KR19990065416A - 샤워 헤드를 포함하는 반도체장치 제조용 챔버 장비 - Google Patents

Abstract

샤워 헤드(shower head)를 포함하는 챔버 장비(chamber apparatus)에 관하여 개시한다. 본 발명은 반도체 기판이 장착되는 서셉터(susceptor) 및 샤워 헤드를 포함하는 반도체 장치 제조용 챔버 장비를 제공한다. 이때, 샤워 헤드는 서셉터 상부에 도입되어 반도체 기판 상에 반응 가스를 분사하는 수단으로 이용된다. 또한, 이때, 샤워 헤드의 반도체 기판에 대향하는 면에는 다수의 관통홀이 형성되어 있다. 더욱이, 다수의 관통홀은 대향하는 면의 가장 자리부에서 분사되는 반응 가스의 흐름량이 대향하는 면의 중심부에서 분사되는 반응 가스의 흐름량보다 많도록 형성되어 있다. 즉, 다수의 관통홀은 대향하는 면의 중심부에서보다 대향하는 면의 가장 자리부에서 더 크기로 형성되고 더 많은 동심원상의 개수로 형성된다.

Description

샤워 헤드를 포함하는 반도체 장치 제조용 챔버 장비

본 발명은 반도체 장치 제조용 장비에 관한 것으로, 특히 샤워 헤드(shower head)를 포함하는 챔버 장비(chamber apparatus)에 관한 것이다.

반도체 장치를 제조하는 공정 중에서 반도체 기판 상에 박막을 형성하거나 건식 식각하는 공정은 챔버 장비를 이용한다. 이러한 챔버 장비는 공정에 이용되는 반응 가스를 반도체 기판 상으로 공급하기 위해서 샤워 헤드(shower head)를 이용한다.

도 1은 종래의 챔버 장비를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 종래의 챔버 장비에 이용되는 샤워 헤드를 개략적으로 나타내는 평면도이다.

구체적으로, 종래의 챔버 장비는 반도체 기판(20)이 장착되는 서셉터(susceptor;40)와, 상기 반도체 기판(20)을 가열시키는 히터(heater;50) 및 샤워 헤드(30)를 내포하는 챔버(10)를 구비한다. 이때, 상기 샤워 헤드(30)를 통해서 챔버(10)내로 분사되는 반응 가스는 상기 반도체 기판(20) 상에 도달하여 반응한다. 이와 같은 반응 가스의 반응에 의해서 상기 반도체 기판(20) 상에 박막이 형성된다. 또는 상기 반응 가스에 의해서 반도체 기판(20) 상에 존재하는 박막이 식각되어 패터닝된다. 따라서, 반도체 기판(20) 상에 형성되는 박막의 균일도를 높이기 위해서는 상기 반도체 기판(20) 상에 도달하는 상기 반응 가스량은 균일하여야 한다. 즉, 반응 가스가 균일한 밀도로 반도체 기판(20)의 전(全)표면에 접촉되게 해야 한다.

한편, 종래 챔버 장비에 이용되는 샤워 헤드(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 반도체 기판(20)에 대향되는 면에 다수의 관통홀((31)이 형성되어 있다. 더하여, 상기 다수의 관통홀(31)은 상기 샤워 헤드(30)의 면중심을 중심으로 하는 동심원상에 볼 때, 상기 샤워 헤드(30)의 중심부에서나 가장자리부에서나 동심원상에는 동일한 개수로 형성되어 있다. 이때, 상기 다수의 관통홀(31)을 통해서 반응 가스가 챔버(10) 내로 분사된다. 상기 다수의 관통홀(31)은 동일한 크기(size)로 형성되며 따라서, 상기 다수의 관통홀(31)을 통해 분사되는 반응 가스의 흐름량 또한 일정하다.

그러나, 상기 챔버(10) 내에서 반응된 가스는 상기 서셉터(40)와 챔버(10)의 내벽 사이를 통과하여 서셉터(40)의 후면으로 배출된다. 이에 따라, 상기 샤워 헤드(30)에서 분사되는 반응 가스의 흐름의 방향은 도 1의 참조 부호60과 같이 반도체 기판(20)의 가장 자리부에서 비틀어져 불균일해지게 된다. 즉, 반도체 기판(20) 상에 다다르는 반응 가스의 밀도는 상기 반도체 기판(20)의 중심부 표면에서는 높게 되고 상기 반도체 기판(20)의 가장 자리부의 표면에서는 낮게 된다. 즉, 반응 가스 밀도가 반도체 기판(20)의 중심부에서 가장 자리부로의 기울기가 발생한다. 이에 따라 반도체 기판(20) 상에 형성되는 박막의 두께는 불균일해진다. 즉, 상기 박막은 반도체 기판(20)의 가장 자리부에는 얇은 두께를 가지게 되고 중심부에는 두꺼운 두께를 가지게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 기판 상 전면에 접촉하는 반응 가스가 균일한 밀도를 가지도록 하여 반도체 기판 상에 형성되는 박막의 두께 균일도를 개선시킬 수 있는 반도체 장치 제조용 챔버 장비를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 반도체 장치 제조용 챔버 장비를 설명하기 위해서 개략적으로 나타내는 단면도이이다.

도 2는 종래의 챔버 장비에 이용되는 샤워 헤드(shower head)를 설명하기 위해서 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 반도체 장치 제조용 챔버 장비를 설명하기 위해서 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따르는 반도체 장치 제조용 챔버 장비에 이용되는 샤워 헤드를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도들이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 기판이 장착되는 서셉터 및 샤워 헤드를 포함하는 반도체 장치 제조용 챔버 장비를 제공한다. 이때, 상기 샤워 헤드는 상기 서셉터 상부에 도입되어 상기 반도체 기판 상에 다다르는 반응 가스를 분사하는 수단으로 이용된다. 또한, 상기 샤워 헤드의 상기 반도체 기판에 대향하는 면에는 다수의 관통홀이 형성되어 있다. 더욱이, 상기 다수의 관통홀은 상기 대향하는 면의 가장 자리부에서 분사되는 상기 반응 가스의 흐름량이 상기 대향하는 면의 중심부에서 분사되는 상기 반응 가스의 흐름량보다 많도록 형성되어 있다. 즉, 상기 다수의 관통홀은 상기 대향하는 면의 중심부에서보다 상기 대향하는 면의 가장 자리부에서 더 큰 크기로 형성된다. 또는 상기 다수의 관통홀은 상기 대향하는 면의 중심부에서보다 상기 대향하는 면의 가장 자리부에서 더 많은 동심원상의 개수로 형성된다. 더하여, 다수의 상기 관통홀은 상기 대향하는 면의 중심부에서보다 상기 대향하는 면의 가장 자리부에서 더 크기로 형성되고 더 많은 동심원상의 개수로 형성된다.

본 발명에 따르면, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 기판 상 전면에 접촉하는 반응 가스가 균일한 밀도를 가지도록 하여 반도체 기판 상에 형성되는 박막의 두께 균일도를 개선시킬 수 있는 반도체 장치 제조용 챔버 장비를 제공할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 막의 두께 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 간략화되거나 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 챔버 장비를 개략적으로 나타내고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따르는 챔버 장비에 이용되는 샤워 헤드의 예를 개략적으로 도시한 평면도들이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따르는 챔버 장비는 반도체 기판(200)이 장착되는 서셉터(400)와, 상기 반도체 기판(200)을 가열시키는 히터(500) 및 샤워 헤드(300)를 내포하는 챔버(100)를 구비한다. 이때, 상기 샤워 헤드(300)를 통해서 챔버(100)내로 분사되는 반응 가스는 상기 반도체 기판(200) 상에 도달하여 반응한다. 이와 같은 반응 가스의 반응에 의해서 상기 반도체 기판(200) 상에 박막이 형성된다. 또는 상기 반응 가스에 의해서 반도체 기판(200) 상에 존재하는 박막이 식각되어 패터닝된다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 샤워 헤드(300)는 분사되는 반응 가스의 흐름량이 상기 샤워 헤드(300)의 상기 반도체 기판(200)에 대향하는 면을 따라서 다르게 되도록 상기 대향하는 면에 다수의 관통홀(310a, 310b, 310c)이 형성된다.

즉, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 샤워 헤드(300)의 상기 반도체 기판(200)에 대향되는 면에 상기 다수의 관통홀(310a)을 상기 대향하는 면의 중심부에서보다 상기 대향하는 면의 가장 자리부에서 더 큰 크기로 형성한다. 이에 따라, 다수의 관통홀(310a)의 크기에 따라 분사되는 반응 가스의 흐름량이 다르게 된다. 즉, 상기 샤워 헤드(300)의 가장 자리부에서 분사되는 반응 가스의 흐름량은 상기 중심부에서 분사되는 반응 가스의 흐름량보다 크게된다.

도 5를 참조하면, 상기 샤워 헤드(300)의 상기 반도체 기판(200)에 대향되는 면에 상기 다수의 관통홀(310b)을 상기 대향하는 면의 중심부에서보다 상기 대향하는 면의 가장 자리부에서 더 많은 동심원상의 개수로 형성한다. 이에 따라, 상기 가장 자리부에는 상기 중심부에서보다 더 많은 수의 다수의 관통홀(310b)이 형성된다. 이에 따라, 상기 샤워 헤드(300)에서 분사되는 반응 가스의 흐름량이 다르게 된다. 즉, 상기 샤워 헤드(300)의 가장 자리부에서 분사되는 반응 가스의 흐름량은 상기 중심부에서 분사되는 반응 가스의 흐름량보다 크게된다.

도 6을 참조하면, 상기 샤워 헤드(300)의 상기 반도체 기판(200)에 대향되는 면에 상기 다수의 관통홀(310c)을 상기 대향하는 면의 중심부에서보다 상기 대향하는 면의 가장 자리부에서 더 많은 동심원상의 개수로 형성한다. 더하여 상기 샤워 헤드(300)의 상기 반도체 기판(200)에 대향되는 면에 상기 다수의 관통홀(310c)을 상기 대향하는 면의 중심부에서보다 상기 대향하는 면의 가장 자리부에서 더 큰 크기로 형성한다. 이에 따라, 상기 가장 자리부에는 상기 중심부에서보다 더 많은 수의 다수의 관통홀(310b)이 더 크게 형성된다. 이에 따라, 상기 샤워 헤드(300)에서 분사되는 반응 가스의 흐름량이 다르게 된다. 즉, 상기 샤워 헤드(300)의 가장 자리부에서 분사되는 반응 가스의 흐름량은 상기 중심부에서 분사되는 반응 가스의 흐름량보다 매우 효과적으로 크게된다.

따라서, 상기 반응 가스가 상기 반도체 기판(200) 상에 다다를 때, 상기 서셉터(400)와 챔버(100)의 내벽 사이의 공간으로 반응된 가스가 배출되어 상기 반응 가스의 흐름(600)이 비틀어지더라도, 상기 샤워 헤드(300)의 가장 자리부에서는 더 많은 가스량의 반응 가스가 분사되므로 상기 반도체 기판(200)에 도달하는 반응 가스의 가스량은 상기 반도체 기판(200)의 전(全)면에 걸쳐 균일해진다. 즉, 상기 반응 가스 흐름(600)의 비틀어짐에 따라 상기 반도체 기판(200)의 가장 자리부에 도달하는 반응 가스의 가스량의 감소를 상기 샤워 헤드(300)의 가장 자리부에 더 많은 흐름량으로 반응 가스를 분사함으로써 보완한다.

이에 따라 상기 반도체 기판(200)의 전면에 접촉하는 상기 반응 가스의 밀도는 균일해진다. 즉, 상기 반응 가스 흐름(600)의 비틀어짐에 따른 반도체 기판(200)의 가장 자리부에 접촉하는 반응 가스의 밀도의 국부적인 감소를 보완하여 반응 가스의 밀도를 균일하게 유지한다. 이에 따라, 상기 반도체 기판(200) 상에 형성되는 박막의 두께가 균일해진다. 또는 상기 반도체 기판(200) 상에 존재하는 박막의 식각이 균일하게 진행된다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해서 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

상술한 본 발명에 따르면, 샤워 헤드의 반도체 기판에 대향하는 면에 다수의 관통홀을 중심부보다 가장 자리부에 더 큰 크기로 형성하거나 더 많은 동심원상의 개수로 형성한다. 이와 같이 하면, 상기 샤워 헤드의 가장 자리부에서 분사되는 반응 가스의 흐름량이 상기 중심부에서 분사되는 반응 가스의 흐름량보다 커지게 된다. 따라서, 반응된 가스의 배출에 따른 반도체 기판 상에 다다르는 반응 가스 흐름의 비틀림에 따른 반도체 기판의 표면과 접촉하는 반응 가스의 국부적인 밀도 감소를 방지할 수 있다. 이에 따라 반도체 기판의 전표면에는 균일한 밀도의 반응 가스가 접촉하게 된다. 따라서, 상기 반도체 기판 상에 형성되는 박막의 두께를 균일하게 형성할 수 있다.

Claims (4)

1. 반도체 기판이 장착되는 서셉터; 및

   상기 서셉터 상부에 상기 반도체 기판 상에 반응 가스를 분사하는 수단으로 도입되며 상기 반도체 기판에 대향하는 면의 가장 자리부에서 분사되는 상기 반응 가스의 흐름량이 상기 대향하는 면의 중심부에서 분사되는 상기 반응 가스의 흐름량보다 많도록 상기 대향하는 면에 형성되는 다수의 관통홀을 가지는 샤워 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 챔버 장비.
2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 관통홀은 상기 대향하는 면의 중심부에서보다 상기 대향하는 면의 가장 자리부에서 더 큰 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 챔버 장비.
3. 제1항에 있어서, 상기 다수의 관통홀은 상기 대향하는 면의 중심부에서보다 상기 대향하는 면의 가장 자리부에서 더 많은 동심원상의 개수로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 챔버 장비.
4. 제1항에 있어서, 상기 다수의 관통홀은 상기 대향하는 면의 중심부에서보다 상기 대향하는 면의 가장 자리부에서 더 큰 크기 및 더 많은 동심원상의 개수로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 챔버 장비.