CN100463112C

CN100463112C - 一种用于半导体装置的设备

Info

Publication number: CN100463112C
Application number: CNB2004100455215A
Authority: CN
Inventors: 韩政勋; 李永锡; 郑淳彬; 李政范; 金哲植; 全昌烨; 高在亿; 金映录; 沈成垠; 李龙炫; 刘真赫; 姜大凤
Original assignee: Jusung Engineering Co Ltd
Current assignee: Jusung Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: US20040237894A1; CN1574230A

Abstract

一种用于一个半导体装置的设备，其包括：一个具有上部分及下部分之室，所述下部分的体积大于所述上部分的体积；一个位子所述室内的感受器，所述感受器在其上表面具有一个基板；一个将生产气体注入所述室的注入器；一个位于所述室上的线圈组；一个与所述线圈组相连的射频电源；和一个通过所述室的排气口。

Description

一种用于半导体装置的设备

本发明要求2003年5月30日在韩国提交的第2003-34953号韩国专利申请和2004年5月11日在韩国提交的第2004-33124号专利申请的好处，其全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明是关于用于半导体装置的设备，更详细地说，是关于为半导体装置沉积薄膜的设备。

背景技术

一般来说，半导体装置是指通过反复将薄膜沉积在基板(例如晶片)上并将沉积薄膜加以图案化而制造的大规模集成电路(LSI)。近年来，随着制造技术的发展，半导体装置的尺寸在减小(紧凑性)，并且半导体装置的密度在增加(高密度)。然而，要获取半导体装置的紧凑性和高密度，若干问题有待于解决。问题之一就是图案之间的空隙。随着基板上图案尺寸的减小，图案之间的空隙尺寸也被减小。包围在空隙中的杂质会降低半导体装置的可靠性并可能在生产过程中导致金属导线的断裂。为防止以上缺陷，可通过间隙填充方法用电介质材料对空隙进行填充。

使用电介质材料的众多填充方法中，因为需要具有高密度的反应材料，所以高密度等离子化学气相沉积(HDPCVD)得到了广泛的运用。在HDPCVD方法中，等离子密度高于甚至在约数十毫托压力下的传统电耦合等离子的密度。

图1是如相关技术的高密度等离子化学气相沉积(HDPCVD)设备的横截面示意图。在图1中，HDPCVD设备包括：室10；感受器20；气体注入器30；线圈组40；及射频(RF)电源50。室具有在生产过程中保持在真空中的内部反应空间。基板“W”位于与外部偏压电源连接(未图示)的感受器20上。置于感受器20上的气体注入器30将生产气体注入室10内。线圈组40被置于室10的外表面，并且RF电源50将RF电供给线圈组40上。残余气体的排气口60形成于室10的底部并且通过排气管与泵(未图示)相连接。

参阅图1，将对HDPCVD设备中的沉积过程加以说明。通过室10的槽阀(未图示)将基板“W”装载在感受器20上之后，通过气体注入器30将生产气体注入室10内。在注入生产气体后，由RF电源50将RF电供给线圈组40，并且线圈组40会诱发电磁场。通过电磁场将室10内的生产气体加以离子化，然后将之激发到等离子态。在室10内获取等离子态后，通过供给于感受器20的偏压电源将等离子态中的离子吸到基板“W”上，由此在基板“W”上形成薄膜。在沉积生产过程中，泵进行工作以通过排气口60连续地将室10中的残余气体排放出来。

为成功执行间隙填充方法，室10内应保持高密度气体，并且应同时将大量气体从室10排出。然而，在根据相关技术的HDPCVD设备中，很难获取上述液压机械条件。为解决这些问题，已建议一种使用具有高泵速的排气泵的设备。

图2为根据相关技术使用高泵速排气泵的高密度等离子化学气相沉积设备的横截面示意图。在图2中，具有高泵速的排气泵80附接于室10。将感受器20形成在室10的侧壁上，由此将室10的下部分形成为空闲空间。将排气阀70形成于室10的底部。在沉积生产过程中，将排气阀70微微打开并操作排气泵80。因此，通过排气泵80，室10内的残余气体经过排气阀70、泵管道82和排气管道84被排放出来，由此调整室10中的气流。将气体注入器30形成通过室10的顶部，并且可将辅助气体注入器32形成通过室10的侧壁，以均匀供应生产气体。

然而，因为使用排气泵80的HDPCVD设备的性能完全取决于泵速，所以在室10中有效调整气体传导存有限制。而且，因为HDPCVD设备中的室10的下部分无足够体积，因此排气阀70附近的累积残余气体和副产物会由于湍流的作用而向后流动，从而污染基板“W”。

发明内容

因此，本发明是关于一种用于半导体装置的设备，其大体上避免了相关技术的限制和劣势引起的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供具有高度气体传导性的设备，其中降低了加工时间。

本发明的另一目的是提供具有高气体传导性的设备，其中由于增加了气体的排放量而改善了间隙填充方法。

本发明的另一目的是提供具有高度气体传导性的设备，其中防止了由残余气体和副产物引起的对基板的污染。

本发明的额外特点和优势将在下文描述中提出，部分根据描述显而易见或可通过对本发明的实际操作而获知。本发明的目的和其它优势将通过下文描述和权利要求内容以及附图中特定指出的结构而实现和完成。

为取得这些和其它优势和根据本发明的用途，如实施例所示和粗略概述，用于半导体装置的设备包括：具有上部分和下部分的室，下部分的体积大于上部分的体积；室中的感受器，感受器在顶面具有基板；将生产气体注入室中的注入器；位于室上的线圈组；与线圈组连接的射频电源；及通过室的排气口。

在另一方面，用于半导体装置的设备包括：室；室中的感受器；将生产气体注入室中的注入器；位于室上的线圈组；与线圈组连接的电源；及通过室的排气口，其中以感受器的顶面为参照，室被分为上部分和下部分，并且下部分的体积大于上部分的体积。

应了解上文概述内容和下文详述内容皆为示范性和解释性的，其目的是进一步提供对如权利要求中的本发明的解释。

附图说明

包括其中用于提供对本发明的进一步理解并且并入以及构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例，以及结合描述用于解释本发明原理。在附图中：

图1是根据相关技术的高密度等离子化学气相沉积(HDPCVD)设备的横截面示意图；

图2是根据相关技术使用高泵速排气泵的高密度等离子化学气相沉积设备的横截面示意图；

图3是根据本发明的实施例的高密度等离子化学气相沉积设备的横截面示意图；

图4是显示根据本发明的实施例的HDPCVD设备的横截面示意图，其中感受器位于最高位置。

图5是根据本发明的另一实施例的高密度等离子化学气相沉积设备的横截面示意图；及

图6是根据本发明的另一实施例的高密度等离子化学气相沉积设备的横截面示意图。

具体实施方式

现将详细参阅优选的实施例，优选的实施例的实例描述于附图中。

图3是根据本发明的实施例的高密度等离子化学气相沉积设备的横截面示意图。

在图3中，HDPCVD设备包括：室100，感受器200和气体注入器500。室100具有内部反应空间，基板“W”被装载在形成于室100中的感受器200上。置于感受器200上的气体注入器500将生产气体注入室100内。

具体而言，室100包括：包围内部反应空间的电介质圆盖110；与电介质圆盖110组合的室体140；以及连接电介质圆盖110的下边缘部分和室体140的上边缘部分的连接单元120。电介质圆盖110用作通过位于电介质圆盖110顶部的线圈组300而传输射频(RF)电的能量窗口。尽管本实施例中电介质圆盖110为圆形，但在另一实施例中电介质圆盖110可为其它形状。

室体140与电介质圆盖110的底部组合。室体140的体积大于电介质圆盖110的体积。例如，为增加室体140的体积，室体140可具有壶形。室体140的横截面面积从电介质圆盖110附近的顶部逐渐向室体140的中部增加，然后室体140的横截面面积从中部逐渐向室体140的底部减小。换句话说，室体140的横截面面积在室体140的中部具有最大值。尽管在本实施例中室体140具有壶形，但室体140在另一实施例中可具有不同于壶形的众多形状。

以感受器200的顶面为参照，可将室体140分为上部分和下部分。当下部分的体积大于上部分的体积时，气体传导性增加，并且防止了残余气体和副产物从下部分向后流到上部分的可能性。因此，减小了对基板“W”的污染。气体传导取决于从室体140上部分流到下部分的生产气体的流速和流量。因此，气体传导增加，并通过具有下部分大于上部分的室体140和排气泵200防止了颗粒(例如残余气体和副产物)的向后流动。

因为等离子是通过供给线圈组300的RF电而生成于电介质圆盖110的反应空间中的，所以等离子密度在室体140的顶部具有最大值。此外，在室体140的顶部最大限度地降低了在室体140底部分由湍流产生的颗粒引起的恶化。因此可在室体140的顶部内执行对基板“W”的加工，然后将基板“W”卸载于室体140的底部。因此，可将感受器200形成为其可通过外部驱动单元上下移动。当感受器200形成可以上下移动时，室体140的上部分和下部分可利用感受器200(此时感受器位于最低位置)的顶面为参照加以界定。例如，室体140可具有一形状，以使其随着感受器200的向下移动，而其横截面面积逐渐增加。

连接单元120可具有环形以连接电介质圆盖110和室体140的顶边界部分。连接单元120在另一实施例中可根据电介质110和室体140的形状而具有众多形状。而且，电介质圆盖110和连接单元120之间的间隙以及连接单元120和室体140之间的间隙可通过密封手段(例如O-形环)加以密封，以通过电介质圆盖110、连接器120和室体140将内部空间保持为真空状态。

可将通过其载入和卸载基板“W”的槽阀130形成于室体140的侧壁。可将注入器500置于电介质圆盖110的中心部分并与安置通过室体140的侧壁的下部分的供气管520相连。在另一实施例中可将供气管520安置通过室体140的底部。

可将残余气体和副产物的排气口150形成于室体140的侧壁的下部分，并且可将排气阀形成在排气口150处，以关闭或打开排气口150。可将排气口150通过第一排气管道620与泵600连接，且可通过与泵600相连的第二排气管道640将残余气体和副产物排放于外。例如，可将涡轮分子泵(TMP)用作泵600来甚至在超高真空状态下获取高度气体传导。此外，可将排气口150形成于室体140的侧壁的下部分，并且可将第一排泄管620与排气口150水平连接，因为感受器200被安置穿过室体120的底部。在另一实施例中可改变排气口150的位置。第一和第二排气管620和640可具有众多直径。

可对本发明的HDPCVD设备中的过程进行描述。通过室体140的侧壁上的槽阀130将基板“W”加载到感受器200的顶面上后，在其上具有基板“W”的感受器200会向上移动到直接位于电介质圆盖110的反应空间下的顶部。图4为显示根据本发明的实施例的HDPCVD设备的横截面示意图，其中感受器位于最高位置。当感受器200到达顶部时，生产气体通过注入器500被注入电介质圆盖110内。接着，通过RF电源400将RF电供应给线圈组300，而线圈组300诱发电磁场。通过电磁场将电介质圆盖110和基板“W”之间的空间内的生产气体加以离子化，从而将其激发到等离子态。通过将高频偏压电源供给到感受器200，将等离子的离子吸引到感受器200上的基板“W”上，以在基板“W”上形成薄膜。

在HDPCVD设备中的生产过程中，泵600工作以通过排气口150、第一排气管620和第二排气管640连续地将室100中的残余气体和副产物排放出来。总之通过将电介质圆盖110组合到室体140上，室体140具有壶形而且室体也可具有壶形。室100的横截面面积从室100的顶部到室100的中部逐渐增加，然后室100的横截面面积从室100的中部到室100的底部逐渐下降。因此，注入室100内的生产气体量增加，并且从室100中排放残余气体和副产物的流速也增加。换句话说，因为室体140的体积大于电介质圆盖110的体积，所以生产气体的气体传导性增加。另外，当将位于最低位置的感受器200的顶面用作参照来界定室体140的上部分和上部分时，通过形成室体140使其下部分的体积大于上部分的体积，气体传导会进一步增加。因此而改善间隙填充方法。

图5是根据本发明另一实施例的高密度等离子化学气相沉积设备的横截面示意图。

在图5中，注入器包括多个置于室100的侧壁上的子注入器540。可对称地安置所述多个子注入器540，以均匀分布生产气体。可通过多个子注入器540水平地将生产气体注入室100中或将生产气体注射向电介质圆盖110的上部。所述多个子注入器540可为两个或至少为3个。尽管图5中将多个子注入器540安置在连接单元120处，但在另一实施例中可将所述多个子注入器540安置在室体140处。可将多个子注入器540中的每一个与供气管520相连。

图6是根据本发明另一实施例的高密度等离子化学气相沉积设备的横截面示意图。

在图6中，注入器500被置于感受器200上的电介质圆盖110的中心部分，而且将环形辅助注入器560安置在感受器200的边界部分。可将辅助注入器560和感受器200形成一体。在感受器200中，可将注入器500与第一供气管520相连，并且可将辅助注入器560与第二供气管(未图示)相连。可偏斜地将生产气体注入位于感受器200上的部分以将生产气体均匀地分布在基板“W”上。

在根据本发明的HDPCVD设备中，因为室具有壶形，所以获得了生产气体的高度气体传导性。因此，增加了被注入的生产气体的数量以及增加了排放的残余气体和副产物的数量，由此执行经改善的用于更小间隙的间隙填充方法。而且，因为排气管水平连接室，所以获得了更高的气体传导性。

对所属领域的技术人员来说，显而易见可在具有高度气体传导的设备中进行各种修改和变更而不会脱离本发明的精神或范畴。因此，如果对本发明进行的修改和变更在附属权利要求以及均等物范围内，那么所述修改和变更为本发明所涵盖。

Claims

1.一种用于一个半导体装置的设备，其包括：

一个具有上部分和下部分的室，所述下部分的水平横截面面积沿垂直方向从接近所述上部分的顶部到中部逐渐增加，再从所述中部到底部逐渐减小；

一个位于室内的感受器，所述感受器具有位于其顶面上的基板，其中所述感受器上下移动，从而具有分别对应于最大高度和最小高度的第一位置和第二位置，并且其中以位于所述第二位置的所述感受器的顶面为参照将所述室分为上部分和下部分，且所述下部分的体积大于所述上部分的体积；

一个将生产气体注入所述室内的注入器；

一个位于所述室上的线圈组；

一个与所述线圈组相连的射频电源；和

一个通过所述室的排气口。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述室的横截面面积沿从所述第一位置到所述第二位置的方向逐渐增加。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述室包括一个电介质圆盖和与所述电介质圆盖相连的一个室体。

4.如权利要求3所述的装置，其进一步包括一个用于连接所述电介质圆盖和所述室体的连接单元。

5.如权利要求3所述的装置，其中所述室体的体积大于所述电介质圆盖的体积。

6.如权利要求1所述的装置，其中将所述注入器安置在所述感受器的上方。

7.如权利要求6所述的装置，其进一步包括一个位于所述感受器的边界部分的辅助注入器，所述辅助注入器具有一个环形。

8.如权利要求1所述的装置，其中所述注入器包括对称置于所述室的侧壁上的多个子注入器。

9.如权利要求1所述的装置，其中将所述排气口安置通过所述室的侧壁和底两者其中之一。

10.如权利要求1所述的装置，其进一步包括一个通过所述排气口与所述室连接的泵。

11.一种用于一个半导体装置的设备，其包括：

一室，其包括室体和构造成与所述室体连接的电介质圆盖，所述室体的水平横截面面积沿垂直方向从接近所述电介质圆盖的顶部到中部逐渐增加，再从所述中部到底部逐渐减小；

一个位于所述室中的感受器，其中所述感受器上下移动，从而具有分别对应于最大高度和最小高度的第一位置和第二位置，并且其中以位于所述第二位置的所述感受器的顶面为参照将所述室分为上部分和下部分，且所述下部分的体积大于所述上部分的体积；

一个将生产气体注入所述室内的注入器，所述注入器置于所述电介质圆盖的中心部分，从而所述生产气体以基本向下的方式被注入；

一个位于所述室上的线圈组；

一个与所述线圈组相连接的电源；和

一个排气口，用于排放所述室内的残余气体和副产物。