KR100474535B1 - Manufacturing apparatus of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것으로서, MOCVD 챔버 내에서 웨이퍼 상부에 TiN막을 증착한 후 아이들 타임(idle time) 동안 Ti를 승화시켜 상기 MOCVD 챔버의 내벽에 부착시킴으로써 상기 TiN막 증착 시 상기 MOCVD 챔버의 내벽에 부착된 TiN막이 떨어져 나가는 것을 방지하여 후속 공정에서 디펙트(defect)가 발생되는 것을 방지하고, 챔버 내의 공정 조건 및 압력을 개선하여 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 기술이다. The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein after depositing a TiN film on a wafer in a MOCVD chamber, the TiCVD film is deposited on the inner wall of the MOCVD chamber by sublimation of Ti during an idle time, thereby depositing the MOCVD film. The TiN film attached to the inner wall of the chamber is prevented from falling off to prevent defects from occurring in subsequent processes, and the process conditions and pressure in the chamber are improved to improve the yield and reliability of the device.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 챔버(chamber) 내벽에 Ti를 승화시켜 부착시킴으로써 공정 조건을 개선하는 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus, and more particularly, to a semiconductor device manufacturing apparatus for improving process conditions by subliming and attaching Ti to an inner wall of a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) chamber.
일반적으로, 소자간이나 소자와 외부회로 사이를 전기적으로 접속시키기 위한 반도체소자의 배선은, 배선을 위한 소정의 콘택홀 및 비아홀을 배선재료로 매립하여 배선층을 형성하고, 후속 공정을 거쳐 이루어지며 낮은 저항을 필요로 하는 곳에는 금속배선을 사용한다.In general, the wiring of a semiconductor device for electrically connecting between devices or between an element and an external circuit is formed by filling a predetermined contact hole and via hole for wiring with a wiring material, forming a wiring layer, and performing a subsequent process. Metal wiring is used where resistance is required.
상기 금속배선을 형성하기 전에 확산방지막을 형성되고, 상기 확산방지막으로서 TiN막 또는 Ti막이 주로 사용되고 있다. A diffusion barrier film is formed before the metal wiring is formed, and a TiN film or a Ti film is mainly used as the diffusion barrier film.
그러나, DRAM이 점점 미세화 되어감에 따라 종횡비(aspect ratio)가 커져 일반적인 스퍼터링방법만으로 확산방지막을 균일한 두께로 증착하기 어렵게 되었다. However, as the DRAM becomes more and more finer, the aspect ratio becomes larger, making it difficult to deposit a diffusion barrier film with a uniform thickness only by a general sputtering method.
이를 해결하기 위하여 스텝커버리지(step coverage) 특성이 우수한 화학기상증착(CVD)방법을 이용한 MOCVD방법으로 TiN막을 증착하는 방법이 주로 사용되고 있다. In order to solve this problem, a method of depositing a TiN film by a MOCVD method using a chemical vapor deposition (CVD) method having excellent step coverage is mainly used.
일반적인 박막 증착 챔버는 재현성 있는 조건을 유지하고, 챔버 벽에서 발생하는 드랍(drop)성 파티클(particle)의 숫자를 줄이기 위해 TiN막의 증착 후 아이들 타임(idle time)에 챔버 컨디셔닝(conditioning)방법을 도입한다. Typical thin film deposition chambers employ chamber conditioning methods at idle time after deposition of the TiN film in order to maintain reproducible conditions and reduce the number of dropable particles generated in the chamber walls. do.
그러나, MOCVD방법으로 증착된 TiN막은 CVD방법에서 일반적으로 사용되는 플라즈마 처리에 의한 챔버 컨디셔닝이 불가능하여 특별한 아이들 타임 컨디셔닝방법이 없다. However, the TiN film deposited by the MOCVD method is impossible to condition the chamber by the plasma treatment generally used in the CVD method, and thus there is no special idle time conditioning method.
따라서, MOCVD방법으로 증착된 TiN막은 금속 박막 증착 공정에서 항상 드랍성 디펙트(defect)의 주된 소오스가 되고, 다층 금속배선(multi level metal, MLM)공정에서 소자의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다. Therefore, the TiN film deposited by the MOCVD method is always a main source of drop defects in the metal thin film deposition process, and there is a problem of lowering the reliability of the device in the multi-level metal interconnection (MLM) process.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, MOCVD 챔버 내에서 웨이퍼 상부에 TiN막을 증착한 후 아이들 타임동안 Ti를 승화(sublimation)시켜 상기 MOCVD 챔버의 내벽에 부착시킴으로써 상기 MOCVD 챔버 내벽에 부착되어 있던 TiN이 떨어져 디펙트가 발생하는 것을 방지하는 반도체소자의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the TiN film is deposited on the wafer in the MOCVD chamber and then attached to the MOCVD chamber inner wall by sublimation of Ti during the idle time to attach to the inner wall of the MOCVD chamber. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a semiconductor device which prevents defects from falling due to TiN, and a manufacturing method using the same.
이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 장치는, The semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention for achieving the above object,
MOCVD방법으로 TiN막을 증착하는 반도체소자의 제조장치에 있어서, In the apparatus for manufacturing a semiconductor device for depositing a TiN film by MOCVD method,
웨이퍼에 TiN막을 증착하는 MOCVD 챔버와,A MOCVD chamber for depositing a TiN film on the wafer,
상기 MOCVD 챔버의 일측에 탈부착이 가능한 Ti 승화 유닛 및아이들 타임동안 상기 Ti 승화 유닛 내의 Ti 와이어를 챔버 중앙부로 이동시키는 리니어 모션 피드 쓰루(Linear Motion Feedthrough) 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. A Ti sublimation unit detachable on one side of the MOCVD chamber and a linear motion feedthrough device for moving the Ti wire in the Ti sublimation unit to the center of the chamber during an idle time.
이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법은, Method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object,
Ti 와이어가 장착된 Ti 승화 유닛이 구비된 MOCVD 챔버 내에서 웨이퍼 상부에 TiN막을 증착시킨 후 아이들 타임(idle time)동안 상기 Ti 와이어를 승화시켜 상기 MOCVD 챔버의 내벽에 부착시키는 것과,Depositing a TiN film on the wafer in a MOCVD chamber having a Ti sublimation unit equipped with a Ti wire, and then subliming the Ti wire for an idle time to attach to the inner wall of the MOCVD chamber;
상기 Ti 와이어는 저항열에 의한 가열방법으로 승화되는 것을 특징으로 한다. The Ti wire is characterized in that sublimation by a heating method by the heat of resistance.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention.
도 1 은 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법에 의해 웨이퍼 상에 TiN막을 증착하는 MOCVD 챔버의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of a MOCVD chamber for depositing a TiN film on a wafer by the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
도 1을 참조하면, MOCVD 챔버(10)의 하부에 웨이퍼(50)를 장착하는 스테이지(12)가 구비되어 있고, 상기 스테이지(12) 상부에 TiN막을 형성하는데 필요한 가스를 분사시키는 샤워 해드(14)가 구비되어 있으며, 상기 MOCVD 챔버(10) 내부의 일측에 상기 MOCVD 챔버(10)에 탈부착이 가능하며 Ti 와이어(30)가 장착되어 있는 Ti 승화 유닛(20)이 구비되어 있다. Referring to FIG. 1, a stage 12 for mounting a wafer 50 under the MOCVD chamber 10 is provided, and a shower head 14 for injecting a gas required to form a TiN film on the stage 12. ) Is provided, and the Ti sublimation unit 20, which is detachable to the MOCVD chamber 10 and equipped with a Ti wire 30, is provided at one side of the MOCVD chamber 10.
여기서, 상기 스테이지(12)는 하부전극(bottom electrode)이고, 상기 사워 해드(14)는 상부전극(top electrode)이다.Here, the stage 12 is a bottom electrode, and the sour head 14 is a top electrode.
상기 Ti 승화 유닛(20)은 TiN막의 증착 공정 동안 MOCVD 챔버(10) 내의 일측에 위치하여 있으며, TiN막 증착 후 상기 MOCVD 챔버(10) 내의 중앙부로 이동할 수 있도록 구비된다. The Ti sublimation unit 20 is located at one side in the MOCVD chamber 10 during the deposition process of the TiN film, and is provided to move to the center portion of the MOCVD chamber 10 after the TiN film is deposited.
상기 Ti 승화 유닛(20)은 리니어 모션 피드쓰루(linear motion feedthrough)를 부착하여 선형 이동이 가능하게 되어 있다. The Ti sublimation unit 20 is capable of linear movement by attaching linear motion feedthrough.
도 2 는 웨이퍼 상에 TiN막 증착 후 아이들 타임 시 MOCVD 챔버의 개략도로서, Ti 승화 유닛(20)에 장착된 Ti 와이어(30)가 상기 MOCVD 챔버(10) 중앙부로 이동하여 Ti 와이어(30)가 승화되는 것을 도시한다. FIG. 2 is a schematic diagram of a MOCVD chamber at idle time after deposition of a TiN film on a wafer, wherein the Ti wire 30 mounted on the Ti sublimation unit 20 moves to the center of the MOCVD chamber 10 so that the Ti wire 30 is moved. Show sublimation.
상기 Ti 와이어(30)가 MOCVD 챔버(10) 중앙부로 이동하게 되면 상기 Ti 와이어(30)에 고 전류를 흘려 저항열에 의한 가열방법에 의해 승화시킨다. When the Ti wire 30 moves to the center portion of the MOCVD chamber 10, a high current flows through the Ti wire 30 to be sublimated by a heating method by resistance heat.
상기 Ti 와이어(30)를 승화시켜 상기 MOCVD 챔버(10)의 내벽에 부착시킴으로써 전공정에서 상기 MOCVD 챔버(10)의 내벽에 부착된 TiN막 및 파티클을 고정시켜 후속 공정 시 디펙트가 발생하는 것을 방지할 수 있다. By sublimating the Ti wire 30 and attaching it to the inner wall of the MOCVD chamber 10, the TiN film and particles attached to the inner wall of the MOCVD chamber 10 are fixed in the previous process, so that defects may occur in a subsequent process. You can prevent it.
또한, 상기 Ti를 승화시킴으로써 펌핑(pumping) 효과가 일어나 MOCVD 챔버(10) 내의 잔류 기체 분압이 감소된다.In addition, the sublimation of the Ti results in a pumping effect, thereby reducing the residual gas partial pressure in the MOCVD chamber 10.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체소자의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법은, MOCVD 챔버 내에서 웨이퍼 상부에 TiN막을 증착한 후 아이들 타임(idle time) 동안 Ti를 승화시켜 상기 MOCVD 챔버의 내벽에 부착시킴으로써 상기 TiN막 증착 시 상기 MOCVD 챔버의 내벽에 부착된 TiN막이 떨어져 나가는 것을 방지하여 후속 공정에서 디펙트(defect)가 발생되는 것을 방지하고, 챔버 내의 공정 조건 및 압력을 개선하여 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.As described above, the semiconductor device manufacturing apparatus and the manufacturing method using the same according to the present invention include depositing a TiN film on a wafer in a MOCVD chamber and subliming Ti for an idle time to the inner wall of the MOCVD chamber. The deposition prevents the TiN film attached to the inner wall of the MOCVD chamber from falling off when the TiN film is deposited, thereby preventing defects from occurring in a subsequent process, and improving the process conditions and pressure in the chamber to improve the yield of the device and There is an advantage of improving reliability.
도 1 은 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법에 의해 웨이퍼 상에 TiN막을 증착하는 MOCVD 챔버의 개략도. 1 is a schematic diagram of a MOCVD chamber for depositing a TiN film on a wafer by the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
도 2 는 웨이퍼 상에 TiN막 증착 후 아이들 타임 시 MOCVD 챔버의 개략도.2 is a schematic representation of a MOCVD chamber at idle time after TiN film deposition on a wafer.
< 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 ><Brief description of the main parts of the drawing>
10 : MOCVD 챔버 12 : 스테이지(stage)10: MOCVD chamber 12: stage
14 : 사워 해드 20 : Ti 승화 유닛14: sour head 20: Ti sublimation unit
30 : Ti 와이어 50 : 웨이퍼30: Ti wire 50: wafer
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