KR20010103979A - 화학 기상 증착 장비 - Google Patents

화학 기상 증착 장비 Download PDF

Info

Publication number
KR20010103979A
KR20010103979A KR1020000025325A KR20000025325A KR20010103979A KR 20010103979 A KR20010103979 A KR 20010103979A KR 1020000025325 A KR1020000025325 A KR 1020000025325A KR 20000025325 A KR20000025325 A KR 20000025325A KR 20010103979 A KR20010103979 A KR 20010103979A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
raw material
reactor
vapor deposition
chemical vapor
vacuum pump
Prior art date
Application number
KR1020000025325A
Other languages
English (en)
Inventor
이종승
서태욱
전진호
송래형
Original Assignee
윤종용
삼성전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤종용, 삼성전자 주식회사 filed Critical 윤종용
Priority to KR1020000025325A priority Critical patent/KR20010103979A/ko
Publication of KR20010103979A publication Critical patent/KR20010103979A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 반응기로 원료 물질 기체들을 공급하기 위한 기체 공급 시스템을 갖는 화학 기상 증착 장비에 관한 것이다. BPSG 막을 증착하기 위한 화학 기상 증착 장비에 있어서, 공정 기체들이 유입되어 증착 공정이 진행되는 반응기, 액체 상태인 원료 물질들을 기화시켜 반응기로 공급하는 증발 장치, 증발 장치에서 기화된 원료 물질들을 배출시키기 위한 운반 기체를 공급하는 운반 기체 공급원 및 증발 장치 각각에 독립적으로 연결된 진공 펌프가 구비된다. 유량이 불안정하게 조절되는 동안에는 원료 물질 기체들이 진공 펌프를 통해 배기되고, 기체 흐름이 안정화되면 반응기로 주입된다. 따라서, 불순물의 함량이 균일한 BPSG 막을 형성할 수 있다.

Description

화학 기상 증착 장비{CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 화학 기상 증착 장비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 화학 기상 증착 장비의 공정 챔버로 원료 물질들을 공급하기 위한 기체 공급 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자에서 사용되고 있는 BPSG(borophosphosilicate glass)막은 실리콘 산화막에 소량의 붕소와 인이 첨가된 절연막으로 평탄화 공정을 위한 층간절연막으로 사용된다.
BPSG막은 실리콘, 붕소 및 인을 공급하기 위한 원료 기체들과 오존 기체와 같이 산소 성분을 포함한 기체를 반응기로 주입한 후 화학 반응을 통해 박막을 증착하는 화학 기상 증착법에 의해 형성된다. 그런데, 원료 물질들의 성질 및 원료 기체들을 공급하기 위한 공급 시스템의 특징에 따라 반응기로 공급되는 원료 기체들의 공급량이 불균일하게 조절될 수 있다. 그러면, 불순물 함량이 불균일한 BPSG막이 형성된다.
특히, 실리콘 질화막 및 BPSG막을 각각 식각저지막 및 층간절연막으로 사용하는 자기 정렬 콘택 기술에 있어서, 인이 과량 존재하는 BPSG막이 형성되면 식각저지막으로 사용된 실리콘 질화막을 산화시키게 된다. 이는 BPSG막을 H2O 분위기에서 리플로우(reflow)시키게 되면 인 성분이 과량 포함된 막이 H2O와 반응하여 인산을 생성하기 때문이다. 그러면, 후속 공정으로 진행되는 자기 정렬 콘택 홀을 형성하는 공정에서 실리콘 질화막의 식각선택비가 낮아지게 되어 반도체 소자의 전기적 특성을 저하시키게 된다.
도 1은 종래기술의 문제점을 나타내는 화학 기상 증착 장비로, 실리콘의 전구체인 TEOS(tetraethylorthosilicate), 붕소의 전구체인 TEB(triethylborate), 인의 전구체인 TEPO(triethylphosphate)와 오존 기체를 이용하여 BPSG막을 형성하기 위한 화학 기상 증착 장비이다.
도 1을 참조하면, BPSG막을 형성하기 위한 화학 기상 증착 장비의 기체 공급 시스템은 액체 상태인 TEOS, TEB 및 TEPO를 기화시켜 공급하기 위한 증발 장치들(110,112,114)을 구비한다. 각 증발 장치(110,112,114)에서 기화된 원료 물질들은 운반 기체에 의해 용기 밖으로 배출된다. 증발 장치(110,112,114)의 배출구에는 LFC(liquid flow controller; 120,122,124)가 연결되어 반응기(150)로 공급되는 원료 물질들의 유량을 조절한다.
증발 장치(110,112,114)에서 기화된 원료 물질 기체들을 이동시키는 운반 기체인 질소를 공급하기 위한 질소 공급원(100)이 구비된다. 질소 공급원(100)과 증발 장치(110,112,114)를 연결하는 질소 이송관 상에 MFC(mass flow contoller; 104)가 설치되어 질소의 유량을 조절한다.
증발 장치(120,122,124)에서 공급된 원료 물질들은 원료 물질 공급관(130)을 통하여 반응기(150)로 유입된다. 원료 물질 공급관(130)에는 오존 공급원(142)이 연결되어 오존 기체가 다른 원료 물질들과 함께 반응기(150)로 공급되도록 한다. 오존 기체의 공급량은 오존 공급원(142)과 연결된 MFC(140)에 의해 조절된다.
원료 물질 공급관(130)에서 분기된 배기관(134)과 연결되어 세정용 진공 펌프(136)가 설치된다. 세정용 진공 펌프(136)는 기체 공급 시스템 상에 설치된 기체 이송관들 내벽에 흡착된 오염 물질들을 제거하기 위한 세정 공정을 진행할 때 작동되어 오염 물질 기체들을 배기시킨다.
이와 같은 종래 기술에 의하면, 증발 장치(110,112,114)에서 기화된 TEPO, TEB 및 TEPO는 LFC(120,122,124)에 의하여 반응기(150)로 유입되는 공급량이 조절된다. 그런데, 기체들이 LFC(120,122,124)로 공급되기 시작하는 초기에는 LFC가 불안정하여 기체들의 공급량도 불안정해지게 된다. 이때, 가장 기화되기 쉬운 물질인 TEPO가 반응기(150)로 가장 많이 공급되므로 초기 BPSG막 내에는 인 성분이 과량 함유된다. 만약, 하부막이 실리콘 질화막이라면 실리콘 질화막과 인 성분이 과량 함유된 BPSG막이 인접하게 된다. 따라서, BPSG 막을 평탄화시키기 위해 H2O 분위기에서 리플로우시키는 과정에서 인산이 생성되어 실리콘 질화막을 산화시키는 문제가 발생한다.
본 발명은 상술한 제반 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 반응기 내로 원료 물질들이 공급되기 시작하는 초기에 TEPO가 과잉 공급되는 것을 방지할 수 있는 기체 공급 시스템을 갖는 화학 기상 증착 장비를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 의해 구성된 화학 기상 증착 장비이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의해 구성된 화학 기상 증착 장비이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100, 200 : 운반 기체 공급원 104, 204 : MFC
110, 112, 114, 210, 212, 214 : 증발 장치
120, 122, 124, 220, 222, 224 : LFC
134, 230, 232, 234 : 배기관 136, 236 : 진공 펌프
130, 238 : 원료 물질 공급관 142, 242 : 오존 공급원
150, 250 : 반응기
(구성)
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 화학 기상 증착 장비는, 원료 물질 기체들이 유입되어 증착 공정이 진행되는 반응기, 상기 반응기로 상기 원료 물질 기체들을 공급하는 공급관, 액체 상태의 원료 물질들을 기화시켜 상기 공급관으로 배출시키는 복수개의 원료 물질 공급부, 상기 기화된 원료 물질들을 배출시키기 위한 운반 기체를 상기 원료 물질 공급부에 공급하는 운반 기체 공급부, 및 상기 원료 물질 공급부 각각의 후단에서 분기된 배기관들에 연결된 진공 펌프를 포함하되, 기체의 흐름이 안정화될 때까지 상기 원료 물질 기체들이 상기 반응기로 공급되지 않고 상기 진공 펌프를 통해 배기되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 원료 물질 공급부는 상기 원료 물질들을 기화시키는 증발 장치와 상기 증발 장치의 배출구에 연결된 액체 유량 조절기를 포함하는 것이 적합하다.
또한, 상기 공급관에는 상기 반응기로 상기 원료 물질 기체들이 공급되는 것을 차단시킬 수 있는 밸브가 설치되는 것이 바람직하다.
(실시예)
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의해 구성된 BPSG막을 형성하기 위한 화학 기상 증착 장비를 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하면, BPSG막을 형성하기 위한 화학 기상 증착 장비의 기체 공급 시스템은 원료 물질인 액체 상태의 TEOS, TEPO 및 TEB를 기체 상태로 공급하기 위한 복수개의 증발 장치들(210,212,214)을 구비한다. 증발 장치는 액체 상태의 원료 물질들을 기화시켜 반응기(250)로 공급하기 위한 장치로, 예를 들어 버블러(bubbler)를 사용한다. 버블러는 가열 수단이 장착되어 온도 조절이 가능한 용기로 구성된다. 운반 기체가 가열된 버블러 내로 주입되면, 운반 기체가 원료 물질 내에서 버블을 형성하여 원료 물질들을 용기 밖으로 배출시킨다.
증발 장치(210,212,214)에서 원료 물질들을 이동시키는 운반 기체를 공급하기 위한 운반 기체 공급원(200)이 구비된다. 운반 기체는 예를 들어, 헬륨이나 질소 기체를 사용한다. 운반 기체 공급원(200)은 기체 이송관을 통해 복수개의 증발 장치들(210,212,214)과 연결된다. 운반 기체 공급원(200)과 연결된 기체 이송관에는 기체 유량 조절기인 MFC(mass flow controller; 204)가 설치되어 증발 장치(210,212,214)로 공급되는 운반 기체의 유량을 조절한다.
운반 기체에 의해 증발 장치들(210,212,214)에서 배출된 원료 물질들은 복수개의 이송관을 통하여 반응기(250)와 연결된 원료 물질 공급관(238)으로 이동된다. 각 증발 장치(210,212,214)와 연결된 이송관에는 유량 조절기인 LFC(liquid flow controller; 220,222,224)가 설치되어 원료 물질 공급관(238)으로 공급되는 원료 물질 기체들의 공급량을 조절한다. 또한, 원료 물질 공급관(238)에는 밸브가 설치되어 원료 물질 기체들이 반응기(250)로 공급되는 것을 선택적으로 차단시킬 수 있게 된다.
기체 상태의 산소 원료를 공급하기 위한 오존 기체 공급원(242)이 원료 물질 공급관(238)에 연결된다. 오존 기체 공급원(242)과 원료 물질 공급관(238)을 연결하는 기체 이송관에는 오존 기체의 유량을 조절하기 위한 MFC(240)가 설치된다. 오존 기체는 원료 물질 공급관(238)으로 공급되어 증발 장치들(210,212,214)에서 공급된 TEOS, TEB 및 TEPO 기체들과 혼합된 후 반응기(250)로 주입된다.
증발 장치(210,212,214)에서 기화된 원료 물질들이 배출되는 이송관들 각각에서 분기된 배기관들(230,232,234)에 세정용 진공 펌프(236)가 연결된다. 즉, 이송관에 설치된 LFC(220,222,224) 후단에 각각 배기관들(230,232.234)이 연결된다. 따라서, 세정용 진공 펌프(236)는 각 증발 장치들(210,212,214)과 독립적으로 연결되므로 각 원료 물질 별로 배기 여부를 선택하는 것이 가능해진다. 세정용 진공 펌프(236)는 기체들을 배기시키기 위한 것이므로, 예를 들어 기계식 로터리 펌프(rotary pump) 등과 같은 러프(rough) 펌프로 설치한다.
이와 같이 설치된 세정용 진공 펌프(236)는 우선, 본 발명의 특징인 원료 물질들의 공급량을 안정화시키는 기능을 수행한다. 원료 물질들이 공급되기 시작하는 초기 LFC(220,222,224)가 불안정할 때, 증발 장치(210,222,224)에서 배출된 원료 물질 기체들을 배기관(230,232,234)으로 우회시켜 세정용 진공 펌프(236)를 통하여 배기되도록 한다. 그리고, LFC(220,222,224)가 안정화되면 원료 물질 기체들이 원료 물질 공급관(238)을 통하여 반응기(250)로 공급되도록 한다. 그러면, 공급량이 안정화된 상태에서 원료 물질 기체들이 반응기(250)로 주입되므로 균일한 BPSG막이 형성된다. 상술한 기능 외에도 세정용 진공 펌프(236)는 종래의 기능, 즉 기체 이송관들 내벽에 흡착되어 있는 오염 물질들을 제거하기 위한 세정 공정시에 오염 물질들을 배기시키는 기능을 수행하게 된다.
다음, 본 발명에 의해 구성된 기체 공급 시스템의 동작을 설명한다.
우선, 원료 물질 공급관(238) 상의 밸브를 차단하고, 세정용 진공 펌프(236)를 가동한다. 배기관들(230,232,234)을 오픈시켜 각 증발 장치들(210,212,214)과 세정용 진공 펌프(236)를 연결한다. 이어서, 운반 기체를 증발 장치들(210,212,214)로 공급한다. 그러면, 증발 장치(210,212,214) 밖으로 배출된 원료 물질 기체들이 배기관(230,232,234)으로 우회하여 세정용 진공 펌프(236)를 통하여 배기된다. 이후, LFC(120,122,124)가 안정화되면 배기관들(230,232,234)을차단시키고 원료 물질 공급관(238)의 밸브를 오픈시켜 원료 물질 기체들이 원료 물질 공급관(238)을 통하여 반응기(250)로 공급되도록 한다. 결국, 원료 물질 기체들의 유량이 안정화된 상태에서 반응기(250)로 공급되므로 균일한 붕소 및 인 성분을 포함하는 BPSG막을 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면 증발 장치들 각각에 세정용 진공 펌프를 연결하여 기체의 유량이 안정화될 때까지 원료 물질 기체들이 반응기로 공급되는 대신 진공 펌프를 통하여 배기되도록 함으로써, 반응기로 원료 물질 기체들이 불균일하게 공급되는 것을 방지하게 된다. 따라서, 불순물 농도가 균일한 BPSG막을 형성할 수 있다.

Claims (3)

  1. 원료 물질 기체들이 유입되어 증착 공정이 진행되는 반응기,
    상기 반응기로 상기 원료 물질 기체들을 공급하는 공급관,
    액체 상태의 원료 물질들을 기화시켜 상기 공급관으로 배출시키는 복수개의 원료 물질 공급부들,
    상기 기화된 원료 물질들을 배출시키기 위한 운반 기체를 상기 원료 물질 공급부로 공급하는 운반 기체 공급부, 및
    상기 원료 물질 공급부 각각의 후단에서 분기된 배기관들에 연결된 진공 펌프를 포함하되, 기체의 흐름이 안정화될 때까지 상기 원료 물질 기체들이 상기 반응기로 공급되지 않고 상기 진공 펌프를 통해 배기되도록 하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원료 물질 공급부는 상기 액체 상태의 원료 물질들을 기화시키는 증발 장치 및 상기 증발 장치의 배출구에 연결된 액체 유량 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장비.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급관에는 상기 반응기로 상기 원료 물질 기체들이 공급되는 것을 차단시킬 수 있는 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장비.
KR1020000025325A 2000-05-12 2000-05-12 화학 기상 증착 장비 KR20010103979A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000025325A KR20010103979A (ko) 2000-05-12 2000-05-12 화학 기상 증착 장비

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000025325A KR20010103979A (ko) 2000-05-12 2000-05-12 화학 기상 증착 장비

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010103979A true KR20010103979A (ko) 2001-11-24

Family

ID=45811794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000025325A KR20010103979A (ko) 2000-05-12 2000-05-12 화학 기상 증착 장비

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20010103979A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10804144B2 (en) Deposition of aluminum oxide etch stop layers
KR102563427B1 (ko) 2차 퍼지 가능한 ａｌｄ 시스템에서 샤워헤드 후면 기생 플라즈마 억제를 위한 방법들 및 장치들
KR102424906B1 (ko) 실리콘 옥사이드의 선택적인 증착
KR100903484B1 (ko) 실리콘 함유 절연막을 형성하는 ｃｖｄ 방법 및 장치
US9633896B1 (en) Methods for formation of low-k aluminum-containing etch stop films
JP2553946B2 (ja) 基板表面処理用ガスの供給方法
US20070212850A1 (en) Gap-fill depositions in the formation of silicon containing dielectric materials
US20240263301A1 (en) Chamfer-less via integration scheme
US10418236B2 (en) Composite dielectric interface layers for interconnect structures
US10651080B2 (en) Oxidizing treatment of aluminum nitride films in semiconductor device manufacturing
KR20010103979A (ko) 화학 기상 증착 장비
US6090725A (en) Method for preventing bubble defects in BPSG film
KR20010091554A (ko) 화학 기상 증착 장비
JP2023008986A (ja) クリーニングガスを提供するクリーニングガスシステムを有する化学蒸着炉
JPH07335643A (ja) 成膜方法
KR20070010830A (ko) 가스 공급 장치 및 이를 갖는 박막 형성 설비
KR20230008180A (ko) 발전된 (advanced) 반도체 애플리케이션들을 위한 팽창 가능한 도핑된 옥사이드 막들

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination