KR200216948Y1 - Chemical Vapor Deposition Equipment - Google Patents

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박종섭
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Abstract

본 고안은 화학기상증착장치를 개시한다. 개시된 본 고안은, 증착 챔버(20)의 저면에 안치반(30)이 배치되고, 안치반(30)의 표면에 웨이퍼(W)가 안치되는 서스셉터(36)가 배치된다. 서스셉터(36)의 밑면에는 웨이퍼(W)로 열을 가하는 열선(35)이 배치된다. 증착 챔버(20)의 상부에는 커버(21)가 설치되고, 커버(21)의 밑면에는 가스 혼합기(40)가 설치된다. 커버(21)에는 수 가지의 반응 가스가 인입되는 수 개의 인입 라인(51,52,53)이 독립적으로 연결되고, 혼합된 반응 가스를 플라즈마화시키기 위한 고주파 전원을 인가하는 고주파 인가선(50)이 커버(21)에 연결된다. 수 가지의 반응 가스는 가스 혼합기(40) 밑면에 설치된 분사 헤드(70)에 독립적으로 공급되고, 각 반응 가스는는 분사 헤드(70)로부터 분사되어, 증착 챔버(20) 내부에서 플라즈마화된 후 웨이퍼(W) 표면으로 분사되어진다. 각 인입 통로(51,52,53)로부터 가스 혼합기(40)를 거쳐 분사 헤드(70)로 이어지는 독립된 수 개의 가스 공급 통로(54,55,56)가 마련되어서, 반응 가스들은 가스 혼합기에서 미리 혼합되지 않게 된다. 또한, 가스 혼합기(40) 외벽에는 요철 형상의 홈부(41)가 형성되어, 플라즈마 가스가 가스 혼합기(40)의 외벽에 증착되는 시간이 지연된다.The present invention discloses a chemical vapor deposition apparatus. In the disclosed subject matter, the placing plate 30 is disposed on the bottom surface of the deposition chamber 20, and the susceptor 36 on which the wafer W is placed is placed on the surface of the placing plate 30. On the bottom surface of the susceptor 36, a heating wire 35 for applying heat to the wafer W is disposed. A cover 21 is installed at an upper portion of the deposition chamber 20, and a gas mixer 40 is installed at the bottom of the cover 21. The cover 21 is connected to several inlet lines 51, 52, and 53 to which several reaction gases are introduced independently, and a high frequency application line 50 for applying a high frequency power source to plasma the mixed reaction gases. It is connected to the cover 21. Several reactant gases are supplied independently to the spray head 70 provided at the bottom of the gas mixer 40, and each reactant gas is sprayed from the spray head 70 to be plasmalized in the deposition chamber 20 and then wafer (W) Sprayed to the surface. Several independent gas supply passages 54, 55, 56 are provided from each inlet passage 51, 52, 53 to the injection head 70 via the gas mixer 40, so that the reaction gases are premixed in the gas mixer. Will not be. In addition, an uneven groove 41 is formed in the outer wall of the gas mixer 40, and the time for which the plasma gas is deposited on the outer wall of the gas mixer 40 is delayed.

Description

화학기상증착장치Chemical Vapor Deposition Equipment

본 고안은 화학기상증착장치(CVD)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 기판과 금속막 사이에 개재되어 일렉트로마이그레이션(electromigration)을 방지하는 장벽 금속막(barrier metal layer)을 증착하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus (CVD), and more particularly to a device for depositing a barrier metal layer interposed between a semiconductor substrate and a metal film to prevent electromigration (electromigration). .

일반적으로, 반도체 기판상에 금속 배선막을 소정의 패턴대로 형성하기 전에, 일렉트로마이그레이션을 방지하기 위해 장벽 금속막을 증착하게 된다. 일렉트로마이그레이션이란 기판과 금속 배선막간에 전자가 이동되거나 스트레스가 전파되는 현상을 말한다. 이러한 일렉트로마이그레이션 현상이 발생되면, 기판과 금속 배선막 모두가 데미지를 입게 되므로, 기판상에 먼저 장벽 금속막을 증착하고, 이어서 장벽 금속막상에 금속 배선막을 형성하여, 전자의 이동이나 스트레스 전파를 방지시킨다. 장벽 금속막으로는 통상적으로, 티타늄/티타늄질화막(Ti/TiN)이 사용된다.In general, a barrier metal film is deposited to prevent electromigration before the metal wiring film is formed in a predetermined pattern on the semiconductor substrate. Electromigration refers to a phenomenon in which electrons are transferred or stress propagates between a substrate and a metal wiring film. When the electromigration phenomenon occurs, both the substrate and the metal wiring film are damaged, so that the barrier metal film is first deposited on the substrate, and then the metal wiring film is formed on the barrier metal film, thereby preventing the movement of electrons or the stress propagation. . As the barrier metal film, a titanium / titanium nitride film (Ti / TiN) is usually used.

상기와 같은 기능을 하는 장벽 금속막은 화학기상증착법에 의해 증착되는데, 이러한 용도의 화학기상증착장치가 도 1에 단면도로 도시되어 있다.The barrier metal film having the above function is deposited by chemical vapor deposition, and the chemical vapor deposition apparatus for this purpose is shown in cross section in FIG.

도시된 바와 같이, 증착 챔버(1)의 상부에는 오-링(3)을 매개로 커버(2)가 설치되어 있다. 증착 챔버(1)의 저면에 보울(bowl) 형상의 안치반(4)이 배치되어 있고, 안치반(4)의 표면에는 웨이퍼(W)가 안치되는 서스셉터(9)가 설치되어 있다. 서스셉터(9)의 하부에는 웨이퍼(W)로 열을 가하는 열판(11)이 배치되어 있다. 한편, 웨이퍼(W)가 출입되는 출입구가 증착 챔버(1)의 측부에 형성되어 있고, 출입구는 슬릿 도어(10)에 의해 개폐되도록 되어 있다.As shown, the cover 2 is provided on the upper part of the deposition chamber 1 via the O-ring 3. A bowl-shaped settling plate 4 is disposed on the bottom of the deposition chamber 1, and a susceptor 9 on which the wafer W is placed is provided on the surface of the settling plate 4. At the lower part of the susceptor 9, a hot plate 11 for applying heat to the wafer W is disposed. On the other hand, an entrance and exit through which the wafer W enters and exits is formed on the side of the deposition chamber 1, and the entrance and exit is opened and closed by the slit door 10.

출입구를 통해 증착 챔버(1)로 반입된 웨이퍼(W)는 서스셉터(9) 상부에서 3개의 승강핀(7) 상단에 안치되는데, 각 승강핀(7)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 120。 등간격으로 배치되어서 3개의 브릿지(6)에 의해 일체로 연결되어 있다. 각 브릿지(6)의 중심부는 안치반(4) 내부를 따라 승강하는 승강축(5)에 연결되어 있다.The wafer W brought into the deposition chamber 1 through the entrance and exit is placed on top of three lift pins 7 above the susceptor 9, each lift pin 7 being shown in FIGS. 3 and 4. As described above, they are arranged at equal intervals of 120 degrees and are integrally connected by three bridges 6. The center of each bridge 6 is connected to the lifting shaft 5 which moves up and down along the interior of the settling board 4.

커버(2)의 측면에는 주반응 가스인 티타늄클로라이드(TiCl4) 가스 및 다른 2가지 가스가 주입되는 3개의 반응 가스 인입 튜브(12)가 연결되어 있고, 반응 가스를 플라즈마화하기 위해 고주파 전원(RF power)을 증착 챔버(1)로 인가하는 고주파 인가선(13)이 커버(2)의 상부에 연결되어 있다. 커버(2)의 밑면에는 각 반응 가스가 혼합되는 가스 혼합기(14)가 설치되어 있다. 가스 혼합기(14)의 내부에는 각 반응 가스의 이동 통로를 제공하는 3개의 확산링(15)이 배치되어 있다. 한편, 혼합된 반응 가스를 웨이퍼(W) 표면으로 분사하는 분사 헤드(16)가 가스 혼합기(14)의 밑면에 설치되어 있다. 분사 헤드(16)에서 반응 가스들이 분사되어서 증착 챔버(1) 내부에서 플라즈마화되므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 고주파 인가선(13)이 분사 헤드(16)까지 이어져 있다.The side of the cover 2 is connected with three reaction gas inlet tubes 12 into which titanium chloride (TiCl 4 ) gas, which is a main reaction gas, and two other gases, are injected, and a high frequency power source (Ph) A high frequency application line 13 for applying RF power to the deposition chamber 1 is connected to the top of the cover 2. At the bottom of the cover 2, a gas mixer 14 into which each reaction gas is mixed is provided. Inside the gas mixer 14, three diffusion rings 15 are provided which provide a passage for moving each reaction gas. On the other hand, the injection head 16 which injects the mixed reaction gas to the surface of the wafer W is provided in the bottom surface of the gas mixer 14. Since the reaction gases are injected from the injection head 16 and plasmated inside the deposition chamber 1, as shown in FIG. 2, a high frequency application line 13 is continued to the injection head 16.

한편, 증착 챔버(1)에는 진공 라인(18)이 연결되어 있고, 진공 라인(18)에는 진공 펌프(19)가 설치되어 있다. 또한, 증착 챔버(1)의 내벽에는 진공 라인(18)을 통해 제공되는 진공압을 제어하기 위한 배플판(17)이 설치되어 있다.On the other hand, the vacuum chamber 18 is connected to the deposition chamber 1, and the vacuum pump 19 is provided in the vacuum line 18. Further, a baffle plate 17 is provided on the inner wall of the deposition chamber 1 for controlling the vacuum pressure provided through the vacuum line 18.

상기와 같이 구성되어서, 3가지 반응 가스가 인입 튜브(12)를 통해 인입되어서 3개의 확산링(15) 사이를 통과한 후, 가스 혼합기(14)의 내부에서 혼합된다. 혼합된 가스들은 분사 헤드(16)에서 증착 챔버(1) 내부로 분사되어서 플라즈마화된 후, 열판(11)에 의해 가열된 웨이퍼(W)의 표면으로 분사되므로써, 웨이퍼(W) 표면에 장벽 금속막이 증착된다.As configured above, three reaction gases are introduced through the inlet tube 12 to pass between the three diffusion rings 15 and then mixed inside the gas mixer 14. The mixed gases are jetted into the deposition chamber 1 by the injection head 16 and then plasmalized, and then sprayed onto the surface of the wafer W heated by the hot plate 11, thereby forming a barrier metal on the wafer W surface. The film is deposited.

그런데, 종래의 화학기상증착장치는 다음과 같은 문제점들을 안고 있다.However, the conventional chemical vapor deposition apparatus has the following problems.

첫 번 째로, 종래에는 3가지 공정 가스가 가스 혼합기(14)의 내부에서 미리 혼합되도록 되어 있다. 이로 인하여, 공정 가스들이 조기 반응을 일으켜서 가스 혼합기(14)의 내벽과 분사 헤드(16)에 증착되어, 실제의 증착 공정시 미립자로 작용할 소지가 매우 높다.First, conventionally, three process gases are premixed inside the gas mixer 14. Due to this, process gases are prematurely reacted and deposited on the inner wall of the gas mixer 14 and the spray head 16, and are very likely to act as fine particles in the actual deposition process.

두 번 째로, 증착 공정이 진행되면서 웨이퍼(W) 표면 뿐만 아니라 가스 혼합기(14)의 외벽에도 막이 증착되는데, 이 증착막은 가스 혼합기(14)와 커버(2) 밑면 사이를 단락시키게 되고, 또한 미립자로도 작용하게 된다. 그런데, 종래의 가스 혼합기(14)의 외벽은 밋밋한 구조이기 때문에, 증착 속도가 매우 빠르다는 문제점이 있다. 특히, 종래의 가스 혼합기(14) 재질은 증착이 매우 쉽게 일어나는 알루미나라는 문제점도 있다.Secondly, as the deposition process proceeds, a film is deposited not only on the surface of the wafer W but also on the outer wall of the gas mixer 14, which short-circuits between the gas mixer 14 and the bottom of the cover 2, and also fines. Will also work. By the way, since the outer wall of the conventional gas mixer 14 is a flat structure, there exists a problem that deposition rate is very fast. In particular, the conventional gas mixer 14 has a problem of alumina in which deposition occurs very easily.

세 번 째로, 종래의 승강핀(7) 3개는 브릿지(6)에 의해 일체로 된 구조이기 때문에, 웨이퍼(W)와 승강핀(7)간의 접촉 면적이 많아서 전도성이 너무 높아지게 된다. 즉, 열판(11)에서 웨이퍼(W)로 전달되는 열 중 많은 부분이 승강핀(7)과 브릿지(6)에서 방출되므로써, 웨이퍼(W)에 전달되는 열의 균일도가 저하되어, 결과적으로 증착막의 균일도가 저하된다. 그리고, 접촉 면적이 많음으로 해서, 웨이퍼(W)의 배면에 긁힘이 발생될 우려도 매우 높다.Thirdly, since the conventional lifting pins 7 are three-in-one structure by the bridge 6, the contact area between the wafer W and the lifting pins 7 is large, so that the conductivity becomes too high. That is, since a large part of the heat transferred from the hot plate 11 to the wafer W is released from the lifting pins 7 and the bridge 6, the uniformity of heat transferred to the wafer W is lowered, resulting in the deposition of the deposited film. Uniformity is lowered. And since there is much contact area, there is also a possibility that the back surface of the wafer W will generate | occur | produce a scratch.

네 번 째로, 종래의 서스셉터(9)의 재질은 니켈인데, 이 니켈은 혼합 가스인 NF3가스에 의해 쉽게 손상될 우려가 매우 높고, 또한 초기 증착 공정시 니켈-실리사이드 형성 반응으로 웨이퍼(W)가 니켈 재질의 서스셉터(9) 표면에 눌러붙는 현상이 발생되는 문제점이 있다.Fourth, the material of the conventional susceptor 9 is nickel, which is very susceptible to damage by NF 3 gas, which is a mixed gas, and the nickel-silicide formation reaction during the initial deposition process. ) Is a problem that the phenomenon that the pressing on the surface of the susceptor (9) made of nickel material occurs.

본 고안은 상기와 같은 종래 화학기상증착장치가 안고 있는 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 3가지 반응 가스들이 가스 혼합기 내부에서 조기 반응되지 않도록 하여, 가스 혼합기의 내벽과 분사 헤드에 막이 증착되어 미립자로 작용하는 것을 방지할 수 있는 화학기상증착장치를 제공하는데 목적이 있다.The present invention was devised to solve all the problems of the conventional chemical vapor deposition apparatus as described above, so that the three reaction gases are not reacted prematurely in the gas mixer, and the film is deposited on the inner wall of the gas mixer and the injection head. It is an object of the present invention to provide a chemical vapor deposition apparatus that can prevent the action of the fine particles.

다른 목적은, 가스 혼합기의 외벽에 막이 증착되는 속도가 지연되도록 하여, 가스 혼합기와 커버가 단락되는 현상을 방지할 수 있게 하는데 있다.Another object is to delay the rate at which the film is deposited on the outer wall of the gas mixer, thereby preventing the gas mixer and the cover from being shorted.

또 다른 목적은, 승강핀과 웨이퍼간의 접촉 면적을 줄여서, 웨이퍼로 가해지는 열의 균일도를 향상시키게 하는데 있다.Another object is to reduce the contact area between the lift pins and the wafer to improve the uniformity of heat applied to the wafer.

특히 다른 목적은 서스셉터의 재질을 변경하여, 혼합 가스에 의해 서스셉터가 손상되거나 또는 웨이퍼가 서스셉터에 눌러붙는 현상을 방지할 수 있게 하는데 있다.In particular, another object is to change the material of the susceptor so as to prevent the susceptor from being damaged by the mixed gas or the wafer being pressed against the susceptor.

도 1은 종래의 화학기상증착장치를 나타낸 정단면도1 is a front sectional view showing a conventional chemical vapor deposition apparatus

도 2는 종래의 챔버 상부 구조를 나타낸 부분 확대 단면도Figure 2 is a partially enlarged cross-sectional view showing a conventional chamber upper structure

도 3 및 도 4는 종래의 승강핀 배치 구조를 나타낸 평면도 및 정면도3 and 4 are a plan view and a front view showing a conventional lifting pin arrangement structure

도 5는 본 고안에 따른 화학기상증착장치를 나타낸 정단면도Figure 5 is a front sectional view showing a chemical vapor deposition apparatus according to the present invention

도 6은 본 고안의 주요부인 챔버의 상부 구조를 나타낸 부분 확대 단면도Figure 6 is a partially enlarged cross-sectional view showing the upper structure of the chamber which is the main part of the present invention

도 7 및 도 8은 본 고안의 주요부인 승강핀을 나타낸 평면도 및 정면도7 and 8 are a plan view and a front view showing a lifting pin which is a main part of the present invention

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawing-

20 ; 증착 챔버 21 ; 커버20; Deposition chamber 21; cover

30 ; 안치반 31 ; 승강핀30; Arthropod 31; Lifting pin

32 ; 승강축 33 ; 브릿지32; Lifting shaft 33; bridge

35 ; 열판 36 ; 서스셉터35; Hot plate 36; Susceptor

40 ; 가스 혼합기 41 ; 요철홈40; Gas mixer 41; Uneven groove

50 ; 고주파 인가선 51,52,53 ; 반응 가스 인입 튜브50; High frequency applied lines 51,52,53; Reaction Gas Inlet Tube

54,55,56 ; 가스 공급 통로 60 ; 확산링54,55,56; Gas supply passage 60; Diffusion Ring

70 ; 분사 헤드70; Spray head

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 화학기상증착장치는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.Chemical vapor deposition apparatus according to the present invention to achieve the above object consists of the following configuration.

증착 챔버의 저면에 안치반이 배치되고, 안치반의 표면에 웨이퍼가 안치되는 서스셉터가 배치된다. 서스셉터의 밑면에는 웨이퍼로 열을 가하는 열선이 배치된다. 증착 챔버의 상부에는 커버가 설치되고, 커버의 밑면에는 가스 혼합기가 설치된다. 따라서, 커버에는 수 가지의 반응 가스가 인입되는 수 개의 인입 라인이 연결되고, 혼합된 반응 가스를 플라즈마화시키기 위한 고주파 전원을 인가하는 고주파 인가선이 커버에 연결된다. 수 가지의 반응 가스는 가스 혼합기 밑면에 설치된 분사 헤드에 독립적으로 공급되어서, 분사 헤드에 의해 증착 챔버 내부로 분사된 후 증착 챔버의 내부에서 플라즈마화되고, 이 플라즈마 가스는 분사 헤드로부터 웨이퍼 표면으로 분사되어진다.The base plate is disposed on the bottom of the deposition chamber, and the susceptor on which the wafer is placed is placed on the surface of the base plate. At the bottom of the susceptor is arranged a heating wire for applying heat to the wafer. A cover is installed at the top of the deposition chamber, and a gas mixer is installed at the bottom of the cover. Therefore, several inlet lines through which several reactant gases are introduced are connected to the cover, and a high frequency application line for applying a high frequency power source for plasmaizing the mixed reactant gases is connected to the cover. Several reactant gases are supplied independently to a spray head installed at the bottom of the gas mixer, which are injected into the deposition chamber by the spray head and then plasmalized inside the deposition chamber, which plasma gas is sprayed from the spray head to the wafer surface. It is done.

여기서, 반응 가스들은 가스 혼합기 내부에서 혼합되지 않고 분사 헤드내에서 혼합된다. 이를 위해, 각 인입 통로로부터 가스 혼합기를 거쳐 분사 헤드로 이어지는 독립된 수 개의 가스 공급 통로가 마련된다. 또한, 플라즈마 가스가 가스 혼합기 외벽에 증착되는 시간을 지연시키기 위해, 가스 혼합기 외벽에는 요철 형상의 홈부가 형성되어 증착 면적이 확장된다. 아울러, 가스 혼합기의 재질은 증착이 잘 되지 않는 석영인 것이 바람직하다.Here, the reactant gases are mixed in the injection head rather than inside the gas mixer. To this end, several independent gas supply passages are provided from each inlet passage through the gas mixer to the injection head. In addition, in order to delay the time that the plasma gas is deposited on the outer wall of the gas mixer, an uneven groove is formed in the outer wall of the gas mixer to expand the deposition area. In addition, the material of the gas mixer is preferably quartz that is not well deposited.

또한, 증착 챔버로 반입된 웨이퍼는 3개의 승강핀상에 안치되고, 각 승강핀은 안치반의 축심을 따라 승강되는 승강축에 연결된다. 이때, 승강축과 각 승강핀을 연결하는 브릿지는 안치반 내부에 배치되어서, 승강핀과 웨이퍼의 접촉 면적이 최소가 되도록 한다. 그리고, 혼합된 플라즈마 가스에 의한 손상 방지를 위해, 서스셉터에 알루미늄 코팅을 실시하는 것도 바람직하다.In addition, the wafer brought into the deposition chamber is placed on three lift pins, and each lift pin is connected to a lift shaft that is lifted along the axis of the base plate. At this time, the bridge connecting the lifting shaft and each lifting pin is disposed inside the base plate, so that the contact area between the lifting pin and the wafer is minimized. In addition, in order to prevent damage by the mixed plasma gas, it is also preferable to apply an aluminum coating to the susceptor.

상기된 본 고안의 구성에 의하면, 수 가지의 반응 가스가 가스 혼합기의 내부에서 혼합되지 않고 독립된 가스 통로를 통해 분사 헤드의 내부에서 혼합되므로써, 반응 가스의 조기 반응으로 가스 혼합기와 분사 헤드의 내벽에 막이 증착되는 것이 방지된다. 또한, 가스 혼합기의 외벽에 요철홈이 형성되어 면적이 확장되므로써, 가스 혼합기의 외벽 전체에 막이 증착되는 속도가 지연된다. 그리고, 웨이퍼는 독립된 3개의 승강핀에 의해 지지를 받게 되므로써, 웨이퍼와 승강핀간의 접촉 면적이 최소화된다.According to the above-described configuration of the present invention, several reaction gases are not mixed inside the gas mixer but mixed inside the injection head through an independent gas passage, so that the reaction gas reacts to the inner wall of the gas mixer and the injection head by premature reaction. The film is prevented from depositing. Further, as the uneven groove is formed in the outer wall of the gas mixer and the area is expanded, the rate at which the film is deposited on the entire outer wall of the gas mixer is delayed. The wafer is supported by three independent lift pins, thereby minimizing the contact area between the wafer and the lift pins.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 고안에 따른 화학기상증착장치를 나타낸 정단면도이고, 도 6은 본 고안의 주요부인 챔버의 상부 구조를 나타낸 부분 확대 단면도이며, 도 7 및 도 8은 본 고안의 주요부인 승강핀을 나타낸 평면도 및 정면도이다.Figure 5 is a front sectional view showing a chemical vapor deposition apparatus according to the present invention, Figure 6 is a partial enlarged cross-sectional view showing the upper structure of the chamber which is the main part of the present invention, Figures 7 and 8 are lifting pins that are the main part of the present invention Top and front views shown.

도 5에 도시된 바와 같이, 증착 챔버(20)의 상부에는 오-링(22)을 매개로 커버(21)가 설치된다. 보울 형상의 안치반(30)이 증착 챔버(20)의 저면에 배치된다. 한편, 웨이퍼(W)는 도시되지는 않았지만, 증착 챔버(20)의 측부에 형성된 출입구를 통해 반입되어지고, 증착 챔버(20)에 진공을 부여하기 위한 진공 라인 및 진공 펌프도 마련된다.As shown in FIG. 5, a cover 21 is installed at an upper portion of the deposition chamber 20 via an O-ring 22. A bowl-shaped set plate 30 is disposed on the bottom of the deposition chamber 20. On the other hand, although not shown, the wafer W is carried in through a doorway formed at the side of the deposition chamber 20, and a vacuum line and a vacuum pump for providing a vacuum to the deposition chamber 20 are also provided.

내부가 빈 가스 혼합기(40)가 커버(21)의 밑면에 설치된다. 웨이퍼(W) 표면으로 플라즈마 가스를 분사하는 분사 헤드(70)가 가스 혼합기(40)의 밑면에 설치된다. 3가지의 반응 가스가 인입되는 인입 튜브(51,52,53)이 커버(21)에 연결되고, 각 인입 튜브(51,52,53)는 도 6에 도시된 바와 같이, 3개의 확산링(60)들에 의해 마련되는 독립된 가스 통로를 통해 분사 헤드(70)로 이어진다. 즉, 본 고안에 의하면, 각 반응 가스는 가스 혼합기(40)의 내부에서 조기에 혼합되지 않고 분사 헤드(70)에서 혼합된다. 이와 같이 분사 헤드(70)에서 혼합된 반응 가스를 플라즈마화시키기 위한 고주파 인가선(50)이 커버(21)의 상부면 중심에 연결되어서, 그 하단이 가스 혼합기(40)를 통해 분사 헤드(70)까지 이어진다.An empty gas mixer 40 is installed on the bottom surface of the cover 21. An injection head 70 for injecting plasma gas onto the wafer W surface is installed at the bottom of the gas mixer 40. Inlet tubes 51, 52, and 53 into which three reaction gases are introduced are connected to the cover 21, and each of the inlet tubes 51, 52, and 53 has three diffusion rings (as shown in FIG. 6). It leads to the injection head 70 through a separate gas passage provided by 60. That is, according to the present invention, each reaction gas is mixed in the injection head 70 without prematurely mixing in the gas mixer 40. In this way, a high frequency application line 50 for plasmalizing the reaction gas mixed in the injection head 70 is connected to the center of the upper surface of the cover 21, and the lower end thereof is injected through the gas mixer 40. Leads to).

다시, 도 5에서, 플라즈마 가스는 웨이퍼(W) 표면에도 증착되지만 가스 혼합기(40)의 외벽에도 증착된다. 가스 혼합기(40)의 외벽에 증착된 막이 커버(21) 밑면과 연결되면, 가스 혼합기(40)와 커버(21) 사이가 단락되므로, 증착 챔버(20)를 정기적으로 세척해주어야 한다. 그런데, 세척 주기가 잦을수록 장비 가동 시간을 줄어들게 되므로, 세척 주기를 늘여주기 위해서는 가스 혼합기(40)의 외벽에 막이 증착되는 시간을 지연시키야 한다. 이를 위해, 본 고안에서는 가스 혼합기(40)의 외벽에 요철 형상의 홈부(41)를 형성시키므로써, 가스 혼합기(40)의 외벽 면적을 확장시킨다. 또한, 증착이 잘 되지 않도록 하기 위해서, 가스 혼합기(40)의 재질을 종래의 알루미나에서 석영으로 변경한다. 따라서, 확장된 가스 혼합기(40)의 외벽 전체에 막이 증착되는데 소요되는 시간이 연장된다.Again, in FIG. 5, the plasma gas is also deposited on the wafer W surface but also on the outer wall of the gas mixer 40. When the film deposited on the outer wall of the gas mixer 40 is connected to the bottom surface of the cover 21, the gas chamber 40 and the cover 21 are short-circuited, and thus the deposition chamber 20 should be periodically cleaned. However, the more frequent the cleaning cycle is to reduce the operating time of the equipment, it is necessary to delay the time the film is deposited on the outer wall of the gas mixer 40 in order to increase the cleaning cycle. To this end, in the present invention by forming the groove 41 of the concave-convex shape on the outer wall of the gas mixer 40, the outer wall area of the gas mixer 40 is expanded. In addition, in order to prevent deposition, the material of the gas mixer 40 is changed from conventional alumina to quartz. Thus, the time taken for the film to be deposited over the entire outer wall of the expanded gas mixer 40 is extended.

한편, 웨이퍼(W)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 안치반(30)의 표면에 설치된 서스셉터(36) 표면에 안치된다. 서스셉터(36) 밑면에는 웨이퍼(W)로 열을 가하는 열선(35)이 배치되는데, 이 열선(35)은 수 개의 동심원들로 이루어진 형상이다. 또한, 서스셉터(36)를 냉각시키기 위한 냉각 라인(34)도 마련된다.On the other hand, as shown in FIGS. 7 and 8, the wafer W is placed on the surface of the susceptor 36 provided on the surface of the placement plate 30. On the bottom of the susceptor 36 is arranged a heating wire 35 for applying heat to the wafer W, which is composed of several concentric circles. In addition, a cooling line 34 for cooling the susceptor 36 is also provided.

증착 챔버(20)로 반입된 웨이퍼(W)는 서스셉터(36)의 상부에서 120。 등간격으로 배치된 3개의 승강핀(31)에 의해 지지된 후, 승강핀(31)이 하강하므로써 서스셉터(36) 표면에 안치된다. 따라서, 각 승강핀(31)은 안치반(30)의 축심을 따라 승강되는 승강축(32)에 브릿지(33)에 의해 연결되는데, 이 브릿지(33)는 종래에는 안치반(30)의 상부 외측에 배치되어 있었으나, 본 고안에서는 열판(35)의 하부이면서 안치반(30)의 내부에 배치된다. 이는, 웨이퍼(W)와 승강핀(31)들간의 접촉 면적이 최소화되도록 하기 위함이다. 또한, 서스셉터(36)가 플라즈마 가스의 성분중의 하나인 NF3에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해서, 서스셉터(36)에 알루미늄으로 코팅하는 것이 바람직하다.The wafer W carried into the deposition chamber 20 is supported by three lifting pins 31 arranged at equal intervals of 120 ° above the susceptor 36, and then the lifting pins 31 are lowered so that the wafer W is lowered. It is placed on the surface of the acceptor 36. Therefore, each lifting pin 31 is connected by the bridge 33 to the lifting shaft 32 which is elevated along the axis of the base plate 30, which bridge 33 is conventionally the upper portion of the base plate 30. Although disposed on the outside, in the present invention, it is disposed inside the base plate 30 while being the lower portion of the hot plate 35. This is to minimize the contact area between the wafer W and the lift pins 31. In addition, in order to prevent the susceptor 36 from being damaged by NF 3 , which is one of the components of the plasma gas, it is preferable to coat the susceptor 36 with aluminum.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of this embodiment configured as described above will be described in detail.

증착 챔버(20)에는 진공 라인을 통해 진공압이 제공되어, 진공 상태로 유지된 상태이다. 이러한 상태에서, 웨이퍼(W)는 로보트 암에 의해 출입구를 통해 증착 챔버(20)내로 반입된 후, 상승되는 3개의 승강핀(31)으로 지지되고, 로보트 암은 증착 챔버(20) 외부로 이동된다. 승강축(32)이 하강함에 의해 승강핀(31)도 하강하게 되므로, 웨이퍼(W)는 서스셉터(36) 표면에 안치된다. 열판(35)에 의해 웨이퍼(W)는 증착 온도 조건으로 가열된다.The deposition chamber 20 is provided with a vacuum pressure through a vacuum line, and is maintained in a vacuum state. In this state, the wafer W is carried by the robot arm through the entrance and into the deposition chamber 20, and then supported by three lifting pins 31 which are raised, and the robot arm moves out of the deposition chamber 20. do. As the lifting shaft 32 is lowered, the lifting pin 31 is also lowered, so that the wafer W is placed on the susceptor 36 surface. The wafer W is heated to the deposition temperature condition by the hot plate 35.

이러한 동작 중에, 열판(35)에서 웨이퍼(W)로 전달되는 열은 균일하게 웨이퍼(W)로 전달된다. 특히, 종래의 장치에서 방열이 심하게 일어났던 웨이퍼(W)의 중심부에 열전달이 용이해진다. 그 이유는, 웨이퍼(W)의 중심 하부에 위치하여 3개의 승강핀(31)을 연결하는 브릿지(33)가 안치반(30) 외부가 아니라 안치반(30) 내부가 위치하고 있기 때문에, 브릿지(33)을 통한 방열량이 줄어들기 때문이다.During this operation, heat transferred from the hot plate 35 to the wafer W is uniformly transferred to the wafer W. In particular, heat transfer is facilitated in the center of the wafer W where heat radiation is severely generated in the conventional apparatus. The reason for this is because the bridge 33 positioned below the center of the wafer W and connecting the three lifting pins 31 is located inside the placement plate 30 instead of outside the placement plate 30. This is because the heat dissipation through 33) is reduced.

이러한 상태에서 각 인입 튜브(51,52,53)을 통해 반응 가스들이 인입된다. 각 반응 가스들은 확산링(60)들에 의해 마련된 독립된 3개의 공급 통로(54,55,56)를 통해 분사 헤드(70)로 공급된다. 즉, 각 반응 가스들은 가스 혼합기(40)의 내부에서 미리 혼합되지 않고, 분사 헤드(70)의 내부에서 혼합된다. 따라서, 반응 가스들이 가스 혼합기(40)에서 미리 혼합되어 조기 반응을 일으키므로써, 가스 혼합기(40)와 분사 헤드(70)의 내벽에 막이 증착되는 것이 방지된다.In this state, reaction gases are introduced through the respective inlet tubes 51, 52, and 53. Each reaction gas is supplied to the injection head 70 through three independent supply passages 54, 55, 56 provided by the diffusion rings 60. That is, the respective reaction gases are not mixed in advance in the gas mixer 40, but are mixed in the injection head 70. Thus, the reaction gases are premixed in the gas mixer 40 to cause premature reaction, thereby preventing the film from being deposited on the inner walls of the gas mixer 40 and the injection head 70.

분사 헤드(70)로 공급된 각 반응 가스들은 증착 챔버(20) 내부로 분사된 후, 고주파 인가선(50)으로부터 제공되는 고주파 전원에 의해 플라즈마 가스로 생성된다. 이 플라즈마 가스가 분사 헤드(70)에서 웨이퍼(W) 표면으로 분사되므로써, 웨이퍼(W) 표면에 장벽 금속막이 증착된다.Each reaction gas supplied to the injection head 70 is injected into the deposition chamber 20, and is then generated as plasma gas by a high frequency power source provided from the high frequency application line 50. The plasma gas is injected from the spray head 70 to the wafer W surface, whereby a barrier metal film is deposited on the wafer W surface.

이때, 플라즈마 가스는 수많은 공정을 거치면서, 웨이퍼(W) 표면뿐만 아니라 가스 혼합기(40)의 외벽에도 증착되는데, 가스 혼합기(40)의 외벽에는 요철홈(41)이 형성되어 면적이 확장된 상태이므로, 가스 혼합기(40)의 외벽 전체에 막이 증착되는 시간이 지연된다. 또한, 가스 혼합기(40)의 재질도 막 증착이 잘 이루어지지 않은 석영이므로, 증착 시간은 좀 더 지연된다.At this time, the plasma gas is deposited on the outer wall of the gas mixer 40 as well as the surface of the wafer (W) through a number of processes, the uneven groove 41 is formed on the outer wall of the gas mixer 40 to expand the area Therefore, the time that the film is deposited on the entire outer wall of the gas mixer 40 is delayed. In addition, since the material of the gas mixer 40 is quartz, which is not well deposited, the deposition time is further delayed.

한편, 웨이퍼(W) 표면으로 분사되는 플라즈마 가스, 특히 NF3가스에 의해 서스셉터(36)가 손상을 입고 또한 웨이퍼(W)가 서스셉터(36) 표면에 눌러붙을 우려가 있지만, 서스셉터(36)에 알루미늄 코팅막이 형성되어 있으므로, 손상을 덜 받게 되고 웨이퍼(W)의 눌러붙음 현상이 방지된다.On the other hand, the susceptor 36 may be damaged by the plasma gas injected into the surface of the wafer W, in particular, NF 3 gas, and the wafer W may stick to the surface of the susceptor 36. Since the aluminum coating film is formed in 36), less damage is caused and the sticking phenomenon of the wafer W is prevented.

상기된 바와 같이 본 고안에 의하면, 각 반응 가스들이 가스 혼합기에서 사전에 혼합되지 않고 독립된 가스 통로를 통해 분사 헤드로 공급되므로써, 조기 반응에 의해서 가스 혼합기와 분사 헤드의 내벽에 막이 증착되는 것이 방지된다. 따라서, 이 막이 실제의 증착 공정중에 치명적인 악영향을 끼치는 미립자로 작용하게 되는 경우가 방지된다.As described above, according to the present invention, the respective reaction gases are not premixed in the gas mixer but are supplied to the injection head through an independent gas passage, thereby preventing the film from being deposited on the inner wall of the gas mixer and the injection head by the early reaction. . Thus, the film is prevented from acting as a fine particle having a fatal adverse effect during the actual deposition process.

또한, 가스 혼합기의 재질이 종래의 알루미나에서 석영으로 변경됨과 아울러 그 외벽에 요철홈이 형성되므로써, 플라즈마 가스가 가스 혼합기의 외벽 전체에 증착되는 시간이 지연된다. 따라서, 가스 혼합기의 외벽에 증착되는 막이 가스 혼합기와 커버 사이를 단락시키는 것이 방지되고, 또한 이후에 미립자로 작용하게 되는 것도 방지된다.In addition, since the material of the gas mixer is changed from conventional alumina to quartz and the uneven groove is formed on the outer wall thereof, the time for the plasma gas to be deposited on the entire outer wall of the gas mixer is delayed. Therefore, the film deposited on the outer wall of the gas mixer is prevented from shorting between the gas mixer and the cover, and also prevented from later acting as fine particles.

그리고, 승강핀들을 연결시키는 브릿지가 안치반 내부로 이동되므로써, 웨이퍼에 가해지는 열이 브릿지를 통해 방출되는 것이 억제된다. 따라서, 웨이퍼 전체에 균일한 열이 전달될 수가 있게 되어, 증착막의 균일도가 향상된다.Then, as the bridge connecting the lifting pins is moved into the base plate, the heat applied to the wafer is suppressed from being released through the bridge. Therefore, uniform heat can be transferred to the entire wafer, thereby improving the uniformity of the deposited film.

또한, 서스셉터에 알루미늄막이 코팅되므로써, 플라즈마 가스에 의한 서스셉터의 손상과 웨이퍼가 서스셉터에 눌러붙는 현상이 방지된다.In addition, since the aluminum film is coated on the susceptor, damage to the susceptor due to plasma gas and the phenomenon that the wafer is pressed against the susceptor are prevented.

한편, 본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiment, any person having ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims can be variously modified. will be.

Claims (4)

웨이퍼가 반입/반출되는 출입구가 측부에 형성되고, 진공 라인이 연결된 증착 챔버; 상기 증착 챔버에 상부에 설치되고, 반응 가스들의 인입 라인과 상기 반응 가스들을 플라즈마화시키는 고주파 전원을 인가하는 고주파 인가선이 연결된 커버; 상기 증착 챔버의 저면에 설치된 안치반; 상기 안치반의 축심을 따라 승강되는 승강축; 상기 승강축에 120。 등간격으로 배열되게 연결되어, 상기 웨이퍼를 지지한 상태로 승강시키는 승강핀; 상기 안치반 표면에 배치되어, 상기 승강핀에 의해 하강되는 웨이퍼가 안치되는 서스셉터; 상기 서스셉터의 밑면에 배치되어, 상기 웨이퍼에 열을 가하는 열판; 상기 커버의 밑면에 설치된 가스 혼합기; 상기 가스 혼합기의 내부에 배치되어, 상기 각 반응 가스들의 공급 통로를 형성하는 수 개의 확산링; 및 상기 가스 혼합기의 밑면에 설치되고, 상기 고주파 인가선이 연결되며, 상기 각 반응 가스들을 웨이퍼 표면으로 분사하는 분사 헤드를 포함하는 화학기상증착장치에 있어서,An evaporation chamber in which an entrance through which a wafer is loaded / exported is formed at a side, and a vacuum line is connected; A cover installed at an upper portion of the deposition chamber and connected to an inflow line of reaction gases and a high frequency application line for applying a high frequency power supply to plasma the reaction gases; An arthropod installed at the bottom of the deposition chamber; A lifting shaft which is lifted along an axis of the base plate; A lifting pin connected to the lifting shaft at an equal interval to 120 ° and lifting up and down while supporting the wafer; A susceptor disposed on the surface of the settling plate and having a wafer lowered by the lifting pins; A hot plate disposed on a bottom surface of the susceptor to apply heat to the wafer; A gas mixer installed at the bottom of the cover; A plurality of diffusion rings disposed inside the gas mixer to form a supply passage of the respective reactive gases; And a spray head installed at a bottom surface of the gas mixer, to which the high frequency application line is connected, and spraying each of the reaction gases onto a wafer surface. 상기 각 인입 튜브와 분사 헤드는, 각 반응 가스들이 가스 혼합기의 내부에서 미리 혼합되지 않도록, 상기 각 확산링 사이를 통해 마련된 별도의 가스 공급 통로들에 의해 직접 연결되고,Each of the inlet tubes and the injection head are directly connected by separate gas supply passages provided between the respective diffusion rings so that respective reaction gases are not premixed inside the gas mixer, 상기 가스 혼합기의 외벽에는, 상기 분사 헤드로부터 분사되는 플라즈마 가스가 상기 외벽 전체에 증착되는 시간이 지연되도록, 상기 외벽 면적이 확장되게 요철홈이 형성된 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.The outer wall of the gas mixer, the chemical vapor deposition apparatus characterized in that the uneven groove is formed so that the outer wall area is extended so that the time that the plasma gas injected from the injection head is deposited on the entire outer wall is delayed. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 혼합기의 재질은 석영인 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.The chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the gas mixer is made of quartz. 제 1 항에 있어서, 상기 각 승강핀들을 연결하는 브릿지는, 상기 열판으로부터 웨이퍼로 전달되는 열의 방출을 방지하기 위해, 상기 안치반의 내부인 열판의 하부에 배치된 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.The chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the bridge connecting the lifting pins is disposed under the hot plate, which is inside the base plate, to prevent the release of heat transferred from the hot plate to the wafer. 제 1 항에 있어서, 상기 서스셉터에, 플라즈마 가스에 의한 손상과 웨이퍼의 눌러붙음 현상을 방지하기 위한 알루미늄막이 코팅된 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.The chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the susceptor is coated with an aluminum film for preventing damage caused by plasma gas and sticking of the wafer.
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