KR100439949B1 - 박막증착용 반응용기 - Google Patents

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KR100439949B1 KR10-2001-0069493A KR20010069493A KR100439949B1 KR 100439949 B1 KR100439949 B1 KR 100439949B1 KR 20010069493 A KR20010069493 A KR 20010069493A KR 100439949 B1 KR100439949 B1 KR 100439949B1
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Abstract

본 발명은 박막증착용 반응용기에 관한 것으로서, 웨이퍼가 위치되는 리엑터블럭(110)과, 리엑터블럭(110) 내에 설치되며 웨이퍼(w)가 안착되는 웨이퍼블럭(120)과, 리엑터블럭(110)을 덮도록 결합되는 탑플레이트(130)와, 웨이퍼(w)로 공급되는 제1반응가스 및/또는 불활성가스를 이송하는 제1공급라인(151)과, 웨이퍼(w)로 공급되는 제2반응가스 및/또는 불활성가스를 이송하는 제2공급라인(156)과, 탑플레이트(130)에 장착되며 제1,2공급라인(151)(156)을 통하여 공급되는 가스를 웨이퍼 방향으로 각각 분사하기 위한 다수개의 제1,2분사홀(149a)(149b)을 가지는 샤워헤드(140)를 구비하는 박막증착용 반응용기에 있어서, 샤워헤드(140)는, 그 하단에 순차적으로 적층되는 제1,2,3확산판(141)(144)(147)을 포함하고; 제1확산판(141)은, 제2공급라인(156)과 연결되는 방사상 유로(142)와, 그 방사상 유로(142)와 연통되는 제1분배홀(142a, 142b)을 포함하며; 제2확산판(144)은, 제1분배홀(142a, 142b)을 통하여 공급되는 가스를 고르게 확산하기 위한 제2확산영역(145) 및 그 제2확산영역(145)에 일정한 간격으로 형성되는 제2분배홀(145a)을 포함하고; 제3확산판(147)은, 제1공급라인(151)을 통하여 공급되는 가스를 고르게 확산하기 위한 제3확산영역(148)과, 제3확산영역(148)을 통하여 공급되는 가스를 분사하기 위한 제1분사홀(149a)과, 제2분배홀(145a)로 공급되는 가스를 분사하기 위한 것으로서 상기 제1분사홀(149a)과 일정한 간격을 가지고 배치되는 제2분사홀(149b);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

박막증착용 반응용기{Apparatus for depositing thin film on wafer}
본 발명은 반도체, 예를 들면 반도체 웨이퍼에 CVD 나 ALD 기법을 이용하여 박막을 증착하기 위한 박막증착용 반응용기에 관한 것이다.
웨이퍼가 수납되는 박막증착용 반응용기는, 그 내부로 여러 종류의 반응가스들을 유입시켜 웨이퍼상에 소정의 박막을 형성하는 장치이다.
고집적도의 칩을 만들기 위하여 웨이퍼상에 고순도 및 우수한 전기적 특성을 가지는 박막이 증착되어야 하며, 이에 따라 전통적인 CVD 방식에서 ALD 방식을 이용한 공정 및 장비 연구가 활발해지고 있고 반도체 생산라인에서 ALD 공정 및 장비의 수요가 점차로 늘어나고 있다. 이는, 반도체 제조업체의 기술개발 방향이 더욱 협소한 디자인 룰을 계속 지향하고 있으며, 그럼에도 불구하고 증착되는 박막의 품질이나 신뢰성은 유지되어야 하기 때문이다.
본 발명은 상기와 같은 추세를 반영하여 안출된 것으로서, 복수의 반응가스를 이용하여 웨이퍼상에 고순도 및 우수한 전기적 특성과 스텝커버리지를 구현하는 박막을 효과적으로 증착시킬 수 있는 박막증착용 반응용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 높은 웨이퍼 블록 온도에도 불구하고 방열효율이 높아 과도한 샤워헤드 온도에 의해 대두되는 문제를 경감시킬 수 있는 박막증착용 반응용기를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 박막증착용 반응용기의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 탑플레이트와 샤워헤드의 발췌 분해 사시도로서, 도 2는 상부에서 본 도면이고 도 3은 하부에서 본 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 제1확산판의 발췌 사시도로서, 도 4는 상부에서 본 도면이고 도 5는 하부에서 본 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 제2확산판의 발췌 사시도로서, 도 6은 상부에서 본 도면이고 도 7은 하부에서 본 도면이다.
도 8 및 도 9는 도 1의 제3확산판의 발췌 사시도로서, 도 8은 상부에서 본 도면이고 도 9는 하부에서 본 도면이다.
도 10은 도 1의 반응가스도입기의 발췌사시도이다.
도 11 및 도 12는 도 10의 반응가스도입기에 내장되는 제2확산기의 발췌사시도로서, 도 11은 상부에서 본 도면이고 도 12는 하부에서 본 도면이다.
도 13은 도 1의 탑플에이트 내부에 형성되는 냉매유로를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
110 ... 리엑터블럭 120 ... 웨이퍼블럭
130 ... 탑플레이트 131 ... 장착홀
132 ... 플레이트분배홀 133 ... 냉매유로
133a ... 내측 냉매유로 133b ... 외측 냉매유로
140 ... 샤워헤드 141 ... 제1확산판
142 ... 방사상 유로 142a, 142b ... 내,외측 제1분배홀
143 ... 장착관 144 ... 제2확산판
145 ... 제2확산영역 145a ... 제2분배홀
147 ... 제3확산판 148 ... 제3확산영역
149a ... 제1분사홀 149b ... 제2분사홀
151 ... 제1공급라인 156 ... 제2공급라인
160 ... 반응가스도입기 161 ... 가스도입관
162 ... 관통공 163 ... 제1확산기
163a ... 구멍 166 ... 확산실캡
167 ... 확산실 168 ... 제2확산기
168a ... 구멍
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막증착용 반응용기는,
웨이퍼가 위치되는 리엑터블럭(110)과, 상기 리엑터블럭(110) 내에 설치되며 상기 웨이퍼(w)가 안착되는 웨이퍼블럭(120)과, 상기 리엑터블럭(110)을 덮도록 결합되는 탑플레이트(130)와, 상기 웨이퍼(w)로 공급되는 제1반응가스 및/또는 불활성가스를 이송하는 제1공급라인(151)과, 상기 웨이퍼(w)로 공급되는 제2반응가스 및/또는 불활성가스를 이송하는 제2공급라인(156)과, 상기 탑플레이트(130)에 장착되며 상기 제1,2공급라인(151)(156)을 통하여 공급되는 가스를 웨이퍼 방향으로 각각 분사하기 위한 다수개의 제1,2분사홀(149a)(149b)을 가지는 샤워헤드(140)를 구비하는 박막증착용 반응용기에 있어서, 상기 샤워헤드(140)는, 그 하단에 순차적으로 적층되는 제1,2,3확산판(141)(144)(147)을 포함하고; 상기 제1확산판(141)은, 상기 제2공급라인(156)과 연결되는 방사상 유로(142)와, 그 방사상 유로(142)와 연통되는 제1분배홀(142a, 142b)을 포함하며; 상기 제2확산판(144)은, 상기 제1분배홀(142a, 142b)을 통하여 공급되는 가스를 고르게 확산하기 위한 제2확산영역(145) 및 그 제2확산영역(145)에 일정한 간격으로 형성되는 제2분배홀(145a)을 포함하고; 상기 제3확산판(147)은, 상기 제1공급라인(151)을 통하여 공급되는 가스를 고르게 확산하기 위한 제3확산영역(148)과, 상기 제3확산영역(148)을 통하여 공급되는 가스를 분사하기 위한 제1분사홀(149a)과, 상기 제2분배홀(145a)로 공급되는 가스를 분사하기 위한 것으로서 상기 제1분사홀(149a)과 일정한 간격을 가지고 배치되는 제2분사홀(149b);을 포함하며,상기 탑플레이트(130)에는 상기 제2공급라인(156)과 상기 제1분배홀(142a)을 연결하는 다수개의 플레이트분배홀(132)이 형성된다.
본 발명에 있어서, 상기 제2확산판(144)의 상부표면은 요철(凹凸)을 이루며, 상기 제2분배홀(145a)은 凹 부분에 형성된다.
본 발명에 있어서, 상기 제3확산판(147)의 상부표면은 요철(凹凸)을 이루며, 상기 제1분사홀(149a)은 凹 부분에 형성되고, 상기 제2분사홀(149b)은 凸부 부분에 형성된다.
본 발명에 있어서, 상기 제1공급라인(151)으로 공급되는 제1반응가스 및/또는 불활성 가스를 고르게 혼합하여 상기 제3확산영역(148)으로 분사하기 위한 것으로서, 대칭인 복수개의 구멍(163a)이 형성된 제1확산기(163)를 더 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2공급라인(156)으로 공급되는 제2반응가스 및/또는 불활성 가스를 고르게 혼합하여 상기 방사사유로(142)로 공급하기 위한 것으로서 확산실(167)에 내장되는 제2확산기(168)를 더 포함하며, 상기 제2확산기(168)에는 구멍(168a)들이 대칭적으로 형성되어 있다.
본 발명에 있어서, 상기 탑플레이트(130)에는 냉매가 흐르는 냉매유로(133)가 형성된다. 이때, 상기 냉매유로(133)는, 상기 샤워헤드의 중심부에 형성되는 내측 냉매유로(133a)와, 그 내측 냉매유로(133a)의 외측에 형성되는 외측 냉매유로(133b)를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 박막증착용 반응용기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 박막증착용 반응용기의 단면도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 탑플레이트와 샤워헤드의 발췌 분해 사시도로서, 도 2는 상부에서 본 도면이고 도 3은 하부에서 본 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 박막증착용 반응용기는, 웨이퍼 이송구멍(115)을 통하여 이송된 웨이퍼가 위치되는 리엑터블럭(110)과, 리엑터블럭(110) 내에 설치되며 웨이퍼(w)가 안착되는 웨이퍼블럭(120)과, 리엑터블럭(110)을 덮도록 설치되어 외부와 리엑터블럭(110) 내부를 격리시키기 위한 탑플레이트(130)와, 리엑터블럭(110) 내부의 가스를 외부로 배기시키는 배기장치(미도시)를 포함한다. 탑플레이트(130)의 상단에는 웨이퍼(w)로 공급되는 제1반응가스 및/또는 불활성가스를 이송하는 제1,2공급라인(151)(156)이 반응가스도입기(160)에 의하여 조립되고, 탑플레이트(130)의 하단에는 제1,2공급라인(151)(156)으로부터 공급되는 가스를 웨이퍼 방향으로 분사하는 샤워헤드(140)가 설치된다.
탑플레이트(130)에는 장착홀(131)이 형성되어 있으며, 샤워헤드(140)는 장착홀(131)에 장착된다. 장착홀(131) 주위에는 후술할 제1확산판의 방사상유로(142)와 연결되는 다수개의 플레이트분배홀(132)이 형성되어 있다.
탑플레이트(130)의 내부에는, 도 13에 도시된 바와 같이, 그 탑플레이트(130) 및 샤워헤드(140)를 냉각시키기 위한 원형의 냉매유로(133)가 형성되어 있다. 이때, 냉매유로를 독립적으로 복수개, 본 실시예에서는 2개를 만들 수도 있는데, 이 경우에 각각의 냉매유로(133a)(133b)로 흐르는 냉매의 양을 조절함으로써 탑플레이트(130) 및 샤워헤드(140)의 냉각되는 정도를 적절히 조절할 수 있다. 이러한 냉매유로(133)는 내측 냉매유로(133a)가 외측 냉매유로(133b)로 나눌 수 있으며, 각각의 냉매유로를 흐르는 냉매의 양을 조절함으로써, 웨이퍼블럭(120)에서 발생되는 복사열에 의하여 샤워헤드(140)의 중심부 온도가 가장자리의 온도보다 높아지더라도, 샤워헤드(140)의 온도를 균일하게 유지할 수 있다.
샤워헤드(140)는 제일 하단에 일정한 간격으로 형성된 다수개의 제1분사홀(149a)과 제2분사홀(149b)을 가진다. 본 실시예에서는 설명을 위하여 제1분사홀(149a)을 동그라미로, 그리고 제2분사홀(149b)을 진한 동그라미로 표시하였다. 이러한 제1분사홀(149a)로는 제1공급라인(151)을 통하여 공급되는 가스가 분사되고, 제2분사홀(149b)로는 제2공급라인(156)을 통하여 공급되는 가스가 분사된다.
샤워헤드(140)를 좀더 상세히 설명하며, 샤워헤드는 탑플레이트(130)의 하단에 순차적으로 적층되는 제1,2,3확산판(141)(144)(147)으로 구성된다.
도 4 및 도 5는 도 1의 제1확산판의 발췌 사시도로서, 도 4는 상부에서 본 도면이고 도 5는 하부에서 본 도면이다.
도면을 참조하면, 제1확산판(141)은 제2공급라인(156)과 연결되는 방사상 유로(142)와, 그 방사상 유로(142)와 연통되는 제1분배홀을 가진다. 여기서, 제1분배홀은 방사상 유로 내측에 형성되는 내측 제1분배홀(142a)과, 방사상 유로(142)의 외측에 형성되는 외측 제1분배홀(142b)로 구성된다. 또, 제1확산판(141)의 중앙에는 장착관(143)이 형성되어 있는데, 샤워헤드(140)는 제2,3확산판(144)(147)이 제1확산판(141)에 조립된 상태에서 장착관(143)이 장착홀(131)에 결합됨으로써, 탑플레이트(130)에 장착되는 것이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 제2확산판의 발췌 사시도로서, 도 6은 상부에서 본 도면이고 도 7은 하부에서 본 도면이다.
도면을 참조하면, 제2확산판(144)은 내측 제1분배홀(142a) 및 외측 제1분배홀(142b)을 통하여 공급되는 가스를 고르게 확산하기 위한 제2확산영역(145)과, 그제2확산영역(145)에 일정한 간격으로 형성되는 제2분배홀(145a)을 가진다. 제2확산영역(145)은 제2확산판(144)의 상부표면에 요철(凹凸)이 형성됨으로써 이루어지고, 제2분배홀(145a)은 凹 부분에 일정한 간격으로 형성되는 것이다.
도 8 및 도 9는 도 1의 제3확산판의 발췌 사시도로서, 도 8은 상부에서 본 도면이고 도 9는 하부에서 본 도면이다.
도면을 참조하면, 제3확산판(147)은 제1공급라인(151)을 통하여 공급되는 가스를 고르게 확산하기 위한 제3확산영역(148)을 가진다. 제3확산영역(148)은 제3확산판(147)의 상부표면에 요철(凹凸)이 형성됨으로써 이루어진다.
제1분사홀(149a)은 제3확산판(147)의 凹 부분에 형성되고, 제2분사홀(149b)은 凸부 부분에 형성된다. 상기와 같은 구조의 제1,2,3확산판(141)(144)(147)이 적층됨으로써, 제1분사홀(149a)은 제1공급라인(151)으로부터 공급되는 가스가 분사되고, 제2분사홀(149b)은 제2공급라인(156)으로부터 공급되는 가스가 분사된다.
상기 제1,2,3확산판(141)(144)(147)은 스크류에 의하여 탑플레이트(130)의 하단에 견고하게 부착되며, 제2확산판(144)의 요철구조의 상면은 제1확산판(141)의 하면에 밀착되고, 제3확산판(147)의 요철구조의 상면은 제2확산판(144)의 하면에 밀착된다. 이 경우, 제2확산판(144)의 제2분배홀(145a)은 제3확산판(147)의 제2분사홀(149b)과 연통된다.
도 10은 도 1의 반응가스도입기의 발췌사시도이고, 도 11 및 도 12는 도 10의 반응가스도입기에 내장되는 제2확산기의 발췌사시도로서, 도 11은 상부에서 본 도면이고 도 12는 하부에서 본 도면이다.
반응가스도입기(160)는 도 1 및 도 2, 도 10 에 도시된 바와 같이, 제1확산판(141)의 장착관(143)에 밀착되게 삽입된 상태에서 탑플에이트(130)의 상단에 밀착된다. 이러한 반응가스도입기(160)는, 장착관(143)에 결합되는 가스도입관(161)과, 탑플에이트(130)의 상단에 밀착되는 확산실캡(166)으로 구성된다. 가스도입관(161) 내부에는 관통공(162)이 형성되어 있다. 확산실캡(166) 내부에는 환형의 확산실(167)이 형성되어 있으며, 확산실(167)을 거친 반응가스는 플레이트분배홀(132)로 유입된다. 이때, 가스도입관(161)과 장착관(143) 사이, 확산실캡(166)과 탑플에이트(130) 사이에는 오링을 설치하여 밀봉시킨다.
가스도입관(161)에는 상기 제1공급라인(151)이 결합된다. 가스도입관(161)의 단부에는 공급되는 제1반응가스 및/또는 불활성가스를 고르게 혼합하여 분사하기 위한 제1확산기(163)가 마련되어 있다. 제1확산기(163)는 제3확산판(147)의 제3확산영역(148) 중심부에 위치되고, 대칭인 복수개의 구멍(163a)이 형성되어 있다. 이 구멍(163a)은 본 실시예에서 4 개를 채용하였다.
확산실캡(166)에는 상기 제2공급라인(156)이 결합된다. 확산실캡(166) 내부에는 공급되는 제2반응가스 및/또는 불활성가스를 고르게 혼합한 후 플레이트분배홀(132)을 통하여 방사상유로(142)로 공급하기 위한 제2확산기(168)가 설치되어 있다. 제2확산기(168)는 전체적으로 환형인 링부재에 다수개의 대칭인 구멍(168a)이 형성된 구조를 가진다.
상기와 같이, 기존의 샤워헤드에 있어 제2반응가스의 원활한 확산을 위하여 넓은 원형의 확산영역 공간을 두는데 이같은 구조는 고온 CVD 나 ALD 공정에 있어샤워헤드 자체의 열전달 효율을 통한 적절한 온도 유지에 문제가 될 수 있다. 반면, 상기 발명의 제1,2,3확산판의 요철(凹凸) 구조는 웨이퍼블록(120)의 온도가 550℃ 이상 상회하는 고온일 경우라도, 웨이퍼블록(120)의 복사열을 효과적으로 탑플레이트(130) 쪽으로 전도시켜 고온에 의한 샤워헤드의 휨이나 부식을 최소화하고, 또한 공정가스와 샤워헤드 사이의 반응을 최소화하여 발생되는 파티클의 수를 최소화한다.
한편, 탑플레이트(130) 내부에 형성된 냉매유로(133) 또한 샤워헤드(140)의 온도 조절을 용이하게 한다. 즉, 공정 온도에 따라 샤워헤드(140) 내부의 열전도 효율만으로 샤워헤드(140) 온도를 적절히 유지하기 힘든 경우 냉매유로(133)를 통하여 물, 기름, 공기와 같은 냉매를 흐르게 하여 샤워헤드의 제1,2,3확산판(141)(144)(147) 온도를 적절하게 유지시킨다. 그리고, 냉매유로를 내측 냉매유로(133a)와 외측 냉매유로(133b)로 분리한 이유는 앞서 설명하였다.
상기와 같은 구조의 박막증착용 반응용기의 동작을 설명한다.
웨이퍼 이송구멍(115)을 통하여 이송된 웨이퍼(w)가 웨이퍼블럭(120)에 안착된다.
이후, 소정의 온도로 웨이퍼(w)가 가열된 상태에서, 제1반응가스 및/또는 불활성가스가 제1공급라인(151) → 관통공(162) → 제1확산기(163) → 구멍(163a)을 통하여, 제3확산판(147)의 제3확산영역(148)으로 공급된다. 제3확산영역(148)으로 공급된 제1반응가스 및/또는 불활성가스는 제3확산영역(148)에서 충분히 확산된 후 제1분사홀(149a)을 통하여 웨이퍼(w)로 분사된다.
한편, 제2반응가스 및/또는 불활성가스는 제2공급라인(156) → 반응가스도입기(160)의 확산실(167) → 제2확산기(168)의 구멍(168a) → 플레이트분배홀(132)을 통하여 제1확산판(141)의 방사상유로(142)로 공급된다. 이후, 방사상유로(142)의 제1분배홀(142a, 142b)을 거쳐 제2확산판(144)의 제2확산영역(145)으로 공급되며, 이후 제2확산영역(145)에서 확산된 후 다수개의 제2분배홀(145a)을 통과한 후 제2분사홀(149b)을 거쳐 웨이퍼(w)로 분사된다.
이와 같이, 제1,2반응가스 및/또는 불활성 가스는 웨이퍼(w) 상에 박막을 형성하고, 공정부산물이나 박막증착에 사용되지 않은 가스들은 배기홀을 통하여 배기장치로 보내진다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
상술한 바와 같은 구조에 따르면, 복수의 반응가스를 이용한 박막증착에 있어서, 웨이퍼상에 고순도 및 우수한 전기적 특성과 스텝커버리지를 가지는 박막을 효과적으로 증착시킬 수 있으며, 고온 CVD 공정이나 ALD 공정에 있어 보다 넓은 공정온도 범위를 가질 수 있다.

Claims (8)

  1. 웨이퍼가 위치되는 리엑터블럭(110)과, 상기 리엑터블럭(110) 내에 설치되며 상기 웨이퍼(w)가 안착되는 웨이퍼블럭(120)과, 상기 리엑터블럭(110)을 덮도록 결합되는 탑플레이트(130)와, 상기 웨이퍼(w)로 공급되는 제1반응가스 및/또는 불활성가스를 이송하는 제1공급라인(151)과, 상기 웨이퍼(w)로 공급되는 제2반응가스 및/또는 불활성가스를 이송하는 제2공급라인(156)과, 상기 탑플레이트(130)에 장착되며 상기 제1,2공급라인(151)(156)을 통하여 공급되는 가스를 웨이퍼 방향으로 각각 분사하기 위한 다수개의 제1,2분사홀(149a)(149b)을 가지는 샤워헤드(140)를 구비하는 박막증착용 반응용기에 있어서,
    상기 샤워헤드(140)는, 그 하단에 순차적으로 적층되는 제1,2,3확산판(141)(144)(147)을 포함하고;
    상기 제1확산판(141)은, 상기 제2공급라인(156)과 연결되는 방사상 유로(142)와, 그 방사상 유로(142)와 연통되는 제1분배홀(142a, 142b)을 포함하며;
    상기 제2확산판(144)은, 상기 제1분배홀(142a, 142b)을 통하여 공급되는 가스를 고르게 확산하기 위한 제2확산영역(145) 및 그 제2확산영역(145)에 일정한 간격으로 형성되는 제2분배홀(145a)을 포함하고;
    상기 제3확산판(147)은, 상기 제1공급라인(151)을 통하여 공급되는 가스를 고르게 확산하기 위한 제3확산영역(148)과, 상기 제3확산영역(148)을 통하여 공급되는 가스를 분사하기 위한 제1분사홀(149a)과, 상기 제2분배홀(145a)로 공급되는 가스를 분사하기 위한 것으로서 상기 제1분사홀(149a)과 일정한 간격을 가지고 배치되는 제2분사홀(149b);을 포함하며,
    상기 탑플레이트(130)에는 상기 제2공급라인(156)과 상기 제1분배홀(142a)을 연결하는 다수개의 플레이트분배홀(132)이 형성된 것을 특징으로 하는 박막증착용 반응용기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2확산판(144)의 상부표면은 요철(凹凸)을 이루며, 상기 제2분배홀(145a)은 凹 부분에 형성된 것을 특징으로 하는 박막증착용 반응용기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3확산판(147)의 상부표면은 요철(凹凸)을 이루며, 상기 제1분사홀(149a)은 凹 부분에 형성되고, 상기 제2분사홀(149b)은 凸부 부분에 형성된 것을 특징으로 하는 박막증착용 반응용기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1공급라인(151)으로 공급되는 제1반응가스 및/또는 불활성 가스를 고르게 혼합하여 상기 제3확산영역(148)으로 분사하기 위한 것으로서, 대칭인 복수개의 구멍(163a)이 형성된 제1확산기(163)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착용 반응용기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2공급라인(156)으로 공급되는 제2반응가스 및/또는 불활성 가스를 고르게 혼합하여 상기 방사사유로(142)로 공급하기 위한 것으로서 확산실(167)에 내장되는 제2확산기(168)를 더 포함하며, 상기 제2확산기(168)에는 구멍(168a)들이 대칭적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막증착용 반응용기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탑플레이트(130)에는 냉매가 흐르는 냉매유로(133)가 형성된 것을 특징으로 하는 박막증착용 반응용기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 냉매유로(133)는, 상기 샤워헤드의 중심부에 형성되는 내측 냉매유로(133a)와, 그 내측 냉매유로(133a)의 외측에 형성되는 외측 냉매유로(133b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착용 반응용기.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101089973B1 (ko) * 2008-05-22 2011-12-05 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치 및 처리 가스 공급 장치
KR101130248B1 (ko) * 2011-07-18 2012-03-26 주식회사 유진테크 확산판을 선택적으로 삽입설치하는 기판처리장치
WO2019246038A1 (en) * 2018-06-18 2019-12-26 Applied Materials, Inc. Gas distribution assembly for improved pump-purge and precursor delivery
KR102118450B1 (ko) * 2018-12-10 2020-06-04 주식회사 영광와이케이엠씨 반도체 증착공정용 프로세스 챔버의 제조방법 및 이에 의해 제조된 프로세스 챔버
WO2020242710A1 (en) * 2019-05-29 2020-12-03 Lam Research Corporation Showerhead insert for uniformity tuning

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1667217A1 (en) * 2003-09-03 2006-06-07 Tokyo Electron Limited Gas treatment device and heat readiting method
KR101440415B1 (ko) * 2008-07-02 2014-09-17 주식회사 원익아이피에스 진공처리장치
KR102329646B1 (ko) * 2021-05-10 2021-11-19 심경식 다수 샤워헤드의 전력 및 가스 공급구조를 구비한 기판처리장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08291385A (ja) * 1995-04-20 1996-11-05 Tokyo Electron Ltd 処理装置のシャワーヘッド構造及び処理ガスの供給方法
KR19990011469A (ko) * 1997-07-23 1999-02-18 서성기 박막증착장치
KR19990069535A (ko) * 1998-02-10 1999-09-06 서성기 박막 증착 장치
WO2001003159A1 (en) * 1999-06-30 2001-01-11 Lam Research Corporation Gas distribution apparatus for semiconductor processing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08291385A (ja) * 1995-04-20 1996-11-05 Tokyo Electron Ltd 処理装置のシャワーヘッド構造及び処理ガスの供給方法
KR19990011469A (ko) * 1997-07-23 1999-02-18 서성기 박막증착장치
KR19990069535A (ko) * 1998-02-10 1999-09-06 서성기 박막 증착 장치
WO2001003159A1 (en) * 1999-06-30 2001-01-11 Lam Research Corporation Gas distribution apparatus for semiconductor processing

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101089973B1 (ko) * 2008-05-22 2011-12-05 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치 및 처리 가스 공급 장치
KR101130248B1 (ko) * 2011-07-18 2012-03-26 주식회사 유진테크 확산판을 선택적으로 삽입설치하는 기판처리장치
WO2019246038A1 (en) * 2018-06-18 2019-12-26 Applied Materials, Inc. Gas distribution assembly for improved pump-purge and precursor delivery
US11174553B2 (en) 2018-06-18 2021-11-16 Applied Materials, Inc. Gas distribution assembly for improved pump-purge and precursor delivery
US11584992B2 (en) 2018-06-18 2023-02-21 Applied Materials, Inc. Gas distribution assembly for improved pump-purge and precursor delivery
KR102118450B1 (ko) * 2018-12-10 2020-06-04 주식회사 영광와이케이엠씨 반도체 증착공정용 프로세스 챔버의 제조방법 및 이에 의해 제조된 프로세스 챔버
WO2020242710A1 (en) * 2019-05-29 2020-12-03 Lam Research Corporation Showerhead insert for uniformity tuning

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