[go: up one dir, main page]

KR101240912B1 - 립 시일을 포함하는 원자층 증착장치의 가스밸브 어셈블리 - Google Patents

립 시일을 포함하는 원자층 증착장치의 가스밸브 어셈블리 Download PDF

Info

Publication number
KR101240912B1
KR101240912B1 KR1020050086939A KR20050086939A KR101240912B1 KR 101240912 B1 KR101240912 B1 KR 101240912B1 KR 1020050086939 A KR1020050086939 A KR 1020050086939A KR 20050086939 A KR20050086939 A KR 20050086939A KR 101240912 B1 KR101240912 B1 KR 101240912B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve assembly
housing
gas valve
drive shaft
lip seal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020050086939A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070032576A (ko
Inventor
이주일
박찬호
Original Assignee
주성엔지니어링(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주성엔지니어링(주) filed Critical 주성엔지니어링(주)
Priority to KR1020050086939A priority Critical patent/KR101240912B1/ko
Publication of KR20070032576A publication Critical patent/KR20070032576A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101240912B1 publication Critical patent/KR101240912B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45578Elongated nozzles, tubes with holes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 원자층 증착장치의 가스밸브어셈블리에 관한 것으로서, 다수의 내부유로를 가지며, 상기 내부유로의 입구가 외주면에 형성되는 구동축; 상기 구동축의 외주를 둘러싸며 상기 다수의 내부유로에 각 대응되는 다수의 가스공급홀을 구비하는 하우징; 상기 하우징의 내측벽에 고정되고 상기 구동축이 관통하는 개방부를 가지는 판상의 몸체부와 상기 개방부측 주연부가 일 측으로 절곡되어 형성된 깔때기 모양의 시일부를 포함하며, 상기 구동축과 하우징 사이에서 설치되어 상기 각 내부유로 및 각 내부유로에 대응되는 가스공급홀과 일대일로 연통하는 환형유로를 다수 형성하는 립 시일(lip seal)을 포함하는 가스밸브어셈블리를 제공한다.
본 발명에 따르면 원자층증착 장치를 고온 공정에 적용하더라도 가스밸브어셈블리에서 리크가 발생하거나 자성유체로 인해 챔버 내부가 오염되는 위험을 방지할 수 있게 된다.
원자층 증착, 가스밸브어셈블리, 립 시일(lip seal)

Description

립 시일을 포함하는 원자층 증착장치의 가스밸브 어셈블리{Gas valve assembly of atomic layer deposition apparatus comprising lip seal}
도 1은 세미배치 방식의 원자층증착장치에서 가스밸브 어셈블리의 사용상태도
도 2는 공정챔버의 상부에 결합된 가스밸브 어셈블리의 단면도
도 3은 도 2의 A부분에 대한 부분확대도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스밸브 어셈블리의 단면도
도 5a 및 도 5b는 립 시일의 사시도 및 측면도
도 6은 고정부재의 다른 실시예를 나타낸 도면
도 7은 하우징에 역류방지용 퍼지가스공급홀이 형성된 모습을 나타낸 단면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 가스밸브어셈블리 110 : 구동축
120 : 하우징 122 : 플랜지
130,140,150,160 : 제1,2,3,4 가스공급홀
171,172,173,174 : 제1,2,3,4 내부유로
180 : 립시일(lip seal) 181 : 몸체
182 : 개방부 183 : 시일부
190 : 고정부재 191 : 하부고정부재
192 : 스프링 193 : 시일보조지지부재
194 : 상부고정부재 200 : 역류방지용 퍼지가스공급홀
본 발명은 원자층증착장치의 가스밸브어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 립시일(lip seal)을 포함하는 가스밸브어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 실리콘 웨이퍼 상에 회로패턴을 형성하는 공정과 웨이퍼를 소정의 크기로 절단하여 에폭시 수지 등으로 봉지하는 패키징 공정 등을 통해 제조된다.
웨이퍼상에 회로패턴을 형성하기 위해서는 소정의 박막을 형성하는 박막증착공정, 증착된 박막에 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상을 통해 포토레지스터 패턴을 형성하는 포토리소그래피 공정, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 박막을 패터닝하는 식각 공정, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하는 이온주입공정, 불순물을 제거하는 세정공정 등을 거쳐야 하고, 이러한 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 공정챔버의 내부에서 진행된다.
이중에서 박막증착공정은 스퍼터링(Sputtering)법과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 PVD(Physical Vapor Deposition)법과 화학반응을 이용하는 CVD(Chemical Vapor Deposition)법으로 크게 구분할 수 있으며, CVD법이 PVD법에 비하여 박막균일도 및 계단도포성(step coverage)이 우수하기 때문에 일반적으로 많이 사용된다. CVD법은 APCVD(Atmospheric pressure CVD), LPCVD(Low pressure CVD), PECVD(Plasma Enhanced CVD) 법 등으로 나뉜다.
그런데 최근에는 종래 방식에 비하여 박막균일도나 계단도포성(step coverage)이 매우 우수한 ALD(Atomic Layer Deposition : ALD) 방식이 미세패턴이 요구되는 게이트산화막(gate-oxide layer), 커패시터유전막(capacitor dielectric layer), 확산방지막(diffusion barrier layer) 등의 증착공정을 중심으로 많이 사용되고 있다.
ALD방식에 의하면 반응원료들이 기판의 표면에서만 반응하기 때문에 하나의 원료공급 주기에서 증착되는 막의 두께가 일정하며, 따라서 원료공급주기의 횟수를 조절함으로써, 박막두께를 정밀하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
A물질과 B물질의 화합물인 A+B로 이루어지는 원자층 박막의 증착과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저 공정챔버 내에 웨이퍼를 안치시키고 공정분위기를 조성하기 위해 진공펌핑을 수행한 다음, 공정챔버 내로 A물질을 유입하여, 웨이퍼 표면에 흡착시킨다. 이어서 Ar, N2 등의 퍼지가스를 유입하여 잔류기체를 퍼지시킨다.
퍼지과정이 완료된 후 새로운 B물질을 챔버 내로 유입시키면, B물질이 웨이퍼 상에 이미 증착되어 있는 A물질과 반응하여 화합물 A+B의 박막을 형성한다. 이어서 다시 퍼지가스를 유입하여 잔류기체를 제거하면 1회의 증착주기가 완성되며, 이와 같은 과정을 필요한 만큼 반복함으로써 원하는 두께의 박막을 얻을 수 있다.
이러한 원자층 증착방식은 1주기 공정을 통해 얻어지는 박막의 두께가 매우 얇기 때문에 필요한 박막두께를 얻기 위해서는 전술한 주기의 증착공정을 수회 내지 수백 회 반복하여야 하므로 공정속도가 매우 늦을 수밖에 없다.
따라서 생산성을 높이기 위해 통상 4-5매의 웨이퍼를 한꺼번에 처리하는 세미배치(semi batch) 타입의 공정챔버가 많이 사용된다.
또한 원자층증착장치는 다수의 공정가스 및 퍼지가스를 이용하기 때문에 각각의 가스마다 별도의 가스유입관 및 밸브를 설치하게 되면 설비가 복잡해지고 각 공정당 밸브의 온/오프 동작이 수백 번 반복되어야 하므로 밸브의 수명이 단축될 뿐만 아니라 밸브구동을 위한 전기적 신호장치, 공압가동장치, 밸브 온/오프장치 등의 작동순서 및 시간을 일치시키기 어려운 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 제안된 것이, 보다 단순한 구성을 가지면서도, 가스주입순서를 효과적으로 제어할 수 있는 가스밸브 어셈블리이다.
도 1은 이러한 가스밸브 어셈블리(10)가 사용되는 세미배치 방식의 원자층 증착장치를 도시한 것으로서 설명의 편의를 위하여 가스밸브 어셈블리(10)와 그 하부의 웨이퍼(w)만을 도시하였다.
가스밸브 어셈블리(10)는 원통형상의 하우징(12)과 하우징(12)의 내부를 상 하로 관통하는 구동축(11)을 포함하며, 구동축(11)의 내부에는 다수의 내부유로가 형성되어 있다.
하우징(12)의 측면에는 상기 내부유로와 각 연통되는 제1,2,3,4 가스공급관(21,22,23,24)이 연결되며, 구동축(11)의 하단부에는 상기 내부유로와 각 연통되는 제1,2,3,4 인젝터(31,32,33,34)가 연결된다.
제1,2,3,4 인젝터(31,32,33,34)는 하부에 다수의 분사홀(미도시)이 형성되어 있고 구동축(11)에 의해 바람개비 모양으로 회전하기 때문에 웨이퍼(w)의 상부에 제1 원료물질, 퍼지가스, 제2 원료물질, 퍼지가스를 순차적으로 분사하는 역할을 한다. 이때 퍼지가스는 Ar 또는 N2가 이용된다.
도 2는 공정챔버(40)의 상부에 체결된 가스밸브어셈블리(10)의 단면을 나타낸 것으로서, 하우징(12)의 외주에는 제1,2,3,4 가스공급관(21,22,23,24)이 각 연결되는 제1,2,3,4 가스공급홀(13,14,15,16)이 형성되며, 하부에는 공정챔버(40)와 체결되는 플랜지(12a)를 구비한다. 또한 내부가 진공상태인 공정챔버(40)를 진공시일하기 위해 오링(42)을 설치한다.
구동축(11)의 내부에는 제1,2,3,4 가스공급홀(13,14,15,16)과 각 대응하는 제1,2,3,4 내부유로(17,18,19,20)가 형성되는데, 상기 제1,2,3,4 내부유로(17,18,19,20)의 입구는 구동축(11)의 측부에 형성되고, 출구는 구동축(11)의 하단부에 형성된다.
내부유로의 각 출구에는 도 1에 도시된 바와 같이 제1,2,3,4 인젝터(31,32,33,34)가 바람개비 형태로 연결된다.
따라서, 예를 들어, 제1 가스공급관(21)을 통해 공급되는 제1 원료물질은 제1 가스공급홀(13), 제1 내부유로(17) 및 제1 인젝터(31)를 거쳐 분사되고, 제2 가스공급관(22)을 통해 공급된 퍼지가스는 제2 가스공급홀(14), 제2 내부유로(18) 및 제2 인젝터(32)를 거쳐 분사되고, 제3 가스공급관(23)을 통해 공급된 제2 원료물질은 제3 가스공급홀(15), 제3 내부유로(19) 및 제3 인젝터(33)를 거쳐 분사되고, 제4 가스공급관(22)을 통해 공급된 퍼지가스는 제4 가스공급홀(16), 제4 내부유로(20) 및 제4 인젝터(34)를 거쳐 분사된다.
전술한 바와 같이 구동축(11)이 회전하므로, 각 인젝터(31,32,33,34)는 원주방향으로 배열된 다수 웨이퍼의 상부를 순차적으로 통과하면서 제1 원료물질, 퍼지가스, 제2 원료물질, 퍼지가스를 순차적으로 분사하므로 다수의 웨이퍼에 대한 원자층 증착공정이 한꺼번에 진행된다.
한편, 도 2에서 제1,2,3,4 가스공급홀(13,14,15,16)을 통해 유입되는 원료물질 및 퍼지가스는 서로 섞이지 않아야 하므로, 하우징(10)의 내측에는 각 유로를 서로 격리시키기 위한 시일수단이 필요한데, 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이 마그네틱시일(30)이 주로 이용되었다.
마그네틱시일(magnetic seal)이란 자기력에 의해 일정한 형태를 유지하는 자성유체(magnetic fluid)의 특성을 이용하여 액체 오링(O-ring)을 형성한 것을 말한 다. 자성유체란 베이스오일(base oil)에 Fe3O4 등의 자성분말을 콜로이드 모양으로 안정, 분산시킨 다음 침전이나 응집이 생기지 않도록 계면활성제를 첨가한 유체로서, 자계를 인가함으로써 유체의 유동성이나 점도를 신속하고 가역적으로 제어시킬 수 있기 때문에 샤프트시일이나 진공시일의 작동유체로 많이 사용된다.
자성유체속의 자성분말은 일반적으로 0.01 내지 0.02 마이크로미터의 초미립자 분말이므로 초미립자 특유의 브라운운동을 하기 때문에, 외부에서 자기장, 중력, 원심력 등이 가해져도, 자성유체속의 자성분말입자의 농도가 일정하게 유지되므로 시일성능이 뛰어나며, 구동부재의 마찰로 인한 파티클발생을 방지할 수 있는 효과도 있다.
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 도면으로서, 구동축(11)과 하우징(12)사이에 형성된 마그네틱시일(30)의 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 이에 따르면 하우징(12)의 내측벽에 다수의 영구자석(31)과, 단부에 다수의 뾰족부를 가지는 폴피스(pole piece, 32)를 교대로 설치하고, 폴피스(32)의 뾰족부에 자성유체(33)를 주입한다.
주입된 자성유체(33)는 영구자석(31)에서 인가되는 자계와 자성유체(33) 고유의 점성으로 인하여 폴피스(32)의 뾰족부에 뭉치게 되고, 구동축(11)과 폴피스(32) 뾰족부 사이의 간극을 채우면서 구동축(11) 외주면을 따라 환형의 마그네틱시일(30)을 형성하게 된다.
그런데 이러한 마그네틱시일은 회전체의 시일수단으로서 활용범위가 넓기는 하지만 다음과 같은 몇 가지 문제점을 가지고 있다.
첫째, 자성유체를 이용하기 때문에 온도에 취약하며, 100℃ 이상에서 자성이 상실되거나 자성유체가 기화될 우려가 있기 때문에 핫월(hot wall)을 필요로 하는 고온 공정에 적용하기에는 부적합하다. 자성이 상실되면 자성유체가 누설되어 마그네틱시일의 리크가 발생하게 되고, 자성유체가 기화되면 기화된 물질이 챔버 내부로 유입되어 오염원으로 작용하기 때문이다.
둘째, 원료물질이 유동 중에 마그네틱시일과 접하게 되므로, 자성유체와 원료물질이 서로 반응하여 오염물질을 생성할 우려가 있고, 반응하지 않더라도 자성유체가 원료물질과 함께 챔버 내부로 유입되면 오염원으로 작용하거나 공정이나 설비에 2차적인 문제를 유발시킬 위험이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원자층 증착장치의 가스밸브 어셈블리에서 리크가 발생하거나 자성유체로 인해 챔버 내부가 오염되는 위험을 방지할 수 있는 방안을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 다수의 내부유로를 가지며, 상기 내부유로의 입구가 외주면에 형성되는 구동축; 상기 구동축의 외주를 둘러싸며 상기 다수의 내부유로에 각 대응되는 다수의 가스공급홀을 구비하는 하우징; 상기 하우징의 내측벽에 고정되고 상기 구동축이 관통하는 개방부를 가지는 판상의 몸체부와 상기 개방부측 주연부가 일 측으로 절곡되어 형성된 깔때기 모양의 시일부를 포함하며, 상기 구동축과 하우징 사이에서 설치되어 상기 각 내부유로 및 각 내부유로에 대응되는 가스공급홀과 일대일로 연통하는 환형유로를 다수 형성하는 립 시일(lip seal)을 포함하는 가스밸브어셈블리를 제공한다.
상기 립 시일은 불소수지계열 또는 카본 그라파이트 재질로 제조되는 것이 바람직하다.
상기 립 시일은 상기 각 내부유로 입구의 상하에 하나 이상씩 설치되는 것이 바람직하다.
상기 하우징의 내측벽에는 상기 몸체부를 고정하는 고정부재가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 고정부재는, 하우징의 내측벽에 고정되는 하부고정부재; 상기 립 시일의 탄성력을 보조로 지지하는 시일보조지지부재; 상기 하부고정부재와 함께 상기 립 시일을 고정하는 상부고정부재를 포함하며, 상기 하부고정부재와 상기 시일보조지지부재 사이에는 탄성부재가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 탄성부재는 상기 하부고정부재 내의 오목부 또는 단차부에 설치되고, 상기 오목부 또는 단차부와 상기 립시일의 사이에는 곡면을 가지는 시일보조지지부재가 삽입되는 것이 바람직하다.
상기 가스공급홀은 제1 원료물질 공급홀, 제2 원료물질 공급홀 및 하나 이상의 퍼지가스공급홀을 포함한다.
상기 하우징에는 상기 하우징이 결합되는 챔버의 내부와 연통되는 역류방지 용 퍼지가스공급홀이 더 형성될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스밸브어셈블리(100)의 단면도로서, 원통형상의 하우징(120)에 구동축(110)이 상하로 관통하여 결합되고, 하우징(120)의 측부에는 제1,2,3,4 가스공급홀(130,140,150,160)이 상하로 소정거리 이격되어 형성되며, 하우징(120)의 하부에는 공정챔버의 상부에 체결하기 위한 플랜지(112)가 형성되는 점은 종래와 공통된다.
또한 종래와 마찬가지로 구동축(110)의 내부에는 하우징(120)의 제1,2,3,4 가스공급홀(130,140,150,160)과 각 대응하는 제1,2,3,4 내부유로(171,172,173,174)가 형성된다.
제1,2,3,4 내부유로(171,172,173,174)의 입구는 구동축(110)의 측부에서 상기 제1,2,3,4 가스공급홀(130,140,150,160)과 같은 높이에 형성되며, 출구는 구동축(110)의 하단부에 형성된다.
하우징(120)의 제1,2,3,4 가스공급홀(130,140,150,160)에는 제1 원료물질공급관, 퍼지가스공급관, 제2 원료물질공급관, 퍼지가스공급관이 각각 연결되므로, 제1,2,3,4 내부유로(171,172,173,174)에는 제1 원료물질, 퍼지가스, 제2 원료물질, 퍼지가스가 각각 공급된다. 이때 퍼지가스는 Ar 또는 N2가 이용된다.
상기 구동축(110)의 하단부는 챔버 내부에 위치하고 각 내부유로 (171,172,173,174)의 출구에는 인젝터가 결합되므로, 구동축(110)을 회전시키면 인젝터가 회전하면서 각 웨이퍼의 상부에 제1 원료물질, 퍼지가스, 제2 원료물질, 퍼지가스를 순차적으로 분사하여 원자층 박막을 증착한다.
본 발명의 가스밸브어셈블리(100)는 구동축(110)과 하우징(120) 사이에 설치되어 서로 대응되는 내부유로(171,172,173,174) 및 가스공급홀(130,140,150,160)만을 연통시키고 다른 내부유로 및 가스공급홀과는 격리시키는 시일수단으로서 립 시일(180)을 이용하는 점에 특징이 있다.
립 시일(180)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 사시도 및 측면도에 도시된 바와 같이, 가운데에 개방부(182)를 가지는 원판형상의 몸체부(181)와, 개방부(182) 주변의 주연부가 일 방향으로 절곡되어 깔때기 모양으로 형성된 시일부(183)로 이루어진다.
개방부(182)는 구동축(110)이 관통하는 부분이며, 몸체부(181)는 하우징(120)의 내측벽에 고정된다. 몸체부(181)를 고정하기 위해 하우징(120)의 내측벽에 고정부재(190)를 설치하여야 한다.
이때 시일부(183)는 고정부재(190)의 외측으로 돌출되며 주연부가 구동축(110)에 인접하는데, 시일부(183)의 주연부와 구동축(110) 사이의 간극은 수 마이크로미터 이하로 유지되어야 립 시일(180)의 상하로 가스가 유동하는 것을 막을 수 있다.
예를 들어, 도 4에서 구동축(110)의 외주에 형성된 제1 내부유로(171)의 입 구 상하에 립 시일(180)을 1개씩 설치하면, 구동축(110)과 하우징(120)의 사이에는 상기 립 시일(180)에 의해 다른 내부유로 및 가스공급홀과 격리되는 환형유로가 형성된다.
구동축(110)의 외주를 따라 형성되는 상기 환형유로는 제1 내부유로(171) 및 제1 가스공급홀(130)과 연통되므로, 제1 가스공급홀(130)을 통해 공급된 원료물질은 상기 환형유로를 따라 확산하였다가 제1 내부유로(171) 를 통해 챔버 내부로 유입된다.
이와 같이 립 시일(180)을 제1,2,3,4 내부유로(171,172,173,174)의 입구 상하에 설치함으로써 각 내부유로 및 가스공급홀을 다른 내부유로 및 가스공급홀과 서로 격리시킬 수 있다. 이때 시일 성능을 높이기 위하여 립 시일(180)을 한 곳에 2개 이상 설치할 수도 있다.
한편, 상기 립 시일(180)은 원료물질 및 퍼지가스에 노출될 뿐만 아니라 공정챔버로부터 전달되는 고열의 영향을 받으므로 내열성 및 내산화성이 뛰어난 재질을 이용하여 제조하여야 한다. 본 발명에서는 흔히 테프론이라 불리는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 또는 테드라 플루오르에틸렌-페르플루오트 알킬비닐에테르 공중합체(PFA) 등을 포함하는 불소수지계열이나 카본 그라파이트 재질을 이용한다.
한편 립 시일(180)을 고정하는 고정부재(190)는 단순히 몸체부(181)가 삽입되는 삽입홈을 가지는 형태일 수도 있으나, 도 6에서는 이와 다른 형태의 고정부재(190)를 제안하고 있다.
즉, 하우징(120)의 내측벽에 부착된 하부고정부재(191)가 립 시일(180)의 몸체부(181)를 하부에서 고정하고, 상부고정부재(194)가 립 시일(180)의 몸체부를 상부에서 고정한다.
립 시일(180)의 시일부(183)는 하부로 절곡된 형태로서 자체 탄성으로 구동축(110) 외주와의 간격을 유지하지만, 보다 안정적으로 간격을 유지할 수 있도록 도 6에 도시된 바와 같이 시일보조지지부재(193)를 설치할 수도 있다.
시일보조지지부재(193)는 원형 단면을 가지는 링 형태로서, 하부고정부재(191)에 설치된 스프링(192)에 의해 탄성력을 받으면서 립 시일(180)의 시일부(183)를 하부에서 지지한다. 시일보조지지부재(193)가 균일한 탄성력으로 립시일의 시일부(183)을 지지할 수 있도록 구동축(110)을 중심으로 등간격으로 스프링(192)을 다수 개 설치하는 것이 바람직하다.
한편 상기 스프링(192) 및 시일보조지지부재(193)를 지지하기 위하여 하부고정부재(191)에는 소정의 오목부 또는 단차부를 형성할 수도 있다.
이상에서는 퍼지가스가 2개의 경로를 통해, 즉 제2,4 가스공급홀(140,160) 및 제2,4 내부유로(172,174)를 통해서 공급되는 경우를 설명하였으나, 퍼지가스의 공급경로를 하나만 형성하는 것도 가능하다.
이 경우 구동축(110)은 3개의 내부유로를 가지며, 내부유로에 대응하는 가스공급홀도 3개를 가지게 되는데, 제1,2 원료물질의 공급주기 사이에는 반드시 퍼지가스가 공급되어야 하므로, 퍼지가스용 내부유로가 하나뿐인 경우에는 출구에 연결 되는 퍼지가스용 인젝터를 2개의 경로로 분기하여야 한다.
도 7은 하우징(120)의 하부에 역류방지용 퍼지가스공급홀(200)을 추가로 형성한 가스밸브어셈블리(100)의 단면도이다. 이는 가스밸브 어셈블리(100)의 내부로 원료물질이나 기타 공정잔류기체가 역류하여 박막이 증착되거나 파티클이 발생하는 것을 방지하기 위해 Ar, N2 등의 퍼지가스를 지속적으로 분사시키기 위한 것이다.
본 발명에 따르면 원자층증착 장치를 고온 공정에 적용하더라도 가스밸브어셈블리에서 리크가 발생하거나 자성유체로 인해 챔버 내부가 오염되는 위험을 방지할 수 있게 된다.

Claims (9)

  1. 다수의 내부유로를 가지며, 상기 내부유로의 입구가 외주면에 형성되는 구동축;
    상기 구동축의 외주를 둘러싸며 상기 다수의 내부유로에 각각 대응되는 다수의 가스공급홀을 구비하는 하우징;
    상기 하우징의 내측벽에 고정되고 상기 구동축이 관통하는 개방부를 가지는 판상의 몸체부와 상기 개방부의 주연부가 일 측으로 절곡되어 형성된 깔때기 모양의 시일부를 포함하며, 상기 구동축과 상기 하우징 사이에 설치되어 상기 각 내부유로 및 각 내부유로에 대응되는 가스공급홀과 일대일로 연통하는 환형유로를 다수 형성하는 립 시일(lip seal);
    상기 하우징의 내측벽에 설치되며 상기 몸체부를 고정하는 고정부재
    을 포함하는 가스밸브어셈블리
  2. 제1항에 있어서,
    상기 립 시일은 불소수지계열 또는 카본 그라파이트 재질로 제조되는 가스밸브 어셈블리
  3. 제1항에 있어서,
    상기 립 시일은 상기 각 내부유로 입구의 사이에 하나 이상씩 설치되는 가스밸브 어셈블리
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고정부재는,
    하우징의 내측벽에 고정되는 하부고정부재;
    상기 립 시일의 탄성력을 보조로 지지하는 시일보조지지부재;
    상기 하부고정부재와 함께 상기 립 시일을 고정하는 상부고정부재
    를 포함하는 가스밸브 어셈블리
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하부고정부재와 상기 시일보조지지부재 사이에는 탄성부재가 설치되는 가스밸브 어셈블리
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 하부고정부재 내의 오목부 또는 단차부에 설치되고, 상기 오목부 또는 단차부와 상기 립시일의 사이에는 곡면을 가지는 시일보조지지부재가 삽입되는 가스밸브 어셈블리
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가스공급홀은 제1 원료물질 공급홀, 제2 원료물질 공급홀 및 하나 이상의 퍼지가스공급홀을 포함하는 가스밸브 어셈블리
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 하우징이 결합되는 챔버의 내부와 연통되는 역류방지용 퍼지가스공급홀이 더 형성되는 가스밸브 어셈블리
KR1020050086939A 2005-09-16 2005-09-16 립 시일을 포함하는 원자층 증착장치의 가스밸브 어셈블리 Active KR101240912B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050086939A KR101240912B1 (ko) 2005-09-16 2005-09-16 립 시일을 포함하는 원자층 증착장치의 가스밸브 어셈블리

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050086939A KR101240912B1 (ko) 2005-09-16 2005-09-16 립 시일을 포함하는 원자층 증착장치의 가스밸브 어셈블리

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070032576A KR20070032576A (ko) 2007-03-22
KR101240912B1 true KR101240912B1 (ko) 2013-03-08

Family

ID=41560551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050086939A Active KR101240912B1 (ko) 2005-09-16 2005-09-16 립 시일을 포함하는 원자층 증착장치의 가스밸브 어셈블리

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101240912B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101929525B1 (ko) * 2011-12-02 2018-12-14 주성엔지니어링(주) 가스 분사 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3086110U (ja) * 2001-11-19 2002-06-07 株式会社滋賀山下 ロータリー式流体充填機のパッキン構造
KR20030051741A (ko) * 2000-10-27 2003-06-25 동경 엘렉트론 주식회사 열처리장치
KR20030095801A (ko) * 2002-06-14 2003-12-24 주성엔지니어링(주) 회전형 분사기를 가지는 hdp­cvd 장치 및 이를이용한 갭 필링 방법
KR20040108444A (ko) * 2003-06-17 2004-12-24 주성엔지니어링(주) 원자층증착장치의 가스밸브 어셈블리

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030051741A (ko) * 2000-10-27 2003-06-25 동경 엘렉트론 주식회사 열처리장치
JP3086110U (ja) * 2001-11-19 2002-06-07 株式会社滋賀山下 ロータリー式流体充填機のパッキン構造
KR20030095801A (ko) * 2002-06-14 2003-12-24 주성엔지니어링(주) 회전형 분사기를 가지는 hdp­cvd 장치 및 이를이용한 갭 필링 방법
KR20040108444A (ko) * 2003-06-17 2004-12-24 주성엔지니어링(주) 원자층증착장치의 가스밸브 어셈블리

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070032576A (ko) 2007-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100973666B1 (ko) 원자층증착장치의 가스밸브 어셈블리
CN108206151B (zh) 基板处理设备
US20080194113A1 (en) Methods and apparatus for semiconductor etching including an electro static chuck
US11427912B2 (en) High temperature rotation module for a processing chamber
US20150187629A1 (en) Apparatus for treating surfaces of wafer-shaped articles
US8906160B2 (en) Vapor based processing system with purge mode
CN106653651B (zh) 基板处理装置、基板处理方法以及基板保持构件
KR20250024989A (ko) 프로세스 챔버를 위한 펌프 라이너
US7764483B2 (en) Semiconductor etching apparatus
KR101240912B1 (ko) 립 시일을 포함하는 원자층 증착장치의 가스밸브 어셈블리
KR102818542B1 (ko) 개선된 균일성을 위한 디더링 또는 동적 오프셋들
CN114196942B (zh) 半导体工艺腔室
KR101839409B1 (ko) 가스 공급 장치, 가스 공급 방법 및 이를 구비하는 기판 처리 장치
KR101101967B1 (ko) 회전형 분사 장치
US20230395356A1 (en) Plasma chamber with gas cross-flow, microwave resonators and a rotatable pedestal for multiphase cyclic deposition
KR101091549B1 (ko) 반도체 제조용 가스 분사 장치 및 가스 분사 방법
KR101929525B1 (ko) 가스 분사 장치
KR20060025337A (ko) 원자층 증착 장치
KR101689690B1 (ko) 가스 분사 장치
KR100669111B1 (ko) 챔버 어셈블리 및 이를 갖는 기판 가공 장치
US20240344198A1 (en) Backing plate and diffuser plate assembly
KR100930479B1 (ko) 가스분배모듈 및 이를 구비하는 원자층 증착 장치
KR101822996B1 (ko) 가스공급장치 및 이를 포함하는 기판처리장치
KR100294319B1 (ko) 반도체장치제조용화학기상증착설비
KR20040082177A (ko) 원자층 증착 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20050916

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20100730

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20050916

Comment text: Patent Application

PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20120710

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20130102

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20130304

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20130304

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151125

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20151125

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161128

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20161128

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171120

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20171120

Start annual number: 6

End annual number: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20181123

Start annual number: 7

End annual number: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20191122

Start annual number: 8

End annual number: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20201123

Start annual number: 9

End annual number: 9

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220304

Start annual number: 10

End annual number: 10

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20221124

Start annual number: 11

End annual number: 11