KR100473429B1

KR100473429B1 - Ｃｖｄ 장치의 샤워헤드

Info

Publication number: KR100473429B1
Application number: KR10-2002-0019448A
Authority: KR
Inventors: 이승선; 서현모
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2005-03-08
Also published as: CN1319126C; KR20030080687A; CN1450598A; TWI269818B; TW200304958A

Abstract

본 발명에 따른 CVD 장치의 샤워헤드는, 분사공(h)은 몸체(70a)의 내부에 접하는 입구(A')보다 몸체(70a)의 외부에 접하는 출구(A)가 더 큰 형태의 제1분사공(h1) 복수개와, 몸체(70a)의 내부에 접하는 입구(A')보다 몸체(70a)의 외부에 접하는 출구(A)가 더 작은 형태의 제2 분사공(h2) 복수개를 포함하며, 균일하게 분포된 제1분사공(h1) 사이 사이에 제2 분사공(h2)이 균일하게 분포하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 몸체 저면(75) 중에서 몸체(70a) 내부에 접하는 부분(B')과 외부에 접하는 부분(B)이 동일한 유효면적을 갖기 때문에 몸체(70a)가 열팽창하더라도 종래와 같이 휘어지는 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 기판 전면적에 대하여 균일한 막의 증착이 가능하다. 또한, 제1분사공(h1)과 제2분사공이 사실상 교번하여 위치하므로 몸체 저면(75)에서 가까운 부분 뿐만 아니라 멀리 떨어져 있는 부분에도 가스가 균일하게 분포되게 된다. 그리고, 종래와 비교해 볼때 동일한 면적에 더 많은 분사공(h)을 형성시킬 수 있기 때문에 가스분사의 유효면적을 더 크게 할 수 있고, 샤워헤드(70) 자체의 무게도 가볍게 할 수 있다.

Description

ＣＶＤ 장치의 샤워헤드{Showerhead used in CVD apparatus}

본 발명은 CVD 장치의 샤워헤드(showerhead)에 관한 것으로서, 특히 반응챔버 내에 가스를 균일하게 분사할 수 샤워헤드에 관한 것이다.

최근 기판이 대면적화 되면서 기판 전면에 대해 공정이 균일하게 이루어지도록 하는 것이 매우 어려워지고 있다. 이를 극복하기 위한 대표적인 것이 반응챔버 내로의 가스 분사에 샤워헤드를 이용하는 것이다. 샤워헤드를 사용하게 되면 넓은 공간에 균일하게 가스가 분포되기 때문에 균일한 CVD 공정을 행할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 샤워헤드를 구비한 CVD 장치를 설명하기 위한 도면들이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 반응챔버(10)의 측벽에는 기판 이송경로의 열고 닫음을 결정하는 슬롯밸브(60)가 설치되며, 슬롯밸브(60)의 개방시에 외부로부터 이송되어온 기판(50)은 기판 지지대(40)에 안착된다. 기판 지지대(40)는 지지대 이송수단(45)에 의해 상하운동될 수 있다. 기판 지지대(40) 내부에는 기판(50)을 가열하기 위한 히터(미도시)가 설치된다.

반응챔버(10) 내부로의 가스 공급은 샤워헤드(70)를 통해서 이루어진다. 샤워헤드(70)는 내부가 비어 있는 몸체(70a)와 여기에 연결되는 가스공급관(70b)을 포함하는데, 가스공급관(70b)을 통해서 몸체(70a) 내부로 주입된 가스는 몸체(70a)의 평평한 저면(75)에 관통되어 형성된 복수개의 분사공(h)을 통하여 기판(50) 상부공간으로 분사되고 가스 배출관(80)을 통하여 외부로 배출된다. 샤워헤드(70)는 플라즈마 전극 역할도 동시에 할 수 있도록 RF 전력공급원에 연결되며 서셉터(40)는 접지된다.

도 2a 및 도 2b는 종래의 샤워헤드를 설명하기 위한 개략도들로서, 특히 샤워헤드의 저면(75)을 확대하여 나타낸 것이다. 도 2a를 참조하면, 분사공(h)은 몸체(70a)의 내부에 접하는 입구(A')보다 몸체(70a)의 외부에 접하는 출구(A)가 더 큰 깔대기 형태를 한다. 즉, 가스는 분사공(h)을 거치면서 속도가 감소하여 기판(50) 상부공간으로 분사된다.

분사공의 입구(A')보다 출구(A)가 더 크기 때문에 몸체 저면(75)은 몸체(70a) 내부에 접하는 부분(B')이 외부에 접하는 부분(B)보다 더 넓은 유효면적을 갖는다. 따라서, 기판 지지대(40)에 내장된 히터나 RF 전력 등에 의해서 샤워헤드(70)의 온도가 상승할 경우에 몸체 저면(75)이 도 2b와 같이 휘어지게 된다.

상술한 바와 같이, 종래의 샤워헤드는 분사공(h)의 입구 및 출구 단면적이 서로 다르기 때문에 몸체 저면(75)에 열변형이 일어나게 된다. 이렇게 열변형이 일어나면 샤워헤드(70) 자체에 열응력(thermal stress)이 쌓이게 되고, 또한 샤워헤드(70)와 기판(50) 사이의 거리가 일정치 않게 되어 기판(50) 전면적에 대해 균일한 공정이 이루어지지 않게 된다.

또한, 분사공의 입구(A')보다 출구(A)가 더 크기 때문에 분사 유속이 떨어져서 분사공(h)에서 멀리 위치하는 곳에는 공급가스들이 희박하게 존재할 수 있다. 그리고, 분사공의 출구(A)가 크기 때문에 분사공(h)을 서로 인접하여 치밀하게 형성하는데 한계가 있어 가스분사 유효면적을 증가시키기가 어려울 뿐만 아니라, 타공되지 않은 잔류 벌크부분이 많이 존재하게 되어 샤워헤드(70)가 무겁다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 샤워헤드의 분사공을 종래와 달리 함으로써 상술한 문제점을 해결할 수 있는 샤워헤드를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 CVD 장치의 샤워헤드는, 입구보다 출구가 더 큰 복수개의 제1분사공과 입구보다 출구가 더 작은 복수개의 제2분사공이 균일하게 분포하여 상기 분사공들을 통하여 가스를 반응챔버로 내로 분사한다.

상기 복수개의 제1분사공은 동일한 방향을 배열된 정사각형의 각 꼭지점에 위치하고, 상기 복수개의 제2분사공은 상기 제1분사공이 이루는 정사각형의 정가운데 위치할 수 있다. 상기 복수개의 제1분사공과 상기 복수개의 제2분사공의 각각은 서로 교번하여 배치되는 것이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 CVD 장치의 샤워헤드는, 내부가 비어 있고 저면은 평평한 판 모양으로 이루어지되 상기 저면에는 복수개의 분사공이 관통되어 형성되어 있는 몸체와, 상기 몸체 내부에 가스를 공급하기 위하여 상기 몸체에 연결되도록 설치되는 가스공급관을 구비하며, 상기 분사공은 상기 몸체의 내부에 접하는 입구와 상기 몸체의 외부에 접하는 출구가 같은 크기를 가지며 입구와 출구 사이에는 상기 입구 및 출구보다 작은 직경의 유로가 존재하는 것을 특징으로 한다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에 있어서, 종래기술과 동일한 참조번호는 동일 기능을 수행하는 구성요소를 나타내며 반복적인 설명은 생략한다.

[실시예 1]

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 샤워헤드를 설명하기 위한 도면들이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 종래와 달리 분사공(h)은 몸체(70a)의 내부에 접하는 입구(A')보다 외부에 접하는 출구(A)가 더 큰 깔대기 모양의 제1분사공(h1)과, 몸체(70a)의 내부에 접하는 입구(A')보다 외부에 접하는 출구(A)가 더 작은 깔대기 모양의 제2분사공(h2) 두 종류로 구성된다. 균일하게 분포된 제1분사공(h1) 사이 사이에 제2분사공(h2)이 균일하게 분포되도록 배열되는데, 특히, 제1분사공(h1)은 동일한 방향으로 배열된 정사각형(T)의 각 꼭지점에 위치하도록 배열되며, 이러한 정사각형 중심에 제2분사공(h2)이 하나씩 위치하여 제2분사공(h2) 역시 정사각형(T')의 꼭지점에 위치하도록 배열되는 것이 좋다.

본 발명에 의하면, 몸체 저면(75)은 몸체(70a) 내부에 접하는 부분(B')과 외부에 접하는 부분(B)이 동일한 유효면적을 갖기 때문에 몸체(70a)가 열팽창하더라도 종래와 같이 휘어지는 문제가 발생하지 않는다(도 3b).

또한, 공급가스의 반은 유로 직경이 커지는 제1분사공(h1)을 통하면서 유속이 감소되어 기판(50) 상부공간으로 분사되지만, 나머지 반은 유로 직경이 작아지는 제2분사공(h2)을 통하면서 유속이 증가되어 분사되기 때문에 몸체 저면(75)에서 가까운 부분 뿐만 아니라 멀리 떨어져 있는 부분에도 가스가 균일하게 분포되게 된다.

그리고, 종래와 비교해 볼때 동일한 면적에 더 많은 분사공(h)을 형성시킬 수 있기 때문에 가스분사의 유효면적을 더 크게 할 수 있고, 샤워헤드(70) 자체의 무게도 가볍게 할 수 있다.

[실시예 2]

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 샤워헤드를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 분사공(h)은 몸체(70a)의 내부에 접하는 입구(A')와 외부에 접하는 출구(A)가 같은 크기를 가지며 입구(A')와 출구(A) 사이에는 입구 및 출구보다 작은 직경의 유로(s)가 존재한다. 본 실시예에 따르면, 종래와 비교해 볼때 가스분사의 유효면적을 더 크게 할 수는 없지만, 샤워헤드의 열변형을 방지할 수 있고, 샤워헤드의 무게 경감의 효과를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 몸체 저면(75) 중에서 몸체(70a) 내부에 접하는 부분(B')과 외부에 접하는 부분(B)이 동일한 유효면적을 갖기 때문에 몸체(70a)가 열팽창하더라도 종래와 같이 휘어지는 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 기판 전면적에 대하여 균일한 막의 증착이 가능하다. 또한, 제1분사공(h1)과 제2분사공이 사실상 교번하여 위치하므로 몸체 저면(75)에서 가까운 부분 뿐만 아니라 멀리 떨어져 있는 부분에도 가스가 균일하게 분포되게 된다. 그리고, 종래와 비교해 볼때 동일한 면적에 더 많은 분사공(h)을 형성시킬 수 있기 때문에 가스분사의 유효면적을 더 크게 할 수 있고, 샤워헤드(70) 자체의 무게도 가볍게 할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예들에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

도 1a 및 도 1b는 샤워헤드를 구비한 CVD 장치를 설명하기 위한 도면들;

도 2a 및 도 2b는 종래의 샤워헤드를 설명하기 위한 개략도들;

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 샤워헤드를 설명하기 위한 도면들;

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 샤워헤드를 설명하기 위한 도면이다.

* 도면 중의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 반응챔버

40 : 기판 지지대

45 : 지지대 이송수단

50 : 기판

60 : 슬롯밸브

70 : 샤워헤드

70a : 몸체

70b : 가스공급관

75 : 평평한 저면

80 : 가스 배출관

h : 분사공

h1 : 제1 분사공

h2 : 제2 분사공

S : 유로

Claims

입구보다 출구가 더 큰 복수개의 제1분사공과 입구보다 출구가 더 작은 복수개의 제2분사공이 균일하게 분포하여 상기 분사공들을 통하여 가스를 반응챔버로 내로 분사하는 CVD장치의 샤워헤드.
제1항에 있어서, 상기 복수개의 제1분사공은 동일한 방향을 배열된 정사각형의 각 꼭지점에 위치하고, 상기 복수개의 제2분사공은 상기 제1분사공이 이루는 정사각형의 정가운데 위치하는 것을 특징으로 하는 CVD 장치의 샤워헤드.
제1항에 있어서, 상기 제1분사공 및 상기 제2분사공이 깔대기 형태를 하는 것을 특징으로 하는 CVD 장치의 샤워헤드.
삭제
제1항에 있어서, 상기 복수개의 제1분사공과 상기 복수개의 제2분사공의 각각은 서로 교번하여 배치되는 것을 특징으로 하는 CVD 장치의 샤워헤드