KR20080067061A

KR20080067061A - 가스 노즐 구조체 및 이를 구비하는 반도체 제조 장치

Info

Publication number: KR20080067061A
Application number: KR1020070004169A
Authority: KR
Inventors: 정순빈
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2008-07-18

Abstract

본 발명은 가스 노즐 구조체를 구비하는 반도체 제조 장치에 관한 것이다. 반도체 제조 장치는 챔버 리드와 가스 링의 결합에 의해 가스 노즐 구조체가 형성된다. 반도체 제조 장치는 챔버와, 챔버 상부에 구비되고, 내부에 가스 공급원으로부터 가스를 받아들이는 제 1 가스 버퍼와, 제 1 가스 버퍼에 연결되어 복수 개로 분기되는 가스 통로가 형성된 챔버 리드 및, 챔버의 내측벽에 배치되어 가스 통로들과 연결되는 제 2 가스 버퍼가 형성되도록 챔버 리드와 결합되고, 제 2 가스 버퍼와 연결되어 복수 개로 분기되고, 챔버 내부로 가스를 분사하는 복수 개의 분사구가 형성된 가스 링을 포함한다. 본 발명에 의하면, 챔버 리드와 가스 링의 결합에 의해 가스 노즐 구조체를 형성함으로써, 가스 링에 분사구의 개수를 조절하여 배치할 수 있으며, 또 다양한 공정 변수에 대응하여 분사구의 분사 각도를 임의로 조절할 수 있다.

반도체 제조 장치, 가스 노즐 구조체, 가스 버퍼, 분사구, 분사 각도 조절

Description

가스 노즐 구조체 및 이를 구비하는 반도체 제조 장치{GAS NOZZLE STRUCTURE AND SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS WITH IT}

도 1은 일반적인 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도;

도 2는 도 1에 도시된 가스 노즐의 구성을 나타내는 단면도;

도 3은 본 발명에 따른 가스 노즐 구조체를 구비하는 반도체 제조 장치의 일부 구성을 도시한 사시도;

도 4는 도 3에 도시된 반도체 제조 장치의 구성을 도시한 단면도; 그리고

도 5는 도 3에 도시된 반도체 제조 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100 : 반도체 제조 장치 102 : 챔버 리드

104 : 제 1 가스 버퍼 106 : 가스 통로

108, 116 : 오링 삽입홈 110 : 가스 링

112 : 분사구 114 : 제 2 가스 버퍼

118 : 챔버 내부 120, 122 : 오링

130 : 상부 챔버

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 가스 노즐 구조체 및 이를 구비하는 반도체 제조 장치에 관한 것이다.

점차 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 회로 패턴들의 선폭이 더욱 미세화되고 있다. 이에 따라 회로 패턴들 사이의 갭(gap)을 채우는 능력을 극대화시키는 증착 공정인 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(High Density Plasma CVD : HDP CVD) 방법이 개발되어 있다. HDP CVD 방법은 종래의 플라즈마 CVD(Plasma Enhanced CVD : PE CVD)보다 높은 이온화 효율을 갖도록 전기장과 자기장을 인가하여 높은 밀도의 플라즈마 이온을 형성, 소스 가스를 분해하여 웨이퍼 상에 증착 절연막을 증착하는 방식이다.

도 1을 참조하면, 일반적으로 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비(2)는 다양한 소스 가스들을 복수 개의 노즐(10)들을 통해 챔버(4, 6) 내부로 공급된다. 챔버(4, 6)는 상부 챔버(4)와 하부 챔버(6)로 이루어지며, 하부 챔버(6) 내부에는 웨이퍼가 안착되는 정전척(8)이 배치된다.

따라서 노즐(10)들은 상부 챔버(4)의 내측벽 상단부에 설치되는 가스 링(gas ring)에 복수 개가 일정 간격으로 배치되고, 챔버(4, 6) 내부의 공간을 향하도록 다양한 소스 가스들 및 혼합 가스를 분사한다. 예컨대, 노즐(10)들은 서로 다른 소스 가스들을 공급하는 3 개의 노즐들을 하나의 세트(set)로 할당하고, 각 할당된 9 개의 세트가 챔버(4, 6) 내부로 소스 가스를 균일하게 분사하기 위하여 일정 간격 을 유지한 채 배치된다.

이러한 노즐(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 노즐 몸체(12)와, 노즐 몸체(12)의 일단에 챔버(4) 내측벽(즉, 가스 링)에 연결되는 체결부(18) 및, 가스 공급되는 가스 공급 경로(16)와 연결되어 소스 가스를 가스 공급 경로(16)와 동일한 방향으로 직진 분사하는 하나의 분사구(14)를 구비한다. 분사구(14)는 노즐 몸체(12)의 내부 중앙에서 길이 방향으로 관통된 가스 공급 경로(16)보다 작은 직경으로 형성되어, 노즐(10)의 중앙 부분에서 챔버(4, 6) 내부로 소스 가스를 분사한다.

그러나 이러한 노즐(10)은 소스 가스를 노즐 몸체(12)에 형성된 하나의 분사구(14)을 이용하여 직진 분사하기 때문에, 분사 각도가 수평 방향으로 고정된다. 따라서 이러한 체결 방식의 노즐(10)들은 임의의 분사 각도로 설치하기가 곤란하여 소스 가스를 분사하는 방향을 조절할 수가 없으며, 이로 인해 다양한 공정 변수에 대응하여 챔버(4, 6) 내부로 균일하게 소스 가스를 분사할 수 없다.

본 발명의 목적은 공정 변수에 대응하여 다양한 분사 각도로 조절하기 위한 가스 노즐 구조체를 구비하는 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 가스 분사구를 임의로 조절 가능한 가스 노즐 구조체를 구비하는 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 가스 노즐 구조체는 두 개의 몸체 가 결합되어 복수 개의 분사구를 갖는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 가스 노즐 구조체는 공정 변수에 대응하여 다양한 분사 각도로 조절 가능하고 또한, 분사구의 개수를 임의로 조절 가능하게 한다.

본 발명의 가스 노즐 구조체는, 가스 공급원에 연결되고, 내부에 상기 가스 공급원으로부터 공급된 가스를 공유하는 제 1 가스 버퍼와, 상기 제 1 가스 버퍼에 연결되고 분기되는 복수 개의 가스 통로가 형성된 제 1 몸체 및; 상기 제 1 몸체와 결합되어 상기 가스 통로들에 각각 연결되어 챔버 내부로 가스를 분사하는 복수 개의 분사구가 형성되는 제 2 몸체를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 분사구는; 상기 제 1 및 상기 제 2 몸체 사이에 형성된 제 2 가스 버퍼를 통해 상기 가스 통로들과 연결된다.

다른 실시예에 있어서, 상기 제 1 몸체는 상기 챔버를 형성하는 챔버 리드로 구비된다. 이 실시예에 있어서, 상기 제 2 몸체는 상기 챔버의 내측벽에 배치되는 가스 링으로 구비된다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 제 1 몸체는; 상기 제 1 및 상기 제 2 몸체 사이에 결합되는 적어도 하나의 부위에 상기 제 2 가스 버퍼를 밀폐시키는 오링을 삽입하는 오링 삽입홈을 구비한다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 분사구들은 임의의 분사 각도를 갖도록 형성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 가스 노즐 구조체를 구비하는 반도체 제조 장치가 제공된다. 이와 같은 본 발명의 반도체 제조 장치는 챔버 리드와 가스 링의 결합에 의해 가스 노즐 구조체가 형성된다.

본 발명의 반도체 제조 장치는, 챔버와; 상기 챔버 상부에 구비되고, 내부에 가스 공급원으로부터 가스를 받아들이는 제 1 가스 버퍼와, 상기 제 1 가스 버퍼에 연결되어 복수 개로 분기되는 가스 통로가 형성된 챔버 리드 및; 상기 챔버의 내측벽에 배치되어 상기 가스 통로들과 연결되는 제 2 가스 버퍼가 형성되도록 상기 챔버 리드와 결합되고, 상기 제 2 가스 버퍼와 연결되어 복수 개로 분기되고, 상기 챔버 내부로 가스를 분사하는 복수 개의 분사구가 형성된 가스 링을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제 2 가스 버퍼는 상기 챔버 리드와 상기 가스 링 사이에 형성된다.

다른 실시예에 있어서, 상기 챔버 리드는; 상기 챔버 리드와 상기 가스 링 사이에 결합되는 적어도 하나의 부위에 상기 제 2 가스 버퍼를 밀폐시키는 오링을 삽입하는 오링 삽입홈을 구비한다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

이하 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한 다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 가스 노즐 구조체를 구비하는 반도체 제조 장치의 일부 구성을 도시한 도면들이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 반도체 제조 장치(100)는 챔버의 상부에 구비되는 챔버 리드(chamber lid)(102)와, 챔버 리드(102)와 결합되고 챔버 리드(102) 내측벽에 배치되는 가스 링(gas ring)(110)을 이용하여 챔버 내부(118)로 소스 가스를 분사하기 위한 가스 노즐 구조체가 형성된다.

반도체 제조 장치(100)는 예컨대, 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD) 장치로, 공정을 처리하는 챔버는 상부 챔버(130)와 하부 챔버(미도시됨)로 구비된다. 또 반도체 제조 장치(100)는 상부 챔버(130) 상부에 구비되는 챔버 리드(102)와, 챔버 리드(102) 내측벽에 배치되는 가스 링(110)을 포함한다. 또 챔버는 상부 챔버(130)와 하부 챔버가 결합되어 처리실(118)을 형성한다.

챔버 리드(102)는 상부에 플라즈마 발생원(미도시됨)이 구비되고, 챔버 리드(102) 내측벽에서 가스 링(110)과 결합된다. 가스 링(110)은 복수 개의 분사구(112)들이 일정 간격을 유지한 채 구비된다. 따라서 본 발명의 가스 노즐 구조체는 챔버 리드(102)와 가스 링(110)의 결합에 의해 형성된다.

즉, 가스 노즐 구조체는 제 1 몸체 즉, 챔버 리드(102) 내부에 환 형상으로 형성되고 가스 공급원(미도시됨)과 연결되는 제 1 가스 버퍼(104)와, 제 1 가스 버퍼(104)로부터 챔버 내부(118) 방향으로 분기되는 복수 개의 가스 통로(106)와, 제 2 몸체 즉, 가스 링(110) 내부에 형성되고, 가스 통로(106)와 연결되고 챔버 내 부(118)로 가스를 분사하는 복수 개의 분사구(112)들을 포함한다. 이 때, 챔버 리드(102)와 가스 링(110)은 결합되는 부위에 환 형상으로 제 2 가스 버퍼(114)가 형성되며, 이를 통해 분사구(112)들은 가스 통로(106)와 연결된다. 또 분사구(112)들은 가스 통로(106)보다 그 개수가 많으며, 분사구(112)들의 직경은 가스 통로(106)의 직경보다 작게 구비된다.

제 1 가스 버퍼(104)는 챔버 리드(102) 내부에 단면이 직사각형 형태로 구비되고, 그리고 챔버 리드(102)의 형상에 대응하여 길이 방향으로 환 형상으로 구비되며, 가스 공급원으로부터 공급되는 소스 가스가 복수 개의 가스 통로(106)에 흐르도록 공유된다. 구체적으로, 제 1 가스 버퍼(104)는 하부가 개방되고, 상부가 챔버 리드(102)에 의해 밀폐된다. 또 제 1 가스 버퍼(104)는 일측면이 가스 공급원과 연결되고, 타측면이 복수 개의 가스 통로(106)와 연결된다. 여기서 제 1 가스 버퍼(104)의 하부는 상부 챔버(130)의 상부면과 결합된다.

제 2 가스 버퍼(114)는 챔버 리드(102)와 가스 링(110)이 결합되는 부위에 단면이 직사각형 형태로 구비되고, 그리고 제 1 가스 버퍼(104)보다 작은 공간의 환 형상으로 구비된다. 제 2 가스 버퍼(114)는 상부가 가스 링(110)에 의해 밀폐되고, 하부가 챔버 리드(102)에 의해 밀폐되며, 외측이 복수 개의 가스 통로(106)들과 연결되고, 내측이 복수 개의 분사구(112)들과 연결된다. 이 때, 챔버 리드(102)와 가스 링(110)은 복수 개의 결합 부위에서 전자 빔 등에 의해 용접된다. 그리고 챔버 리드(102)는 가스 링(110)과 결합되는 복수 개의 부위에 제 2 가스 버퍼(114)를 밀폐시키기 위한 오링(120, 122)이 삽입되는 오링 삽입홈(116, 108)이 형성된 다. 따라서 분사구(112)들은 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 가스 버퍼(104), 가스 통로(106) 및, 제 2 가스 버퍼(114)를 통해 소스 가스를 공급받고, 챔버 내부(118)로 소스 가스를 분사한다.

그리고 분사구(112)들은 가스 링(110)에 배치되는 개수를 조절할 수 있으며, 또 챔버 내부(118)로 소스 가스를 분사하는 분사 각도를 임의로 조절하여 공정 진행에 따른 다양한 공정 변수에 적합하도록 조절 가능하다. 예를 들어, 분사 각도는 가스 통로(106)가 연장되는 직선 상에 형성되거나 챔버(130) 상부 또는 하부 방향으로 조절 가능하다. 또 분사 각도는 각각의 분사구(112)들마다 서로 다르게 형성되거나 또는 전체 분사구(112)들이 동일한 방향으로 분사하도록 형성될 수 있다.

따라서 본 발명의 반도체 제조 장치(100)는 챔버 리드(102)와 가스 링(110)의 결합에 의해 가스 노즐 구조체를 형성한다.

이상에서, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 반도체 제조 장치는 챔버 리드와 가스 링의 결합에 의해 가스 노즐 구조체를 형성함으로써, 가스 링에 복수 개의 분사구를 배치할 수 있으며, 또 다양한 공정 변수에 대응하여 분사구의 분사 각도를 임의로 조절하여 구비할 수 있다.

Claims

가스 노즐 구조체에 있어서:

가스 공급원에 연결되고, 내부에 상기 가스 공급원으로부터 공급된 가스를 공유하는 제 1 가스 버퍼와, 상기 제 1 가스 버퍼에 연결되고 분기되는 복수 개의 가스 통로가 형성된 제 1 몸체 및;

상기 제 1 몸체와 결합되어 상기 가스 통로들에 각각 연결되어 챔버 내부로 가스를 분사하는 복수 개의 분사구가 형성되는 제 2 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 노즐 구조체.
제 1 항에 있어서,

상기 분사구는;

상기 제 1 및 상기 제 2 몸체 사이에 형성된 제 2 가스 버퍼를 통해 상기 가스 통로들과 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 노즐 구조체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 1 몸체는 상기 챔버를 형성하는 챔버 리드(chamber lid)로 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 노즐 구조체.
제 3 항에 있어서,

상기 제 2 몸체는 상기 챔버의 내측벽에 배치되는 가스 링(gas ring)으로 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 노즐 구조체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 1 몸체는;

상기 제 1 및 상기 제 2 몸체 사이에 결합되는 적어도 하나의 부위에 상기 제 2 가스 버퍼를 밀폐시키는 오링을 삽입하는 오링 삽입홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 노즐 구조체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 분사구들은 임의의 분사 각도를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 노즐 구조체.
반도체 제조 장치에 있어서:

챔버와;

상기 챔버 상부에 구비되고, 내부에 가스 공급원으로부터 가스를 받아들이는 제 1 가스 버퍼와, 상기 제 1 가스 버퍼에 연결되어 복수 개로 분기되는 가스 통로가 형성된 챔버 리드 및;

상기 챔버의 내측벽에 배치되어 상기 가스 통로들과 연결되는 제 2 가스 버퍼가 형성되도록 상기 챔버 리드와 결합되고, 상기 제 2 가스 버퍼와 연결되어 복 수 개로 분기되고, 상기 챔버 내부로 가스를 분사하는 복수 개의 분사구가 형성된 가스 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 제 2 가스 버퍼는 상기 챔버 리드와 상기 가스 링 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 챔버 리드는;

상기 챔버 리드와 상기 가스 링 사이에 결합되는 적어도 하나의 부위에 상기 제 2 가스 버퍼를 밀폐시키는 오링을 삽입하는 오링 삽입홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 분사구들은 임의의 분사 각도를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.