KR20220163614A - 반도체 웨이퍼 처리장치 - Google Patents

반도체 웨이퍼 처리장치 Download PDF

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신태선
이봉주
유태종
이진석
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Abstract

반도체 웨이퍼 처리장치가 제공된다. 반도체 웨이퍼 처리장치는 챔버 및 챔버 내부에 가스를 공급하기 위한 샤워헤드를 포함하되, 샤워헤드는 플레이트와, 플레이트의 중심으로부터 제1 열을 이루어 배치되는 다수의 제1 분사홀 그룹과, 제1 열보다 외측에 제2 열을 이루어 배치되는 제2 분사홀 그룹을 포함하고, 제1 분사홀 그룹은 다수의 제1 분사홀을 포함하되, L이 플레이트의 중심으로부터 제1 분사홀 그룹의 각 분사홀까지의 거리의 평균값일 때, 플레이트의 중심으로부터의 거리가 L보다 작은 제1 분사홀들의 개수가, 플레이트의 중심으로부터의 거리가 L보다 큰 제1 분사홀들의 개수보다 더 많을 수 있다.

Description

반도체 웨이퍼 처리장치{SEMICONDUCTOR WAFER PROCESSING DEVICE}
본 발명은 반도체 웨이퍼 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼 박막 증착 공정, 웨이퍼 식각 공정을 포함하는 다수의 단위 공정을 통해 제조된다. 이 중 식각 공정은 외부로부터 차단된 챔버 내에서 샤워헤드를 통해 반도체 웨이퍼 상에 가스를 분사하는 방식으로 이루어진다. 반도체 웨이퍼 표면은 매우 작은 단위까지 정밀하게 가공되어야 하기 때문에, 챔버 내부에서 반도체 웨이퍼 처리 공정이 진행되는 과정에서 샤워헤드로부터 반도체 웨이퍼로 가스가 균일하게 분사되어야 한다.
그러나 공정에 사용되는 챔버의 비대칭 구조 또는 샤워헤드에 연결된 가스관의 비대칭 구조 등의 요인으로 인해 반도체 웨이퍼 상의 위치에 따라 가스 분사 정도가 균일하지 않을 수 있다. 이는 반도체 웨이퍼의 공정 균일성(uniformity)에 악영향을 초래하게 된다. 이에 따라 반도체 웨이퍼가 전체적으로 균일하게 처리될 수 있도록 가스를 균일하게 공급할 수 있는 샤워헤드가 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 가스를 웨이퍼에 균일하게 분사되도록 하는 반도체 웨이퍼 처리장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 반도체 웨이퍼 처리장치는, 챔버 및 챔버 내부에 가스를 공급하기 위한 샤워헤드를 포함하되, 샤워헤드는 플레이트와, 플레이트의 중심으로부터 제1 열을 이루어 배치되는 다수의 제1 분사홀 그룹과, 제1 열보다 외측에 제2 열을 이루어 배치되는 제2 분사홀 그룹을 포함하고, 제1 분사홀 그룹은 다수의 제1 분사홀을 포함하되, L이 플레이트의 중심으로부터 제1 분사홀 그룹의 각 분사홀까지의 거리의 평균값일 때, 플레이트의 중심으로부터의 거리가 L보다 작은 제1 분사홀들의 개수가, 플레이트의 중심으로부터의 거리가 L보다 큰 제1 분사홀들의 개수보다 더 많을 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 면(aspect)에 따른 반도체 웨이퍼 처리장치는, 챔버, 및 챔버 내부에 가스를 공급하기 위한 샤워 헤드를 포함하되, 샤워 헤드는 플레이트와, 플레이트의 중심으로부터 제1 열을 이루어 배치되는 다수의 제1 분사홀 그룹과, 제1 열보다 외측에 배치된 제2 열을 이루어 배치되는 다수의 제2 분사홀 그룹을 포함하고, 제1 분사홀 그룹은 다수의 제1 분사홀을 포함하되, 플레이트의 중심으로부터 제1 거리에 위치하는 분사홀들의 개수가, 제1 거리보다 먼 제2 거리에 위치하는 분사홀들의 개수보다 더 많고, 제2 분사홀 그룹은 다수의 제2 분사홀을 포함하되, 플레이트의 중심으로부터 제3 거리에 위치하는 분사홀들의 개수가, 제3 거리보다 먼 제4 거리에 위치하는 분사홀들의 개수보다 더 적을 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 처리장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 가스 공급부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 가스 공급부의 가스 분지관을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 샤워헤드의 적층 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 A 방향에서 바라본 공급 플레이트를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4의 B 방향에서 바라본 플레이트를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 영역 C를 확대한 확대도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 처리 장치에서 사용되는 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8의 영역 D를 확대한 확대도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 처리 장치에서 사용되는 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10의 플레이트의 구성을 설명하기 위해, 도 10의 플레이트와 도 3의 가스 분지관을 동시에 도시한 투시도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 처리 장치에서 사용되는 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도12의 플레이트를 설명하기 위한 챔버의 단면도이다.
도 14은 도13의 챔버 구조를 설명하기 위한 구조도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 처리장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 반도체 웨이퍼 처리장치(10)는, 챔버(100), 챔버 내부로 가스를 공급하는 가스 공급부(200), 가스 공급부(200)로부터 공급된 가스를 분사시키는 샤워헤드(300), 웨이퍼 지지대(400), 가스 배기부(500)를 포함할 수 있다.
챔버(100)는 챔버(100)에 설치되는 웨이퍼 투입구(110), 캔틸레버(120), 내부 공간(130)을 포함할 수 있다. 챔버(100)는 펌프(미도시)를 통해 반도체 웨이퍼 처리 공정에서 내부 공간(130)을 밀폐 상태 또는 진공 상태로 유지시킬 수 있다. 웨이퍼 투입구(110)는 내부 공간(130)에 반도체 웨이퍼를 투입할 수 있도록 챔버(100)의 한쪽 벽에 설치될 수 있다. 캔틸레버(120)는 챔버(100)내부의 여러 장치들을 고정시킬 수 있다. 캔틸레버(120)는 웨이퍼 투입구(110)의 반대쪽 벽에 설치될 수 있다. 가스 공급부(200)는 가스 공급관(210) 및 가스 공급관(210)과 연결된 가스 분지관(220)을 포함할 수 있다. 샤워헤드(300)는 공급 플레이트(310), 플레이트(320)를 포함할 수 있다. 가스 공급부(200)와 샤워헤드(300)의 구조에 대해서는 후술하도록 한다. 웨이퍼 지지대(400)는 챔버(100) 내부에서 웨이퍼(Wafer)를 처리하는 과정에서 웨이퍼를 위치를 일정하게 유지할 수 있도록 웨이퍼를 고정시킬 수 있다. 가스 배기부(500)는 샤워헤드(300)을 통해 챔버(100)내부로 주입된 가스를 챔버 외부로 배출할 수 있다.
도 2는 도 1의 가스 공급부를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 도 1의 가스 공급부의 가스 분지관을 구체적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 가스 공급부(200)는 외부로부터 제공된 가스를 저장하여 가스 공급관(210)을 통해 가스를 챔버의 내부 공간(130)에 주입할 수 있다. 가스 분지관(220)은 가스 공급관(210)으로부터 제공된 가스를 넓은 면적에 분사할 수 있도록 여러 갈래의 가지(branch) 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 가스 분지관(220)은 도 2에 도시된 바와 같이 공급 플레이트(310)상에 십자 형태의 가지 모양으로 설치될 수 있다. 가스 분지관(220)은 공급 플레이트(310)에 가스를 제공하기 위해 공급 플레이트(310)에 연결된 다수의 홀을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 가스 분지관(220)이 십자 형태의 가지 모양인 경우, 가스 분지관(220)의 십자 형태의 끝 부분에 위치한 홀을 통해 가스 분지관(220) 하부의 공급 플레이트(310)에 가스가 공급될 수 있다. 가스 분지관(220)은 도 2에 도시된 바와 같이 공급 플레이트(310) 상부에 위치할 수도 있고, 공급 플레이트(310)와 함께 패키징되는 구조일 수도 있다.
도 3은 가스 분지관(220)의 구조를 다른 각도에서 바라본 도면이다.
도 3을 참조하면, 가스 분지관(220)은 공급 플레이트(310)에 평행한 방향으로 뻗은 십자 모양의 가지 형태일 수 있다. 가스 분지관(220) 각 가지에는 홀(미도시)이 형성되어, 공급 플레이트(310)의 공급관들에 각각 연결될 수 있다. 비록 도 3에는 가스 분지관(220)이 십자 모양인 것으로 도시되었으나, 실시예는 이에 한정되지 않고 각 가지가 공급 플레이트(310)의 중심으로부터 2방향 또는 3방향을 포함하여 다양한 방향으로 가장자리로 뻗은 모양일 수 있다.
312다음으로, 도 4 내지 도 6을 참조하여 도 1의 샤워헤드(300)의 구조에 대해 설명한다.
도 4는 도 1의 샤워헤드의 적층 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 도 4의 A 방향에서 바라본 공급 플레이트를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 4의 B 방향에서 바라본 플레이트를 나타내는 도면이다.
먼저 도 4를 참조하면, 샤워헤드(300)는 공급 플레이트(310), 플레이트(320)를 포함할 수 있다. 공급 플레이트(310)의 상부는 가스 분지관(220)과 연결될 수 있고, 공급 플레이트(310) 하부는 플레이트(320)와 연결될 수 있다. 플레이트(320)는 공급 플레이트(310)와 평행하게 형성될 수 있다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 공급 플레이트(310)는 공급 플레이트 중심(311), 체결홀(미도시), 정렬홀(미도시), 공급홀(312), 및 공급관(미도시)을 포함할 수 있고, 플레이트(320)는 플레이트 중심(321), 체결홀(미도시), 정렬홀(미도시), 분사홀 그룹(322)을 포함할 수 있다. 공급 플레이트 중심(311) 및 플레이트 중심(321)은 공급 플레이트(310) 및 플레이트(320)가 원형인 경우, 각각의 원의 중심에 해당할 수 있다. 공급 플레이트(310)와 플레이트(320)이 결합되는 경우, 공급 플레이트 중심(311)은 플레이트 중심(321)과 대응될 수 있고, 체결홀(미도시)은 플레이트(320)의 각 체결홀(미도시)에 대응하여 플레이트(320)를 공급 플레이트(310)에 고정할 수 있도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 정렬홀(미도시)은 플레이트(320)의 각 정렬홀(미도시)에 대응하여 플레이트(320)를 공급 플레이트(310)에 정확히 고정할 수 있도록 형성될 수 있다. 체결홀(미도시) 및 정렬홀(미도시)은 예를 들어, 볼트를 통해서 고정될 수 있는 구조일 수 있다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 공급홀(312)은 공급 플레이트(310) 중심을 기준으로 가상의 동심원에 따라 배치되는 공급관(318) 하부에 다수의 열을 이루며 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 공급홀(312)은 공급 플레이트(310) 중심을 기준으로 가상의 동심원에 따라 8개의 열을 이루어 형성될 수 있다. 공급 플레이트 중심(311)과 가까운 순서대로 제1 열 내지 제8 열을 정하는 경우, 제1 열의 공급관은 7개, 제2 열의 공급관은 17개, 제3 열의 공급관은 28개, 제4 열의 공급관은 40개, 제5 열의 공급관은 48개, 제6 열의 공급관은 56개, 제7 열의 공급관은 64개, 제8 열의 공급관은 72개의 공급홀(312)을 포함할 수 있다. 다만 실시예는 이에 한정되지 않고, 공급 플레이트(310)의 공급홀(312)은 다양한 배치 구조에 따라 형성될 수 있다.
플레이트(320)의 분사홀 그룹(322)은 공급 플레이트(310)의 각 공급홀(312)에 대응하여 형성될 수 있다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 플레이트(320)와 공급 플레이트(310)가 결합된 경우, 분사홀 그룹(322_a)은 공급홀(312_a)에 대응되고, 분사홀 그룹(322_b)은 공급홀(312_b)에 대응되고, 분사홀 그룹(322_c)은 공급홀(312_c)에 대응될 수 있다. 또한, 분사홀 그룹(322)은 하나 이상의 분사홀을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이 분사홀 그룹(322_a)은 3개의 분사홀을 포함하고, 분사홀 그룹(322_b)은 1개의 분사홀을 포함하고, 분사홀 그룹(322_c)는 1개의 분사홀을 포함할 수 있다. 이러한 샤워헤드(300)의 적층 구조를 통해 가스 공급부(200)로부터 제공된 가스는 가스 분지관(220), 공급관(318), 공급홀(312), 분사홀을 지나면서 점점 넓은 면적으로 퍼질 수 있다.
도 7은 도 6의 영역 C를 확대한 확대도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 열을 이루어 형성되는 분사홀 그룹(323) 수는 7일 수 있다. 또한, 각 분사홀 그룹(323)이 포함하는 분사홀(323_1, 323_2) 개수는 3일 수 있다. 비록 도 6및 도 7에서는 분사홀 그룹(323) 수는 7이고 각 분사홀 그룹(323)이 포함하는 분사홀 개수는 3인 경우를 도시하나, 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 각각의 분사홀 그룹(323)은 서로 다른 수의 분사홀을 포함할 수 있다.
플레이트 중심(321)으로부터 분사홀 그룹(323)의 분사홀까지의 거리는 각 분사홀마다 상이할 수 있다. 도 7을 참조하면, L은 플레이트 중심(321)으로부터 분사홀 그룹(323)의 각 분사홀까지의 거리의 평균값이다. 플레이트 중심(321)으로부터 분사홀(323_1)까지의 거리(L1)는 분사홀(323_2)까지의 거리(L2)보다 작다. 이 경우, L1 < L < L2 이 성립한다.
분사홀 그룹(323)의 분사홀 중에서 플레이트 중심(321)으로부터의 거리가 L보다 작은 분사홀(323_1) 개수는 L보다 큰 분사홀(323_2)의 개수보다 많을 수 있다. 도 7을 참조하면, 플레이트 중심(321)으로부터 L1 거리에 있는 분사홀(323_1) 개수는 14이고, 플레이트 중심(321)으로부터 L2 거리에 있는 분사홀(323_2) 개수는 7이다 (14 > 7). 즉, 제1 열을 이루어 형성되는 분사홀 그룹(323)이 포함하는 분사홀을 상대적으로 플레이트 중심(321)에 가까운 부분에 더 많이 배치할 수 있다.
플레이트(320) 상에 분사홀을 위와 같이 배치하는 이유는 다음과 같다. 일반적으로 챔버 내부에서 반도체 웨이퍼 처리하는 과정에서, 반도체 웨이퍼 중심부는 다른 부분에 비해 플레이트(320)로부터 가스 공급이 충분하지 않을 수 있다. 그러나 본 실시예와 같이 플레이트(320) 중심 부분에 상대적으로 더 많은 분사홀을 배치함으로써 플레이트(320) 중심부에 더 많은 가스를 공급할 수 있다. 이와 같이 반도체 웨이퍼에 전체적으로 균일한 가스를 공급함으로써 반도체 웨이퍼의 공정 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 처리 장치에서 사용되는 플레이트를 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 도 8의 영역 D를 확대한 확대도이다. 이하에서는, 도 6의 플레이트와의 차이점이 중점적으로 설명될 것이다.
도 5 및 도 8을 참조하면, 플레이트(330)는 플레이트 중심(331), 체결홀(미도시), 정렬홀(미도시), 분사홀 그룹(322)을 포함할 수 있다. 공급 플레이트 중심(311)은 플레이트 중심(331)과 대응될 수 있다. 체결홀(미도시)은 플레이트(330)의 각 체결홀(미도시)에 대응하여 플레이트(330)를 공급 플레이트(310)에 고정할 수 있도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 정렬홀(미도시)은 플레이트(330)의 각 정렬홀(미도시)에 대응하여 플레이트(330)를 공급 플레이트(310)에 정확히 고정할 수 있도록 형성될 수 있다.
플레이트(330)의 분사홀 그룹(332)은 공급 플레이트(310)의 각 공급홀(312)에 대응하여 형성될 수 있다. 플레이트(330)와 공급 플레이트(310)가 결합된 경우, 분사홀 그룹(332_a)은 공급홀(312_a)에 대응되고, 분사홀 그룹(332_b)은 공급홀(312_b)에 대응되고, 분사홀 그룹(332_c)은 공급홀(312_c)에 대응될 수 있다. 또한, 분사홀 그룹(332)은 하나 이상의 분사홀을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이 분사홀 그룹(332_a)은 3개의 분사홀을 포함하고, 분사홀 그룹(332_b)은 1개의 분사홀을 포함하고, 분사홀 그룹(332_c)는 3개의 분사홀을 포함할 수 있다.
플레이트(330)에서 제7 및 제8 열을 이루어 형성되는 분사홀 그룹(332)은 공급 플레이트(310)의 제7 및 제8 열의 공급홀(312)과 대응될 수 있다.
도 9는 도 8의 영역 D를 확대한 확대도이다.
제8 열(CL8)을 이루어 형성되는 분사홀 그룹(333)에 포함된 분사홀의 개수는 제7 열(CL7)을 이루어 형성되는 분사홀 그룹(336)에 포함된 분사홀의 개수보다 많을 수 있다. 또한, 도 8 및 도 9를 참조하면, 제8 열을 이루어 형성되는 분사홀 그룹(333)에 포함된 분사홀의 개수는 제2 내지 제6 열을 이루어 형성되는 다른 분사홀 그룹에 포함된 분사홀의 개수보다 많을 수 있다.
예를 들어, 도 9를 참조하면, 제8 열을 이루어 형성되는 분사홀 그룹(333) 각각에 포함된 분사홀의 개수는 3이고, 제7 열을 이루어 형성되는 분사홀 그룹(336) 각각에 포함된 분사홀의 개수는 2일 수 있다 (3>2). 또한, 도 8을 참조하면, 제1 및 제7 내지 제8 열을 이루어 형성되는 분사홀 그룹을 제외한 다른 분사홀 그룹에 포함된 분사홀의 개수는 1일 수 있다 (3>2>1). 즉, 제1 열을 이루어 형성되는 분사홀 그룹을 제외하고, 플레이트 중심(331)으로부터 더 멀리 떨어진 분사홀 그룹일수록(플레이트(330) 가장자리에 더 가깝게 위치한 분사홀 그룹일수록), 분사홀 그룹이 포함하는 분사홀의 개수가 더 많을 수 있다. 다만 실시예는 이에 한정되지 않고, 플레이트(330)의 분사홀 그룹 각각은 다양한 개수의 분사홀을 포함할 수 있다.
플레이트(330) 상에 분사홀을 위와 같이 배치하는 이유는 다음과 같다. 일반적으로 챔버 내부에서 반도체 웨이퍼 처리하는 과정에서, 반도체 웨이퍼의 가장자리 부분은 반도체 웨이퍼의 다른 부분에 비해 가스 공급이 충분하지 않을 수 있다. 그러나 본 실시예와 같이 플레이트(330) 중심 부분 및 가장자리 부분에 상대적으로 더 많은 분사홀을 배치함으로써 부족한 가스 공급량을 보충할 수 있고, 이를 통해 반도체 웨이퍼의 공정 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 처리 장치에서 사용되는 플레이트를 설명하기 위한 도면이다. 도 11은 도 10의 플레이트의 구성을 설명하기 위해, 도 10의 플레이트와 도 3의 가스 분지관을 동시에 도시한 투시도이다. 이하에서는, 도 8의 플레이트와의 차이점이 중점적으로 설명될 것이다.
도 5 및 도 10 내지 도 11을 참조하면, 플레이트(340)는 플레이트 중심(341), 체결홀(미도시), 정렬홀(미도시), 분사홀 그룹(342)을 포함할 수 있다. 공급 플레이트 중심(311)은 플레이트 중심(341)과 대응될 수 있다. 체결홀(미도시)은 플레이트(340)의 각 체결홀(미도시)에 대응하여 플레이트(340)를 공급 플레이트(310)에 고정할 수 있도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 정렬홀(미도시)은 플레이트(320)의 각 정렬홀(미도시)에 대응하여 플레이트(340)를 공급 플레이트(310)에 정확히 고정할 수 있도록 형성될 수 있다.
플레이트(340)의 분사홀 그룹(342)은 공급 플레이트(310)의 각 공급홀(312)에 대응하여 형성될 수 있다. 플레이트(340)와 공급 플레이트(310)가 결합된 경우, 분사홀 그룹(342_a)은 공급홀(312_a)에 대응되고, 분사홀 그룹(342_b)은 공급홀(312_b)에 대응되고, 분사홀 그룹(342_c)은 공급홀(312_c)에 대응될 수 있다. 또한, 분사홀 그룹(342)은 하나 이상의 분사홀을 포함할 수 있다. 공급 플레이트(310)에서 제8 열을 이루어 형성되는 공급홀(312_c)은 플레이트(340)에서 제8 열을 이루어 형성되는 제2 분사홀 그룹(342_c)에 각각 대응될 수 있다.
도 11을 참조하면, 가스 분지관의 끝 부분에 형성된 홀(미도시)은 제8 열의 공급관에 연결되어 공급홀(315)에 가스를 제공할 수 있다. 이 때, 공급 플레이트(310)의 제8 열을 이루어 형성되는 공급홀들은, 가스 분지관의 끝 부분에 가장 가까운 두 공급홀(315)(가스 분지관의 끝 부분에 연결된 공급홀 및 상기 공급홀과 반시계 방향으로 인접한 공급홀을 의미한다)의 중간점까지의 거리가 각각 상이할 수 있다. 도 11에서 S1은, 가스 분지관의 한쪽 끝 부분에 가장 가까운 공급홀(315)과, 상기 끝 부분에 인접한 가스 분지관의 다른 끝 부분에 가장 가까운 공급홀(315) 사이의 거리이다. 플레이트(310)의 어느 하나의 공급홀(315)로부터 (S1)/2 거리보다 같거나 멀리 떨어져 있는 공급홀(316)에 대응하는 분사홀 그룹은, (S1)/2 거리보다 가까운 어느 하나의 거리인 S2 거리 안에 형성되는 공급홀(317)에 대응하는 분사홀 그룹보다 더 많은 분사홀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공급홀(316)에 대응하는 분사홀 그룹은 4개의 분사홀을 포함하고, 공급홀(317)에 대응하는 분사홀 그룹은 3개의 분사홀을 포함할 수 있다. 다만 도 10에 도시된 플레이트(340)는 예시적인 것이며, 실시예는 이에 한정되지 않는다.
플레이트(340) 상에 분사홀을 위와 같이 배치하는 이유는 다음과 같다. 가스 분지관(220)을 통해 공급 플레이트(310)의 공급관에 가스를 제공하는 경우, 가스 분지관(220)과 공급관이 연결되는 홀에서부터 멀리 떨어진 공급홀(316)의 경우, 상대적으로 가까운 공급홀(317)보다 가스 분지관(220)으로부터 공급받는 가스량이 적을 수 있다. 이 경우 최종적으로 반도체 웨이퍼에 불균일하게 가스가 분사되게 되어 반도체 웨이퍼의 공정 균일성이 저해될 수 있다. 이 경우 본 실시예와 같이 가스 분지관으로부터 멀리 떨어진 부분에 상대적으로 더 많은 분사홀을 배치함으로써 반도체 웨이퍼에 분사되는 가스량을 균일하게 조정하여 반도체 웨이퍼의 공정 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 처리 장치에서 사용되는 플레이트를 설명하기 위한 도면이다. 도 13은 도12의 플레이트를 설명하기 위한 챔버의 단면도이다. 도 14는 도13의 챔버 구조를 설명하기 위한 구조도이다. 이하에서는 도 10의 플레이트와의 차이점 위주로 설명될 것이다.
도 5 및 도 12를 참조하면, 플레이트(350)는 플레이트 중심(351), 체결홀(미도시), 정렬홀(미도시), 분사홀 그룹(352)을 포함할 수 있다. 공급 플레이트 중심(311)은 플레이트 중심(351)과 대응될 수 있다. 체결홀(미도시)은 플레이트(350)의 각 체결홀(미도시)에 대응하여 플레이트(350)를 공급 플레이트(310)에 고정할 수 있도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 정렬홀(미도시)은 플레이트(350)의 각 정렬홀(미도시)에 대응하여 플레이트(350)를 공급 플레이트(310)에 정확히 고정할 수 있도록 형성될 수 있다.
플레이트(350)의 분사홀 그룹(352)은 공급 플레이트(310)의 각 공급홀(312)에 대응하여 형성될 수 있다. 플레이트(350)와 공급 플레이트(310)가 결합된 경우, 분사홀 그룹(352_a)은 공급홀(312_a)에 대응되고, 분사홀 그룹(352_b)은 공급홀(312_b)에 대응되고, 분사홀 그룹(352_c)은 공급홀(312_c)에 대응될 수 있다. 또한, 분사홀 그룹(352)은 하나 이상의 분사홀을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이 분사홀 그룹(352_a)은 3개의 분사홀을 포함하고, 분사홀 그룹(352_b)은 2개의 분사홀을 포함하고, 분사홀 그룹(352_c)는 3개의 분사홀을 포함할 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 플레이트(350) 상에 제5 및 제6 열을 이루어 형성되는 분사홀 그룹을 포함하는 영역은 A 영역(A)과 B 영역(B)으로 구분될 수 있다. 웨이퍼 투입구(110)로부터 A 영역에 속한 어느 하나의 분사홀 그룹까지의 y방향 거리(T1)는, 웨이퍼 투입구(110)로부터 플레이트 중심(351)까지의 거리(T)보다 크다. 반면, 웨이퍼 투입구(110)로부터 B 영역에 속한 어느 하나의 분사홀 그룹까지의 y방향 거리(T2)는 웨이퍼 투입구(110)로부터 플레이트 중심(351)까지의 거리(T)보다 작다. 이 경우, B 영역의 분사홀 그룹에 포함된 분사홀의 개수는 A 영역에 포함된 분사홀의 개수보다 많을 수 있다. 예를 들어, 도 14는 A 영역의 분사홀 그룹에 포함된 분사홀의 개수는 1이고, B 영역의 분사홀 그룹에 포함된 분사홀의 개수는 2이다 (1<2). 다만, 실시예는 이에 한정되지 않고 A 영역과 B 영역의 분사홀 그룹에 포함된 분사홀의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
플레이트(350) 상에 분사홀을 위와 같이 배치하는 이유는 다음과 같다. 도 14를 참조하면, 챔버(10)의 웨이퍼 투입구(110)와 캔틸레버(120)가 차지하는 공간은 서로 다르기 때문에, 챔버 내부에서 구조상의 비대칭이 발생할 수 있다. 이러한 구조상의 비대칭으로 인해 반도체 웨이퍼 중에서 반도체 웨이퍼 투입구에 가까운 부분은 샤워헤드로부터 가스를 충분히 공급받지 못할 수 있다. 이 경우 본 실시예와 같이, 플레이트(350)에서 웨이퍼 투입구(110)에 더 가까운 부분(도 13의 B 영역)에 분사홀을 더 많이 배치함으로써 반도체 웨이퍼의 공정 균일성을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 챔버; 및
    상기 챔버 내부에 가스를 공급하기 위한 샤워헤드를 포함하되,
    상기 샤워헤드는,
    플레이트와,
    상기 플레이트의 중심으로부터 제1 열을 이루어 배치되는 다수의 제1 분사홀 그룹과,
    상기 제1 열보다 외측에 제2 열을 이루어 배치되는 제2 분사홀 그룹을 포함하고,
    상기 제1 분사홀 그룹은 다수의 제1 분사홀을 포함하되, L이 상기 플레이트의 중심으로부터 상기 제1 분사홀 그룹의 각 분사홀까지의 거리의 평균값일 때, 상기 플레이트의 중심으로부터의 거리가 상기 L보다 작은 제1 분사홀들의 개수가, 상기 플레이트의 중심으로부터의 거리가 상기 L보다 큰 제1 분사홀들의 개수보다 더 많은 반도체 웨이퍼 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 샤워헤드는,
    상기 플레이트 상에 배치되고 가스 공급부로부터 가스를 제공받아 상기 플레이트에 가스를 전달하는 공급 플레이트와,
    상기 다수의 분사홀과 대응되도록 열을 이루어 배치되는 다수의 공급홀을 더 포함하는 반도체 웨이퍼 처리장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가스 공급부는,
    메인 공급관과,
    상기 메인 공급관으로부터 분지된 다수의 분지관을 포함하고,
    상기 분지관의 홀을 통해서 상기 공급 플레이트에 가스가 제공되고,
    상기 공급홀은, 상기 분지관의 홀과 제1 거리에 위치하는 제1 공급홀과, 상기 제1 거리보다 먼 제2 거리에 위치하는 제2 공급홀을 포함하고,
    제1 공급홀에 대응하는 제2 분사홀 그룹의 분사홀의 개수는 제2 공급홀에 대응하는 제2 분사홀 그룹의 분사홀의 개수보다 적은 반도체 웨이퍼 처리장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 분사홀 그룹의 분사홀의 개수는 상기 제1 열 및 상기 제2 열 사이에 다수의 열을 이루어 배치되는 분사홀 그룹의 분사홀의 개수보다 많은 반도체 웨이퍼 처리장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 분사홀 그룹의 분사홀의 개수는 상기 제1열 및 상기 제2 열 사이에 다수의 열을 이루어 배치되는 분사홀 그룹의 분사홀의 개수보다 많은 반도체 웨이퍼 처리장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 샤워헤드는 상기 제2 열과 상기 다수의 열 사이에 제3 열을 이루어 배치되는 제3 분사홀 그룹을 포함하고,
    상기 제3 분사홀 그룹의 분사홀의 개수는 상기 제2 분사홀 그룹의 분사홀 개수보다 적고 상기 다수의 열을 이루어 배치되는 분사홀 그룹의 분사홀 개수보다 많은 반도체 웨이퍼 처리장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 분사홀 그룹의 분사홀의 개수는 3이고,
    상기 제3 분사홀 그룹의 분사홀의 개수는 2인 반도체 웨이퍼 처리장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버는 웨이퍼 투입구를 포함하고,
    상기 샤워헤드는 상기 제1 열과 상기 제2 열 사이에 열을 이루어 배치되는 다수의 제4 분사홀 그룹을 포함하고,
    상기 제4 분사홀 그룹은 다수의 분사홀을 포함하되,
    M은 상기 웨이퍼 투입구로부터 상기 플레이트의 중심까지의 거리이고,
    상기 웨이퍼 투입구로부터 상기 플레이트의 중심 방향의 거리가 상기 M보다 작은 제4 분사홀 그룹의 분사홀들의 개수가 상기 웨이퍼 투입구로부터 상기 플레이트의 중심 방향의 거리가 상기 M보다 큰 제4 분사홀 그룹의 분사홀들의 개수보다 더 많은 반도체 웨이퍼 처리장치.
  9. 챔버; 및
    상기 챔버 내부에 가스를 공급하기 위한 샤워 헤드를 포함하되,
    상기 샤워 헤드는,
    플레이트와,
    상기 플레이트의 중심으로부터 제1 열을 이루어 배치되는 다수의 제1 분사홀 그룹과,
    상기 제1 열보다 외측에 배치된 제2 열을 이루어 배치되는 다수의 제2 분사홀 그룹을 포함하고,
    상기 제1 분사홀 그룹은 다수의 분사홀을 포함하되, 상기 플레이트의 중심으로부터 제1 거리에 위치하는 분사홀들의 개수가, 상기 제1 거리보다 먼 제2 거리에 위치하는 분사홀들의 개수보다 더 많고,
    상기 제2 분사홀 그룹은 다수의 분사홀을 포함하되, 상기 플레이트의 중심으로부터 제3 거리에 위치하는 분사홀들의 개수가, 상기 제3 거리보다 먼 제4 거리에 위치하는 분사홀들의 개수보다 더 적은 반도체 웨이퍼 처리 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 분사홀 그룹의 분사홀 개수는 상기 제1 및 제2 분사홀 그룹을 제외한 다른 분사홀 그룹의 분사홀 개수보다 많은 반도체 웨이퍼 처리장치.
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