KR20030037873A - A gas nozzle for semiconductor processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조장치용 반응가스 분사노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정챔버로 공급되는 반응가스의 분사를 다양한 방향으로 분사할 수 있도록 한 반도체 제조장치용 반응가스 분사노즐에 관한 것이다.The present invention relates to a reaction gas injection nozzle for a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a reaction gas injection nozzle for a semiconductor manufacturing apparatus that enables the injection of the reaction gas supplied to the process chamber in various directions.
일반적으로 반도체 제조장치중 HDP(High Density Plasma) 화학기상증착장치 는 공정챔버 내부의 상부 고주파 코일에 1.8 - 2.0MHz의 RF를 인가하고, 측부 고주파 코일에 2.0 - 2.2MHz의 RF를 인가하며 하부전극으로 13.56MHz의 RF 바이어스를 인가한다.In general, HDP (High Density Plasma) chemical vapor deposition apparatus in semiconductor manufacturing apparatus applies RF of 1.8-2.0MHz to the upper high frequency coil inside the process chamber, and applies RF of 2.0-2.2MHz to the side high frequency coil. RF bias of 13.56 MHz is applied.
그리고 동시에 공정챔버 내부로 반응가스를 투입하여 RF 인가로 발생한 플라즈마 이온들이 웨이퍼의 상면에 증착되도록 함으로써 웨이퍼에 원하는 박막층이 형성되도록 하는 것이다.At the same time, the reaction gas is introduced into the process chamber so that plasma ions generated by RF application are deposited on the upper surface of the wafer so that a desired thin film layer is formed on the wafer.
이러한 플라즈마 화학기상증착장치에서 공정챔버에는 반응가스를 공정챔버 내부로 공급하기 위하여 다수의 반응가스 분사노즐이 공정챔버 내부의 측면 주변과 상부에 설치되어 있다.In the plasma chemical vapor deposition apparatus, a plurality of reaction gas injection nozzles are installed in the process chamber and around the side of the process chamber in order to supply the reaction gas into the process chamber.
종래의 반응가스 분사노즐은 도 1에 도시된 바와 같이 원통형태로 구현된 몸체(10)와 이 몸체(10)의 양단에 형성된 유입구(11)와 유출구(12)를 구비한다. 따라서 반응가스는 공정챔버 내부로 직선 주사되는 형태로 되어 있고, 그 설치는 중앙에 분사노즐이 관통하여 설치되는 설치홀(21)이 형성된 플랜지(20)에 결합되어 공정챔버에 이 플랜지(20)에 의하여 결합되도록 되어 있다.As shown in FIG. 1, the conventional reaction gas injection nozzle includes a body 10 having a cylindrical shape, and an inlet 11 and an outlet 12 formed at both ends of the body 10. Therefore, the reaction gas is in the form of a linear scan into the process chamber, the installation is coupled to the flange 20 is formed in the center of the installation hole 21, the installation hole 21 through which the injection nozzle penetrates the flange 20 in the process chamber It is intended to be joined by.
그런데, 종래의 이 반응가스 분사노즐은 전술한 바와 같이 반응가스를 공정챔버 내부로 직선 주사하도록 되어 있으므로 반응가스가 공정챔버 내부로 균일하게 분포 공급되지 못하게 되고, 이에 따라 웨이퍼 상에 증착되는 물질층의 균일도가 낮아지게 되며, 최종에는 반도체 제조수율을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있다.However, the conventional reaction gas injection nozzle is configured to scan the reaction gas into the process chamber linearly as described above, so that the reaction gas is not uniformly distributed and supplied into the process chamber, and thus the material layer deposited on the wafer. The uniformity of the is lowered, there is a problem that the final manufacturing yield drops.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 반응가스 분사노즐의 구조를 개선하여 하나의 반응가스 분사노즐에서 공정챔버 내부로 분사되는 방향이 다방향으로 이루어질 수 있도록 하여 공정효율 및 반도체 제조수율을 보다 향상시킬 수 있도록 한 반도체 제조장치용 반응가스 분사노즐을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to improve the structure of the reaction gas injection nozzle so that the direction injected into the process chamber in one reaction gas injection nozzle can be made in a multi-directional process efficiency And it is to provide a reaction gas injection nozzle for a semiconductor manufacturing apparatus that can further improve the semiconductor manufacturing yield.
도 1은 종래의 반도체 제조장치에 설치된 반응가스 분사노즐을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a reaction gas injection nozzle installed in a conventional semiconductor manufacturing apparatus.
도 2는 본 발명에 따른 반응가스 분사노즐을 가진 반도체 제조장치를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a semiconductor manufacturing apparatus having a reaction gas injection nozzle according to the present invention.
도 3a와 b는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 반응가스 분사노즐을 도시한 사시도 및 단면도이다.3a and b are a perspective view and a cross-sectional view showing a reaction gas injection nozzle according to a first embodiment of the present invention.
도 4a와 b는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 반응가스 분사노즐을 도시한 사시도 및 단면도이다.4a and b are a perspective view and a cross-sectional view showing a reaction gas injection nozzle according to a second embodiment of the present invention.
도 5a와 b는 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 반응가스 분사노즐을 도시한 사시도 및 단면도이다.5a and b are a perspective view and a cross-sectional view showing a reaction gas injection nozzle according to a third embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
200...분사노즐200 ... injection nozzle
210...몸체210 ... body
211...유입구211 ... inlet
212...유출구212 ... outlet
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조장치용 반응가스 분사노즐은 공정챔버의 일측에 결합되며 몸체; 상기 몸체의 일단에 형성되어 외부로부터 공급되는 반응가스가 상기 몸체 내부로 유입되는 유입구; 상기 몸체의 타단에 형성되어 상기 유입구로 유입된 반응가스가 상기 공정챔버 내부의 다양한 방향으로 공급하도록 하는 다수의 유출구를 구비한다.Reaction gas injection nozzle for semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention for achieving the above object is coupled to one side of the process chamber body; An inlet formed at one end of the body and supplied with a reaction gas supplied from the outside into the body; It is formed at the other end of the body and has a plurality of outlets for supplying the reaction gas introduced into the inlet in various directions inside the process chamber.
그리고 바람직하게 상기 몸체의 타단에는 서로 다른 방향으로 분기된 분기관이 형성되고, 상기 유출구는 각각의 상기 분기관에 형성된다.And preferably, the other end of the body is formed with branch pipes branched in different directions, the outlet is formed in each of the branch pipes.
또한 바람직하게 상기 몸체의 타단에는 전방과 측방으로 다수의 상기 유출구가 형성되며 내부에 상기 유입구로부터 분기되며 각각의 상기 유출구가 연통된 분기로가 형성된 유출판이 구비된다.Also preferably, the other end of the body is provided with a plurality of outlets are formed in the front and side and branched from the inlet and the branch passage in which each outlet is communicated therein.
또한 바람직하게 상기 유출판은 표면이 반구형태로 굴곡지게 형성되고, 각각의 상기 유출구는 상기 유출판의 반구형태의 표면에 다수개가 형성되며, 상기 분기로는 상기 유출구를 향해 소정각도로 경사지게 연장 형성된다.In addition, preferably the outlet plate is bent in the hemispherical shape of the surface, each of the outlet is formed on the hemispherical surface of the outlet plate a plurality of, the branch path is formed to be inclined at a predetermined angle toward the outlet.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하되, 본 발명의 반응가스 분사노즐이 적용된 장치는 HDP(High Density Plasma) 화학기상증착장치이다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the apparatus to which the reaction gas injection nozzle of the present invention is applied is HDP (High Density Plasma) chemical vapor deposition apparatus.
이 화학기상증착장치는 도 2에 도시된 바와 같이 상부챔버(100)와 하부챔버(110)가 결합되어 전체적인 외관 형상이 이루어지며, 챔버(100)(110) 내부에는 증착공정이 수행되는 웨이퍼(140)가 안착되는 정전척(Electrostatic chuck: 130)이 설치된다.As shown in FIG. 2, the chemical vapor deposition apparatus combines the upper chamber 100 and the lower chamber 110 to form an overall appearance, and a wafer in which the deposition process is performed in the chambers 100 and 110. An electrostatic chuck 130 on which 140 is mounted is installed.
그리고 정전척(130)의 하부에는 정전척(130)의 배면에 흐르는 He 가스의 흡배기가 수행되는 흡배기부(150)가 구현되며, 흡배기부(150)의 하부에는 밸브 어셈블리(160)와 펌프(170)가 차례로 설치된다.In addition, a lower portion of the electrostatic chuck 130 is provided with an intake and exhaust unit 150 through which an intake and exhaust of He gas flowing on the rear surface of the electrostatic chuck 130 is implemented, and a valve assembly 160 and a pump ( 170 are installed one after the other.
그리고 상부챔버(100)의 상단과 측단에는 RF 전원이 인가되는 고주파 코일(120)이 설치되고, 상단 중심부분에는 상부챔버(100) 내부로 증착공정 수행을 위한 반응가스가 공급되는 분사노즐(200)이 장착된다.In addition, a high frequency coil 120 to which RF power is applied is installed at an upper end and a side end of the upper chamber 100, and an injection nozzle 200 supplied with a reaction gas for performing a deposition process into the upper chamber 100 at an upper center portion. ) Is mounted.
또한 하부챔버(110) 내부의 측면에는 전술한 분사노즐(200)과 별도로 다수의 반응가스가 공급되는 동일 구조의 다른 분사노즐(200)이 설치되며, 하부챔버(110)에는 RF 바이어스가 인가되도록 되어 있다.In addition, other injection nozzles 200 of the same structure are provided on the side of the lower chamber 110 to supply a plurality of reaction gases separately from the above-described injection nozzles 200, so that an RF bias is applied to the lower chamber 110. It is.
여기서 상부 고주파 코일(120) 중의 상단에 위치한 코일에는 1.8 - 2.0㎒의 RF가 인가되고, 상부 측부에 위치한 고주파 코일(120)에는 2.0 - 2.2㎒의 고주파가 인가된다. 그리고 하부챔버(110)에 인가되는 RF 바이어스는 13.56㎒가 인가된다.In this case, an RF of 1.8-2.0 MHz is applied to the coil located at the top of the upper high frequency coil 120, and a high frequency of 2.0-2.2 MHz is applied to the high frequency coil 120 located at the upper side. And 13.56 MHz is applied to the RF bias applied to the lower chamber (110).
한편, 전술한 반응가스 분사노즐(200)은 챔버(100)(110) 내부의 다방향으로 반응가스를 분사하도록 되어 있는데, 이하에서는 세 가지의 다른 실시예에 따른 본 발명의 반응가스 분사노즐(200)을 설명하기로 한다.On the other hand, the reaction gas injection nozzle 200 described above is to inject the reaction gas in a multi-direction inside the chamber (100, 110), hereinafter the reaction gas injection nozzle of the present invention according to three different embodiments ( 200 will be described.
첫 번째 실시예에 다른 반응가스 분사노즐(200)은 도 3a와 b에 도시된 바와 같이 챔버(100)(110) 내부에서의 설치를 위하여 챔버(100)(110)에 결합되는 플랜지(180)의 삽입홀(181)에 삽입 연결되어 챔버(100)(110)의 벽체에 설치된다.The reaction gas injection nozzle 200 according to the first embodiment has a flange 180 coupled to the chamber 100 and 110 for installation in the chamber 100 and 110 as shown in FIGS. 3A and 3B. The insertion hole 181 is inserted into and connected to the walls of the chambers 100 and 110.
이 반응가스 분사노즐(200)의 구성은 원통형상의 몸체(210)와 이 몸체(210)의 외측단, 즉 플랜지(180)의 설치홀(181)에 삽입된 부분에 형성되어 외부로부터 공급되는 반응가스가 유입되는 유입구(211)와, 몸체(210)의 내측단 즉 챔버(100)(110)의 내부에 위치하는 부분에 형성되어 다수의 방향으로 반응가스를 공급하도록 된 다수의 유출구(212)를 구비한다.The reaction gas injection nozzle 200 is formed at a cylindrical body 210 and an outer end of the body 210, that is, a portion inserted into the installation hole 181 of the flange 180 and is supplied from the outside. A plurality of outlets 212 formed at the inlet 211 through which the gas is introduced and the inner end of the body 210, that is, a portion located inside the chambers 100 and 110, supply the reaction gas in a plurality of directions. It is provided.
이 유출구(212)는 몸체(210)로부터 다방향으로 분기된 분기로(214)가 각각에 형성된 네 개의 분기관(213)에 각각 형성된다. 이 각각의 분기관(213)은 하나가 전방으로 형성되고, 세 개가 각각 서로 등 간격으로 경사지게 형성되어 있다.These outlets 212 are formed in four branch pipes 213 each having branch paths 214 diverged from the body 210 in multiple directions. One of these branch pipes 213 is formed forward, and three are formed to be inclined at equal intervals from each other.
두 번째 실시예에 따른 반응가스 분사노즐(200)은 도 4a와 b에 도시된 바와 같이 챔버(100)(110) 내부에 설치를 위하여 챔버(100)(110)에 결합되는플랜지(180)의 설치홀(181)에 삽입 연결되어 챔버(100)(110)의 벽체에 설치된다.Reaction gas injection nozzle 200 according to the second embodiment of the flange 180 is coupled to the chamber 100, 110 for installation in the chamber 100, 110, as shown in Figure 4a and b Inserted into the installation hole 181 is installed on the wall of the chamber (100, 110).
이 반응가스 분사노즐(200)의 구성은 원통형상의 몸체(220)와 이 몸체(220)의 외측단, 즉 플랜지(180)의 삽입홀(181)에 삽입된 부분에 형성되어 외부로부터 공급되는 반응가스가 유입되는 유입구(221)와, 이 몸체(220)의 내측단, 즉 챔버(100)(110)의 내부에 위치하는 부분에 형성되며, 전방과 측방으로 다수의 유출구(223)가 형성되고, 내부에 유입구(221)로부터 분기되며 각각의 유출구(223)로 연통되는 다수의 분기로(224)가 형성된 유출판(222)으로 마련된다.The reaction gas injection nozzle 200 is configured to have a cylindrical body 220 and an outer end of the body 220, that is, a portion inserted into the insertion hole 181 of the flange 180 and supplied from the outside. It is formed at the inlet 221 through which the gas flows, and the inner end of the body 220, that is, the portion located inside the chambers 100 and 110, and a plurality of outlets 223 are formed at the front and the side. It is provided with a discharge plate 222 formed therein a plurality of branch passages 224 branched from the inlet 221 and communicated to each outlet 223 therein.
다음으로 세 번째 실시예는 도 5a와 b에 도시된 바와 같이 챔버(100)(110) 내부에 설치를 위하여 챔버(100)(110)에 결합되는 플랜지(180)의 설치홀(181)에 삽입 연결되어 챔버(100)(110)의 벽체에 설치된다.Next, the third embodiment is inserted into the installation hole 181 of the flange 180 coupled to the chambers 100 and 110 for installation in the chambers 100 and 110 as shown in FIGS. 5A and 5B. It is connected to the wall of the chamber 100, 110 is installed.
이 반응가스 분사노즐(200)의 구성은 원통형상의 몸체(230)와 이 몸체(230)의 외측단, 즉 플랜지(180)의 삽입홀(181)에 삽입된 부분에 형성되어 외부로부터 공급되는 반응가스가 유입되는 유입구(231)와, 이 몸체(230)의 내측단, 즉 챔버(100)(110)의 내부에 위치하는 부분에 형성된 유출판(232)으로 마련된다.The reaction gas injection nozzle 200 is formed at a cylindrical body 230 and an outer end of the body 230, that is, a portion inserted into the insertion hole 181 of the flange 180 and supplied from the outside. It is provided with an inlet 231 through which gas is introduced and an outlet plate 232 formed at an inner end of the body 230, that is, a portion located inside the chambers 100 and 110.
이 유출판(232)은 표면이 반구형태로 굴곡지게 형성되고, 각각의 유출구(233)가 유출판(232)의 반구형태의 표면에 다수개가 형성되며, 유출판(232)의 내부에는 다수의 분기로(234)가 형성된다. 그리고 분기로(234)는 유출구(233)를 향해 소정각도로 경사지게 연장 형성되어 있다.The outlet plate 232 is formed to be bent in the hemispherical surface, each of the outlets 233 is formed on the hemispherical surface of the outlet plate 232, a plurality of branches (inside the outlet plate 232) 234 is formed. The branch passage 234 is formed to be inclined at a predetermined angle toward the outlet 233.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 제조장치용 반응가스 분사노즐의 작용상태에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation state of the reaction gas injection nozzle for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention configured as described above will be described.
본 발명의 반응가스 분사노즐(200)이 설치된 화학기상증착장치는 챔버(100)(110) 내부의 정전척(130) 상에 공정수행을 위한 웨이퍼(140)가 안착된 후 챔버(100)(110)로 RF 전원을 인가하고, 분사노즐(200)을 통하여 반응가스가 공급되면, 방전에 의하여 생성된 전자와 반응가스가 충돌하여 플라즈마를 생성하고, 이때 이온화된 반응가스들이 큰 에너지를 얻어 웨이퍼(140) 표면에 증착되어 증착된 이온 상호간의 반응에 의해 박막이 형성된다.In the chemical vapor deposition apparatus in which the reaction gas injection nozzle 200 of the present invention is installed, the chamber 100 is mounted after the wafer 140 is mounted on the electrostatic chuck 130 inside the chamber 100, 110. When the RF power is applied to the 110 and the reaction gas is supplied through the injection nozzle 200, electrons generated by the discharge and the reaction gas collide with each other to generate a plasma. A thin film is formed by reaction between the ions deposited and deposited on the surface 140.
한편, 이때 반응가스를 공급하는 분사노즐(200)은 첫 번째 실시예의 경우는 각각의 분기관(213)에 형성된 유출구(212)를 통하여 반응가스가 챔버(100)(110) 내부로 직선방향 및 그 주변 방향으로 분사되어 챔버(100)(110) 내부에 균일하게 공급되게 된다.On the other hand, the injection nozzle 200 for supplying the reaction gas in the case of the first embodiment through the outlet 212 formed in each branch pipe 213 the reaction gas in a straight direction and into the chamber (100, 110) It is injected in the peripheral direction to be uniformly supplied into the chamber (100, 110).
두 번째 실시예의 경우는 다수의 직선방향으로 개구된 유출구(223)와 유출판(222)의 측부로 형성된 유출구(223)를 통하여 균일하게 반응가스가 챔버(100)(110) 내부로 공급되도록 한다.In the case of the second embodiment, the reaction gas is uniformly supplied into the chambers 100 and 110 through the outlets 223 formed at the sides of the outlets 223 and the outlet plates 222 which are opened in a plurality of linear directions.
세 번째 실시예의 경우는 반구형상의 유출판(232) 표면에 형성된 다수의 유출구(233)를 통하여 유출판(232)의 표면에서 반구 방향으로 반응가스가 공급되도록 한다.In the third embodiment, the reaction gas is supplied in the hemispherical direction from the surface of the outlet plate 232 through a plurality of outlets 233 formed on the surface of the hemispherical outlet plate 232.
이와 같이 본 발명의 모든 반응가스 분사노즐(200)은 종래에 하나의 유출구에서 직선 주사 형태로 반응가스를 분사하는 분사노즐에 비하여 챔버(100)(110) 내부로 공급되는 반응가스의 공급방향이 다수의 다양한 방향으로 이루어지도록 함으로써 챔버(100)(110) 내부에 보다 균일한 반응가스의 공급이 이루어지도록 하고,이에 따라 공정 진행 중 웨이퍼(140)에 박막이 보다 균일하게 증착되도록 한다.As described above, all of the reaction gas injection nozzles 200 of the present invention have a supply direction of the reaction gas supplied into the chambers 100 and 110 as compared to the injection nozzles that spray the reaction gas in a linear scan form at one outlet. It is made to be made in a number of different directions to provide a more uniform supply of the reaction gas into the chamber (100, 110), thereby allowing a more uniform deposition of the thin film on the wafer 140 during the process.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조장치용 반응가스 분사노즐은 다수의 다양한 방향으로 반응가스의 분사가 가능하도록 한 것으로 전술한 세 가지의 실시예외에 유출구의 위치 및 분사노즐의 형상을 일부 변형하여 적용할 수 있지만 기본적으로 다수의 다양한 방향으로 반응가스의 공급이 이루어지도록 한 것이라면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.As described above, the reaction gas injection nozzle for the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention enables the injection of the reaction gas in a plurality of various directions. In addition to the above-described three embodiments, the position of the outlet and the shape of the injection nozzle are partially modified. It can be applied to, but basically all if it is to supply the reaction gas in a number of different directions should be considered to be included in the technical scope of the present invention.
이상과 같은 본 발명에 따른 반도체 제조장치용 반응가스 분사노즐은 챔버 내부로 공급되는 반응가스를 다 방향으로 분사 공급할 수 있도록 하여 챔버 내부에서의 반응가스 균일도를 향상시켜 이후 공정효율을 보다 향상시킬 수 있도록 함으로써 반도체 제조수율을 높일 수 있는 효과가 있다.The reaction gas injection nozzle for the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention as described above can supply the reaction gas supplied into the chamber in various directions to improve the uniformity of the reaction gas in the chamber, thereby further improving the process efficiency. By doing so, it is possible to increase the semiconductor manufacturing yield.
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KR1020010068965A KR20030037873A (en) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | A gas nozzle for semiconductor processing apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20030037873A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100931329B1 (en) * | 2007-11-06 | 2009-12-11 | 주식회사 케이씨텍 | Injection nozzle unit and plasma substrate processing apparatus having the same |
KR100931330B1 (en) * | 2007-11-06 | 2009-12-11 | 주식회사 케이씨텍 | Gas injection unit and plasma substrate processing apparatus having the same |
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2001
- 2001-11-06 KR KR1020010068965A patent/KR20030037873A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100931329B1 (en) * | 2007-11-06 | 2009-12-11 | 주식회사 케이씨텍 | Injection nozzle unit and plasma substrate processing apparatus having the same |
KR100931330B1 (en) * | 2007-11-06 | 2009-12-11 | 주식회사 케이씨텍 | Gas injection unit and plasma substrate processing apparatus having the same |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |