KR20000066722A - Lower electrode part of cvd apparatus - Google Patents

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이광명
차훈
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윤종용
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Abstract

PURPOSE: A lower electrode part of a chemical vapor deposition apparatus is provided to improve thermal transfer efficiency to a semiconductor wafer so as for a thin film of a good quality to be formed. CONSTITUTION: A lower electrode part of a chemical vapor deposition apparatus comprises a susceptor(210), a heater(212) and a base(214). The heater(212) applies heat to a semiconductor wafer(215), and the base(214) supports the susceptor(210). The lower electrode part includes a gas supply line(216), which is extended from an opening(215) of the base(214) to a portion between the heater(212) and the base(214). The gas supply line(216) has an outlet(216a), which penetrates the heater(212) so as to be located at the lower center of the susceptor(210). Gas from the exterior flows into the lower center of the susceptor(210).

Description

화학 기상 증착장치의 하부 전극부{LOWER ELECTRODE PART OF CVD APPARATUS}LOWER ELECTRODE PART OF CVD APPARATUS}

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 상부 표면에 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 전달된다. 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 흐름이 열전달에 중요한 역할을 한다.Referring to FIG. 1, a semiconductor wafer 102 is placed on an upper surface 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), and 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 the argon gas flowing between the susceptor 104 and the heater 106 loaded with the semiconductor wafer 102 plays an 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 않는 문제가 발생하며, 상대적으로 낮은 온도인 공정 챔버의 내벽으로도 열이 전달되어 온도 손실이 발생하는 문제가 또한 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, causing a problem that uniform heat transfer to the semiconductor wafer 102 does not occur, and heat loss is also generated due to heat being transferred to the inner wall of the process chamber at a relatively low temperature. .

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 반도체 웨이퍼로의 열전달을 향상시킬 수 있는 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 chemical vapor deposition apparatus capable of 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

215 : 오프닝 216 : 가스 공급 라인215: opening 216: gas supply line

217 : 반도체 웨이퍼217: semiconductor wafer

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 웨이퍼에 박막을 증착시키기 위한 화학 기상 증착장치의 하부 전극부는 서셉터, 베이스, 히터 그리고 가스 공급 라인을 구비한다. 상기 반도체 웨이퍼는 상기 서셉터에 로딩된다. 상기 베이스는 상기 서셉터의 하부에서 상기 서셉터를 지지한다. 상기 히터는 상기 서셉터와 베이스 사이에 위치되고, 상기 서셉터를 가열하는 역할을 한다. 상기 가스 공급 라인은 상기 베이스의 측면으로부터 상기 히터와 상기 베이스의 사이로 유도되어 출구가 상기 히터를 통하여 상기 서셉터 하부의 중심으로 위치되도록 형성되고, 상기 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 includes a susceptor, a base, a heater and a gas supply line. The semiconductor wafer is loaded into the susceptor. The base supports the susceptor at the bottom of the susceptor. The heater is located between the susceptor and the base, and serves to heat the susceptor. The gas supply line is guided between the heater and the base from the side of the base so that an outlet is located at the center of the susceptor lower portion through the heater, and the gas supplied from the outside is lower than the lower portion of the susceptor. Allow it to enter the center.

이와 같은 본 발명을 적용하면, 증착공정 중에 반도체 웨이퍼로의 열전달이 향상되므로, 양질의 박막이 형성되고 결과적으로 반도체 웨이퍼의 수율이 향상된다.Application of this invention improves heat transfer to the semiconductor wafer during the deposition process, resulting in the formation of a high quality thin film and consequently the yield of the semiconductor wafer.

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), 공정에 필요한 가스를 공급하기 위한 가스 확산판(206) 및 가스 분사판(208)을 구비하는데, 상술된 장치들은 상부 전극부(A)에 위치된다. 상부 전극부(A)에 대응해서 하부 전극부(B)에는 상기 반도체 웨이퍼(217)가 로딩되는 서셉터(210), 히터(212) 그리고 베이스(214)가 위치된다. 상기 히터(212)는 상기 반도체 웨이퍼(217)에 약 400도의 열을 인가한다. 상기 베이스(214)는 상기 서셉터(210)를 지지하는 역할을 한다. 그리고 가스 공급 라인(216)은 상기 베이스(214)의 일면의 오프닝(215)으로부터 상기 히터(212)와 상기 베이스(214)의 사이로 유도되어 출구(216a)가 상기 히터(212)를 관통하여 상기 서셉터(210) 하부의 중심으로 위치되도록 형성되어 상기 외부로부터 공급되는 가스가 상기 서셉터(210)의 하부의 중심으로 유입되도록 한다. 종래에 상기 베이스(214)의 일면에서 주입되던 아르곤(Ar) 가스가 상기 가스 공급 라인(216)를 따라 유동하여 상기 서셉터(210) 하부의 중심에 위치된 상기 출구(216a)를 통해 플로우(flow)된다. 상기 가스 공급 라인(216)를 통해 유동하는 상기 아르곤 가스는 종래처럼 분산되지 않고 바로 상기 히터(212) 표면과 접촉하여 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(217)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 an inlet 202 of a process gas, a high frequency power supply unit 204 to which high frequency power for dry cleaning is supplied, a gas diffusion plate 206 and a gas for supplying gas required for a process A jet plate 208 is provided, wherein the devices described above are located in the upper electrode portion A. FIG. The susceptor 210, the heater 212, and the base 214 on which the semiconductor wafer 217 is loaded are positioned in the lower electrode portion B corresponding to the upper electrode portion A. FIG. The heater 212 applies heat of about 400 degrees to the semiconductor wafer 217. The base 214 supports the susceptor 210. In addition, the gas supply line 216 is led between the heater 212 and the base 214 from the opening 215 of one surface of the base 214 so that the outlet 216a penetrates the heater 212. It is formed to be located at the center of the lower susceptor 210 so that the gas supplied from the outside flows into the center of the lower part of the susceptor 210. Argon (Ar) gas, which is conventionally injected from one surface of the base 214, flows along the gas supply line 216 and flows through the outlet 216a positioned at the center of the susceptor 210 below. flow). The argon gas flowing through the gas supply line 216 does not disperse as conventionally and flows directly into the susceptor 210 by coming into contact with the surface of the heater 212, thereby mediating the temperature transfer to the susceptor 210. Can improve. Since heat transfer to the susceptor 210 is improved, heat may be effectively transferred to the semiconductor wafer 217 loaded on the susceptor 210.

이와 같은 본 발명을 적용하면, 증착공정 중에 반도체 웨이퍼로의 열전달이 향상되므로, 양질의 박막이 형성되고 결과적으로 반도체 웨이퍼의 수율이 향상된다.Application of this invention improves heat transfer to the semiconductor wafer during the deposition process, resulting in the formation of a high quality thin film and consequently the yield of the semiconductor wafer.

Claims (2)

화학 기상 증착장치의 하부 전극부에 있어서,In the lower electrode portion of the chemical vapor deposition apparatus, 반도체 웨이퍼가 상부에 놓이는 서셉터와;A susceptor on which the semiconductor wafer is placed; 상기 서셉터의 하부에서 상기 서셉터를 지지하기 위한 베이스와;A base for supporting the susceptor below the susceptor; 상기 서셉터와 베이스 사이에 위치되고, 상기 서셉터를 가열하기 위한 히터 및:A heater, positioned between the susceptor and the base, for heating the susceptor; 상기 베이스의 측면으로부터 상기 히터와 상기 베이스로 유도되어 출구가 상기 히터를 통하여 상기 서셉터 하부의 중심으로 위치되도록 형성되고, 상기 외부로부터 공급되는 가스가 상기 서셉터의 하부의 중심으로 유입되도록 하는 가스 공급 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착장치의 하부 전극부.A gas which is guided from the side of the base to the heater and the base so that an outlet is located at the center of the lower part of the susceptor through the heater, and the gas supplied from the outside flows into the center of the lower part of the susceptor A lower electrode portion of a chemical vapor deposition apparatus comprising a supply line. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스는, Ar 가스인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착장치의 하부 전극부.The gas is the lower electrode of the chemical vapor deposition apparatus, characterized in that the Ar gas.
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