KR20080112437A - 박막증착장치용 샤워헤드 및 박막증착장치 세정방법 - Google Patents

박막증착장치용 샤워헤드 및 박막증착장치 세정방법 Download PDF

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Abstract

박막증착장치용 샤워헤드 및 이를 구비한 박막증착장치 세정방법이 개시된다. 본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드는 기판이 장착되는 반응기의 상부에 배치되는 것으로서, 가스가 공급되는 가스 공급구가 형성되어 있는 본체를 구비한다. 그리고 가스 공급구를 통해 공급된 가스가 확산되는 확산공간을 본체와 함께 형성하도록, 본체의 상면에 대하여 하방으로 일정 거리 이격되게 본체에 설치되며, 가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 복수의 분사공이 형성되어 있는 가스분사 플레이트를 구비한다. 또한 양단부 중 적어도 일단부가 본체 또는 가스분사 플레이트와 접촉되게 설치되어 가스분사 플레이트와 본체 사이에서 열교환을 행하는 복수의 열전달부재를 구비한다. 본 발명에 따르면, 샤워헤드 내부의 가스 확산공간에 가스분사 플레이트 및/또는 본체와 접촉하는 열전달부재를 설치함에 따라 샤워헤드 전체에 걸쳐 온도를 균일하게 하고, 샤워헤드를 통해 공급되는 가스의 유량을 균일하게 하여 우수한 균일도를 갖는 박막을 증착할 수 있다.
Figure P1020070060829
샤워헤드, CVD, 세정, 열전달, 가스확산.

Description

박막증착장치용 샤워헤드 및 박막증착장치 세정방법{Showerhead for depositing thin film on wafer and method for cleaning apparatus for depositing thin film on wafer}
도 1은 종래의 샤워헤드와 기판 지지부의 개략적인 구성을 나타내는 도면,
도 2는 종래의 샤워헤드를 사용해 가스를 공급하는 경우 가스의 흐름을 나타내는 사진,
도 3은 본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드의 바람직한 일 실시예에 대한 개략적인 구성을 나타내는 도면,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드와 종래의 샤워헤드의 가스분사 플레이트의 중앙부와 주변부의 온도차를 나타낸 실험예를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드의 바람직한 다른 실시예에 대한 개략적인 구성을 나타내는 도면, 그리고,
도 7은 본 발명에 따른 박막증착장치 세정방법에 대한 바람직한 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
300, 500: 샤워헤드 310, 510: 본체
320, 530: 가스분사 플레이트 340, 540: 열전달부재
345, 550: 냉각 블록 370: 가스흐름 차단부재
330, 560, 570: 가스 확산공간 360, 531, 532: 분사공
380, 580, 585: 가스 공급관 350, 513, 514: 가스 공급구
311, 511: 상측 플레이트 312, 512: 외측부
521, 523: 관통공 520: 중간 플레이트
본 발명은 반도체 제조공정에 사용되는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막증착장치용 샤워헤드에 관한 것이다.
반도체 제조공정은 일반적으로 실리콘 기판 위에 여러 가지 종류의 박막을 증착하고 패턴을 구성함으로써 이루어진다. 이러한 박막을 증착하기 위한 방법 중의 하나로 화학적 기상증착(chemical vapor deposition, CVD) 방법이 사용되고 있다.
화학적 기상증착 방법은 기판이 안착되어 있는 반응기 내부로 원료가스를 공급하여 원료가스의 화학적 반응에 의해 기판 상에 박막이 증착되도록 하는 방법이다. 이때 원료가스를 반응기 내부로 공급하기 위하여 사용되는 가스 공급장치로는 가스 공급관, 샤워링(shower ring), 샤워헤드(showerhead) 등이 있다. 최근에 기판의 크기가 대형화됨에 따라 기판에 증착되는 박막의 균일도(uniformity)에 대한 중 요성이 증가하고 있는데, 가스 공급관이나 샤워링을 사용하는 경우에는 기판에 증착되는 박막의 균일도가 샤워헤드를 사용하는 경우에 비해 우수하지 않다. 따라서 화학적 기상증착 방법에 이용되는 가스 공급장치로는 샤워헤드 또는 샤워헤드와 샤워링의 조합 등이 일반적으로 사용된다.
도 1은 종래의 샤워헤드와 기판 지지부의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 샤워헤드(100)는 본체(110)와 가스분사 플레이트(120)를 구비한다. 본체(110)에는 원료가스가 공급되는 가스 공급구(140)가 형성되어 있다. 가스분사 플레이트(120)에는 가스 공급구(140)로부터 샤워헤드(100) 내부로 공급된 원료가스를 반응기 내로 공급하기 위한 복수의 가스 분사공(150)이 형성되어 있다. 가스 확산공간(130)은 본체(110)와 가스분사 플레이트(120)에 의해 둘러싸여 형성된다. 그리고 기판(w)이 안착되는 기판 지지부(170)는 샤워헤드(100)의 하방에 설치된다.
일반적인 화학 기상증착 방법의 경우에는 원료가스의 분해가 잘 일어나는 온도에서 박막 증착이 수행되므로, 상당히 고온에서 박막증착 공정이 진행된다. 그리고 온도가 높을수록 원료가스의 분해가 잘 일어나게 되므로 박막의 증착속도가 빨라지게 된다. 기판 지지부(170)에는 기판(w)의 온도를 높일 수 있도록 히터(도면 미도시)가 매립되어 있다. 히터는 일반적으로 기판 지지부(170)의 중앙부에 위치하므로 기판 지지부(170)의 온도는 기판 지지부(170)의 중앙부가 주변부보다 더 높게 된다.
증착공정시 기판 지지부(170)로부터 샤워헤드(100)까지의 거리는 수cm 이하로 아주 가깝다. 따라서 기판 지지부(170)에서 발생하는 열이 샤워헤드(100)에 전달되어 샤워헤드(100)의 온도가 높아지게 된다. 온도가 높을수록 많은 양의 열이 전달되므로, 온도가 높은 기판 지지부(170)의 중앙부에서 많은 열이 샤워헤드(100)로 전달되게 된다. 이에 따라, 기판 지지부(170)와 마주보고 있는 샤워헤드(100)의 가스분사 플레이트(120)도 중앙부의 온도가 주변부보다 높게 된다. 이와 같이 가스분사 플레이트(120)의 온도가 균일하지 않게 되면, 기판(w)에 증착되는 박막의 증착속도에 영향을 미쳐 증착된 박막의 두께 및 물성이 균일하지 않게 되는 문제점이 있다.
한편, 가스가 기판(w) 상으로 공급되는 과정은 다음과 같다. 가스 공급관(160)을 통해 샤워헤드(100)로 공급된 가스는 가스 공급구(140)에 의해 가스 확산공간(130)에 화살표 a의 경로로 공급된다. 가스 확산공간(130)에 공급된 가스는 화살표 b의 경로로 가스 확산공간(130) 전체로 확산된다. 도 1에는 좌우로만 화살표 b가 표시되어 있지만, 가스 확산공간(130) 전체로 볼 때에는 방사형으로 확산된다. 가스 확산공간(130) 전체로 확산된 가스는 화살표 c의 경로로 복수의 가스 분사공(150)을 통해 샤워헤드(100)의 하부에 위치하는 기판(w) 상으로 공급된다. 이와 같은 가스의 흐름을 통해 가스 공급관이나 샤워링에 비해 상대적으로 균일한 가스를 기판(w) 상으로 공급할 수 있게 된다.
그러나 종래의 샤워헤드(100)에서 가스 공급구(140)의 바로 아래에 위치하는 분사공(150a)을 통해 많은 양의 가스가 가스 확산공간(130)으로 확산되기 전에 분 사된다. 또한 일반적으로 가스의 배기는 기판 지지부(170) 주변을 통해 이루어지므로, 가스 공급구(140)를 통해 공급된 가스는 가스 확산공간(130)의 주변부로 빠르게 확산된다. 따라서 가스분사 플레이트(120)의 주변부에 있는 분사공(150b)을 통해 상대적으로 많은 양의 가스가 분사된다.
도 2에는 이와 같은 가스의 흐름을 사진으로써 나타내었다. 도 2에서 가스의 유량이 많은 부분이 붉은 색으로 표현되었다. 도 2에서 보는 바와 같이, 가스 공급구(140)의 바로 아래에 있는 분사공(150a)을 통해 많은 양의 가스가 분사되는 것은 가스 차단부재(210)를 통해 일정 부분 차단할 수 있다. 그러나 가스분사 플레이트(120)의 주변부에 있는 분사공(150b)을 통해서 많은 양의 가스가 분사됨을 알 수 있다. 따라서 이와 같은 경우 기판 상으로 균일한 가스를 공급할 수 없게 되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 균일도가 우수한 박막이 증착되도록 하는 박막증착장치용 샤워헤드를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 박박증착장치의 세정시간을 단축시키는 박막증착장치 세정방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드는 기판이 장착되는 반응기의 상부에 배치되는 것으로서, 가스가 공급되는 가스 공급구가 형성되어 있는 본체; 상기 가스 공급구를 통해 공급된 가스가 확산되 는 확산공간을 상기 본체와 함께 형성하도록, 상기 본체의 상면에 대하여 하방으로 일정 거리 이격되게 상기 본체에 설치되며, 상기 가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 복수의 분사공이 형성되어 있는 가스분사 플레이트; 및 양단부 중 적어도 일단부가 상기 본체 또는 가스분사 플레이트와 접촉되게 설치되어 상기 가스분사 플레이트와 상기 본체 사이에서 열전도 경로 역할을 하는 복수의 열전달부재;를 구비한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드는 기판이 장착되는 반응기의 상부에 배치되는 것으로서, 제1가스가 공급되는 제1공급구와 제2가스가 공급되는 제2공급구가 형성되어 있는 본체; 상기 제1공급구를 통해 공급된 제1가스가 확산되는 제1확산공간을 상기 본체와 함께 형성하도록, 상기 본체의 상면에 대하여 하방으로 일정 거리 이격되게 상기 본체에 설치되며, 상기 제1가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 복수의 제1관통공과, 상기 제2공급구를 통해 공급된 상기 제2가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하며 상기 본체의 제2공급구와 연결되는 제2관통공이 형성되어 있는 중간 플레이트; 상기 중간 플레이트와의 사이에 상기 제2관통공을 통해 공급된 상기 제2가스가 확산되는 제2확산공간을 형성하도록, 상기 중간플레이트의 하면에 대하여 하방으로 일정거리 이격되게 배치되며, 상기 제1가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하며 상기 중간플레이트의 복수의 제2관통공과 연결되는 복수의 제1분사공과 상기 제2가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 복수의 제2분사공이 형성되어 있는 가스분사 플레이트; 및 양단부 중 적어도 일단부가 상기 본체 또는 중간 플레이트와 접촉되게 설치되어 상기 중간 플레이트와 상기 본체 사이에서 열전도 경로 역할을 하는 복수의 열전달부재;를 구비한다.
본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드에 있어서, 상기 열전달부재가 설치된 전체 영역 상의 단위 면적당 배치되어 있는 상기 열전달부재의 개수가 서로 다를 수 있다.
본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드에 있어서, 상기 열전달부재가 설치된 전체 영역 상의 주변부보다 중앙부에 단위 면적당 배치되어 있는 상기 열전달부재의 개수가 더 많을 수 있다.
본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드에 있어서, 상기 열전달부재는 상하방향으로 형성되며 그 높이가 서로 다른 것일 수 있다.
본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드에 있어서, 상기 열전달부재는 상기 가스분사 플레이트의 평면방향과 평행하게 자른 단면의 면적이 서로 다른 것일 수 있다.
본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드에 있어서, 상기 열전달부재는 상기 가스분사 플레이트의 평면방향과 평행하게 자른 단면이 원형 및 마름모꼴 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드에 있어서, 상기 열전달부재는 열전달율이 서로 다른 물질로 형성된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드에 있어서, 상기 본체의 외부에 상 기 본체와 접촉되게 배치되며, 상기 본체와 상기 가스분사 플레이트를 냉각하는 냉각 블록을 더 포함할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 박막증착장치 세정방법은 (a) 상기의 샤워헤드가 구비된 박막증착장치의 기판 지지부와 상기 샤워헤드의 온도를 높이는 가열 단계; (b) 상기 기판 지지부 상에 기판을 안착시키는 로딩 단계; (c) 상기 냉각 블록을 이용하여 해당 처리 공정에서 요구되는 샤워헤드 온도를 유지하면서 상기 샤워헤드를 통해 가스를 공급하여 박막을 증착하는 박막 증착 단계; (d) 상기 기판 지지부 상에 안착된 기판을 배출하는 언로딩 단계; (e) 상기 (b) 내지 (d)단계를 순차적으로 소정의 횟수만큼 반복하는 웨이퍼 처리 단계; (f) 상기 기판 지지부의 온도를 하강시키면서 상기 냉각 블록을 이용하여 상기 샤워헤드의 온도를 하강시키는 냉각 단계; 및 (g) 상기 박막증착장치 내부를 건식 세정하는 세정 단계;를 갖는다.
본 발명에 따른 박막증착장치 세정방법 상기 냉각 단계에서의 냉각 효율이 상기 박막 증착 단계에서의 냉각 효율보다 더 크도록 상기 냉각 블록을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 박막증착장치 세정방법 상기 냉각 단계에서 냉각 블록에 공급되는 냉매는 상기 박막 증착 단계에서 냉각 블록에 공급되는 냉매의 냉각 효율보다 클 수 있다.
본 발명에 따른 박막증착장치 세정방법 상기 박막 증착 단계에서 냉각 블록에 공급되는 냉매는 공기 또는 물이고, 상기 냉각 단계에서 냉각 블록에 공급되는 냉매는 헬륨(He)일 수 있다.
본 발명에 따른 박막증착장치 세정방법 상기 냉각 단계에서 냉각 블록 내부를 이동하는 냉매의 유속은 상기 박막 증착 단계에서 냉각 블록 내부를 이동하는 냉매의 유속보다 더 빠를 수 있다.
본 발명에 따른 박막증착장치 세정방법 상기 냉각 단계에서 냉각 블록에 공급되는 냉매의 유량은 상기 박막 증착 단계에서 냉각 블록에 공급되는 냉매의 유량보다 많을 수 있다.
본 발명에 의하면, 샤워헤드의 온도를 균일하게 하고, 샤워헤드를 통해 공급되는 가스의 유량을 균일하게 하여 우수한 균일도를 갖는 박막을 증착할 수 있다. 그리고 상기의 샤워헤드를 사용함에 따라 샤워헤드의 온도를 내리는 시간을 단축할 수 있게 되어 전체 박막증착장치 세정시간을 단축할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드 및 박막증착장치 세정방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드의 바람직한 일 실시예에 대한 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드(300)는 본체(310), 가스분사 플레이트(320), 복수의 열전달부재(340), 가스흐름 차단부재(370) 및 냉각 블록(345)을 구비한다.
본체(310)는 기판이 장착되는 반응기(도면 미도시)의 상부에 배치되는 것으로서 원판 형상으로 이루어진 상측 플레이트(311)와 이 상측 플레이트(311)의 주변 부로부터 하방으로 연장형성된 외측부(312)를 구비한다. 상측 플레이트(311)에는 가스가 내부로 유입될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 가스 공급구(350)가 형성되어 있다. 가스 공급구(350)는 본체(310)의 상면과 연결되어 있는 가스 공급관(380)과 연결되어 샤워헤드(300) 내부로 가스가 유입될 수 있게 한다.
가스분사 플레이트(320)는 상기 본체의 가스 공급구(350)를 통해 유입된 가스가 확산되는 확산공간을 형성하도록 본체(310)의 하면에 결합 설치된다. 그리고 가스분사 플레이트(320)에는 확산공간을 통해 확산된 가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 복수의 분사공(360)이 형성되어 있다.
이에 따라 본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드(300)는 그 내부에 본체(310)의 상부 플레이트(311), 본체(310)의 외측부(312) 및 가스분사 플레이트(320)에 의해 원통 형상의 가스 확산공간(330)이 형성된다. 이와 같이 형성된 가스 확산공간(330)에서는 가스 공급구(350)를 통해 유입된 가스가 확산되어, 가스분사 플레이트(320)에 형성되어 있는 복수의 분사공(360)을 통해 가스가 균일하게 분사될 수 있도록 한다.
가스흐름 차단부재(370)는 원판의 형상으로 이루어져 있고, 가스 공급구(350)와 가스 공급구(350)의 직하방에 형성되어 있는 분사공(360a)의 사이에 대응되는 가스분사 플레이트(320)에 설치된다. 이로써, 가스흐름 차단부재(370)는 가스 공급구(350)를 통해 공급된 가스가 직하방에 형성되어 있는 분사공(360a)을 통해 많은 양의 가스가 기판 상으로 분사되는 것을 방지한다.
열전달부재(340)는 양단부 중 적어도 일단부가 본체(310) 또는 가스분사 플 레이트(320)와 접촉되게 설치되어 가스분사 플레이트(320)와 본체(310) 사이에서 열전도 경로 역할을 한다.
열전달부재(340)는 두 가지 기능을 할 수 있다. 일 예를 들어 고온영역은 기판 지지부에 매립되어 있는 스테이지 히터 온도를 650℃ 이상이라고 상정하고 저온영역은 스테이지 히터의 온도가 550℃ 이하라고 상정한다. 이때 가스분사 플레이트(320)의 하면의 온도는 450 내지 500℃ 사이의 온도로 조절돼야 한다고 가정한다. 이 조절돼야 하는 온도가 결정되는 조건은 반응기에 파티클이 발생하지 않고 최대한 오래 박막 증착을 수행할 수 있는 조건, 즉, 건식세정(dry cleaning)주기를 최대한 길게 할 수 조건에 의해 결정된다. 즉 조절되어야 할 샤워헤드 온도가 임의의 공정조건에서 최선의 온도라고 하면, 시스템에 이상 발생으로 인해 샤워헤드의 온도가 조절되어 할 온도보다 너무 적거나 너무 높게 되면 파티클이 발생하거나 플라즈마에 의한 손상이 발생하게 된다.
따라서, 저온영역에서는 샤워헤드에 배치되어 있는 히터(도면 미도시)를 이용하여 원하는 온도로 조절되어야 하며, 고온영역에서는 샤워헤드(300) 온도(주로 가스분사 플레이트(320)의 하면)가 너무 높이 올라가지 않도록 조절되어야 한다. 또한 이 과정에 있어서 가스분사 플레이트(320)의 하면 온도의 균일도가 매우 중요하다.
본 발명에 따른 열전달부재(340)를 이용하게 되면 이러한 기술적 요구사항을 충족할 수 있게 된다.
첫 번째로 기판 지지부에 매립되어 있는 스테이지 히터 온도가 600℃ 이상의 고온영역에서는, 상술한 바와 같이 종래의 샤워헤드(도 1의 100)의 경우 가스분사 플레이트(120)의 하면 온도가 매우 높게 올라갔으며, 온도가 중심부에 집중되어 가스분사 플레이트(120)의 하면 온도의 균일도 또한 좋지 않았다. 그러나 본 발명에 따른 샤워헤드(300)의 경우에는 가스분사 플레이트(320)의 하면 온도가 원활하게 본체(310)을 통해 외부로 방출되게 된다. 그러면서 가스분사 플레이트(320)의 하면 온도 균일도도 좋아지게 된다.
두 번째로 기판 지지부에 매립되어 있는 스테이지 히터 온도가 550℃ 이하의 저온영역에서는, 종래의 샤워헤드(도 1의 100)의 경우 가스분사 플레이트(120)의 하면 온도는 스테이지 히터 의존성이 커서 가스분사 플레이트(120)의 하면 온도를 조절하는 것이 어렵다. 즉, 샤워헤드(100)의 상부에 히터(도면 미도시)가 존재하더라도 이 열에너지가 샤워헤드(100)로 원활하게 전달되지 않아, 스테이지 히터의 온도가 저온일 경우, 가스분사 플레이트(120)의 하면 온도를 적절히 높여 주는 방향으로의 온도제어가 힘들게 된다. 그러나 본 발명에 따른 샤워헤드(300)의 경우에는 열전달부재(340)가 이 문제를 효과적으로 해결하여 준다. 즉, 열전달부재(340)가 가스분사 플레이트(320)의 열을 외부로 방출하기 위한 경로의 역할을 하는 것이 아니라 반대로 샤워헤드(300)에 배치되어 있는 히터(도면 미도시)의 열량을 효과적으로 가스분사 플레이트(320)로 전달해주는 경로 역할을 하게 되는 것이다.
결국, 기판 지지부에 매립되어 있는 스테이지 히터 온도가 600℃ 이상의 고온영역에서는 가스분사 플레이트(320)의 온도가 본체(310)의 온도보다 높은 것이 보통의 경우이므로, 일반적으로 열전달부재(340)는 가스분사 플레이트(320)의 열을 본체(310)로 전달하게 된다. 스테이지 히터 온도가 550℃ 이하의 저온영역에서는, 가스분사 플레이트(320)의 온도보다 히터(도면 미도시)가 배치되어 있는 본체(310)의 온도가 높은 것이 보통이므로, 이 경우의 열전달부재(340)는 본체(310)의 열을 가스분사 플레이트(320)로 전달하게 된다. 열전달부재(340)는 열전달 효율을 높이기 위해 상하방향으로 곧게 형성된 것이 사용될 수 있다. 열전달부재(340)는 가스분사 플레이트(320)의 위치에 따라 본체(310)로 전달되는 열의 양을 조절하기 위하여 열전달부재(340)의 형상, 크기, 높이, 구성물질 등을 서로 다르게 하여 설치하는 것이 바람직하다.
열전달부재(340)는 도 3에 도시된 바와 같이 높이가 서로 다르게 설치될 수 있다. 즉, 열전달부재(340)는 가스분사 플레이트(320)의 위치에 따라 본체(310)와 가스분사 플레이트(320) 모두에 접촉되도록 설치될 수도 있으나 본체(310)나 가스분사 플레이트(320) 중 하나에만 접촉되도록 설치될 수도 있다. 열전달부재(340a)가 본체(310)와 가스분사 플레이트(320) 모두에 접촉되어 설치되는 경우가 열전달에 더 효과적이다. 그리고 가스분사 플레이트(320)의 온도가 본체(310)의 온도보다 높으므로 가스분사 플레이트(320)에만 접촉되어 있는 열전달부재(340b)가 본체(310)에만 접촉되어 있는 열전달부재(340c)보다 열전달에 더 효과적이다.
상술한 바와 같이 가스분사 플레이트(320)의 온도는 기판 지지부의 온도 구배와 마찬가지로 일반적으로 중앙부가 높고 주변부로 갈수록 낮아진다. 따라서 가스분사 플레이트(320)의 온도를 균일하게 하기 위해, 가스분사 플레이트(320)의 온도가 높은 부분인 중앙부에는 본체(310)와 가스분사 플레이트(320) 모두에 접촉되 어 있는 열전달부재(340a)가 설치된다. 그리고 가스분사 플레이트(320)의 주변부로 갈수록 가스분사 플레이트(320)에만 접촉되어 있는 열전달부재(340b)가 설치된다. 그리고 가스분사 플레이트(320)의 주변부로 더 갈수록 높이가 작은 열전달부재(340b)가 설치되거나 본체(310)에만 접촉되어 있는 열전달부재(340c)가 설치될 수 있다.
또한, 열전달부재(340)는 도 4에 나타낸 바와 같이 가스분사 플레이트(320)의 위치에 따라 열전달부재(340)의 단위 면적당 개수가 서로 다르게 설치될 수 있다. 여기서 단위 면적당 개수라 함은 열전달부재(340)가 설치되는 영역인 가스분사 플레이트(320)을 평면상으로 볼 때 일정 부분의 넓이에 배치되어 있는 열전달부재(340)의 개수를 말한다. 가스분사 플레이트(320)의 온도를 균일하게 하기 위하여, 열전달부재(340)를 가스분사 플레이트(320)의 중앙부에 단위 면적당 개수가 많게 설치하여 가스분사 플레이트(320)의 중앙부의 열을 많이 전달하게 함이 바람직하다. 다만 원료가스의 특성, 플라즈마를 사용할 경우 플라즈마의 특성, 기판의 특성 등에 따라 기판에 증착하고자 하는 박막의 증착속도가 기판의 중앙부보다 주변부가 큰 경우가 있다. 이러한 경우에는, 가스분사 플레이트(320)의 주변부의 온도를 더 낮게 하여 기판의 주변부의 증착속도를 작게 할 필요성이 있으므로 열전달부재(340)를 가스분사 플레이트(320)의 중앙부보다는 주변부에 단위 면적당 개수가 많게 설치할 수 있다.
또한, 열전달부재(340)는 도 4에 나타낸 바와 같이 가스분사 플레이트(320)의 평면방향과 평행하게 자른 단면의 면적이 서로 다르게 설치될 수 있다. 단면의 면적이 클수록 열전달의 효과가 크게 된다. 따라서 가스분사 플레이트(320)의 온도를 균일하게 하기 위하여, 가스분사 플레이트(320)의 중앙부에는 단면의 면적이 큰 열전달부재(340)가 설치되고 가스분사 플레이트(320)의 주변부로 갈수록 단면의 면적이 작은 열전달부재(340)가 설치될 수 있다.
열전달은 열전달율이 큰 물질을 사용할 경우에 더 효과적이다. 따라서 가스분사 플레이트(320)의 위치에 따라 다양한 열전달율을 갖는 물질로 열전달부재(340)가 형성될 수 있다. 이 경우에도 가스분사 플레이트(320)의 중앙부와 주변부의 온도를 균일하게 하기 위해 가스분사 플레이트(320)의 중앙부에 열전달율이 큰 물질로 구성된 열전달부재(340)가 설치될 수 있다.
한편, 종래기술에서 설명한 바와 같이 가스 확산공간(330) 내에 유입된 가스는 주변부로 급속히 확산하여 주변부에 형성되어 있는 분사공(360b)로 많은 양의 가스가 분사되는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명에 따른 열전달부재(340)를 설치함으로써, 열전달부재(340)가 가스의 확산을 제어하게 되어 가스가 가스 확산공간(330)의 주변부로 급속하게 확산되는 것이 방지된다.
도 4의 그림과 같이 열전달부재(340)는 가스분사 플레이트(320)의 평면방향과 평행하게 자른 단면의 모양을 서로 다르게 할 수 있다. 특히 원형이나 마름모꼴의 형태로 할 수 있다. 원형의 열전달부재(340d)와 마름모꼴의 열전달부재(340e) 주위의 가스의 흐름은 같지 않다. 원형의 열전달부재(340d) 주위의 가스 흐름을 화살표 d로 나타내었고 마름모꼴의 열전달부재(340e) 주위의 가스 흐름을 화살표 e로 나타내었다. 화살표 d와 화살표 e에 나타낸 바와 같이 원형의 열전달부재(340d) 주 위의 가스 흐름이 마름모꼴 열전달부재(340e) 주위의 가스 흐름에 비해 원활하지 않다. 따라서 가스 확산공간(330)에 설치되는 원형의 열전달부재(340d)와 마름모꼴의 열전달부재(340e)의 위치를 조절하여, 분사공(360)을 통해 기판 상으로 분사되는 가스의 유량 일정부분을 제어할 수 있다.
다시 도 3에서, 냉각 블록(345)은 본체(310)의 상부에 배치되어 열전달부재(340)에 의해 가스분사 플레이트(320)로부터 본체(310)로 전달된 열을 빠르게 외부로 배출시킨다. 일반적으로 냉각 블록(345)에는 냉매를 공급하여 샤워헤드(300)의 온도를 낮추게 되는데, 이를 위해서 냉각 블록(345)은 냉매가 공급되는 냉매 공급구(346)와 유입된 냉매가 배출되는 냉매 배출구(347)를 구비한다. 그리고 냉매가 저장되어 본체(310)를 냉각시키기 위한 냉매 저장부(348)가 냉매 공급구(346)와 냉매 배출구(347) 사이에 고리형으로 배치될 수 있다. 냉매로는 공기, 물, 헬륨(He) 등이 사용될 수 있다. 헬륨이 공기나 물에 비해 냉각 효율이 우수하다. 냉각 블록(345)은 박막 증착 공정을 수행할 때 샤워헤드(300)의 온도가 해당 처리 공정에서 요구되는 온도를 유지하도록 샤워헤드(300) 온도를 조절하거나 건식 세정을 위한 샤워헤드(300) 냉각을 할 때보다 빠르게 샤워헤드(300) 온도를 냉각시키는 목적으로 사용된다. 일반적으로 박막 증착 공정을 수행할 때보다는 건식 세정을 위해 샤워헤드(300) 냉각을 할 때에 냉각 효율이 우수하도록 할 필요가 있다. 이를 위해 냉각 효율이 좋은 헬륨과 같은 냉매를 냉각 블록(345)에 공급하거나 냉매의 공급 속도 및 배출 속도를 빠르게 하거나 공급되는 냉매의 유량을 증가시킬 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드와 종래의 샤워헤드의 가스 분사 플레이트의 중앙부와 주변부의 온도차를 나타낸 실험예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 실험예 1 및 실험예 2는 종래의 샤워헤드(100)가 이용되는 경우의 가스분사 플레이트(120)의 중앙부와 주변부의 온도차를 나타낸 것이다. 그리고 실험예 3 및 실험예 4는 본 발명에 따른 샤워헤드(300)가 이용되는 경우의 가스분사 플레이트(320)의 중앙부와 주변부의 온도차를 나타낸 것이다. 샤워헤드(100, 300)의 설정온도를 420℃로 하는 경우나 440℃로 하는 경우 모두 종래의 샤워헤드(100)에 비해 본 발명에 따른 샤워헤드(300)의 가스분사 플레이트(320)의 중앙부와 주변부의 온도차가 10℃ 이상 줄어드는 것을 알 수 있다.
지금까지는 하나의 원료가스만이 공급되거나, 샤워헤드(300) 내부에서 열적인 반응이 없고 기판 상에 도달할 때까지 분해되지 않는 복수의 원료가스가 공급되는 샤워헤드(pre-mix showerhead)에 대해서 설명하였다. 이하에서는 원료가스가 두 종류일 때, 두 종류의 원료가스가 기판 상에 도달하기 전에 혼합되지 않아야 하는 경우에 사용되는 샤워헤드(post-mix showerhead)에 대해서 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드의 바람직한 다른 실시예에 대한 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드(500)는 샤워헤드(500)는 본체(510), 중간 플레이트 (555), 가스분사 플레이트(520), 열전달부재(540) 및 냉각 블록(545)을 구비한다.
본체(510)는 기판이 장착되는 반응기(도면 미도시)의 상부에 배치되는 것으로서 원판 형상으로 이루어진 상측 플레이트(511)와 이 상측 플레이트(511)의 주변 부로부터 하방으로 연장형성된 외측부(512)를 구비한다. 상측 플레이트(511)에는 제1가스가 내부로 유입될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 2개의 제1공급구(513)와 제2가스가 내부로 유입될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 1개의 제2공급구(514)가 형성되어 있다. 제1공급구(513)와 제2공급구(514)는 본체(510)의 상면과 연결되어 있는 제1가스 공급관(580)과 제2가스 공급관(585)와 각각 연결되어 샤워헤드(500) 내부로 제1가스와 제2가스가 유입될 수 있게 한다.
중간 플레이트(520)는 본체(510)의 하면과 결합되며, 상측 플레이트(511)와 후술할 가스분사 플레이트(530) 사이에 일정거리 이격되게 배치된다. 중간 플레이트(520)와 본체(510)는 볼트 등으로 체결될 수 있다. 중간 플레이트(520)에는 본체(510)의 제1공급구(513)를 통해 공급된 제1가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 복수의 제1관통공(521)과 본체(510)의 제2공급구(514)를 통해 공급된 상기 제2가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 제2관통공(523)이 형성되어 있다. 중간 플레이트(520)는 본체(510)의 제2공급구(514)와 제2관통공(523)을 연결시키는 수단을 구비할 수 있다. 이를 위해 중간 플레이트(520)의 제2관통공(523)의 상부와 본체(510)의 제2공급구(514)의 하부에 요철(522)이 형성된다. 샤워헤드(500) 내부에는 본체(510)의 상측 플레이트(511), 본체(510)의 외측부(512) 및 중간 플레이트(510)에 의해 원통 형상의 제1확산공간(560)이 형성된다. 제1확산공간(560)에서는 본체(510)의 제1공급구(513)을 통해 공급된 제1가스가 확산되어 중간 플레이트(520)의 제1관통공(521)들과 후술할 가스분사 플레이트(530)의 복수의 제1관통공(531)을 통해 기판 상으로 분사된다.
가스분사 플레이트(530)는 본체(510)의 상측 플레이트(511)와 동일한 형상으로 형성되어 중간 플레이트(520)의 하부에 결합되며, 중간 플레이트(520)와 일정거리 이격되게 배치된다. 가스분사 플레이트(530)와 중간 플레이트(520)는 볼트 등으로 체결될 수 있다. 가스분사 플레이트(530)에는 중간 플레이트(520)의 복수의 제1관통공(521)을 통해 공급된 제1가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 복수의 제1분사공(531)과 중간 플레이트(520)의 제2관통공(523)을 통해 공급된 제2가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 복수의 제2분사공(532)가 형성되어 있다. 가스분사 플레이트(530)는 중간 플레이트(520)의 복수의 제1관통공(521)과 제1분사공(531)을 연결시키는 수단을 구비할 수 있다. 이를 위해 중간 플레이트(520)의 제1관통공(521)들의 하부와 가스분사 플레이트(530)의 제1분사공(531)들의 상부에 요철(522)이 형성된다. 샤워헤드(500) 내부에는 중간 플레이트(510)와 가스분사 플레이트(530)에 의해 원통 형상의 제2확산공간(570)이 형성된다. 제2확산공간(570)에서는 중간 플레이트(520)의 제2관통공(523)을 통해 공급된 제2가스가 확산되어 제2분사공(532)들을 통해 기판 상으로 분사된다.
이 경우에도 도 3에서 설명한 바와 같이 원판의 형상으로 이루어진 가스흐름 차단부재(도면 미도시)가 제1확산공간(560)과 제2확산공간(570)에 각 설치될 수 있다.
열전달부재(540)는 양단부 중 적어도 일단부가 본체(510) 또는 중간 플레이트(520)와 접촉되게 설치되어 본체(510)와 중간 플레이트(520) 사이에서 열전도 경 로 역할을 한다. 가스분사 플레이트(530)와 중간 플레이트(520) 사이의 열전도는 별도의 열전달부재가 존재하지 않더라도 중간 플레이트(520)의 복수의 제1관통공(521)과 제1분사공(531)을 연결시키는 부재가 열전도 경로 역할을 하므로 별도의 열전달부재가 존재하지 않는다. 그리고 열전달부재(540)는 열전달 효율을 높이기 위해 상하방향으로 곧게 형성된 것이 사용된다. 이러한 중간 플레이트(520)의 복수의 제1관통공(521)과 제1분사공(531)을 연결시키는 부재는 가스의 흐름을 일정부분 제어가능하게 하여 제2확산공간에서 확산된 제2가스가 균일하게 기판 상으로 분사되는 역할도 한다.
도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이 열전달부재(540)의 단위 면적당 개수, 단면의 면적, 높이 및 구성 물질을 다르게 하여 원하고자 하는 박막을 증착하기에 적합하게 샤워헤드(500)가 구성될 수 있다. 그리고 상술한 바와 같이 가스분사 플레이트(520)의 온도는 중앙부가 가장 높으므로 그에 따라 중간 플레이트(520)도 중앙부가 가장 높게 된다. 따라서 가스분사 플레이트(520)의 중앙부에 배치되는 열전달부재(540)의 단위 면적당 개수를 많게 하고, 높이를 크게 하고, 단면의 면적을 크게 하는 것이 바람직하다.
또한 가스분사 플레이트(520)의 평면방향과 평행하게 자른 단면의 모양을 원형이나 마름모꼴로 할 수 있음은 상술한 바와 같다.
상술한 바와 같이 냉각 블록(550)은 본체(510)의 상부에 배치되어 열전달부재(540)에 의해 가스분사 플레이트(530)로부터 중간 플레이트(520)을 통해 본체(510)로 전달된 열을 빠르게 냉각시킨다. 특히 상술한 바와 같이 냉각 블록(550) 은 박막 증착 공정시 샤워헤드(500)의 온도가 해당 처리 공정에서 요구되는 온도를 유지하도록 샤워헤드(500) 온도를 조절하거나 건식 세정을 위한 샤워헤드(500) 냉각시 보다 빠르게 샤워헤드(500) 온도를 냉각시킨다.
도 3 및 도 6에서 원료가스가 하나 또는 둘이 사용되는 샤워헤드(300, 500)에 대해서 설명했지만 3종류 이상의 원료가스가 사용되는 샤워헤드의 경우에도 본 발명에 따른 열전달부재가 설치되어 가스분사 플레이트의 온도를 균일하게 할 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명에 따른 박막증착장치 세정방법에 대한 바람직한 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 박막증착장치의 세정방법을 위해 상술한 열전달부재(340, 540)와 냉각 블록(345, 550)을 구비한 샤워헤드(300, 500)가 이용된다. 우선 기판이 안착되는 히터가 구비된 기판 지지부와 샤워헤드(300, 500)의 온도를 각각 공정온도로 높인다(S610).
다음으로 기판 지지부에 기판을 안착시킨다(S620). 그리고 샤워헤드(300, 500)의 가스 공급구(350, 580, 585)를 통해 가스를 공급하여 박막을 증착한다(S630). 이 때 샤워헤드(300, 500)는 냉각 블록(345, 550)에 의해 해당 처리 공정에서 요구되는 온도로 유지된다.
그 다음, 박막의 증착이 끝나면, 기판 지지부 상에 안착된 기판을 반응기 밖으로 배출한다(S640). S620 단계 내지 S640 단계가 하나의 공정을 형성한다.
다음으로 이러한 공정횟수가 사전에 정해진 공정횟수에 도달하였는지 여부를 확인한다(S650). 사전에 정해진 공정횟수에 도달하지 않았다면, 다른 기판을 반응기 내에 안착시켜 S620 단계 내지 S640 단계를 순차적으로 수행한다. 사전에 정해진 공정횟수에 도달하였다면, 박막증착장치의 건식 세정을 위해 기판 지지부의 온도를 하강시키면서 냉각 블록(345, 500)을 이용하여 샤워헤드(300, 500)의 온도를 빠른 시간 내에 낮춘다(S660).
냉각 블록(345, 550)에는 냉매를 공급하여, S630 단계에서와 같이 샤워헤드(300, 500)의 온도를 해당 처리 공정에서 요구되는 온도로 유지하거나 S660 단계에서와 같이 박막증착장치의 건식 세정을 위해 샤워헤드(300, 500)의 온도를 빠른 시간 내에 낮춘다. 이때, 바람직하게는 S660 단계에서의 냉각 효율이 S630 단계에서의 냉각 효율보다 더 크도록 한다.
이를 위해서, S660 단계에서 냉각 블록(345, 550)에 공급되는 냉매는 S630 단계에서 냉각 블록(345, 550)에 공급되는 냉매의 냉각 효율보다 큰 것을 사용한다. 즉, S630 단계에서는 냉각 블록(345, 550)에 공급되는 냉매는 상대적으로 냉각 효율은 떨어지지만 가격이 저렴한 공기 또는 물을 사용하고, S660 단계에서 냉각 블록(345, 550)에 공급되는 냉매는 냉각 효율이 우수한 헬륨(He)을 사용한다.
그리고, S660 단계에서 냉각 블록(345, 550) 내부를 이동하는 냉매의 유속이 S630 단계에서 냉각 블록(345, 550) 내부를 이동하는 냉매의 유속보다 더 빠르도록 하여 S660 단계에서의 냉각 효율이 더욱 좋게 되도록 할 수 있다. S660 단계에서 냉각 블록(345, 550) 내부를 이동하는 냉매의 유속을 더 빠르게 하기 위하여, 냉매를 냉각 블록(345, 550)에 공급하는 속도를 빠르게 하거나, 냉매 배출구(347) 쪽의 압력을 낮게 하여 냉매의 배출 속도를 빠르게 할 수 있다.
또한, S660 단계에서 냉각 블록(345, 550)에 공급되는 냉매의 유량을 S630 단계에서 냉각 블록(345, 550)에 공급되는 냉매의 유량보다 많게 하여, S660 단계에서의 냉각 효율을 우수하게 할 수 있다.
일반적인 샤워헤드의 경우는 기판 지지부 온도만을 하강시키지만 본 발명에 따른 샤워헤드(300, 500)를 사용하는 경우에는 상술한 열전달부재(340, 540)와 냉각 블록(345, 550)을 구비하여서, 상대적으로 온도가 높은 가스분사 플레이트(320, 530)의 열을 빠르게 본체(310, 510), 그리고 본체(310, 510)의 외부로 전달할 수 있어 냉각시간이 짧아지게 된다.
그리고 기판 지지부와 샤워헤드(300, 500)의 온도가 박막증착장치를 세정하기에 적합한 온도에 도달하면, 식각가스를 공급하여 박막증착장치를 세정한다(S670).
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 박막증착장치용 샤워헤드는, 샤워헤드 내부의 가스 확산공간에 가스분사 플레이트 및/또는 본체와 접촉하는 열전달부재를 설치함에 따라 샤워 헤드 전체에 결쳐 온도를 균일하게 하고, 샤워헤드를 통해 공급되는 가스의 유량을 균일하게 하여 우수한 균일도를 갖는 박막을 증착하기에 적합하다.
본 발명에 따른 박막증착장치 세정방법은, 상기의 샤워헤드를 사용함에 따라 박막증착장치 내부를 건식 세정하는 경우 기판 지지부 온도만을 하강시켰던 종래 방법에 추가로 냉각 블록에 의해 샤워헤드의 온도를 내리는 시간을 단축할 수 있게 되어 전체 박막증착장치 세정시간을 단축할 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판이 장착되는 반응기의 상부에 배치되는 것으로서, 가스가 공급되는 가스 공급구가 형성되어 있는 본체;
    상기 가스 공급구를 통해 공급된 상기 가스가 확산되는 확산공간을 상기 본체와 함께 형성하도록, 상기 본체의 상면에 대하여 하방으로 일정 거리 이격되게 상기 본체에 설치되며, 상기 가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 복수의 분사공이 형성되어 있는 가스분사 플레이트; 및
    양단부 중 적어도 일단부가 상기 본체 또는 가스분사 플레이트와 접촉되게 설치되어 상기 가스분사 플레이트와 상기 본체 사이에서 열전도 경로 역할을 하는 복수의 열전달부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치용 샤워헤드.
  2. 기판이 장착되는 반응기의 상부에 배치되는 것으로서, 제1가스가 공급되는 제1공급구와 제2가스가 공급되는 제2공급구가 형성되어 있는 본체;
    상기 제1공급구를 통해 공급된 제1가스가 확산되는 제1확산공간을 상기 본체와 함께 형성하도록, 상기 본체의 상면에 대하여 하방으로 일정 거리 이격되게 상기 본체에 설치되며, 상기 제1가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 복수의 제1관통공과, 상기 제2공급구를 통해 공급된 상기 제2가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하며 상기 본체의 제2공급구와 연결되는 제2관통공이 형성되어 있는 중간 플레이트;
    상기 중간 플레이트와의 사이에 상기 제2관통공을 통해 공급된 상기 제2가스가 확산되는 제2확산공간을 형성하도록, 상기 중간플레이트의 하면에 대하여 하방으로 일정거리 이격되게 배치되며, 상기 제1가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하며 상기 중간플레이트의 복수의 제2관통공과 연결되는 복수의 제1분사공과 상기 제2가스가 하방으로 분사될 수 있도록 상면과 하면 사이를 관통하는 복수의 제2분사공이 형성되어 있는 가스분사 플레이트; 및
    양단부 중 적어도 일단부가 상기 본체 또는 중간 플레이트와 접촉되게 설치되어 상기 중간 플레이트와 상기 본체 사이에서 열전도 경로 역할을 하는 복수의 열전달부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치용 샤워헤드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열전달부재가 설치된 전체 영역 상의 단위 면적당 배치되어 있는 상기 열전달부재의 개수가 서로 다른 것을 특징으로 하는 박막증착장치용 샤워헤드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열전달부재가 설치된 전체 영역 상의 주변부보다 중앙부에 단위 면적당 배치되어 있는 상기 열전달부재의 개수가 더 많은 것을 특징으로 하는 박막증착장치용 샤워헤드.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열전달부재는 상하방향으로 형성되며 상하방향의 길이가 서로 다른 것을 특징으로 하는 박막증착장치용 샤워헤드.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열전달부재의 상기 가스분사 플레이트의 평면방향과 평행하게 자른 단면의 면적이 서로 다른 것을 특징으로 하는 박막증착장치용 샤워헤드.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열전달부재의 상기 가스분사 플레이트의 평면방향과 평행하게 자른 단면이 원형 및 마름모꼴 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막증착장치용 샤워헤드.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열전달부재는 열전달율이 서로 다른 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 박막증착장치용 샤워헤드.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 본체의 외부에 상기 본체와 접촉되게 배치되며, 상기 본체와 상기 가스분사 플레이트를 냉각하는 냉각 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치용 샤워헤드.
  10. (a) 제9항의 샤워헤드가 구비된 박막증착장치의 기판 지지부와 상기 샤워헤드의 온도를 높이는 가열 단계;
    (b) 상기 기판 지지부 상에 기판을 안착시키는 로딩 단계;
    (c) 상기 냉각 블록을 이용하여 해당 처리 공정에서 요구되는 샤워헤드 온도를 유지하면서 상기 샤워헤드를 통해 가스를 공급하여 박막을 증착하는 박막 증착 단계;
    (d) 상기 기판 지지부 상에 안착된 기판을 배출하는 언로딩 단계;
    (e) 상기 (b) 내지 (d)단계를 순차적으로 소정의 횟수만큼 반복하는 웨이퍼 처리 단계;
    (f) 상기 기판 지지부의 온도를 하강시키면서 상기 냉각 블록을 이용하여 상기 샤워헤드의 온도를 하강시키는 냉각 단계; 및
    (g) 상기 박막증착장치 내부를 건식 세정하는 세정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치 세정방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 냉각 단계에서의 냉각 효율이 상기 박막 증착 단계에서의 냉각 효율보다 더 크도록 상기 냉각 블록을 이용하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치 세정방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 단계에서 냉각 블록에 공급되는 냉매는 상기 박막 증착 단계에서 냉각 블록에 공급되는 냉매의 냉각 효율보다 큰 것을 특징으로 하는 박막증착장치 세정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 박막 증착 단계에서 냉각 블록에 공급되는 냉매는 공기 또는 물이고,
    상기 냉각 단계에서 냉각 블록에 공급되는 냉매는 헬륨(He)인 것을 특징으로 하는 박막증착장치 세정방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 단계에서 냉각 블록 내부를 이동하는 냉매의 유속은 상기 박막 증착 단계에서 냉각 블록 내부를 이동하는 냉매의 유속보다 더 빠른 것을 특징으로 하는 박막증착장치 세정방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 단계에서 냉각 블록에 공급되는 냉매의 유량은 상기 박막 증착 단계에서 냉각 블록에 공급되는 냉매의 유량보다 많은 것을 특징으로 하는 박막증착장치 세정방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012118947A2 (en) * 2011-03-01 2012-09-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and process for atomic layer deposition
KR20150069661A (ko) * 2013-12-16 2015-06-24 주성엔지니어링(주) 기판처리장치
US9885114B2 (en) 2014-03-18 2018-02-06 Tokyo Electron Limited Film forming apparatus
WO2020083917A1 (de) * 2018-10-25 2020-04-30 Aixtron Se Schirmplatte für einen cvd-reaktor
CN114016005A (zh) * 2021-10-28 2022-02-08 河北普莱斯曼金刚石科技有限公司 一种单晶金刚石多片共同生长的制备方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020251696A1 (en) 2019-06-10 2020-12-17 Applied Materials, Inc. Processing system for forming layers
KR20230112304A (ko) 2022-01-20 2023-07-27 주식회사 원익큐엔씨 반도체 증착공정 장비의 알루미늄계 부품용 세정물 및 이를 이용한 반도체 증착공정 장비의 알루미늄계 부품 세정 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100661740B1 (ko) * 2004-12-23 2006-12-28 주식회사 에이디피엔지니어링 플라즈마 처리장치

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012118947A2 (en) * 2011-03-01 2012-09-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and process for atomic layer deposition
WO2012118947A3 (en) * 2011-03-01 2012-12-06 Applied Materials, Inc. Apparatus and process for atomic layer deposition
KR20150069661A (ko) * 2013-12-16 2015-06-24 주성엔지니어링(주) 기판처리장치
US9885114B2 (en) 2014-03-18 2018-02-06 Tokyo Electron Limited Film forming apparatus
WO2020083917A1 (de) * 2018-10-25 2020-04-30 Aixtron Se Schirmplatte für einen cvd-reaktor
US11746419B2 (en) 2018-10-25 2023-09-05 Aixtron Se Shield plate for a CVD reactor
TWI820240B (zh) * 2018-10-25 2023-11-01 德商愛思強歐洲公司 用於ｃｖｄ反應器之罩板
CN114016005A (zh) * 2021-10-28 2022-02-08 河北普莱斯曼金刚石科技有限公司 一种单晶金刚石多片共同生长的制备方法
CN114016005B (zh) * 2021-10-28 2023-10-13 河北普莱斯曼金刚石科技有限公司 一种单晶金刚石多片共同生长的制备方法

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