KR20020012342A

KR20020012342A - 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트

Info

Publication number: KR20020012342A
Application number: KR1020000045598A
Authority: KR
Inventors: 김태훈; 김병철; 손권; 임봉순
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2002-02-16
Also published as: JP2002057113A; TW492077B; US20020014203A1; US6367415B2; KR100336524B1; JP3511014B2

Abstract

본 발명은 플라즈마의 증착시 챔버내의 열손실이 방지되게 하므로서 투시창에의 폴리머 응착을 극소화시켜 관리가 용이하고, 가공시의 제품 불량률이 저감될 수 있도록 하는 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트에 관한 것으로서, 상기의 목적 달성을 위하여 본 발명은 챔버(3)의 외벽을 이루는 제2일렉트로드(10)의 측면 일측에 소정의 크기로 개구(11)를 형성하고, 상기 개구(11)의 외측의 주연부를 돌출되게 형성한 브라켓(20)과; 상기 브라켓(20)의 내부로 삽입되면서 상기 개구(11)의 외측 주연부와는 O링(31)에 의해 긴밀하게 밀착되는 투시창(30)과; 상기 브라켓(20)의 외측면을 개방시킨 홀(21)의 외주연 단부를 따라 구비되며, 상기 브라켓(20)의 서로 대응되는 외주연 단부에 일단이 힌지결합되고, 타단은 체해결이 가능하게 잠금수단(41)에 의해 결합되는 캡부재(40)와; 상기 캡부재(40)의 내측면에 부착되면서 상기 브라켓(20)의 외측면으로 형성한 홀(21)과 상기 투시창(30)의 일면으로 동시에 긴밀하게 밀착되게 삽입되는 단열부재(50)를 포함하는 구성으로 형성되도록 하는데 특징이 있다.

Description

반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트{View port of chemical vapor deposition device for manufacturing semiconduct}

본 발명은 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마의 증착시 챔버내의 열손실이 방지되게 하므로서 투시창에의 폴리머 응착을 극소화시켜 관리가 용이하고, 가공시의 제품 불량률이 저감될 수 있도록 하는 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정에서 기체 상태의 화합물을 화학적 반응에 의해서 웨이퍼의 표면에 적층하게 되는 공정을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, 이하 약칭하여 CVD라 함) 공정이라고 하며, 이는 시스템의 압력에 따라 대기압 화학기상증착 시스템, 저압 화학기상증착 시스템, 고압 화학기상증착 시스템 등으로서 분류된다.

한편 플라즈마를 이용하여 증착을 행하는 PE(Plasma Enhanced) CVD는 0.1~5.0Torr의 저압 상태에서 글로우 방전에 의해 높은 에너지를 얻은 전자가 중성 상태의 가스 분자와 충돌하여 가스 분자들을 분해하고, 이들 분해된 가스 상호간의 반응에 의해 증착을 행하게 되는 증착법이다.

이러한 PE CVD에서 플라즈마의 형성을 위해서는 도 1에서와 같이 통상 하나 이상의 일렉트로드(1)(2)가 필요로 되며, 이 일렉트로드(1)(2)에 고주파 전력이 공급되므로서 프로세스 챔버(3)내에 충진시킨 가스 성분 중 플라즈마가 웨이퍼(4)에 증착되는 것이다.

또한 프로세스 챔버(3)의 외벽을 이루면서 고주파 전력이 통전되도록 하는일렉트로드(1)(2)에는 챔버(3)내에 내장되어 있는 웨이퍼(4)의 높이와 동일하거나 그 이상의 높이로 복수개의 뷰우포트(5)가 형성되도록 하고 있는바 이 뷰우포트(5)는 사용자가 필요로 하는 프로세스 챔버(3)내에서의 정보를 가시적으로 직접 얻기 위해 구비하게 되는 것으로 이러한 뷰우포트(5)는 석영계열의 투명한 재료로서 격벽을 이루도록 하여 챔버(3) 내부의 상황을 실시간으로 관찰할 수 있도록 하고 있다.

한편 일정량의 가스는 챔버(3)의 내부에 존재하고 있어야만 하고, 필요 이상의 가스는 배큠 포트(6)를 통해 배출되어야만 한다.

하지만 배큠 포트(6)를 통해서는 과잉의 가스와 함께 건식 식각시 발생하게 되는 불필요한 불순물들도 동시에 배출되면서 외부로 빠져 나가게 된다.

이렇게 배큠 포트(6)를 통해 배출되는 불순물 중에는 플라즈마의 형성시 발생되는 일부의 폴리머들이 포함되는데 이들 대부분은 챔버(3)의 내벽인 일렉트로드(1)(2)에 증착되고, 이를 주기적으로 강제 세정 작업을 통해 제거되도록 하고 있다.

이때 일렉트로드(1)(2)와 함께 뷰우포트(5)의 내벽에도 폴리머가 증착되면서 일렉트로드(1)(2)와 뷰우포트(5)에 구비되는 도 2에서와 같은 투시창(5a)의 재질 특성 및 환경적인 영향에 의한 표면온도의 차이에 의해서 일렉트로드(1)(2)보다 투시창의 표면에 폴리머가 더욱 증착되면서 이렇게 증착된 폴리머가 챔버(3)의 내부로 떨어지게 되어 웨이퍼(4)의 표면에 잔류하게 되는데 이러한 현상에 의해 웨이퍼(4)의 가공 공정시 치명적인 공정 불량을 초래하게 된다.

또한 투시창(5a)의 내벽에 응착되는 폴리머에 의해서는 실제 뷰우포트(5)를 통한 챔버(3) 내부의 관찰이 불가능해지면서 뷰우포트(5)가 실질적인 제기능을 발휘하지 못하게 되는 문제가 있다.

이러한 뷰우포트에서의 폴리머의 응착을 예방 또는 제거시키기 위해서 일본특허공개 평3-050723에서는 투시창에 전열용 합금선을 설치하거나 가열건조공기 도입수단을 구비하기도 하고, 일본특허공개 평8-246148에서는 투시창을 내식성을 갖는 아크릴수지 또는 폴리에스틸수지 또는 에폭시수지 또는 폴리카보네이트수지 또는 폴리이미드수지로서 형성되도록 하며, 일본특허공개 평9-106950에서는 폴리머의 부착오염을 방지를 위해 테프론막 또는 불소계 고분자박막을 피복하고, 초고진공용 내열고무를 피복시키도록 하는 구성이 소개되기도 하였다.

또한 일본특허공개 평11-204294에서는 뷰우포트의 창부재에 축적물에 의한 오염 방지를 위해 히터가 설치되도록 하는 구성이 제안된 바 있다.

하지만 투시창에 전열용 합금선 또는 가열건조공기 도입수단이 구비되도록 하는 것은 대단히 난해한 작업인 동시에 이들이 투시창에 형성되면 투시창을 통한 챔버(3)의 내부 관찰이 용이치 않게 된다.

그리고 투시창을 내식성을 갖는 재질로서 구비하는 것은 단순히 투시창의 보호를 위한 것일 뿐 폴리머들의 응착을 예방하거나 제거시키지는 못한다.

또한 투시창에 폴리머의 부착을 방지하기 위한 특수한 박막을 피복시키는 것은 그 특수한 박막이 투명의 재질로서 이루어져야 하는 동시에 내열성도 갖고 있어야만 하므로 그에 적절한 특성을 갖는 박막형성이 매우 난해할 뿐만 아니라 특수한소재의 구비로 비용이 과다하게 소요되는 비경제적인 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 뷰우포트에 간단히 투시창을 통한 챔버 내부의 열손실이 방지되도록 하는 단열수단이 개폐가능하게 구비되게 하므로서 보다 손쉬운 구성에 의해 저렴하게 투시창에의 폴리머 부착이 방지되도록 하는 것이다.

도 1은 종래의 반도체 제조용 화학기상증착 장치를 나타내는 개략도이다.

도 2는 종래 뷰우포트를 도시한 부분 확대도,

도 3은 본 발명에 의한 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트를 도시한 부분 확대도,

도 4는 본 발명에 따른 뷰우포트의 다른 실시예를 도시한 부분 확대도.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 부분 확대도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 부분 확대도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

3 : 프로세스 챔버 10 : 제1일렉트로드

11 : 개구 20 : 브라켓

30 : 투시창 40 : 캡부재

41 : 잠금수단 50 : 단열부재

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 챔버의 외벽을 이루는 제2일렉트로드의 측면 일측에 소정의 크기로 개구를 형성하고, 이 개구의 외측의 주연부를 돌출되게 형성한 브라켓과; 브라켓의 내부로 삽입되면서 개구의 주연부와 O링을 개입시켜 밀착되도록 한 투시창과; 상기 브라켓(20)의 일측면을 개방시킨 홀의 외주연 단부를 따라 구비되며, 상기 브라켓(20)의 서로 대응되는 외주연 단부에 일단이 힌지결합되고, 타단은 체해결이 가능하게 잠금수단에 의해 결합되는 캡부재와; 상기 캡부재의 내측면에 부착되면서 상기 브라켓의 외측면으로 형성한 홀과 상기 투시창의 일면으로 동시에 긴밀하게 밀착되게 삽입되는 단열부재를 포함하는 구성이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트를 도시한 것으로서, 도면부호 10은 프로세스 챔버(3)의 외벽을 이루는 제2일렉트로드이다.

프로세서 챔버(3)내에는 웨이퍼가 제1일렉트로드에 안착되는 구조로 구비되며, 이러한 웨이퍼와 동일하거나 그 보다 높은 위치의 제2일렉트로드(10)에는 챔버(3)의 내부를 외부에서 볼 수 있도록 소정의 크기로 개방시킨 개구(11)를 형성하며, 이 개구(11)의 외측 주연부에는 "ㄷ"자 형상의 브라켓(20)이 부착되고, 브라켓(20)의 내부에는 개구(11)의 주연부와 O링(31)을 개입시켜 긴밀한 삽입상태가 유지되도록 하여 투시창(30)을 구비한다.

이때의 투시창(30)은 외부와 격리시키기 위한 구성으로 통상 석영 또는 사파이어 계열의 재질로서 이루어지며, O링(31)은 투시창(30)의 파손 및 균열을 방지하면서 실링작용을 하도록 통상 고무 또는 테프론 계열의 재질을 사용한다.

상기와 같은 구성은 종전의 뷰우포트와 동일한 구성이나 본 발명은 상기한 구성 외에 투시창(30)을 통한 열에너지의 손실이 방지될 수 있도록 하는 구성을 일체로 구비되도록 하는 것이 가장 두드러진 특징이다.

즉 투시창(30)이 삽입되는 브라켓(20)의 제2일렉트로드(10)와 대응되는 일측면으로 투시창(30)보다는 작은 내경으로 개방되게 하여 외부에서 투시창(30)을 통해 챔버(1)의 내부를 관찰할 수 있도록 구비한 홀(21)을 외부와 차단되게 하므로서 투시창(30)을 통한 챔버(3) 내의 열에너지 손실이 방지되도록 하는 단열부재가 결합되도록 하는데 그 특징이 있다.

이를 보다 상세하게 설명하면 제2일렉트로드(10)에 부착한 브라켓(20)에서 홀(21)의 외주연 단부를 따라 캡부재(40)가 구비되도록 하고, 이 캡부재(40)는 브라켓(20)의 서로 대응되는 외주연 단부에 일단은 힌지결합되고, 타단은 체해결이 가능하게 잠금수단(41)에 의해 결합되도록 하는 것이다.

이때 캡부재(40)의 투시창(30)측으로는 브라켓(20)의 홀(21)에 긴밀하게 삽입되도록 하는 단열부재(50)가 부착되도록 하며, 이 단열부재(50)는 또한 홀(21)내에서 투시창(30)과 긴밀하게 밀착되는 구조로 구비되도록 한다.

단열부재(50)는 기본적으로 단열 기능을 수행해야 하므로 외피는 실리콘 계열이나 유리 섬유 및 석면 또는 고무계열의 섬유재로서 형성되도록 하며, 그 두께는 약 0.1㎜ 이상으로 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

한편 상기한 구조에서 본 발명은 도 4에서와 같이 단열부재(50)의 내부로 열선(60)이 구비되도록 하고, 이러한 열선(60)은 외부의 콘트롤러(61)에 의해 제어되게 할 수도 있고, 이러한 열선 대신 호스를 연결하여 열기가 직접 단열부재(50)내에 공급되게 하는 구조로도 실시가 가능하다.

또한 단열부재(50) 대신 투시창(30)에 열선(60)이 내장되도록 하고, 이 열선(60)은 콘트롤러(61)에 의해 제어되게 할 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 것으로서, 본 실시예에서는 전기한 일실시예에서와 마찬가지로 챔버(3)의 외벽을 이루는 제2일렉트로드(10)의 측면 일측에 소정의 크기로 개구(11)를 형성하고, 상기 개구(11)의 외측의 주연부로 돌출되게 브라켓(20)을 구비하고, 이 브라켓(20)의 내부로에는 개구(11)의 외측 주연부와 O링(31)에 의해 긴밀하게 밀착되도록 하는 투시창(30)이 삽입된다.

이와같은 구성에서 본 실시예는 브라켓(20)의 일측면을 개방시킨 홀(21)에 내부는 단열재(51)로서 채워지도록 한 캡부재(40)가 삽입되도록 하고, 캡부재(40)는 일단이 브라켓(20)에 힌지 결합되며, 타단은 브라켓(20)에 잠금수단(40)에 의해서 체해결이 가능하게 결합되도록 하여서 되는 구성이다.

상기한 구성에서도 투시창(30)에는 전기한 실시예에서와 마찬가지로 열선(60)이 내장되도록 하고, 이 열선(60)은 별도로 구비되는 콘트롤러(61)에 의해 제어되게 할 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 본 실시예에서의 브라켓(20)과 이 브라켓(20)의 내부로 투시창(30)이 삽입되도록 하는 구성은 전기한 실시예들과 동일하나 캡부재(40)가 브라켓(20)의 일측면을 개방시킨 홀(21)에 이탈방지되게 삽입되도록 하면서 일측면이 투시창(30)에 긴밀하게 밀착되도록 하고, 내부에는 열선(60)이 구비되도록 하며, 이 열선(60)은 외부의 컨트롤러(61)에 의해서 제어되도록 하는 투명의 재질로서 구비되도록 하는데 특징이 있다.

이와 같은 구성에 따른 본 발명의 작용에 대해서 설명하면 본 발명에서의 캡부재(40)는 개폐가 가능토록 하거나 투명의 재질로서 고정부착되도록 하여 구비된다.

또한 일실시예에서와 같이 캡부재(40)에 단열부재(50)가 부착되게 하거나 그 자체의 내부로 단열재(51)가 내장되게 하므로서 캡부재(40)를 일측단부의 힌지를축으로 개폐가 가능토록 하게 되면 브라켓(20)의 홀(21)로부터 단열부재(50)가 이탈되면서 투시창(30)을 통해 챔버(3)의 내부를 볼 수가 있다.

그리고 투시창(30)에 밀착시켜 투명의 재질로서 캡부재(40)를 구비하게 되는 경우에도 이 캡부재(40)와 투시창(30)을 통해 챔버(3)의 내부를 볼 수가 있게 된다.

따라서 챔버(3)내에 가스를 충진시키고 웨이퍼가 안착되는 제1일렉트로드에 고주파 전력이 인가되면 제1일렉트로드와 제2일렉트로드(10)간 통전에 의해 그 사이의 가스로부터 플라즈마가 웨이퍼에 증착되기 시작한다.

한편 이러한 플라즈마의 증착시 챔버(3)의 내부는 대단히 고온의 상태를 유지하게 되며, 이때 챔버(3)내에서는 다량의 불순물들 즉 폴리머들이 발생되고, 이들 폴리머들은 제1,2일렉트로드의 내주면과 함께 투시창(30)의 내측면으로 부착된다.

하지만 이러한 챔버(3)의 내부를 들여다 볼 수 있도록 구비시킨 뷰우포트(50)의 투시창(30)은 단열부재(50)가 면밀착되고, 이 단열부재(50)를 포함하는 캡부재(40)는 뷰우포트(50)의 브라켓(20)에 형성시킨 홀(21)을 완전 커버한 상태로서 유지되므로 외부에서 챔버(3)의 내부를 볼 수가 없을 뿐만 아니라 투시창(30)을 통해 전달되는 챔버(3) 내부의 고온의 열은 단열부재(50)에 의해 방출이 저지되는 상태가 된다.

이때 챔버(3)의 내부에서 발생되는 폴리머가 투시창(30)에 응착되려 하려도 투시창(30)을 통한 열방출이 저지되면서 투시창(30)은 대단히 고온의 상태를 유지하게 되며, 이러한 작용에 의해 투시창(30)에 폴리머들이 쉽게 응착될 수가 없게 된다.

즉 폴리머들은 비록 챔버(30)의 내부에서 발생되더라도 고온의 상태를 유지하게 되는 투시창(30)에는 더 이상 응착이 이루어지지 않게 되므로 결국 대부분의 폴리머는 배큠 포트를 통해 외부로 제거시킬 수가 있게 된다.

한편 단열부재(50)에 의한 열손실 방지와 더불어 단열부재(50)에 전술한 바와같이 열선(60)이나 열기가 직접 설치 및 공급되도록 하게 되면 투시창(30)을 기준으로 내외측의 온도가 고온의 상태에서 유사하게 형성되므로 폴리머들의 응착을 미연에 방지시킬 수가 있게 되는 것이다.

이와같이 웨이퍼에 플라즈마를 증착시키는 공정 수행 중에는 투시창(30)을 통한 열손실이 방지되게 하므로서 폴리머들의 응착을 방지하고, 사용자가 필요로 하는 프로세스 챔버(3)내의 정보를 가시적으로 직접 얻기 위해서는 간단히 캡부재(40)의 잠금수단(41)을 해제시켜 브라켓(20)에 형성되는 홀(21)이 개방되는 상태가 되게 하므로서 이 홀(21)을 통해 투시창(30)으로 챔버(3) 내부의 상황을 실시간으로 관찰할 수가 있다.

또한 투시창(30)에 밀착시켜 투명의 캡부재(40)를 형성하게 되는 경우에도 이 캡부재(40)의 내부에는 열선이 구비되면서 투시창(30) 안팎의 온도차를 극복할 수가 있도록 하므로서 폴리머들의 응착을 방지할 수가 있다.

이로서 투시창(30)의 오염이 대폭적으로 저감되므로서 투시창(30)을 통한 챔버(3) 내부의 관찰이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하면서 챔버(3)내를 청소하는주기를 보다 장시간 연장할 수가 있도록 한다.

그러므로 본 발명에 의해 플라즈마의 형성 공정중에는 투시창(30)을 통한 챔버(3) 내부의 관찰이 용이하게 이루어지면서 투시창(3) 오염에 따른 클리닝 주기를 대폭적으로 연장되게 하므로서 보다 용이한 관리와 장치의 내구력 증강 및 제품 생산 효율을 향상시키게 되는 매우 유용한 효과를 제공하게 되는 이점이 있다.

Claims

챔버(3)의 외벽을 이루는 제2일렉트로드(10)의 측면 일측에 소정의 크기로 개구(11)를 형성하고, 상기 개구(11)의 외측의 주연부를 돌출되게 형성한 브라켓(20)과;

상기 브라켓(20)의 내부로 삽입되면서 상기 개구(11)의 외측 주연부와는 O링(31)에 의해 긴밀하게 밀착되는 투시창(30)과;

상기 브라켓(20)의 일측면을 개방시킨 홀(21)의 외주연 단부를 따라 구비되며, 상기 브라켓(20)의 서로 대응되는 외주연 단부에 일단이 힌지결합되고, 타단은 체해결이 가능하게 구비되는 잠금수단(41)에 의해 결합되는 캡부재(40)와;

상기 캡부재(40)의 내측면에 부착되면서 상기 브라켓(20)의 외측면으로 형성한 홀(21)과 상기 투시창(30)의 일면으로 동시에 긴밀하게 밀착되게 삽입되는 단열부재(50);

를 포함하는 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트.
제 1 항에 있어서, 상기 단열부재(50)는 내부에 열선(61)이 구비되고, 상기 열선(60)은 외부의 컨트롤러(61)에 의해 제어되는 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트.
제 1 항에 있어서, 상기 단열부재(50)는 내부에 열기가 공급되도록 호스가 내장되는 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트.
제 1 항에 있어서, 상기 투시창(30)에는 내부에 열선(61)이 구비되고, 상기 열선(60)은 외부의 컨트롤러(61)에 의해 제어되는 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트.
챔버(3)의 외벽을 이루는 제2일렉트로드(10)의 측면 일측에 소정의 크기로 개구(11)를 형성하고, 상기 개구(11)의 외측의 주연부를 돌출되게 형성한 브라켓(20)과;

상기 브라켓(20)의 내부로 삽입되면서 상기 개구(11)의 외측 주연부와는 O링(31)에 의해 긴밀하게 밀착되는 투시창(30)과;

상기 브라켓(20)의 일측면을 개방시킨 홀(21)에 삽입되고, 내부는 단열재(51)로서 채워지며, 일단은 상기 브라켓(20)에 힌지 결합되고, 타단은 상기 브라켓(20)에 체해결이 가능하게 개폐수단이 구비되는 캡부재(40):

를 포함하는 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트.
제 5 항에 있어서, 상기 투시창(30)에는 내부에 열선(61)이 구비되고, 상기 열선(60)은 외부의 컨트롤러(61)에 의해 제어되는 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트.
챔버(3)의 외벽을 이루는 제2일렉트로드(10)의 측면 일측에 소정의 크기로 개구(11)를 형성하고, 상기 개구(11)의 외측의 주연부를 돌출되게 형성한 브라켓(20)과;

상기 브라켓(20)의 내부로 삽입되면서 상기 개구(11)의 외측 주연부와는 O링(31)에 의해 긴밀하게 밀착되는 투시창(30)과;

상기 브라켓(20)의 일측면을 개방시킨 홀(21)에 이탈방지되게 삽입되면서 상기 투시창(30)에 긴밀하게 밀착되고, 내부에는 열선(60)이 구비되고, 상기 열선(60)은 외부의 컨트롤러(61)에 의해 제어되는 투명의 캡부재(40):

를 포함하는 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트.
제 7 항에 있어서, 상기 캡부재(40)에는 내부에 열기가 공급되도록 호스가 내장되는 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트.