KR20050066311A - 화학 기상 증착 장치용 실드 어셈블리 - Google Patents

Abstract

질소 가스를 분사 블록을 통해 균일하게 분사하는 화학 기상 증착 장치용 실드 어셈블리가 제공된다. 실드 어셈블리는 반응 가스가 분사되는 인젝터, 질소가스를 지속적으로 분사시키는 실드 포트, 인젝터의 하부에 있으며 분사되는 반응가스의 출구를 정의하는 인젝터 실드와 배기되는 부산물 가스의 출구를 정의하는 벤트 실드를 구비하는 분사 블록, 및 외부로 배기되는 부산물 가스가 지나가는 통로 역할을 하는 배기관을 포함하며, 실드 포트는 인젝터 실드 및 벤트 실드 각각의 가장자리 및 중간에 다수 구비된다.

Description

화학 기상 증착 장치용 실드 어셈블리{Shield assembly for CVD apparatus}

본 발명은 화학 기상 증착 장치용 실드 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인젝터 실드 및 벤트 실드 각각의 가장자리 및 중간에 실드 포트가 다수 구비된 화학 기상 증착 장치용 실드 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 공정은 웨이퍼상에 전기적인 특성이 다른 다수개의 층을 패턴에 따라 형성하는 과정으로서 전기적인 특성이 다른 층들을 패턴에 따라 웨이퍼상에 형성하기 위하여 확산, 화학 기상 증착, 식각, 포토리소그래피 등의 공정등을 공정 챔버에서 수행하게 된다.

이때 상기의 여러가지 공정을 수행함에 있어서 다양한 반응가스들이 공정 챔버내로 유입되고, 이러한 반응가스들이 골고루 웨이퍼상에 공급되도록 통상 공정 챔버내에는 가스 인젝터를 설치한다. 이러한 가스 인젝터를 통하여 SiH₄, B₂H₆ , PH₃ 등이 혼합된 수소화물가스와 질소 가스가 동시에 분사된다. 이때, 웨이퍼 상의 반응이 원활하게 이루어질 수 있도록 실드 포트를 통하여 질소 가스가 지속적으로 공급되며 분사 블록을 통하여 분사되는데, 기존의 실드 포트는 분사 블록의 가장자리로만 질소 가스를 주입하는 구조를 가지고 있었다. 따라서 분사 블록의 가장자리에 비해 중간 영역의 질소 압력이 상대적으로 낮음으로 인하여 균일한 질소 가스의 분사가 이루어지지 않았다.

또한, 반응 가스가 분사되는 동시에 부산물 가스가 인젝터 실드 옆에 부착된 벤트 실드를 통하여 흡입되는데, 부산물 덩어리 생성을 방지하기 위하여 분사 블록 내에 설치된 별도의 실드 포트를 통하여 질소 가스를 지속적으로 공급하게 된다.

그러나, 이 경우에도 기존의 실드 포트는 분사 블록의 가장자리로만 질소 가스를 주입하는 구조를 가지고 있기 때문에, 분사 블록의 가장자리에 비해 중간 영역의 질소 압력이 상대적으로 낮음으로 인하여 균일한 질소 가스의 분사가 이루어지지 않았다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 분사 블록의 전영역에 걸쳐 균일하게 질소 가스를 공급할 수 있는 화학 기상 증착 장치용 실드 어셈블리를 제공하는 것이다.

상기의 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 실드 어셈블리는 반응 가스가 분사되는 인젝터, 질소가스를 지속적으로 분사시키는 실드 포트, 상기 인젝터의 하부에 있으며 분사되는 반응가스의 출구를 정의하는 인젝터 실드 및 배기되는 부산물 가스의 출구를 정의하는 벤트 실드를 포함하는 분사 블록, 및 외부로 배기되는 부산물 가스가 지나가는 통로 역할을 하는 배기관을 포함하며, 상기 실드 포트는 상기 인젝터 실드 및 상기 벤트 실드 각각의 가장자리 및 중간에 다수 구비된다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 '실드 어셈블리'란 반응 가스를 분사하는 역할과 부산물 가스를 흡입 배기하는 역할을 동시에 구현하는 화학 기상 증착 장치의 부품을 지칭한다. 특히, 반응 가스 분사구와 부산물 가스 흡입구가 별도로 형성되어 있으며, 반응 가스의 흐름과 부산물 가스의 흐름이 분리되어 별도로 이루어질 수 있도록 하는 구조를 지칭한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실드 어셈블리는 도 1에 도시된 것처럼, 인젝터(300), 실드 포트(101, 105, 107), 분사 블록(200), 및 배기관(400)을 포함한다. 상기 인젝터(300)는 웨이퍼에 반응될 반응 가스를 분사한다. 반응 가스는 외부와 연결된 통로(50)를 통하여 유입되는데 예를 들면, SiH₄, B₂H₆, PH ₃ 등이 혼합된 수소화물가스와 질소가스 및 산소가스가 동시에 분사된다.

상기 실드 포트(102, 106, 108)는 상부의 질소 공급관(10)에 연결되어 있으며, 분사 블록 내부에 연결되어 있어서 분사 블록 내부에 지속적으로 질소 가스를 공급한다. 상기 분사 블록(200)은 상기 인젝터(300) 하부에 위치하며, 수행되는 공정에서 분사되는 반응 가스와 반응후 발생되는 부산물 가스가 드나드는 출입구 역할을 한다. 외부로부터 유입되어 분사되는 가스와 흡입되어 외부로 배기되는 가스는 모두 상기 분사 블록(200)을 통하도록 설계되어 있으며, 그중에 배기되는 부산물 가스는 상기 배기관(400)을 통하여 흡입되며, 배기 덕트(20)를 통하여 외부로 방출된다.

도 2는 상기 분사 블록(200)을 상부에서 바라본 평면도이며, 도 3은 하부에서 바라본 평면도이다. 상기 분사 블록(200)은 분사되는 반응 가스의 출구를 정의하는 인젝터 실드(210) 및 배기되는 부산물 가스의 출구를 정의하는 벤트 실드(220)를 포함한다.

상기 인젝터 실드(210)의 중간에는 가로 방향으로 길게 반응가스 출입구(212)가 형성되어 있으며, 상기 인젝터(300)에서 나오는 반응가스가 상기 반응가스 출입구(212)를 통하여 웨이퍼 상에 분사된다. 상기 인젝터 실드(210)의 가장자리에는 실드 포트(101, 103)가 설치되어 있다. 그러나 웨이퍼가 대구경인 경우 상기 분사 블록(200)의 사이즈도 대형화되어야 하는데, 이러한 경우 가장자리에 형성되는 실드 포트(101, 103)만으로는 전체 상기 분사 블록(200)에 일정한 압력으로 균일하게 질소 가스를 분사하기가 어렵다. 따라서 상기 분사 블록(200)의 중간 영역에 추가 실드 포트(105, 107)를 설치하도록 한다.

상기 벤트 실드(220)는 상기 인젝터 실드(210)의 양쪽에 각각 하나씩 설치되어 있으며, 상기 인젝터 실드(210)와 맞닿은 영역에 부산물 흡입구(222)가 형성되어 있다. 상기 벤트 실드(200)의 가장자리 및 가운데 영역에는 실드 포트(131, 133, 135, 137)가 접합되어 있다. 가운데 영역에 형성되는 실드 포트(135, 137)는 상기 인젝터 실드(210)의 경우에서 설명한 바와 같이 분사 블록(200)에 일정한 압력으로 균일하게 질소 가스를 분사하기 위하여 설치된다.

상기 인젝터 실드(210)에 형성되는 실드 포트(101, 103, 105, 107)는 상기 인젝터 실드(210) 상면의 가장자리 및 중간에 격자 모양으로 배열되어 있다. 상기 인젝터 실드(210)에 형성되는 실드 포트(101, 103, 105, 107)는 하나의 질소 공급관(10)에 연결되어 각각 균일한 압력의 질소 가스가 공급된다. 상기 실드 포트(101, 103, 105, 107)에서 공급되는 질소 가스는 상기 인젝터 실드(210)의 하면에 형성되어 있는 질소 가스 분사구(215)를 통해 분사된다. 상기 인젝터 실드(210)의 하면에는 망사(도시하지 않음)가 부착되어 있어서 질소 가스가 보다 균일하게 분사되도록 할 수 있다. 상기 질소 가스 분사구(215)를 통하여 분사되는 질소 가스는 상기 반응 가스 출구(212)를 통하여 분사되는 반응 가스의 주위를 따라 분사되어서, 일종의 에어 커튼의 역할을 하게 되며 반응이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

상기 벤트 실드(220)에 형성되는 실드 포트(131, 133, 135, 137)는 상기 인젝터 실드(210)에 형성된 실드 포트(101, 103, 105, 107)와 함께 격자 모양으로 배열되어 있다. 상기 벤트 실드(220)에 형성되는 실드 포트(131, 133, 135, 137)는 앞서 설명한 상기 인젝터 실드(210)에 형성된 실드 포트(101, 103, 105, 107)와 마찬가지로 하나의 질소 공급관에 연결되어 각각 균일한 압력의 질소 가스가 공급된다. 상기 실드 포트(131, 133, 135, 137)에서 공급된 질소 가스는 상기 벤트 실드 하단(221)을 통하여 균일하게 분사된다. 상기 부산물 흡입구(222)는 반응한 후의 부산물이 최초로 흡입되는 입구인데, 부산물 덩어리가 형성되어 상기 부산물 흡입구(222)를 막게 된다. 상기 벤트 실드 하단(221)을 통하여 분사되는 질소가스는 상기 부산물 흡입구(222)에 부산물 덩어리가 형성되는 현상을 막아준다.

도 4는 도 2의 Ⅳ - Ⅳ' 선에 따라 자른 단면도이다. 상기 실드 포트(101, 103, 105, 107)는 그 종단부가 상기 분사 블록(200)내에서 상기 반응가스 출구(212)와 평행한 하나의 분사 튜브(150)에 연결되어 있으며 상기 분사 튜브의 하부에는 일정한 간격으로 다수의 분사구(155)가 형성되어 있어서 보다 균일하게 질소 가스의 분사가 이루어질수 있다. 상기 분사 튜브(150)는 상기 인젝터 실드(210)에 형성된 실드 포트 뿐만 아니라 상기 벤트 실드(220)에 형성된 실드 포트에도 설치될 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 분사 블록의 전영역에 걸쳐 균일하게 질소 가스를 공급할 수 있으므로, 웨이퍼 상의 원활한 증착 공정이 이루어 질수 있으며, 분사 블록의 부산물 흡입구 전영역에 걸쳐 부산물 덩어리가 생성되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실드 어셈블리가 장착된 화학 기상 증착 장치의 가스 공급부를 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실드 어셈블리의 분사 블록을 상부에서 바라본 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실드 어셈블리의 분사 블록을 하부에서 바라본 평면도이다.

도 4는 도 2의 Ⅳ - Ⅳ'선에 따른 단면도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

101, 103, 105, 107 : 인젝터 실드의 실드 포트

131, 133, 135, 137 : 벤트 실드의 실드 포트

150 : 분사 튜브 155 : 분사구

200 : 분사 블록 210 : 인젝터 실드

212 : 반응 가스 출구 220 : 벤트 실드

222 : 부산물 흡입구 400 : 배기관

Claims (4)

1. 반응 가스가 분사되는 인젝터;

   질소가스를 지속적으로 분사시키는 실드 포트;

   상기 인젝터의 하부에 있으며, 분사되는 반응가스의 출구를 정의하는 인젝터 실드 및 배기되는 부산물 가스의 출구를 정의하는 벤트 실드를 포함하는 분사 블록; 및

   외부로 배기되는 부산물 가스가 지나가는 통로 역할을 하는 배기관을 포함하며,

   상기 실드 포트는 상기 인젝터 실드 및 상기 벤트 실드 각각의 가장자리 및 중간에 다수 구비된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 실드 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 인젝터 실드 및 상기 벤트 실드의 상부에 구비된 상기 실드 포트는 가장자리 및 중간에 격자 모양으로 배열된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 실드 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서, 가로 열을 따라 형성되어 있는 다수의 상기 실드 포트는 각각의 종단부가 상기 분사 블록 내에서 상기 반응가스의 출구와 평행한 하나의 분사 튜브에 연결되어 있으며 상기 분사 튜브 하부에는 질소를 분사하는 다수의 분사구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 실드 어셈블리.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 벤트 실드는 상기 인젝터 실드의 양쪽에 두개가 구비된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 실드 어셈블리.