(57)【要約】  本発明は、チャンバー、前記チャンバーに対するプロセスガス注入口、前記チャンバーの下端部に備えられた第２のガス分配板、及び前記第２のガス分配板の上部面に積層された第１のガス分配板を含み、前記第１のガス分配板は複数個のガス分配孔を備え、前記第２のガス分配板は複数個のガス噴射口を備え、前記第１のガス分配板と前記第２のガス分配板の境界面には第１のガス分配板のそれぞれのガス分配孔に流れ込まれるプロセスガスを第２のガス分配板の２〜８個のガス噴射口へ分岐させる分岐流路が備えられた化学気相蒸着システム用シャワーヘッド及びそれを備えた化学気相蒸着装置を提供する。
2021531400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー、前記チャンバーに対するプロセスガス注入口、前記チャンバーの下端部に備えられた第２のガス分配板、及び前記第２のガス分配板の上部面に積層された第１のガス分配板を含み、
前記第１のガス分配板は複数個のガス分配孔を備え、前記第２のガス分配板は複数個のガス噴射口を備え、前記第１のガス分配板と前記第２のガス分配板の境界面には第１のガス分配板のそれぞれのガス分配孔に流れ込まれるプロセスガスを第２のガス分配板の２〜８個のガス噴射口へ分岐させる分岐流路が備えられた化学気相蒸着システム用シャワーヘッド。
【請求項２】
前記第１のガス分配板のガス分配孔の間に熱線がさらに備えられたことを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着システム用シャワーヘッド。
【請求項３】
前記分岐流路はそれぞれのガス分配孔と、それと繋がる２〜８個のガス噴射口それぞれを個別の流路を通じて連結する線形タイプであったり、それぞれのガス分配孔と、それと繋がった２〜８個のガス噴射口を一つの空間を通じて連結する面タイプであったり、線タイプと面タイプとの組み合わせ型であることを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着システム用シャワーヘッド。
【請求項４】
前記第１のガス分配板及び前記第２のガス分配板は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体で製造されたことを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着システム用シャワーヘッド。
【請求項５】
前記窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及び希土類金属を含むことを特徴とする請求項４に記載のセラミックシャワーヘッド。
【請求項６】
前記熱線は、前記第１のガス分配板の上部面、下部面または内部に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の化学気相蒸着システム用シャワーヘッド。
【請求項７】
前記熱線は長手方向に長く延長された金属材質のワイヤ部材であり、前記第１のガス分配板と平行な仮想の２次元平面上に２次元的に配線されたり、仮想の３次元空間に３次元的に配線されたりすることを特徴とする請求項６に記載の化学気相蒸着システム用シャワーヘッド。
【請求項８】
前記第２のガス分配板のガス噴射口の間にプラズマ生成のためのＲＦメッシュ層がさらに備えられたことを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着システム用シャワーヘッド。
【請求項９】
前記ＲＦメッシュ層は、前記第２のガス分配板の上部面、下部面、または内部に備えられたことを特徴とする請求項８に記載の化学気相蒸着システム用シャワーヘッド。
【請求項１０】
前記化学気相蒸着システムは半導体製造に利用されることを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着システム用シャワーヘッド。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。
【請求項１２】
前記化学気相蒸着装置は半導体製造に使われることを特徴とする請求項１１に記載の化学気相蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックシャワーヘッド及びそれを備えた化学気相蒸着装置（ＣＶＤ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シャワーヘッドは化学気相蒸着装置（ＣＶＤ）で使われるガス噴射装置を意味する。前記化学気相蒸着装置は、図１に模式的に図示されたように、蒸着チャンバー１０の内部に基板支持台１１及びシャワーヘッド１５が備えられた形態を有する。
前記シャワーヘッド１５は、利用される工程によって大きく金属素材のシャワーヘッドとセラミック素材のシャワーヘッドが使われている。
【０００３】
前記シャワーヘッド１５は一般的に図２に図示されたような形態を有する。シャワーヘッド１５は、ガス噴射の時、工程によってガスを加熱して噴射したり常温で噴射したりするが、ガスを加熱して噴射する場合は、図２に図示されたように、熱線１がガス噴射口２の周辺に設けられる。
【０００４】
具体的に、従来のシャワーヘッド１５は一つのガス投入口と複数個のガス噴射口２からなって、この時、均一にガスを噴射できるように各ガス噴射口２の中心の間隔は３ｍｍ以下で、とても狭く設計される。よって、ガスを加熱して噴射するためにガス噴射口２の周辺に熱線１を配置する場合、熱線１の直径がガス噴射口２間の距離より大きい場合が多いため、熱線の設置が困難となる。また、このような状況でガス噴射口２間の間隔を大きくする場合、ガスを均一に噴射することが難しくなる問題が発生する。
【０００５】
よって、従来の技術は前記のような問題を解決するために、熱線１をガス噴射口２が存在しないシャワーヘッドの外郭に配置する方法を試みたこともある。しかし、このような場合、噴射されるガスが均一な温度を有することができない問題が発生する。よって、前記のような問題は、この分野で解決しなければならない課題として認識されている。
【０００６】
また、金属素材で製造される従来のシャワーヘッドは工程用ガスと反応するので、腐食によってシャワーヘッドの寿命を減らし、反応物の脱着によるパーティクル問題を引き起こす。また、通電問題によって特殊工程に使われるようにプラズマ生成を手伝うＲＦメッシュ（Ｍｅｓｈ）層を設置し難いという問題があった。よって、このような問題の至急な解決が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国公開特許第１０‐２０１４‐００１１３６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来技術の前記のような問題を解決するために案出されたものであって、
ガスの分配構造を変更することにより、ガスを均一に噴射するために十分な数のガス噴射口を備えながらも熱線が容易に設けられるシャワーヘッド及びそれを備えた化学気相蒸着装置（ＣＶＤ）を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、ガスの分配構造を変更することで噴射されるガス温度の均一性を著しく改善したシャワーヘッド及びそれを備えた化学気相蒸着装置（ＣＶＤ）を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、セラミック素材で製造されることで耐久性が向上され、反応物の脱着によるパーティクル問題が解消されるし、通電の心配なくＲＦメッシュを取り付けることができるシャワーヘッド及びそれを備えた化学気相蒸着装置（ＣＶＤ）を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、構造の変更によって加工がもっと容易になったシャワーヘッド及びそれを備えた化学気相蒸着装置（ＣＶＤ）を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、
チャンバー、前記チャンバーに対するプロセスガス注入口、前記チャンバーの下端部に備えられた第２のガス分配板、及び前記第２のガス分配板の上部面に積層された第１のガス分配板を含み、
前記第１のガス分配板は複数個のガス分配孔を備え、前記第２のガス分配板は複数個のガス噴射口を備え、前記第１のガス分配板と前記第２のガス分配板の境界面には第１のガス分配板のそれぞれのガス分配孔に流れ込まれるプロセスガスを第２のガス分配板の２〜８個のガス噴射口へ分岐させる分岐流路が備えられた化学気相蒸着システム用シャワーヘッドを提供する。
【００１３】
本発明の一実施形態において、前記第１のガス分配板のガス分配孔の間に熱線がさらに備えられてもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態において、前記分岐流路はそれぞれのガス分配孔と、それと繋がる２〜８個のガス噴射口それぞれを個別的な流路を通じて連結する線形タイプであったり、それぞれのガス分配孔と、それと繋がった２〜８個のガス噴射口を一つの空間を通じて連結する面タイプであったり、線タイプと面タイプの組み合わせ型であってもよい。
【００１５】
本発明の一実施形態において、前記第１のガス分配板及び前記第２のガス分配板は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体で製造されたものであってもよい。
【００１６】
本発明の一実施形態において、前記窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及び希土類金属を含むことができる。
【００１７】
本発明の一実施形態において、前記熱線は前記第１のガス分配板の上部面、下部面、または内部に形成されることができる。
【００１８】
本発明の一実施形態において、前記熱線は長手方向に長く延長された金属材質のワイヤ部材であり、前記第１のガス分配板と平行な仮想の２次元平面上に２次元的に配線されたり、仮想の３次元空間に３次元的に配線されたりするものであってもよい。
【００１９】
本発明の一実施形態において、前記第２のガス分配板のガス噴射口の間にプラズマ生成のためのＲＦメッシュ層がさらに備えられてもよい。
【００２０】
本発明の一実施形態において、前記ＲＦメッシュ層は前記第２のガス分配板の上部面、下部面、または内部に形成されることができる。
【００２１】
本発明の一実施形態において、前記化学気相蒸着システムは半導体製造に使われるものであってもよい。
【００２２】
また、本発明は、
前記本発明のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置を提供する。
【００２３】
前記化学気相蒸着装置は半導体製造に使われるものであってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のシャワーヘッドは、ガスの分配構造を変更することで、ガスを均一に噴射するために十分な個数のガス噴射口を備えながらも熱線を容易に設けることができる効果を提供する。
【００２５】
また、本発明のシャワーヘッドは、変更されたガスの分配構造によって加熱された空気が分岐流路内でよく混合することにより、噴射ガス温度の均一性を著しく向上させる。
【００２６】
また、本発明のシャワーヘッドは、セラミック素材で製造されることでガスとの反応による腐食などの問題が解消されて耐久性が向上し、ガスとの反応物の脱着によるパーティクル問題が解消され、通電の心配なくＲＦメッシュを取り付けることができる効果を提供する。
【００２７】
また、本発明のシャワーヘッドは、構造を変更することで幾つかの層に分けて加工しなければならないが、それぞれの層に対する加工が容易であるため結果的に時間と費用が節約される効果を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術の化学気相蒸着装置（ＣＶＤ）を模式的に図示した図面である。
【図２】従来技術の化学気相蒸着装置（ＣＶＤ）に含まれるシャワーヘッドを模式的に図示した図面である。
【図３】本発明のシャワーヘッドを模式的に図示した図面である。
【図４】本発明のシャワーヘッドを模式的に図示した図面である。
【図５】本発明のシャワーヘッドを模式的に図示した図面である。
【図６】本発明のシャワーヘッドに含まれる分岐流路の形態を模式的に図示した図面である。
【図７】本発明のシャワーヘッドに含まれる分岐流路の形態を模式的に図示した図面である。
【図８】本発明のシャワーヘッドの第１のガス分配板、第２のガス分配板を分解して図示した図面である。
【図９】本発明の化学気相蒸着装置（ＣＶＤ）を模式的に図示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように添付の図面を参照にして詳しく説明する。しかし、本発明は幾つか異なる形態で具現されてもよく、本明細書に限定されない。
【００３０】
図面では本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分を省略し、明細書全体にわたって類似な部分に対しては類似な図面符号を付した。また、図面で表示された構成要素の大きさ及び相対的な大きさは実際の縮尺とは無関係であり、説明の明瞭性のために縮小されたり誇張されたりしたものであってもよい。
【００３１】
本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は、通常的や辞書的な意味で限定して解釈してはならず、発明者は自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して本発明の技術的思想に符号する意味と概念で解釈しなければならない。
【００３２】
本発明のシャワーヘッド１００は、図３及び図４に図示されたように、
チャンバー１１０、前記チャンバーに対するプロセスガス注入口１２０、前記チャンバーの下端部に備えられた第２のガス分配板１３０、及び前記第２のガス分配板の上部面に積層された第１のガス分配板１４０を含み、
前記第１のガス分配板１４０は複数個のガス分配孔１４２を備え、前記第２のガス分配板１３０は複数個のガス噴射口１３２を備え、前記第１のガス分配板１４０と第２のガス分配板１３０との境界面には第１のガス分配板のそれぞれのガス分配孔１４２に流れ込まれるプロセスガスを第２のガス分配板の２〜８個のガス噴射口１３２へ分岐させる分岐流路１７０が備えられた特徴を有する。
【００３３】
前記で各々のガス分配孔１４２に流れ込まれるプロセスガスは、４〜８個のガス噴射口１３２へ分岐させることがさらに好ましい。
【００３４】
本発明の一実施形態において、図３に図示されたように、前記第１のガス分配板のガス分配孔の間に熱線がさらに備えられてもよい。
【００３５】
一般に、シャワーヘッドは一つのガス投入口と複数個のガス噴射口からなっているが、この時、均一にガスを噴射できるように、各ガス噴射口の中心の間隔は３ｍｍ以下となるよう、とても狭く設計される。よって、ガスを加熱して噴射するためにガス噴射口の周辺に熱線を配置する場合、熱線の直径がガス噴射口間の距離よりもっと大きい場合が多いため、熱線の設置が困難である。
【００３６】
一方、ガス噴射口間の間隔を大きくする場合、ガスを均一に噴射するのが難しくなる。
【００３７】
したがって、本発明のシャワーヘッド１００は前記のような問題をシャワーヘッドの構造を図３ないし図８に例示されたように変更して解決することを特徴とする。
【００３８】
前記のように変更する場合、熱線によってガス分配板１４０のガス分配孔１４２を通過しながら加熱された空気が小さい単位で分離されている分岐流路（1７０、図６及び図７参照）を通過しながらよく混合された後、第２のガス分配板１３０のガス噴射口１３２へ噴射されるので、蒸着のために噴射されるガス温度の均一性が著しく向上されることができる。図６及び図７に例示されたような分岐流路１７０を形成する場合、空間が狭くて温められた空気の渦流が発生しないので、均一な温度の空気を形成することができる。
【００３９】
本発明の一実施形態において、前記分岐流路１７０は、図６に例示するように、それぞれのガス分配孔と、それと繋がる２〜８個のガス噴射口それぞれを個別の流路を通じて連結する線形タイプであったり、図７に例示するように、それぞれのガス分配孔と、それと繋がった２〜８個のガス噴射口を一つの空間を通じて連結する面タイプであったり、線タイプと面タイプの組み合わせ型であってもよい。
【００４０】
本発明のシャワーヘッドは、図３ないし図８に図示されたように、構造の変更によって２つの板に分けて加工しなければならないが、各層に対する加工が容易であるため、結果的に時間と費用が節約される効果を提供する。すなわち、一つの厚い板に長細い孔を加工するより、第１のガス分配板及び第２のガス分配板にそれぞれのガス分配孔及びガス噴射口を加工することがもっと容易であるため、本発明によれば時間及び費用を節減することができる。
【００４１】
前記第１のガス分配板及び前記第２のガス分配板は、セラミック素材、特に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体で製造されてもよい。
【００４２】
前記窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及び希土類金属を含むものであってもよい。
【００４３】
本発明のシャワーヘッド１００において、前記熱線は、図４、図５及び図８に図示されたように、第１のガス分配板に形成されることができる。前記熱線はガス分配板の上部面、下部面、または内部（図４参照）に形成されることができる。
【００４４】
前記熱線は、特に限定されないが、長手方向に長く延長された金属材質のワイヤ部材で形成されることができる。
【００４５】
また、前記熱線は前記第１のガス分配板と平行な仮想の２次元平面上に２次元的に配線されたり、仮想の３次元空間に３次元的に配線されたりすることができる。前記３次元の例としては、螺旋形のスプリング形状を有する熱線を挙げることができる。
【００４６】
本発明のシャワーヘッド１００は、前記第２のガス分配板のガス分配孔の間にプラズマの生成を手伝うＲＦメッシュ（Ｍｅｓｈ）層をさらに備えることができる。前記メッシュ層は、図５に例示されたように、第２のガス分配板の内部、または第２のガス分配板の上部面または下部面に形成されることができる。
【００４７】
従来の技術のように、金属素材でシャワーヘッド（第２のガス分配板）が製造される場合、通電問題によってＲＦメッシュ層を取り付けることができないが、セラミック素材で製造される本発明のシャワーヘッドにはＲＦメッシュ層の取り付けが可能である。
【００４８】
本発明において、前記化学気相蒸着システムは、特に限定されないが、半導体製造に好ましく利用することができる。
【００４９】
本発明は、本発明のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置（ＣＶＤ）に関する。前記化学気相蒸着装置（ＣＶＤ）は、図９に図示されたような形態であってもよく、本発明のシャワーヘッドを備えた場合であれば、この分野に公知された如何なる形態でも含むことができる。
【００５０】
前記化学気相蒸着装置は、特に限定されないが、半導体製造に好ましく利用されることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１００：シャワーヘッド                           
１１０：チャンバー
１２０：プロセスガス注入口           
１３０：第２のガス分配板
１３２：ガス噴射口                        
１４０：第１のガス分配板
１４２：ガス分配孔                        
１５０：熱線
１６０：プラズマ形成ＲＦメッシュ            
１７０：分岐流路
２００：化学気相蒸着装置             
２２０：蒸着チャンバー
２３０：基板支持台                        
３００：基板
３２０：蒸着層
【図１】
2021531400.tif 000003
【図２】
2021531400.tif 000004
【図３】
2021531400.tif 000005
【図４】
2021531400.tif 000006
【図５】
2021531400.tif 000007
【図６】
2021531400.tif 000008
【図７】
2021531400.tif 000009
【図８】
2021531400.tif 000010
【図９】
2021531400.tif 000011
【国際調査報告】
2021531400.tif 000012
2021531400.tif 000013
2021531400.tif 000014
2021531400.tif 000015
2021531400.tif 000016
2021531400.tif 000017