KR20100124239A - 균일한 막 증착을 위한 챔버 및 샤워 헤드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대면적 기판의 표면을 처리하기 위한 챔버 및 샤워 헤드에 관한 것으로서, 기판 중심부와 기판의 주변부가 균일한 압력으로 유지되도록 하여 대면적 기판에서도 균일한 표면 처리가 가능한 챔버 및 샤워 헤드를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위해 기판 처리를 위한 챔버는 처리될 기판을 지지하는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부의 상부에 위치된 복수개의 가스 분사구와, 상기 기판 지지부의 상부에 위치된 복수개의 가스 배기구를 포함한다.

Description

균일한 막 증착을 위한 챔버 및 샤워 헤드 {CHAMBER AND SHOWERHEAD FOR UNIFORM LAYER DEPOSITION}
본 발명은 대면적 기판을 처리하기 위한 챔버 및 샤워 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대면적 기판의 중심부와 주변부 사이에 발생되는 압력 차이를 저감시켜 빠른 속도로 기판 전체를 균일하게 처리할 수 있는 챔버 및 샤워 헤드에 관한 것이다.
종래의 챔버를 개략적으로 도시한 단면도인 도1을 참조하면, 챔버는 외부와 차단되도록 하여 반응공간을 형성시키는 챔버 본체(10)와, 상기 챔버 본체(10)의 상단을 밀폐시키는 챔버 리드(20)로 이루어진다.
상기 챔버 본체(10)의 내부에는 상하로 이동 가능하며 처리될 기판(P)을 지지하는 기판 지지부(12)가 설치되고, 상기 챔버 리드(20)에는 상기 챔버 본체(10) 내부로 반응가스를 공급하는 가스 공급관(22)이 설치된다. 상기 가스 공급관(22)의 일 단부에는 상기 가스 공급관(22)을 통해 공급된 가스(g1)가 기판(P) 위로 균일하게 분사되도록 복수개의 가스 분사구(32)가 형성된 샤워 헤드(30)가 설치된다. 샤워 헤드(30)와 기판(P) 사이에 플라즈마를 형성하기 위하여, 상기 샤워 헤드(30)에는 전원 공급 장치로(45)부터 전원을 공급 받아 RF(Radio Frequency) 파워가 인가되고, 상기 기판 지지부(12)의 일 측은 접지된다. 또한, 상기 기판 지지부(12)에는 상기 챔버 내부 및 안착된 기판(P)을 가열시키는 (도시되지 않은) 히터가 구비되어 상기 기판(P)의 온도를 조절하고, 상기 챔버 본체(10)의 바닥부 일 측에는 반응 후 잔류가스(g2)를 배기시키는 배기관(14)이 형성된다. 상기와 같이 구성된 챔버는 상기 샤워 헤드(30)의 가스 분사구(32)를 통해 상기 기판 지지부(12)에 놓인 기판(P) 위로 가스(g1)를 분사한다. 상기 샤워 헤드(30)에 RF 파워를 인가하면 상기 분사된 가스에 플라즈마가 발생된다. 이때, 상기 플라즈마에 의해 가스는 반응성 있는 가스로 분해 또는 활성화 되어 상기 기판(P)에 원하는 막을 증착시킨다. 상기와 같이 반응이 완료된 후, 잔류가스(g2)는 배기관(14)으로 배기된다.
이러한 구성의 장치는 처리되는 기판(P)의 면적이 증가하게 됨에 따라 상기 가스가 균일한 압력으로 분사되어도 기판의 위치에 따라 형성되는 압력은 서로 달라지게 된다. 통상적으로 기판 중심부(A)의 압력이 가장 크고, 그 다음으로 기판 주변부(B)의 압력이 작고, 가스 배기관(14) 근처에서 압력이 가장 작게 형성된다. 따라서, 이러한 압력의 차이로 인해 기판(P)에는 불균일한 막이 형성된다. 또한 상기 가스 배기관(14)이 챔버 하단에 있으므로 가스가 분사되어 배기되는 경로가 길어짐에 따라 챔버 하부 공간에 잔류가스가 잔류 오염물 등의 불순물을 발생시키고, 제품의 품질을 저하시키게 된다.
본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판 중심부와 기판의 주변부가 균일한 압력으로 유지되도록 하여 대면적 기판에서도 원하는 막이 균일하게 형성되도록 한 챔버 및 샤워 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 잔류가스의 배기를 원활하게 하여 기판 처리시 불순물이 발생하는 것을 억제하는 챔버 및 샤워 헤드를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 기판 처리를 위한 챔버는 처리될 기판을 지지하는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부의 상부에 위치된 복수개의 가스 분사구와, 상기 기판 지지부의 상부에 위치된 복수개의 가스 배기구를 포함하고, 상기 가스 배기구와 상기 가스 분사구는 각각 열의 형태로 형성되고, 상기 가스 분사구 열들 사이에는 적어도 하나 이상의 가스 배기구가 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 지지부의 중심부 상에 위치된 상기 가스 배기구가 단위 면적당 차지하는 면적은 상기 기판 지지부의 주변부 상에 위치된 상기 가스 배기구가 단위 면적당 차지하는 면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 기판 지지부의 중심부 상에 위치된 상기 가스 배기구의 크기는 상기 기판 지지부의 주변부 상에 위치된 상기 가스 배기구의 크기보다 크거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 기판 지지부의 중심부 상에 위치된 상기 가스 배기구의 단위 면적당 개수는 상기 기판 지지부의 주변부 상에 위치된 상기 가스 배기구의 단위 면적당 개수보다 많거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 가스 배기구가 차지하는 전체 면적은 상기 가스 분사구가 차지하는 전체 면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 챔버에 있어서, 상기 가스 분사구는 상기 기판 지지부의 상부에 적어도 하나 이상 설치된 샤워 헤드에 형성되고, 상기 샤워헤드의 측부에는 적어도 하나 이상의 배기관이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 가스 분사구는 상기 가스 배기구보다 기판에 더 가까이 위치된 것을 특징으로 한다.
상기 가스 배기구 아래에는 복수개의 배기공이 형성된 배기 분배판이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 기판 지지부의 중심부 상에 위치된 상기 가스 배기구가 단위 면적당 차지하는 면적은 상기 기판 지지부의 주변부 상에 위치된 상기 가스 배기구가 단위 면적당 차지하는 면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 가스 분사구는 가스 배기구보다 기판에 더 가까이 위치된 것을 특징으로 한다.
상기 가스 분사구는 상기 기판 지지부의 상부에 적어도 하나 이상 설치된 샤워 헤드에 형성되고, 상기 가스 배기구는 상기 샤워 헤드 상부의 챔버벽에 적어도 하나 이상 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 가스 분사구는 인젝터의 노즐이고, 상기 가스 배기구는 인젝터 상부의 챔버벽에 적어도 하나 이상 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 챔버의 측부 또는 바닥부 중 적어도 어느 일부에 설치되어 챔버 내의 가스를 외부로 배기시키는 하나 이상의 보조 배기관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 배기관은 챔버의 측부 또는 바닥부에 복수개가 대칭으로 설치된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 기판 처리를 위한 챔버용 샤워 헤드는 복수개의 가스 분사구와, 복수개의 가스 배기구를 포함하고, 상기 가스 배기구와 상기 가스 분사구는 각각 열의 형태로 형성되고, 상기 가스 분사구 열들 사이에는 적어도 하나 이상의 가스 배기구가 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 가스 배기구 중 중심부 상에 위치된 가스 배기구가 단위 면적당 차지하는 면적은 주변부 상에 위치된 가스 배기구가 단위 면적당 차지하는 면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 가스 배기구 중 중심부 상에 위치된 가스 배기구의 크기는 주변부 상에 위치된 가스 배기구의 크기보다 크거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 가스 배기구 중 중심부 상에 위치된 가스 배기구의 단위 면적당 개수는 주변부 상에 위치된 가스 배기구의 단위 면적당 개수보다 많거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 가스 배기구가 차지하는 전체 면적은 상기 가스 분사구가 차지하는 전체 면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 가스 분사구는 돌출된 것을 특징으로 한다.
저면에 형성된 복수개의 구멍과, 상기 복수개의 구멍과 연통하는 내부 공간과, 상기 저면과 그에 대향하는 상부면을 관통하는 복수개의 관통구멍과, 상기 내부 공간을 외부로 연통시키는 관을 포함하고, 상기 복수개의 구멍은 상기 가스 분사구와 가스 배기구 중 어느 하나이고, 상기 복수개의 관통구멍은 상기 가스 분사구와 가스 배기구 중 다른 하나인 것을 특징으로 한다.
전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 챔버는 기판 중심부와 주변부의 압력차이가 저감되어 기판, 특히 대면적을 갖는 기판을 균일하게 처리할 수 있다. 특히, 기상 증착과 같은 공정에 적용될 경우, 우수한 품질의 원하는 막을 기판 전체에 걸쳐 균일하게 증착시킬 수 있다.
또한, 가스 배기구의 크기를 가스 분사구보다 크게 하여 반응된 잔류가스를 신속하게 배기시킴으로써 되므로 불순물의 생성이 억제되어 원하는 기판 처리 공정을 얻을 수 있다.
또한, 가스 배기구가 가스 주입구와 인접하게 배치되므로 챔버 하부 공간을 최소화할 수 있어 불필요한 공간이 저감되고, 잔류가스량이 감소되므로 불순물의 발생을 억제시킬 수도 있다. 더불어, 상기 챔버의 높이를 낮출 수 있어 이동 및 설치를 용이하게 할 수 있으며, 제조단가를 낮출 수 있다.
도1은 종래의 챔버를 개략적으로 도시한 단면도.
도2a는 본 발명의 실시예 1에 의한 챔버를 개략적으로 도시한 단면도.
도2b는 본 발명의 실시예 1에 의한 챔버의 변형예를 개략적으로 도시한 단면도.
도3a 내지 도 3c는 본 발명의 샤워 헤드의 저면을 도시한 도면.
도4는 도3a의 선 IV-IV를 따라 취한 단면도.
도5는 도3a의 선 V-V를 따라 취한 단면도.
도6a 및 도6b는 본 발명의 상기 실시예 1에 의한 샤워 헤드의 변형예의 저면이 도시된 도면.
도7은 본 발명의 상기 실시예 1에 의한 샤워 헤드의 또 다른 변형예의 저면이 도시된 도면.
도8은 본 발명의 실시예 2에 의한 챔버를 개략적으로 도시한 단면도.
도9는 본 발명의 실시예 3에 의한 챔버를 개략적으로 도시한 단면도.
도10a는 본 발명의 실시에 4에 의한 챔버를 개략적으로 도시한 단면도.
도10b는 본 발명의 실시예 4에 의한 챔버에 장착된 샤워 헤드를 아래에서 본 저면도.
도11은 본 발명의 실시예 5에 의한 챔버를 개략적으로 도시한 단면도.
도12는 본 발명의 실시예 5에 의한 챔버의 또 다른 변형예를 개략적으로 도시한 단면도.
도13은 본 발명의 실시예 5에 의한 챔버에 장착된 가스 공급관과 그로부터 분기된 복수개의 유입관에 장착된 가스 분사구를 아래에서 본 저면도.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
[실시예 1]
도2a는 본 발명에 의한 챔버를 개략적으로 도시된 단면도이다. 도2a에 도시된 본 발명의 챔버는 외부와 차단되도록 하여 반응공간을 형성시키는 챔버 본체(50)와 상기 챔버 본체(50)의 상단을 밀폐시키는 챔버 리드(60)로 이루어진다. 상기 챔버 본체(50)의 내부에는 상하로 이동가능하며 처리될 기판(P)을 지지하는 기판 지지부(52)가 설치되고, 챔버의 상부벽인 상기 챔버 리드(60)에는 상기 챔버 본체(50) 내부로 반응가스(g1)를 공급하는 가스 공급관(62)이 설치된다. 상기 가스 공급관(62)에는 상기 기판(P)으로 가스(g1)를 분사하거나 상기 기판(P)의 상부에 잔류된 가스를 배기시키는 샤워 헤드(70)가 연결된다. 상기 샤워 헤드(70)는 전원 공급 장치(85)로부터 전원을 공급받아 RF(Radio Frequency) 파워가 발생되고, 상기 기판 지지부(12)의 일 측은 접지된다. 또한, 상기 기판 지지부(52)에는 상기 챔버 내부 및 안착된 기판을 가열시키는 (도시되지 않은) 히터가 구비되어 상기 기판의 온도를 조절할 수 있다. 상기 샤워 헤드(70)에는 상기 기판 지지부(52)의 상부에 위치된 복수개의 가스 분사구(72)와 가스 배기구(74)가 균일하게 형성된다. 상기와 같이 구성된 샤워 헤드(70)는 상기 가스 분사구(72)를 통해 상기 기판(P)의 상부로 가스가 분사된 후, 상기 샤워 헤드(70)에 RF 파워가 인가되면 상기 샤워 헤드(70)와 기판(P) 사이에 플라즈마가 발생되며 상기 분사된 가스를 반응성 가스로 분해 또는 활성화시킨다. 상기와 같이 분해 또는 활성화된 가스는 상기 기판(P) 상에 증착되어 원하는 막을 형성시킨다. 한편, 반응이 이루어진 후 잔류된 가스(g2)는 상기 가스 배기구(74)로 배기되어, 챔버 둘레에 복수개로 설치된 배기관(76)을 통해 상기 챔버 본체(50)의 외부로 신속하게 배기된다. 또한, 상기 가스 분사구(72)와 가스 배기구(74)는 인접하게 배열되어, 상기 기판의 중심부(A)와 주변부(B)의 압력이 균일하게 유지되도록 이루어진다. 즉, 상기 샤워 헤드(70)의 하면 전체에는 상기 가스 분사구(72)와 가스 배기구(74)가 균일하게 형성되어 기판의 중심부(A)와 주변부(B)의 압력이 균일하게 유지되도록 가스가 분사되거나 배기된다.
상기 챔버에는, 도2b에 도시된 바와 같이, 잔류가스를 외부로 신속하게 배기시키기 위한 보조 배기관(77a, 77b)이 더 형성될 수도 있다. 상기 보조 배기관(77a, 77b)은 상기 챔버의 측부 또는 바닥부 중 적어도 어느 일부에 형성될 수 있고, 균일하고 신속한 배기를 위해 복수개로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 챔버에 복수개의 보조 배기관이 대칭적으로 배열되는 경우, 기판 상에 잔류하는 가스를 균일하게 배기시킬 수 있어 더욱 바람직하다. 또한, 상기 보조 배기관(77a, 77b)은 상기 배기관(76)과 다시 챔버 외부에서 하나로 합관될 수 있다. 상기와 같이 상기 보조 배기관(77a, 77b)으로 배기된 잔류가스는 상기 배기관(76)으로 배기된 잔류가스와 함께 (도시되지 않은) 펌핑수단에 의해 상기 챔버 외부로 펌핑될 수 있음은 물론이다.
상기 가스 분사구(72)는 상기 가스 배기구(74) 사이에 배치될 수 있다. 특히, 본 발명의 샤워 헤드(70)의 저면을 도시한 도3a 내지 도3c를 참조하면, 상기 복수개의 가스 배기구(74)와 가스 분사구(72)는 각각 열의 형태로 형성되고, 가스 분사구 열들 사이에는 적어도 하나 이상의 가스 배기구 열로 배치될 수 있다.
도4 및 도5는 이중구조로 이루어진 샤워 헤드(70)의 구성을 설명하기 위한 도면으로서, 각각 도3a의 선 IV-IV 및 선 V-V를 따라 취한 단면도이다. 상기 가스 분사구(72)는 샤워 헤드(70)를 관통하는 유입관(78)과 연결되어, 챔버 내의 상부 공간과 연통한다. 챔버 리드(60)에는 가스 공급관(62)이 부착되어, 그로부터 공급되는 가스는 챔버의 상부 공간과 유입관(78)을 통하여 가스 분사구(72)로 공급된다. 즉, 샤워 헤드(70)와 챔버 리드(60) 사이의 공간은 가스 공급을 위한 공간으로 이용된다. 기판 처리 후 배기될 잔류가스(g2)는 가스 배기구(74)로 흡입된 후 샤워 헤드(70)의 내부 공간(77)에 모여 샤워 헤드(70)의 측부에 설치된 배기관(76)을 통해 배기된다. 상기 배기관(76)은 가스의 배기가 신속하고 균일하게 이루어질 수 있도록 복수개로 분기되어 연결된다. 또한, 상기와 같이 복수개로 분기된 배기관(76)은 다시 하나로 모여지고, 상기 배기관(76)으로 배기된 잔류가스는 (도시되지 않은) 펌핑수단에 의해 상기 챔버 외부로 펌핑될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서는 가스 공급을 위한 공간으로 샤워 헤드(70)의 상부면과 챔버 리드(60) 사이의 공간이 이용되고 있는 것으로 기술하고 있으나, 상기 샤워 헤드(70) 상부에 추가의 내부 공간을 형성하여 가스 공급관(62)과 연결시킴으로써 샤워 헤드(70)를 챔버와 독립적으로 구성할 수도 있다.
*도6a 및 도6b는 본 실시예에 의한 샤워 헤드(70)의 변형예의 저면이 도시된 도면이다. 상기와 같이 구성된 샤워 헤드(70)는 상기 기판 지지부(52)의 중심부 상에 위치된 가스 배기구(74)가 단위 면적당 차지하는 면적이 상기 기판 지지부(52)의 주변부 상에 위치된 가스 배기구(74)가 단위면적당 차지하는 면적보다 크도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 도6a과 같이 상기 기판 지지부(52)의 중심부 상에 위치된 가스 배기구(74)의 크기는 상기 기판 지지부(52)의 주변부 상에 위치된 가스 배기구(74)의 크기보다 크게 형성되기도 하며, 도6b과 같이 상기 기판 지지부(52)의 중심부 상에 위치된 가스 배기구(74)의 단위 면적당 개수는 상기 기판 지지부(52)의 주변부 상에 위치된 가스 배기구(74)의 단위 면적당 개수보다 많은 수로 이루어지기도 한다.
이와 같은 구성에 의해 중심부의 가스 배기량을 주변부보다 크게 함으로써 전술된 바와 같이, 기판 주변부(B)보다 기판 중심부(A)에서 압력이 크게 형성되는 통상적인 압력 편차 현상을 더욱 정밀하게 줄일 수 있다. 즉, 중심부의 가스 배기량을 주변부보다 크게 함으로써, 기판 중심부(A)에 더 큰 부압을 발생시켜 기판 중심부(A)와 주변부(B) 사이의 압력 차이를 더욱 감소시켜, 기판 전체에 걸쳐 더욱 더 균일한 압력 분포를 달성할 수 있다. 이는 위치에 따라 배기량을 조절하는 대신 위치에 따라 분사량을 조절하여, 즉 기판 주변부(B)의 분사구의 크기를 기판 중심부(A)의 분사구의 크기보다 크게 함으로써 달성될 수도 있다.
바람직하게는, 상기 가스 배기구(74)가 차지하는 전체 면적은 상기 가스 분사구(72)가 차지하는 전체 면적보다 크거나 같을 수 있다. 예를 들어, 상기 가스 배기구(74)와 가스 분사구(72)의 각각의 크기가 동일한 경우 상기 가스 배기구(74)의 개수를 많게 하고, 상기 가스 배기구(74)와 가스 분사구(72)의 개수가 동일할 경우 상기 가스 배기구(74) 각각의 크기를 더 크게 하는 것이 바람직하다.
도7은 본 실시예에 의한 샤워 헤드의 다른 변형예의 저면이 도시된 도면이다. 이를 고려한 도7에 도시된 변형예에서, 상기 가스 분사구(72)와 가스 배기구(74)는 그 개수 및 크기가 서로 다르게 형성되었다. 즉, 상기 가스 배기구(74)의 개수 및 크기는 각각의 가스 분사구(72)보다 많고 크게 구성되어 있다. 상기 가스 배기구(74)를 가스 분사구(72)에 인접하게 배치하여 기판(P)의 전체 표면에 걸쳐 압력 분포를 균일하게 조절하기 위해서는, 가스의 배기를 보다 용이하게 할 필요가 있다. 특히, 이 경우 반응이 이루어진 후 잔류가스의 배기가 효율적으로 이루어지게 되어 불순물 생성을 억제하고, 새로운 가스의 유입시 잔류 가스와의 반응을 방지할 수 있다. 그러나, 이러한 경우에도 기판(P)을 균일하게 처리하기 위해서는 기판(P)에 가스가 고르게 공급되어야 하기 때문에 가스 분사구(72)는 기판(P)의 상부에 균일하게 충분한 개수로 형성되어야 함은 물론이다.
한편, 챔버의 상부를 통하여 가스가 공급되도록 하는 상기 가스 분사구(72)와 챔버의 측부를 통하여 가스가 배기되도록 하는 가스 배기구(74)는 그 구성 형태를 서로 바꿀 수 있다. 즉, 상기 가스 분사구(72)는 상기 샤워 헤드의 내부 공간(77)을 통하여 챔버의 측부에서 가스를 공급받도록 구성되고, 상기 가스 배기구(72)는 상기 샤워 헤드(70)의 상부 공간을 통하여 챔버의 상부로 배기되도록 구성될 수도 있다.여기서, 상기 가스 공급관(62)와 상기 가스 배기관(76)은 그 구성 형태를 서로 바꿀 수 있음은 물론이다. 더욱이, 상기 가스 공급관(62)과 상기 가스 배기관(76)은 각각 복수개가 대칭으로 설치되어 가스의 공급 및 배기를 균일하게 하고 그들 속도를 증가시킬 수 있다. 더욱이, 상기 가스 분사구(72) 또는 상기 가스 배기구(74)는 원형, 타원형, 사각형 등의 다양한 형상으로 변형될 수 있어, 설계의 자유도를 증가시킬 수 있음은 물론이다.
이상의 변형예들은 아래에 설명되는 다른 실시예에서도 적용될 수 있다.
[실시예 2]
전술된 실시예 1의 경우 가스 분사구(72)와 가스 배기구(74)가 동일한 평면 상에 위치되면, 공급된 가스 중에서 일부는 기판(P)과 반응을 일으키기 전에 상기 가스 배기구(74)를 통하여 배기될 수 있어, 가스가 불필요하게 낭비될 수 있다. 도8에 도시된 실시예 2는 이러한 가스의 불필요한 낭비를 더욱 줄이기 위한 것으로서, 기판(P)에 공급되는 가스가 기판과 충분히 반응을 일으킨 후 배기될 수 있도록 상기 실시예 1을 변형하였다. 즉, 챔버의 단면을 개략적으로 도시한 도8에 도시된 바와 같이, 가스 분사구(72)는 가스 배기구(74)보다 기판(P)에 더 가까이 위치시켰다. 즉, 챔버의 상부 공간과 연통하기 위하여 샤워 헤드(70)를 관통하는 유입관(178)은 실시예 1의 유입관(78)보다 길도록 돌출되어 형성된다.
이와 같이, 가스 분사구(72)가 가스 배기구(74)보다 기판(P)에 더 가까이 위치됨으로써, 기판(P)과 공급 가스 사이의 반응이 충분이 이루어진 후에 잔류 가스 등이 배기되기 때문에, 공급 가스의 낭비를 막을 수 있다. 더욱이, 기판(P)에 가스가 충분히 공급될 수 있기 때문에 원하는 막이 기판상에 형성될 수 있다.
[실시예 3]
통상 기판 중심부(A)와 기판 주변부(B) 사이의 압력차이를 더욱 정밀하게 줄이기 위하여, 전술된 실시예 1에서는 변형예로서 기판 중심부(A)에 배치된 가스 배기구(74)가 단위 면적당 차지하는 면적을 기판 주변부(B)에 배치된 가스 배기구(74)보다 크게 하는 구성(또는 기판 중심부(A)에 배치된 가스 분사구(72)가 단위 면적당 차지하는 면적을 기판 주변부(B)에 배치된 가스 분사구(72)보다 작게 하는 구성)이 제안되었다. 이와 달리 본 실시예 3에서는 가스 분사구(72) 및 가스 배기구(74)의 크기나 분포 밀도를 바꾸지 않고, 기판 중심부(A)보다 기판 주변부(B)에 가스를 더 많이 공급할 수 있는 구성을 제시한다.
즉, 도9에 도시된 바와 같이, 본 실시예 3에서는 가스 공급관(62)과 상기 샤워 헤드(70)의 상부면 사이에 분사 분배판(268)이 형성되어 있다. 상기 분사 분배판(268)은 챔버의 중심 영역에 형성되어, 상기 가스 공급관(62)으로부터 공급된 가스가 기판 중심부(A)에 위치된 가스 분사구(74)로 직접 공급되는 것을 방지한다. 즉, 상기 가스 공급관(62)으로부터 공급된 가스가 기판 주변부(B)에 위치된 가스 분사구(74)로 먼저 공급된 다음 기판 중심부(A)에 위치된 가스 분사구(74)로 공급되도록 한다. 상기와 같이 기판 주변부(B)에 위치된 가스 분사구(74)로 가스가 먼저 공급되면 기판 주변부(B)에는 기판 중심부(A)보다 더 많은 가스가 공급되어 기판 주변부(B)에 다소 높은 압력이 인가됨으로써 기판 중심부(A)와 기판 주변부(B) 사이의 압력차를 보상하게 된다.
[실시예 4]
도10a는 본 발명의 실시에 4에 의한 챔버를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도10b는 본 발명의 실시예 4에 의한 챔버에 장착된 샤워 헤드를 아래에서 본 저면도이다. 본 실시예 4는 샤워 헤드에 복수개의 가스 분사구와 가스 배기구가 형성된 경우와 달리, 상기 기판 지지부의 상부에 복수개의 샤워 헤드(370)를 설치한 경우이다. 상기 샤워 헤드(370)에는 복수개의 가스 분사구(372)가 형성되어 기판으로 가스를 분사한다. 한편, 상기 샤워 헤드(370) 상부의 챔버벽에는 (즉, 상기 챔버 리드에는) 복수개의 가스 배기구(374)가 형성된다. 또한, 챔버 리드(60)에 형성된 복수개의 가스 배기구(374)는 복수개의 배기관(376)에 각각 연결되어 이를 통하여 가스를 챔버 외부로 배기시킨다. 상기와 같이 구성된 챔버는 상기 가스 공급관(362)으로부터 공급된 가스가 상기 샤워 헤드(370)의 가스 분사구(372)를 통해 분사되어 기판(P)과 반응되고, 반응이 이루어진 가스가 상기 샤워 헤드(370) 사이의 공간(375)를 통하여 배기된다. 이를 위해 각각의 샤워 헤드(370) 사이는 반응된 가스가 충분히 배기될 수 있도록 소정간격으로 이격되게 배열된다.
더욱이, 상기 샤워 헤드(370)의 바닥면에는 관통 구멍(379)이 추가로 형성되고, 상기 관통구멍(379)에는 상기 샤워 헤드(370)를 관통하는 유입관(378)이 연결된다. 즉, 상기 샤워 헤드의 가스 분사구(372)로부터 공급된 가스는 상기 샤워 헤드(370) 사이의 공간(375) 뿐만 아니라 상기 샤워 헤드의 관통 구멍(379)을 통해서도 배기가 보다 원활하고 신속하게 이루어질 수 있다. 따라서, 반응된 가스는 상기 샤워 헤드 사이의 공간(375)과 상기 샤워 헤드의 관통구멍(379)을 통해 가스 배기구(374)으로 배기되도록 하여 배기되는 총면적이 증가될 수 있도록 변형하였다.
[실시예 5]
본 실시예 5는 가스 분사구(72) 및 가스 배기구(74)가 샤워 헤드(70)에 형성되어 있는 전술된 실시예 1 내지 4와는 달리, 가스 분사를 위한 인젝터와 챔버 리드에 형성된 가스 배기구로 구성된 챔버를 제시하고 있다.
*도11에 도시된 바와 같이, 실시예 5에서는 인젝터의 노즐인 가스 분사구(472)와 (챔버 리드(60)에 형성된) 복수개의 가스 배기구(474)가 인젝터 상부의 챔버벽에 마련되어 있다. 상기 챔버 리드(60)에 설치된 가스 공급관(462)의 챔버 측 일단부에는 복수개의 분기관(479)이 형성된다. 상기 분기관(479)에는 인젝터(473)가 균일하게 설치되어, 가스 분사구(472)는 상기 인젝터(473)의 노즐로 형성된다. 상기 가스 공급관(462)으로부터 분기된 복수개의 분기관(479)에 장착된 인젝터(473)의 노즐로 이루어진 가스 분사구(472)는 복수의 열로 배치될 수 있다. 이와 같이 복수의 가스 분사구(472)를 갖는 가스 공급관(462)은 기판의 상부에 가스 분사구(472)가 균일하게 분포되도록 챔버 리드(60)에 복수개가 설치된다. 또한, 챔버 리드(60)에 형성된 복수개의 가스 배기구(474)는 복수개의 배기관(476)에 각각 연결되어 이를 통하여 가스를 챔버 외부로 배기시킨다. 한편, 상기 분기관(479)의 상부에는 전극(480)을 설치하여 RF 전원이 인가되도록 한다.
이때, 가스 공급관(462)에서 분기된 분기관(479)의 개수와 배치를 다양하게 변형하여, 가스 공급관(462)의 위치 및 개수를 원하는 데로 설계할 수 있고 기판의 원하는 위치에 인젝터(즉, 가스 분사구(472))를 위치시킬 수 있다. 따라서, 가스 공급관(462)은 복수개가 아닌 하나로 설계될 수도 있다.
상기 구성에 의한 챔버에서, 가스 분사구(472)는 기판 전체에 걸쳐 보다 균일하게 배치될 수 있을 뿐만 아니라 가스 배기구(474)보다 기판(P)에 더 가까이 위치될 수 있어 압력 차이를 보다 정밀하게 줄일 수 있다. 또한, 가스 분사구(472)와 가스 배기구(474)가 챔버 내에 독립적으로 형성될 수 있기 때문에, 가스 분사구(472)와 가스 배기구(474)는 도3a 내지 도3c와 도6a 및 도6b와 도7에 도시된 패턴 이외의 다른 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
도12 및 도13은 본 발명의 실시예 5에 의한 챔버의 또 다른 변형예를 개략적으로 도면이다. 본 실시예 5에 의한 챔버는, 도12에 도시된 바와 같이 하나의 가스 배기구(574)가 챔버 리드(60)의 중심에 형성되고, 상기 가스 배기구(574)의 아래에 상기 가스 배기구(574)로 배기되는 가스를 균일하게 배기시키는 배기 분배판(576)이 형성될 수 있다. 상기 배기 분배판(576)에는 균일하게 분포된 복수의 배기공(577)이 형성되어, 기판(P)과 반응이 이루어진 후 배기되는 가스가 보다 균일하게 배기되도록 한다. 상기 가스 분사구는, 도13에 도시된 바와 같이, 가스 공급관(562)에서 분기된 분기관(579)에 다양한 배열로 형성된 인젝터(578)의 노즐로 이루어질 수 있다, 상기 인젝터의 노즐(572)로부터 공급된 가스는 반응된 후 기판 전체에 걸쳐 균일하게 상기 배기 분배판의 배기공(577)을 통해 상기 가스 배기구(574)로 배출되도록 한다. 특히, 앞서 제시한 바와 같이, 기판 중심부(A) 상의 배기공의 크기를 기판 주변부(B)보다 크게 하면, 기판 중심부(A)와 기판 주변부(B) 사이의 압력차를 더욱 정밀하게 줄일 수 있다. 이와 같이, 상기 배기공(577)은 다양한 형태와 배열로 형성될 수 있다. 이러한 배기 분배판(576)은 가스 배기구가 챔버의 상부벽(챔버 리드)에 형성된 전술된 다른 실시예에도 적용시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 챔버 및/또는 샤워 헤드는 LCD 기판에 원하는 막을 형성시키기 위해 사용할 수 있고, 웨이퍼와 같은 반도체 기판상에 원하는 막을 형성시키기 위해 사용할 수도 있으며, 최근에 각광 받고 있는 유기EL(Organic Electroluminescence) 기판의 제조시에 사용되는 것도 가능하다. 특히, 기판의 전체 표면에 걸쳐 압력 차이가 큰 대면적의 기판에 균일한 막을 형성시킬 경우에 특히 유리하다. 전술된 본 발명의 실시예에서는 기판 상에 증착막을 형성하는 기상 증착에 대하여 설명하였으나, 그에 한정되지 않고 다른 여러 기판 처리 공정에 적용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 챔버를 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.
50 : 챔버 본체
52 : 기판 지지부
60 : 챔버 리드
62 : 가스 공급관
70 : 샤워 헤드
72 : 가스 분사구
74 : 가스 배기구
76 : 배기관
77 : 내부 공간
78 : 유입관

Claims (21)

  1. 기판 처리를 위한 챔버에 있어서,
    처리될 기판을 지지하는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부의 상부에 위치된 복수개의 가스 분사구; 및
    상기 기판 지지부의 상부에 위치된 복수개의 가스 배기구를 포함하고,
    상기 가스 배기구와 상기 가스 분사구는 각각 열의 형태로 형성되고, 상기 가스 분사구 열들 사이에는 적어도 하나 이상의 가스 배기구가 배치되는 것을 특징으로 하는 챔버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 지지부의 중심부 상에 위치된 상기 가스 배기구가 단위 면적당 차지하는 면적은 상기 기판 지지부의 주변부 상에 위치된 상기 가스 배기구가 단위 면적당 차지하는 면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 챔버.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 기판 지지부의 중심부 상에 위치된 상기 가스 배기구의 크기는 상기 기판 지지부의 주변부 상에 위치된 상기 가스 배기구의 크기보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 챔버.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 기판 지지부의 중심부 상에 위치된 상기 가스 배기구의 단위 면적당 개수는 상기 기판 지지부의 주변부 상에 위치된 상기 가스 배기구의 단위 면적당 개수보다 많거나 같은 것을 특징으로 하는 챔버.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 배기구가 차지하는 전체 면적은 상기 가스 분사구가 차지하는 전체 면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 챔버.
  6. 기판 처리를 위한 챔버에 있어서,
    처리될 기판을 지지하는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부의 상부에 위치된 복수개의 가스 분사구; 및
    상기 기판 지지부의 상부에 위치된 복수개의 가스 배기구를 포함하고,
    상기 가스 분사구는 상기 기판 지지부의 상부에 적어도 하나 이상 설치된 샤워 헤드에 형성되고, 상기 샤워헤드의 측부에는 적어도 하나 이상의 배기관이 형성된 것을 특징으로 하는 챔버.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 가스 분사구는 상기 가스 배기구보다 기판에 더 가까이 위치된 것을 특징으로 하는 챔버.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 가스 배기구 아래에는 복수개의 배기공이 형성된 배기 분배판이 형성된 것을 특징으로 하는 챔버.
  9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 지지부의 중심부 상에 위치된 상기 가스 배기구가 단위 면적당 차지하는 면적은 상기 기판 지지부의 주변부 상에 위치된 상기 가스 배기구가 단위 면적당 차지하는 면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 챔버.
  10. 청구항 1 내지 청구항 6 및 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 분사구는 가스 배기구보다 기판에 더 가까이 위치된 것을 특징으로 하는 챔버.
  11. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 분사구는 상기 기판 지지부의 상부에 적어도 하나 이상 설치된 샤워 헤드에 형성되고, 상기 가스 배기구는 상기 샤워 헤드 상부의 챔버벽에 적어도 하나 이상 형성된 것을 특징으로 하는 챔버.
  12. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 분사구는 인젝터의 노즐이고, 상기 가스 배기구는 인젝터 상부의 챔버벽에 적어도 하나 이상 형성된 것을 특징으로 하는 챔버.
  13. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 측부 또는 바닥부 중 적어도 어느 일부에 설치되어 챔버 내의 가스를 외부로 배기시키는 하나 이상의 보조 배기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 챔버.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 보조 배기관은 챔버의 측부 또는 바닥부에 복수개가 대칭으로 설치된 것을 특징으로 하는 챔버.
  15. 기판 처리를 위한 챔버용 샤워 헤드에 있어서,
    복수개의 가스 분사구와,
    복수개의 가스 배기구를 포함하고,
    상기 가스 배기구와 상기 가스 분사구는 각각 열의 형태로 형성되고, 상기 가스 분사구 열들 사이에는 적어도 하나 이상의 가스 배기구가 배치되는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 가스 배기구 중 중심부 상에 위치된 가스 배기구가 단위 면적당 차지하는 면적은 주변부 상에 위치된 가스 배기구가 단위 면적당 차지하는 면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 가스 배기구 중 중심부 상에 위치된 가스 배기구의 크기는 주변부 상에 위치된 가스 배기구의 크기보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 가스 배기구 중 중심부 상에 위치된 가스 배기구의 단위 면적당 개수는 주변부 상에 위치된 가스 배기구의 단위 면적당 개수보다 많거나 같은 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 가스 배기구가 차지하는 전체 면적은 상기 가스 분사구가 차지하는 전체 면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  20. 청구항 15 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 분사구는 돌출된 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  21. 청구항 15 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    저면에 형성된 복수개의 구멍과, 상기 복수개의 구멍과 연통하는 내부 공간과, 상기 저면과 그에 대향하는 상부면을 관통하는 복수개의 관통구멍과, 상기 내부 공간을 외부로 연통시키는 관을 포함하고, 상기 복수개의 구멍은 상기 가스 분사구와 가스 배기구 중 어느 하나이고, 상기 복수개의 관통구멍은 상기 가스 분사구와 가스 배기구 중 다른 하나인 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
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