KR20170024592A - 가스유로에 균열이 없는 코팅막이 형성되어 있는 가스 샤워헤드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에칭(etching) 공정 또는 증착(deposition) 공정에 사용되는 가스 샤워헤드(gas showerhead)에 관한 것이다.
본 발명은 가스유로가 하면(下面)까지 형성되어 있고, 상기 하면 및 가스유로에 이트륨(Yttrium) 원소를 포함한 동일 성분의 코팅막이 균열 없이 형성된 것을 특징으로 하는 가스 샤워헤드를 제공한다.

Description

가스유로에 균열이 없는 코팅막이 형성되어 있는 가스 샤워헤드{Gas Showerhead Having Gas Flow Channel With Non Crack Coating Film}
본 발명은 에칭(etching) 공정 또는 증착(deposition) 공정에 사용되는 가스 샤워헤드(gas showerhead)에 관한 것이다.
반도체 공정 중 에칭 공정 또는 증착 공정에서 공정 가스들의 균일한 공급 및 분배를 위해 가스 샤워헤드가 반도체 제조 산업에서 표준으로서 채택되어 사용되고 있다.
다만, 상기 에칭 공정 또는 증착 공정에서 사용되는 가스 샤워헤드는 공정 가스 및 플라즈마로 인하여 부식(corrosion)이 되는 동시에 이로 인하여 파티클이 발생하는데, 이를 억제하기 위하여 가스 샤워헤드의 공정 가스 및 플라즈마 노출면에 코팅막을 형성해야 할 필요성이 있다.
가스 샤워헤드에서 공정 가스 및 플라즈마에 노출되는 면은 가스유로의 출구 가 형성된 하단면이다. 그러나, 상기 가스유로의 출구는 가스 샤워헤드의 하단면에 수백 내지 수천 개 형성되고, 상기 가스유로의 출구는 직경이 아주 작기 때문에(예를 들어, 직경이 1mm 이하), 코팅막 형성 과정에서 상기 가스유로의 출구가 막힐 수 있으므로 이를 해결할 수 있는 방법이 필요하였다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 방법 및 이에 의하여 형성된 가스 공급 부재는 크게 다음 3가지 유형으로 정리할 수 있다.
1. 유형 1 : 가스 분배 샤워헤드 하류측 면에 플라즈마 분사 코팅막을 형성한 후 가스 유로를 뚫어 형성하는 방법 및 이 방법에 의해 형성된 가스 공급 부재
(1) 관련 선행문헌
- 대한민국 특허출원 10-2012-7019028 "반도체 프로세싱을 위한 코팅물질을 갖는 가스 분배 샤워헤드"
- PCT/US2001/022418; US 2011/0198034 "Gas Distribution Showerhead With Coating Material For Semiconductor Processing"
(2) 내용 및 분석
본 유형 1 기술은 아래의 [참고도 1]에 도시된 바와 같이, 배면에서부터 노출면에 이르기 전까지 1세트의 구멍(210)이 형성된 가스 분배 플레이트(200)를 준비하고,
[참고도 1] - 대한민국 특허출원 10-2012-7019028의 도2a
Figure pat00001
아래의 [참고도 2]에 도시된 바와 같이 상기 가스 분배 플레이트(200)의 노출면에 코팅막(220)을 형성시킨 후,
[참고도 2] - 대한민국 특허출원 10-2012-7019028의 도2b
Figure pat00002
아래의 [참고도 3]에 도시된 바와 같이 상기 코팅막(220)에서 1세트의 구멍(220)까지 이어진 2세트의 구멍(240)을 형성시킨 것이다.
[참고도 3] - 대한민국 특허출원 10-2012-7019028의 도2c
Figure pat00003
다만, 이러한 유형 1 기술에 따르면 가스 분배 플레이트(200)의 가스유로 내벽에는 코팅막을 형성시킬 수 없으므로, 공정 가스 및 플라즈마로 인한 가스유로의 부식을 막을 수 없다.
또한, 직접 가스 샤워헤드의 관통홀에 코팅막을 형성하지 않기 때문에, 관통홀이 막히지 않는 반면, 상기 코팅막(220)을 관통하는 구멍(240, 제2세트의 구멍) 수백 내지 수천 개를 상기 가스 분배 플레이트(200)에 미리 형성되어 있는 구멍(210, 제1세트의 구멍)과 연통하도록 뚫어야 하는 어려움이 있어 생산성이 저하되는 단점이 있다.
아울러, 대한민국 특허출원 10-2012-7019028의 [0013] 문단에 따르면 상기 코팅막(220)은 플라즈마 분사를 통하여 형성된 것이므로 코팅막에 항상 균열이 존재하는 단점도 있다.
2. 유형 2 : 가스유로의 가스토출구 부분을 굴곡면으로 형성시키고, 상기 가스토출구가 형성된 노출면(가스 샤워헤드 하면)과 상기 굴곡면을 코팅하고, 가스유로 내 경에는 코팅막이 형성되지 않도록 함으로써 응력이 집중되는 부분이 없도록 하는 방법 및 이 방법에 의해 형성된 가스 공급 부재
(1) 관련 선행문헌
- US 9,236,229 “Gas Supply Member, Plasma Treatment Method, and Method of Forming Yttria-Containing Film
- JP 5389282 "ガス供給部材プラズマ理置およびイットリア含有膜の形成方法"
- JP 5198611 "ガス供給部プラズマ理置およびイットリア含有膜の形成方法"
(2) 내용 및 분석
아래 [참고도 4]는 일반적인 위와 같은 유형 2 기술이 종래의 가스 공급 부재로 언급한 것으로서, 유형 2 기술은 가스유로와 가스토출구의 경계지점과 상기 가스토출구와 가스 샤워헤드 하면의 경계지점에 응력이 집중되어 크랙(56)이 발생하는 점을 문제 삼고 있다.
[참고도 4] - JP 5389282 및 JP 5198611의 도 5
Figure pat00004
유형 2 기술은 위와 같은 크랙문제 해결을 위해 아래의 [참고도 5]와 같이 가스토출구 부분을 굴곡면으로 형성시켜 응력이 집중되는 모서리를 없애고(하기 [참고도 5]의 도면부호 44부분 참조), 가스유로 내부에 돌출되는 코팅 부분을 제거하거나 가스유로 내부의 코팅을 차단함으로써(하기 [참고도 5]의 도면부호 43부분 참조) 크랙이 발생하지 않도록 한 것이다.
[참고도 5] - JP 5389282 및 JP 5198611의 도 8
Figure pat00005
그러나 수백 내지 수천 개의 가스토출구마다 굴곡면을 형성시키는 것은 매우 어렵고, 마찬가지로 수백 내지 수천 개의 가스유로 내부에 돌출되는 코팅 부분을 일일이 제거하거나 가스유로 내부의 코팅을 일일이 차단하는 것 역시 매우 어렵다.
또한, 유형 2 기술은 가스유로 내에 돌출된 코팅막이 형성되면 해당 부분에 크랙이 발생하여 가스 및 플라즈마의 침투가 문제된다는 것인데, 그렇다고 가스유로에 코팅막을 형성하지 않으면 가스유로의 부식을 방지할 수 없게 된다.
아울러, 유형 2 기술의 코팅막은 50~100 또는 약 10~100의 두께로 CVD(Chemical Vapor Deposition)법, 에어로졸 디포지션(Aerosol Deposition)법, 콜드 스프레이법, 가스 디포지션법, 정전미립자 충격 코팅법, 충격 소결법 등의 방법으로 형성한다고 설명되어 있으나, 위 CVD법, 에어로졸 디포지션법, 정전미립자 충격 코팅법, 충격 소결법으로 상기 수십~수백 두께로 균열 및 탈리 없이 코팅막을 형성하는 것 자체가 어렵다. 구체적으로, 상기 스프레이법, 콜드 스프레이법, 가스 디포지션법으로 형성된 코팅막은 항상 균열이 존재하는 문제점이 있고, CVD법, 에어로졸 디포지션법, 정전미립자 충격 코팅법, 충격소결법으로는 수십 이상 두께의 코팅막을 박리없이 형성하기 어렵다.
3. 유형 3 : 가스 공급 부재에 분사 등의 방법으로 코팅하지 않고 양극산화 (anodizing) 처리하여 가스 공급 부재에 산화알루미나 막을 형성한 샤워헤드 및 산화알루미나 막을 제거한 후 제거된 영역에 이트륨 막을 형성한 가스 공급 부재
(1) 관련 선행문헌
- 대한민국 특허출원 10-2011-7029814 "양극산화 처리된 샤워헤드"
- PCT/US2010/034806; US 2010/0288197 "Anodized Showerhead"
- US 2014/0231251("Gas Supply Member, Plasma Processing Apparatus and Method of Fabricating Gas Supply Member"; JP 2014-157944)
대한민국 특허출원 10-2011-7029814는 CVD 공정부품인 가스 샤워헤드에 양극산화(anodizing) 처리를 한 기술이다. 다만, 양극산화 처리된 샤워헤드 표면에는 균열이 발생하여 식각으로 인한 파티클 생성 및 아킹(arcing) 발생의 단점이 있다.
(2) 내용 및 분석
US 2014/0231251은 아래의 [참고도 6] 및 [참고도 7]에 도시된 바와 같이 가스유로에는 양극산화 처리에 의해 알루미나 막(52)을 형성시키고, 가스토출구와 샤워헤드의 하면에는 이트리아 막(51)을 형성시킨다. 양극산화 처리에 의해 상기 가스유로, 가스토출구 및 샤워헤드 하면에 전체적으로 알루미나 막(52)을 형성시킨 후, 상기 가스토출구와 가스 샤워헤드 하면의 알루미나 막은 제거하고 이트리아 막(51)을 형성시킨 것이다. 양극산화 처리에 의해 형성된 알루미나 막에는 균열이 발생하므로 공정가스와 함께 플라즈마와의 접촉이 문제되는 샤워헤드 하면과 가스토출구 부분에는 공정가스 및 플라즈마에 대한 저항성이 큰 이트리아 막을 형성시킨다는 것이다.
[참고도 6] - US 2014/0231251 Fig. 5
Figure pat00006
[참고도 7]
Figure pat00007
그러나, 가스 공급 부재 전체를 양극산화 처리한 후 일부분(가스토출구 및 가스 샤워헤드 하면)에 양극산화된 알루미나 막을 제거하고, 그 제거된 영역에 다시 이트리아 막을 코팅시키는 것은 이중으로 시간이 소요되기 때문에 생산성이 매우 저하된다. 또한, 수백 내지 수천 개의 미세한 가스토출구에 형성된 알루미나 막을 일일이 제거하기도 어렵다.
1. 대한민국 특허출원 10-2012-7019028 "반도체 프로세싱을 위한 코팅물질을 갖는 가스 분배 샤워헤드"(PCT/US2001/022418, US 2011/0198034) 2. US 9,236,229 "Gas Supply Member, Plasma Treatment Method, and Method of Forming Yttria-Containing Film" (JP 5389282; JP 5198611) 3. 대한민국 특허출원 10-2011-7029814 "양극산화 처리된 샤워헤드"; PCT/US2010/034806; US 2010/0288197 "Anodized Showerhead" 4. US 2014/0231251 A1 "Gas Supply Member, Plasma Processing Apparatus and Method of Fabricating Gas Supply Member" (JP 2014-157944)
본 발명은 공정가스 및 플라즈마에 의한 부식이나 파티클 발생을 방지하는 가스 샤워헤드를 제공하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 공정가스 및 플라즈마에 노출되는 가스 샤워헤드 하면 및 가스유로에 이트륨 원소를 포함한 균열 없는 코팅막이 형성된 가스 샤워헤드를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 과제 해결을 위해 본 발명은 『가스유로가 하면(下面)까지 형성되어 있고, 상기 하면 및 가스유로에 이트륨(Yttrium) 원소를 포함한 동일 성분의 코팅막이 균열 없이 형성된 것을 특징으로 하는 가스 샤워헤드』를 제공한다.
상기 가스 샤워헤드에서 상기 코팅막을 제외한 본체는 알루미늄, 스테인레스 스틸, 인코넬(inconel), 니켈(nickel) 중 하나의 금속재료로 구성할 수 있다.
상기 코팅막은 이트륨 원소를 포함한 파우더를 상기 하면과 이루는 입사각(θ, 0°<θ<90°)으로 분사하여 형성시킬 수 있으며, 상기 파우더는 Y2O3, Y2O3/2OZr2, Y2O3/ZrO2/Nb2O5, ZrO2/3Y2O3, Y2O3/ZrO2/HfO2, YAG, Al2O3/YAG, YF3, YOF 중 어느 하나를 적용할 수 있다. 또한, 상기 하면의 코팅막 두께는 1㎛~10㎛ 범위에서 형성시키고, 상기 가스유로의 코팅막 두께는 0.1㎛~10㎛ 범위에서 형성시킬 수 있다.
본 발명은 하면(下面) 및 가스유로에 이트륨 원소를 포함한 균열 없는 회색 코팅막이 형성된 가스 샤워헤드를 제공함으로써 다음과 같은 효과가 있다.
1. 종래에는 동일한 물질로 코팅할 수 있는 부분은 가스 샤워헤드의 하면 및 가스토출구에 국한되어 있었던 것에 반해, 본 발명은 가스 샤워헤드의 하면 및 가스유로에 동일한 물질로 균열이 없는 코팅막을 형성할 수 있기 때문에 에칭 공정 및 증착 공정에서 아킹(arcing) 발생이 억제되는 효과가 있다.
2. 종래에는 가스토출구의 코팅막 두께를 수십㎛~수백㎛ 범위에서 형성시키고, 가스유로와 가스토출구가 연결되는 굴곡부에 코팅막을 연마하는 등의 방법으로 코팅막을 제거하여 가스유로가 막히지 않도록 했던 것에 반해, 본 발명에 따른 가스 샤워헤드는 하면의 코팅막 두께를 1㎛~10㎛, 가스유로의 코팅막 두께를 0.1㎛~10㎛ 범위에서 균열 없이 형성시킴으로써 상기 가스유로가 막히거나 코팅막이 박리되는 현상을 방지하는 효과가 있다.
3. 본 발명은 가스유로가 개방된 상태에서 파우더 분사에 의해 가스 샤워헤드의 하면(下面) 및 가스유로에 코팅막을 형성시킨 것이므로, 수백 내지 수천 개의 가스유로를 포토 레지스트, 마개 등의 툴(tool)로 막고 코팅한 후 다시 상기 마개 등의 툴을 제거하는 등의 부가적인 공정이 필요 없으므로 생산성이 향상되는 효과가 있다.
4. 본 발명에 따른 가스 샤워헤드의 코팅막은 회색(grey color)의 색깔로 구현되어, 종래의 용사방법으로 구현된 흰색(white color)의 코팅막보다 반사도가 더 잘 조절됨으로써 기판 전체면적에 걸쳐 온도가 균일하게 분포되는 효과가 있다.
5. 본 발명에 따른 가스 샤워헤드는 하면 및 가스유로에 균열이 없는 코팅막이 형성되어 있어 온도 균일도가 좋아지고 증착 후 반응생성물이 샤워헤드에 덜 부착하기 때문에 본 발명에 따른 가스 샤워헤드를 증착 공정에 적용하면 종래에 비해 증착 두께의 편차가 감소하여 증착막 두께의 균일도가 더 향상되는 효과가 있다.
6. 본 발명에 따른 가스 샤워헤드를 에칭 공정에 적용하면 종래에 비해 식각으로 인한 부산물(by-product) 및 파티클 부착량이 더 감소하는 효과가 있다.
[도 1]은 에칭공정 또는 증착공정에 사용되는 가스 샤워헤드 일예의 단면 모식도이다.
[도 2]는 가스유로가 일정한 직경으로 형성된 가스 샤워헤드 단면의 일예이다.
[도 3]은 가스유로가 하방향으로 점차 확공되도록 형성된 가스 샤워헤드 단면의 일예이다.
[도 4]는 가스유로 말단의 출구가 단차지게 형성된 가스 샤워헤드 단면의 일예이다.
[도 5]는 가스유로가 일정한 직경으로 형성되다가 하방향으로 점차 확공되도록 형성된 가스 샤워헤드 단면의 일예이다.
[도 6]은 본 발명에 따른 가스 샤워헤드 하면측의 사진이다.
[도 7]은 본 발명에 따른 가스 샤워헤드 하면측의 확대 사진이다.
[도 8] 내지 [도 12]는 가스유로의 직경(Di)과 가스유로 출구의 직경(Do) 변화, 파우더 분사각(; 가스 샤워헤드 하면과 이루는 각)에 따른 본 발명의 샤워헤드 가스유로의 최대 코팅막 형성 깊이(Max(Lc))를 나타내는 단면 모식도의 예이다.
본 발명은 『가스유로가 하면(下面)까지 형성되어 있고, 상기 하면 및 가스유로에 이트륨(Yttrium) 원소를 포함한 동일 성분의 코팅막이 균열 없이 형성된 것을 특징으로 하는 가스 샤워헤드』를 제공한다.
이하에서는 첨부된 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 가스 샤워헤드에 관한 것으로서, 에칭(etching) 공정 또는 증착(deposition) 공정에 사용되는 것이다. 본 발명이 제공하는 가스 샤워헤드는 코팅막(20)과 상기 코팅막(20)을 제외한 본체(10)로 구성되는데, 상기 본체(10)는 알루미늄, 스테인레스 스틸, 인코넬(inconel), 니켈(nickel) 중 하나의 금속재료로 구성할 수 있으며, 본 발명은 상기 샤워헤드 본체의 형태와는 무관하게 적용할 수 있다.
[도 1]에는 상단의 가스공급구(11)에 공급된 공정가스가 하면(12)으로 향해 있는 가스유로(13)를 통해 토출되도록 구성된 가스 샤워헤드 본체(10)의 예가 도시되어 있다. 다만, 본 발명은 [도 1]에 도시된 예 이외에도 상기 본체(10)의 형태적 특징에 관계없이 모두 적용될 수 있다.
본 발명은 상기 하면(12) 및 가스유로(13)에 이트륨(Yttrium) 원소를 포함한 동일 성분의 코팅막이 균열없이 형성된 것을 특징으로 하고, 또한 상기 코팅막은 회색(grey color)인 것을 특징으로 하는데, 상기 가스유로(13)의 직경과 형태, 가스유로의 출구 형태 등은 다양하게 구성될 수 있으며, 본 발명은 이들의 형태와 관계없이 적용될 수 있다.
본 발명은 [도 2]에 도시된 바와 같이 가스유로가 일정한 직경으로 형성된 것(이하, 실시예 1), [도 3]에 도시된 바와 같이 가스유로가 하방향으로 점차 확공되는 것(이하, 실시예 2), 가스유로가 하방향으로 점차 축소되는 것(이하, 실시예 3), [도 4]에 도시된 바와 같이 가스유로 말단의 출구가 단차지게 형성된 것(이하, 실시예 4), [도 5]에 도시된 바와 같이 가스유로가 일정한 직경으로 형성되다가 하방향으로 점차 확공되는 것(이하, 실시예 5) 등에 모두 적용할 수 있다.
즉, 본 발명은 따른 가스 샤워헤드는 상기 실시예 1 내지 실시예 5와 같은 유형을 모두 포함한다.
본 발명의 코팅막은 이트륨 원소를 포함한 파우더를 상기 하면과 이루는 입사각(θ, 0°<θ<90°)으로 분사하여 형성시킬 수 있으며, 상기 파우더는 Y2O3, Y2O3/2OZr2, Y2O3/ZrO2/Nb2O5, ZrO2/3Y2O3, Y2O3/ZrO2/HfO2, YAG, Al2O3/YAG, YF3, YOF 중 어느 하나를 적용할 수 있다. 위와 같은 성분의 파우더는 에칭공정 및 증착공정에서 사용되는 공정가스(F(fluorine)계의 가스 또는 Cl(chlorine)계의 가스) 및 플라즈마에 저항성이 큰 코팅 물질이다.
상기 파우더의 분사방법은 특허 제1094725호 "산화이트륨 코팅막 및 산화이트륨 코팅방법", 특허 제1568287호 "고상파우더 코팅장치 및 코팅방법", 특허 제1447890호 "고상파우더 코팅장치 및 코팅방법", 특허 제0916944 "고상파우더 연속증착장치 및 고상파우더 연속 증착방법" 등을 적용할 수 있으며, 특허 제1065271호 "고상파우더 코팅장치"등을 이용할 수 있다.
또한, 상기 코팅막은 특허 제1500517호 "이트리아 구조물"의 특성이 발현되도록 형성시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 하면의 코팅막 두께(d1)는 1㎛~10㎛ 범위에서 형성시킬 수 있고, 상기 가스유로의 코팅막 두께(d2)는 0.1㎛~10㎛ 범위에서 형성시킬 수 있다. 이러한 코팅막 두께에 의해 코팅과정에서 상기 가스유로가 막히는 현상이 발생하지 않으며, 형성된 코팅막에도 균열과 탈리가 발생하지 않는다.
[도 6] 및 [도 7]의 사진에 보이는 바와 같이, 상기 코팅막의 색깔은 회색(grey color)으로 나타난다.
알루미늄, 스테인레스 스틸, 인코넬(inconel), 니켈(nickel) 중 하나의 금속재료로 구성된 가스 샤워헤드 본체(10)의 표면 조도(surface roughness) 및 상기 본체(10)에 형성된 코팅막(20)의 표면 조도에 따라 진한 회색(dark grey) 내지 연한 회색(light grey)의 회색(grey color)으로 나타난다.
또한, 상기 본체(10)의 표면 조도와 상기 코팅막(20) 표면 조도에 따라 저광택(Low Gloss: 10GU(85° 미만), 중간 광택(Semi Gloss: 10~70GU(60°)), 고광택(High Gloss: 70GU 이상(20°)) 중 하나의 광택을 나타낼 수 있도록 가스 샤워헤드 본체(10)의 표면 및 상기 코팅막(20)의 표면 상태를 폴리싱(polishing) 등의 방법으로 광택(gloss)을 조절할 수 있다.
반면, 종래의 가스 샤워헤드에 용사(플라즈마 분사) 방법으로 형성된 코팅막의 색깔은 흰색(white)인데, 본 발명에 따른 회색의 코팅막이 형성된 가스 공급 부재 보다 반사도가 낮다.
공정 기판 온도는 가스 샤워헤드의 반사도가 변함에 따라 드리프트(drift) 하려는 경향을 가지는데, 상기 가스 샤워헤드의 반사도 변화는 공정 영역의 온도 및 기판의 온도에 영향을 끼치며, 이는 기판상에 형성되는 막 및 막 특성에 영향을 끼친다.
이에 따라 가스 샤워헤드 하면(코팅막이 형성된 하면)의 반사도를 조절함으로써 에칭 공정 또는 증착 공정에서 기판 전체면적에 걸쳐 온도가 균일하게 분포되는데 영향을 줄 수 있다.
본 발명은 가스 샤워헤드의 하면은 물론 가스유로에까지 코팅막이 형성되는 것이 특징이다. 상기 파우더의 입사각(θ)은 상기 가스 샤워헤드의 하면과 이루는 파우더의 분사각도로서, 상기 입사각과 상기 가스유로의 직경 및 형태에 따라 상기 가스유로 내 최대 코팅막 형성 깊이(Max(Lc))가 결정된다([도 8] 내지 [도 12] 참조).
상기 가스유로의 코팅막 형성 깊이(Lc)는 상기 가스헤드의 하면과 이루는 파우더 분사각(θ), 가스유로의 직경(Di), 가스유로의 출구 직경(Do)의 함수로 표현되고, 상기 가스유로에 형성되는 코팅막의 형성깊이의 최대값((Max(Lc))은
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
중 하나의 값으로 나타날 수 있다.
[도 8]은 상기 실시예 1을 나타낸 것으로서, 가스유로의 직경(Di), 가스유로의 출구 직경(Do)은 동일하며, 가스유로에 형성되는 코팅막의 형성깊이의 최대값((Max(Lc))은
Figure pat00012
또는
Figure pat00013
로 나타난다.
[도 9]는 상기 실시예 2를 나타낸 것으로서, 가스유로에 형성되는 코팅막의 형성깊이의 최대값((Max(Lc))은
Figure pat00014
로 나타난다.
[도 10]은 상기 실시예 3을 나타낸 것으로서, 가스유로에 형성되는 코팅막의 형성깊이의 최대값((Max(Lc))은
Figure pat00015
로 나타난다.
[도 11] 및 [도 12]는 각각 상기 실시예 4 및 실시예 5를 나타낸 것으로서, 가스유로에 형성되는 코팅막의 형성깊이의 최대값((Max(Lc))은 모두
Figure pat00016
로 나타난다.
상기 코팅막 형성 시에는 가스유로에 포토레지스트 또는 마개(plug) 등의 툴(tool)을 삽입하여 상기 가스유로를 막는 과정 등이 불필요하다. 가스 샤워헤드 하면의 가스유로가 개방된 상태에서 이트륨 원소를 포함한 파우더를 상기 하면과 이루는 입사각(θ, 0°θ<90°)으로 직접 분사하여 상기 가스유로의 막힘 없이 상기 하면 및 가스유로에 균열이 없는 코팅막이 형성되도록 한 것이다.
다만, 상기 가스유로에는 코팅되지 않은 잔류 파우더가 남을 수 있고, 이러한 잔류 파우더는 증착 공정이나 에칭 공정에서 불순물 파티클이 될 수 있으므로, 이들을 제거해 주는 작업이 필요하다.
상기 잔류 파우더 제거 작업에는 가스유로에 액체를 주입하여 상기 잔류 파우더를 외부로 배출시키는 펌핑(pumping) 방법을 적용할 수 있다.
본 발명이 제공하는 가스 샤워헤드는 하면 및 가스유로에 균열이 없는 코팅막이 형성되어 있어 온도 균일도가 좋아지고 증착 후 반응생성물이 샤워헤드에 덜 부착하기 때문에 본 발명에 따른 가스 샤워헤드를 증착 공정에 적용하면 종래에 비해 증착 두께의 편차가 감소하여 증착막 두께의 균일도가 더 향상되는 효과가 있다.
또한, 종래에는 가스 샤워헤드의 가스유로에 균열이 없는 코팅막을 형성하는 것이 어려워서, 양극산화 처리를 통해 상기 가스유로에 알루미나 막을 형성시켰는데 이 알루미나 막 역시 균열이 존재하였기 때문에 아킹 및 파티클 생성 문제가 있었다. 본 발명의 가스 샤워헤드에 형성되는 코팅막은 상기 가스유로의 코팅막 형성 깊이(Lc)까지 균열 없이 형성되므로 에칭 공정에 사용하는 경우는 식각으로 인한 부산물(by-product) 및 파티클 부착량이 더 감소되고, 아킹이 발생되지 않는다.
본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 설명하였으나 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위에서 다소간의 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용될 수도 있다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
10 : 가스 샤워헤드 본체
11 : 가스 샤워헤드의 가스 공급구
12 : 가스 샤워헤드의 하면
13 : 가스 샤워헤드의 가스유로
14 : 가스 샤워헤드의 가스유로 출구
20 : 코팅막
20a : 가스 샤워헤드 하면의 코팅막
20b : 가스유로의 코팅막
d1 : 가스 샤워헤드 하면의 코팅막 두께
d2 : 가스 유로의 코팅막 두께
Di : 가스유로의 직경
Do : 가스유로의 출구 직경
Max(Lc) : 가스유로의 최대 코팅막 형성 깊이
θ : 파우더 분사각(degree; 가스 샤워헤드 하면과 이루는 각)

Claims (6)

  1. 가스유로가 하면(下面)까지 형성되어 있고,
    상기 하면 및 가스유로에 이트륨(Yttrium) 원소를 포함한 동일 성분의 코팅막이 균열 없이 형성된 것을 특징으로 하는 가스 샤워헤드.
  2. 제1항에서,
    상기 코팅막은 회색(grey color)인 것을 특징으로 하는 가스 샤워헤드.
  3. 제1항에서,
    상기 코팅막을 제외한 본체가 알루미늄, 스테인레스 스틸, 인코넬(inconel), 니켈(nickel) 중 하나의 금속재료로 구성된 것을 특징으로 하는 가스 샤워헤드.
  4. 제1항에서,
    상기 하면의 코팅막 두께(d1)가 1㎛~10㎛인 것을 특징으로 하는 가스 샤워헤드.
  5. 제1항에서,
    상기 가스유로의 코팅막 두께(d2)가 0.1㎛~10㎛인 것을 특징으로 하는 가스 샤워헤드.
  6. 제1항에서,
    상기 가스유로에 형성된 코팅막 형성깊이의 최대값((Max(Lc))은
    Figure pat00017
    ,
    Figure pat00018
    ,
    Figure pat00019
    ,
    Figure pat00020
    중 하나인 것을 특징으로 하는 가스 샤워헤드.
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