KR20040022278A - Apparatus for manufacturing semiconductor devices - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체를 제조하기 위한 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 웨이퍼의 표면에 소정의 막을 증착시키는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor, and more particularly, to an apparatus for depositing a predetermined film on the surface of a wafer.
반도체장치는 통상 반도체 웨이퍼에 도체, 반도체, 부도체의 막을 형성하고 이를 패터닝 등의 가공을 통해 전기전자 소자를 형성하고 이들을 회로 배선을 통해 결합시키는 장치이다. 이러한 반도체장치는 고도의 집적도를 가진 매우 정밀하고 복잡한 장치이며 그 제조를 위해서는 엄격하고 정밀한 다양한 공정이 요구된다. 이들 공정 중 증착 공정은 반도체 웨이퍼상에 박막을 형성하는 공정으로 화학 기상 증착을 통해 막을 형성하는 방법이 주로 사용된다.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] A semiconductor device is usually a device for forming a film of a conductor, a semiconductor, and a non-conductor on a semiconductor wafer, forming an electrical and electronic device through processing such as patterning, and coupling them through circuit wiring. Such semiconductor devices are highly precise and complex devices with a high degree of integration, and their manufacturing requires a variety of stringent and precise processes. Among these processes, a deposition process is a process of forming a thin film on a semiconductor wafer, and a method of forming a film through chemical vapor deposition is mainly used.
일반적인 화학기상증착 장치의 챔버 내에는 웨이퍼가 놓이는 서셉터가 위치된다. 서셉터는 챔버내를 고온분위기로 유지하기 위해 가열된다. 또한, 챔버는 웨이퍼가 유입되는 개구부를 가지고, 공정 환경을 저압으로 유지하기 위해 공정 챔버에 진공펌프가 연결된다. 웨이퍼에 증착하고자 하는 소스 가스는 노즐이나 분사헤드를 통해 챔버로 공급되고 고온으로 유지되는 웨이퍼와 막형성 반응을 일으킨다.In a chamber of a typical chemical vapor deposition apparatus, a susceptor on which a wafer is placed is located. The susceptor is heated to maintain a high temperature atmosphere in the chamber. In addition, the chamber has an opening through which the wafer is introduced, and a vacuum pump is connected to the process chamber to maintain the process environment at a low pressure. The source gas to be deposited on the wafer causes a film forming reaction with the wafer which is supplied to the chamber through a nozzle or a spray head and kept at a high temperature.
그러나 증착 공정 진행 중 웨이퍼가 챔버로 유입되는 부분 또는 진공포트가 위치되는 부분에서 열손실이 발생하는 등의 이유로 챔버 전체에 열이 불균일하게 산포되며, 이로 인해 웨이퍼에 막의 증착이 균일하게 이루어지지 않는 문제점이 발생한다.However, heat is unevenly distributed throughout the chamber due to heat loss in the part where the wafer enters the chamber or the vacuum port is located during the deposition process, and thus the film is not uniformly deposited on the wafer. A problem occurs.
상술한 문제점을 최소화하기 위해 챔버내 온도가 낮은 방향으로 서셉터가 기울어지도록 조절하여 챔버내의 온도를 보상하는데, 그 방법은 다음과 같다. 처음에서셉터의 온도를 낮추고 챔버 내벽을 세척한다. 그리고 챔버의 덮개를 열고 별도의 레벨측정장치를 사용하여 서셉터의 기울기를 측정한다. 이후에 덮개를 닫고 챔버내를 진공으로 유지한 후 서셉터가 원하는 기울기를 가지도록 서셉터의 레벨 조절부를 이용하여 조절한다. 그러나 상술한 방법은 챔버내를 진공으로 유지한 상태에서 실시간으로 서셉터의 기울기를 측정할 수 없으므로 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 비효율적이다.In order to minimize the above-described problems, the temperature in the chamber is compensated by adjusting the susceptor to be inclined in a direction in which the temperature in the chamber is low. At the beginning, lower the temperature of the receptor and clean the inner wall of the chamber. Open the chamber cover and measure the susceptor inclination using a separate level measurement device. After the cover is closed and the chamber is maintained in a vacuum, the susceptor is adjusted using the level adjuster of the susceptor to have a desired slope. However, the above-described method is not only time-consuming and inefficient, because the inclination of the susceptor cannot be measured in real time while keeping the chamber in vacuum.
본 발명은 챔버 내부를 진공으로 유지한 상태에서 실시간으로 서셉터의 기울기를 측정할 수 있는 반도체 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of measuring the inclination of the susceptor in real time while maintaining the inside of the chamber in a vacuum.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 개략 단면도;1 is a schematic cross-sectional view of a chemical vapor deposition apparatus according to a preferred embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 레벨조절부의 작동을 보여주는 도면;그리고Figure 2 is a view showing the operation of the level adjuster of Figure 1;
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 개략 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of a chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 챔버 110 : 하우징100: chamber 110: housing
120 : 덮개 130 : 샤워헤드120: cover 130: shower head
140 : 서셉터 210 : 센서140: susceptor 210: sensor
220 : 반사판 230 : 열차단판220: reflector 230: heat shield
240 : 석영판 310 : 회전체240: quartz plate 310: rotating body
320 : 플레이트 330 : 고정판320: plate 330: fixed plate
400 : 제어부 500 : 디스플레이400: control unit 500: display
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 반도체 제조 장치는 하우징과 상기 하우징을 개폐하는 덮개를 구비하는 공정챔버, 상기 하우징내에 위치되며, 기판이 놓여지는, 그리고 고온으로 가열되는 서셉터, 상기 서셉터의 기울기를 측정하는 레벨 측정기, 그리고 상기 서셉터의 기울기를 조절하는 레벨 조절부를 구비한다.In order to achieve the above object, a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention includes a process chamber having a housing and a lid for opening and closing the housing, a susceptor placed in the housing, on which a substrate is placed, and heated to a high temperature. And a level measuring unit for measuring a tilt, and a level adjusting unit for adjusting a tilt of the susceptor.
상기 서셉터는 저면에 챔버외부로 연장된 샤프트를 가지고, 상기 레벨조절부는The susceptor has a shaft extending out of the chamber on the bottom surface, the level control unit
상기 챔버의 저면에 결합된 고정판, 상기 서셉터의 저면과 연결되어 상기 챔버외부로 연장된 샤프트에 연결되며 상기 샤프트와 함께 움직이는 플레이트, 그리고 상기 플레이트와 나사결합되는 복수의 회전체들을 구비하며, 상기 회전체들 중 어느 하나의 회전에 의해 상기 회전체가 삽입된 상기 플레이트가 상기 서셉터와 함께 기울어진다.A fixed plate coupled to a bottom surface of the chamber, a plate connected to a bottom surface of the susceptor, connected to a shaft extending out of the chamber, and moving together with the shaft, and a plurality of rotating bodies screwed to the plate; The plate into which the rotor is inserted is inclined with the susceptor by the rotation of any one of the rotors.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면 상기 레벨 측정기는 상기 서셉터까지의 거리를 측정하는 복수의 센서들을 구비하며, 상기 센서들은 상기 덮개에 형성된 설치된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the level meter includes a plurality of sensors for measuring the distance to the susceptor, and the sensors are formed on the cover.
상기 덮개는 상기 센서들이 각각 삽입되는 홀들을 가지고, 상기 홀들에는 고온의 열로부터 상기 센서들을 보호하고, 상기 센서에서 나오는 빛을 투과하는 석영판이 설치되며, 상기 홀들 둘레에는 고온의 챔버덮개에 의해 상기 센서가 손상되는 것을 방지하기 위해 열 차단판이 설치된다.The cover has holes in which the sensors are respectively inserted, and the holes are provided with a quartz plate which protects the sensors from high temperature heat and transmits light from the sensors, and around the holes by a high temperature chamber cover. Thermal barriers are installed to prevent damage to the sensor.
상기 서셉터는 상기 복수의 센서들로부터 나오는 빛을 반사하는 복수의 반사판들을 구비하며, 상기 반사판들은 상기 서셉터의 가장자리에 균등하게 배치되고, 상기 복수의 센서들은 상기 반사판들의 수직상부에 위치된다.The susceptor has a plurality of reflecting plates for reflecting light from the plurality of sensors, the reflecting plates are evenly disposed at the edge of the susceptor, the plurality of sensors are located on the vertical top of the reflecting plates.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 반도체 제조 장치의 레벨 측정기는 상기 고정판과 상기 플레이트사이에 위치되는 복수의 게이지들을 구비하여, 상기 게이지들에 가해지는 압력차에 따라 상기 서셉터가 기울어진 정도를 측정한다.According to another embodiment of the present invention, the level measuring device of the semiconductor manufacturing apparatus includes a plurality of gauges positioned between the fixed plate and the plate, so that the susceptor is inclined according to the pressure difference applied to the gauges. Measure
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 및 도 3을 참조하면서 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 3.
본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description.
(제 1 실시예)(First embodiment)
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 레벨조절부의 작동을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing the operation of the level adjuster of FIG.
도 1을 참조하면, 본 발명인 화학 기상 증착 장치는 챔버(chamber)(100), 서셉터(susceptor)(140), 레벨 측정기(level measurement instrument), 그리고 레벨 조절부(level adjustment portion)를 구비한다.Referring to FIG. 1, a chemical vapor deposition apparatus of the present invention includes a chamber 100, a susceptor 140, a level measurement instrument, and a level adjustment portion. .
상기 챔버(100)는 외관을 형성하고 증착공정이 수행되는 곳으로, 상부가 개방된 하우징(110)과 상기 하우징(110)을 개폐하는 덮개(120)를 구비한다. 상기 챔버 내의 상부에는 샤워헤드(130)가 위치하고, 상기 샤워헤드(130)는 상기 덮개(120)와 함께 가스유입공간(170)을 제공한다. 공정가스는 외부로부터 상기 챔버(100)의 상부면에 형성된 유입관(150)을 통해 상기 가스유입공간(170)으로 유입된다. 상기 가스유입공간(170)에 유입된 공정가스는 상기 샤워헤드(130)에 형성된 분사공들(132)을 통해 서셉터(140)상에 놓인 웨이퍼로 고르게 분사된다. 상기 하우징(110)의 측면에는 웨이퍼를 유입하는 개구부(도시되지 않음)가 형성되고, 상기 하우징(110)의 하부면에는 상기 챔버(100)내의 압력을 조절하고, 공정가스를 배기하기 위한 펌프라인(160)이 연결된다.The chamber 100 is formed to form an exterior and a deposition process is performed, and includes a housing 110 having an open top and a cover 120 for opening and closing the housing 110. A shower head 130 is positioned at an upper portion of the chamber, and the shower head 130 provides a gas inflow space 170 together with the cover 120. Process gas is introduced into the gas inlet space 170 through an inlet pipe 150 formed on the upper surface of the chamber 100 from the outside. The process gas introduced into the gas inflow space 170 is evenly sprayed onto the wafer placed on the susceptor 140 through the injection holes 132 formed in the shower head 130. An opening (not shown) for introducing a wafer is formed at a side surface of the housing 110, and a pump line for adjusting pressure in the chamber 100 and exhausting a process gas is provided at a lower surface of the housing 110. 160 is connected.
상기 하우징(100)의 내부에는 상기 서셉터(140)가 위치된다. 상기 서셉터(140)의 상부면(142)은 웨이퍼가 놓여지는 부분으로 원형으로 이루어지고, 아래에는 샤프트(144)가 연결된다. 증착공정 진행중 상기 챔버(100) 내부는 전체적으로 균일한 온도를 유지하여야 하나, 상기 개구부 또는 상기 펌프라인(160)등을 통한 열손실등의 이유로 챔버(100) 내부의 온도가 불균일하게 된다. 본 발명인 화학 기상 증착 장치는 상기 챔버(100)의 열손실된 부분의 온도를 보상하기 위하여 상기 서셉터(140)의 기울기를 조절한다. 이를 위해 본 발명인 화학 기상 증착 장치는 상기 서셉터(140)의 기울기를 측정하는 레벨 측정기와 상기 서셉터의 기울기를 조절하는 레벨 조절부를 구비한다.The susceptor 140 is positioned inside the housing 100. The upper surface 142 of the susceptor 140 is circular in a portion where the wafer is placed, and the shaft 144 is connected to the bottom. During the deposition process, the inside of the chamber 100 should maintain a uniform temperature as a whole, but the temperature inside the chamber 100 becomes uneven due to heat loss through the opening or the pump line 160. The chemical vapor deposition apparatus of the present invention adjusts the inclination of the susceptor 140 to compensate for the temperature of the heat lost portion of the chamber 100. To this end, the chemical vapor deposition apparatus of the present invention includes a level measuring unit for measuring the inclination of the susceptor 140 and a level adjusting unit for adjusting the inclination of the susceptor.
본 실시예에서 상기 레벨 측정기는 복수의 센서들(210)과 반사판들(220)을 구비한다. 상기 반사판들(220)은 상기 서셉터(140)의 가장자리에 균등하게 배치된다. 상기 덮개(120)는 상기 반사판들(220)과 수직한 부분에 관통홀들(122)을 가지며, 상기 관통홀(122) 내에는 상기 서셉터(140)까지의 거리를 측정하기 위한 상기 센서들(210)이 각각 위치된다. 상기 관통홀(122)의 저면에는 상기 센서(210)가 고온에 의해 손상되는 것을 방지하고, 상기 센서(210)에서 나오는 빛이 잘 투과되도록 석영판(240)이 위치된다. 상기 관통홀(122)의 둘레에는 고온의 상기 덮개(120)에 의해상기 센서들(210)이 가열되는 것을 방지하기 위해 열전달이 잘 되지 않는 재질로 된 열차단판(230)이 위치된다. 그러나 이와 달리 냉각수가 흐르는 냉각핀이 위치될 수 있다.In the present embodiment, the level meter includes a plurality of sensors 210 and reflecting plates 220. The reflecting plates 220 are evenly disposed on the edge of the susceptor 140. The cover 120 has through holes 122 in a portion perpendicular to the reflecting plates 220, and the sensors for measuring the distance to the susceptor 140 in the through holes 122. 210 are located respectively. The quartz plate 240 is positioned on the bottom surface of the through hole 122 to prevent the sensor 210 from being damaged by high temperature and to transmit light from the sensor 210 well. In order to prevent the sensors 210 from being heated by the cover 120 having a high temperature, a heat shield plate 230 made of a material having poor heat transfer is positioned around the through hole 122. However, alternatively, cooling fins through which cooling water flows may be located.
상기 센서들(210)은 제어부(400)와 연결되며, 상기 제어부(400)는 상기 센서들(210)로부터 상기 서셉터(140)까지의 거리를 모두 조합하여 상기 서셉터(140)의 기울기를 산출하고 디스플레이부(500)에 표시한다.The sensors 210 are connected to the controller 400, and the controller 400 combines all the distances from the sensors 210 to the susceptor 140 to incline the inclination of the susceptor 140. It calculates and displays it on the display part 500.
본 실시예에서 화학 기상 증착 장치는 동일한 수의 센서들(210)과반사판들(220)을 가지며, 바람직하게는 상기 센서들(210)을 4개 가진다. 그러나 상기 센서들(210)의 수는 4개보다 적거나 많을 수 있다.The chemical vapor deposition apparatus in this embodiment has the same number of sensors 210 and reflectors 220, preferably four sensors 210. However, the number of sensors 210 may be less or more than four.
상기 레벨조절부는 상기 서셉터(140)의 기울어진 정도를 조절하기 위한 것으로 고정판(fixed plate)(330), 회전체들(rotating bodies)(310), 그리고 플레이트(plate)(320)를 구비한다.The level control unit is for adjusting the degree of inclination of the susceptor 140 and includes a fixed plate 330, rotating bodies 310, and a plate 320. .
상기 고정판(330)은 상기 하우징(110)의 저면에 고정되고, 상기 플레이트(320)는 상기 서셉터(140)의 상기 샤프트(144)와 고정된다. 상기 회전체들(310)은 상기 샤프트(144)의 둘레에 균등하게 위치되며, 상기 회전체(310)는 외주면에 나사산을 가져, 상기 고정판(330) 및 상기 플레이트(320)와 나사결합된다. 상기 회전체들(310)의 수는 상기 센서들(210)의 수와 동일한 것이 바람직하다.The fixing plate 330 is fixed to the bottom of the housing 110, the plate 320 is fixed to the shaft 144 of the susceptor 140. The rotors 310 are evenly positioned around the shaft 144, and the rotors 310 have threads on the outer circumferential surface thereof and are screwed with the fixing plate 330 and the plate 320. The number of the rotors 310 is preferably the same as the number of the sensors 210.
도 2에서 보는 바와 같이 상기 회전체들(310) 중 어느 하나의 회전체(310)가 회전되면, 상기 고정판(330)은 움직이지 않고, 상기 회전체(310)와 결합된 상기 플레이트(320)의 일측만 상하로 이동되어 상기 플레이트(320)와 함께 상기 서셉터(140)이 기울어진다.As shown in FIG. 2, when any one of the rotors 310 is rotated, the fixed plate 330 does not move, and the plate 320 coupled to the rotor 310 is not moved. Only one side of the is moved up and down and the susceptor 140 with the plate 320 is inclined.
본 발명인 화학 기상 증착 장치는 레벨 측정기를 구비하므로, 일반적인 화학 기상 증착 장치와 달리 챔버 내부를 진공으로 유지한 상태에서 서셉터의 기울기를 측정할 수 있다.Since the chemical vapor deposition apparatus of the present invention has a level measuring device, it is possible to measure the inclination of the susceptor in a state in which the inside of the chamber is maintained in a vacuum unlike a general chemical vapor deposition apparatus.
(제 2 실시예)(Second embodiment)
도 3은 본 발명인 화학 기상 증착 장치의 다른 실시예를 보여준다. 제 2 실시예에서 화학 기상 증착 장치가 챔버(100), 서셉터(140), 레벨 측정기, 그리고 레벨 조절부를 구비하고, 상기 레벨 조절부가 고정판(330), 회전체들(310), 그리고 플레이트(320)를 구비하는 것은 제 1 실시예와 동일하다. 그러나 상기 서셉터(140)의 기울어진 정도를 측정하는 레벨 측정기는 제 1 실시예와 다른 구조를 가진다.Figure 3 shows another embodiment of the present invention chemical vapor deposition apparatus. In the second embodiment, the chemical vapor deposition apparatus includes a chamber 100, a susceptor 140, a level meter, and a level adjuster, and the level adjuster includes a fixed plate 330, rotating bodies 310, and a plate ( 320 is the same as in the first embodiment. However, the level meter for measuring the degree of inclination of the susceptor 140 has a structure different from that of the first embodiment.
제 2 실시예에 따르면 상기 레벨 측정기는 압력게이지들(260)을 구비한다. 상기 압력게이지(260)들은 상기 회전체들(310) 각각의 측면에, 그리고 상기 고정판(330)과 상기 플레이트(320) 사이에 위치된다. 따라서 상기 회전체(310)의 회전에 의해 상기 고정판(330)과 상기 플레이트(320)사이의 거리가 가까워지거나 멀어지면 상기 압력게이지(260)에 작용되는 인장력 또는 압축력이 변화된다. 그 결과는 제어부(400)로 전송되며, 상기 제어부(400)는 상기 압력게이지들(260)로부터 전송받은 값에 따라 상기 서셉터(140)의 기울기를 산출하며, 그 결과를 디스플레이(500)에 표시한다.According to a second embodiment the level gauge comprises pressure gauges 260. The pressure gauges 260 are positioned on each side of the rotors 310 and between the fixing plate 330 and the plate 320. Therefore, when the distance between the fixed plate 330 and the plate 320 is closer or farther by the rotation of the rotating body 310, the tensile force or the compressive force applied to the pressure gauge 260 is changed. The result is transmitted to the control unit 400, the control unit 400 calculates the inclination of the susceptor 140 in accordance with the value received from the pressure gauges 260, the result is displayed on the display 500 Display.
제 2 실시예에서 화학 기상 증착 장치는 회전체(310)와 동일한 수의 압력게이지들(230)을 구비하며, 바람직하게는 4개의 압력게이지들(260)을 구비한다. 그러나 그 수는 4개보다 많거나 적을 수 있다.In the second embodiment, the chemical vapor deposition apparatus has the same number of pressure gauges 230 as the rotor 310, and preferably has four pressure gauges 260. However, the number may be more or less than four.
본 발명인 화학 기상 증착 장치는 레벨 측정기를 구비하므로, 챔버 내부를 진공으로 유지한 상태에서 서셉터의 기울기를 측정할 수 있는 효과가 있다.Since the chemical vapor deposition apparatus of the present invention includes a level measuring device, the inclination of the susceptor can be measured in a state in which the inside of the chamber is kept in a vacuum.
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