KR101206975B1 - Semiconductor Processing Apparatus having Shower Head Generating Plasma - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체공정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 등과 같은 기판의 표면을 식각, 증착 등의 반도체공정을 수행하기 위하여 플라즈마를 발생시키는 샤워헤드를 구비한 반도체공정장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor processing apparatus, and more particularly, to a semiconductor processing apparatus having a shower head for generating a plasma in order to perform a semiconductor process such as etching or depositing a surface of a substrate such as a wafer.
본 발명은 챔버와, 상기 챔버의 내부 하측에 설치되어 반도체 처리될 기판을 지지하는 기판지지대와, 상기 챔버의 상측에 설치되는 RF전극과, 상기 RF전극의 하부에 소정의 간격을 두고 설치되며 다수개의 분사관들이 일체로 형성된 제 1 샤워헤드와, 상기 제 1 샤워헤드와 소정의 간격을 두고 설치되며 상기 분사관들이 각각 끼워지는 제 1 관통공과 다수개의 제 2 관통공이 형성된 제 2 샤워헤드를 포함하며, 상기 제 1 샤워헤드에 형성된 분사관들의 상측에 플라즈마형성부가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체공정장치를 개시한다. 본 발명에 따른 반도체공정장치는 플라즈마형성부를 샤워헤드와 일체로 구성하고 플라즈마형성부에서만 플라즈마를 형성함으로써 RF전극 및 샤워헤드의 구조를 간단히 할 수 있는 이점이 있다.The present invention provides a chamber, a substrate support for supporting a substrate to be processed in the lower side of the chamber to support the semiconductor processing, an RF electrode installed on the upper side of the chamber, and a predetermined interval at a lower portion of the RF electrode. A first shower head integrally formed with three injection pipes, and a second shower head provided with a plurality of second through holes and a first through hole into which the injection pipes are fitted, respectively, and having a predetermined distance from the first shower head. In addition, the present invention discloses a semiconductor processing apparatus, characterized in that the plasma forming portion is formed on the upper side of the injection pipe formed in the first shower head. The semiconductor processing apparatus according to the present invention has the advantage of simplifying the structure of the RF electrode and the shower head by forming the plasma forming unit integrally with the shower head and forming the plasma only in the plasma forming unit.
반도체공정, 샤워헤드, 플라즈마, 증착 Semiconductor Process, Shower Head, Plasma, Deposition
Description
도 1a는 종래의 반도체공정장치를 보여주는 단면도이다.1A is a cross-sectional view illustrating a conventional semiconductor processing apparatus.
도 1b는 도 1a에서 'A' 부분을 확대한 부분확대단면도이다.FIG. 1B is a partially enlarged cross-sectional view illustrating the portion 'A' in FIG. 1A.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체공정장치를 보여주는 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 3는 도 2의 반도체공정장치의 제 1 샤워헤드를 보여주는 평면도이다.3 is a plan view illustrating a first shower head of the semiconductor processing apparatus of FIG. 2.
도 4a는 도 2에서 'C' 부분을 확대한 부분확대단면도이다.4A is a partially enlarged cross-sectional view illustrating an enlarged portion 'C' in FIG. 2.
도 4b 및 도 4c는 각각 도 2의 반도체공정장치의 변형례들을 보여주는 부분확대단면도들이다.4B and 4C are partially enlarged cross-sectional views illustrating modified examples of the semiconductor processing apparatus of FIG. 2, respectively.
도 5은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체공정장치를 보여주는 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor processing apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 6a는 도 5에서 'D' 부분을 확대한 부분확대단면도이다.FIG. 6A is a partially enlarged cross-sectional view illustrating an enlarged portion 'D' in FIG. 5.
도 6b는 도 5의 반도체공정장치의변형례를 보여주는 부분확대단면도이다.6B is a partially enlarged cross-sectional view illustrating a modification of the semiconductor processing apparatus of FIG. 5.
***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ********** Explanation of symbols for main parts of drawing *****
100 : 챔버 200 : RF전극100: chamber 200: RF electrode
310 : 제 1 샤워헤드 320 : 제 2 샤워헤드310: first showerhead 320: second showerhead
410 : 기판지지대420 : 배기관410: substrate support 420: exhaust pipe
510 : 반응가스공급관520 : 원료가스공급관510: reaction gas supply pipe 520: raw material gas supply pipe
600 : 플라즈마발생부 650 : 분사관600: plasma generating unit 650: injection tube
본 발명은 반도체공정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 등과 같은 기판의 표면에 대하여 식각, 증착 등의 반도체공정을 수행하는 플라즈마를 발생시키는 샤워헤드를 구비한 반도체공정장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
반도체공정장치란 진공상태에서 플라즈마 현상 등 물리적 또는 화학적 반응을 이용하여 기판을 식각하거나, 증착하는 등 반도체공정을 수행하는 장치를 말한다. 반도체공정장치는 일반적으로 반도체공정을 수행하기 위하여 챔버 내에 설치된 샤워헤드를 통하여 반응가스가 주입되며, 주입된 반응가스는 전원 인가에 의하여 챔버 내에 플라즈마를 형성하게 되고, 챔버 내에 형성된 라디칼 등의 플라즈마 상태 물질에 의하여 기판의 표면은 반도체공정의 목적에 따라서 식각되거나, 증착되는 등 반도체공정이 수행된다.The semiconductor processing apparatus refers to an apparatus for performing a semiconductor process, such as etching or depositing a substrate using a physical or chemical reaction such as a plasma phenomenon in a vacuum state. In the semiconductor processing apparatus, a reaction gas is generally injected through a shower head installed in a chamber to perform a semiconductor process, and the injected reaction gas forms a plasma in the chamber by applying power, and a plasma state such as radicals formed in the chamber is applied. The surface of the substrate is etched or deposited according to the purpose of the semiconductor process by the material, and the semiconductor process is performed.
그리고 반도체공정을 수행하기 위하여 챔버 내에 주입되는 가스는 반응가스와 증착처리 등을 수행하기 위한 원료가스로 구성된다.In addition, the gas injected into the chamber to perform the semiconductor process is composed of a reaction gas and a source gas for performing a deposition process.
그런데 종래의 반도체공정장치는 반도체공정을 수행하기 위하여 플라즈마가 형성될 때 챔버 내의 아크(Arc) 발생, 이온의 충돌, 이온주입 등에 의하여 기판 및 기판에 형성된 회로소자에 손상을 초래하여 공정불량을 야기할 수 있는 문제점이 있다.However, the conventional semiconductor processing apparatus causes damage to the substrate and the circuit elements formed on the substrate due to arc generation, collision of ions, ion implantation, etc. in the chamber when plasma is formed to perform the semiconductor process, resulting in process defects. There is a problem that can be done.
한편 대한민국 공개특허 10-2005-0087405호, 10-2003-0085195호 등에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 플라즈마를 샤워헤드에서 형성한 후에 샤워헤드에 형성된 분사공을 통하여 챔버 내부의 처리공간으로 플라즈마 상태의 물질을 분사하도록 하는 구성을 가지는 반도체공정장치를 제시하고 있다.On the other hand, in the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2005-0087405, 10-2003-0085195, etc., in order to solve the above problems, after forming the plasma in the shower head through the injection hole formed in the shower head to the processing space inside the chamber A semiconductor processing apparatus having a configuration for injecting a substance in a plasma state is proposed.
도 1a는 종래의 반도체공정장치를 보여주는 단면도이고, 도 1b는 도 1a에서 'A' 부분을 확대한 부분확대단면도이다.종래의 반도체공정장치는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 챔버(10)와, 챔버(10)의 상측에 설치된 RF전극(20)과, RF전극(20)과 일정한 간격을 두고 설치된 샤워헤드부(30)를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 샤워헤드부(30)는 소정의 간격을 두고 설치된 제 1 샤워헤드(31) 및 제 2 샤워헤드(32)로 구성된다. 1A is a cross-sectional view illustrating a conventional semiconductor processing apparatus, and FIG. 1B is a partially enlarged cross-sectional view of an enlarged portion 'A' in FIG. 1A. [0007] A conventional semiconductor processing apparatus is shown in FIGS. 1A and 1B. 10), the
상기 챔버(10)에는 기판(1)을 지지하기 위한 기판지지대(41), 챔버 내의 압력 및 챔버 내의 가스를 배기하기 위한 배기관(42), 챔버 내에 가스를 공급하기 위한 가스공급시스템(50)이 설치된다. 상기 가스공급시스템(50)은 플라즈마 발생가스 및 플라즈마에 의해 분해되는 반응가스를 공급하는 반응가스공급관(51)과, 증착 처리 등 반도체공정 처리를 위한 원료가스 및 캐리어 가스를 공급하는 원료가스공급관(52)으로 구성된다. 상기 RF전극(20)은 챔버(10)의 내벽 및 제 1,2 샤워헤드(31,32)와 절연됨과 동시에 전원이 공급되도록 연결로드(21)에 의하여 RF방식 또는 DC방식의 외부전원(55)과 전기적으로 연결된다.The
상기 제 1 샤워헤드(31)는 다수개의 관통공(31a)들이 형성된 평판으로 구성되며, 그 상측에는 RF전극(20)에 전원이 인가될 때 플라즈마가 형성되는 플라즈마형성부(60)를 형성하도록 보조평판(33)이 설치된다. The
상기 제 2 샤워헤드(32)는 다수개의 제 1 관통공(32a)들 및 제 2 관통공(32b)들이 형성되며 제 1 샤워헤드(31)와 소정의 간격을 두고 설치되는 평판으로 구성된다. 상기 제 1 관통공(32a)은 플라즈마형성부(60)에 형성된 플라즈마 상태의 물질이 기판으로 분사되도록 제 1 샤워헤드(31)의 관통공(31a)에 끼워진 분사관(65)이 끼워진다.The
상기와 같은 구성을 가지는 종래의 반도체공정장치에 따르면, 반응가스는 RF전극(20) 및 제 1 샤워헤드(31)가 형성하는 공간인 제 1 버퍼부(B1)에 주입된다.According to the conventional semiconductor processing apparatus having the above configuration, the reaction gas is injected into the first buffer portion B1, which is a space formed by the
한편 상기 플라즈마형성부(60)는 RF전극(20)에 전원이 인가될 때 RF전극(20) 및 제 1 샤워헤드(31)의 사이에 형성되어 있는 제 1 버퍼부(B1) 중 플라즈마형성부(60)에만 플라즈마를 형성하도록 구성되며, 플라즈마형성부(60)에 형성된 플라즈마 상태의 물질 중 일부인 라디칼이 분사관(65)을 통하여 기판(1)으로 분사된다.The
한편 증착 처리 등을 위한 원료가스는 제 1 샤워헤드(31) 및 제 2 샤워헤드(32)가 형성하는 공간인, 제 2 버퍼부(B2)와 연결된 원료가스공급관(52)을 통하여 공급되고, 제 2 버퍼부(B2)에 공급된 원료가스는 제 2 샤워헤드(32)에 형성된 제 2 관통공(32b)을 통하여 기판(1)으로 분사된다.On the other hand, the source gas for the deposition process, etc. is supplied through the source
상기와 같은 구성을 가지는 반도체공정장치는 플라즈마 발생 초기의 아크 방전과 이온포격 및 이온주입에 의한 기판(1) 손상을 방지하여 수율저하를 막을 수 있다.The semiconductor processing apparatus having the above-described configuration can prevent the
그런데 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 반도체공정장치는 플라즈마형성부(60)를 구성하도록 하는 보조평판(33)을 추가로 구비함으로써 그 구성이 복잡하며 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.However, the conventional semiconductor processing apparatus having the above configuration has a problem in that the configuration is complicated and the manufacturing cost increases by additionally providing the
또한 종래의 반도체공정장치는 RF전극 및 샤워헤드 사이에서 형성된 플라즈마의 일부를 이루는 라디칼이 손실되어 반도체공정의 증착속도 및 수율을 저하시키는 문제점이 있다.In addition, the conventional semiconductor processing apparatus has a problem that the radicals constituting a part of the plasma formed between the RF electrode and the shower head is lost to reduce the deposition rate and yield of the semiconductor process.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 반도체공정을 위한 라디칼이 분사되는 분사관을 샤워헤드와 일체로 구성하여 그 구조를 간단히 할 수 있는 플라즈마를 발생시키는 샤워헤드를 구비한 반도체공정장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a semiconductor processing apparatus having a shower head for generating a plasma that can simplify the structure by integrally forming a spray pipe in which the radical is injected for the semiconductor process and the shower head to solve the above problems To provide.
본 발명의 다른 목적은 전극 간의 간격이 좁혀지더라도 반도체공정을 위한 라디칼의 손실을 감소시킬 수 있는 플라즈마를 발생시키는 샤워헤드를 구비한 반도체공정장치를 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a semiconductor processing apparatus having a shower head which generates a plasma which can reduce the loss of radicals for a semiconductor process even if the distance between electrodes is narrowed.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 챔버와, 상기 챔버의 내부 하측에 설치되어 반도체 처리될 기판을 지지하는 기판지지대와, 상기 챔버의 상측에 설치되는 RF전극과, 상기 RF전극의 하부에 소정의 간격을 두고 설치되며 다수개의 분사관들이 일체로 형성된 제 1 샤워헤드 와, 상기 제 1 샤워헤드와 소정의 간격을 두고 설치되며 상기 분사관들이 각각 끼워지는 제 1 관통공과 다수개의 제 2 관통공이 형성된 제 2 샤워헤드를 포함하며, 상기 제 1 샤워헤드에 형성된 분사관들의 상측에 플라즈마형성부가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체공정장치를 개시한다.The present invention was created in order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention is provided in the chamber, a substrate support for supporting a substrate to be installed in the lower side of the chamber to be semiconductor processing, and is installed on the upper side of the chamber An RF electrode, a first shower head which is installed at a predetermined interval below the RF electrode, and a plurality of spray tubes are integrally formed, and is installed at a predetermined distance from the first shower head, and the spray tubes are inserted The paper discloses a semiconductor processing apparatus comprising a second shower head having a first through hole and a plurality of second through holes, wherein a plasma forming unit is formed on the upper side of the injection tubes formed in the first shower head.
상기 플라즈마형성부는 상기 제 1 샤워헤드에 형성된 상기 분사관들에 대응되어 상기 제 1 샤워헤드의 상측면에 형성된 복수개의 요홈부들을 포함하여 구성될 수 있다. 또한 상기 플라즈마형성부는 상기 제 1 샤워헤드에 형성된 상기 분사관들에 대응되어 상기 RF전극의 저면에 형성된 복수개의 요홈부들을 추가로 포함하여 구성될 수 있다.The plasma forming unit may include a plurality of recesses formed in an upper surface of the first shower head to correspond to the injection pipes formed in the first shower head. In addition, the plasma forming unit may further include a plurality of recesses formed in the bottom surface of the RF electrode corresponding to the injection pipes formed in the first shower head.
본 발명은 또한 챔버와, 상기 챔버의 내부 하측에 설치되어 반도체 처리될 기판을 지지하는 기판지지대와, 상기 챔버의 상측에 설치되며 RF전원과 연결되어 전원이 인가되며 다수개의 분사관들이 형성된 제 1 샤워헤드와, 상기 제 1 샤워헤드의 하측에 소정의 간격을 두고 설치되며 상기 분사관들이 각각 끼워지는 제 1 관통공과 다수개의 제 2 관통공이 형성된 제 2 샤워헤드를 포함하며, 상기 제 1 샤워헤드의 저면에는 상기 제 2 샤워헤드의 상기 제 2 관통공에 대응되어 플라즈마형성부가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체공정장치를 개시한다.The present invention also provides a chamber, a substrate support installed in the lower side of the chamber to support a substrate to be processed, a first installed on the upper side of the chamber and connected to an RF power source to which power is applied and a plurality of injection tubes are formed. A shower head and a second shower head which is installed at a lower side of the first shower head at predetermined intervals and has a first through hole into which the injection pipes are fitted and a plurality of second through holes, respectively; The bottom surface of the semiconductor processing apparatus is characterized in that the plasma forming portion is formed corresponding to the second through hole of the second shower head.
상기 플라즈마형성부는 상기 제 2 샤워헤드의 상기 제 2 관통공들에 대응되어 상기 제 1 샤워헤드의 저면에 형성된 복수개의 요홈부들을 포함하여 구성될 수 있다. 또한 상기 플라즈마형성부는 상기 제 2 샤워헤드의 상기 제 2 관통공들에 대응되는 상기 제 2 샤워헤드의 상측면에 형성된 복수개의 요홈부들을 추가로 포함하 여 구성될 수 있다.The plasma forming unit may include a plurality of recesses formed in a bottom surface of the first shower head to correspond to the second through holes of the second shower head. The plasma forming unit may further include a plurality of recesses formed in an upper surface of the second shower head corresponding to the second through holes of the second shower head.
상기 제 1 샤워헤드에 형성된 분사관들이 끼워지는 상기 제 1 관통공에는 전기적으로 절연될 수 있도록 절연부재가 개재되거나 절연물질에 의하여 코팅될 수 있다. 또한 상기 요홈부의 수직단면은 상기 요홈부가 형성되는 표면으로부터 그 깊이방향으로 갈수록 그 폭이 더 작아지도록 구성될 수 있다. 또한 상기 요홈부의 수직단면은 테이퍼 형상 또는 곡선형상을 이루어질 수 있다.An insulating member may be interposed or coated by an insulating material to electrically insulate the first through hole into which the injection pipes formed in the first shower head are inserted. In addition, the vertical section of the groove portion may be configured such that its width becomes smaller toward the depth direction from the surface on which the groove portion is formed. In addition, the vertical cross section of the groove may have a tapered shape or a curved shape.
이하 본 발명에 따른 플라즈마를 발생시키는 샤워헤드를 구비한 반도체공정장치에 관하여 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a semiconductor processing apparatus having a shower head generating plasma according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments and the accompanying drawings.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체공정장치는 도 2 내지 도 4a에 도시된 바와 같이, 내부에 개폐 가능한 처리공간(S)이 형성된 챔버(100)와, 챔버(100)의 저면에 설치되어 기판(1)을 지지하는 기판지지대(410)와, 챔버(100)의 상측에 설치되는 RF전극(200)과, RF전극(200)의 하측에 소정의 간격을 두고 설치되는 제 1 샤워헤드(310)와 제 1 샤워헤드(310)와 소정의 간격을 두고 설치되는 제 2 샤워헤드(320)를 포함하며 구성된다.The semiconductor processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, as shown in Figures 2 to 4a, is provided in the
상기 챔버(100)는 기판(1)의 반도체처리를 위하여 밀폐된 공간을 형성하는 구조물로서, 다양한 형상 및 재질에 의하여 구성될 수 있으며, 배기관(420)이 설치되는 챔버본체(110) 및 챔버본체(110)의 상부에 실링부재(미도시)가 개재되어 탈착 가능하게 밀폐 결합되는 상부플레이트(120)로 구성될 수 있다. 상기 챔버(100)는 도시하지 않았지만, 측벽에 기판(1)의 입출을 위한 개구부가 형성될 수 있으며, 상기 개구부는 처리공간을 밀폐시킬 수 있도록 게이트 밸브 등에 의하여 개폐된다. 상기 상부플레이트(120) 및 챔버본체(110)는 도시된 바와 같이, 전기적으로 접지되는 것이 바람직하다.The
상기 챔버(100)에 설치되는 배기시스템은 챔버 내의 압력을 조절하거나 반도체공정을 마친 가스들을 외부로 배기하는 역할을 수행하게 되며, 챔버(100)의 외측에 설치된 진공펌프(미도시)와, 진공펌프와 연결되는 배기관(420)으로 구성된다.The exhaust system installed in the
상기 기판지지대(410)는 반도체처리를 위한 기판(1)을 지지하도록 챔버본체(110)의 저면에 설치된다. 상기 기판지지대(410)는 기판(1)의 위치를 정렬하기 위한 위치정렬부(미도시), 기판(1)의 온도분포를 균일하게 하기 위한 온도제어부(미도시) 등이 설치될 수 있다.The
상기 RF전극(200)은 플라즈마를 형성하기 위하여 전원이 인가되는 전극으로서, 판상의 전도성 부재로 구성되며, 챔버(100)의 외측에 설치된 외부전원(550)과 연결되며, 도시된 바와 같이, 챔버(100)와 절연부재(315)에 의하여 상부플레이트(120)와 절연된 상태로 외부전원(550)과 연결되도록 연결로드(210)에 의하여 연결된다.The
상기 제 1 샤워헤드(310)는 도 2 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 제 1 버퍼부(B1)를 이루도록 RF전극(200)과의 전기적 절연을 위한 절연부재(315)가 개재된 상태로 RF전극(200)의 하측에 소정의 간격을 두고 설치되며, 원형 또는 다각형 형상의 판상부재로서, 플라즈마형성부(600)에서만 플라즈마를 형성하도록 전도성 재질을 가진다. As shown in FIGS. 2 and 4A, the
상기 제 1 샤워헤드(310)는 도 4a에 도시된 바와 같이, 일정한 패턴으로 배 열된 다수개의 분사관(650)들이 제 2 샤워헤드(320)를 관통하도록 하측으로 돌출되어 형성되며 상기 분사관(650)들은 각각 제 2 샤워헤드(320)에 형성된 제 1 관통공(321)에 삽입된다.As shown in FIG. 4A, the
이때 상기 제 1 샤워헤드(310)와 RF전극(200)은 반응가스가 플라즈마를 형성될 수 없을 정도의 간격을 이루도록 설치되는데, 상기 제 1 샤워헤드(310)와 RF전극(200)의 간격이 일반적으로 저압 진공분위기의 경우 10㎜ 이내일 때 플라즈마 반응은 발생되지 않기 때문이다. 그러나 압력이 대기압 수준일 경우에는 상기 제 1 샤워헤드(310)와 RF전극(200)의 간격이 수 ㎜ 내에서만 플라즈마 반응이 발생된다. 따라서 압력이 증가할 경우에는 그 증가량 만큼 RF전극(200)과 제 1 샤워헤드(310)의 간격이 줄어야 한다.At this time, the
상기 제 1 샤워헤드(310)는 상측면, 즉 RF전극(200)과 대향되는 면에 후술할 플라즈마형성부(600)가 추가로 형성될 수 있으며, 플라즈마형성부(600)는 분사관(650)들에 각각 대응되는 위치에 형성된다.The
한편 상기 분사관(650)은 제 1 샤워헤드(310)에 기계적 가공 등 다양한 가공방법에 의하여 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 제 1 샤워헤드(310)는 챔버(100)와 전기적으로 연결되어 접지된다. On the other hand, the
상기 제 2 샤워헤드(320)는 제 2 버퍼부(B2)를 이루도록 제 1 샤워헤드(310)와 일정한 간격을 두고 챔버(100)에 설치되며, 원형 또는 다각형 형상의 판상부재로 구성된다.The
상기 제 2 샤워헤드(320)는 다수개의 제 1 관통공(321) 및 제 2 관통공(322) 이 일정한 패턴으로 형성된다. 이때 상기 제 1 관통공(321)은 플라즈마형성부(600)에서 형성된 라디칼이 기판(1)으로 분사되도록 제 1 샤워헤드(310)에 형성된 분사관(650)이 끼워진다. 도 2(도6)에서 도면부호 325는 제 1 샤워헤드(310) 및 제 2 샤워헤드(320)를 챔버(100)에 설치하기 위한 하부플레이트를 가리킨다.The
한편 상기 제 1 버퍼부(B1)는 반응가스가 공급되도록 반응가스공급장치(미도시)와 연결된 반응가스공급관(510)과 연결된다. 이때 상기 반응가스공급관(510)의 연결위치 및 구성은 다양하게 변형될 수 있다. 또한 반응가스가 제 1 버퍼부(B1) 내로 균일하게 공급되도록 RF전극(200)의 내측에 다수개의 유로관들이 형성될 수 있다. 여기서 반응가스는 챔버(100)의 상측에서 공급되거나 측면에서 공급될 수 있으며, 반응가스의 공급방식에 따라서 RF전극(200) 등은 다양한 형상 및 구조가 가능하다.Meanwhile, the first buffer part B1 is connected to a reaction
상기 제 2 버퍼부(B2)는 증착, 식각 등 반도체처리를 위한 원료가스가 공급되도록 원료가스공급장치(미도시)와 연결된 원료가스공급관(520)과 연결된다. 이때 상기 원료가스공급관(520)의 연결위치 및 구성 반응가스의 공급방식과 유사하게 다양하게 변형될 수 있으며, 그 일예로서 원료가스공급관(520)는 챔버(100)의 측벽을 관통하여 제 2 버퍼부(B2)와 연결되거나, 반응가스공급관(510)과 유사하게 챔버(100)의 상측에서 공급될 수 있다.The second buffer part B2 is connected to a source
한편 상기 플라즈마형성부(600)는 플라즈마가 형성되도록 구성되는바, 다양하게 형성될 수 있다. 물론 플라즈마는 플라즈마형성부(600) 이외에 제 1 버퍼부(B1) 전체에서도 형성될 수 있다.Meanwhile, the
특히 플라즈마형성부(600)에서만 플라즈마를 형성하기 위해서 압력, 반응가스의 종류 및 RF 주파수에 따라서 이온화정도, 전자친화도가 달라지기 때문에 상기 변수들을 고려하여 RF전극(200)과 제 1 샤워헤드(310) 사이의 간격은 플라즈마가 형성되지 않는 크기로 좁히면서 플라즈마형성부(600)에서의 RF전극(200)과 제 1 샤워헤드(310) 사이의 간격은 플라즈마가 형성될 수 있는 크기를 가지도록 조절되어야 한다.In particular, since the ionization degree and electron affinity vary according to the pressure, the type of the reaction gas, and the RF frequency, in order to form the plasma only in the
상기 플라즈마형성부(600)는 도 4a에 도시된 바와 같이, 제 1 샤워헤드(310)에 형성된 분사관(650)의 상측부분에 형성될 수 있으며, 상기 플라즈마형성부(600)는 제 1 샤워헤드(310)의 상측면에 형성되는 복수개의 요홈부(611)들로 구성될 수 있다. 상기 요홈부(611)들은 제 1 샤워헤드(310)의 분사관(650)과 연결되도록 제 1 샤워헤드(310)의 분사관(650)에 대응되는 위치에 형성된다.As shown in FIG. 4A, the
상기 요홈부(611)의 수직단면은 요홈부(611)가 형성되는 표면으로부터 그 깊이방향으로 갈수록 그 폭이 더 작아지게 형성될 수 있으며, 테이퍼 형상, 오목한 곡선형상, 볼록한 곡선형상 등 다양한 형상을 이룰 수 있다.The vertical cross section of the
또한 상기 플라즈마형성부(600)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 플라즈마를 원활하게 형성시키고 그 형성밀도를 높이기 위하여, 제 1 샤워헤드(310)에 형성된 요홈부(611)들에 대응되어 플라즈마를 형성하도록 RF전극(200)의 저면 중 제 1 샤워헤드(310)에 형성된 요홈부(611)들에 대응되는 위치에 형성된 복수개의 요홈부(612)들을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the
상기 RF전극(200)에 형성된 요홈부(612)의 수직단면은 제 1 샤워헤드(310)에 형성된 요홈부(611)들과 같이, 요홈부(612)가 형성되는 표면으로부터 그 깊이방향으로 갈수록 그 폭이 더 작아지게 형성될 수 있으며, 테이퍼 형상, 오목한 곡선형상, 볼록한 곡선형상 등 다양한 형상을 이룰 수 있다.The vertical cross section of the
한편 상기 플라즈마형성부(600)는 도 4c에 도시된 바와 같이, 제 1 샤워헤드에 요홈부(611)들을 형성하지 않고, RF전극(200)에 형성된 요홈부(612)들로만 구성될 수 있다. 이때 상기 요홈부(612)들은 제 1 샤워헤드의 분사관(650)에 대응되는 위치에 형성된다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 4C, the
또한 상기 RF전극(200)에 형성된 요홈부(612)들 각각은 반응가스의 공급을 위한 유로관(미도시)들과 연결될 수 있으며, 이때 상기 제 1 버퍼부(B1)는 소정의 절연물질로 채워질 수 있다.In addition, each of the
한편 본 발명은 RF전극이 제 1 샤워헤드로 대체되는 구성을 가지는 반도체공정장치에도 적용될 수 있다.Meanwhile, the present invention can also be applied to a semiconductor processing apparatus having a configuration in which an RF electrode is replaced with a first shower head.
이하 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체공정장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 제 1 실시예에서의 구성과 다른 부분만 설명하고 동일 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 부여하였으며 그 설명은 편의상 생략한다.Hereinafter, a semiconductor processing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described in detail. Here, only portions different from those in the first embodiment are described, and the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted for convenience.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체공정장치는 도 5 와 도 6a에 도시된 바와 같이, RF전극을 별도로 설치하지 않고 외부에 설치된 RF전원을 제 1 샤워헤드(310)와 연결하여 제 1 샤워헤드(310)를 RF전극으로 사용하며, 반응가스공급관(510) 및 원료가스공급관(520)의 연결위치가 서로 바뀌어 구성된다. 그리고 제 2 샤워헤드(320)는 RF전극인 제 1 샤워헤드(310)와 함께 플라즈마를 형성하도록 하는 전극으로서 활용되며, 전원이 인가될 때 전극으로서 기능을 수행하도록 금속재질로 이루어지며, 챔버(100)의 내벽과 전기적으로 절연되도록 구성한다.In the semiconductor processing apparatus according to the second exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 5 and 6A, the first shower is connected to the
또한, 상기 제 1 샤워헤드(310)과 제 2 샤워헤드(320) 사이에는 전기적으로 절연하도록 절연부재(315)가 개재되어 설치된다. In addition, an insulating
한편 상기 원료가스공급관(520)은 제 1 버퍼부(B1)에 공급되도록 제 1 버퍼부(B1)와 연결되며, 반응가스공급관(510)은 제 2 버퍼부(B2)와 연결된다. 즉, 제 1 실시예에서의 반응가스공급관은 원료가스공급관으로, 원료가스공급관은 반응가스공급관으로 바뀌어 구성된다.The source
한편 상기 플라즈마형성부(600)는 반응가스가 공급되는 제 2 버퍼부(B2)에 형성되어야 하며, 플라즈마형성부(600)는 제 2 샤워헤드(320)에 형성된 제 2 관통공(322)의 상측부분에 형성될 수 있다. Meanwhile, the
즉, 상기 플라즈마형성부(600)는 도 6a에 도시된 바와 같이, 플라즈마를 원활하게 형성하기 위하여, 플라즈마를 형성하도록 RF전극인 제 1 샤워헤드(310)의 저면 중 제 2 샤워헤드(320)에 형성된 제 2 관통공(322)에 대응되는 위치에 형성된 복수개의 요홈부(622)들로 구성될 수 있다.That is, the
또한 상기 플라즈마형성부(600)는 제 1 실시예와 유사하게 도 6b에 도시된 바와 같이, 제 2 샤워헤드(320)의 제 2 관통공(322)과 연결되며, 제 2 샤워헤드(320)의 상측면에 형성되는 복수개의 요홈부(621)들을 추가로 포함하여 구성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 6B, the
상기 요홈부(621, 622)의 수직단면은 요홈부(621, 622)가 형성되는 표면으로 부터 그 깊이방향으로 갈수록 그 폭이 더 작아지게 형성되며, 테이퍼 형상 또는 오목한 곡선형상, 볼록한 곡선형상 등 다양한 형상을 이룰 수 있다.The vertical cross-sections of the
한편 본 발명의 제 2 실시예의 경우, 제 1 샤워헤드(310)가 RF전극으로서 사용되므로 원료가스를 처리공간(S) 내로 분사하기 위한 분사관(650)은 제 1 샤워헤드(310)과 형성되어 있으므로 제 1 샤워헤드(310) 및 제 2 샤워헤드의 전기적 절연을 위하여 제 1 관통공(321)에 끼워질 때 절연부재(323)가 개재되어 결합되는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the second embodiment of the present invention, since the
본 발명에 따른 반도체공정장치는 플라즈마형성부를 샤워헤드와 일체로 구성하고 플라즈마형성부에서만 플라즈마를 형성함으로써 그 구조를 간단히 할 수 있는 이점이 있다.The semiconductor processing apparatus according to the present invention has the advantage of simplifying the structure by forming the plasma forming unit integrally with the shower head and forming the plasma only in the plasma forming unit.
본 발명에 따른 반도체공정장치는 전극과 샤워헤드의 간격을 조절하여 플라즈마 발생하지 않는 영역(dark sheath)을 만들고, 플라즈마형성부에서 플라즈마를 형성시켜 플라즈마 손실을 최소화하여 증착속도 및 수율을 향상시키는 효과가 있다.The semiconductor processing apparatus according to the present invention has an effect of improving a deposition rate and a yield by minimizing plasma loss by adjusting a distance between an electrode and a shower head to form a dark sheath and forming a plasma in a plasma forming unit. There is.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
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