KR100712496B1 - 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저 - Google Patents

반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저 Download PDF

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Abstract

반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저를 개시한다. 본 발명은, 가스 분사구를 통하여 챔버에 유입되는 가스가 챔버 내에 안치된 웨이퍼의 중심에 직접 분사되는 것을 방지할 수 있도록 가스 분사구와 웨이퍼 사이에 설치되는 가스 디퓨저로서, 가스 분사 방향에 평행한 단면의 형상이 실질적으로 원 또는 타원인 것이 특징이다. 본 발명에 따르면, 가스 디퓨저 주변에서 발생되는 와류를 감소시킬 수 있고, 웨이퍼의 중심에 유입되는 가스 밀도를 종래보다 증가시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 중심에 형성되는 막을 종래보다 두텁게 형성할 수 있으므로, 웨이퍼 전체에 걸친 막 두께의 균일도가 향상되는 효과를 거둘 수 있다.

Description

반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저{Gas diffuser of apparatus for chemical vapor deposition for manufacturing semiconductor}
도 1은 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 한 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 대응하는 단면도로서, 종래의 가스 디퓨저를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저를 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 : 가스 분사구, 40, 50 : 가스 디퓨저,
W : 웨이퍼
본 발명은 반도체 제조용 화학기상증착 장비에 관한 것으로, 특히 화학기상 증착 장비에 유입되는 가스를 고르게 분산시켜 웨이퍼 표면에 균일한 두께의 막이 형성될 수 있도록 하는 가스 디퓨저에 관한 것이다.
화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : 이하 "CVD"라 함) 장비는 웨이퍼 상에서 화학 반응을 일으켜 원하는 소재의 막을 형성시키는 장비로서, 형성시키고자 하는 막 재료를 구성하는 원소로 된 1 종 이상의 가스를 웨이퍼가 안치된 챔버 내에 공급하여 가스가 화학 반응을 일으키게 함으로써 원하는 소재의 막을 형성시킨다. 이러한 CVD 장비에는 대기압 이하에서 공정이 진행되는 저압 CVD 장비, 플라즈마를 이용하는 플라즈마-CVD 장비 등도 있으며, CVD 장비에 포함되는 챔버도 종형(vertical) 또는 수평형(horizontal), 싱글 타입(single type) 또는 배치 타입(batch type)으로 다양하다.
도 1에 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 한 예로서 제누스(GENUS) 장비를 나타내었다. 도 1을 참조하면, 챔버(10)의 벽면에 가스를 유입시키는 가스 분사구(20)가 복수개 형성되어 있다. 상기 챔버(10) 내에는 상기 가스 분사구(20)에 대향하도록 복수개의 척(100)이 설치된다. 상기 척(100)에는 막이 형성될 웨이퍼(미도시)가 안치되며, 상기 웨이퍼를 가열하기 위한 가열수단이 포함된다. 예를 들어, 웨이퍼 상에 텅스텐실리사이드막을 형성하고자 할 경우에는 상기 척(100) 상에 웨이퍼를 안치시킨 다음, 가열수단을 이용하여 웨이퍼의 온도를 약 360℃ 정도로 유지한다. 다음에, 상기 가스 분사구(20)를 통하여 WF6 가스와 SiH4 가스의 혼합 가스를 유입시킨다. 유입된 가스는 웨이퍼 상에서 열분해 및 화학 반응을 일으켜 텅스텐실리사이드막을 형성시킨다. 그런데, 가스가 웨이퍼의 중심에 직접 분사되면 웨이퍼에 물리적 충격을 줄 수 있으므로, 통상 도 2에 나타낸 바와 같이 가스 분사구(20)와 웨이퍼(W) 사이에 가스 디퓨저(30)를 설치한다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 대응하는 단면도로서, 도면 내의 화살표는 가스의 흐름을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 가스 분사구(20)와 웨이퍼(W) 사이에 가스 디퓨저(30)가 설치되어 있다. 상기 가스 디퓨저(30)는 챔버 내에 유입되는 가스가 웨이퍼(W)의 중심에 직접 분사되는 것을 방지한다. 따라서, 가스가 웨이퍼(W)의 중심에 직접 분사되어 물리적 충격을 미치는 것을 방지한다. 그리고, 웨이퍼(W)의 중심에서의 가스 밀도를 감소시키기 때문에 웨이퍼(W)의 중심에 형성되는 막이 웨이퍼(W)의 다른 부분에 형성되는 막보다 두터워지는 것을 방지할 수 있다.
그런데, 상기 가스 디퓨저(30)는 플레이트 타입(plate type)이기 때문에, 상기 가스 디퓨저(30) 주변에서 와류가 발생되기 쉽다. 그리고, 감소된 가스 밀도 때문에 상기 웨이퍼(W) 중심에 형성되는 막이 웨이퍼(W)의 다른 부분에 형성되는 막에 비해서 오히려 얇아질 우려가 있다. 즉, 종래의 플레이트형 가스 디퓨저는 가스가 균일한 산포를 가지면서 웨이퍼 상에 분사될 수 있도록 하는 것이 어려우므로 웨이퍼 전체에 걸친 막 두께의 균일도가 저하되는 문제가 있다. 막 두께의 균일도 저하는 반도체 소자의 고집적화에 따라 향후 더더욱 큰 문제가 될 것이다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 화학기상증착 장비에 유입되는 가스를 고르게 분산시켜 웨이퍼 표면에 균일한 두께의 막이 형성될 수 있도록 하는 가스 디퓨저를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저는 가스 분사구를 통하여 챔버에 유입되는 가스가 상기 챔버 내에 안치된 웨이퍼의 중심에 직접 분사되는 것을 방지할 수 있도록 상기 가스 분사구와 웨이퍼 사이에 설치되는 가스 디퓨저로서, 가스 분사 방향에 평행한 단면의 형상이 실질적으로 원 또는 타원인 것이 특징이다.
본 발명에 있어서, 상기 가스 디퓨저는 그 형상이 구형 또는 난형(卵形)일 수 있다.
본 발명에 따르면, 가스 디퓨저 주변에서 발생되는 와류를 현저히 감소시킬 수 있고, 웨이퍼의 중심에 유입되는 가스 밀도를 종래보다 증가시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 중심에 형성되는 막을 종래보다 두텁게 형성할 수 있으므로, 웨이퍼 전체에 걸친 막 두께의 균일도가 향상되는 효과를 거둘 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 도면에서의 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다. 한편, 본 명세서에 있어서 "웨이퍼"라는 말은 웨이 퍼 그 자체뿐만 아니라, 웨이퍼 상에 다른 막, 예컨대 절연막이 형성된 것도 포함하는 의미이다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저를 설명하기 위한 도면이다. 도면 내의 화살표는 가스의 흐름을 나타낸다. 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 가스 디퓨저는 도 1에 나타낸 바와 같은 제누스 장비에 설치될 수 있다. 따라서, 도 3 및 도 4는 도 2와 유사하게 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 대응하는 단면도로 이해될 수 있다.
먼저 도 3을 참조하면, 가스 분사구(20)와 웨이퍼(W) 사이에 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 디퓨저(40)가 설치된다. 상기 가스 디퓨저(40)는 챔버 내에 유입되는 가스가 웨이퍼(W)의 중심에 직접 분사되는 것을 방지한다. 상기 가스 디퓨저(40)는 구형인 것이 특징이다.
도 4를 참조하면, 가스 분사구(20)와 웨이퍼(W) 사이에 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 디퓨저(50)가 설치된다. 상기 가스 디퓨저(50)는 챔버 내에 유입되는 가스가 웨이퍼(W)의 중심에 직접 분사되는 것을 방지한다. 상기 가스 디퓨저(50)는 난형인 것이 특징이다.
상기 가스 디퓨저(40, 50)들은 그 재질에 크게 구애받지 않으며 금속 또는 세라믹일 수 있다. 상기 가스 디퓨저(40, 50)들은 그 형상이 구형 또는 난형으로서, 가스 분사 방향에 평행한 단면의 형상이 실질적으로 원 또는 타원인 것이 특징이다. 따라서, 플레이트 타입인 종래와 비교하여 본 발명에 따른 가스 디퓨저는 볼 타입(ball type)이라 명할 수 있다.
도 2 내지 도 4에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따르면 가스 디퓨저 주변에서 발생되는 와류가 종래에 비하여 감소된다. 그리고, 상기 웨이퍼(W)의 중심에서의 가스 밀도가 종래에 비하여 증가된다. 이로 인해, 종래에 비하여 가스가 균일한 산포를 가지면서 상기 웨이퍼(W) 상에 분사될 수 있으므로 웨이퍼 전체에 걸친 막 두께의 균일도가 향상된다. 웨이퍼 표면에 증착되는 막의 균일도가 향상되면 공정의 정밀도를 높이고 웨이퍼의 수율을 증가시키는 효과가 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
상술한 본 발명에 따르면, 종래에 비해서 가스 디퓨저 주변에서 발생되는 와류를 현저히 감소시킬 수 있다. 그리고, 웨이퍼의 중심에 유입되는 가스 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 중심에 형성되는 막을 종래보다 두텁게 형성할 수 있으므로, 웨이퍼 전체에 걸친 막 두께의 균일도가 향상되는 효과를 거둘 수 있다. 웨이퍼 표면에 증착되는 막의 균일도를 향상시키면 공정의 정밀도를 높이고 웨이퍼의 수율을 증가시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 가스 분사구를 통하여 챔버에 유입되는 가스가 상기 챔버 내에 안치된 웨이퍼의 중심에 직접 분사되는 것을 방지할 수 있도록 상기 가스 분사구와 웨이퍼 사 이에 설치되는 가스 디퓨저로서, 가스 분사 방향에 평행한 단면의 형상이 실질적으로 원 또는 타원인 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 디퓨저는 그 형상이 구형 또는 난형(卵形)인 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스 디퓨저는 그 재질이 금속 또는 세라믹인 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저.
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