KR100629358B1 - 샤워 헤드 - Google Patents

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KR100629358B1
KR100629358B1 KR1020050043829A KR20050043829A KR100629358B1 KR 100629358 B1 KR100629358 B1 KR 100629358B1 KR 1020050043829 A KR1020050043829 A KR 1020050043829A KR 20050043829 A KR20050043829 A KR 20050043829A KR 100629358 B1 KR100629358 B1 KR 100629358B1
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최해문
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삼성전자주식회사
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
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Abstract

샤워 헤드를 제공한다. 개시된 샤워 헤드는 제1플레이트를 구비한다. 상기 제1플레이트는 그 하면 중심부에 리세스된 공간을 구비하고, 상기 리세스된 공간의 중심으로부터 수직연장된 제1관통홀을 구비한다. 상기 제1플레이트의 하부에는 제2플레이트가 설치된다. 상기 제2플레이트의 상면에는 포트가 구비되는데, 상기 포트는 몸체, 상기 제1관통홀과 연통되도록 상기 몸체를 수직방향으로 관통하는 제1유로, 및 상기 몸체의 상부에 형성된 복수개의 걸림턱들로 구성된다. 상기 제1플레이트의 하면에는 복수개의 포트고정부재들이 설치된다.
화학기상증착, 샤웨 헤드

Description

샤워 헤드{SHOWER HEAD}
도 1은 종래의 샤웨 헤드 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 2는 도 1의 샤워 헤드를 분해하여 나타낸 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 샤워 헤드의 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 4a는 도 3의 제2플레이트에 형성된 포트 및 이에 장착되는 개스킷의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 Ⅰ-Ⅰ' 단면도이다.
도 4c 및 도 4d는 도 4a에 도시된 포트가 제1플레이트에 체결되는 구조를 설명하는 단면도들이다.
도 5a 및 도 5b는 도 3의 제2플레이트에 형성된 포트 및 그 체결구조에 관한 다른 실시예를 설명하기 위한 포트 및 포트 고정부재의 평면도들이다.
도 6a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 샤워 헤드의 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 6b는 도 6a의 A부 확대도이다.
도 7a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 샤워 헤드의 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 7b는 도 7a의 B부 확대도이다.
**도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명**
101 : 제1가스 공급관 102 : 제2가스 공급관
110 : 제1플레이트 111 : 제1관통홀
112 : 제2관통홀 116 : 중앙홈
122 : 제2가스 수용부 130 : 제2플레이트
131 : 제1가스 수용부 132 : 제2유로
140 : 포트 141 : 제1유로
146 : 걸림턱 148 : 개스킷
152 : 포트고정부재 160 : 제3플레이트
161 : 제1분출홀 162 : 제2분출홀
170 : 히터 180 : 고주파 전원
본 발명은 샤워 헤드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 공정가스가 상기 샤워 헤드 내에서 서로 섞이게 됨으로써 원하지 않는 반응 부산물이 발생하는 것을 방지하도록 한 샤워 헤드에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스는 반도체 기판인 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 화학기상증착, 이온주입, 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행 함으로써 제조된다.
이러한 여러 공정 중 화학기상증착(CVD) 공정을 수행하는 설비에는 반도체 기판인 웨이퍼를 탑재하기 위한 탑재대를 갖는 처리용기와 상기 탑재대에 탑재된 웨이퍼 표면을 향하여 성막을 위한 공정가스를 공급하는 샤워 헤드가 구비된다. 상기 샤워 헤드에는 복수 종의 공정가스가 서로 섞이지 않도록 하면서 가로 방향으로 확산되어 웨이퍼 표면에 균일하게 공정가스를 공급하도록 가스 유로가 형성되어 있다. 이러한 샤워 헤드는 금속판을 예컨대 3단으로 적층하여 구성된다. 이들 금속판은 예컨대 볼트로 서로 고정되고, 또한 처리용기에 장착된다.
그런데 이러한 종래의 샤워 헤드는 상기 3단으로 적층된 금속판이 서로 완벽하게 밀착되지 못함으로써 이종의 공정가스가 상기 샤워 헤드 내부에서 서로 섞이게 됨으로써 원하지 않는 반응물을 생성시키게 되고, 이러한 반응물이 입자성 파티클인 오염원의 소스(Source)로 작용하게 되어 공정불량을 발생시키는 문제가 있어 왔다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 샤워 헤드의 일 예가 한국 공개특허공보 제2004-0086392호에 "가스 샤워 헤드, 성막 장치 및 성막 방법" 이라는 제목으로 무라카미세이시 등에 의해 개시된 바 있다.
도 1은 무라카미세이시 등에 따른 샤웨 헤드의 구성을 나타낸 종단면도이고, 도 2는 도 1의 샤워 헤드를 분해하여 나타낸 종단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 샤웨 헤드(3)는 크게 3개의 금속판(3a, 3b, 3c)으로 구성된다. 이때, 상기 각 금속판을 편의상 상단부(3a), 중단부(3b), 하단부(3c)라 칭하여 설명하기로 한다.
상기 상단부(3a)에는 공정가스를 공급하는 제1공정가스 공급관(21)과, 제2공정가스 공급관(22)이 연결된다. 한편, 상기 상단부(3a)와 중단부(3b) 사이에는 양자(3a, 3b)의 결합에 의해 제1공정가스 수용부(31)가 형성되며, 상기 중단부(3b)와 하단부(3c) 사이에는 양자(3b, 3c)의 결합에 의해 제2공정가스 수용부(41)가 형성된다.
상기 중단부(3b)에는 상기 제1공정가스 수용부(31)와 연통하여 하단부(3c)로 관통하는 다수의 제1공정가스 유로(32)가 형성되며, 상기 제1공정가스 수용부(31)와는 연통하지 않고 제2공정가스 수용부(41)와 연통하는 제2공정가스 유로(42)가 형성된 포트(30)가 구비된다.
한편, 상기 하단부(3c)에는 상기 제1공정가스 유로(32)와 연통하는 다수의 제1구멍부(33)와, 상기 제2공정가스 수용부(41)와 연통하는 다수의 제2구멍부(43)가 형성되어 있다.
이때, 상기 상단부(3a)와 중단부(3b)는 제1고정볼트(34a)에 의해 나사고정 가능하게 되어 있고, 마찬가지로 상기 중단부(3b)와 하단부(3c)는 제2고정볼트(34b)에 의해 나사고정 가능하게 되어 있다.
이때, 상기 상단부(3a)와 중단부(3b), 중단부(3b)와 하단부(3c) 사이의 기밀 유지를 위해 각각의 나사고정시 소정 가압조건, 온도조건 및 시간조건, 예컨대 약 30kg/cm2의 가압조건과 500℃~550℃의 온도조건 하에서 12시간 동안 가열하여 각 접 촉면끼리 국소적으로 금속 확산 접합이 이루어지도록 함으로써 상기 샤워 헤드(3) 내부에서 이종의 공정가스가 서로 섞이지 않도록 한다.
한편, 소정 횟수의 공정이 진행된 후 상기 샤워 헤드(3) 내부를 세정하기 위한 분해시에는 상기 조건들과 유사한 조건하에서 분해가 이루어지도록 한다.
그런데 상기한 바와 같은 샤워 헤드(3)는 다음과 같은 문제점이 있을 수 있다.
첫째로는 상기한 바와 같은 여러 조건들 하에서 샤워 헤드(3)의 조립 및 분해가 이루어지기 때문에 매우 번거로울 뿐만 아니라 그 조립 및 분해에 과다한 시간이 필요하게 될 수 있다.
둘째로는 상기한 바와 같은 여러 조건들 하에서 샤워 헤드(3)의 조립이 이루어지더라도 중단부(3b)에 형성된 포트(30)와 상단부(3a)의 접촉면(P1)이 완벽히 밀착되도록 결합되지 못할 수 있고, 나아가 공정 진행 중 발생하는 열변형에 의한 상기 중단부(3b) 및 하단부(3c)의 중앙부 처짐으로 인하여 상기 접촉면(P1) 사이에 틈새가 발생할 수도 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 샤워 헤드의 조립 및 분해가 용이할 뿐만 아니라 샤워 헤드 내부에서 이종의 공정가스가 서로 섞이지 않도록 함으로써 오염원의 소스(Source)로 작용하게 될 원하지 않는 반응 부산물이 발생하는 것을 방지할 수 있는 샤워 헤드를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들은 샤워 헤드를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 샤워 헤드는 제1플레이트를 구비한다.상기 제1플레이트는 그 하면 중심부에 리세스된 공간을 갖고, 상기 리세스된 공간의 중심으로부터 수직연장된 제1관통홀을 갖는다. 상기 제1플레이트의 하부에는 제2플레이트가 설치되며, 상기 제2플레이트의 상면에는 포트가 구비된다. 상기 포트는 몸체, 상기 몸체의 상부에 형성된 복수개의 걸림턱들, 및 상기 몸체를 수직방향으로 관통하여 상기 제1관통홀과 연통되는 제1유로를 구비한다. 상기 제1플레이트의 하면에는 복수개의 포트고정부재들이 설치되며, 상기 포트고정부재들은 상기 걸림턱들을 지탱함으로써 상기 포트가 상기 중앙홈으로부터 이탈되는 것을 방지하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제2플레이트는 그 내부에 상기 제1관통홀 및 상기 제1유로를 통해 유입되는 제1가스를 수평방향으로 확산시키는 제1가스 수용부를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 제1플레이트는 상기 제1플레이트를 수직방향으로 관통하는 제2관통홀을 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 제1플레이트는 상기 제2플레이트와의 사이에 상기 제2관통홀을 통해 유입되는 제2가스를 수평방향으로 확산시키는 제2가스 수용부가 형성되도록 상기 제2플레이트와 체결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 제2플레이트는 상기 제2가스 수용부와 연통되도록 상기 제2플레이트를 수직방향으로 관통하는 복수의 제2유로들을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 제2플레이트의 하부에는 제3플레이트가 더 설치될 수 있다. 상기 제3플레이트는 상기 제1가스 수용부와 연통하는 복수의 제1분출홀들 및 상기 제2유로들과 연통하는 복수의 제2분출홀들을 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 걸림턱들은 상기 몸체의 상부에서 양 옆으로 수평연장되도록 형성된 두 개의 걸림턱으로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 걸림턱들은 상기 몸체의 상부에서 사방으로 수평연장되도록 형성된 네 개의 걸림턱으로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 걸림턱들의 하부 일측 또는 상기 포트고정부재들의 상부 일측에는 경사면이 형성됨으로써 상기 포트의 회전시 상기 걸림턱들이 상기 포트고정부재들의 상부로 용이하게 진입하도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 포트의 상면과 상기 제1플레이트의 상기 리세스된 공간의 바닥면 사이에는 개스킷이 추가로 개재될 수 있다. 이를 통해 상기 제1관통홀로부터 상기 제1유로로 유입되는 제1가스의 기밀유지가 보다 완벽해질 수 있다. 이때, 상기 개스킷은 전체적으로 링 모양을 갖고, 그 종방향 단면이 "ㄷ"자 형상이며, 그 상면 및 하면의 외각 테두리에 돌출부가 마련된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 제1플레이트의 상부에 히터가 추가로 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 제1플레이트에는 고주파 전원이 추가로 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 복수개의 전력 전달 보조구들이 추가로 개재될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 샤워 헤드에 대해 상세히 설명한다. 한편, 명세서 전반에 걸쳐 동일한 참조부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 샤워 헤드의 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 샤워 헤드(100)는 3개의 금속판인 제1, 제2, 제3플레이트(110, 130, 160)가 상하로 적층된 구성을 갖는다. 이때, 상기 제1, 제2, 제3플레이트(110, 130, 160)는 공정가스와 반응하지 않고, 내열성 및 내식성이 우수한 니켈 또는 니켈 합금으로 형성될 수 있다.
제1플레이트(110)는 그 하면 중심부에 형성된 리세스된 공간(116)과, 상기 리세스된 공간(116)의 중심으로부터 연장형성되어 제1가스 공급관(101)과 연결되는 제1관통홀(111)을 구비한다. 또한, 상기 제1플레이트(110)는 제2가스 공급관(102)과 연결되는 제2관통홀(112)을 구비한다. 상기 리세스된 공간(116) 내에는 후술할 제2플레이트(130)의 포트(140)가 삽입되어 밀착고정된다.
한편, 제2플레이트(130)는 상기 제1플레이트(110)와의 사이에 상기 제2관통홀(112)을 통해 공급되는 제2가스를 수평방향으로 확산시키는 제2가스 수용부(122) 가 형성되도록 상기 제1플레이트(110)와 체결된다. 이때, 그 체결방식으로는 다수의 체결볼트(135)에 의한 나사체결방식이 적용될 수 있다. 또한, 상기 제2플레이트(130)는 그 내부에 상기 제2가스 수용부(122)와 연통되는 다수의 제2유로들(132)을 구비하며, 상기 제1관통홀(111)을 통해 공급되는 제1가스를 수평방향으로 확산시키는 제1가스 수용부(131)를 구비한다. 또한, 상기 제2플레이트(130)의 상부에는 상기 리세스된 공간(116) 내에 삽입되어 포트고정부재들(152)을 통해 밀착고정되는 포트(140)가 형성되어 있는데, 이에 대하여는 후술하기로 한다.
한편, 상기 제2플레이트(130)의 하부에는 제3플레이트(160)가 위치한다. 상기 제3플레이트(160)는 다수의 체결볼트(165)를 통해 상기 제2플레이트(130)에 나사체결될 수 있다. 상기 제1가스 수용부(131)는 상기 제3플레이트(160)를 관통하도록 형성된 다수의 제1분출홀들(161)과 연통되고, 상기 제2유로들(132)은 상기 제3플레이트(160)를 관통하도록 형성된 다수의 제2분출홀들(162)과 연통된다.
한편, 도 4a는 도 3의 제2플레이트에 형성된 포트 및 이에 장착되는 개스킷의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 Ⅰ-Ⅰ' 단면도이며, 도 4c 및 도 4d는 도 4a에 도시된 포트가 제1플레이트에 체결되는 구조를 설명하는 단면도들이다.
도 3 및 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 상기 포트(140)의 일 실시예 및 그 체결구조에 대해 설명한다. 상기 제2플레이트(130)의 상부에 형성된 상기 포트(140)는 상기 제2가스 수용부(122)와는 연통하지 않으면서 상기 제1관통홀(111)과 상기 제1가스 수용부(131)를 연통시키는 제1유로(141)가 내부에 형성된 몸체(142)를 갖 는다. 상기 몸체(142)의 상부에는 양 옆으로 수평연장되도록 형성된 두 개의 걸림턱들(146)이 구비된다. 이러한 상기 포트(140)는 상기 제1플레이트(110)의 하면에 형성된 리세스된 공간(116) 내에 삽입되어 포트고정부재들(152)을 통해 밀착고정된다.
한편, 상기 포트고정부재들(152)은 상기 걸림턱들(146)을 지탱하여 상기 리세스된 공간(116)의 바닥면(116a)과 상기 포트(140)의 상면(146a)이 밀착되도록 상기 포트(140)를 상기 제1플레이트(110)에 고정한다. 이때, 상기 포트고정부재(152)들은 다수의 볼트(154)에 의해 상기 제1플레이트(110)의 하면에 나사체결될 수 있다.
한편, 상기 리세스된 공간(116)의 바닥면(116a)과 상기 포트(140)의 상면(146a) 사이에는 상기 제1관통홀(111)로부터 상기 제1유로(141)로 유입되는 제1가스의 누출을 보다 완벽히 방지하도록 하기 위한 개스킷(148)이 개재될 수 있다.
상기 개스킷(148)은 전체적으로 링 모양을 갖고, 그 종방향 단면이 "ㄷ"자 형상이며, 그 상면 및 하면의 외각 테두리에 돌출부(148a)가 형성되도록 구성될 수 있다. 이러한 상기 개스킷(148)은 상기 포트(140)의 상면(146a)에 형성된 개스킷 수용홈(147)에 삽입된 상태로 상기 리세스된 공간(116)의 바닥면(116a)과 상기 포트(140)의 상면(146a) 사이에 개재된다. 이때, 상기 개스킷(148)의 두께와 상기 개스킷 수용홈(147)의 깊이는 동일하게 형성된다. 따라서 상기 개스킷 수용홈(147) 내부에 삽입된 상기 개스킷(148)은 상기 돌출부(148a)로 인하여 처음에는 외부로 다소 돌출되지만, 상기 포트(140)의 상면(146a)이 상기 리세스된 공간(116)의 바닥 면(116a)에 밀착되는 경우 압축되면서 보다 효율적인 기밀 유지가 이루어지도록 한다. 이러한 구조는 상기 개스킷(148)이 사용되는 샤워 헤드(100)의 작업 환경이 약 360℃ 이상의 고온 분위기이기 때문에 상기 개스킷(148)이 고온에 견딜 수 있는 금속 소재로 형성되어야 함에 기인한다. 따라서, 상기 개스킷(148)은 내식성 및 내열성이 우수한 니켈 소재로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 포트(140)가 상기 제1플레이트(110)에 체결되는 과정에 대해 살펴본다. 먼저, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 포트(140)를 상기 제1플레이트(110)의 하면에 형성된 리세스된 공간(116) 내에 삽입하여 상기 포트(140)의 상면(146a)과 상기 리세스된 공간(116)의 바닥면(116a)이 밀착되도록 한다. 다음으로, 상기 포트(140)를 상기 제2플레이트(130)와 함께 소정 방향으로 회전시켜 상기 포트고정부재들(152) 상에 상기 걸림턱들(146)이 걸리도록 함으로써 상기 포트(140)의 상면(146a)과 상기 중앙홈(116)의 바닥면(116a)이 밀착된 상태로 상기 포트(140)가 상기 제1플레이트(110)에 체결되도록 한다. 이와 같은 상태가 도 4d에 도시되어 있다.
한편, 상기 걸림턱들(146)의 회전 방향 하부 일측(149) 또는 이와 대응되는 상기 포트고정부재들(152)의 상부 일측(미도시)에 경사면을 형성함으로써 상기 포트(140)의 회전시 상기 걸림턱들(146)이 상기 포트고정부재들(152)의 상부로 용이하게 진입하도록 할 수 있다.
한편, 도 5a 및 도 5b는 도 3의 제2플레이트에 형성된 포트 및 그 체결구조에 관한 다른 실시예를 설명하기 위한 포트 및 포트고정부재들의 평면도이다.
도 3 및 도 5a 및 도 5b를 참조하여 상기 포트(240)의 다른 실시예 및 그 체결구조에 대해 설명한다. 상기 제2플레이트(130)의 상부에 형성된 상기 포트(240)는 상기 제2가스 수용부(122)와는 연통하지 않으면서 상기 제1관통홀(111)과 상기 제1가스 수용부(131)를 연통시키는 제1유로(241)가 내부에 형성된 몸체(242)를 갖는다. 또한, 상기 몸체(242)의 상부에는 사방으로 수평연장되도록 형성된 네 개의 걸림턱들(246)이 구비된다.
상기한 구성을 갖는 상기 포트(240)는 상기 제1플레이트(110)의 하면에 형성된 리세스된 공간(116) 내에 삽입되어 포트고정부재들(252)을 통해 밀착고정된다. 이때, 상기 포트고정부재들(252)은 상기 걸림턱들(246) 각각을 지탱하도록 볼트(254)에 의해 상기 제1플레이트(110)의 하면에 나사체결될 수 있다.
한편, 상기 리세스된 공간(116)의 바닥면(116a)과 상기 포트(240)의 상면 사이에는 상기 제1관통홀(111)로부터 상기 제1유로(241)로 유입되는 제1가스의 누출을 보다 완벽히 방지하도록 하기 위한 개스킷(248)이 개재될 수 있다. 이러한 상기 개스킷(248)은 상기 포트(240)의 상면에 형성된 개스킷 수용홈(247)에 삽입된 상태로 상기 리세스된 공간(116)의 바닥면(116a)과 상기 포트(240)의 상면 사이에 개재된다.
그 밖의 상기 개스킷(248)의 형상, 재질 및 작용은 앞서 설명한 개스킷(148)과 동일하므로 이와 관련된 구체적 설명은 생략한다.
한편, 상기 포트(240)가 상기 제1플레이트(110)에 체결되는 과정에 대해 살펴본다. 먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 포트(240)를 상기 제1플레이트 (110)의 하면에 형성된 리세스된 공간(116) 내에 삽입하여 상기 포트(240)의 상면과 상기 리세스된 공간(116)의 바닥면(116a)이 밀착되도록 한다. 다음으로, 상기 포트(240)를 상기 제2플레이트(130)와 함께 소정 방향으로 회전시켜 상기 포트고정부재들(252) 상에 상기 걸림턱들(246)이 걸리도록 함으로써(도 5b 참조), 상기 포트(240)의 상면과 상기 리세스된 공간(116)의 바닥면(116a)이 밀착된 상태로 상기 포트(240)가 상기 제2플레이트(110)에 체결되도록 한다.
한편, 상기 걸림턱들(246)의 회전 방향 하부 일측(249) 또는 이와 대응되는 상기 포트고정부재들(252)의 상부 일측(256)에 경사면을 형성함으로써 상기 포트(240)의 회전시 상기 걸림턱들(246)이 상기 포트고정부재들(252)의 상부로 용이하게 진입하도록 할 수 있다.
상기한 바와 같은 여러 실시예들을 통해 설명된 본 발명에 따른 샤워 헤드(100)는 그 조립 및 분해가 매우 용이하다. 뿐만 아니라 샤워 헤드(100)의 내부, 특히 상기 제1플레이트(110)와 상기 제2플레이트(130)의 포트(140 또는 240) 사이에 틈새가 발생하지 않도록 상기 포트(140 또는 240)를 상기 제1플레이트(110)의 리세스된 공간(116)에 완벽하게 밀착고정할 수 있다. 따라서 제1가스가 누설되어 제2가스와 서로 섞임으로써 오염원의 소스(Source)로 작용하게 될 원하지 않는 반응 부산물이 발생하는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.
한편, 다시 도 3을 참조하면, 상기 제1플레이트(110)의 상부에는 제어부(172)에 의해 공정 진행에 필요한 온도를 제공하는 히터(170)가 추가로 설치될 수 있다. 상기 공정 가스들의 직접적인 반응이 이루어지는 공간인, 상기 샤워 헤드 (100)와 웨이퍼(미도시) 사이의 공간은 반응이 이루어지기에 적합하도록 약 360℃ 이상의 고온 분위기로 형성된다. 그런데 상기 제1, 제2가스 공급관(101, 102)을 통해 상기 샤워 헤드(100) 내부로 주입되는 공정 가스들의 처음 온도는 상기 공간의 온도와 현격한 차이를 가질 수 있다. 만일 이러한 온도 차이가 조정되지 않을 경우 상기 공정 가스들의 일부가 상기 샤워 헤드(100) 내부에서 응결될 수 있고, 응결되지 않고 상기 웨이퍼 상으로 분출되더라도 제대로 반응이 이루어지지 않음으로써 공정 불량을 초래할 수 있다. 따라서 상기 히터(170)는 직접적으로는 상기 샤워 헤드(100) 내부로 주입되는 공정 가스들의 처음 온도와 상기 공간의 온도 사이에 존재할 수 있는 온도차를 조정하고, 간접적으로는 상기 공간의 온도 형성에 도움을 줄 수 있다.
한편, 상기 제1플레이트(110)에는 고주파 전력(RF Power)을 인가하는 고주파 전원(180)이 추가로 연결될 수 있다. 상기 고주파 전원(180)을 통해 인가되는 고주파 전력은 웨이퍼 상으로 공급되는 공정가스들을 플라즈마 상태로 변화시켜 상기 플라즈마 내에 존재하는 특정 이온들의 웨이퍼상 증착을 촉진한다.
이에 더하여, 상기 제1플레이트(110)와 상기 제2플레이트(130) 사이에는 상기 제1플레이트(110)에 인가된 고주파 전력을 상기 제2플레이트(130) 및 상기 제3플레이트(160)로 보다 용이하게 전달하는 다수의 전력 전달 보조구들(190)이 개재될 수 있다. 이때, 상기 전력 전달 보조구들(190)은 그 상면이 상기 제1플레이트(110)의 하면에 접촉되도록 상기 제2플레이트(130)에 나사체결되는 도전성 재질의 볼트일 수 있다.
한편, 도 6a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 샤워 헤드의 구성을 나타낸 종단면도이고, 도 6b는 도 6a의 A부 확대도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 샤워 헤드에 대해 설명한다. 이때, 앞서 설명한 제 1 실시예와 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들을 병기하고, 이와 관련된 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에서의 주요부인 포트(340)와 그 체결관계가 도시되어 있다. 상기 제 2 실시예의 주요 특징은 상기 포트(340)가 제1플레이트(310)의 몸체(310a)와 일체로 형성되어 제2플레이트(130)에 나사체결되도록 구성된다는 점이다.
이에 대해 구체적으로 살펴보면, 상기 제1플레이트(310)는 상기 몸체(310a)와 상기 몸체(310a)의 하부면으로부터 돌출된 포트(340)로 구성된다. 상기 포트(340)는 이를 수직방향으로 관통하는 제1유로(341)를 구비한다. 또한, 상기 포트(340)는 그 단부에 수나사부(344)를 구비한다. 상기 수나사부(344)는 이와 대응되도록 상기 제2플레이트(130)에 형성된 암나사부(134)와 나사체결된다. 이와 같은 나사체결에 의해 상기 제1유로(341)는 상기 제2플레이트(130)에 형성된 제1가스 수용부(131)와 연통하게 된다.
한편, 상기 제1플레이트(310)는 상기 제1유로(341)와 연통하고 제1가스 공급관(101)과 연결되는 제1관통홀(311)을 구비한다. 또한, 상기 제1플레이트(310)는 제2가스 수용부(122)와 연통하고 제2가스 공급관(102)과 연결되는 제2관통홀(312)를 구비한다.
한편, 상기 포트(340)의 수나사부 하면(344a)과 상기 제2플레이트(130)의 암나사부 바닥면(136a) 사이에는 상기 제1유로(341)를 통해 유입되는 제1가스의 누설 방지를 위한 개스킷(348)이 개재될 수 있다. 이를 통해 상기 제1가스의 더욱 완벽한 기밀 유지가 이루어지도록 할 수 있다. 이때, 상기 개스킷(348)의 형상, 재질 및 작용은 도 4a 내지 도 4c를 통해 앞서 설명한 개스킷(148)과 동일하므로 그와 관련된 구체적 설명은 생략한다.
또한, 전술한 설명 이외의 부분은 앞서 설명한 제 1 실시예와 동일하므로 그와 관련된 부분의 구체적 설명 역시 생략한다.
도 7a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 샤워 헤드의 구성을 나타낸 종단면도이고, 도 7b는 도 7a의 B부 확대도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 샤워 헤드에 대해 설명한다. 여기서도 마찬가지로 앞서 설명한 제 1 실시예와 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들을 병기하고, 이와 관련된 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에서의 주요부인 포트(440)와 그 체결관계가 도시되어 있다.
제1플레이트(310)는 몸체(410a)와, 상기 몸체(410a)의 하부면으로부터 돌출된 포트(440)로 구성된다. 상기 포트(440)는 이를 수직방향으로 관통하는 제1유로(441)를 구비한다. 또한, 상기 포트(440)는 그 단부에 수나사부(446)를 구비한다. 상기 수나사부(446)는 이와 대응되도록 상기 제2플레이트(130)에 형성된 암나사부 (136)에 나사체결된다. 또한, 상기 포트(440)는 그 외측에 형성된 환 형상의 걸림턱(447)을 구비한다. 이와 같은 나사체결시 상기 제1유로(441)는 상기 제2플레이트(130)에 형성된 제1가스 수용부(131)와 연통하게 되며, 상기 걸림턱(447)의 하면(447a)은 상기 제2플레이트(130)의 상면(137)에 밀착된다.
한편, 상기 제1플레이트(410)는 상기 제1유로(441)와 연통하고 제1가스 공급관(101)과 연결되는 제1관통홀(411)을 구비한다. 또한, 상기 제1플레이트(410)는 제2가스 수용부(122)와 연통하고 제2가스 공급관(102)과 연결되는 제2관통홀(412)를 구비한다.
한편, 상기 포트(440)의 걸림턱 하면(447a)과 상기 제2플레이트(130)의 상면(137) 사이에는 상기 제1유로(441)를 통해 유입되는 제1가스의 누설 방지를 위한 개스킷(448)이 개재될 수 있다. 이를 통해 상기 제1가스의 더욱 완벽한 기밀 유지가 이루어지도록 할 수 있다. 이때, 상기 개스킷(448)의 형상, 재질 및 작용은 도 4a 내지 도 4c를 통해 앞서 설명한 개스킷(148)과 동일하므로 그와 관련된 구체적 설명은 생략한다.
또한, 전술한 설명 이외의 부분은 앞서 설명한 제 1 실시예와 동일하므로 그와 관련된 부분의 구체적 설명 역시 생략한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서 는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 샤워 헤드는 그 조립 및 분해가 매우 용이할 뿐만 아니라 샤워 헤드의 내부, 특히 상부 플레이트와 중간 플레이트의 포트 사이에 틈새가 발생하지 않도록 포트가 상부 플레이트의 중앙홈에 완벽하게 밀착고정된다. 따라서 제1가스가 누설되어 제2가스와 서로 섞임으로써 오염원의 소스(Source)로 작용하게 될 원하지 않는 반응 부산물이 발생하는 것을 효율적으로 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (26)

  1. 하면 중심부에 리세스된 공간을 갖고, 상기 리세스된 공간의 중심으로부터 수직연장된 제1관통홀을 구비한 제1플레이트;
    상기 제1플레이트의 하부에 위치하고 상기 리세스된 공간 내에 삽입되는 포트를 갖되, 상기 포트는 몸체, 상기 몸체의 상부에 형성된 복수개의 걸림턱들, 및 상기 몸체를 수직방향으로 관통하여 상기 제1관통홀과 연통되는 제1유로를 구비하는 제2플레이트; 및
    상기 제1플레이트의 하면에 고정되어 상기 걸림턱들을 지탱하는 복수개의 포트고정부재들을 포함하는 샤워 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2플레이트는 그 내부에 상기 제1관통홀 및 상기 제1유로를 통해 유입되는 제1가스를 수평방향으로 확산시키는 제1가스 수용부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1플레이트는 상기 제1플레이트를 수직방향으로 관통하는 제2관통홀을 더 구비하고, 상기 제2플레이트와의 사이에 상기 제2관통홀을 통해 유입되는 제2가스를 수평방향으로 확산시키는 제2가스 수용부가 형성되도록 상기 제2플레이트와 체결되는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2플레이트는 상기 제2가스 수용부와 연통되도록 상기 제2플레이트를 수직방향으로 관통하는 복수의 제2유로들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1가스 수용부와 연통하는 복수의 제1분출홀들 및 상기 제2유로들과 연통하는 복수의 제2분출홀들을 구비하여 상기 제2플레이트의 하부에 체결되는 제3플레이트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 걸림턱들은 상기 몸체의 상부에서 양 옆으로 수평연장되도록 형성된 두 개의 걸림턱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 걸림턱들은 상기 몸체의 상부에서 사방으로 수평연장되도록 형성된 네 개의 걸림턱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 걸림턱들의 회전 방향 하부 일측에는 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 포트고정부재들의 상부 일측에는 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 포트의 상면과 상기 리세스된 공간의 바닥면 사이에 개재되는 개스킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 개스킷은 전체적으로 링 모양을 갖고, 그 종방향 단면이 "ㄷ"자 형상이며, 그 상면 및 하면의 외각 테두리에 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1플레이트의 상부에 설치되는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1플레이트에 연결되는 고주파 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 개재되는 복수개의 전력 전달 보조구들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  15. 몸체, 상기 몸체의 하부면으로부터 돌출된 포트, 상기 포트를 수직방향으로 관통하는 제1유로, 및 상기 몸체를 관통하는 제1관통홀을 구비하되, 상기 제1유로는 상기 제1관통홀과 연통되고 상기 포트는 그 단부에 수나사부를 갖는 제1플레이트; 및
    상기 수나사부와 나사체결되는 암나사부를 갖는 제2플레이트를 포함하되, 상기 제2플레이트는 그 내부에 제1가스 수용부를 갖는 샤워 헤드.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1플레이트는 상기 몸체를 수직방향으로 관통하는 제2관통홀을 더 구비하고, 상기 제2플레이트와의 사이에 상기 제2관통홀을 통해 유입되는 제2가스를 수평방향으로 확산시키는 제2가스 수용부가 형성되도록 상기 제2플레이트와 체결되 는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제2플레이트는 상기 제2가스 수용부와 연통되도록 상기 제2플레이트를 수직방향으로 관통하는 복수의 제2유로들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1가스 수용부와 연통하는 복수의 제1분출홀들 및 상기 제2유로들과 연통하는 복수의 제2분출홀들을 구비하여 상기 제2플레이트의 하부에 체결되는 제3플레이트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 포트의 상기 수나사부 하면과 상기 제2플레이트의 상기 암나사부 바닥면 사이에 개재되는 개스킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 개스킷은 전체적으로 링 모양을 갖고, 종방향 단면이 "ㄷ"자 형상이며, 그 상면 및 하면의 외각 테두리에 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 포트는 그 외측에 환 형상의 걸림턱을 더 구비하되, 상기 포트와 상기 제2플레이트의 나사체결시 상기 걸림턱의 하면과 상기 제2플레이트의 상면이 밀착되는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 걸림턱의 하면과 상기 제2플레이트의 상면 사이에 개재되는 개스킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 개스킷은 전체적으로 링 모양을 갖고, 종방향 단면이 "ㄷ"자 형상이며, 그 상면 및 하면의 외각 테두리에 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  24. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1플레이트의 상부에 설치되는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  25. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1플레이트에 연결되는 고주파 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 개재되는 다수의 전력 전달 보조구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드.
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