KR20240060998A - 기판 처리 장치의 가스 인젝터 및 이를 구비한 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 장치의 가스 인젝터 및 이를 구비한 기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20240060998A
KR20240060998A KR1020220142163A KR20220142163A KR20240060998A KR 20240060998 A KR20240060998 A KR 20240060998A KR 1020220142163 A KR1020220142163 A KR 1020220142163A KR 20220142163 A KR20220142163 A KR 20220142163A KR 20240060998 A KR20240060998 A KR 20240060998A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
substrate processing
substrate
supply pipe
injector
Prior art date
Application number
KR1020220142163A
Other languages
English (en)
Inventor
차동일
김수천
하남
이동호
김관희
황영무
이준범
송수정
Original Assignee
주식회사 에스지에스코리아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에스지에스코리아 filed Critical 주식회사 에스지에스코리아
Priority to KR1020220142163A priority Critical patent/KR20240060998A/ko
Priority to CN202311405699.5A priority patent/CN117947407A/zh
Publication of KR20240060998A publication Critical patent/KR20240060998A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45589—Movable means, e.g. fans
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45512—Premixing before introduction in the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • C23C16/5096—Flat-bed apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치의 가스 인젝터 및 이를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판의 처리 공정이 행해지는 공정 챔버의 내부 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 인젝터로서, 상하 방향으로의 통로를 형성하고 하단에 토출구가 마련된 가스 공급관과; 상기 가스 공급관에서 하방으로의 회오리 유동이 발생되도록 공정 가스를 주입하는 가스 주입구와; 상기 가스 공급관의 하단부에 배치되어 회오리 형태의 유동을 분산시키는 가스 분산부를; 포함하여 구성되어, 공정 가스를 기판 지지대(30)의 상측에 공급함에 있어서, 회오리 형태의 유동을 기본 유동 형태로 하여, 하단부의 가스 분산부의 확산공을 통해 토출되는 공정 가스가 반경 바깥 방향으로 멀리 확산되도록 유도하여, 가스 인젝터를 통해 공급된 공정 가스를 보다 넓은 면적에 골고루 퍼지면서 공급함에 따라 다양한 기판 처리 공정에서 기판의 표면 전체에 걸쳐 처리 효과를 균일하게 얻도록 하는 가스 인젝터 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 제공한다.

Description

기판 처리 장치의 가스 인젝터 및 이를 구비한 기판 처리 장치 {GAS INJECTOR AND SUBSTRATE TREATING APPARATUS USING SAME}
본 발명은 기판 처리 장치의 가스 인젝터 및 이를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 샤워 헤드의 내부 공간에 공정 가스를 확산 형태로 공급하여, 샤워 헤드의 분산 플레이트의 공급공을 통해 공급되는 공정 가스를 균일하게 공급하는 기판 처리 장치의 가스 인젝터 및 이를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치는 증착, 건식 세정, 애싱 등 다양하게 활용되고 있다. 예를 들어, 기판 처리 장치의 하나인 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD) 장비는, 디스플레이 제조 공정 또는 반도체 제조 공정 중에 진공 상태에서 가스의 화학적 반응을 이용하여 절연막, 보호막, 산화막, 금속막 등을 기판에 증착시키기 위해 사용된다.
도1은 기판 처리 장치의 일례를 도시한 종단면도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치(9)는, 외부로부터 밀폐된 내부 공간(S1)이 구비되어 증착 공정 중에 진공 상태로 유지되는 공정 챔버(10)와, 가스 공급원(G)으로부터 증착의 재료가 되는 소스 가스를 포함하는 공정가스를 각각 이송받아 공정 챔버(10)의 내부에 공급하는 샤워 헤드(20)와, 공정 챔버(10)의 내부에 승강 가능하게 설치되어 기판(W)이 안착되는 기판 지지대(30)와, 샤워 헤드(20)와 기판(W)의 사이에서 플라즈마를 발생시키고자 상부 전극에 RF전원(RFi)을 인가하는 RF전원 인가부와, 내부 공간(S1)에 공급된 가스를 배출구(10x)를 통해 펌핑하여 배출시키는 배출 통로(66)를 형성하는 배출 부재(60)를 포함하여 구성된다.
기판 지지대(30)의 상하 이동이 가능하면서 공정 챔버(10)의 내부 공간이 진공 상태로 유지되기 위하여, 외기와 차단하는 벨로우즈가 마련된다. 이에 따라, 기판 지지대(30)에 기판(W)이 거치된 상태에서 공정 챔버(10)의 내부를 대기압보다 낮은 진공 상태로 조절하고, 샤워 헤드(20)를 통해 공정 가스를 공정 챔버(10)의 내부에 공급하고, RF전원 인가부로부터 RF 전원(RFi)을 인가하는 것에 의해 공정 챔버(10)의 내부에 플라즈마(98)를 발생시키고, 플라즈마와 소스 가스의 반응으로 기판(W)의 표면에 정해진 두께의 막이 성막된다.
이 때, 가스 공급원(G)으로부터 이송된 공정 가스는 인젝터(20a)를 통해 샤워 헤드(20)의 분산 공간(20c)을 거치면서, 샤워 헤드(20)의 분산 플레이트(22)에 형성된 다수의 공급공(22a)을 통해 기판 상측으로 공급된다. 그러나, 인젝터(20a)를 통해 공급된 공정 가스가 분산 공간(20c)에서 충분히 확산되지 않으면, 샤워 헤드(20)를 통해 공정 가스가 공급되는 단위 시간당 공급량은 인젝터(20a)에 멀리 위치한 공급공에 비하여 인젝터(20a)에 근접한 공급공에서 더 크게 나타난다.
이는, 기판의 표면에 공급되는 공정 가스의 편차가 발생되면서, 기판의 성막 공정이 기판 표면 위치에 따라 불균일하게 발생되는 원인이 된다. 따라서, 처리 공정에 따라 공급되는 공정 가스가 샤워 헤드(20)의 공급공(22a)의 위치에 따른 단위 시간당 공급량 편차를 최소화하여, 기판의 위치에 따른 공정 가스의 공급량을 일정하게 유지하는 방안이 절실히 모색되고 있다.
전술한 구성과 작용은 본 출원의 출원일 이전에 공지된 구성이 아니며, 본 발명과 대비하기 위한 기술을 설명한 것이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 샤워 헤드의 다수의 공급공을 통해 공급되는 공정 가스의 단위 시간당 공급량 편차를 최소화하여, 기판의 표면 위치에 따른 처리 결과 편차를 최소화하는 것을 목적으로 한다.
다시 말하면, 본 발명은, 샤워 헤드의 분산 공간에 공정 가스가 횡방향으로 강제 확산시켜, 분산 플레이트에 형성된 다수의 공급공을 통해 공정 가스가 균일하게 공급되어, 기판의 전체 표면에 걸쳐 처리 공정이 균일하게 행해지도록 하는 것을 목적으로 한다.
무엇보다도, 본 발명은, 서로 다른 분자량을 가짐에 따라 단위 부피당 질량 차이가 있는 2개 이상의 가스가 혼합된 혼합 가스를 공정 가스로 공급하더라도, 무거운 가스와 가벼운 가스가 균질하게 분포하도록 하여, 기판에 공급되는 혼합 가스의 질량 분포를 균일하게 유지하여 기판의 처리 품질을 높이는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명은, 샤워 헤드의 분산 공간에 공정 가스를 공급하는 가스 인젝터에서 토출된 공정 가스가 횡방향으로 넓게 확산되게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 기판의 처리 공정이 행해지는 공정 챔버의 내부 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 인젝터로서, 상하 방향으로의 통로를 형성하고 하단에 토출구가 마련된 가스 공급관과; 상기 가스 공급관에서 하방으로의 회오리 유동이 발생되도록 공정 가스를 주입하는 가스 주입구와; 상기 가스 공급관의 하단부에 배치되어 회오리 형태의 유동을 분산시키는 가스 분산부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터를 제공한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '가스'나 '공정 가스' 및 이와 유사한 용어는, 기판의 상면에 성막되는 막의 주재료를 형성하는 소스 가스와, 기판의 상면에 성막되는 막의 주재료를 형성하는 소스 가스와 반응하기 위해 공급되는 반응 가스와, 공정 챔버에 특정 가스를 공급하기 위하여 함께 공급되는 캐리어 가스와, 공정 챔버에서 모듈레이션 단계가 행해지는 동안에 공급되는 모듈레이션 가스를 모두 통칭하며, 공정 챔버로 공급되는 다양한 가스를 모두 통칭하기 위해 지칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '공정 가스'는 공정가스와 제2공정가스를 통칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '종방향', '상하 방향' 및 이와 유사한 용어는 가스 인젝터의 가스 공급관의 연장 방향을 지칭하고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '횡방향' 및 이와 유사한 용어는 가스 인젝터의 가스 공급관의 연장 방향에 수직한 수평 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '둘레 방향' 및 이와 유사한 용어는 가스 공급관의 횡단면 내벽을 따르는 방향을 지칭한다. 예를 들어, 가스 공급관의 내부 통로(110c)가 횡단면이 원형인 경우에 '둘레 방향'은 원주 방향을 지칭한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 가스 인젝터의 가스 공급관에서 회오리 형태의 유동을 발생시키고, 가스 공급관의 토출구에서는 확산부에 의해 회오리 유동을 보다 넓은 범위로 확산시키도록 유도하여, 가스 인젝터를 통해 토출된 공정 가스가 샤워 헤드의 분산 공간 내에서 넓게 확산되도록 하여, 분산 플레이트를 통해 공급되는 공정 가스의 단위 시간당 공급량이 기판의 전체에 걸쳐 균일해지는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명은, 공정 가스를 기판 지지대의 상측에 공급함에 있어서, 회오리 형태의 유동을 기본 유동 형태로 하여, 하단부의 가스 분산부의 확산공을 통해 토출되는 공정 가스가 반경 바깥 방향으로 멀리 확산되도록 유도하여, 가스 인젝터를 통해 공급된 공정 가스가 샤워 헤드의 확산 공간 전체에 빠른 속도로 확산되어, 분배 플레이트의 공급공을 통해 일정한 유량의 공정 가스가 공급되어, 다양한 기판 처리 공정에서 기판의 표면 전체에 걸쳐 처리 효과를 균일하게 얻는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이 뿐만 아니라, 본 발명은, 분자량이 작아 상대적으로 가벼운 캐리어 가스와 분자량이 커서 무거운 소스 가스가 혼합된 혼합 가스를 공정 가스로 하여 샤워 헤드에 공급하는 경우에, 회오리 유동과 분산막이 없는 종래에 비하여, 기판 상측에서의 소스 가스의 질량 편차(deviation of mass fraction)을 60%정도만큼 크게 줄일 수 있게 되어, 기판의 증착 공정에서의 처리 품질을 크게 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 본 발명은, 기판의 증착에 의한 성막 등의 처리 공정이 기판에 대하여 이루어짐에 따라, 처리 공정의 신뢰성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도1은 일반적인 기판 처리 장치의 구성을 도시한 종단면도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 종단면도,
도3은 도2의 기판 처리 장치의 샤워 헤드를 통해 공정가스를 공급하는 구성을 도시한 도2의 'A'부분의 확대도,
도4는 도2의 가스 인젝터의 구성을 도시한 종단면도,
도5는 가스 인젝터에 회오리 유동을 발생시키는 원리를 설명하기 위한 도4의 절단선 X1-X1에 따른 횡단면도,
도6은 가스 인젝터의 확산부의 구성을 도시한 도4의 절단선 X2-X2에 따른 횡단면도,
도7은 도4의 절단선 X2-X2에 대응하는 본 발명의 다른 실시예로서, 가스 인젝터의 확산부의 구성을 도시한 횡단면도,
도8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 인젝터의 구성을 도시한 도면,
도9는 도2의 'A'부분에 대응하는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 기판 처리 장치의 샤워 헤드를 통해 공정가스를 공급하는 구성을 도시한 도면,
도10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 인젝터의 구성을 도시한 도면,
도11a는 도10의 절단선 X3-X3에 따른 횡단면도,
도11b는 도10의 절단선 X3-X3에 대응하는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 가스 인젝터의 구성을 도시한 횡단면도,
도12는 도5의 가스 주입구에 공정 가스가 공급되어 가스 공급관에서 회오리 유동이 발생된 유동 상태를 도시한 유동 해석 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1) 및 이에 사용되는 가스 인젝터(100)를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 인젝터(100)가 구비된 기판 처리 장치(1)는, 외부로부터 밀폐된 내부 공간(S1)이 구비되어 기판 처리 공정이 행해지는 공정 챔버(10)와, 공정 챔버(10)의 상측에서 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드(20)와, 공정 챔버(10)의 내부에 승강 가능하게 설치되어 기판(W)이 안착되는 기판 지지대(30)와, 샤워 헤드(20)와 기판(W)의 사이에서 플라즈마를 발생시키고자 상부 전극에 RF전원(RFi)을 인가하는 RF전원 인가부와, 내부 공간(S1)에 공급된 가스를 배출구(10x)를 통해 펌핑하여 배출시키는 배출 통로(66)를 형성하는 배출 부재(60)를 포함하여 구성된다.
상기 공정 챔버(10)는 외기와 차단되어 격리된 내부 공간(S1)을 형성하며, 기판(W)의 처리 공정 중에 대기압 보다 낮은 진공 상태로 유지된다. 이를 위하여, 공정 챔버(10)에는 내부 압력을 제어하는 압력 조절부(미도시)와, 내부 온도를 제어하는 온도 조절부(미도시)가 구비될 수 있다.
내부 공간(S1)은 처리 공정이 행해지는 기판의 형상에 대응하여 형성된다. 예를 들어, 원형 디스크 형상의 기판(W)에 대한 처리 공정이 행해지면, 내부 공간(S1)은 측벽(110s)이 원형 횡단면 형태를 이루어 전체적으로는 대략 원형 실린더 형태로 형성된다.
상기 기판 지지대(30)는, 충분히 넓은 단면으로 형성되어 기판을 거치하는 거치부(31)와, 거치부(31)의 중심 위치로부터 하방 연장된 기둥부(32)를 포함하며, 기판의 처리 공정 중에 기판(W)을 거치부(31)의 상면에 거치하여 지지한다. 기판 지지대(30)의 상면은 전체적으로 평탄면으로 형성되어 기판의 저면 전체를 지지할 수 있으며, 링 형태로 형성되어 기판의 가장자리를 지지할 수도 있고, 다수의 돌출된 돌출부에 의해 기판의 저면을 다수의 위치에서 지지할 수도 있다.
거치부(31)는 기판(W)의 형태에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 원반 형태의 기판을 거치하는 경우에는 원반 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 거치부(31)의 중심은 배출구(10x)의 중심과 공정 챔버(10)의 횡단면 중심과 정렬되게 배치되어, 거치부(31)의 반경 끝단과 공정 챔버(10)의 내주면 사이의 간격은 전체적으로 일정하게 유지된다.
거치부(31)에는 Cu, Ti 등의 도전성 재료로 형성된 하부 전극이 설치되고, 기판 처리 공정 중에 전원 공급부(미도시)로부터 고주파 전력이 하부 전극에 인가되고, 하부 전극은 접지된다. 이에 따라, 기판 처리 공정 중에는 상부 전극으로서 상부 전극의 역할을 하는 샤워 헤드(20)와 기판 지지대(30)에 설치된 하부 전극의 사이에서 플라즈마(98)가 발생된다. 그리고, 기판의 처리 공정 중에 기판 지지대(30)에 거치된 기판(W)이 히터에 의해 가열되도록 거치부(31)에 히터가 구비될 수도 있다.
도면에 예시된 바와 같이, 공정 챔버(10)의 내부 공간(S1)으로부터 가스를 배출하는 배출구(10x)가 챔버 바닥면에 형성되는 경우에, 기둥부(32)의 중심은 챔버의 내부 공간(S1)에 유입된 가스를 배출하는 배출구(10x)의 중심과 정렬되게 배치된다. 한편, 도면에 도시되지 않았지만, 공정 챔버(10)의 내부 공간(S1)으로부터 가스를 배출하는 배출구는 기판 지지대에 거치된 기판의 반경 바깥의 챔버 내벽에 형성될 수도 있다.
상기 RF전력 인가부는 도전성 재료의 샤워 헤드(20)로 형성되거나 기판 지지대(30)의 상측에 형성되는 상부 전극에 RF전력(RFi)을 공급하여, 공정 챔버(10)의 내부 공간(S1)에 공급되는 공정 가스와 반응하여 플라즈마를 생성한다. 여기서, 샤워 헤드(20)의 일부 이상은 도전성 재료로 형성되어 상부 전극을 형성할 수 있으며, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 샤워 헤드와 별개로 상부 전극이 형성될 수 있다. RF전력 인가부는 하나 또는 복수개로 구성될 수 있으며, 복수개로 형성되는 경우에는 서로 다른 주파수 대역의 RF전력을 인가하도록 구성될 수 있다.
이에 따라, RF전력 인가부는 샤워 헤드(20)에 형성된 상부 전극에 RF전력(RFi)을 인가하여, 샤워 헤드(20)로부터 하방 공급되는 공정 가스를 여기시켜, 기판 지지대(30)의 전극과 연결된 접지와의 사이 공간에 플라즈마(98)를 형성한다. 예를 들어, 상부 전극에 인가되는 RF전력의 주파수는 13.56MHz~27.12MHz이고, RF전력의 펄스 주파수는 10~100kHz로 공급될 수 있으며, 본 발명의 다른 실시 형태에서는 이 범위를 벗어난 범위의 RF전력이 공급될 수 있다.
상기 샤워 헤드(20)는, 기판 지지대(30)의 상측에 배치되고 다수의 공급공(22a)이 관통 형성된 분배 플레이트(22)와, 가스 공급원(G)으로부터 공정 가스를 공급받는 가스 인젝터(100)가 설치되는 상측 플레이트(24)를 포함하고, 이들 플레이트(22, 24)의 사이에 분산 공간(20c)이 형성된다. 대체로, 샤워 헤드(20)의 분배 플레이트(22)는 기판(W)의 형상이 원판 형태이면, 가스를 공급하는 공급구도 원판 형태로 분포하게 배열된다.
이에 따라, 샤워 헤드(20)는, 가스 공급원(G)으로부터 가스 인젝터(100)를 통해 분산 공간(20c)으로 공정가스를 공급받고, 분산 공간(20c)에서 공정 가스를 횡방향으로 확산시켜, 기판 지지대(30)의 상측에 분배 플레이트(22)의 다수의 공급공(22a)을 통해 공정가스를 공급한다.
기판(W)의 표면에 절연막을 성막하는 증착 단계에서는, 샤워 헤드(20)를 통해 소스(source) 가스와 반응 가스가 공급되며, 필요에 따라 캐리어 가스가 공급될 수 있다.
공정가스는, 가스 공급원(G)으로부터 샤워 헤드(20)의 입구(20a)까지 공급관을 통해 이송되고, 공급관과 연결된 가스 인젝터(100)를 통해 세워 헤드(20)의 분산 공간(20c)으로 유입되며, 가스 인젝터(100)에 의해 토출된 공정 가스의 유동(89)에 수평 방향으로의 유동 성분이 크게 작용함에 따라 분산 공간(20c)에서 빠른 속도로 공간 전체로 확산되어, 분배 플레이트(22)의 공급공(22a)마다 균일한 단위 시간당 공급유량으로 기판의 상측에 공급된다.
상기 가스 인젝터(100)는, 공정 챔버(10)의 내부 공간(S1)에 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드(20)의 분산 공간(20c)에 1차로 공정 가스를 공급하기 위한 것으로, 상하 방향으로의 통로를 형성하고 하단에 토출구(110e)가 마련된 가스 공급관(110)과, 가스 공급관(110)에서 하방으로의 회오리 유동(88)이 발생되도록 공정 가스를 주입하는 가스 주입구(142)와, 가스 공급관(110)의 하단부(Au)에 배치되어 회오리 형태의 유동을 분산시키는 가스 분산부(120)와, 기판 처리 장치에 가스 인젝터를 고정시키기 위한 고정 블록(130)을 포함하여 구성되어, 작은 단면의 토출구(110e)로부터 토출되는 공정 가스가 넓은 면적에 걸쳐 확산되게 토출한다.
도5에 도시된 바와 같이, 가스 공급관(110)은 회오리 유동(88)을 하방으로 전달할 수 있는 원형 횡단면이나 타원형 단면으로 상하 방향으로 연장된 파이프 형태로 형성된다.
상기 가스 주입구(142)는 가스 공급관(110)의 상측에 고정되는 커버 블록(140)에 일체로 형성되고, 가스 공급원(G)으로부터 연장된 공급관과 연결된다. 가스 주입구(142)는, 도5에 도시된 바와 같이, 가스 공급원(G)으로부터 이송된 공급 가스를 가스 공급관(110)의 중심(O)으로부터 편심 거리(L)만큼 편심된 위치에서 수평 방향 성분을 갖도록 가스 공급관(110)의 내부 통로(110c)의 상측에서 공정 가스를 경사진 하방으로 공급(d)한다. 이 때, 가스 주입구(142)의 공급 단면은 가스 공급관(110)의 단면에 비하여 훨씬 작게 형성되며, 예를 들어, 1/50 내지 1/5배의 단면 크기로 형성될 수 있다. 이에 따라, 가스 공급관(110)의 내부에서는 공정 가스가 원형 또는 타원형의 횡단면을 갖는 가스 공급관(110)의 내벽을 타고 회오리 형태의 유동(88)을 하면서 하방 유동하게 된다. 이에 따라, 토출구(110e)를 통해 토출되는 공정 가스는 보다 넓은 범위로 확산될 수 있는 기본적인 유동 형태를 형성하게 된다. 이와 같은 유동은 유동 해석 그래프인 도12를 통해 확인할 수 있다.
한편, 도면에 도시된 실시예에서는, 가스 주입구(142)가 가스 공급관(110)의 상측에 고정되는 커버 블록(140)에 일체형으로 형성되어, 가스 공급원(G)으로부터 연장된 공급관과 결합하는 공정이 보다 용이해진다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 가스 주입구(142)가 커버 블록(140)과 무관하게 별도로 형성되는 구성을 포함한다.
한편, 도4에 도시된 바와 같이, 가스 공급관(110)은 고정 블록(130)에 고정되어, 샤워 헤드(20)의 상면에 고정 블록(130)의 저면(130s)이 지지되는 형태로 설치된다. 고정 블록(130)과 커버 블록(140)의 사이에는 밀봉 씰(145)가 이중으로 구비되어, 공정 가스가 외부로 누출되거나 외기가 유입되는 것을 방지한다. 이와 동시에, 고정 블록(130)에는 샤워 헤드(20)의 상면에 고정되는 고정 볼트(미도시)가 삽입되는 삽입공(132)이 마련되어, 고정 볼트를 샤워 헤드(20)의 상면(20s)에 체결하여 결합한다. 여기서도, 고정 블록(130)의 저면(130s)에는 밀봉 씰(135)이 개재되는 링형 홈이 구비되어, 고정 블록(130)의 저면(130s)과 샤워 헤드(20)의 상면(20s)이 서로 밀착되어 가스의 유출입이 허용되지 않는 상태가 되도록 한다.
상기 가스 분산부(120)는, 다수의 확산공(122)이 마련된 분산막 형태로 형성된다. 도6에 도시된 바와 같이, 가스 분산부(120)를 형성하는 분산막(120p)에는 다수의 확산공(122)이 관통 형성된다. 이에 따라, 가스 분산부(120)의 상측에서 회오리 형태로 유동하는 공정 가스는 확산공(122)과 접촉하면서 회오리 유동이 보다 넓은 범위로 확산된다.
여기서, 분산막(120p)에 형성된 확산공(122)은 분산막(120p)의 중심을 기준으로 둘레 방향으로 서로 이격되게 다수 배치되어, 가스 공급관(110)의 내부 공간에서 공정 가스가 회오리 형태로 회전하면서 하방으로 유동할 때에, 큰 단면의 확산공(122)에 의해 회오리 방향으로 회전하는 공정 가스의 유동을 그대로 유지하면서, 회오리 형태의 유동 중에 분산막(120p)의 확산공(122)의 측벽(122s)과 부딪히는 일부 유동에 대해서는 회오리 방향으로 회전하는 유동 방향을 흩뿌리게 하여 보다 넓게 분산시키는 작용을 한다.
여기서, 확산공(122)의 측벽(122s)은 회오리 유동의 유속과 가스 공급관(110)의 횡단면 면적에 의해 정해지며, 예를 들어, 측벽(122s)의 두께는 가스 공급관(110)의 직경(dd)의 1/1000 내지 1/5로 형성될 수 있다.
이를 위하여, 확산공(122)은 분산막(120p)의 중심(O)을 기준으로 둘레 방향으로의 둘레 길이(w)가 중심(O)을 기준으로 반경 바깥 방향으로의 반경 길이(y)와 동일하거나 더 크게 형성된다. 이에 따라, 도7에 도시된 바와 같이, 확산공(122)은 둘레 길이(w)와 반경 길이(y)가 동일한 원형 단면으로 형성될 수 있으며, 도6에 도시된 바와 같이, 둘레 길이(w)가 반경 길이(y)에 비하여 더 큰 타원형 또는 이와 유사한 형상으로 형성될 수 있다.
이를 통해, 분산막(120p)의 확산공(122)이 회오리 형태의 둘레 방향의 유동 성분을 방해하는 영향을 줄이면서, 확산공(122)의 측벽과 부딪히는 회오리 유동에 대해서만 분산시킴으로써, 가스 공급관(110)의 토출구(110e)를 통해 토출되는 공정 가스는 회오리 방향으로의 유동과 확산공(122)의 측벽(122)과 부딪혀 주변으로 퍼지는 유동에 의해 토출구(110e)의 바깥에서 주변으로 확산되는 효과를 높여, 비교적 작은 단면으로 형성된 토출구(110e)에도 불구하고, 샤워 헤드(20)의 확산 공간(20c)에서 수평 방향 성분으로 공정 가스가 분산되어, 분산 플레이트(22)의 다수의 공급공(22a)에서 균일한 단위 시간당 유량으로 공정 가스를 하방 공급하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도면에 예시된 실시예에서는 확산공(122)이 둘레 방향의 90도 간격으로 4개 배치된 구성이지만, 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 확산공(122)이 둘레 방향으로 60도, 120도, 180도 등의 간격으로 2개 내지 3개, 5개 이상으로 배치될 수 있으며, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 확산공은 1개만 형성될 수도 있다.
한편, 가스 주입구(142)로부터 가스 공급관(110)의 내부 통로(110c)로 유입된 공정 가스는 대부분 회오리 형태로 유동하지만, 가스 공급관(110)의 내부 통로(110c)에서의 공정 가스의 일부는 연직 방향의 하방으로 유동하는 유동 성분이 존재한다. 이에 따라, 분산막(120p)의 중심(O)에는 중심공(121)이 형성될 수 있다. 이를 통해, 연직 방향의 하방으로 유동하는 공정 가스를 곧바로 배출시키지 못하면, 연직 방향의 유동과 회오리 형태의 유동이 분산막(120p)의 주변에서 혼재하면서 와류의 발생량을 높여 토출구에서의 토출압을 저해하면서 공정 가스가 확산되는 효과가 낮아지는 문제가 발생된다.
그러나, 본 발명은, 중심공(121)에 의해 연직 방향의 유동을 곧바로 배출시킴으로써, 회오리 형태의 유동(88)의 일부가 분산막(120p)을 그대로 통과하고, 회오리 형태의 유동(88)의 다른 일부가 분산막(120p)의 확산공 측벽(122s)과 부딪히면서 유동 방향이 전환되면서, 회오리 형태의 유동과 유동 방향이 전환된 유동이 결합되면서 토출구(110e)로부터 토출된 공정 가스를 주변으로 확산시키는 효과를 높일 수 있다.
이 때, 가스 공급관(110)의 내부 통로(110c)에서 회오리 방향으로의 유동(88)에 비하여 연직 방향으로의 유동은 훨씬 적으므로, 중심공(121)은 확산공(122)에 비하여 작은 단면으로 관통 형성된다. 예를 들어, 중심공(121)의 단면은 전체 확산공(122)의 단면에 비하여 1/4 내지 1/50로 형성될 수 있다.
한편, 도4에 예시된 실시예에서는 분산막(120p)의 위치가 가스 공급관(110)의 토출구(110e)로부터 대략 5mm 내지 30mm 정도의 미리 정해진 거리(e)만큼 이격된 위치의 하단부(Au)에 배치되게 구성되지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도8에 도시된 실시예(102)에서와 같이, 분산막(120p)의 위치가 가스 공급관(110)의 토출구(110e)에 이격 거리(e) 없이 배치되게 구성될 수도 있다.
한편, 도9 내지 도11a를 참조하여 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 가스 인젝터(103)를 상술한다.
도10 및 도11a에 도시된 바와 같이, 가스 공급관(110)의 하단부(Au)에 설치된 가스 분산부(120")의 분산막(120p")은, 가스 공급관(110")의 내주면까지 연장되게 관통 형성된 연장부(122e)를 포함하는 형태로 확산공(122")이 형성된다. 즉, 확산공(122")은 연장부(122e)가 형성되지 않은 상태에서의 확산공(122")의 경계(122x)에 비하여, 반경 바깥 방향으로 보다 길게 연장 형성된다. 그리고, 가스 공급관(110")은 확산공(122")의 연장부(122e)와 연통하는 형태로 배출공(113)이 반경 바깥 방향으로 관통 형성된다.
이에 따라, 가스 공급관(110")을 하방 유동하는 회오리 형태의 유동은, 일부가 확산공(122")을 하방 통과하여 회오리 형태의 유동으로 토출구(110e)를 통해 토출되고, 다른 일부가 확산공(122")의 측벽(122s)에 부딪혀 주변으로 소산되는 형태로 확산공(122")을 하방 통과하면서 유동 경로가 전환되며, 또 다른 일부는 확산공(122")의 측벽(122s)이나 배출공(113)의 측벽(113s)에 부딪히면서 배출공(113)을 통해 가스 공급관(110")의 측면 바깥으로 배출된다.
이 때, 배출공(113)이 외부에 노출된 상태로 설치되어야 하므로, 배출공(113)은 샤워 헤드(20)의 분배 플레이트(22)의 저면에 비하여 보다 하측에 배치되거나, 분배 플레이트(22)에 요입홈(28)이 형성된다. 이를 통해, 가스 인젝터(103)를 통해 공급되는 공정 가스는 토출구(110e)와 배출공(113)을 통해 보다 넓은 면적에 걸쳐 기판의 상측에 공급하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도10에 도시된 바와 같이, 가스 공급관(110")의 배출공(113)은 토출구(110e)를 향하여 하방 경사지게 형성되어, 배출공(113)을 통해 배출(87)되는 공정 가스는 유동 저항을 작게 유지하면서 기판의 상측에 공급될 수 있다. 또한, 도11b에 도시된 바와 같이, 가스 공급관(110")의 배출공(113)은 회오리 유동의 유동 방향으로 경사지게 형성되어, 반경 바깥 방향으로 확산되려는 유동의 관성 모멘트를 그대로 유지하면서 배출(87")되어, 가스 인젝터(103)로부터 공급된 공정 가스가 보다 넓은 면적에 확산되는데 기여할 수 있다.
이 때, 배출공(113)을 통과하면서 공정 가스의 유동 저항에 의해 유속이 저하되는 것을 방지하고, 토출구(110e)에 비하여 배출공(113)을 통해 보다 많은 공정 가스를 공급하기 위하여 배출공(113)은 반경 바깥으로 갈수록 점진적으로 단면이 커지게 형성될 수 있다. 이와 반대로, 배출공(113)을 통과하면서 공정 가스의 유속을 증대시키기 위하여, 배출공(113)은 반경 바깥으로 갈수록 점진적으로 단면이 작아지게 형성될 수 있다.
이처럼, 가스 인젝터(100)의 토출구(110e)와 배출공(113)을 통해 토출된 공정 가스는 샤워 헤드(20)의 분산 공간(20c)에서 수평 방향 성분을 가지므로, 수평 방향으로 뻗어가는 유동 성분을 갖게 된다. 따라서, 가스 인젝터(100)로부터 토출된 공정 가스는 분산 공간(20c)의 내부를 빠른 속도로 채우는 수평 방향으로 유동함에 따라, 가스 인젝터(100)의 하측에 위치한 공급공과 가스 인젝터(100)로부터 멀리 떨어진 공급공으로부터 배출되는 공정 가스의 공급량 편차를 종래에 비하여 크게 줄일 수 있다는 것이 확인되었다.
한편, 상기와 같이 구성된 가스 인젝터(100, 102, 103)는 기판의 증착 공정에 사용되는 공정 가스를 공급하는 데 유용하게 사용될 수 있다.
예를 들어, 기판의 증착 공정을 위하여 증착 재료가 되는 SiH4 등의 소스 가스를 Ar, O2 등의 캐리어 가스와 혼합하여 기판 지지대(30)에 거치된 기판(W)에 증착막을 생성하는 경우에, 가스 주입구(142)로부터 공급되는 공정 가스가 가스 공급관(110)을 따라 회오리 유동이 발생되므로, 회오리 유동 중에 소스 가스와 캐리어 가스의 혼합이 이루어지고, 무엇보다도, 분산막(120p)을 통과할 때에 소스 가스와 캐리어 가스가 균질한(homogeneous) 상태로 혼합된다.
특히, 캐리어 가스는 기판의 상측에 공급되는 비율에 차이가 있더라도 증착막의 공정에 큰 영향을 미치지 않지만, 캐리어 가스에 비하여 분자량이 커서 무거운 소스 가스가 기판의 상측에 공급되는 질량 편차(mass deviation)가 발생될 수록, 기판에 증착되는 증착막의 두께 편차가 커지므로, 기판 처리 공정의 품질이 저하되는 심각한 문제가 야기된다.
본 발명은, 상대적으로 가벼운 캐리어 가스와, 무거운 소스 가스를 회오리 유동과 분산막(120p)을 거치면서 균질한 상태로 혼합함에 따라, 기판의 상측으로 공정 가스를 공급할 때에, 기판의 전체 표면에 걸쳐 소스 가스의 질량 편차를 줄여줌으로써, 기판의 증착막 성형 공정의 신뢰도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 종래의 회오리 유동을 발생시키지 않고 분산막이 없는 경우에, 기판 상측에 소스가스를 SiH4로 하고 캐리어 가스를 O2로 하여 공급하는 경우에 SiH4의 기판 상측에서의 질량 편차(deviation of mass fraction)는 0.1208%이었지만, 동일한 혼합 가스를 회오리 유동을 분산막(120p)을 거치도록 구성된 본 발명에 따른 가스 인젝터(100, 102, 103)로 분사할 경우에 기판 상측에서의 질량 편차는 0.0479%로 60% 이하로 소스 가스의 질량 편차를 줄일 수 있음이 수치해석 결과로 확인되었다.
이에 비추어 보더라도, 본 발명에 따른 가스 인젝터(100, 102, 104)는 종래에 비하여 소스 가스와 캐리어 가스를 보다 균질한 상태로 혼합함에 따라, 기판의 증착 공정에서의 처리 품질을 크게 향상시키는 유리한 효과가 얻어진다는 것이 확인되었다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가스 인젝터(100, 102, 103)는, 공정 가스를 기판 지지대(30)의 상측에 공급함에 있어서, 회오리 형태의 유동을 기본 유동 형태로 하여, 하단부의 가스 분산부의 확산공(122, 122")을 통해 토출되는 공정 가스가 반경 바깥 방향으로 멀리 확산되도록 유도하여, 가스 인젝터를 통해 공급된 공정 가스를 짧은 시간 내에 보다 넓은 공간으로 골고루 확산되도록 공급함에 따라 다양한 기판 처리 공정에서 기판의 처리 효과를 균일하게 얻도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
다시 말하면, 본 발명에 따른 가스 인젝터(100, 102, 103)에 의해 샤워 헤드의 확산 공간(20c)에 공정 가스가 공급됨에 따라, 공정 가스가 수평 방향 성분을 갖고 짧은 시간 내에 확산 공간(20c)의 전체 공간으로 확산됨에 따라, 분배 플레이트(22)의 공급공(22a)을 통해 하방 공급되는 공정 가스의 단위 시간당 유량이 전체적으로 균일해지므로, 기판의 표면 전체에 균일한 양의 공정 가스가 공급됨에 따라 기판의 처리 공정의 신뢰성이 향상되는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 실시예의 구성의 조합을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 기판 처리 장치 10: 공정 챔버
20: 샤워 헤드 30: 기판 지지대
100, 102, 103: 가스 인젝터 110, 110": 가스 공급관
110e: 토출구 113: 배출공
120: 가스 분산부 120p: 분산막
121: 중앙공 122: 확산공
142: 가스 주입구

Claims (16)

  1. 기판의 처리 공정이 행해지는 공정 챔버로 공정 가스를 공급하는 데 사용되는 가스 인젝터로서
    상하 방향으로의 통로를 형성하고 하단에 토출구가 마련된 가스 공급관과;
    상기 가스 공급관에서 하방으로의 회오리 유동이 발생되도록 공정 가스를 주입하는 가스 주입구와;
    상기 가스 공급관의 하단부에 배치되어 회오리 형태의 유동을 분산시키는 가스 분산부를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 공급관은 원형, 타원형 중 어느 하나 이상의 유동 통로가 상하 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 분산부는 다수의 확산공이 마련된 분산막을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 분산막의 중심에는 중심공이 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 중심공은 상기 확산공에 비하여 작은 단면으로 관통 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 확산공은 상기 분산막의 중심 둘레에 둘레 방향으로 서로 이격되게 다수 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 확산공은 상기 분산막의 중심을 기준으로 둘레 방향으로의 둘레 길이가 상기 중심을 기준으로 반경 바깥 방향으로의 반경 길이의 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 확산공은 상기 가스 공급관의 내주면까지 연장되게 관통 형성된 연장부가 관통 형성되고, 상기 가스 공급관의 측벽에는 상기 연장부와 연통하여 반경 바깥으로 관통하는 배출공이 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 배출공은 상기 토출구를 향하여 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 배출공은 상기 회오리 유동의 유동 방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 배출공은 반경 바깥으로 갈수록 점진적으로 단면이 커지게 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 배출공은 반경 바깥으로 갈수록 점진적으로 단면이 작아지게 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 주입구는, 가스 공급원과 연통되어 가스 공급원으로부터 이송된 공급 가스를 상기 가스 공급관의 중심축으로부터 이격된 위치에서 수평 방향 성분을 갖도록 상기 가스 공급관의 상측에서 상기 가스 공급관에 공정 가스를 경사진 하방으로 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 공정 가스는 서로 다른 분자량을 갖는 가스가 2개 이상 혼합된 혼합 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 가스 인젝터.
  15. 기판의 처리 공정이 행해지는 공정 챔버와;
    상기 기판을 거치시키는 기판 지지대와;
    상기 기판 지지대의 상측에 배치되어 공정 가스를 다수의 공급공이 형성된 분배 플레이트와, 상기 분배 플레이트의 상측에 배치된 상측 플레이트와의 사이에 분산 공간이 구비되어, 분산 공간으로 공급된 공정 가스를 상기 공급공을 통해 상기 기판 지지대의 상측 공간으로 공급하는 샤워 헤드와;
    가스 공급원으로부터 이송된 공정 가스를 상기 샤워 헤드의 상기 분산 공간으로 공급하는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 가스 인젝터와;
    상기 기판 지지대와 상기 샤워 헤드의 사이에 플라즈마를 형성하기 위하여 상기 기판 지지대의 상측에 위치한 상부 전극에 RF전력을 인가하는 RF전력 인가부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 가스 인젝터의 하단부 둘레를 노출시키는 요입홈이 상기 상측 플레이트에 요입 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
KR1020220142163A 2022-10-31 2022-10-31 기판 처리 장치의 가스 인젝터 및 이를 구비한 기판 처리 장치 KR20240060998A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220142163A KR20240060998A (ko) 2022-10-31 2022-10-31 기판 처리 장치의 가스 인젝터 및 이를 구비한 기판 처리 장치
CN202311405699.5A CN117947407A (zh) 2022-10-31 2023-10-26 气体喷射器及具有该气体喷射器的基板处理装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220142163A KR20240060998A (ko) 2022-10-31 2022-10-31 기판 처리 장치의 가스 인젝터 및 이를 구비한 기판 처리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240060998A true KR20240060998A (ko) 2024-05-08

Family

ID=90800270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220142163A KR20240060998A (ko) 2022-10-31 2022-10-31 기판 처리 장치의 가스 인젝터 및 이를 구비한 기판 처리 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240060998A (ko)
CN (1) CN117947407A (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
CN117947407A (zh) 2024-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100446486B1 (ko) 화학증착(ｃｖｄ) 및 플라즈마강화 화학증착(ｐｅｃｖｄ)공정에서 기질에 균일한 가스공급을 제공하는 방법 및 장치
US6495233B1 (en) Apparatus for distributing gases in a chemical vapor deposition system
JP3502548B2 (ja) Ｃｖｄ反応及びｐｅｃｖｄ反応で反応物ガスの早期混合を防止するための装置並びに方法
KR100436941B1 (ko) 박막 증착 장치 및 그 방법
JP4560166B2 (ja) 半導体ウェハの処理装置
US20030019428A1 (en) Chemical vapor deposition chamber
KR101095687B1 (ko) 8분기 구조를 갖는 원자층 증착 장치
JPH088239A (ja) ウェーハ処理装置
US20120135609A1 (en) Apparatus and Process for Atomic Layer Deposition
US20050126484A1 (en) Edge flow faceplate for improvement of CVD film properties
KR20040088950A (ko) 일체형 디퓨저 프레임을 가지는 ｃｖｄ 장치
KR20060107683A (ko) 화학 기상 증착 장치
KR20240060998A (ko) 기판 처리 장치의 가스 인젝터 및 이를 구비한 기판 처리 장치
KR101265905B1 (ko) 배기가스를 분리 배출하는 원자층 증착 장치
KR100660795B1 (ko) 플라즈마 처리장치
KR101774331B1 (ko) 반응가스 주입용 반도체 공정챔버 샤워헤드
KR20220036201A (ko) 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
KR101753249B1 (ko) 반도체 공정챔버 샤워헤드
CN219297639U (zh) 进气装置以及等离子体设备
KR101935881B1 (ko) 대면적 기판처리장치, 대면적 가스공급장치 및 샤워 헤드 지지유닛
KR20190087046A (ko) 기판처리장치
CN220665443U (zh) 一种双通道喷淋装置及薄膜沉积设备
KR100528029B1 (ko) 박막 증착용 샤워헤드
KR20190068163A (ko) 기판 지지 어셈블리 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
KR20180051913A (ko) 기판처리장치