KR100699815B1 - 두께 균일성을 개선하기 위한 화학기상증착 장비의 샤워헤드 - Google Patents

두께 균일성을 개선하기 위한 화학기상증착 장비의 샤워헤드 Download PDF

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Abstract

증착되는 박막의 두께 균일성(thickness uniformity)을 개선하기 위한 화학기상증착 장비의 샤워헤드(shower head)에 관해 개시한다. 이를 위해 본 발명은, 샤워헤드 본체, 상기 샤워헤드 본체와 연결되고 중앙부에 가스를 공급하는 제1 가스라인, 상기 샤워헤드 본체와 연결되고 가장자리에 가스를 공급하는 제2 가스공급라인, 상기 샤워헤드의 하단 중앙부에 형성되고 상기 제1 가스라인으로부터 가스를 공급받는 복수개의 제1 가스분사 구멍 및 상기 샤워헤드의 하단 가장자리에 형성되고 상기 제2 가스라인으로부터 가스를 공급받는 복수개의 제2 가스분사 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장비의 샤워헤드(shower head)를 제공한다. 따라서, 상기 제2 가스분사 구멍에 의해 웨이퍼 가장자리에 퇴적되는 박막의 두께 균일성을 개선할 수 있다.

Description

두께 균일성을 개선하기 위한 화학기상증착 장비의 샤워헤드{Shower head of Chemical Vapor Deposition equipment for improving a thickness uniformity}
도 1은 종래 기술에 의한 화학기상증착 장비의 샤워헤드를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 화학기상증착 장비의 샤워헤드를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 배면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 샤워헤드 본체, 102: 제1 가스라인,
104: 제2 가스라인, 106: 제1 가스분사 구멍,
108: 제2 가스분사 구멍, 110: 웨이퍼,
112: 히터, 114: 가스흐름.
본 발명은 반도체 소자의 제조장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학기 상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition) 장비에 관한 것이다.
화학기상증착법은 박막 증착 원료를 가스상태로 챔버(chamber)에 공급해서 기판 표면의 화학반응에 의해 반도체 기판 위에 원하는 박막을 퇴적하는 방법이다. 따라서, 같은 증착 원료로부터 조성이나 결정구조가 다른 재질을 갖는 박막을 얻을 수 있는 장점이 있는 특징이 있다. 이러한 화학기상증착법은 증착되는 박막의 두께 균일성을 확보하는 것이 대단히 중요하다.
도 1은 종래기술에 의한 화학기상증착 장비의 샤워헤드를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 화학기상증착 장비는 히터(18) 위에 반도체 기판인 웨이퍼(16)를 올려놓고 증착 가스를 기체상태로 분사(20)하여 원하는 박막을 퇴적한다. 이때, 샤워헤드의 구성은, 샤워헤드 본체(10), 중앙부에 형성된 제1 가스분사구멍(14), 상기 제1 가스분사 구멍(14)과 연결된 제1 가스라인(12)으로 이루어진다.
그러나 종래기술에 의한 화학기상증착 장비의 샤워헤드는 박막이 증착되는 웨이퍼(16)의 중앙부에서는 균일한 두께를 확보할 수 있으나, 가장자리에서는 박막이 퇴적되지 않는 문제점이 발생한다.
따라서, 균일한 박막 두께를 확보할 수 없기 때문에, 박막이 퇴적되는 동안에 웨이퍼의 가장자리는 위쪽으로 휨(warpage)이 발생하여 웨이퍼의 가장자리에 히터(18)가 직접 접촉되지 않는다. 이에 따라 히터(18)의 온도가 웨이퍼(16)의 가장자리에 직접적으로 영향을 주지 못하는 문제가 발생한다. 이러한 문제는 웨이퍼의 구경이 큰 12인치 웨이퍼에서는 더욱 심하게 발생한다.
따라서, 화학기상증착 장비의 제조회사에서는 히터의 구조 및 재질을 개선하거나, 히터에 설치된 히팅코일(heating coil)을 개선하거나, 샤워헤드의 홈 크기 및 개수를 개선하여 상술한 두께 균일성 문제를 해결하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼의 가장자리에서도 퇴적되는 박막의 두께 균일성을 확보할 수 있는 화학기상증착 장비의 샤워헤드를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 샤워헤드 본체, 상기 샤워헤드 본체와 연결되고 중앙부에 가스를 공급하는 제1 가스라인, 상기 샤워헤드 본체와 연결되고 가장자리에 가스를 공급하는 제2 가스공급라인, 상기 샤워헤드의 하단 중앙부에 형성되고 상기 제1 가스라인으로부터 가스를 공급받는 복수개의 제1 가스분사 구멍 및 상기 샤워헤드의 하단 가장자리에 형성되고 상기 제2 가스라인으로부터 가스를 공급받는 복수개의 제2 가스분사 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장비의 샤워헤드(shower head)를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제1 가스라인과 제2 가스라인에 공급되는 가스는 불활성가스 또는 공정가스로서 동일한 종류의 가스가 같은 양으로 공급되거나, 혹은 동일한 종류의 가스가 다른 양으로 공급될 수 있다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼의 가장자리에도 본 발명에 의한 제2 가스라인 및 제2 가스분사 구멍을 이용하여 가스를 흘려줌으로써, 웨이퍼 가장자리에 증착되는 박막의 두께 균일성(thickness uniformity)을 확보할 수 있다. 이로 인해 웨이퍼 휨(warpage)을 방지하고 히터의 온도가 웨이퍼 밑면에 균일하게 전달되도록 할 수 있다. 또한 제2 가스라인의 가스의 흐름을 제어하여 챔버 벽(wall)에 박막이 퇴적되는 문제를 억제할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 화학기상증착 장비의 샤워헤드를 도시한 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 2의 배면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 화학기상증착 장비의 샤워헤드의 구성은, 샤워헤드 본체(100), 상기 샤워헤드 본체(100)에 연결된 제1 가스라인(102) 및 상기 제1 가스라인(102)에 연결되어 히터(112) 위에 있는 웨이퍼(110)의 중앙부에 가스를 분사하는 제1 가스분사 구멍(106)에, 추가로, 상기 제1 가스라인(102)과는 독립된 제2 가스라인(104) 및 상기 제2 가스라인(104)과 연결된 제2 가스분사 구멍(108)을 포함한다.
따라서, 상기 제2 가스라인(104) 및 제2 가스분사 구멍(108)을 통하여 공급되는 불활성가스(inert gas) 및 공정가스를 제어하여 웨이퍼 가장자리에도 박막이 균일하게 퇴적될 수 있도록 할 수 있으며, 챔버 벽(chamber wall)에 박막이 퇴적되는 문제를 억제할 수 있다. 이를 위해 상기 제2 가스라인(104)에는 상기 제1 가스 라인(102)에 공급되는 가스와 동일한 종류 및 동일한 양의 가스를 공급할 수 있으며, 다른 방법으로 동일한 가스를 공급하되 공급되는 양을 조절할 수도 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.
따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 첫째 웨이퍼 가장자리에서 휨(warpage)이 발생하는 문제를 방지하여 히터의 온도가 웨이퍼 배면에 균일하게 전달되도록 할 수 있다. 둘째, 웨이퍼에 퇴적되는 박막의 두께 균일성을 개선할 수 있다.

Claims (3)

  1. 샤워헤드 본체;
    상기 샤워헤드 본체와 연결되고 중앙부에 가스를 공급하는 제1 가스라인;
    상기 샤워헤드 본체와 연결되고 가장자리에 가스를 공급하고 상기 제1 가스라인과 동일 종류의 가스를 공급하는 제2 가스라인;
    상기 샤워헤드의 하단 중앙부에 형성되고 상기 제1 가스라인으로부터 가스를 공급받는 복수개의 제1 가스분사 구멍; 및
    상기 샤워헤드의 하단 가장자리에 형성되고 상기 제2 가스라인으로부터 가스를 공급받는 복수개의 제2 가스분사 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장비의 샤워헤드(shower head).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스라인과 제2 가스라인에 공급되는 가스는 불활성가스 또는 공정가스로서 동일한 종류의 가스가 같은 양으로 공급되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장비의 샤워헤드(shower head).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스라인과 제2 가스라인에 공급되는 가스는 불활성가스 또는 공정가스로서 동일한 종류의 가스가 다른 양으로 공급되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장비의 샤워헤드(shower head).
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