KR102017962B1 - 샤워 헤드 및 성막 장치 - Google Patents

샤워 헤드 및 성막 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102017962B1
KR102017962B1 KR1020177010087A KR20177010087A KR102017962B1 KR 102017962 B1 KR102017962 B1 KR 102017962B1 KR 1020177010087 A KR1020177010087 A KR 1020177010087A KR 20177010087 A KR20177010087 A KR 20177010087A KR 102017962 B1 KR102017962 B1 KR 102017962B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
flow path
gas injection
shower head
flow paths
Prior art date
Application number
KR1020177010087A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170054500A (ko
Inventor
요지 이이즈카
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20170054500A publication Critical patent/KR20170054500A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102017962B1 publication Critical patent/KR102017962B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B05B1/18—Roses; Shower heads
    • B05B1/185—Roses; Shower heads characterised by their outlet element; Mounting arrangements therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

일 실시형태에서는 성막 장치용의 샤워 헤드가 제공된다. 이 샤워 헤드는 두께 방향을 따라 연장되는 복수의 가스 분사 구멍이 형성된 가스 분사 플레이트와, 공통 유로로부터 복수의 가스 분사 구멍에 가스를 인도하기 위한 복수의 유로로서, 공통 유로에 접속되는 일단 및 타단을 갖는, 해당 복수의 유로를 제공하는 가스 공급부를 구비하고, 복수의 유로 중 임의의 2개의 유로로서, 한쪽의 유로의 일단의 배치 위치와 타단의 배치 위치와의 제 1 직선 거리가 다른쪽의 유로의 일단의 배치 위치와 타단의 배치 위치와의 제 2 직선 거리보다 짧은, 해당 2개의 유로는 한쪽의 유로의 길이와 제 1 직선 거리와의 차이가 다른쪽의 유로의 길이와 제 2 직선 거리와의 차이보다 큰 관계를 갖는다.

Description

샤워 헤드 및 성막 장치{SHOWER HEAD AND DEPOSITION SYSTEM}
본 발명의 실시형태는 샤워 헤드 및 성막 장치에 관한 것이다.
반도체 장치 및 액정 표시 장치 등의 전자 장치의 제조에 있어서는, CVD(Chemical Vapor Deposition)법이나 ALD(Atomic Layer Deposition)법 등의 성막법을 이용하여 피처리체 상에 박막을 형성하는 경우가 있다. 이러한 성막법에서는, 피처리체의 면 내에서 균일한 박막을 형성하는 것이 요구된다. 피처리체의 면 내에서 균일한 박막을 형성하기 위해, 성막용 가스를 피처리체에 샤워 형상으로 토출하는 샤워 헤드를 구비한 성막 장치가 알려져 있다.
예컨대, 특허문헌 1~4에는 샤워 헤드를 구비한 증착 장치가 기재되어 있다. 특허문헌 1~4의 성막 장치는 처리 용기, 탑재대 및 샤워 헤드를 구비하고 있다. 처리 용기는 그 내측에 피처리체를 처리하는 처리 공간을 구획 형성하고 있다. 탑재대는 처리 용기 내에 마련되어 있고, 피처리체를 탑재한다. 샤워 헤드는 탑재대의 위쪽에 마련되어 있고, 탑재대 상에 탑재된 피처리체를 향해 성막용 가스를 공급한다.
또한, 특허문헌 1~4에 기재된 샤워 헤드의 내부에는 가스 확산실이 형성되어 있다. 이 가스 확산실은 그 내부에서 가스원으로부터 공급되는 성막용 가스를 확산한다. 이 가스 확산실에는 처리 공간을 향해 개구되는 복수의 가스 분사 구멍이 연통되어 있다. 이들 샤워 헤드는 가스원으로부터 공급된 가스를 가스 확산실 내에서 확산시키고, 확산된 처리 가스를 가스 분사 구멍을 거쳐서 피처리체를 향해 분사한다. 그러나, 가스 확산실을 내부에 갖는 샤워 헤드에서는 가스 종류를 전환할 때 가스가 가스 확산실 내에 체류하여, 샤워 헤드 내의 처리 가스를 적절하게 배출(퍼지)할 수 없는 경우가 있다. 그 결과, 다른 종류의 가스가 혼합되어, 피처리체에 파티클이 형성될 우려가 있다.
특허문헌 5에는 샤워 헤드 내의 가스를 적절하게 배출하는 것을 가능하게 하는 샤워 헤드가 기재되어 있다. 이 샤워 헤드는 그 일단이 복수의 가스 분사 구멍에 개별적으로 접속되는 복수의 세관을 구비하고 있다. 복수의 세관의 타단은 가스 공급 통로에 접속되어 있다. 이 특허문헌 5에 기재된 샤워 헤드는 내부에 가스가 정체되는 공간을 형성하지 않도록 함으로써 단시간에 샤워 헤드 내의 가스의 치환을 가능하게 한다.
국제 공개 제 2013/015281 호 일본 공표 특허 제 2009-524244 호 공보 일본 공개 특허 제 2007-27490 호 공보 일본 공개 특허 제 2008-297597 호 공보 일본 공개 특허 제 2004-277772 호 공보
그러나, 특허문헌 5의 샤워 헤드에서는, 복수의 가스 분사 구멍으로부터 토출되는 가스의 유량은 가스 분사 구멍의 형성 위치에 따라 다르다. 토출되는 가스의 유량이 가스 분사 구멍의 형성 위치에 따라 상이할 경우에는 피처리체의 면 내의 위치에 따라 성막되는 막의 두께가 달라져 버려서, 성막의 면내 균일성이 악화된다.
따라서, 본 기술 분야에서는 복수의 가스 분사 구멍으로부터 토출되는 가스의 유량의 차이를 줄이는 것이 요청되고 있다.
일 측면에서는, 성막 장치용의 샤워 헤드가 제공된다. 이 샤워 헤드는 두께 방향을 따라 연장되는 복수의 가스 분사 구멍이 형성된 가스 분사 플레이트와, 공통 유로로부터 복수의 가스 분사 구멍의 적어도 몇 개에 가스를 인도하기 위한 복수의 유로로서, 공통 유로에 접속되는 일단 및 타단을 갖는, 해당 복수의 유로를 제공하는 가스 공급부를 구비한다. 복수의 유로 중 임의의 2개의 유로로서, 한쪽의 유로의 일단의 배치 위치와 타단의 배치 위치와의 제 1 직선 거리가 다른쪽의 유로의 일단의 배치 위치와 타단의 배치 위치와의 제 2 직선 거리보다 짧은, 해당 2개의 유로는 한쪽의 유로의 길이와 제 1 직선 거리와의 차이가 다른쪽의 유로의 길이와 제 2 직선 거리와의 차이보다 큰 관계를 갖는다.
일 측면에 따른 샤워 헤드에서는, 임의의 2개의 유로 중 한쪽의 유로의 타단은 공통 유로의 접속 위치에 대해 제 1 직선 거리로 이격되어 있다. 다른쪽의 유로의 타단은 공통 유로의 접속 위치에 대해 제 2 직선 거리로 이격되어 있다. 이러한 구성을 갖는 샤워 헤드에서, 한쪽의 유로 및 다른쪽의 유로가 각각의 일단과 타단 사이에서 직선적으로 마련되어 있으면, 각 유로의 길이에 차이가 발생하므로, 2개의 유로의 컨덕턴스에 차이가 생긴다. 이에 대하여, 일 측면에 따른 샤워 헤드에서는, 한쪽의 유로의 길이와 제 1 직선 거리와의 차이가 다른쪽의 유로의 길이와 제 2 직선 거리와의 차이보다 큰 관계를 가지므로, 한쪽의 유로와 다른쪽의 유로 사이의 길이의 차이가 작아진다. 이 때문에, 각 유로의 컨덕턴스의 차이가 작아지고, 그 결과, 복수의 가스 분사 구멍으로부터 토출되는 가스의 유량의 차이를 줄일 수 있다.
일 형태에서는, 가스 공급부는 복수의 유로 중 적어도 하나의 유로의 타단을 복수의 가스 분사 구멍 중 적어도 몇 개의 가스 분사 구멍에 접속하는 분기 유로를 추가로 제공해도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 상기 복수의 유로의 수를 줄일 수 있기 때문에, 샤워 헤드를 소형화할 수 있다.
일 형태에서는, 가스 공급부는 복수의 유로를 제공하는 복수의 배관을 갖고, 해당 복수의 배관은 가요성을 가지고 있어도 좋다. 또한, 일 형태에서는, 가스 공급부는, 복수의 공동이 형성된 블록 형상의 부재를 가지며, 해당 복수의 공동이 복수의 유로를 구성해도 좋다. 블록 형상의 부재에 형성된 복수의 공동이 복수의 유로를 구성하도록 한 경우에는, 샤워 헤드의 부품수를 줄일 수 있다. 또한, 일 형태에서는, 블록 형상의 부재는 3D 프린터를 이용하여 형성되어 있어도 좋다. 이에 의해, 복잡한 형상을 갖는 블록 형상의 부재를 형성하는 것이 가능하게 된다.
일 형태에서는, 가스 공급부는, 다른 공통 유로로부터 복수의 가스 분사 구멍의 적어도 몇 개에 가스를 인도하기 위한 복수의 다른 유로로서, 다른 공통 유로에 접속되는 일단 및 타단을 갖는, 해당 복수의 다른 유로를 추가로 제공하고, 복수의 다른 유로 중 임의의 2개의 다른 유로로서, 한쪽의 다른 유로의 일단의 배치 위치와 타단의 배치 위치와의 제 3 직선 거리가 다른쪽의 다른 유로의 일단의 배치 위치와 타단의 배치 위치와의 제 4 직선 거리보다 짧은, 해당 2개의 다른 유로는 한쪽의 다른 유로의 길이와 제 3 직선 거리와의 차이가 다른쪽의 다른 유로의 길이와 제 4 직선 거리와의 차이보다 큰 관계를 가지고 있어도 좋다. 본 형태에 의하면, 공통 유로로부터 공급되는 가스와 다른 공통 유로로부터 공급되는 가스가 혼합되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
일 형태에서는, 복수의 가스 분사 구멍은 가스 분사 플레이트의 두께 방향에 직교하는 제 1 방향, 및 두께 방향 및 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향을 따라 배열되어 있고, 복수의 유로의 타단 및 복수의 다른 유로의 타단은 제 1 방향 및 제 2 방향의 각각에서 복수의 가스 분사 구멍에 교대로 접속되어 있어도 좋다. 본 형태에 의하면, 복수의 유로의 타단 및 복수의 다른 유로의 타단이 제 1 방향 및 제 2 방향의 각각에서 복수의 가스 분사 구멍에 교대로 접속되어 있으므로, 공통 유로로부터의 가스 및 다른 공통 유로로부터의 가스를 가스 분사 플레이트의 아래쪽을 향해 균일하게 분사할 수 있게 된다. 또한, 일 형태에서는, 가스 분사 플레이트는 원반 형상을 가지고 있으며, 복수의 가스 분사 구멍은, 두께 방향에서 볼 때, 가스 분사 플레이트의 둘레 방향 및 반경 방향을 따라 배열되어 있고, 복수의 유로의 타단 및 복수의 다른 유로의 타단은 둘레 방향 및 반경 방향의 각각에서 복수의 가스 분사 구멍에 교대로 접속되어 있어도 좋다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 성막 장치는 상술한 샤워 헤드를 구비하고 있다.
본 발명의 일 측면 및 실시형태에 의하면, 복수의 가스 분사 구멍으로부터 토출되는 가스의 유량의 차이를 줄일 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 성막 장치의 구성을 나타내는 개략 단면도,
도 2는 일 실시형태에 따른 샤워 헤드를 나타내는 개략 단면도,
도 3은 가스 분사 플레이트의 사시도,
도 4는 도 2의 복수의 배관 중 임의의 2개의 배관을 골라내서 나타낸 개략 단면도,
도 5의 (a)는 저류부에 공급되는 가스의 유량을 나타내는 타임 차트이며, (b)는 제 1 가스 분사 구멍 및 제 2 가스 분사 구멍으로부터 분사되는 가스의 타이밍을 나타내는 도면,
도 6은 다른 실시형태에 따른 샤워 헤드를 나타내는 개략 단면도,
도 7은 또 다른 실시형태에 따른 샤워 헤드를 나타내는 개략 단면도,
도 8은 또 다른 실시형태에 따른 샤워 헤드를 나타내는 개략 단면도,
도 9는 또 다른 실시형태에 따른 샤워 헤드를 나타내는 개략 단면도.
이하, 도면을 참조하여 다양한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 동일 또는 상당 부분에 대한 중복된 설명은 생략한다.
먼저, 일 실시형태에 따른 성막 장치에 대해 설명한다. 도 1은 일 실시형태의 성막 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에는, 성막 장치(10)의 단면 구조가 개략적으로 도시되어 있다. 성막 장치(10)는 ALD법을 이용하여 피처리체 상에 박막을 형성하는 장치이다.
성막 장치(10)는 대략 원통형의 처리 용기(12)를 구비하고 있다. 처리 용기(12)는 측벽(12a), 바닥벽(12b) 및 상벽(12c)을 포함하고 있으며, 그 내부에 처리 공간(S)을 구획 형성하고 있다. 측벽(12a)은 원통 형상을 가지고 있으며, 축선(Z) 방향을 따라 연장되어 있다. 바닥벽(12b) 및 상벽(12c)은 각각 측벽(12a)의 하단측 및 상단측에 마련되어 있다. 처리 용기(12)는, 예컨대 알루미늄으로 구성되어 있다.
처리 용기(12)의 바닥벽(12b)에는 배기 구멍(12d)을 갖는 배기관(24)이 마련되어 있다. 배기관(24)은 배기 장치(26)에 접속되어 있다. 배기 장치(26)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 가지고 있다. 배기 장치(26)에 의해, 처리 용기(12) 내의 처리 공간(S)을 소망의 진공도까지 감압할 수 있다. 또한, 처리 용기(12) 내의 측벽(12a)에는 피처리체(W)의 반입·반출구(12g)가 마련되어 있으며, 이 반입·반출구(12g)에는 해당 반입·반출구(12g)를 개폐하는 게이트 밸브(28)가 마련되어 있다.
처리 용기(12) 내에는 탑재대(14)가 배치되어 있다. 탑재대(14)는 대략 원반 형상을 가지고 있으며, 그 중심 축선이 축선(Z)과 일치하도록 마련되어 있다. 탑재대(14) 위에는 피처리체(W)가 탑재된다. 탑재대(14)는 Z축 주위로 회전 가능하게 지지축(18)에 축지지되어 있다. 지지축(18)은 탑재대(14)의 아래에서 Z축 방향으로 연장되어 있다. 지지축(18)의 하단에는 구동 기구(20)가 접속되어 있다. 구동 기구(20)는 후술하는 제어부(Cnt)로부터 제어 신호를 수신하고, 제어 신호에 따른 회전 속도로 지지축(18)을 축 주위로 회전시킨다.
또한, 탑재대(14)의 내부에는 히터(16)가 마련되어 있다. 이 히터(16)는 히터 전원(22)에 접속되어 있으며, 히터 전원(22)로부터 공급되는 전력에 의해 열을 발생하여 피처리체(W)를 가열한다.
처리 용기(12)의 상부에는 샤워 헤드(30)가 마련되어 있다. 이하, 도 1과 함께, 도 2 및 도 3을 참조하여 샤워 헤드(30)에 대해 설명한다. 도 2는 일 실시형태의 샤워 헤드를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 일 실시형태의 샤워 헤드는 가스원으로부터 공급된 가스를 피처리체(W)를 향해 샤워 형상으로 분사한다. 샤워 헤드(30)는 가스 분사 플레이트(32), 복수의 배관(36) 및 저류부(38)를 포함하고 있다.
가스 분사 플레이트(32)는 그 중심 축선이 축선(Z)과 일치하도록 마련되어 있으며, 처리 공간(S)을 거쳐서 탑재대(14)와 대면하도록 배치되어 있다. 도 3은 가스 분사 플레이트(32)의 일 예를 나타내는 사시도이다. 가스 분사 플레이트(32)는 대략 원반 형상을 가지고 있으며, 그 전면에 두께 방향을 따라 연장되는 복수의 가스 분사 구멍(34)이 형성되어 있다. 복수의 가스 분사 구멍(34)은 가스 분사 플레이트(32)의 면 내에서 서로 직교하는 X 방향(제 1 방향) 및 Y 방향(제 2 방향)을 따라 2차원 형상으로 배열되어 있다. 즉, 복수의 가스 분사 구멍(34)은 가스 분사 플레이트(32)의 두께 방향에 직교하는 X 방향, 및 두께 방향 및 X 방향에 직교하는 Y 방향을 따라 배열되어 있다.
저류부(38)는 처리 용기(12)의 상벽(12c)에 마련되어 있다. 저류부(38)는 예컨대 양단이 덮개 폐쇄된 관체이며, 그 내부에 가스를 확산시키기 위한 공간을 구획 형성하고 있다. 저류부(38)에는 저류부(38)의 내부 공간에 연통하도록 가스 공급로(39a, 39b, 39c)의 일단이 접속되어 있다. 가스 공급로(39a)의 타단은 유량 제어기(M1) 및 밸브(V1)를 거쳐서 가스 소스(GS1)에 접속되어 있다. 가스 공급로(39b)의 타단은 유량 제어기(M2) 및 밸브(V2)를 거쳐서 가스 소스(GS2)에 접속되어 있다. 가스 공급로(39c)의 타단은 유량 제어기(M3) 및 밸브(V3)를 거쳐서 가스 소스(GS3)에 접속되어 있다.
가스 소스(GS1, GS2, GS3)는 각각 박막 형성용의 원료 가스, 박막 개질용의 개질 가스, 퍼지 가스의 가스원이다. 퍼지 가스는 샤워 헤드(30) 내에 잔류하는 가스를 외부로 배출하기 위한 가스이며, 예컨대 수소 가스나 질소 가스이다. 밸브(V1, V2, V3)는 각각 가스 소스(GS1, GS2, GS3)로부터의 가스의 공급 및 공급 정지를 전환한다. 유량 제어기(M1, M2, M3)는, 예컨대 매스플로우 컨트롤러이며, 각각 가스 소스(GS1, GS2, GS3)로부터의 가스의 유량을 조정한다. 저류부(38)는 가스 소스(GS1, GS2, GS3)로부터 공급되는 가스를 그 내부 공간에서 확산하고, 확산된 가스를 복수의 배관(36)의 각각에 분배하는 공통 유로로서 기능한다.
복수의 배관(36)은 일단(E1) 및 타단(E2)을 가지고 있다. 복수의 배관(36)의 일단(E1)은 저류부(38)의 내부 공간에 연통하도록 저류부(38)에 접속되어 있다. 복수의 배관(36)의 타단(E2)은 가스 분사 플레이트(32)의 복수의 가스 분사 구멍(34)에 각각 접속되어 있다. 복수의 배관(36)은 가요성을 갖는 배관이며, 예컨대 테프론(등록상표)으로 구성되어 있다. 또한, 복수의 배관(36)은 굴곡 성형한 스테인리스제의 관이어도 좋다. 또한, 복수의 배관(36)은 대략 동일한 내경을 가질 수 있다. 이들 복수의 배관(36)은 가스 소스(GS1~GS3)로부터 저류부(38)에 도입된 가스를 복수의 가스 분사 구멍(34)의 각각에 개별적으로 인도하기 위한 복수의 유로를 제공한다. 복수의 배관(36)은 저류부(38)로부터 복수의 가스 분사 구멍(34)에 가스를 인도하기 위한 가스 공급부로서 기능한다.
복수의 배관(36)의 각각은 가스 분사 플레이트(32)와 저류부(38) 사이에서 굴곡된 상태로 배치되어 있다. 즉, 복수의 배관(36)의 각각은 그 일단(E1)과 타단(E2) 사이의 직선 거리보다 긴 관로 길이를 가지고 있다. 이하, 복수의 배관(36) 중 임의의 2개의 배관에 주목하여 복수의 배관(36)끼리의 관계성에 대해 설명한다.
도 4는 도 2에 도시하는 샤워 헤드(30)의 복수의 배관(36) 중 임의의 2개의 배관인 제 1 배관(36a) 및 제 2 배관(36b)을 골라내서 도시한 개략 단면도이다. 제 1 배관(36a)은 일단(E1)이 저류부(38)에 접속되고 타단(E2)이 가스 분사 구멍(34a)에 접속되어 있다. 제 2 배관(36b)은 일단(E1)이 저류부(38)에 접속되고 타단(E2)이 가스 분사 구멍(34b)에 접속되어 있다. 가스 분사 구멍(34a)은 가스 분사 구멍(34b)보다 저류부(38)에 가까운 위치에 형성되어 있다. 즉, 제 1 배관(36a)의 일단(E1)의 배치 위치와 제 1 배관(36a)의 타단(E2)의 배치 위치와의 제 1 직선 거리(LD1)는 제 2 배관(36b)의 일단(E1)의 배치 위치와 제 2 배관(36b)의 타단(E2)의 배치 위치와의 제 2 직선 거리(LD2)보다 작은 관계를 가지고 있다. 즉, 제 1 직선 거리(LD1)와 제 2 직선 거리(LD2)는 서로 상이하다.
제 1 배관(36a) 및 제 2 배관(36b)은 각각 제 1 직선 거리(LD1) 및 제 2 직선 거리(LD2)보다 긴 길이를 가지고 있다. 저류부(38)와 가스 분사 구멍(34a)을 연결한 가상적인 직선, 즉 제 1 배관(36a)의 일단(E1)의 배치 위치와 타단(E2)의 배치 위치를 연결한 가상적인 직선을 직선(SL1)이라 하면, 제 1 배관(36a)은 저류부(38)의 접속 위치로부터 직선(SL1)에서 멀어지는 방향으로 연장되며, 그 도중 위치에서 되돌아와 직선(SL1)에 접근하는 방향으로 연장되어 가스 분사 구멍(34a)에 접속한다. 마찬가지로, 저류부(38)와 가스 분사 구멍(34b)을 연결한 가상적인 직선, 즉 제 2 배관(36b)의 일단(E1)의 배치 위치와 타단(E2)의 배치 위치를 연결한 가상적인 직선을 직선(SL2)이라 하면, 제 2 배관(36b)은 저류부(38)의 접속 위치로부터 직선(SL2)에서 멀어지는 방향으로 연장되며, 그 도중 위치에서 되돌아와 직선(SL2)에 접근하는 방향으로 연장되어 가스 분사 구멍(34b)에 접속한다.
여기서, 제 1 배관(36a)의 길이, 즉 제 1 배관(36a)이 제공하는 유로의 길이와 제 1 직선 거리(LD1)와의 차이는 제 2 배관(36b)의 길이, 즉 제 2 배관(36b)이 제공하는 유로의 길이와 제 2 직선 거리(LD2)와의 차이보다 큰 관계를 갖는다. 즉, 저류부(38)와 가스 분사 구멍(34) 사이의 직선 거리와, 대응하는 유로의 길이와의 차이를 유로의 여분 길이라 하면, 제 1 배관(36a)이 제공하는 유로의 여분 길이는 제 2 배관(36b)이 제공하는 유로의 여분 길이보다 크다. 이러한 관련성을 가짐으로써, 제 1 배관(36a)이 제공하는 유로와 제 2 배관(36b)이 제공하는 유로 사이의 길이의 차이를 줄일 수 있기 때문에, 각 유로의 컨덕턴스의 차이를 작게 할 수 있다. 그 결과, 복수의 가스 분사 구멍(34)으로부터 토출되는 가스의 유량의 차이를 줄일 수 있게 된다. 일 실시형태에서는, 복수의 배관(36)은 서로 동일한 길이를 가지고 있어도 좋다.
도 1로 돌아가서, 일 실시형태에서는, 성막 장치(10)는 제어부(Cnt)를 더 포함할 수 있다. 이 제어부(Cnt)는 프로세서, 기억부, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비한 컴퓨터이며, 성막 장치(10)의 각 부(部)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(Cnt)는 밸브(V1~V3), 유량 제어기(M1~M3), 히터 전원(22) 및 배기 장치(26)에 접속되어 있다.
제어부(Cnt)는 입력된 레시피에 근거한 프로그램에 따라 동작하여, 제어 신호를 송출한다. 제어부(Cnt)로부터의 제어 신호에 의해, 가스 소스로부터 공급되는 가스의 선택 및 유량, 히터 전원(22)의 전력 공급, 배기 장치(26)의 배기를 제어하는 것이 가능하다.
다음에, 일 실시형태의 성막 장치의 동작과 함께, 이 성막 장치의 작용 효과에 대해 설명한다. 도 5의 (a)는 가스 소스(GS1, GS2, GS3)로부터 저류부(38)에 공급되는 가스의 유량을 나타내는 타임 차트이다. 피처리체(W) 상에 박막을 형성하는 경우에는, 먼저 시각 t1에서 가스 소스(GS1)로부터 저류부(38)에 원료 가스가 공급된다. 저류부(38)에 공급된 원료 가스는 복수의 배관(36) 및 복수의 가스 분사 구멍(34)을 거쳐서 피처리체(W)를 향해 토출된다. 피처리체(W)를 향해 토출된 원료 가스는 히터(16)에 의해 발생한 열에 의해 분해되고, 원료 가스에서 유래하는 박막을 피처리체 상에 형성한다.
이어서, 시각 t2에서, 원료 가스의 공급이 정지되는 동시에, 가스 소스(GS3)로부터 퍼지 가스가 저류부(38)에 공급된다. 저류부(38)에 공급된 퍼지 가스는 저류부(38) 및 복수의 배관(36) 내에 잔류하는 원료 가스를 복수의 가스 분사 구멍(34)을 거쳐서 처리 공간(S)으로 압출한다. 처리 공간(S)으로 압출된 원료 가스는 배기 구멍(12d)을 거쳐서 성막 장치(10)의 외부로 배출된다. 이어서, 시각 t3에서는, 퍼지 가스의 공급이 정지되는 동시에 개질 가스가 저류부(38)에 공급된다. 저류부(38)에 공급된 개질 가스는 복수의 배관(36) 및 복수의 가스 분사 구멍(34)을 거쳐서 피처리체(W)를 향해 토출된다. 토출된 개질 가스는 피처리체(W) 상에 형성된 박막을 개질한다. 이어서, 시각 t4에서는, 개질 가스의 공급이 정지되는 동시에, 가스 소스(GS3)로부터 퍼지 가스가 저류부(38)에 공급된다. 저류부(38)에 공급된 퍼지 가스는 저류부(38) 및 복수의 배관(36) 내에 잔류하는 개질 가스를 복수의 가스 분사 구멍(34)을 거쳐서 처리 공간(S)으로 압출한다. 처리 공간(S)으로 압출된 개질 가스는 배기 구멍(12d)을 거쳐서 성막 장치(10)의 외부로 배출된다. 그 후, 시각 t1~t4에서 실행된 동작과 마찬가지의 동작을 반복함으로써, 피처리체 상에 소망의 막두께의 박막이 형성된다.
도 5의 (b)는 복수의 가스 분사 구멍(34) 중 임의의 2개의 가스 분사 구멍인 제 1 가스 분사 구멍 및 제 2 가스 분사 구멍으로부터 분사되는 가스의 타이밍을 나타내고 있다. 일 실시형태의 샤워 헤드에서는, 복수의 배관(36)에 의해 제공되는 복수의 유로의 컨덕턴스의 차이가 감소되어 있다. 이에 의해, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제 1 가스 분사 구멍 및 제 2 가스 분사 구멍에서 가스 분사의 시간적 차이가 감소된다. 따라서, 처리 공간(S)에 공급되는 각종 가스의 전환 타이밍을 복수의 가스 분사 구멍(34)에서 대략 동일하게 할 수 있게 된다.
가스의 분사에 시간적인 차이가 있는 경우에는, 상대적으로 분사가 늦은 가스 분사 구멍으로부터 분사된 가스가 다른 가스 분사 구멍을 거쳐서 샤워 헤드 내에 역류함으로써, 원료 가스와 개질 가스가 혼합될 우려가 있다. 원료 가스 및 개질 가스가 혼합되면, 피처리체에 파티클이 형성되는 원인이 된다. 이에 대해, 샤워 헤드(30)에 의하면, 제 1 가스 분사 구멍 및 제 2 가스 분사 구멍에서 가스의 분사의 시간적 차이가 감소되므로, 원료 가스 및 개질 가스의 전환을 실행할 경우, 어느 유로에서도 대략 동시에 가스의 치환이 실행된다. 그 결과, 모든 가스 분사 구멍에서 동시에 가스의 공급 및 공급의 정지를 전환할 수 있게 되어, 원료 가스와 개질 가스가 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 샤워 헤드(30)에 의하면, 복수의 배관(36)의 컨덕턴스의 차이가 감소되어 있기 때문에, 저류부(38)에 공급된 가스를 복수의 배관(36)에 균등하게 분배하는 것이 가능해진다. 따라서, 복수의 가스 분사 구멍(34)으로부터 분사되는 가스의 유량의 차이를 줄일 수 있으며, 그 결과, 피처리체(W)의 면내 균일성의 악화를 억제할 수 있다.
다음에, 다른 실시형태에 따른 샤워 헤드에 대해 설명한다.
도 6은 다른 실시형태에 따른 샤워 헤드를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 6에 도시하는 샤워 헤드(30A)는 복수의 배관이 그 도중 위치에서 분기하고 있다는 점에서 샤워 헤드(30)와 상이하다. 샤워 헤드(30A)는 복수의 배관(36) 대신에 복수의 배관(40)을 가지고 있다. 복수의 배관(40)의 일단(E1)은 저류부(38)에 접속되어 있으며, 그의 타단(E2)는 분기관(40a)에 접속되어 있다. 분기관(40a)은 몇 개의 분기단을 갖고, 각 분기단이 몇 개의 가스 분사 구멍에 접속되어 있다. 즉, 분기관(40a)은 복수의 배관(40)의 타단(E2)을 적어도 몇 개의 가스 분사 구멍(34)에 접속하는 분기 유로를 제공하고 있다.
이 샤워 헤드(30A)에서도, 복수의 배관(40) 중 임의의 2개의 배관은 복수의 배관(36) 중 임의의 2개의 배관과 동일한 관계성을 가지고 있다. 이 때문에, 이 샤워 헤드(30A)에서도 복수의 배관(40)이 제공하는 복수의 유로끼리의 컨덕턴스의 차이를 줄일 수 있기 때문에, 샤워 헤드(30)와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 샤워 헤드(30A)에 의하면, 복수의 배관(40)의 수를 줄일 수 있으므로, 샤워 헤드를 소형화하는 것이 가능해진다. 또한, 도 6에 나타내는 예에서는, 분기관(40a)이 2개의 분기단을 갖고, 각 분기단이 2개의 가스 분사 구멍(34)에 접속되어 있지만, 분기관(40a)이 3개 이상의 분기단을 갖고, 각 분기단이 3개 이상의 가스 분사 구멍(34)에 접속되어 있어도 좋다. 또한, 복수의 배관(40) 중 적어도 하나의 배관의 타단(E2)에 분기관(40a)이 접속되어 있으면 좋다.
또한, 다른 실시형태에 대해 설명한다. 도 7은 또 다른 실시형태에 따른 샤워 헤드를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 7에 도시하는 샤워 헤드(30B)는 복수의 배관(36) 대신에, 가스 분사 플레이트(32)와 저류부(38) 사이에 블록체(42)를 구비하고 있다는 점에서 샤워 헤드(30)와 상이하다. 블록체(42)는 예컨대 원기둥 형상을 가지고 있으며, 수지나 금속 등의 재료에 의해 일체적으로 구성된 블록 형상의 부재이다.
블록체(42)의 내부에는, 그 상면으로부터 하면까지 굴곡된 경로를 거쳐 관통하는 소경의 공동(44)이 복수 형성되어 있다. 이들 복수의 공동(44)은, 그 일단(E1)이 저류부(38) 내에 연통되어 있고, 타단(E2)이 복수의 가스 분사 구멍(34)에 각각 연통되어 있다. 이들 복수의 공동(44)은 저류부(38)와 복수의 가스 분사 구멍(34)을 개별적으로 접속하는 복수의 유로를 구성하고 있다. 또한, 복수의 공동(44)은 상술한 복수의 배관(36)이 제공하는 유로와 마찬가지의 경로를 지나도록 블록체(42)에 형성되어 있다. 이러한 복수의 공동(44)이 형성된 블록체(42)는, 예컨대 3D 프린터를 이용하여 제작하는 것이 가능하다. 이 샤워 헤드(30B)에 의하면, 샤워 헤드(30)와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 복수의 공동(44)이 복수의 유로를 구성하게 함으로써, 샤워 헤드의 부품수를 줄일 수 있다. 그 결과, 샤워 헤드를 소형화할 수 있다.
또한, 다른 실시형태에 대해 설명한다. 도 8은 또 다른 실시형태에 따른 샤워 헤드를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 8에 도시하는 샤워 헤드(30C)는 샤워 헤드(30B)와 마찬가지로, 가스 분사 플레이트(32)와 저류부(38) 사이에 블록체(50)를 구비하고 있다. 그러나, 샤워 헤드(30C)의 블록체(50)는 그 내부에 형성되는 공동의 형상이 샤워 헤드(30B)의 블록체(42)에 형성되는 공동의 형상과는 상이하다. 샤워 헤드(30C)의 블록체(50) 내부에는 복수의 공동(52)이 형성되어 있다. 또한, 블록체(50)의 내부에는 복수의 가스 확산실(52a)이 형성되어 있다. 복수의 공동(52)의 일단(E1)은 저류부(38) 내에 접속되어 있다. 복수의 공동(52)의 타단(E2)은 복수의 가스 확산실(52a)에 개별적으로 접속되어 있다.
가스 확산실(52a)은 몇 개의 분기 공동(52b)을 거쳐서 몇 개의 가스 분사 구멍(34)에 연통되어 있다. 이 샤워 헤드(30C)에서도, 복수의 공동(52)이 제공하는 복수의 유로끼리의 길이의 차이를 줄일 수 있기 때문에, 샤워 헤드(30)와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 샤워 헤드(30C)는 블록체(50)의 내부에 복수의 가스 확산실(52a)을 구비하고 있으므로, 각각의 가스 확산실의 용적을 작게 할 수 있다. 그 결과, 샤워 헤드의 내부에 단일 가스 확산실을 형성하는 경우에 비해, 가스 확산실 내에 있어서의 가스의 정체를 억제할 수 있다. 또한, 도 8에 나타낸 예에서는, 가스 확산실(52a)이 2개의 가스 분사 구멍(34)과 연통되어 있지만, 가스 확산실(52a)이 3개 이상의 가스 분사 구멍(34)과 연통되어 있어도 좋다.
또한, 다른 실시형태에 대해 설명한다. 도 9는 또 다른 실시형태에 따른 샤워 헤드를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 9에 도시하는 샤워 헤드(30D)는 2개의 저류부를 구비하고, 이들 2개의 저류부와 복수의 가스 분사 구멍 사이를 개별의 복수의 유로가 접속하고 있는 점에서, 도 2에 도시하는 샤워 헤드(30)와 다르다. 샤워 헤드(30D)는 저류부(38) 대신에, 제 1 저류부(저류부)(60) 및 제 2 저류부(다른 저류부)(62)를 구비하고 있다. 제 1 저류부(60)에는 가스 공급로(39a, 39c)가 접속되어 있으며, 가스 소스(GS1, GS3)로부터 원료 가스 및 퍼지 가스가 공급될 수 있다. 제 2 저류부(62)에는 가스 공급로(39b, 39c)가 접속되어 있으며, 가스 소스(GS2, GS3)로부터 개질 가스 및 퍼지 가스가 공급될 수 있다.
샤워 헤드(30D)는 복수의 배관(64) 및 복수의 배관(66)을 구비하고 있다. 복수의 배관(64)의 일단(E1)은 제 1 저류부(60)에 접속되어 있다. 복수의 배관(64)의 타단(E2)은 가스 분사 플레이트(32)에 X 방향 및 Y 방향에 따른 위치에 형성된 복수의 가스 분사 구멍(34) 중 X 방향 및 Y 방향에 따라 하나 걸러 하나씩의 위치에 형성된 몇 개의 가스 분사 구멍(34c)에 접속되어 있다. 복수의 배관(66)의 일단(E1)은 제 2 저류부(62)에 접속되어 있다. 복수의 배관(66)의 타단(E2)은 복수의 가스 분사 구멍(34) 중 복수의 배관(64)의 타단(E2)이 접속되지 않은 하나 걸러 하나씩의 위치에 형성된 몇 개의 가스 분사 구멍(34d)에 접속되어 있다. 즉, 배관(64)의 타단(E2) 및 배관(66)의 타단(E2)은 X 방향 및 Y 방향의 각각에서 복수의 가스 분사 구멍(34)에 교대로 접속되어 있다. 복수의 배관(64)은 개별의 복수의 유로를 제공하고 있다. 복수의 배관(66)은 개별의 복수의 다른 유로를 제공하고 있다.
또한, 복수의 배관(64) 중 임의의 2개의 배관, 및 복수의 배관(66) 중 임의의 2개의 배관은 복수의 배관(36) 중 임의의 2개의 배관과 동일한 관계성을 가지고 있다. 즉, 복수의 배관(64) 중 임의의 2개의 배관(64)으로서, 한쪽의 배관(64)의 일단(E1)의 배치 위치와 타단(E2)의 배치 위치와의 제 1 직선 거리가 다른쪽의 배관(64)의 일단(E1)의 배치 위치와 타단(E2)의 배치 위치와의 제 2 직선 거리보다 짧은, 해당 2개의 배관(64)은 한쪽의 배관(64)의 길이와 제 1 직선 거리와의 차이가 다른쪽의 배관(64)의 길이와 제 2 직선 거리와의 차이보다 큰 관계를 가지고 있다. 또한, 복수의 배관(66) 중 임의의 2개의 다른 배관(66)으로서, 한쪽의 배관(66)의 일단(E1)의 배치 위치와 타단(E2)의 배치 위치와의 제 3 직선 거리가 다른쪽의 배관(66)의 일단(E1)의 배치 위치와 타단(E2)의 배치 위치와의 제 4 직선 거리보다 짧은, 해당 2개의 배관(66)은 한쪽의 배관(66)의 길이와 제 3 직선 거리와의 차이가 다른쪽의 배관(66)의 길이와 제 4 직선 거리와의 차이보다 큰 관계를 가지고 있다. 환언하면, 제 1 저류부(60)에 상대적으로 가까운 가스 분사 구멍(34c)에 접속되는 한쪽의 배관은, 제 1 저류부(60)에 상대적으로 먼 가스 분사 구멍(34c)에 접속되는 다른쪽의 배관보다 큰 여분 길이를 가지고 있다. 또한, 제 2 저류부(62)에 상대적으로 가까운 가스 분사 구멍(34d)에 접속되는 한쪽의 배관은, 제 2 저류부(62)에 상대적으로 먼 가스 분사 구멍(34d)에 접속되는 다른쪽의 배관보다 큰 여분 길이를 가지고 있다. 이 샤워 헤드(30D)에 의해서도, 샤워 헤드(30)와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 샤워 헤드(30D)에서는, 원료 가스 공급용 유로와 개질 가스 공급용 유로가 분리되어 있기 때문에, 원료 가스 및 개질 가스가 혼합되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
이상, 여러 가지 실시형태에 대해 설명했지만, 상술한 실시형태에 한정되는 일 없이 여러 가지 변형 형태를 구성할 수 있다. 예컨대, 상술한 성막 장치(10)는 열 ALD 장비였지만, 일 실시형태의 샤워 헤드(30, 30A, 30B, 30C, 30D)는 임의의 성막 장치에 채용될 수 있다. 예컨대, 샤워 헤드(30, 30A, 30B, 30C, 30D)는 플라즈마 ALD 장치, 열 CVD 장치, 플라즈마 CVD 장치, 플라즈마 에칭 장치, 플라즈마 ALE(Atomic Layer Etching) 장치에 채용되어도 좋다.
또한, 상술한 여러 가지 실시형태는 모순이 없는 범위에서 조합할 수 있다. 예컨대, 도 9에 도시하는 샤워 헤드(30D)가 복수의 배관(64)의 타단(E2)을 몇 개의 가스 분사 구멍(34c)에 접속하는 분기관, 및 복수의 배관(66)의 타단(E2)을 몇 개의 가스 분사 구멍(34d)에 접속하는 분기관을 구비하도록 해도 좋다. 또한, 샤워 헤드(30D)가 복수의 공동이 형성된 블록 형상의 부재를 가지며, 이들 복수의 공동이 복수의 유로를 구성해도 좋다.
또한, 도 9에 도시하는 실시형태에서는 복수의 가스 분사 구멍(34)은 X 방향 및 Y 방향을 따라 배열되어 있었지만, 복수의 가스 분사 구멍(34)은 가스 분사 플레이트의 두께 방향에서 보았을 때, 해당 가스 분사 플레이트의 둘레 방향 및 반경 방향을 따라 배열되어 있어도 좋다. 이 경우에는, 배관(64)의 타단(E2) 및 배관(66)의 타단(E2)은 가스 분사 플레이트의 둘레 방향 및 반경 방향의 각각에서 복수의 가스 분사 구멍(34)에 교대로 접속되는 구성으로 해도 좋다.
10: 성막 장치, 12: 처리 용기, 14: 탑재대, 16: 히터, 30, 30A, 30B, 30C, 30D: 샤워 헤드, 32: 가스 분사 플레이트, 34: 가스 분사 구멍, 36, 40, 64, 66: 배관, 38: 저류부, 42, 50: 블록체, 44, 52: 공동, 60: 제 1 저류부, 62: 제 2 저류부, LD1: 제 1 직선 거리, LD2: 제 2 직선 거리, S: 처리 공간, W: 피처리체, Z: 축선

Claims (9)

  1. 성막 장치용의 샤워 헤드에 있어서,
    두께 방향을 따라 연장되는 복수의 가스 분사 구멍이 형성된 가스 분사 플레이트와,
    공통 유로로부터 상기 복수의 가스 분사 구멍의 적어도 몇 개에 가스를 인도하기 위한 복수의 유로로서, 상기 공통 유로에 접속되는 일단 및 타단을 갖는, 상기 복수의 유로를 제공하는 가스 공급부를 구비하고,
    상기 복수의 유로 중 임의의 2개의 유로로서, 한쪽의 유로의 일단의 배치 위치와 타단의 배치 위치와의 제 1 직선 거리가 다른쪽의 유로의 일단의 배치 위치와 타단의 배치 위치와의 제 2 직선 거리보다 짧은, 상기 2개의 유로는, 상기 한쪽의 유로의 길이와 상기 제 1 직선 거리와의 차이가 상기 다른쪽의 유로의 길이와 상기 제 2 직선 거리와의 차이보다 큰 관계를 가지고,
    상기 가스 공급부는 상기 복수의 유로를 제공하는 복수의 배관을 가지며, 상기 복수의 배관은 가요성을 가지며, 각 유로를 구성하는 상기 복수의 배관은 서로 동일한 길이를 가지는
    상기 가스 공급부는, 다른 공통 유로로부터 상기 복수의 가스 분사 구멍의 적어도 몇 개에 가스를 인도하기 위한 복수의 다른 유로로서, 상기 다른 공통 유로에 접속되는 일단 및 타단을 갖는, 상기 복수의 다른 유로를 추가로 제공하고,
    상기 복수의 다른 유로 중 임의의 2개의 다른 유로로서, 한쪽의 다른 유로의 일단의 배치 위치와 타단의 배치 위치와의 제 3 직선 거리가 다른쪽의 다른 유로의 일단의 배치 위치와 타단의 배치 위치와의 제 4 직선 거리보다 짧은, 상기 2개의 다른 유로는 상기 한쪽의 다른 유로의 길이와 상기 제 3 직선 거리와의 차이가 상기 다른쪽의 다른 유로의 길이와 상기 제 4 직선 거리와의 차이보다 큰 관계를 가지고,
    상기 가스 공급부는 상기 복수의 다른 유로를 제공하는 복수의 다른 배관을 가지며, 상기 복수의 다른 배관은 가요성을 가지며, 각 다른 유로를 구성하는 상기 복수의 다른 배관은 서로 동일한 길이를 가지는
    샤워 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 공급부는, 상기 복수의 유로 중 적어도 하나의 유로의 타단을, 상기 복수의 가스 분사 구멍 중 적어도 몇 개의 가스 분사 구멍에 접속하는 분기 유로를 추가로 제공하는
    샤워 헤드.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 공급부는, 복수의 공동이 형성된 블록 형상의 부재를 가지며, 상기 복수의 공동이 상기 복수의 유로를 구성하는
    샤워 헤드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 블록 형상의 부재는 3D 프린터를 이용하여 형성되는
    샤워 헤드.
  6. 삭제
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 분사 구멍은 상기 가스 분사 플레이트의 두께 방향에 직교하는 제 1 방향, 및 상기 두께 방향 및 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향을 따라 배열되어 있고,
    상기 복수의 유로의 타단 및 상기 복수의 다른 유로의 타단은 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향의 각각에서 상기 복수의 가스 분사 구멍에 교대로 접속되어 있는
    샤워 헤드.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 분사 플레이트는 원반 형상을 가지고 있으며,
    상기 복수의 가스 분사 구멍은, 상기 두께 방향에서 볼 때, 상기 가스 분사 플레이트의 둘레 방향 및 반경 방향을 따라 배열되어 있고,
    상기 복수의 유로의 타단 및 상기 복수의 다른 유로의 타단은 상기 둘레 방향 및 상기 반경 방향의 각각에서 상기 복수의 가스 분사 구멍에 교대로 접속되어 있는
    샤워 헤드.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 샤워 헤드를 구비하는
    성막 장치.
KR1020177010087A 2014-09-17 2015-08-31 샤워 헤드 및 성막 장치 KR102017962B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014188689 2014-09-17
JPJP-P-2014-188689 2014-09-17
PCT/JP2015/074703 WO2016043033A1 (ja) 2014-09-17 2015-08-31 シャワーヘッド及び成膜装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170054500A KR20170054500A (ko) 2017-05-17
KR102017962B1 true KR102017962B1 (ko) 2019-09-03

Family

ID=55533074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177010087A KR102017962B1 (ko) 2014-09-17 2015-08-31 샤워 헤드 및 성막 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170252756A1 (ko)
JP (1) JP6596435B2 (ko)
KR (1) KR102017962B1 (ko)
WO (1) WO2016043033A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102560283B1 (ko) * 2018-01-24 2023-07-26 삼성전자주식회사 샤워 헤드를 설계하고 제조하는 장치 및 방법
FR3084275B1 (fr) * 2018-07-30 2020-07-31 Centre Nat Rech Scient Tete et systeme compacts de depot en phase vapeur
JP2020158798A (ja) * 2019-03-25 2020-10-01 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理装置の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040191413A1 (en) * 2001-07-19 2004-09-30 Young Hoon Park Reactor for thin film deposition and method for depositing thin film on wafer using the reactor
JP2004277772A (ja) * 2003-03-13 2004-10-07 Tokyo Electron Ltd 処理装置
JP2008208462A (ja) * 2000-01-06 2008-09-11 Tokyo Electron Ltd 成膜装置および成膜方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH687258A5 (de) * 1993-04-22 1996-10-31 Balzers Hochvakuum Gaseinlassanordnung.
JP3360098B2 (ja) * 1995-04-20 2002-12-24 東京エレクトロン株式会社 処理装置のシャワーヘッド構造
KR100331544B1 (ko) * 1999-01-18 2002-04-06 윤종용 반응챔버에 가스를 유입하는 방법 및 이에 사용되는 샤워헤드
JP4749785B2 (ja) 2005-07-19 2011-08-17 東京エレクトロン株式会社 ガス処理装置
CN101370963B (zh) 2006-01-19 2012-03-28 Asm美国公司 高温原子层沉积进气歧管
JP5140321B2 (ja) 2007-05-31 2013-02-06 株式会社アルバック シャワーヘッド
JP2013048227A (ja) 2011-07-25 2013-03-07 Tokyo Electron Ltd シャワーヘッド装置及び成膜装置
JP5991574B2 (ja) * 2012-03-16 2016-09-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 三次元形状造形物の製造方法
JP2014057047A (ja) * 2012-08-10 2014-03-27 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置及びガス供給装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008208462A (ja) * 2000-01-06 2008-09-11 Tokyo Electron Ltd 成膜装置および成膜方法
US20040191413A1 (en) * 2001-07-19 2004-09-30 Young Hoon Park Reactor for thin film deposition and method for depositing thin film on wafer using the reactor
JP2004277772A (ja) * 2003-03-13 2004-10-07 Tokyo Electron Ltd 処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2016043033A1 (ja) 2017-07-27
KR20170054500A (ko) 2017-05-17
US20170252756A1 (en) 2017-09-07
JP6596435B2 (ja) 2019-10-23
WO2016043033A1 (ja) 2016-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6792786B2 (ja) ガス混合装置および基板処理装置
US10340125B2 (en) Pulsed remote plasma method and system
TWI531675B (zh) 半導體處理反應器及其零件
CN105316657B (zh) 用于蒸气输送的系统和方法
TWI696724B (zh) 空間原子層沈積中的氣體分離控制
KR102017962B1 (ko) 샤워 헤드 및 성막 장치
KR102568977B1 (ko) 가스 분배 네트워크에서의 흐름 밸런싱
US11186910B2 (en) Apparatus for multi-flow precursor dosage
KR102102025B1 (ko) 혼합 가스 복수 계통 공급 시스템 및 이것을 사용한 기판 처리 장치
KR20190095549A (ko) 균일한 가스 유동을 제공하기 위한 장치 및 방법
US10844489B2 (en) Film forming apparatus and shower head
TW201809349A (zh) 具有一體化蒸汽濃度感測器之蒸汽岐管
JP4971376B2 (ja) 気体噴射モジュール
JP6170340B2 (ja) ガス供給ヘッド、ガス供給機構及び基板処理装置
US11169547B2 (en) Gas-pulsing-based shared precursor distribution system and methods of use
KR102337807B1 (ko) 박막 증착 장치
KR102070864B1 (ko) 기판처리장치의 가스공급 제어방법
US20210238743A1 (en) Symmetric precursor delivery
KR101559629B1 (ko) 원자층 증착장치
KR101690474B1 (ko) 기상 증착 선형소스의 주변으로 펌핑유로를 구비하는 롤투롤 방식의 기상 증착 장치
KR102204026B1 (ko) 세라믹 샤워 헤드 및 그를 구비한 화학 기상 증착 장치
KR20160051538A (ko) 가스 분사 노즐
JP2017190492A (ja) ガス供給装置
KR20190096540A (ko) 원자층 증착 시스템
KR20240077733A (ko) 기판 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant