KR100791010B1 - 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 기판의 처리 방법 - Google Patents

반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 기판의 처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100791010B1
KR100791010B1 KR1020070003955A KR20070003955A KR100791010B1 KR 100791010 B1 KR100791010 B1 KR 100791010B1 KR 1020070003955 A KR1020070003955 A KR 1020070003955A KR 20070003955 A KR20070003955 A KR 20070003955A KR 100791010 B1 KR100791010 B1 KR 100791010B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shower heads
chamber
cover plate
curtain gas
manufacturing apparatus
Prior art date
Application number
KR1020070003955A
Other languages
English (en)
Inventor
박진호
정성희
최길현
이상우
이호기
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020070003955A priority Critical patent/KR100791010B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100791010B1 publication Critical patent/KR100791010B1/ko
Priority to US12/007,517 priority patent/US20080214012A1/en
Priority to US13/459,275 priority patent/US20120216954A1/en

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
    • C23C16/45519Inert gas curtains
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02Constructional features of telephone sets
    • H04M1/0202Portable telephone sets, e.g. cordless phones, mobile phones or bar type handsets
    • H04M1/0206Portable telephones comprising a plurality of mechanically joined movable body parts, e.g. hinged housings
    • H04M1/0208Portable telephones comprising a plurality of mechanically joined movable body parts, e.g. hinged housings characterized by the relative motions of the body parts
    • H04M1/0235Slidable or telescopic telephones, i.e. with a relative translation movement of the body parts; Telephones using a combination of translation and other relative motions of the body parts
    • H04M1/0237Sliding mechanism with one degree of freedom
    • 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
    • C23C16/22Chemical 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 deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34Nitrides
    • 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
    • C23C16/45565Shower 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
    • C23C16/4557Heated nozzles

Abstract

파티클 발생을 줄여 제조되는 반도체 소자의 신뢰성을 높이고, 세정 회수를 줄여 운용 효율을 높일 수 있는 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 기판의 처리 방법이 제공된다. 반도체 제조 장치에 따르면, 커버 플레이트를 포함하는 챔버가 제공된다. 복수의 서셉터들은 챔버 내에 반도체 기판을 각각 안착시키기 위해 제공된다. 복수의 샤워 헤드들은 챔버 내부로 반응 기체를 공급하도록 커버 플레이트에 배치된다. 그리고, 커튼 기체 라인은 복수의 샤워 헤드들의 사이에 가열된 커튼 기체를 공급하기 위해 커버 플레이트에 연결된다.

Description

반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 기판의 처리 방법{Apparatus for fabricating semiconductor products and method of processing semiconductor substrates using the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 보여주는 단면도이고;
도 2는 도 1의 반도체 제조 장치의 커버 플레이트를 보여주는 저면도이고;
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 보여주는 단면도이고;
도 4는 도 2의 반도체 제조 장치의 커버 플레이트를 보여주는 저면도이고;
도 5는 본 발명의 실험예에 의한 누적 웨이퍼 수에 따른 WN 박막 두께 및 파티클 수의 변화를 보여주는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
110...커버 플레이트 115...챔버
120...서셉터 130...샤워 헤드
135...반응 기체 라인 155...커튼 기체 라인
145...반응 기체 160...제 1 가열 부재
150...제 2 가열 부재 165...커튼 기체
170...순환 액체 라인
본 발명은 반도체 제조 장치 및 그 이용 방법에 관한 것으로서, 특히 반도체 기판을 처리하기 위한 반도체 제조 장치 및 그 이용 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 장치는 반도체 기판 상에 박막을 증착하거나 박막을 식각하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 챔버(chamber) 내에 반응 기체들을 유입시키고 서로 반응시킴으로써, 반도체 기판 상에 박막을 형성할 수 있다. 반응 기체들은 샤워 헤드(shower head)를 통해서 반도체 기판 위로 균일하게 공급될 수 있다. 샤워 헤드에는 반응 기체를 공급하기 위한 복수의 홀들이 균일하게 배치되어 있다.
하지만, 샤워 헤드의 가장자리 부분은 통상적으로 중심보다 냉각될 수 있다. 따라서, 샤워 헤드의 가장자리 부분으로부터 분사된 반응 기체는 상대적으로 차갑고 휘발되지 못하고 샤워 헤드의 가장자리 부분에 잔류물(residue)로 남을 수 있다. 이러한 잔류물은 반도체 기판 상의 파티클(particle) 소스가 될 수 있고, 이러한 파티클은 반도체 소자의 신뢰성을 크게 떨어뜨릴 수 있다.
한편, 이러한 잔류물은 챔버 및 샤워 헤드의 건식(dry) 및 습식(wet) 세정을 통해서 제거될 수 있다. 하지만, 잔류물의 양이 증가함에 따라서, 챔버 및 샤워 헤드의 세정 주기를 짧아지게 된다. 특히, 습식 세정은 챔버를 개방하고 작업자가 진행하게 되므로, 그 동안은 반도체 제조 장치를 사용할 수 없게 된다. 그 결과, 반 도체 제조 장치의 운용 효율이 크게 떨어질 수 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 파티클 발생을 줄여 제조되는 반도체 소자의 신뢰성을 높이고, 세정 회수를 줄여 운용 효율을 높일 수 있는 반도체 제조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 파티클 발생을 줄이고 세정 회수를 줄여 운영 효율을 높일 수 있는 반도체 기판의 처리 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 따른 반도체 제조 장치가 제공된다. 커버 플레이트(cover plate)를 포함하는 챔버가 제공된다. 복수의 서셉터들은 상기 챔버 내에 반도체 기판을 각각 안착시키기 위해 제공된다. 복수의 샤워 헤드들은 상기 챔버 내부로 반응 기체를 공급하도록 상기 커버 플레이트에 배치된다. 그리고, 커튼 기체 라인(curtain gas line)은 상기 복수의 샤워 헤드들의 사이에 가열된 커튼 기체를 공급하기 위해 상기 커버 플레이트에 연결된다.
상기 반도체 제조 장치는 상기 커튼 기체를 가열하기 위해 상기 커튼 기체 라인에 배치된 제 1 가열 부재를 포함할 수 있다. 나아가, 상기 복수의 샤워 헤드들은 내부에 제 2 가열 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따른 반도체 제조 장치가 제공된다. 커버 플레이트를 포함하는 챔버가 제공된다. 복수의 서셉 터(susceptor)들은 상기 챔버 내에 반도체 기판을 각각 안착시키기 위해 제공된다. 복수의 샤워 헤드들은 상기 챔버 내부로 반응 기체를 공급하도록 상기 커버 플레이트에 배치된다. 그리고, 순환 액체 라인은 상기 복수의 샤워 헤드들을 가열하기 위해 상기 복수의 샤워 헤드들의 내부에 가열된 액체를 순환시키기 위해 제공된다.
상기 순환 액체 라인은 상기 복수의 샤워 헤드들의 가장자리 부분을 순환하도록 배치될 수 있다. 나아가, 상기 순환 액체 라인을 순환하는 상기 액체는 부동액을 포함할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 따른 반도체 기판의 처리 방법이 제공된다. 챔버 내의 복수의 서셉터들 상에 반도체 기판들을 로딩한다. 상기 챔버의 커버 플레이트에 배치된 복수의 샤워 헤드들의 사이에 커튼 기체를 공급한다. 상기 복수의 샤워 헤드들의 가장자리 부분을 가열한다. 그리고, 상기 복수의 샤워 헤드들을 통해서 상기 챔버 내로 반응 기체들을 공급한다.
상기 복수의 샤워 헤드들의 가장자리 부분을 가열하는 단계는, 제 1 가열 부재를 이용하여 상기 커튼 기체를 가열하여 공급함으로써 수행하거나, 상기 복수의 샤워 헤드들 내부의 제 2 가열 부재를 이용하여 수행하거나, 또는 상기 복수의 샤워 헤드들의 가장자리 부분을 가열하는 단계는, 상기 복수의 샤워 헤드들 내부에 가열된 액체를 순환시켜 수행할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 보여주는 단면도이고, 도 2는 도 1의 반도체 제조 장치의 커버 플레이트를 보여주는 저면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 바디(body, 105) 및 커버 플레이트(110)를 포함하는 챔버(115)가 제공된다. 바디(105)는 진공 라인(미도시)에 연결될 수 있고, 따라서 챔버(115)의 내부를 소정의 진공 상태로 만들 수 있다. 예를 들어, 챔버(115)의 내부 공간은 커버 플레이트(110)를 통해서 개방되거나 또는 닫혀질 수 있다. 챔버(115)의 형태는 예시적으로 도시되었고, 따라서 다양한 모양으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 커버 플레이트(110)는 돔 형태를 가질 수도 있다.
복수의 서셉터들(120)은 챔버(115) 내부에 반도체 기판들(50)을 각각 안착하도록 제공된다. 예를 들어, 서셉터들(120)은 챔버(115) 밖으로 신장되고 챔버(115)의 상하 방향으로 움직일 수 있다. 서셉터들(120)은 스테이지 또는 스테이션으로 불릴 수도 있다. 서셉터들(120)의 수는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 적당하게 선택될 수 있고, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
샤워 헤드들(130)은 챔버(115) 내부로 반응 기체들(145)을 공급하도록 서셉터들(120) 위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 샤워 헤드들(130)은 커버 플레이트(110)에 고정되고 소정 간격으로 이격 배치될 수 있다. 샤워 헤드들(130)의 수는 예시적으로 도시되었고, 따라서 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
예를 들어, 반응 기체들(145)은 샤워 헤드들(130)로부터 각각 분사되어 챔버(115) 내부로 공급될 수 있다. 반응 기체들(145)은 반응 기체 라인들(135)을 통해서 각각 샤워 헤드들(130)에 공급된다. 샤워 헤드들(130)은 반응 기체 라인들(135)에 연결된 복수의 홀들(142)을 각각 포함할 수 있다. 따라서, 반응 기체들(145)은 샤워 헤드들(130) 내부의 홀들(142)을 통해서 챔버(115) 내부로 분사될 수 있다. 반응 기체들(145)은 소정의 온도로 가열되어 챔버(115)로 공급될 수 있다.
선택적으로, 챔버(115) 내부에 반응 기체들(145)의 플라즈마를 형성하기 위해 샤워 헤드들(130)에 전원(140)이 연결될 수 있다. 전원(140)의 배치는 다양하게 변형될 수 있고, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
샤워 헤드들(130)의 사이에는 커튼 기체(165)가 공급될 수 있다. 예를 들어, 커튼 기체(165)는 커튼 기체 라인(155)을 통해서 커버 플레이트(110)에 공급될 수 있다. 커튼 기체 라인(155)은 커버 플레이트(110)에 연결되고, 커버 플레이트(110)는 샤워 헤드들(130) 사이의 공간에 복수의 홀들(162)을 포함할 수 있다. 따라서, 커튼 기체(165)는 커튼 기체 라인(155)으로부터 홀들(162)을 통해서 샤워 헤드들(130)의 사이로 공급될 수 있다.
커튼 기체(165)는 반응 기체들(145)을 서로 분리시킬 수 있다. 따라서, 커튼 기체(165)는 불활성 기체, 또는 환원성 기체를 이용할 수 있다. 예를 들어, 커튼 기체(165)는 질소, 아르곤 또는 수소를 포함할 수 있다. 커튼 기체(165)는 커튼 기체 라인(155)에 배치된 제 1 가열 부재(160)를 이용하여 가열될 수 있다. 가열된 커튼 기체(165)는 샤워 헤드들(130)의 가장자리 부분을 가열할 수 있다. 반대로, 커튼 기체(165)가 가열되지 않는 경우에는 샤워 헤드들(130)의 가장자리 부분이 가운데 부분보다 온도가 낮아질 수 있다.
따라서, 가열된 커튼 기체(165)는 샤워 헤드들(130)의 온도를 균일하게 유지하는 데 도움을 줄 수 있다. 이에 따라, 샤워 헤드들(130)의 가장자리에 반응 기체들(145)이 휘발되지 못해 잔류물로 남는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 챔버(115) 및 샤워 헤드들(130)의 세정 주기를 종래보다 길게 할 수 있다. 나아가, 잔류물이 감소함에 따라서 반도체 기판(50) 상에 파티클(미도시)이 떨어질 확률이 감소한다. 따라서, 반도체 기판(50)을 이용하여 제조되는 반도체 소자의 신뢰성이 높아질 수 있다.
선택적으로, 샤워 헤드들(130)은 내부에 제 2 가열 부재들(150)을 각각 더 포함할 수 있다. 제 2 가열 부재들(150)은 샤워 헤드들(130)을 균일한 온도로 가열하고, 따라서 반응 기체들(145)의 온도를 균일하게 유지하기 위해 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 2 가열 부재들(150)은 상대적으로 온도가 낮은 샤워 헤드들(130)의 가장자리 부분에만 배치될 수 있다. 다른 예로, 제 2 가열 부재들(150)은 샤워 헤드들(130)의 가장자리 부분에 배치된 제 1 부분이 샤워 헤드들(130)의 가운데에 배치된 제 2 부분보다 높게 가열되도록 멀티-존을 가질 수도 있다.
예를 들어, 제 1 가열 부재(160) 및 제 2 가열 부재들(150)은 열선(heating line) 또는 열교환기(heat exchanger)를 포함할 수 있다. 샤워 헤드들(130)은 반응 기체들(145)의 종류에 따라서 적절한 온도로 가열될 필요가 있다.
따라서, 제 2 가열 부재들(150)은 샤워 헤드들(130)의 온도를 균일하게 하는 데 기여할 수 있다. 하지만, 커튼 기체(165)의 온도를 적절하게 조절함으로써, 제 2 가열 부재들(150)은 생략될 수도 있다.
표 1은 커튼 기체(165)를 가열하지 않은 상태에서, 샤워 헤드들(130)을 가열하지 않은 경우(비교예)와 가열한 경우(실험예)에 대해 샤워 헤드들(130)의 가장자리 부분의 온도를 보여준다. 비교예와 실험예에서 샤워 헤드들(130)의 가운데 부분은 약 90℃로 유지하였다. 표 1에서 SH1, SH2, SH3 및 SH4는 샤워 헤드들(130)의 어느 하나를 각각 나타낸다.
SH1 SH2 SH3 SH4
비교예 68.4℃ 75.4℃ 76.4℃ 71.5℃
실험예 89.5℃ 93.5℃ 94.2℃ 91.5℃
표 1을 참조하면, 비교예에서, 샤워 헤드들(130)의 가운데와 가장자리 부분의 온도 차이가 약 20℃ 내외까지 이르는 것을 알 수 있다. 이와 같은 온도 차이는 커튼 기체(165)가 샤워 헤드들(130)의 가장자리 부분을 냉각시켰기 때문이다. 하지만, 실험예에서 샤워 헤드들(130)의 가운데와 가장자리 부분의 온도 차이는 5℃ 이내로 작은 것을 알 수 있다. 따라서, 실험예에 따르면, 샤워 헤드들(130)의 온도는 균일하게 유지될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 보여주는 단면도이고, 도 4는 도 2의 반도체 제조 장치의 커버 플레이트를 보여주는 저면도이다. 이 실시예에 따른 반도체 제조 장치는 도 1 및 도 2의 반도체 제조 장치에서 일부 구성을 변형한 것이다. 따라서, 두 실시예들에서 동일한 참조 부호는 동일한 구성을 나타내고, 중복된 설명은 생략된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 샤워 헤드들(130)의 온도는 가열된 액체(175)를 이용하여 제어될 수 있다. 액체(175)는 순환 액체 라인(170)을 통해서 순환된다. 예를 들어, 순환 액체 라인(170)은 샤워 헤드들(130)의 가장자리 부분을 순환하도록 배치될 수 있다. 순환 액체 라인(170)은 샤워 헤드들(130)의 내부를 순환하고 커버 플레이트(110)를 통해서 연결될 수 있다. 이에 따라, 순환 액체 라인(170)을 샤워 헤드들(130)에 따로 따로 형성할 필요가 없어서 경제적이다.
예를 들어, 액체(175)는 부동액을 포함할 수 있다. 예를 들어, 부동액은 염화칼슘, 염화마그네슘, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 또는 에틸 알코올(ethyl alcohol) 등을 포함할 수 있다. 에틸렌 글리콜은 끓는점이 약 197℃로 높다.
예를 들어, 반도체 기판(50) 상에 텅스텐 질화막(WN)을 형성하고자 하는 경우, 샤워 헤드들(130)은 약 80 내지 100℃ 범위로 가열될 필요가 있다. 이를 위해, 부동액은 100 내지 125℃ 범위로 가열될 수 있다. 부동액은 물과 달리, 100℃ 이상으로 가열할 수 있다는 장점이 있다.
따라서, 가열된 액체(175)를 이용하면, 상대적으로 온도가 낮은 샤워 헤드들(130)의 가장자리의 온도를 높임으로서, 샤워 헤드들(130)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 샤워 헤드들(130)의 가장자리로부터 분사되는 반응 기체들(145)의 온도가 올라가고, 그 결과 반응 기체들(145)이 휘발되지 못하고 잔류물로 샤워 헤드들(130)의 가장자리에 남는 문제가 방지될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에서, 도 1 및 도 3의 구조가 병합될 수도 있다. 따라서, 샤워 헤드들(130)의 사이에 가열된 커튼 기체(165)가 공급되고, 샤워 헤드들(130)의 내부에는 순환 액체 라인(170)이 동시에 배치될 수도 있다. 나아가, 샤워 헤드들(130)의 내부에는 제 2 가열 부재들(150)이 더 배치될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판의 처리 방법을 설명한다. 이 실시예에 따른 반도체 기판의 처리 방법은 전술한 반도체 제조 장치를 이용하여 수행할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(115) 내의 서셉터들(120) 상에 반도체 기판(50)들을 로딩한다. 챔버(115)의 샤워 헤드들(130)의 사이에 커튼 기체(165)를 공급하고, 샤워 헤드들(130)의 가장자리 부분을 가열한다. 그리고, 샤워 헤드들(130)을 통해서 챔버(115) 내로 반응 기체들(145)을 공급한다.
반응 기체들(145)은 반도체 기판(50) 상에 박막을 형성하거나 또는 반도체 기판(50) 또는 그 위의 박막을 식각하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 반응 기체들(145)은 WF6, W(CO)6 또는 WCl6과 같은 텅스텐 소스 기체의 일부와 NH3, N2, B2H6, SiH4 또는 S2H6와 같은 환원 기체의 일부를 포함할 수 있고, 이 경우 반도체 기판(50) 상에는 WN 박막이 형성될 수 있다.
예를 들어, 샤워 헤드들(130)의 가장자리 부분은 가열된 커튼 기체(165)를 샤워 헤드들(130)의 사이에 공급함으로써 가열될 수 있다. 다른 예로, 샤워 헤드들(130)의 가장자리 부분은 제 2 가열 부재들(150)을 이용하여 가열될 수 있다.
다른 예로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 샤워 헤드들(130)의 가장자리 부분은 샤워 헤드들(130)의 내부에 가열된 액체(175)를 순화시켜 가열될 수 있다. 전술한 WN 박막 증착의 경우, 액체(175)는 100 내지 125℃ 범위로 가열된 부동액을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실험예에 따른 누적 웨이퍼 수에 따른 박막 증착 두께 및 파티클 수의 변화를 보여주는 그래프이다. 도 5에서, 박막 증착 두께는 챔버(도 1의 115)의 벽에서 측정되었고, 반도체 기판으로는 실리콘으로 구성된 웨이퍼가 이용되었다. 파티클 수의 변화는 WN 박막 증착 전후에 0.065 ㎛ 이상의 크기의 변화로 측정되었다.
도 5를 참조하면, 누적 웨이퍼 수가 약 10,000장이 되었을 때 파티클이 약 100 개로 크게 증가하였다. 하지만, 이후 챔버(도 1의 115)를 개방하지 않고 건식 세정(D/C)만으로 파티클의 수는 거의 0에 가까워졌다. 따라서, 건식 세정(D/C)을 적절하게 추가함으로써 파티클의 수는 약 20 개 이하로 낮출 수 있었다.
반복적인 실험 결과에 의하면, 건식 세정(D/C)은 웨이퍼가 약 5,000장 진행될 때마다 진행해도, 파티클의 수는 크게 증가하지 않았다. 챔버(도 1의 115)를 개방한 상태에서의 습식 세정은 웨이퍼가 약 40,000장 단위로 진행될 때까지 생략될 수 있었다. 이에 비해서, 종래에는 웨이퍼가 약 200장 진행될 때마다 건식 세정 및 습식 세정을 진행했었다. 따라서, 본 발명에 따르면, 챔버(도 1의 115) 및 샤워 헤드들(도 1의 130)의 세정 주기를 종래보다 크게 늘릴 수 있고, 따라서 반도체 제조 장치의 운영 효율을 크게 증가시킬 수 있다.
발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
본 발명에 따른 반도체 제조 장치에 의하면, 샤워 헤드들의 가운데와 가장자리의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 이에 따라, 샤워 헤드들의 가장자리 부분에서 분사된 반응 기체들이 휘발되지 않아 잔류물로 남아 생기는 챔버 내의 파티클 발생을 크게 감소시킬 수 있다. 파티클의 감소는 이러한 반도체 제조 장치를 이용하여 제조되는 반도체 소자의 신뢰도를 높일 수 있다.
나아가, 이러한 파티클의 감소는 반도체 제조 장치의 세정 주기를 길게 할 수 있다. 따라서, 반도체 제조 장치의 운영 효율이 증대될 수 있다.

Claims (20)

  1. 커버 플레이트를 포함하는 챔버;
    상기 챔버 내에 반도체 기판을 각각 안착시키기 위한 복수의 서셉터들;
    상기 챔버 내부로 반응 기체를 공급하도록 상기 커버 플레이트에 배치된 복수의 샤워 헤드들; 및
    상기 복수의 샤워 헤드들의 사이에 가열된 커튼 기체를 공급하기 위해 상기 커버 플레이트에 연결된 커튼 기체 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 커튼 기체를 가열하기 위해 상기 커튼 기체 라인에 배치된 제 1 가열 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 커버 플레이트는 상기 복수의 샤워 헤드들의 사이의 일부분에 상기 커튼 기체 라인과 연결된 복수의 홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 커튼 기체는 질소, 아르곤 또는 수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 샤워 헤드들은 내부에 제 2 가열 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 가열 부재는 상기 복수의 샤워 헤드들의 가장자리 부분에 제공되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 가열 부재는 상기 복수의 샤워 헤드들의 가장자리에 배치된 부분이 상기 복수의 샤워 헤드들의 가운데에 배치된 부분보다 높게 가열되도록 멀티-존을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  8. 커버 플레이트를 포함하는 챔버;
    상기 챔버 내에 반도체 기판을 각각 안착시키기 위한 복수의 서셉터들;
    상기 챔버 내부로 반응 기체를 공급하기 위해 상기 커버 플레이트에 배치된 복수의 샤워 헤드들; 및
    상기 복수의 샤워 헤드들을 가열하기 위해 상기 복수의 샤워 헤드들의 내부에 가열된 액체를 순환시키기 위한 순환 액체 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 순환 액체 라인은 상기 복수의 샤워 헤드들의 가장자리 부분을 순환하도록 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 순환 액체 라인은 상기 커버 플레이트를 통해서 상기 복수의 샤워 헤드들에 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 순환 액체 라인을 순환하는 상기 액체는 부동액을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 부동액은 100 내지 250 ℃ 범위의 온도로 가열된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 복수의 샤워 헤드들의 사이에 커튼 기체를 공급하기 위해 상기 커버 플레이트에 연결된 커튼 기체 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  14. 챔버 내의 복수의 서셉터들 상에 반도체 기판들을 로딩하는 단계;
    상기 챔버의 커버 플레이트에 배치된 복수의 샤워 헤드들의 사이에 커튼 기체를 공급하는 단계;
    상기 복수의 샤워 헤드들의 가장자리 부분을 가열하는 단계; 및
    상기 복수의 샤워 헤드들을 통해서 상기 챔버 내로 반응 기체들을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 처리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 복수의 샤워 헤드들의 가장자리 부분을 가열하는 단계는, 제 1 가열 부재를 이용하여 상기 커튼 기체를 가열하여 공급함으로써 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 처리 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 복수의 샤워 헤드들의 가장자리 부분을 가열하는 단계는, 상기 복수의 샤워 헤드들 내부의 제 2 가열 부재를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 처리 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 복수의 샤워 헤드들의 가장자리 부분을 가열하는 단계는, 상기 복수의 샤워 헤드들 내부에 가열된 액체를 순환시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 처리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 액체는 부동액을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 처리 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 부동액은 100 내지 250 ℃ 범위의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 처리 방법.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 반응 기체는 상기 반도체 기판 상에 텅스텐 질화 막(WN)을 형성하기 위해 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 처리 방법.
KR1020070003955A 2007-01-12 2007-01-12 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 기판의 처리 방법 KR100791010B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070003955A KR100791010B1 (ko) 2007-01-12 2007-01-12 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 기판의 처리 방법
US12/007,517 US20080214012A1 (en) 2007-01-12 2008-01-11 Apparatus and method for fabricating semiconductor devices and substrates
US13/459,275 US20120216954A1 (en) 2007-01-12 2012-04-30 Apparatus and method for fabricating semiconductor devices and substrates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070003955A KR100791010B1 (ko) 2007-01-12 2007-01-12 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 기판의 처리 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100791010B1 true KR100791010B1 (ko) 2008-01-03

Family

ID=39216462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070003955A KR100791010B1 (ko) 2007-01-12 2007-01-12 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 기판의 처리 방법

Country Status (2)

Country Link
US (2) US20080214012A1 (ko)
KR (1) KR100791010B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2107593A3 (en) * 2008-03-31 2011-12-14 NGK Insulators, Ltd. Apparatus for depositing silicon-based thin film and method for depositing silicon-based thin film

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5444961B2 (ja) 2009-09-01 2014-03-19 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法
EP2360293A1 (en) 2010-02-11 2011-08-24 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Method and apparatus for depositing atomic layers on a substrate
EP2362411A1 (en) 2010-02-26 2011-08-31 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Apparatus and method for reactive ion etching
EP2441860A1 (en) * 2010-10-13 2012-04-18 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Apparatus and method for atomic layer deposition on a surface
CN103074602A (zh) * 2012-01-21 2013-05-01 光达光电设备科技(嘉兴)有限公司 化学气相沉积设备的反应腔室
US9111980B2 (en) * 2012-09-04 2015-08-18 Applied Materials, Inc. Gas exhaust for high volume, low cost system for epitaxial silicon deposition

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030031183A (ko) * 2000-09-15 2003-04-18 맷슨 써멀 프로덕츠 게엠베하 열 처리된 반도체 기판상의 오염을 감소시키기 위한 장치및 방법
KR20050087774A (ko) * 2001-01-18 2005-08-31 후지쯔 가부시끼가이샤 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6143082A (en) * 1998-10-08 2000-11-07 Novellus Systems, Inc. Isolation of incompatible processes in a multi-station processing chamber
US6451692B1 (en) * 2000-08-18 2002-09-17 Micron Technology, Inc. Preheating of chemical vapor deposition precursors
KR100756107B1 (ko) * 2001-02-09 2007-09-05 동경 엘렉트론 주식회사 성막 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030031183A (ko) * 2000-09-15 2003-04-18 맷슨 써멀 프로덕츠 게엠베하 열 처리된 반도체 기판상의 오염을 감소시키기 위한 장치및 방법
KR20050087774A (ko) * 2001-01-18 2005-08-31 후지쯔 가부시끼가이샤 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2107593A3 (en) * 2008-03-31 2011-12-14 NGK Insulators, Ltd. Apparatus for depositing silicon-based thin film and method for depositing silicon-based thin film

Also Published As

Publication number Publication date
US20120216954A1 (en) 2012-08-30
US20080214012A1 (en) 2008-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100791010B1 (ko) 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 기판의 처리 방법
KR100628888B1 (ko) 샤워 헤드 온도 조절 장치 및 이를 갖는 막 형성 장치
CN103493180B (zh) 半导体基板处理系统
US7198447B2 (en) Semiconductor device producing apparatus and producing method of semiconductor device
TWI529775B (zh) 負載閉鎖批式臭氧硬化
US20110147363A1 (en) Multifunctional heater/chiller pedestal for wide range wafer temperature control
US20090250008A1 (en) Gas treatment apparatus
KR101745075B1 (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체
KR20160006630A (ko) 프로세스 챔버의 기판 업스트림 프리-베이킹 장치 및 방법
US9945570B2 (en) Unit and method for cooling, and apparatus and method for treating substrate
US20090165720A1 (en) Substrate treating apparatus
KR20090127323A (ko) 고효율의 비플라즈마 처리를 실행하기 위한 처리 시스템 및 방법
CN107230655B (zh) 用于等离子体处理的双区式加热器
JP6095172B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置
US20170186634A1 (en) Substrate processing apparatus
JP7211716B2 (ja) ハロゲン除去モジュールならびに関連のシステムおよび方法
TW201236078A (en) Substrate processing apparatus, substrate supporting tool and method of manufacturing semiconductor device
JP2007515781A (ja) 広範囲温度チャック装置
JP5378193B2 (ja) プラズマ成膜装置及び成膜方法
JP2014192484A (ja) 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
US20170004982A1 (en) Batch processing apparatus
JP4218360B2 (ja) 熱処理装置及び熱処理方法
JP2005259902A (ja) 基板処理装置
JP2008106366A (ja) 成膜装置
TWI776396B (zh) 用於沉積低介電常數介電膜的系統及方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121130

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131129

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee