KR20040095770A - 부분적으로 코팅된 결합부 홈 표면을 갖는 챔버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 챔버의 결합부 홈 표면의 구조에 관한 것으로, 개방된 내부공간을 형성하며 일측에 소정크기의 결합홈이 형성되고, 내부공간표면 및 결합홈의 일부 표면에 내플라즈마성 코팅막을 도포한 보디; 보디와 결합하여 밀폐된 내부공간을 형성하는 지지부재: 및 보디결합홈에 삽입되어 보디결합홈을 밀폐시키는 밀봉부재로 구성된다. 한편, 이러한 코팅막의 형성은 홈 표면 전체를 폴리싱하는 단계; 홈에 삽입되어 홈 표면과 탄성결합되는 밀봉재가 홈 표면과 탄성밀착되는 부분을 확정하는 단계; 및 밀봉재의 탄성밀착부분을 제외한 홈 표면을 내플라즈마성 코팅막으로 도포하는 단계로 구성된다.

Description

부분적으로 코팅된 결합부 홈 표면을 갖는 챔버{Joint Groove with Partially Coated Surface in Chamber}
본 발명은 반도체 공정에 사용되는 챔버에 관한 것으로, 상세하게는 챔버의 체결부위의 기밀성을 강화하고 프로세스 가스 등에 의한 물리적/화학적 반응을 방지할 수 있는 챔버의 체결부위 구조에 관한 것이다.
프로세스 챔버는 기판 등의 열처리, 증착, 에칭 등과 같은 반도체소자의 제조공정에 널리 사용되고 있다. 보통, 프로세스 챔버는 적절한 프로세스 환경의 제공하기 위하여 프로세스 동안에 가압, 진공, 배기 등의 과정이 반복되는 데, 이러한 프로세스에서 사용되는 반응물 및 프로세스 가스 등은 독성이나 인화성 등을 갖는 경우가 많다. 따라서, 기판을 챔버 내로 로딩하거나 언로딩하는 과정을 포함하여, 가스 공급라인이나 배기포트 등과 챔버 사이의 입출구에는 완전한 밀폐성이 요구된다.
도1은 챔버의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도1에 도시된 바와같이, 챔버(10)는 보디(11), 지지부재(12), 배기구(13), 밀봉재(14) 등으로 구성된다. 챔버(10)는 보디(11)와 지지부재(12)의 결합에 의하여 형성되는 소정크기의 내부공간을 가지며, 내부공간은 배기구(13)에 의하여 진공 등의 프로세스 환경으로 제어된다. 여기서, 보디(11)와 지지부재(12)가 결합되는 부분(A)은 소정형태의 홈(groove: 15)과, 홈(15)에 삽입밀착되어 밀봉을 강화시키는 밀봉재(14) 등으로 구성된다. 보디(11), 지지부재(12) 등의 부품은 일반적으로 금속으로 구성되며, 이들을 결합하는 방식은 용접(welding)이나 스크류(screw)에 의하여 이루어지는데, 주기적으로 분리 결합이 반복되는 경우에는 스크류 방식이 주로 사용된다. 이러한 스크류방식의 결합에서는 결합부(A)의 밀봉정도가 중요하며, 완전한 밀봉을 위하여 보통 밀봉재(14)가 사용된다. 여기서, 밀봉재(14)는 실리콘, 플루오르실리콘, 테트라플루오르에틸렌/프로필렌 또는 TFE/프로필렌, 플루오르카본, 폴리아크릴레이트, 니트릴, 수소가 첨가된 니트릴, 네오프렌, 에틸렌 프로필렌, 또는 부틸고무 등과 같은 탄성 중합물질로 만들어진 개스킷(gasket) 또는 O-링형(O-ring type)이 사용된다.
도2a 및 2b는 도1의 A부분 보디측의 확대단면도로서, 보디측에 형성된 코팅부분이 다른 경우를 도시하고 있다. 먼저, 도2a는 보디(11)가 형성하는 챔버의 내부공간에서 플라즈마 상태의 프로세스 물질과 직접 접촉하는 표면에만 내플라즈마성 코팅이 형성된 경우를 도시하고 있다. 도2a는 밀봉재(14)가 접하는 보디(11) 홈(15)의 표면 모두를 코팅하지 않고 폴리싱(polishing)으로 표면을 매끄럽게 함으로써 밀봉성을 보다 고려한 경우이고, 도2b는 플라즈마에 강한 코팅막을 보디(11)의 표면 전체에 도포한 경우를 도시하고 있다. 그런데, 도2a의 경우, 홈(15)을 형성하는 보디(11)의 표면이 매끄럽게 폴리싱된다 하더라도 밀봉재(14)에 의한 홈(15)의 완전 밀폐가 불가능하므로 홈(15)을 형성하는 보디(11)의 표면에 챔버 내의 플라즈마가 극소량이나마 침투하게 된다. 이때, 플라즈마와 보디(11) 홈 표면 사이에 아킹(arching)이 발생되고, 그 결과 홈(15) 부분에서 파티클이 생성될 수 있다. 한편, 도2b의 경우, 홈(15)을 형성하는 보디(11)의 표면(22,23,24)에 코팅이 형성되어 있으므로, 플라즈마와 보디(11) 표면 사이의 아킹은 발생되지 아니하지만, 코팅면의 표면이 거칠어 챔버 내의 고진공 상태를 유지하기가 어렵다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 챔버의 기밀성을 유지함과 동시에 플라즈마와 결합부 홈 사이의 아킹 현상을 최소화할 수 있는 보디와 지지부재의 결합부 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 챔버의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도,
도2a 및 2b는 도1의 A부분 보디측의 확대단면도로서, 보디측에 형성된 코팅부분이 다른 경우를 도시하고,
도3은 본 발명의 한 예로서, 육면체 공간의 홈이 형성되는 보디와 지지부재의 결합부 구조에서 보디의 코팅막 도포상태를 도시하는 단면도,
도4는 본 발명의 다른 예로서, 육면체 공간의 홈이 형성되는 보디와 지지부재의 결합부 구조에서 보디의 코팅막 도포상태를 도시하는 단면도, 그리고
도5는 본 발명의 또다른 예로서, 육면체 공간의 홈이 형성되는 보디와 지지부재의 결합부 구조에서 보디의 코팅막 도포상태를 도시하는 단면도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
11: 챔버 보디 12: 챔버 지지부재
13: 배기구 14: 밀봉재
15: 홈 31, 32, 33: 코팅막도포면
34, 35, 36: 폴리싱표면
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 챔버의 내부공간을 형성하는 보디 및 지지부재의 결합부의 밀봉재가 삽입밀착되는 홈의 표면에서, 내부공간에 인접하는 부분의 표면은 코팅막을 도포하여 파티클 발생의 억제력을 증가시키고, 내부공간의 바깥쪽에 위치하는 홈의 표면은 코팅막의 도포없이 폴리싱하여 기밀성을 향상시키는 홈 구조를 제공한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도3은 본 발명의 한 예로서, 육면체 공간의 홈이 형성되는 보디와 지지부재의 결합부 구조에서 보디의 코팅막 도포상태를 도시하는 단면도이다. 도3에 도시된 바와같이, 밀봉재(14)를 이용하여 지지부재(미도시)와 결합되어 챔버의 내부밀폐공간을 형성하는 보디(11)의 홈(15) 표면은, 챔버의 내부공간에 인접하는 부분(31, 32, 33)은 코팅막을 도포하고, 내부공간의 바깥쪽에 위치하는 홈의 표면(34, 35, 36)은 코팅막의 도포없이 보디 표면 자체를 폴리싱한다. 도3에서, 홈(15)의 하부 코팅표면(33)과 하부 비코팅표면(34)의 경계가 하부 표면의 중앙으로 도시되어 있으나, 밀봉재(14)의 탄성에 의하여 밀봉재가 홈의 하부면과 밀착되는 변형크기를 고려하여 하부 비코팅표면(34)보다 하부 코팅표면(33)의 크기를 작게 하는 것이 바람직하다.
보디(11)는 일반적으로 알루미늄으로 구성된다. 한편, 코팅되는 표면은 알루미나 코팅막(alumina coating film)(Al2O3)으로 코팅된다. 알루미나 코팅막은 내부식성을 가지고 있고 알루미늄에 비해서 경도가 높으므로, 플라즈마 에칭 프로세스 등에서 보디의 알루미늄에서 파티클이나 기타 불순물이 떨어지는 것을 방지하는 데 효과적이다.
한편, 도시되지는 않았지만, 보디(11)와 짝을 이루어 결합부를 형성하는 지지부재(미도시)의 해당부분도 보디(11)의 홈 표면과 동일하게, 밀봉재(14)가 밀착되는 부분 중에서 챔버의 내부밀폐공간을 형성하는 지지부재의 홈 표면은, 챔버의 내부공간에 인접하는 부분은 코팅막을 도포하고, 내부공간의 바깥쪽에 위치하는 홈의 부분은 코팅막의 도포없이 지지부재 표면 자체를 폴리싱한다. 여기서, 보디 홈의 하부표면과 같이, 밀봉재의 탄성에 의하여 밀봉재가 홈의 하부면과 밀착되는 변형크기를 고려하여 비코팅표면보다 코팅표면의 크기를 작게 하는 것이 바람직하다.
도4는 본 발명의 다른 예로서, 육면체 공간의 홈이 형성되는 보디와 지지부재의 결합부 구조에서 보디의 코팅막 도포상태를 도시하는 단면도이다. 도4의 설명은 도3과 비교하여 차이점을 중심으로 설명한다. 도4에 도시된 바와같이, 밀봉재(14)를 이용하여 지지부재(미도시)와 결합되어 챔버의 내부밀폐공간을 형성하는 보디(11)의 홈(15) 표면에서, 챔버의 내부공간의 플라즈마와 반응가능성이 존재하는 부분(41, 42, 43, 44)은 코팅막을 도포하고, 플라즈마와 반응가능성이 희박한부분(45, 46)은 코팅막의 도포없이 보디 표면 자체를 폴리싱한다. 여기서, 표면(44)와 표면(45)의 크기비는 밀봉재(14)의 탄성 정도에 따라 적절히 선택된다. 즉, 보디(11)와 지지부재(미도시)를 결합할 때, 홈의 표면과 탄성밀착되는 밀봉재(14)의 밀착표면의 크기를 표면(45)의 크기로 한다.
한편, 도시되지는 않았지만, 보디(11)와 짝을 이루어 결합부를 형성하는 지지부재(미도시)의 해당부분도 보디(11)의 홈 표면과 동일한 패턴을 갖는다.
도5는 본 발명의 또다른 예로서, 육면체 공간의 홈이 형성되는 보디와 지지부재의 결합부 구조에서 보디의 코팅막 도포상태를 도시하는 단면도이다. 도5의 설명은 도3및 도4와 비교하여 차이점을 중심으로 설명한다. 도5에 도시된 바와같이, 밀봉재(14)를 이용하여 지지부재(미도시)와 결합되어 챔버의 내부밀폐공간을 형성하는 보디(11)의 홈(15) 표면에서, 챔버의 내부공간의 플라즈마가 침투하여 반응을 일으킴으로써 파티클이 발생할 수 있는 영역인 (51, 53, 55)은 코팅막을 선택적으로 도포하고, 보디의 표면이 밀봉재(14)에 의하여 밀착됨으로써 침투되는 플라즈마에 의하여 파티클 발생가능성이 희박한 영역(52, 54, 56)은 코팅막의 도포없이 보디 표면 자체를 폴리싱한다. 여기서, 보디의 표면에서 코팅하는 영역(51, 53, 55)의 크기는 밀봉재(14)의 탄성 정도에 따라 적절히 선택된다.
한편, 도시되지는 않았지만, 보디(11)와 짝을 이루어 결합부를 형성하는 지지부재(미도시)의 해당부분도 보디(11)의 홈 표면과 동일한 패턴을 갖는다.
이상의 여러 구조를 갖는 결합부 홈 표면의 코팅은, 홈 표면 전체를 폴리싱하는 단계, 홈에 삽입되어 홈 표면과 탄성결합되는 밀봉재가 홈 표면과 탄성밀착되는 부분을 확정하는 단계, 및 밀봉재의 탄성밀착부분을 제외한 홈 표면을 내플라즈마성 코팅막으로 도포하는 단계 등으로 구성되는 방법에 의하여 형성된다.
이상에서는, 홈의 하부표면을 일부 코팅하는 경우, 홈의 바깥쪽 표면을 일부 코팅하는 경우, 및 홈에서 밀봉재가 탄성밀착되는 부분 이외의 표면만을 코팅하는 경우를 예시하고 설명하였으나, 본 발명은 이들 예에 한정되지 아니한다.
이상과 같은 챔버의 결합부 구조에 의하면, 챔버의 기밀성을 유지함과 동시에 플라즈마와 홈 표면 사이의 아킹 현상을 최소화할 수 있어서, 챔버의 프로세스 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 반도체 제조 공정에 사용되는 챔버에 있어서,
    개방된 내부공간을 형성하며 일측에 소정크기의 결합홈이 형성되고, 내부공간표면 및 상기 결합홈의 일부 표면에 내플라즈마성 코팅막을 도포한 보디;
    상기 보디와 결합하여 밀폐된 내부공간을 형성하는 지지부재: 및
    상기 보디결합홈에 삽입되어 보디결합홈을 밀폐시키는 밀봉부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 챔버.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보디결합홈은
    결합홈의 표면 중에서 내부공간방향의 1/2표면만을 코팅하는 것을 특징으로 하는 챔버.
  3. 제1항에 있어서, 상기 밀봉재는
    탄성밀착되는 것을 특징으로 하는 챔버.
  4. 제3항에 있어서, 상기 보디결합홈은
    상기 밀봉부재가 탄성밀착되는 표면을 고려하여, 결합홈의 표면 중에서 내부공간방향의 1/2 이만의 표면만을 코팅하는 것을 특징으로 하는 챔버.
  5. 제3항에 있어서, 상기 보디결합홈은
    상기 보디결합홈의 표면 중에서, 상기 밀봉부재가 탄성밀착되는 표면을 제외한 표면을 코팅하는 것을 특징으로 하는 챔버.
  6. 제3항에 있어서, 상기 보디결합홈은
    상기 보디결합홈의 표면 중에서, 상기 밀봉부재가 내부공간 반대방향의 표면으로 탄성밀착되는 표면을 제외한 표면을 코팅하는 것을 특징으로 하는 챔버.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보디결합홈은
    코팅되지 않은 표면을 폴리싱하는 것을 특징으로 하는 챔버.
  8. 제7항에 있어서, 상기 지지부재는
    상기 보디결합홈에 대응되는 지지부재결합홈을 더 포함하며, 상기 지지부재결합홈은 상기 보디결합홈과 동일한 코팅 및 폴리싱 표면 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 챔버.
  9. 반도체 제조 공정에 사용되는 챔버의 구성요소인 보디와 지지부재를 결합하는 결합부의 홈 표면을 코팅하는 방법에 있어서,
    홈 표면 전체를 폴리싱하는 단계;
    홈에 삽입되어 홈 표면과 탄성결합되는 밀봉재가 홈 표면과 탄성밀착되는 부분을 확정하는 단계; 및
    밀봉재의 탄성밀착부분을 제외한 홈 표면을 내플라즈마성 코팅막으로 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 챔버의 결합부 홈 표면 코팅방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보디 및 지지부재는 알루미늄이고, 상기 내플라즈마성 코팅막은 Al2O3인 것을 특징으로 하는 챔버의 결합부 홈 표면 코팅방법.
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