KR20060136037A - 샤워 헤드 어셈블리 및 이를 포함하는 반도체 기판 가공장치 - Google Patents

Abstract

반도체 기판을 우수하게 가공할 수 있는 반도체 기판 가공 장치는, 프로세스 챔버, 반도체 기판을 지지하는 척, 가스 공급 유닛이 연결되는 샤워 헤드 커버와 샤워 헤드 커버에 밀착되는 제1 다공성 플레이트와 둘레에 분리용 나사홀이 형성된 제2 다공성 플레이트와 분리용 나사홀에 결합되어 제2 다공성 플레이트를 제1 다공성 플레이트로부터 분리하는 분리 나사를 갖는 샤워 헤드 어셈블리, 그리고 프로세스 내부의 압력을 조절하기 위한 배출 수단을 포함한다. 이 경우, 분리 나사는 제1 다공성 플레이트와의 접촉면적을 증대시키기 위하여 납작끝 또는 원통끝을 가질 수 있으며, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 크롬, 세라믹, 석영 또는 사파이어 재질로 이루어질 수 있다. 본 발명에 따르면, 제1 다공성 플레이트로부터 제2 다공성 플레이트를 용이하게 분리할 수 있다. 따라서 제1 및 제2 다공성 플레이트들의 손상 및 변형을 최대한 억제할 수 있고, 제1 및 제2 다공성 플레이트들에 파티클이 발생되는 것을 최대한 억제할 수 있으며, 반도체 기판을 우수하게 가공할 수 있다.

Description

샤워 헤드 어셈블리 및 이를 포함하는 반도체 기판 가공 장치{SHOWER HEAD ASSEMBLY AND APPARATUS FOR PROCESSING A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE HAVING THE SAME}

도 1은 종래에 개시된 샤워 헤드 어셈블리를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시한 제2 다공성 플레이트를 설명하기 위한 평면도이다.

도 4는 도 3에 도시한 A를 확대 도시한 부분 확대도이다.

도 5는 도 4에 도시한 제1 및 제2 다공성 플레이트들의 분리 방법을 설명하기 위한 부분 확대도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100：반도체 기판 가공 장치 110：프로세스 챔버

120：척 130：샤워 헤드 어셈블리

131：제1 유로 132：제2 유로

140：제1 다공성 플레이트 141：제1 배출공

142：전달공 145：제1 결합홀

150：제2 다공성 플레이트 151：제2 배출공

155：제2 결합홀 157：분리용 나사홀

160：분리 나사 165：히터

170：가스 공급 유닛 171：제1 가스 공급 라인

172：제2 가스 공급 라인 180：배출 유닛

182：배출구 W：반도체 기판

본 발명은 샤워 헤드 어셈블리와 이를 구비하는 반도체 기판 가공 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판 상에 소정의 박막을 증착하기 위하여 반도체 기판 상면으로 공정 가스들을 공급하는 샤워 헤드 어셈블리와 이를 포함하는 반도체 기판 가공 장치에 관한 것이다.

현재의 반도체 장치에 대한 연구는 보다 많은 데이터를 단시간 내에 처리하기 위하여 고집적 및 고성능을 추구하는 방향으로 진행되고 있다. 반도체 장치의 고집적화 및 고성능화를 이루기 위해서는 반도체 기판 상에 박막 패턴을 정확하게 형성하는 박막 증착 기술이 무엇보다 중요하다.

일반적으로 반도체 기판 상에 박막을 증착하는 기술은 크게 물리적 방식을 이용하는 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition; PVD) 방법과 화학적 방식을 이용한 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법으로 분류된다. 또한, 보다 정밀한 박막을 형성하기 위하여 원자막 증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 기술도 개발되었다.

상술한 증착 기술들 중에서 화학 기상 증착 및 원자막 증착 기술은 공정 가스들의 반응 원리를 이용한다. 공정 가스들의 반응 원리는 하기 반응식과 같다.

AX(g)+BY(g) → AB(s)+XY(g)

여기서, AX는 제1 공정 가스를 의미하고, BY는 제2 공정 가스를 의미한다.

상기 반응식과 같은 공정 가스들의 반응을 촉진시키기 위하여 상기 공정 가스들을 고온으로 가열하거나 고전위차에 노출시키기도 한다. 이 경우, 샤워 헤드 어셈블리(shower head assembly)가 이용된다.

샤워 헤드 어셈블리의 일예로서, 미합중국 특허 제6,173,673호(Golovato, et al.)에는 프로세스 가스를 플라스마 상태로 형성하기 위한 샤워 헤드 어셈블리가 개시되어 있다.

일반적으로 샤워 헤드 어셈블리는 전체적으로 원통 형상을 가지며, 반도체 기판에 대한 가공 공정이 수행되는 프로세스 챔버의 내측 상부에 구비된다. 공정 가스들은 샤워 헤드 어셈블리를 통과하여 프로세스 챔버 내부에 고루 확산된다.

도 1은 종래에 개시된 샤워 헤드 어셈블리를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 샤워 헤드 어셈블리(10)는 헤드 커버(20), 제1 다공성 플레이트(30) 및 제2 다공성 플레이트(40)를 포함한다.

헤드 커버(20)는 전체적으로 원통 형상을 가지며, 상부에 공정 가스들을 공 급하기 위한 가스 공급 라인(15)이 연결된다. 헤드 커버(20)의 하부에는 제1 다공성 플레이트(30)가 결합되고, 제1 다공성 플레이트(30)의 하부에는 제2 다공성 플레이트(40)가 결합된다. 이 경우, 헤드 커버(20)와 제1 다공성 플레이트(30) 사이 그리고 제1 다공성 플레이트(30)와 제2 다공성 플레이트(40) 사이에는 소정의 가스 확산 공간이 마련된다.

제1 및 제2 다공성 플레이트들(30,40)은 모두 동일한 직경의 원반 형상을 가지며, 각각의 플레이트(30,40)에는 미세한 가스 배출공들이 형성된다.

가스 공급 라인(15)을 통하여 공급된 공정 가스들은 헤드 커버(20)와 제1 다공성 플레이트(30) 사이 공간에 1차 확산된 후, 제1 다공성 플레이트(30)를 통과하여 제1 다공성 플레이트(30)와 제2 다공성 플레이트(40) 사이 공간에 2차 확산된다. 상기 2차 확산된 공정 가스들은 제2 다공성 플레이트(40)를 통과하여 프로세스 챔버 내부(P)의 반도체 기판에 분사된다.

이 경우, 공정 가스들이 프로세스 챔버 내부(P)에서 신속 및 균일하게 반응하도록 프로세스 챔버 내부(P)는 약 400℃ 이상의 고온으로 가열된다. 프로세스 챔버 내부(P)에 노출된 샤워 헤드 어셈블리(10)도 복사열을 받아 가열된다. 경우에 따라서 샤워 헤드 어셈블리(10)도 자체적으로 가열될 수 있다.

전술한 바와 같이 고온으로 가열된 샤워 헤드 어셈블리(10)가 정비 또는 교체를 위하여 상온에 노출될 경우, 제1 다공성 플레이트(30)와 제2 다공성 플레이트(40)는 압착되어 분리하기 매우 어려워진다. 이는 제1 다공성 플레이트(30)와 제2 다공성 플레이트(40) 사이의 가스 확산 공간이 열팽창되어 압력이 주변보다 낮아졌 기 때문이다.

종래에는 압착된 제1 및 제2 다공성 플레이트(30,40)를 분리하기 위해서, 해머나 드라이버를 이용하여 제1 및 제2 다공성 플레이트(30,40)에 물리적 충격을 부가하였다. 제1 및 제2 다공성 플레이트(30,40)에 물리적 충격이 부가될 경우, 제1 및 제2 다공성 플레이트(30,40)의 손상 및 변형은 너무나 자명한 사실이다. 하지만, 종래에는 제1 및 제2 다공성 플레이트(30,40)의 손상 및 변형을 방지하면서 이들을 분리할 수 있는 대안이 없어 이를 감수하고 제1 및 제2 다공성 플레이트(30,40)를 분리하였다.

제1 및 제2 다공성 플레이트(30,40)의 손상 및 변형은 단순히 샤워 헤드 어셈블리(10) 만의 문제가 아니다. 제1 및 제2 다공성 플레이트(30,40)가 손상 및 변형될 경우, 제1 및 제2 다공성 플레이트(30,40) 사이를 통하여 공정 가스가 누출될 수 있으며, 제1 및 제2 다공성 플레이트(30,40)에 파티클(particle)이 발생될 수도 있다. 이 결과, 반도체 기판 상에는 박막이 불균일한 두께로 증착될 수 있고, 상기 박막에는 불순물이 포함될 수 있다. 당연히 반도체 장치의 특성은 저하되며, 후속 공정에서의 에러율이 증가하는 등 막대한 피해가 예상된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 기술이 갖는 제반 문제점들을 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 다공성 플레이트들을 효과적으로 분리할 수 있는 샤워 헤드 어셈블리를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 샤워 헤드 어셈블리를 이용하여 반도체 기판을 우수하게 가공할 수 있는 반도체 기판 가공 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점에 따른 샤워 헤드 어셈블리는, 가스 공급 유닛이 연결되는 샤워 헤드 커버, 샤워 헤드 커버에 밀착되는 제1 다공성 플레이트, 제1 다공성 플레이트와 실질적으로 동일한 직경을 갖도록 형성되어 제1 다공성 플레이트와 함께 샤워 헤드 커버에 결합되며, 둘레에 분리용 나사홀이 형성된 제2 다공성 플레이트, 그리고 분리용 나사홀에 결합되어 제1 다공성 플레이트의 둘레에 접촉하고 제1 다공성 플레이트의 둘레를 가압하여 제2 다공성 플레이트를 제1 다공성 플레이트로부터 분리하는 분리 나사를 포함한다. 이 경우, 분리 나사는 제1 다공성 플레이트와의 접촉면적을 증대시키기 위하여 납작끝 또는 원통끝을 가질 수 있으며, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 크롬, 세라믹, 석영 또는 사파이어 재질로 이루어질 수 있다. 가스 공급 유닛은 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급 라인과 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급 라인을 포함할 수 있다. 샤워 헤드 커버에는, 샤워 헤드 커버와 제1 다공성 플레이트 사이로 제1 가스를 공급하기 위한 제1 유로, 및 제1 다공성 플레이트와 제2 다공성 플레이트 사이로 제2 가스를 공급하기 위한 제2 유로가 형성될 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 관점에 따른 반도체 기판 가공 장치는, 반도체 기판에 대한 가공 공정이 수행되는 프로세스 챔버, 프로세스 챔버 내부에 구비되어 반도체 기판을 지지하는 척, 프로세스 챔버 내부로 반도체 기판을 가공하기 위한 가스를 공급하기 위하여,ⅰ)가스 공급 유닛이 연결되는 샤워 헤드 커버, ⅱ)샤워 헤드 커버에 밀착되는 제1 다공성 플레이트, ⅲ)제1 다공성 플레이트와 실질적으로 동일한 직경을 갖도록 형성되어 제1 다공성 플레이트와 함께 샤워 헤드 커버에 결합되며 둘레에 분리용 나사홀이 형성된 제2 다공성 플레이트, 및 ⅳ)분리용 나사홀에 결합되어 제1 다공성 플레이트의 둘레에 접촉하고 제1 다공성 플레이트의 둘레를 가압하여 제2 다공성 플레이트를 제1 다공성 플레이트로부터 분리하는 분리 나사를 갖는 샤워 헤드 어셈블리, 그리고 프로세스 내부의 압력을 조절하고, 가공 공정 도중에 발생되는 반응 부산물 및 미반응 가스를 배출하기 위한 배출 수단을 포함한다.

본 발명에 따르면, 제1 다공성 플레이트로부터 제2 다공성 플레이트를 용이하게 분리할 수 있다. 따라서 제1 및 제2 다공성 플레이트들의 손상 및 변형을 최대한 억제할 수 있고, 제1 및 제2 다공성 플레이트들에 파티클이 발생되는 것을 최대한 억제할 수 있다. 최종적으로는, 반도체 기판을 우수하게 가공할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 관점들에 따른 샤워 헤드 어셈블리 및 이를 구비하는 반도체 기판 가공 장치의 실시예들에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도를 도시한 것이고, 도 3은 도 2에 도시한 제2 다공성 플레이트를 설명하기 위한 평면도를 도시한 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 반도체 기판 가공 장치(100)는 프로세스 챔버(110), 척(120), 샤워 헤드 어셈블리(130), 가스 공급 유닛(170) 및 배출 유닛 (180)을 포함한다.

프로세스 챔버(100)는 반도체 기판(W)에 대한 가공 공정을 수행하기 위한 장치로서, 내부에 가공 공정을 수행하기 위한 공간이 마련된다. 프로세스 챔버(100) 내부에서 수해될 수 있는 가공 공정의 종류는 매우 다양하다. 예를 들어, 반도체 기판(W)에 상에 소정의 박막을 증착하거나 식각하거나 어닐할 수 있다. 프로세스 챔버(100)의 내부에는 반도체 기판(W)을 지지하기 위한 척(120)이 구비된다.

척(120)은 가공 공정이 수행되는 동안 반도체 기판(W)을 지지함과 동시에 반도체 기판(W)을 고정한다. 예를 들어, 척(120)에는 진공 라인이 설치되어 반도체 기판(W)이 흡착 고정되거나, 정전기 발생 유닛이 설치되어 반도체 기판(W)이 정전기력에 의하여 고정될 수 있다. 반도체 기판(W)이 배치된 척(120)의 상부에는 샤워 헤드 어셈블리(130)가 구비된다.

샤워 헤드 어셈블리(130)는 샤워 헤드 커버(135), 제1 다공성 플레이트(140), 제2 다공성 플레이트(150) 분리 나사(160) 및 히터(165)를 포함한다.

샤워 헤드 커버(135)는 전체적으로 실린더 형상을 가지며, 프로세스 챔버(100)의 내측 상부에 배치된다. 샤워 헤드 커버(135)에는 가스 공급 유닛(170)이 연결되어 프로세스 챔버(100) 내부로 공정 가스들이 공급된다. 보다 자세하게 설명하면, 샤워 헤드 커버(135)에는 제1 및 제2 유로들(131,132)이 형성된다. 제1 유로(131)의 유입구는 샤워 헤드 커버(135)의 상면에 하나 형성되고, 제1 유로(131)의 유출구는 샤워 헤드 커버(135)의 하면에 다수개 형성된다. 즉, 제1 유로(131)에 주입된 가스는 다수개의 유출구들을 통하여 분사된다. 이 경우, 제1 유로(131)의 유 입구는 샤워 헤드 커버(135)의 상면 정중심부에 형성되고, 제1 유로(131)의 유출구는 샤워 헤드 커버(135)의 하면에 원주 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.

이에 비하여, 제2 유로(132)의 유입구는 샤워 헤드 커버(135)의 상면에 하나 형성되고, 제2 유로(132)의 유출구도 샤워 헤드 커버(135)의 하면에 하나 형성된다. 즉, 제1 유로(132)에 주입된 가스는 하나의 유출구를 통하여 분사된다. 이 경우, 제2 유로(232)의 유입구는 샤워 헤드 커버(135)의 상면 중심부에 형성되고, 제2 유로(132)의 유출구는 샤워 헤드 커버(135)의 중심부에 형성되는 것이 바람직하다.

가스 공급 유닛(170)은 샤워 헤드 커버(135)에는 제1 및 제2 유로들(131,132)에 각기 연결되는 제1 및 제2 가스 라인들(171,172)을 포함한다. 제1 가스 라인(171)은 제1 유로(131)에 연결되고, 제2 가스 라인(172)은 제2 유로(132)에 연결된다.

제1 및 제2 가스 라인들(171,172)은 각기 독립된 라인을 통해 프로세스 챔버(100) 내부로 공정 가스들을 공급하기 위하여 이용된다. 제1 및 제2 가스 라인들(171,172)이 동일한 공정 가스를 공급하거나, 서로 다른 공정 가스들을 각기 공급할 수 있다. 반도체 기판(W)을 가공하기 위한 공정 가스들 중에 공급 도중에 혼합될 경우 쉽게 반응하는 가스들이 있다. 예를 들어, 사염화티탄(TiCl4) 가스와 암모니아(NH3)가스가 있다. 이외에도 공급 도중에 혼합되지 않는 것이 바람직한 반도체 공정 가스들이 수없이 존재하여 이들을 다 나열하는 것은 어렵지만 당업자라면 이를 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

샤워 헤드 커버(135)의 상면에는 공정 가스들을 가열하기 위한 히터(165)가 설치된다. 히터(165)는 공정 가스들이 프로세스 챔버 내부에서 신속 및 균일하게 반응하도록 가열하기 위한 장치로서, 열선 코일, 히팅 재킷(heating jacket) 또는 램프로 이루어질 수 있다. 보다 발전적으로, 샤워 헤드 커버(135)에는 공정 가스들을 정확한 온도로 가열하기 위하여 히터(165)와 연동되는 온도 센서(도시되지 않음)가 더 장착될 수 있으며, 샤워 헤드 커버(135)가 과열되는 것을 방지하기 위한 냉각 유닛도 더 장착될 수 있다. 이 경우, 냉각 유닛으로서는 냉각수 또는 냉각 가스가 흐르는 쿨링 라인을 이용하는 것이 바람직하다. 따라서 온도 변화에 민감한 공정 가스들도 안전하게 사용할 수 있다.

샤워 헤드 커버(135)의 하면에는 제1 다공성 플레이트(140)와 제2 다공성 플레이트(150)가 순차적으로 결함된다.

제1 다공성 플레이트(140)는 전체적으로 원반 형상을 가지며, 샤워 헤드 커버(135)에 밀착된다. 제1 다공성 플레이트(140)의 상면 주변부는 중심부에 비하여 소정의 두께로 돌출되게 형성된다. 제1 다공성 플레이트(140)의 돌출된 주변부에는 제1 결합홀들(145)이 형성되고, 주변부에 비하여 오목하게 들어간 중심부에는 미세한 제1 가스 배출공들(141)이 형성된다. 또한 제1 다공성 플레이트(140)의 정 중심부에는 샤워 헤드 커버(135)로부터 전달된 제2 공정 가스를 제2 다공성 플레이트(150)에 바로 전달하기 위한 전달공들(142)이 형성될 수 있다.

제1 다공성 플레이트(140)의 주변부에 형성된 제1 결합홀들(145)은 샤워 헤드 커버(135)에 제1 다공성 플레이트(140)와 제2 다공성 플레이트(150)를 함께 결 합시키기 위하여 이용된다. 제1 가스 배출공들(141)은 샤워 헤드 커버(135)로부터 전달된 제1 공정 가스를 제2 다공성 플레이트(150)에 배출하기 위하여 이용된다. 제1 공정 가스로서는, 산소 가스(O2), 아산화질소 가스(N2O), 오존 가스(O3), 또는 암모니아 가스(NH3) 등이 선택될 수 있다.

제1 다공성 플레이트(140)의 상면에는 주변부가 돌출됨에 따른 소정의 확산 공간이 마련된다. 샤워 헤드 커버(135)로부터 전달된 제1 공정 가스는 상기 확산 공간에서 균일하게 확산된 후 제1 가스 배출공들(141)을 통해 제2 다공성 플레이트(150)로 배출된다. 이에 비하여 제2 공정 가스는 샤워 헤드 커버(135)로부터 제2 다공성 플레이트(150)로 바로 전달되고, 제2 다공성 플레이트(150)를 통하여 반도체 기판(W) 상에 분사된다. 제2 공정 가스로서는 납 소스 가스(Pb(tmhd)2), 티타늄 소스 가스(Ti(tmhd)2), 또는 지르코늄 소스 가스(Zr(tmhd)2) 등이 선택될 수 있다.

제2 다공성 플레이트(150)는 제1 다공성 플레이트(140)와 실질적으로 동일한 직경을 갖는다. 제2 다공성 플레이트(150)의 상면 주변부도 제1 다공성 플레이트(140)와 유사하게 돌출된다. 제2 다공성 플레이트(150)의 돌출된 주변부에는 제1 다공성 플레이트(140)의 제1 결합홀들(145)과 동일한 위치 및 크기의 제2 결합홀들(145)이 형성된다. 또한, 제2 다공성 플레이트(150)의 주변부에는 제2 다공성 플레이트(150)를 제1 다공성 플레이트로부터 용이하게 분리하기 위한 분리용 나사홀(157)이 적어도 하나 이상 형성된다. 제2 다공성 플레이트(150)에서 주변부에 비하여 오목하게 들어간 중심부에는 미세한 제2 가스 배출공들(151)이 형성된다.

제2 다공성 플레이트(150)의 주변부에 형성된 제2 결합홀들(155)은 샤워 헤 드 커버(135)에 제1 다공성 플레이트(140)와 제2 다공성 플레이트(150)를 함께 결합시키기 위하여 이용된다. 즉, 제1 및 2 다공성 플레이트들(140,150)은 제1 및 제2 결합홀들(145,155)이 얼라인 된 상태로 샤워 헤드 커버(135)에 고정된다.

제2 다공성 플레이트(150)도 주변부가 돌출됨에 따라 제1 다공성 플레이트(140)와의 사이에 확산 공간이 마련된다. 샤워 헤드 커버(135)로부터 바로 전달된 제2 공정 가스는 상기 확산 공간에서 균일하게 확산된 후 제2 가스 배출공들(151)을 통해 반도체 기판 상에 분사된다. 이하, 프로세스 챔버(110)에서 수행되는 반도체 기판 가공 공정에 대하여 자세하게 설명한다.

프로세스 챔버(110)에서는 반도체 기판(W)에 대한 증착 공정이 수행될 수 있다. 프로세스 챔버(110) 내부에 제공된 반도체 기판(W)은 척(120)의 상에 배치되어 고정된다. 이후, 제1 및 제2 가스 공급라인들(171,172)을 통하여 제1 및 제2 공정 가스들이 프로세스 챔버(110) 내부로 분사된다. 이 경우, 프로세스 챔버(110) 내부를 포함한 프로세스 챔버(110) 내부의 샤워 헤드 어셈블리(130) 및 반도체 기판(W)이 약 400℃ 이상의 고온으로 가열된다. 또한 샤워 헤드 어셈블리(130)에는 프로세스 챔버(110) 내부에 고전위치차를 유도하기 위한 고주파 파워(도시되지 않음)가 연결될 수도 있다.

프로세스 챔버(110) 내부의 고온의 분위기에 노출된 제1 및 제2 공정 가스는 척(120) 상에 배치된 반도체 기판(W) 상부에서 반응하여, 반도체 기판(W) 상면에 소정의 박막으로 증착된다. 이와 같은 가공 공정 중에는 프로세스 챔버(110) 내부에 반응 부산물 및 미반응 가스들이 발생 및 존재하며, 이들은 프로세스 챔버(110) 하부에 형성된 배출구(182)를 통하여 배출 유닛(180)으로 배출된다. 배출 유닛(180)은 프로세스 챔버(110) 내부의 공기를 흡인하여 압력을 조절하고 반응 부산물 및 미반응 가스들을 제거하기 위한 장치로서, 진공 펌프로 구성할 수 있다.

전술한 바와 같이 공정의 후 고온으로 가열된 샤워 헤드 어셈블리(130)가 정비 또는 교체를 위하여 상온에 노출시킬 경우, 제1 다공성 플레이트(140)와 제2 다공성 플레이트(150)는 열팽창으로 인하여 압착된다. 하지만 본 실시예에 따른 샤워 헤드 어셈블리(130)에서는 제1 및 제2 다공성 플레이트들(140,150)을 용이하게 분리할 수 있다. 이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 제1 및 제2 다공성 플레이트들(140,150)의 분리 방법에 대하여 설명한다.

도 4는 도 3에 도시한 A를 확대 도시한 부분 확대도이고, 도 5는 도 4에 도시한 제1 및 제2 다공성 플레이트들의 분리 방법을 설명하기 위한 부분 확대도를 도시한 것이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 제2 다공성 플레이트(150)의 주변부에는 분리용 나사홀(157)이 적어도 하나 이상 형성된다. 분리용 나사홀(157)은 제2 다공성 플레이트(150)의 지름방향으로 두개가 형성되거나, 제2 결합홀들(155) 사이마다 형성될 수 있다. 각각의 분리용 나사홀(157)에는 분리 나사(160)가 결합된다.

분리 나사(160)는 제1 다공성 플레이트(140)의 둘레에 접촉하여 제1 다공성 플레이트(140)의 둘레를 가압하기 위한 것으로서, 제1 다공성 플레이트(140)와의 접촉 면적을 증대시키기 위하여 납작끝 또는 원통끝을 갖는 것이 바람직하다.

분리 나사(160)는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 크롬, 세라믹, 석영 또 는 사파이어 재질로 이루어질 수 있으며, 제1 다공성 플레이트(140)에 손상을 방지하기 위하여 제1 다공성 플레이트(140)와 유사한 강도를 갖고 있는 것이 바람직하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 분리 나사(160)를 분리용 나사홀(157)에 일정 깊이 이상 결합시킬 경우, 분리 나사(160)는 제1 다공성 플레이트(140)의 둘레에 접촉하여 제1 다공성 플레이트의 둘레를 가압한다. 이 결과, 제1 다공성 플레이트(140)를 제2 다공성 플레이트(150)로부터 이격되고, 제1 다공성 플레이트(140)와 제2 다공성 플레이트(150)의 사이 공간으로 공기가 유입하여 제1 다공성 플레이트(140)가 제2 다공성 플레이트(150)로부터 바로 분리된다.

분리 나사(160)는 샤워 헤드 어셈블리(130)에 항상 결합되어 있거나, 선택적으로 분리될 수 있다. 즉, 샤워 헤드 어셈블리(130)에 결합된 상태로 프로세스 챔버(110)에 배치되거나, 제1 및 제2 다공성 플레이트들(140,150)을 분해 시에만 제2 다공성 플레이트(150)에 결합하여 사용할 수도 있다.

전술한 바와 같은 샤워 헤드 어셈블리(130)를 이용할 경우, 제1 다공성 플레이트(140)로부터 제2 다공성 플레이트(150)를 용이하게 분리할 수 있다. 따라서 제1 및 제2 다공성 플레이트들(140,150)의 손상 및 변형을 최대한 억제할 수 있고, 제1 및 제2 다공성 플레이트들(140,150)에 파티클이 발생되는 것을 최대한 억제할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같은 샤워 헤드 어셈블리(130)를 포함하는 반도체 기판 가공 장치(120)를 이용할 경우, 반도체 기판(W)을 우수하게 가공할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 제1 및 제2 다공성 플레이트들의 손상 및 변형을 최대한 억제하면서 제1 및 제2 다공성 플레이트들를 용이하게 분리할 수 있다. 따라서 제1 및 제2 다공성 플레이트들에 파티클이 발생되는 것을 최대한 억제할 수 있으며 최종적으로는, 반도체 기판을 우수하게 가공할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예들를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 가스 공급 유닛이 연결되는 샤워 헤드 커버;

   상기 샤워 헤드 커버에 밀착되는 제1 다공성 플레이트;

   상기 제1 다공성 플레이트와 실질적으로 동일한 직경을 갖도록 형성되어 상기 제1 다공성 플레이트와 함께 상기 샤워 헤드 커버에 결합되며, 둘레에 분리용 나사홀이 형성된 제2 다공성 플레이트; 그리고

   상기 분리용 나사홀에 결합되어 상기 제1 다공성 플레이트의 둘레에 접촉하고, 상기 제1 다공성 플레이트의 둘레를 가압하여 상기 제2 다공성 플레이트를 상기 제1 다공성 플레이트로부터 분리하는 분리 나사를 구비하는 것을 샤워 헤드 어셈블리.
2. 제1 항에 있어서, 상기 분리 나사는 상기 제1 다공성 플레이트와의 접촉면적을 증대시키기 위하여 납작끝 또는 원통끝을 갖는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 분리 나사는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 크롬, 세라믹, 석영 또는 사파이어 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 샤워 헤드 어셈블리.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 공급 유닛은 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급 라인과 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급 라인을 포함하고,

   상기 샤워 헤드 커버에는, 상기 샤워 헤드 커버와 상기 제1 다공성 플레이트 사이로 상기 제1 가스를 공급하기 위한 제1 유로, 및 상기 제1 다공성 플레이트와 상기 제2 다공성 플레이트 사이로 상기 제2 가스를 공급하기 위한 제2 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 샤워 헤드 어셈블리.
5. 반도체 기판에 대한 가공 공정이 수행되는 프로세스 챔버;

   상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 상기 반도체 기판을 지지하는 척;

   상기 프로세스 챔버 내부로 상기 반도체 기판을 가공하기 위한 가스를 공급하기 위하여,ⅰ)가스 공급 유닛이 연결되는 샤워 헤드 커버, ⅱ)상기 샤워 헤드 커버에 밀착되는 제1 다공성 플레이트, ⅲ)상기 제1 다공성 플레이트와 실질적으로 동일한 직경을 갖도록 형성되어 상기 제1 다공성 플레이트와 함께 상기 샤워 헤드 커버에 결합되며, 둘레에 분리용 나사홀이 형성된 제2 다공성 플레이트, 및 ⅳ)상기 분리용 나사홀에 결합되어 상기 제1 다공성 플레이트의 둘레에 접촉하고 상기 제1 다공성 플레이트의 둘레를 가압하여 상기 제2 다공성 플레이트를 상기 제1 다공성 플레이트로부터 분리하는 분리 나사를 포함하는 샤워 헤드 어셈블리; 그리고

   상기 프로세스 내부의 압력을 조절하고, 상기 가공 공정 도중에 발생되는 반응 부산물 및 미반응 가스를 배출하기 위한 배출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가공 장치.

Images