라즈마(P1) 내의 이온 밀도를 제어할 수 있도록 코팅 재질, 코팅 두께, 코팅 면적, 코팅 패턴 등을 다양화할 수 있다.Here, the first coating layer C1 may be made of, for example, aluminum, iron, nickel, chromium, etc., and the coating material, coating thickness, and coating can control the ion density in the first plasma P1. The area, coating pattern, etc. can be diversified.
예컨대, 상기 제 1 플라즈마(P1)의 전자기장의 밀도를 균일하게 할 수 있도록 상기 제 1 코팅층(C1)은 그 재질이 상기 제 1 전극체(E1)의 전기 전도도 보다 낮은 경우, 중심부의 코팅 두께를 두껍게 형성하고, 테두리부의 코팅 두께를 얇게 형성할 수 있다.For example, when the material of the first coating layer (C1) is lower than the electrical conductivity of the first electrode body (E1) to make the density of the electromagnetic field of the first plasma (P1) uniform, the coating thickness of the central portion is reduced. It can be formed thickly, and the coating thickness of the edge portion can be formed thinly.
반대로, 예컨대, 상기 제 1 코팅층(C1)은 그 재질이 상기 제 1 전극체(E1)의 전기 전도도 보다 높은 경우, 중심부의 코팅 두께를 얇게 형성하고, 테두리부의 코팅 두께는 두껍게 형성할 수 있다.Conversely, for example, when the material of the first coating layer C1 is higher than the electrical conductivity of the first electrode body E1, the coating thickness of the central portion may be formed thin and the coating thickness of the edge portion may be formed thick.
이와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치(200)에 의하면, 전자기적인 환경이나 스팩 등을 고려하여 상기 제 1 코팅층(C1)의 코팅 재질, 코팅 두께, 코팅 면적, 코팅 패턴 등을 다양하게 최적화 설계함으로써 상기 제 1 플라즈마(P1)의 전자기장의 밀도를 균일하게 제어할 수 있다.As such, according to the
도 5는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치(300)를 개념적으로 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view conceptually showing a
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치(300)의 가스 공급 장치(40)는, 제 2 접지선(G2)과 연결되는 접지 전극체(E2)와, 제 2 버퍼 공간(B2)이 형성될 수 있도록 상기 접지 전극체(E2)와 제 2 거리(L2)만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 2 가스 분배홀(H2a)이 형성되며, 상기 접지 전극체(E2)와 대향되어 상기 제 2 버퍼 공간(B2)에 제 2 플라즈마(P2)가 형성될 수 있도록 제 2 RF 전원(RF2)과 연결되는 제 2 샤워 헤드(H2)와, 상기 접지 전극체(E2)와 상기 제 2 샤워 헤드(H2) 사이에 설치되는 제 2 절연체(M2)와, 제 3 버퍼 공간(B3)이 형성될 수 있도록 상기 제 2 샤워 헤드(H2)와 제 3 거리(L3)만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 3 가스 분배홀(H3a)이 형성되며, 상기 제 2 샤워 헤드(H2)와 대향되어 상기 제 3 버퍼 공간(B3)에 제 3 플라즈마(P3)가 형성될 수 있도록 제 3 접지선(G3)과 연결되는 제 3 샤워 헤드(H3) 및 상기 제 2 샤워 헤드(H2)와 상기 제 3 샤워 헤드(H3) 사이에 설치되는 제 3 절연체(M3)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5 , the
여기서, 상기 제 2 가스 분배홀(H2a)과, 상기 제 3 가스 분배홀(H3a)은 제 1 배치 간격(D1)만큼 서로 어긋나게 배치되어 분배 압력의 불균일도를 최소화할 수 있다.Here, the second gas distribution hole H2a and the third gas distribution hole H3a may be displaced from each other by the first arrangement distance D1 to minimize distribution pressure non-uniformity.
또한, 예컨대, 상기 제 2 RF 전원(RF2)에서 발생되는 플라즈마 주파수는 대략 13 내지 14 MHz나, 27 내지 28 MHz 등을 선택적으로 사용할 수 있고, 플라즈마 파워는 대략 50 내지 600 W를 사용할 수 있다.Also, for example, the plasma frequency generated by the second RF power source RF2 may be selectively about 13 to 14 MHz or 27 to 28 MHz, and the plasma power may be about 50 to 600 W.
또한, 예컨대, 상기 서셉터(20)는, 상기 기판(W) 방향으로 전자기장이 형성되어 박막 균일도를 향상시킬 수 있도록 접지선(G)이 연결된 접지 상태일 수 있다.In addition, for example, the
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 샤워 헤드(H2)는 전극(Electrode) 상태, 상기 제 3 샤워 헤드(H3)는 그라운드(Ground) 상태, 상기 서셉터(20)도 그라운드(Ground) 상태로서, 일명 EGG(Electrod-Ground-Groud) 형태의 전극 상태가 적용될 수 있다.That is, as shown in FIG. 5, the second shower head H2 is in an electrode state, the third shower head H3 is in a ground state, and the
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치(300)는, 상기 제 2 플라즈마(P2)와 상기 제 3 플라즈마(P3)를 포함한 총 2층으로 다층화하여 플라즈마의 균일도를 더욱 향상시킬 수 있고, 이로 인하여 박막의 균일도 역시 더욱 향상시킬 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 5, the
이외에도, 도시하지 않았지만, 플라즈마를 3층, 4층 등 다층으로 형성하여 플라즈마 균일도를 크게 향상시킬 수 있고, 예컨대, 상기 접지 전극체(E2)나, 상기 제 2 샤워 헤드(H2)나, 상기 제 3 샤워 헤드(H3)에는, 도 4의 상기 제 1 코팅층(C1)을 추가로 설치하여 플라즈마의 이온 밀도를 보다 정밀하게 제어할 수도 있다.In addition, although not shown, plasma uniformity can be greatly improved by forming plasma in multiple layers, such as three or four layers. For example, the ground electrode body E2, the second shower head H2, or the 3. The ion density of the plasma may be more precisely controlled by additionally installing the first coating layer C1 shown in FIG. 4 on the shower head H3.
도 6은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치(400)를 개념적으로 나타내는 단면도이다.6 is a cross-sectional view conceptually illustrating a
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치(400)의 가스 공급 장치(50)는, 제 3 RF 전원(RF3)과 연결되는 제 3 전극체(E3)와, 제 4 버퍼 공간(B4)이 형성될 수 있도록 상기 제 3 전극체(E3)와 제 4 거리(L4)만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 4 가스 분배홀(H4a)이 형성되며, 상기 제 3 전극체(E3)와 대향되어 상기 제 4 버퍼 공간(B4)에 제 4 플라즈마(P4)가 형성될 수 있도록 제 4 접지선(G4)과 연결되는 제 4 샤워 헤드(H4)와, 상기 제 3 전극체(E3)와 상기 제 4 샤워 헤드(H4) 사이에 설치되는 제 4 절연체(M4)와, 제 5 버퍼 공간(B5)이 형성될 수 있도록 상기 제 4 샤워 헤드(H4)와 제 5 거리(L5)만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 5 가스 분배홀(H5a)이 형성되며, 상기 제 4 샤워 헤드(H4)와 대향되어 상기 제 5 버퍼 공간(B5)에 제 5 플라즈마(P5)가 형성될 수 있도록 제 4 RF 전원(RF4)과 연결되는 제 5 샤워 헤드(H5) 및 상기 제 4 샤워 헤드(H4)와 상기 제 5 샤워 헤드(H5) 사이에 설치되는 제 5 절연체(M5)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6 , the
여기서, 상기 제 4 가스 분배홀(H4a)과, 상기 제 5 가스 분배홀(H5a)은 제 2 배치 간격(D2)만큼 서로 어긋나게 배치될 수 있다.Here, the fourth gas distribution hole H4a and the fifth gas distribution hole H5a may be displaced from each other by a second distance D2.
또한, 예컨대, 상기 서셉터(20)는, RF 전원이나 접지선이 연결되지 않는 무전위 상태일 수 있다.Also, for example, the
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치(300)는, 상기 제 4 플라즈마(P4)와 상기 제 5 플라즈마(P5)를 포함한 총 2층으로 다층화하여 플라즈마의 균일도를 더욱 향상시킬 수 있고, 이로 인하여 박막의 균일도 역시 더욱 향상시킬 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 6 , the
이외에도, 도시하지 않았지만, 플라즈마를 3층, 4층 등 다층으로 형성하여 플라즈마 균일도를 크게 향상시킬 수 있고, 예컨대, 상기 제 3 전극체(E3)나, 상기 제 4 샤워 헤드(H4)나, 상기 제 5 샤워 헤드(H5)에는, 도 4의 상기 제 1 코팅층(C1)을 추가로 설치하여 플라즈마의 이온 밀도를 보다 정밀하게 제어할 수도 있다.In addition, although not shown, plasma uniformity can be greatly improved by forming plasma in multiple layers such as three or four layers. For example, the third electrode body E3, the fourth shower head H4, or the above The ion density of the plasma may be more precisely controlled by additionally installing the first coating layer C1 of FIG. 4 on the fifth shower head H5.
그러므로, 상기 기판 수용 공간(A)과는 별도로 상기 가스 공급 장치(30)(40)(50)의 내부에 리모트 플라즈마(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)를 발생시켜서 플라즈마 데미지를 최소화할 수 있고, 적어도 하나 이상의 버퍼 공간(B1)(B2)(B3)(B4)(B5)을 단층 또는 다층으로 형성하여 플라즈마 균일도를 크게 향상시킬 수 있고, 플라즈마 밀도를 제어하여 비교적 밀도가 높은 고품질의 박막 증착이 가능하며, EGG(Electrod-Ground-Ground), EGG-ALD(Atomic layer deposition), EGG-CVD(Chemical vapor deposition) 등 다양한 반도체 증착 시스템에 적용할 수 있다.Therefore, plasma damage is caused by generating remote plasma (P1) (P2) (P3) (P4) (P5) inside the gas supply device (30) (40) (50) separately from the substrate accommodating space (A). can be minimized, plasma uniformity can be greatly improved by forming at least one or more buffer spaces (B1) (B2) (B3) (B4) (B5) in a single layer or multiple layers, and plasma density can be controlled to obtain a relatively high density. It is possible to deposit high quality thin films and can be applied to various semiconductor deposition systems such as EGG (Electrod-Ground-Ground), EGG-ALD (Atomic layer deposition), and EGG-CVD (Chemical vapor deposition).
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
W: 기판
10: 챔버
A: 기판 수용 공간
20: 서셉터
30, 40, 50: 가스 공급 장치
E1: 제 1 전극체
E2: 접지 전극체
E3: 제 3 전극체
H1: 제 1 샤워 헤드
H1a: 제 1 가스 분배홀
H2: 제 2 샤워 헤드
H2a: 제 2 가스 분배홀
H3: 제 3 샤워 헤드
H3a: 제 3 가스 분배홀
H4: 제 4 샤워 헤드
H4a: 제 4 가스 분배홀
H5: 제 5 샤워 헤드
H5a: 제 5 가스 분배홀
M1: 제 1 절연체
M2: 제 2 절연체
M3: 제 3 절연체
M4: 제 4 절연체
M5: 제 5 절연체
RF1: 제 1 RF 전원
RF2: 제 2 RF 전원
RF3: 제 3 RF 전원
RF4: 제 4 RF 전원
B1: 제 1 버퍼 공간
B2: 제 2 버퍼 공간
B3: 제 3 버퍼 공간
B4: 제 4 버퍼 공간
B5: 제 5 버퍼 공간
L1: 제 1 거리
L2: 제 2 거리
L3: 제 3 거리
L4: 제 4 거리
L5: 제 5 거리
P1: 제 1 플라즈마
P2: 제 2 플라즈마
P3: 제 3 플라즈마
P4: 제 4 플라즈마
P5: 제 5 플라즈마
G1: 제 1 접지선
G2: 제 2 접지선
G3: 제 3 접지선
G4: 제 4 접지선
C1: 제 1 코팅층
D1: 제 1 배치 간격
D2: 제 2 배치 간격
100, 200, 300, 400: 기판 처리 장치W: substrate
10: chamber
A: Substrate accommodation space
20: susceptor
30, 40, 50: gas supply device
E1: first electrode body
E2: ground electrode body
E3: third electrode body
H1: 1st shower head
H1a: first gas distribution hole
H2: 2nd shower head
H2a: second gas distribution hole
H3: 3rd shower head
H3a: 3rd gas distribution hole
H4: 4th shower head
H4a: 4th gas distribution hole
H5: 5th shower head
H5a: 5th gas distribution hole
M1: first insulator
M2: Second insulator
M3: 3rd insulator
M4: 4th insulator
M5: 5th insulator
RF1: 1st RF power supply
RF2: 2nd RF power source
RF3: 3rd RF power source
RF4: 4th RF power source
B1: first buffer space
B2: second buffer space
B3: third buffer space
B4: fourth buffer space
B5: fifth buffer space
L1: first distance
L2: second distance
L3: 3rd distance
L4: fourth distance
L5: 5th distance
P1: first plasma
P2: second plasma
P3: Third Plasma
P4: 4th plasma
P5: fifth plasma
G1: 1st ground wire
G2: 2nd ground wire
G3: 3rd ground wire
G4: 4th ground wire
C1: first coating layer
D1: 1st placement interval
D2: second placement interval
100, 200, 300, 400: substrate processing device
Claims (9)
상기 기판 수용 공간에 설치되고, 적어도 하나의 상기 기판을 지지하는 서셉터; 및
상기 챔버에 설치되고, 상기 기판 방향으로 가스를 공급하는 가스 공급 장치;를 포함하고,
상기 가스 공급 장치는,
내부에서 플라즈마가 형성될 수 있도록 버퍼 공간이 형성되는, 기판 처리 장치.a chamber in which a substrate accommodating space is formed therein to accommodate a substrate;
a susceptor installed in the substrate accommodating space and supporting at least one substrate; and
A gas supply device installed in the chamber and supplying gas toward the substrate;
The gas supply device,
A substrate processing apparatus in which a buffer space is formed so that plasma can be formed therein.
상기 가스 공급 장치는,
제 1 RF 전원과 연결되는 제 1 전극체;
제 1 버퍼 공간이 형성될 수 있도록 상기 제 1 전극체와 제 1 거리만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 1 가스 분배홀이 형성되며, 상기 제 1 전극체와 대향되어 상기 제 1 버퍼 공간에 제 1 플라즈마가 형성될 수 있도록 제 1 접지선과 연결되는 제 1 샤워 헤드; 및
상기 제 1 전극체와 상기 제 1 샤워 헤드 사이에 설치되는 제 1 절연체;
를 포함하는, 기판 처리 장치.According to claim 1,
The gas supply device,
A first electrode body connected to the first RF power source;
It is installed to be spaced apart from the first electrode body by a first distance so that a first buffer space can be formed, a plurality of first gas distribution holes are formed, and is opposed to the first electrode body to form a first buffer space. 1 A first shower head connected to a first ground line so that plasma can be formed; and
a first insulator installed between the first electrode body and the first shower head;
Including, the substrate processing apparatus.
상기 가스 공급 장치는,
상기 플라즈마의 이온 밀도를 제어할 수 있도록 상기 제 1 전극체와 이온화 에너지가 다른 금속 재질의 제 1 코팅층이 상기 제 1 전극체에 형성되는, 기판 처리 장치.According to claim 2,
The gas supply device,
A first coating layer made of a metal material having a different ionization energy from that of the first electrode body is formed on the first electrode body so as to control the ion density of the plasma.
상기 가스 공급 장치는,
제 2 접지선과 연결되는 접지 전극체;
제 2 버퍼 공간이 형성될 수 있도록 상기 접지 전극체와 제 2 거리만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 2 가스 분배홀이 형성되며, 상기 접지 전극체와 대향되어 상기 제 2 버퍼 공간에 제 2 플라즈마가 형성될 수 있도록 제 2 RF 전원과 연결되는 제 2 샤워 헤드;
상기 접지 전극체와 상기 제 2 샤워 헤드 사이에 설치되는 제 2 절연체;
제 3 버퍼 공간이 형성될 수 있도록 상기 제 2 샤워 헤드와 제 3 거리만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 3 가스 분배홀이 형성되며, 상기 제 2 샤워 헤드와 대향되어 상기 제 3 버퍼 공간에 제 3 플라즈마가 형성될 수 있도록 제 3 접지선과 연결되는 제 3 샤워 헤드; 및
상기 제 2 샤워 헤드와 상기 제 3 샤워 헤드 사이에 설치되는 제 3 절연체;
를 포함하는, 기판 처리 장치.According to claim 1,
The gas supply device,
a ground electrode body connected to the second ground line;
It is installed to be spaced apart from the ground electrode body by a second distance so that a second buffer space can be formed, a plurality of second gas distribution holes are formed, and a second plasma is formed in the second buffer space opposite to the ground electrode body. A second shower head connected to the second RF power source so that a can be formed;
a second insulator installed between the ground electrode body and the second shower head;
It is installed to be spaced apart from the second shower head by a third distance so that a third buffer space is formed, a plurality of third gas distribution holes are formed, and is opposed to the second shower head to form a third buffer space. a third shower head connected to a third ground line so that three plasmas can be formed; and
a third insulator installed between the second shower head and the third shower head;
Including, the substrate processing apparatus.
상기 제 2 가스 분배홀과, 상기 제 3 가스 분배홀은 서로 어긋나게 배치되는, 기판 처리 장치.According to claim 4,
The second gas distribution hole and the third gas distribution hole are disposed offset from each other.
상기 가스 공급 장치는,
제 3 RF 전원과 연결되는 제 3 전극체;
제 4 버퍼 공간이 형성될 수 있도록 상기 제 3 전극체와 제 4 거리만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 4 가스 분배홀이 형성되며, 상기 제 3 전극체와 대향되어 상기 제 4 버퍼 공간에 제 4 플라즈마가 형성될 수 있도록 제 4 접지선과 연결되는 제 4 샤워 헤드;
상기 제 3 전극체와 상기 제 4 샤워 헤드 사이에 설치되는 제 4 절연체;
제 5 버퍼 공간이 형성될 수 있도록 상기 제 4 샤워 헤드와 제 5 거리만큼 이격되게 설치되고, 복수개의 제 5 가스 분배홀이 형성되며, 상기 제 4 샤워 헤드와 대향되어 상기 제 5 버퍼 공간에 제 5 플라즈마가 형성될 수 있도록 제 4 RF 전원과 연결되는 제 5 샤워 헤드; 및
상기 제 4 샤워 헤드와 상기 제 5 샤워 헤드 사이에 설치되는 제 5 절연체;
를 포함하는, 기판 처리 장치.According to claim 1,
The gas supply device,
a third electrode body connected to a third RF power source;
It is installed to be spaced apart from the third electrode body by a fourth distance so as to form a fourth buffer space, a plurality of fourth gas distribution holes are formed, and is opposed to the third electrode body to form a fourth buffer space. a fourth shower head connected to a fourth ground line so that 4 plasmas can be formed;
a fourth insulator installed between the third electrode body and the fourth shower head;
It is installed to be spaced apart from the fourth shower head by a fifth distance so that a fifth buffer space can be formed, a plurality of fifth gas distribution holes are formed, and is opposed to the fourth shower head in the fifth buffer space. A fifth shower head connected to a fourth RF power source so that 5 plasmas can be formed; and
a fifth insulator installed between the fourth shower head and the fifth shower head;
Including, the substrate processing apparatus.
상기 제 4 가스 분배홀과, 상기 제 5 가스 분배홀은 서로 어긋나게 배치되는, 기판 처리 장치.According to claim 6,
The fourth gas distribution hole and the fifth gas distribution hole are disposed to be offset from each other.
상기 서셉터는, RF 전원이나 접지선이 연결되지 않는 무전위 상태인, 기판 처리 장치.According to claim 1,
The susceptor is a substrate processing apparatus in a non-potential state in which an RF power source or a ground wire is not connected.
상기 서셉터는, 접지선이 연결된 접지 상태인, 기판 처리 장치.According to claim 4,
The susceptor is in a ground state to which a ground line is connected, a substrate processing apparatus.
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|---|---|---|---|---|
| JP2002294454A (en) * | 2001-03-19 | 2002-10-09 | Apex Co Ltd | Chemical vapor deposition apparatus |
| KR20040098874A (en) * | 2003-05-16 | 2004-11-26 | 주성엔지니어링(주) | Electrode for apparatus of fabricating semiconductor |
| KR20110093251A (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | 국제엘렉트릭코리아 주식회사 | Substrate treating apparatus |
| KR20150125829A (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-10 | 세메스 주식회사 | Substrate treating apparatus and substrate treating method |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002294454A (en) * | 2001-03-19 | 2002-10-09 | Apex Co Ltd | Chemical vapor deposition apparatus |
| KR20040098874A (en) * | 2003-05-16 | 2004-11-26 | 주성엔지니어링(주) | Electrode for apparatus of fabricating semiconductor |
| KR20110093251A (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | 국제엘렉트릭코리아 주식회사 | Substrate treating apparatus |
| KR20150125829A (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-10 | 세메스 주식회사 | Substrate treating apparatus and substrate treating method |
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