KR20050112203A - 반도체 소자 제조장비에서의 가스 플로잉 노즐 세팅구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노즐 이탈에 따른 누설발생 및 파티클 디메지 발생을 방지 또는 최소화할 수 있는 반도체 소자 제조장비에서의 가스 플로잉 노즐 세팅구조를 개시한다. 본 발명의 가스 플로잉 노즐 세팅구조는, 프로세스 튜브의 프랜지 내경에 일정 길이만큼 삽입되는 쇼트 노즐과, 상기 쇼트 노즐의 외경과 상기 프로세스 튜브의 체결부 내경 홈에 삽입되는 제1 오링과, 상기 제1 오링과는 상기 체결부 내경 홈을 정의하는 단턱의 길이 만큼 이격되어 상기 쇼트 노즐의 외경에 삽입되는 스톱퍼 용 제2 오링과, 상기 제2 오링의 측면부와 상기 쇼트 노즐의 측면부에 접촉되면서 상기 체결부의 내경에 삽입되는 가스 공급 노즐과, 상기 가스공급 노즐의 외경을 압착하면서 상기 체결부에 체결되는 체결 캡을 구비함에 의해, 실링 기능을 강화하고 노즐 이탈을 방지 또는 최소화한다.

Description

반도체 소자 제조장비에서의 가스 플로잉 노즐 세팅구조{Nozzle setting structure in semiconductor device fabrication equipment}

본 발명은 반도체 소자를 제조하기 위한 반도체 소자 제조장비에 관한 것으로, 특히 확산이나 막증착 프로세스 챔버내로 가스를 공급하기 위한 반도체 소자 제조장비에서의 가스 플로잉 노즐 세팅구조에 관한 것이다.

근래에 컴퓨터 등과 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 메모리 등과 같은 반도체 소자의 기능도 비약적으로 발전하고 있다. 최근의 반도체 제품들의 경우, 경쟁력 확보를 위해 낮은 비용, 고품질을 위해 필수적으로 제품의 고집적화가 요구된다. 고집적화를 위해서는 트랜지스터 소자의 게이트 산화막 두께 및 채널 길이들을 얇고 짧게 하는 작업 등을 포함하는 스케일 다운이 수반되어지며, 그에 따라 반도체 제조 공정 및 제조 장비도 다양한 형태로 발전되어 지고 있는 추세이다. 특히, 하이 퍼포먼스 디바이스를 사용자들이 요구함에 따라 그러한 반도체 소자를 제조하는 웨이퍼 처리 시스템 이른 바 반도체 소자 제조장비의 기능이나 동작 퍼포먼스는 매우 중요하게 대두되고 있다.

도 1은 통상적인 웨이퍼 처리장치의 예를 보인 도면으로서, 종형 LPCVD 성막장치의 예이다.

도면을 참조하여, BTBAS(비스 터셜 부틸 아미노 실린)와 NH3 를 원료가스로서 이용하여 질화실리콘막을 성막하는 경우를 예로서 설명하면 다음과 같다.

종형 LPCVD 성막장치(1)에 있어서는, 석영 반응관(11)의 외부에 히터(13)를 구비하고 있고, 석영 반응관(11) 내를 균일하게 가열할 수 있는 구조로 되어 있다. 석영 반응관(11) 내에는 원통 형상의 석영 내측튜브(12)가 설치되어 있다. 석영 내측튜브(12) 내에는, 복수 개의 반도체 웨이퍼를 수직방향으로 적층하여 탑재하는 석영포트(14)가 설치되어 있다. 이 석영포트(14)는, 캡(15) 상에 탑재되어 있고, 캡(15)을 상하 이동시키는 것에 의해, 석영 내측튜브(12) 내에 삽입되고, 또 석영 내측튜브(12)에서 취출된다. 석영 반응관(11) 및 석영 내측튜브(12)의 하부는 개방된 구조로 되어 있지만, 캡(15)을 상승시키는 것에 의해, 캡(15)의 바닥판(24)에 의해 밀폐된 기밀 구조로 된다. 석영 내측튜브(12) 의 하부에는, 석영노즐(18, 21)이 연통하게 설치되어 있다. BTBAS 와 NH3 는 상기 석영노즐(21, 18)을 통해 각각 노 내로 도입된다. 배기구(17)는 진공펌프(도시생략)에 연통하고 있고, 석영 반응관(11) 내를 감압할 수 있다. 석영노즐(18, 21)에서 공급된 원료가스는, 각각의 분출구(20, 23)에서 석영 내측튜브(12) 내에 분출되고, 그 후, 석영 내측튜브(12) 내를 하부에서 상부까지 이동하고, 석영 내측튜브(12)와 석영 반응관(11) 사이의 공간을 통해 하방으로 흐르게 하여, 배기구(17)에서 배기된다. 이 과정에서 열분해된 BTBAS 와 NH3 는, 반도체 웨이퍼(16)나 석영 표면 상에 Si3N4 를 형성한다. 여기서, 석영 노즐(18, 21)의 개략적 세팅 구조는 도 3에서와 같이 될 수 있다.

한편, 상기 BTBAS 는 상온에서는 액체이기 때문에, 도 2에서 도시하는 바와 같이 BTBAS 공급장치를 이용하여 노내로 도입된다. 도 2에 도시하는 BTBAS 공급장치는, 항온조와 기체유량 제어의 조합이다. 도 2를 참조하면, BTBAS 공급장치(4)에 있어서는, BTBAS 액체원료(42)를 구비한 항온조(41) 내를 가열하는 것에 의해 기화한 BTBAS 의 증기압을 높힌다. 기화한 BTBAS는, 매스플로워 컨트롤러(MFC; 43)에 의해 유량 제어되고, BTBAS 공급구(44)에서 도 1에 도시하는 종형 LPCVD(감압 CVD) 성막장치의 노즐(21)의 공급구(22)에 공급된다. 또, 이 BTBAS 공급장치(4)에 있어서는, BTBAS 액체원료(42)에서 BTBAS 공급구(44)에 이르기까지의 배관은, 배관가열부재(45)에 의해 덮혀져 있다.

상기한 바와 같이, 종형 LPCVD 성막장치에서나 확산 공정을 진행하기 위한 확산 챔버에 구비된 석영 노즐의 개략적 세팅 구조는 통상적으로 도 3과 같이 되어 있다.

도 3을 참조하면, 프로세스 튜브의 프랜지(100)의 인입구(110)의 내경에 일정 길이만큼 삽입되는 석영재질의 쇼트 노즐(200)이 보여진다. 상기 쇼트 노즐(200)의 외경과 상기 프로세스 튜브의 체결부(120) 내경 홈 사이에는 실링을 위한 오링(300)이 삽입된다. 가스 공급 노즐(210)은 상기 오링(300)의 측면부와 상기 쇼트 노즐(200)의 측면부에 접촉되면서 상기 체결부(120)의 내경에 삽입된다. 체결 캡(400)은 상기 가스공급 노즐(210)의 외경을 압착하면서 상기 체결부(120)에 체결된다. 여기서, 상기 오링(300)이 상기 프로세스 튜브 내에서 발생되는 고열에 의해 점차로 경화되면, 상기 쇼트 노즐과 오링 간의 마찰 계수가 감소되면 프로세스 가스의 플로잉시에 가해지는 압력에 의해 플랜지에 장착된 상기 쇼트 노즐의 세팅이 쉽게 무너져 노즐이 이탈될 소지가 있다.

상기한 바와 같이 종래의 가스 플로잉 노즐 세팅구조는 공정진행 중 노즐 이탈이 비교적 쉬워 그에 따른 가스 누설발생 및 파티클 디메지 발생이 초래되는 문제점이 있어왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 반도체 소자 제조장비에서의 노즐 세팅구조를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 노즐 이탈에 따른 누설발생 및 파티클 디메지 발생을 방지 또는 최소화할 수 있는 반도체 소자 제조장비에서의 가스 플로잉 노즐 세팅구조를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 노즐 세팅 에러 시 잔류가스 응착에 기인하는 웨이퍼 오염을 방지할 수 있는 반도체 소자 제조장비에서의 석영 노즐 세팅구조를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예적 구체화에 따라 반도체 소자 제조장비에서의 가스 플로잉 노즐 세팅구조는, 프로세스 튜브의 프랜지 내경에 일정 길이만큼 삽입되는 쇼트 노즐과, 상기 쇼트 노즐의 외경과 상기 프로세스 튜브의 체결부 내경 홈에 삽입되는 제1 오링과, 상기 제1 오링과는 상기 체결부 내경 홈을 정의하는 단턱의 길이 만큼 이격되어 상기 쇼트 노즐의 외경에 삽입되는 스톱퍼 용 제2 오링과, 상기 제2 오링의 측면부와 상기 쇼트 노즐의 측면부에 접촉되면서 상기 체결부의 내경에 삽입되는 가스 공급 노즐과, 상기 가스공급 노즐의 외경을 압착하면서 상기 체결부에 체결되는 체결 캡을 구비한다.

바람직하기로 상기 반도체 소자 제조장비는 확산공정을 위한 확산 처리장치 또는 막 성장을 위한 성막 장치일 수 있으며, 상기 쇼트 노즐은 석영 재질로 이루어질 수 있다.

상기한 본 발명의 구성에 따르면, 실링 기능이 강화되고 노즐 이탈이 방지 또는 최소화된다. 따라서, 잔류 가스 응착에 기인하여 발생되는 웨이퍼 오염을 방지 또는 최소화할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명에 따라, 반도체 소자 제조장비에서의 가스 플로잉 노즐 세팅구조에 대한 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 비록 다른 도면에 표시되어 있더라도 동일 내지 유사한 기능을 수행하는 구성부품들은 동일 내지 유사한 참조부호로서 나타나 있다.

먼저, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노즐 세팅구조를 보인 단면도이고, 도 5는 도 4중 오링 부분의 확대 상세도이다.

도면을 함께 참조하면, 쇼트 노즐(200)은 프로세스 튜브의 프랜지(100)의 인입구(110)의 내경에 일정 길이만큼 삽입되어 있고, 제1 오링(300)은 상기 쇼트 노즐(200)의 외경과 상기 프로세스 튜브의 체결부(120)의 내경 홈에 삽입되어 있다. 한편, 중요하게도, 제2 오링(500)은 상기 제1 오링(300)과는 상기 체결부 내경 홈을 정의하는 단턱(203)의 길이 만큼 이격되어 상기 쇼트 노즐(200)의 외경에 삽입된다. 여기서, 상기 제2 오링(500)은 스톱퍼 기능을 한다. 가스 공급 노즐(210)은 상기 제2 오링(500)의 측면부와 상기 쇼트 노즐(200)의 일 측면부에 접촉되면서 상기 체결부(120)의 내경에 삽입되고, 체결 캡(400)은 상기 가스공급 노즐(210)의 외경을 압착하면서 상기 체결부(120)에 체결되는 구조이다. 상기 쇼트 노즐(200)은 통상적으로 석영 재질로 이루어진다.

상기한 노즐 세팅구조에 따라, 추가된 오링이 스톱퍼 역할을 행하므로, 하나의 오링이 경화되는 경우라 하더라도 또 다른 나머지 오링에 의해 마찰계수의 감소가 억제되므로, 프로세스 가스의 플로잉시 압력이 걸리더라도 노즐이 플랜지의 세팅부로부터 쉽게 이탈되기 어렵게 된다. 그러므로, 노즐과의 실링 기능이 강화되고 노즐 이탈에 기인하여 발생되었던 종래의 문제들 예컨대, 잔류 가스(예 NH4CL)의 응착에 따른 파티클의 발생으로 인해 웨이퍼 오염이 초래되었던 문제들이 원천적으로 방지 또는 최소화될 수 있게 된다.

여기서, 상기한 세팅 구조는 반도체 소자 제조장비 예컨대, 확산공정을 위한 확산 처리장치 또는 막 성장을 위한 화학기상증착 성막 장치에 적용될 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 노즐 세팅구조에 의하면, 노즐과의 실링 기능이 강화되고 튜브 플랜지로부터 노즐 이탈이 방지 또는 최소화된다. 그러므로 잔류 가스 응착에 기인하여 발생되는 웨이퍼 오염을 방지 또는 최소화할 수 있게 된다.

상기한 설명에서는 본 발명의 실시 예를 위주로 도면을 따라 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 또는 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다. 예를 들어, 사안이 다른 경우에 상기 오링의 설치 위치나 내부의 형상을 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 노즐 세팅구조에 따르면, 노즐과의 실링 기능이 강화되고 튜브 플랜지로부터 노즐 이탈이 방지 또는 최소화되는 효과가 있다. 따라서, 잔류 가스 응착에 기인하여 발생되는 웨이퍼 오염을 방지 또는 최소화할 수 있게 되는 장점이 있다.

도 1은 통상적인 웨이퍼 처리장치의 예를 보인 도면

도 2는 도 1의 장치에 사용되는 성막용 가스 공급장치의 계통도

도 3은 종래기술에 따른 노즐 세팅구조를 보인 단면도

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노즐 세팅구조를 보인 단면도

도 5는 도 4중 오링 부분의 확대 상세도

Claims (4)

1. 반도체 소자 제조장비에서의 가스 플로잉 노즐 세팅구조에 있어서:

   프로세스 튜브의 프랜지 내경에 일정 길이만큼 삽입되는 쇼트 노즐과;

   상기 쇼트 노즐의 외경과 상기 프로세스 튜브의 체결부 내경 홈에 삽입되는 제1 오링과;

   상기 제1 오링과는 상기 체결부 내경 홈을 정의하는 단턱의 길이 만큼 이격되어 상기 쇼트 노즐의 외경에 삽입되는 스톱퍼 용 제2 오링과;

   상기 제2 오링의 측면부와 상기 쇼트 노즐의 측면부에 접촉되면서 상기 체결부의 내경에 삽입되는 가스 공급 노즐과;

   상기 가스공급 노즐의 외경을 압착하면서 상기 체결부에 체결되는 체결 캡을 구비함을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장비에서의 가스 플로잉 노즐 세팅구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 반도체 소자 제조장비는 확산공정을 위한 확산 처리장치 임을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장비에서의 가스 플로잉 노즐 세팅구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 반도체 소자 제조장비는 저압 화학기상 증착 장치임을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장비에서의 가스 플로잉 노즐 세팅구조.
4. 제1항에 있어서, 상기 쇼트 노즐은 석영 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장비에서의 가스 플로잉 노즐 세팅구조.