KR100421223B1 - Showerhead for chemical vapor reactor - Google Patents
Showerhead for chemical vapor reactor Download PDFInfo
- Publication number
- KR100421223B1 KR100421223B1 KR10-2001-0078887A KR20010078887A KR100421223B1 KR 100421223 B1 KR100421223 B1 KR 100421223B1 KR 20010078887 A KR20010078887 A KR 20010078887A KR 100421223 B1 KR100421223 B1 KR 100421223B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- source
- groove
- hole
- reaction gas
- circular plate
- Prior art date
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
- C23C16/45563—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
Abstract
본 발명은 화학 기상 반응기용 샤워헤드에 관하여 개시한다. 개시된 화학 기상 반응기용 샤워헤드는 3개의 제1, 제2 및 제3원형플레이트가 측면이 실링되게 순차적으로 적층된다. 상기 제1원형플레이트에는, 중심축으로부터 소정거리 이격된 n 개의 소스주입홀; 및 반응개스주입홀;이 형성되어 있다. 상기 제2원형플레이트에는, 상기 반응개스주입홀에 대응하는 반응개스통과홀; 및 상기 소스주입홀들을 중심으로 하는 n 개의 균등분할된 섹터;가 형성되어 있다. 상기 섹터에는, 상기 중심축 및 외주로부터 각각 소정거리 이격되게 형성된 제1그루브; 상기 제1그루브에서 상기 섹터의 경계선으로 연장되어 형성된 다수의 제2그루브; 및 상기 제2그루브의 하부에서 다수의 소스분산홀;이 형성되어 있다. 상기 제3원형플레이트에는, 상기 소스분산홀이 상기 제3원형플레이트를 통과하도록 형성된 소스통과홀; 상기 소스통과홀로부터 소정거리 이격되고, 상기 반응개스주입홀과 개방되어 상기 반응개스의 확산경로가 되는 제3그루브; 및 상기 제3그루브의 하부에서 다수의 반응개스분사홀;을 구비한다.The present invention relates to a showerhead for a chemical gas phase reactor. The disclosed shower head for a chemical vapor reactor is sequentially stacked with three first, second and third circular plates with side seals. The first circular plate may include n source injection holes spaced apart from a central axis by a predetermined distance; And a reaction gas injection hole is formed. The second circular plate may include a reaction gas passage hole corresponding to the reaction gas injection hole; And n equally divided sectors around the source injection holes. The sector includes a first groove formed to be spaced apart from the central axis and the outer circumference by a predetermined distance, respectively; A plurality of second grooves extending from the first groove to a boundary line of the sector; And a plurality of source dispersion holes in the lower portion of the second groove. The third circular plate may include: a source passage hole formed so that the source dispersion hole passes through the third circular plate; A third groove spaced apart from the source through hole by a predetermined distance and opened with the reaction gas injection hole to become a diffusion path of the reaction gas; And a plurality of reaction gas injection holes in the lower portion of the third groove.
Description
본 발명은 화학 기상 반응기용 샤워헤드(showerhead)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기금속을 기화시켜서 화학증착 또는 원자층 증착을 시키는 화학 기상 반응기에 유기금속 소스 및 반응개스를 주입하는 샤워헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a showerhead for a chemical vapor phase reactor, and more particularly, to a showerhead for injecting an organometallic source and a reaction gas into a chemical vapor phase reactor for vaporizing an organic metal to perform chemical vapor deposition or atomic layer deposition. will be.
유기금속 화학증착법이나 원자층 증착방법은 기화된 유기금속을 전구체로 하여 기판 상에 박막을 형성하는 공정이며, 높은 증착 속도와 조성 조절의 용이성 등으로 박막제조에 널리 사용되고 있다.The organometallic chemical vapor deposition method or atomic layer deposition method is a process of forming a thin film on a substrate using vaporized organic metal as a precursor, and is widely used in thin film production due to high deposition rate and ease of composition control.
고품질의 증착층을 얻기 위해서는 낮은 온도에서 시분할로 필요한 화학물질을 반응시키면서 박막을 형성시키는 원자층 증착방법이 바람직하다.In order to obtain a high quality deposition layer, an atomic layer deposition method is preferable in which a thin film is formed while reacting a chemical substance required by time division at a low temperature.
도 1은 화학 증착 반응기의 개략 설명도이다.1 is a schematic explanatory diagram of a chemical vapor deposition reactor.
도면을 참조하면, 기화기(미도시)로부터 기상의 소스가 샤워헤드(10)를 통해서 반응기(20)로 인입된다. 소스로는 예컨대, AlCH3)3, HfCl5, Ta(OCH2CH3)5등을 들수 있으며, 이를 통해 Al2O3, Hf2O5, Ta2O5등의 박막을 얻을 수가 있다. 반응기(20) 내에는 히터(22)에 의해 가열된 기판(24)이 배치되어 있으며, 인입된 소스는 기판(24) 상에 층을 형성한다. 다음에, 아르곤 또는 질소 개스로 소스 인입관(30)을 퍼지(purge)한다. 이어서 과량의 산화제 또는 환원제인 반응개스를 샤워헤드(10)로 주입하고 남은 반응개스를 퍼지하여 배기팬(26)으로 배출한다.Referring to the drawings, a gaseous source from a vaporizer (not shown) is introduced into the reactor 20 through the showerhead 10. Examples of the source include AlCH 3 ) 3 , HfCl 5 , Ta (OCH 2 CH 3 ) 5 , and the like. A thin film of Al 2 O 3 , Hf 2 O 5 , Ta 2 O 5, or the like may be obtained. In the reactor 20 a substrate 24 heated by a heater 22 is arranged, and the incoming source forms a layer on the substrate 24. Next, the source inlet pipe 30 is purged with argon or nitrogen gas. Subsequently, an excess amount of oxidizing agent or reducing agent is injected into the shower head 10, and the remaining reaction gas is purged and discharged to the exhaust fan 26.
샤워헤드(10)에는 제1(12) 및 제2슬리트(14)가 형성되어 있어 인입된 소스가 제1슬리트(12)에서 일차적으로 분산된 후 제2슬리트(14)를 통해서 재분사되는 구조이다.The first and second slits 14 and 14 are formed in the shower head 10 so that the introduced source is first dispersed in the first slits 12 and then re-flowed through the second slits 14. It is a structure that is sprayed.
그러나 상기와 같은 샤워헤드를 사용시 소스가 소스인입관(30)에 가까운 곳으로로부터 먼 쪽으로 소스 밀도가 낮아지는 경향이 있다.However, when using such a showerhead, the source density tends to be lower from the source closer to the source inlet pipe (30).
도 2는 미국특허 제6,050,506호에 개시된 샤워헤드(50)의 일부 평면도이다. 도면을 참조하면, 소스가 샤워헤드(50)로부터 균일하게 기판으로 분사되도록 홀들(52,54,56)을 배치하였다. 즉, 소스 주입구로부터 가까운 내측홀(52)로부터 중간홀(54) 및 외측홀(56)로 먼 곳으로 갈 수록 홀을 많이 형성하였다.2 is a partial plan view of the showerhead 50 disclosed in US Pat. No. 6,050,506. Referring to the figure, holes 52, 54, 56 are arranged so that the source is evenly sprayed from the showerhead 50 onto the substrate. That is, more holes were formed toward the middle hole 54 and the outer hole 56 from the inner hole 52 close to the source injection hole.
그러나, 이러한 구조의 샤워헤드 출구로부터 균일하게 소스를 분산시키기 위한 홀의 설계가 어렵고, 또한 하나의 물질 소스에 맞춘 샤워헤드는 다른 물질 소스에 일률적으로 적용할 수 없는 문제가 있다.However, there is a problem that the design of the holes for uniformly distributing the source from the showerhead outlet of this structure is difficult, and that the showerhead adapted to one material source cannot be uniformly applied to the other material source.
특히 하나 이상의 물질 소스를 혼합하여 반응기로 주입시키는 경우, 두 소스 사이의 샤워헤드에서의 경로 길이 차이가 커서 기판의 위치에 따라 소스가 도착하는 시간이 달라지고, 샤워헤드 출구의 위치에 따라 혼합된 소스의 분리현상이 생길수 있다. 또한, 소스마다 기체에서 고체로 변환되는 비율이 달라서 샤워헤드 출구의 위치에 따라 농도비가 달라지는 문제가 있다.In particular, when one or more material sources are mixed and injected into the reactor, the path length difference in the showerhead between the two sources is large so that the time of arrival of the source varies according to the position of the substrate, Source separation can occur. In addition, there is a problem that the concentration ratio varies depending on the position of the showerhead outlet because the ratio of gas to solid conversion for each source is different.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 샤워헤드 출구로부터 균일한 소스가 배출되는 화학 기상 반응기용 샤워헤드를 제공하는 것이다.An object of the present invention was created to improve the above problem, and an object of the present invention is to provide a showerhead for a chemical gas phase reactor in which a uniform source is discharged from the showerhead outlet.
도 1은 종래의 화학 증착 반응기의 개략 설명도,1 is a schematic explanatory diagram of a conventional chemical vapor deposition reactor,
도 2는 미국특허 제6,050,506호에 개시된 샤워헤드의 일부 평면도,2 is a partial plan view of the showerhead disclosed in US Pat. No. 6,050,506;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 화학 기상 반응기용 샤워헤드의 분해 사시도,3 is an exploded perspective view of a shower head for a chemical vapor phase reactor according to a first embodiment of the present invention;
도 4는 도 3의 제2원형플레이트(120)의 평면도,4 is a plan view of the second circular plate 120 of FIG.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ'선을 따라 절개한 면의 단면도,5 is a cross-sectional view taken along the line VV ′ of FIG. 4;
도 6은 도 3의 제3원형플레이트(150)의 평면도,6 is a plan view of the third circular plate 150 of FIG.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선을 따라 절개한 면의 단면도,7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII ′ of FIG. 6,
도 8a 및 도 8b는 종래의 샤워헤드 및 본 발명의 제1실시예에 따른 샤워헤드를 가지고 아르곤 기체를 통과시킬 때의 유속과 유량을 샤워헤드 위치별로 시뮬레이션한 도면,8A and 8B are simulations of the flow rate and the flow rate when passing argon gas with the conventional showerhead and the showerhead according to the first embodiment of the present invention for each showerhead position;
도 9는 제1실시예의 변형예로서 제2원형플레이트를 도시한 평면도,9 is a plan view showing a second circular plate as a modification of the first embodiment,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 샤워헤드의 전개사시도,10 is an exploded perspective view of a showerhead according to a second embodiment of the present invention;
도 11은 도 10의 제2원형플레이트(320)의 평면도,11 is a plan view of the second circular plate 320 of FIG.
도 12는 도 11의 ⅩⅡ-ⅩⅡ'선을 따라 절개한 면의 단면도.12 is a cross-sectional view taken along the line II-XIII 'of FIG. 11;
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Major Parts of Drawings *
100,300: 샤워헤드(showerhead) 110,310: 제1원형플레이트100,300: showerhead 110,310: first circular plate
112,312: 반응개스주입홀 114,314: 소스주입홀112,312: reaction gas injection hole 114,314: source injection hole
120,320: 제2원형플레이트 122,322: 반응개스통과홀120,320: second circular plate 122,322: reaction gas through hole
126: 제1그루브(groove) 128: 제2그루브126: first groove 128: second groove
130: 소스분산홀 150,350: 제3원형플레이트130: source dispersion hole 150, 350: third circular plate
152: 소스통과홀 156: 반응개스분사홀152: source passage hole 156: reaction gas injection hole
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 화학 기상 반응기용 샤워헤드는, 3개의 제1, 제2 및 제3원형플레이트가 순차적으로 적층되고, 측면이 실링되게 형성되며,In order to achieve the above object, the shower head for a chemical vapor phase reactor of the present invention may be formed such that three first, second and third circular plates are sequentially stacked and side surfaces are sealed.
상기 제1원형플레이트에는, 중심축으로부터 소정거리 이격된 동심원상에 균등한 간격으로 배치되는 적어도 두 개인 n 개의 소스주입홀; 및 상기 제1원형플레이트를 관통하는 반응개스주입홀;이 형성되어 있으며,The first circular plate includes: at least two source injection holes each having at least two equally spaced intervals on concentric circles spaced a predetermined distance from a central axis; And a reaction gas injection hole penetrating the first circular plate.
상기 제2원형플레이트에는, 상기 반응개스주입홀에 대응하는 반응개스통과홀; 및 상기 소스주입홀들을 중심으로 하는 n 개의 균등분할된 섹터;가 형성되어 있으며,The second circular plate may include a reaction gas passage hole corresponding to the reaction gas injection hole; And n equally divided sectors centering on the source injection holes.
상기 섹터에는, 상기 중심축으로부터 상기 소스주입홀을 향해서 연장되는 선에서 상기 중심축 및 외주로부터 각각 소정거리 이격되게 형성된 제1그루브; 상기 제1그루브에서 상기 섹터의 경계선으로부터 소정 거리 이격된 위치까지 연장되어 형성된 다수의 제2그루브; 및 상기 제2그루브의 하부에서 다수의 소스분산홀;이 형성되어 있으며,The sector includes a first groove formed to be spaced apart from the central axis and the outer circumference by a predetermined distance in a line extending from the central axis toward the source injection hole; A plurality of second grooves extending from the boundary of the sector to a position spaced a predetermined distance from the first groove; And a plurality of source dispersion holes in a lower portion of the second groove.
상기 제3원형플레이트에는, 상기 소스분산홀에 대응하여 상기 소스분산홀을 통과한 소스가 상기 제3원형플레이트를 통과하도록 형성된 소스통과홀; 상기 소스통과홀로부터 소정거리 이격되고, 상기 반응개스주입홀과 개방되어 상기 반응개스의 확산경로가 되는 제3그루브; 및 상기 제3그루브의 하부에서 다수의 반응개스분사홀;을 구비한다.The third circular plate may include: a source through hole formed so that a source passing through the source dispersion hole corresponding to the source dispersion hole passes through the third circular plate; A third groove spaced apart from the source through hole by a predetermined distance and opened with the reaction gas injection hole to become a diffusion path of the reaction gas; And a plurality of reaction gas injection holes in the lower portion of the third groove.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 화학 기상 반응기용 샤워헤드에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment according to the shower head for a chemical vapor phase reactor of the present invention. In this process, the thicknesses of layers or regions illustrated in the drawings are exaggerated for clarity.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 화학 기상 반응기용 샤워헤드(100)의 분해 사시도를 나타낸 것이며, 도 4는 도 3의 제2원형플레이트(120)의 평면도이며, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ'선을 따라 절개한 면의 단면도이다.3 is an exploded perspective view of the shower head 100 for the chemical vapor phase reactor according to the first embodiment of the present invention, Figure 4 is a plan view of the second circular plate 120 of Figure 3, Figure 5 is Figure 4 This is a cross-sectional view of the plane cut along the line V-V '.
도면을 참조하면, 3개의 제1, 제2 및 제3원형플레이트(110,120,150)가 순차적으로 적층되며, 측면은 실링되게 밀착된다. 상기 제1원형플레이트(110)에는, 그 중앙을 관통하는 반응개스주입홀(112) 및 반응개스주입홀(112)으로부터 소정거리 이격된 동심원상에 균등분되어 배치된 4 개의 소스주입홀(114)이 형성되어 있다.Referring to the drawings, the three first, second and third circular plate (110, 120, 150) are sequentially stacked, the side is in close contact with the seal. The first circular plate 110 has four source injection holes 114 equally disposed on concentric circles spaced a predetermined distance from the reaction gas injection hole 112 and the reaction gas injection hole 112 passing through the center thereof. ) Is formed.
상기 제2원형플레이트(120)에는, 상기 반응개스주입홀(112)에 대응하는 반응개스통과홀(122)이 형성되어 있으며, 상기 소스주입홀들(114)을 중심으로 하는 4 개의 균등분할된 섹터(121)가 형성되어 있다.The second circular plate 120 has a reaction gas passage hole 122 corresponding to the reaction gas injection hole 112 and four equally divided around the source injection holes 114. Sector 121 is formed.
상기 각 섹터(121)에는, 상기 반응개스통과홀(122)로부터 상기소스주입홀(114)이 닿는 부분(도 4의 127)을 향해서 연장되는 선에서 상기 반응개스통과홀(122) 및 외주(124)로부터 각각 소정거리 이격되게 제1그루브(groove)(126)가 형성되어 있다. 상기 제1그루브(126)에서, 상기 섹터(121)의 경계선으로부터 소정 거리 이격된 위치까지 연장되어 다수의 제2그루브(128)가 형성되어 있다. 상기 제2그루브(128)의 하부에는 다수의 소스분산홀(130)이 형성되어 있다.In each of the sectors 121, the reaction gas passage hole 122 and the outer circumference (a line extending from the reaction gas passage hole 122 toward the portion where the source injection hole 114 touches (127 in FIG. 4)). First grooves 126 are formed to be spaced apart from the predetermined distance 124, respectively. In the first groove 126, a plurality of second grooves 128 are formed by extending to a position spaced a predetermined distance from the boundary line of the sector 121. A plurality of source distribution holes 130 are formed below the second groove 128.
상기 제1그루브(126) 및 제1원형플레이트(110)에 의해 형성되는 소스의 통과 단면적은 제2그루브(128) 및 제1원형플레이트(110)에 의해 형성되는 소스의 통과 단면적보다 넓다. 또한, 상기 반응개스통과홀(122)은 반응개스주입홀(112)과 같거나 또는 그를 내포하는 것이 바람직하다.The passage cross-sectional area of the source formed by the first groove 126 and the first circular plate 110 is larger than the passage cross-sectional area of the source formed by the second groove 128 and the first circular plate 110. In addition, it is preferable that the reaction gas passage hole 122 is the same as or contains the reaction gas injection hole 112.
도 6은 도 3의 제3원형플레이트(150)의 평면도이며, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선을 따라 절개한 면의 단면도이다.FIG. 6 is a plan view of the third circular plate 150 of FIG. 3, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII- ′ ′ of FIG. 6.
상기 제3원형플레이트(150)에는, 제1 및 제2원형플레이트(110, 120)를 통과한 반을개스가 닿아서 분산되는 중앙점(162)과, 상기 소스분산홀(130)에 대응하여 상기 소스분산홀(130)을 통과한 소스가 상기 제3원형플레이트(150)를 통과하도록 소스통과홀(152)이 형성되어 있다. 상기 소스통과홀(152)로부터 소정거리 이격되고, 상기 반응개스통과홀(122)과 통기되어 상기 반응개스의 확산경로가 되는 제3그루브(154)가 소스통과홀(152)을 포위하며 그물망 형태로 연통되어 있다. 상기 제3그루브(154)의 하부에는 다수의 반응개스분사홀(156)이 형성되어 있다.The third circular plate 150 corresponds to a center point 162 in which gas passes through a half passing through the first and second circular plates 110 and 120, and corresponds to the source dispersion hole 130. The source passage hole 152 is formed such that the source passing through the source dispersion hole 130 passes through the third circular plate 150. A third groove 154 spaced apart from the source through hole 152 by a predetermined distance and vented with the reaction gas through hole 122 to become a diffusion path of the reaction gas surrounds the source through hole 152 and has a mesh shape. Communicated with A plurality of reaction gas injection holes 156 are formed below the third groove 154.
상기 구조의 샤워헤드의 작용을 도면을 참조하여 설명한다.The operation of the showerhead of the above structure will be described with reference to the drawings.
먼저, 소스주입홀(114)을 통해서 증착시키고자 하는 소스를 샤워헤드(100)로 주입시킨다. 주입된 소스는 소스주입홀(114)과 맞닿는 제2원형플레이트(120)의 제1그루브(126) 상에 닿아서 제1그루브(126)를 통해서 퍼져나간다. 이와 동시에 제1그루브(126)를 중심으로 좌우로 배치된 제2그루브(128)로 퍼지면서 제2그루브(128)의 하부에 형성된 소스분산홀(130)을 통해서 하방으로 진입한다.First, a source to be deposited through the source injection hole 114 is injected into the shower head 100. The injected source contacts the first groove 126 of the second circular plate 120 in contact with the source injection hole 114 and spreads through the first groove 126. At the same time, while spreading to the second groove 128 disposed left and right about the first groove 126, the first groove 126 enters downward through the source dispersion hole 130 formed in the lower portion of the second groove 128.
이 소스는 소스분산홀(130)과 연통된 제3원형플레이트(150)의 소스통과홀(152)을 통해서 샤워헤드(100)를 벗어나서 기판으로 분사된다. 이어서, 아르곤 또는 질소 개스로 샤워헤드(100)에 잔존하는 소스를 퍼지한다.The source is ejected out of the shower head 100 through the source through hole 152 of the third circular plate 150 in communication with the source dispersion hole 130 to the substrate. The source remaining in the showerhead 100 is then purged with argon or nitrogen gas.
다음에, 반응개스를 샤워헤드(100)를 통해 반응기로 분사시키는 과정은 다음과 같다. 먼저, 반응개스 주입홀(112)로 반응개스를 주입하면, 주입된 반응개스는 제2원형플레이트(120)에 상기 반응개스주입홀(112)과 대응되게 형성된 반응개스통과홀(122)을 지나서 제3원형플레이트(150)에 진입된다. 진입된 반응개스는 제3원형플레이트(150)의 중앙에 맞닿아서 옆으로 퍼진다. 이 때 제3원형플레이트(150)에서 반응개스통과홀(122)과 연통되고 소스통과홀(152)을 포위하면서 형성된 그물모양의 제3그루브(154)를 통해서 분산된다. 분산된 반응개스는 제3그루브(154)의 하부에 형성된 반응개스분사홀(156)을 통해 반응기로 분사된다. 이어서, 아르곤 또는 질소 개스로 샤워헤드(100)에 잔존하는 소스를 퍼지한다. 이어서, 아르곤 또는 질소 개스로 샤워헤드(100)에 잔존하는 소스를 퍼지한다.Next, the process of injecting the reaction gas into the reactor through the shower head 100 is as follows. First, when the reaction gas is injected into the reaction gas injection hole 112, the injected reaction gas passes through the reaction gas passage hole 122 formed to correspond to the reaction gas injection hole 112 in the second circular plate 120. The third circular plate 150 enters. The entered reaction gas spreads laterally in contact with the center of the third circular plate 150. In this case, the third circular plate 150 communicates with the reaction gas through hole 122 and is dispersed through the net-shaped third groove 154 formed while surrounding the source through hole 152. The dispersed reaction gas is injected into the reactor through the reaction gas injection hole 156 formed in the lower portion of the third groove 154. The source remaining in the showerhead 100 is then purged with argon or nitrogen gas. The source remaining in the showerhead 100 is then purged with argon or nitrogen gas.
따라서, 상기 제2원형플레이트(120)의 4개의 섹터로 소스가 분할되어 공급되며, 공급된 소스는 각 섹터의 제1 및 제2그루브(126, 128)를 통해 고르게 분산된다.Therefore, a source is divided and supplied into four sectors of the second circular plate 120, and the supplied source is evenly distributed through the first and second grooves 126 and 128 of each sector.
한편, 반응개스는 제3원형플레이트(150)에서 분산되는 정도가 소스에 비해 떨어지지만, 일반적으로 반응개스는 그 확산속도가 빠르고 공급량이 많으므로 불균일한 분산으로 발생되는 문제는 적다.On the other hand, the degree of dispersion of the reaction gas in the third circular plate 150 is lower than that of the source, but in general, since the reaction gas has a high diffusion rate and a large amount of supply, there are few problems caused by non-uniform dispersion.
도 8a 및 도 8b는 종래의 샤워헤드 및 본 발명의 제1실시예에 따른 샤워헤드를 가지고 아르곤(Ar) 기체를 가지고 유속과 유량 분포를 샤워헤드 위치별로 시뮬레이션한 결과이다.8A and 8B are simulation results of flow rate and flow rate distribution for each shower head with argon (Ar) gas having a conventional shower head and a shower head according to the first embodiment of the present invention.
종래의 샤워헤드에서는 소스가 하나의 주입홀로 들어가서 분산되므로 도 8a에 도시된 바와 같이 중앙부에서는 소스의 속도가 빨라져서 소스가 집중되는 현상을 볼 수 있다. 그러나, 본 발명의 제1실시예에 따른 샤워헤드는 4개의 소스주입홀로 소스가 분산되어 주입된 후, 다시 소스분산홀을 통해서 분산되므로 도 8b에 도시된 바와 같이 소스의 확산속도가 균일해 지는 것을 알 수 있다.In the conventional showerhead, since the source enters and is distributed into one injection hole, as shown in FIG. 8A, the speed of the source is increased in the center, so that the source is concentrated. However, since the shower head according to the first embodiment of the present invention is dispersed and injected into four source injection holes and then dispersed through the source dispersion hole, the diffusion speed of the source becomes uniform as shown in FIG. 8B. It can be seen that.
도 9는 제1실시예의 변형예로서 제2원형플레이트를 도시한 평면도이며, 상기 제1실시예와 같은 구성요소에는 동일한 참조부호를 사용한고 상세한 설명은 생략한다.9 is a plan view showing a second circular plate as a modification of the first embodiment, wherein the same reference numerals are used for the same components as those of the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
도면을 참조하면, 제1그루브(126)의 양측에서 동심원상으로 제2그루브(228)가 형성되어 있다. 제2그루브(228)의 하부에는 소정 간격으로 그하부를 관통하는 소스분산홀(230)이 형성되어 있다. 상기 제1그루브(126), 제2그룹(228) 및 소스분산홀(230)의 개략적인 단면도는 도 5를 참조한다.Referring to the drawings, second grooves 228 are formed concentrically on both sides of the first grooves 126. The lower portion of the second groove 228 is formed with a source dispersion hole 230 penetrating the lower portion at predetermined intervals. 5 is a schematic cross-sectional view of the first groove 126, the second group 228, and the source dispersion hole 230.
상기 제1그루브, 제2그루브 및 소스주입홀의 배치는 다양한 형태로 변형될수 있다.The arrangement of the first groove, the second groove and the source injection hole may be modified in various forms.
먼저, 제2그루브(228)의 배치는 소스주입홀(122)이 맞닿는 부분으로부터 멀어질수록 제2그루브(228) 사이의 폭이 좁아져서 소스가 섹터(121)에 고르게 분산된다.First, in the arrangement of the second grooves 228, the widths between the second grooves 228 become narrower as the source injection holes 122 contact each other, so that the source is evenly distributed in the sector 121.
또 다른 변형예로서, 제2그루브(228) 사이의 간격은 동일하게 하고, 제2그루브(228)의 단면적을 소스주입홀(114)과 맞닿는 부분(127)로부터 바깥쪽으로 넓어지게 형성할 수도 있다. 또한, 제2그루브(228)의 하부에 형성된 소스분산홀(130)에의해 형성된 단면적 밀도를 상기 소스주입홀(114)과 맞닿는 부분(127)로부터 멀어질수록 넓게 형성할 수도 있다.As another modification, the distance between the second grooves 228 may be the same, and the cross-sectional area of the second grooves 228 may be widened outward from the portion 127 which is in contact with the source injection hole 114. . In addition, the cross-sectional density formed by the source dispersion hole 130 formed in the lower portion of the second groove 228 may be wider as the distance from the portion 127 abutting the source injection hole 114.
또한, 제1그루브 및 제2그루브에 의해 형성되는 소스의 통과 단면적을 상기 소스주입홀(114)과 맞닿는 부분(127)로부터 바깥쪽으로 넓어지게 형성하여 소스의 확산분포를 균일하게 할 수도 있다.In addition, the cross-sectional area of the source formed by the first groove and the second groove may be widened outwardly from the portion 127 which is in contact with the source injection hole 114 to make the distribution of the source uniform.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 샤워헤드(300)의 전개사시도이며, 도 11은 도 10의 제2원형플레이트(320)의 평면도이며, 도 12는 도 11의 ⅩⅡ-ⅩⅡ'선을 따라 절개한 면의 단면도이며, 제1실시예와 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.FIG. 10 is an exploded perspective view of the shower head 300 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a plan view of the second circular plate 320 of FIG. 10, and FIG. 12 is a II-XII ′ line of FIG. 11. It is a cross-sectional view of the cut along the side, the same reference numerals are used for the same components as the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
도면을 참조하면, 3개의 제1, 제2 및 제3원형플레이트(310,320,350)가 순차적으로 적층되며, 측면은 실링되게 밀착된다. 상기 제1원형플레이트(310)에는, 그 중앙으로부터 소정거리 이격된 동심원상에 균등분되어 배치된 4 개의 소스주입홀(314)이 형성되어 있으며, 소스주입홀(314) 사이에는 서로 대칭되게 4개의 반응개스주입홀(312)이 형성되어 있다.Referring to the drawings, the three first, second and third circular plates 310, 320, 350 are sequentially stacked, the side is in close contact with the seal. The first circular plate 310 is formed with four source injection holes 314 arranged equally on the concentric circles spaced a predetermined distance from the center, and between the source injection holes 314 are symmetrical to each other. Reaction gas injection holes 312 are formed.
상기 제2원형플레이트(320)에는, 상기 반응개스주입홀들(312)에 대응하며 상기 제2원형플레이트를 관통하는 반응개스통과홀들(322)이 형성되어 있다.Reaction gas passage holes 322 corresponding to the reaction gas injection holes 312 and penetrating the second circular plate are formed in the second circular plate 320.
상기 제3원형플레이트(350)에는, 반응개스통과홀(322)이 닿는 부분과 통기되어 상기 반응개스의 확산경로가 되는 제3그루브(154)가 소스통과홀(152)을 포위하며 그물망 형태로 연통되어 있다. 상기 제3그루브(154)의 하부에는 다수의 반응개스분사홀(156)이 형성되어 있다.In the third circular plate 350, a third groove 154 that is vented with a portion where the reaction gas passage hole 322 touches and becomes a diffusion path of the reaction gas surrounds the source passage hole 152 and has a net shape. In communication. A plurality of reaction gas injection holes 156 are formed below the third groove 154.
따라서, 제2실시예에 의한 샤워헤드(300)는 반응개스도 분할되어 공급된다. 공급된 반응개스는 제3그루브(154)를 통해 확산되어 반응개스분사홀(156)을 통해 분산된다.Therefore, the shower head 300 according to the second embodiment is also supplied with the reaction gas is divided. The supplied reaction gas is diffused through the third groove 154 and dispersed through the reaction gas injection hole 156.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 화학 기상 반응기용 샤워헤드는 주입된 소스를 다수의 섹터로 1차적으로 분할공급하며, 이어서 각 섹터에 형성된 그루브를 통해 고르게 분산하여 반응기에 공급한다.As described above, the shower head for the chemical vapor phase reactor according to the present invention is first dividedly supplied to the injected source into a plurality of sectors, and then distributed evenly through the grooves formed in each sector to supply the reactor.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments with reference to the drawings, this is merely exemplary, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined only by the appended claims.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0078887A KR100421223B1 (en) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | Showerhead for chemical vapor reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0078887A KR100421223B1 (en) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | Showerhead for chemical vapor reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030048844A KR20030048844A (en) | 2003-06-25 |
| KR100421223B1 true KR100421223B1 (en) | 2004-03-02 |
Family
ID=29574693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0078887A KR100421223B1 (en) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | Showerhead for chemical vapor reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100421223B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4046182A4 (en) * | 2019-10-14 | 2023-12-13 | Lam Research Corporation | Dual plenum fractal showerhead |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10168572A (en) * | 1996-10-11 | 1998-06-23 | Ebara Corp | Injection head of reactive gas |
| US5812403A (en) * | 1996-11-13 | 1998-09-22 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for cleaning surfaces in a substrate processing system |
| JPH10298763A (en) * | 1997-04-25 | 1998-11-10 | Ulvac Japan Ltd | Gas introducing nozzle for cvd device |
-
2001
- 2001-12-13 KR KR10-2001-0078887A patent/KR100421223B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10168572A (en) * | 1996-10-11 | 1998-06-23 | Ebara Corp | Injection head of reactive gas |
| US5812403A (en) * | 1996-11-13 | 1998-09-22 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for cleaning surfaces in a substrate processing system |
| JPH10298763A (en) * | 1997-04-25 | 1998-11-10 | Ulvac Japan Ltd | Gas introducing nozzle for cvd device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030048844A (en) | 2003-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100513920B1 (en) | Chemical vapor deposition unit | |
| US20230040728A1 (en) | Substrate processing method and apparatus | |
| KR100436941B1 (en) | apparatus and method for depositing thin film | |
| US5624498A (en) | Showerhead for a gas supplying apparatus | |
| US6821347B2 (en) | Apparatus and method for depositing materials onto microelectronic workpieces | |
| US6042652A (en) | Atomic layer deposition apparatus for depositing atomic layer on multiple substrates | |
| US6884296B2 (en) | Reactors having gas distributors and methods for depositing materials onto micro-device workpieces | |
| KR100450068B1 (en) | Multi-sectored flat board type showerhead used in CVD apparatus | |
| JP3607198B2 (en) | Single body injector and deposition chamber | |
| JP5662334B2 (en) | Inlet element and chemical vapor deposition method for chemical vapor deposition | |
| US6861094B2 (en) | Methods for forming thin layers of materials on micro-device workpieces | |
| US20030017268A1 (en) | .method of cvd titanium nitride film deposition for increased titanium nitride film uniformity | |
| US20110003087A1 (en) | Method and apparatus for generating plasma | |
| KR20050084704A (en) | Method for scattering a gas, and shower head, and apparatus having a shower head for manufacturing a semiconductor substrate | |
| JP2007247066A (en) | Semiconductor-processing apparatus with rotating susceptor | |
| KR102534502B1 (en) | Gas distributors and semiconductor devices in semiconductor devices | |
| US20080110399A1 (en) | Atomic layer deposition apparatus | |
| KR100421223B1 (en) | Showerhead for chemical vapor reactor | |
| JP2745316B2 (en) | Gas injection device for chemical vapor deposition reactor | |
| TW202400838A (en) | Gas distribution device and semiconductor process equipment | |
| KR100795487B1 (en) | Laminar flow control device and chemical vapor deposition reactor having the same | |
| KR20210043810A (en) | Semiconductor manufacturing apparatus | |
| KR20210015537A (en) | Substrate processing apparatus | |
| KR100356965B1 (en) | Atomic thin layer deposition appratus | |
| KR102170451B1 (en) | Radical unit device for distributing precursor and reactant gas and atomic layer deposition apparatus including radical unit device therefor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130131 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140129 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150202 Year of fee payment: 12 |