KR20040096398A - Multi-feeding device for uniform thermal process of semiconductor wafer and its method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 웨이퍼의 균일한 열 공정을 위한 가스 다공급 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 반도체 제조 공정중 RTP가 진행되는 챔버에 균일한 온도 및 압력 분포의 가스를 공급할 수 있는 반도체 웨이퍼의 균일한 열 공정을 위한 가스 다공급 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas multi-supply device and method for uniform thermal processing of semiconductor wafers, and more particularly, to a gas having a uniform temperature and pressure distribution to a chamber where RTP proceeds during a semiconductor manufacturing process. The present invention relates to a gas multi-supply apparatus and a method for uniform thermal processing of semiconductor wafers.
일반적으로 급속 열 공정(Rapid Thermal Processing; 이하 RTP로 약칭함)은 반도체 제조 분야에서 트랜지스터와 캐패시터 형성의 주요 공정이 되어 가고 있다. 이러한 RTP는 모든 열 에너지 노출을 엄격하게 제어할 수 있기 때문에 전통적으로 대형 노에서 행해졌던 많은 열처리 응용을 대체하고 있다. 또한 상기 RTP는 기존의 일괄 처리 노에서는 불가능했던, 웨이퍼 전체에 아주 우수하고 균일한 특성의 산화 실리콘과 질화 실리콘 유전체 박막 형성이 가능하다. 더불어, 300mm 웨이퍼로의 업계 전환이 계속됨에 따라 RTP 사용은 더욱 더 증가할 것이다.In general, rapid thermal processing (hereinafter, abbreviated as RTP) has become a major process for forming transistors and capacitors in the semiconductor manufacturing field. This RTP replaces many heat treatment applications that have traditionally been done in large furnaces because of the tight control of all thermal energy exposure. In addition, the RTP can form a silicon oxide and a silicon nitride dielectric thin film having excellent and uniform properties over the entire wafer, which is not possible in a conventional batch furnace. In addition, RTP use will increase further as the industry transition to 300mm wafers continues.
도 1을 참조하면, 종래 반도체 웨이퍼의 RTP를 위한 챔버 및 공정 가스의 흐름이 도시되어 있다.Referring to FIG. 1, a flow of a chamber and process gas for RTP of a conventional semiconductor wafer is shown.
도시된 바와 같이 종래 RTP를 위한 구조는 일정 폭을 가지며 공정 가스가 공급되는 가스 공급구(210')와, 상기 가스 투입구에 연통된 동시에 웨이퍼(도시되지 않음)가 위치되고 또한 소정 온도로 가열되는 챔버(200')와, 상기 챔버(200')에 연통된 동시에 공정이 진행된 가스가 배출되는 가스 배출구(220')로 이루어져 있다.As shown, the structure for the conventional RTP has a certain width and is in communication with the gas supply port 210 'to which the process gas is supplied, and at the same time a wafer (not shown) is positioned and heated to a predetermined temperature. The chamber 200 'and the gas outlet 220' which communicate with the chamber 200 'and at the same time the gas which has been processed are discharged.
이러한 구조하에서 종래의 RTP 공정은 챔버(200') 내측에 반도체 웨이퍼가위치된 후, 소정 성분의 가스가 공급구(210')를 통해서 공급되고, 공정이 완료된 가스는 다시 배출구(220')로 배출된다.Under this structure, in the conventional RTP process, after the semiconductor wafer is positioned inside the chamber 200 ', a gas of a predetermined component is supplied through the supply port 210', and the gas which has been completed is returned to the outlet 220 '. Discharged.
그러나, 이러한 종래의 RTP 공정은 하나의 가스 공급구를 통해여 상온의 가스가 직접 챔버로 유입되는 구조로서, 챔버 내부에 급격한 온도 및 압력 변화가 발생되는 문제가 있다.However, the conventional RTP process is a structure in which gas at room temperature is directly introduced into the chamber through one gas supply port, and there is a problem in that a rapid temperature and pressure change occurs inside the chamber.
또한, 상기와 같은 급격한 온도 및 압력 변화는 반도체 웨이퍼에 형성되는 유전체막의 균일도가 떨어지고, 또한 공정 에러(error)로 인하여 웨이퍼가 리젝트(reject)되는 경우도 있다.In addition, such rapid temperature and pressure changes may result in poor uniformity of the dielectric film formed on the semiconductor wafer, and in some cases, the wafer may be rejected due to a process error.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 극복하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 제조 공정중 RTP가 진행되는 챔버에 균일한 온도 및 압력 분포의 가스를 공급할 수 있는 반도체 웨이퍼의 균일한 열 공정을 위한 가스 다공급 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to overcome the above conventional problems, the object of the present invention is the uniform heat of the semiconductor wafer capable of supplying a gas of a uniform temperature and pressure distribution to the chamber in which the RTP proceeds during the semiconductor manufacturing process The present invention provides a multi-gas supply apparatus for a process and a method thereof.
도 1은 종래 반도체 웨이퍼의 열 공정을 위한 챔버 및 공정 가스의 흐름을 도시한 것이다.1 illustrates a flow of a chamber and a process gas for a thermal process of a conventional semiconductor wafer.
도 2는 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 균일한 열 공정을 위한 가스 다공급 장치를 도시한 평면도이다.2 is a plan view illustrating a gas multi-supply device for a uniform thermal process of a semiconductor wafer according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 가스 다공급 장치가 반도체 웨이퍼의 균일 열 공정을 위한 챔버에 결합된 상태 및 가스의 흐름을 도시한 것이다.FIG. 3 illustrates a state in which a gas multi-supply apparatus according to the present invention is coupled to a chamber for a uniform thermal process of a semiconductor wafer and a gas flow.
도 4는 본 발명에 의한 가스 다공급 방법을 순차 도시한 설명도이다.4 is an explanatory diagram sequentially showing a gas multi-supply method according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100; 본 발명에 의한 가스 다공급 장치100; Gas multi-supply device according to the present invention
110; 연결블럭 120; 링110; Connecting block 120; ring
122; 가스홀 124; 절개부122; Gas hole 124; Incision
200; 챔버 210; 가스 공급구200; Chamber 210; Gas supply
220; 가스 배출구 300; 웨이퍼220; Gas outlet 300; wafer
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 균일한 열 공정을 위한 가스 다공급 장치는 반도체 웨이퍼의 급속 열공정이 진행되는 챔버중 가스 공급구에 밀착 결합되어 가스가 공급되는 연결블록과, 상기 연결 블록의 양측에 연통 및 연결된 동시에, 상기 챔버의 원형 내벽을 따라 가스 배출구까지 대략 반원형 라인 형태로 연장되며, 안쪽으로는 예열된 가스가 웨이퍼의 내주면으로 공급되도록 다수의 가스 공급홀이 형성된 링을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a multi-gas supply apparatus for a uniform thermal process of a semiconductor wafer according to the present invention includes a connection block in which gas is tightly coupled to a gas supply port of a chamber in which a rapid thermal process of a semiconductor wafer is performed; A ring in which a plurality of gas supply holes are formed so as to be in communication with and connected to both sides of the connection block, and extend in the form of a semi-circular line to the gas outlet along the circular inner wall of the chamber, and the preheated gas is supplied to the inner circumferential surface of the wafer. Characterized in that consisting of.
여기서, 상기 링은 상기 챔버의 가스 배출구와 대응되는 영역에 절개부가 형성됨이 바람직하다.Here, the ring is preferably formed in the cut portion in the region corresponding to the gas outlet of the chamber.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 균일한 열 공정을 위한 가스 다공급 방법은 반도체 웨이퍼의 급속 열공정을 위해 공정 가스가 공급되는 가스 공급구 및 공정 가스가 배출되는 가스 배출구를 갖는 챔버를 제공하는 단계와, 상기 가스 공급구에 연결블럭이 결합되고, 연결블럭의 양측에는 안쪽으로 다수의 가스 공급홀이 형성된 가스 다공급 장치를 챔버에 설치하는 단계와, 상기 가스 다공급 장치로 둘러싸여진 챔버 내측에 반도체 웨이퍼를 안착하는 단계와, 상기 챔버의 가스 공급구에 공정 가스를 공급하여, 반도체 웨이퍼의 외주연에서 중심을 향하여 균일한 온도 및 압력을 갖는 공정 가스가 제공되도록 하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the gas multi-supply method for the uniform thermal process of the semiconductor wafer according to the present invention in order to achieve the above object is a gas supply port for supplying the process gas for the rapid thermal process of the semiconductor wafer and the gas discharged from the process gas Providing a chamber having a discharge port, and installing a gas multi-supply device in the chamber in which a connection block is coupled to the gas supply port, and a plurality of gas supply holes are formed at both sides of the connection block. Mounting a semiconductor wafer inside a chamber surrounded by a supply device, and supplying a process gas to a gas supply port of the chamber to provide a process gas having a uniform temperature and pressure from the outer periphery of the semiconductor wafer toward the center Characterized in that consisting of steps.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 균일한 열 공정을 위한 가스 다공급 장치 및 그 방법에 의하면, 본 발명은 가스 공급구를 통하여 공급되는 공정 가스를 다공급 장치를 이용하여 웨이퍼의 모든 외주연에서 중심으로 균일한 온도 및 압력으로 공정 가스를 제공하게 된다.According to the gas multi-supply apparatus and the method for the uniform thermal process of the semiconductor wafer according to the present invention as described above, the present invention is the process gas supplied through the gas supply port by using the multi-supply apparatus all the outside of the wafer The process gas is provided at a uniform temperature and pressure from the peripheral edge to the center.
또한, 상기와 같이 반도체 웨이퍼의 외주연에서 중심을 향해 균일한 온도 및 압력으로 공정 가스가 공급됨으로써, 반도체 웨이퍼에 형성되는 유전체의 두께도 균일해지고, 따라서 반도체 웨이퍼의 수율도 향상된다.Further, as described above, the process gas is supplied at a uniform temperature and pressure from the outer periphery of the semiconductor wafer toward the center, thereby making the thickness of the dielectric formed on the semiconductor wafer uniform, thereby improving the yield of the semiconductor wafer.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings such that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 균일한 열 공정을 위한 가스 다공급 장치(100)가 도시되어 있다.Referring to FIG. 2, a gas multi-supply apparatus 100 for a uniform thermal process of a semiconductor wafer according to the present invention is shown.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 가스 다공급 장치(100)는 챔버의 가스 공급구에 연결되는 연결블럭(110)과, 챔버 내측에 원형 라인 형태로 안착되는 링(120)으로 이루어져 있다.As shown, the multi-gas supply apparatus 100 according to the present invention includes a connection block 110 connected to a gas supply port of a chamber, and a ring 120 seated in a circular line shape inside the chamber.
먼저, 상기 연결블럭(110)은 반도체 웨이퍼의 급속 열공정이 진행되는 챔버중 가스 공급구에 밀착될 수 있도록 대략 직육면체 형태를 한다. 물론, 상기 연결블럭(110)은 상기 가스 공급구와 대응되는 부분이 개구되어 있고, 또한 양측으로도 개구되어 있다.First, the connection block 110 has a substantially rectangular parallelepiped shape so as to be in close contact with a gas supply port in a chamber in which rapid thermal processing of a semiconductor wafer is performed. Of course, the connection block 110 has a portion corresponding to the gas supply opening is opened, and also open to both sides.
이어서, 상기 링(120)은 상기 연결블록(110)의 양측에 연통 및 연결된 동시에, 상기 챔버의 원형 내벽을 따라 가스 배출구까지 대략 반원형 라인 형태로 연장되며, 안쪽으로는 예열된 가스가 웨이퍼의 내주면으로 공급되도록 다수의 가스 공급홀(122)이 형성되어 있다.Subsequently, the ring 120 communicates and is connected to both sides of the connection block 110, and extends in a substantially semi-circular line form to a gas outlet along the circular inner wall of the chamber, and the preheated gas is formed on the inner circumferential surface of the wafer. A plurality of gas supply holes 122 are formed to be supplied to the gas.
더불어, 상기 링(120)은 상기 챔버의 가스 배출구와 대응되는 영역에 절개부(124)가 형성되어 있음으로써, 공정이 완료된 가스가 배출구를 통하여 용이하게 배출될 수 있도록 되어 있다.In addition, the ring 120 has a cutout 124 formed in a region corresponding to the gas outlet of the chamber, so that the gas is completed can be easily discharged through the outlet.
도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 가스 다공급 장치(100)가 반도체 웨이퍼(300)의 균일 열 공정을 위한 챔버(200)에 결합된 상태 및 가스의 흐름 상태가 도시되어 있다.Referring to FIG. 3, a state in which a gas multi-supply device 100 is coupled to a chamber 200 for a uniform thermal process of a semiconductor wafer 300 and a gas flow state are illustrated.
도시된 바와 같이 급속 열공정을 위한 반도체 웨이퍼(300)는 대략 원주 형태의 챔버(200) 내측에 위치하되, 그 외주연에는 가스 다공급 장치(100)가 위치되어 있다. 즉, 가스 다공급 장치(100)의 연결블럭(110)은 챔버(200)의 가스 공급구(210)에 결합되어 있고, 상기 연결블럭(110)에는 서로 대향되는 방향에 반원 라인 형태로서 상기 반도체 웨이퍼(300)를 향하는 방향에 다수의 가스 공급홀(122)이 형성된 링(120)이 위치되고, 상기 링(120) 사이에는 절개부(124)가 형성되어 공정이 완료된 가스가 가스 배출구(220)로 용이하게 빠져 나갈 수 있도록 되어 있다.As shown in the drawing, the semiconductor wafer 300 for the rapid thermal process is located inside the chamber 200 having a substantially cylindrical shape, and the gas multi-supply apparatus 100 is positioned at the outer periphery thereof. That is, the connection block 110 of the gas multi-supply device 100 is coupled to the gas supply port 210 of the chamber 200, and the connection block 110 has a semicircular line shape in a direction opposite to each other. A ring 120 having a plurality of gas supply holes 122 is positioned in a direction toward the wafer 300, and a cutout 124 is formed between the rings 120 to complete the process of the gas outlet 220. You can easily get out of
따라서, 상기 가스 공급구(210)를 통한 공정 가스는 상기 2개의 링(120)쪽으로 전달되고, 이어서 상기 링(120)에 형성된 다수의 가스 공급홀(122)을 통하여 분사됨으로써, 상기 웨이퍼(300)의 모든 외주연에서 중심방향으로 균일한 온도 및 압력으로 공정 가스가 제공된다. 물론, 공정이 완료된 가스는 상기 절개부(124) 및 가스 배출구(220)를 통하여 외부로 용이하게 배출된다.Therefore, the process gas through the gas supply port 210 is delivered to the two rings 120, and then injected through the plurality of gas supply holes 122 formed in the ring 120, thereby providing the wafer 300. The process gas is provided at a uniform temperature and pressure in the center direction at all outer peripheries. Of course, the gas is completed is easily discharged to the outside through the cutout 124 and the gas outlet 220.
도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 가스 다공급 방법이 순차적으로 도시되어 있다. 여기서, 도 2 및 도 3을 함께 참조하기로 한다.4, the gas multi-supply method according to the present invention is shown sequentially. 2 and 3 will be referred to together.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼(300)의 균일한 열 공정을 위한 가스 다공급 방법은 챔버(200) 제공 단계(S1), 가스 다공급 장치(100) 제공단계(S2), 웨이퍼(300) 안착 단계(S3) 및 공정 가스 제공 단계(S4)로 이루어져 있다.As shown, the gas multi-supply method for the uniform thermal process of the semiconductor wafer 300 according to the present invention includes the chamber 200 providing step (S1), the gas multi-supply device 100 providing step (S2), the wafer ( 300) a mounting step (S3) and a process gas providing step (S4).
먼저, 상기 챔버(200) 제공 단계(S1)에서는 반도체 웨이퍼(300)의 급속 열공정을 위해 공정 가스가 공급되는 가스 공급구(210) 및 공정 가스가 배출되는 가스 배출구(220)를 갖는 챔버(200)가 제공된다.First, in the providing of the chamber 200 (S1), a chamber having a gas supply port 210 through which a process gas is supplied and a gas outlet 220 through which the process gas is discharged for a rapid thermal process of the semiconductor wafer 300 ( 200).
이어서, 상기 가스 다공급 장치(100) 제공 단계(S2)에서는 상기 가스 공급구(210)에 연결블럭(110)이 결합되고, 연결블럭(110)의 양측에는 안쪽으로 다수의 가스 공급홀(122)이 형성되며, 가스 배출구(220)와 대응되는 영역에는 절개부(124)가 형성된 가스 다공급 장치(100)가 챔버(200)에 설치된다.Subsequently, in the gas multi-supply supply device 100 (S2), the connection block 110 is coupled to the gas supply port 210, and a plurality of gas supply holes 122 are formed in both sides of the connection block 110. ) Is formed, and the gas multi-supply device 100 having the cutout 124 is formed in the chamber 200 in the region corresponding to the gas outlet 220.
이어서, 상기 웨이퍼(300) 안착 단계(S3)에서는 상기 가스 다공급 장치(100)로 둘러싸여진 챔버(200) 내측에 반도체 웨이퍼(300)가 안착된다.Subsequently, in the seating step S3 of the wafer 300, the semiconductor wafer 300 is seated inside the chamber 200 surrounded by the gas multi-supply apparatus 100.
이어서, 상기 공정 가스 제공 단계(S4)에서는 상기 챔버(200)의 가스 공급구(210)에 공정 가스를 공급하여, 반도체 웨이퍼(300)의 외주연에서 중심을 향하여 균일한 온도 및 압력을 갖는 공정 가스가 제공되도록 하고, 공정이 완료된 가스는 절개부(124) 및 배출구(220)를 통하여 외부로 배출됨으로써, 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼(300)의 균일한 열 공정을 위한 가스 다공급 방법이 완료된다.Subsequently, in the process gas providing step S4, a process gas is supplied to the gas supply port 210 of the chamber 200 to have a uniform temperature and pressure toward the center at the outer circumference of the semiconductor wafer 300. The gas is provided, and the completed gas is discharged to the outside through the cutout 124 and the outlet 220, thereby completing the multi-gas supply method for the uniform thermal process of the semiconductor wafer 300 according to the present invention. do.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 균일한 열 공정을 위한 가스 다공급 장치 및 그 방법에 의하면, 본 발명은 가스 공급구를 통하여 공급되는 공정 가스를 다공급 장치를 이용하여 웨이퍼의 모든 외주연에서 중심으로 균일한온도 및 압력으로 공정 가스를 제공하는 효과가 있다.According to the gas multi-supply apparatus and the method for the uniform thermal process of the semiconductor wafer according to the present invention as described above, the present invention is the process gas supplied through the gas supply port by using the multi-supply apparatus all the outside of the wafer It has the effect of providing the process gas at a uniform temperature and pressure from the peripheral edge to the center.
또한, 상기와 같이 반도체 웨이퍼의 외주연에서 중심을 향해 균일한 온도 및 압력으로 공정 가스가 공급됨으로써, 반도체 웨이퍼에 형성되는 유전체의 두께도 균일해지고, 따라서 반도체 웨이퍼의 수율도 향상되는 효과가 있다.In addition, the process gas is supplied at a uniform temperature and pressure from the outer periphery of the semiconductor wafer toward the center as described above, so that the thickness of the dielectric formed on the semiconductor wafer is also uniform, thereby improving the yield of the semiconductor wafer.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 균일한 열 공정을 위한 가스 다공급 장치 및 그 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing a multi-gas supply device and a method for uniform thermal processing of a semiconductor wafer according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, Without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims, anyone of ordinary skill in the art will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
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2003
- 2003-05-09 KR KR10-2003-0029508A patent/KR100500678B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100613354B1 (en) * | 2004-12-29 | 2006-08-21 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Rapid thermal process apparatus for supplying process gas uniformly |
| KR100725108B1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-06-04 | 삼성전자주식회사 | Apparatus for supplying gas and apparatus for manufacturing a substrate having the same |
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| Publication number | Publication date |
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| KR100500678B1 (en) | 2005-07-12 |
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