KR20030002776A - Apparatus for depositing a thin film - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device for thin film deposition is provided to make source and reaction gas be deposited uniformly on the surface of a wafer by the rotation of a gas pipe or wafer supporter. CONSTITUTION: A chamber is made of a circular upper plate(21) with many injection holes(21a), a lower plate with gas-exhausting hole(22a) in its center and a cylindrical side wall(23). A supporter(27) is installed in the chamber for wafers(28) to be mounted on it, being capable of rotating. The injection holes(26a,24a) for reaction and source gas are placed along the circle on the end of gas pipe. Multiple pumping ports(29) are placed by equal distance to exhaust supplied gas uniformly.

Description

박막 증착 장비 {Apparatus for depositing a thin film}Thin Film Deposition Equipment {Apparatus for depositing a thin film}

본 발명은 반도체 소자의 제조에 적용되는 박막 증착 장비에 관한 것으로, 특히, 산화막, 확산 방지막(Diffusion barrier material), 전자 발광층 등으로 사용되는 원자층(Atomic layer)을 증착하기 위한 증착 장비에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to thin film deposition equipment applied to the manufacture of semiconductor devices, and more particularly, to deposition equipment for depositing atomic layers used as oxide films, diffusion barrier materials, and electroluminescent layers. .

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서 게이트 산화막으로 사용되는 ZrO2, HfOx, Al2O3, Ta2O5, TiOx, 캐패시터의 산화막으로 사용되는 Ta2O5, BST, STO, PZT, Al2O3, 확산 방지막으로 사용되는 Ti/TiN, Ta/TaN, TiSiN, TaSiN, 전자 발광층으로 사용되는 ZnS, ZeCdTe, In(Ga)As(P), Al(Ga)N(Ⅱ-Ⅵ족 반도체 및 Ⅲ-Ⅴ족 반도체) 등은 원자층 증착 장비에서 형성된다.Generally, ZrO 2 , HfOx, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , TiOx, Ta 2 O 5 , BST, STO, PZT, Al 2 O used as gate oxide in the semiconductor device manufacturing process 3 , Ti / TiN, Ta / TaN, TiSiN, TaSiN used as diffusion barrier, ZnS, ZeCdTe, In (Ga) As (P), Al (Ga) N (II-VI group semiconductor and III used as electroluminescent layer -V group semiconductors) are formed in atomic layer deposition equipment.

원자층 증착 정비는 도 1에 도시된 바와 같이 일측면에 제 1 및 제 2 관로(7 및 8)가 형성되고, 다른 일측면에 상기 제 1 및 제 2 관로(7 및 8)와 연결된 가스 배기구(6)가 형성되며, 내부에는 웨이퍼(10)가 위치되는 챔버(5)와, 상기 챔버(5)의 제 1 관로(7)와 연결된 소오스 가스 주입구 및 정화 가스 주입구(1 및 2)와, 상기 챔버(5)의 제 2 관로(8)와 연결된 반응 가스 주입구 및 정화 가스 주입구(3 및 4)로 이루어진다.In the atomic layer deposition maintenance, as illustrated in FIG. 1, first and second conduits 7 and 8 are formed on one side, and a gas exhaust port connected to the first and second conduits 7 and 8 on the other side. (6) is formed therein, the chamber (5) in which the wafer 10 is located, the source gas inlet and purge gas inlets (1 and 2) connected to the first conduit (7) of the chamber (5), It consists of a reactive gas inlet and a purge gas inlet 3 and 4 connected to the second conduit 8 of the chamber 5.

예를들어, 티타늄 질화막(TiN)을 증착하기 위해서는 먼저, 웨이퍼(10)를 챔버(5) 내에 장착시키고 소오스 가스 주입구(1)를 통해 챔버(5) 내부로 소오스 가스(TiCl4)를 공급한다. 공급된 소오스 가스(12)는 웨이퍼(10)의 표면에 도 3a에 도시된 바와 같이 하나의 층으로 흡착된다.For example, in order to deposit a titanium nitride film TiN, the wafer 10 is first mounted in the chamber 5, and the source gas TiCl 4 is supplied into the chamber 5 through the source gas inlet 1. . The supplied source gas 12 is adsorbed in one layer on the surface of the wafer 10 as shown in FIG. 3A.

이후, 정화 가스 주입구(2)를 통해 챔버(5) 내부로 정화 가스를 공급하여 도 3b에 도시된 바와 같이 웨이퍼(10)에 화학적으로 흡착되지 않고 잔류하는 여분의 소오스 가스를 가스 배출구(6)를 통해 챔버(5) 외부로 배출시킨다.Thereafter, the purge gas is supplied into the chamber 5 through the purge gas inlet 2, and as shown in FIG. 3B, the excess source gas remaining without being chemically adsorbed to the wafer 10 is discharged to the gas outlet 6. Through the chamber 5 is discharged to the outside.

정화 공정이 완료되면 반응 가스 주입구(3)를 통해 챔버(5) 내부로 반응 가스(NH3; 13)를 공급하여 하기의 화학식 1과 같은 반응에 의해 웨이퍼(10)상에 도 3c에 도시된 바와 같이 TiN막(12a)이 증착되도록 한다.After the purification process is completed, the reaction gas (NH 3 ; 13) is supplied into the chamber 5 through the reaction gas inlet 3, and the reaction shown in FIG. As described above, the TiN film 12a is deposited.

TiCl4+ NH3→TiN + HCl↑TiCl 4 + NH 3 → TiN + HCl ↑

상기와 같이 TiN막(12a)이 증착되면 정화 가스 주입구(4)를 통해 챔버(5) 내부로 정화 가스를 공급하여 도 3d에 도시된 바와 같이 서로 반응된 HCl 및 미반응된 반응가스(13)를 가스 배출구(6)를 통해 챔버(5) 외부로 배출시킨다.As described above, when the TiN film 12a is deposited, HCl and unreacted reaction gas 13 reacted with each other as shown in FIG. 3D by supplying a purge gas into the chamber 5 through the purge gas inlet 4. To the outside of the chamber 5 through the gas outlet (6).

상기와 같이 소오스 가스 및 반응 가스의 표면 반응에 의해 원자층이 증착되도록 하는 과정은 도 2에 도시된 바와 같이 한 주기가 소오스 가스 공급, 정화, 반응가스 공급 및 정화로 이루어지며, 소오스 가스 및 반응 가스는 각각의 가스 주입구를 통해 공급된다. 그러므로 두께 및 평탄도가 균일한 박막을 얻을 수 있으며, 소오스 가스 및 반응 가스의 반응에 따른 파티클(Particle)의 생성이 억제되어 화학기상증착(CVD)법으로 형성된 박막보다 막질이 양호하다.As described above, the process of depositing the atomic layer by the surface reaction of the source gas and the reactant gas includes one cycle of supplying, purifying, and supplying the reactant gas and purifying the source gas as shown in FIG. 2. Gas is supplied through each gas inlet. Therefore, a thin film having a uniform thickness and flatness can be obtained, and the generation of particles due to the reaction of the source gas and the reaction gas is suppressed, so that the film quality is better than that of the thin film formed by chemical vapor deposition (CVD).

그러나 종래의 증착 장비에는 하나의 웨이퍼만 장착되기 때문에 시간당 3 내지 4개의 웨이퍼 처리가 가능한데, 따라서 양산을 위해서는 장비 및 유지 비용이 많이 소요되었다.However, since only one wafer is mounted in the conventional deposition equipment, three to four wafers can be processed per hour, and thus, a lot of equipment and maintenance costs are required for mass production.

즉, TiN막의 증착률은 0.2 내지 0.5Å/주기(Cycle) 정도가 된다. 그러므로 TaON(Ta2O5) MIS(Metal Insulator Semiconductor) 캐패시터에 필요한 300Å의 TiN막을 증착하는 경우 하나의 챔버(Module)에서 시간당 약 3 내지 4개의 웨이퍼가 처리될 수 있다. 따라서 30,000장의 웨이퍼를 처리하기 위해서는 2개의 챔버를 가진 6대 이상의 장비가 사용된다.That is, the deposition rate of the TiN film is about 0.2 to 0.5 Pa / cycle. Therefore, about 300 to 4 wafers per hour may be processed in one chamber when depositing a 300 ns TiN film required for a TaON (Ta 2 O 5 ) metal insulator semiconductor (MIS) capacitor. Thus, more than six devices with two chambers are used to process 30,000 wafers.

또한, 반응 가스(TiN막의 경우 NH3)가 충분하게 공급되지 않을 경우 도 4a와 같이 가스 주입구와 인접한 부분의 웨이퍼에서는 화학적으로 흡착된 소오스 가스(TiClx(x〈4))와의 반응에 의해 정상적인 TiN막이 증착되지만, 가스 배출구와인접한 부분의 웨이퍼에는 Cl(염소)의 함유량이 높은 TiN막이 증착되기 때문에 면저항이 불균일해진다.In addition, when the reaction gas (NH 3 in the case of the TiN film) is not sufficiently supplied, as shown in FIG. 4A, in the wafer adjacent to the gas injection hole, normal TiN is reacted by reaction with the chemically adsorbed source gas (TiClx (x <4)). Although a film is deposited, a TiN film having a high Cl (chlorine) content is deposited on the wafer in a portion adjacent to the gas outlet, so that the sheet resistance becomes nonuniform.

반면, 반응 가스가 충분히 공급되는 경우에도 NH3및 케리어의 량이 급격하게 공급되기 때문에 도 4b와 같이 가스 주입구 분근에 화학적으로 흡착된 소오스 가스(TiClx(x〈4))가 손실되어 TiN막의 증착이 불균일해지며, 이에 따라 막 두께 및 면저항이 불균일해진다. 도 4a 및 도 4b에서 부호 "A"는 면저항이 높은 부분을 지시한다.On the other hand, even when the reaction gas is sufficiently supplied, since the amount of NH 3 and carrier is rapidly supplied, the source gas (TiClx (x <4)) chemically adsorbed to the gas inlet root is lost as shown in FIG. It becomes nonuniform, and hence film thickness and sheet resistance become nonuniform. In FIG. 4A and FIG. 4B, the code | symbol "A" indicates the part with high sheet resistance.

따라서 본 발명은 웨이퍼 지지대 또는 가스 공급관의 회전에 의해 웨이퍼 표면에 균일한 가스의 흡착이 이루어지도록 하고, 반응 가스 공급관의 종단부에 형성된 다수의 분사구 및 상판에 형성된 다수의 분사구를 통해 반응 가스가 공급되도록 하므로써 상기한 담점을 해소할 수 있는 증착 장비를 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, in the present invention, uniform gas is adsorbed on the wafer surface by the rotation of the wafer support or the gas supply pipe, and the reaction gas is supplied through the plurality of injection holes formed on the end of the reaction gas supply pipe and the plurality of injection holes formed on the upper plate. It is an object of the present invention to provide a deposition apparatus that can solve the above-described cloud point.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 분사구가 형성된 상판과 중앙부에 가스 배출구가 형성된 하판이 측벽에 의해 연결되어 내부에 공간부가 형성된 챔버와, 챔버 내부에 위치되며 상부에 다수(2장 이상)의 웨이퍼가 장착될 수 있도록 구성된 웨이퍼 지지대와, 종단부에 형성된 다수의 분사구가 상판의 중앙부를 관통하여 지지대의 상부 중앙에 위치하도록 설치된 반응 가스 공급관과, 반응 가스 공급관의 내부에 설치되며 종단부에 형성된 다수의 분사구가 지지대의 상부 중앙에위치하도록 설치된 소오스 가스 공급관과, 상판에 형성된 각 분사구를 반응 가스 공급관에 연결시키기 위한 다수의 관로와, 챔버 내부의 측벽에 설치되며 가스의 균일한 배출을 위해 다수의 홀이 균등한 간격으로 형성된 펌핑포트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a chamber in which a top plate having a plurality of injection holes and a bottom plate having a gas discharge port formed at a central portion thereof are connected by side walls, and a space is formed therein, and a plurality of upper (two or more) Wafer support configured to mount the wafer of the &lt; RTI ID = 0.0 &gt;), &lt; / RTI &gt; a reaction gas supply pipe installed so that a plurality of injection holes formed at the end portion are located at the upper center of the support through the central portion of the upper plate, Source gas supply pipe is installed so that a plurality of injection holes formed in the upper center of the support, a plurality of pipes for connecting each injection hole formed in the upper plate to the reaction gas supply pipe, and side walls inside the chamber to ensure uniform discharge of gas It characterized in that a plurality of holes including a pumping port formed at equal intervals for It shall be.

또한, 상기 상판 및 하판은 원판 형태로 이루어지고, 상기 웨이퍼 지지대 및 가스 공급관은 10 내지 100 RPM의 속도로 회전 가능하도록 구성되며, 상기 소오스 가스 공급관 및 반응 가스 공급관에 형성된 다수의 분사구는 원주를 따라 방사 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the upper plate and the lower plate is made of a disc shape, the wafer support and the gas supply pipe is configured to be rotatable at a speed of 10 to 100 RPM, the plurality of injection holes formed in the source gas supply pipe and the reaction gas supply pipe along the circumference It is characterized in that formed in a radial form.

도 1은 종래의 증착 장비를 설명하기 위한 구성도.1 is a configuration diagram for explaining a conventional deposition equipment.

도 2는 종래의 증착 과정을 설명하기 위한 타이밍도.2 is a timing diagram for explaining a conventional deposition process.

도 3a 내지 도 3d는 종래의 증착 과정을 설명하기 위한 단면도.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a conventional deposition process.

도 4a 및 도 4b는 증착된 박막의 면저항 분포를 도시한 평면도.4A and 4B are plan views showing the sheet resistance distribution of the deposited thin film.

도 5는 본 발명에 따른 증착 장비의 구성도.5 is a block diagram of a deposition equipment according to the present invention.

도 6은 도 5에 도시된 증착 장비의 챔버 내부를 도시한 평면도.6 is a plan view of the inside of the chamber of the deposition apparatus shown in FIG.

도 7은 소오스 가스, 반응 가스 및 정화 가스의 공급을 제어하기 위한 제어부의 상세도.7 is a detailed view of a control unit for controlling the supply of source gas, reactive gas and purge gas;

도 8은 가스의 공급량에 따른 증착률의 변화와 증착된 박막의 면저항 분포를 도시한 그래프도.8 is a graph showing the change in deposition rate according to the supply amount of gas and the sheet resistance distribution of the deposited thin film.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 및 3: 가스 주입구2 및 4: 가스 주입구1 and 3: gas inlet 2 and 4: gas inlet

5 및 20: 챔버6: 가스 배출구5 and 20: chamber 6: gas outlet

7 및 8: 제 1 및 제 2 관로10: 웨이퍼7 and 8: first and second conduits 10: wafer

12: 소오스 가스12a: TiN막12 source gas 12a TiN film

21: 상판21a, 24a 및 26a: 분사구21: Top plate 21a, 24a, and 26a: nozzle

22: 측벽22a: 가스 배출구22 side wall 22a gas outlet

23: 측벽24: 소오스 가스 공급관23 side wall 24 source gas supply pipe

25: 관로26: 반응 가스 공급관25: pipeline 26: reaction gas supply pipe

27: 웨이퍼 지지대28: 웨이퍼27: wafer support 28: wafer

29: 펌핑포트29a: 홀29: pumping port 29a: hole

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 증착 장비를 설명하기 위한 구성도이다.5 is a configuration diagram illustrating a deposition apparatus according to the present invention.

원판 형태로 이루어지며 다수의 분사구(21a)가 형성된 상판(21)과, 원판 형태로 이루어지며 중앙부에 가스 배출구(22a)가 형성된 하판(22)이 원통 형태의 측벽(23)에 의해 연결되어 내부에 공간을 갖는 챔버(20)를 이룬다.The upper plate 21 is formed in the shape of a disk and a plurality of injection holes 21a is formed, and the lower plate 22 is formed in the shape of a disk and a gas outlet 22a is formed at the center thereof and is connected by a cylindrical side wall 23. A chamber 20 having a space is formed.

상기 챔버(20) 내부에는 다수의 웨이퍼(28)가 장착되며, 회전이 가능하도록 구성된 지지대(27)가 설치된다.A plurality of wafers 28 are mounted in the chamber 20, and a support 27 configured to be rotatable is installed.

상기 지지대(27)의 상부 중앙에는 외부로부터 상기 상판(21)의 중앙부를 관통하여 설치된 반응 가스 공급관(26)의 분사구(26a) 및 상기 반응 가스 공급관(26)의 내부에 형성된 소오스 가스 공급관(24)의 분사구(24a)가 각각 위치되는데, 상기분사구(26a 및 24a)는 상기 반응 가스 공급관(26) 및 소오스 가스 공급관(24)의 종단부에 원주를 따라 방사 형태로 형성된다. 상기 소오스 가스 공급관(24) 및 반응 가스 공급관(26)은 회전 가능하도록 구성된다.The source gas supply pipe 24 formed in the injection hole 26a of the reaction gas supply pipe 26 and the reaction gas supply pipe 26 installed in the upper center of the support 27 through the central portion of the upper plate 21 from the outside. The injection port 24a of the () is located, respectively, the injection port (26a and 24a) is formed in a radial shape along the circumference at the end of the reaction gas supply pipe 26 and the source gas supply pipe (24). The source gas supply pipe 24 and the reactive gas supply pipe 26 are configured to be rotatable.

또한, 상기 상판(21)에 형성된 각 분사구(21a)는 다수의 관로(25)를 통해 상기 반응 가스 공급관(26)에 연결되며, 상기 챔버(20) 내부의 측벽(23)에는 상기 지지대(27)와 상판(21) 사이의 공간으로 공급된 가스의 균일한 배출을 위해 도 6에 도시된 바와 같이 다수의 홀(29a)이 균등한 간격으로 형성된 펌핑포트(29)가 설치된다.In addition, each injection hole 21a formed in the upper plate 21 is connected to the reaction gas supply pipe 26 through a plurality of pipe lines 25, and the support base 27 is provided on the side wall 23 inside the chamber 20. In order to uniformly discharge the gas supplied into the space between the top plate 21 and the pump 21, a pumping port 29 having a plurality of holes 29a formed at equal intervals is installed.

그러면 상기와 같이 구성된 증착 장비를 이용하여 웨이퍼 상에 원자층을 증착하는 과정을 예를들어 상세히 설명하기로 한다.Next, a process of depositing an atomic layer on a wafer using the deposition apparatus configured as described above will be described in detail.

예를들어, 티타늄 질화막(TiN)을 증착하기 위해서는 먼저, 다수의 웨이퍼(28)를 챔버(20) 내에 설치된 지지대(27)에 각각 위치시킨 후 상기 지지대(27)를 10 내지 100RPM의 속도로 회전시킨다.For example, in order to deposit titanium nitride (TiN), first, a plurality of wafers 28 are placed on a support 27 installed in the chamber 20, and then the supports 27 are rotated at a speed of 10 to 100 RPM. Let's do it.

상기 소오스 가스 공급관(24)을 통해 챔버(20) 내부로 소오스 가스(TiCl4)를 공급하면 공급된 소오스 가스는 상기 소오스 가스 공급관(24)의 종단부에 형성된 다수의 분사구(24a)를 통해 챔버(20) 내부로 균일하게 분사되고, 이에 따라 웨이퍼(28)의 표면에는 소오스 가스가 균일한 층을 이루도록 흡착된다.When the source gas TiCl 4 is supplied into the chamber 20 through the source gas supply pipe 24, the source gas is supplied to the chamber through a plurality of injection holes 24a formed at an end of the source gas supply pipe 24. 20 is uniformly injected into the inside, and thus, the source gas is adsorbed onto the surface of the wafer 28 so as to form a uniform layer.

이후, 상기 소오스 가스 공급관(24)을 통해 챔버(20) 내부로 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 등의 정화 가스를 공급하여 웨이퍼(28)에 흡착되지 않고 잔류하는여분의 소오스 가스를 상기 펌핑포트(29)의 홀(29a) 및 가스 배출구(22a)를 통해 챔버(20) 외부로 배출시키는데, 이때, 여분의 소오스 가스 및 정화 가스는 상기 펌핑포트(29)에 형성된 다수의 홀(29a)에 의해 상기 지지대(27) 하부의 공간으로 균일하게 이동되며 가스 배출구(22a)를 통해 외부로 배출된다.After that, a purge gas such as argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He), etc. is supplied into the chamber 20 through the source gas supply pipe 24 to remain unadsorbed on the wafer 28. Source gas is discharged to the outside of the chamber 20 through the hole 29a and the gas outlet 22a of the pumping port 29, wherein the excess source gas and the purge gas are formed in the pumping port 29. The plurality of holes 29a are uniformly moved to the space below the support 27 and are discharged to the outside through the gas outlet 22a.

정화 공정이 완료되면 반응 가스 주입구(26)를 통해 챔버(20) 내부로 반응 가스(NH3; 13)를 공급하여 상기 화학식 1과 같은 반응에 의해 웨이퍼(28)상에 TiN막이 증착되도록 하는데, 공급된 반응 가스는 상기 반응 가스 공급관(26)의 종단부에 형성된 다수의 분사구(26a) 및 상기 상판(21)에 형성된 다수의 분사구(21a)를 통해 챔버(20) 내부로 각각 분사되기 때문에 웨이퍼(28)의 전면에서 균일한 반응에 의해 균일한 TiN막이 증착된다.When the purifying process is completed, the reaction gas (NH 3 ; 13) is supplied into the chamber 20 through the reaction gas inlet 26 so that the TiN film is deposited on the wafer 28 by the reaction of Chemical Formula 1, Since the supplied reaction gas is injected into the chamber 20 through the plurality of injection holes 26a formed at the end of the reaction gas supply pipe 26 and the plurality of injection holes 21a formed on the upper plate 21, the wafer Uniform TiN film is deposited by the uniform reaction on the entire surface of (28).

상기와 같이 TiN막이 증착되면 상기 반응 가스 공급관(26)을 통해 챔버(20) 내부로 정화 가스를 공급하여 서로 반응된 HCl 및 미반응된 반응가스를 상기 펌핑포트(29)의 홀(29a) 및 가스 배출구(22a)를 통해 챔버(20) 외부로 배출시킨다.When the TiN film is deposited as described above, the purification gas is supplied into the chamber 20 through the reaction gas supply pipe 26 to supply HCl and unreacted reaction gas to the holes 29a of the pumping port 29 and The gas is discharged to the outside of the chamber 20 through the outlet 22a.

상기 소오스 가스, 반응 가스 및 정화 가스의 유량은 도 7에 도시된 제어부에 의해 제어되는데, 상기 소오스 가스 공급관(24) 및 반응 가스 공급관(26)으로 공급되는 각 가스는 각각의 관로에 연결된 유량 제어기(Mass Flow Controller; MFC) 및 밸브에 의해 제어된다.The flow rates of the source gas, the reactive gas, and the purge gas are controlled by the controller shown in FIG. 7, wherein each gas supplied to the source gas supply pipe 24 and the reactive gas supply pipe 26 is connected to a respective conduit. Controlled by a Mass Flow Controller (MFC) and a valve.

참고로, TiN, TiOx, TiSiN, Ti, 박막을 증착하기 위해서 소오스 가스로는 TiCl4, TDMAT, TEMAT를, 반응 가스로는 NH3, N2를 사용할 수 있으며, W, WN 박막을증착하기 위해 WF6를 사용하고, Ta, Ta2O5(TaON), BST, STO, PZT, TaSiN 박막을 증착하는 경우 Ta 소오스로 Ta(OCH3)4, TiCl5를 사용할 수 있다.For reference, TiCl 4 , TDMAT, TEMAT can be used as a source gas to deposit TiN, TiOx, TiSiN, Ti, and thin films. NH 3 , N 2 can be used as a reaction gas, and WF 6 can be used to deposit W, WN thin films. In the case of using Ta, Ta 2 O 5 (TaON), BST, STO, PZT, TaSiN thin film, Ta (OCH 3 ) 4 , TiCl 5 may be used as the Ta source.

본 발명은 웨이퍼 지지대 또는 가스 공급관의 회전에 의해 웨이퍼 표면에 균일한 가스의 흡착이 이루어지도록 하고, 반응 가스의 공급이 균일하게 이루어지며 공급량이 증가되도록 하기 위해 반응 가스 공급관의 종단부에 형성된 다수의 분사구 및 상판에 형성된 다수의 분사구를 통해 반응 가스가 공급되도록 하므로써 균일한 박막의 증착 및 증착 속도의 향상을 이룰 수 있다. 도 8은 가스의 공급량에 따른 증착률의 변화와 증착된 박막의 면저항 분포를 도시한다.The present invention provides a uniform gas adsorption on the surface of the wafer by the rotation of the wafer support or the gas supply pipe, and a plurality of end portions of the reaction gas supply pipe are formed in order to supply the reaction gas uniformly and increase the supply amount. By allowing the reaction gas to be supplied through the plurality of injection holes formed in the injection hole and the upper plate, it is possible to achieve uniform deposition of the thin film and improvement of the deposition rate. 8 shows the change in deposition rate according to the supply amount of gas and the sheet resistance distribution of the deposited thin film.

본 발명의 증착 장비는 게이트 산화막으로 사용되는 ZrO2, HfOx, Al2O3, Ta2O5, TiOx, 게이트 전극 또는 캐패시터의 전극으로 사용되는 TiN, WN, W, 캐패시터의 산화막으로 사용되는 Ta2O5, BST, STO, PZT, Al2O3, 확산 방지막으로 사용되는 Ti/TiN, Ta/TaN, TiSiN, TaSiN, 전자 발광층으로 사용되는 ZnS, ZeCdTe, In(Ga)As(P), Al(Ga)N(Ⅱ-Ⅵ족 반도체 및 Ⅲ-Ⅴ족 반도체)등을 증착할 수 있으며, 반응을 위한 활성화 에너지 원으로 열(히터나 램프) , 플라즈마, 레이져 등을 사용하는 장비에 적용할 수 있다.The deposition apparatus of the present invention is ZrO 2 , HfOx, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , TiOx used as the gate oxide film, TiN, WN, W used as the electrode of the gate electrode or capacitor, Ta used as the oxide film of the capacitor 2 O 5 , BST, STO, PZT, Al 2 O 3 , Ti / TiN, Ta / TaN, TiSiN, TaSiN, ZnS, ZeCdTe, In (Ga) As (P), Al (Ga) N (Group II-VI Semiconductor and Group III-V Semiconductor) can be deposited and applied to equipment that uses heat (heater or lamp), plasma, laser, etc. as the activation energy source for the reaction. Can be.

본 발명은 예를들어, 4개의 웨이퍼를 하나의 챔버에서 처리할 수 있도록 한다. 따라서 TiN막의 경우 하나의 챔버에서 시간당 약 12 내지 15장의 웨이퍼 처리가 가능해져 30,000장의 웨이퍼를 처리하는 데 2대의 장비가 사용되며, 이에 따라장비 유지 관리에 소요되는 비용이 절감된다.The present invention allows for example to process four wafers in one chamber. Therefore, in the case of the TiN film, about 12 to 15 wafers can be processed per hour in one chamber, and two equipments are used to process 30,000 wafers, thereby reducing the cost of equipment maintenance.

상술한 바와 같이 본 발명은 첫째, 소오스 가스 공급관의 종단부에 형성된 다수의 분사구를 통해 소오스 가스가 챔버 내부로 균일하게 공급되도록 하며, 반응 가스 공급관의 종단부에 형성된 다수의 분사구 및 상판에 형성된 다수의 분사구를 통해반응 가스가 챔버 내부로 균일하게 공급되도록 하므로써 웨이퍼의 전면에 균일한 박막이 증착되고, 이에 따라 면저항이 균일해진다.As described above, the present invention firstly, the source gas is uniformly supplied into the chamber through the plurality of injection holes formed at the end of the source gas supply pipe, and the plurality of injection holes formed at the end of the reaction gas supply pipe and the plurality of upper plates formed at the end of the reaction gas supply pipe. A uniform thin film is deposited on the entire surface of the wafer by uniformly supplying the reaction gas into the chamber through the injection hole of, thereby making the sheet resistance uniform.

둘째, 하나의 챔버 내에 다수의 웨이퍼가 장착되도록 하여 한 번의 공정을 통해 다수의 웨이퍼 상에 박막이 증착되도록 하므로써 수율이 향상된다.Second, the yield is improved by allowing a plurality of wafers to be mounted in one chamber so that a thin film is deposited on the plurality of wafers in one process.

셋째, 소오스 가스 및 반응 가스가 각각의 관로를 통해 공급되도록 하므로써 소오스 가스와 반응 가스의 반응에 의한 파티클의 생성이 방지된다.Third, generation of particles due to the reaction of the source gas and the reactive gas is prevented by allowing the source gas and the reactive gas to be supplied through the respective conduits.

넷째, 챔버 내의 흡착되지 않거나 미반응된 가스가 펌핑포트에 균등하게 형성된 홀을 통해 균일하게 배출되도록 하므로써 막의 균일도가 향상된다.Fourth, the uniformity of the film is improved by allowing unabsorbed or unreacted gas in the chamber to be discharged uniformly through holes formed evenly in the pumping port.

Claims (7)

다수의 분사구가 형성된 상판과 중앙부에 가스 배출구가 형성된 하판이 측벽에 의해 연결되어 내부에 공간부가 형성된 챔버와,A chamber having a space therein, the upper plate having a plurality of injection holes formed therein and the lower plate having a gas outlet formed at the center thereof connected by sidewalls; 상기 챔버 내부에 위치되며 상부에 다수의 웨이퍼가 장착될 수 있도록 구성된 웨이퍼 지지대와,A wafer support positioned within the chamber and configured to mount a plurality of wafers thereon; 종단부에 형성된 다수의 분사구가 상기 상판의 중앙부를 관통하여 상기 지지대의 상부 중앙에 위치하도록 설치된 반응 가스 공급관과,A reaction gas supply pipe installed so that a plurality of injection holes formed in the terminal part are positioned at the upper center of the support through the central part of the upper plate; 상기 반응 가스 공급관의 내부에 설치되며 종단부에 형성된 다수의 분사구가 상기 지지대의 상부 중앙에 위치하도록 설치된 소오스 가스 공급관과,A source gas supply pipe installed in the reaction gas supply pipe and installed such that a plurality of injection holes formed at an end portion thereof are positioned at an upper center of the support; 상기 상판에 형성된 각 분사구를 상기 반응 가스 공급관에 연결시키기 위한 다수의 관로와,A plurality of conduits for connecting each injection hole formed in the upper plate to the reaction gas supply pipe; 상기 챔버 내부의 측벽에 설치되며 가스의 균일한 배출을 위해 다수의 홀이 균등한 간격으로 형성된 펌핑포트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착 장비.And a pumping port installed at a side wall of the chamber and having a plurality of holes formed at equal intervals for uniform discharge of gas. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상판 및 하판은 원판 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 증착 장비.Deposition equipment, characterized in that the upper plate and the lower plate made of a disc shape. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 웨이퍼 지지대는 10 내지 100 RPM의 속도로 회전 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 증착 장비.The wafer support is deposition equipment, characterized in that configured to be rotatable at a speed of 10 to 100 RPM. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소오스 가스 공급관 및 반응 가스 공급관에 형성된 다수의 분사구는 원주를 따라 방사 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장비.And a plurality of injection holes formed in the source gas supply pipe and the reaction gas supply pipe are formed radially along a circumference. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소오스 가스 공급관 및 반응 가스 공급관은 10 내지 100 RPM의 속도로 회전 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 증착 장비.The source gas supply pipe and the reaction gas supply pipe deposition equipment, characterized in that configured to be rotatable at a speed of 10 to 100 RPM. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소오스 가스는 TiCl4, TDMAT 및 TEMAT 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 증착 장비.The source gas is deposition equipment, characterized in that any one of TiCl 4 , TDMAT and TEMAT. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응 가스는 NH3및 N2중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 증착 장비.The reaction gas is a deposition equipment, characterized in that any one of NH 3 and N 2 .
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100972111B1 (en) * 2003-05-16 2010-07-23 주성엔지니어링(주) Batch type semiconductor manufacturing apparatus
KR100972112B1 (en) * 2010-05-28 2010-07-23 주성엔지니어링(주) Batch type semiconductor manufacturing apparatus
KR101277036B1 (en) * 2005-11-18 2013-06-25 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Deposition system for forming deposit on substrate
WO2014157827A1 (en) * 2013-03-26 2014-10-02 (주)대흥정밀산업 Chamber-type high-speed atomic layer deposition device
WO2019022430A1 (en) * 2017-07-28 2019-01-31 주성엔지니어링(주) Gas spraying apparatus of substrate processing apparatus, substrate processing apparatus and substrate processing method
KR20190013497A (en) * 2017-07-28 2019-02-11 주성엔지니어링(주) Apparatus for Distributing Gas, and Apparatus and Method for Processing Substrate

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023088791A1 (en) 2021-11-22 2023-05-25 Basf Se Paenibacillus strains producing low amounts of dab comprising compounds.

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5747113A (en) * 1996-07-29 1998-05-05 Tsai; Charles Su-Chang Method of chemical vapor deposition for producing layer variation by planetary susceptor rotation
JPH1140553A (en) * 1997-07-16 1999-02-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and equipment for plasma cvd
JP2000223429A (en) * 1998-11-27 2000-08-11 Toshiba Corp Film-forming device, film-forming method and cleaning method therefor
KR20010088223A (en) * 2000-03-11 2001-09-26 윤종용 An process chamber of chemical vapor deposition apparatus
KR20010096229A (en) * 2000-04-18 2001-11-07 황 철 주 Apparatus and method for forming ultra-thin film of semiconductor device
KR100332314B1 (en) * 2000-06-24 2002-04-12 서성기 Reactor for depositing thin film on wafer
KR100458982B1 (en) * 2000-08-09 2004-12-03 주성엔지니어링(주) Semiconductor device fabrication apparatus having rotatable gas injector and thin film deposition method using the same

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100972111B1 (en) * 2003-05-16 2010-07-23 주성엔지니어링(주) Batch type semiconductor manufacturing apparatus
KR101277036B1 (en) * 2005-11-18 2013-06-25 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Deposition system for forming deposit on substrate
KR100972112B1 (en) * 2010-05-28 2010-07-23 주성엔지니어링(주) Batch type semiconductor manufacturing apparatus
WO2014157827A1 (en) * 2013-03-26 2014-10-02 (주)대흥정밀산업 Chamber-type high-speed atomic layer deposition device
WO2019022430A1 (en) * 2017-07-28 2019-01-31 주성엔지니어링(주) Gas spraying apparatus of substrate processing apparatus, substrate processing apparatus and substrate processing method
KR20190013497A (en) * 2017-07-28 2019-02-11 주성엔지니어링(주) Apparatus for Distributing Gas, and Apparatus and Method for Processing Substrate
CN110914970A (en) * 2017-07-28 2020-03-24 周星工程股份有限公司 Gas distribution apparatus of substrate processing apparatus, and substrate processing method
JP2020528498A (en) * 2017-07-28 2020-09-24 ジュスン エンジニアリング カンパニー リミテッド Gas injection device of board processing device, board processing device, and board processing method
TWI769284B (en) * 2017-07-28 2022-07-01 南韓商周星工程股份有限公司 Apparatus for distributing gas, and apparatus and method for processing substrate
JP7145928B2 (en) 2017-07-28 2022-10-03 ジュスン エンジニアリング カンパニー リミテッド Gas injector for substrate processing apparatus, substrate processing apparatus, and substrate processing method
US11651941B2 (en) 2017-07-28 2023-05-16 Jusung Engineering Co., Ltd. Apparatus for distributing gas, and apparatus and method for processing substrate
CN110914970B (en) * 2017-07-28 2023-10-10 周星工程股份有限公司 Gas distribution apparatus of substrate processing apparatus, and substrate processing method

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