KR20030077803A - 반도체제조설비에 사용되는 가스분배장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체제조설비에 사용되는 가스분배장치로, 하부플레이트는 가스관으로부터 가스분배장치 내부로 유입된 가스를 분산시키는 블록을 갖는다. 이로 인해 종래의 가스분배장치보다 상부 플레이트 수, 나사결합 수 및 오링의 수가 줄어들어, 상부 플레이트의 분해 및 조립 작업이 용이하게 된다.

Description

반도체제조설비에 사용되는 가스분배장치{Gas distribution plate in semiconductor manufacturing apparatus}
본 발명은 반도체 제조설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정챔버 내부로 가스를 분사하는 가스분배장치에 관한 것이다.
반도체장치 제조공정은 반응가스를 활성화시켜 반도체기판상에 특정막을 증착시키거나, 반도체기판의 소정영역을 식각하는 과정을 포함한다. 예를 들면, 화학기상증착공정에서 공정챔버 내부로 공급된 반응기체는 화학반응을 일으키도록 유도되고, 그 반응에 의해서 생성된 고체 생성물은 반도체기판상에 증착된다. 또한, 식각공정에서 공정챔버 내부로 공급된 반응가스는 활성화된 후 반도체기판과 접촉되고, 반도체기판의 소정영역이 식각된다.
공정가스는 통상 공정챔버 상부 소정영역에 설치된 가스분배장치를 통과한 후, 공정챔버 내부로 공급된다. 상기 가스 분배 장치에는 다수의 분사공들이 형성되어 있다.
종래 가스분배 장치는 환형의 상부 플레이트들과 원형의 하부 플레이트를 가지고 있다. 하부 플레이트는 각각의 상부 플레이트와 결합하는 환형의 돌출부들을 가지고 있으며, 분사공들이 형성되어 있다.
그러나 이것은 다음과 같은 문제가 있다.
도 1에서 보는 바와 같이 가스분배장치는 가스를 분사공으로 일정하게 분산하기 위해서는 외측에 환형의 상부 플레이트 외에도 내측에 환형의 상부 플레이트를 갖는다. 하부 플레이트와 두개의 상부 플레이트를 체결하기 위해 가스분배장치는 많은 나사결합과, 체결부의 실링을 위해 많은 오링을 가진다.
많은 나사결합과 오링으로 인해 가스누설의 발생요소가 항시 존재하고 있고, 플레이트의 분해 또는 조립 작업시 작업시간의 소요가 매우 크다. 또한 현재 사용중인 가스분배장치의 경우 단순 알루미늄 재질로 되어 있어 작업상의 작은 부주의에도 스크래치(scratch)가 발생된다. 발생되는 스크래치가 오링부위인 경우에는 가스누설의 주원인이 되고, 부품수명이 단축이 되어 원가절감에도 역행을 하게 된다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 가스분배장치를 단순화하여 하부 플레이트와 상부 플레이트간의 나사결합의 수와 이를 실링하는 오링의 수를 줄이는 것을 목적으로 한다.
도1은 일반적인 가스분배장치를 보여주는 개략단면도;
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스분배장치의 분해사시도;
그리고 도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스분배장치의 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 하부 플레이트 12 : 외측면부
14 : 블록 15 : 내측면부
16 : 분사공 18 : 홀
20 : 상부 플레이트 30 : 오링
상술한 목적을 달성하기 위해서 본 발명인 가스분배장치는 상부 플레이트와 하부 플레이트를 구비한다.
상기 상부 플레이트는 가스관과 연결되는 포트를 가지며, 환형으로 형성된다.
상기 상부 플레이트의 안쪽에는 상기 공정챔버 내부의 진행사항을 확인하기 위한 창을 구비한다.
상기 하부 플레이트는 상기 하부 플레이트의 중심을 기준으로 하여 원을 이루면서 형성된 다수의 분사공들과, 중심부에 상기 창으로 챔버내부를 확인할 수 있는 홀을 가진다.
상기 하부 플레이트는 가장자리에 상기 상부 플레이트가 결합되는 환형으로 돌출된 외측면부를 가지고, 안쪽에 상기 상부 플레이트 및 창이 결합되는 환형으로 돌출된 내측면부를 가진다.
상기 하부 플레이트는 상기 분사공들에 의해 이루어진 원들 사이에 적어도 하나의 블록을 가지고 있으며, 상기 블록은 상기 포트로부터 상기 상부 플레이트와상기 하부 플레이트에 의해 형성된 공간으로 유입되는 가스를 상기 분사공으로 일정하게 분산시킨다.
상기 상부 플레이트와 상기 외측면부, 상기 상부 플레이트와 상기 내측면부,그리고 상기 창과 상기 내측면부 사이에는 실링부재가 구비되어 가스 누출을 방지한다.
상기 가스 분배 장치는 산화피막이 형성된 알루미늄으로 이루어진다
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본발명인 가스분배장치의 구성을 보여주는 분해사시도이며, 도 3은 본 발명인 가스분배장치의 단면도이다.
도 2에서 보는 바와 같이 상부 플레이트(20)는 환형으로 되어 있으며, 윗면에는 가스관이 연결될 수 있는 포트(24)를 가진다. 상기 포트(24)의 일단은 암너트(26)로 되어 있어 일단이 수너트로 된 가스관과 연결될 수 있다.
상기 포트(24)는 2개 내지 4개 정도로 균등하게 분배하여 설치될 수 있으며, 필요에 따라 더 많은 수가 설치될 수 있다.
상기 포트(24)로부터 유입되는 공정가스는 하부 플레이트(10)의 분사공(16)을 통해 공정챔버(40) 내부로 분사되기 전에 상기 상부 플레이트(20)와 상기 하부 플레이트(10) 사이에 형성된 공간에 머무른다.
상기 상부 플레이트(20)의 안쪽에는 창(22)이 설치되며, 상기 창(22)을 통해서 플라즈마(plasma)가 제대로 인가되어 지는지 또는 웨이퍼(wafer)가 제대로 챔버에 위치하는지 등의 공정 챔버 내부의 진행 상황이 확인될 수 있다. 상기 창(22)은 쿼츠(quartz)판으로 되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이 하부 플레이트(10)에는 분사공(16)들이 하부 플레이트의 중심을 기준으로 2개의 원을 이루는 모양으로 형성되어 있다. 하부 플레이트(10)는 그 가장자리에 환형으로 돌출된 외측면부(12)와 안쪽에 환형으로 돌출된 내측면부(15)를 가진다. 상기 외측면부(12)와 상기 내측면부(15)는 동일한 높이로 형성되어 있다.
상기 하부 플레이는(10)는 상기 창(22)을 통해 공정 챔버 내부를 확인하기 위해 중앙에 홀(18)을 갖는다.
상기 하부 플레이트(10)는 도 2에서 보는 바와 같이 분사공(16)들에 의해 이루어지는 안쪽 원과 바깥쪽 원사이에 환형의 돌출된 블록(14)을 가진다. 상기 블록(14)은 상기 외측면부(12)나 상기 내측면부(15)에 비해 낮은 높이로 형성된다. 상기 포트(24)로부터 유입되는 가스는 상기 블록(14)에 의해 분산되어 안쪽 원과 바깥쪽 원을 이루는 분사공(16)에 균등하게 분배될 수 있다.
상기 상부 플레이트(20)는 상기 하부 플레이트의 내측면부(15) 및 외측면부(14)와 나사결합되며, 상기 창(22)은 상기 내측면부(15)와 나사결합된다.나사결합 후에는 가스누출을 막기 위해 오링(O-ring)(30a,30b,30c)으로 실링한다. 도 2 또는 도 3에서 보는 바와 같이 창(22)이 내측면부(15)와 나사결합하는 곳에 작은 사이즈의 지름을 가진 오링(30a)이, 상부 플레이트(20)의 안쪽이 내측면부(15)와 나사결합하는 곳에 중간사이즈의 지름을 가진 오링(30b)이, 그리고상부 플레이트(20)의 바깥쪽이 외측면부(12)와 나사결합하는 곳에 큰사이즈의 지름을 가진 오링(30c)이 사용된다.
본 발명에서 하부 플레이트(10)는 알루미늄으로 만들어진다. 상기 하부플레이트(10)의 표면에는 아노다이즈(anodize) 처리가 되어 강한 산화피막이 형성된다.
알루미늄 자체로는 식각용 가스에 대한 내식성이 작기 때문에 더이상의 산화가 진행되거나 내부가 식각되는 것을 막고, 습식 세정 작업에서 발생될 수 있는 스크래치의 발생을 줄이기 위해서이다. 아노다이즈 처리는 분사공(16)의 내면에도 이루어진다.
본 실시예에서는 분사공(16)들에 의해 이루어지는 원의 수를 2개로 도시하였으나, 필요에 따라 분사공(16)이 수개의 원을 형성할 수 있으며, 이 때 블록(14)은 각각의 원들 사이에 설치된다.
본 발명인 반도체제조설비에 사용되는 가스분배장치에서는 하나의 상부 플레이트를 가지므로 하부 플레이트와 상부 플레이트간에 나사결합의 수, 나사결합시 실링을 위한 오링의 수, 그리고 상부 플레이트에 연결되는 가스관의 수가 종래보다 줄어든다. 이로 인해 가스의 누설가능성이 줄어들고, 가스 분배장치의 분해 및 조립 작업을 간소화할 수 있다.
또한 하부 플레이트의 재질인 알루미늄에 애노다이징 처리하여 작업상의 작은 부주의로 스크래치가 발생하는 것을 줄일 수 있다.

Claims (4)

  1. 반도체 제조 설비에서 챔버에 설치되어 상기 챔버 내부로 가스를 분배하는 장치에 있어서;
    가스관과 연결되는 적어도 하나의 포트를 가진 상부 플레이트와,
    다수의 분사공들을 가지는, 그리고 상기 상부 플레이트와 체결되는 외측면부를 가지는 하부 플레이트를 구비하되,
    상기 하부 플레이트는 상기 포트로부터 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트에 의해 형성된 공간으로 유입되는 가스를 상기 분사공으로 일정하게 분산시키기 위한 적어도 하나의 블록을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비에 사용되는 가스 분배 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 플레이트는 환형으로 형성되고,
    상기 하부 플레이트는 원형으로 형성되고,
    상기 외측면부는 상기 하부 플레이트의 가장자리에 환형으로 돌출되고,
    상기 분사공들은 상기 하부 플레이트의 중심을 기준으로 원을 이루도록 형성되며,
    상기 블록들은 상기 분사공들에 의해서 이루어지는 원들 사이에 환형으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비에 사용되는 가스 분배 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 상부 플레이트의 안쪽에 상기 공정챔버 내부의 진행사항을 확인하기 위한 창을 구비하고,
    상기 하부 플레이트는 상기 창이 체결되는 환형으로 돌출된 내측면부와, 상기 창을 통해 상기 공정 챔버 내부를 확인하기 위해 중앙에 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비에 사용되는 가스 분배 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 분배 장치는 산화 피막이 형성된 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비에 사용되는 가스 분배 장치.
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