KR20010019989A - Device for supplying reaction gas in semiconductor process chamber - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for supplying reaction gas in a semiconductor process chamber is provided to increase surface uniformity of a wafer, by uniformly supplying the reaction gas to the surface of the wafer so that the reaction gas deposited on the wafer can be uniformly distributed. CONSTITUTION: A susceptor(40) is installed to be capable of elevating so that a wafer(50) can be settled in an inner center of a process chamber(20). A plurality of gas inducing pipes(62,64) are vertically installed on a circumference of the susceptor to induce reaction gas into the chamber. A gas circulation pipe(66) of a ring type is horizontally coupled to the respective portions of the gas inducing pipes to uniformly supply the reaction gas to the surface of the wafer. A gas exhaust pipe(14) is installed downward in a side of the process chamber to exhaust gas after reaction.

Description

반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치{Device for supplying reaction gas in semiconductor process chamber}Device for supplying reaction gas in semiconductor process chamber

본 발명은 반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 표면에 증착되는 반응 가스의 양이 일정하게 고루 분포되도록 하는 반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reactive gas supply device in a semiconductor process chamber, and more particularly, to a reactive gas supply device in a semiconductor process chamber for uniformly distributing an amount of reactive gas deposited on a wafer surface.

일반적으로 반도체 제조공정에서 웨이퍼의 표면에 균일성(Uniformity)을 우수하게 하기 위해서는 웨이퍼 표면에 반응 가스의 양이 일정하게 분포되도록 공급되어야 한다.In general, in order to improve the uniformity (Uniformity) on the surface of the wafer in the semiconductor manufacturing process it must be supplied so that the amount of the reaction gas is uniformly distributed on the wafer surface.

이하, 본 명세서에서 예시되는 반도체 제조공정인 HSG(Hemispherical Grain) 공정은 웨이퍼 표면에 특히 용량이 많이 소요될 부분의 단면적을 넓혀주기 위하여, 예를 들어 Si2H6(다이실렌)이라는 반응 가스를 공정 챔버(Process chamber) 내부로 공급하여 웨이퍼의 Si(실리콘)과 반응 가스의 Si을 상호 결합시키는 공정이다.Hereinafter, the Hemispherical Grain (HSG) process, which is a semiconductor manufacturing process exemplified in the present specification, processes a reaction gas, for example, Si 2 H 6 (disylene), in order to widen the cross-sectional area of a portion that requires a large amount of capacity on the wafer surface. It is a process of supplying the inside of a process chamber to combine Si (silicon) of a wafer and Si of a reaction gas.

이러한 공정에 사용되는 종래 반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치의 구성 및 작용 상태를 도 1 에 나타내고 있다.The configuration and working state of the reactive gas supply apparatus in the conventional semiconductor process chamber used for such a process are shown in FIG.

도 1 에서 보면, 매엽식 공정 설비의 외체(1) 내부에는 돔(Dome) 형상의 공정 챔버(2)가 구비되고, 상기 챔버(2)의 중앙에는 도시 생략된 히터(Heater)를 내장한 서셉터(Suscepter)(4)가 상, 하 이송축(4a)에 의하여 승강 가능하게 구비된다. 물론, 상기 챔버(2) 둘레에도 챔버 내부 온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 히터(3)가 감싸고 있다. 상기 서셉터(4) 위에는 웨이퍼 이송로(1a)를 통하여 반입, 반출되는 웨이퍼(5)가 해당 공정을 수행하기 위하여 안착된다. 상기 공정 챔버(2)의 일측에는 가스 유입관(6)이 반응 가스(G)(예; Si2H6)를 챔버 내부로 유입시킬 수 있도록 상방향으로 구비되고, 또한 반응 후의 가스(G)를 배출시킬 수 있는 가스 배출관(1b)이 하방향으로 구비된다.Referring to FIG. 1, a dome-shaped process chamber 2 is provided inside the outer body 1 of a sheet type process equipment, and a heater (not shown) is built in the center of the chamber 2. A susceptor 4 is provided by the up and down feed shaft 4a so as to be able to move up and down. Of course, the heater 3 is wrapped around the chamber 2 so as to maintain a constant temperature inside the chamber. On the susceptor 4, a wafer 5 loaded and unloaded through the wafer transfer path 1a is mounted to perform the process. On one side of the process chamber 2, a gas inlet pipe 6 is provided upwardly to introduce the reaction gas G (eg, Si 2 H 6 ) into the chamber, and the gas G after the reaction. A gas discharge pipe 1b capable of discharging the gas is provided downward.

이와 같이 구비된 종래 반도체 공정 챔버의 가스 공급 장치는 웨이퍼 이송로(1a)를 통하여 반입된 웨이퍼(5)를 서셉터(4) 위에 안착시킨 후, 고 진공 상태의 공정 챔버(2) 내부로 해당 공정에 필요한 반응 가스(G)를 가스 유입관(6)을 통하여 유입 분사케 함으로써 공정 과정이 수행된다. 이러한 공정이 완료된 후의 반응 가스는 가스 배출관(1b)을 통하여 도시되지 않은 펌핑(Pumping) 수단을 이용하여 배출케 한다.The gas supply apparatus of the conventional semiconductor process chamber provided as described above seats the wafer 5 loaded through the wafer transfer path 1a on the susceptor 4, and then applies the gas into the process chamber 2 in a high vacuum state. The process is carried out by causing the reaction gas (G) required for the process to be injected and injected through the gas inlet pipe (6). After this process is completed, the reaction gas is discharged through a gas discharge pipe 1b using a pumping means (not shown).

그러나, 상기 가스 유입관(6)이 공정 챔버(2)의 한 쪽에 치우쳐져 설치되어 있으므로 반응 가스의 흐름이 화살표 방향과 같이 형성되고, 이에 따라 웨이퍼(5) 표면에 증착되는 가스 분자(실리콘)는 가스 유입관(6) 쪽의 웨이퍼 면에 더 많이 치우쳐져 증착되는 문제점이 있다. 즉, 이러한 가스 공급 구조는 웨이퍼(5)의 직경이 대형화되는 추세에 부응하지 못하고 웨이퍼(5) 표면의 가장자리와 중앙 쪽의 불균일도를 더욱 심화시키는 결과를 초래한다.However, since the gas inlet pipe 6 is disposed on one side of the process chamber 2, the flow of the reaction gas is formed in the direction of the arrow, and thus gas molecules (silicon) deposited on the wafer 5 surface. There is a problem that is deposited more biased on the wafer surface side of the gas inlet pipe (6). That is, such a gas supply structure does not meet the trend of increasing the diameter of the wafer 5 and results in a further deepening of the unevenness of the edge and the center side of the surface of the wafer 5.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 크기의 대형화 추세에 맞추어 챔버 내부에서의 반응 가스 흐름을 변경시킴으로써 웨이퍼의 표면 균일도를 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치를 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention was created to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to change the reaction gas flow inside the chamber in accordance with the trend of increasing the size of the wafer to further improve the surface uniformity of the wafer. It is to provide a reactive gas supply device in the process chamber.

도 1 은 종래 반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치의 구성 및 작용 상태를 나타낸 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a cross-sectional view showing a configuration and an operation state of a reaction gas supply device in a conventional semiconductor process chamber.

도 2 는 본 발명에 따른 반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing a reactive gas supply device in a semiconductor process chamber according to the present invention.

도 3 은 본 발명에 따른 반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치의 작용 상태를 나타낸 요부 단면도.3 is a sectional view showing the principal parts of an operating state of a reactive gas supply device in a semiconductor process chamber according to the present invention;

도 4 는 도 3 의 A - A 선 단면도.4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

14 : 가스 배출관, 20 : 공정 챔버,14 gas discharge pipe, 20 process chamber,

40 : 서셉터, 50 : 웨이퍼,40: susceptor, 50: wafer,

62, 64 : 가스 유입관, 66 : 가스 순환관,62, 64: gas inlet pipe, 66: gas circulation pipe,

66a : 분사공.66a: injection hole.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치는, 공정 챔버와, 상기 공정 챔버의 내부 중앙에 웨이퍼를 안착시킬 수 있도록 승강 가능하게 설치되는 서셉터와, 상기 서셉터의 둘레에 반응 가스를 챔버 내부로 유입시킬 수 있도록 수직 상방으로 설치되는 복수의 가스 유입관과, 상기 가스 유입관의 각 상단에 웨이퍼의 표면에 균일하게 반응 가스를 공급할 수 있도록 수평 방향으로 연통 결합되는 링 형상의 가스 순환관과, 상기 공정 챔버의 일측에 반응 후의 가스를 배출할 수 있도록 하향 설치되는 가스 배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.A reactive gas supply device in a semiconductor process chamber according to the present invention for achieving the above object includes a process chamber, a susceptor which is installed to be liftable to seat a wafer at an inner center of the process chamber, and the susceptor. A plurality of gas inlet tubes installed vertically upwards to allow the reaction gas to flow into the chamber, and horizontally coupled to each top of the gas inlet tubes so as to uniformly supply the reaction gas to the surface of the wafer. It characterized in that it comprises a ring-shaped gas circulation tube and a gas discharge tube which is installed downward to discharge the gas after the reaction on one side of the process chamber.

상기 가스 순환관은 웨이퍼 표면을 향하여 소정 간격을 두고 복수의 분사공이 관통 형성되며, 상기 분사공의 직경은 상기 가스 유입관의 직경보다 더 작게 형성되는 것이 바람직하다.The gas circulation tube is formed with a plurality of injection holes penetrating at a predetermined interval toward the wafer surface, the diameter of the injection hole is preferably formed smaller than the diameter of the gas inlet pipe.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 는 본 발명에 따른 반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치를 나타낸 단면도이다. 도 3 은 본 발명에 따른 반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치의 작용 상태를 나타낸 요부 단면도이고, 도 4 는 도 3 의 A - A 선 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a reactive gas supply device in a semiconductor process chamber according to the present invention. 3 is a cross-sectional view showing main parts of a reaction gas supply apparatus in a semiconductor process chamber according to the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

상기 도면에서, 본 발명의 매엽식 공정 설비의 외체(10) 내부에는 돔(Dome) 형상의 공정 챔버(20)가 구비된다. 상기 공정 챔버(20)의 중앙에는 도시 생략된 히터(Heater)를 내장한 서셉터(Suscepter)(40)가 상, 하 이송축(42)에 의하여 승강 가능하게 구비되고, 상기 챔버(20) 둘레에도 챔버 내부 온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 히터(30)가 감싸고 있다. 상기 서셉터(40) 위에는 웨이퍼 이송로(12)를 통하여 반입 및 반출되는 웨이퍼(50)가 해당 공정을 수행하기 위하여 안착된다.In the drawing, a dome-shaped process chamber 20 is provided inside the outer body 10 of the sheet type process equipment of the present invention. In the center of the process chamber 20, a susceptor 40 having a heater (not shown) is built in the center of the process chamber 20 so as to be lifted and lowered by the upper and lower transfer shafts 42, and around the chamber 20. In addition, the heater 30 is wrapped so as to maintain a constant temperature inside the chamber. On the susceptor 40, a wafer 50 loaded and unloaded through the wafer transfer path 12 is seated to perform the process.

특히, 본 실시예에서는 상기 공정 챔버(20)의 양측, 즉 서셉터(40)의 둘레 쪽에 복수의 가스 유입관(62)(64)이, 예를 들어 Si2H6(다이실렌)이라는 반응 가스(G)를 챔버(20) 내부로 유입시킬 수 있도록 수직 상방으로 구비된다. 상기 가스 유입관(62)(64)의 상단에는 가스 순환관(66)이 수평 방향으로 연통 결합된다. 이 가스 순환관(66) 상에는 복수의 분사공(66a)이 소정 간격을 두고 길이 방향으로 관통 형성된다. 여기서 상기 분사공(66a)은 웨이퍼(50) 표면을 향하여 아래 방향으로 형성되고, 상기 분사공(66a)의 직경은 가스 유입관(62)(64)의 직경보다 더 작게 형성되면 분무력이 더욱 더 뛰어나므로 매우 바람직하다.In particular, in the present embodiment, a plurality of gas inlet tubes 62 and 64 are, for example, Si 2 H 6 (disylene) on both sides of the process chamber 20, that is, around the susceptor 40. It is provided vertically upward to allow the gas (G) to flow into the chamber 20. The gas circulation pipe 66 is communicatively coupled to the upper end of the gas inlet pipes 62 and 64 in a horizontal direction. On this gas circulation pipe 66, the some injection hole 66a is penetrated in the longitudinal direction at predetermined intervals. Wherein the injection hole (66a) is formed downward toward the surface of the wafer 50, the diameter of the injection hole (66a) is formed smaller than the diameter of the gas inlet pipes 62, 64, the spraying force is further It is very desirable because it is better.

물론, 공정 챔버(20)의 하측에는 반응 후의 가스(G)를 배출시킬 수 있는 가스 배출관(14)이 구비된다.Of course, the gas discharge pipe 14 capable of discharging the gas G after the reaction is provided below the process chamber 20.

이와 같이 구비된 종래 반도체 공정 챔버의 가스 공급 장치는 웨이퍼 이송로(12)를 통하여 반입된 웨이퍼(50)를 서셉터(40) 위에 안착시킨 후, 고 진공 상태의 공정 챔버(20) 내부로 반응 가스(G)를 복수의 가스 유입관(62)(64)을 통하여 유입케 한다.The gas supply apparatus of the conventional semiconductor process chamber provided as described above seats the wafer 50 loaded through the wafer transfer path 12 on the susceptor 40, and then reacts into the process chamber 20 in a high vacuum state. The gas G is introduced through the plurality of gas inlet pipes 62 and 64.

이 때, 이렇게 유입된 반응 가스(G)는, 도 3 및 도 4 에서 나타낸 바와 같이, 링 형태의 가스 순환관(66)을 돌면서 화살표 방향과 같이 복수의 분사공(66a)을 통하여 웨이퍼(50) 표면을 향하여 균일하게 분사된다.At this time, the reaction gas G introduced in this way, as shown in FIGS. 3 and 4, passes through the ring-shaped gas circulation pipe 66 and passes through the plurality of injection holes 66a as shown by the arrow 50. Uniformly sprayed toward the surface.

물론, 공정이 완료된 후의 반응 가스(G)는 가스 배출관(14)을 통하여 도시되지 않은 펌핑(Pumping) 수단을 이용하여 배출케 된다.Of course, the reaction gas G after the process is completed is discharged through the gas discharge pipe 14 using a pumping means (not shown).

따라서, 공정 진행시 반응 가스(G)의 흐름 방향이 일정하게 되므로 웨이퍼(50)표면에 중앙과 가장자리 부분에서의 표면 단차가 생기지 않도록 실리콘(Si) 분자가 균일하게 증착된다.Therefore, since the flow direction of the reaction gas (G) becomes constant during the process, silicon (Si) molecules are uniformly deposited on the surface of the wafer 50 so as not to cause a surface step at the center and the edge portion.

상술한 본 발명에 의하면, 웨이퍼 표면에 반응 가스를 균일하게 분사시킴으로써 웨이퍼 표면에 증착되는 반응 가스의 양을 고르게 분포시킬 수 있으므로 웨이퍼의 표면 균일도를 더욱 더 향상시킬 수 있다. 또한 웨이퍼의 크기가 대형화될수록 매우 유용하게 적용될 수 있다.According to the present invention described above, by uniformly injecting the reaction gas onto the wafer surface, the amount of the reaction gas deposited on the wafer surface can be evenly distributed, thereby further improving the surface uniformity of the wafer. In addition, the larger the size of the wafer can be very usefully applied.

Claims (3)

공정 챔버와,Process chamber, 상기 공정 챔버의 내부 중앙에 웨이퍼를 안착시킬 수 있도록 승강 가능하게 설치되는 서셉터와,A susceptor installed to be liftable to seat the wafer at an inner center of the process chamber; 상기 서셉터의 둘레에 반응 가스를 챔버 내부로 유입시킬 수 있도록 수직 상방으로 설치되는 복수의 가스 유입관과,A plurality of gas inlet tubes installed vertically upward to allow the reaction gas to flow into the chamber around the susceptor; 상기 가스 유입관의 각 상단에 웨이퍼의 표면에 균일하게 반응 가스를 공급할 수 있도록 수평 방향으로 연통 결합되는 링 형상의 가스 순환관과,A ring-shaped gas circulation pipe connected to the upper end of each of the gas inlet pipes in a horizontal direction so as to uniformly supply the reaction gas to the surface of the wafer; 상기 공정 챔버의 일측에 반응 후의 가스를 배출할 수 있도록 하향 설치되는 가스 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치.Reactive gas supply apparatus in a semiconductor process chamber, characterized in that it comprises a gas discharge pipe installed downward to discharge the gas after the reaction on one side of the process chamber. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스 순환관은 웨이퍼 표면을 향하여 소정 간격을 두고 복수의 분사공이 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치.The gas circulation pipe is a reaction gas supply device in a semiconductor process chamber, characterized in that a plurality of injection holes are formed through a predetermined interval toward the wafer surface. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 분사공의 직경은 상기 가스 유입관의 직경보다 더 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 챔버 내의 반응 가스 공급 장치.And a diameter of the injection hole is smaller than that of the gas inlet pipe.
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