KR20050028471A

KR20050028471A - 고밀도플라즈마를 이용한 반도체제조용 반응챔버

Info

Publication number: KR20050028471A
Application number: KR1020030064729A
Authority: KR
Inventors: 김종욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2005-03-23

Abstract

본 발명의 고밀도플라즈마를 이용한 반도체제조용 반응챔버는 챔버외벽, 가스분사라인, 복수개의 가스분사인젝터들 및 세정가스인젝터를 포함하여 구성된다. 챔버외벽은, 반도체웨이퍼가 처리될 반응공간을 한정한다. 가스분사라인은, 반응공간 내에서 반도체웨이퍼의 가장자리를 따라 링형상으로 배치된다, 가스분사인젝터들은, 가스분사라인을 따라 반도체웨이퍼를 향해 돌출되며 상호 일정 간격으로 이격되도록 배치되어 반응공간 내부로 반응가스를 공급한다. 그리고 세정가스인젝터는, 가스분사라인으로부터 반도체웨이퍼를 향해 돌출되어 반응공간 내부로 세정가스를 공급하는데, 반도체웨이퍼의 중심부를 향한 제1 세정가스인젝터 및 제1 세정가스인젝터를 중심으로 반도체웨이퍼의 양 측면 단부를 향한 제2 및 제3 세정가스인젝터를 포함한다.

Description

고밀도플라즈마를 이용한 반도체제조용 반응챔버{Process chamber for manufacturing semiconductor using high density plasma}

본 발명은 반도체제조를 위한 반응챔버에 관한 것으로서, 특히 고밀도플라즈마를 이용한 반도체제조용 반응챔버에 관한 것이다.

일반적으로 고밀도플라즈마(HDP; High Density Plasma)를 이용한 반도체제조용 반응챔버는, 막증착공정 또는 식각공정 등에 사용된다. 특히 샐로우트랜치아이솔레이션(STI; Shallow Trench Isolation) 공정에 있어서, 트랜치를 형성한 후에 그 내부를 산화막으로 채우는 공정을 고밀도플라즈마를 이용한 반도체제조용 반응챔버 내에서 수행하는 것이 통상적이다.

도 1은 종래의 반도체제조용 반응챔버를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 반도체제조용 반응챔버(100)는, 챔버외벽(110)에 의해 한정되는 내부공간을 갖는다. 이 내부공간에서 고밀도플라즈마를 이용한 반응이 일어나며, 이를 위해서 내부공간은 외부와 밀폐되는 것이 일반적이다. 반응챔버(100)의 내부공간의 중심부에는 처리될 반도체웨이퍼(300)가 배치된다. 이 반도체웨이퍼(300)는 챔버외벽(110)의 일면에 배치되는 슬릿밸브(slit valve)(115)를 통해 외부로부터 반응챔버(100) 내부로 유입되거나 또는 반대로 반응챔버(100) 내부로부터 외부로 반출된다.

반응챔버(100) 둘레를 따라 반도체웨이퍼(300)의 주위를 둘러싸도록 제1 가스분사라인(120) 및 제2 가스분사라인(130)이 각각 배치된다. 제1 가스분사라인(120)은 제1 가스공급라인(124)을 통해 외부로부터 공급되는 산소(O₂) 가스를 반응챔버(100) 내부로 공급하기 위한 라인으로서, 원형의 제1 가스분사라인(120)을 따라 복수개의 제1 가스분사인젝터(122)들이 상호 일정간격 이격되면서 골고루 배치된다. 제2 가스분사라인(130)은, 상대적으로 큰 직경을 가지며, 따라서 반도체웨이퍼(300)의 주위뿐만 아니라 제1 가스분사라인(120)도 둘러싸도록 배치된다. 이 제2 가스분사라인(130)은 제2 가스공급라인(134)을 통해 외부로부터 공급되는 반응가스, 예컨대 SiH₄가스와 He가스를 반응챔버(100) 내부로 공급하기 위한 라인으로서, 원형의 제2 가스분사라인(130)을 따라 복수개의 제2 가스분사인젝터(132)들이 상호 일정간격 이격되면서 골고루 배치된다.

한편 제2 가스분사라인(130)에는 제2 가스분사인젝터(132)들 외에도 세정가스인젝터(136)도 또한 배치된다. 이 세정가스인젝터(136)는 세정과정동안에 세정가스를 반응챔버(100) 내부로 공급하기 위한 인젝터이다. 이 세정가스인젝터(136)는 슬릿밸브(115)와는 정반대되는 위치에 배치된다. 예컨대 슬릿밸브(115)가 반도체웨이퍼(300)의 플렛존(plat zone)쪽에 위치한다면, 세정가스인젝터(136)는 반도체웨이퍼(300)의 플렛존과는 반대인 상부면쪽에 위치한다.

상기 종래의 고밀도플라즈마를 이용한 반도체제조용 반응챔버는, 반응가스를 공급하는 제2 가스분사인젝터(132)들이 방사형으로 골고루 배치되어 있어 반응가스가 반도체웨이퍼(300)로 균형있게 공급된다는 장점을 갖고 있다. 그러나 세정공정동안에 세정가스를 공급하는 세정가스인젝터(136)는 어느 한 특정 위치에만 배치되어 있으며, 이로 인하여 상대적으로 거리가 먼 슬릿밸브(115) 부근의 부품, 예컨대 오-링(O-ring) 등이 부식되는 문제가 발생한다. 이와 같은 부품의 부식 등이 발생하면 그 부근에 파우더가 발생하여 공정 불량을 발생시키는 현상과 같이 안정성을 저해하는 현상들이 발생한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 세정공정 동안에 챔버내부로 공급되는 세정가스가 챔버내부 전 영역에 균일하게 공급되도록 함으로써 특정 부근에서의 부품 부식 등의 현상이 발생하지 않도록 하는 고밀도플라즈마를 이용한 반도체제조용 반응챔버를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 고밀도플라즈마를 이용한 반도체제조용 반응챔버는, 반도체웨이퍼가 처리될 반응공간을 한정하는 챔버외벽; 상기 반응공간 내에서 상기 반도체웨이퍼의 가장자리를 따라 링형상으로 배치되는 가스분사라인; 상기 가스분사라인을 따라 상기 반도체웨이퍼를 향해 돌출되며 상호 일정 간격으로 이격되도록 배치되어 상기 반응공간 내부로 반응가스를 공급하는 복수개의 가스분사인젝터들; 및 상기 가스분사라인으로부터 상기 반도체웨이퍼를 향해 돌출되어 상기 반응공간 내부로 세정가스를 공급하되, 상기 반도체웨이퍼의 중심부를 향한 제1 세정가스인젝터 및 상기 제1 세정가스인젝터를 중심으로 상기 반도체웨이퍼의 양 측면 단부를 향한 제2 및 제3 세정가스인젝터를 포함하는 세정가스인젝터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 챔버외벽의 일단에는 상기 반도체웨이퍼의 이동통로를 제공하는 슬릿밸브가 배치되며, 상기 슬릿밸브는 상기 세정가스인젝터와 상호 대향하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 세정가스인젝터는, 상기 가스분사라인으로부터 분지된 후에 다시 상기 제1 세정가스인젝터, 제2 세정가스인젝터 및 제3 세정가스인젝터로 분지되는 구조를 갖는 것이 바람직하다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 실시예들은 여러가지 다른 형태들로 변형될 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체제조용 반응챔버를 나타내 보인 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체제조용 반응챔버(200)는, 챔버외벽(210)에 의해 한정되는 내부의 반응공간을 갖는다. 이 반응공간에서 고밀도플라즈마를 이용한 반응이 일어나며, 이를 위해서 반응공간은 외부와 밀폐되는 것이 일반적이다. 반응챔버(200)의 반응공간의 중심부에는 처리될 반도체웨이퍼(300)가 배치된다. 도면에 나타내지는 않았지만, 이 반도체웨이퍼(300)는 반응챔버(200)의 하부에 배치된 웨이퍼지지대(미도시)에 의해 지지된다. 반도체웨이퍼(300)는 챔버외벽(210)의 일면에 배치되는 슬릿밸브(slit valve)(215)를 통해 외부로부터 반응챔버(200) 내부로 유입되거나 또는 반대로 반응챔버(200) 내부로부터 외부로 반출된다.

반응챔버(200)의 내벽 둘레를 따라서는 반도체웨이퍼(300)의 주위를 둘러싸도록 제1 가스분사라인(220) 및 제2 가스분사라인(230)이 각각 배치된다. 제1 가스분사라인(220)은 제1 가스공급라인(224)을 통해 외부로부터 공급되는 산소(O₂) 가스를 반응챔버(200) 내부로 공급하기 위한 라인이다. 반도체웨이퍼(300)를 향해 돌출된 복수개의 제1 가스분사인젝터(222)들은, 원형의 제1 가스분사라인(220)을 따라 상호 일정간격 이격되면서 골고루 배치된다. 제2 가스분사라인(230)은, 제1 가스분사라인(220)에 비하여 상대적으로 큰 직경을 가지며, 따라서 반도체웨이퍼(300)의 주위뿐만 아니라 제1 가스분사라인(220)도 둘러싸도록 배치된다. 이 제2 가스분사라인(230)은 제2 가스공급라인(234)을 통해 외부로부터 공급되는 반응가스, 예컨대 SiH₄가스와 He가스를 반응챔버(200) 내부로 공급하기 위한 라인이다. 반도체웨이퍼(300)를 향해 돌출된 복수개의 제2 가스분사인젝터(232)들이 원형의 제2 가스분사라인(230)을 따라 상호 일정간격 이격되면서 골고루 배치된다.

한편 제2 가스분사라인(230)에는 제2 가스분사인젝터(232)들 외에도 세정가스인젝터(236)도 또한 배치된다. 이 세정가스인젝터(236)는 세정과정동안에 세정가스를 반응챔버(200) 내부로 공급하기 위한 인젝터이다. 세정가스인젝터(236)는 슬릿밸브(215)와는 정반대되는 위치에 배치된다. 즉 슬릿밸브(215)는 반도체웨이퍼(300)의 플렛존쪽에 위치한 반면에 세정가스인젝터(236)는 반도체웨이퍼(300)의 플렛존과는 반대인 상부면쪽에 위치한다.

상기 세정가스인젝터(236)는, 제2 가스분사라인(230)으로부터 분지되어 반도체웨이퍼(300)의 상부면을 향해 돌출된 후에 계속 반도체웨이퍼(300)의 중심부를 향해 돌출되는 제2 세정가스인젝터(236b)와, 이 제2 세정가스인젝터(236b)의 양쪽으로 갈라져 반도체웨이퍼(300)의 양 측면을 향해 각각 돌출되는 제1 세정가스인젝터(236a) 및 제3 세정가스인젝터(236c)로 이루어진다. 경우에 따라서 더 많은 세정가스인젝터가 배치될 수도 있다는 것은 당연하다. 이와 같은 구조에 따르면, 제2 세정가스인젝터(236b)에 의해 반도체웨이퍼(300)의 중심을 향해 세정가스가 공급될 뿐더러, 이 외에도 제1 세정가스인젝터(236a) 및 제3 세정가스인젝터(236c)에 의해 반도체웨이퍼(300)의 양 측면을 향해, 즉 반응챔버(200) 내의 가장자리 부분으로도 세정가스가 공급될 수 있으며, 이에 따라 반응챔버(200) 내부에 균일하게 세정가스가 공급된다. 그러면 종래에 발생되었던 슬릿밸브(215)쪽이 심하게 식각되어 오-링이 부식되던 현상이 억제된다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 고밀도플라즈마를 이용한 반도체제조용 반응챔버에 의하면, 세정가스를 공급하는 세정가스인젝터가 반응챔버 내부의 여러방향, 예컨대 중심부와 좌우양쪽의 세 방향으로 공급할 수 있으므로, 반응챔버 내부로의 세정가스의 공급이 균일하게 이루어질 수 있다는 이점을 제공한다.

Claims

반도체웨이퍼가 처리될 반응공간을 한정하는 챔버외벽;

상기 반응공간 내에서 상기 반도체웨이퍼의 가장자리를 따라 링형상으로 배치되는 가스분사공급라인;

상기 가스분사라인을 따라 상기 반도체웨이퍼를 향해 돌출되며 상호 일정 간격으로 이격되도록 배치되어 상기 반응공간 내부로 반응가스를 공급하는 복수개의 가스분사인젝터들; 및

상기 가스분사라인으로부터 상기 반도체웨이퍼를 향해 돌출되어 상기 반응공간 내부로 세정가스를 공급하되, 상기 반도체웨이퍼의 중심부를 향한 제1 세정가스인젝터 및 상기 제1 세정가스인젝터를 중심으로 상기 반도체웨이퍼의 양 측면 단부를 향한 제2 및 제3 세정가스인젝터를 포함하는 세정가스인젝터를 구비하는 것을 특징으로 하는 고밀도플라즈마를 이용한 반도체제조용 반응챔버.
제1항에 있어서,

상기 챔버외벽의 일단에는 상기 반도체웨이퍼의 이동통로를 제공하는 슬릿밸브가 배치되며, 상기 슬릿밸브는 상기 세정가스인젝터와 상호 대향하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 고밀도플라즈마를 이용한 반도체제조용 반응챔버.
제1항에 있어서,

상기 세정가스인젝터는, 상기 가스분사라인으로부터 분지된 후에 다시 상기 제1 세정가스인젝터, 제2 세정가스인젝터 및 제3 세정가스인젝터로 분지되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고밀도플라즈마를 이용한 반도체제조용 반응챔버.