KR20100000067U - 반도체 제조용 샤워헤드 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 샤워헤드의 온도를 전체적으로 균일하게 제어할 수 있도록 구조가 개선되어 공정효율을 극대화할 수 있는 반도체 제조용 샤워헤드에 관한 것이다. 본 고안에 따른 반도체 제조용 샤워헤드는 공정가스를 분사하는 반도체 제조용 샤워헤드에 있어서, 냉각가스 또는 냉각수가 유동 가능하도록 빈 공간으로 형성되며, 소용돌이 형상으로 이루어진 제1유로; 및 냉각가스 또는 냉각수가 내부에서 유동 가능하도록 빈 공간으로 형성되며, 소용돌이 형상으로 이루어지며, 상기 제1유로의 내부와 통하도록 상기 제1유로에 연결되는 제2유로;가 각각 내부에 형성되도록 구성된다.
반도체, 증착, 식각, 샤워헤드(showerhead), 냉각, 소용돌이
Description
본 고안은 반도체 제조용 샤워헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식각이나 증착 공정 등과 같은 각종 반도체 제조 공정에서 공정가스를 분사하는 샤워헤드에 관한 것이다.
증착이나 식각 등과 같은 반도체 제조를 위한 각종 공정은, 외부와 격리된 챔버 내에 웨이퍼를 배치한 후에 각 공정에 적합한 공정가스를 샤워헤드를 통하여 웨이퍼로 분사함으로써 이루어진다. 이러한 샤워헤드의 일례는 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 반도체 제조용 샤워헤드(100')는 샤워헤드본체(10')와, 샤워헤드본체의 상부에 샤워헤드본체 상면의 가장자리와 면접촉하는 상부블록(50')을 구비한다. 상부블록(50') 내부에는 냉각수가 순환하는 순환유로(미도시)가 형성되어 있다. 그리고, 상부블록(50')에는, 공정가스공급되는 가스공급라인(60')과, 냉각수가 유입 및 유출되는 냉각수유입라인(61') 및 냉각수유출라인(62')이 결합되어 있다. 가스공급라인(60')은 상부블록(50')을 통하여 샤워헤드본체(10')와 연결되어, 가스공급라인을 통해 공급된 공정가스는 샤워헤드본체(10')를 통하여 분사된 다. 그리고, 냉각수유입라인(61') 및 냉각수유출라인(62')은 순환유로와 연결되어 있어서, 냉각수유입라인을 통해 공급된 냉각수는 도 1에 점선으로 도시되어 있는 바와 같이 순환유로를 순환한 후 냉각수유출라인을 통하여 외부로 유출된다.
상술한 바와 같이 구성된 샤워헤드(100')에서는, 샤워헤드(100')의 온도를 제어하기 위하여 샤워헤드본체(10')의 가장자리와 상부블록(50')이 면접촉한 상태에서 냉각수가 상부블록(50')의 순환유로를 순환하도록 구성되어 있다.
그런데, 상술한 온도 제어구조에서는 공정가스가 분사되는 샤워헤드본체(10')의 가장자리부분만이 냉각수가 순환하는 상부블록(50')과 면접촉하도록 구성되어 있어서, 샤워헤드본체(10')의 온도를 전체적으로 균일하게 유지시키기 어려운 한계가 있었다. 이와 같이 샤워헤드본체(10')의 온도가 균일하게 유지되지 않게 되면, 샤워헤드본체(10')의 중앙에서 분사되는 공정가스와 샤워헤드본체(10')의 가장자리에서 분사되는 공정가스 사이에 온도구배가 발생하게 되므로, 공정효율이 떨어지게 된다.
따라서, 샤워헤드(100')의 온도를 전체적으로 균일하게 유지시켜야 할 필요성이 있었다.
본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 샤워헤드의 온도가 전체적으로 균일하게 제어될 수 있도록 구조가 개선되어 공정효율을 극대화할 수 있는 반도체 제조용 샤워헤드를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 고안에 따른 반도체 제조용 샤워헤드는 공정가스를 분사하는 반도체 제조용 샤워헤드에 있어서, 냉각가스 또는 냉각수가 유동 가능하도록 빈 공간으로 형성되며, 소용돌이 형상으로 이루어진 제1유로; 및 냉각가스 또는 냉각수가 내부에서 유동 가능하도록 빈 공간으로 형성되며, 소용돌이 형상으로 이루어지며, 상기 제1유로의 내부와 통하도록 상기 제1유로에 연결되는 제2유로;가 각각 내부에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 고안에 따른 다른 형태의 반도체 제조용 샤워헤드는 공정가스를 분사하는 샤워헤드본체; 및 냉각가스 또는 냉각수가 내부에서 유동 가능하도록 중공 형상으로 이루어지며 소용돌이 형상으로 이루어진 제1파이프부와, 냉각가스 또는 냉각수가 내부에서 유동 가능하도록 중공 형상으로 이루어지며 소용돌이 형상으로 이루어지며 상기 제1파이프부의 내부와 통하도록 상기 제1파이프부에 연결되는 제2파이프부를 가지며, 상기 샤워헤드본체에 결합되는 파이프부재;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따르면, 샤워헤드의 온도를 전체적으로 균일하게 제어할 수 있게 되므로, 공정가스를 샤워헤드에서의 분사위치에 무관하게 균일한 온도상태를 유지시키면서 분사할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 샤워헤드의 개략적인 부분단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 샤워헤드본체, 제1파이프부, 제2파이프부 및 연결파이프부의 개략적인 분리사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 제1파이프부 및 제2파이프부의 개략적인 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 반도체 제조용 샤워헤드(100)는 샤워헤드본체(10)와, 삽입부재와, 상부블록(50)을 구비한다.
샤워헤드본체(10)는 공정가스를 분사하기 위한 것으로서, 전체적으로 원형으로 형성된다. 샤워헤드본체(10)는 열전도율이 좋은 금속성 소재, 예를 들어 알루미늄으로 이루어진다. 샤워헤드본체(10)에는 제1홈부(11), 제2홈부(12) 및 연결홈부(13)가 형성되어 있다.
제1홈부(11)는 그 일단부로부터 반경이 점진적으로 감소하도록 감겨진 형태로 형성되어 전체적으로 소용돌이 형상을 이룬다. 그리고, 제1홈부(11)는 샤워헤드본체(10)의 두께방향으로 단차지게 형성되어 있다.
제2홈부(12)도 제1홈부(11)와 마찬가지로 소용돌이 형상 및 단차진 형상을 가지도록 형성되어 있다. 제2홈부(12) 및 제1홈부(11)는 동일 평면 상에서 서로 엇갈리게 배치되어 있다. 즉, 제2홈부(12) 및 제1홈부(11) 각각의 일부분은, 제1 홈부의 가장자리로부터 중앙을 향하는 방향을 따라 교대로 나타나게 배치되어, 제2홈부(12) 및 제1홈부(11)는 상호 직접적으로 연결되지 않는다. 또한, 제2홈부(12)와 제1홈부(11)는 상호 동축적으로 배치되어 있다. 그리고, 제2홈부(12)와 제1홈부(11)의 타단부는 샤워헤드본체(10)의 중앙 근처에 배치된다.
연결홈부(13)는 샤워헤드본체(10)의 중앙부에 형성되어, 제1홈부(11) 및 제2홈부(12)를 상호 연결한다. 연결홈부(13)는 곡면 형상으로 이루어진다. 연결홈부(13)도 샤워헤드본체(10)의 두께방향으로 단차지게 형성되어 있다.
또한, 샤워헤드본체(10)에는 공정가스를 분사하기 위한 복수의 분사공(14)이 샤워헤드본체(10)의 두께방향으로 관통 형성되어 있다. 복수의 분사공(14)은 샤워헤드본체(10)에 전체적으로 골고루 분포한다. 특히, 복수의 분사공(14)은 제1홈부(11) 및 제2홈부(12) 사이 그리고 제1홈부(11) 및 제2홈부(12)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 각 분사공(14)의 하단부는 하방으로 갈수록 직경이 점진적으로 증가하는 형상으로 이루어진다.
삽입부재는 샤워헤드본체의 제1홈부(11), 제2홈부(12) 및 연결홈부(13)에 삽입되어 샤워헤드본체(10)와 삽입부재 사이에 냉각수 또는 냉각가스가 유동하는 유로를 형성하기 위한 것이다. 삽입부재는 일체로 형성된 제1삽입부(20), 제2삽입부(30) 및 연결부(40)를 구비한다.
제1삽입부(20)는 제1홈부(11)의 형상에 대응되는 형상, 즉 소용돌이 형상으로 형성되며, 제1홈부(11)에 삽입된다. 제1삽입부(20)는 제1홈부(11)에 용접 등의 방법으로 고정되며, 제1홈부(11)가 단차지게 형성되어, 제1삽입부(20)와 제1홈 부(11)의 내측면 사이에는 빈 공간, 즉 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 냉각수 또는 냉각가스가 유동 가능한 제1유로가 형성된다. 제1삽입부(20)의 양단부는 개방되어 있다. 그리고, 제1유로(20)의 일단부로는 냉각가스 또는 냉각수가 유입된다.
제2삽입부(30)는 제2홈부(12)의 형상에 대응되는 형상, 즉 소용돌이 형상으로 형성되며, 제2홈부(12)에 용접 등의 방법으로 고정되어 삽입된다. 제2삽입부(30)와 제2홈부(12)의 내측면 사이에도 빈 공간, 즉 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 냉각수 또는 냉각가스가 유동 가능한 제2유로가 형성된다. 제2유로도 제1유로와 마찬가지로 양단부가 개방되며, 제2유로는 후술하는 연결유로를 매개로 하여 제1유로와 연결되어, 제2유로의 내부는 제1유로의 내부와 통한다. 그리고, 제1유로의 일단부로 공급되는 냉각가스 또는 냉각수는 제1유로, 연결유로 및 제2유로를 순차적으로 순환한 후에 제2유로의 일단부를 통하여 유출된다.
연결부(40)는 곡면 형상으로 이루어져, 제1삽입부(20) 및 제2삽입부(30) 각각의 중앙에 배치되는 단부, 즉 제1삽입부(20)의 타단부 및 제2삽입부(30)의 타단부를 상호 연결한다. 연결부(40)와 연결홈부(13)의 바닥면 사이에도 빈 공간, 즉 냉각수 또는 냉각가스가 유동 가능한 연결유로가 형성된다.
그리고, 삽입부재는 열전도율이 좋은 금속성 소재, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지며, 제1삽입부(20) 및 제2삽입부(30)의 크기, 즉 직경은 샤워헤드본체(10)에 비해 약간 작다.
상부블록(50)은 샤워헤드본체(10)의 상부에 결합된다. 상부블록(50)에는 복수의 분사공(14)과 연결되는 복수의 가스연결공(51)이 형성되어 있다. 또한, 상부 블록(50)에는 제1유로의 일단부와 연결되는 냉각공급유로(미도시) 및 제2유로의 일단부와 연결되는 냉각회수유로(미도시)가 형성되어 있다.
그리고, 상부블록(50)에는 공정가스가 공급되며 가스연결공(51)과 연결되는 가스공급라인(60), 냉각공급유로 및 냉각회수유로와 각각 연결되며 냉각가스 또는 냉각수가 공급 및 회수되는 냉각공급라인(61) 및 냉각회수라인(62)이 설치되어 있다.
상술한 바와 같이 구성된 샤워헤드(100)에 있어서는, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 삽입부재가 샤워헤드본체의 제1홈부(11), 연결홈부(13) 및 제2홈부(12)에 삽입되도록 구성되어 있어서, 냉각수 또는 냉각가스를 제1홈부(11), 연결홈부(13) 및 제2홈부(12) 각각의 내측면과 삽입부재 사이에 형성된 빈 공간, 즉 제1유로, 연결유로 및 제2유로에서 순환시키면, 샤워헤드본체(10)를 전체적으로 균일한 온도 상태로 제어할 수 있게 된다. 따라서, 샤워헤드본체(10)를 통하여 분사되는 공정가스의 온도를 균일하게 제어할 수 있게 되어 공정효율을 극대화할 수 있게 된다 예를 들어, 샤워헤드본체(10)의 중앙에서 분사되는 공정가스와 샤워헤드본체(10)의 가장자리에서 분사되는 공정가스 사이에 온도구배가 발생하지 않게 된다.
한편, 본 실시예에서는 샤워헤드본체의 제1홈부, 연결홈부 및 제2홈부 각각과 삽입부재 사이에 빈 공간이 형성되어 이 빈 공간으로 냉각수 또는 냉각가스가 유동 가능하도록 구성되어 있으나, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 샤워헤드본체에 파이프부재를 직접 삽입하여 구성할 수도 있다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 샤워헤드(100a)에 있어서, 샤워헤드본체(10a)에는 도 2 내지 도 4를 참조하면서 설명한 실시예에서와 마찬가지로 제1홈부(11a), 연결홈부(미도시) 및 제2홈부(12a)가 형성되어 있다. 다만, 제1홈부(11a), 연결홈부 및 제2홈부(12a)는 단차지게는 형성되지 않는다.
파이프부재는 내부가 빈 중공형상으로 이루어진 점을 제외하고는 도 2 내지 도 4를 참조하면서 설명한 실시예에서의 삽입부재와 동일하게 구성된다.
파이프부재는 제1홈부(11a), 연결홈부(미도시) 및 제2홈부(12a)의 형상과 대응되는 형상을 가지며 한 몸체로 형성된 제1파이프부(20a), 연결파이프부(미도시) 및 제2파이프부(30a)를 가진다. 그리고, 제1파이프부(20a), 연결파이프부(미도시) 및 제2파이프부(30a)는 제1홈부(11a), 연결홈부(미도시) 및 제2홈부(12a)에 삽입된다. 다만, 제1파이프부(20a), 연결파이프부(미도시) 및 제2파이프부(30a)를 별개의 부품으로 제조한 후에 접착이나 용접 등의 방법으로 상호 결합하여 구성할 수도 있다.
제1파이프부(20a), 연결파이프부(미도시) 및 제2파이프부(30a)의 내부에는 각각 냉각수 또는 냉각가스가 유동 가능한 제1유로(21), 연결유로(미도시) 및 제2유로(31)가 형성된다. 따라서, 본 실시예에서는 도 2 내지 도 4를 참조하면서 설명한 실시예에서와 달리 냉각수 또는 냉각가스가 파이프부재의 내부에서 순환하게 된다.
파이프부재는 열전도율이 좋은 금속성 소재, 예를 들어 알루미늄으로 제조된다.
이상, 본 고안을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 고안은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 고안의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
도 1은 종래의 일례에 따른 반도체 제조용 샤워헤드의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 샤워헤드의 개략적인 부분단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 샤워헤드본체, 제1파이프부, 제2파이프부 및 연결파이프부의 개략적인 분리사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1파이프부 및 제2파이프부의 개략적인 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10,10a...샤워헤드본체 11,11a...제1홈부
12,12a...제2홈부 13...연결홈부
14...분사공 20...제1삽입부
20a...제1파이프부 21...제1유로
30...제2삽입부 30a...제2파이프부
31...제2유로 40...연결부
50...상부블록 51...가스연결공
60...가스공급라인 61...냉각공급라인
62...냉각회수라인 100,100a...반도체 제조용 샤워헤드
Claims (4)
- 공정가스를 분사하는 반도체 제조용 샤워헤드에 있어서,냉각가스 또는 냉각수가 유동 가능하도록 빈 공간으로 형성되며, 소용돌이 형상으로 이루어진 제1유로; 및냉각가스 또는 냉각수가 내부에서 유동 가능하도록 빈 공간으로 형성되며, 소용돌이 형상으로 이루어지며, 상기 제1유로의 내부와 통하도록 상기 제1유로에 연결되는 제2유로;가 각각 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 샤워헤드.
- 제 1항에 있어서,상기 제1유로 및 제2유로는 동일 평면 상에 배치되며,상기 제1유로 및 제2유로 각각의 일부분은, 상기 제1유로의 가장자리로부터 중앙을 향하는 방향을 따라 교대로 나타나게 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 샤워헤드.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 제1유로의 양단부 중 상기 제1유로의 중앙에 배치되는 단부 및 상기 제2유로의 양단부 중 상기 제2유로의 중앙에 배치되는 단부를 연결하며, 냉각가스 또는 냉각수가 내부에서 유동 가능하도록 중공 형상으로 이루어진 연결유로;가 더 형 성되며,상기 제1유로의 다른 단부에는 냉각가스 또는 냉각수가 유입되며,상기 제2유로의 다른 단부에는 상기 제1유로, 연결유로 및 제2유로를 순차적으로 순환한 냉각가스 또는 냉각수가 유출되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 샤워헤드.
- 공정가스를 분사하는 샤워헤드본체; 및냉각가스 또는 냉각수가 내부에서 유동 가능하도록 중공 형상으로 이루어지며 소용돌이 형상으로 이루어진 제1파이프부와, 냉각가스 또는 냉각수가 내부에서 유동 가능하도록 중공 형상으로 이루어지며 소용돌이 형상으로 이루어지며 상기 제1파이프부의 내부와 통하도록 상기 제1파이프부에 연결되는 제2파이프부를 가지며, 상기 샤워헤드본체에 결합되는 파이프부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 샤워헤드.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN105779970A (zh) * | 2014-12-26 | 2016-07-20 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 气体喷淋头和沉积装置 |
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2008
- 2008-06-25 KR KR2020080008492U patent/KR20100000067U/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105779970A (zh) * | 2014-12-26 | 2016-07-20 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 气体喷淋头和沉积装置 |
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