KR20070079835A - 샤워헤드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

샤워헤드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20070079835A
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임석영
김태우
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Abstract

본 발명은 진공 챔버 내부의 프로세스 영역에 플라즈마를 발생시켜 기판을 용이하게 처리할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치용 샤워헤드는 다수의 관통공이 형성된 본체부와, 관통공에 체결되고 세라믹으로 제조되며 가스 분사 홀이 형성된 가스 분사 홀 삽입체를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 프로세스 영역을 형성하는 진공 챔버와, 진공 챔버의 상부에 마련되는 샤워헤드를 포함하며, 샤워헤드는 다수의 관통공이 형성된 본체부와, 관통공에 체결되고 세라믹으로 제조되며 가스 분사 홀이 형성된 가스 분사 홀 삽입체를 포함한다. 본 발명에 의해 세라믹으로 제조된 가스 분사 홀 삽입체를 포함하는 샤워헤드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공함으로써 가스 분사 홀 주변의 아크 발생을 방지하고 샤워헤드의 사용 수명을 연장할 수 있다.
샤워헤드, 기판 처리 장치, 아크, 가스 분사 홀 삽입체

Description

샤워헤드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 {SHOWERHEAD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 개략적 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 가스 분사 홀 삽입체가 샤워헤드에 체결되기 전의 개략적 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 가스 분사 홀 삽입체가 샤워헤드에 체결되기 전의 개략적 단면도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 가스 분사 홀 삽입체가 샤워헤드에 체결되기 전의 개략적 단면도.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따라 가스 분사 홀 삽입체가 샤워헤드에 체결되기 전의 개략적 단면도.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따라 가스 분사 홀 삽입체가 샤워헤드에 체결되기 전의 개략적 단면도.
※도면의 주요 부재에 대한 부호의 설명※
110a : 본체부 111 : 제 1 관통공
112 : 나사산 200 : 가스 분사 홀 삽입체
210 : 헤드부 220 : 돌출부
221 : 나사산 230 : 개구
240 : 분사홀
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 진공 챔버 내부의 프로세스 영역에 플라즈마를 발생시켜 기판을 용이하게 처리할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자 또는 액정 표시 장치를 포함한 평판 표시 장치는 여러 층의 박막을 적층하고 패터닝하여 원하는 소자 구조를 제작한다.
이러한 반도체 소자 또는 액정 표시 장치의 제조 공정은 박막 증착, 포토 리소그래피 및 식각 등의 다양한 프로세싱 공정과, 청정도를 유지하기 위한 세정 공정 및 공정 전후의 결과 및 이상 여부를 확인하기 위한 검사 공정 등을 포함한다. 상기 공정 중, 물리적, 화학적 반응을 이용하여 기판 상에 형성된 패턴대로 박막을 선택적으로 제거함으로써 실제의 박막 패턴을 구현하는 식각 공정은 그 방법에 따라 건식 식각 및 습식 식각으로 구분된다.
종래의 건식 식각은 대부분 전기장이 형성된 두 전극 사이에 공급된 특정의 반응 가스가 전기장에 의해 전자를 잃으면서 중성 상태에서 반응성이 매우 뛰어난 플라즈마가 되도록 한 후, 이 플라즈마가 마스크에 의하여 가려지지 않고 노출된 부분과 반응하여 식각이 진행되도록 하는 것이다. 이때, 반응 가스는 진공 챔버의 상측에 설치된 샤워 헤드(showerhead)를 통해서 프로세스 영역으로 균일하게 분포되고, 식각 공정에 의해 발생되는 폴리머 등과 같은 부산물은 진공 챔버의 일측에 설치된 펌핑 라인을 통하여 외부로 배출된다. 특히, 샤워헤드(Al)는 내구성 및 내식성 등을 고려하여 양극산화(anodizing) 처리되어 그 표면에 산화막(Al2O3)을 형성시켜 사용하고 있다.
산화막 표면이 플라즈마에 일정 시간 노출되면 산화막에 크랙이 발생하기 때문에, 정기적으로 산화막을 제거한 후 재형성하는 과정을 거치고 있다. 이때, 샤워헤드의 가스 분사 홀의 폭이 초기 조건(예컨대: 0.5mm) 대비 1회 재형성시 약 0.05mm 정도 증가하게 되어 가스 분사 홀의 폭이 0.7mm 정도가 되면 플라즈마가 가스 분사 홀 내부로 유입되어 아크가 발생하게 되어 더 이상 샤워헤드를 사용할 수 없게 된다.
또한, 산화막의 재형성 과정에서 가스 분사 홀 내부의 Al2O3를 박리시 제거가 원활하지 않아 내부 표면이 거칠어지고 산화막 제거 후 가스 분사 홀의 내부 표면에 재형성되는 산화막 또한 거칠어지게 되고 프로세싱 진행 중 가스 분사 홀 주변으로 아크가 빈번하게 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 세라믹으로 제조된 가스 분사 홀 삽입체를 샤워헤드에 장착함으로써 가스 분사 홀의 아크 발생을 방지하고 샤워헤드의 사용 수명을 연장할 수 있는 샤워헤드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치용 샤워헤드는 다수의 관통공이 형성된 본체부와, 상기 관통공에 체결되고 세라믹으로 제조되며 가스 분사 홀이 형성된 가스 분사 홀 삽입체를 포함한다.
여기서, 상기 가스 분사 홀 삽입체는 분사홀이 형성된 원통 형상의 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장 형성되고 상기 헤드부보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출부를 포함한다. 상기 돌출부에는 상기 분사홀의 지름보다 큰 개구가 형성되어 있다. 상기 관통공에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 돌출부에는 상기 관통공의 나사산과 체결되는 나사산이 형성되어 있다. 상기 관통공은 상부 관통공과 상기 상부 관통공보다 지름이 작은 하부 관통공을 포함하고 상기 하부 관통공에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 돌출부의 상부와 체결되는 나사산이 형성된 너트부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스 분사 홀 삽입체는 분사홀이 형성된 원통 형상의 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장 형성되고 상기 헤드부보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출부를 포함하며, 상기 관통공은 상부 관통공과 상기 상부 관통공보다 지름이 큰 하부 관통공을 포함하고, 상기 하부 관통공에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 헤드부에는 상기 하부 관통공의 나사산과 체결되는 나사산이 형성되어 있다. 상기 돌출부에는 상기 분사홀의 지름보다 큰 개구가 형성되어 있다.
한편, 상기 가스 분사 홀 삽입체는 분사홀이 형성된 원통 형상의 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장 형성되고 상기 헤드부보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출 부를 포함하며, 상기 관통공은 상부 관통공, 상기 상부 관통공보다 지름이 작은 중간 관통공 및 상기 중간 관통공보다 지름이 큰 하부 관통공을 포함하고 상기 하부 관통공에는 나사산이 형성되고, 상기 돌출부의 상부에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 돌출부의 상부의 나사산과 체결되는 나사산이 형성된 너트부를 더 포함할 수 있다. 상기 돌출부에는 상기 분사홀의 지름보다 큰 개구가 형성되어 있다.
또한, 상기 가스 분사 홀 삽입체는 개구가 형성된 원통 형상의 헤드부와 상기 헤드부로부터 아래로 연장 형성되고 상기 헤드부보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출부를 포함하여 상기 헤드부가 상기 관통공의 상부에 안착된다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 프로세스 영역을 형성하는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버의 상부에 마련되는 샤워헤드를 포함하며, 상기 샤워헤드는 다수의 관통공이 형성된 본체부와, 상기 관통공에 체결되고 세라믹으로 제조되며 가스 분사 홀이 형성된 가스 분사 홀 삽입체를 포함한다.
이때, 상기 기판 처리 장치는 상기 샤워헤드와 대향하며 상기 기판을 지지하기 위한 서셉터를 더 포함한다. 상기 샤워헤드와 상기 서셉터 사이에 플라즈마가 형성된다. 상기 가스 분사 홀 삽입체는 분사홀이 형성된 원통 형상의 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장 형성되고 상기 헤드부보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출부를 포함한다. 상기 돌출부에는 상기 분사홀의 지름보다 큰 개구가 형성되어 있다. 상기 관통공에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 돌출부에는 상기 관통공의 나사산과 체결되는 나사산이 형성되어 있다. 상기 관통공은 상부 관통공과 상기 상부 관통공보다 지름이 작은 하부 관통공을 포함하고 상기 하부 관통공에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 돌출부의 상부와 체결되는 나사산이 형성된 너트부를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 실시예들은 단지 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 부재를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 개략적 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 장방형의 진공 챔버(100)와, 상기 진공 챔버(100)의 내부 상측에 마련되는 샤워헤드(110)와, 상기 샤워헤드(110)와 연통하는 가스 공급부(120)와, 상기 진공 챔버(100)의 내부 프로세스 영역에 상부 전극 및 하부 전극을 형성하는 RF(Radio Frequency) 전원(130)과, 상기 진공 챔버(100)의 내부 하측에 샤워헤드(110)와 대응되도록 마련되어 기판(140)을 지지하는 서셉터(150)를 포함한다.
상기 진공 챔버(100)는 플라즈마를 형성하기 위한 밀폐 공간을 제공하며, 개폐 가능하다. 또한, 상기 진공 챔버(100)의 하부 일측에는 프로세스 진행 중 발생되는 폴리머 등과 같은 부산물을 외부로 배출시키기 위한 펌프(도시 않음)와 연결되는 펌핑 라인(160)이 장착되며, 진공 챔버(100)의 내부 압력을 플라즈마 형성에 알맞은 조건으로 조절한다.
상기 샤워헤드(110)는 반응 가스를 수용하고 진공 챔버(100)의 내부 프로세스 영역에 균일하게 공급할 수 있도록 구성되어 있으며, 이에 대해서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 보다 자세히 후술한다.
가스 공급부(120)는 샤워헤드(110)의 내부로 특정의 반응 가스를 공급하는 역할을 하며, 이를 위해 가스 공급부(120) 및 샤워헤드(110) 사이에는 연결 파이프(121)가 마련되어 있다. 이때, 반응 가스로는 염소 기체, 염산 기체, 플루오르화 황, 산소 기체, 플루오르화 탄소 등이 사용된다.
RF 전원(130)은 진공 챔버(100)의 내부로 공급되는 반응 가스와 반응하여 플라즈마를 형성할 수 있도록 고주파 전압을 발생시킨다.
한편, 서셉터(150)는 기판(140)을 지지하며, 그 바닥면에는 하부 전극이 접지된다.
이하에서는 전술한 기판 처리 장치의 작동 과정에 대해 간단히 설명한다.
먼저, 진공 챔버(100)의 내부 프로세스 영역에 플라즈마를 형성할 수 있도록 펌핑 라인(160)을 작동시켜 진공 챔버(100)의 내부 압력을 적절하게 조절한 후, 연결 파이프(121)를 통해 가스 공급부(120)에 수용되어 있는 반응 가스를 샤워 헤드(110) 내부로 제공하여 프로세스 영역에 균일하게 공급 분포시킨다.
이와 아울러, RF 전원(130)을 통해 진공 챔버(100)의 내부 프로세스 영역에 상부 전극 및 하부 전극을 형성해주면 공급된 반응 가스 분자들의 운동에너지가 높아져 활성화상태가 된다. 이렇게 활성화된 반응 가스의 분자들은 이온화 분해 과 정을 거쳐 이온, 전자, 라디칼로 분리되어 플라즈마를 형성하게 된다. 라디칼은 확산에 의해서 무질서하게 운동하며, 이온이나 전자는 인가된 전기장의 방향에 따라 이동하여 기판(140)의 표면을 처리한다. 즉, 기판 위에 반응 가스를 원료로 박막을 증착할 수 있고 형성된 박막과 물리적 또는 화학적 반응을 일으켜 반응물을 생성하면서 표면을 식각할 수도 있다. 그외 다양한 플라즈마 처리가 수행될 수 있다. 플라즈마 처리 공정에 의해 발생되는 폴리머 등과 같은 부산물은 펌핑 라인(160)을 따라 외부로 배출된다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 가스 분사 홀 삽입체가 샤워헤드에 체결되기 전의 개략적 단면도이다.
도 2를 참조하면, 샤워헤드(110)는 진공 챔버(100, 도 1 참조)의 내부 프로세스 영역과 연통되는 다수의 제 1 관통공(111)이 형성되어 있는 본체부(110a)와, 상기 본체부(110a)에 형성된 다수의 제 1 관통공(111)에 탈착 가능하도록 결합되어 프로세스 영역으로 반응 가스를 공급하는 가스 분사 홀 삽입체(200)를 포함한다.
본체부(110a)는 전도성 및 플라즈마에 대한 내구성 등을 고려하여 양극산화 처리되어 그 표면에 산화막(Al2O3)이 형성되어 있다. 또한, 본체부(110a)에는 가스 분사 홀 삽입체(200)와 체결되는 제 1 관통공(111)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 관통공(111)에는 나사산(112)이 형성되어 있다.
상기 가스 분사 홀 삽입체(200)는 세라믹으로 제조되고 가스가 관통하는 가 스 분사 홀이 형성되며, 원통 형상의 헤드부(210)와 상기 헤드부(210)로부터 연장 형성되고 상기 헤드부(210)보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출부(220)로 구성된다. 상기 헤드부(210)에는 지름이 약 0.5mm인 분사홀(240)이 형성되고 돌출부(220)에는 지름이 약 2.0mm인 개구(230)가 형성되어 있다. 상기 가스 분사 홀은 헤드부(210)의 분사홀(240)과 돌출부(220)의 개구(230)로 구성된다. 상기 돌출부(220)에는 상기 본체부(110a)의 나사산(112)과 체결되는 나사산(221)이 형성되어 있다. 상기 본체부(110a)와 상기 가스 분사 홀 삽입체(200)는 상기 가스 분사 홀 삽입체(200)의 돌출부(220)를 본체부(110a)의 제 1 관통공(111)에 삽입시켜 회전시킴으로써 체결된다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 가스 분사 홀 삽입체가 샤워헤드에 체결되기 전의 개략적 단면도이다.
도 3을 참조하면, 샤워헤드(110)는 진공 챔버(100, 도 1 참조)의 내부 프로세스 영역과 연통되는 다수의 제 2 관통공(112)이 형성되어 있는 본체부(110a)와, 상기 본체부(110a)에 형성된 다수의 제 2 관통공(112)에 탈착 가능하도록 결합되어 프로세스 영역으로 반응 가스를 공급하는 가스 분사 홀 삽입체(200)와, 상기 분사 홀 삽입체(200)와 체결되는 너트부(250)를 포함한다.
본체부(110a)는 전도성 및 플라즈마에 대한 내구성 등을 고려하여 양극산화 처리되어 그 표면에 산화막(Al2O3)이 형성되어 있다. 또한, 본체부(110a)에는 가스 분사 홀 삽입체(200)와 체결되는 제 2 관통공(112)이 형성되며 상기 제 2 관통공(112)은 상부 관통공(112a)과 상기 상부 관통공(112a)보다 지름이 작은 하부 관통공(112b)을 포함한다. 상기 하부 관통공(112b)에는 나사산(113)이 형성되어 있다.
상기 가스 분사 홀 삽입체(200)는 도 1에 도시된 실시예의 가스 분사 홀 삽입체와 동일하므로 본 실시예에서는 설명을 생략한다.
상기 너트부(250)에는 제 2 관통공(112)의 하부 관통공(112b)과 동일 지름의 제 3 관통공(251)이 형성되어 있으며, 상기 제 3 관통공(251)에는 상기 가스 분사 홀 삽입체(200)의 돌출부(220)의 나사산(221)과 체결되는 나사산(252)이 형성되어 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 분사 홀 삽입체의 체결과정을 설명하면, 먼저 본 발명에 따른 가스 분사 홀 삽입체(200)의 돌출부(220)를 하부 관통공(112b)의 나사산(113)에 삽입시켜 회전시킨다. 이때 상부 관통공(112a)과 돌출부(220) 사이에는 간격이 형성되며, 상기 간격 사이로 너트부(250)를 삽입시켜 회전시킴으로써 제 3 관통공(251)의 나사산(252)과 돌출부(220)의 나사산(221)이 체결된다. 너트부(250)와 돌출부(220)의 체결시 너트부(250)의 회전 방향은 돌출부(220)가 하부 관통공(112b)과 체결될 때의 회전 방향과 동일하다. 그 결과 가스 분사 홀 삽입체(200)가 본체부(110a)로부터 풀리게 되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 가스 분사 홀 삽입체가 샤워헤드에 체 결되기 전의 개략적 단면도이다.
도 4를 참조하면, 샤워헤드(110)는 진공 챔버(100, 도 1 참조)의 내부 프로세스 영역과 연통되는 다수의 제 4 관통공(114)이 형성되어 있는 본체부(110a)와, 상기 본체부(110a)에 형성된 다수의 제 4 관통공(114)에 탈착 가능하도록 결합되어 프로세스 영역으로 반응 가스를 공급하는 가스 분사 홀 삽입체(300)를 포함한다.
본체부(110a)는 전도성 및 플라즈마에 대한 내구성 등을 고려하여 양극산화 처리되어 그 표면에 산화막(Al2O3)이 형성되어 있다. 또한, 본체부(110a)에는 가스 분사 홀 삽입체(300)와 체결되는 제 4 관통공(114)이 형성되며 상기 제 4 관통공(114)은 상부 관통공(114a)과 상기 상부 관통공(114a)보다 지름이 큰 하부 관통공(114b)을 포함한다. 상기 하부 관통공(114b)에는 나사산(115)이 형성되어 있다.
상기 가스 분사 홀 삽입체(300)는 세라믹으로 제조되고 가스가 관통하는 가스 분사 홀이 형성되며, 원통 형상의 헤드부(310)와 상기 헤드부(310)로부터 연장 형성되고 상기 헤드부(310)보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출부(320)로 구성된다. 상기 헤드부(310)에는 지름이 약 0.5mm인 분사홀(340)이 형성되고 돌출부(320)에는 지름이 약 2.0mm인 개구(330)가 형성되어 있다. 상기 가스 분사 홀은 상기 헤드부(310)의 분사홀(340)과 상기 돌출부(320)의 개구(330)로 구성된다. 상기 헤드부(310)에는 본체부(110a)의 하부 관통공(114b)의 나사산(115)과 체결되는 나사산(311)이 형성되어 있다. 상기 돌출부(320)에는 제 1 및 제 2 실시예와 달리 나사산이 형성되어 있지 않다. 상기 본체부(110a)와 상기 가스 분사 홀 삽입체(300)는 상기 가스 분사 홀 삽입체(300)의 헤드부(310)를 본체부(110a)의 하부 관통공(114b)에 삽입시켜 회전시킴으로써 체결된다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따라 가스 분사 홀 삽입체가 샤워헤드에 체결되기 전의 개략적 단면도이다.
도 5를 참조하면, 샤워헤드(110)는 진공 챔버(100, 도 1 참조)의 내부 프로세스 영역과 연통되는 다수의 제 5 관통공(116)이 형성되어 있는 본체부(110a)와, 상기 본체부(110a)에 형성된 다수의 제 5 관통공(116)에 탈착 가능하도록 결합되어 프로세스 영역으로 반응 가스를 공급하는 가스 분사 홀 삽입체(400)와, 상기 가스 분사 홀 삽입체(400)와 체결되는 너트부(350)를 포함한다.
본체부(110a)는 전도성 및 플라즈마에 대한 내구성 등을 고려하여 양극산화 처리되어 그 표면에 산화막(Al2O3)이 형성되어 있다. 또한, 본체부(110a)에는 가스 분사 홀 삽입체(400)와 체결되는 제 5 관통공(116)이 형성되며 상기 제 5 관통공(116)은 상부 관통공(116a)과, 상기 상부 관통공(116a)보다 지름이 작은 중간 관통공(116b)과, 상기 중간 관통공(116b)보다 지름이 큰 하부 관통공(116c)을 포함한다. 상기 하부 관통공(116c)에는 나사산(117)이 형성되어 있다.
상기 가스 분사 홀 삽입체(400)는 세라믹으로 제조되고 가스가 관통하는 가스 분사 홀이 형성되며, 원통 형상의 헤드부(410)와 상기 헤드부(410)로부터 연장 형성되고 상기 헤드부(410)보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출부(420)로 구성된다. 상기 헤드부(410)에는 지름이 약 0.5mm인 분사홀(440)이 형성되고 돌출부(420)에는 지름이 약 2.0mm인 개구(430)가 형성되어 있다. 상기 가스 분사 홀은 상기 헤드부(410)의 분사홀(440)과 상기 돌출부(420)의 개구(430)로 구성된다. 상기 돌출부(420)의 상부에는 후술하는 너트부(350)의 나사산(352)과 체결되는 나사산(421)이 형성되어 있으며, 상기 헤드부(410)에는 하부 관통공(116c)의 나사산(117)과 체결되는 나사산(411)이 형성되어 있다.
상기 너트부(350)에는 상기 돌출부(420)의 상부에 형성된 나사산(421)과 체결되는 나사산(352)이 형성된 제 6 관통공(351)이 형성되어 있다.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 가스 분사 홀 삽입체의 체결과정을 설명하면, 먼저 본 발명에 따른 가스 분사 홀 삽입체(400)의 헤드부(410)를 하부 관통공(116c)의 나사산(117)에 삽입시켜 회전시킨다. 이때 상부 관통공(116a)과 돌출부(420) 사이에는 간격이 형성되며, 상기 간격 사이로 너트부(350)를 삽입시켜 회전시킴으로써 제 6 관통공(351)의 나사산(352)과 돌출부(420)의 나사산(421)이 체결된다. 너트부(350)와 돌출부(420)의 체결시 너트부(350)의 회전 방향은 헤드부(410)가 하부 관통공(116c)의 나사산(117)과 체결될 때의 회전 방향과 동일하다. 그 결과 가스 분사 홀 삽입체(400)가 본체부(110a)로부터 풀리게 되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따라 가스 분사 홀 삽입체가 샤워헤드에 체결되기 전의 개략적 단면도이다.
도 6을 참조하면, 샤워헤드(110)는 진공 챔버(100, 도 1 참조)의 내부 프로세스 영역과 연통되는 다수의 제 7 관통공(118)이 형성되어 있는 본체부(110a)와, 상기 본체부(110a)에 형성된 다수의 제 7 관통공(118)에 탈착 가능하도록 결합되어 프로세스 영역으로 반응 가스를 공급하는 가스 분사 홀 삽입체(500)를 포함한다.
본체부(110a)는 전도성 및 플라즈마에 대한 내구성 등을 고려하여 양극산화 처리되어 그 표면에 산화막(Al2O3)이 형성되어 있다. 또한, 본체부(110a)에는 가스 분사 홀 삽입체(500)와 체결되는 제 7 관통공(118)이 형성되어 있다.
상기 가스 분사 홀 삽입체(500)는 세라믹으로 제조되고 가스가 관통하는 가스 분사 홀이 형성되며, 원통 형상의 헤드부(510)와 상기 헤드부(510)로부터 아래로 연장 형성되고 상기 헤드부(510)보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출부(520)로 구성된다. 상기 헤드부(510)에는 지름이 약 2.0mm인 개구(530)가 형성되고 돌출부(520)에는 지름이 약 0.5mm인 분사홀(540)이 형성되어 있다. 상기 가스 분사 홀은 헤드부(510)의 개구(530)와 돌출부(520)의 분사홀(540)로 구성된다. 상기 본체부(110a)와 상기 가스 분사 홀 삽입체(500)는 상기 가스 분사 홀 삽입체(500)의 돌출부(520)를 상기 본체부(110a) 상에서 아래로 본체부(110a)의 제 7 관통공(118)에 삽입시킴으로써 체결된다. 본 실시예에서는 가스 분사 홀 삽입체를 본체부 하부로부터 체결시키는 전술한 실시예와 달리 본체부(110a) 및 가스 분사 홀 삽입체(500)에 어떠한 나사산도 형성되어 있지 않다. 이는 가스 분사 홀 삽입체(500)를 본체부(110a) 상에서 가스 분사 홀 삽입체(500)의 돌출부(520)를 제 7 관통공(118) 내 에 삽입시킴으로써 이들 사이의 체결이 완성되기 때문이다.
상기 실시예에서와 같이 가스 분사 홀 삽입체를 세라믹으로 제조하여 산화막의 재형성에 따른 가스 분사 홀의 지름 증가를 방지하고 산화막 재형성 불량에 따른 아크 발생을 방지하여 샤워헤드의 사용 수명을 연장할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 가스 분사 홀 삽입체의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
본 발명에 의해 세라믹으로 제조된 가스 분사 홀 삽입체를 포함하는 샤워헤드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공함으로써 가스 분사 홀 주변의 아크 발생을 방지하고 샤워헤드의 사용 수명을 연장할 수 있다.

Claims (17)

  1. 기판 처리 장치용 샤워헤드에 있어서,
    다수의 관통공이 형성된 본체부와,
    상기 관통공에 체결되고 세라믹으로 제조되며 가스 분사 홀이 형성된 가스 분사 홀 삽입체를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    샤워헤드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 분사 홀 삽입체는 분사홀이 형성된 원통 형상의 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장 형성되고 상기 헤드부보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    샤워헤드.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 돌출부에는 상기 분사홀의 지름보다 큰 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    샤워헤드.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 관통공에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 돌출부에는 상기 관통공의 나사산과 체결되는 나사산이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    샤워헤드.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 관통공은 상부 관통공과 상기 상부 관통공보다 지름이 작은 하부 관통공을 포함하고 상기 하부 관통공에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 돌출부의 상부와 체결되는 나사산이 형성된 너트부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    샤워헤드.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 분사 홀 삽입체는 분사홀이 형성된 원통 형상의 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장 형성되고 상기 헤드부보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출부를 포함하며,
    상기 관통공은 상부 관통공과 상기 상부 관통공보다 지름이 큰 하부 관통공을 포함하고, 상기 하부 관통공에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 헤드부에는 상기 하부 관통공의 나사산과 체결되는 나사산이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    샤워헤드.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 돌출부에는 상기 분사홀의 지름보다 큰 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    샤워헤드.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 분사 홀 삽입체는 분사홀이 형성된 원통 형상의 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장 형성되고 상기 헤드부보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출부를 포함하며,
    상기 관통공은 상부 관통공, 상기 상부 관통공보다 지름이 작은 중간 관통공 및 상기 중간 관통공보다 지름이 큰 하부 관통공을 포함하고 상기 하부 관통공에는 나사산이 형성되고, 상기 돌출부의 상부에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 돌출부의 상부의 나사산과 체결되는 나사산이 형성된 너트부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    샤워헤드.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 돌출부에는 상기 분사홀의 지름보다 큰 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    샤워헤드.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 분사 홀 삽입체는 개구가 형성된 원통 형상의 헤드부와 상기 헤드부로부터 아래로 연장 형성되고 상기 헤드부보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출부를 포함하여 상기 헤드부가 상기 관통공의 상부에 안착되는 것을 특징으로 하는,
    샤워헤드.
  11. 기판 처리 장치에 있어서,
    프로세스 영역을 형성하는 진공 챔버와,
    상기 진공 챔버의 상부에 마련되는 샤워헤드를 포함하며,
    상기 샤워헤드는,
    다수의 관통공이 형성된 본체부와, 상기 관통공에 체결되고 세라믹으로 제조되며 가스 분사 홀이 형성된 가스 분사 홀 삽입체를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    기판 처리 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 샤워헤드와 대향하며 상기 기판을 지지하기 위한 서셉터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    기판 처리 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 샤워헤드와 상기 서셉터 사이에 플라즈마가 형성되는 것을 특징으로 하는,
    기판 처리 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 가스 분사 홀 삽입체는 분사홀이 형성된 원통 형상의 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장 형성되고 상기 헤드부보다 지름이 작은 원통 형상의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    기판 처리 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 돌출부에는 상기 분사홀의 지름보다 큰 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    기판 처리 장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 관통공에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 돌출부에는 상기 관통공의 나사산과 체결되는 나사산이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    기판 처리 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 관통공은 상부 관통공과 상기 상부 관통공보다 지름이 작은 하부 관통공을 포함하고 상기 하부 관통공에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 돌출부의 상부와 체결되는 나사산이 형성된 너트부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    기판 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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