KR20030025496A - Gas diffuser of apparatus for chemical vapor deposition for manufacturing semiconductor - Google Patents
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- 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
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조용 화학기상증착 장비에 관한 것으로, 특히 화학기상증착 장비에 유입되는 가스를 고르게 분산시켜 웨이퍼 표면에 균일한 두께의 막이 형성될 수 있도록 하는 가스 디퓨저에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to chemical vapor deposition equipment for semiconductor manufacturing, and more particularly, to a gas diffuser for uniformly dispersing gas flowing into chemical vapor deposition equipment to form a film having a uniform thickness on a wafer surface.
화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : 이하 "CVD"라 함) 장비는 웨이퍼 상에서 화학 반응을 일으켜 원하는 소재의 막을 형성시키는 장비로서, 형성시키고자 하는 막 재료를 구성하는 원소로 된 1 종 이상의 가스를 웨이퍼가 안치된 챔버 내에 공급하여 가스가 화학 반응을 일으키게 함으로써 원하는 소재의 막을 형성시킨다. 이러한 CVD 장비에는 대기압 이하에서 공정이 진행되는 저압 CVD 장비, 플라즈마를 이용하는 플라즈마-CVD 장비 등도 있으며, CVD 장비에 포함되는 챔버도 종형(vertical) 또는 수평형(horizontal), 싱글 타입(single type) 또는 배치 타입(batch type)으로 다양하다.Chemical Vapor Deposition (hereinafter referred to as "CVD") equipment is a device that causes a chemical reaction on a wafer to form a film of a desired material. The wafer is formed by using one or more gases containing elements constituting the film material to be formed. Is fed into a settled chamber to cause a gas to cause a chemical reaction to form a film of the desired material. Such CVD equipment may include low pressure CVD equipment that is processed under atmospheric pressure, plasma-CVD equipment using plasma, and the chamber included in the CVD equipment may be vertical or horizontal type, single type, or the like. Various batch types.
도 1에 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 한 예로서 제누스(GENUS) 장비를 나타내었다. 도 1을 참조하면, 챔버(10)의 벽면에 가스를 유입시키는 가스 분사구(20)가 복수개 형성되어 있다. 상기 챔버(10) 내에는 상기 가스 분사구(20)에 대향하도록 복수개의 척(100)이 설치된다. 상기 척(100)에는 막이 형성될 웨이퍼(미도시)가 안치되며, 상기 웨이퍼를 가열하기 위한 가열수단이 포함된다. 예를 들어, 웨이퍼 상에 텅스텐실리사이드막을 형성하고자 할 경우에는 상기 척(100) 상에 웨이퍼를 안치시킨 다음, 가열수단을 이용하여 웨이퍼의 온도를 약 360℃ 정도로 유지한다. 다음에, 상기 가스 분사구(20)를 통하여 WF6가스와 SiH4가스의 혼합 가스를 유입시킨다. 유입된 가스는 웨이퍼 상에서 열분해 및 화학 반응을 일으켜 텅스텐실리사이드막을 형성시킨다. 그런데, 가스가 웨이퍼의 중심에 직접 분사되면웨이퍼에 물리적 충격을 줄 수 있으므로, 통상 도 2에 나타낸 바와 같이 가스 분사구(20)와 웨이퍼(W) 사이에 가스 디퓨저(30)를 설치한다.Figure 1 shows a Genus (GENUS) equipment as an example of the chemical vapor deposition equipment for semiconductor manufacturing. Referring to FIG. 1, a plurality of gas injection holes 20 for introducing gas into a wall surface of the chamber 10 are formed. In the chamber 10, a plurality of chucks 100 are installed to face the gas injection holes 20. The chuck 100 includes a wafer (not shown) on which a film is to be formed and includes heating means for heating the wafer. For example, when a tungsten silicide film is to be formed on a wafer, the wafer is placed on the chuck 100, and then the temperature of the wafer is maintained at about 360 ° C. using a heating means. Next, a mixed gas of WF 6 gas and SiH 4 gas is introduced through the gas injection port 20. The introduced gas causes pyrolysis and chemical reaction on the wafer to form a tungsten silicide film. By the way, when the gas is directly injected to the center of the wafer can give a physical impact on the wafer, a gas diffuser 30 is provided between the gas injection port 20 and the wafer (W) as shown in FIG.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 대응하는 단면도로서, 도면 내의 화살표는 가스의 흐름을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 가스 분사구(20)와 웨이퍼(W) 사이에 가스 디퓨저(30)가 설치되어 있다. 상기 가스 디퓨저(30)는 챔버 내에 유입되는 가스가 웨이퍼(W)의 중심에 직접 분사되는 것을 방지한다. 따라서, 가스가 웨이퍼(W)의 중심에 직접 분사되어 물리적 충격을 미치는 것을 방지한다. 그리고, 웨이퍼(W)의 중심에서의 가스 밀도를 감소시키기 때문에 웨이퍼(W)의 중심에 형성되는 막이 웨이퍼(W)의 다른 부분에 형성되는 막보다 두터워지는 것을 방지할 수 있다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 1, and arrows in the drawing indicate the flow of gas. Referring to FIG. 2, a gas diffuser 30 is provided between the gas injection port 20 and the wafer W. As shown in FIG. The gas diffuser 30 prevents the gas flowing into the chamber from being directly injected into the center of the wafer (W). Therefore, the gas is directly injected to the center of the wafer W to prevent physical impact. Since the gas density at the center of the wafer W is reduced, the film formed at the center of the wafer W can be prevented from becoming thicker than the film formed at other portions of the wafer W.
그런데, 상기 가스 디퓨저(30)는 플레이트 타입(plate type)이기 때문에, 상기 가스 디퓨저(30) 주변에서 와류가 발생되기 쉽다. 그리고, 감소된 가스 밀도 때문에 상기 웨이퍼(W) 중심에 형성되는 막이 웨이퍼(W)의 다른 부분에 형성되는 막에 비해서 오히려 얇아질 우려가 있다. 즉, 종래의 플레이트형 가스 디퓨저는 가스가 균일한 산포를 가지면서 웨이퍼 상에 분사될 수 있도록 하는 것이 어려우므로 웨이퍼 전체에 걸친 막 두께의 균일도가 저하되는 문제가 있다. 막 두께의 균일도 저하는 반도체 소자의 고집적화에 따라 향후 더더욱 큰 문제가 될 것이다.However, since the gas diffuser 30 is a plate type, vortices are likely to be generated around the gas diffuser 30. And, because of the reduced gas density, there is a concern that the film formed at the center of the wafer W may become thinner than the film formed at other portions of the wafer W. That is, the conventional plate-type gas diffuser has a problem that the uniformity of the film thickness over the entire wafer is reduced because it is difficult to allow the gas to be injected onto the wafer while having a uniform dispersion. Degradation in the uniformity of the film thickness will become a bigger problem in the future, due to the higher integration of semiconductor devices.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 화학기상증착 장비에 유입되는 가스를 고르게 분산시켜 웨이퍼 표면에 균일한 두께의 막이 형성될 수 있도록 하는 가스 디퓨저를 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a gas diffuser that can evenly disperse the gas flowing into the chemical vapor deposition equipment to form a film having a uniform thickness on the wafer surface.
도 1은 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 한 예를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an example of the chemical vapor deposition equipment for semiconductor manufacturing.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 대응하는 단면도로서, 종래의 가스 디퓨저를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of FIG. 1 and is a view for explaining a conventional gas diffuser.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a gas diffuser of the chemical vapor deposition apparatus for semiconductor manufacturing according to the first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the gas diffuser of the chemical vapor deposition apparatus for semiconductor manufacturing according to the second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
20 : 가스 분사구,40, 50 : 가스 디퓨저,20: gas nozzle, 40, 50: gas diffuser,
W : 웨이퍼W: Wafer
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저는 가스 분사구를 통하여 챔버에 유입되는 가스가 상기 챔버 내에 안치된 웨이퍼의 중심에 직접 분사되는 것을 방지할 수 있도록 상기 가스 분사구와 웨이퍼 사이에 설치되는 가스 디퓨저로서, 가스 분사 방향에 평행한 단면의 형상이 실질적으로 원 또는 타원인 것이 특징이다.In order to achieve the above technical problem, the gas diffuser of the chemical vapor deposition apparatus for semiconductor manufacturing according to the present invention is to prevent the gas flowing into the chamber through the gas injection port to be directly injected to the center of the wafer placed in the chamber The gas diffuser provided between the gas injection port and the wafer is characterized in that the shape of the cross section parallel to the gas injection direction is substantially a circle or an ellipse.
본 발명에 있어서, 상기 가스 디퓨저는 그 형상이 구형 또는 난형(卵形)일 수 있다.In the present invention, the gas diffuser may be spherical or ovoid in shape.
본 발명에 따르면, 가스 디퓨저 주변에서 발생되는 와류를 현저히 감소시킬 수 있고, 웨이퍼의 중심에 유입되는 가스 밀도를 종래보다 증가시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 중심에 형성되는 막을 종래보다 두텁게 형성할 수 있으므로, 웨이퍼 전체에 걸친 막 두께의 균일도가 향상되는 효과를 거둘 수 있다.According to the present invention, the vortices generated around the gas diffuser can be significantly reduced, and the gas density flowing into the center of the wafer can be increased more than before. Therefore, since the film formed at the center of the wafer can be formed thicker than before, the uniformity of the film thickness over the entire wafer can be improved.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 도면에서의 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다. 한편, 본 명세서에 있어서 "웨이퍼"라는 말은 웨이퍼 그 자체뿐만 아니라, 웨이퍼 상에 다른 막, 예컨대 절연막이 형성된 것도 포함하는 의미이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same element. Elements and regions in the figures are schematically drawn. Accordingly, the present invention is not limited by the relative size or spacing drawn in the accompanying drawings. On the other hand, the term "wafer" in the present specification is meant to include not only the wafer itself, but also other films, for example, insulating films formed on the wafer.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 반도체 제조용 화학기상증착 장비의 가스 디퓨저를 설명하기 위한 도면이다. 도면 내의 화살표는 가스의 흐름을 나타낸다. 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 가스 디퓨저는 도 1에 나타낸 바와 같은 제누스 장비에 설치될 수 있다. 따라서, 도 3 및 도 4는 도 2와 유사하게 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 대응하는 단면도로 이해될 수 있다.3 and 4 are views for explaining the gas diffuser of the chemical vapor deposition apparatus for semiconductor manufacturing according to the first and second embodiments of the present invention, respectively. Arrows in the figure indicate the flow of gas. The gas diffuser according to the first and second embodiments of the present invention can be installed in the Zenus equipment as shown in FIG. Thus, FIGS. 3 and 4 may be understood as cross-sectional views corresponding to line II-II ′ of FIG. 1, similar to FIG. 2.
먼저 도 3을 참조하면, 가스 분사구(20)와 웨이퍼(W) 사이에 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 디퓨저(40)가 설치된다. 상기 가스 디퓨저(40)는 챔버 내에 유입되는 가스가 웨이퍼(W)의 중심에 직접 분사되는 것을 방지한다. 상기 가스 디퓨저(40)는 구형인 것이 특징이다.First, referring to FIG. 3, a gas diffuser 40 according to the first embodiment of the present invention is installed between the gas injection hole 20 and the wafer W. As shown in FIG. The gas diffuser 40 prevents the gas flowing into the chamber from being directly injected into the center of the wafer (W). The gas diffuser 40 is characterized by being spherical.
도 4를 참조하면, 가스 분사구(20)와 웨이퍼(W) 사이에 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 디퓨저(50)가 설치된다. 상기 가스 디퓨저(50)는 챔버 내에 유입되는 가스가 웨이퍼(W)의 중심에 직접 분사되는 것을 방지한다. 상기 가스 디퓨저(50)는 난형인 것이 특징이다.Referring to FIG. 4, a gas diffuser 50 according to the second embodiment of the present invention is installed between the gas injection hole 20 and the wafer W. The gas diffuser 50 prevents the gas flowing into the chamber from being directly injected into the center of the wafer (W). The gas diffuser 50 is ovoid.
상기 가스 디퓨저(40, 50)들은 그 재질에 크게 구애받지 않으며 금속 또는 세라믹일 수 있다. 상기 가스 디퓨저(40, 50)들은 그 형상이 구형 또는 난형으로서, 가스 분사 방향에 평행한 단면의 형상이 실질적으로 원 또는 타원인 것이 특징이다. 따라서, 플레이트 타입인 종래와 비교하여 본 발명에 따른 가스 디퓨저는 볼 타입(ball type)이라 명할 수 있다.The gas diffusers 40 and 50 may be metal or ceramic regardless of their material. The gas diffusers 40 and 50 are spherical or ovoid in shape, and the gas diffusers 40 and 50 are substantially circular or elliptical in cross section parallel to the gas injection direction. Therefore, the gas diffuser according to the present invention may be referred to as a ball type as compared with the conventional plate type.
도 2 내지 도 4에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따르면 가스 디퓨저 주변에서 발생되는 와류가 종래에 비하여 감소된다. 그리고, 상기 웨이퍼(W)의 중심에서의 가스 밀도가 종래에 비하여 증가된다. 이로 인해, 종래에 비하여 가스가 균일한 산포를 가지면서 상기 웨이퍼(W) 상에 분사될 수 있으므로 웨이퍼 전체에 걸친 막 두께의 균일도가 향상된다. 웨이퍼 표면에 증착되는 막의 균일도가 향상되면 공정의 정밀도를 높이고 웨이퍼의 수율을 증가시키는 효과가 있다.As can be seen in Figures 2 to 4, according to the embodiment of the present invention the vortex generated around the gas diffuser is reduced compared to the prior art. In addition, the gas density at the center of the wafer W is increased as compared with the prior art. As a result, since the gas can be injected onto the wafer W while having a uniform dispersion, the uniformity of the film thickness over the entire wafer is improved. If the uniformity of the film deposited on the wafer surface is improved, there is an effect of increasing the precision of the process and increasing the yield of the wafer.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.As mentioned above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious.
상술한 본 발명에 따르면, 종래에 비해서 가스 디퓨저 주변에서 발생되는 와류를 현저히 감소시킬 수 있다. 그리고, 웨이퍼의 중심에 유입되는 가스 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 중심에 형성되는 막을 종래보다 두텁게 형성할 수 있으므로, 웨이퍼 전체에 걸친 막 두께의 균일도가 향상되는 효과를 거둘 수 있다. 웨이퍼 표면에 증착되는 막의 균일도를 향상시키면 공정의 정밀도를 높이고 웨이퍼의 수율을 증가시킬 수 있다.According to the present invention described above, it is possible to significantly reduce the vortices generated around the gas diffuser as compared with the conventional. In addition, the gas density flowing into the center of the wafer may be increased. Therefore, since the film formed at the center of the wafer can be formed thicker than before, the uniformity of the film thickness over the entire wafer can be improved. Improving the uniformity of the film deposited on the wafer surface can increase the precision of the process and increase the yield of the wafer.
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