KR20040063587A - 반도체 제조 설비 - Google Patents

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KR20040063587A
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박재성
이승배
박승배
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삼성전자주식회사
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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Abstract

본 발명은 반도체 소자를 제조하기 위한 장치로, 상기 장치는 덮개와 몸체를 포함하는 공정챔버, 대상물이 놓여지는 서셉터, 상기 서셉터와 대향되도록 위치되며, 상기 대상물 상으로 가스를 분사하는 금속재질로 된 샤워헤드, 상기 덮개와 상기 샤워헤드 사이에 위치되며, 상기 덮개에 형성된 가스도입구를 통해 유입된 가스를 균일하게 분산시키는 금속재질로 된 플레이트, 그리고 상기 플레이트와 상기 덮개가 직접 접촉되는 방지하기 위해 상기 플레이트와 상기 덮개 사이에 위치되는 테프론과 간은 비금속재질로 된 링형상의 버퍼부를 구비한다.
본 발명에 의하면 금속재질로 된 덮개와 플레이트가 직접 접촉하지 않으므로, 덮개와 플레이트간의 상이한 열팽창에 의한 마찰로 인해 파티클이 발생되는 것을 줄일 수 있다.

Description

반도체 제조 설비{APPARATUS FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICES}
본 발명은 반도체 소자를 제조하기 위한 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 소정물질을 반도체 웨이퍼상에 증착하는 증착장치에 관한 것이다.
반도체 제조 설비에서 소정공정이 수행되는 챔버 내부가 높은 청정도를 유지하는 것은 매우 중요하다. 반도체 소자는 미세한 소자와 배선을 가지는 장치이므로 일반적인 제품의 제조에서는 큰 문제가 되지 않는 미세한 파티클들이 공정중에 웨이퍼에 부착되면 해당부분에 형성되어야 할 소자나 배선에 이상이 생기고 결국제품의 불량을 초래하게 된다. 따라서 반도체 소자를 제조하기 위한 공정에서는 거의 전 과정에 걸쳐서 파티클이 발생되는 것을 방지하여야 하며 반도체 소자가 고집적화 경향에 따라 더욱 그러하다.
일반적으로 사용하고 있는 증착장치는 샤워헤드 및 가스 분산을 위한 플레이트가 공정챔버의 덮개에 접촉된 채로 결합된다. 그리고 공정챔버 내부에는 웨이퍼가 놓여지는 서셉터가 놓여지며, 서셉터는 그 내부에 위치되는 히터에 의해 가열된다. 그러나 덮개와 상기 플레이트는 모두 알루미늄이나 서스(SUS)와 같은 금속물질로 만들어져 있다. 공정 도중 공정챔버의 온도가 증가 또는 감소됨에 따라 덮개의 열팽창계수와 플레이트의 열팽창계수가 서로 달라 이들 상호간에 마찰이 발생되고, 이로 인해 파티클이 발생한다. 덮개와 플레이트가 서로 동일한 재질로 만들어진다 할지라도 히터와의 거리차 등으로 인해 히터로부터 전달되는 열량이 다르므로 상이한 열팽창률로 인한 마찰을 방지하기는 어렵다.
본 발명은 금속물질로 이루어진 덮개와 이와 접촉된 상태로 결합된 플레이트간의 마찰로 인해 파티클이 발생되는 것을 방지할 수 있는 반도체 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 반도체 제조 장치의 단면도;
도 2는 버퍼부의 일예를 보여주는 도 1의 'A'부분의 확대도;그리고
도 3은 버퍼부의 다른예를 보여주는 도면이다.
100 : 공정챔버 120 : 하우징
140 : 덮개 200 : 가스분사부
220 : 샤워헤드 240 : 플레이트
260 : 버퍼부 300 : 서셉터
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 반도체 제조 장치는 소정의 공정이 진행되는 덮개와 몸체를 포함하는 공정챔버, 상기 공정챔버 내에 위치되며 대상물이 놓여지는 서셉터, 상기 서셉터와 대향되도록 상기 공정챔버 내에 위치되며,상기 대상물 상으로 가스를 분사하는 분사홀들이 형성된 금속물질의 샤워헤드, 그리고 상기 덮개와 상기 샤워헤드 사이에 위치되며 상기 덮개에 형성된 가스도입구를 통해 유입된 가스를 균일하게 분산시키는 금속물질의 플레이트를 구비한다. 상기 플레이트와 상기 덮개 사이에는 상기 플레이트와 상기 덮개가 직접 접촉되는 방지하기 위해 테프론과 같은 비금속물질로 된 링타입의 버퍼부가 삽입된다.
일예에 의하면, 상기 덮개의 바닥면 중 버퍼부가 결합되는 부분은 평평하며, 상기 버퍼부의 상부면은 상기 덮개의 바닥면과 접촉되고 상기 버퍼부의 하부면은 상기 플레이트와 접촉된다.
다른 예에 의하면, 상기 버퍼부의 하부면이 상기 덮개의 바닥면과 동일평면을 이루도록 상기 버퍼부는 상기 덮개에 삽입되고 상기 플레이트는 상기 버퍼부의 하부면과 접촉된다.
본 발명에 의하면 금속재질로 된 덮개와 플레이트가 직접 접촉하지 않으므로, 덮개와 플레이트간의 상이한 열팽창에 의한 마찰로 인해 파티클이 발생되는 것을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 및 도 3을 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 상기 도면들에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되어 있다.
본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 본 실시예에서는 웨이퍼상에 소정의 물질을 증착하기 위한 화학기상증착장치를 예로 들어 설명하나, 본 발명의 기술적 사상은 고온에서 사용되며 금속물질로 이루어진 구성요소들이 접촉되는 다른 장치에도 모두 적용가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면 화학기상증착장치는 공정챔버(process chamber)(100), 가스분사부(gas spray part)(200), 그리고 서셉터(susceptor)(300)를 포함한다.
공정챔버(100)는 증착공정과 같은 소정의 공정이 진행되는 원통형의 챔버로 저면에 배기구(102)가 형성된 하우징(120)과 하우징(120)의 개방된 상부면을 개폐하는 덮개(140)로 이루어진다. 덮개(140)의 중앙에는 외부로부터 공정가스가 도입되는 통로인 가스유입로(142)가 형성된다.
공정챔버(100) 내의 하부에는 반도체 웨이퍼와 같은 대상물이 놓여지 서셉터(300)가 위치된다. 서셉터(300)의 내부 또는 외부에는 서셉터(300) 상에 놓여진 웨이퍼를 설정된 온도로 가열하기 위한 히터(도시되지 않음)가 위치된다. 공정챔버(100) 내의 상부에는 서셉터(300)와 마주보도록 위치된 가스분사부(200)가 덮개(140)에 결합된다. 가스분사부(200)는 가스유입로(142)를 통해 도입된 공정가스를 고르게 분산시킨 후 웨이퍼(W)로 분사하는 부분이다.
가스분사부(200)는 샤워헤드(showerhead)(220)와 플레이트(plate)(240)를 가진다. 플레이트(240)는 공정가스를 균일하게 분산시키기 위한 부분이다. 플레이트(240)는 덮개(140)의 바닥면으로부터 소정거리 이격되어 위치되며, 복수의 홀들(holes)(242)이 형성된 분산부(244)와 분산부(244)의 가장자리에서 상부로 돌출된 환형의 연결부(246)를 가진다. 연결부(246)는 분산부(244)의 가장자리외에 그 안쪽에도 형성될 수 있다. 플레이트(240)와 덮개(140)는 연결부(246)에 형성된 나사홀을 통해 삽입된 나사(280)에 의해 결합된다.
플레이트(240)의 아래에는 샤워헤드(220)가 위치된다. 샤워헤드(220)는 플레이트(240)를 통해 균일하게 분산된 공정가스를 웨이퍼(W)로 분사하는 부분이다. 샤워헤드(220)는 플레이트(240)의 분산부(244)로부터 소정거리 이격되어 위치되며, 복수의 홀들(224)이 형성된 원판형의 분사부(224)와 분사부(224)의 가장자리로부터 상부로 돌출되어 덮개(140)와 결합되며 플레이트(240)의 연결부(246)를 감싸는 환형의 연결부(226)를 가진다.
공정가스는 가스유입로를 통해 플레이트(240)와 덮개(140)에 의해 형성된 제 1공간(162)으로 유입된 후, 플레이트(240)의 분산부(244)에 형성된 홀들(242)을 통해 아래로 균일하게 분산된다. 이들 공정가스는 플레이트(240), 덮개(140), 샤워헤드(220)에 의해 형성된 제 2공간(164)으로 유입된 후, 샤워헤드(220)의 분사부(224)에 형성된 홀들(222)을 통해 웨이퍼(W)로 분사된다.
본 발명에서 덮개(140)와 플레이트(240)는 금속재질로 만들어진다. 예컨데 덮개(140)는 알루미늄이나 서스를 재질로, 그리고 플레이트(240)는 알루미늄을 재질로 하여 만들어질 수 있다. 공정이 진행됨에 따라 공정챔버(100) 내부의 온도는증가 또는 감소된다. 덮개(140)와 플레이트(240)가 서로 상이한 재질로 만들어진 경우 이들은 다른 열팽창계수를 가진다. 따라서 덮개(140)와 플레이트(240) 사이에 마찰이 발생하며, 이로 인해 파티클이 발생하게 된다. 비록 덮개(140)와 플레이트(240)가 동일한 재질로 만들어진 경우에도 플레이트(240)는 덮개(140)에 비해 히터로부터 거리가 가까우므로 그 팽창의 정도가 크기 때문에 파티클이 발생된다.
본 발명은 상술한 금속간의 마찰로 인해 발생되는 파티클을 최소화하기 위해 버퍼부(buffer part)(260)를 가진다. 버퍼부(260)의 일예를 보여주기 위한 도 1의 'A'부분을 확대도인 도 2를 참조하면, 덮개(140)에서 플레이트(240)와 마주보는 바닥면(143)은 평평하게 이루어지며, 덮개(140)와 플레이트(240)의 연결부(246) 사이에는 버퍼부(260)가 삽입된다. 버퍼부(260)는 환형의 링형상을 가지며 그 상부면은 덮개(140)의 바닥면(143)과 접촉되고 그 하부면은 플레이트(240)의 연결부(246)와 접촉된다. 따라서 플레이트(240)의 연결부(246) 상부면은 덮개(140)의 바닥면(143)과 직접 접촉되지 않고 버퍼부(260)의 하부면과 접촉되며, 플레이트(240)는 플레이트(240), 버퍼부(260), 그리고 덮개(220)에 형성된 나사홀을 통해 삽입된 나사(280)에 의해 덮개(220)에 고정된다. 버퍼부(260)는 비금속물질로 만들어지며, 바람직하게는 테프론(Tefron)을 재질로 하여 만들어진다.
덮개(220)와 플레이트(240) 간에 이격된 간격은 공정가스의 속도, 균일성등에 영향을 줄 수 있다. 따라서 일반적으로 사용되고 있는 장비에 버퍼부(260)를 삽입시에는 연결부(246)의 길이를 삽입되는 버퍼부(260)의 길이만큼 제거한 후 사용하는 것이 바람직하다.
버퍼부의 다른 일예를 보여주는 도 3을 참조하면, 덮개(220)의 바닥면 중 플레이트(240)의 연결부(246)와 대응되는 부분에는 링모양의 홈(144)이 형성된다. 홈(144)의 폭은 플레이트(240)의 연결부(246)의 폭과 동일하거나 크게 형성된다. 홈(144) 내에는 테프론과 같은 비금속물질로 만들어진 환형의 링형상의 버퍼부(260′)가 삽입된다. 바람직하게는 버퍼부(260′)의 하부면과 덮개(220)의 바닥면(222)은 동일평면상에 위치되도록 한다. 이 경우 플레이트(240)와 덮개(220)사이의 간격유지를 위해 플레이트(240)의 연결부(246)를 소정길이 제거할 필요는 없다.
본 발명에 의하면 금속물질로 만들어진 덮개와 플레이트 사이에 테프론으로 만들어진 버퍼부가 삽입됨으로써, 덮개와 플레이트가 직접 접촉하지 않는다. 따라서 덮개와 플레이트간의 상이한 열팽창에 의해 이들간의 마찰로 인해 파티클이 발생되는 것을 줄일 수 있다.

Claims (6)

  1. 소정의 공정이 진행되는 덮개와 몸체를 포함하는 공정챔버와;
    상기 공정챔버 내에 위치되며 대상물이 놓여지는 서셉터와;
    상기 서셉터와 대향되도록 상기 공정챔버 내에 위치되며, 상기 대상물 상으로 가스를 분사하는 분사홀들이 형성된 금속물질의 샤워헤드와;
    상기 덮개와 상기 샤워헤드 사이에 위치되며, 상기 덮개에 형성된 가스도입구를 통해 유입된 가스를 균일하게 분산시키는 금속물질의 플레이트와;그리고
    상기 플레이트와 상기 덮개가 직접 접촉되는 것을 방지하기 위해 상기 플레이트와 상기 덮개 사이에 위치되는 비금속물질의 버퍼부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 덮개의 바닥면은 평평한 면을 가지며,
    상기 버퍼부의 상부면은 상기 덮개의 바닥면과 접촉되고,
    상기 버퍼부의 하부면은 상기 플레이트와 접촉되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 버퍼부의 하부면이 상기 덮개의 바닥면과 동일평면을 이루도록 상기 덮개에 삽입되고,
    상기 플레이트는 상기 버퍼부의 하부면과 접촉되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 버퍼부는 링형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 비금속물질은 테프론(tefron)인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공정챔버는 증착공정을 수행하는 화학기상증착 챔버인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100863243B1 (ko) * 2007-04-10 2008-10-15 주식회사 에스에프에이 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치

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