KR20030018107A - 반도체 제조장치 - Google Patents

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KR20030018107A
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Abstract

본 발명은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : CVD)방법을 사용하여 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 반도체 제조장치에 관한 것으로, 그 내부에 피 적층체인 웨이퍼를 가지는 수직 퍼니스(vertical furnace)방식의 매엽식 챔버(Single Wafer chamber)와; 액상의 소스물질을 저장하는 하나의 소스물질 저장장치와; 상기 액상 소스물질의 유량을 제어하는 하나 또는 복수개의 액체 유량조절기(Liquid Mass Flow Controller : LMFC)와; 상기 유량이 조절된 액상의 소스물질을 기화하는 복수개의 기화기(vaporizer)와; 상기 기화된 소스물질을 챔버의 내부로 인입하여 확산 분사하는, 상기 챔버 내부의 웨이퍼의 외부 가장자리를 둘러싸도록 수직 설치되는 튜브형상의 복수개의 소스가스 인젝터(injector)와; 상기 소스가스와 반응하는 반응가스를 상기 챔버 내부로 인입하여 확산 분사하는, 상기 챔버 내부의 웨이퍼의 외부 가장자리를 둘러싸도록 수직 설치되는 튜브 형상의 복수개의 반응가스 인젝터를 포함하는 반도체 제조장치를 제공하여 보다 신뢰성 있는 박막의 구현을 가능하게 한다.

Description

반도체 제조장치{semiconductor manufacturing apparatus}
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 화학기상증착방법(CVD)을 통하여 박막을 구현하는 수직 퍼니스(vertical furnace) 방식의 매엽식 챔버(single wafer chamber)를 포함하는 반도체 제조장치에 관한 것이다.
근래에 들어 각종 전기적 소자의 경량화, 소형화, 박막화의 추세에 힘입어, 반도체 디바이스(device)의 구성요소를 박막으로 구현하는 화학기상 증착법(chemical vapor deposition : CVD)등이 개발되어 LSI(Large Scale Integration) 등의 고밀도 집적회로를 구현하는 것이 가능하게 되었다. 이중에서도 특히 최근에 들어 1Gbit 이후의 대용량 DRAM(Dynamic Random Access Memory)을 구현하는데 있어서, 미세화된 메모리 셀의 축적 전하량을 확보하기 위해, 정보축적 용량 소자(캐패시터)의 용량 절연막을 비 유전률이 100이상인 ABO3형 복 산화물, 즉 페로브스카이트형 복 산화물인 BST((Ba, Sr)TiO) 이나, 루테듐(ru) 또는 Ta2O5등의 물질을 포함하는 스퀴드(SQUID)소스로 구현하는 방법이 개발되어 사용중이다.
이러한 고 유전막은, 통상 도 1에 도시한 바와 같은 구성을 가지는 수직 퍼니스(vertical furnace) 방식의 매엽식(枚葉式) 챔버를 포함하는 반도체 제조장치를 통하여 구현되는 바, 이는 그 내부에 피 적층체인 웨이퍼(1)를 가지는, 밀폐된 반응 용기인 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버(vertical furnace single wafer chamrer)(10)와, 상기 챔버(10) 내로 인입되어 박막을 구현 가능하게 하는 소스물질과, 반응가스를 각각 저장하고 이를 챔버의 내부로 공급하는 소스물질 공급부(20) 및 상기 반응가스 공급부(30)를 포함하여 구성된다.
이때 소스물질 공급부(20)는, 소스물질을 액상으로 저장하는 소스물질 저장장치(22)와, 상기 소스물질 저장장치(22)에 저장된 액상의 소스물질의 유량을 제어하는 액체유량조절기(Liquid Mass Flow Controller : LMFC)(24)와, 상기 액체유량조절기(24)로부터 유량이 제어된 액상의 소스물질을 기화하는 기화기(vaporizer)(26)와, 상기 기화기(26)를 통하여 기화된 소스물질을 챔버(10) 내로 인입하여 확산 분사하는, 소스가스 인젝터(injector)(28)를 포함하는 구성을 가지고 있고, 또한 상기 반응가스 공급부(30)는 상기 소스가스와 반응하여 박막을 구현 가능하게 하는 반응가스를 챔버(10) 내로 인입하여 확산 분사하는 반응가스 인젝터(34)를 포함하고 있다.
또한, 전술한 반응가스 및 소스가스가 각각 인입되어, 그 내부에 안착된 웨이퍼(1) 상에 박막이 증착되는 공정이 진행되는, 밀폐된 반응용기인 챔버(10)는, 바람직하게는 박막증착 속도의 향상을 위하여 웨이퍼(1)를 가열할 수 있는 히터(미도시)가 내장된 서셉터(12)가 장착되어, 도면에 도시한 바와 같이 이의 상부에 웨이퍼(1)가 안착되며, 또한 챔버(10)의 일 측면에는 내부 대기를 배출하는 배출관(14)을 가지고 있다. 또한 이러한 구성을 가지는 챔버(10)에 공급되는 반응가스 및 소스가스는, 각각 챔버의 저면 일 측면에 치우치도록 위치하여 상부로 돌출된, 튜브형상을 가지는 소스가스 인젝터(28)와, 반응가스 인젝터(34)를 통하여 각각 공급된다.
이러한 일반적인 반도체 제조장치는, 소스물질 공급부(20)와 반응가스 공급부(30)를 통해 상기 챔버(10)의 내부로 반응가스 및 소스가스가 각각 공급되어 웨이퍼(1) 상에 박막이 증착되는데, 이를 좀더 자세히 설명하면, 먼저 소스가스 공급부(20)에서는 액체 유량조절기(24)를 통해서, 소스물질 저장장치(22)에 저장된 액상의 소스물질의 유량이 제어되고, 이와 같이 유량이 제어된 액상의 소스물질은 기화기(26)로 인가된다.
이때 기화기(26)는 액상의 소스물질을 기체상태로 기화하여 챔버(10) 내에 인입하게 되는데, 통상 챔버(10)의 내부는, 일 측면에 형성된 배출관(14)을 통하여 대기보다 낮은 압력 분위기로 제어되므로, 전술한 기체상의 소스물질은 튜브형상의 수직 설치된 소스가스 인젝터(28)를 통해, 대기압 보다 낮은 압력을 가지는 챔버(10)의 내부 전 면적으로 확산되어 분사된다. 또한, 이와 동시에 반응가스는 반응가스 인젝터(34)를 통하여 챔버(10) 내부로 확산 분사되고, 상기 소스가스와 반응가스는 서로 화학반응을 일으켜 화합물을 생성하여 반응 생성물을 웨이퍼(1)의 표면에 박막으로 증착시키게 된다.
이때 통상 전술한 화학반응의 반응속도를 향상시키기 위하여, 챔버의 내부에 RF 전압을 인가하는 방법이 사용되기도 한다.
이상에서 설명한 일반적인 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버(10)는, 처리대상물인 웨이퍼(1)를 매엽식으로 처리하므로 공정 신뢰도가 높고, 그 내부에 작은 풋-프린트(foot print : 설치면적)를 가지는 튜브형상의 소스 가스 및 반응가스 인젝터(28, 34)를 통하여 소스가스 및 반응가스를 각각 분사하므로, 챔버(10) 내의 공간효율 및 환경제어에 용이한 장점과 함께, 분해된 소스가스를 사용하므로, 보다 우수한 박막을 구현할 수 있는 잇점을 가지고 있다.
한편 이러한 일반적인 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버를 포함하는 반도체 제조장치에 있어서, 보다 개선된 특성을 가지는 박막을 구현하기 위해서는 챔버(10)의 내부로 소스 가스(source gas)를 적정량 유입하는 것이 가장 중요한 과제인데, 전술한 일반적인 반도체 제조장치는 챔버(10)의 내부에 하나의 소스가스 인젝터(28)를 통하여 소스 가스를 공급하므로 유입량을 충분하게 제어하기 어려운 단점을 가지고 있다.
이는 기화기(26)와 소스가스의 특성에 기인하는 바, 일반적인 기화기(26)는 고온으로 소스물질을 기화하는 방식을 사용하므로 시간당 기화시킬 수 있는 소스가스의 양이 한정적이고, 또한 통상의 소스가스는 기화율이 낮아 원하는 증착능률(deposition rate) 및 박막의 균일도(uniformity)를 구현하기 어려운 문제점을 가지고 있다.
따라서 인젝터(28)를 통하여 분사되는 소스가스의 양을 늘리기 위하여 분사압력을 높이게 되면, 소스물질의 기화율이 더욱 낮아져 화학반응이 충분히 이루어지지 않는 현상이 빈번하고, 반면에 분사압력을 낮추면, 소스가스의 유량이 낮아짐과 동시에 챔버의 전 면적으로 소스가스가 확산되지 못하여, 이 역시 충분한 화학반응을 발생시키기 어려운 단점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 것으로, 보다 우수한 특성을 가지는 박막을 구현 가능하게 하는 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버를 포함하는 반도체 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 일반적인 수직 퍼니스 방식 매엽식 챔버의 구조를 간략히 도시한 간략 구조도
도 2는 본 발명에 따른 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버의 구조를 간략히 도시한 간략 구조도
도 3은 본 발명에 따른 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버의 다른 예를 도시한 간략 구조도
도 4는 본 발명에 따른 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버의 저면을 도시한 사시도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 웨이퍼 110 : 챔버
112 : 서셉터 114 : 배출관
120 : 소스물질 공급부122 : 소스물질 저장장치
124a, 124b : 액체유량조절기126a, 126b : 기화기
128a, 128b : 소스가스인젝터130 : 반응가스공급부
134a, 134b : 반응가스인젝터
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 저압 화학기상증착방법을 사용하여 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 반도체 제조장치로서, 그 내부에 피 적층체인 웨이퍼를 가지고, 그 내부가 대기압 보다 낮은 압력 분위기를 가지는 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버와; 상기 챔버의 내부로 인입되는 액상의 소스물질을 저장하는 하나의 소스물질 저장장치와; 상기 액상의 소스물질의 유량을 제어하는 하나의 액체 유량조절기와; 상기 유량이 조절된 액상의 소스물질을 분배받아 이를 각각 기화하는 복수개의 기화기와; 상기 기화된 소스물질을 챔버의 내부로 인입하여 확산 분사되도록 하는, 상기 복수개의 기화기와 일대일 대응하고, 상기 챔버 내부의 웨이퍼의 외부 가장자리를 둘러싸도록 수직 설치된 복수개의 소스물질 인젝터와; 상기 소스물질과 반응하는 반응가스를 챔버의 내부로 인입하여 확산 분사되도록 하는, 상기 챔버 내부의 웨이퍼의 외부 가장자리를 둘러싸도록 수직 설치된 복수개의 반응가스 인젝터를 포함하는 반도체 제조장치를 제공한다.
또한 본 발명은 저압 화학기상증착방법을 사용하여 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 반도체 제조장치로서, 그 내부에 피 적층체인 웨이퍼를 가지고, 그 내부가 대기압 보다 낮은 압력 분위기를 가지는 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버와; 상기 챔버의 내부로 인입되는 액상의 소스물질을 저장하는 하나의 소스물질 저장장치와; 상기 액상의 소스물질의 유량을 제어하는 복수개의 액체 유량조절기와; 상기 복수개의 액체 유량조절기를 통하여 유량이 조절된 액상의 소스물질을 각각 분배받아 이를 각각 기화하는, 상기 복수개의 액체 유량조절기와 일대일 대응하는 복수개의 기화기와; 상기 기화된 소스물질을 챔버의 내부로 인입하여 확산 분사되도록 하는, 상기 복수개의 기화기와 일대일 대응하고, 상기 챔버 내부의 웨이퍼의 외부 가장자리를 둘러싸도록 수직 설치된 복수개의 소스물질 인젝터와; 상기 소스물질과 반응하는 반응가스를 챔버의 내부로 인입하여 확산 분사되도록 하는, 상기 챔버 내부의 웨이퍼의 외부 가장자리를 둘러싸도록 수직 설치된 복수개의 반응가스 인젝터를 포함하는 반도체 제조장치를 제공한다.
이때 상기 복수개의 소스물질 인젝터와, 상기 복수개의 반응가스 인젝터는 서로 엇갈린 배열순서를 가지는 것을 특징으로 하며, 상기 증착되는 박막은 BST(Barium Strontium Titanium Oxide, (Ba,Sr) TiO3)나 Ru 또는 Ta2O5중 선택된 하나의 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 복수개의 소스 가스 및 반응가스 인젝터는 각각 챔버의 저면을 관통하여 수직 설치되고, 상기 챔버의 저면에는 일정간격 이격된 원 형상의 배열을가지는 다수의 인젝터 홀을 더욱 포함하고 있어, 상기 소스가스 인젝터 및 반응가스 인젝터의 배열순서 및 위치를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 대한 올바른 실시예를 첨부된 도면을 통하여 상세히 설명한다. 이때 도 3은 본 발명에 따른 수직 퍼니스 방식의 챔버를 포함하는 반도체 제조장치의 구조를 도시한 간략 구조도 이고, 도 4는 이의 변형예를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 반도체 제조장치는 도 3 및 도 4에 각각 도시한 바와 같이, 그 내부에 박막증착 대상물인 웨이퍼(1)를 가지는 밀폐된 반응용기인 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버(110)와, 상기 웨이퍼(1) 상에 증착되는 박막을 구현 가능하게 하는 소스물질을 저장하고, 이를 챔버(110)의 내부로 공급하는 소스물질 공급부(120)와, 상기 소스물질과 반응하는 반응가스의 저장 및 이를 공급하는 반응가스 공급부(130)를 포함하여 이루어진다.
이때 전술한 본 발명에 따른 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버(110)는 소스가스와 반응가스가 각각 공급되어 박막 증착이 이루어지는 밀폐된 반응용기로서, 그 내부에 웨이퍼(1)의 가열을 위한 히터(미도시)가 내장된 서셉터(112)가 장착되어, 상기 서셉터(112) 상에 웨이퍼(1)가 안착되는 구성을 가지고 있고, 이의 일 측면에는 내부의 대기를 배출할 수 있는 배출관(114)을 가지고 있다.
또한 상기 챔버의 내부로 소스물질을 공급하는 소스물질 공급부(120)는, 액상의 소스물질을 저장하는 하나의 소스물질 저장장치(122)와, 상기 액상 소스물질의 유량을 제어하는 하나 또는 복수개의 액체 유량조절기(Liquid Mass Flow Controller : LMFC)(124)와, 상기 유량이 조절된 액상의 소스물질을 기화하는 복수개의 기화기(vaporizer)(126)와, 상기 기화된 소스물질을 챔버(110)의 내부로 인입하여 확산 분사하는, 상기 챔버(110) 내부의 웨이퍼의 외부 가장자리를 둘러싸도록 수직 설치되는 튜브형의 복수개의 소스가스 인젝터(injector)(128)를 포함하는 구성을 가지고 있다.
또한 소스물질과 반응하여 박막을 구현하는 반응가스 공급부(130)는 반응가스를 챔버의 내부로 유입하는 복수개의 반응가스 인젝터(134a, 134b)를 포함하여, 보다 향상된 증착능률(deposition rate) 및 박막의 균일도(uniformity)를 구현함을 특징으로 하는데, 이때 전술한 소스물질 공급부(120)의 구성에 따라 본 발명은 몇 가지 실시예로 구분되는 바, 이를 각각 설명한다.
제 1 실시예
본 발명의 제 1 실시예에 따른 소스물질 공급부는, 도 3에 도시한 바와 같이, 액상의 소스물질을 저장하는 하나의 소스물질 저장장치(122)와, 상기 하나의 소스물질 저장장치(122)에 저장된 액상의 소스물질이 공급되어 이의 유량을 제어하여, 후술하는 복수개의 기화기(126a, 126b)로 각각 분배하여 인가하는 하나의 액체유량조절기(124)와, 상기 하나의 액체 유량조절기(124)를 통하여 제어된 유량을 가지는 소스물질을 분배받아, 이를 기화하는 복수개의 기화기(126a, 126b)와, 상기 복수개의 기화기(126a, 126b)와 각각 연결되어, 상기 기화된 소스물질을 챔버(110) 내로 확산 분사하는 복수개의 소스가스 인젝터(128a, 128b)를 포함하는 구성을 가지고 있다.
즉, 본 발명에 따른 제 1 실시예는 하나의 액체 유량조절기(124)를 통하여, 소스물질 저장장치(122)에 저장된 액상의 소스물질의 유량을 조절하고, 이를 복수개의 기화기(126a, 126b)에 분배하여 인가하는 것을 특징으로 하는데, 이와 같이 유량이 제어된 액상의 소스물질은 각각의 기화기(126a, 126b)에서 기화되어, 상기 복수개의 기화기(126a, 126b)와 일대일 대응되는 복수개의 소스가스 인젝터(128a, 128b)를 통하여 챔버(110)의 내부로 확산, 분사하게 된다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 제조장치는, 하나의 액체 유량조절기(124)를 통하여 유량이 제어된 소스물질이, 각각 복수개의 기화기(126a, 126b)로 분배되는 방식을 사용하므로, 인젝터(128a, 128b)의 분사압력을 높여도 충분히 기화된 소스가스를 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다.
즉, 도 1에 도시한 일반적인 반도체 제조장치의 경우에는 소스가스 인젝터(28)의 분사압력을 높일 경우에, 액체유량조절기(24)를 통하여 제어된 유량을 가지는 소스물질이 하나의 기화기(26)에서 충분히 기화되지 못하는 경우가 발생할 수 있으나, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 제조장치에서는 하나의 액체 유량조절기(124)에서 제어된 유량을 가지는 액상의 소스물질이, 각각 복수개의 기화기(126a, 126b)로 분배되어 각각 기화되므로, 상기 복수개의 소스가스 인젝터(128a, 128b)의 분사압력을 높이더라도 충분히 기화된 소스가스를 얻을 수 있다.
또한 필요에 따라 액체유량조절기(124)에서 제어되는 액상의 소스물질의 유량과, 복수개의 기화기(126a, 126b)의 기화 효율 및 이에 각각 연결된 복수개의 소스가스 인텍터(128a, 128b)의 분사 압력을 적절이 조절하여, 최적의 기화상태를 가지는 소스가스를 얻는 것이 가능하고, 이는 결국 웨이퍼 상에 증착되는 박막의 특성을 개선할 수 있게 된다.
제 2 실시예
본 발명의 제 2 실시예에 따른 소스물질 공급부는 도 4에 도시한 바와 같이, 액상의 소스물질을 저장하는 하나의 소스물질 저장장치(122)와, 상기 하나의 소스물질저장장치(122)에 저장된 액상의 소스물질을 각각 공급받아 이의 유량을 제어하는 복수개의 액체 유량조절기(124a, 124b)와, 상기 복수개의 액체유량조절기(124a, 124b)와 각각 연결되어, 제어된 유량을 가지는 소스물질을 공급받아 기화하는 복수개의 기화기(126a, 126b)와, 상기 복수개의 기화기(126a, 126b)와 각각 연결되어 기화된 소스물질을 챔버(110) 내로 확산 분사하는 복수개의 소스가스 인젝터(128a, 128b)를 포함하는 구성을 가지고 있다.
즉, 본 발명에 따른 제 2 실시예는 복수개의 액체유량조절기(124a, 124b)를 통하여, 각각 액상의 소스물질의 유량을 제어하고, 이를 일대일 대응되는 복수개의 기화기(126a, 126b)로 인가하여 각각 기화하는 것을 특징으로 하는데, 이와 같이 복수개의 기화기(126a, 126b)를 통해 각각 기화된 소스가스는 상기 복수개(126a, 126b)의 기화기와 일대일 대응되도록 연결된 복수개의 소스가스 인젝터(128a, 128b)를 통하여 챔버(110) 내부로 확산, 분사하게 된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 제조장치는, 복수개의 액체 유량조절기(124a,124b)를 통하여 유량이 제어된 소스물질이 각각 복수개의 기화기(126a, 126b)로 분배되는 방식을 사용하므로, 인젝터(128a, 128b)의 분사압력을 그다지 높이지 않아도 충분한 양의 기화된 소스가스를 얻을 수 있는 장점을 가지고 있는데, 즉, 도 3에 도시한 본 발명에 따른 제 1 실시예와 비교하면, 소스물질의 유량조절이 보다 용이하고, 박막의 증착 상태에 따라 각각의 액체유량조절기(124a, 124b) 및 기화기(126a, 126b)의 성능을 보다 용이하게 조절할 수 있는 장점을 가지고 있다.
이 경우 역시, 필요에 따라 복수의 액체유량조절기(124a, 124b)를 통하여 제어되는 액상의 소스물질의 유량과, 복수개의 기화기(126a, 126b)의 기화 효율 및 이에 각각 연결된 복수개의 인텍터(128a, 128b)의 분사 압력을 적절이 조절하여, 최적의 기화상태를 가지는 소스가스를 얻는 것이 가능함은 당업자에게는 자명한 사실일 것이며, 특히 웨이퍼(1) 상에 증착되는 박막의 상태에 따라 각 요소, 즉 액체유량조절기(124a, 124b)와, 기화기(126a, 126b) 및 소스가스 인젝터(128a, 128b)의 성능을 제어함으로써 보다 개선된 박막특성을 구현할 수 있는 장점을 가지고 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 각각의 실시예는, 기체상태로 전이된 소스가스가 복수개의 소스가스 인젝터(128a, 128b)를 통하여, 챔버(110) 내부의 전면적으로 확산되는 구성을 가짐은 각각의 실시예에서 전술한 바 있는데, 이때 복수개의 소스가스 인젝터(128a, 128b)는 각각 튜브형상을 가지고, 웨이퍼(1)의 가장자리를 따라 외부에서 둘러싸는 형상을 가지도록 수직 돌출되어 배열되는 것이 분사효율에 있어서 바람직하고, 이들의 분사 방향은 웨이퍼(1)의 상부에서 이의 중심을 향하는 것이 바람직하다.
이때 이러한 소스가스와 화학반응을 하여 박막을 구현하는 반응가스는 복수개의 반응가스 인젝터(134a, 134b)를 통하여 챔버(110) 내로 분사되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 반도체 제조장치는 복수개의 반응가스 인젝터(134a, 134b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 바, 이는 도면에 도시되지는 않았지만, 반응가스 인젝터(134a, 134b)의 소정의 위치에 일 방향 밸브를 개재하여 분사량을 조절할 수 있다.
이러한 복수개의 반응가스 인젝터(134a, 134b) 역시 웨이퍼(1)의 가장자리를 따라 외부에서 둘러싸는 형상을 가지도록 수직 돌출되어 배열되며, 분사방향은 웨이퍼(1)의 상부에서 이의 중심을 향하는 것이 분사효율 면에 있어 유리한데, 또한 상기 복수개의 반응가스 인젝터(134a, 134b)는 전술한 복수개의 소스가스 인젝터(138a, 128b)와 동일한 수를 가지고, 서로 엇갈린 배열을 가지는 것이 반응가스의 화학반응에 있어서 더욱 바람직하다.
이상에서 설명한 소스가스 인젝터(128a, 128b) 및 반응가스 인젝터(134a, 134b)는 목적에 따라 적절한 수를 가질 수 있는데, 이를 위하여 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수직 퍼니스 방식의 챔버의 저면(110a)은, 소정의 위치에 원형상의 배열순서를 가지고 둥글게 관통된 다수의 인젝터 홀(116)을 가지고 있고, 이러한 다수의 인젝터 홀(116)에는 적절한 수를 가지는 소스가스 인젝터 또는 반응가스 인젝터가 선택적으로 관통될 수 있다.
따라서 목적 또는 박막의 증착상태에 따라 소스가스 인젝터 및 반응가스 인젝터의 배열순서 및 위치를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는데, 이러한 구성을 가지는 본 발명에 따른 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버를 포함하는 반도체 제조장치를 통하여, 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 방법은(도 3 및 도 4 참조) 먼저, 서셉터(112) 상에 웨이퍼(1)를 안착하여 가열하고, 챔버(110) 내부의 환경을 대기압 보다 낮은 압력분위기가 될 수 있도록 배출관(114)을 통하여 배기한다.
이 후 액상의 소스물질을 저장하는 소스물질 저장장치(122)로부터 소스물질은, 이와 연결된 하나 또는 복수개의 액체 유량조절기(124)를 통하여 제어된 유량을 가지고 바람직하게는 150℃ 이상의 온도를 유지하는 다수의 기화기(126a, 126b)를 경유함으로써 기체상태로 변환되어 챔버(110)에 공급된다. 이와 같은 기체상태의 소스가스는 수직 돌출된 다수의 소스가스 인젝터(128a, 128b)를 통하여 대기압 보다 낮은 압력을 가지는 챔버(110) 내부의 전 면적으로 확산되는데, 이때 복수개의 반응가스 인젝터(134a, 134b)를 통하여 반응가스가 챔버(110) 내부에 확산 분사된다.
이와 같이 챔버(110)의 내부에 확산 분사된 반응가스 및 소스가스는 웨이퍼의 상부에서 화학반응을 일으키게 되고, 이때 생성된 화합물은 웨이퍼(1)의 상부에 박막으로 증착된다. 이때 화학반응의 반응속도의 향상을 위하여 챔버의 내부에 고온의 분위기가 조성될 수 있고, 또는 이와 동시에 RF 전력이 인가될 수 있음은 당업자이게는 자명한 사실일 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조장치는 두 개 이상의 소스가스 및 반응가스 인젝터를 통하여 소스가스와 반응가스가 각각 인가되므로, 일반적인 경우와 비교하여 보다 적절히 제어된 유량의 소스가스 및 반응가스를 공급하는 것이 가능하여 보다 개선된 박막의 구현을 가능하게 한다. 또한 챔버의 내부로 인입되는 반응 가스의 양을 조절하는 것이 가능하므로, 이를 통하여 박막의 균질성을 보다 용이하게 제어 할 수 있는 장점을 가지고 있다.
또한 본 발명에 따른 수직 퍼니스 방식의 챔버의 저면에는 외주를 따라 관통된 다수의 인젝터 홀을 가지고 있는 바, 이를 통하여 목적에 따라 상기 소스가스 인젝터 및 반응가스 인젝터의 배열 방향을 다르게 하여 보다 다양한 상태의 박막을 구현하는 것이 가능한 장점을 가지고 있으며, 특히 박막의 상태에 따라 이를 조절하여 보다 개선된 박막을 구현 가능하게 한다.
특히 본 발명을 통하여 증착되는 박박은 BST(Barium Strontium Titanium Oxide, (Ba,Sr) TiO3)나 Ru 또는 Ta2O5 등의 고 유전막을 형성하는데 있어서, 더욱 우수한 특성을 가질 수 있고, 이를 통하여 보다 균일한 우수한 특성을 가지는 박막의 구현이 가능하다.

Claims (8)

  1. 저압 화학기상증착방법을 사용하여 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 반도체 제조장치로서, 그 내부에 피 적층체인 웨이퍼를 가지고, 그 내부가 대기압 보다 낮은 압력 분위기를 가지는 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버와;
    상기 챔버의 내부로 인입되는 액상의 소스물질을 저장하는 하나의 소스물질 저장장치와;
    상기 액상의 소스물질의 유량을 제어하는 액체 유량조절기와;
    상기 유량이 조절된 액상의 소스물질을 분배받아 이를 각각 기화하는 복수개의 기화기와;
    상기 기화된 소스물질을 챔버의 내부로 인입하여 확산 분사되도록 하는, 상기 복수개의 기화기와 일대일 대응하고, 상기 챔버 내부의 웨이퍼의 외부 가장자리를 둘러싸도록 수직 설치된 복수개의 소스물질 인젝터와;
    상기 소스물질과 반응하는 반응가스를 챔버의 내부로 인입하여 확산 분사되도록 하는, 상기 챔버 내부의 웨이퍼의 외부 가장자리를 둘러싸도록 수직 설치된 복수개의 반응가스 인젝터
    를 포함하는 반도체 제조장치
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 복수개의 소스물질 인젝터와, 상기 복수개의 반응가스 인젝터는 서로 엇갈린 배열순서를 가지는 반도체 제조장치
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 증착되는 박막은 BST(Barium Strontium Titanium Oxide, (Ba,Sr) TiO3)나 Ru 또는 Ta2O5중 선택된 하나의 요소를 포함하는 반도체 제조장치
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 소스 가스 및 반응가스 인젝터는 각각 챔버의 저면을 관통하여 수직 설치되고, 상기 챔버의 저면에는 일정간격 이격된 원 형상의 배열을 가지는 다수의 인젝터 홀을 더욱 포함하고 있어, 상기 소스가스 인젝터 및 반응가스 인젝터의 배열순서 및 위치를 조절할 수 있는 반도체 제조장치
  5. 저압 화학기상증착방법을 사용하여 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 반도체 제조장치로서,
    그 내부에 피 적층체인 웨이퍼를 가지고, 그 내부가 대기압 보다 낮은 압력분위기를 가지는 수직 퍼니스 방식의 매엽식 챔버와;
    상기 챔버의 내부로 인입되는 액상의 소스물질을 저장하는 하나의 소스물질 저장장치와;
    상기 액상의 소스물질의 유량을 제어하는 복수개의 액체 유량조절기와;
    상기 복수개의 액체 유량조절기를 통하여 유량이 조절된 액상의 소스물질을 각각 분배받아 이를 각각 기화하는, 상기 복수개의 액체 유량조절기와 일대일 대응하는 복수개의 기화기와;
    상기 기화된 소스물질을 챔버의 내부로 인입하여 확산 분사되도록 하는, 상기 복수개의 기화기와 일대일 대응하고, 상기 챔버 내부의 웨이퍼의 외부 가장자리를 둘러싸도록 수직 설치된 복수개의 소스물질 인젝터와;
    상기 소스물질과 반응하는 반응가스를 챔버의 내부로 인입하여 확산 분사되도록 하는, 상기 챔버 내부의 웨이퍼의 외부 가장자리를 둘러싸도록 수직 설치된 복수개의 반응가스 인젝터
    를 포함하는 반도체 제조장치
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수개의 소스물질 인젝터와, 상기 복수개의 반응가스 인젝터는 서로 엇갈린 배열순서를 가지는 반도체 제조장치
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 증착되는 박막은 BST(Barium Strontium Titanium Oxide, (Ba,Sr) TiO3)나 Ru 또는 Ta2O5중 선택된 하나의 요소를 포함하는 반도체 제조장치
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수개의 소스 가스 및 반응가스 인젝터는 각각 챔버의 저면을 관통하여 수직 설치되고, 상기 챔버의 저면에는 일정간격 이격된 원 형상의 배열을 가지는 다수의 인젝터 홀을 더욱 포함하고 있어, 상기 소스가스 민젝터 및 반응가스 인젝터의 배열순서 및 위치를 조절할 수 있는 반도체 제조장치
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