KR200187122Y1

KR200187122Y1 - 알루미늄막 증착용 화학 기상 증착 챔버

Info

Publication number: KR200187122Y1
Application number: KR2020000003183U
Authority: KR
Inventors: 강상범
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2000-02-07
Filing date: 2000-02-07
Publication date: 2000-06-15

Abstract

알루미늄막 증착용 화학 기상 증착 챔버에 관해 개시되어 있다. 챔버 내부에 구비된 요소들의 표면은 하부막에 따른 알루미늄이 선택적으로 증착되는 성질을 고려하여 금속막 또는 절연막으로 코팅되어 있다. 표면에 금속막이 코팅된 요소들은 알루미늄의 증착률이 극히 낮은 온도이하로 유지되어 있다. 따라서, 본 고안에 의한 CVD 챔버를 이용하는 경우, 웨이퍼를 제외한 챔버내의 다른 요소에 알루미늄이 증착되는 것을 방지할 수 있으므로 인-시츄 클리닝이 불필요하여 장비의 오염이나 이상 증착 현상, 부식과 클리닝 시간의 증가 등과 같은 인-시츄 클리닝으로 인해 유발되는 제반 문제점이 해소된다.

Description

알루미늄막 증착용 화학 기상 증착 챔버{Chemical vapor deposition chamber for depositing an aluminum film}

본 고안은 화학 기상 증착 챔버에 관한 것으로써, 자세하게는 알루미늄막 증착용 화학 기상 증착 챔버에 관한 것이다.

반도체 장치의 집적도가 높아지면서 종횡비가 큰 콘택이나 트랜치 형성이 빈번해 지고 있다. 이에 따라, 종횡비가 큰 콘택이나 트랜치와 같은 폭이 좁고 깊이가 깊은 홈에 도전성 플러그, 예컨대 알루미늄 플러그를 채우기 위한 방법으로 기존의 스퍼터링 방식 대신 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, 이하, CVD라 함) 방식이 널리 사용되고 있다.

CVD 방식을 이용한 알루미늄(이하, 'CVD-Al'이라 함)증착에는 주로 DMAH(Dimethyl Aluminum Hydride, (CH₃)₂AlH)나 DMEAA(Dimethyl Ethylamine Alane, (CH₃)₂C₂H₅N:AlH₃)가 사용되고 있다.

CVD-Al증착 장비를 대량 생산 체제에 적용하기 위해서는 일반적인 CVD 장비처럼 인-시츄(in-situ) 클리닝을 위하여 장비를 다운(down)시키는 웨-트(wet) 클리닝 주기(wet cleaning period)를 최대한 길게 가져갈 필요가 있다.

그런데, CVD-Al증착의 경우 인-시츄 클리닝시 사용하는 Cl₂, ClF₃등의 클리닝 가스 사용 후 잔류하는 할로겐 가스(예컨대, Cl, F) 때문에 장비 오염 및 이상 증착 현상, 부식(corrosion) 등의 문제가 발생될 수 있으므로 클리닝 주기를 길게 하기 어렵다. 또, Cl₂, ClF₃등에 의한 인-시츄 클리닝은 가열 공정으로 할 때, 최소 300℃∼400℃의 온도를 필요로 하는 반면, CVD-Al증착 공정은 200℃이하의 공정이므로, 클리닝할 때와 CVD-Al증착 때 스테이지의 온도를 높인 후 다시 내려야 하므로 클리닝에 소요되는 시간이 증가된다.

이와 같이, 종래의 CVD-Al증착 장비, 곧 챔버의 경우 상기의 이유로 클리닝 주기를 길게 가져갈 수 없을 뿐만 아니라 클리닝 시간도 증가된다.

따라서, 본 고안이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술이 갖는 문제점을 해소하기 위한 것으로써, 알루미늄막을 증착함에 있어 인-시츄 클리닝이 불필요한 CVD 챔버를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안의 실시예에 의한 화학 기상 증착용 챔버의 단면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

40:챔버 42:웨이퍼 스테이지

42a:절연성 코팅막

44:샤워헤드 W:웨이퍼

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 고안은 공급되는 소오스 가스를 웨이퍼 위로 분사시키는 샤워헤드(shower head)와 이에 대향하고 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 스테이지(stage)를 구비하는 알루미늄 증착용 CVD 챔버에 있어서, 상기 샤웨 헤드 및 상기 웨이퍼 스테이지의 표면 재질은 다르고 양자의 온도 또한 서로 다른 것을 특징으로 하는 알루미늄 증착용 CVD 챔버를 제공한다.

여기서, 상기 샤워 헤드의 재질은 금속 또는 세라믹이되, 그 온도는 알루미늄 증착률이 극히 낮은 온도 이하이다. 반면, 상기 웨이퍼 스테이지의 표면은 알루미늄이 증착되지 않는 절연성 코팅막으로 덮여 있다.

상기 챔버의 다른 부분들, 예컨대 챔버 내벽, 가스 공급 라인, 펌핑 라인 등의 재질은 금속이되, 그 온도는 샤워헤드와 마찬가지로 알루미늄 증착률이 극히 낮은 온도이하이다. 다른 한편으로, 상기 챔버의 다른 부분, 예컨대 챔버 내벽은 절연성 코팅막으로 덮여 있을 수 있다.

이와 같이, 본 고안에 의한 알루미늄 증착을 위한 CVD 챔버 내부에 구비된 요소들의 표면은 하부막에 따른 알루미늄이 선택적으로 증착되는 성질을 고려하여 금속막 또는 절연막으로 코팅되어 있다. 또, 표면에 금속막이 코팅된 요소들의 온도는 알루미늄의 증착률이 극히 낮은 온도이하이다. 따라서, 본 고안에 의한 CVD 챔버를 이용하는 경우, 웨이퍼를 제외한 챔버내의 다른 요소에 알루미늄이 증착되는 것을 방지할 수 있으므로 인-시츄 클리닝이 불필요하여 인-시츄 클리닝으로 인해 유발되는 종래의 문제점이 해소된다.

이하, 본 고안의 실시예에 의한 알루미늄막 증착용 화학 기상 증착 챔버를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 도면에서 각 부분은 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.

도 1을 참조하면, 참조번호 40은 CVD-Al증착을 위한 CVD 챔버를, 42는 CVD 챔버(40) 바닥에 구비된 웨이퍼 스테이지를, 44는 웨이퍼 스테이지(42) 위쪽에 웨이퍼 스테이지(42)와 대향하도록 구비된 샤워헤드를 각각 나타낸다.

웨이퍼 스테이지(42) 상에 CVD 챔버(40) 내부로 로딩된 웨이퍼(W)가 놓여진다. 웨이퍼 스테이지(42) 표면은 절연성 코팅막(42a)으로 덮혀 있는데, 이렇게 한 것은 웨이퍼(W) 상에 알루미늄을 증착하는 과정에서 웨이퍼 스테이지(42) 표면에 알루미늄이 증착되는 것을 방지하기 위한 것이다. 절연성 코팅막(42a)은 알루미늄 산화막(Al₂O₃), 실리콘 산화막(SiO₂) 또는 실리콘 나이트라이드막이다. 샤워헤드(44)는 알루미늄을 증착시키는데 필요한 소오스 가스를 웨이퍼(W) 상에 분사하기 위한 것으로써, 웨이퍼 스테이지(42)와 대향하는 면에 복수개의 홀(h)이 형성되어 있다. 샤워헤드(44)의 재질은 금속이다. 따라서, 알루미늄의 하부막 선택성, 곧 하부막이 절연막일 경우에는 증착되지 않지만 금속일 경우에는 증착되는 성질에 따라 알루미늄이 샤워헤드(44) 표면에도 증착될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 샤워헤드(44)는 알루미늄 증착률이 극히 낮은 온도이하로 유지된다. 곧, 샤워헤드(44)는 알루미늄이 증착되는 공정중에 100℃이하로 유지된다. 반면, 웨이퍼 스테이지(42)는 그 표면이 알루미늄이 증착되지 않는 절연막으로 덮여 있으므로, 샤워헤드(44)에 가해지는 온도 제한성은 없다. 따라서, 웨이퍼 스테이지(42)는 100℃ 이상의 알루미늄 증착에 알맞은 온도로 유지된다. CVD 챔버(40)의 내벽(40a) 재질은 샤워헤드(44)와 마찬가지로 금속이고, 공정내내 100℃이하로 유지된다. 그러나, 챔버(40) 내벽(40a)을 온도 제한성으로부터 해방시키기 위해, 그 표면은 웨이퍼 스테이지(42) 표면을 덮는 절연성 코팅막(42a)일 수 있다. 비록 도면으로 도시하지는 않았지만, CVD 챔버(40) 내에 구비된 요소들, 예컨대 샤워헤드(44)와 연결되는 가스 공급 라인 또는 CVD 챔버(40)의 한 부분, 바람직하게는 웨이퍼 스테이지(42) 아래의 바닥에 연결되는 펌핑 라인 등의 재질은 금속이다. 따라서, 이 요소들의 온도도 샤워헤드와 마찬가지로 알루미늄 증착률이 극히 낮은 온도이하이다. 다른 한편으로, CVD 챔버(40) 내에 구비된 상기 요소들은 그 표면이 웨이퍼 스테이지(42) 처럼 절연성 코팅막일 수도 있다. 이렇게 되면, 상기 요소들에 대한 온도 제한성은 사라지게 된다.

상기에서 샤워헤드(44)와 CVD 챔버(40)에 구비된 도시되지 않는 요소들의 재질이 금속으로 한정되었으나, 금속외에 세라믹도 가능하다.

또, 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 고안의 범위를 한정하는 것이라기 보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 기술적 사상을 CVD 챔버가 아닌 다른 알루미늄 증착 챔버 또는 샤워헤드와 웨이퍼 스테이지의 배치가 서로 다른 챔버, 예컨대 샤워헤드가 아래에 있고 히터를 포함하는 웨이퍼 스테이지가 위에 있는 챔버에도 적용할 수 있을 것이고, 금속이나 세라믹외의 다른 재질의 샤워헤드나 챔버 구성 요소들을 제시할 수도 있을 것이다. 때문에 본 고안의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 의한 알루미늄 증착을 위한 CVD 챔버 내부에 구비된 요소들의 표면은 하부막에 따른 알루미늄이 선택적으로 증착되는 성질을 고려하여 금속막 또는 절연막으로 코팅되어 있다. 표면에 금속막이 코팅된 요소들은 알루미늄의 증착률이 극히 낮은 온도이하로 유지되어 있다. 따라서, 본 고안에 의한 CVD 챔버를 이용하는 경우, 웨이퍼를 제외한 챔버내의 다른 요소에 알루미늄이 증착되는 것을 방지할 수 있으므로 인-시츄 클리닝이 불필요하여 인-시츄 클리닝으로 인해 유발되는 종래의 문제점이 해소된다.

Claims

공급되는 소오스 가스를 웨이퍼 위로 분사시키는 샤워헤드(shower head)와 이에 대향하고 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 스테이지(stage)를 구비하는 알루미늄 증착용 CVD 챔버에 있어서,

상기 샤웨 헤드의 재질과 상기 웨이퍼 스테이지의 표면 재질이 다르고 양자의 온도 또한 서로 다른 것을 특징으로 하는 알루미늄 증착용 CVD 챔버.