ガス分離型シャワーヘッド
【課題】効率的なエネルギーを印加することのできるガス分離型シャワーヘッドを提供する。
【解決手段】本発明に係るガス分離型シャワーヘッドは、第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと、前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散されるガス分離モジュールと、複数のホールを備える中空電極(multi hollows cathode)であって、前記分離分散された第１のガスと第２のガスとが前記複数のホールでイオン化され、共通に噴射されるガス噴射モジュールと、を備える。
【解決手段】本発明に係るガス分離型シャワーヘッドは、第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと、前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散されるガス分離モジュールと、複数のホールを備える中空電極(multi hollows cathode)であって、前記分離分散された第１のガスと第２のガスとが前記複数のホールでイオン化され、共通に噴射されるガス噴射モジュールと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程に用いられるシャワーヘッドに関し、より詳細には、２以上のガスが分離されて供給されるガス分離型シャワーヘッド（Gas separation type shower head）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＡＬＤ工程やＣＶＤ工程のような半導体製造工程は、半導体ウエハーを支持するためのヒーター機能を含むチャック(Shaft)と工程に要するガスを噴射するシャワーヘッドとを備えるチャンバーの内部で行われる。
【０００３】
一般のＣＶＤ工程を例に挙げると、蒸着されるべき物質を含む前駆体が、シャワーヘッドを通じて、気体の状態にチャンバーの内部に噴射されると、チャンバーの内部では、化学反応が起きて蒸着が行われる。しかしながら、このような工程では、化学反応のために、チャンバーの内部の温度を極めて高く保持しなければならないので、工程効率が落ちるというデメリットがある。
【０００４】
これを解決するために、近年には、ＰＥ-ＣＶＤ(Plasma Enhanced ＣＶＤ)装置が多く用いられているが、上記したＰＥ-ＣＶＤは、通常のＣＶＤ装置とは異なり、プラズマを用いて反応ガスを活性化させた状態で工程を進むことによって、通常のＣＶＤ装置よりも更に低い工程温度で工程を進めるというなどの種々のメリットがある。
【０００５】
このようなＰＥ-ＣＶＤ工程の代表的な例が、窒化膜(ＳｉＮ)蒸着工程である。通常、窒化膜は、蒸着に要する反応ガスをチャンバーの内部に注入し、所望の圧力と略６００℃以下の基板温度とが設定されると、注入されたガスをＲＦパワーを用いてプラズマ状態に分解し、基板上に蒸着することになり、このとき、前記反応ガスとしては、ＳｉＨ４及びＮＨ３が用いられる。したがって、ＰＥ-ＣＶＤ装置によってウエハーに蒸着された窒化膜は、水素成分を一定量以上含んでいるが、水素成分がトランジスタ素子の内部に入り込むようになると、素子特性が低下するという問題点がある。
【０００６】
このような問題点を解決するために、従来には、上記した反応ガスの組成比(ＳｉＨ４／ＮＨ３)を調節して、水素含有量を最小化した窒化膜を得ようとする努力があったが、このような方法だけでは、水素含有量を十分に減少させるには限界がある。
【０００７】
一般的なシャワーヘッドは、反応ガスが供給される前に予めイオン化された状態になった上でシャワーヘッドに供給されたり、シャワーヘッドから噴射された上でチャンバーの内部でイオン化される。
【０００８】
予めイオン化された場合は、シャワーヘッドを通過しながら再びイオンが再結合することがあるというデメリットがあり、シャワーヘッドから噴射された上で、チャンバーの内部でイオン化される場合は、イオン化のために、大きいエネルギーをチャンバーの内部に供給すると、基板などが損傷を受ける恐れがある。
【０００９】
また、従来の２以上のガスが噴射されるシャワーヘッドは、２以上のガスが別々に噴射されることから、混合の均一度が落ちるデメリットがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が達成しようとする技術的課題は、水素含有量を最小化することができ、マルチプルブロックスタック構造を有するシャワーヘッドでありながら、異質性のガスでも共通の噴射口を具備して適用可能な工程の多様性と工程の効率性とを高めることのできるガス分離型シャワーヘッドを提供することにある。
【００１１】
また、中空電極により高いプラズマ密度を得るし、これによって、効率よく基板の洗浄、表面処理または蒸着ができるガス分離型シャワーヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記技術的課題を達成するために、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドの一実施例は、第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと；前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散されるガス分離モジュールと；複数のホールを備え、前記分離分散された第１のガスと第２のガスとが、前記複数のホールを通じて共通に噴射されるガス噴射モジュールと；を備え、前記第１のガスと第２のガスとが前記ガス噴射モジュールへ噴出される前記ガス分離モジュールの下部の高さは、可変である。
【００１３】
前記技術的課題を達成するために、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドの他の一実施例は、第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと；前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散されるガス分離モジュールと；複数のホールを備える中空電極(multi hollows cathode)として、前記分離分散された第１のガスと第２のガスとが前記複数のホールでイオン化され、共通に噴射されるガス噴射モジュールと；を備える。
【００１４】
前記技術的課題を達成するために、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドの更に他の一実施例は、第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと；前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散され、前記第１のガス及び前記第２のガスの少なくとも１つは、イオン化されるガス分離モジュールと；複数のホールを備え、前記第１のガス及び前記第２のガスが前記複数のホールを通じて共通に噴射されるガス噴射モジュールと；を備え、前記ガス噴射モジュールの少なくとも一部は、絶縁体である。
【発明の効果】
【００１５】
上述の如く、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドは、異質的な２つまたはそれ以上のガスが必要な工程または設備に適用され得るし、２以上のガスがチャンバー内の処理領域に均一に供給されるというメリットがある。
【００１６】
また、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドは、複数の噴出部の位置によって、２以上のガスが混合される位置を選択することができ、ガス等の混合度及びプラズマ反応を調節できるというメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下では、本発明の具体的な実施例を、図面を参照して詳細に説明することにする。
【００１８】
図１は、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドの一実施例を示したもので、図１に示されたガス分離型シャワーヘッド１００は、ガス供給モジュール１１０、ガス分離モジュール１２０及びガス噴射モジュール１３０を備える。
【００１９】
ガス供給モジュール１１０は、第１のガスＡと第２のガスＢとが分離されて供給される。第１のガスＡと第２のガスＢとの分離供給のために、ガス供給モジュール１１０は、互いに隔離された外側供給管１１０ａと内側供給管１１０ｂとを備える。図１を参照すれば、第１のガスＡは、外側供給管１１０ａに供給され、第２のガスＢは、内側供給管１１０ｂに供給される。
【００２０】
ガス分離モジュール１２０は、ガス供給モジュール１１０に供給された第１のガスＡ及び第２のガスＢが分離されて分散される。第１のガスＡと第２のガスＢとの分離分散のために、ガス分離モジュールは、ガス供給モジュール１１０の外側供給管１１０ａと繋がれた第１の分散領域１２０ａと、内側供給管１１０ｂと繋がれた第２の分散領域１２０ｂとを備える。図１を参照すれば、第１のガスＡは、第１の分散領域１２０ａで分散され、第２のガスＢは、第２の分散領域１２０ｂで分散される。
【００２１】
第１の分散領域１２０ａは、一つの領域により構成されており、第２の分散領域１２０ｂは、第１の分散領域１２０ａの下部に位置し、複数の区域に分割されている。第２の分散領域１２０ｂの分割された複数の区域に第２のガスＢを万篇無く分散するために、ガス分配板(図２の２１０)が備えられていることが望ましい。
【００２２】
第２の分散領域１２０ｂの分割された複数の区域は、各区域間、すなわち各区域の外部表面間に一定の空間がある。そして、各区域の下部には、複数の噴出部１２５ｂが形成されている。
【００２３】
図２は、ガス分離モジュール１２０とガス噴射モジュール１３０との立体的な断面を示す図である。
【００２４】
図２を参照すれば、第２のガスＢは、複数の噴出部１２５ｂを通じて、ガス噴射モジュール１３０に噴出され、第１のガスＡは、第１の分散領域１２０ａから第２の分散領域１２０ｂの各区域の外部空間を通過して、複数の噴出部１２５ｂのそれぞれを取り囲む空間１２５ａを通じて、ガス噴射モジュール１３０に噴出される。
【００２５】
第１のガスＡ及び第２のガスＢがガス噴射モジュール１３０に噴出されるガス分離モジュール１２０の下部の高さは、可変であり、これは、複数の噴出部１２５ｂの端の高さによって決められる。
【００２６】
複数の噴出部１２５ｂは、その端が、ガス噴射モジュール１３０の最上部よりも高い位置にあることができ、また、ガス噴射モジュール１３０の最上部と最下部との間に位置するように形成されることができる。
【００２７】
図３及び図４は、複数の噴出部１２５ｂの端の位置を表す。
【００２８】
複数の噴出部１２５ｂの端の高さに従って、第１のガスＡと第２のガスＢとが混合される領域(Mixing Zone)１５０が変わる。
【００２９】
複数の噴出部１２５ｂの端が、ガス噴射モジュール１３０の最上部よりも高い位置にある場合は、シャワーヘッド内において、第１のガスＡと第２のガスＢとが混合される領域１５０を広げることができる。反対に、複数の噴出部１２５ｂの端が、ガス噴射モジュール１３０の最上部と最下部との間の高さに位置する場合は、第１のガスＡと第２のガスＢとの混合を遅らせながら、各ガスの原形をそれだけ一層保持できる。
【００３０】
図７から図１１で示したように、複数の噴出部１２５ｂは、様々な形状に具現できる。もし、ａは、噴出部の最上部の幅、ｂは、噴出部の中央部の幅、ｃは、噴出部の最下部の幅を意味するとすれば、複数の噴出部１２５ｂは、典型的な形態であるａ＝ｂ＝ｃ（図７）のような形であってもよく、あるいは、端が広がるａ＝ｂ＜ｃ（図８）とａ＜ｂ＝ｃ（図１０）のような形であってもよく、また、端が狭まる形であるａ＞ｂ＝ｃ（図９）とａ＝ｂ＞ｃ（図１１）のような形であってもよい。
【００３１】
結局、複数の噴出部１２５ｂの形状と複数の噴出部１２５ｂの端の高さとは、工程目的によって決められる。
【００３２】
ガス噴射モジュール１３０は、複数のホール１３５を備える。ガス分離モジュール１２０で分離分散された第１のガスＡ及び第２のガスＢは、複数のホール１３５を通じて共通にチャンバーの内部に噴射される。
【００３３】
もちろん、工程目的によって、第１のガスＡと第２のガスＢとを同時にチャンバーの内部に噴射する事もでき、順次噴射することもできる。第１のガスＡと第２のガスＢとは、異質的なものであっても、ガス噴射モジュール１３０で初めて混合されるので、予め混合される場合に比べて、ガス噴射モジュール１３０にパワーを印加する場合、第１のガスＡと第２のガスＢとの原形を最大限長い間保持してイオン化を遅らせることができ、したがって、イオン化の効率を高めることができる。
【００３４】
複数のホール１３５も、複数の噴出部１２５ｂと同様に、図１２から図２０に示したように、様々な形状に具現できる。ホール１３５の形状は、ガス噴射モジュール１３０の形状と反対であるため、ガス噴射モジュール１３０の形状で説明できる。
【００３５】
もし、ｄは、ガス噴射モジュール１３０の最上部の幅、ｅは、ガス噴射モジュール１３０の中央部の幅、ｆは、ガス噴射モジュール１３０の最下部の幅を意味するとすれば、ホール１３５は、噴射幅が一定の形であるｄ＝ｅ＝ｆ（図１２）のように形成されてもよく、あるいは、噴射幅が広がる形であるｄ＞ｅ＞ｆ（図１３及び図１９）とｄ＝ｅ＞ｆ（図１５）のように形成されてもよく、あるいは、噴射幅が狭める形であるｄ＜ｅ＜ｆ（図１４及び図２０）、ｄ＜ｅ＝ｆ（図１６）とｄ＝ｆ＜ｅ（図１７及び図１８)のように形成されてもよい。
【００３６】
また、図１３と図１９、図１４と図２０、そして、図１７と図１８で示したように、ホールの形状は、角があるように、又は、角がなく、丸みがある(rounding)ように具現できる。
【００３７】
したがって、工程目的によって、図７から図１１に示された複数の噴出部１２５ｂの形状と、図１２から図２０に示されたホール１３５の形状との組み合わせで、第１のガスＡと第２のガスＢとの様々な形態の噴射が可能である。
【００３８】
工程目的によって、第１のガスＡ又は第２のガスＢのうちの一つのガスをイオン化したり、あるいは、第１のガスＡ及び第２のガスＢを共にイオン化するためには、ガス分離モジュール１２０及び前記ガス噴射モジュール１３０の少なくとも一つにイオン化のためのパワーが印加される。
【００３９】
イオン化のためのパワーは、ＤＣ(Direct Current)パワー、ＲＦ(Radio Frequency)パワー、マイクロウエーブ(Microwave)パワーのいずれかが用いられる。
【００４０】
特に、イオン化のためのパワーがＲＦパワーである場合、そのパワーは、一つの周波数を有するパワーであってもよく、また、２つ以上の異なる周波数が混合されたパワーであってもよい。一例として、ガス分離モジュール１２０にイオン化のためのパワーを印加する場合、１３．５６ＭＨｚの単一周波数を有するパワーを印加する事もでき、また、１３．５６ＭＨｚと３７０ＫＨｚとの混合周波数を有するパワーを印加することもできる。
【００４１】
第１のガスＡと第２のガスＢとを共にイオン化しながら、イオン化される前の第１のガスＡと第２のガスＢとの原形を最大限保持するためには、ガス噴射モジュール１３０にパワーを印加することが望ましい。この場合、ガス噴射モジュール１３０は、複数のホール１３５を備える中空電極(Multi Hollows Cathode)になる。パワーが印加されると、ガス分離モジュール１２０で分離分散された第１のガスＡ及び第２のガスＢが、複数のホール１３５でイオン化され、共通にチャンバーの内部に噴射される。
【００４２】
パワーは、ガス噴射モジュール１３０の一つの支点（point）に印加されることもできるが、シャワーヘッドの大きさが大きくなるに従って、パワーは、ガス噴射モジュール１３０の複数の支点に印加されることができる。
【００４３】
複数の噴出部１２５ｂの端が、ガス噴射モジュール１３０の最上部と最下部との間の高さにある場合、ガス噴射モジュール１３０に、第１のガスＡ及び第２のガスＢのイオン化のためのパワーを印加すると、複数の噴出部１２５ｂの内部において、第２のガスＢはイオン化されることができる。すなわち、第２のガスＢは、複数の噴出部１２５ｂを通過しながら、中空電極になるガス噴射モジュール１３０で生じるプラズマにより、複数の噴出部１２５ｂの内部空間に電子が印加され、第２のガスＢがイオン化されることができる。
【００４４】
ガス分離モジュール１２０で第１のガスＡをイオン化するためには、第１の分散領域１２０ａにパワーが印加されることが必要である。この場合、第１の分散領域１２０ａの内部壁は、導電体が望ましい。
【００４５】
一方、ガス分離モジュール１２０で第２のガスＢをイオン化するためには、第２の分散領域１２０ｂの各区域に、パワーが印加されることが必要である。このために、第２の分散領域１２０ａのそれぞれの区域の内部壁を導電体により構成することができる。また、ガス分配板２１０を導電体により構成することができる。この場合、ガス分配板２１０の上下には、絶縁体(図示せず)が形成されることが望ましい。
【００４６】
ガス分離モジュール１２０で第１のガスＡと第２のガスＢとを共にイオン化させる場合、特に、第１のガスＡと第２のガスＢとのイオン化エネルギーが異なる場合、第１のガスＡのイオン化のための第１の分散領域１２０ａに印加されるパワーと、第２のガスＢのイオン化のための第２の分散領域１２０ｂ又はガス分配板２１０に印加されるパワーとは、異なってもよい。
【００４７】
図２に示したように、第２の分散領域１２０ｂの外部壁２２０を絶縁体により構成すると、第１の分散領域１２０ａにパワーを印加しても、第２の分散領域１２０ｂには影響を与えなく、第２の分散領域１２０ｂにパワーを印加しても、第１の分散領域１２０ａには影響を与えない。
【００４８】
ガス分離モジュール１２０とガス噴射モジュール１３０との間に絶縁体リング(図２１の２１３０)が存在する場合は、ガス分離モジュール１２０とガス噴射モジュール１３０とを電気的に絶縁できる。この場合、一つのモジュールにイオン化のためのパワーを印加しても、他のモジュールには、絶縁体リング(図２１の２１３０)により電気的な影響が及ばなくなる。
【００４９】
したがって、本発明に係るガス分離型シャワーヘッド１００は、工程目的によって、ガス分離モジュール１２０とガス噴射モジュール１３０との特定の位置にパワーを印加できる。
【００５０】
ガス分離型シャワーヘッド１００のどこにもパワーを印加しない場合は、第１のガスＡと第２のガスＢとの原形をそのまま保持できるので、ガスのイオン化を伴わないＡＬＤ工程や、Thermal ＣＶＤ工程に適用が可能である。
【００５１】
ＡＬＤ工程の場合、第１のガスＡと第２のガスＢとを交互に供給して反応を誘導できる。
【００５２】
Thermal ＣＶＤ工程の場合、ガスが混合される区間が長いと、パーティクル(particles)が生じ得るし、中間で反応が終結する現象が生じ得る。したがって、本発明に係るガス分離型シャワーヘッド１００を用いると、第１のガスＡと第２のガスＢとが混合される区間を最小化できるので、工程効率を高めることができる。
【００５３】
図５は、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドの他の一実施例を示すものである。
【００５４】
図５を参照すれば、ガス分離型シャワーヘッド５００のガス噴射モジュール１３０は、絶縁体５１０により構成されている。そして、ガス分離モジュール１２０で第１のガスＡと第２のガスＢの少なくとも一つのガスがイオン化される。
【００５５】
ガス噴射モジュール１３０が、絶縁体５１０により構成されると、絶縁体を通じてプラズマの影響を遮断できるので、チャンバーの内部の半導体基板とヒーターなどへのプラズマによる影響を最小化することができる。
【００５６】
絶縁体５１０は、酸化アルミニウム(Ａｌ２Ｏ３)、窒化アルミニウム(ＡｌＮ)のようなセラミックやテフロン(Teflon)（登録商標）のような高分子になり得るし、セラミックと高分子との複合体であることもできる。
【００５７】
図６は、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドの更に他の一実施例を示すものである。
【００５８】
図６を参照すれば、ガス噴射モジュール１３０は、上板６１０と下板６２０とが結合された様子を表す。
【００５９】
上板６１０は、絶縁体であり、プラズマを遮断する役割を果たし、下板６２０は、アルミニウム(Ａｌ)のような導電体であり、パワーに対するグラウンドの役割を果たす。
【００６０】
図５と図６に示された実施例では、第１のガスＡと第２のガスＢの少なくとも一つのガスのために、ガス分離モジュール１２０にパワーが印加される。図１に示された実施例で説明したように、前記第１の分散領域１２０ａ、前記第２の分散領域１２０ｂ、及びガス分配板２１０の少なくとも一つに、イオン化のためのパワーが印加される。
【００６１】
結局、図５と図６に示されたガス分離型シャワーヘッド５００、６００は、シャワーヘッドの下部に絶縁体が含まれるに従って、シャワーヘッドの噴射表面にプラズマの影響が極めて微弱になるので、シャワーヘッドに近づけて位置する半導体基板などの損傷を最小化することができる。
【００６２】
図２１は、本発明に係るガス分離型シャワーヘッド２１００において、ガス分離モジュール１２０及びガス噴射モジュール１３０の両方にパワー２１１０、２１２０が印加されることを示すものである。
【００６３】
このとき、ガス分離モジュール１２０に印加されるパワー２１１０の周波数と、ガス噴射モジュール１３０に印加されるパワー２１２０の周波数とは、異なってもよい。
【００６４】
ガス分離モジュール１２０とガス噴射モジュール１３０との間に絶縁体リング２１３０が備えられていると、ガス分離モジュール１２０に印加されるパワー２１１０は、ガス噴射モジュール１３０に影響を与えなく、ガス噴射モジュール１３０に印加されるパワー２１２０は、ガス分離モジュール１２０に影響を与えないので、ガス分離モジュール１２０及びガス噴射モジュール１３０の相互間でパワーの影響を遮断できる。
【００６５】
ガス噴射モジュール１３０は、チャンバー内の半導体基板に近付いているので、ガス噴射モジュール１３０に印加されるパワー２１２０は、相対的に低い周波数を有する。一方、第１のガスＡと第２のガスＢとの主なイオン化は、ガス分離モジュール１２０で行われるので、ガス分離モジュール１２０に印加されるパワー２１１０は、相対的に高い周波数を有する。
【００６６】
以上に、本発明に関する技術思想を、添付の図面と共に述べましたが、これは、本発明の好適な実施例を例示的に説明したものであり、本発明を限定するものではない。また、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、誰でも本発明の技術的思想の範疇を逸脱しない範囲内において、様々な変形及び摸倣が可能であることは、明らかな事実である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係るガス分離型シャワーヘッドを示す図である。
【図２】ガス分離モジュールとガス噴射モジュールとの立体的な断面を示す図である。
【図３】複数の噴出部の端の位置を示す図である。
【図４】複数の噴出部の端の位置を示す図である。
【図５】絶縁体であるガス噴射モジュールが適用されたガス分離型シャワーヘッドを示す図である。
【図６】絶縁体と導電体とが結合されたガス噴射モジュールが適用されたガス分離型シャワーヘッドを示す図である。
【図７】複数の噴出部の様々な形状を示す図である。
【図８】複数の噴出部の様々な形状を示す図である。
【図９】複数の噴出部の様々な形状を示す図である。
【図１０】複数の噴出部の様々な形状を示す図である。
【図１１】複数の噴出部の様々な形状を示す図である。
【図１２】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１３】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１４】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１５】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１６】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１７】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１８】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１９】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図２０】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図２１】ガス分離モジュール及びガス噴射モジュールの両方にパワーが印加されることを示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１００ シャワーヘッド
１１０ ガス供給モジュール
１１０ａ 外側供給管
１１０ｂ 内側供給管
１２０ ガス分離モジュール
１２０ａ 第１の分散領域
１２０ｂ 第２の分散領域
１２５ｂ 噴出部
１３０ ガス噴射モジュール。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程に用いられるシャワーヘッドに関し、より詳細には、２以上のガスが分離されて供給されるガス分離型シャワーヘッド（Gas separation type shower head）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＡＬＤ工程やＣＶＤ工程のような半導体製造工程は、半導体ウエハーを支持するためのヒーター機能を含むチャック(Shaft)と工程に要するガスを噴射するシャワーヘッドとを備えるチャンバーの内部で行われる。
【０００３】
一般のＣＶＤ工程を例に挙げると、蒸着されるべき物質を含む前駆体が、シャワーヘッドを通じて、気体の状態にチャンバーの内部に噴射されると、チャンバーの内部では、化学反応が起きて蒸着が行われる。しかしながら、このような工程では、化学反応のために、チャンバーの内部の温度を極めて高く保持しなければならないので、工程効率が落ちるというデメリットがある。
【０００４】
これを解決するために、近年には、ＰＥ-ＣＶＤ(Plasma Enhanced ＣＶＤ)装置が多く用いられているが、上記したＰＥ-ＣＶＤは、通常のＣＶＤ装置とは異なり、プラズマを用いて反応ガスを活性化させた状態で工程を進むことによって、通常のＣＶＤ装置よりも更に低い工程温度で工程を進めるというなどの種々のメリットがある。
【０００５】
このようなＰＥ-ＣＶＤ工程の代表的な例が、窒化膜(ＳｉＮ)蒸着工程である。通常、窒化膜は、蒸着に要する反応ガスをチャンバーの内部に注入し、所望の圧力と略６００℃以下の基板温度とが設定されると、注入されたガスをＲＦパワーを用いてプラズマ状態に分解し、基板上に蒸着することになり、このとき、前記反応ガスとしては、ＳｉＨ４及びＮＨ３が用いられる。したがって、ＰＥ-ＣＶＤ装置によってウエハーに蒸着された窒化膜は、水素成分を一定量以上含んでいるが、水素成分がトランジスタ素子の内部に入り込むようになると、素子特性が低下するという問題点がある。
【０００６】
このような問題点を解決するために、従来には、上記した反応ガスの組成比(ＳｉＨ４／ＮＨ３)を調節して、水素含有量を最小化した窒化膜を得ようとする努力があったが、このような方法だけでは、水素含有量を十分に減少させるには限界がある。
【０００７】
一般的なシャワーヘッドは、反応ガスが供給される前に予めイオン化された状態になった上でシャワーヘッドに供給されたり、シャワーヘッドから噴射された上でチャンバーの内部でイオン化される。
【０００８】
予めイオン化された場合は、シャワーヘッドを通過しながら再びイオンが再結合することがあるというデメリットがあり、シャワーヘッドから噴射された上で、チャンバーの内部でイオン化される場合は、イオン化のために、大きいエネルギーをチャンバーの内部に供給すると、基板などが損傷を受ける恐れがある。
【０００９】
また、従来の２以上のガスが噴射されるシャワーヘッドは、２以上のガスが別々に噴射されることから、混合の均一度が落ちるデメリットがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が達成しようとする技術的課題は、水素含有量を最小化することができ、マルチプルブロックスタック構造を有するシャワーヘッドでありながら、異質性のガスでも共通の噴射口を具備して適用可能な工程の多様性と工程の効率性とを高めることのできるガス分離型シャワーヘッドを提供することにある。
【００１１】
また、中空電極により高いプラズマ密度を得るし、これによって、効率よく基板の洗浄、表面処理または蒸着ができるガス分離型シャワーヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記技術的課題を達成するために、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドの一実施例は、第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと；前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散されるガス分離モジュールと；複数のホールを備え、前記分離分散された第１のガスと第２のガスとが、前記複数のホールを通じて共通に噴射されるガス噴射モジュールと；を備え、前記第１のガスと第２のガスとが前記ガス噴射モジュールへ噴出される前記ガス分離モジュールの下部の高さは、可変である。
【００１３】
前記技術的課題を達成するために、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドの他の一実施例は、第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと；前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散されるガス分離モジュールと；複数のホールを備える中空電極(multi hollows cathode)として、前記分離分散された第１のガスと第２のガスとが前記複数のホールでイオン化され、共通に噴射されるガス噴射モジュールと；を備える。
【００１４】
前記技術的課題を達成するために、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドの更に他の一実施例は、第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと；前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散され、前記第１のガス及び前記第２のガスの少なくとも１つは、イオン化されるガス分離モジュールと；複数のホールを備え、前記第１のガス及び前記第２のガスが前記複数のホールを通じて共通に噴射されるガス噴射モジュールと；を備え、前記ガス噴射モジュールの少なくとも一部は、絶縁体である。
【発明の効果】
【００１５】
上述の如く、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドは、異質的な２つまたはそれ以上のガスが必要な工程または設備に適用され得るし、２以上のガスがチャンバー内の処理領域に均一に供給されるというメリットがある。
【００１６】
また、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドは、複数の噴出部の位置によって、２以上のガスが混合される位置を選択することができ、ガス等の混合度及びプラズマ反応を調節できるというメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下では、本発明の具体的な実施例を、図面を参照して詳細に説明することにする。
【００１８】
図１は、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドの一実施例を示したもので、図１に示されたガス分離型シャワーヘッド１００は、ガス供給モジュール１１０、ガス分離モジュール１２０及びガス噴射モジュール１３０を備える。
【００１９】
ガス供給モジュール１１０は、第１のガスＡと第２のガスＢとが分離されて供給される。第１のガスＡと第２のガスＢとの分離供給のために、ガス供給モジュール１１０は、互いに隔離された外側供給管１１０ａと内側供給管１１０ｂとを備える。図１を参照すれば、第１のガスＡは、外側供給管１１０ａに供給され、第２のガスＢは、内側供給管１１０ｂに供給される。
【００２０】
ガス分離モジュール１２０は、ガス供給モジュール１１０に供給された第１のガスＡ及び第２のガスＢが分離されて分散される。第１のガスＡと第２のガスＢとの分離分散のために、ガス分離モジュールは、ガス供給モジュール１１０の外側供給管１１０ａと繋がれた第１の分散領域１２０ａと、内側供給管１１０ｂと繋がれた第２の分散領域１２０ｂとを備える。図１を参照すれば、第１のガスＡは、第１の分散領域１２０ａで分散され、第２のガスＢは、第２の分散領域１２０ｂで分散される。
【００２１】
第１の分散領域１２０ａは、一つの領域により構成されており、第２の分散領域１２０ｂは、第１の分散領域１２０ａの下部に位置し、複数の区域に分割されている。第２の分散領域１２０ｂの分割された複数の区域に第２のガスＢを万篇無く分散するために、ガス分配板(図２の２１０)が備えられていることが望ましい。
【００２２】
第２の分散領域１２０ｂの分割された複数の区域は、各区域間、すなわち各区域の外部表面間に一定の空間がある。そして、各区域の下部には、複数の噴出部１２５ｂが形成されている。
【００２３】
図２は、ガス分離モジュール１２０とガス噴射モジュール１３０との立体的な断面を示す図である。
【００２４】
図２を参照すれば、第２のガスＢは、複数の噴出部１２５ｂを通じて、ガス噴射モジュール１３０に噴出され、第１のガスＡは、第１の分散領域１２０ａから第２の分散領域１２０ｂの各区域の外部空間を通過して、複数の噴出部１２５ｂのそれぞれを取り囲む空間１２５ａを通じて、ガス噴射モジュール１３０に噴出される。
【００２５】
第１のガスＡ及び第２のガスＢがガス噴射モジュール１３０に噴出されるガス分離モジュール１２０の下部の高さは、可変であり、これは、複数の噴出部１２５ｂの端の高さによって決められる。
【００２６】
複数の噴出部１２５ｂは、その端が、ガス噴射モジュール１３０の最上部よりも高い位置にあることができ、また、ガス噴射モジュール１３０の最上部と最下部との間に位置するように形成されることができる。
【００２７】
図３及び図４は、複数の噴出部１２５ｂの端の位置を表す。
【００２８】
複数の噴出部１２５ｂの端の高さに従って、第１のガスＡと第２のガスＢとが混合される領域(Mixing Zone)１５０が変わる。
【００２９】
複数の噴出部１２５ｂの端が、ガス噴射モジュール１３０の最上部よりも高い位置にある場合は、シャワーヘッド内において、第１のガスＡと第２のガスＢとが混合される領域１５０を広げることができる。反対に、複数の噴出部１２５ｂの端が、ガス噴射モジュール１３０の最上部と最下部との間の高さに位置する場合は、第１のガスＡと第２のガスＢとの混合を遅らせながら、各ガスの原形をそれだけ一層保持できる。
【００３０】
図７から図１１で示したように、複数の噴出部１２５ｂは、様々な形状に具現できる。もし、ａは、噴出部の最上部の幅、ｂは、噴出部の中央部の幅、ｃは、噴出部の最下部の幅を意味するとすれば、複数の噴出部１２５ｂは、典型的な形態であるａ＝ｂ＝ｃ（図７）のような形であってもよく、あるいは、端が広がるａ＝ｂ＜ｃ（図８）とａ＜ｂ＝ｃ（図１０）のような形であってもよく、また、端が狭まる形であるａ＞ｂ＝ｃ（図９）とａ＝ｂ＞ｃ（図１１）のような形であってもよい。
【００３１】
結局、複数の噴出部１２５ｂの形状と複数の噴出部１２５ｂの端の高さとは、工程目的によって決められる。
【００３２】
ガス噴射モジュール１３０は、複数のホール１３５を備える。ガス分離モジュール１２０で分離分散された第１のガスＡ及び第２のガスＢは、複数のホール１３５を通じて共通にチャンバーの内部に噴射される。
【００３３】
もちろん、工程目的によって、第１のガスＡと第２のガスＢとを同時にチャンバーの内部に噴射する事もでき、順次噴射することもできる。第１のガスＡと第２のガスＢとは、異質的なものであっても、ガス噴射モジュール１３０で初めて混合されるので、予め混合される場合に比べて、ガス噴射モジュール１３０にパワーを印加する場合、第１のガスＡと第２のガスＢとの原形を最大限長い間保持してイオン化を遅らせることができ、したがって、イオン化の効率を高めることができる。
【００３４】
複数のホール１３５も、複数の噴出部１２５ｂと同様に、図１２から図２０に示したように、様々な形状に具現できる。ホール１３５の形状は、ガス噴射モジュール１３０の形状と反対であるため、ガス噴射モジュール１３０の形状で説明できる。
【００３５】
もし、ｄは、ガス噴射モジュール１３０の最上部の幅、ｅは、ガス噴射モジュール１３０の中央部の幅、ｆは、ガス噴射モジュール１３０の最下部の幅を意味するとすれば、ホール１３５は、噴射幅が一定の形であるｄ＝ｅ＝ｆ（図１２）のように形成されてもよく、あるいは、噴射幅が広がる形であるｄ＞ｅ＞ｆ（図１３及び図１９）とｄ＝ｅ＞ｆ（図１５）のように形成されてもよく、あるいは、噴射幅が狭める形であるｄ＜ｅ＜ｆ（図１４及び図２０）、ｄ＜ｅ＝ｆ（図１６）とｄ＝ｆ＜ｅ（図１７及び図１８)のように形成されてもよい。
【００３６】
また、図１３と図１９、図１４と図２０、そして、図１７と図１８で示したように、ホールの形状は、角があるように、又は、角がなく、丸みがある(rounding)ように具現できる。
【００３７】
したがって、工程目的によって、図７から図１１に示された複数の噴出部１２５ｂの形状と、図１２から図２０に示されたホール１３５の形状との組み合わせで、第１のガスＡと第２のガスＢとの様々な形態の噴射が可能である。
【００３８】
工程目的によって、第１のガスＡ又は第２のガスＢのうちの一つのガスをイオン化したり、あるいは、第１のガスＡ及び第２のガスＢを共にイオン化するためには、ガス分離モジュール１２０及び前記ガス噴射モジュール１３０の少なくとも一つにイオン化のためのパワーが印加される。
【００３９】
イオン化のためのパワーは、ＤＣ(Direct Current)パワー、ＲＦ(Radio Frequency)パワー、マイクロウエーブ(Microwave)パワーのいずれかが用いられる。
【００４０】
特に、イオン化のためのパワーがＲＦパワーである場合、そのパワーは、一つの周波数を有するパワーであってもよく、また、２つ以上の異なる周波数が混合されたパワーであってもよい。一例として、ガス分離モジュール１２０にイオン化のためのパワーを印加する場合、１３．５６ＭＨｚの単一周波数を有するパワーを印加する事もでき、また、１３．５６ＭＨｚと３７０ＫＨｚとの混合周波数を有するパワーを印加することもできる。
【００４１】
第１のガスＡと第２のガスＢとを共にイオン化しながら、イオン化される前の第１のガスＡと第２のガスＢとの原形を最大限保持するためには、ガス噴射モジュール１３０にパワーを印加することが望ましい。この場合、ガス噴射モジュール１３０は、複数のホール１３５を備える中空電極(Multi Hollows Cathode)になる。パワーが印加されると、ガス分離モジュール１２０で分離分散された第１のガスＡ及び第２のガスＢが、複数のホール１３５でイオン化され、共通にチャンバーの内部に噴射される。
【００４２】
パワーは、ガス噴射モジュール１３０の一つの支点（point）に印加されることもできるが、シャワーヘッドの大きさが大きくなるに従って、パワーは、ガス噴射モジュール１３０の複数の支点に印加されることができる。
【００４３】
複数の噴出部１２５ｂの端が、ガス噴射モジュール１３０の最上部と最下部との間の高さにある場合、ガス噴射モジュール１３０に、第１のガスＡ及び第２のガスＢのイオン化のためのパワーを印加すると、複数の噴出部１２５ｂの内部において、第２のガスＢはイオン化されることができる。すなわち、第２のガスＢは、複数の噴出部１２５ｂを通過しながら、中空電極になるガス噴射モジュール１３０で生じるプラズマにより、複数の噴出部１２５ｂの内部空間に電子が印加され、第２のガスＢがイオン化されることができる。
【００４４】
ガス分離モジュール１２０で第１のガスＡをイオン化するためには、第１の分散領域１２０ａにパワーが印加されることが必要である。この場合、第１の分散領域１２０ａの内部壁は、導電体が望ましい。
【００４５】
一方、ガス分離モジュール１２０で第２のガスＢをイオン化するためには、第２の分散領域１２０ｂの各区域に、パワーが印加されることが必要である。このために、第２の分散領域１２０ａのそれぞれの区域の内部壁を導電体により構成することができる。また、ガス分配板２１０を導電体により構成することができる。この場合、ガス分配板２１０の上下には、絶縁体(図示せず)が形成されることが望ましい。
【００４６】
ガス分離モジュール１２０で第１のガスＡと第２のガスＢとを共にイオン化させる場合、特に、第１のガスＡと第２のガスＢとのイオン化エネルギーが異なる場合、第１のガスＡのイオン化のための第１の分散領域１２０ａに印加されるパワーと、第２のガスＢのイオン化のための第２の分散領域１２０ｂ又はガス分配板２１０に印加されるパワーとは、異なってもよい。
【００４７】
図２に示したように、第２の分散領域１２０ｂの外部壁２２０を絶縁体により構成すると、第１の分散領域１２０ａにパワーを印加しても、第２の分散領域１２０ｂには影響を与えなく、第２の分散領域１２０ｂにパワーを印加しても、第１の分散領域１２０ａには影響を与えない。
【００４８】
ガス分離モジュール１２０とガス噴射モジュール１３０との間に絶縁体リング(図２１の２１３０)が存在する場合は、ガス分離モジュール１２０とガス噴射モジュール１３０とを電気的に絶縁できる。この場合、一つのモジュールにイオン化のためのパワーを印加しても、他のモジュールには、絶縁体リング(図２１の２１３０)により電気的な影響が及ばなくなる。
【００４９】
したがって、本発明に係るガス分離型シャワーヘッド１００は、工程目的によって、ガス分離モジュール１２０とガス噴射モジュール１３０との特定の位置にパワーを印加できる。
【００５０】
ガス分離型シャワーヘッド１００のどこにもパワーを印加しない場合は、第１のガスＡと第２のガスＢとの原形をそのまま保持できるので、ガスのイオン化を伴わないＡＬＤ工程や、Thermal ＣＶＤ工程に適用が可能である。
【００５１】
ＡＬＤ工程の場合、第１のガスＡと第２のガスＢとを交互に供給して反応を誘導できる。
【００５２】
Thermal ＣＶＤ工程の場合、ガスが混合される区間が長いと、パーティクル(particles)が生じ得るし、中間で反応が終結する現象が生じ得る。したがって、本発明に係るガス分離型シャワーヘッド１００を用いると、第１のガスＡと第２のガスＢとが混合される区間を最小化できるので、工程効率を高めることができる。
【００５３】
図５は、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドの他の一実施例を示すものである。
【００５４】
図５を参照すれば、ガス分離型シャワーヘッド５００のガス噴射モジュール１３０は、絶縁体５１０により構成されている。そして、ガス分離モジュール１２０で第１のガスＡと第２のガスＢの少なくとも一つのガスがイオン化される。
【００５５】
ガス噴射モジュール１３０が、絶縁体５１０により構成されると、絶縁体を通じてプラズマの影響を遮断できるので、チャンバーの内部の半導体基板とヒーターなどへのプラズマによる影響を最小化することができる。
【００５６】
絶縁体５１０は、酸化アルミニウム(Ａｌ２Ｏ３)、窒化アルミニウム(ＡｌＮ)のようなセラミックやテフロン(Teflon)（登録商標）のような高分子になり得るし、セラミックと高分子との複合体であることもできる。
【００５７】
図６は、本発明に係るガス分離型シャワーヘッドの更に他の一実施例を示すものである。
【００５８】
図６を参照すれば、ガス噴射モジュール１３０は、上板６１０と下板６２０とが結合された様子を表す。
【００５９】
上板６１０は、絶縁体であり、プラズマを遮断する役割を果たし、下板６２０は、アルミニウム(Ａｌ)のような導電体であり、パワーに対するグラウンドの役割を果たす。
【００６０】
図５と図６に示された実施例では、第１のガスＡと第２のガスＢの少なくとも一つのガスのために、ガス分離モジュール１２０にパワーが印加される。図１に示された実施例で説明したように、前記第１の分散領域１２０ａ、前記第２の分散領域１２０ｂ、及びガス分配板２１０の少なくとも一つに、イオン化のためのパワーが印加される。
【００６１】
結局、図５と図６に示されたガス分離型シャワーヘッド５００、６００は、シャワーヘッドの下部に絶縁体が含まれるに従って、シャワーヘッドの噴射表面にプラズマの影響が極めて微弱になるので、シャワーヘッドに近づけて位置する半導体基板などの損傷を最小化することができる。
【００６２】
図２１は、本発明に係るガス分離型シャワーヘッド２１００において、ガス分離モジュール１２０及びガス噴射モジュール１３０の両方にパワー２１１０、２１２０が印加されることを示すものである。
【００６３】
このとき、ガス分離モジュール１２０に印加されるパワー２１１０の周波数と、ガス噴射モジュール１３０に印加されるパワー２１２０の周波数とは、異なってもよい。
【００６４】
ガス分離モジュール１２０とガス噴射モジュール１３０との間に絶縁体リング２１３０が備えられていると、ガス分離モジュール１２０に印加されるパワー２１１０は、ガス噴射モジュール１３０に影響を与えなく、ガス噴射モジュール１３０に印加されるパワー２１２０は、ガス分離モジュール１２０に影響を与えないので、ガス分離モジュール１２０及びガス噴射モジュール１３０の相互間でパワーの影響を遮断できる。
【００６５】
ガス噴射モジュール１３０は、チャンバー内の半導体基板に近付いているので、ガス噴射モジュール１３０に印加されるパワー２１２０は、相対的に低い周波数を有する。一方、第１のガスＡと第２のガスＢとの主なイオン化は、ガス分離モジュール１２０で行われるので、ガス分離モジュール１２０に印加されるパワー２１１０は、相対的に高い周波数を有する。
【００６６】
以上に、本発明に関する技術思想を、添付の図面と共に述べましたが、これは、本発明の好適な実施例を例示的に説明したものであり、本発明を限定するものではない。また、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、誰でも本発明の技術的思想の範疇を逸脱しない範囲内において、様々な変形及び摸倣が可能であることは、明らかな事実である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係るガス分離型シャワーヘッドを示す図である。
【図２】ガス分離モジュールとガス噴射モジュールとの立体的な断面を示す図である。
【図３】複数の噴出部の端の位置を示す図である。
【図４】複数の噴出部の端の位置を示す図である。
【図５】絶縁体であるガス噴射モジュールが適用されたガス分離型シャワーヘッドを示す図である。
【図６】絶縁体と導電体とが結合されたガス噴射モジュールが適用されたガス分離型シャワーヘッドを示す図である。
【図７】複数の噴出部の様々な形状を示す図である。
【図８】複数の噴出部の様々な形状を示す図である。
【図９】複数の噴出部の様々な形状を示す図である。
【図１０】複数の噴出部の様々な形状を示す図である。
【図１１】複数の噴出部の様々な形状を示す図である。
【図１２】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１３】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１４】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１５】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１６】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１７】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１８】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図１９】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図２０】複数のホールの様々な形状を示す図である。
【図２１】ガス分離モジュール及びガス噴射モジュールの両方にパワーが印加されることを示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１００ シャワーヘッド
１１０ ガス供給モジュール
１１０ａ 外側供給管
１１０ｂ 内側供給管
１２０ ガス分離モジュール
１２０ａ 第１の分散領域
１２０ｂ 第２の分散領域
１２５ｂ 噴出部
１３０ ガス噴射モジュール。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと；
前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散されるガス分離モジュールと；
複数のホールを備え、前記分離分散された第１のガスと第２のガスとが、前記複数のホールを通じて共通に噴射されるガス噴射モジュールと；を備え、
前記第１のガスと第２のガスとが前記ガス噴射モジュールへ噴出される前記ガス分離モジュールの下部の高さは、可変であることを特徴とするガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２】
前記ガス分離モジュールと前記ガス噴射モジュールとを電気的に絶縁するための絶縁体リングを、更に備えることを特徴とする請求項１に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３】
前記ガス分離モジュール及び前記ガス噴射モジュールの少なくとも一つにイオン化のためのパワーが印加されることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４】
前記イオン化のためのパワーは、
単一周波数を有するパワーまたは混合周波数を有するパワーであることを特徴とする請求項３に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項５】
前記ガス分離モジュール及び前記ガス噴射モジュールの両方にイオン化のためのパワーが印加される場合、前記ガス分離モジュールに印加されるパワーと前記ガス噴射モジュールに印加されるパワーとは、異なる周波数を有することを特徴とする請求項３に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項６】
前記ガス分離モジュールに印加されるパワーは、前記ガス噴射モジュールに印加されるパワーよりも高い周波数を有することを特徴とする請求項５に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項７】
前記複数のホールは、
ｄ＝ｅ＝ｆ、ｄ＞ｅ＞ｆ、ｄ＜ｅ＜ｆ、ｄ＝ｅ＞ｆ、ｄ＜ｅ＝ｆ及びｄ＝ｆ＜ｅ（ここで、ｄは、ホールの最上部の幅、ｅは、ホールの中央部の幅、ｆは、ホールの最下部の幅を意味する。）のいずれか一つの形状を有することを特徴とする請求項１に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項８】
前記複数のホールは、
角のある形状または丸みのある(rounding)形状に形成されることを特徴とする請求項７に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項９】
前記ガス分離モジュールは、
前記第１のガスが分散され、一つの領域に構成されている第１の分散領域と；
前記第１の分散領域の下部に位置し、前記第２のガスが分散され、複数の区域に分割されている第２の分散領域と；
各々前記第２の分散領域のそれぞれの前記区域の下部に形成され、前記第２のガスが噴出される複数の噴出部を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１０】
前記第１の分散領域及び前記第２の分散領域の少なくとも一つにイオン化のためのパワーが印加されることを特徴とする請求項９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１１】
前記イオン化のためのパワーは、
単一周波数を有するパワーまたは混合周波数を有するパワーであることを特徴とする請求項１０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１２】
前記第１の分散領域及び前記第２の分散領域の両方にイオン化のためのパワーが印加される場合、前記第１の分散領域に印加されるパワーと前記第２の分散領域に印加されるパワーとは、異なる周波数を有することを特徴とする請求項１０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１３】
前記第２の分散領域には、
前記分割された複数の区域に、前記第２のガスを万篇無く分散するためのガス分配板が備えられていることを特徴とする請求項９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１４】
前記第１の分散領域、前記第２の分散領域及び前記ガス分配板の少なくとも１つにパワーが印加されることを特徴とする請求項１３に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１５】
前記ガス分配板にパワーが印加される場合、前記ガス分配板の上部と下部とには、絶縁体が形成されていることを特徴とする請求項１４に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１６】
前記第１のガスは、
前記第１の分散領域から前記第２の分散領域のそれぞれの区域の外部空間を通って、前記複数の噴出部のそれぞれを取り囲む空間へ噴出されることを特徴とする請求項９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１７】
前記複数の噴出部は、
その端が、前記ガス噴射モジュールの最上部よりも高い位置にあることを特徴とする請求項９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１８】
前記複数の噴出部は、
その端が、前記ガス噴射モジュールの最上部と最下部との間の位置にあることを特徴とする請求項９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１９】
前記複数の噴出部は、
ａ＝ｂ＝ｃ、ａ＝ｂ＜ｃ、ａ＞ｂ＝ｃ、ａ＜ｂ＝ｃ及びａ＝ｂ＞ｃ（ここで、ａは、噴出部の最上部の幅、ｂは、噴出部の中央部の幅、ｃは、噴出部の最下部の幅を意味する。）のいずれか一つの形状を有することを特徴とする請求項９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２０】
第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと；
前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散されるガス分離モジュールと；
複数のホールを備える中空電極(multi hollows cathode)であって、前記分離分散された第１のガスと第２のガスとが前記複数のホールでイオン化され、共通に噴射されるガス噴射モジュールと；を備えることを特徴とするガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２１】
前記ガス分離モジュールと前記ガス噴射モジュールとを電気的に絶縁するための絶縁体リングを、更に備えることを特徴とする請求項２０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２２】
前記ガス噴射モジュールに、前記第１のガス及び前記第２のガスのイオン化のためのパワーが印加されることを特徴とする請求項２０又は２１に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２３】
前記イオン化のためのパワーは、
単一周波数を有するパワーまたは混合周波数を有するパワーであることを特徴とする請求項２２に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２４】
前記ガス噴射モジュールの複数の位置に前記パワーが印加されることを特徴とする請求項２２に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２５】
前記パワーは、
ＤＣ(Direct Current)パワー、ＲＦ(Radio Frequency)パワー、及びマイクロウエーブ(Microwave)パワーのいずれかであることを特徴とする請求項２２に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２６】
前記複数のホールの各々は、
ｄ＝ｅ＝ｆ、ｄ＞ｅ＞ｆ、ｄ＜ｅ＜ｆ、ｄ＝ｅ＞ｆ、ｄ＜ｅ＝ｆ及びｄ＝ｆ＜ｅ（ここで、ｄは、ホールの最上部の幅、ｅは、ホールの中央部の幅、ｆは、ホールの最下部の幅を意味する。）のいずれか一つの形状を有することを特徴とする請求項２０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２７】
前記複数のホールは、
角のある形状または丸みのある(rounding)形状に形成されることを特徴とする請求項２６に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２８】
前記ガス分離モジュールは、
前記第１のガスが分散され、一つの領域に構成されている第１の分散領域と；
前記第１の分散領域の下部に位置し、前記第２のガスが分散され、複数の区域に分割されている第２の分散領域と；
各々前記第２の分散領域のそれぞれの区域の下部に形成され、前記第２のガスが噴出される複数の噴出部を備えることを特徴とする請求項２０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２９】
前記第２の分散領域には、
前記第２のガスを前記複数の区域に万篇無く分散するためのガス分配板が備えられていることを特徴とする請求項２８に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３０】
前記第１のガスは、
前記第１の分散領域から前記第２の分散領域のそれぞれの区域の外部空間を通って、前記複数の噴出部のそれぞれを取り囲む空間へ噴出されることを特徴とする請求項２８に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３１】
前記複数の噴出部は、
その端が、前記ガス噴射モジュールの最上部よりも高い位置にあることを特徴とする請求項２８に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３２】
前記複数の噴出部は、
その端が、前記ガス噴射モジュールの最上部と最下部との間の位置にあることを特徴とする請求項２８に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３３】
前記中空電極によるプラズマによって、前記複数の噴出部を通過する前記第２のガスがイオン化されることを特徴とする請求項３２に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３４】
前記複数の噴出部は、
ａ＝ｂ＝ｃ、ａ＝ｂ＜ｃ、ａ＞ｂ＝ｃ、ａ＜ｂ＝ｃ及びａ＝ｂ＞ｃ（ここで、ａは、噴出部の最上部の幅、ｂは、噴出部の中央部の幅、ｃは、噴出部の最下部の幅を意味する。）のいずれか一つの形状を有することを特徴とする請求項２８に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３５】
第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと；
前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散され、前記第１のガス及び前記第２のガスの少なくとも１つは、イオン化されるガス分離モジュールと；
複数のホールを備え、前記第１のガス及び前記第２のガスが前記複数のホールを通って共通に噴射されるガス噴射モジュールと；を備え、
前記ガス噴射モジュールの少なくとも一部は、絶縁体であることを特徴とするガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３６】
前記絶縁体は、
セラミック、高分子、及び、セラミックと高分子との複合体のいずれかであることを特徴とする請求項３５に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３７】
前記ガス噴射モジュールは、
絶縁体のみから構成されていることを特徴とする請求項３５に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３８】
前記ガス噴射モジュールは、
上板と下板とが結合された構造であり、
上板は、絶縁体であり、下板は、グラウンドのための導電体であることを特徴とする請求項３５に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３９】
前記ガス分離モジュールは、
前記第１のガスが分散され、一つの領域に構成されている第１の分散領域と；
前記第１の分散領域の下部に位置し、前記第２のガスが分散され、複数の区域に分割されている第２の分散領域と；
各々前記第２の分散領域のそれぞれの区域の下部に形成され、前記第２のガスが噴出される複数の噴出部と；を備えることを特徴とする請求項３５に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４０】
前記第１の分散領域及び前記第２の分散領域の少なくとも一つにイオン化のためのパワーが印加されることを特徴とする請求項３９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４１】
前記イオン化のためのパワーは、
単一周波数を有するパワーまたは混合周波数を有するパワーであることを特徴とする請求項４０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４２】
前記第１の分散領域及び前記第２の分散領域の両方にイオン化のためのパワーが印加される場合、前記第１の分散領域に印加されるパワーと前記第２の分散領域に印加されるパワーとは、異なる周波数を有することを特徴とする請求項４０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４３】
前記第２の分散領域には、
前記第２のガスを前記複数の区域に万篇無く分散するためのガス分配板が備えられていることを特徴とする請求項３９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４４】
前記第１の分散領域、前記第２の分散領域及び前記ガス分配板の少なくとも１つにイオン化のためのパワーが印加されることを特徴とする請求項４３に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４５】
前記ガス分配板にパワーが印加される場合、前記ガス分配板の上部と下部とには、絶縁体が形成されていることを特徴とする請求項４４に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４６】
前記第１のガスは、
前記第１の分散領域から前記第２の分散領域のそれぞれの区域の外部空間を通って、前記複数の噴出部のそれぞれを取り囲む空間へ噴出されることを特徴とする請求項３９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１】
第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと；
前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散されるガス分離モジュールと；
複数のホールを備え、前記分離分散された第１のガスと第２のガスとが、前記複数のホールを通じて共通に噴射されるガス噴射モジュールと；を備え、
前記第１のガスと第２のガスとが前記ガス噴射モジュールへ噴出される前記ガス分離モジュールの下部の高さは、可変であることを特徴とするガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２】
前記ガス分離モジュールと前記ガス噴射モジュールとを電気的に絶縁するための絶縁体リングを、更に備えることを特徴とする請求項１に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３】
前記ガス分離モジュール及び前記ガス噴射モジュールの少なくとも一つにイオン化のためのパワーが印加されることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４】
前記イオン化のためのパワーは、
単一周波数を有するパワーまたは混合周波数を有するパワーであることを特徴とする請求項３に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項５】
前記ガス分離モジュール及び前記ガス噴射モジュールの両方にイオン化のためのパワーが印加される場合、前記ガス分離モジュールに印加されるパワーと前記ガス噴射モジュールに印加されるパワーとは、異なる周波数を有することを特徴とする請求項３に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項６】
前記ガス分離モジュールに印加されるパワーは、前記ガス噴射モジュールに印加されるパワーよりも高い周波数を有することを特徴とする請求項５に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項７】
前記複数のホールは、
ｄ＝ｅ＝ｆ、ｄ＞ｅ＞ｆ、ｄ＜ｅ＜ｆ、ｄ＝ｅ＞ｆ、ｄ＜ｅ＝ｆ及びｄ＝ｆ＜ｅ（ここで、ｄは、ホールの最上部の幅、ｅは、ホールの中央部の幅、ｆは、ホールの最下部の幅を意味する。）のいずれか一つの形状を有することを特徴とする請求項１に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項８】
前記複数のホールは、
角のある形状または丸みのある(rounding)形状に形成されることを特徴とする請求項７に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項９】
前記ガス分離モジュールは、
前記第１のガスが分散され、一つの領域に構成されている第１の分散領域と；
前記第１の分散領域の下部に位置し、前記第２のガスが分散され、複数の区域に分割されている第２の分散領域と；
各々前記第２の分散領域のそれぞれの前記区域の下部に形成され、前記第２のガスが噴出される複数の噴出部を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１０】
前記第１の分散領域及び前記第２の分散領域の少なくとも一つにイオン化のためのパワーが印加されることを特徴とする請求項９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１１】
前記イオン化のためのパワーは、
単一周波数を有するパワーまたは混合周波数を有するパワーであることを特徴とする請求項１０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１２】
前記第１の分散領域及び前記第２の分散領域の両方にイオン化のためのパワーが印加される場合、前記第１の分散領域に印加されるパワーと前記第２の分散領域に印加されるパワーとは、異なる周波数を有することを特徴とする請求項１０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１３】
前記第２の分散領域には、
前記分割された複数の区域に、前記第２のガスを万篇無く分散するためのガス分配板が備えられていることを特徴とする請求項９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１４】
前記第１の分散領域、前記第２の分散領域及び前記ガス分配板の少なくとも１つにパワーが印加されることを特徴とする請求項１３に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１５】
前記ガス分配板にパワーが印加される場合、前記ガス分配板の上部と下部とには、絶縁体が形成されていることを特徴とする請求項１４に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１６】
前記第１のガスは、
前記第１の分散領域から前記第２の分散領域のそれぞれの区域の外部空間を通って、前記複数の噴出部のそれぞれを取り囲む空間へ噴出されることを特徴とする請求項９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１７】
前記複数の噴出部は、
その端が、前記ガス噴射モジュールの最上部よりも高い位置にあることを特徴とする請求項９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１８】
前記複数の噴出部は、
その端が、前記ガス噴射モジュールの最上部と最下部との間の位置にあることを特徴とする請求項９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項１９】
前記複数の噴出部は、
ａ＝ｂ＝ｃ、ａ＝ｂ＜ｃ、ａ＞ｂ＝ｃ、ａ＜ｂ＝ｃ及びａ＝ｂ＞ｃ（ここで、ａは、噴出部の最上部の幅、ｂは、噴出部の中央部の幅、ｃは、噴出部の最下部の幅を意味する。）のいずれか一つの形状を有することを特徴とする請求項９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２０】
第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと；
前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散されるガス分離モジュールと；
複数のホールを備える中空電極(multi hollows cathode)であって、前記分離分散された第１のガスと第２のガスとが前記複数のホールでイオン化され、共通に噴射されるガス噴射モジュールと；を備えることを特徴とするガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２１】
前記ガス分離モジュールと前記ガス噴射モジュールとを電気的に絶縁するための絶縁体リングを、更に備えることを特徴とする請求項２０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２２】
前記ガス噴射モジュールに、前記第１のガス及び前記第２のガスのイオン化のためのパワーが印加されることを特徴とする請求項２０又は２１に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２３】
前記イオン化のためのパワーは、
単一周波数を有するパワーまたは混合周波数を有するパワーであることを特徴とする請求項２２に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２４】
前記ガス噴射モジュールの複数の位置に前記パワーが印加されることを特徴とする請求項２２に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２５】
前記パワーは、
ＤＣ(Direct Current)パワー、ＲＦ(Radio Frequency)パワー、及びマイクロウエーブ(Microwave)パワーのいずれかであることを特徴とする請求項２２に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２６】
前記複数のホールの各々は、
ｄ＝ｅ＝ｆ、ｄ＞ｅ＞ｆ、ｄ＜ｅ＜ｆ、ｄ＝ｅ＞ｆ、ｄ＜ｅ＝ｆ及びｄ＝ｆ＜ｅ（ここで、ｄは、ホールの最上部の幅、ｅは、ホールの中央部の幅、ｆは、ホールの最下部の幅を意味する。）のいずれか一つの形状を有することを特徴とする請求項２０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２７】
前記複数のホールは、
角のある形状または丸みのある(rounding)形状に形成されることを特徴とする請求項２６に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２８】
前記ガス分離モジュールは、
前記第１のガスが分散され、一つの領域に構成されている第１の分散領域と；
前記第１の分散領域の下部に位置し、前記第２のガスが分散され、複数の区域に分割されている第２の分散領域と；
各々前記第２の分散領域のそれぞれの区域の下部に形成され、前記第２のガスが噴出される複数の噴出部を備えることを特徴とする請求項２０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項２９】
前記第２の分散領域には、
前記第２のガスを前記複数の区域に万篇無く分散するためのガス分配板が備えられていることを特徴とする請求項２８に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３０】
前記第１のガスは、
前記第１の分散領域から前記第２の分散領域のそれぞれの区域の外部空間を通って、前記複数の噴出部のそれぞれを取り囲む空間へ噴出されることを特徴とする請求項２８に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３１】
前記複数の噴出部は、
その端が、前記ガス噴射モジュールの最上部よりも高い位置にあることを特徴とする請求項２８に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３２】
前記複数の噴出部は、
その端が、前記ガス噴射モジュールの最上部と最下部との間の位置にあることを特徴とする請求項２８に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３３】
前記中空電極によるプラズマによって、前記複数の噴出部を通過する前記第２のガスがイオン化されることを特徴とする請求項３２に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３４】
前記複数の噴出部は、
ａ＝ｂ＝ｃ、ａ＝ｂ＜ｃ、ａ＞ｂ＝ｃ、ａ＜ｂ＝ｃ及びａ＝ｂ＞ｃ（ここで、ａは、噴出部の最上部の幅、ｂは、噴出部の中央部の幅、ｃは、噴出部の最下部の幅を意味する。）のいずれか一つの形状を有することを特徴とする請求項２８に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３５】
第１のガスと第２のガスとが分離されて供給されるガス供給モジュールと；
前記供給された第１のガスと第２のガスとが分離分散され、前記第１のガス及び前記第２のガスの少なくとも１つは、イオン化されるガス分離モジュールと；
複数のホールを備え、前記第１のガス及び前記第２のガスが前記複数のホールを通って共通に噴射されるガス噴射モジュールと；を備え、
前記ガス噴射モジュールの少なくとも一部は、絶縁体であることを特徴とするガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３６】
前記絶縁体は、
セラミック、高分子、及び、セラミックと高分子との複合体のいずれかであることを特徴とする請求項３５に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３７】
前記ガス噴射モジュールは、
絶縁体のみから構成されていることを特徴とする請求項３５に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３８】
前記ガス噴射モジュールは、
上板と下板とが結合された構造であり、
上板は、絶縁体であり、下板は、グラウンドのための導電体であることを特徴とする請求項３５に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項３９】
前記ガス分離モジュールは、
前記第１のガスが分散され、一つの領域に構成されている第１の分散領域と；
前記第１の分散領域の下部に位置し、前記第２のガスが分散され、複数の区域に分割されている第２の分散領域と；
各々前記第２の分散領域のそれぞれの区域の下部に形成され、前記第２のガスが噴出される複数の噴出部と；を備えることを特徴とする請求項３５に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４０】
前記第１の分散領域及び前記第２の分散領域の少なくとも一つにイオン化のためのパワーが印加されることを特徴とする請求項３９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４１】
前記イオン化のためのパワーは、
単一周波数を有するパワーまたは混合周波数を有するパワーであることを特徴とする請求項４０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４２】
前記第１の分散領域及び前記第２の分散領域の両方にイオン化のためのパワーが印加される場合、前記第１の分散領域に印加されるパワーと前記第２の分散領域に印加されるパワーとは、異なる周波数を有することを特徴とする請求項４０に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４３】
前記第２の分散領域には、
前記第２のガスを前記複数の区域に万篇無く分散するためのガス分配板が備えられていることを特徴とする請求項３９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４４】
前記第１の分散領域、前記第２の分散領域及び前記ガス分配板の少なくとも１つにイオン化のためのパワーが印加されることを特徴とする請求項４３に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４５】
前記ガス分配板にパワーが印加される場合、前記ガス分配板の上部と下部とには、絶縁体が形成されていることを特徴とする請求項４４に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【請求項４６】
前記第１のガスは、
前記第１の分散領域から前記第２の分散領域のそれぞれの区域の外部空間を通って、前記複数の噴出部のそれぞれを取り囲む空間へ噴出されることを特徴とする請求項３９に記載のガス分離型シャワーヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００７−１９１７９２（Ｐ２００７−１９１７９２Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０３３（Ｐ２００７−１０３３）
【出願日】平成１９年１月９日（２００７．１．９）
【出願人】（５０７００８７５８）オット カンパニー リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月９日（２００７．１．９）
【出願人】（５０７００８７５８）オット カンパニー リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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