KR20240031729A - Substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 웨이퍼를 수용하는 챔버; 및 상기 웨이퍼에 가스를 분사하는 샤워 헤드부를 포함하고, 상기 샤워 헤드부는, 상기 샤워 헤드부로 가스를 유입하는 가스 유입부; 복수의 노즐을 포함하며 상기 웨이퍼에 가스를 분사하는 가스 분사부; 및 상기 가스 유입부와 상기 가스 분사부 사이에 형성된 가스 유동 구조를 포함하고, 상기 가스 유동 구조는, 상기 가스 분사부가 위치한 방향으로 돌출 형성된 제1 홀부(A1); 및 상기 제1 홀부의 둘레에 형성된 복수의 제2 홀부(A2)를 포함하고, 상기 복수의 제2 홀부(A2) 중 하나의 제2 홀부(A2)의 면적은 상기 제1 홀부(A1)의 면적의 5 내지 30 퍼센트이다.A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber for accommodating a wafer; and a shower head unit that sprays gas onto the wafer, wherein the shower head unit includes: a gas inlet unit that introduces gas into the shower head unit; a gas injection unit including a plurality of nozzles and spraying gas to the wafer; and a gas flow structure formed between the gas inlet and the gas injection unit, wherein the gas flow structure includes: a first hole portion A1 protruding in a direction in which the gas injection unit is located; and a plurality of second hole portions (A2) formed around the first hole portion, and an area of one of the plurality of second hole portions (A2) (A2) is equal to that of the first hole portion (A1). It is 5 to 30 percent of the area.
Description
본 발명의 실시예들은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버 내에 공정 가스를 균일하게 공급시키는 구조를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus including a structure for uniformly supplying a process gas into a chamber.
일반적으로 기판 처리 장치에서, 웨이퍼에 반응가스를 공급하여 웨이퍼의 상면에 박막을 증착시키는 박막 증착 방법은 원자층박막증착(ALD; Atomic Layer Deposition)과 화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition) 등이 알려져 있다. 상기 원자층박막증착법은 웨이퍼에 반응가스의 공급과 퍼지를 교대로 시행하여 웨이퍼에 흡착 및 증착시키는 방법이고, 상기 화학기상증착법은 반응가스를 동시에 분사하여 웨이퍼에 증착시키는 방법이다.In general, in substrate processing equipment, thin film deposition methods that deposit a thin film on the upper surface of a wafer by supplying a reaction gas to the wafer include Atomic Layer Deposition (ALD) and Chemical Vapor Deposition (CVD). It is known. The atomic layer thin film deposition method is a method of adsorbing and depositing on the wafer by alternately supplying and purging reaction gases to the wafer, and the chemical vapor deposition method is a method of depositing on the wafer by simultaneously spraying reaction gases.
이러한 박막 증착 방법을 이용하는 장치 중 웨이퍼를 반응시키는 단일 반응 챔버는 단일 웨이퍼를 직접 가열하고 웨이퍼보다 낮은 온도에서 웨이퍼에 반응 가스를 균일하게 공급한다. 이는 단일 웨이퍼만 처리하므로 고품질의 박막을 얻을 수 있으나, 증착 속도가 저속으로 진행되어야 하는 조건에서는 단일 반응 챔버만 사용할 경우 생산성이 현저히 감소되는 문제가 있다.Among devices using this thin film deposition method, a single reaction chamber for reacting a wafer directly heats a single wafer and uniformly supplies reaction gas to the wafer at a lower temperature than the wafer. Because it processes only a single wafer, high-quality thin films can be obtained, but under conditions where the deposition rate must proceed at a low speed, there is a problem in that productivity is significantly reduced when only a single reaction chamber is used.
또한 이러한 원자층박막증착 공정 또는 화학기상증착 공정에서, 웨이퍼의 표면에 가스를 균일(Uniform)하게 분사할 목적으로 샤워헤드의 전면부에 복수의 노즐이 배치되는 구조를 채용한다. In addition, in this atomic layer thin film deposition process or chemical vapor deposition process, a structure in which a plurality of nozzles are disposed on the front part of the showerhead is adopted for the purpose of uniformly spraying gas on the surface of the wafer.
이때, 밀폐된 챔버 안으로 공정 가스를 유동시킬 때, 웨이퍼 상에 가스가 균일하게 증측 또는 식각되도록 웨이퍼 전체에 걸쳐 균일하게 유동될 수 있게끔 샤워 헤드 상으로 균일하게 혼합된 가스를 분배하여야 한다. 또한 공정 가스가 샤워 헤드의 중심부에만 밀집되지 않고 균일하게 챔버 내로 분사되도록 하기 위해 공정 가스를 균일하게 확산 및 분배할 필요가 있다.At this time, when flowing the process gas into the closed chamber, the mixed gas must be distributed uniformly onto the shower head so that the gas can flow uniformly across the entire wafer so that the gas can be uniformly grown or etched on the wafer. Additionally, it is necessary to uniformly spread and distribute the process gas so that the process gas is uniformly sprayed into the chamber rather than being concentrated only in the center of the shower head.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 공급되는 가스가 균일하게 혼합 및 확산되어 샤워 헤드로 공급되는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a substrate processing device in which supplied gas is uniformly mixed and diffused and supplied to a shower head.
다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.However, these problems are illustrative, and the problems to be solved by the present invention are not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 웨이퍼를 수용하는 챔버; 및 상기 웨이퍼에 가스를 분사하는 샤워 헤드부를 포함하고, 상기 샤워 헤드부는, 상기 샤워 헤드부로 가스를 유입하는 가스 유입부; 복수의 노즐을 포함하며 상기 웨이퍼에 가스를 분사하는 가스 분사부; 및 상기 가스 유입부와 상기 가스 분사부 사이에 형성된 가스 유동 구조를 포함하고, 상기 가스 유동 구조는, 상기 가스 분사부가 위치한 방향으로 돌출 형성된 제1 홀부(A1); 및 상기 제1 홀부의 둘레에 형성된 복수의 제2 홀부(A2)를 포함하고, 상기 복수의 제2 홀부(A2) 중 하나의 제2 홀부(A2)의 면적은 상기 제1 홀부(A1)의 면적의 5 내지 30 퍼센트이다.A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber for accommodating a wafer; and a shower head unit that sprays gas onto the wafer, wherein the shower head unit includes: a gas inlet unit that introduces gas into the shower head unit; a gas injection unit including a plurality of nozzles and spraying gas to the wafer; and a gas flow structure formed between the gas inlet and the gas injection unit, wherein the gas flow structure includes: a first hole portion A1 protruding in a direction in which the gas injection unit is located; and a plurality of second hole portions (A2) formed around the first hole portion, and an area of one of the plurality of second hole portions (A2) (A2) is equal to that of the first hole portion (A1). It is 5 to 30 percent of the area.
상기 가스 유동 구조는, 본체; 상기 제1 홀부가 형성된 돌출부; 상기 돌출부의 둘레에 형성되고, 상기 제2 홀부가 형성된 둘레부; 상기 제2 홀부와 연결되고, 상기 가스 분사부의 가운데 영역(S1)을 향해 연장되는 제1 관부; 상기 돌출부의 측면부에 형성되고, 상기 가스 분사부의 측면 영역(S2)을 향해 연장되는 제2 관부를 포함할 수 있다.The gas flow structure includes a main body; a protrusion on which the first hole portion is formed; a peripheral portion formed around the protrusion and in which the second hole portion is formed; a first pipe portion connected to the second hole portion and extending toward a central region (S1) of the gas injection portion; It may include a second pipe portion formed on a side surface of the protrusion and extending toward a side area (S2) of the gas injection unit.
상기 돌출부는 볼록하게 형성된 돌출부 끝단부를 포함하고, 상기 돌출부 끝단부는 상기 돌출부 및 상기 제2 관부의 연통 지점보다 상기 가스 분사부와 인접하게 배치될 수 있다.The protrusion may include a convex protrusion end, and the protrusion end may be disposed closer to the gas injection unit than a communication point between the protrusion and the second pipe.
상기 제2 관부는, 상기 돌출부와 연결되고, 상기 돌출부의 돌출 방향과 경사지게 형성된 제1 부분; 상기 제1 부분과 연결되고, 상기 돌출부와 수직 방향으로 연장 형성된 제2 부분; 및 상기 제2 부분 및 공간부와 연결된 제3 부분을 포함하고, 상기 공간부는 상기 가스 분사부 및 상기 가스 유동 구조 사이 공간이고, 상기 제3 부분은 상기 공간부의 중심을 시작점으로 하고 상기 가스 분사부 최외각에 위치한 노즐을 끝점으로 할 때, 50 내지 85퍼센트인 지점에 위치할 수 있다.The second pipe portion includes a first portion connected to the protrusion and formed to be inclined in a protrusion direction of the protrusion; a second part connected to the first part and extending in a direction perpendicular to the protrusion; and a third part connected to the second part and the space, wherein the space is a space between the gas injection part and the gas flow structure, and the third part has the center of the space as a starting point and the gas injection part. When using the outermost nozzle as the end point, it can be located at 50 to 85 percent of the way.
상기 제3 부분은, 폭(w1)이 균일한 제1 영역; 및 돌기부(P)가 위치한 방향으로 갈수록 폭(w2)이 커지는 제2 영역을 포함하고, 제2 영역의 폭(w2)은 비선형적으로 커질 수 있다.The third portion includes a first region having a uniform width w1; and a second region whose width w2 increases in the direction in which the protrusion P is located, and the width w2 of the second region may increase non-linearly.
상기 제2 영역의 높이(h453-2)는 상기 제1 영역의 높이(h453-1)보다 같거나 작을 수 있다.The height (h453-2) of the second area may be equal to or smaller than the height (h453-1) of the first area.
상기 돌기부는 상기 제3 부분과 오버랩되는 부분에 배치될 수 있다.The protrusion may be disposed in a portion that overlaps the third portion.
상기 돌기부의 상면 수평 너비(wpu)는 상기 제1 영역의 폭(w1)보다 크고, 상기 제2 영역의 최대 폭(w2max)보다 작거나 같을 수 있다.The horizontal width (wpu) of the upper surface of the protrusion may be greater than the width (w1) of the first area and may be less than or equal to the maximum width (w2max) of the second area.
상기 돌기부의 높이(hp)는, 공간부(S)의 높이(hs)의 70퍼센트 이하일 수 있다.The height (hp) of the protrusion may be 70% or less of the height (hs) of the space (S).
상기 제1 관부와 상기 제2 관부는 상기 돌출부의 둘레를 따라 교대로 배치될 수 있다.The first pipe portion and the second pipe portion may be alternately arranged along the circumference of the protrusion.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the detailed description, claims and drawings for carrying out the invention below.
본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치는, 가스 유동 구조를 통해 공정 가스를 균일하게 혼합하고 확산시킬 수 있어 웨이퍼 전체에 걸쳐 균일하게 공정 가스가 분포되도록 할 수 있다.The substrate processing apparatus according to embodiments of the present invention can uniformly mix and diffuse process gases through a gas flow structure, thereby ensuring that process gases are uniformly distributed throughout the wafer.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 가스 공급 부분을 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 가스 유동 구조의 제1 관부가 표시된 부분의 확대 단면도이다.
도 3은 도 1의 가스 유동 구조의 제2 관부가 표시된 부분의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 유동 구조 및 연결부의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 A 부분을 바라본 도면이다.
도 6은 도 5의 B-B'단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 유동 구조 및 가스 분사부의 단면 사시도이다.
도 8은 도 7의 C 부분을 확대한 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a gas supply portion of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the portion where the first pipe portion of the gas flow structure of FIG. 1 is indicated.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the portion where the second pipe portion of the gas flow structure of FIG. 1 is indicated.
Figure 4 is an exploded perspective view of a gas flow structure and connection portion according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a view looking at part A of Figure 4.
Figure 6 is a cross-sectional view taken along line B-B' of Figure 5.
Figure 7 is a cross-sectional perspective view of a gas flow structure and a gas injection unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is an enlarged view of part C of Figure 7.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.Since the present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the description of the invention. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. In describing the present invention, the same identification numbers are used for the same components even if they are shown in different embodiments.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. When describing with reference to the drawings, identical or corresponding components will be assigned the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. .
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.In the following embodiments, terms such as first and second are used not in a limiting sense but for the purpose of distinguishing one component from another component.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following examples, singular terms include plural terms unless the context clearly dictates otherwise.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.In the following embodiments, terms such as include or have mean that the features or components described in the specification exist, and do not exclude in advance the possibility of adding one or more other features or components.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타냈으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, the sizes of components may be exaggerated or reduced for convenience of explanation. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are shown arbitrarily for convenience of explanation, so the present invention is not necessarily limited to what is shown.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.In cases where an embodiment can be implemented differently, a specific process sequence may be performed differently from the described sequence. For example, two processes described in succession may be performed substantially at the same time, or may be performed in an order opposite to that in which they are described.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 가스 유동 구조에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 6 , a substrate processing apparatus and a gas flow structure according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 가스 공급 부분을 나타낸 단면도이다. 도 2는 도 1의 가스 유동 구조의 제1 관부가 표시된 부분의 확대 단면도이다. 도 3은 도 1의 가스 유동 구조의 제2 관부가 표시된 부분의 확대 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 유동 구조 및 연결부의 분해 사시도이다. 도 5는 도 4의 A 부분을 바라본 도면이다. 도 6은 도 5의 B-B'단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a gas supply portion of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the portion where the first pipe portion of the gas flow structure of FIG. 1 is indicated. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the portion where the second pipe portion of the gas flow structure of FIG. 1 is indicated. Figure 4 is an exploded perspective view of a gas flow structure and connection portion according to an embodiment of the present invention. Figure 5 is a view looking at part A of Figure 4. Figure 6 is a cross-sectional view taken along line B-B' of Figure 5.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 웨이퍼(W)를 수용하는 챔버(C) 및 웨이퍼(W)에 가스를 분사하는 샤워 헤드부(10)를 포함하고, 샤워 헤드부(10)는, 샤워 헤드부(10)로 가스를 유입하는 가스 유입부(100), 웨이퍼(W)에 가스를 분사하는 가스 분사부(200), 가스 유입부(100)와 가스 분사부(200) 사이에 형성된 가스 유동 구조(400)를 포함한다. 가스 유동 구조(400)는 공간부(S)와 연결되며, 공간부(S)는 가스 분사부(200)와 연결될 수 있다. 즉, 공간부(S)는 가스 분사부(200) 및 가스 유동 구조(400)의 사이 공간일 수 있다. 가스 유동 구조(400)를 통과한 가스는 공간부(S)를 통해 가스 분사부(200)로 균일하게 배분될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 6, the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber C that accommodates the wafer W and a
본 실시예에 따른 샤워 헤드부(10)의 상측에는, 플라즈마를 발생시키는 원격 플라즈마 소스(Remote Plasma Source), 원격 플라즈마 소스와 가스 유입부(100) 사이를 개폐하는 게이트 밸브를 포함한다.The upper side of the
가스 유입부(100)는 제1 가스가 유입되는 제1 가스 유입부(110) 및 제2 가스가 유입되는 제2 가스 유입부(120)를 포함한다. 예를 들면, 제1 가스 유입부(110)로부터는 소스 가스(Source Gas)가 유입되고, 제2 가스 유입부(120)로부터는 반응물 가스(Reactant Gas)가 유입될 수 있다. 본 실시예에서는 가스 유입부가 2개인 경우를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 아니하며, 가스 유입부가 3개 이상 형성된 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다.The
증착 공정시, 게이트 밸브는 폐쇄되어 있는 상태에서 제1 가스가 제1 가스 유입부(110)로 공급되고, 제2 가스가 제2 가스 유입부(120)로 공급될 수 있다. 이때 제1 가스와 제2 가스는 서로 반응하면서 플라즈마(Plasma)를 생성할 수 있다.During the deposition process, the first gas may be supplied to the
따라서 웨이퍼(W)에 플라즈마가 생성된 가스가 분사되어 증착 공정을 수행할 수 있다.Accordingly, the gas in which plasma is generated is sprayed onto the wafer W to perform a deposition process.
증착 공정이 완료된 후에는, 게이트 밸브가 개방되고, 원격 플라즈마 소스에서 기 생성된 플라즈마가 챔버(C) 내로 공급되어 증착 공정이 끝난 챔버 내부를 클리닝 할 수 있다.After the deposition process is completed, the gate valve is opened, and plasma previously generated from a remote plasma source is supplied into the chamber C to clean the inside of the chamber where the deposition process has been completed.
본 실시예에 따른 샤워 헤드부(10)는 가스 유동 구조(400)를 포함할 수 있다. 제1,2 가스 유입부(110, 120)에서 유입되는 가스는 중공의 원통형으로 형성된 제1 연결부(310)의 내부에 형성된 가스 유동 구조(400) 내부로 유입될 수 있다. 이때 유입되는 가스는 가스 유동 구조(400)의 입구부(470)를 통해 가스 유동 구조(400)의 내부로 유입될 수 있다. 가스 유동 구조(400)의 내부로 유입된 가스는 가스 유동 구조(400)를 통과하여 공간부(S)를 거쳐 가스 분사부(200)의 복수의 노즐(N)로 유입될 수 있다.The
본 실시예에 따르면, 가스 유동 구조(400)는, 본체(410), 제1 홀부(A1)가 형성된 돌출부(420), 돌출부(420)의 둘레에 형성되고, 제2 홀부(A2)가 형성된 둘레부(430), 제2 홀부(A2)와 연결되고, 가스 분사부(200)의 가운데 영역(S1)을 향해 연장되는 제1 관부(440), 돌출부(420)의 측면부에 형성되고, 가스 분사부(200)의 측면 영역(S2)을 향해 연장되는 제2 관부(450)를 포함한다. 도 5를 참조하면, 가스 유동 구조(400)의 둘레 방향을 기준으로 제1 관부(440)는 제2 관부와 교대로 배치될 수 있다.According to this embodiment, the
가스 유동 구조(400)로 유입된 가스는, 본체(410)를 지나, 본체(410)에서 가스 분사부(200)가 위치한 방향으로 돌출 형성된 돌출부(420) 및 돌출부(420)의 둘레에 형성된 둘레부(430)로 유입될 수 있다.The gas flowing into the
본 실시예에 따르면, 가스 유동 구조(400)는, 가스 분사부(200)가 위치한 방향으로 돌출 형성된 제1 홀부(A1) 및 제1 홀부(A1)의 둘레에 형성된 복수의 제2 홀부(A2)를 포함하고, 상기 복수의 제2 홀부(A2) 중 하나의 제2 홀부(A2)의 면적은 상기 제1 홀부(A1)의 면적의 5 내지 30퍼센트이다. According to this embodiment, the
제1 홀부(A1)를 통과한 가스는 돌출부(420)를 지나 제2 관부(450)를 통해 공간부(S)의 측면 영역(S2)로 유동될 수 있다. 복수의 제2 홀부(A2)를 통과한 가스는 제1 관부(440)를 지나 공간부(S)의 가운데 영역(S1)으로 유동될 수 있다.The gas that has passed through the first hole A1 may pass through the
이때, 복수의 제2 홀부(A2)의 면적의 총 합은, 제1 홀부(A1)의 면적과 같을 수 있다. 이를 통해, 측면 영역(S2)으로 유동되는 가스의 양과, 가운데 영역(S1)으로 유동되는 가스의 분배 균일도를 확보할 수 있다.At this time, the total sum of the areas of the plurality of second hole portions A2 may be equal to the area of the first hole portion A1. Through this, it is possible to secure the amount of gas flowing into the side area S2 and the distribution uniformity of the gas flowing into the center area S1.
하나의 제2 홀부(A2)의 면적이 제1 홀부(A1)의 면적의 5퍼센트 미만인 경우, 복수의 제2 홀부(A2)의 개수가 많아질 수 있어, 홀 가공이 어려워지며, 이에 따른 생산성 저하, 비용 상승 등의 결과가 발생할 수 있다. 반대로 하나의 제2 홀부(A2)의 면적이 제1 홀부(A1)의 면적의 30퍼센트를 초과할 경우, 제2 홀부(A2)의 개수가 감소하여 가스 분배의 균일도가 감소할 수 있다.If the area of one second hole portion (A2) is less than 5% of the area of the first hole portion (A1), the number of plural second hole portions (A2) may increase, making hole processing difficult, and resulting productivity. Consequences such as degradation and increased costs may occur. Conversely, if the area of one second hole A2 exceeds 30% of the area of the first hole A1, the number of second hole A2 may decrease and the uniformity of gas distribution may decrease.
본 실시예에 따른 가스 유동 구조(400)의 돌출부(420)는, 볼록하게 형성된 돌출부 끝단부(420a)를 포함할 수 있다 또한, 돌출부 끝단부(420a)는 돌출부(420)와 제2 관부(450)의 연통지점보다 가스 분사부(200)와 인접하게 배치될 수 있고, 돌출부 끝단부(420a)는 곡률 반경(R1)을 가질 수 있다. 이때, 돌출부 끝단부(420a)의 곡률 반경(R1)은 돌출부(420)의 직경에 대응될 수 있다. 예를 들어, 돌출부 끝단부(420a)의 곡률 반경(R1)은 돌출부(420) 직경의 1/2 값과 같을 수 있다. 이와 같이, 하단부가 볼록하게 형성된 돌출부 끝단부(420a) 구조를 통해, 돌출부 끝단부(420a) 부분에서 발생하는 가스의 유동에 있어서 가스가 돌출부 끝단부(420a)의 내부 표면과 부딪히며 발생할 수 있는 마찰력을 곡면 형상을 통해 최소화 시킴으로써, 돌출부(420) 내부로 유입된 가스가 제2 관부(450)를 통해 공간부(S)의 측면 영역(S2)으로 자연스럽게 확산될 수 있다.The
본 실시예에 따른 제1 관부(440)는, 제1 관부 연결부(460)를 통해 공간부(S)의 가운데 영역(S1)으로 연결될 수 있다. 제1 관부(440)를 지난 가스는 제1 관부 연결부(460)를 통해 공간부(S)의 가운데 영역(S1)으로 유동될 수 있다.The
본 실시예에 따르면, 제2 관부(450)는, 돌출부(420)와 연결되고, 돌출부(420)의 돌출 방향과 경사지게 형성된 제1 부분(451), 제1 부분(451)과 연결되고, 돌출부(420)와 수직 방향으로 연장 형성된 제2 부분(452) 및 공간부(S)와 연결되며 돌출부(420)와 수평 방향으로 연장 형성된 제3 부분(453)을 포함할 수 있다. 자세하게, 제2 부분(452)은 제1 부분(451)의 일 끝단과 연결되고, 제3 부분(453)은 제2 부분(452)의 일 끝단과 연결될 수 있다. 즉, 제2 부분(452)은 제1 및 제3 부분(451, 453) 사이에서 두 부분(451, 453)을 연결할 수 있다. 이러한 제2 관부(450)는 제2 연결부(320)의 내부에 형성될 수 있다. 제2 연결부(320)는 제2 관부(450)를 고정하는 역할을 수행할 수 있다.According to this embodiment, the
여기서 공간부의 중심(C)을 시작점으로 하고 가스 분사부(200) 최외각 노즐(N)을 끝점으로 할 때, 제3 부분(453)은 50퍼센트 이상인 지점에 위치할 수 있다. 자세하게, 제3 부분(453)은 50퍼센트 내지 85퍼센트인 지점이 위치할 수 있다. 즉 제3 부분(453)과 공간부(S)의 연결 지점과 공간부의 중심(C)까지의 거리(L)는, 공간부의 중심(C)에서 가스 분사부(200)의 최외각에 위치한 노즐(N)까지의 거리(D/2)의 50 내지 85 퍼센트일 수 있다. 제3 부분(453)과 공간부(S)의 연결 지점 위치가 50퍼센트 미만일 경우에는, 공간부(S)의 측단부분까지 가스가 유동되기 어려워, 가스 분사부(200)에 균일한 가스가 분배되기 어려울 수 있다. 또한, 제3 부분(453)과 공간부(S)의 연결 지점 위치가 85퍼센트를 초과할 경우에는, 공간부(S) 중 제3 부분(453)과 중심(C) 사이 간격이 지나치게 증가하여, 가스 분사부(200)에 균일한 가스가 분배되기 어려울 수 있다. 따라서 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다.Here, when the center (C) of the space is taken as the starting point and the outermost nozzle (N) of the
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 돌기부 및 제3 부분에 대해 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 7 and 8, the protrusion and the third portion according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 유동 구조 및 가스 분사부의 단면 사시도이다. 도 8은 도 7의 C 부분을 확대한 도면이다.Figure 7 is a cross-sectional perspective view of a gas flow structure and a gas injection unit according to an embodiment of the present invention. Figure 8 is an enlarged view of part C of Figure 7.
본 실시예에 따르면, 제3 부분(453)은, 폭(w1)이 균일한 제1 영역(453-1) 및 돌기부(P)가 위치한 방향으로 갈수록 폭(w2)이 커지는 제2 영역(453-2)을 포함할 수 있다. 제1 영역(453-1)은 제2 부분(452)과 수직 방향으로 연결될 수 있다. 제2 영역(453-2)은 제1 영역(453-1)의 하단부와 연결될 수 있다. 제2 영역(453-2)의 폭(w2)은 비선형적으로 커질 수 있다. 이를 통해 제3 부분(453)에서 배출되는 가스가 공간부(S)의 외곽 방향으로의 확산이 효과적으로 가능해질 수 있다.According to this embodiment, the
제2 영역의 높이(h453-2)는 상기 제1 영역(453-1)의 높이(h453-1)보다 같거나 작을 수 있다. 보다 상세하게는, 제2 영역(453-2)의 높이(h453-2)는 제3 부분(453) 전체 높이(h453-1과 h453-2의 합)의 30퍼센트 이하의 높이로 형성될 수 있다.The height h453-2 of the second area may be equal to or smaller than the height h453-1 of the first area 453-1. More specifically, the height (h453-2) of the second area (453-2) can be formed to be less than 30% of the total height (sum of h453-1 and h453-2) of the third portion (453). there is.
돌기부(P)는 공간부(S)의 하면부에서, 제3 부분(453)과 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 돌기부(P)는 제3 부분(453)의 배출구와 오버랩(Overlap)되도록 배치될 수 있다. 돌기부의 측면은 오목하게 형성될 수 있다. 이때 돌기부(P)의 상면 수평 너비(wpu)는 하측 너비(wpd)보다 더 작을 수 있다. 이를 통해 제3 부분(453)에서 공간부(S)로 유동된 가스가 돌기부(P)를 통해 공간부(S)의 양측 부분으로 보다 효과적으로 확산될 수 있다.The protrusion P may be disposed at a position corresponding to the
본 실시예에 따르면, 돌기부(P)의 상면 수평 너비(wpu)는 상기 제1 영역(453-1)의 폭(w1)보다 크고, 상기 제2 영역(453-2)의 최대 폭(w2max)보다 작거나 같을 수 있다. 또한 돌기부의 높이(hp)는, 공간부(S)의 높이(hs)의 70퍼센트 이하일 수 있다. 이를 통해 제2 영역(453-2)을 통해 배출되는 가스가 돌기부(P)의 양측면 공간으로 보다 효과적으로 확산될 수 있다.According to this embodiment, the upper horizontal width (wpu) of the protrusion (P) is greater than the width (w1) of the first area (453-1), and the maximum width (w2max) of the second area (453-2) It can be less than or equal to. Additionally, the height (hp) of the protrusion may be 70% or less of the height (hs) of the space (S). Through this, the gas discharged through the second area 453-2 can more effectively diffuse into the space on both sides of the protrusion P.
이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely examples. Those skilled in the art can fully understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from the embodiments. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined based on the attached claims.
실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.The specific technical content described in the embodiment is an example and does not limit the technical scope of the embodiment. In order to describe the invention concisely and clearly, descriptions of conventional general techniques and configurations may be omitted. In addition, the connection of lines or the absence of connections between components shown in the drawings exemplify functional connections and/or physical or circuit connections, and in actual devices, various functional connections or physical connections may be replaced or added. It can be expressed as connections, or circuit connections. Additionally, if there is no specific mention such as “essential,” “important,” etc., it may not be a necessary component for the application of the present invention.
발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.“The” or similar designators used in the description and claims may refer to both the singular and the plural, unless otherwise specified. In addition, when a range is described in an example, the invention includes the application of individual values within the range (unless there is a statement to the contrary), and each individual value constituting the range is described in the description of the invention. same. Additionally, unless the order of the steps constituting the method according to the embodiment is clearly stated or there is no description to the contrary, the steps may be performed in an appropriate order. The embodiments are not necessarily limited by the order of description of the steps above. The use of any examples or illustrative terms (e.g., etc.) in the embodiments is merely to describe the embodiments in detail, and unless limited by the claims, the examples or illustrative terms do not limit the scope of the embodiments. That is not the case. Additionally, those skilled in the art will appreciate that various modifications, combinations and changes may be made according to design conditions and factors within the scope of the appended claims or their equivalents.
C: 챔버
W: 웨이퍼
100: 가스 유입부
200: 가스 분사부
310: 제1 연결부
320: 제2 연결부
400: 가스 유동 구조
S: 공간부
S1: 가운데 영역
S2: 측면 영역
P: 돌기부
410: 본체
420: 돌출부
420a: 돌출부 끝단부
430: 둘레부
440: 제1 관부
450: 제2 관부
451: 제2 관부 제1 부분
452: 제2 관부 제2 부분
453: 제2 관부 제3 부분
453-1: 제1 영역
453-2: 제2 영역
460: 제1 관부 연결부
470: 입구부
A1: 제1 홀부
A2: 제2 홀부
N: (복수의) 노즐C: Chamber
W: wafer
100: gas inlet
200: gas injection unit
310: first connection portion
320: second connection portion
400: Gas flow structure
S: space
S1: middle area
S2: Lateral area
P: protrusion
410: body
420: protrusion
420a: end of protrusion
430: Peripheral part
440: 1st tube
450: 2nd crown
451: 2nd part 1st part
452: 2nd section 2nd part
453: 2nd part 3rd part
453-1: Area 1
453-2: Second area
460: first tubular connection
470: entrance part
A1: 1st odd part
A2: Second Odd Part
N: (plural) nozzles
Claims (10)
상기 웨이퍼에 가스를 분사하는 샤워 헤드부를 포함하고,
상기 샤워 헤드부는,
상기 샤워 헤드부로 가스를 유입하는 가스 유입부;
복수의 노즐을 포함하며 상기 웨이퍼에 가스를 분사하는 가스 분사부; 및
상기 가스 유입부와 상기 가스 분사부 사이에 형성된 가스 유동 구조를 포함하고,
상기 가스 유동 구조는,
상기 가스 분사부가 위치한 방향으로 돌출 형성된 제1 홀부(A1); 및
상기 제1 홀부의 둘레에 형성된 복수의 제2 홀부(A2)를 포함하고,
상기 복수의 제2 홀부(A2) 중 하나의 제2 홀부(A2)의 면적은 상기 제1 홀부(A1)의 면적의 5 내지 30 퍼센트인 기판 처리 장치.A chamber for receiving a wafer; and
A shower head unit that sprays gas onto the wafer,
The shower head part,
a gas inlet that introduces gas into the shower head;
a gas injection unit including a plurality of nozzles and spraying gas to the wafer; and
It includes a gas flow structure formed between the gas inlet and the gas injection portion,
The gas flow structure is,
a first hole portion (A1) protruding in the direction in which the gas injection portion is located; and
It includes a plurality of second hole portions (A2) formed around the first hole portion,
An area of one of the plurality of second hole portions (A2) (A2) is 5 to 30 percent of the area of the first hole portion (A1).
상기 가스 유동 구조는,
본체;
상기 제1 홀부가 형성된 돌출부;
상기 돌출부의 둘레에 형성되고, 상기 제2 홀부가 형성된 둘레부;
상기 제2 홀부와 연결되고, 상기 가스 분사부의 가운데 영역(S1)을 향해 연장되는 제1 관부;
상기 돌출부의 측면부에 형성되고, 상기 가스 분사부의 측면 영역(S2)을 향해 연장되는 제2 관부를 포함하는 기판 처리 장치.According to claim 1,
The gas flow structure is,
main body;
a protrusion on which the first hole portion is formed;
a peripheral portion formed around the protrusion and in which the second hole portion is formed;
a first pipe portion connected to the second hole portion and extending toward a central region (S1) of the gas injection portion;
A substrate processing apparatus comprising a second pipe portion formed on a side surface of the protrusion and extending toward a side area (S2) of the gas injection portion.
상기 돌출부는 볼록하게 형성된 돌출부 끝단부를 포함하고,
상기 돌출부 끝단부는 상기 돌출부 및 상기 제2 관부의 연통 지점보다 상기 가스 분사부와 인접하게 배치되는 기판 처리 장치.According to clause 2,
The protrusion includes a convexly formed protrusion end,
A substrate processing apparatus wherein an end portion of the protrusion is disposed closer to the gas injection portion than a communication point between the protrusion and the second pipe portion.
상기 제2 관부는,
상기 돌출부와 연결되고, 상기 돌출부의 돌출 방향과 경사지게 형성된 제1 부분;
상기 제1 부분과 연결되고, 상기 돌출부와 수직 방향으로 연장 형성된 제2 부분; 및
상기 제2 부분 및 공간부와 연결된 제3 부분을 포함하고,
상기 공간부는 상기 가스 분사부 및 상기 가스 유동 구조 사이 공간이고,
상기 제3 부분은 상기 공간부의 중심을 시작점으로 하고 상기 가스 분사부 최외각에 위치한 노즐을 끝점으로 할 때, 50 내지 85퍼센트인 지점에 위치하는 기판 처리 장치.According to clause 2,
The second department said,
a first part connected to the protrusion and formed to be inclined in a protrusion direction of the protrusion;
a second part connected to the first part and extending in a direction perpendicular to the protrusion; and
It includes a third part connected to the second part and the space part,
The space portion is a space between the gas injection portion and the gas flow structure,
The third part is located at a point between 50 and 85 percent of the space, with the center of the space as a starting point and the nozzle located at the outermost part of the gas injection unit as an end point.
상기 제3 부분은,
폭(w1)이 균일한 제1 영역; 및
돌기부(P)가 위치한 방향으로 갈수록 폭(w2)이 커지는 제2 영역을 포함하고,
제2 영역의 폭(w2)은 비선형적으로 커지는 기판 처리 장치.According to clause 4,
The third part above is,
a first region having a uniform width (w1); and
It includes a second region whose width (w2) increases in the direction in which the protrusion (P) is located,
A substrate processing device in which the width (w2) of the second region increases nonlinearly.
상기 제2 영역의 높이(h453-2)는 상기 제1 영역의 높이(h453-1)보다 같거나 작은 기판 처리 장치.According to clause 5,
The height (h453-2) of the second area is equal to or smaller than the height (h453-1) of the first area.
상기 돌기부는 상기 제3 부분과 오버랩되는 부분에 배치되는 기판 처리 장치.According to claim 5,
A substrate processing apparatus wherein the protrusion is disposed in a portion that overlaps the third portion.
상기 돌기부의 상면 수평 너비(wpu)는 상기 제1 영역의 폭(w1)보다 크고, 상기 제2 영역의 최대 폭(w2max)보다 작거나 같은 기판 처리 장치.According to clause 5,
The substrate processing apparatus wherein the horizontal width (wpu) of the upper surface of the protrusion is greater than the width (w1) of the first region and is less than or equal to the maximum width (w2max) of the second region.
상기 돌기부의 높이(hp)는, 공간부(S)의 높이(hs)의 70퍼센트 이하인 기판 처리 장치.According to clause 5,
A substrate processing device wherein the height (hp) of the protrusion is 70% or less of the height (hs) of the space (S).
상기 제1 관부와 상기 제2 관부는 상기 돌출부의 둘레를 따라 교대로 배치되는 기판 처리 장치.According to clause 2,
A substrate processing device wherein the first pipe portion and the second pipe portion are alternately disposed along the circumference of the protrusion.
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