KR19980069635A - 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터 - Google Patents

Abstract

폴리(Poly) 형성공정시 필요한 공정가스를 챔버내에 공급하기 위한 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터에 관한 것이다.

본 발명의 구성은 웨이퍼(W) 상에 설치되어 공정가스가 균일하게 증착될 수 있도록 하는 탑 플레이트(8)를 통해 폴리를 형성하기 위한 공정가스를 공급하기 위한 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터에 있어서, 외부의 가스라인과 연결된 복수개의 가스공급통로(11)(12)(13)를 각각 독립적으로 형성하고, 각각의 가스분사출구(11a)(12a)(13a) 위치를 다르게 분산시켜 설치하며, 상기 각 가스공급통로에는 가스유량제어장치(14)(15)(16)를 각각 설치하여 이루어진 것이다.

따라서 각 가스공급통로의 가스분사출구 위치가 다수곳으로 분포되어 공정가스의 분사가 균일하게 이루어지게 됨으로써 균일한 증착 및 열균형이 유지되어 폴리 형성시 공정의 안정화 및 균일도가 유지되는 것이고, 각 가스공급통로를 통해 공급되는 공정가스의 공급량이 개별적으로 조절되어 폴리 형성시 균일도 및 특성 제어가 가능한 효과가 있다.

Description

반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터

본 발명은 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터(Gas Injector)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리(Poly) 형성공정시 필요한 공정가스를 챔버내에 공급하기 위한 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터에 관한 것이다.

일반적으로 반도체장치는 사진, 식각, 박막형성등 많은 공정을 반복적으로 수행하여 제조되는 것으로, 반도체장치의 고집적화 및 고용량화에 따라 메모리(Memory) 소자의 캐패시터(Capacitor) 용량을 늘리기 위한 방법으로 실리콘막 상에 반구형 폴리를 성장시켜 표면적을 넓히는 기술이 최근 개발었다.

도1은 상기와 같은 반구형 폴리를 형성하기 위한 공정챔버를 나타낸 것으로, 종래의 공정챔버는 진공상태를 유지하는 베이스(1)와 내측튜브(2) 내부에 서셉터(Susceptor)(3)가 구비되어 있고, 이 서셉터(3) 상에 웨이퍼(W)가 놓여지게 되며, 내측튜브(2)의 바깥쪽에는 외측튜브(4)가 구비되고, 외측튜브(4)의 바깥쪽에는 히터케이스(5)가 구비된 구성이다.

히터케이스(5)는 공정챔버의 뚜껑 역할을 하는 것으로, 재질은 흑연(Graphite)으로 이루어져 있으며, 공정챔버 내부의 온도를 안정시키기 위하여 내부에 히팅코일(6)이 감겨져 있어 약 450℃로 열을 가해준다.

외측튜브(4)는 RF(Radio Frequency) 클리닝시 전극이 연결되어 애노드(Anode) 역할을 하며, 재질은 흑연으로 이루어져 있다. 내측튜브(2)는 석영(Quartz)로 이루어져 있고, 외측튜브(4)에 공정가스가 증착되는 것을 방지하도록 차단하게 되며, 공정챔버의 진공상태를 유지하기 위한 역할을 한다.

또한 폴리 형성시 필요한 공정가스를 내측튜브(2) 내에 분사하기 위한 가스 인젝터(Gas Injector)(7)가 구비된 것으로, 가스 인젝터(7)는 석영재질로 제조되고 관형태로 형성되어 외부의 가스라인(도시 안됨)과 연결되며, 내측튜브(2) 내에 위치되어 개구된 끝단으로 공정가스를 분사하도록 되어 있다.

그리고 서셉터(3) 상에는 탑 플레이트(Top Plate)(8)가 구비되어 있고, 이 탑 플레이트(8)는 흑연으로 이루어져 웨이퍼(W)가 놓이는 서셉터(3)와 소정의 간격을 유지하여 설치되며, 미세한 구멍이 다수개 형성되어 가스 인젝터(7)로부터 분사된 공정가스가 미세한 다수개의 구멍을 통해 웨이퍼(W) 상에 균일하게 증착될 수 있도록 되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 공정설비는 공정가스의 분사를 위한 가스 인젝터(7)의 분사위치가 특정부위, 즉 탑 플레이트(8)의 일측에 고정되어 한 쪽에서 집중적으로 분사됨으로써 공정가스가 분사되는 위치와 인접한 내측튜브(2)의 특정부위에 쉽게 증착되어 파티클(Particle)에 의한 공정불량을 유발하게 되었고, 공정가스는 저온이므로 분사위치의 온도가 다른 부분보다 낮아져 전체적으로 열균형을 유지할 수 없었다.

또한 공정가스가 탑 플레이트(8)의 미세한 구멍을 통과하여 웨이퍼(W) 상에 증착되는 과정에서도 공정가스가 한 쪽에서 분사되므로 공정가스가 분사되는 위치에서 가까운쪽이 먼쪽보다 많이 통과하여 균일한 폴리를 형성할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 폴리 형성을 위한 공정가스의 분사위치를 여러곳으로 분산시키고 개별적으로 가스분사량을 조절할 수 있도록 함으로써 균일한 공정가스의 공급으로 폴리 형성시 공정의 안정화 및 균일도를 유지할 수 있는 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 내측튜브와 공정가스 분사위치를 이격시켜 내측튜브에 증착되어 발생되는 파티클을 방지할 수 있고, 공정가스가 예열되어 공급될 수 있도록 함으로써 공정을 보다 활성화시키고 온도의 불균형을 억제할 수 있는 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터를 제공하는 데 있다.

도1은 종래의 가스 인젝터가 설치된 공정챔버의 구성도이다.

도2는 본 발명에 따른 가스 인젝터가 설치된 공정챔버의 구성도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 베이스2 : 내측튜브

3 : 서셉터4 : 외측튜브

5 : 히터케이스6 : 히팅코일

7, 10 : 가스 인젝터11, 12, 13 : 가스공급통로

11a, 12a, 13a : 가스분사출구14, 15, 16 : 가스유량제어장치

상기의 목적은 웨이퍼상에 설치되어 공정가스가 균일하게 증착될 수 있도록 하는 탑 플레이트를 통해 폴리를 형성하기 위한 공정가스를 공급하기 위한 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터에 있어서, 가스라인과 연결된 복수개의 가스공급통로를 각각 독립적으로 형성하고, 각각의 가스분사출구 위치를 다르게 분산시켜 설치함을 특징으로 하는 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터에 의해 달성될 수 있다.

이때 상기 각각의 가스분사출구는 탑 플레이트 상에 위치되도록 하여 분산시키고, 각각의 가스공급통로에 가스유량제어장치(Mass Flow Controller)를 설치하여 각각의 가스공급통로를 통해 분사되는 공정가스의 공급량이 제어되도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터를 나타낸 것으로, 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 부여하고 상세한 설명은 생략하기로 한다. 본 발명은 도2에 도시된 바와 같이 베이스(1)와 내측튜브(2)가 하나의 챔버를 구성하게 되고, 이 내부에 웨이퍼(W)가 놓여지는 서셉터(3)가 구비되어 있다.

서셉터(3)에 놓여진 웨이퍼(W)의 상부에는 탑 플레이트(8)가 소정높이로 이격설치되고, 이 탑 플레이트(8)에는 미세한 구멍이 다수개 형성되어 공정가스가 상기 미세한 구멍을 통해 균일하게 증착될 수 있도록 되어 있다.

또한 내측튜브(2)의 외측에 외측튜브(4)가 구비되고, 외측튜브(4)의 외측에 히터케이스(5)가 구비된 구성이다.

이때 본 발명의 가스 인젝터(10)는 폴리를 형성하기 위한 공정가스를 챔버내에 분사하기 위한 것으로, 각각 독립적으로 분리형성된 복수개의 가스공급통로(11)(12)(13)를 구비하여 이루어지고, 외부의 가스라인과 연결되어 그 끝단인 가스분사출구(11a)(12a)(13a)가 탑 플레이트(8)의 상부에 위치하게 되며, 각 가스공급통로(11)(12)(13)는 석영재질로 제조된다.

또한 각 가스분사출구(11a)(12a)(13a)는 각각 고르게 분포되어 균일한 가스공급이 이루어지도록 되어 있고, 각 가스공급통로가 탑 플레이트(8)의 상부까지 연장되어 챔버내에 위치하는 길이가 길어지게 됨으로써 가스공급통로(11)(12)(13)를 통해 흐르는 과정에서 챔버 내부의 온도에 의해 가스의 온도가 상승되어 분사되어지도록 되어 있다.

그리고 각 가스공급통로(11)(12)(13)에는 가스유량제어장치(14)(15)(16)가 각각 설치되어 독립적으로 공급가스량을 제어할 수 있도록 구성된 것이다.

이러한 구성의 본 발명은 가스분사출구(11a)(12a)(13a)의 위치가 탑 플레이트(8) 상에 위치되어 고르게 분포된 것이므로 균일한 가스공급이 이루어지게 되어 탑 플레이트(8)의 미세한 구멍을 통해 공급된 공정가스가 웨이퍼(W)상에 균일하게 증착되어지고, 공정가스가 한 쪽으로 편중되어 분사되지 않아 내측튜브(2)의 특정위치에 증착되어 파티클을 유발하는 것이 미연에 방지되며, 저온의 공정가스가 한 쪽에서 편중되어 공급되지 않아 전체적으로 열균형을 유지할 수 있게 된다.

또한 가스공급통로(11)(12)(13)가 탑 플레이트(8)의 상부까지 연장되어 챔버내부에 위치하는 가스공급통로(11)(12)(13)의 길이가 길어지게 됨으로써 가스공급통로(11)(12)(13)를 통과하는 과정에서 공정가스가 챔버내부의 온도에 의해 히팅되어 온도를 상승시키게 되므로 공정가스의 반응을 더욱 안정화시킬 수 있다.

그리고 각 가스공급통로(11)(12)(13)에는 가스유량제어장치(14)(15)(16)가 각각 설치된 것이므로, 각각의 가스공급통로(11)(12)(13)를 통해 분사되는 가스량을 개별적으로 조절할 수 있는 것이고, 이로인해 폴리 형성시 균일도 및 특성의 제어가 가능하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터에 의하면, 각 가스공급통로의 가스분사출구 위치가 다수곳으로 분포되어 공정가스의 분사가 균일하게 이루어지게 됨으로써 균일한 증착 및 열균형이 유지되어 폴리 형성시 공정의 안정화 및 균일도가 유지되는 것이고, 각 가스공급통로를 통해 공급되는 공정가스의 공급량이 개별적으로 조절되어 폴리 형성시 균일도 및 특성 제어가 가능한 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

1. 웨이퍼상에 설치되어 공정가스가 균일하게 증착될 수 있도록 하는 탑 플레이트를 통해 폴리를 형성하기 위한 공정가스를 공급하기 위한 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터에 있어서,

   외부의 가스라인과 연결된 복수개의 가스공급통로를 각각 독립적으로 형성하고, 각각의 가스분사출구 위치를 다르게 분산시켜 설치함을 특징으로 하는 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 가스분사출구는 탑 플레이트 상에 위치되도록 하여 분산시킴을 특징으로 하는 상기 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 각 가스공급통로에 가스유량제어장치를 설치하여 각각의 가스공급통로를 통해 분사되는 공정가스의 공급량이 제어되도록 함을 특징으로 하는 상기 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 가스공급통로는 석영으로 제조됨을 특징으로 하는 상기 반도체 제조용 공정챔버의 가스 인젝터.