KR101019953B1 - 가스 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 공급 장치에 관한 것으로, 분리된 입력 유로를 통해 공정 가스가 세정 가스를 입력받는 가스 입력부와, 분리된 분사 유로를 통해 상기 공정 가스와 세정 가스를 분사하는 가스 분사부와, 상기 가스 입력부 중앙의 제 1 입력 유로에 공정 가스를 제공하는 공정 가스 공급부 및 상기 제 1 입력 유로를 감싸는 제 2 입력 유로에 세정 가스를 제공하는 세정 가스 공급부를 포함하는 가스 공급 장치를 제공한다. 이와 같이 공정 가스가 제공되는 공정 가스 유로와 세정 가스가 제공되는 세정 가스 유로를 분리 제작하여 가스 공급 장치의 유로 내에서 세정 가스와 공정 가스 간을 분리시켜 이들 간의 반응에 의한 반응 부산물의 발생을 방지할 수 있다.

분사, 혼합 가스, 증착, 세정, 격리, 분리, 유로

Description

가스 공급 장치{Apparatus for supplying gas}

본 발명은 가스 공급 장치에 관한 것으로, 공정 가스와 세정 가스를 챔버에 분리 공급하여 반도체 소자의 생산 수율을 증대시키고, 반도체 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 가스 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 장치는 챔버 내부에 공정 가스를 제공하여 챔버내의 반도체 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 장치이다. 이러한 반도체 제조 장치는 다수의 반도체 웨이퍼에 박막을 증착한 이후에 필수적으로 챔버 내부를 세정하는 세정 공정을 수행하여야 한다. 이는 챔버의 내부 공간에 공정 가스를 공급하기 때문에 챔버 내의 반도체 웨이퍼의 상부뿐만 아니라 챔버의 내측 벽면에도 원치않는 박막이 형성되기 때문이다. 여기서, 상기 챔버의 내측벽면에 형성된 박막을 제거하지 않을 경우, 상기 박막들이 파티클 소스로 작용하여 이후 수행되는 박막 증착 공정의 생산 수율이 저하된다.

따라서, 다수의 박막 증착 공정 이후에 세정 공정(즉, 세정 가스를 챔버 내 부에 분사)을 수행하여 챔버의 내 측벽면에 마련된 박막들을 제거하였다.

종래의 경우, 공정 가스를 공급하는 가스 유로에 공정 가스 대신 세정 가스를 공급하여 챔버 내부를 세정하였다. 즉, 공정 가스와 세정 가스가 동일한 유로를 통해 챔버 내부로 제공되었다. 이때, 공정 가스와 세정 가스의 공급은 밸브의 온/오프에 의해 제어되었다. 공정 가스 밸브를 개방하고 세정 가스 밸브를 차폐하여 가스 유로에 공정 가스를 공급하였고, 공정 가스 밸브를 차폐하고 세정 가스 밸브를 개방하여 가스 유로에 세정 가스를 공급하였다.

하지만, 종래의 경우 세정 가스와 공정 가스가 동일한 가스 유로를 통해 제공되기 때문에 유로 내에서의 원치않는 반응 부산물이 발생하는 문제가 있다.

즉, 세정 공정 직후에 증착 공정을 수행하는 경우, 가스 유로 내의 세정 가스가 완전히 제거되지 않고 잔류하게 되어, 가스 유로 내의 세정 가스와 새로이 공급되는 공정 가스가 반응하여 원치않는 반응 부산물이 발생하게 된다. 이러한 반응 부산물에 의해 가스 유로가 막히거나, 반도체 웨이퍼 상에 흡착되어 반도체 소자 제조시 결함의 원인이 되어 소자의 동작 불량 및 생산 수율을 저하시키게 된다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 가스 공급 장치 내에 공정 가스가 공급되는 공정 가스 유로와 세정 가스가 공급되는 세정 가스 유로를 분리 제작하여 잔류하는 세정 가스와 공정 가스에 의한 반응 부산물 발생을 방지하여 반도체 소자의 신뢰성을 향상시키고, 생산 수율을 증대시킬 수 있는 가스 공급 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 분리된 입력 유로를 통해 공정 가스가 세정 가스를 입력받는 가스 입력부와, 분리된 분사 유로를 통해 상기 공정 가스와 세정 가스를 분사하는 가스 분사부와, 상기 가스 입력부 중앙의 제 1 입력 유로에 공정 가스를 제공하는 공정 가스 공급부 및 상기 제 1 입력 유로를 감싸는 제 2 입력 유로에 세정 가스를 제공하는 세정 가스 공급부를 포함하는 가스 공급 장치를 제공한다.

상기 가스 분사부는 상기 공정 가스를 반응 공간에 균일하게 분사하는 분사판을 구비하고, 상기 분사판의 중앙 영역에 마련되어 상기 공정 가스를 넓게 분산시키는 분산부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 분사판은 상기 공정 가스를 분사하는 복수의 제 1 분사 홀과 상기 세정 가스를 분사하는 적어도 하나의 제 2 분사 홀을 구비하고, 상기 제 2 분사 홀의 직경이 상기 제 1 분사 홀보다 큰 것이 효과적이다.

상기 분사판의 상기 제 1 분사 홀의 밀도가 상기 분사판의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 증가하는 것이 바람직하다.

상기 가스 입력부는, 내측에 상기 제 1 입력 유로를 갖고 상측이 차폐된 제 1 입력 몸체와, 내측에 내부 공간을 갖고, 상기 내부 공간 내에 상기 제 1 입력 몸체가 삽입된 제 2 입력 몸체와, 상기 제 1 입력 몸체와 상기 제 2 입력 몸체 간을 연결 고정하는 고정부 및 상기 제 2 입력 몸체, 상기 고정부 및 상기 제 1 입력 몸체의 일부를 관통하여 상기 제 1 입력 유로와 연통된 연결 유로를 포함하고, 상기 제 1 입력 몸체와 상기 제 2 입력 몸체 사이 공간에 상기 제 2 입력 유로가 마련되는 것이 바람직하다.

상기 가스 분사부는, 분사 몸체와, 상기 분사 몸체의 중심에 마련되어 상기 공정 가스가 제공된 관통 유로 및 상기 분사 몸체 내에 마련되어 상기 세정 가스가 제공되고 중심 영역에서 가장자리 영역으로 연장된 적어도 하나의 연장 유로를 포함하고, 상기 분사판은 상기 분사 몸체의 하측에 마련되어 상기 관통 유로와 연통되는 분사 공간을 형성하고, 상기 분사판의 상기 복수의 제 1 분사 홀은 상기 분사 공간과 연통되고, 상기 제 2 분사 홀은 상기 연장 유로와 연통되는 것이 효과적이다.

상기 제 2 분사 홀은 적어도 상기 분사판의 가장자리 영역에서 분사 몸체 방향으로 상기 분사 공간을 관통하여 돌출 연장되는 것이 효과적이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 서로 다른 유로를 통해 공정 가스와 세정 가스 중 어느 하나의 가스를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 공정 가스가 제공되는 공정 가스 유로와 세정 가스가 제공되는 세정 가스 유로를 분리 제작하여 가스 공급 장치의 유로 내에서 세정 가스와 공정 가스 간을 분리시켜 이들 간의 반응에 의한 반응 부산물의 발생을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 단면도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 가스 공급 장치를 설명하기 위해 일부를 절단한 사시도이다. 도 3은 일 실시예의 가스 공급 장치의 가스 입력부의 평면도이다. 도 4는 도 3의 A-A선에 대해 자른 가스 입력부의 단면도이다. 도 5는 일 실시예의 가스 공급 장치의 가스 분사부의 평면도이다. 도 6은 도 5의 B-B 선에 대해 자른 가스 분사부의 단면도이다. 도 7은 일 실시예에 따른 가스 분사판의 일부를 절단한 사시도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 제조 장치는 반응 공간을 갖는 챔버(100)와, 상기 반응 공간에 마련된 기판 지지부(200)와, 공정 가스 분사 유로와 이와 분리된 세정 가스 분사 유로를 갖고 공정 가스와 세정 가스 중 어느 하나의 가스를 상기 반응 공간에 제공하는 가스 공급 장치(300) 그리고, 반응 공간의 가스를 배기하는 배기부(400)를 포함한다. 물론 도시되지 않았지만, 상기 반도체 제조 장치는 반응 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 장치와, 반응 공간 또는 기판 지지부(200) 상에 위치하는 기판의 온도를 조절하는 온도 조절 수단 그리고, 반응 공간의 압력을 조절하는 압력 조절 수단을 더 포함할 수도 있다.

상술한 챔버(100)는 하부 챔버 몸체(110)와, 하부 챔버 몸체(110)를 덮는 챔버 리드(120)를 포함한다. 여기서, 하부 챔버 몸체(110)의 일측에는 기판이 출입하는 기판 출입구(미도시)가 마련된다. 상기 기판 출입구는 별도의 기판 이송 챔버에 결합되어 있는 것이 바람직하다.

기판 지지부(200)는 적어도 하나의 기판(10)을 안착시키는 기판 안착판(210)과, 기판 안착판(210)에 접속된 승강축(220)과, 상기 승강축(220)을 통해 기판 안착판(210)에 승강력을 제공하는 승강부(230)를 구비한다. 그리고, 도시되지 않았지만, 기판 지지부(200)는 기판을 로딩 및 언로딩시 사용되는 복수의 리프트 핀을 더 구비한다. 또한, 기판 안착판(210)을 가열하는 가열 수단을 더 구비할 수도 있다.

가스 공급 장치(300)는 각기 분리된 가스 유로를 통해 공정 가스와 세정 가 스를 각기 입력받는 가스 입력부(310)와, 가스 입력부(310)를 통해 제공받은 공정 가스와 세정 가스를 서로 다른 유로를 통해 반응 공간에 분사하는 가스 분사부(320)와, 상기 가스 입력부(310)에 공정 가스를 제공하는 공정 가스 공급부(330)와, 상기 가스 입력부(310)에 세정 가스를 제공하는 세정 가스 공급부(340)를 포함한다. 그리고 도 1에 도시된 바와 같이 상기 세정 가스 공급부(340)와 가스 입력부(310)의 세정 가스 유로 사이를 연결하는 연결관(350)을 더 구비한다. 또한, 상기 공정 가스 공급부(330)와 가스 입력부(310)의 공정 가스 유로 사이를 연결하는 연결 파이프를 더 구비할 수 있다.

이와 같이 본 실시예의 가스 공급 장치(300)는 공정 가스와 세정 가스를 각기 분리된 유로를 통해 공급받고, 공급받은 공정 가스와 세정 가스를 각기 분리된 유로를 통해 반응 공간에 분사하여 가스 공급 장치(300) 내의 가스 유로 내에서의 공정 가스와 세정 가스 간의 반응을 사전에 차단할 수 있다. 또한, 본 실시예의 가스 공급 장치(300)는 공정 가스와 세정 가스를 동시에 제공하지 않고, 서로 다른 시간 동안 제공하는 것이 효과적이다. 그리고, 가스 공급 장치(300)는 공정 가스를 반응 공간(즉, 기판의 상측 영역)에 균일하게 분사하고, 다량의 세정 가스를 짧은 시간 동안 반응 공간에 제공한다. 이는 공정 가스의 균일 분사를 통해 기판(10) 상에 박막을 균일하게 증착할 수 있기 때문이다. 그리고, 짧은 시간 내에 다량의 세정 가스를 반응 공간에 제공하여 챔버(100) 내부의 세정 시간을 단축시킬 수 있다.

상술한 기능과 동작을 수행하는 가스 공급 장치(300)의 요소들을 살펴보면 다음과 같다.

가스 입력부(310)는 그 중앙에 공정 가스가 이동하는 제 1 입력 유로와, 제 1 입력 유로의 둘레를 따라 제 1 입력 유로와 분리되고 세정 가스가 이동하는 제 2 입력 유로를 포함한다.

즉, 가스 입력부(310)는 그 내측에 제 1 입력 유로(PL1)를 갖고 상측이 차폐된 제 1 입력 몸체(311)와, 제 1 입력 몸체(311) 외측에 제 2 입력 유로(PL2)를 갖는 제 2 입력 몸체(312)와, 제 1 입력 몸체(311)와 제 2 입력 몸체(312) 간을 연결 고정하는 고정부(313)와, 제 2 입력 몸체(312)와 상기 고정부(313) 그리고, 제 1 입력 몸체(311)의 일부를 관통하여 상기 제 1 입력 몸체(311)의 제 1 입력 유로(PL1)와 연통된 연결 유로(PC1)를 포함한다. 연결 유로(PC1)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 측방향에서 제 1 입력 유로(PL1)에 연결된다. 측방향은 제 1 입력 몸체(311)의 측벽면 방향을 지칭한다. 즉, 제 1 입력 유로(PL1)의 장방향(즉, 유로의 연장 방향)에 대한 수직한 방향으로 연결 유로(PC1)가 연결된다. 이를 통해 연결 유로(PC1)을 통해 입력되는 공정 가스가 제 1 입력 유로(PL1)의 측면에 부딪히게 되어 공정 가스의 직진성을 어느 정도 완화할 수 있다. 이를 통해 공정 가스를 챔버 내부에 균일하게 분사시킬 수 있게 된다.

여기서, 제 2 입력 몸체(312)는 상측에서 하측 방향으로 관통하는 내부 공간을 갖고, 이 내부 공간 내에 제 1 입력 몸체(311)가 삽입되어 있다. 따라서, 제 2 입력 몸체(312)의 내측면과 제 1 입력 몸체(311)의 외측면 사이의 내부 공간이 제 2 입력 유로(PL2)로 작용한다.

제 1 입력 몸체(311)는 상측이 차폐된 파이프 형상으로 제작된다. 이와 같이 제 1 입력 몸체(311)의 상측부를 차폐함으로 인해 제 1 입력 몸체(311)의 제 1 입력 유로(PL1)와 제 2 입력 몸체(312)의 제 2 입력 유로(PL2)간을 분리시킬 수 있다.

제 2 입력 몸체(312)는 상하로 관통된 파이프 형상으로 제작하고, 그 내측 직경이 상기 제 1 입력 몸체(311)의 최대 직경 보다 큰 것이 바람직하다. 도 4에 도시된 바와 같이 제 2 입력 몸체(312)의 상측의 내측 직경이 하측의 내측 직경보다 큰 것이 효과적이다. 이는 가스 입력부(310)와 가스 분사부(320) 간의 결합시 결합 마진을 주기 위한 것이다. 그리고, 앞서 언급한 바와 같이 제 2 입력 몸체(312)의 관통 영역(즉, 내부 공간 또는 제 2 입력 유로) 내측으로 제 1 입력 몸체(311)가 삽입된다. 이를 통해 제 1 입력 몸체(311)의 외측 둘레를 따라 띠 형태의 제 2 입력 유로(PL2)가 정의된다. 그리고, 이와 같이 제 2 입력 몸체(312) 내측으로 제 1 입력 몸체(311)를 인입시켜 가스 입력부(310)를 다기관 형태로 집적시켜 제작할 수 있게 되어 가스 입력부(310)의 크기를 줄일 수 있게 된다. 그리고, 이를 통해 제 2 입력 몸체(312)의 제 2 입력 유로(PL2)는 가스 입력부(310)의 상측에서 세정 가스를 제공받을 수 있다.

이와 같이 본 실시예에서는 제 1 입력 몸체(311)가 제 2 입력 몸체(312) 내측 공간으로 인입되어 있기 때문에 고정부(313)를 통해 제 1 입력 몸체(311)를 제 2 입력 몸체(312)에 고정시키는 것이 바람직하다. 또한, 고정부(313)를 통해 제 1 입력 몸체(311)와 제 2 입력 몸체(312) 사이의 제 2 입력 유로(PL2)의 사이즈를 균일하게 유지할 수 있게 된다. 또한, 본 실시예에서는 제 1 입력 몸체(311)에 접속 된 고정부(313)의 내측에 제 1 입력 유로(PL1)와 연통된 연결 유로(PC1)를 형성하여 제 1 입력 유로(PL1)에 공정 가스를 제공할 수 있게 된다. 고정부(313)는 제 1 입력 몸체(311)의 외측벽면과 제 2 입력 몸체(312)의 내측 벽면에 접속된다. 이를 통해 공정 가스를 제 1 입력 유로(PL1)의 측방향으로 제공할 수 있게 된다.

본 실시예에서는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 고정부(313)를 제 1 입력 유로(PL1)와 제 2 입력 유로(PL2)의 사이 공간에 마련된 판 형상으로 제작한다. 이때, 판 형상의 고정부(313)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 관통된 복수의 관통홀(315)을 구비한다. 고정부(313)에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 제 2 입력 유로(PL2)는 고정부(313)를 기준으로 상측 제 2 입력 유로(PL2-a)와 하측 제 2 입력 유로(PL2-b)로 분리된다.

그리고, 본 실시예에서는 제 2 입력 몸체(312)와 고정부(313) 그리고 제 1 입력 몸체(311)를 관통하여 제 1 입력 유로(PL1)와 연통되는 연결 유로(PC)를 포함한다. 연결 유로(PC)는 제 2 입력 몸체(312)의 외측면에서 내측면 방향으로 관통하고, 고정부(313)를 수평 방향으로 관통하고, 제 1 입력 몸체(313)의 내측면에서 외측면 방향으로 관통한다. 이를 통해 가스 입력부(310)의 측면으로부터 공정 가스를 제공할 수 있게 된다.

본 실시예에서는 하나의 연결 유로(PC)가 마련됨을 중심으로 설명 및 도시하였지만, 증착 공정시 사용되는 공정 가스의 개수에 따라 한개 이상의 연결 유로(PC)가 마련될 수도 있다.

가스 분사부(320)는 공정 가스를 제공받아 반응 공간에 균일하게 분사하는 분사 공간과, 상기 분사 공간과 분리되고 세정 가스를 제공받아 반응 공간에 분사하는 복수의 분사 유로를 포함한다.

즉, 가스 분사부(320)는 챔버 리드(120)에 결합된 분사 몸체(321)와, 분사 몸체(321)의 중심 영역을 상측에서 하측 방향으로 관통하는 관통 유로(PT)와, 상기 관통 유로(PT)와 분리되고 상기 분사 몸체(321) 내에 마련되어 중심 영역에서 가장자리 영역으로 연장된 적어도 하나의 연장 유로(PE1, PE2; PE)와, 상기 분사 몸체(321)의 하측에 마련되어 상기 관통 유로(PT)와 연통되는 분사 공간(IA)을 형성하고, 상기 분사 공간(IA)과 연통되는 복수의 제 1 분사 홀(322a)과, 상기 연장 유로(PE)와 연통되는 적어도 하나의 제 2 분사 홀(322b)을 갖는 분사판(322)을 포함한다.

분사 몸체(321)는 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 대략 원형 판 형상으로 제작된다. 분사 몸체(321)는 그 일부가 챔버(100)의 반응 공간으로 노출되도록 챔버(100)의 챔버 리드(120)에 결합된다. 여기서, 분사 몸체(321)의 중심이 챔버 리드(120) 즉, 반응 공간의 중심에 위치하는 것이 바람직하다. 이때, 도시되지 않았지만, 분사 몸체(321)와 챔버 리드(120) 간열 결합하기 위한 결합 부재와, 분사 몸체(321)와 챔버 리드(120)간의 밀봉을 위한 밀봉 부재를 더 구비한다. 결합 부재로 볼트 또는 나사를 사용할 수 있고, 용접 등의 방법을 사용할 수도 있다. 또한, 밀봉 부재로 가스켓 또는 오링 등을 사용할 수도 있다. 그리고, 분사 몸체(321)의 중심 영역에는 가스 입력부(310)가 결합된다. 이때, 분사 몸체(321)와 가스 입력부(310) 간의 결합시에도 결합 부재 및 밀봉 부재가 적용되는 것이 효과적이다.

여기서, 가스 입력부(310)의 제 1 입력 유로(PL1)는 분사 몸체(321)의 중심에 형성된 관통 유로(PT)와 연통된다. 즉, 가스 입력부(310)의 제 1 입력 몸체(311)의 하측 바닥면이 관통 유로(PT) 주변의 분사 몸체(321)의 상측면에 결합된다. 이를 통해 제 1 입력 유로(PL1)를 통해 제공된 공정 가스가 관통 유로(PT)를 통해 분사 몸체(321)의 중심 하측 영역으로 제공된다.

연장 유로(PE)는 관통 유로(PT) 둘레에 마련된 홈(또는 링) 형상의 제 1 연장 유로(PE1)와, 제 1 연장 유로(PE1)의 하측 영역에서 분사 몸체(321)의 가장자리 영역으로 연장된 적어도 하나의 제 2 연장 유로(PE2)를 포함한다. 상기 제 2 연장 유로(PE2)는 분사 몸체(321)의 바닥면에 대하여 평행하게 연장되는 것이 효과적이다. 도 5에서는 3개의 제 2 연장 유로(PE2)가 도시되었다. 하지만 제 2 연장 유로(PE2)는 이보다 많거나 적은 개수로 형성될 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 제 2 연장 유로(PE2)의 끝단이 상기 분사 몸체(321)를 관통할 수도 있다. 이를 통해 세정 가스를 분사 몸체(321)의 측면 방향으로도 분사시킬 수 있다.

여기서, 연장 유로(PE)는 가스 입력부(310)의 제 2 입력 유로(PL2)와 연통된다. 이를 통해 제 2 입력 유로(PL2)를 통해 제공된 세정 가스가 연장 유로(PE)를 통해 반응 공간에 제공될 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 연장 유로(PE)의 구조에 의해 가스 입력부(310)의 제 2 입력 유로(PL2)로부터 수직하게(즉, 상측에서 하측 방향으로) 제공된 세정 가스는 연장 유로(PE)에 의해 수평하게(즉, 중심에서 가장자리 방향으로) 제공된다. 이를 통해 반응 공간의 중심 영역 상측으로 제공된 세정 가스가 반응 공간의 가장 자리 영 역으로 이동할 수 있게 된다.

분사판(322)은 분사 몸체(321)의 하측 바닥면에 접속되어, 분사 몸체(321)와 분사판(322) 사이에 분사 공간(IA)을 형성한다.

분사판(322)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 분사판(322)의 바닥면에는 분사 공간(IA)과 연통되는 복수의 제 1 분사 홀(322a)을 구비한다. 복수의 제 1 분사 홀(322a)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 분사판(322)의 전면에 균일하게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 분사판(322)는 그 중심 영역에 공정 가스를 가장자리 영역으로 넓게 분산시키는 분산부(322c)를 구비한다. 여기서, 분산부(322c)는 분사판(322)의 바닥 영역 중 관통 유로(PT) 하측의 바닥면에 형성되는 것이 바람직하다. 분산부(322c)는 상기 바닥면 중 제 1 분사 홀(322a)이 형성되지 않는 중심 영역을 지칭한다. 이러한 분산부(322c)는 배플 기능을 수행한다. 즉, 관통 유로(PT)를 통해 직접 분사되는 공정 가스는 그 직진성이 강하다. 이로인해 관통 유로(PT) 하측에 제 1 분사 홀(322a)이 형성되는 경우 대부분의 공정 가스가 분사 공간(IA)내에서 넓게 퍼지지 못하고, 관통 유로(PT) 하측의 제 1 분사 홀(322a)을 통해 분사되게 된다. 이로인해 반응 공간에 균일하게 공정가스를 제공하지 못하게 된다. 이에 본 실시예에서는 관통 유로(PT) 하측 영역에는 제 1 분사 홀(322a)이 위치하지 않는 분산부(322c)를 두어, 관통 유로(PT)로부터 분사되는 공정 가스가 분산부(322c)(즉, 분사판(322)의 표면)와 부딪친 다음 분사 공간(IA)으로 넓게 확산되도록 한다. 따라서, 분사 공간(IA)으로 넓게 퍼진 공정 가스가 복수의 제 1 분사 홀(322a)에 의해 반응 공간에 분사됨으로 인해 공정 가스를 반응 공간에 균일하게 분사시킬 수 있다.

또한, 복수의 제 1 분사 홀(322a)의 밀도(즉, 단위 면적당 제 1 분사 홀의 개수)가 관통 유로(PT) 하측 인접 영역에서 가장 자리 영역 방향으로 갈수록 클 수록 효과적이다. 즉, 이는 관통 유로(PT) 하측 인접 영역에서의 제 1 분사 홀(322a) 간의 간격이 가장자리 영역 방향으로 갈수록 좁아짐을 의미한다. 이는 관통 유로(PT) 하측 인접 영역에서의 공정 가스의 직진성이 가장자리 영역 보다 크기 때문이다. 상기와 같이 제 1 분사 홀(322a)의 밀도를 조절하여 분사판(322)의 제 1 분사 홀(322a)을 통해 반응 공간에 공정 가스를 균일하게 제공할 수 있게 된다.

그리고, 분사판(322)의 바닥면에서 분사 몸체(321) 방향으로 돌출되어 연장 유로(PE)와 연통되는 적어도 하나의 제 2 분사 홀(322b)을 구비한다. 이때, 제 2 분사 홀(322b)은 분사 공간(IA)을 관통하고, 분사 몸체(321)의 하측 바닥면의 일부(즉, 분사 몸체(321)의 하측 바닥표면에서 연장 유로(PE) 사이)를 관통하기 때문에 제 2 분사 홀(322b)와 분사 공간(IA)은 연통되지 않고 분리될 수 있다. 도 6 및 도 7에서는 하나의 연장 유로(PE)에 하나의 제 2 분사 홀(322b)이 연통됨을 도시하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 하나의 연장 유로(PE)에 하나 이상의 제 2 분사 홀(322b)이 연통될 수 있다. 그리고, 본 실시예에서는 짧은 시간에 많은 량의 세정 가스를 제공하기 위해 제 2 분사 홀(322b)의 홀 직경이 제 1 분사 홀(322b) 보다 큰(약 1.5 내지 10배) 것이 효과적이다.

그리고, 가스 입력부(310)와 세정 가스 공급부(340)의 사이에 마련된 연결관(350)은 그 내부에 상하로 관통된 유로를 갖는 파이프 형상으로 제작된다. 이때, 연결관(350)의 상측에는 세정 가스 공급부(340)가 접속되고, 하측에는 가스 입력부(310)의 제 2 입력 몸체(312)가 접속된다.

이와 같이 본 실시예의 가스 공급 장치(300)는 공정 가스 공급부(330)에 의한 공정 가스를 연결 유로(PC1)을 통해 가스 공급 장치(300)의 상측 측방향에서 공정 가스를 공급하고, 가스 입력부(310)의 중앙 통로(즉, 제 1 입력 유로(PL1))를 통해 공정 가스를 이송시킨다. 이와 같이 이송된 공정 가스는 가스 분사부(320)의 전면(즉, 중앙 및 가장자리)에서 분사된다. 반면에 가스 공급 장치(300)는 세정 가스 공급부(340)에 의한 세정 가스를 연결관(350)을 통해 가스 공급 장치(300)의 상측 방향에서 제공하고, 가스 입력부(310)의 중앙 통로(즉, 제 1 입력 유로(PL1))를 감싸는 통로(즉, 제 2 입력 유로(PL2))를 통해 세정 가스를 이송시킨다. 그리고, 가스 분사부(320)에 연통된 제 2 분사 홀(322b)에 의해 가스 분사부(320)의 일부 영역(즉, 가장자리 영역)에서 분사된다.

상술한 설명에서 서로 다른 요소들 간의 결합 또는 접합(접속)시에는 이들 간을 결합시키기 위한 별도의 결합 부재를 구비한다. 또한, 필요에 따라 접속면에서의 누설을 방지하기 위한 별도의 밀봉 수단이 더 추가될 수도 있다. 또한, 결합 공정의 편의와 누설 방지를 위해 끼워맞춤 형태의 소정의 돌기 또는 홈 등이 형성될 수도 있다.

상술한 구조를 갖는 가스 공급 장치를 갖는 반도체 제조 장치의 제조 방법을 간략히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 챔버(100) 내의 기판 지지부(200)에 기판(10)을 로딩시킨다. 이어서, 가스 공급 장치(300)를 통해 공정 가스를 챔버(100)의 반응 공간에 분사한다. 이때, 공정 가스는 공정 가스 공급부(330)로부터 가스 입력부(310)의 연결 유로(PC1)를 거쳐 제 1 입력 유로(PL1)로 제공되고, 제 1 입력 유로(PL1)와 연통된 관통 유로(PT)를 거쳐 분사 공간(IA)으로 제공된다. 이어서, 분사 공간(IA)으로 제공된 공정 가스는 분사 공간(IA)과 연통된 복수의 제 1 분사 홀(322a)을 통해 반응 공간에 분사된다. 이와 같이 제공된 공정 가스는 반응 공간에서 반응하여 기판(10) 상에 박막을 형성한다. 이때, 공정 가스의 반응성을 높이기 위해 기판(10)을 가열하거나 반응 공간에 플라즈마를 발생시킬 수도 있다. 이어서, 공정 가스 공급을 차단한 다음 박막이 형성된 기판(10)을 언로딩한다.

이후, 별도의 기판을 로딩시키지 않은 상태에서 가스 공급 장치(300)를 통해 세정 가스를 챔버(100)의 반응 공간에 제공한다.

이때, 세정 가스는 세정 가스 공급부(340)로부터 가스 입력부(310)의 제 2 입력 유로(PL1)로 제공되고, 제 2 입력 유로(PL1)와 연통된 연장 유로(PE)를 거쳐 제 2 분사 홀(322b)을 통해 챔버(100)의 반응 공간에 제공된다. 이와 같이 제공된 세정 가스에 의해 챔버(100) 내부를 세정한다. 이때, 세정력 향상을 위해 챔버 내부에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이어서, 세정 가스 공급을 차단한 다음 박막이 형성될 새로운 기판(10)을 로딩하여 앞서 설명한 증착 공정을 적어도 1회 이상 수행한다.

이와 같이 본 실시예의 반도체 제조 장치는 기판 상에 박막 형성을 위한 증착 공정시 사용하는 공정 가스와, 챔버 내부 세정을 위한 세정 공정시 사용하는 세 정 가스를 각기 서로 다른 유로를 통해 반응 공간에 제공함으로 인해 유로 내에서의 세정 가스와 공정 가스의 반응에 의한 부산물 발생을 방지할 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 단면도.

도 2는 일 실시예에 따른 가스 공급 장치를 설명하기 위해 일부를 절단한 사시도.

도 3은 일 실시예의 가스 공급 장치의 가스 입력부의 평면도.

도 4는 도 3의 A-A선에 대해 자른 가스 입력부의 단면도.

도 5는 일 실시예의 가스 공급 장치의 가스 분사부의 평면도.

도 6은 도 5의 B-B 선에 대해 자른 가스 분사부의 단면도.

도 7은 일 실시예에 따른 가스 분사판의 일부를 절단한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 챔버 200 : 기판 지지부

300 : 가스 공급 장치 310 : 가스 입력부

311, 312 : 입력 몸체 313 : 고정부

320 : 가스 분사부 321 : 분사 몸체

322 : 분사판 330 : 공정 가스 공급부

340 : 세정 가스 공급부

Claims (7)

1. 중앙에 형성되어 공정 가스가 이동하는 제 1 입력 유로와, 상기 제 1 입력 유로를 감싸며 세정 가스가 이동하는 제 2 입력 유로를 포함하는 가스 입력부;

   상호 분리된 각각의 분사 유로를 통해 상기 공정 가스와 세정 가스를 분사하는 가스 분사부;

   상기 제 1 입력 유로에 공정 가스를 제공하는 공정 가스 공급부; 및

   상기 제 2 입력 유로에 세정 가스를 제공하는 세정 가스 공급부를 포함하고,

   상기 공정 가스는 측방향에서 제 1 입력 유로로 이송되고, 상기 세정 가스는 상측 방향에서 제2 입력 유로로 이송되며,

   상기 가스 분사부는

   공정 가스를 반응 공간에 균일하게 분사하는 분사판과, 내부에 중심영역에서 가장자리 영역으로 연장되어 세정가스를 공급하는 적어도 하나의 연장 유로를 포함하고,

   상기 분사판은 상기 공정 가스를 분사하는 복수의 제 1 분사 홀과 상기 세정 가스를 분사하며 연장 유로와 연통형성된 적어도 하나의 제 2 분사 홀을 구비하고,

   상기 제 2 분사 홀의 직경이 상기 제 1 분사 홀보다 큰 가스 공급 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 분사판의 중앙 영역에 마련되어 상기 공정 가스를 넓게 분산시키는 분산부를 포함하는 가스 공급 장치.
3. 삭제
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 분사판의 상기 제 1 분사 홀의 밀도가 상기 분사판의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 증가하는 가스 공급 장치.
5. 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가스 입력부는

   내측에 상기 제 1 입력 유로를 갖는 제 1 입력 몸체;

   내측에 내부 공간을 갖고, 상기 내부 공간 내에 상기 제 1 입력 몸체가 삽입된 제 2 입력 몸체;

   상기 제 1 입력 몸체와 상기 제 2 입력 몸체 사이 공간에 마련된 상기 제 2 입력 유로;

   상하 방향으로 관통되며 상기 제 2 입력 유로와 연통되는 관통홀을 구비하는 판 형상으로서, 상기 제 1 입력 몸체 외측벽면과 제 2 입력 몸체 내측 벽면에 접속되어 상기 제 1 입력 몸체와 상기 제 2 입력 몸체를 연결하는 고정부;

   공정 가스를 측방향으로 제공할 수 있도록 상기 고정부를 수평방향으로 관통하고, 상기 제 2 입력 몸체 및 상기 제 1 입력 몸체의 측벽면 일부를 관통하여 상기 제 1 입력 유로와 연통된 연결 유로;

   를 포함하는 가스 공급 장치.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 가스 분사부는,

   분사 몸체;

   상기 분사 몸체의 중심에 마련되어 상기 공정 가스가 제공된 관통 유로;를 포함하며,

   상기 연장 유로는 상기 분사 몸체 내에 마련되고,

   상기 분사판은 상기 분사 몸체의 하측에 마련되어 상기 관통 유로와 연통되는 분사 공간을 형성하고, 상기 분사판의 상기 복수의 제 1 분사 홀은 상기 분사 공간과 연통되고, 상기 제 2 분사 홀은 상기 연장 유로와 연통되는 가스 공급 장치.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 제 2 분사 홀은 적어도 상기 분사판의 가장자리 영역에서 분사 몸체 방향으로 상기 분사 공간을 관통하여 돌출 연장된 가스 공급 장치.

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