KR20000066721A - Lower electrode part of cvd apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반도체 웨이퍼 위에 박막을 형성시키기 위한 화학 기상 증착장치의 하부전극부에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a lower electrode portion of a chemical vapor deposition apparatus for forming a thin film on a semiconductor wafer.
화학 기상 증착(chemical vapor deposition) 공정은 반도체 제조 공정에서 화합물 가스를 상기 반도체 웨이퍼 위로 공급하여 기상 또는 화학 반응을 상기 반도체 웨이퍼 표면에서 발생시켜 원하는 막질을 형성하는 반도체 제조 공정의 하나이다.A chemical vapor deposition process is one of semiconductor manufacturing processes in which a compound gas is supplied onto the semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing process to generate a gaseous or chemical reaction on the surface of the semiconductor wafer to form a desired film quality.
도 1은 종래의 화학 기상 증착장치의 하부 전극부을 보여주기 위한 다이어그램이다. 특별히, 도 1은 금속 박막을 증착하기 위한 GENUS사의 7000모델 설비의 예를 든 것이다.1 is a diagram illustrating a lower electrode portion of a conventional chemical vapor deposition apparatus. Specifically, Figure 1 is an example of a GENUS 7000 model facility for depositing metal thin films.
도 1을 참조하면, 반도체 웨이퍼(102)가 서셉터(suspector)(104)의 상부에 놓여진다. 상기 서셉터(104)의 하부에는 히터(106)가 위치된다. 상기 히터(106)의 하부로는 상기 서셉터(104)를 지지하기 위한 베이스(108)가 위치된다. 상기 베이스(108)와 상기 히터(106)의 사이에는 일정 공간(107)이 형성되고, 이 공간으로 상기 베이스(108)의 일면에 형성된 오프닝(110)으로 아르곤(Ar) 가스가 주입된다. 상기 히터(106)는 고온의 열(약 400도 정도)을 발생시켜 이 열이 상기 서셉터(104)를 통해서 상기 반도체 웨이퍼(102)에 전달되게 된다. 이 경우에 상기 화학 기상 증착장치는 저압하에서 진행되므로 가스의 질량 전달 속도가 매우 커서 공정이 온도에 의한 영향을 많이 받는다. 그래서, 상기 반도체 웨이퍼(102)가 로딩된 상기 서셉터(104)와 상기 히터(106) 사이를 흐르는 상기 아르곤 가스의 흐름은 열전달에 매우 중요한 역할을 한다.Referring to FIG. 1, a semiconductor wafer 102 is placed on top of a susceptor 104. The heater 106 is positioned under the susceptor 104. Underneath the heater 106 is a base 108 for supporting the susceptor 104. A predetermined space 107 is formed between the base 108 and the heater 106, and argon (Ar) gas is injected into the opening 110 formed on one surface of the base 108. The heater 106 generates high temperature heat (about 400 degrees) so that the heat is transferred to the semiconductor wafer 102 through the susceptor 104. In this case, since the chemical vapor deposition apparatus proceeds at low pressure, the mass transfer rate of gas is very large, and the process is affected by temperature. Thus, the flow of argon gas flowing between the susceptor 104 and the heater 106 loaded with the semiconductor wafer 102 plays a very important role in heat transfer.
하지만, 상기 아르곤 가스의 공급 방식이 상기 오프닝(110)에서 분사되는 방식으로 진행되므로 상기 일정공간(107) 내부의 아르곤 가스 밀도와 분포가 달라져 상기 히터(106)에서 상기 반도체 웨이퍼(102)까지의 온도 전달은 불안정해져서 상기 반도체 웨이퍼(102)으로의 균일한 열전달이 이루어지지 않으며, 상대적으로 낮은 온도인 공정 챔버의 내벽(105)으로도 열이 전달되어 온도 손실이 발생하는 문제가 발생한다. 또한, 도 1에서 A로 표기된 상부 영역, 즉 상기 반도체 웨이퍼(102) 상부의 영역에 위치한 가스들의 압력이 B로 표기된 영역, 즉 상기 베이스(108)와 상기 서셉터(104)의 일정 공간(107)의 아르곤 가스의 압력보다 높아서 압력차가 발생한다. 발생한 압력차에 의해서 상부 영역의 화합물 가스들이 상기 일정 공간(107)으로 유동하여 가스 반응을 일으키게 된다. 이런 반응에서 생성된 부산물들은 쉽게 분산된다. 그래서 분산된 부산물들이 증착되는 박막을 불량하게 만드는 파티클로 작용하게 되는 문제점도 발생한다.However, since the argon gas is supplied in a manner of being injected from the opening 110, the density and distribution of argon gas in the predetermined space 107 are changed, so that the argon gas is supplied from the heater 106 to the semiconductor wafer 102. Temperature transfer becomes unstable so that uniform heat transfer to the semiconductor wafer 102 is not performed, and heat is transferred to the inner wall 105 of the process chamber at a relatively low temperature, thereby causing a temperature loss. In addition, in FIG. 1, the pressure of the gases located in the upper region denoted by A, that is, the region above the semiconductor wafer 102, is denoted by the region B, that is, the predetermined space 107 of the base 108 and the susceptor 104. The pressure difference is higher than that of argon gas. Due to the generated pressure difference, the compound gases in the upper region flow into the predetermined space 107 to cause a gas reaction. By-products produced in this reaction are easily dispersed. Therefore, a problem arises in that dispersed byproducts act as particles that make a thin film deposited.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 파티클 방지와 반도체 웨이퍼로의 열전달 향상이 동시에 가능한 새로운 형태의 화학 기상 증착장치의 하부전극부을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object thereof is to provide a lower electrode portion of a new type of chemical vapor deposition apparatus capable of simultaneously preventing particles and improving heat transfer to a semiconductor wafer.
도 1은 종래의 화학 기상 증착장치의 하부 전극부을 보여주기 위한 다이어그램;1 is a diagram for showing a lower electrode portion of a conventional chemical vapor deposition apparatus;
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 화학 기상 증착장치를 개략적으로 보여주기 위한 다이어그램 및;2 is a diagram for schematically showing a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 화학 기상 증착장치의 하부 전극부을 보여주기 위한 다이어그램이다.3 is a diagram showing a lower electrode portion of a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
200 : 화학 기상 증착장치 202 : 주입구200: chemical vapor deposition apparatus 202: injection hole
204 : 고주파 전력 공급부 206 : 가스 확산판204: high frequency power supply 206: gas diffusion plate
208 : 가스 분사판 210 : 서셉터208: gas injection plate 210: susceptor
212 : 히터 214 : 베이스212 heater 214 base
213 : 미디엄 215 : 반도체 웨이퍼213: Medium 215: Semiconductor Wafer
216 : 유입라인216: inflow line
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 웨이퍼에 박막을 증착시키기 위한 화학 기상 증착장치의 하부 전극부은 서셉터, 베이스 그리고 미디엄을 구비한다. 상기 서셉터는 반도체 웨이퍼를 지지한다. 상기 베이스는 상기 서셉터의 하부에서 상기 서셉터를 지지한다. 상기 미디엄은 상기 서셉터와 상기 베이스 사이에 위치되고, 외부로부터 공급되는 가스가 상기 서셉터의 하부의 중심으로 유입되도록 한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the lower electrode portion of the chemical vapor deposition apparatus for depositing a thin film on a semiconductor wafer has a susceptor, a base and a medium. The susceptor supports the semiconductor wafer. The base supports the susceptor at the bottom of the susceptor. The medium is located between the susceptor and the base to allow gas supplied from the outside into the center of the lower portion of the susceptor.
이와 같은 본 발명을 적용하면, 증착공정 중에 압력차에 의한 와류성 파티클이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 반도체 웨이퍼의 수율이 향상된다. 또한, 반도체 웨이퍼로의 열전달이 향상되므로, 양질의 박막이 형성된다.By applying the present invention as described above, it is possible to prevent the generation of vortex particles due to the pressure difference during the deposition process, so that the yield of the semiconductor wafer is improved. In addition, since heat transfer to the semiconductor wafer is improved, a thin film of good quality is formed.
이하 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 2 내지 도 3에 의거하여 상세히 설명한다. 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 3. Like reference numerals designate like elements.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 화학 기상 증착장치를 개략적으로 보여주기 위한 다이어그램이고 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 화학 기상 증착장치의 하부 전극부을 보여주기 위한 다이어그램이다.2 is a diagram for schematically showing a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram for showing a lower electrode portion of the chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 반응성이 강한 기체 상태의 화합물을 반응장치 안에 주입하여 이를 빛, 열, 플라즈마, 마이크로웨이브, 전기장 등을 이용하여 활성화시켜 반도체 기판 위에 양질의 막을 형성하는 화학 기상 증착법은 인체에 유해한 가스들이 자주 사용되는 단점이 있지만 고순도 재료의 합성에 적합하고 적용 대상이 다양하다는 장점때문에 널리 사용되고 있다. 상기 화학 기상 증착장치는 기체를 여기시키는 방법, 원료, 기상이나 기판의 온도, 반응성분의 압력 등에 따라 여러가지 항목으로 분류될 수 있다. 일반적으로 많이 사용되는 시스템은 대기압 화학 기상 증착장치(atmospheric pressure CVD), 저압 화학 기상 증착장치(low pressure CVD), 플라즈마 화학 기상 증착장치(plasma enhanced CVD) 그리고 유기금속 화학 기상 증착장치(metal organic CVD) 등이 있다.2 and 3, a chemical vapor deposition method in which a highly reactive gaseous compound is injected into a reactor and activated using light, heat, plasma, microwave, or electric field to form a high quality film on a semiconductor substrate. Although there are disadvantages in that harmful gases are frequently used, they are widely used due to the advantages of being suitable for the synthesis of high purity materials and having various applications. The chemical vapor deposition apparatus may be classified into various items according to a method of exciting a gas, a raw material, a temperature of a gas phase or a substrate, a pressure of a reactive component, and the like. Commonly used systems are atmospheric pressure CVD, low pressure CVD, plasma enhanced CVD and metal organic CVD. ).
본 발명의 실시예의 화학 기상 증착장치는 WF6, SiH4등의 화합물 가스를 진공 펌프를 이용하여 0.1에서 수 토르(Torr)의 저압상태로 하여 일정한 온도하에서 가스를 반응시켜 반도체 웨이퍼 표면에 텅스텐 또는 텅스텐 실리사이드 막질을 만드는 저압 박막 화학 기상 증착장치이다. 상기 화학 기상 증착장치(200)는 공정용 가스의 주입구(202), 건식 세정용의 고주파 전원이 공급되는 고주파 전력 공급부(204), 반도체 웨이퍼(215)로 가스를 공급하기 위한 가스 확산판(206) 및 가스 분사판(208)을 구비하는데, 상술된 장치들은 상부 전극부에 위치된다. 상부 전극부에 대응해서 하부 전극부에는 상기 반도체 웨이퍼(215)가 로딩되는 서셉터(210), 히터(212) 그리고 베이스(214)가 위치된다. 상기 히터(212)는 상기 반도체 웨이퍼(215)에 약 400의 열을 인가한다. 상기 베이스(214)는 상기 서셉터(210)를 지지하는 역할을 한다. 그리고 상기 히터(212)와 상기 베이스(214) 사이의 내부 공간에는 미디엄(본 발명의 실시예에서는 석영 재질을 사용)(213)이 삽입된다. 그러면, 상기 내부 공간의 체적이 감소되고, 감소된 체적만큼의 압력이 상승한다. 상기 내부 공간에 압력이 높아지면 종래처럼 상기 상부 영역의 화합물 가스들이 상기 내부 공간으로 유동되지 못하므로 종래와 같이 압력차에 의해 발생하던 와류성 파티클들은 더 이상 발생하지 않는다. 또한, 상기 미디엄(213)에 가스가 이송될 수 있는 유입라인(216)을 구비하도록 한다. 그리하여 종래에 상기 베이스(214)의 일면에서 주입되던 아르곤(Ar) 가스가 상기 유입라인(216)을 따라 유동하여 상기 히터(212)의 바로 아래면 중심에 근접해서 플로우(flow)되도록 한다. 상기 유입구(216)를 통해 유동하는 아르곤 가스는 종래처럼 분산되지 않고 상기 히터(212)의 아래에 근접해서 플로우되기 때문에, 상기 히터(212)와의 접촉 밀도가 높아진 상태로 상기 서셉터(210)로 유동하므로 상기 서셉터(210)로의 온도 전달 매개 효과를 향상시킬 수 있다. 상기 서셉터(210)로의 열전달이 향상되므로 상기 서셉터(210)에 로딩된 상기 반도체 웨이퍼(215)에도 효과적으로 열이 전달될 수 있다.In the chemical vapor deposition apparatus according to the embodiment of the present invention, a compound gas such as WF 6 or SiH 4 is brought into a low pressure state of 0.1 to several Torr using a vacuum pump to react the gas under a constant temperature so that tungsten or It is a low pressure thin film chemical vapor deposition system for making tungsten silicide film. The chemical vapor deposition apparatus 200 includes a gas inlet 202 for process gas, a high frequency power supply unit 204 to which high frequency power for dry cleaning is supplied, and a gas diffusion plate 206 for supplying gas to the semiconductor wafer 215. ) And a gas jet plate 208, wherein the above-described devices are located in the upper electrode portion. The susceptor 210, the heater 212, and the base 214 on which the semiconductor wafer 215 is loaded are positioned in the lower electrode part corresponding to the upper electrode part. The heater 212 applies about 400 heat to the semiconductor wafer 215. The base 214 supports the susceptor 210. A medium (using a quartz material in the embodiment of the present invention) 213 is inserted into an inner space between the heater 212 and the base 214. Then, the volume of the internal space is reduced, and the pressure increases by the reduced volume. When the pressure increases in the inner space, the compound gases in the upper region do not flow into the inner space as in the prior art, so that the vortex particles generated by the pressure difference as in the prior art no longer occur. In addition, the medium 213 is provided with an inlet line 216 through which gas can be transferred. Thus, argon (Ar) gas, which is conventionally injected from one surface of the base 214, flows along the inflow line 216 to flow close to the center of the surface immediately below the heater 212. Since argon gas flowing through the inlet 216 flows close to the bottom of the heater 212 without being dispersed as in the prior art, the argon gas flows to the susceptor 210 in a state where the contact density with the heater 212 is increased. Because of the flow, it is possible to improve the effect of temperature transfer to the susceptor 210. Since heat transfer to the susceptor 210 is improved, heat may be effectively transferred to the semiconductor wafer 215 loaded on the susceptor 210.
이와 같은 본 발명을 적용하면, 증착공정 중에 압력차에 의한 와류성 파티클이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 반도체 웨이퍼의 수율이 향상된다. 또한, 반도체 웨이퍼로의 열전달이 향상되므로, 양질의 박막이 형성된다.By applying the present invention as described above, it is possible to prevent the generation of vortex particles due to the pressure difference during the deposition process, so that the yield of the semiconductor wafer is improved. In addition, since heat transfer to the semiconductor wafer is improved, a thin film of good quality is formed.
Claims (3)
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KR1019990014020A KR20000066721A (en) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | Lower electrode part of cvd apparatus |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=19581081
Family Applications (1)
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KR1019990014020A KR20000066721A (en) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | Lower electrode part of cvd apparatus |
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1999
- 1999-04-20 KR KR1019990014020A patent/KR20000066721A/en not_active Application Discontinuation
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