KR20110013669A - 돔형 샤워 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조공정에서 사용되는 샤워 헤드 표면의 형상을 곡면으로 제조하여 웨이퍼에서 샤워헤드까지의 거리차를 발생시켜 웨이퍼 중앙부와 외곽부에 발생되는 증착 두께 차이를 해결할 수 있으며, 웨이퍼 상의 전 면적에 균일한 증착 두께를 얻을 수 있도록 한 돔형 샤워헤드에 관한 것이다.

본 발명은 블럭커 판(3)을 통과한 가스가 샤워 헤드(4)의 구멍을 통과하지 못한 와류 가스를 샤워 헤드(4)의 곡면을 타고 중앙으로 집중시키며, 곡면으로 된 샤워 헤드(4)의 표면 형상으로 인해 히터(7)의 온도 영향이 샤워 헤드(4)의 외곽부 B-C 만큼의 거리로 인해 열반응이 적게 되며 샤웨 헤드(4)의 중앙부는 B-B 거리로 인해 더 활성화되어 가스의 분산 기능을 보다 균등하게 하여 증착된 박막 두께를 일정하게 하므로 얼룩이나 줄무늬가 없는 고품질의 웨이퍼를 제조할 수 있다.

반도체, 제조공정, 샤워헤드, 곡면, 웨이퍼, 증착

Description

돔형 샤워 헤드{A dome type shower head}

본 발명은 샤워 헤드에 관한 것으로, 특히 화학기상증착법을 이용한 반도체 제조 장비 중 챔버 내부의 웨이퍼에 가스를 균일하게 분사해 줄 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정에서의 박막형성 기술의 대표적인 방법으로는 화학기상증착법(CVD:Chemical Vapour Deposition), 물리기상증착법(PVD:Physical Vapour Deposition), 원자층 증착법(ALD:Atomic Layer Deposition) 등이 있는데, CVD법에 의한 박막 형성은 PVD법에 비하여 고속입자의 기여가 적기 때문에 기판 표면의 손상이 적은 이점이 있다.

상기 CVD(화학기상증착)법은 기체상태의 화합물을 가열된 모재표면에서 반응 시켜고 생성물을 모재표면에 증착시키는 방법으로, 이러한 화학증착은 현재 상업적으로 이용되는 박막제조기술로 가장 많이 활용되고 있다.

이는 화학증착이 높은 반응온도와 복잡한 반응경로 그리고 대부분의 사용기체가 매우 위험한 물질이라는 단점에도 불구하고 고유한 장점들을 가지고 있기 때문이다.

이러한 화학증착법의 장점으로는 융점이 높아서 제조하기 어려운 재료를 융점보다 낮은 온도에서 용이하게 제조할 수 있고, 순도가 높으며, 대량생산이 가능하고 비용이 물리적 증착에 비해 적게 들고 여러가지 종류의 원소 및 화합물의 증착이 가능하며 공정조건의 제어범위가 매우 넓어서 다양한 특성의 박막을 쉽게 얻을 수 있다.

도 1은 종래 화학기상증착법을 설명하기 위한 개략도로, 챔버(1)는 가스공급라인(2), 블럭커판(3), 샤워헤드(4), 웨이퍼(5), 웨이퍼지지구조물(6), 히터(7)를 장착 및 고정한다.

그리고 상기 샤웨헤드(4)는 웨이퍼(5) 위에 위치되고, 웨이퍼(5)로 부터 Z만큼 일정하게 거리를 두고 블럭커 판(3)아래에 위치되며, 블럭커 판(3)으로 부터 가스를 받아 샤웨헤드(4)의 구멍을 통해 웨이퍼(5)로 유동시키는 것으로, 가스 이동 통로(구멍)를 가지고 있는 블럭커 판(3)과 가스공급라인(2)을 포함한다.

또한, 공정 가스 유동의 결과로 웨이퍼(5)상에 증착되어 박막이 형성된다.

도 2는 종래 샤워헤드(4)의 바닥 투시도로, 샤웨헤드 면판(8)의 구멍(9)은 면판의 표면에 걸쳐 분포되고, 블럭커판(3)은 유입되는 가스를 샤워헤드(4)의 구멍에 대략적으로 균일하게 분포시킨다.

또한, 상기 샤웨헤드(4)는 가스를 분포시켜 웨이퍼(5)에 균일하고 미세하게 분포된 유동을 발생시키며, 이렇게 미세하게 분포된 가스의 유동에 노출된 결과로서 증착재료의 고품질 층이 웨이퍼(5)상에 형성된다.

그러나 종래에는 샤웨헤드(4)에 대해 보다 가까운 웨이퍼의 간격은 웨이퍼 상에서 얼룩 또는 줄무늬로서 관찰되는 불균일한 형상을 나타내는 결점이 있다.

이러한 근접한 웨이퍼 대 샤워헤드 간격에서 증착된 재료의 형상은 면판 상의 홀의 위치를 반영하며, 도 3과 같이 웨이퍼 중앙부의 박막 두께가 외곽부보다 얇게 되는 현상을 초래하게 된다.

따라서, 종래 가스의 분산 기능을 보다 균등하게 하여 증착된 박막 두께를 일정하게 해야 얼룩이나 줄무늬가 없는 고품질의 웨이퍼를 제조할 수 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 샤워 헤드의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 화학기상증착법을 사용하는 반도체 제조장치에 있어서, 박막 두께를 균일하게 개선한 돔형 샤워 헤드를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 화학기상증착법을 사용하는 반도체 제조장비의 샤웨헤드에 있어서, 다수의 구멍이 형성된 샤워헤드를 곡면으로 형성함을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 샤워헤드를 곡면으로 형성하여 동일 평면에 구멍을 뚫은 샤워 헤드의 반도체 공정상의 박막의 두께를 보다 일정하게 유지함으로써 웨이퍼의 수율 향상 및 미세한 공정의 박막 형성을 만들어 공정 불량 및 생산성 저하에 따른 손실을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명 샤워헤드의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명 샤워 헤드의 단면도이다.

본 발명은 먼저, 하나의 가스공급라인(2)을 통해 공급되는 공정 가스가 블럭 커판(3)을 통과하면서 가스분포를 1차로 분산시키며 압력을 낮추게 된다.

이때, 가스공급라인(2)으로부터 공급되는 공정 가스는 구조상 중앙부의 압력 및 속도가 높으므로 중앙부에는 구멍의 개수를 적게 하고, 외곽부는 압력 및 속도가 낮으므로 구멍의 개수를 많이하여 블럭커판(3)의 구멍을 통과하게 한다.

이와 같이 블럭커 판(3)을 통과한 가스는 중앙부의 압력 및 속도가 외곽부 보다 현저하게 낮아진다.

본 발명에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 블럭커 판(3)을 통과한 가스가 샤워 헤드(4)의 구멍을 통과하지 못한 와류 가스를 샤워 헤드(4)의 곡면을 타고 중앙으로 집중시키도록 한다.

따라서, 본 발명에 따르면 곡면으로 된 샤워 헤드(4)의 표면 형상으로 인해 히터(7)의 온도 영향이 샤워 헤드(4)의 외곽부 B-C 만큼의 거리로 인해 열반응이 적게 되며 샤웨 헤드(4)의 중앙부는 B-B 거리로 인해 더 할성화된다.

여기서, 본 발명의 샤워헤드(4)의 곡면부거리인 B-A는 1~10mm이내이며, 곡면부반경(B-D)은 1,000~25,000mm 이내로 구성하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에 의하면, 샤워헤드(4)의 하부를 절곡지게 형성하여 샤워헤드(4)의 구멍을 통과하지 못한 가스가 중심부로 모이게 하므로 중심부의 가스의 분산 기능을 보다 균등하게 하여 증착된 박막 두께를 일정하게 할 수 있고, 이에 따라 얼룩이나 줄무늬가 없는 고품질의 웨이퍼를 제조할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 종래 화학기상증착법의 개략적인 구성도

도 2는 종래 샤워 헤드의 바닥 투시도

도 3은 종래 웨이퍼 중앙부와 외곽의 박막 두께를 나타낸 도면

도 4는 본 발명에 따른 절곡진 하부를 갖는 샤워헤드의 사시도

도 5는 도 4의 샤워 헤드의 단면도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1:챔버 2:가스공급라인

3:블럭커판 4:샤워헤드

5:웨이퍼 6:웨이퍼 지지구조물

7:히터

Claims (2)

1. 화학기상증착법을 사용하는 반도체 제조공정에서의 박막형성 공정에 있어서,

   중앙부보다 외곽부에 구멍의 개수를 많이 형성하며, 하부에 반경이 1,000~25,000mm 이내인 곡면부를 형성하여 구멍을 통과하지 못한 가스가 중심부로 모이도록 구성한 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 샤워 헤드의 표면의 곡면부 거리가 1~10mm 이내로 구성된 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.

Images