KR101070353B1 - 반도체 소자 제조장치의 가스 인젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 가스 인젝터는, 기판이 안치되는 반응챔버 내에 가스를 공급하는 가스 인젝터로서, 상기 반응챔버를 관통하여 끝단이 상기 반응챔버의 내부에 위치하도록 설치되며 외부로부터 가스를 공급받는 주공급관(110)과, 주공급관(110)의 끝단에서 복수개로 분기되는 분기관(130)과, 분기관(130)의 끝단에 연결되도록 설치되며 복수개의 분사공을 갖는 인젝터 포트(120)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 분기관을 통하여 미리 가스를 분배시켜놓고 인젝터 포트에 마련된 복수개의 분사공을 통해서 가스를 분사하므로 균일한 가스 분사가 이루어진다. 따라서, 공정 균일도가 향상된다.

가스 인젝터, 분기관, 원자층 증착법, 공정 균일도

Description

반도체 소자 제조장치의 가스 인젝터{Gas injector for use in semiconductor fabrication apparatus}

도 1은 종래의 프로펠러형 가스 인젝터를 설명하기 위한 도면;

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 가스 인젝터를 설명하기 위한 도면들이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >

10, 110: 주공급관 20, 120: 가스 인젝터

25, 125: 분사공 30: 웨이퍼

130: 분기관 140: 연장 분기관

150: 재연장 분기관

본 발명은 가스 인젝터(gas injector)에 관한 것으로서, 특히 보다 넓은 면적에 대해 균일한 가스 분사가 이루어지도록 한 가스 인젝터에 관한 것이다.

최근 반도체소자의 집적도가 증가하면서 새로운 박막증착 기술이 필요하게 되었는데, 이러한 기술 중의 대표적인 것이 원자층 증착법(atomic layer deposition process)이다.

원자층 증착법은 박막을 이루는 성분 원소의 원료들을 기판에 동시 공급하여 박막을 증착하는 통상의 화학증착법과는 달리, 원료들을 기판에 교대로 반복 공급하여 원자층 단위로 박막을 증착하는 기술이다. 따라서, 종래와 달리 새로운 가스 분사 시스템이 필요한데, 그 대표적인 것이 프로펠러형 가스 인젝터를 사용하는 것이다. 물론, 이러한 프로펠러형 가스 인젝터는 원자층 증착법에만 그 사용이 국한되는 것은 아니고 종래의 박막 증착법에도 적용될 수 있음은 당연하다.

도 1은 종래의 프로펠러형 가스 인젝터를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 가스는 외부로부터 주공급관(10)에 공급되는데, 주공급관(10)에 공급된 가스는 주공급관(10)에서 수평방향으로 방사형으로 분기된 인젝터 포트(20)의 분사공(25)을 통해서 웨이퍼(30) 상부 공간으로 분사된다. 이 때, 인젝터의 구조상 지점 B보다 지점 A에서 분사되는 가스량이 더 작게 되어 공정 균일도(uniformity)가 떨어진다.

상술한 바와 같이, 종래의 프로펠러형 가스 인젝터는 인젝터 포트(20)의 외곽으로 갈수록 분사되는 가스량이 적게 되어 공정 균일도가 떨어지는 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 보다 넓은 면적에 대해 균일한 가스 분사가 이루어지도록 함으로써 공정 균일도를 향상시킬 수 있는 가스 인젝터를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스 인젝터는, 기판이 안치되는 반응챔버 내에 가스를 공급하는 가스 인젝터로서, 상기 반응챔버를 관통하여 끝단이 상기 반응챔버의 내부에 위치하도록 설치되며 외부로부터 가스를 공급받는 주공급관과, 상기 주공급관의 끝단에서 복수개로 분기되는 분기관과, 상기 분기관의 끝단에 연결되도록 설치되며 복수개의 분사공을 갖는 인젝터 포트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 인젝터 포트는 상기 분기관의 복수개의 끝단에 함께 연결되도록 단수개 설치될 수도 있으며, 상기 분기관의 끝단에 일대일 대응하여 연결되도록 복수개 설치될 수도 있다. 전자의 경우는, 상기 분사공에서부터 이와 가장 가까운 곳에 위치하는 상기 분기관의 끝단까지의 거리가 대체로 동일하도로 상기 분기관이 상기 인젝터 포트에 연결되는 것이 바람직하다. 후자의 경우는, 상기 분기관들이 모두 동일한 길이를 갖는 것이 바람직하며, 또한 상기 주공급관의 끝단에서 방사형으로 분기되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 분기관의 끝단에는 복수개로 분기되는 연장 분기관이 더 설치될 수 있는데, 이 때 상기 인젝터 포트는 상기 연장 분기관의 끝단에 연결된다. 이 경우, 상기 분사공에서부터 이와 가장 가까운 곳에 위치하는 상기 연장 분기관의 끝단까지의 거리가 대체로 동일하도록 상기 연장 분기관이 상기 인젝터 포트에 연결되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 연장 분기관의 끝단에는 복수개로 분기되는 재연장 분기관이 더 설치될 수 있는데, 이 때 상기 인젝터 포트는 상기 재연장 분기관의 끝단에 연결된다.

상기 인젝터 포트는 경우에 따라 막대형 또는 판형 등의 적절한 형태를 가질 수 있다. 상기 분기관은 분사공을 가지지 않으며 단지 유로 역할만 한다.

상기 인젝터 포트는 상기 기판과 나란하게 설치되는 것이 바람직하다.

상기 주공급관은 자신을 회전축으로 하여 회전가능하게 설치될 수 있다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일 구성요소를 나타내며 이에 대한 중복적인 설명은 생략한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 인젝터를 설명하기 위한 도면이다. 도2의 가스 인젝터는 기판이 안착되는 반응챔버(미도시) 내에 가스를 공급하기 위한 것인데, 주공급관(110)은 상기 반응챔버를 관통하여 끝단이 상기 반응챔버의 내부에 위치하도록 설치된다.

외부로부터 주공급관(110)에 공급된 가스는 주공급관(110)의 끝단에서 복수개로 분기되는 분기관(130)을 통해서 여러갈래로 분배된다. 이렇게 분배된 가스는 분기관(130)의 끝단에 일대일 대응하여 연결되도록 복수개 설치되는 인젝터 포트(120)의 분사공(125)을 통해서 웨이퍼의 상부공간으로 분사된다.

분사공(125)은 인젝터 포트(120)에 복수개 설치되며, 기판 상부에 균일한 가스 분사가 이루어지도록 하기 위해서는 분기관(130)은 모두 동일한 길이를 갖으며, 주공급관(110)의 끝단에서 방사형으로 분기되는 것이 바람직하다.

인젝터 포트(120)는 경우에 따라 판형이나 막대형 등의 적절한 형태를 가질 수 있으며, 상기 기판과 나란하게 설치되는 것이 균일한 가스 분사를 위해 바람직하다. 분기관(130)은 분사공을 가지지 않으며 단지 유로 역할만 한다.

보다 바람직하게, 도3에 도시된 바와 같이 분기관(130)의 끝단에 두 갈래로 분기되는 연장 분기관(140)을 더 설치하고, 인젝터 포트(120)가 연장 분기관(140)의 끝단에 연결되도록 할 수도 있다. 이렇게 하면, 주공급관(110)으로 공급되는 가스는 분기관(130)을 통해서 사방으로 분배되고 다시 연장 분기관(140)을 통해서 두 갈래로 분배되기 때문에, 도2의 경우에 비해 분사공(125)으로 분배되는 가스량이 거의 비슷하게 되어 공정 균일도가 더욱 향상된다. 이 때, 분사공(125)에서부터 이와 가장 가까운 곳에 위치하는 연장 분기관(140)의 끝단까지의 거리가 대체로 동일한 구성을 갖는 것이 바람직하다. 연장 분기관(140)도 주공급관(110)과 마찬가지로 분사공을 가지지 않으며 단지 유로 역할만 한다.

연장 분기관(140)은 반드시 두 갈래 분기되어야 할 필요는 없으며 분사공(125)의 배치 또는 수 등을 고려하여 적절한 개수로 분기될 수 있다. 도 4는 네 갈래로 분기되는 경우를 도시한 것이다. 그러나, 너무 많이 분기되는 경우에는 오히려 도3의 경우에 비해 바람직하지 않을 수도 있다. 즉, 도4의 경우 분기관(130)을 기준으로 분사공(125)들까지의 유로길이가 서로 달라지므로 도 3의 경우보다는 가스 공급량이 불균일해질 수가 있다. 하지만, 분사공(125)들의 개수가 많고 공급가스압이 충분히 높으면 이 정도의 구조도 충분히 적용가능하다.

연장 분기관(140)의 끝단에 인젝터 포트(120)를 직접 연결할 경우 분사공(125)의 개수가 많아서 분사공(125)의 위치에 따라 분사되는 가스의 양이 불균일해지는 경우가 생길 수 있는데, 이 경우에는 도5에 도시된 바와 같이 연장 분기관(140)의 끝단에 복수개로 분기되는 재연장 분기관(150)을 더 설치하여 인젝터 포트(120)가 재연장 분기관(150)의 끝단에 연결되도록 하는 것이 좋다. 즉, 분사공(125)이 넓은 범위에 분포할 경우에는 가스공급을 균일하게 하기 위하여 도3보다 도5와 같이 분기관을 여러 단으로 설치하면 좋다.

한편, 도2와 같이 주공급관(110)에서 분기관(130)의 끝단에 인젝터 포트(120)가 일대일로 설치되지 않고, 하나의 인젝터 포트(120)가 분기관(130)의 복수개의 끝단들에 함께 연결되도록 설치할 수도 있다. 즉, 도3에서 분기관(130)의 설치가 생략되어 연장 분기관(140)이 바로 주공급관(110)에 연결되는 형태를 가질 수도 있다. 이러한 경우에는 인젝터 포트(120)가 복수개가 아닌 단수개가 된다.

상술한 본 발명에 따른 가스 인젝터는 주공급관(110)이 자신을 회전축으로 하여 회전하면서 웨이퍼 상부에 가스를 공급할 수도 있지만, 웨이퍼가 놓여지는 서셉터가 회전한다면 주공급관(110)이 회전하지 않을 수도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 분기관을 통하여 미리 가스를 분배시켜놓고 인젝터 포트에 마련된 복수개의 분사공을 통해서 가스를 분사하므로 균일한 가스 분사가 이루어진다. 따라서, 공정 균일도가 향상된다.

Claims (10)

1. 기판이 안치되는 반응챔버 내에 가스를 공급하는 가스 인젝터에 있어서,

   상기 반응챔버를 관통하여 끝단이 상기 반응챔버의 내부에 위치하도록 설치되며 외부로부터 가스를 공급받는 주공급관과,

   상기 주공급관의 끝단에서 복수개로 분기되는 분기관과,

   상기 분기관의 끝단에서 복수개로 분기되는 연장 분기관과,

   상기 연장 분기관의 분기된 복수의 끝단들을 함께 연결하는 인젝터 포트를 구비하며,

   상기 인젝터 포트에는 상기 연장 분기관의 각각의 끝단에 인접하여 복수 개의 분사공이 형성되고,

   상기 주공급관은 자신을 회전축으로 하여 회전가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 인젝터.
2. 제1항에 있어서, 상기 인젝터 포트가 상기 연장 분기관의 복수개의 끝단에 함께 연결되도록 단수개 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 인젝터.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 분기관들이 모두 동일한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 가스 인젝터.
5. 제1항에 있어서, 상기 분기관은 상기 주공급관의 끝단에서 방사형으로 분기되는 것을 특징으로 하는 가스 인젝터.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 상기 인젝터 포트는 막대형 또는 판형인 것을 특징으로 하는 가스 인젝터.
9. 제1항에 있어서, 상기 인젝터 포트는 상기 기판과 나란하게 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 인젝터.
10. 삭제

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