KR19990069670A - Chemical vapor deposition apparatus for semiconductor device manufacturing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체소자 제조용 화학기상증착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판을 다수의 공정챔버로 연속적으로 이동시켜 소정의 박막을 증착하는 연속증착방법을 취하는 반도체소자 제조용 화학기상증착 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a chemical vapor deposition apparatus for manufacturing a semiconductor device taking a continuous deposition method of depositing a predetermined thin film by continuously moving a semiconductor substrate to a plurality of process chambers. will be.
본 발명은 상기 각각의 공정챔버 내의 공정가스를 반도체 기판 상에 골고루 분산되도록 하는 공정가스 분산판의 둘 이상은 노즐의 간격 및 방향이 서로 다르게 형성되어 이루어진다.According to the present invention, two or more of the process gas dispersion plates for uniformly dispersing the process gas in each of the process chambers on the semiconductor substrate are formed with different nozzle spacings and directions.
본 발명은 상기 각각의 공정챔버 내의 반도체 기판을 고정하는 서셉터(Susceptor)는 회전가능하여 상기 각 공정챔버 마다 상기 반도체 기판은 다른 각도로 배열하여 이루어진다.According to the present invention, a susceptor for fixing a semiconductor substrate in each of the process chambers is rotatable so that the semiconductor substrates are arranged at different angles in each of the process chambers.
따라서, 화학기상증착시 공정가스의 분산판의 노즐의 형태 또는 증착할 반도체 기판의 방향을 변경하여 박막을 균일하게 증착하여 사진공정중 발생하는 디포커스 및 패턴의 정렬불량을 제거하는 효과가 있다.Therefore, by changing the shape of the nozzle of the dispersion plate of the process gas or the direction of the semiconductor substrate to be deposited during chemical vapor deposition, the thin film is uniformly deposited to remove the defocus and pattern misalignment generated during the photographing process.
Description
본 발명은 반도체소자 제조용 화학기상증착 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus for manufacturing a semiconductor device.
현재 DRAM 소자는 16M DRAM에 이어 64M DRAM도 양산중이며 256M DRAM도 출시예정에 있으며, 1G DRAM, 4G DRAM 및 더 용량이 큰 DRAM 소자에 대한 연구도 활발히 진행중에 있다. 상기 DRAM 소자는 기억용량의 증가에 비례하여 칩면적은 증가되지만 메모리셀 면적은 감소되고 있다. 그러므로 상기와 같이 메모리셀 면적의 감소에 따라 디자인룰(Design Rule) 또한 점점 감소하고 있다.Currently, DRAM devices are mass-producing 64M DRAM, followed by 16M DRAM, and 256M DRAM is also expected to be released. Research into 1G DRAM, 4G DRAM, and larger DRAM devices is also ongoing. In the DRAM device, the chip area is increased in proportion to the increase in memory capacity, but the memory cell area is decreased. Therefore, as the memory cell area is reduced as described above, design rules are also gradually decreasing.
상기 디자인룰을 0.25 ㎛ 이하로 갖으며, 노광파장으로 딥유브이(DUV : Deep UltraViolet, 248 nm) 또는 케이알에프 레이저(KrF Laser;193 nm)를 사용하는 256M DRAM 이상의 반도체소자 제조 공정중 특히, 사진공정은 노광할 박막의 특성 즉, 상기 박막의 반사도, 흡수도 및 상기 디자인룰에 상당히 민감하다. 상기 사진공정에 많은 영향을 주는 요소중 노광을 수행할 박막의 두께 균일도는 대단히 중요하다. 상기 박막의 두께는 상기 반사도 및 흡수도와 관계가 있어 노광시 포커스에 많은 영향을 준다. 그러므로 상기 박막의 두께 균일도가 나쁠 경우, 상기 박막 상에는 부분적인 디포커스(Defocus) 및 패턴의 정렬불량(misalign) 등을 일으킨다.Particularly during the semiconductor device manufacturing process of 256M DRAM or more having a design rule of 0.25 ㎛ or less, using a Deep UV (DUV: Deep UltraViolet, 248 nm) or KFF laser (193 nm) as the exposure wavelength The process is quite sensitive to the properties of the thin film to be exposed, that is, its reflectivity, absorbance and the design rule. The thickness uniformity of the thin film to be exposed is very important among the factors that greatly affect the photographic process. Since the thickness of the thin film is related to the reflectivity and the absorbance, the thickness of the thin film greatly affects the focus during exposure. Therefore, when the thickness uniformity of the thin film is poor, partial defocus and misalignment of the pattern are caused on the thin film.
현재 상기 박막의 두께 균일도를 좋게하기 위하여 다음과 같은 방법이 사용되고 있다.Currently, the following method is used to improve the thickness uniformity of the thin film.
첫째, 시엠피(CMP : Chemical Mechanical Polish)기술로써 상기 반도체 기판 상에 증착된 박막을 연삭제를 사용하여 기계적인 방법으로 연삭하여 상기 박막을 평탄화 시킨다. 그러나 상기 박막의 두께 균일도가 나쁠 경우 상기 시엠피 공정에도 그대로 반영되고 또한 상기 시엠피공정 자체의 균일도도 있으므로 여전히 상기 시엠피공정 이후에도 상기 박막의 두께 균일도는 향상되지 않아 상기 사진공정에 부담을 준다.First, the thin film deposited on the semiconductor substrate is ground by the mechanical method using soft erase by CMP (Chem Mechanical Mechanical Polish) technology to planarize the thin film. However, if the thickness uniformity of the thin film is bad, it is also reflected in the SiMP process and the uniformity of the SiMP process itself. Therefore, even after the SiMP process, the thickness uniformity of the thin film is not improved, thereby burdening the photographic process.
둘째, 상기 박막 증착시 공정조건이 상기 두께 균일도에 의존성이 약한 플라즈마 화학기상증착 장치를 이용하거나, 상기 박막 증착전 질소계가스를 사용한 플라즈마처리를 실시한 후 상기 박막을 증착한다. 그러나 상기 방법도 상기 디자인룰이 0.25 ㎛ 이상인 DRAM 소자 제조공정에서는 어느정도 의존성을 제거할 수 있었으나 현재의 상기 디자인룰이 0.25 ㎛ 이하인 DRAM 소자 제조공정에서는 현저하게 상기 공정조건 의존성 제거효과를 보지 못하고 있다.Second, the thin film is deposited by using a plasma chemical vapor deposition apparatus in which the process conditions depend on the thickness uniformity when the thin film is deposited, or after performing a plasma treatment using nitrogen-based gas before the thin film deposition. However, the above method can remove some dependence in the DRAM device manufacturing process having the design rule of 0.25 mu m or more, but the process condition dependency elimination effect is not remarkably shown in the DRAM device manufacturing process of the current design rule of 0.25 mu m or less.
셋째, 공정가스가 고르게 상기 반도체 기판 상에 분산되도록 하는 분산판이 내장된 다수의 공정챔버를 연속적으로 통과시켜 박막을 증착한다. 상기 방법은 다수의 공정챔버를 통과하므로 하나의 공정챔버에서 증착하는 경우보다 균일도가 좋다. 그러나 각 공정챔버의 상기 분산판의 노즐이 모두 동일한 방향으로 형성되어 있는 상기 분산판을 사용할 경우 노즐의 설치방향과 서셉터 상에 놓이는 반도체 기판의 방향이 각 챔버에서 항상 일정하기 때문에 상기 반도체 기판의 증착박막의 두께 산포가 일정하게 된다. 상기 반도체 기판의 상기 증착박막의 두께 균일도가 낮으면 문제가 없으나 상기 증착박막의 두께 균일도가 높은 경우 즉, 상기 반도체 기판의 일정부분이 항상 두껍거나 얇게 되는 경우가 발생한다.Third, a thin film is deposited by successively passing a plurality of process chambers in which a dispersion plate is embedded so that the process gas is evenly distributed on the semiconductor substrate. Since the method passes through a plurality of process chambers, the uniformity is better than that of depositing in one process chamber. However, when using the dispersion plate in which the nozzles of the dispersion plate of each process chamber are all formed in the same direction, the direction of installation of the nozzle and the direction of the semiconductor substrate placed on the susceptor are always constant in each chamber. The thickness distribution of the deposited thin film becomes constant. If the thickness uniformity of the deposited thin film of the semiconductor substrate is low, there is no problem, but if the thickness uniformity of the deposited thin film is high, that is, a portion of the semiconductor substrate is always thick or thin.
도1은 종래의 방법에 의한 다수의 공정챔버로 구성된 화학기상증착장치의 공정가스 분산판의 배열상태를 나타내는 도면이다.1 is a view showing an arrangement of a process gas dispersion plate of a chemical vapor deposition apparatus composed of a plurality of process chambers by a conventional method.
도1에서 보는 바와 같이 층간절연막 및 평탄화를 위한 목적으로 사용되는 오존 테오스 유에스지(O3TEOS USG)박막을 다수의 공정챔버로 구성되어 연속증착(Sequential Deposition)방법을 취하는 상압화학증착(APCVD)로 증착시 상기 각 공정챔버 내의 공정가스가 반도체 기판(10) 상에 골고루 분산되도록 하는 상기 공정가스 분산판(12)의 노즐(14)은 동일한 간격 및 배열을 하고 있다. 그러므로 상기 반도체 기판(10) 상에 증착되는 오존 테오스 유에스지 박막은 서셉터 상에 놓이는 반도체 기판(10)의 방향이 각 챔버에서 항상 일정하기 때문에 상기 반도체 기판(10)의 증착박막의 두께 산포가 일정하게 된다. 상기 반도체 기판(10)의 상기 증착박막의 두께 균일도가 낮으면 문제가 없으나 상기 증착박막의 두께 균일도가 높은 경우 즉, 상기 반도체 기판(10)의 일정부분이 항상 두껍거나 얇게 되는 경우가 발생한다. 따라서, 상기 두께의 불균일은 사진공정에서 상기 반도체 기판(10) 상에 디포커스 및 전공정과 현공정의 패턴의 정렬불량을 일으키는 문제점이 있다.Ozone is used for the purpose of the interlayer insulating film and flattened as shown in the first Teos US not (O 3 TEOS USG) comprises a thin film of a plurality of process chambers continuous deposition (Sequential Deposition) atmospheric pressure chemical vapor deposition takes a method (APCVD Note that the nozzles 14 of the process gas dispersion plate 12 are uniformly spaced and arranged so that the process gases in the process chambers are evenly distributed on the semiconductor substrate 10 during deposition. Therefore, the thickness of the deposited thin film of the semiconductor substrate 10 is uniform because the ozone theos euse thin film deposited on the semiconductor substrate 10 is always constant in each chamber in the direction of the semiconductor substrate 10 placed on the susceptor. Becomes constant. If the thickness uniformity of the deposited thin film of the semiconductor substrate 10 is low, there is no problem, but if the thickness uniformity of the deposited thin film is high, that is, a portion of the semiconductor substrate 10 is always thick or thin. Therefore, the thickness non-uniformity causes a problem of defocusing and misalignment of the pattern of the previous process and the current process on the semiconductor substrate 10 in the photographing process.
본 발명의 목적은, 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 각각의 공정챔버 내의 가스분산판의 노즐의 간격 및 방향을 다르게한 상기 가스분산판과 상기 공정챔버 내의 서셉터를 회전가능하도록 하여 상기 각각의 챔버내에서의 각 반도체 기판의 방향을 서로 다르게 할 수 있는 반도체소자 제조용 화학기상증착 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and to rotate the gas distribution plate and the susceptor in the process chamber which have different intervals and directions of nozzles of the gas distribution plate in each process chamber. The present invention provides a chemical vapor deposition apparatus for manufacturing a semiconductor device capable of different directions of each semiconductor substrate in each chamber.
도1은 종래의 방법에 의한 다수의 공정챔버로 구성된 화학기상증착장치의 공정가스 분산판의 배열상태를 나타내는 도면이다.1 is a view showing an arrangement of a process gas dispersion plate of a chemical vapor deposition apparatus composed of a plurality of process chambers by a conventional method.
도2는 본 발명에 의한 다수의 공정챔버로 구성된 화학기상증착장치의 공정가스 분산판의 배열상태를 나타내는 도면이다.2 is a view showing the arrangement of the process gas dispersion plate of the chemical vapor deposition apparatus composed of a plurality of process chambers according to the present invention.
도3은 본 발명에 의한 회전가능한 서셉터에 따라 각각 다른 방향으로 배열된 반도체 기판의 모습을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a state of the semiconductor substrate arranged in different directions according to the rotatable susceptor according to the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing
10 ; 반도체 기판 12 ; 공정가스 분산판10; Semiconductor substrate 12; Process gas dispersion plate
14 ; 노즐14; Nozzle
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다수의 공정챔버로 연속적으로 이동시켜 소정의 박막을 증착하는 반도체소자 제조용 화학기상증착 장치는 각각의 공정챔버 내의 공정가스를 반도체 기판 상에 골고루 분산되도록 하는 공정가스 분산판의 둘 이상은 노즐의 간격 및 방향이 서로 다르게 형성되어 이루어진다.In order to achieve the above object, a chemical vapor deposition apparatus for manufacturing a semiconductor device which continuously moves to a plurality of process chambers according to the present invention and deposits a predetermined thin film is a process for uniformly dispersing process gas in each process chamber on a semiconductor substrate. Two or more of the gas dispersion plate is formed by differently spaced nozzles and directions.
상기 박막은 오존 테오스 유에스지일 수 있다.The thin film may be ozone theose USG.
본 발명에 따른 다수의 공정챔버로 연속적으로 이동시켜 소정의 박막을 증착하는 반도체소자 제조용 화학기상증착 장치는 각각의 공정챔버 내의 반도체 기판를 고정하는 서셉터(Susceptor)는 회전가능하여 상기 각 챔버마다 상기 웨이터가 다른 각도로 배열하도록 이루어진다.In the chemical vapor deposition apparatus for manufacturing a semiconductor device, which continuously moves to a plurality of process chambers and deposits a predetermined thin film, a susceptor for fixing a semiconductor substrate in each process chamber is rotatable. The waiter is made to arrange at different angles.
상기 서셉터는 360°회전할 수 있다.The susceptor may rotate 360 °.
이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a specific embodiment of the present invention will be described in detail.
도2는 본 발명에 의한 다수의 공정챔버로 구성된 화학기상증착장치의 공정가스 분산판의 배열상태를 나타내는 도면이다.2 is a view showing the arrangement of the process gas dispersion plate of the chemical vapor deposition apparatus composed of a plurality of process chambers according to the present invention.
도2에서 보는 바와 같이 반도체 기판(10)이 장착된 다수의 공정챔버를 연속적으로 이동시켜 소정의 박막을 증착하는 반도체소자 제조용 화학기상증착 장치의 각각의 상기 공정챔버의 공정가스 분산판(12)은 서로 다른 노즐(14)의 방향 및 간격을 갖고 있다. 따라서, 첫번째 상기 공정챔버에서 증착 후 다음 상기 공정챔버에서 증착시 균일도와 첫번째 상기 공정챔버에서 증착시의 상기 공정가스 분산판(12)에 의한 증착 균일도를 상쇄시켜 균일한 박막을 상기 반도체 기판(10) 상에 증착할 수 있다. 즉, 임의의 상기 공정챔버에서 발생한 박막의 불균일을 다른 챔버에서 보완하여 균일한 박막을 형성한다.As shown in FIG. 2, the process gas dispersion plate 12 of each of the process chambers of the chemical vapor deposition apparatus for manufacturing a semiconductor device for continuously depositing a predetermined thin film by moving a plurality of process chambers on which the semiconductor substrate 10 is mounted. Have different directions and spacings of the nozzles 14. Therefore, after depositing in the first process chamber and then depositing in the next process chamber, the uniformity of deposition by the process gas dispersion plate 12 during deposition in the first process chamber is canceled out to obtain a uniform thin film on the semiconductor substrate 10. ) Can be deposited on. That is, the uniformity of the thin film generated in any of the above process chambers is compensated in another chamber to form a uniform thin film.
도3은 본 발명에 의한 서셉터에 따라 각각 다른 방향으로 배열된 반도체 기판의 모습을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a state of the semiconductor substrate arranged in different directions according to the susceptor according to the present invention.
도3에서 보는 바와 같이 상기 반도체 기판(10)이 동일한 공정가스 분산판(12)의 노즐(14)의 방향과 간격을 갖는 공정챔버로 이동시 각 공정챔버의 상기 서셉터(표시하지 않음)를 소정의 각도로 회전시켜 각 공정챔버에서 다르게 배열시켜 증착한다. 그러므로 상기 반도체 기판(10)의 동일한 배열과 상기 동일한 공정가스 분산판(12)에 의하여 증착되는 증착박막의 불균일성을 제거할 수 있다. 특히, 상기의 방법들은 300 mm의 대구경을 갖는 반도체 기판의 증착시 더욱 효과적이다.As shown in FIG. 3, the susceptor (not shown) of each process chamber is predetermined when the semiconductor substrate 10 moves to a process chamber having a direction and a distance between nozzles 14 of the same process gas distribution plate 12. Rotate at an angle of and arrange differently in each process chamber for deposition. Therefore, the same arrangement of the semiconductor substrate 10 and the nonuniformity of the deposited thin film deposited by the same process gas dispersion plate 12 can be eliminated. In particular, the above methods are more effective in the deposition of semiconductor substrates having a large diameter of 300 mm.
따라서, 본 발명에 의하면 상술한 바와 같이 화학기상증착시 공정가스의 분산판의 노즐의 형태 또는 증착할 반도체 기판의 방향을 변경하여 박막을 균일하게 증착하여 사진공정중 발생하는 디포커스 및 패턴의 정렬불량을 제거하는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, as described above, by changing the shape of the nozzle of the process gas dispersion plate or the direction of the semiconductor substrate to be deposited during chemical vapor deposition, the thin film is uniformly deposited to defocus and align the pattern generated during the photolithography process. It is effective in removing defects.
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.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.
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| KR (1) | KR19990069670A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10665483B2 (en) | 2015-10-05 | 2020-05-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus for treating a substrate |
-
1998
- 1998-02-11 KR KR1019980004061A patent/KR19990069670A/en not_active Application Discontinuation
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| US10665483B2 (en) | 2015-10-05 | 2020-05-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus for treating a substrate |
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