KR100831198B1

KR100831198B1 - 웰딩형 샤워헤드

Info

Publication number: KR100831198B1
Application number: KR1020060045262A
Authority: KR
Inventors: 김용진; 서태욱
Original assignee: 주식회사 아이피에스
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2008-05-21
Also published as: KR20070111881A

Abstract

본 발명은 효율적인 반응가스의 공급을 위한 샤워헤드에 관한 것으로, 중판과 하판을 웰딩(Welding) 하여 공급가스의 누수(leak)가 없도록 하고 하판의 하부 즉, 화학기상증착공정이 진행되는 동안 웨이퍼와 마주보는 면에 요철을 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 새로운 샤워헤드에 의하면 중판과 하판을 웰딩(Welding) 하여 공급가스의 누수(leak)가 없으며 플레이트의 변형을 방지하고 또한 하판의 하면에 요철을 형성하여 샤워헤드에 도포되는 막과 접촉되는 표면적을 증가시켜 파티클의 발생을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

샤워헤드, 플라즈마, 증착, 웰딩(welding)

Description

웰딩형 샤워헤드{Welding type showerhead}

도 1은 종래의 분리형 샤워헤드를 사용하는 반응용기를 나타내는 도면.

도 2a는 본 발명에 따른 샤워헤드의 중판과 하판의 결합형태의 일 실시예를 나타내는 도면.

도 2b는 본 발명에 따른 샤워헤드의 중판과 하판의 결합형태의 또다른 실시예를 나타내는 도면.

도 2c는 본 발명에 따른 샤워헤드의 중판과 하판의 결합형태의 또다른 실시예를 나타내는 도면.

도 3은 도 2a에 따른 샤워헤드의 하판의 상면을 나타내는 도면

도 4는 도 2b에 따른 샤워헤드의 하판의 상면을 나타내는 도면

도 5는 도 2c에 따른 샤워헤드의 중판의 하면을 나타내는 도면

도 6은 도 2a, 도 2b에 도시된 샤워헤드의 하판의 저면을 나타내는 도면

도 7은 도 2c에 도시된 샤워헤드의 하판의 저면을 나타내는 도면

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 반응용기 15 : 웨이퍼 블럭

53 : 제1가스 공급관 54 : 제2가스 공급관

70 : 상판 73 : 제1 공급홀

74 : 제2 공급홀 80 : 중판

81 : 상부 돌출부 82 : 하부 돌출부

83 : 배출공 84 : 분배홀

85 : 제1 가스확산부 86 : 제1 관통공

90 : 하판 91 : 하판 돌출부

92 : 하판 돌출턱 93 : 제1 분사홀

94 : 제2 분사홀 95 : 하판의 하부 요철

96 : 제2 가스확산부 97 : 제2 관통공

99 : 제1 분사홀

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 웨이퍼 처리 시스템 중 박막 증착용 반응용기의 샤워헤드에 관한 것이다.

도 1은 종래의 분리형 샤워헤드를 사용하는 반응 용기를 도시한 것으로, 제1가스는 제1가스 공급관(53)과 연결되는 제1가스 공급홀(73)을 통해 배출공(83) 및 제1가스 분사홀(93)을 거쳐 기판에 분사되며 제2가스는 제2가스 공급관(54)과 연결되는 제2가스 공급홀(74)을 통해 분배홀(84) 및 제2가스 분사홀(94)을 거쳐 기판에 분사된다.

도 1의 확대부는 종래의 분리형 샤워헤드의 중판(80)과 하판(90)의 결합형태를 나타내는 것으로, 이때 상기 중판(80)의 배출공(83)과 상기 하판(90)의 제1가스 분사홀(93)은 면접촉으로 연통되는데 장기간 사용시 플레이트(plate)의 변형으로 면접촉이 정확히 되지 않을 경우 누수(leak)가 발생되어 샤워헤드 내부에서 제1가스와 제2가스가 혼합되어 부산물이 발생되는 문제점이 있었으며 샤워헤드가 세정되기 전에 샤워헤드에 덮여 있던 막이 열적 응력을 견디지 못하고 쉽게 떨어져서 파티클(Particle)을 발생시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 샤워헤드의 중판과 하판을 웰딩(welding) 하여 공급가스의 누수(leak)가 발생하지 않아 파티클(particle)의 형성을 방지할 수 있는 새로운 형태의 샤워헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 샤워헤드의 하판의 밑면에 요철을 형성하여 샤워헤드에 도포되는 막과 접촉되는 표면적이 증가되도록 하여 파티클의 발생을 감소시킬 수 있으며 세정 시까지 샤워헤드에 도포된 막이 이탈되는 것을 감소시킬 수 있는 샤워헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 샤워헤드는 상판(70), 중판(80) 및 하판(90)을 포함하며, 상기 상판(70)은 그 상부에 제1가스 공급관(53)에 연결되는 제1가스 공급홀(73)및 제2가스 공급관(54)에 연결되는 제2가스 공급홀(74)로 구성되며; 상기 중판(80)은 상기 상판(70)의 하부에 밀착 결합되어 상부에 상기 제1가스 공급홀(73)을 통해 유입된 가스가 확산되는 제1가스 확산부(85)가 형성되고, 내측에는 상기 제1가스 확산부(85)와 연통되는 다수의 제1관통공(86)과, 상기 제2가스 공급홀(74)과 연통되는 분배홀(84)이 형성된 상부 돌출부(81)로 구성되며; 상기 하판(90)은 상기 중판(80)의 하부에 밀착 결합되어 상부에 상기 중판(80)의 분배홀(84)을 통해 유입된 가스가 확산되는 제2가스 확산부(96)가 형성되고, 내측에는 상기 제2가스 확산부(96)로 유입된 제2가스를 분사하는 다수의 제2분사홀(94)과, 상기 제1관통공(86)들 각각과 대응되는 위치에 돌출 형성되어 상기 다수의 제1관통공(86) 각각에 삽입되며 내부에 상기 제1가스 확산부(85)와 연통되는 제1분사홀(93)이 형성된 다수의 하판 돌출부(91)로 구성되고, 상기 중판(80)과 하판(90)은 상기 하판 돌출부(91)의 상단과 상기 중판(80)의 제1관통공(86) 상단 둘레가 접합 부재에 의해 일체로 결합되고 상기 하판(90)의 저면은 요철 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또 다른 실시예로는 상기 하판(90)의 상부에는 하판 돌출부(91)를 형성하고 상기 하판 돌출부(91)의 하부 둘레에 상기 중판(80) 또는 상기 하판(90)의 변형을 방지하도록 상기 중판(80)의 하면에 그 상면이 접촉되는 하판 돌출턱(92)을 형성하여 제2 가스 확산부(96)를 형성하며 상기 하판 돌출부(91)의 상부를 상기 중판(80)의 제1관통공(86)에 끼워 넣은 후 접합 부재에 의해 일체로 결합 하는것을 특징으로 한다.

한편 또 다른 실시예로서 상판(70), 중판(80) 및 하판(90)을 포함하며, 상기 상판(70)은 그 상부에 제1가스 공급관(53)에 연결되는 제1가스 공급홀(73)및 제2가스 공급관(54)에 연결되는 제2가스 공급홀(74)로 구성되며; 상기 중판(80)은 상기 상판(70)의 하부에 밀착 결합되어 상부에 상기 제1가스 공급홀(73)을 통해 유입된 가스가 확산되는 제1가스 확산부(85)가 형성되고, 내측 상면에는 상기 제2가스 공급홀(74)과 연통되는 분배홀(84)이 형성된 상부 돌출부(81)가 구비되고 하면에는 상기 제1가스 확산부(85)와 연통되는 제1 분사홀(99)이 구비된 다수의 하부 돌출부(82)들로 구성되며; 상기 하판(90)은 상기 중판(80)의 하부에 밀착 결합되어 상부에 상기 중판(80)의 분배홀(84)을 통해 유입된 가스가 확산되는 제2가스 확산부(96)가 형성되고, 내측에는 상기 제2가스 확산부(96)로 유입된 제2가스를 분사하는 다수의 제2분사홀(94)과, 상기 다수의 제1 분사홀(99)들을 통해 유입된 제1 가스가 분사되도록 상기 다수의 하부 돌출부 각각이 관통 삽입되는 다수의 제2 관통공(97)들이 구비되고, 상기 중판(80)과 하판(90)은 상기 하부 돌출부(82)의 하단과 상기 하판(90)의 상기 제2 관통공(97) 하단 둘레가 접합 부재에 의해 일체로 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 접합 부재에 의한 결합은 이빔-웰딩(E-beam Welding)을 포함하는 웰딩(Welding) 이나 본딩(Bonding) 또는 기타의 방법에 의할수도 있다.

또한 본 발명에 있어서 상기 하판(90)의 저면에는 요철(비드)(95)을 형성하여 박막 증착에 있어서 샤워헤드에 도포되는 막과 접촉되는 표면적이 증가됨으로써 파티클의 발생을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2a는 본 발명에 따른 샤워헤드의 중판(80)과 하판(90)의 결합형태의 일 실시예를 도시한 것으로 제1가스 및 제2가스의 분사는 도1에 나타낸 바와 동일하지만 본 발명에 따른 샤워헤드에 있어서는 상기 중판(80)과 상기 하판(90)이 서로 면접촉으로 연결되는 것이 아니라 상기 하판(90)의 상부에는 하판 돌출부(91)를 형성하고 상기 하판 돌출부(91)의 상부를 상기 중판(80)의 제1 관통공(86)에 끼워 넣은 후 접합 부재에 의해 일체로 결합하여 견고하게 고정시킴으로써 장기간 사용시에도 가스 누수(leak)가 발생하지 않고 이로 인한 파티클(particle)의 발생도 억제할 수 있다.

도 2b는 본 발명에 따른 샤워헤드의 중판(80)과 하판(90)의 결합형태의 또 다른 일 실시예를 도시한 것으로 상기 하판(90)의 상부에는 하판 돌출부(91)를 형성하고 상기 하판 돌출부(91)의 하부 둘레에 상기 중판(80)의 하면에 그 상면이 접촉되는 하판 돌출턱(92)을 더 형성하고 상기 하판 돌출부(91)를 제1 관통공(86)에 끼워 넣은 후 접합 부재에 의해 일체로 결합하여 견고하게 고정시킴으로써 상기 상판과 상기 중판의 하중을 분산시켜 장기간 사용시에도 플레이트(Plate)의 변형을 방지할 수 있다.

도 2c는 본 발명에 따른 샤워헤드의 중판(80)과 하판(90)의 결합형태의 또 다른 실시예를 도시한 것으로 제1가스 및 제2가스의 분사는 도1에 나타낸 바와 동일하지만 본 발명에 따른 샤워헤드에 있어서는 상기 중판(80)과 상기 하판(90)이 서로 면접촉으로 연결되는 것이 아니라 상기 중판(80)의 하부에 하부 돌출부(82)를 형성하고 상기 하부 돌출부(82)를 상기 하판(90)의 제2 관통공(97)에 끼워 넣은 후 접합 부재에 의해 일체로 결합하여 견고하게 고정시킴으로써 장기간 사용시에도 플레이트(Plate)의 변형으로 인한 가스 누수(leak)가 발생하지 않고 이로 인한 파티클(particle)의 발생도 억제할 수 있다.

도 3은 도 2a에 따른 샤워헤드의 하판의 상면을 도시한 것으로 다수의 제1 분사홀(93)과 다수의 제2 분사홀(94)이 형성되어 있으며 제1 분사홀(93)에는 하판 돌출부(91)가 구비되어 있는 것을 나타낸다.

도 4는 도 2b에 따른 샤워헤드의 하판의 상면을 도시한 것으로 다수의 제1 분사홀(93)과 다수의 제2 분사홀(94)이 형성되어 있으며 제1 분사홀(93)에는 하판 돌출부(91)가 구비되어 있으며 하판 돌출부(91)의 하부 둘레에 하판 돌출턱(92)이 더 형성되어 있는 것을 나타낸다.

도5는 도 2c에 따른 샤워헤드의 중판의 하면을 도시한 것으로 다수의 제1 분사홀(99)과 중앙에 1개의 분배홀(84)이 형성되어 있으며 제1 분사홀(99)에는 하부 돌출부(82)가 구비되어 있는 것을 나타낸다.

도 6은 도 2a 및 도 2b에 도시된 샤워헤드의 하판(90)의 저면을 나타낸 것으로서 웨이퍼와 마주보는 면인 상기 하판(90)의 저면에 상기 요철(비드)(95)이 형성 된다.

상기 하판(90)의 저면은 플라즈마 공정시 막의 증착이 이루어지는데 이러한 막은 웨이퍼의 막과 같이 정상적인 증착을 통하여 얻어지는 막과 달리 안정적으로 형성되지 않으며 증착 과정 중에 이탈되어 파티클로 작용하게 된다.

본 발명은 이와 같은 점을 고려하여, 도6에 나타난 바와 같이 상기 하판(90)의 저면과 막의 접착력을 향상시키기 위해 상기 하판의 저면에 비드 형상의 상기 요철(95)을 형성하여 접촉 면적을 상대적으로 넓혀 주는 것이다. 하판의 저면은 요철(95)형상으로 형성되며 이러한 요철은 다양한 방법에 의해 형성될 수 있는데, 50-1000 메쉬의 모래비드를 사용할 있으며 50-1000㎛ 정도의 크기로 할 수 있으며 100-300㎛가 바람직하다.

이와 같이 하판의 저면을 요철 형상으로 가공면을 형성하면 종래에 비하여 파티클이 훨씬 적게 발생되어 막 증착이 훨씬 안정적으로 이루어짐을 알 수 있다.

한편 도 7은 도 2c에 도시된 샤워헤드의 하판의 저면을 나타낸 것으로 상기 하부 돌출부(82)와 하판의 제2 관통공(97)이 웰딩(welding)에 의해 결합된 것을 나타낸다

이상으로, 본 발명은 도면에 도시된 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. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 의한 새로운 샤워헤드에 의하면 중판과 하판을 웰딩(Welding) 하여 플레이트의 변형을 방지하고 공급가스의 누수(leak)가 없으며 하판의 저면에 요철을 형성하여 샤워헤드에 도포되는 막과 접촉되는 표면적을 증가시켜 파티클의 발생을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims

2개 이상의 가스 각각이 서로 다른 유로를 가지며 분리 가능하게 결합되는 샤워헤드에 있어서,

상기 샤워헤드는 :

제1가스 공급관과 연결되는 제1 가스 공급홀 및 제2 가스 공급관과 연결되는 제2가스 공급홀이 구비된 상판과;

상기 상판의 하부에 밀착 결합되어 상부에 상기 제1가스 공급홀을 통해 유입된 가스가 확산되는 제1가스 확산부가 형성되고, 내측에는 상기 제1가스 확산부와 연통되는 다수의 제1관통공과, 상기 제2가스 공급홀과 연통되는 분배홀이 형성된 상부 돌출부가 구비된 중판과;

상기 중판의 하부에 밀착 결합되어 상부에 상기 중판의 분배홀을 통해 유입된 가스가 확산되는 제2가스 확산부가 형성되고, 내측에는 상기 제2가스 확산부로 유입된 제2가스를 분사하는 다수의 제2분사홀과, 상기 제1관통공들과 대응되는 위치에 돌출 형성되어 상기 다수의 제1관통공 각각에 삽입되며 내부에 상기 제1가스 확산부와 연통되는 제1분사홀이 형성된 다수의 하판 돌출부가 구비된 하판으로 구성되되,

상기 중판과 하판은 상기 하판 돌출부의 상단과 상기 중판의 제1관통공 상단 둘레가 접합 부재에 의해 일체로 결합되고

상기 하판의 저면은 요철 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
제 1 항에 있어서, 상기 접합 부재는

웰딩(Welding)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 상기 하판 돌출부는

하부 둘레에 상기 중판 또는 상기 하판의 변형을 방지하도록 상기 중판의 하면에 상면이 접촉되는 하판 돌출 턱이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
2개 이상의 가스 각각이 서로 다른 유로를 가지며 분리 가능하게 결합되는 샤워헤드에 있어서,

상기 샤워헤드는 :

제1가스 공급관과 연결되는 제1 가스 공급홀 및 제2 가스 공급관과 연결되는 제2가스 공급홀이 구비된 상판과;

상기 상판의 하부에 밀착 결합되어 상부에 상기 제1가스 공급홀을 통해 유입된 가스가 확산되는 제1가스 확산부가 형성되고, 내측 상면에 상기 제2가스 공급홀과 연통되는 분배홀이 형성된 상부 돌출부가 구비되고, 하면에 상기 제1가스 확산부와 연통되는 제1분사홀이 구비된 다수의 하부 돌출부들이 구비된 중판과;

상기 중판의 하부에 밀착 결합되어 상부에 상기 중판의 분배홀을 통해 유입된 가스가 확산되는 제2가스 확산부가 형성되고, 내측에는 상기 제2가스 확산부로 유입된 제2가스를 분사하는 다수의 제2분사홀과, 상기 다수의 제1분사홀들을 통해 유입된 제1가스가 분사되도록 상기 다수의 하부 돌출부 각각이 관통 삽입되는 다수의 제2 관통공들이 구비된 하판으로 구성되되,

상기 중판과 하판은 상기 하부 돌출부들의 하단과 상기 하판의 제2 관통공 하단 둘레가 접합 부재에 의해 일체로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
제 4 항에 있어서, 상기 접합 부재는

웰딩(Welding)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 하판의 저면은

요철 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 요철은

모래 비드에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드
제 6 항에 있어서, 상기 요철의 크기는

100-300㎛인 것을 특징으로 하는 샤워헤드