KR101696252B1 - 기판처리장치의 샤워헤드 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판처리장치의 샤워헤드 어셈블리에 관한 것으로서, 기판에 대향하여 설치되며 복수의 분사공을 구비한 하부샤워헤드와, 상기 하부샤워헤드와 상기 챔버본체의 챔버리드 사이에 배치되며 상부샤워헤드와, 상기 상부샤워헤드와 상기 하부샤워헤드 사이에 배치되어 상기 상부샤워헤드와 상기 하부샤워헤드를 절연시키는 RF절연부를 구비하고, 상부샤워헤드는 상기 하부샤워헤드를 향하여 돌출되어 형성되며 상기 분사공에 삽입되는 플라즈마생성돌기를 구비하여, 샤워헤드 어셈블리를 상부샤워헤드와 하부샤워헤드의 이중구조로 구성하여 기판의 상부에서 직접적으로 플라즈마를 발생시키지 않고 상기 샤워헤드 어셈블리 내에서 플라즈마를 생성시켜 플라즈마에 의해 기판이 손상을 입는 것을 방지할 수 있고, 기판에 손상을 주지 않으면서도 상술한 바와 같은 플라즈마생성돌기와 분사공에 의해 플라즈마의 발생위치를 기판과 가깝게 구성하여 라디컬의 손실을 최소화할 수 있다.
Description
본 발명은 기판처리장치의 샤워헤드 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판에 손상을 주지 않고 라디컬의 손실을 최소화할 수 있는 기판처리장치의 샤워헤드 어셈블리에 관한 것이다.
종래의 기판처리장치는 고주파 전원으로부터 공급되는 고주파 전력을 이용하여 반응 챔버 내에 플라즈마를 발생하는 샤워헤드 전극과 히터블럭 또는 서셉터 사이에서 플라즈마를 발생시켜 증착공정이나 에칭공정을 진행하고 있다.
도 1은 종래기술에 의한 기판처리장치를 나타낸 것이다. 종래의 기판처리장치는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내의 상부에 마련되어 반응가스를 분사시키는 샤워헤드(200)와, 상기 챔버(100)내의 하부에 마련되어 기판(W)을 안착시키는 히터블럭(300)과, 배기수단(400)으로 구성되며, 상기 챔버(100)의 일측벽 또는 양측벽에는 기판출입구(110)가 형성되어, 상기 기판출입구(110)를 통하여 기판(W)이 이송수단에 의해 반입 및 반출된다.
그러나 이러한 종래의 기판처리장치에서는 기판의 바로 위에서 직접적으로 플라즈마가 발생하기 때문에, 기판상에 형성된 이전 공정의 패턴이나 이전 공정의 막 성질이 플라즈마에 의해 영향을 받아 막이 손상을 입게 되기 쉽다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마를 기판에 직접적으로 영향을 주지 않도록 발생시켜서 기판에 손상을 주지 않으면서도 플라즈마의 발생위치를 기판과 가깝게 구성하여 라디컬의 손실을 최소화할 수 있는 기판처리장치의 샤워헤드 어셈블리를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 기판처리장치의 샤워헤드 어셈블리는, 반응공간을 형성하는 챔버본체내에 설치되는 기판처리장치의 샤워헤드에 있어서, 기판에 대향하여 설치되며 복수의 분사공을 구비한 하부샤워헤드와, 상기 하부샤워헤드와 상기 챔버본체의 챔버리드 사이에 배치되며 상기 하부샤워헤드를 향하여 돌출되어 형성되며 상기 분사공에 삽입되는 플라즈마생성돌기를 포함하는 상부샤워헤드와, 상기 상부샤워헤드와 상기 하부샤워헤드 사이에 배치되어 상기 상부샤워헤드와 상기 하부샤워헤드를 절연시키는 RF절연부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 상부샤워헤드에는 RF전력이 공급되어 RF전극으로 구성되고, 상기 하부샤워헤드는 접지되어 접지전극으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부샤워헤드에는 상기 플라즈마생성돌기의 주변에 형성되며 상기 챔버본체로 공급되는 반응가스가 통과하는 복수의 가스공급홀이 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부샤워헤드의 상기 분사공은, 상기 상부샤워헤드를 통과한 상기 반응가스가 상기 기판을 향하여 이동하는 가스이동통로이며, 상기 플라즈마생성돌기와의 사이에서 플라즈마가 생성되도록 상기 플라즈마생성돌기보다 큰 내경을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 RF절연부와 상기 하부샤워헤드 사이 또는 상기 RF절연부와 상기 상부샤워헤드 사이에는 버퍼공간이 마련되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 분사공은 하단부에 테이퍼부를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 테이퍼부는 내경이 점차 감소하는 제 1 테이퍼부와, 상기 제 1 테이퍼부의 하부에 형성되며 내경이 점차 증가하는 제 2 테이퍼부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 샤워헤드 어셈블리를 상부샤워헤드와 하부샤워헤드의 이중구조로 구성하여 기판의 상부에서 직접적으로 플라즈마를 발생시키지 않고 상기 샤워헤드 어셈블리 내에서 플라즈마를 생성시켜 플라즈마에 의해 기판이 직접적인 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기판에 손상을 주지 않으면서도 상술한 바와 같은 플라즈마생성돌기와 분사공에 의해 플라즈마의 발생위치를 기판과 가깝게 구성하여 라디컬의 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 분사공의 제 1 테이퍼부에 의해 가스의 압력을 높여줄 수 있고 라디칼 양은 유지하면서 이온을 감소 또는 제거할 수 있으며, 상기 분사공의 제 2 테이퍼부에 의해 라디컬이 기판상에 보다 균일하게 공급될 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 기판처리장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 기판처리장치의 샤워헤드어셈블리를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 상부샤워헤드를 저면에서 본 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 샤워헤드어셈블리의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 기판처리장치의 샤워헤드어셈블리를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 상부샤워헤드를 저면에서 본 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 샤워헤드어셈블리의 다른 예를 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명에 의한 샤워헤드어셈블리에 대하여 실시예로써 상세하게 설명한다.
도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 샤워헤드 어셈블리(1), 챔버본체(2), 기판승강지지부(3), 서셉터(4)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 챔버본체(2)는 밀실하게 구성되어 있고, 챔버본체(2)의 상부에는 챔버리드(5)가 구비된다. 상기 챔버본체(2)의 내부공간에서는 식각공정이 진행된다. 상기 챔버본체(2)의 일측 또는 양측에, 상기 챔버본체(2)의 반응공간 내부로 이송수단(미도시)에 의해 기판(W)을 반입 또는 반출하기 위한 기판출입구(미도시)가 마련된다.
또한, 상기 챔버본체(2)의 일측에는 배기홀(미도시)이 설치되어 반응에 사용된 후의 배기가스를 상기 챔버본체(2)의 외부로 배기한다.
상기 챔버본체(2)의 내부에는 기판(w)을 안정적으로 지지하는 기판승강지지부(3)와 히터(4)가 설치된다. 상기 기판승강지지부(3)는 상기 서셉터(4)와 일체로 형성되어, 기판이 안착된 상기 서셉터(4)를 승강 구동하고, 회전도 가능하다.
상기 챔버리드(5)의 하부에는 배플(6)이 마련된다. 상기 배플(6)은 상기 챔버본체(2)의 외부에 설치된 반응가스 공급원(미도시)과 연결되어 반응가스를 공급받아, 챔버 내에 균일한 가스가 분포될 수 있도록 해준다.
상기 챔버본체(2)의 반응공간 상부에는 상기 챔버리드(5)의 하부에 상기 샤워헤드 어셈블리(1)가 마련된다.
본 발명에 의한 상기 샤워헤드 어셈블리(1)는, 샤워헤드를 상부샤워헤드와 하부샤워헤드의 이중구조로 구성하여 상기 샤워헤드 어셈블리(1) 내에서 플라즈마를 생성시키도록 구성된다.
상기 샤워헤드 어셈블리(1)는, 하부샤워헤드(10)와, 상부샤워헤드(20)와, RF절연부(30)를 구비한다.
상기 하부샤워헤드(10)는 기판(W)이 안착되는 상기 서셉터(4)에 대향하여 설치되며, 상기 상부샤워헤드(20)는 상기 하부샤워헤드(10)의 상부에 설치된다.
본 실시예에 있어서, 상기 상부샤워헤드(20)에는 RF전력이 공급되어 RF전극으로 구성되고, 상기 하부샤워헤드(10)는 접지되어 접지전극으로 구성될 수 있으며, RF전극으로 기능하는 상기 상부샤워헤드(20)와 접지전극으로 기능하는 상기 하부샤워헤드(10) 사이에서 RF 플라즈마가 생성된다.
한편, 본 실시예에 있어서, 상기 상부샤워헤드(20)는 RF전극으로, 상기 하부샤워헤드(10)는 접지전극으로 구성되는 것을 예로 하였지만, 반드시 이에 한정되지 않고, 상기 상부샤워헤드(20)를 접지전극으로, 상기 하부샤워헤드(10)를 RF전극으로 구성할 수도 있다.
상기 상부샤워헤드(20)는 상기 챔버본체(2)의 상기 챔버리드(5)의 하부에 설치되며, 상기 배플(6)로부터 반응가스를 공급받는다.
상기 상부샤워헤드(20)의 저면에는 플라즈마생성돌기(21)가 마련된다. 상기 플라즈마생성돌기(21)는 상기 상부샤워헤드(20)로부터 상기 하부샤워헤드(10)를 향하여 돌출되어 형성된다. 상기 플라즈마생성돌기(21)는 상기 상부샤워헤드(20)의 하부에 배치된 상기 RF절연부(30)를 관통하여 상기 하부샤워헤드(10)의 분사공(12)에 삽입된다.
상기 플라즈마생성돌기(21)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 상부샤워헤드(20)의 저면에 서로 일정 간격 이격되도록 복수 개가 형성되며 상기 플라즈마생성돌기(21) 각각의 주변에는 복수의 가스공급홀(22)이 형성된다.
상기 가스공급홀(22)은 상기 플라즈마생성돌기(21)로부터 일정 거리 이격되어 형성되며, 상기 배플(6)을 통과한 반응가스는 상기 가스공급홀(22)을 통과한 후, 후술하는 버퍼공간(11)을 통해 상기 챔버본체(2)의 반응공간으로 공급된다.
상기 가스공급홀(22)은 상기 상부샤워헤드(20)와 상기 RF절연부(30)를 관통하도록 형성되며, 상기 RF절연부(30)와 상기 하부샤워헤드(10) 사이의 상기 버퍼공간(11)과 연통하도록 구성된다.
상기 상부샤워헤드(20)의 하부에는 RF절연부(30)가 마련된다. 상기 RF절연부(30)는 RF전극과 접지전극 사이를 절연할 수 있는 재질로 형성되어 RF전극으로 기능하는 상기 상부샤워헤드(20)와 접지전극으로 기능하는 상기 하부샤워헤드(10) 사이를 절연시키도록 구성된다.
이와 반대로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 RF 절연부(30)는 상기 하부샤워헤드(10)의 상부에도 마련될 수 있다.
상기 RF절연부(30)는 상기 하부샤워헤드(10)와 일정 거리 이격되어 설치되어, 상기 하부샤워헤드(10)와의 사이에 버퍼공간(11)이 형성되도록 구성된다.
상기 버퍼공간(11)을 마련함으로써, 상기 배플(6)을 통과한 반응가스는 상기 가스공급홀(22)을 통과한 후, 상기 버퍼공간(11)에 일차적으로 체류하면서 반응가스의 균일한 농도분포를 가질 수 있도록 구성된다.
상기 상부샤워헤드(20)의 하부에는 상기 기판(W)이 안착되는 상기 서셉터(4)에 대향하여 하부샤워헤드(10)가 설치된다.
상기 하부샤워헤드(10)에는 복수의 분사공(12)이 설치된다. 상기 분사공(12)은 상기 상부샤워헤드(20)의 상기 플라즈마생성돌기(21)에 상응하도록 복수 개가 형성되며, 상기 분사공(12)에는 상기 플라즈마생성돌기(21)가 삽입되도록 구성된다.
상기 분사공(12)은 상기 플라즈마생성돌기(21)와의 사이의 플라즈마 생성공간(A)에서 플라즈마가 생성되도록 상기 플라즈마생성돌기(21)보다 큰 내경을 갖도록 구성된다.
접지전극인 상기 하부샤워헤드(10)에 마련된 상기 분사공(12)에 RF전극인 상기 상부샤워헤드(20)의 상기 플라즈마생성돌기(21)가 삽입됨으로써, 상기 하부샤워헤드 내의 공간인 상기 분사공(12)의 플라즈마 생성공간(A)에서만 플라즈마가 생성될 수 있고, 기판의 상부에서 직접적으로 플라즈마를 발생시키지 않고 상기 샤워헤드 어셈블리 내에서 플라즈마를 생성시켜 플라즈마에 의해 기판이 직접적인 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기판에 손상을 주지 않으면서도 상술한 바와 같은 상기 분사공(12)과 상기 플라즈마생성돌기(21)에 의해 플라즈마의 발생위치를 기판과 가깝게 구성하여 라디컬의 손실을 최소화하고, 샤워헤드 어셈블리를 이중 구조로 구성하더라도 공간을 최대한 컴팩트하게 구성할 수 있다.
한편, 상기 분사공(12)은 하단부에 테이퍼부를 가지며, 상기 테이퍼부는 제 1 테이퍼부(12a)와 제 2 테이퍼부(12b)를 포함한다.
상기 제1 테이퍼부(12a)는 플라즈마 생성공간(A)의 상기 분사공(12)의 내경에 비하여 내경이 점차 감소하도록 구성되어, 상기 분사공(12) 내의 반응가스를 가압하여 압력을 보다 상승시킬 수 있다.
또한 이온종들이 테이퍼영역의 벽들과 접촉하여 비활성화 또는 접지 되어 라디칼 및 중성종만 통과한다.
또한, 상기 제 2 테이퍼부(12b)는 상기 제 1 테이퍼부(12a)의 하부에 형성되며, 상기 제 1 테이퍼부(12a)의 내경에 비하여 내경이 점차 증가하도록 구성되어, 라디컬이 확산되면서 기판상에 보다 균일하게 공급될 수 있도록 구성된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
1 ; 샤워헤드 어셈블리
10 : 하부샤워헤드
20 : 상부샤워헤드
30 : RF절연부
10 : 하부샤워헤드
20 : 상부샤워헤드
30 : RF절연부
Claims (7)
- 반응공간을 형성하는 챔버본체내에 설치되는 기판처리장치의 샤워헤드에 있어서,
기판에 대향하여 설치되며 복수의 분사공을 구비한 하부샤워헤드와,
상기 하부샤워헤드와 상기 챔버본체의 챔버리드 사이에 배치되며, 상기 하부샤워헤드를 향하여 돌출되어 형성되며 일끝단이 상기 분사공에 삽입되고 수용되어 상기 분사공 내에서 플라즈마를 생성시키는 플라즈마생성돌기를 포함하는 상부샤워헤드와,
상기 상부샤워헤드와 상기 하부샤워헤드 사이에 배치되어 상기 상부샤워헤드와 상기 하부샤워헤드를 절연시키는 RF절연부를 구비하며,
상기 상부샤워헤드에는 상기 플라즈마생성돌기의 주변에 형성되며 상기 챔버본체로 공급되는 반응가스가 통과하는 복수의 가스공급홀이 마련되고,
상기 RF절연부와 상기 하부샤워헤드 사이 또는 상기 RF절연부와 상기 상부샤워헤드 사이에는 버퍼공간이 마련되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 샤워헤드 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,
상기 상부샤워헤드에는 RF전력이 공급되어 RF전극으로 구성되고,
상기 하부샤워헤드는 접지되어 접지전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 샤워헤드 어셈블리.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 하부샤워헤드의 상기 분사공은,
상기 상부샤워헤드를 통과한 상기 반응가스가 상기 기판을 향하여 이동하는 가스이동통로이며, 상기 플라즈마생성돌기와의 사이에서 플라즈마가 생성되도록 상기 플라즈마생성돌기보다 큰 내경을 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 샤워헤드 어셈블리.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 분사공은 하단부에 테이퍼부를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 샤워헤드 어셈블리.
- 제 6 항에 있어서,
상기 테이퍼부는 내경이 점차 감소하는 제 1 테이퍼부와, 상기 제 1 테이퍼부의 하부에 형성되며 내경이 점차 증가하는 제 2 테이퍼부가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 샤워헤드 어셈블리.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150136400A KR101696252B1 (ko) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | 기판처리장치의 샤워헤드 어셈블리 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101696252B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113302729A (zh) * | 2019-01-29 | 2021-08-24 | 周星工程股份有限公司 | 喷头及包括该喷头的基板处理装置 |
| KR20220084880A (ko) | 2020-12-14 | 2022-06-21 | (주)티티에스 | 히터 및 샤워헤드의 원자층 박막 코팅을 위한 원자층 박막 증착 코팅 장치 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100025699A (ko) * | 2008-08-28 | 2010-03-10 | 다이나믹솔라디자인 주식회사 | 용량 결합 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 플라즈마 처리 방법 및 이것에 의해 제조된 반도체 장치 |
| KR100997104B1 (ko) | 2008-07-04 | 2010-11-29 | 주식회사 테스 | 반도체 제조용 샤워헤드 및 이 샤워헤드를 구비한 반도체제조장치 |
| KR20140115652A (ko) * | 2013-03-21 | 2014-10-01 | 주식회사 테스 | 대면적 기판 처리 장치 |
| KR20140134246A (ko) * | 2014-10-21 | 2014-11-21 | 주성엔지니어링(주) | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
-
2015
- 2015-09-25 KR KR1020150136400A patent/KR101696252B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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