KR101232898B1 - 샤워헤드 및 이를 이용한 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정가스가 공급되는 제 1공급관이 구비되는 챔버 및 기판을 지지하는 서셉터 및 상기 서셉터로 상기 공정가스를 분사하는 샤워헤드를 포함하되, 상기 샤워헤드는 적어도 하나 이상의 토출공이 형성되는 본체 및 상기 제 1공급관으로부터 상기 공정가스가 공급되는 제 2공급관 및 상기 제 2공급관으로부터 공급되는 상기 공정가스를 일면에 형성되는 경사면을 통하여 상기 본체의 상부방향으로 확산시키는 토출부를 포함한다.

Description

샤워헤드 및 이를 이용한 기판 처리 장치 {Shower head and Substrate Processing Device having the same}
본 발명은 샤워헤드 및 이를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판에 공정가스를 분사하는 샤워헤드 및 이를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 기판 처리 장치는 기판에 식각공정, 증착공정등과 같은 단위 공정을 수행하는 장치를 통칭한다.
기판 처리 장치는 공정이 이루어지는 챔버와 챔버 내부에서 기판을 지지하는 서셉터, 그리고 상기 서셉터의 상부에서 공정가스를 분사하는 샤워헤드를 구비한다. 따라서, 기판은 챔버 내부의 서셉터에 의해 지지되며, 샤워헤드는 기판을 향하여 공정가스를 분사한다.
기판으로 분사되는 공정가스는 공급관을 통하여 샤워헤드의 내부에서 1차적으로 확산된 이후, 서셉터의 상부에 위치하는 기판으로 분사된다. 이는 공정가스를 기판의 전면에 균일하게 분사하기 위한 것으로, 공정가스가 기판의 전면에 균일하게 분사되면 고품질의 기판을 생산할 수 있기 때문이다.
그러나, 종래의 샤워헤드는 샤워헤드의 내부에서 1차적으로 분사되는 공정가스가 균일하게 확산되지 못하여, 샤워헤드로부터 분사되는 공정가스가 서셉터에 지지되는 기판으로 균일하게 분사되지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 공정가스를 고르게 분사하는 샤워헤드 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정가스가 공급되는 제 1공급관이 구비되는 챔버 및 기판을 지지하는 서셉터 및 상기 서셉터로 상기 공정가스를 분사하는 샤워헤드를 포함하되, 상기 샤워헤드는 적어도 하나 이상의 토출공이 형성되는 본체 및 상기 제 1공급관으로부터 상기 공정가스가 공급되는 제 2공급관 및 상기 제 2공급관으로부터 공급되는 상기 공정가스를 일면에 형성되는 경사면을 통하여 상기 본체의 상부방향으로 확산시키는 토출부를 포함한다.
상기 기판 처리 장치는 상기 토출부의 상부에 설치되는 경사판의 하부면과 상기 경사판에 형성되는 분사공을 통하여 상기 공정가스를 상기 본체의 상부방향으로 확산시킬 수 있다.
상기 제 2공급관과 상기 토출부는 복수개로 구비될 수 있다.
상기 경사판은 복수개로 구비되어, 간격을 두고 겹겹이 포개질 수 있다.
상기 공정가스는 복수개의 상기 경사판 사이로 확산될 수 있다.
복수개의 상기 경사판에 형성되는 상기 분사공의 내경은 상기 제 2공급관의 내경에 비해 점차 좁게 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 샤워헤드는 적어도 하나 이상의 토출공이 형성되는 본체 및 공정가스가 공급되는 공급관 및 상기 공급관으로부터 공급되는 상기 공정가스를 일면에 형성되는 경사면을 통하여 상기 본체의 상부방향으로 확산시키는 토출부를 포함한다.
상기 샤워헤드는 상기 토출부의 상부에 설치되는 경사판의 하부면과 상기 경사판에 형성되는 분사공을 통하여 상기 공정가스를 상기 본체의 상부방향으로 확산시킬 수 있다.
상기 공급관과 상기 토출부는 복수개로 구비될 수 있다.
상기 경사판은 복수개로 구비되어, 간격을 두고 겹겹이 포개질 수 있다.
상기 공정가스는 복수개의 상기 경사판 사이로 확산될 수 있다.
복수개의 상기 경사판에 형성되는 상기 분사공의 내경은 상기 공급관의 내경에 비해 점차 좁게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 샤워헤드 및 이를 이용한 기판 처리 장치는 샤워헤드의 내부로 분사되는 공정가스를 균일하게 확산할 수 있어, 기판처리의 품질을 고르게 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 샤워헤드 및 이를 이용한 기판 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 샤워헤드 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 설명하기 위한 토출부 단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 샤워헤드 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 설명하기 위한 토출부 단면도이다.
이하, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 그러나 본 실시예는 기판 처리 장치뿐만 아니라 샤워헤드가 구비되는 다양한 장치에서 사용될 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 샤워헤드 및 이를 이용한 기판 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판(S)의 처리 공간을 제공하는 챔버(10)와 공급되는 공정가스를 기판(S)의 표면으로 분사하는 샤워헤드(20)와 기판(S)을 지지하는 서셉터(30)와 공정가스를 챔버(10)의 내부로 공급하는 제 1공급관(120)을 포함한다.
챔버(10)의 내부에는 제 1공급관(120)으로부터 공급되는 공정가스를 챔버(10)의 내부로 균일하게 분사할 수 있는 샤워헤드(20)가 설치된다.
샤워헤드(20)는 공급되는 공정가스가 고르게 기판(S)의 표면으로 분사되도록 본체(21)의 바닥면에 복수개의 토출공(22)이 형성된다. 또한, 본체(21)의 내부에는 제 1공급관(120)에 연통되어, 공정가스를 샤워헤드(20)의 내부로 공급하는 제 2공급관(121)과 제 2공급관(121)으로부터 공급되는 공정가스를 샤워헤드(20)의 내부로 고르게 분사하는 토출부(100)가 설치된다.
서셉터(30)는 샤워헤드(20)에 대향되도록, 샤워헤드(20)의 하부에 위치된다.
도 2는 본 실시예에 따른 샤워헤드 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 설명하기 위한 토출부 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 토출부(100)는 제 2공급관(121)의 출구에 하부가 연통된다. 또한, 토출부(100)의 상부는 제 2공급관(121)에 연통되는 하부에 비해 넓도록 형성된다. 따라서, 토출부(100)는 하부와 상부의 사이에 형성되는 경사면을 통하여 제 2공급관(121)으로부터 공급되는 공정가스를 샤워헤드(20)의 상부방향으로 분사한다. 이와 같이, 토출부(100)는 공정가스를 샤워헤드(20)의 내부로 분수와 같은 형태로 균일하게 확산시킬 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 샤워헤드 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 설명하기 위한 토출부 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 토출부(100)는 경사판(110)을 더 포함할 수 있다.
경사판(110)은 뿔대를 거꾸로 한 형상으로 제 1경사판(111), 제 2경사판(112), 제 3경사판(113)으로 구비될 수 있다.
제 1경사판(111)은 제 1지지대(111a)에 의하여 토출부(100)의 상부에 지지된다. 따라서, 제 1경사판(111)은 토출부(100)로부터 공급되는 공정가스를 제 1분사공(111b)을 통하여 제 2경사판(112)으로 분사하거나, 토출부(100)와 제 1경사판(111)의 사이에서 샤워헤드(20)의 내부로 확산되도록 한다.
제 1지지대(111a)는 제 2공급관(121)으로부터 공급되는 공정가스의 일부가 토출부(100)와 제 1경사판(111)의 이격된 사이를 통하여, 샤워헤드(20)의 내부로 확산되도록 브릿지 형태로 구비될 수 있다. 따라서, 토출부(100)와 제 1경사판(111)의 이격된 사이를 통하여 확산되는 공정가스는 제 1지지대(111a)의 방해를 받지 않고 샤워헤드(20)의 상부방향으로 용이하게 확산된다.
제 1경사판(111)을 관통하여 형성되는 제 1분사공(111b)의 내경은 제 2공급관(121)의 내경에 비해 좁게 형성되어, 제 2공급관(121)으로부터 공급되는 공정가스의 일부가 토출부(100)와 제 1경사판(111)의 이격된 사이를 통하여 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산되도록 한다. 또한, 토출부(100)와 제 1경사판(111)의 이격된 사이에서 확산되지 않은 공정가스는 제 1분사공(111b)을 통하여 제 2경사판(112)으로 분사된다. 이와 같이, 제 1분사공(111b)의 내경에 의하여 토출부(100)와 제 1경사판(111)의 이격된 사이에서 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산되는 공정가스의 확산량 및 제 2경사판(112)으로 분사되는 공정가스의 양이 조절될 수 있다. 또한, 제 1경사판(111)의 면적에 의하여 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산되는 공정가스의 확산범위가 조절될 수 있다.
제 2경사판(112)은 제 2지지대(112a)로 인하여 제 1경사판(111)의 상부에 지지된다. 따라서, 제 2경사판(112)은 제 1경사판(111)으로부터 분사되는 공정가스가 제 2분사공(112b)을 통하여 제 3경사판(113)으로 분사되거나, 제 1경사판(111)과 제 2경사판(112)의 사이를 통하여 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산되도록 한다.
제 2지지대(112a)는 제 1경사판(111)으로부터 분사되는 공정가스의 일부가 제 1경사판(111)과 제 2경사판(112)의 이격된 사이를 통하여 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산되도록 브릿지 형태로 구비될 수 있다. 따라서, 제 1경사판(111)과 제 2경사판(112)의 이격된 사이를 통하여 확산되는 공정가스는 제 2지지대(112a)의 방해를 받지 않고 샤워헤드(20)의 상부방향으로 용이하게 확산된다.
제 2경사판(112)을 관통하여 형성되는 제 2분사공(112b)의 내경은 제 1분사공(111b)의 내경에 비해 좁게 형성되어, 제 1분사공(111b)으로부터 분사되는 공정가스의 일부가 제 1경사판(111)과 제 2경사판(112)의 이격된 사이에서 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산되도록 한다. 또한, 제 1경사판(111)과 제 2경사판(112)의 이격된 사이에서 확산되지 않은 공정가스는 제 2분사공(112b)을 통하여 제 3경사판(113)으로 분사된다. 이와 같이, 제 2분사공(112b)의 내경에 의하여 제 1경사판(111)과 제 2경사판(112)의 이격된 사이에서 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산되는 공정가스의 확산량 및 제 3경사판(113)으로 분사되는 공정가스의 양이 조절될 수 있다. 또한, 제 2경사판(112)의 면적에 의하여 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산되는 공정가스의 확산범위가 조절될 수 있다.
제 3경사판(113)은 제 3지지대(113a)로 인하여 제 2경사판(112)의 상부에 지지된다. 따라서, 제 3경사판(113)은 제 2경사판(112)으로부터 분사되는 공정가스가 샤워헤드(20)의 상부방향으로 분사되도록 한다.
제 3지지대(113a)는 제 2분사공(112b)으로부터 분사되는 공정가스의 일부가 제 2경사판(112)과 제 3경사판(113)의 이격된 사이를 통하여 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산될 수 있도록 브릿지 형태로 구비될 수 있다. 따라서, 제 2경사판(112)과 제 3경사판(113)의 이격된 사이를 통하여 확산되는 공정가스는 제 3지지대(113a)의 방해를 받지 않고 샤워헤드(20)의 상부방향으로 용이하게 확산된다.
제 3경사판(113)을 관통하여 형성되는 제 3분사공(113b)의 내경은 제 2분사공(112b)의 내경에 비해 좁게 형성되어, 제 2분사공(112b)으로부터 분사되는 공정가스의 일부가 제 2경사판(112)과 제 3경사판(113)의 이격된 사이에서 확산되도록 한다. 또한, 제 2경사판(112)과 제 3경사판(113)의 이격된 사이에서 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산되지 않은 공정가스는 제 3분사공(113b)을 통하여 샤워헤드(20)의 상부방향으로 분사된다. 이와 같이, 제 3분사공(113b)의 내경에 의하여 제 2경사판(112)과 제 3경사판(113)의 이격된 사이에서 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산되는 공정가스의 확산량 및 제 3분사공(113b)에 의하여 샤워헤드(20)의 상부방향으로 분사되는 공정가스의 양이 조절될 수 있다. 또한, 제 3경사판(113)의 면적에 의하여 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산되는 공정가스의 확산범위가 조절될 수 있다.
상기 실시예에서 토출부(100) 또는 토출부(100)에 지지되는 제 1경사판(111) 내지 제 3경사판(113)을 통하여 공정가스를 분수와 같은 형태로 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산하는 실시예를 설명하였으나, 토출부(100)에 지지대는 경사판(110)의 수는 분사 대상 및 작업 환경을 고려하여 변화될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치의 작동에 대해 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판(S)은 챔버(10)의 내부로 반입되어, 서셉터(30)에 안착된다. 서셉터(30)에 기판(S)이 안착되면 챔버(10)는 밀폐되어, 기판(S)의 처리 공간을 제공한다.
이어, 공정가스는 제 1공급관(120)과 연통되는 제 2공급관(121)을 통해 샤워헤드(20)의 내부로 공급된다. 샤워헤드(20)의 내부로 공급되는 공정가스는 제 2공급관(121)의 출구에 지지되어 있는 토출부(100)로 공급된다.
샤워헤드(20)의 내부로 공급되는 공정가스는 제 2공급관(121)의 출구에 지지되어 있는 토출부(100)를 통해 샤워헤드(20)의 상부방향을 향해 분수와 같은 형태로 분사된다. 따라서, 토출부(100)는 샤워헤드(10)의 내부로 공정가스를 균일하게 분사할 수 있다.
또한, 토출부(100)에 경사판(110)이 구비되는 경우, 제 2공급관(121)의 내경에 비해 좁게 형성되는 제 1분사공(111b)의 내경에 의하여 공정가스의 일부는 제 2경사판(112)으로 분사되기 이전에 토출부(100)와 제 1경사판(111)의 이격된 공간에서 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산된다. 이와 같이, 토출부(100)와 제 1경사판(111)의 사이에서 확산되는 공정가스는 토출부(100)와 제 1경사판(111)의 간격에 의하여 확산량이 조절되고 제 1경사판(111)의 면적에 의하여 확산범위가 조절될 수 있다.
이어, 제 1분사공(111b)에 의하여 제 2경사판(112)으로 분사되는 공정가스의 일부는 제 1분사공(111b)의 내경에 비해 좁게 형성되는 제 2분사공(112b)의 내경에 의하여 제 3경사판(113)으로 분사되기 이전에 제 1경사판(111)과 제 2경사판(112)의 이격된 공간에서 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산된다. 이와 같이, 제 1경사판(111)과 제 2경사판(112)의 사이에서 확산되는 공정가스는 제 1경사판(111)과 제 2경사판(112)의 간격에 의하여 확산량이 조절되고 제 2경사판(112)의 면적에 의하여 확산범위가 조절될 수 있다.
이어, 제 2분사공(112b)에 의하여 제 3경사판(113)로 분사되는 공정가스의 일부는 제 2분사공(112b)의 내경에 비해 좁게 형성되는 제 3분사공(113b)의 내경에 의하여 제 3분사공(113b)을 통해 샤워헤드(20)의 상부방향으로 분사되기 이전에 제 2경사판(112)과 제 3경사판(113)의 이격된 공간에서 샤워헤드(20)의 상부방향으로 확산된다. 이와 같이, 제 2경사판(112)과 제 3경사판(113)의 사이에서 확산되는 공정가스는 제 2경사판(112)과 제 3경사판(113)의 간격에 의하여 확산량이 조절되고 제 3경사판(113)의 면적에 의하여 확산범위가 조절될 수 있다. 또한, 제 2경사판(112)과 제 3경사판(113)의 사이에서 확산되지 않은 공정가스는 제 3분사공(113b)을 통하여 샤워헤드(20)의 상부방향으로 분사된다.
이와 같이, 외부로부터 샤워헤드(20)의 내부로 공급되는 공정가스는 토출부(100)를 통하여 샤워헤드(20)의 상부방향으로 분수와 같은 형태로 분사되어, 샤워헤드(20)의 내부에서 균일하게 확산된다. 따라서, 샤워헤드(20)의 내부에서 균일하게 확산되는 공정가스는 토출공(22)을 통하여 하부에 위치하는 기판(S)으로 고르게 분사된다.
이상의 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능한다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10 : 챔버
20 : 샤워헤드
30 : 서셉터
100 : 토출부
110 : 경사판

Claims (12)

  1. 공정가스가 공급되는 제 1공급관이 구비되는 챔버;
    상기 챔버의 내부에서 기판을 지지하는 서셉터;
    상기 서셉터에 마주하도록 배치되며 적어도 하나 이상의 토출공이 형성된 본체와, 상기 본체의 내부에 배치되어 상기 제 1공급관으로부터 상기 공정가스가 공급되는 제 2공급관과, 상기 제 2공급관으로부터 공급되는 상기 공정가스를 분사공이 형성된 경사판의 하부면과 상기 분사공을 통해 상기 본체의 내부로 확산시키는 토출부를 포함하는 샤워헤드를 구비하되,
    상기 경사판은 상기 제 2공급관의 상측에 배치되는 제 1경사판과, 상기 제 1경사판의 상측에 배치되는 제 2경사판을 포함하고, 상기 제 2경사판의 분사공은 상기 제 1경사판의 분사공에 비해 상측에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 토출부의 상부에 설치되는 경사판의 하부면과 상기 경사판에 형성되는 분사공을 통하여 상기 공정가스를 상기 본체의 상부방향으로 확산시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2공급관과 상기 토출부는 복수개로 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 공정가스는,
    복수개의 상기 경사판 사이로 확산되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    복수개의 상기 경사판에 형성되는 상기 분사공의 내경은 상기 제 2공급관의 내경에 비해 점차 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 적어도 하나 이상의 토출공이 형성되는 본체;
    상기 본체의 내부로 공정가스를 유입하는 공급관;
    상기 본체의 내부에서 상기 공급관으로부터 공급되는 상기 공정가스를 분사공이 형성된 경사판의 하부면과 상기 분사공을 통해 상기 본체의 내부로 확산시키는 토출부를 포함하되,
    상기 경사판은 상기 공급관의 상측에 배치되는 제 1공급관과, 상기 제 1공급관의 상측에 배치되는 제 2경사판을 포함하고, 상기 제 2경사판의 분사공은 상기 제 1경사판의 분사공에 비해 상측에 배치되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 토출부의 상부에 설치되는 경사판의 하부면과 상기 경사판에 형성되는 분사공을 통하여 상기 공정가스를 상기 본체의 상부방향으로 확산시키는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 공급관과 상기 토출부는 복수개로 구비되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
  10. 삭제
  11. 제 7항에 있어서, 상기 공정가스는,
    복수개의 상기 경사판 사이로 확산되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
  12. 제 7항에 있어서,
    복수개의 상기 경사판에 형성되는 상기 분사공의 내경은 상기 공급관의 내경에 비해 점차 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드.
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