KR20030068628A

KR20030068628A - 반도체 제조용 챔버

Info

Publication number: KR20030068628A
Application number: KR1020020008095A
Authority: KR
Inventors: 김명수
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-08-25

Abstract

본 발명은 내부에 웨이퍼(wafer)가 안착되는 반응영역을 정의하고, 일면에 관통된 배기홀과, 상기 배기홀을 외부로 연장하는 배출관과, 상기 배출관의 말단에 부설된 감압수단을 포함하는 챔버(chamber)로서, 다수의 관통된 필터홀을 가지고, 상기 배출관을 폐변하는 판 상의 필터플레이트(filter plate)와; 상기 필터플레이트의 배면으로 상기 각각의 필터홀 일측면에서 분기하여 타 측면 하단을 향해 사선 돌출된 돌출단과; 상기 배출관의 내부에 끼워지는 베큠튜브(vacuum tube)와; 상기 베큠튜브 내의 마주보는 양 측면에서 각각 분기하여 대응되는 측면 하단을 향해 서로 어긋나도록 사선 돌출된 다수의 걸림단을 포함하는 챔버를 제공한다.

Description

반도체 제조용 챔버{chamber for manufacturing semiconductor device}

본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 일면에 관통된 배기홀과, 상기 배기홀을 외부로 연장하는 배출관을 포함하는 챔버(chamber)에 있어서, 다수의 관통된 필터홀을 가지고 배출관을 폐변하도록 장착되는 판 상의 필터플레이트(filter plate) 및 상기 배출관의 내면에 삽입되는 파이프(pipe) 형상의 베큠튜브(vacuum tube)에 관한 것이다.

근래에 들어 과학이 발달함에 따라 새로운 물질의 개발 및 처리를 가능하게 하는 신소재 분야가 급속도로 발전하였고, 이러한 신소재 분야의 개발 성과물은 반도체 산업의 비약적인 발전 원동력이 되고 있다.

반도체 소자란, 기판인 웨이퍼(wafer)의 상면에 수 차례에 걸친 박막의 증착 및 이의 패터닝(patterning) 등의 가공처리를 통해 구현되는 고밀도 집적회로(LSI: Large Scale Integration)로서, 이러한 박막의 증착 및 패터닝(patterning)등의 공정은 통상 밀폐된 반응용기인 챔버(chamber)내에서 이루어지는 것이 일반적이다.이에 반도체 제조용 챔버는 목적에 따라 다양하게 변형된 구성을 가질 수 있지만 공통적으로 내부에 기체물질의 화학반응을 유도하는 밀폐된 반응영역을 정의하고 있는 바, 이 반응영역으로 웨이퍼가 로딩(loading)되면 기체물질의 화학반응을 통해 상기 웨이퍼의 상면에 박막을 증착하거나 또는 기(旣) 증착된 박막을 처리하게 된다.

이하 일례로 상단에 돔(dome) 형상을 가지는 챔버를 개략적으로 도시한 도 1을 참조하면, 이는 외부로부터 필요한 기체물질이 유입될 수 있도록 분기된 유입관(22)과, 내부의 기체물질을 배출할 수 있도록 일면에 관통된 배기홀(24)을 포함하고 있고, 이 배기홀(24)은 외부의 배출관(26) 및 이의 말단에 부설되는 펌프(P) 등의 감압수단과 연결되어 있다. 그리고 이러한 챔버(20) 내에는 낱장으로 공급되는 웨이퍼(1)를 지지할 수 있도록 설치되는 척(30)과, 외부로부터 공급되는 기체물질을 챔버(20) 내부의 전(全)면적으로 확산할 수 있도록 유입관(22)의 말단에 부설되는 인젝터(25)를 포함하는 것이 일반적이다.이에 챔버 내의 척(30) 상면에 웨이퍼(1)가 안착된 후 밀폐되면 이후 유입관(22)과 인젝터(25)를 경유하여 챔버(20) 내로 기체물질이 확산 유입되고, 이어 진행되는 기체물질간의 화학반응을 통해 웨이퍼(1)를 가공하게 된다.

이때 챔버(20) 내로 유입된 기체물질의 용이한 화학반응을 유도하기 위해 챔버(20) 내부는 진공에 가깝게 감압되는 것이 일반적인데, 이를 위해 챔버(20)의 저면(20a)에 배기홀(24)이 관통 구비되고, 이를 외부로 연장하는 배출관(26) 및 이의 말단에 부설된 펌프(P) 등의 감압수단이 포함되는 것이다.

한편 전술한 챔버 내에서 진행되는 반도체 제조공정은 통상 웨이퍼의 상면에 박막을 증착하거나 또는 기(旣) 증착된 박막을 식각하는 것으로, 이를 위해 챔버 내로 유입된 기체물질 간에 유도되는 화학반응 또한 고체 화합물을 생성하는 박막증착 공정이나 식각용 가스 또는 부식성 가스 등을 사용하여 기(旣) 생성된 고체물질을 분해하는 식각공정이 대부분이다.

하지만 이때 생성된 고체물질이 배출관(26)으로 빨려 들어갈 경우 펌프(P) 등의 감압수단을 고장나게 하는 원인이 되고, 또한 배출관(26) 내면이 식각 또는 부식성 가스에 노출되거나 또는 고체물질이 증착되면 손상될 수 있는 바, 이를 방지하기 위해 다수의 관통된 필터홀(52)을 가지는 필터플레이트(50)를 구비하여 배출관(26)을 폐변함과 동시에 배출관(26)의 내면에는 파이프(pipe) 형상의 베큠튜브(60)가 삽입된다.이를 도 1의 A 부분 즉, 챔버(20)의 저면(20a)을 관통하는 배기홀(24) 및 이를 외부로 연장하는 배출관(26) 부분을 확대하여 도시한 도 2 및 분해사시도인 도 3을 참조하면, 앞서 언급한 바와 같이 챔버 내에서 발생된 반응생성물이 펌프(P)등의 감압수단 내로 빨려들어가는 것을 방지하기 위해 다수의 관통된 필터홀(52)을 가지는 필터플레이트(50)로 배출관(26)을 폐변한다. 따라서 이들 다수의 필터홀(52)에 의해 크기가 큰 고체물질은 걸러져 챔버(20) 내에 잔류하게 하는 반면 기체물질은 배출관(26)을 통해 배출되도록 하는 것이다.

또한 배출관(26) 내면에는 파이프 형상의 베큠튜브(60)를 삽입시킴으로서 배출관(26)으로의 박막증착 또는 산화 및 식각성 가스로부터 보호되도록 하는데, 이러한 필터플레이트(50) 및 베큠튜브(60)는 통상 내열성 및 내식성이 강한 그래파이트 또는 알루미늄나이트라이드(AlN : Aluminum Nitride) 등이 사용된다. 이때 필터플레이트(50)는 배기홀(24) 상면에 안착되는 것으로 도시하였지만, 목적에 따라 배출관(26)을 종단하도록 설치되거나 또는 배출관(26)의 말단와 펌프(P) 등의 감압수단 사이에 개재될 수도 있다.이러한 구성을 가지는 일반적인 챔버(20)는 그 사용상 몇 가지 문제점을 나타내고 있는데, 이중 하나가 펌프(P) 등의 감압수단을 통해 챔버(20) 내부를 배기함에 있어 흔하게 발생되는 역류(back stream)현상이다. 즉, 일반적인 펌프(P)등의 감압수단을 통해 챔버(20)의 내부를 배기함에 있어 일정정도의 압력을 유지하기 위하여 감압수단은 온/ 오프(on/off)를 반복하거나 또는 압력이 조절되는데, 이때 순간적으로 배기홀(24)을 통해 감압수단에서 챔버(20) 내부로 기체물질이 역류하는 현상이 흔하게 관찰되고 있다.

이러한 기체물질의 역류현상은 챔버(20) 내의 고유한 환경을 오염시켜 반도체 소자의 신뢰성을 저하시키고, 또한 역류기체에 의한 파티클(particle) 생성에 원인이 되고 있는데, 이러한 현상은 현재로서 완전히 제어되기가 어려운 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 감압수단 내로의 이물질 유입의 방지 및 배출관을 보호하고, 기체물질의 역류에 의한 챔버의 오염 및 파티클 생성을 억제할 수 있는 보다 개선된 챔버를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 반도체 제조용 챔버의 개략 단면도

도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 부분확대도

도 3은 일반적인 반도체 제조용 챔버에 포함되는 필터플레이트 및 베큠튜브의 분해사시도

도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조용 챔버의 개략단면도

도 5는 도 4의 B 부분을 확대하여 도시한 부분확대도

도 6은 본 발명에 따른 필터 플레이트의 평면도

도 7은 본 발명에 따른 베큠튜브의 평면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

126 : 배출관150 : 필터 플레이트

152 : 필터홀154 : 돌출단

160 : 베큠튜브162 : 걸림단

P : 펌프

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 내부에 웨이퍼(wafer)가 안착되는 반응영역을 정의하고, 일면에 관통된 배기홀과, 상기 배기홀을 외부로 연장하는 배출관과, 상기 배출관의 말단에 부설된 감압수단을 포함하는 챔버(chamber)로서, 다수의 관통된 필터홀을 가지고, 상기 배출관을 폐변하는 판 상의 필터플레이트(filter plate)와; 상기 필터플레이트의 배면으로 상기 각각의 필터홀 일측면에서 분기하여 타 측면 하단을 향해 사선 돌출된 돌출단과; 상기 배출관의 내부에 끼워지는 베큠튜브(vacuum tube)와; 상기 베큠튜브 내의 마주보는 양 측면에서 각각 분기하여 대응되는 측면 하단을 향해 서로 어긋나도록 사선 돌출된 다수의 걸림단을 포함하는 챔버를 제공한다. 이때 상기 필터플레이트 또는 상기 베큠라인은 그래파이트 또는 AlN 중 선택된 하나의 재질인 것을 특징으로 하며, 상기 감압수단은 펌프인 것을 특징으로 하는 바, 이하 본 발명에 대한 올바른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.도 4은 본 발명을 설명하기 위한 일례로, 상단에 돔(dome) 형상을 가지는 챔버(120)의 개략단면도로서, 이는 외부로부터 필요한 기체물질이 유입될 수 있도록 분기된 유입관(122)과, 내부의 기체물질을 배출할 수 있도록 일면에 관통된 배기홀(124)과, 이를 외부로 연장하는 배출관(126) 및 이의 말단에 부설된 펌프(P) 등의 감압수단을 포함하고 있다.

또한 챔버(120) 내에는 낱장으로 공급되는 웨이퍼(1)를 지지할 수 있도록 척(130)과, 유입관(122)의 말단에 부설되어 이를 통해 공급되는 기체물질을 챔버(120) 내부의 전(全)면적으로 확산하는 인젝터(125)를 포함함은 일반적인 경우와 동양(仝樣)으로, 먼저 챔버(120) 내의 척(130) 상면에 웨이퍼(1)가 안착된 후 밀폐되면 이후 유입관(122)과 인젝터(125)를 경유하여 챔버(120) 내로 기체물질이 확산 유입되고, 이들 기체물질간의 화학반응을 통해 웨이퍼(1)를 가공하게 된다.

이때 챔버(120) 내로 유입된 기체물질의 용이한 화학반응을 유도하기 위해 챔버(120) 내부를 갑압시키는 것이 바람직한 바, 이에 챔버(120)에는 저면(120a)을관통하는 배기홀(124)과, 이를 외부로 연장하는 배출관(126) 및 이의 말단에 부설된 펌프(P) 등의 감압수단을 포함하고 있다.

또한 공정 진행 중 배출관(126) 내면으로 고체물질이 증착되는 것을 방지함과 동시에 챔버(120) 내의 식각용 가스나 부식성 가스로부터 배출관(126)을 보호하기 위하여, 상기 배출관(126)의 내면에는 파이프(pipe) 형상의 베큠튜브(160)가 삽입되고, 기체물질만을 선택적으로 배기할 수 있도록 다수의 관통된 필터홀(152)을 가지는 필터 플레이트(150)를 사용하여 이 배출관(124)을 폐변하게 된다.이때 특히 본 발명에 따른 필터플레이트(150) 및 베큠튜브(160)는 각각 기체물질이 일 방향으로만 흐르도록 하는 돌출단 및 걸림단을 각각 포함하고 있는데, 이를 도 4의 B 부분 즉, 챔버(120)의 저면(120a)을 관통하는 배기홀(124) 및 이를 외부로 연장하는 배출관(126) 부분을 확대하여 도시한 도 5를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 필터플레이트(150)는 챔버 내부의 기체물질만을 선택적으로 배기하기 위하여 다수의 관통된 필터홀(152)을 가지고 배출관(126)을 폐변하는 원판 형상을 가질 수 있다.

이때 특히 본 발명에 따른 필터플레이트(150) 배면에는 각각의 필터홀(152) 일측면에서 타 측면 하단 방향으로 사선 돌출된 다수의 돌출단(154)을 가지는 것을 특징으로 하는 바, 이를 통해 챔버 내부의 기체물질은 일 방향으로 기울어져 배출관(126)으로 유입된다. 또한 비록 도면에서는 본 발명에 따른 필터플레이트가 배기홀(124)을 폐변하도록 챔버(120) 내의 저면(120a) 상에 장착되는 것으로 도시하였지만, 이는 목적에 따라 배출관(126)을 종단하여 설치되거나 또는 배출관(126) 말단과 감압수단 사이에 개재될 수 있음은 당업자에게는 자명한 사실일 것이다.

또한 배출관(126) 내면에 끼워짐으로서 박막증착이나 반응성 또는 식각성 가스로부터 배출관(126)을 보호하는 본 발명에 따른 베큠튜브(160)는, 바람직하게는 내면에 마주보는 양 측면에서 각각 타 측면을 향해 사선 아래 방향으로 기울어진 다수의 걸림단(162)을 포함하고 있는데, 이는 서로 어긋나도록 배열되어 있어 결국 일 방향 즉, 챔버에서 펌프(P) 등의 감압수단 방향으로만 기체가 흐르도록 제어한다.

즉, 본 발명에 따른 필터플레이트(150)는 상하로 관통된 다수의 필터홀(152)을 가지고 있어 크기가 큰 고체물질은 이에 걸려 챔버 내에 잔류하도록 함은 일반적인 경우와 동일하다 할 것이나, 이에 더하여 각각의 필터홀(152) 배면에서 일방향으로 치우치도록 기울어진 다수의 돌출단(154)을 부여함으로서 기체물질을 일 방향으로만 흐르도록 하는 기능을 더욱 가지고 있다.

또한 배출관(126) 내부로 끼워지는 베큠튜브(160) 역시 박막의 증착 및 반응성 가스나 식각성 가스로부터 배출관(126)을 보호하도록 하여 일반적인 그것과 동일한 기능을 수행함은 물론, 이와 더불어 베큠튜브(160) 내면 마주보는 양 측면에서 각각 타 측면을 향하여 아래를 향하여 기울어진 다수의 걸림단(162)을 부여하여 기체물질의 흐름에 일 방향을 부여하는 것이다.

이때 이들 필터플레이트(150)와 베큠라인(160)은 그래파이트 또는 알루미늄나이트라이드(AlN) 중 선택된 하나의 재질이 사용되는 것이 내열성 및 내식성을 보완할 수 있어 바람직한 바, 특히 이들에 의하여 펌프(P)등의 감압수단의 구동에 의한 챔버 내로의 기체 역류현상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 따른 필터플레이트 및 배출관의 평면도를 도시한 도 6 내지 도 7를 참조하면, 먼저 필터플레이트(150)에는 다수의 필터홀(152)을 통해 각각 배면으로 일 방향 돌출된 다수의 돌출단(154)이 확인될 수 있으며, 베큠튜브(160)에도 각각 내면의 서로 마주보는 양 측면에서 서로 어긋나도록 타 측면을 향해 사선방향으로 아래로 기울어진 다수의 걸림단(162)이 확인될 수 있을 것이다.이때 전술한 다수의 돌출단(152) 및 걸림단(162)은 각각 배출관(126)에서 감압수단 방향으로 빠져나가는 기체의 흐름에 방향성을 부여하기 위한 것으로, 이와 반대로 감압수단에서 챔버의 내로 역류하는 기체물질은 이들 다수의 돌출단(152) 및 걸림단(162)에 의하여 그 흐름이 차단되므로, 일반적인 챔버에서 흔히 발생될 수 있는 기체의 역류현상을 제어하게 된다.

본 발명은 일반적인 챔버에 부설되는 필터플레이트 및 베큠튜브에 각각 다수의 돌출단 및 걸림단을 부여함으로서 감압수단으로 부터 챔버 내로의 역류현상을 효과적으로 제어하는 효과를 가지고 있다.

본 발명의 구성은 비록 단순할지 모르지만 그 효과는 매우 크다 할 수 있는데, 이러한 본 발명에 따른 필터플레이트와 베큠튜브를 통해 감압수단 내로의 이물질 유입의 방지 및 배출관을 보호함은 물론, 이와 더불어 기체물질의 역류에 의한 챔버의 오염 및 파티클 생성을 억제할 수 있는 개선된 효과를 가지고 있다.

Claims

내부에 웨이퍼(wafer)가 안착되는 반응영역을 정의하고, 일면에 관통된 배기홀과, 상기 배기홀을 외부로 연장하는 배출관과, 상기 배출관의 말단에 부설된 감압수단을 포함하는 챔버(chamber)로서,

다수의 관통된 필터홀을 가지고, 상기 배출관을 폐변하는 판 상의 필터플레이트(filter plate)와;

상기 필터플레이트의 배면으로 상기 각각의 필터홀 일측면에서 분기하여 타 측면 하단을 향해 사선 돌출된 돌출단과;

상기 배출관의 내부에 끼워지는 베큠튜브(vacuum tube)와; 상기 베큠튜브 내의 마주보는 양 측면에서 각각 분기하여 대응되는 측면 하단을 향해 서로 어긋나도록 사선 돌출된 다수의 걸림단

을 포함하는 챔버
청구항 1에 있어서,

상기 필터플레이트 또는 상기 베큠라인은 그래파이트 또는 AlN 중 선택된 하나의 재질인 챔버
청구항 1에 있어서,

상기 감압수단은 펌프인 챔버