KR101009100B1 - 플라즈마 처리장치용 샤워헤드 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 밀도와 균일도를 향상시켜 태양전지 제조를 위한 대면적 기판의 처리가 가능한 플라즈마 처리장치용 샤워헤드가 개시된다. 균일하게 소스가스를 분사할 수 있는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드는, 상기 샤워헤드 내부 공간을 구획하고 서로 반대 방향으로 소스가스를 유동시키는 유로를 형성하는 복수개의 가스유로 및 상기 각 가스유로로 소스가스를 주입하는 주입구를 포함하여 이루어진다. 따라서, 서로 반대방향으로 유동하는 소스가스에 의해 주입구로부터 거리차로 인한 소스가스의 분압 강하를 보강하여 샤워헤드 전체에 대해 균일하게 소스가스 분압을 유지할 수 있다.
증착, CVD, 태양전지, 샤워헤드
Description
본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 샤워헤드에서 분사되는 소스가스의 분압을 일정하게 유지할 수 있는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드를 제공하는 것이다.
태양전지(solar cell 또는 photovoltaic cell)는 태양에너지를 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심소자이다. 태양전지는 실리콘 기판(single c-Si 또는 multi c-Si wafer)을 절단 등의 가공으로 제조하는 것이 일반적이다. 이러한 방식은 태양전지의 원래의 목적이라고 할 수 있는 전기 생산효율 면에서는 우수하나, 고가인 실리콘 기판이 필요 이상으로 과도하게 사용되고 있기 때문에 생산 단가가 높다는 문제점이 있다. 즉, 기존의 c-Si 태양전지는 제조기술(혹은 절단기술)의 한계로 인하여 300~400 ㎛의 두께로 제조되고 있으나, 실제로 태양전지에서 광(光)을 흡수하여 전기를 생산하는데 필요한 실리콘의 두께는 50 ㎛면 충분하므로 나머지 두께의 실리콘 기판은 낭비되고 있는 것이다.
이러한 문제점을 해결하고자 고가의 실리콘 기판 대신 유리, 금속, 플라스틱 과 같은 저가 기판 상에 1~3 ㎛의 실리콘 박막층을 형성하여 태양전지를 제조하는 기술이 연구되고 있다. 이러한 박막 태양전지는 기존의 반도체 장치나 디스플레이 장치의 제조와 유사한 기술을 이용하여 대면적, 대량생산이 가능하므로 생산성 향상 및 제조 단가를 획기적으로 낮출 수 있는 장점이 있다. 대표적인 예로, 비정질 실리콘(amorphous silicon, a-Si:H) 박막을 기판 위에 비정질 상태로 증착하고 증착된 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 태양전지를 제조하는 기술이 개발되어 있다.
이러한 박막 태양전지의 제조를 위한 실리콘 박막을 증착하는 장치로는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착(physical vapor deposition, PVD)이나 플라즈마를 이용한 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD) 등 다양한 형태의 증착장치가 사용될 수 있다.
기존의 플라즈마 발생 방식은 RF전력의 인가방식에 따라 유도결합성 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP)와 정전결합성 플라즈마(capacitively coupled plasma, CCP)로 나눌 수 있다. ICP 방식은 코일 형태의 RF안테나에 의해 유도되는 유도자기장을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 방식이고, CCP 방식은 서로 대향하는 평행평판 형태의 전극에 RF전력을 인가하여 전극 사이의 전위차에 의해 형성된 수직전기장을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 방식이다.
한편, 기판이 대형화 및 대면적화 되어감에 따라 프로세스 챔버 및 샤워헤드는 대형화된다. 이처럼, 샤워헤드의 크기가 대형화될수록 샤워헤드에 공급되는 소스가스의 압력을 균일하게 유지하기가 어려운 문제점이 있다. 또한, 기판이 대 형화됨에 따라 가스공급원으로부터 상대적인 거리 차에 따른 가스 분사량의 차이와 플라즈마 발생 밀도의 불균일이 심화되며 이로 인해 기판에 증착되는 박막의 품질이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 태양전지의 제조를 위해 대면적 기판에 박막을 증착할 수 있는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 대면적 기판의 처리가 가능하도록 샤워헤드의 소스가스 분사량을 균일하게 유지시키고 플라즈마의 발생 밀도와 균일도를 향상시킬 수 있는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 균일하게 소스가스를 분사할 수 있는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드는, 상기 샤워헤드 내부 공간을 구획하고 서로 반대 방향으로 소스가스를 유동시키는 유로를 형성하는 복수개의 가스유로 및 상기 각 가스유로로 소스가스를 주입하는 주입구를 포함하여 이루어진다.
실시예에서, 상기 샤워헤드는 사각형 형태를 갖고, 상기 가스유로는 상기 샤워헤드의 일측에서 시작하여 상기 샤워헤드의 중앙 부분에서 끝나는 사각 나선 나선형태를 가질 수 있다.
실시예에서, 2개의 가스유로가 형성되고, 제1 가스유로는 상기 샤워헤드의 측부인 나선의 시작 부분에 상기 주입구가 형성되고 제2 가스유로는 상기 샤워헤드의 중앙 부분인 나선의 끝 부분에 상기 주입구가 형성될 수 있다.
실시예에서, 상기 각 가스유로에서 상기 소스가스의 유동방향을 따라 상기 주입구가 형성된 부분과 반대쪽 유출단부에는 상기 소스가스를 상기 샤워헤드 외부로 배출시키는 배기부가 더 구비될 수 있다.
실시예에서, 상기 샤워헤드는 제1 플레이트와 분사홀이 형성된 제2 플레이트가 결합되어 형성되며, 상기 제1 플레이트의 일부가 요입되어 상기 제2 플레이트에 고정된 결합부가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 결합부는 상기 가스유로를 구획하도록 사각 나선형태로 형성되며 상기 각 가스유로가 독립된 유로를 형성하도록 기밀성이 높게 형성된다. 또한, 상기 결합부는 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트가 용접 결합되는 메탈실(metal seal)로 형성될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 균일하게 소스가스를 분사할 수 있는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드는, 상기 샤워헤드를 분할하는 복수개의 셀 및 상기 각 셀에 구비되어 상기 셀 내부로 소스가스를 주입하는 주입구를 포함하고, 서로 이웃하는 셀 사이의 소스가스의 유동 방향이 서로 반대방향으로 형성되도록 상기 주입구가 형성된다.
실시예에서, 상기 샤워헤드는 사각형 형태를 갖고, 상기 셀은 서로 맞물리는 'ㄱ'자와 'ㄴ'자 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 주입구는 상기 샤워헤드의 대각선을 따라 형성될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예들에 따르면, 균일하게 소스가스를 분사할 수 있는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드는, 상기 샤워헤드를 분할하는 복수개의 셀, 상기 셀 내부를 분할하고 서로 반대 방향 으로 소스가스를 유동시키는 유로를 형성하는 복수개의 분할유로 및 상기 각 분할유로에 구비되어 상기 분할유로 내부로 소스가스를 주입하는 주입구를 포함하여 이루어진다.
실시예에서, 상기 샤워헤드는 사각형 형태를 갖고, 상기 셀은 서로 맞물리는 'ㄱ'자와 'ㄴ'자 형태를 갖고, 상기 분할유로는 상기 셀을 이등분하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 주입구는 상기 분할유로의 각 단부에 형성되되, 상기 샤워헤드의 대각선 방향을 따라 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 첫째, 샤워헤드 내부 공간을 복수개의 나선 형태의 가스유로를 형성하고 상기 가스유로에서 소스가스를 서로 반대방향으로 유동시킴으로써 주입구에서 거리가 멀어짐에 따른 소스가스 분압 강하를 완화시킬 수 있으며, 전체 샤워헤드에서 소스가스의 분압을 일정하게 유지시킬 수 있다.
둘째, 샤워헤드 내부 공간을 복수개의 셀로 구획하고 각 구획된 셀 내부로 소스가스를 주입하되 서로 반대방향의 유동이 발생하도록 주입구 위치를 형성함으로써 각 셀의 소스가스 분압을 일정하게 유지시킬 수 있다.
셋째, 구획된 셀 내부에 서로 반대 방향으로 소스가스가 유동되는 분할유로를 형성함으로써 각 셀 내부에서도 소스가스의 분압을 일정하게 유지시킬 수 있다.
또한, 샤워헤드의 소스가스 분압을 일정하게 유지시킴으로써 대면적 기판 처리가 가능하도록 대면적 샤워헤드를 형성할 수 있으며 대면적 샤워헤드에서 소스가스의 분사량을 일정하게 유지시킬 수 있으며, 플라즈마의 발생 밀도와 균일도를 향 상시킬 수 있다.
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이하, 도 1내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 설명하기 위한 종단면도이고, 도 2는 도 1의 플라즈마 처리장치에서 샤워헤드의 사시도이고, 도 3은 도 2의 샤워헤드의 평면도이다. 도 4는 도 2의 샤워헤드에서 배기부가 구비된 실시예를 설명하기 위한 샤워헤드의 사시도이다. 도 5는 도 2의 샤워헤드에서 플레이트의 결합 구조를 설명하기 위한 요부 단면도이다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 처리장치(100)는 프로세스 챔버(101), 서셉터(103), 샤워헤드(102), 소스가스 공급부(104) 및 플라즈마 발생부(105)를 포함하여 구성된다.
상기 프로세스 챔버(101)는 기판(10)을 수용하여 플라즈마가 발생되는 공간을 제공한다. 예를 들어, 상기 기판(10)은 태양전지용 유리 기판이고, 상기 기판(10) 표면에 비정질 실리콘이 증착된다.
이하에서는 태양전지의 제조를 위한 플라즈마 처리장치로서, 사각형 형태를 갖는 대면적 유리 기판을 대상으로 하는 플라즈마 처리장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 유리 기판 이외에도 실리콘 기판이나 금속, 플라스틱 재질의 기판에 적용될 수 있으며, 기판의 형태 역시 사각형 이외의 다각형이나 원형의 기판에 적용하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 플라즈마 발생부(105)는 플라즈마 처리장치 이외에도 식각이나 애싱(ashing)과 같이 플라즈마를 이용한 장치에는 모두 적용이 가능하다.
상기 서셉터(103)는 상기 프로세스 챔버(101) 내부에 구비되어 상기 기판(10)이 안착되며, 상기 서셉터(103) 내부 또는 하부 일측에는 증착 공정을 위해 상기 기판(10)을 가열하기 위한 히터(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 플라즈마 발생부(105)는 상기 서셉터(103) 상부에 구비되어 상기 프로세스 챔버(101) 내부에 플라즈마를 발생 시킨다.
예를 들어, 상기 플라즈마 발생부(105)는 일측에 연결된 고주파 전원(미도시) 및 그라운드부(미도시)를 포함하여 이루어지며, 상기 코일에 고주파 전원이 인가됨에 따라 상기 프로세스 챔버(101) 내부의 소스가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.
상기 샤워헤드(102)는 상기 서셉터(103) 상부에 구비되어 상기 기판(10)으로 증착을 위한 소스가스를 분사하고, 상기 샤워헤드(102)의 일측에는 상기 샤워헤드(102)로 소스가스를 공급하는 상기 소스가스 공급부(104)가 연결된다.
여기서, 상기 소스가스는 상기 기판(10)에 증착시키고자 하는 박막을 구성하는 물질이 포함된 가스로서, 상기 플라즈마 발생부(104)에서 발생한 유도자기장에 의해 플라즈마 상태로 여기되는 반응가스와 상기 반응가스가 여기된 플라즈마의 반 응성을 이용하여 상기 기판(10) 표면과 반응하여 박막을 형성하는 소스 물질을 포함하는 가스를 포함한다.
또한, 상기 소스가스는 상기 기판(10)의 종류나 증착하고자 하는 박막의 종류에 따라 그 종류가 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 소스가스는 실리콘을 포함하고 있는 실란(SiH4), TEOS(테트라에톡시-실란), 4불화 실리콘(SiF4) 중 어느 하나의 가스를 사용할 수 있으며, 상기 반응가스로는 질소(N2), 산소(O2), 아르곤(Ar), 헬륨(He), 수소(H2) 중 어느 하나의 가스 또는 둘 이상 혼합된 가스를 사용할 수 있다.
한편, 상기 소스가스 공급부(104)에서 거리가 가까울수록 상기 샤워헤드(102)로 공급되는 소스가스의 압력이 커지므로 분사되는 소스가스의 분사량도 증가하게 된다. 이러한 현상은 상기 샤워헤드(102)의 크기가 커질수록 심화된다. 본 실시예에서는 이러한 상기 소스가스 공급부(104)와의 거리차에 따른 소스가스의 분압차가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 상기 샤워헤드(102) 내부에 나선형태의 가스유로(121, 122)가 형성된다.
상세하게는, 도 2와 도 3을 참조하면, 상기 샤워헤드(102)는 상기 기판(10)의 형태 및 크기에 대응되는 형태를 가지며 상기 기판(10)과 마주보는 면에는 복수개의 분사홀(124)이 형성된다. 예를 들어, 상기 샤워헤드(102)는 대면적 사각형 기판(10)에 소스가스를 분사할 수 있도록 대면적으로 형성되며 직육면체 형태를 가지며, 상기 가스유로(121, 122)는 상기 샤워헤드(102)의 형태에 대응되도록 사각형 나선 형태를 갖는다.
또한, 상기 샤워헤드(102)는 서로 동일한 형태를 갖는 한 쌍의 가스유로(121, 122)가 형성되며, 상기 가스유로(121, 122)는 상기 샤워헤드(102)의 일측 모서리에서 시작해서 중심에서 끝나는 나선 형태로 형성된다.
상기 가스유로(121, 122) 일측에는 상기 가스유로(121, 122)로 소스가스를 공급하는 주입구(125)가 형성된다.
여기서, 상기 가스유로(121, 122)에서 상기 주입구(125)에서 거리가 멀어질수록 소스가스의 분압이 감소되므로 제1 가스유로(121)는 나선의 시작 부분인 상기 샤워헤드(102)의 측면에 주입구(125a)가 형성되고, 제2 가스유로(122)는 나선의 끝 부분인 상기 샤워헤드(102)의 중심 부분에 주입구(125b)가 형성된다. 또한, 상기 각 주입구(125a, 125b)에는 각각 소스가스를 공급하는 공급원(141, 142)가 구비된다. 여기서, 상기 공급원(141, 142)은 상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122)에 각각 소스가스를 공급하도록 2개가 구비될 수 있으며, 또는 하나의 공급원(141, 142)인 것도 가능하다.
상기 제1 가스유로(121)와 상기 제2 가스유로(122)는 소스가스의 유동 방향이 서로 반대방향으로 형성되며 상기 샤워헤드(102) 전체에 대해 균일하게 소스가스 분압이 형성된다. 즉, 상기 제1 가스유로(121)를 따라 유동하는 소스가스는 제1 주입구(125a)에서 멀어질수록 소스가스의 분압이 감소하지만 상기 제2 가스유로(122)에서 보았을 때는 제2 주입구(125b)에 가까워지는 것이 되어 소스가스의 분압이 증가하게 되므로 상기 제1 가스유로(121)에서의 소스가스 분압 감소량이 상기 제2 가스유로(122)에서의 소스가스 분압 증가량에 의해 보강되므로 상기 샤워헤 드(102) 전체에 대해서 소스가스 분압을 일정하게 유지시킬 수 있다.
여기서, 도 3에서 미설명 도면부호 126, 126a, 126b는 상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122)의 유출단부로서 막힌 형태로 형성된다.
한편, 상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122)를 따라 유동하는 소스가스의 유동성을 향상시키기 위해서 상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122)의 유출단부(126, 도 3 참조)에 상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122) 내부의 소스가스를 흡입하여 배출시키는 배기부(145)가 구비될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 배기부(145)는 부압을 발생시켜 상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122) 내부의 소스가스를 상기 샤워헤드(102) 외부로 배출시키는 진공펌프(143, 144)일 수 있다. 예를 들어, 상기 유출단부(126a, 126b)에는 각각 유출구(127a, 127b)가 형성되고, 상기 각 유출구(127a, 127b)에 각각 진공펌프(143, 144)가 구비될 수 있다. 또는, 상기 배기부(145)는 상기 각 유출구(127a, 127b)와 연결된 하나의 진공펌프(143, 144)로 이루어지는 것도 가능하다.
상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122)는 소스가스의 유동 거리를 증가시키게 되는데 상기 배기부(145)가 구비됨으로써 상기 주입구(125)에서 공급된 소스가스를 유출구(127)로 강제 유동시키는 효과가 있다. 따라서 상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122) 내에서 소스가스의 유동을 원활하게 하고 더불어, 상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122)를 따라 상기 주입구(125)로부터 멀어짐에 따른 소스가스의 분압 강하를 완화시키는 효과가 있다.
여기서, 상기 배기부(145)는 상기 가스유로(121, 122) 내부의 소스가스를 유 출시키되 상기 분사홀(124)을 통해 상기 기판(10)으로 분사되는 것을 저하시키지 않을 정도의 부압을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 배기부(145)는 상기 가스유로(121, 122)에서 소스가스의 유동을 상기 유출구(127) 방향으로 유도할 수 있으나 상기 분사홀(124)에서 분사되는 압력보다는 낮은 정도의 부압을 형성한다.
그러나 상기 샤워헤드(102) 및 상기 가스유로(121, 122)의 형태와 크기는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 상기 샤워헤드(102) 내부에서 서로 반대방향의 가스유동을 발생시키고 주입구(125)로부터의 거리에 따른 가스분압 강하를 서로 보강할 수 있는 실질적으로 다양한 형태와 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 소스가스 공급부(104)가 상기 샤워헤드(102)의 일측 단부와 중앙 부분에서 연결되는 것을 예시하였으나 상기 가스유로(121, 122)의 수와 형태에 따라 상기 소스가스 공급부(104)의 수와 위치 역시 실질적으로 다양하게 변경 가능하다.
한편, 도 5는 상기 샤워헤드(102)의 조립 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
상기 샤워헤드(102)는 2개의 플레이트(123a, 123b)가 상하로 결합되되 그 내부에 소스가스의 공급 및 유동이 가능하도록 소정 체적의 가스유로(121, 122)가 형성된다. 예를 들어, 상기 샤워헤드(102)는 상면을 형성하는 제1 플레이트(123a)와 복수개의 분사홀(243)이 형성되며 상기 샤워헤드(102)의 하면을 형성하는 제2 플레이트(123b)로 이루어지고, 상기 제1 플레이트(123a)의 일부가 요입되어 상기 제2 플레이트(123b)에 결합되는 메탈실(meatal seal) 구조의 결합부(123)가 형성된다.
상기 결합부(123)는 상기 제1 및 제2 플레이트(123a, 123b)를 결합시키며 동 시에 상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122)를 구획하는 역할을 한다. 즉, 상기 결합부(123)는 상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122)를 형성할 수 있도록 나선 형태로 형성되며, 상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122)가 서로 독립적인 유로가 형성되도록 기밀성이 높게 형성된다.
한편, 본 실시예는 대면적 기판(10)에 증착하기 위한 대형 샤워헤드(102)에 대한 것으로서 상기 가스유로(121, 122)의 길이가 길어지는 특성이 있다. 상기 샤워헤드(102)의 크기가 대형화될수록 상기 가스유로(121, 122)의 길이가 길어지므로 상기 주입구(125)로부터의 거리가 증가함에 따른 상기 가스유로(121, 122)에서 소스가스의 분압 저하가 커질 수 있다. 이러한 경우 상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122)에서의 분압 저하 억제 효과가 저하될 수 있으며, 배기부(145)가 구비되더라도 상기 제1 및 제2 가스유로(121, 122)의 소스가스 분압이 저하되는 것을 충분히 완화하기 어려울 수 있다.
도 6과 도 7은 대형 샤워헤드(102)에서 이러한 소스가스 분압 저하를 억제하기 위해서 상기 샤워헤드(102)를 복수개의 셀(221)로 분할하였다.
이하에서는 도 6과 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 샤워헤드(102)에 대해 설명한다. 참조적으로 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 샤워헤드(102)의 평면도이고, 도 7은 도 6의 샤워헤드(102)의 변형 실시예로서 분할유로가 형성된 샤워헤드(102)의 평면도이다. 여기서, 이하에서 설명하는 샤워헤드(102)는 상술한 실시예와 셀(221)로 구획된 것을 제외하고는 실질적으로 동일하며, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 명칭 및 도면부호를 사용하며 중복되는 설 명은 생략한다.
상기 샤워헤드(102)는 복수개의 셀(221)로 구획된다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 샤워헤드(102)는 5개의 셀로 구획되며, 상기 샤워헤드(102)의 중심을 기준으로 서로 대칭되는 형태로 형성된다. 이하에서는 설명의 편의상 구획된 셀을 셀(221)이라 하며 상기 각 셀(221)의 도면부호를 영문자 a 내지 e를 이용하여 구분한다.
상기 샤워헤드(102)는 서로 독립적인 공간을 형성하는 5개의 셀(221a, 221b, 221c, 221d, 221e)로 구획되고, 상기 각 셀(221a, 221b, 221c, 221d, 221e)에는 상기 셀(221) 내부로 소스가스를 공급하는 주입구(225)가 형성된다. 예를 들어, 상기 셀(221)은 서로 맞물리는 형태의 'ㄱ' 자와 'ㄴ'자 형태로 형성된 4개의 셀(221a, 221b, 221c, 221d)로 이루어지며, 한 쌍의 셀(221a, 221b)이 맞물려서 상기 샤워헤드(102)의 외곽 형태를 이루고, 상기 한 쌍의 셀(221a, 221b) 내측에 서로 맞물리는 또 다른 한 쌍의 ‘ㄱ' 자와 'ㄴ'자 형태의 셀(221c, 221d)이 형성된다. 그리고 상기 샤워헤드(102)의 중앙 부분에서는 상기 한 쌍의 셀(221c, 221d)에 의해 둘러싸인 직사각형 형태의 셀(221e)이 형성된다. 여기서, 상기 셀(221)의 크기 및 형태는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 상기 샤워헤드(102)를 분할하는 실질적으로 다양한 크기와 형태를 가질 수 있다.
여기서, 상기 셀(221)은 상술한 실시예의 가스유로(121, 122)의 역할을 한다. 즉, 상기 셀(221)은 공급된 소스가스를 상기 셀(221) 전체에 대해 소스가스를 유동시키는 버퍼 공간의 역할을 한다.
한편, 상기 셀(221)에서 상기 주입구(225)로부터 거리가 멀어짐에 따라 소스가스의 분압이 강하되는 것을 보강할 수 있도록 서로 이웃하는 셀(221)에서 서로 반대방향으로 소스가스가 유동하도록 상기 주입구(225) 위치가 결정된다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이 가장 원거리에 상기 주입구(225)가 배치되도록 상기 4개의 셀(221a, 221b, 221c, 221d)의 주입구(225)는 상기 샤워헤드(102)의 대각선 방향을 따라 배치되며, 상기 중앙 부분의 셀(221e)은 중심 부분에 상기 주입구(225)가 형성될 수 있다.
그러나 상기 주입구(225)의 위치는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 서로 이웃하는 셀(221) 사이에서 서로 반대방향으로 소스가스를 유동시킬 수 있는 실질적으로 다양한 위치에 형성될 수 있다.
한편, 상기 샤워헤드(102)가 대형화됨에 따라 하나의 셀(221)에서도 소스가스의 분압차가 발생할 수 있는데 이러한 문제점을 방지하기 위해서 상기 셀(221) 내부에서 소스가스의 유동 방향을 서로 반대방향으로 형성하기 위한 별도의 가스유로가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 셀(221, 도 6 참조)을 2분할하여 분할유로(222, 223)를 형성하고, 상기 각 분할유로(222, 223)에 서로 반대방향으로 소스가스가 유동하도록 상기 각 분할유로(222, 223)의 서로 반대쪽 단부에 각각 주입구(225)를 형성한다.
또한, 서로 인접하는 셀(221) 사이에서도 서로 반대방향으로 소스가스가 유동할 수 있도록 상기 주입구(225) 위치가 결정된다.
그러나 상기 주입구(225)의 위치는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 소스 가스의 유동 방향을 반대 방향으로 형성하며 상기 셀(221) 및 상기 분할유로(222, 223)에서 상기 주입구(225)로부터의 거리가 멀어짐에 따른 소스가스의 분압 강하를 완화시킬 수 있는 실질적으로 다양한 위치에 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 설명하기 위한 종단면도;
도 2는 도 1의 플라즈마 처리장치에서 샤워헤드의 사시도;
도 3은 도 2의 샤워헤드의 평면도;
도 4는 도 2의 샤워헤드의 다른 실시예를 설명하기 위한 사시도;
도 5는 도 2의 샤워헤드에서 플레이트의 결합 구조를 설명하기 위한 요부 종단면도;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 샤워헤드를 설명하기 위한 평면도;
도 7은 도 6의 샤워헤드의 변형 실시예에 따른 샤워헤드의 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판 100: 플라즈마 처리장치
101: 프로세스 챔버 102: 샤워헤드
103: 서셉터 104: 소스가스 공급부
105: 플라즈마 발생부 121, 122: 가스라인
123: 구획부 123a, 123b: 플레이트
124: 분사홀 125, 125a, 125b: 주입구
126, 126a, 126b: 유출단부 127, 127a, 127b: 유출구
141, 142: 공급원 143: 배기부
144, 145: 진공펌프
221, 221a, 221b, 221c, 221d, 221e: 셀
222, 223: 분할유로 225: 주입구
Claims (13)
- 플라즈마 처리장치용 샤워헤드에 있어서,상기 샤워헤드 내부 공간을 구획하고 서로 반대 방향으로 소스가스를 유동시키는 유로를 형성하는 복수개의 가스유로; 및상기 각 가스유로로 소스가스를 주입하는 주입구;를 포함하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.
- 제1항에 있어서,상기 샤워헤드는 사각형 형태를 갖고,상기 가스유로는 상기 샤워헤드의 일측에서 시작하여 상기 샤워헤드의 중앙 부분에서 끝나는 사각 나선 나선형태를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.
- 제2항에 있어서,2개의 가스유로가 형성되고, 제1 가스유로는 상기 샤워헤드의 측부인 나선의 시작 부분에 상기 주입구가 형성되고 제2 가스유로는 상기 샤워헤드의 중앙 부분인 나선의 끝 부분에 상기 주입구가 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.
- 제3항에 있어서,상기 각 가스유로에서 상기 소스가스의 유동방향을 따라 상기 주입구가 형성된 부분과 반대쪽 유출단부에는 상기 소스가스를 상기 샤워헤드 외부로 배출시키는 배기부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.
- 제1항에 있어서,상기 샤워헤드는 제1 플레이트와 분사홀이 형성된 제2 플레이트가 결합되어 형성되며,상기 제1 플레이트의 일부가 요입되어 상기 제2 플레이트에 고정된 결합부가 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.
- 제5항에 있어서,상기 결합부는 상기 가스유로를 구획하도록 사각 나선형태로 형성되며 상기 각 가스유로가 독립된 유로를 형성하도록 기밀성이 높게 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.
- 제5항에 있어서,상기 결합부는 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트가 용접 결합되는 메탈실(metal seal)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.
- 플라즈마 처리장치용 샤워헤드에 있어서,상기 샤워헤드를 분할하는 복수개의 셀; 및상기 각 셀에 구비되어 상기 셀 내부로 소스가스를 주입하는 주입구;를 포함하고,서로 이웃하는 셀 사이의 소스가스의 유동 방향이 서로 반대방향으로 형성되도록 상기 주입구가 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.
- 제8항에 있어서,상기 샤워헤드는 사각형 형태를 갖고,상기 셀은 서로 맞물리는 'ㄱ'자와 'ㄴ'자 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.
- 제8항에 있어서,상기 주입구는 상기 샤워헤드의 대각선을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.
- 플라즈마 처리장치용 샤워헤드에 있어서,상기 샤워헤드를 분할하는 복수개의 셀;상기 셀 내부를 분할하고 서로 반대 방향으로 소스가스를 유동시키는 유로를 형성하는 복수개의 분할유로; 및상기 각 분할유로에 구비되어 상기 분할유로 내부로 소스가스를 주입하는 주입구;를 포함하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.
- 제11항에 있어서,상기 샤워헤드는 사각형 형태를 갖고,상기 셀은 서로 맞물리는 'ㄱ'자와 'ㄴ'자 형태를 갖고, 상기 분할유로는 상기 셀을 이등분하도록 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.
- 제12항에 있어서,상기 주입구는 상기 분할유로의 각 단부에 형성되되, 상기 샤워헤드의 대각선 방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.
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