KR20050068365A - 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 설비에 있어서 프로세스 챔버 내부에 공정 가스를 주입하기 위한 유입관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주입되는 공정 가스가 소용돌이(Swirl)를 일으키면서 유입되도록 하여 웨이퍼와의 반응율을 높이고 미반응 가스의 생성을 극소화시킨 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조에 관한 것이다.

본 발명에서는, 프로세스 챔버(10) 내부로 공정 가스를 주입시키기 위한 유입관(20)에 있어서, 상기 프로세스 챔버(10)의 입구측 유입관(20)에, 유입관(20)의 중심을 교차점으로 하여 횡단함과 아울러 길이방향으로는 나선상으로 비틀어진 다수의 소용돌이 생성용 격판(30)이 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조가 제공된다.

Description

반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조{Process gas inlet tube structure of the semiconductor fabrication equipment}

본 발명은 반도체 제조 설비에 있어서 프로세스 챔버 내부에 공정 가스를 주입하기 위한 유입관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주입되는 공정 가스가 소용돌이(Swirl)를 일으키면서 유입되도록 하여 웨이퍼와의 반응율을 높이고 미반응 가스의 생성을 극소화시킨 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에 있어서, 실리콘 웨이퍼는 확산, 사진, 식각, 화학기상증착 및 금속증착 등의 공정을 반복적으로 수행함으로써 반도체 소자로 제조되는데, 이들 반도체 소자의 제조 공정중 확산, 식각, 화학기상증착 등의 공정은, 프로세스 챔버 내부를 진공상태로 유지한 후, 프로세스 챔버 내부에 필요한 공정 가스를 주입함으로써, 주입된 공정 가스로 하여금 웨이퍼 상에서 반응하도록 한다.

이와 같이, 프로세스 챔버에 공정 가스를 주입하기 위한 종래의 유입관 구조가 첨부도면 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(10)에 공정 가스를 주입하기 위한 종래의 유입관(20)은 단순히 매끈한 직선 튜브 형태를 가짐으로써 공정 가스가 완만하고 부드럽게 유입되었다.

프로세스 챔버(10) 내에서 공정이 진행될 때에는, 통상적으로, 프로세스 챔버(10) 내부에 유입된 공정 가스가 100% 반응하지는 못하고 일부의 공정 가스만이 반응하게 된다.

그런데, 종래와 같이 공정 가스가 완만하고 부드럽게 유입되면, 웨이퍼에 대한 반응율이 떨어져져 미반응 상태로 남는 비율이 높아지게 된다.

이와 같이 종래에는 미반응 상태로 남는 가스의 양이 증가하였기 때문에, 생성된 미반응 가스는 장비 부분에 반응되어 파우더(Power)를 형성하거나, 웨이퍼에 대한 피티클 소스(Particle Source)로 작용함으로써, 장비와 웨이퍼에 손실을 초래하였다.

또한, 반응률이 저하되어 더욱 많은 공정 가스를 주입하여야 하였고, 반응 시간도 지연되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은, 주입되는 공정 가스가 소용돌이를 일으키면서 유입되도록 하여 웨이퍼와의 반응율을 높이고 미반응 가스의 생성을 극소화시키고, 파우더와 파키클 소스의 생성을 줄일 수 있도록 하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 프로세스 챔버 내부로 공정 가스를 주입시키기 위한 유입관에 있어서, 상기 프로세스 챔버의 입구측 유입관에, 유입관의 중심을 교차점으로 하여 횡단함과 아울러 길이방향으로는 나선상으로 비틀어진 다수의 소용돌이 생성용 격판이 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조가 제공된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 상기 소용돌이 생성용 격판에 의해 프로세스 챔버에 유입되는 공정 가스에 소용돌이를 일으키게 되어, 웨이퍼와의 반응율이 향상되고 반응시간이 단축된다.

상기한 본 발명 있어서, 상기 소용돌이 생성용 격판은, 상기 유입관 내부에 별도로 삽입설치되는 일정길이의 삽입관 내부에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 삽입관 및 소용돌이 생성용 격판은, 테프론, 쿼쯔, 또는 스텐레스 스틸재로 이루어질 수 있다.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 소용돌이 생성용 격판은, 그의 단면형상이 상기 유입관의 일측 반경의 1/2지점을 기준으로 4~9도 각도의 대칭되는 기울기를 가지는 'S'자 형태로 이루어질 수 있다.

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하며 그 반복되는 설명은 생략한다.

도 2a 및 도 2B는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조를 나타내는 것으로서, 도 2a에는 구성도가 도시되어 있고, 도 2b에는 도 2a의 A-A 단면도가 도시되어 있다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 프로세스 챔버(10) 내부로 공정 가스를 주입시키기 위한 유입관(20)에 다수의 소용돌이 생성용 격판(30)이 설치된 구조로 이루어진다.

상기 여러개의 소용돌이 생성용 격판(30)은 가급적 프로세스 챔버(10)의 입구에 인접한 곳에 설치하는 것이 바람직하다. 상기 다수의 격판(30)은 유입관(20) 내부에 용접 등의 방법으로 설치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 소용돌이 생성용 격판(30)은, 상기 유입관(20)의 중심을 교차점으로 하여 유입관(20)을 횡단하는 단면형상을 가지고 있는 한편, 길이방향으로는 나선상으로(Helically) 비틀어져 있다.

본 발명에서, 상기 소용돌이 생성용 격판(30)의 단면형상은, 상기 유입관(20)의 일측 반경의 1/2지점을 기준으로 4~9도 각도의 대칭되는 기울기를 가지는 'S'자 형태로 이루어져 있다.

상기와 같이, 본 발명에 따라서 프로세스 챔버(10) 내부에 공정 가스를 주입시키기 위한 유입관(10) 내부에 소용돌이 생성용 격판(30)이 설치됨으로써, 공정 가스는 상기 소용돌이 생성용 격판(30)에 의해 일방향으로 회전하는 회오리(Swirl) 형태를 띠면서 프로세스 챔버(10) 내부로 유입된다.

공정 가스가 회오리 형태로 유입되면 프로세스 챔버(10) 내부에서도 활발하 유동이 유발되기 때문에 웨이퍼에 신속하게 반응하고, 그에 따라 반응률이 증대된다.

이와 같이 공정 가스의 반응률이 증대되면, 미반응 가스의 생성이 최소화된다. 미반응 가스의 생성이 최소화되면, 파우더와 파티클 소스의 생성이 억제됨으로써, 웨이퍼 손실, 장비 가동율 저하, 그리고 공정 가스의 낭비 문제를 줄일 수 있게 된다.

첨부도면 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조를 나타내는 것으로서, 도 3a에는 구성도가 도시되어 있고, 도 3b에는 도 3a의 B-B 단면도가 도시되어 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예에 있어서는, 별도로 마련되는 삽입관(40) 내부에 상기 다수의 소용돌이 생성용 격판(30)이 설치되고, 다수의 소용돌이 생성용 격판(30)이 설치된 삽입관(40)이 상기 유입관(20) 내부에 삽입설치된 구조로 이루어진다.

상기 소용돌이 생성용 격판(30)은, 전술한 실시예와 동일하게, 그의 단면형상이 상기 유입관(20)의 일측 반경의 1/2지점을 기준으로 4~9도 각도의 대칭되는 기울기를 가지는 'S'자 형태로 이루어진다.

그리고, 본 실시예에 있어서, 상기 삽입관(40) 및 소용돌이 생성용 격판(30)은, 열팽창 계수가 적은 테프론(Tefron), 쿼쯔(Quartz), 또는 스텐레스 스틸(Stainless steel)재로 이루어질 수 있다.

이와 같이 별도의 삽입관(40)이 유입관(20) 내부에 설치되는 구조를 가짐으로써, 소용돌이 생성용 격판(30)을 용이하게 설치 또는 형성할 수 있게 된다.

이상에서는, 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예가 상세하게 설명되었으나, 이는 하나의 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예는 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는, 프로세스 챔버에 공정 가스를 주입하기 위한 유입관의 내부에 여러개의 소용돌이 생성용 격판이 설치됨으로써, 프로세스 챔버 내부에 유입된 가스의 유동을 활발하게 하여 반응률을 높이고 반응시간을 줄일 수 있다.

또한, 그에 따라서, 프로세스 챔버 내부의 미반응 가스 생성이 억제되어 파우더 생성이나 파티클 소스의 생성이 줄어들어 웨이퍼의 손상을 줄일 수 있으며, 장비 가동율이 향상되고, 공정 시간이 단축된다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조를 나타내는 구성도

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조를 나타내는 구성도

도 2b는 도 2a의 A-A 단면도

도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조를 나타내는 도면

도 3b는 도 3a의 B-B 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부분의 설명>

10 : 프로세스 챔버 20 : 유입관

30 : 소용돌이 생성용 격판 40 : 삽입관

Claims (4)

1. 프로세스 챔버 내부로 공정 가스를 주입시키기 위한 유입관에 있어서,

   상기 프로세스 챔버의 입구측 유입관에, 유입관의 중심을 교차점으로 하여 횡단함과 아울러 길이방향으로는 나선상으로 비틀어진 다수의 소용돌이 생성용 격판이 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 소용돌이 생성용 격판은, 상기 유입관 내부에 별도로 삽입설치되는 일정길이의 삽입관 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 삽입관 및 소용돌이 생성용 격판은, 테프론, 쿼쯔, 또는 스텐레스 스틸재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 소용돌이 생성용 격판은, 그의 단면형상이 상기 유입관의 일측 반경의 1/2지점을 기준으로 4~9도 각도의 대칭되는 기울기를 가지는 'S'자 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 공정 가스 유입관 구조.