KR0144799B1 - Single wafer type low pressure chemical vapor deposition apparatus - Google Patents
Single wafer type low pressure chemical vapor deposition apparatusInfo
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Abstract
본 발명은 저압 화학 증기 증착과 플라즈마 저압 화학 증기 증착을 겸용할 수 있도록 한 매엽식 저압 화학 증기 증착장치에 관한 것이다. 종래 매엽식 플라즈마저압 화학 증기 증착장치는 증착과정에서 기판과 샤워헤드에 증착된 막질을 RF발생기로 증착로내에 플라즈마를 발생시켜 제거하는데, 이때 샤워헤드가 손상되어 샤워헤드의 노즐공이 커지게 되며 이와 같이 샤워헤드의 노즐공의 크기가 변하면 화합물 소스 분사량이 달라지기 때문에 공정조건을 다시 설정하거나 교환하여야 하는데 이 샤워헤드는 고가의 SiC재질로 되어 있기 때문에 교환비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다. 본 발명은 일측에 웨이퍼(W)가 출입할 수 있는 웨이퍼 출입구(11)가 형성되고 타측에는 반응생성물을 배출하기 위한 배기관(12)이 형성되며 화합물 소스가스 주입관(13)이 형성된 증착기 베이스(10)와, 이 증착기 베이스(10)위에 장착되어 반응공간(23)을 제공하는 내부관(21)과, 이 내부관(21)을 그 사이에 화합물소스가스 유동로(24)가 형성되도록 둘러싸는 외부관(22)을 가지는 증착로(20)와, 상기 내부관(21)에 일체로 형성되는 샤워헤드(30)와, 상기 반응공간(23)내에서 승강되는 기판(40)과, 이 기판(40)에 결합되는 기판가열수단(50)과, 상기 기판(40)에 설치되는 캐소드전극(60)과, 상기 외부관(22)의 외측 상부에 설치되는 아노드전극(70)과, 외부관(22)의 외주부에 설치된 증착로 가열수단(80) 및, RF발생기(90)로 구성되어 저압 화학 증기 증착과 플라즈마 저압 화학 증기 증착을 겸용할 수 있으면서도 샤워헤드와 기판에 증착되는 막질을 샤워헤드의 노즐공이 커지는 일이 없이 안전하게 제거할 수 있게 되는 것이다.The present invention relates to a sheet type low pressure chemical vapor deposition apparatus capable of combining low pressure chemical vapor deposition and plasma low pressure chemical vapor deposition. Conventional single-layer plasma low pressure chemical vapor deposition apparatus removes the film quality deposited on the substrate and the showerhead by the plasma generator to generate plasma in the deposition furnace during the deposition process, in which the showerhead is damaged and the nozzle hole of the showerhead becomes large. As the size of the nozzle hole of the shower head is changed, the amount of injection of the compound source is changed, so the process conditions must be set or replaced again. This shower head is expensive SiC material, which causes a high exchange cost. In the present invention, a wafer entrance (11) through which the wafer (W) can enter and exit is formed, and an exhaust pipe (12) for discharging the reaction product is formed on the other side, and a deposition source base (compound source gas injection pipe 13) is formed ( 10) and an inner tube 21 mounted on the evaporator base 10 to provide a reaction space 23 and surrounding the inner tube 21 so that a compound source gas flow passage 24 is formed therebetween. The deposition furnace 20 having an outer tube 22, a shower head 30 integrally formed in the inner tube 21, a substrate 40 that is elevated in the reaction space 23, and A substrate heating means (50) coupled to the substrate (40), a cathode electrode (60) provided on the substrate (40), an anode electrode (70) provided on an outer upper portion of the outer tube (22), A low pressure chemical vapor deposition and a plasma low pressure chemical vapor are composed of a heating means 80 and an RF generator 90 formed on the outer periphery of the outer tube 22. It can be combined with all the complex will be able to be deposited on the film quality shower head and the substrate can be removed two days without large holes of the shower head nozzle securely.
Description
제1도는 본 발명에 의한 매엽식 저압 화학 증기 증착장치의 일 실시례를 도시하는 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a sheet type low pressure chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
제2도는 본 실시례에서 캐소드전극과 아노드전극 사이에 형성되는 전장을 보인 종단면도.2 is a longitudinal sectional view showing the electric field formed between the cathode electrode and the anode electrode in this embodiment.
제3도는 본 발명에 의한 매엽식 저압 화학 증기 증착장치의 다른 실시례를 도시하는 종단면도.3 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the sheet type low pressure chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
제4도는 본 실시례에서 캐소드전극과 아노드전극 사이에 형성되는 전장을 보인 종단면도.4 is a longitudinal sectional view showing an electric field formed between a cathode electrode and an anode electrode in this embodiment.
제5도는 내부 석영관의 실시례를 도시하는 종단면도.5 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an internal quartz tube.
제6도는 종래의 매엽식 플라즈마 저압 화학 증기 증착장치의 일 례를 도시하는 종단면도.6 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional single-sheet plasma low pressure chemical vapor deposition apparatus.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10:베이스 20:증착로10: base 20: deposition furnace
21:내부관 22:외부관21: inner tube 22: outer tube
30:샤워헤드 31:노즐공30: Shower head 31: Nozzle ball
40:기판 50:기판가열수단40: substrate 50: substrate heating means
60:캐소드전극 70:아노드전극60: cathode electrode 70: anode electrode
80:증착로 가열수단 90:RF발생기80: heating furnace heating means 90: RF generator
본 발명은 매엽식 저압 화학 증기 증착장치에 관한 것으로, 특히 매엽식 저압화학 증기 증착(single wafer processing type low pressure chemical vapor deposition)과 매엽식 플라즈마 저압 화학 증기 증착(single wafer processing type plasma enhanced low pressure chemical vapor deposion)을 겸할 수 있으며, 인 시튜(in-situ)로 진행함으로써 샤워헤드의 손상없이 간단하게 증착로세정(chamber cleaning)을 수행할 수 있도록 한 매엽식 저압 화학 증기 증착장치에 관한 것이다.The present invention relates to a single wafer low pressure chemical vapor deposition apparatus, and in particular, single wafer processing type low pressure chemical vapor deposition and single wafer plasma type low pressure chemical vapor deposition (single wafer processing type plasma enhanced low pressure chemical). The present invention relates to a single-sheet low pressure chemical vapor deposition apparatus which can serve as a vapor deposion, and can perform a simple cleaning process without damaging the shower head by going in-situ.
일반적으로 반도체 제조공정에서 위이퍼위에 절연체, 유전체 또는 도전체 등의 성질을 갖는 질화막, 산화막, 규소막 등의 화합물을 박막형태로 증착시키기 위하여 저압 화학 증기 증착장치 또는 플라즈마 저압 화학 증기 증착장치가 사용되고 있다.Generally, in the semiconductor manufacturing process, a low pressure chemical vapor deposition apparatus or a plasma low pressure chemical vapor deposition apparatus is used to deposit a compound such as a nitride film, an oxide film, or a silicon film having a property of an insulator, a dielectric, or a conductor on a wiper in a thin film form. have.
반도체 제조장치는 배치식(batch processing type)에서 매엽식(single wafer processing type)으로 발전하고 있으나, 매엽식 저압 화학 증기 증착장치는 현재 개발되지 않았으며, 현재 개발되어 사용되고 있는 매엽식 플라즈마 저압 화학 증기 증착장치는 콜드-월 타입(cold-wall type)이기 때문에 증착되는 막질의 특성이 나쁘고, 또 증착로를 세정하면 증착로 위쪽에 위치한 샤워헤드가 손상되어 공정 조건이 변하게 되는 문제점이 있다.Although semiconductor manufacturing equipment is developing from batch processing type to single wafer processing type, single-layer low pressure chemical vapor deposition apparatus has not been developed at present, and is currently being developed and used single-phase plasma low pressure chemical vapor. Since the deposition apparatus is of a cold-wall type, the quality of the deposited film is poor, and when the deposition furnace is cleaned, the showerhead located above the deposition furnace is damaged, thereby changing process conditions.
이하, 종래의 매엽식 플라즈마 저압 화학 증기 증착장치의 대표적인 예를 들어서 설명한다.Hereinafter, a representative example of a conventional sheet type plasma low pressure chemical vapor deposition apparatus will be described.
종래의 매엽식 플라즈마 저압 화학 증기 증착장치는 제6도에 도시한 바와 같이 일측에 웨이퍼(W)가 출입하는 웨이퍼 출입구(la)가 형성되고, 타측에는 반응생성물을 배출하기 위한 배기관(1b)이 형성된 증착기 베어스(1)와, 이 증착기 베이스(1)위에 장착되어 증착공간을 제공하는 증착로(2)와, 증착로의 상단에 화합물 소스를 분사시켜 주는 샤워헤드(3)와, 샤워헤드(3)와 함께 설치된 아노드전극(5)과, 기판(4)에 설치되어 있는 기판가열수단(7)과, 캐소드전극(6) 및 증착로 외부에 설치되어 있는 RF발생기(8)로 구성된다.In the conventional single wafer plasma low pressure chemical vapor deposition apparatus, as illustrated in FIG. 6, a wafer entrance la is formed in one side of the wafer W, and an exhaust pipe 1b for discharging the reaction product is formed at the other side. A vaporizer bears 1 formed, a vapor deposition furnace 2 mounted on the vaporizer base 1 to provide a deposition space, a showerhead 3 for spraying a compound source on top of the vapor deposition furnace, and a showerhead ( 3) an anode electrode 5 provided together with a substrate, a substrate heating means 7 provided on a substrate 4, a cathode electrode 6 and an RF generator 8 provided outside by deposition. .
그러나 이러한 종래의 매엽식 플라즈마 저압 화학 증기 증착장치는 콜드-월 방식이기 때문에 열효과(thermal effect)가 적어 증착된 막질에 핀홀(pin hole)과 크랙(crack)등이 발생하기 쉬워 막질의 특성이 좋지 않다. 또한 증착반응을 진행하면 막질이 웨이퍼(W) 뿐만 아니라 전극으로 사용되는 기판(4)의 가장자리와 샤워헤드(3)에도 증착된다.However, since the conventional single-layer plasma low pressure chemical vapor deposition apparatus has a cold-wall method, the thermal effect is low, so that pinholes and cracks are easily generated in the deposited film. Not good. In addition, when the deposition reaction proceeds, the film is deposited not only on the wafer W, but also on the edge of the substrate 4 and the showerhead 3 used as the electrode.
기판(4)과 샤워헤드(3)에 증착된 말질은 RF발생기(8)로 증착로(2)내에 플라즈마를 발생시켜 제거하는데, 이때 샤워헤드(3)가 손상되어 샤워헤드(3)의 노즐공(3a)이 커지게 된다.The dry matter deposited on the substrate 4 and the shower head 3 is removed by generating a plasma in the deposition furnace 2 with the RF generator 8, in which the shower head 3 is damaged and the nozzle of the shower head 3 is removed. The ball 3a becomes large.
샤워헤드(3)의 노즐공(3a)의 크기가 변하면 화합물 소스 분사량이 달라지기 때문에 공정조건을 다시 설정하거나 교환하여야 하는데 이 샤워헤드(3)는 고가의 SiC재질로 되어 있기 때문에 교환비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.If the size of the nozzle hole 3a of the shower head 3 changes, the amount of compound source injection varies, so the process conditions must be set or replaced again. Since the shower head 3 is made of expensive SiC material, the replacement cost is high. There is a problem.
본 발명의 목적은 매엽식 저압 화학 증기 증착과 플라즈마 저압 화학 증기 증착을 겸용할 수 있으며, 증착되는 막질의 특성이 우수하고, 또한 증착반응 후에 증착로 내부에 증착되는 막질을 샤워헤드의 손상없이 효과적으로 제거할 수 있도록 한 매엽식 저압 화학 증기 증착장치를 제공하려는 것이다.An object of the present invention can combine both low-pressure low-pressure chemical vapor deposition and plasma low-pressure chemical vapor deposition, excellent in the quality of the deposited film, and also to effectively remove the film deposited inside the deposition after the deposition reaction without damaging the showerhead. It is to provide a single sheet low pressure chemical vapor deposition apparatus that can be removed.
이러한 본 발명의 목적은, 일측에 웨이퍼가 출입할 수 있는 웨이퍼 출입구가 형성되고 타측에는 반응생성물을 배출하기 위한 배기관이 형성되며 화합물 소스가스 주입관이 형성된 증착기 베이스와, 이 증착기 베이스위에 장착되어 반응공간을 제공하는 내부관과, 이 내부관을 그 사이에 화합물 소스가스 유동로가 형성되도록 둘러싸는 외부관을 가지는 증착로와, 상기 내부관에 일체로 형성되는 샤워헤드와, 상기 반응공간내에서 승강되는 기판과, 이 기판에 결합되는 기판가열수단과, 상기 기판에 설치되는 캐소드전극과, 상기 외부관의 외측 상부에 설치되는 아노드전극과, 외부관의 외주부에 설치된 증착로 가열수단 및, RF발생기로 구성되는 저압 화학 증기 증착장치를 제공하는 것에 의하여 달성된다.The object of the present invention, a wafer entrance to which a wafer can enter and exit on one side, an exhaust pipe for discharging the reaction product is formed on the other side, and a deposition source base having a compound source gas injection tube formed thereon, and mounted on the deposition base; A deposition furnace having an inner tube providing a space, an outer tube surrounding the inner tube to form a compound source gas flow path therebetween, a shower head integrally formed with the inner tube, and within the reaction space. A substrate for elevating, a substrate heating means coupled to the substrate, a cathode electrode provided on the substrate, an anode electrode provided on an outer upper portion of the outer tube, a deposition furnace heating means installed on an outer circumference of the outer tube, It is achieved by providing a low pressure chemical vapor deposition apparatus composed of an RF generator.
또한 본 발명의 목적은 일측에 웨이펴(W)가 출입할 수 있는 웨이퍼 출입구(11)가 형성되고 타측에는 반응생성물을 배출하기 위한 배기관(12)이 형성되며 화합물소스가스 주입관(13)이 형성된 증착기 베이스(10)와, 이 증착기 베이스(10)위에 장착되어 반응공간(23)을 제공하는 내부관(21)과, 이 내부관(21)을 그 사이에 화합물소스가스 유동로(24)가 형성되도록 둘러싸는 외부관(22)을 가지는 증착로(20)와, 상기 내부관(21)에 일체로 형성되는 샤워헤드(30)와, 상기 반응공간(23)내에서 승강되는 기판(40)과, 이 기판(40)에 결합되는 기판가열수단(50)과, 상기 기판(40)에 설치되는 캐소드전극(60)과, 상기 외부관(22)의 외주부에 설치된 증착로 가열수단(80) 및 RF발생기(90)로 구성되며, 상기 외부관(22)이 도전성 재질로 형성되어 그 자체가 아노드전극을 겸하도록 구성됨을 특징으로 하는 매엽식 저압 화학 증기 증착장치를 제공하는 것에 의하여 달성된다.In addition, an object of the present invention is a wafer entrance (11) is formed on which one side (W) can enter and exit the exhaust pipe 12 for discharging the reaction product is formed on the other side and the compound source gas injection pipe (13) The formed evaporator base 10, an inner tube 21 mounted on the evaporator base 10 to provide a reaction space 23, and the inner tube 21 interposed therebetween with a compound source gas flow path 24. A deposition furnace 20 having an outer tube 22 enclosed to form a mold, a shower head 30 integrally formed with the inner tube 21, and a substrate 40 that is elevated in the reaction space 23. ), A substrate heating means 50 coupled to the substrate 40, a cathode electrode 60 provided on the substrate 40, and a deposition furnace heating means 80 provided on an outer circumferential portion of the outer tube 22. ) And the RF generator 90, and the outer tube 22 is formed of a conductive material, and is configured to serve as an anode electrode itself. Single wafer is achieved by providing a low pressure chemical vapor deposition apparatus as.
이하, 본 발명에 의한 매엽식 저압 화학 증기 증착장치를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라서 상세히 설명한다.Hereinafter, the sheet type low pressure chemical vapor deposition apparatus according to the present invention will be described in detail according to the embodiment shown in the accompanying drawings.
제1도는 본 발명에 의한 매엽식 저압 화학 증기 증착장치의 일 실시례를 도시하는 것으로, 이에 도시한 바와 같이 일측에 웨이퍼(W)가 출입할 수 있는 웨이퍼 출입구(11)가 형성되고 타측에는 반응생성물을 배출하기 위한 배기관(12)이 형성되며 화합물소스가스 주입관(13)이 형성된 증착기 베이스(10)와, 이 증착기 베이스(10)위에 장착되어 반응공간(23)을 제공하는 내부관(21)과, 이 내부관(21)을 그 사이에 화합물 소스가스 유동로(24)가 형성되도록 둘러싸는 외부관(22)을 가지는 증착로(20)와, 상기 내부관(21)에 일체로 형성되는 샤워헤드(30)와, 상기 반응공간(23)내에서 승강되는 기판(40)과, 이 기판(40)에 결합되는 기판가열수단(50)과, 상기 기판(40)에 설치되는 캐소드전극(60)과, 상기 외부관(22)의 외측 상부에 설치되는 아노드전극(70)과, 외부관(22)의 외주부에 설치된 증착로 가열수단(80) 및, RF발생기(90)로 구성된다.FIG. 1 illustrates an embodiment of a sheet type low pressure chemical vapor deposition apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, a wafer entrance 11 through which a wafer W may enter and exit is formed, and the reaction is performed on the other side. An exhaust pipe 12 for discharging the product is formed and an evaporator base 10 having a compound source gas injection tube 13 formed therein, and an inner tube 21 mounted on the evaporator base 10 to provide a reaction space 23. ) And the deposition tube 20 having an outer tube 22 surrounding the inner tube 21 to form a compound source gas flow path 24 therebetween, and integrally formed with the inner tube 21. A shower head 30, a substrate 40 that is elevated in the reaction space 23, a substrate heating means 50 coupled to the substrate 40, and a cathode electrode provided on the substrate 40. 60, the anode electrode 70 provided on the outer upper portion of the outer tube 22, and the outer peripheral portion of the outer tube 22 Set by heating means 80 and RF generator 90.
상기 본 실시례에서 상기 내부관(21)과 외부관(22)은 공히 석영관이 사용되며, 내부관(21)의 상면(21a)에는 가스유입공(21b)이 천공되고 이 상면(21a) 하측에는 다수개의 노즐공(31)이 천공된 샤워헤드(30)가 일체로 형성된다.In the present embodiment, the inner tube 21 and the outer tube 22 are both used in the quartz tube, the gas inlet 21b is drilled in the upper surface 21a of the inner tube 21 and the upper surface 21a. The shower head 30 in which the plurality of nozzle holes 31 are drilled is formed integrally with the lower side.
상기 외부관(22)은 내부관(21)을 기밀하게 둘러싸도록 설치된다.The outer tube 22 is installed to hermetically surround the inner tube 21.
상기 캐소드전극(60)과 아노드전극(70)은 RF발생기(90)의 출력단에 연결되는 것으로 아노드전극(70)은 외부석영관(22)의 상부에서 증착로 가열수단(80)을 지지하는 지지대(81)에 고정설치된다.The cathode electrode 60 and the anode electrode 70 are connected to the output terminal of the RF generator 90 and the anode electrode 70 supports the heating means 80 by vapor deposition on the top of the external quartz tube 22. It is fixed to the support 81 to be installed.
이하, 본발명에 의한 저압 화학 증기 증착과정 및 세정과정을 설명한다.Hereinafter, a low pressure chemical vapor deposition process and a cleaning process according to the present invention will be described.
기판승강수단(41)에 의해 기판(40)을 제1도의 실선표시와 같은 로딩/언로딩 위치로 하강시킨 상태에서 증착로내의 압력을 대기압으로 한 후 웨이퍼 출입구(11)를 통하여 웨이퍼(W)를 기판(40)위에 로딩한다.After the substrate 40 is lowered by the substrate lifting means 41 to the loading / unloading position as shown in the solid line of FIG. 1, the pressure in the deposition furnace is brought to atmospheric pressure, and then the wafer W is opened through the wafer entrance 11. Is loaded onto the substrate 40.
증착로내의 압력을 진공상태로 유지하면서 웨이퍼(W)가 로딩된 기판(40)을 제1도의 점선표시와 같은 증착위치로 상승시킨다.While maintaining the pressure in the deposition furnace in a vacuum state, the substrate 40 loaded with the wafer W is raised to the deposition position as indicated by the dotted line in FIG.
이때, 증착로 가열수단(80)을 가동시켜 증착로 내부를 200~400℃정도로 가열하며, 기판가열수단(50)을 가동시켜 웨이퍼(W)를 공정온도인 200~500℃정도로 가열시킨 다음, 화합물소스가스를 화합물소스가스 주입관(11)을 통하여 주입시키면서 RF발생기(90)를 가동시키면 제2도에 도시한 바와 같이 캐소드전극(60)과 아노드전극(70) 사이에 전장(E)이 걸리게 되고 이 전장이 증착로(20)내에 주입된 화합물 소스가스에 전장이 가해지게 되어 증착로(20)내에 플라즈마가 발생되는 것이다.At this time, by heating the heating means 80 by deposition to heat the inside of the deposition furnace to about 200 ~ 400 ℃, by operating the substrate heating means 50 to heat the wafer (W) to a process temperature of about 200 ~ 500 ℃, When the RF generator 90 is operated while injecting the compound source gas through the compound source gas injection pipe 11, as shown in FIG. 2, the electric field E is formed between the cathode electrode 60 and the anode electrode 70. The electric field is applied to the compound source gas injected into the deposition furnace 20 so that the plasma is generated in the deposition furnace 20.
주입된 화합물소스가스는 내, 외부관(21)(22)의 사이에 형성된 화합물 소스가스유동로(24)를 통하여 위로 상승하면서 충분히 예열(pre-heating) 및 혼합(premixing)된 후, 내부관(21) 상부의 샤워헤드(30)를 통하여 내부관(21)안으로 분사되어 웨이퍼(W)위에 우수한 박막을 증착시킨다.The injected compound source gas is sufficiently pre-heated and premixed while rising upward through the compound source gas flow path 24 formed between the inner and outer tubes 21 and 22, and then the inner tube. (21) It is sprayed into the inner tube 21 through the shower head 30 on the upper side to deposit an excellent thin film on the wafer (W).
웨이퍼(W)위에 박막이 증착되면 기판(40)을 제1도의 실선표시와 같은 로딩/언로당 위치로 하강시킨 상태에서 증착로 내부의 압력을 대기압으로 한 후 웨이퍼 출입구(11)를 통하여 웨이퍼(W)를 언로딩시킨다.When a thin film is deposited on the wafer W, the substrate 40 is lowered to a loading / unloading position as shown in the solid line of FIG. Unload W).
상술한 박막증착공정에서 아노드전극(70)은 증착로의 외부에 위치하기 때문에 박막이 증착되지 않으나 캐소드전극(60)으로 사용된 기판(40)의 기장자리에도 증착된다.In the above-described thin film deposition process, since the anode electrode 70 is located outside the deposition furnace, the thin film is not deposited, but is also deposited on the length of the substrate 40 used as the cathode electrode 60.
그러나 샤워헤드(30)는 내부관(21)과 일체형으로 석영으로 형성되어 전극으로 사용되지 않기 때문에 이 샤워헤드(30)에는 박막이 중착되지 않으며 증착공정이 완료된 후 플라즈마 세정시에도 손상되지 않는다.However, since the showerhead 30 is formed of quartz integrally with the inner tube 21 and is not used as an electrode, the showerhead 30 does not have a thin film deposited on the showerhead 30 and is not damaged even when the plasma is cleaned after the deposition process is completed.
증착공정이 완료된 후 전극으로 사용된 기판(40)의 가장자리에 증착된 박막을 제거하는 공정은 다음과 같다.After the deposition process is completed, a process of removing the thin film deposited on the edge of the substrate 40 used as an electrode is as follows.
웨이퍼(W)가 언로딩되면 웨이퍼 출입구(11)를 밀폐시키고 증착로 내부를 진공상태로 유지하면서 기판(40)을 제1도의 점선으로 표신한 증착위치까지 상승시킨 후 RF발생기(90)에 의해 증착로(20)내에 플라즈마를 발생시켜 기판(40)의 가장자리에 증착되어 있는 박막을 제거한다.When the wafer W is unloaded, the wafer entrance 11 is sealed and the substrate 40 is raised to the deposition position indicated by the dotted line in FIG. Plasma is generated in the deposition furnace 20 to remove the thin film deposited on the edge of the substrate 40.
위와 같은 방법으로 인-시튜 플라즈마 세정이 완료되면 기판(40)을 로딩/언로딩 위치로 하강시키고 다음 증착공정을 반복한다.When the in-situ plasma cleaning is completed in the above manner, the substrate 40 is lowered to the loading / unloading position and the next deposition process is repeated.
본 실시례에 의한 저압 화학 증기 증착장치에서의 저압 화학 증기 증착공정을 설명하면 다음과 같다.The low pressure chemical vapor deposition process in the low pressure chemical vapor deposition apparatus according to the present embodiment is as follows.
플라즈마 저압 화학 증기 증착시와 동일한 방법으로 웨이퍼(W)를 로딩시킨 다음 증착로 내의 압력을 진공상태로 유지하면서 웨이퍼(W)가 로딩된 기판(40)을 증착위치로 상승시킨다.The wafer W is loaded in the same manner as in plasma low pressure chemical vapor deposition, and then the substrate 40 loaded with the wafer W is raised to the deposition position while maintaining the pressure in the deposition furnace in a vacuum state.
이때, 증착로 가열수단(80)을 가동시켜 증착로 내부를 200~400℃로 가열하고, 기판가열수단(50)을 가동하여 웨이퍼(W)를 공정온도인 500~900℃로 가열시킨 다음 화합물소스가스 주입관(13)을 통하여 화합물소스가스를 주입시킨다.At this time, by heating the heating means 80 by deposition to 200 ~ 400 ℃ the inside of the deposition furnace, by operating the substrate heating means 50 to heat the wafer (W) to a process temperature of 500 ~ 900 ℃ compound The compound source gas is injected through the source gas injection pipe 13.
주입된 화합물소스가스는 내, 외부관(21)(22)의 사이를 통하여 위로 상승하면서 충분히 예열 및 혼합된 다음, 내부관(21)안으로 분사되어 웨이퍼(W) 위에 특성이 우수한 박막이 증착된다.The injected compound source gas is sufficiently preheated and mixed while rising upward between the inner and outer tubes 21 and 22, and then injected into the inner tube 21 to deposit a thin film having excellent properties on the wafer W. .
웨이퍼 위에 박막이 증착되면 플러즈마 저압 화학 증기증착시와 동일한 방법으로 웨이퍼(W)를 언로딩시킨다.When the thin film is deposited on the wafer, the wafer W is unloaded in the same manner as in the plasma low pressure chemical vapor deposition.
증착공정에서 웨이퍼(W)를 증착공정온도로 가열시키는 기판(40)의 가장자리에는 박막이 증착되지만 내, 외부관(21)(22)은 분위기 온도가 증착온도 이하인 200~400℃로 유지되고 있기 때문에 내, 외부관(21)(22)에는 박막이 증착되지 않는다.In the deposition process, a thin film is deposited at the edge of the substrate 40 that heats the wafer W to the deposition process temperature, but the inner tubes 21 and 22 are maintained at 200 to 400 ° C. in which the ambient temperature is below the deposition temperature. For this reason, no thin film is deposited on the inner tubes 21 and 22.
상술한 바와 같이 박막 증착공정이 완료되면 기판(40) 가장자리에 증착된 박막을 제거하여야 하는데 이 방법은 플라즈마 저압 화학 증기 증착시와 동일하게 수행하면 된다.As described above, when the thin film deposition process is completed, the thin film deposited on the edge of the substrate 40 should be removed. This method may be performed in the same manner as in the case of plasma low pressure chemical vapor deposition.
제3도는 본 발명의 다른 실시례를 도시하는 것으로, 본 실시례에서는, 아노드전극을 외부관(22)의 외측 상단에 설치하지 않고 외부관(22)을 전도성 재질로 제작하고 외부관(22)을 RF발생기(90)에 연결하여 외부관(22)자체가 아노드전극을 겸하도록 한 것이며, 여타 구성 및 작용효과는 상술한 실시례에서와 동일하므로 동일부분에 대하여는 동일부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.3 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the outer tube 22 is made of a conductive material and the outer tube 22 is formed without installing the anode electrode on the outer upper end of the outer tube 22. ) Is connected to the RF generator 90 so that the outer tube 22 itself also serves as the anode electrode, and since the other configuration and effect is the same as in the above-described embodiment, the same reference numerals are given to the same parts, Description is omitted.
이 실시례에서도 RF발생기(90)를 가동시키면 제4도에 도시한 바와 같이 캐소드전극(60)과 아노드전극을 겸하는 외부관(22)사이에 전장(E)이 걸리게 되고 이 전장이 증착로(20)내에 주입된 화합물 소스가스에 전장이 가해지게 되어 증착로(20)내에 플라즈마가 발생되는 것이다.Also in this embodiment, when the RF generator 90 is operated, the electric field E is applied between the cathode electrode 60 and the outer tube 22 serving as the anode electrode as shown in FIG. The electric field is applied to the compound source gas injected into the (20) to generate plasma in the deposition furnace (20).
제5도는 본 발명중 내부관(21)와 샤워헤드(30)의 다른 실시례를 도시하는 것으로, 본 실시례에서는 샤워헤드(30)가 내부관(21)의 상면(21a)에 다수개의 노즐공(31)을 천공하여서 된 것이며, 여타 구성부분에 대하여는 동일부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.5 shows another embodiment of the inner tube 21 and the shower head 30 according to the present invention. In this embodiment, the shower head 30 has a plurality of nozzles on the top surface 21a of the inner tube 21. It is made by drilling the ball 31, the same reference numerals are given to the other components and detailed description thereof will be omitted.
상술한 바와 같이 본 발명은 저압 화학 증기 증착공정과 플라즈마 저압 화합 증기 증착공정을 겸용할 수 있으므로 열효과를 상승시켜 특성이 우수한 박막을 증착할 수 있으며, 아노드전극을 외부관의 외측 상단에 설치하고 샤워헤드를 내부관과 일체형으로 제작함으로써 인-시튜 플라즈마 세정시에도 샤워헤드의 손상없이 증착로를 세정할 수 있는 잇점이 있다.As described above, the present invention can use a combination of a low pressure chemical vapor deposition process and a plasma low pressure compound vapor deposition process, thereby increasing the thermal effect and depositing a thin film having excellent characteristics, and installing an anode electrode on the outer upper end of the outer tube. In addition, since the shower head is manufactured integrally with the inner tube, the deposition furnace can be cleaned without damaging the shower head even in the in-situ plasma cleaning.
이러한 본 발명은 반도체 제조분야에서 대량 생산 라인 및 연구소의 차세대 반도체 소자의 연구 및 제조용으로 사용될 수 있으며, 반도체 소자의 고품질화를 달성하는데 크게 기여할 수 있는 것이다.The present invention can be used for the research and manufacture of next-generation semiconductor devices in mass production lines and laboratories in the semiconductor manufacturing field, and can greatly contribute to achieving high quality of semiconductor devices.
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