KR20020074923A - 반도체 제조장치의 반응가스 공급노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조장치의 반응가스 공급노즐에 관한 것으로, 본 발명에 따른 공급노즐은 내부에 중공이 형성된 노즐 하우징; 노즐 하우징의 중공 내부로 삽입되는 노즐관; 중공의 입구측에 마련되어 노즐관이 노즐 하우징의 중공 내부에서의 설치상태를 지지하도록 노즐 하우징의 일측에 결합되는 지지판; 지지판에 관통 결합되어 노즐관의 입구로 반응가스를 공급하는 공급관을 구비한 것으로, 이러한 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 반응가스 공급노즐은 노즐관이 노즐 하우징에 설치될 때 노즐관이 노즐하우징의 일측으로 조립되는 부품들에 의하여 노즐하우징 내부에 눌려서 설치될 수 있도록 함으로써 노즐 하우징과 노즐관의 서로 다른 재질에 의한 다른 팽창 변형력으로 파손되는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

반도체 제조장치의 반응가스 공급노즐{A nozzle suppling reaction gas for semiconductor processing apparatus}

본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버 내부로 반응가스를 공급하는 공급노즐의 구조를 개선한 반도체 제조장치의 반응가스 공급노즐에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조장치의 플라즈마 증착설비는 챔버 내부에 상부전극과 하부전극으로 RF(Radio Frequency) 발진기에 의해 RF 파워를 인가하고, 동시에 챔버 내부로 반응가스를 투입하여 이때 챔버 내부에 발생한 플라즈마 이온들이 웨이퍼의 상면에 부착되도록 함으로써 웨이퍼에 원하는 박막층이 형성되도록 하는 것이다.

이러한 플라즈마 증착설비에서 챔버에는 반응가스를 챔버 내부로 공급하기 위하여 다수의 반응가스 공급노즐이 설치되어 있다.

종래의 반응가스 공급노즐은 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(미도시)의 상부에 마련된 세라믹 재질의 돔(10) 상측에 돔(10)을 관통하여 설치되는 것으로, 그 구성은 돔(10) 상측에 설치된 히터(11)에 체결볼트(12)로 결합되며 내부에 중공(21)이 형성된 노즐 하우징(20)과 이 노즐 하우징(20)의 중공(21)에 하부로부터 삽입되어 노즐 하우징(20)의 중공(21) 내부와 나사 결합되는 노즐관(22)을 구비한다.

또한, 노즐 하우징(20)의 상측으로는 외부의 가스 공급관(23)이 중공(21)의상단으로 나사 결합되도록 되어 있으며, 노즐관(22)의 상단과 중공(21) 내부의 단차부분 및 노즐 하우징(20)과 돔(10) 상부 사이에는 밀폐를 위한 오링(24)이 설치되어 있는 구성이다.

이러한 종래의 반응가스 공급노즐에서 노즐관(22)은 세라믹 재질로 되어 있고, 노즐 하우징(20)은 알루미늄 재질로 되어 있다.

그런데, 알루미늄과 세라믹은 열에 의한 그 팽창계수가 서로 다르다. 따라서 플라즈마 증착설비의 작동시 노즐 하우징(20)과 노즐관(22)은 모두 상당한 고열에 의하여 가열되게 되는데, 노즐관(22)과 노즐 하우징(20)이 함께 같은 온도로 가열되더라도 서로 그 팽창계수가 다르기 때문에 노즐관(22)과 노즐 하우징(20)의 나사 결합부분에 상당한 팽창력이 가해지게 된다.

이러한 이유로 공급노즐을 장기간 사용한 상태에서 공급노즐의 청소 또는 수리를 위하여 돔(10)으로부터 공급노즐을 분해할 때 노즐 하우징(20)과 노즐관(22)의 나사 결합부분이 쉽게 분해되지 않거나 또는 그 결합부분이 파손되게 되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 반응가스 공급노즐의 결합구조를 개선하여 노즐 하우징과 노즐관의 서로 다른 팽창계수에 의한 파손을 방지할 수 있도록 한 반도체 제조장치의 반응가스 공급노즐을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래의 반도체 제조장치에 설치된 반응가스 공급노즐을 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 반응가스 공급노즐이 설치된 반도체 제조장치를 도시한 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조장치에 설치된 반응가스 공급노즐을 확대 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조장치에 설치된 반응가스 공급노즐을 도시한 분해 사시도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

50...챔버

51...돔

100...공급노즐

120...지지판

130...가스 공급관

140...노즐관

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 반응가스공급노즐은 내부에 중공이 형성된 노즐 하우징; 상기 중공 내부로 삽입되는 노즐관; 상기 중공의 입구측에 설치되어 상기 노즐관이 상기 중공 내부에서의 설치상태가 지지되도록 하는 지지판; 상기 지지판에 관통 결합되어 상기 노즐관으로 반응가스를 공급하는 가스 공급관을 구비한 것이다.

그리고 바람직하게 상기 중공에는 걸림턱이 형성되고, 상기 노즐관의 외주에는 상기 걸림턱이 지지되는 걸림돌기가 형성된다.

또한 바람직하게 상기 공급관과 상기 지지판 사이와; 상기 지지판과 상기 노즐 하우징 사이와; 상기 지지판과 상기 노즐관 사이에는 반응가스의 밀폐를 위한 오링이 설치된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 반도체 제조장치의 반응가스 공급노즐은 플라즈마 화학기상증착설비에 설치된 것이다.

여기서 플라즈마 화학기상증착설비는 도 2에 도시된 바와 같이 알루미늄 재질로 된 챔버(50)와 이 챔버(50) 상부에 설치되며 세라믹 재질로 된 돔(51)을 구비한다.

그리고 돔(51)의 상부에는 1.8 - 2.0㎒의 RF가 공급되는 상부전극(52)이 설치되고, 돔(51)의 주변에는 2.0 - 2.2㎒의 RF가 공급되는 유도코일(54)이 설치된다. 그리고 챔버(50) 내부중의 상부전극(52) 하측에는 웨이퍼(미도시)가 안착되며 13.56㎒ 바이어스 RF가 제공되는 정전척(53)이 설치되고, 챔버(50)의 하부에는 내부의 진공상태 형성을 위한 진공펌프(55)가 설치되어 있다.

한편, 챔버(50) 내부에는 플라즈마 기상증착 반응을 위하여 SiH₄, O₂, Ar 등의 반응가스를 공급하는 반응가스 공급노즐(100)이 다수개 설치되어 있다.

이 반응가스 공급노즐(100)은 웨이퍼의 주변부로 반응가스를 공급하도록 챔버(50)의 측부에 설치된 것과, 웨이퍼의 상측으로 반응가스를 공급하도록 돔(51)의 상부에 설치된 것이 있다.

이 반응가스 공급노즐(100)의 구성은 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 대략 역삼각뿔 형태로 마련되며 알루미늄 재질로 되고, 내부에 상하로 관통한 중공(111)이 형성된 노즐 하우징(110)을 구비한다.

이 노즐 하우징(110)은 돔(51)의 상측에 적층된 히터(56)에 체결볼트(112)에 의하여 고정 결합되도록 다수의 체결홀(114)이 형성된 체결턱(113)을 구비하고, 돔(51)의 상면과 접촉하는 부분에는 반응가스가 그 접촉부분으로 누설되지 않도록 하는 제 1오링(115)이 설치된다.

그리고 노즐 하우징(110)의 내부에 형성된 중공(111)에는 후술할 노즐관(140)이 끼워지는 입구부에 제 1걸림턱(116)이 형성되고, 노즐관(140)이 관통하는 출구부에 제 2걸림턱(117)이 형성되어 있다.

이 걸림턱(116)(117) 중 노즐관(140)이 진입하는 입구부에 형성된 제 1걸림턱(116)에는 중공(111)에 끼워진 노즐관(140)의 상단을 지지하도록 하는 지지판(120)이 안착 설치된다.

여기서 지지판(120)은 원판형상이며, 중심부분에 관통홀(121)이 형성되어 있고, 관통홀(121)의 주변부분이 노즐 하우징(110)의 제 1걸림턱(116)에 체결볼트(122)로 체결되도록 체결홀(114)이 형성되어 있다. 그리고 지지판(120)과 제 1걸림턱(116) 사이에는 제 2오링(123)이 설치되어 있다.

또한, 지지판(120)의 관통홀(121)에는 외부로부터 연장되어 반응가스가 중공(111)으로 공급될 수 있도록 하는 가스 공급관(130)이 나사 결합되도록 되어 있으며, 지지판(120)과 가스 공급관(130) 사이에는 제 3오링(131)이 설치되어 있다.

그리고 지지판(120)의 관통홀(121)을 관통하여 결합된 가스 공급관(130)의 하단은 노즐 하우징(110)의 중공(111) 내부에 삽입된 노즐관(140)의 상단과 접하도록 되어 있고, 이 노즐관(140)과 가스 공급관(130) 사이에는 제 4오링(132)이 설치되어 있다.

한편, 노즐관(140)은 세라믹 재질로 되며, 내부에 가스 유통유로(142)가 형성된 원통형상으로 마련된다. 그리고 노즐관(140)의 외주에는 노즐 하우징(110)의 중공(111) 내부로 삽입되면 노즐 하우징(110)의 중공(111) 하측에 형성된 제 2걸림턱(117)에 걸리도록 걸림돌기(141)가 형성되어 있다.

이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 반응가스 공급노즐의 작용상태에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 반응가스 공급노즐(100)은 먼저 노즐 하우징(110)을 돔(51) 상측에 마련된 히터(56)에 노즐 하우징(110)의 체결턱(113)을 다수의체결볼트(112)로 체결하여 결합시킨다. 이때 노즐 하우징(110)의 하단과 돔(51)의 상면 사이에는 제 1오링(115)을 동시에 설치한다.

그런 다음 노즐 하우징(110)의 중공(111) 내부로 노즐관(140)을 삽입하면, 노즐관(140)의 외주에 형성된 걸림돌기(141)는 노즐 하우징(110)의 중공(111)에 형성된 제 2걸림턱(117)에 걸려서 그 안착위치가 맞추어 지게된다.

이때 중공(111)의 내경은 노즐관(140)의 외경보다 크기 때문에 노즐 하우징(110)이 외부에서 제공된 열에 의하여 팽창 및 수축하더라도 노즐관(140)에 그때의 팽창 변형력이 전달되는 것을 최소화하게 된다.

그리고 노즐관(140)이 삽입된 상태에서 지지판(120)의 관통홀(121)에 가스 공급관(130)을 체결시킨다. 이때 가스 공급관(130)과 지지판(120) 사이에 제 3오링(131)을 개재시켜 이들을 결합시키고, 이후 지지판(120)을 다수의 체결볼트(122)로 노즐 하우징(110)의 제 1걸림턱(116)에 체결시킨다.

이때 지지판(120)과 제 1걸림턱(116) 사이, 그리고 가스 공급관(130)과 노즐관(140) 사이에는 각각 제 2오링(123)과 제 4오링(132)을 개재시킴으로써 이들의 결합부분에서의 밀봉 상태의 유지가 보다 효과적으로 이루어지도록 한다.

그리고 이와 같이 지지판(120)을 결합시킴으로써 노즐관(140)은 가스 공급관(130)에 의하여 중공(111) 내부에 눌려져서 노즐 하우징(110)에 견고히 지지 설치되게 된다.

이상과 같이 반응가스 공급노즐(110)의 설치가 완료되면 이후 반응가스가 챔버(50) 내부로 공급노즐(100)을 통하여 공급되고, 또한 공급된 반응가스를 반응시켜 플라즈마 증착 작용이 이루어지도록 상부전극(52)과 정전척(53) 그리고 유도코일(54)에 RF가 공급되어 정전척(53)에 안착된 웨이퍼에 대한 플라즈마 증착 작용이 수행되게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조장치에 설치된 반응가스 공급노즐은 노즐관이 노즐 하우징 내부에 눌려서 설치될 수 있도록 함으로써 종래에 노즐관과 노즐 하우징의 직접 결합으로 인하여 이들의 서로 다른 팽창계수에 의한 파손을 방지할 수 있도록 한다는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 반응가스 공급노즐은 노즐관이 노즐 하우징에 설치될 때 노즐관이 노즐하우징의 일측으로 조립되는 부품들에 의하여 노즐하우징 내부에 눌려서 설치될 수 있도록 함으로써 노즐 하우징과 노즐관의 서로 다른 재질에 의한 다른 팽창 변형력으로 파손되는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 내부에 중공이 형성된 노즐 하우징;

   상기 중공 내부로 삽입되는 노즐관;

   상기 중공의 입구측에 설치되어 상기 노즐관이 상기 중공 내부에서의 설치상태가 지지되도록 하는 지지판;

   상기 지지판에 관통 결합되어 상기 노즐관으로 반응가스를 공급하는 가스 공급관을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치의 반응가스 공급노즐.
2. 제 1항에 있어서, 상기 중공에는 걸림턱이 형성되고, 상기 노즐관의 외주에는 상기 걸림턱이 지지되는 걸림돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치의 반응가스 공급노즐.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 가스 공급관과 상기 지지판 사이; 상기 지지판과 상기 노즐 하우징 사이; 상기 지지판과 상기 노즐관 사이에는 반응가스의 밀폐를 위한 오링이 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치의 반응가스 공급노즐.