KR100453390B1 - 진공 증착장비용 가스 인젝터 노즐 - Google Patents

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Abstract

가변 개구를 갖는 가스 인젝터 노즐에 관해 개시하고 있다. 본 발명의 가스 인젝터 노즐은, 반도체 소자 제조에 사용되는 진공 증착장비에서 공급가스를 분사시키기 위해 반도체 기판의 중앙 상부에 위치하고 그 단부가 상기 반도체 기판의 중앙을 향하여 개구된 것으로서, 상기 가스 인젝터 노즐 단부의 내주면에 형성된 제1 나사산과; 상기 제1 나사산에 대응되는 제2 나사산을 외주면에 가지며, 적어도 2개의 분리된 삽입부를 가지도록 제거된 절개부를 가진 볼트형태의 가스 유로 변경부재를 구비하여, 가변 개구를 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

진공 증착장비용 가스 인젝터 노즐 {Gas injector nozzle for use in vacuum deposition apparatus}
본 발명은 진공 증착장비용 가스 인젝터 노즐에 관한 것으로, 특히 가변 개구를 갖는 가스 인젝터 노즐에 관한 것이다.
현재, 반도체 소자를 제조하기 위한 진공 증착장비의 챔버에 가스를 도입하기 위해 인젝터의 단부에 샤워헤드(showerhead)를 부착하여 널리 사용하고 있다. 샤워헤드는 미세 가스분사구를 가진 구조체로서 공급가스가 반도체 기판 상에 균일하게 공급되도록 해준다. 그러나, 이와 같은 샤워헤드는 미세 가스분사구를 갖기 때문에 샤워헤드의 내부에서 공급가스 정체되어 반도체 소자의 불량을 야기하는 미립자(particle)를 발생시킬 염려가 있다. 또한, 챔버히터가 챔버의 외부에 위치하고 있는 경우, 반도체 기판과 챔버히터 사이에 샤워헤드가 놓여 히터의 복사열이 반도체 기판에 도달하는 것을 샤워헤드가 방해하는 문제도 있다.
따라서, 진공 증착장비에서 가스의 챔버 내 분포가 큰 문제를 일으키지 않는다면 샤워헤드를 사용하지 않고 인젝터만을 사용하여 챔버 내에 가스를 도입하는 방법도 실제 공정에 적용되고 있는 형편이다. 도 1에 인젝터만을 사용하여 챔버 내에 가스를 도입하는 진공 증착장비를 개략적으로 도시하였다.
도 1을 참조하면, 진공 증착장비의 챔버(100) 내에서 반도체 기판(130)이 서셉터(120) 위에 놓여 있다. 서셉터(120)는 서셉터 지지대(110)에 의해 지지되어 있는데, 서셉터 지지대(110)는 상하 이동기구에 의해 서셉터(120)를 상하방향(H)으로 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 가스 인젝터(140)는 반응가스가 반도체 기판(130)의 상부에서 분사될 수 있도록 7자 형태로 꺾여있다. 가스 인젝터(140)의 노즐에서 A-A' 선에 따른 단면은 통상적으로 원형으로 되어 있다. 한편, 상하방향으로 이동가능한 서셉터(120)는 반도체 기판(130)과 가스 인젝터(140)의 노즐 사이의 거리를 변화시켜 최적 조건에서 공정이 이루어질 수 있게 해준다. 여기서, 최적 조건이라는 가스 인젝터(140)의 노즐에서 나오는 반응가스의 흐름이 반도체 기판(130)에 균일하게 접촉하여 균일한 두께의 증착막이 반도체 기판(130) 상에 형성되도록 해주는 공정조건을 의미한다. 여기서 반응가스의 흐름을 조절하는 요소는 1) 반응가스의 시간당 공급량, 및 2) 반도체 기판과 가스 인젝터 노즐 사이의 거리이다. 이 두 가지 변수에 의해 가스 인젝터(140)에서 나오는 반응가스량과 반도체 기판(130)의 가장자리를 지나가는 가스량의 비율을 조절할 수 있다. 반도체 기판(130)과 가스 인젝터(140) 노즐 사이의 거리가 충분히 멀 경우 이러한 가스량의 비율 조절에 의해 균일한 두께의 증착막을 반도체 기판(130) 상에 형성하는 것이 가능하다. 그러나, 공정 조건을 테스트하는 등의 특별한 경우에는 반도체 기판(130)과 가스 인젝터(140) 노즐 사이의 거리를 상당히 근접시켜야 하는데, 이 때에는 반도체 기판(130)의 중앙과 가장자리 사이의 부분에서 증착막의 두께가 얇아지는 문제가 발생한다.
따라서, 균일한 박막증착을 보장하기 위해 가스 인젝터(140) 노즐에서의 개구의 개수, 크기 등을 다양하게 바꾸는 설계변경을 할 수도 있지만 이럴 경우에는 많은 비용이 소요되어 결과적으로 반도체 소자의 원가를 상승시키는 문제를 야기한다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 비교적 간단한 방법으로 가스 인젝터 노즐의 개구의 개수, 크기 등을 변화시켜 반도체 기판 상에 균일한 막을 증착시킬 수 있는 가스 인젝터 노즐을 제공하는 것이다.
도 1은 인젝터만을 사용하여 챔버 내에 가스를 도입하는 진공 증착장비를 개략적으로 도시한 단면도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 인젝터 노즐의 단면도; 및
도 3은 도 2의 B-B' 선에 따른 단면도이다.
* 도면 중의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 챔버
110 : 서셉터 지지대
120 : 서셉터
130 : 기판
140 : 가스 인젝터
200 : 가스 인젝터 노즐의 단부
210 : 제1 나사산
220 : 제2 나사산
230 : 삽입부
232 : 절개부
240 : 차단판
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 가스인젝터 노즐은, 반도체소자 제조용 진공증착장비에서 공급가스를 분사시키기 위해 반도체 기판의 중앙 상부에 위치하고 그 단부는 상기 반도체 기판의 중앙을 향하여 개구되되 상기 단부의 내주면에는 제1나사산이 형성되어 있으며, 상기 제1나사산에 대응되는 제2나사산을 외주면에 가지는 볼트형태의 가스유로 변경부재가 상기 단부에 체결되는데, 가스가 옆방향으로 분사되도록 상기 볼트형태로 돌출된 부위에는 수직 절개부가 형성되어 있어서 상기 가스유로 변경부재가 상기 단부에 삽입되어 들어가는 정도에 따라 상기 수직 절개부에 의한 개구의 크기가 변하는 가변개구를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제거된 절개부가 원형대칭형태를 갖는 것이 바람직하며, "+"자 형태를 갖는 것이 더욱 바람직하다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 인젝터 노즐의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 가스 인젝터 노즐 단부(200)의 내주면에는 제1 나사산(210)이 형성되어 있다. 또한, 볼트 형태의 가스 유로 변경기는, 노즐 단부(200) 내로 삽입되는 4개의 삽입부(230)와 이에 부착된 차단판(240)으로 이루어져 있다. 각각의 삽입부(230)의 외주면에는 제1 나사산(210)에 대응하는 제2 나사산(220)이 형성되어 있다. 이해가 쉽도록 예를 든다면, 볼트 형태의 가스 유로 변경기는 볼트의 나사산 형성부를 원형대칭인 "+"자형으로 절개하여 만들어졌다고 볼 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 가스 유로 변경기가 가스 인젝터 노즐 단부(200)에 회동 결합할 경우 가스 공급방향에 수직인 방향으로 4개의 슬릿(slit) 형태의 개구들을 얻을 수 있다. 만약, 가스 유로 변경기가 "-"자 형태로 절개되었다면 2개의 슬릿 형태의 개구를 얻을 수 있음은 물론이다.
이와 같은 가스 인젝터 노즐의 동작은 다음과 같다. 가스 유로 변경기를 회전시켜서 C' 방향으로 삽입부(230)들을 노즐 단부(200)의 내부로 삽입시키면 개구부의 크기는 작아지며, 반대로 가스 유로 변경기를 회전시켜서 C 방향으로 삽입부(230)들을 노즐 단부(200)의 밖으로 빼내면 개구부의 크기는 커진다.
이와 같이 만들어지는 개구들은 노즐에 대해 직각 방향으로 가스를 분사시키게 되므로, 분사 가스는 반도체 기판에 직접 분사되는 것이 아니라 반도체 기판에 평행한 방향으로 분사되게 된다. 이와 같이 하면, 노즐에서 나오는 반응가스가 반도체 기판에 직접 충돌하지 않기 때문에 막 증착공정 중에 미립자 발생이 줄어드는 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 반도체 기판의 중앙부로 반응가스가 몰리지 않게 되므로 형성된 박막의 두께 불균일성을 방지할 수 있다. 더욱이, 개구 슬릿의 크기를 간단한 방법으로 변화시킬 수 있기 때문에 최적의 공정 조건을 잡기에 유리하다.
도 3은 도 2의 B-B' 선에 따른 단면도이다.
도 3에서는 도시의 명확화를 위해 제1 나사산과 제2 나사산을 생략한 상태로 도시하였다. 도 3을 참조하면, 가스 유로 변경기의 삽입부(230)들이 "+"자형 절개부(232)에 의해 제거된 상태로 가스 인젝터 노즐 단부(200)에 삽입되어 있음을 알 수 있다.
본 발명의 장치를 사용하면, 반도체 기판과 가스 인젝터 노즐 단부 사이의 거리가 변하더라도 공정 조건을 용이하게 잡을 수 있으며, 장비를 개조하지 않아도 되므로 원가를 절감할 수 있다.

Claims (3)

  1. 반도체소자 제조용 진공증착장비에서 공급가스를 분사시키기 위해 반도체 기판의 중앙 상부에 위치하고 그 단부는 상기 반도체 기판의 중앙을 향하여 개구되되 상기 단부의 내주면에는 제1나사산이 형성되어 있으며, 상기 제1나사산에 대응되는 제2나사산을 외주면에 가지는 볼트형태의 가스유로 변경부재가 상기 단부에 체결되는데, 가스가 옆방향으로 분사되도록 상기 볼트형태로 돌출된 부위에는 수직 절개부가 형성되어 있어서 상기 가스유로 변경부재가 상기 단부에 삽입되어 들어가는 정도에 따라 상기 수직 절개부에 의한 개구의 크기가 변하는 가변개구를 가지는 것을 특징으로 하는 가스인젝터 노즐.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절개부가 원형 대칭형인 것을 특징으로 하는 진공 증착장비의 가스 인젝터 노즐.
  3. 제2항에 있어서, 상기 절개부가 "+"자 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 진공 증착장비의 가스 인젝터 노즐.
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