KR20050095146A - Apparatus for fabricating thin film of semiconductor devices - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 박막 제조 장치에 관한 것으로서, 특히 박막을 형성하는 ALD 인젝터 타입의 제조 장치에 관한 것이다. 종래 기술에 따른 ALD 인젝터 타입의 제조 장치에서 나타나는 웨이퍼내 박막 두께의 불균일성 및 단차 피복성(Step Coverage) 악화를 개선하기 위하여, 반응기의 웨이퍼 스테이지 상측 내벽을 따라 원형 소스 가스 공급 장치를 설치함으로써 웨이퍼로의 반응 가스가 웨이퍼 끝부분까지 공급되게 한다. 따라서, 가스 공급시간의 증가 없이도 웨이퍼의 박막두께를 고르게 형성할 수 있고, 조성의 균일성 개선 및 단차 피복성(Step Coverage)을 좋게 만들 수 있는 기술이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film manufacturing apparatus for a semiconductor device, and more particularly, to an ALD injector type manufacturing apparatus for forming a thin film. In order to improve the unevenness of the thin film thickness and deterioration of step coverage in the ALD injector type manufacturing apparatus according to the prior art, a circular source gas supply device is installed along the inner wall of the upper stage of the wafer stage of the reactor. Allow the reactant gas to be fed to the wafer edge. Accordingly, the thin film thickness of the wafer can be formed evenly without increasing the gas supply time, and the uniformity of the composition can be improved and the step coverage can be improved.
Description
본 발명은 반도체 소자의 박막 제조 장치에 관한 것으로서, 특히 ALD 공정을 이용하여 박막을 형성하는 인젝터 타입의 제조 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film manufacturing apparatus for a semiconductor device, and more particularly, to an injector type manufacturing apparatus for forming a thin film using an ALD process.
메모리 반도체나 논리 소자와 같은 반도체 소자는 박막을 형성하고 패터닝하는 과정을 여러 회 반복함으로써 이루어지는데, 이러한 반도체 소자를 동일한 조건으로 각각 제조하였을 때 각 소자가 동일한 성능을 나타내도록 재현성을 유지하기 위해서 박막은 형성된 두께의 5% 이하의 균일도를 가져야 한다. A semiconductor device such as a memory semiconductor or a logic device is formed by repeating a process of forming and patterning a thin film several times. In order to maintain reproducibility so that each device exhibits the same performance when each of these semiconductor devices is manufactured under the same conditions, The silver should have a uniformity of 5% or less of the formed thickness.
최근 반도체 소자의 내부가 고집적화됨에 따라, 반도체 소자를 형성하기 위해 필요한 박막의 두께 균일도는 종래 기준인 5% 이하보다 더욱 낮은 값이 요구되므로 이를 충족시키기 위한 박막 제조 설비가 필요하다. Recently, as the interior of semiconductor devices is highly integrated, the thickness uniformity of thin films required to form semiconductor devices is required to be lower than 5% or less, which is a conventional standard, and thus a thin film manufacturing facility is required.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 ALD 인젝터 타입의 반도체 소자 제조 장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an ALD injector type semiconductor device manufacturing apparatus according to the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술에 따른 ALD 인젝터 타입의 반응기를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a reactor of the ALD injector type according to the prior art.
도 1을 참조하면, 반응기(10) 내부에는 웨이퍼 고정 스테이지(12)가 설치되어 있다. 스테이지(12)는 웨이퍼(11)에 열을 가하기 위한 히터블록의 기능을 수행한다. 반응기(10)는 가스물질을 배출하는 배출구를 구비하고 있다. 반응기(10)의 상부는 돔형태이며 상부 중앙에는 복수개의 외부 소스 가스 공급 라인(18)과 연결되어 있는 인젝터(14)가 위치해 있다. 인젝터(14)에서 분사된 소스 가스는 반응기(10) 내부로 확산되어 웨이퍼에 흡착된다. 이때, 소스 가스는 반응기(10)의 중앙에서만 분사 되므로 웨이퍼(11)의 인젝터(14)에 인접한 부분과 그렇지 않은 부분에서 형성된 박막의 두께 및 조성이 불균일해지고, 단차 피복성(Step Coverage)이 악화되는 문제가 발생하게 된다.Referring to FIG. 1, a wafer fixing stage 12 is installed inside the reactor 10. The stage 12 functions as a heater block for applying heat to the wafer 11. The reactor 10 has an outlet for discharging gaseous substances. The top of the reactor 10 is dome shaped and an injector 14 is located in the top center which is connected to a plurality of external source gas supply lines 18. The source gas injected from the injector 14 diffuses into the reactor 10 and is adsorbed onto the wafer. At this time, since the source gas is injected only in the center of the reactor 10, the thickness and composition of the thin film formed in the portion adjacent to the injector 14 of the wafer 11 and the portion thereof are not uniform, and the step coverage becomes worse. The problem arises.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 박막의 두께 및 조성이 균일한 박막을 형성하기 위하여, 반응기내에 웨이퍼 스테이지 상측 내벽을 따라 원형 소스 가스 공급 라인을 설치함으로써 초박형의 두께를 가지는 박막을 균일하고, 단차 피복성이 좋게 형성할 수 있는 개선된 반도체 소자의 박막 제조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, the present invention is to form a thin film with a uniform thickness and composition, the ultra-thin thickness by installing a circular source gas supply line along the upper inner wall of the wafer stage in the reactor It is an object of the present invention to provide an improved thin film manufacturing apparatus for semiconductor devices capable of forming a thin film uniformly and having high step coverage.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 박막 제조 장치는 ALD 인젝터 방식의 반응기를 구비한 박막 제조 장치에 있어서 상기 반응기의 내벽을 따라 설치된 원형 소스 가스 공급라인 및 상기 원형 소스 가스 공급라인 상에 소정 간격으로 이격되어 설치된 소스 가스 분사구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 박막 제조 장치이다. 또한, 상기 원형 소스 가스 공급 라인은 복수개의 외부 가스 공급 라인과 원형 소스 가스 공급 라인을 연결하는 연결부 사이에 공급되는 가스를 선택적으로 유입시킬 수 있는 선택 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is to achieve the above object, the thin film manufacturing apparatus according to the present invention is a thin film manufacturing apparatus having a reactor of the ALD injector type circular source gas supply line and the circular source installed along the inner wall of the reactor The apparatus for manufacturing a thin film of a semiconductor device, further comprising: a source gas injection hole spaced apart from each other at a predetermined interval on the gas supply line. The circular source gas supply line may further include a selection valve for selectively introducing a gas supplied between a plurality of external gas supply lines and a connection portion connecting the circular source gas supply lines.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 소자의 박막 제조 장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a thin film manufacturing apparatus of a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명에 따른 ALD 인젝터 타입의 반응기를 개략적으로 도시한 단면도 및 평면도이다.2A and 2B are schematic cross-sectional and plan views, respectively, of an ALD injector type reactor according to the present invention.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 인젝터 방식의 반응기(20)는 상측 내벽을 따라 설치된 원형 소스 가스 공급라인(30)을 구비하고 있다. 원형 소스 가스 공급라인(30) 상에는 소정 간격으로 이격되어 설치된 소스 가스 분사구(35)가 설치된다. 또한, 웨이퍼(11) 히터블록의 기능을 수행하는 웨이퍼 고정 스테이지(22)가 구비되어 있으며, 반응기(20)의 상부는 돔형태로 되어 있고 중앙에는 가스를 분사하는 인젝터(24)가 설치되어 있다. 인젝터(24)는 복수개의 소스 가스라인(28)과 연결되며, 소스 가스를 선택하기 위한 선택 밸브(26)를 포함한다.2A and 2B, the injector reactor 20 includes a circular source gas supply line 30 installed along the upper inner wall. On the circular source gas supply line 30, source gas injection holes 35 spaced at predetermined intervals are installed. In addition, a wafer fixing stage 22 that performs the function of a wafer 11 heater block is provided, and an upper part of the reactor 20 has a dome shape and an injector 24 for injecting gas is provided in the center. . The injector 24 is connected to the plurality of source gas lines 28 and includes a selector valve 26 for selecting the source gas.
도 3은 원형 소스 가스 라인(30)의 일부분을 확대한 도면이다. 도 3을 참조하면, 상기 원형 소스 가스 라인(30)의 분사구(35)는 적어도 1cm 이상의 간격으로 하고, 분사구(35)는 적어도 1mm 이상의 크기인 것이 바람직하다.3 is an enlarged view of a portion of the circular source gas line 30. Referring to FIG. 3, the injection holes 35 of the circular source gas line 30 are spaced at least 1 cm or more, and the injection holes 35 are preferably at least 1 mm in size.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 ALD 인젝터 타입의 반응기 내부를 도시한 단면도 및 평면도이다.4A to 4C are cross-sectional views and plan views showing the inside of the reactor of the ALD injector type according to the present invention.
도 4a를 참조하면, 원형 소스 가스 공급 라인(30)은 복수개의 외부 가스 라인(50)으로부터 공급되는 가스를 선택적으로 유입시킬 수 있는 선택 밸브(45) 및 연결부(40)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4A, the circular source gas supply line 30 may further include a selection valve 45 and a connection portion 40 capable of selectively introducing gas supplied from the plurality of external gas lines 50. .
도 4b를 참조하면, 상기 원형 소스 가스 공급라인(30)은 상기 원형 소스 가스 공급라인에 공급되는 외부 소스 가스 라인(50)의 수만큼 연결부(40)와 선택 밸브(45)가 구비될 수도 있다. Referring to FIG. 4B, the circular source gas supply line 30 may be provided with a connection portion 40 and a selection valve 45 as many as the number of external source gas lines 50 supplied to the circular source gas supply line. .
도 4c를 참조하면, 도 4a에서 표시된 연결부(40)가 적어도 한 개 이상 구비될 수도 있다.Referring to FIG. 4C, at least one connection part 40 shown in FIG. 4A may be provided.
본 발명은 ALD 인젝터 타입의 제조 장치에서 나타나는 웨이퍼내 박막 두께 및 조성의 불균일성과 단차 피복성(Step Coverage) 악화를 개선하기 위하여, 반응기의 웨이퍼 스테이지 상측 내벽을 따라 원형 소스 가스 공급 장치를 설치함으로써 웨이퍼로의 반응 가스 공급이 웨이퍼 끝부분까지 가능하도록 할 수 있다. 따라서, 가스 공급시간의 증가 없이도 웨이퍼의 박막두께를 고르게 형성할 수 있고, 균일성의 개선 및 단차 피복성을 좋게 만들 수 있는 효과가 있다.The present invention provides a wafer by installing a circular source gas supply along the inner wall of the wafer stage of the reactor in order to improve the non-uniformity of film thickness and composition and deterioration of step coverage in the ALD injector type manufacturing apparatus. Reaction gas supply to the furnace may be possible up to the wafer end. Therefore, the thin film thickness of the wafer can be formed evenly without increasing the gas supply time, thereby improving the uniformity and improving the step coverage.
도 1은 종래 기술에 따른 ALD 인젝터 타입의 반응기를 개략적으로 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing a reactor of the ALD injector type according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 ALD 인젝터 타입의 반응기를 개략적으로 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view schematically showing a reactor of the ALD injector type according to the present invention;
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 ALD 인젝터 타입의 반응기의 실시예를 도시한 평면도들.3a to 3e are plan views illustrating an embodiment of a reactor of the ALD injector type according to the invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
10, 20 : 반응기 12, 22 : 웨이퍼 고정 스테이지10, 20: reactor 12, 22: wafer holding stage
11 : 웨이퍼 14 : 인젝터11 wafer 14 injector
16, 26, 45 : 선택 밸브 40 : 연결부16, 26, 45: selection valve 40: connection
18, 28, 50 : 외부 소스 가스 공급 라인18, 28, 50: external source gas supply line
30 : 원형 소스 가스 공급 라인30: round source gas supply line
35 : 소스 가스 분사구 35: source gas nozzle
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101379016B1 (en) * | 2006-09-20 | 2014-03-28 | 한국에이에스엠지니텍 주식회사 | Atomic layer deposition apparatus and method of atomic layer deposition using the same |
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2004
- 2004-03-25 KR KR1020040020345A patent/KR20050095146A/en not_active Application Discontinuation
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| KR101379016B1 (en) * | 2006-09-20 | 2014-03-28 | 한국에이에스엠지니텍 주식회사 | Atomic layer deposition apparatus and method of atomic layer deposition using the same |
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