KR100372251B1 - 반도체 설비용 가스 분배장치 - Google Patents

반도체 설비용 가스 분배장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 챔버의 내부에서 부품간 결합이 간소하게 이루어지게 하므로서 분해 및 조립의 작업성 향상과 더불어 외부로의 가스 누설이 방지되도록 하는 반도체 설비용 가스 분배장치에 관한 것으로서, 이를 위해 본 발명은 챔버의 내부로 플라즈마 에칭을 위해 가스를 공급하는 반도체 설비용 가스 분배장치에 있어서, 판면을 하향 요입시킨 바닥면(12)에 복수의 가스 주입구(13)가 구비되는 바디(10)와; 상기 가스 주입구(13)와 연통되도록 상부면에는 링형상으로 소경 및 대경의 그루브(21)(22)를 형성하고, 상기 그루브(21)(22)들에는 일정 간격으로 하향 관통되도록 인젝션 홀(23)(24)이 형성되며, 상기 바디(10)의 저면과는 스크류(30)에 의해 체결되는 인젝션 플레이트(20)로서 이루어지도록 하는 것이 특징인바 챔버의 내부에서 바디(10)에 인젝션 플레이트(20)가 결합되게 하므로서 외부로의 가스 누설이 완벽하게 방지되도록 하는 것이다.

Description

반도체 설비용 가스 분배장치{Gas distribution apparatus of semiconductor eqipment}
본 발명은 챔버의 내부에서 부품간 결합이 간소하게 이루어지게 하므로서 분해 및 조립의 작업성 향상과 더불어 외부로의 가스 누설이 방지되도록 하는 반도체 설비용 가스 분배장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 설비 중 플라즈마 에칭 장비로서 사용되는 가스 분배장치는 가스를 챔버에 균일하게 분산되도록 하기 위해 구비되는 것이다.
이러한 에칭 장비에서의 가스 분배장치는 알려진 구성이 대단히 많은데 이러한 가스 분배장치에서 가장 중요한 것이 가스의 균일한 분사와 가스의 누출 방지이다.
이를 위해 종래에도 대한민국 특허공개 제1998-42712호와 등록실용신안 제20-169709호 및 미국특허 제5,685,914호를 통해 다양한 방법으로 제안된 바 있다.
특히 등록실용신안 제20-169709호에서는 가스를 직접 덮개본체의 일측단부로 유입되게 하므로서 가스의 유입 관로를 간소화시키는 특징을 제공하고 있다.
하지만 종래의 가스 분배장치들은 내부적으로 가스를 유동시키게 되는 유동로의 구조가 대단히 복잡하게 이루어지고, 형성 부품의 수도 많기 때문에 가스의 누설을 방지하는 측면에서는 대단히 치명적인 결함을 갖고 있다.
도 1은 현재 플라즈마 에칭 장비에서 주로 사용되는 가스 분배장치를 도시한 것으로서, 가스 분배장치는 크게 바디(100)와 링 플레이트(200)와 커버 플레이트(300)가 조립되는 구성으로 이루어진다.
즉 판면을 하향 요입시켜 팬(Pan)형상으로 형성시킨 바디(100)와, 이 바디(100)의 내측으로 요입된 바닥면(110)에 형성되는 링형상의 그루브(120)를 커버하는 링 플레이트(200)와, 이들 링플레이트(200)를 상부에서 가압하여 커버하는 커버 플레이트(300)로서 구성되는 것으로서, 이러한 바디(100)의 바닥면(110)으로 링 플레이트(200)를 개재하여 커버 플레이트(300)를 스크류결합시킴에 의해 조립되는 것이다.
특히 바디(100)의 바닥면(110)에 형성되는 링형상의 그루브(120)는 중심으로부터 내주연측으로 형성되는 소경의 그루브(121)와 이 소경의 그루브(121)과 동심원을 이루게 외측으로 형성되는 대경의 그루브(122)로서 이루어지고, 이들 각각의 그루브(121)(122)에는 내주면을 따라 각각 2개씩의 O링(123)이 구비되며, 이러한 그루브(120)들의 상부로 소경의 링 플레이트(210)와 대경의 링 플레이트(220)가 각각 압착되면서 커버하게 되는 것이다.
이때 링 플레이트(200)에는 각각 가스 주입구(211)(221)가 일체로 상향 돌출되게 구비되고, 바디(100)측 링형상의 그루브(120)에는 수직으로 하향 관통되게 형성한 복수의 인젝션 홀(130)이 일정간격으로 형성되며, 커버 플레이트(300)에는 링 플레이트(200)에 상향 돌출되게 형성한 가스 주입구(211)(221)가 관통되도록 하는 관통홀(310)(320)이 형성된다.
한편 커버 플레이트(300)의 가스 주입구(211)(221)가 끼워지는 관통홀(310)(320)과 대응되는 측방에는 냉각수 주입구(330)와 토출구(340)가 각각 구비되도록 하면서 이들 주입구(330)와 토출구(340)는 커버 플레이트(300)의 내부를 냉각수가 순환하도록 구비한 냉각수 통로(미도시됨)에 의해 서로 연통되는 구성이다.
이러한 각각의 부품들은 우선 바닥면(110)에 형성되는 각각의 그루브(120)에 링 플레이트(200)를 얹혀지게 하여 O링(123)에 의해서 실링이 되도록 하고, 이 링 플레이트(200)의 상부에는 커버 플레이트(300)가 얹혀지게 한 후 바닥면(110)과 커버 플레이트(300)간을 다수의 스크류(400)에 의해 체결되게 하므로서 도 2에서와 같은 긴밀하게 결합되는 구조로서 조립되도록 하는 것이다.
하지만 상기의 조립구조에서 커버 플레이트(300)는 챔버의 외부에서 체결되는 구성이므로 커버 플레이트(300)를 체결하기 위해서는 우선 실링성이 가장 중요한 해결과제인바 이를 위해 현재는 바디(100)와 커버 플레이트(300)간을 약 30여개 의 스크류(400)를 사용하여 체결되도록 하고 있으므로 이러한 스크류(400)들 중 자칫 규격에 맞지 않는 것을 사용하게 되는 경우 링 플레이트(200)의 압착력이 저하되면서 가스가 외부로 누설될 위험이 있다.
또한 이러한 가스의 누설시에는 일단 가동을 중지하고 이들을 분해한 후 클리닝을 실시하고, 다시 조립한 후 재가동을 해야하므로 공정의 원활한 수행이 단절되면서 불필요한 클리닝작업을 해야 하는 번거로움이 있을 뿐만 아니라 그만큼 공정 수행 타임이 지연되는 문제가 있다.
특히 잦은 분해 및 조립에 의해 O링(123)과 스크류(400)등의 마모가 촉진되면서 잦은 부품 교체에 따른 유지 보수비가 증가하는 비경제적인 단점도 있다.
따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들과 단점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 부품수의 절감으로 조립 및 분해 작업성을 향상시키고자 하는 것이다.
또한 본 발명은 조립시 체결부위가 최소화되므로서 기밀성을 향상시켜 성능에 대한 신뢰성이 증대되도록 하는데 다른 목적이 있다.
도 1은 종래의 가스 분배장치를 분해시킨 상태의 단면도,
도 2는 도 1을 결합시킨 상태의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 가스 분배장치를 분해시킨 상태의 단면도,
도 4는 본 발명의 결합단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 바디 12 : 바닥면
13 : 가스 주입구 14 : 냉각수 주입구
15 : 냉각수 토출구 20 : 인젝션 플레이트
21, 22 : 그루브 23, 24 : 인젝션 홀
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 챔버의 내부로 플라즈마 에칭을 위해 가스를 공급하는 반도체 설비용 가스 분배장치에 있어서, 판면을 하향 요입시킨 바닥면에 복수의 가스 주입구와 함께 냉각수단이 구비되는 바디와; 상기 가스 주입구와 연통되도록 상부면에는 링형상으로 소경 및 대경의 그루브를 형성하고, 상기 그루브들에는 일정 간격으로 하향 관통되도록 한 인젝션 홀이 형성되며, 상기 바디의 저면과 스크류체결되는 인젝션 플레이트로서 이루어지게 되는 구성이 특징이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 가스 분배장치를 도시한 것으로서, 도시된 바와같이 본 발명은 크게 바디(10)와 인젝션 플레이트(20)로서 구비되는 구성이다.
바디(10)는 판면이 하향 요입되게 하여 팬(Pan)형상으로 형성되도록 한 것으로서, 이러한 바디(10)에는 종전과 마찬가지로 상단부의 외측으로 수평 연장시킨 외주연부에 챔버와의 견고한 체결을 위하여 수직으로 관통된 체결공(11)이 다수 형성되도록 한다.
그리고 바디(10)의 하향 요입시킨 내측의 바닥면(12)에는 종전의 링 플레이트에 구비되게 한 가스 주입구와 동일한 가스 주입구(13)가 판면의 중심에서부터 서로 다른 반경을 갖도록 하여 상향 돌출되게 복수개로서 구비되도록 하되 각 가스 주입구(13)의 내경은 바디(10)의 저부를 수직으로 하향 관통하도록 한다.
즉 본 발명에서 가스 주입구(13)는 별도의 링 플레이트에 구비되도록 하던 종전의 구성과는 달리 바디(10)에 일체로 구비되도록 하는 것이 특징이다.
한편 본 발명의 바디(10)에는 가스 주입구(13)가 형성되는 위치와 어긋나게 하여 바디(10)의 내부로 냉각수가 유입 또는 유출되면서 순환하도록 하는 냉각수단이 구비되도록 하되 이때의 냉각수단은 바디(10)의 바닥면(12)으로부터 상향 돌출되게 한 주입구(14)와 토출구(15) 및 바디(10)의 내부를 순환하면서 상기 주입구(14)와 토출구(15)에 연통되는 냉각수 통로(16)로서 이루어지는 구성이다.
또한 상기한 바디(10)에는 저면에 평판의 인젝션 플레이트(20)가 복수개의 스크류(30)에 의해 체결되도록 한다.
이와같은 인젝션 플레이트(20)는 바디(10)의 저면과 동일한 직경을 갖는 크기로 형성되면서 바디(10)에 밀착되는 상부면에는 동심원상에 서로 다른 반경을 갖는 원형의 그루브(21)(22)가 각각 형성되도록 한다.
이때 각각의 그루브(21)(22)는 바디(10)에 형성되는 복수의 가스 주입구(13)와 수직으로 연통되며, 이러한 그루브(21)(22)에는 각각 인젝션 플레이트(20)를 수직으로 관통하는 인젝션 홀(23)(24)이 각각 형성되도록 한다.
인젝션 홀(23)(24)은 각 그루브(21)(22)를 따라 일정한 간격으로 복수개가 형성되도록 하며, 특히 보다 큰 직경을 갖는 그루브(22)에 형성되는 인젝션 홀(24)의 하단부는 챔버내에서 가공되는 웨이퍼의 직경을 벗어나지 않도록 하는 것이 가장 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 가스 분배장치는 도 4에서와 같이 바디(10)의 저면으로 간단히 인젝션 플레이트(20)가 복수개의 스크류(30)에 의해 체결되고, 종전과 마찬가지로 바디(10)의 상단부를 외측으로 연장시킨 외주연부가 챔버에 견고하게 체결되고, 바디(10)의 바닥면(12)에서 상향 돌출되게 형성한 가스 주입구(12)에는 각각 가스 공급 호스의 노즐이 결합되며, 냉각수 주입구(14)와 토출구(15)로 냉각 호스가 각각 결합되게 하므로서 조립된다.
이렇게 조립된 가스 분배장치는 가스 주입구(13)를 통해 주입되는 가스가 인젝션 플레이트(20)의 서로 다른 직경의 판면에 형성한 그루브(21)(22)에 각각 공급되면서 다시 이 그루브(21)(22)들에 각각 형성한 인젝션 홀(23)(24)을 통해 챔버의 내부로 가스를 분사하게 되는 것이다.
이때 보다 작은 내경측으로 형성되는 인젝션 홀(23)을 통해서는 챔버내에 유도된 웨이퍼의 안쪽면으로 가스를 공급하게 되고, 상대적으로 외경측으로 형성되는 인젝션 홀(24)을 통해서는 웨이퍼의 바깥쪽면으로 가스를 공급하게 되므로 결국 웨이퍼의 전면으로 균일하게 가스를 공급할 수가 있게 되는 것이다.
한편 본 발명에서 인젝션 플레이트(20)는 챔버의 내부에 위치되므로 바디(10)와 인젝션 플레이트(20)의 체결이 견고하게 이루어지지 않게 되더라도 외부로 가스가 누출되는 사례는 완벽하게 방지할 수가 있다.
즉 종래에는 챔버의 외부인 바디의 상부에서 바닥면으로 링 플레이트와 커버 플레이트가 체결되므로 커버 플레이트의 체결시 바디와 긴밀하게 밀착되지 않으면 가스가 외부로 누출되는 문제가 있게 되나 본 발명에 의한 가스 분배장치에서는 이미 인젝션 플레이트(20)가 챔버의 내부에 위치되므로 바디와의 체결이 긴밀하게 이루어지지 않게 되더라도 누출되는 가스가 챔버내에 공급되므로 외부로의 가스 누출은 전혀 발생하지 않게 된다.
따라서 종전에는 가스의 누출을 방지시키고자 대단히 많은 스크류를 사용하여 바디와 커버 플레이트를 체결하므로서 기밀성이 유지되도록 하였으나 본 발명에서는 보다 적은 스크류를 사용하여 바디(10)와 인젝션 플레이트(20)를 체결할 수가 있어 체결 작업이 더욱 편리해지게 된다.
또한 본 발명에서는 종전과 같이 가스의 누출 방지를 위해 한쌍의 링 플레이트와 O링 및 커버 플레이트와 같은 다수의 부품을 사용하지 않고 단순히 바디(10)에 인젝션 플레이트(20)만 스크류 체결하여 간단히 조립시킬 수가 있게 되므로 가스 분배장치의 제작 단가를 대폭적으로 낮출 수가 있게 되는 동시에 분해 및 조립이 더욱 용이하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 부품 절감에 따른 보다 간소화된 구조에 의해 제작 비용을 대폭적으로 절감할 수가 있게 되는 동시에 외부로의 가스 누출을완벽하게 차단시키게 되므로 외부 오염을 방지하면서 안정된 공정 수행을 제공하게 되어 설비 가동율을 향상시키게 되고, 특히 분해 및 조립이 간단하면서 부품의 내구력을 증강시켜 보수 유지비가 대단히 절감되는 매우 유용한 효과가 있게 된다.

Claims (14)

  1. 챔버의 내부로 플라즈마 에칭을 위해 가스를 공급하는 반도체 설비용 가스 분배장치에 있어서,
    판면을 하향 요입시킨 바닥면(12)에 복수의 가스 주입구(13)가 구비되는 바디(10)와;
    상기 가스 주입구(13)와 연통되도록 상부면에는 링형상으로 소경 및 대경의 그루브(21)(22)를 형성하고, 상기 그루브(21)(22)들에는 일정 간격으로 하향 관통되도록 인젝션 홀(23)(24)이 형성되며, 상기 바디(10)의 저면과는 스크류(30)에 의해 체결되는 인젝션 플레이트(20);
    로서 구비되는 반도체 설비용 가스 분배장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기의 가스 주입구(13)는 상기 바디(10)의 바닥면(12)에서 중심으로부터 서로 다른 반경에 위치되게 구비되는 반도체 설비용 가스 분배장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기의 가스 주입구(13)는 상기 바디(10)로부터 상향 돌출되도록 한 반도체 설비용 가스 분배장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 바디(10)는 상단부의 외주연부가 챔버에 스크류체결되는 반도체 설비용 가스 분배장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 바디(10)는 상기 가스 주입구(13)의 내경이 수직으로 연장되면서 상기 바디(10)를 하향 관통되도록 한 반도체 설비용 가스 분배장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 인젝션 플레이트(20)는 외주연 저부로부터 복수개의 스크류(30)를 체결하여 상기 바디(10)의 저면에 결합되는 반도체 설비용 가스 분배장치.
  7. 챔버의 내부로 플라즈마 에칭을 위해 가스를 공급하는 반도체 설비용 가스 분배장치에 있어서,
    판면을 하향 요입시킨 바닥면(12)에 복수의 가스 주입구(13)와 함께 냉각수단이 구비되는 바디(10)와;
    상기 가스 주입구(13)와 연통되도록 상부면에는 링형상으로 소경 및 대경의 그루브(21)(22)를 형성하고, 상기 그루브(21)(22)들에는 일정 간격으로 하향 관통되도록 인젝션 홀(23)(24)이 형성되며, 상기 바디(10)의 저면과는 스크류(30)에 의해 체결되는 인젝션 플레이트(20);
    로서 구비되는 반도체 설비용 가스 분배장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기의 가스 주입구(13)는 상기 바디(10)의 바닥면(12)에서 중심으로부터 서로 다른 반경에 위치되게 구비되는 반도체 설비용 가스 분배장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기의 가스 주입구(13)는 상기 바디(10)로부터 상향 돌출되도록 한 반도체 설비용 가스 분배장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 바디(10)는 상단부의 외주연부가 챔버에 스크류체결되는 반도체 설비용 가스 분배장치.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 바디(10)는 상기 가스 주입구(13)의 내경이 수직으로 연장되면서 상기 바디(10)를 하향 관통되도록 한 반도체 설비용 가스 분배장치.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 인젝션 플레이트(20)는 외주연 저부로부터 복수개의 스크류(30)를 체결하여 상기 바디(10)의 저면에 결합되는 반도체 설비용 가스 분배장치.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 바디(10)의 냉각수단은 냉각수가 유입 및 유출되는 주입구(14)와 토출구(15) 및 상기 주입구(14)와 토출구(15)에 연통되면서 상기 바디(10)의 내부를 순환하도록 한 냉각수 통로(16)로 구비되는 반도체 설비용 가스 분배장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 주입구(14)와 토출구(15)는 상기 바디(10)의 바닥면(12)으로부터 상향 돌출되게 구비되는 반도체 설비용 가스 분배장치.
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