KR20070031724A - 샤워헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샤워헤드에 관한 것으로서, 진공상태의 챔버 내부에서 피처리물에 대한 소정의 처리를 실시하는 도중 공정가스를 상기 피처리물에 공급하는 샤워헤드에 있어서, 상기 진공챔버 내부의 상측에 마련된 상부 전극의 내부와 연결되어 외부에서 공급되는 공정가스를 공급하는 공급배관과, 상기 상부 전극에 삽입되고 상기 공급배관을 따라 공급되는 공정가스를 균일하게 분사하는 분배튜브 샤워헤드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 플라즈마 처리장치 내부에 마련되는 상부 전극에 공급되는 공정가스를 지정된 구역에 균일하게 공급할 수 있을 뿐만 아니라 공정가스를 수평방향으로 확산시키는 공급부의 구조가 간단하므로 그 제조비용이 낮아질 뿐만 아니라 분배튜브 샤워헤드의 형상 및 배치를 자유롭게 할 수 있으며, 가스의 압력 분포를 조절할 수 있는 효과가 있다.

챔버, 상부 전극, 공급배관, 분배튜브 샤워헤드, 토출 샤워헤드

Description

샤워헤드{Showerhead}

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치의 구조를 나타내는 단면도.

도 2는 종래의 가스 분배판의 구조를 나타내는 상측 사시도.

도 3은 종래의 가스 분배판의 구조를 나타내는 하측 사시도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 구조를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 상부 전극을 나타낸 단면도.

도 6은 본 발명의 A - A에 따른 분배튜브 샤워헤드의 형상을 나타낸 저면도.

도 7은 본 발명의 분배튜브 샤워헤드의 다른 실시예를 나타낸 저면도.

도 8 및 9는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 진공챔버 20 : 상부 전극

22 : 하우징 24 : 단차부

30 : 하부 전극 40 : 공급배관

50 : 분배튜브 샤워헤드 52 : 배출공

70 : 토출 샤워헤드 72 : 배출공

74 : 차단벽 80 : 차폐수단

S : 기판

본 발명은 샤워헤드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 처리장치 내부에 마련되는 상부 전극에 공급되는 공정가스를 지정된 구역에 균일하게 공급하게 공급할 수 있는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

반도체 장치, 액정표시 장치 등의 제조 프로세스에는, 플라즈마를 사용하여 기판의 표면을 처리하는 플라즈마 처리장치가 많이 사용되고 있으며 이러한 플라즈마 처리장치로는, 기판에 에칭을 실시하는 플라즈마 에칭 장치나, 화학적 기상 성장(Chemical Vapor Deposition : CVD)을 실시하는 플라즈마 CVD 장치 등을 예로 들 수 있다.

이러한 플라즈마 처리장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상하에 서로 평행하게 대향하는 상부 및 하부 전극(200, 300)이 구비되고 상기 하부 전극(300)의 상부에는 기판(S)이 탑재되며 상기 상부 전극(200)은 전극으로서의 역할뿐만 아니라, 양 전극 사이에 공정가스를 공급하는 가스 공급장치의 역할도 수행한다.

그리고 상기 플라즈마 처리장치(100)의 내부 일측으로는 가스를 배출시키기 위한 배기부(도면에 미도시)가 마련되고 상기 배기부는 플라즈마 처리장치(100) 외부에 마련되는 펌프에 의하여 플라즈마 처리장치 내부의 기체를 흡입제거하고, 플라즈마 처리장치 내부를 진공 상태로 유지한다.

그리고 상기 상부 전극(200)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 가스 분배판(400); 및 샤워헤드(shower head, 500)가 마련되고 상기 샤워헤드(500)에는 미세한 직경을 가지는 다수개의 가스 분출구멍이 형성된다. 그리고 상기 샤워헤드(500)를 통해서 공정가스가 양 전극(200, 300) 사이의 공간으로 균일하게 공급되고 상기 전극 사이에 공급된 공정가스는 전극으로의 고주파 전력의 인가에 의해 플라즈마로 되고, 이 플라즈마에 의해 기판의 표면이 처리된다.

다음으로 가스 분배판(400)은, 판상의 구조를 가지며, 플라즈마 처리장치 외부에 마련되어 있는 공정가스 공급원(도면에 미도시)에 접속되어, 외부에서 공급되는 공정가스를 1차적으로 분배하는 역할을 한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 소정 방향으로 공정가스가 이송되는 경로(420)가 형성되고 상기 경로(420)는 가스 분배판(400)의 표면에서 소정 깊이로 파인 그루브 형태로 형성된다.

그리고 상기 경로(420)의 말단에는 상기 가스 분배판(400)을 관통하는 관통공(440)이 형성되며 이때, 상기 관통공(440)은 도 3에 도시된 바와 같이, 하측으로 갈수록 그 직경이 커지는 구조를 취한다.

그러나 종래의 상부 전극(200)에 마련되는 가스 분배판(400)은, 그 자체의 무게가 너무 커서 상부 전극(200)의 운용이 어려워지며, 최근에는 플라즈마 처리장치(100)에 의하여 처리되는 기판(S)이 대면적화되면서 플라즈마 처리장치 (100)자체도 대형화되고 있는 실정이며 따라서 가스 분배판(400)도 대형화되므로 상기한 문제점은 더욱 심각해지고 있다.

또한, 상기 가스 분배판(400)은 기판의 소형보다 대형일 경우 샤워헤드를 통 해서 공급되는 공정가스가 기판의 중심부와 가장자리에 불균일하게 전달되어 불량 발생될 뿐만 아니라 기판의 크기에 따라서 가스 분배판을 별도 장착해야하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 플라즈마 처리장치 내부에 마련되는 상부 전극에 공급되는 공정가스를 지정된 구역에 균일하게 공급하게 공급할 수 있는 샤워헤드를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공상태의 챔버 내부에서 피처리물에 대한 소정의 처리를 실시하는 도중 공정가스를 상기 피처리물에 공급하는 샤워헤드에 있어서, 상기 진공챔버 내부의 상측에 마련된 상부 전극의 내부와 연결되어 외부에서 공급되는 공정가스를 공급하는 공급배관과, 상기 상부 전극에 삽입되고 상기 공급배관을 따라 공급되는 공정가스를 균일하게 분사하는 분배튜브 샤워헤드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시 예의 플라즈마 처리장치의 대략적인 구조는 도 4에 도시된 바와 같이 진공챔버(10)와, 상기 진공챔버(10) 내부의 상측에 마련되는 상부 전극(20)과, 상기 상부 전극(20)과 대향된 하측에 마련되는 하부 전극(30)으로 이루어지며 상기 진공챔버(10)와 하부 전극(30)은 종래의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 4 및 5은 상기 상부 전극을 도시한 것으로서 상부 전극(20)은 하방으로 개구된 하우징(22)과, 상기 하우징(22)의 중앙부에 고정 삽입되어 외부의 공정가스가 상부 전극(20)으로 유입되는 통로인 공급배관(40)과, 상기 상부 전극(20)의 상부에 삽입되어 상기 공급배관(40)에서 유입된 공정가스를 하측 방향과 양측방향으로 균일하게 분사하는 분배튜브 샤워헤드(50)와, 상기 분배튜브 샤워헤드(50)의 하측에 마련되어 기판에 최종적으로 공정가스를 분사하는 토출 샤워헤드(70)로 이루어진다. 이때, 상기 토출 샤워헤드(70)는 제거된 상태로 구성될 수 있음을 밝힌다.

본 발명의 특징은 상기 상부 전극(20)에 교체 및 형상 조절이 용이한 분배튜브 샤워헤드(50)를 삽입함으로써 상기 분배튜브 샤워헤드(50)와 토출 샤워헤드(70)에 사이에 별도로 개재되는 디퓨져 없이도 균일하게 공정가스를 분배할 수 있을 뿐만 아니라 공정가스의 압력분포를 조절할 수 있는 특징이 있다.

상기 진공챔버(10)의 상부면에 결합되는 상부 전극(20)의 하우징(22)은 하방으로 개구되게 형성되고 중앙으로는 홀(26)이 형성되되, 상기 하우징(22)의 중앙에 형성되는 홀(26)에 고정 삽입되는 공급배관(40)은 외부의 공정가스를 상부 전극(20)으로 유입하는 통로 역할을 하게 되며 이때, 공급배관(40)에 공급되는 공정가스 유량을 조절하기 위하여 MFC(Mass Flow Controller)가 공급배관(40)에 형성되는 것이 효과적이다.

또한, 상기 분배튜브 샤워헤드(50)가 삽입되는 하우징(22)의 내측면으로는 상기 분배튜브 샤워헤드(50)의 삽입시 고정을 위한 홈(28)이 둘레를 따라 형성되어 상기 분배튜브 샤워헤드(50)의 안착시 흔들림을 방지하게 되며 여기서는 하단면에 홈(28)이 형성되는 예를 들어 설명하기로 한다.

그리고 상기 하우징(22)의 내측면에 형성되는 홈(28)에 안착되거나 하우징(22)의 하단면에 형성되는 분배튜브 샤워헤드(50)는 상기 공급배관(40)과 결합되어 분배튜브 샤워헤드에 유입된 공정가스를 하측방향으로 배출하게 되며 도시된 도면을 참조로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 분배튜브 샤워헤드(50)는 면적이 다른 사각형 형상의 분배튜브 샤워헤드(50)가 적어도 하나 이상 구비되되 상기 분배튜브 샤워헤드는 방사형 구조로 연통되도록 형성된 것을 도시한 것으로서 이때, 필요에 따라서는 사각형 형상의 분배튜브 샤워헤드(50) 사이에는 면적이 다른 사각형 형상의 분배튜브 샤워헤드(50)가 더 형성된 분배튜브 샤워헤드(50)를 더욱더 균일하게 공정가스를 배출하게 되는 것이다.

다음으로 도 8에 도시된 상기 분배튜브 샤워헤드(50)는 본 발명의 다른 실시예로 직경이 다른 원형 형상의 분배튜브 샤워헤드(50)가 적어도 하나 이상 구비되고 상기 분배튜브 샤워헤드는 방사형 구조로 연통되도록 형성된 것을 도시한 것으로 이때도 상기 사각형 형상의 분배튜브 샤워헤드(50)와 마찬가지로 원형 분배튜브 샤워헤드(50) 사이에는 원형 분배튜브 샤워헤드(50)가 더 형성될 수 있다.

그리고 상기 분배튜브 샤워헤드(50)의 내부에 공정가스가 배출되는 배출공(52)은 끝단이 경사지게 형성되어 상기 배출공(50)으로 공정가스가 배출시 확산되 도록 하는 것이 더욱더 효과적이다.

상기 분배튜브 샤워헤드(50)의 하측에 마련되어 기판에 최종적으로 가스를 분사하는 샤워헤드(70)는 상기 분배튜브 샤워헤드(50)의 배출공(52)보다 작고 미세한 배출공(72)이 균일하게 형성된다.

그리고 상기 샤워헤드(70)까지 조립이 완료된 상부 전극(20)의 외측면과 가장자리 부근에는 차폐수단(80)이 형성되어 공정가스 공급 후 플라즈마 발생시 상부전극을 보호하게 되는 것이다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시 예인 도 8 및 9은 상기 상부 전극(20)은 하방으로 개구된 하우징(22)과, 상기 하우징(22)의 중앙부에 고정 삽입되어 외부의 공정가스가 상부 전극(20)으로 유입되는 통로인 공급배관(40)과, 상기 공급배관(40)에 결합되어 유입된 공정가스를 하측방향과 양측방향으로 분배하는 분배튜브 샤워헤드(50)가 형성되는 것을 동일하며 단지 상기 분배튜브 샤워헤드(50)의 하측에 마련되어 기판에 최종적으로 공정가스를 분사하는 샤워헤드(70)에 일정구역을 지정하는 사각형 또는 원형의 차단벽(74)이 방사형 구조로 형성되는 것이다.

좀더 보충설명을 하면 상기 분배튜브 샤워헤드(50)와 샤워헤드(70) 사이에 차단벽(74)을 조립가능하게 형성하거나 또는 차단벽(74)이 일체로 형성되는 샤워헤드(70)을 형성하여 지정된 구역으로만 공정가스 공급될 수 있도록 형성된 것이다.

그리고 본 발명에서와 같이 상기 샤워헤드(70)까지 조립이 완료된 상부 전극(20)의 외측면과 가장자리 부근에는 차폐수단(80)이 형성되어 공정가스 공급 후 플라즈마 발생시 상부 전극을 보호하게 되는 것이다.

본 발명에 따르면 플라즈마 처리장치 내부에 마련되는 상부 전극에 공급되는 공정가스를 지정된 구역에 균일하게 공급할 수 있을 뿐만 아니라 공정가스를 수평방향으로 확산시키는 공급부의 구조가 간단하므로 그 제조비용이 낮아질 뿐만 아니라 분배튜브 샤워헤드의 형상 및 배치를 자유롭게 할 수 있으며, 가스의 압력 분포를 조절할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 진공상태의 챔버 내부에서 피처리물에 대한 소정의 처리를 실시하는 도중 공정가스를 상기 피처리물에 공급하는 샤워헤드에 있어서,

   상기 진공챔버 내부의 상측에 마련된 상부 전극의 내부와 연결되어 외부에서 공급되는 공정가스를 공급하는 공급배관과;

   상기 상부 전극에 삽입되고 상기 공급배관을 따라 공급되는 공정가스를 균일하게 분사하는 분배튜브 샤워헤드; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 샤워헤드
2. 제 1항에 있어서,

   상기 분배튜브 샤워헤드의 저면에 형성되는 배출공의 끝단은 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 분배튜브 샤워헤드는 면적이 다른 사각형 형상의 분배튜브 샤워헤드가 적어도 하나 이상 구비되고 상기 분배튜브 샤워헤드는 방사형 구조로 연통되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 분배튜브 샤워헤드는 직경이 다른 원형 형상의 분배튜브 샤워헤드가 적어도 하나 이상 구비되고 상기 분배튜브 샤워헤드는 방사형 구조로 연통되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 상부 전극에 마련된 분배튜브 샤워헤드의 하측으로는 토출 샤워헤드가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 토출 샤워헤드에는 면적이 다른 사각형 형상의 차단벽이 적어도 하나 이상 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 토출 샤워헤드에는 직경이 다른 원형 형상의 차단벽이 적어도 하나 이상 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.

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