KR100769522B1

KR100769522B1 - 화학기상증착장치의 샤워헤드

Info

Publication number: KR100769522B1
Application number: KR1020060104157A
Authority: KR
Inventors: 엄평용
Original assignee: 주식회사 유진테크
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2007-11-06
Also published as: KR20060114312A

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 표면에 공정용 반응가스를 분사함에 있어, 공정용 반응가스가 균일한 두께의 박막으로 반도체 웨이퍼 표면에 증착될 수 있게 하는 샤워헤드를 개선한 것에 관한 것이다.

화학증착, 박막, 반응가스, 챔버, 챔버리더, 웨이퍼, 샤워헤드

Description

화학기상증착장치의 샤워헤드{SHOWER HEAD OF CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS}

도 1은 종래 화학기상증착장치의 단면도,

도 2는 본 발명의 샤워헤드가 장착된 화학기상증착장치의 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 샤워헤드 단면도,

도 4는 도 3의 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예의 샤워헤드 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예의 샤워헤드 평면도

*도면의주요부분에대한부호의설명*

*10 ... 챔버 20 ... 챔버리드

30 ... 블록플레이트 40,400 ... 샤워헤드

50 ... 히터 60 ... 웨이퍼

본 발명은 반도체 웨이퍼 표면에 공정용 반응가스(이하, "반응가스"라 함)를 분사함에 있어, 반응가스가 균일한 두께의 박막으로 반도체 웨이퍼 표면에 증착될 수 있게 하는 샤워헤드를 개선한 화학기상증착장치의 샤워헤드구조에 관한 것이다.

도 1의 종래 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition)장치(1)에 나타낸 단면도와 같이, 샤워헤드(40)와 히터(50)가 내설될 수 있도록 챔버내부(11)를 갖는 챔버(10)와, 반응가스가 외부로부터 유입되도록 일측에 가스 인 포트(21)를 마련하고, 이를 상기 챔버(10)상면과 체결수단에 의해 결합되어 밀폐되는 챔버리드(20)와, 상기 유입된 반응가스가 챔버리드(20)의 하면에 부설되어 저온영역부를 형성하며, 하단에 설치된 통공(31)에 의해 분배되는 블록플레이트(30)와, 상기 분배된 반응가스가 웨이퍼(60) 표면에 분사될 수 있도록, 다수개의 분사홀(41)을 형성하며, 이를 챔버리드(20)와 체결 고정되도록 외주면을 따라 형성된 다수개의 체결공(42)을 갖는 샤워헤드(40)와, 이때 상기 웨이퍼(60)가 상면에 안착되고, 하면에는 히터지지대(51)를 갖는 히터(50)가, 상기 샤워헤드(40)와 일정간격을 두고 챔버내부(11)에 설치되어 구성된다.

이러한 화학기상증착장치(1)를 이용한 박막 증착은 반도체 소자 및 LCD 기판제조에 있어서, 웨이퍼 표면에 물질막을 처리하는 분야에 적용되고 있는데, 보다 상세하게는, 전기적 전도 특성을 가지는 배선장치의 제조에 적용되거나, 케미컬을 이용하여 전도성을 띠는 물질막 사이를 절연시키는 산화막 증착 또는 질화막 증착에 적용되기도 하고, 디램 또는 플래시 메모리 소자에서 이용되는 유전물질의 고유전 박막 증착을 위해 적용되는 것이다. 또한, 상기 반도체 소자나 LCD 기판을 제조하기 위해 공정용 반응가스를 웨이퍼 표면에 증착하는 CVD 공정에 있어서, 절연 막(Oxide Nitride) 또는 전기적 특성을 갖는 배선막을 형성하기 위하여 증착되는 것이다.

이와 같이, 화학기상증착은 웨이퍼 표면에 반응가스를 균일하게 분사하여 증착함으로써 그 목적을 달성하게 되는데, 종래의 화학기상증착장치(1)의 샤워헤드구조는 반응가스를 분사하는 분사홀의 배열이 조밀하지 못하여, 분사된 후 반응가스가 웨이퍼 표면에 균일하게 분포되지 못하는 문제점이 있는바, 이러한 웨이퍼 표면의 박막 증착이 균일하지 못함으로써, 품질저하의 원인이 되고 추후 공정을 진행함에 있어서 불량의 원인이 되는 등 생산성 저하의 적지 않은 문제가 되고 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 웨이퍼 표면에 반응가스를 분사함에 있어서, 샤워헤드 면상에 형성된 분사홀을 이원화하여 추가 보조홀을 마련하는 한편, 홀과 홀 사이의 사각지역에 상기 보조홀이 설치되어 분사된 반응가스가 균일한 두께의 박막으로 상기 웨이퍼 표면에 증착될 수 있도록 개선한 화학기상증착장치의 샤워헤드를 제공함에 있다.

이를 위해, 본 발명은 샤워헤드와 히터가 내설될 수 있도록 챔버내부를 갖는 챔버와, 반응가스가 외부로부터 유입되도록 일측에 가스 인 포트를 마련하고, 이를 상기 챔버상면과 체결수단에 의해 결합되어 밀폐되는 챔버리드와, 상기 유입된 반응가스가 챔버리드의 하면에 부설되어 저온영역부를 형성하며, 하단에 설치된 통공에 의해 분배되는 블록플레이트와, 상기 분배된 반응가스가 웨이퍼 표면에 분사될 수 있도록, 다수개의 분사홀을 형성하며, 이를 챔버리드와 체결 고정되도록 외주면 을 따라 형성된 다수개의 체결공을 갖는 샤워헤드와, 이때 상기 웨이퍼가 상면에 안착되고, 하면에는 히터지지대를 갖는 히터가, 상기 샤워헤드와 일정간격을 두고 챔버내부에 설치되는 화학기상증착장치의 샤워헤드구조에 있어서, 상방 면상 중앙에 다수개의 메인홀이 등간격으로 상,하,좌,우 배열되어 형성되고, 이때 상기 메인홀과 이격되게 교차하며 등간격으로 상,하,좌,우 배열되어 형성되는 다수개의 보조홀과, 하방 면상 중앙에 소정의 돌출부가 형성되는 한편, 상기 돌출부 내측으로 메인홀 및 보조홀의 하단 개구부가 형성되는 유도홈이 마련되고, 상기 유도홈의 외주면은 하방으로 넓게 면취가 되어있는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 샤워헤드를 제공함에 있다.

본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하겠다.

도 2는 본 발명 화학기상증착장치(1)의 단면도로써, 웨이퍼(60)표면에 박막을 증착시키기 위해서 반응가스가 챔버리드(20)의 가스 인 포트부(21)를 통해 외부로부터 유입되고, 상기 유입된 반응가스는 챔버리드(20) 하면에 형성된 저온영역부인 블록플레이트(30)에 이르게 된다. 이때 상기 블록플레이트(30)에 형성된 다수개의 통공(31)을 통해 반응가스는 최초 분배되어지고, 상기 분배된 반응가스는 챔버리드(20)와 체결 고정되는 한편, 상기 블록플레이트(30)와 대응되게 삽입홈(420)을 형성한 샤워헤드(400)의 메인홀(411) 및 보조홀(412)로 유입되어진다. 이렇게 유입된 상기 반응가스는 샤워헤드(400) 하면 중앙에 형성된 돌출부(430)와, 돌출부 내측으로 마련된 유도홈(440)을 통해 균일한 분사가 이루어지는 것이다. 이때 상기 웨이퍼(60) 표면으로 반응가스가 균일하고 정확하게 증착되도록 하기 위해서 상기 분사홀(410)을 메인홀(411)과 보조홀(412)로 이원화함으로써, 반응가스의 분사각에 대한 사각지역을 해소하고, 상기 분사홀(410)로부터 흘러나온 반응가스가 종래에 외곽으로 흘러 편심되지 않도록 샤워헤드(400) 하방에 돌출부(430)를 형성하고 상기 돌출부(430) 내측으로 유도홈(440)을 형성하며 특히, 상기 유도홈(440)은 하방으로 확장되는 면취부를 형성함으로써 상기 반응가스를 히터(50) 상면에 설치된 웨이퍼(60) 표면에 효과적으로 분사 시켜 증착할 수 있는 것이다.

이러한 샤워헤드(400)는 도 3의 확대 단면도 및 도 4의 평면도에 나타낸 바와 같이, 샤워헤드(400) 상면으로부터 내측으로 상기 블록플레이트(30)가 대응되게 삽입될 수 있도록 마련한 소정의 삽입홈(420)과, 상기 삽입홈(420)의 면상에 상,하,좌,우 등간격으로 배열되어 형성된 다수개의 메인홀(411)과, 상기 메인홀과 이격되며, 교차되게 형성되고, 이를 등간격으로 상,하,좌,우 상기 메인홀(411)에 교차되게 배열하는 다수개의 보조홀(412)과, 이를 상기 샤워헤드(400)가 챔버리드(20)와 볼트(B)체결 고정될 수 있도록 다수개의 체결공(42)을 형성한 것을 특징으로 한다. 또한 도 5는 본 발명 다른 실시예의 확대 단면도로써, 상방에서 하방으로 통공되는 상기 메인홀(411) 및 보조홀(412)의 하방 개구부를 보다 더 넓게 확장되게 면취(450)함으로써 공정용 반응가스가 보다 신속하고 넓게 분사되게 함을 그 특징으로 하는 것이다. 아울러, 도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예의 평면도로써, 제조할 웨이퍼(60)의 형상에 따라 도시한 바와 같이, 샤워헤드의 형상은 상이하나 특징이 되는 상기 분사홀(410)과 하방 돌출부(430)에 의한 유도홈(440)의 기술적 사항은 동일하다 하겠다.

이러한 본 발명에 따른 샤워헤드구조는 분사홀 및 보조홀이 사각지역을 해소함으로써, 분사의 균일함을 높이며, 이로 인해 동일한 두께의 박막증착을 이루어 작업 생산성을 높이는 역활을 하는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 공정용 반응가스를 웨이퍼 표면에 증착하는 화학기상증착장치의 샤워헤드에 있어서, 분사홀의 사각지역을 해소하기 위해 보조홀을 추가하고, 반응가스의 편심 흐름을 막기 위해 유도홈을 형성함으로써, 웨이퍼 표면에 균일하고 안정적인 박막증착을 할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

샤워헤드(400)와 히터(50)가 내설될 수 있도록 챔버내부(11)를 갖는 챔버(10)와, 반응가스가 외부로부터 유입되도록 일측에 가스 인 포트(21)를 마련하고, 이를 상기 챔버(10) 상면과 체결수단에 의해 결합되어 밀폐되는 챔버리드(20)와, 상기 유입된 반응가스가 챔버리드(20)의 하면에 부설되어 저온영역부를 형성하며, 하단에 설치된 통공(31)에 의해 분배되는 블록플레이트(30)와, 상기 분배된 반응가스가 웨이퍼(60) 표면에 분사될 수 있도록, 다수개의 분사홀(410)을 형성하며, 이를 챔버리드(20)와 체결 고정되도록 외주면을 따라 형성된 다수개의 체결공(420)을 갖고, 샤워 헤드 하방 면상 중앙에 돌출부(430)가 형성되는 한편, 상기 돌출부 내측으로 메인홀(411)및 보조홀(412)의 하단 개구부가 형성되는 유도홈(440)이 마련되는 샤워헤드(400)와,이때 상기 웨이퍼(60)가 상면에 안착되고, 하면에는 히터지지대(51)를 갖는 히터(50)가, 상기 샤워헤드(400)와 일정간격을 두고 챔버내부(11)에 설치되는 화학기상증착장치(1)의 샤워헤드를 구성함에 있어서,

분사홀(410)은 상방 면상 중앙에 등간격으로 상,하,좌,우 배열되어 형성된 메인홀(411)과, 상기 메인홀(411)들 사이에 메인홀(411)과 이격되게 교차하며 등간격으로 상,하,좌,우 배열되어 형성되는 다수개의 보조홀(412)로 이원화시켜 반응가스의 분사각에 대한 사각지역을 해소하게 형성되고,

메인홀(411)과 보조홀(412)의 하방 개구부 끝단에 면취부(450)가 형성된 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 샤워헤드.