KR20050106662A - Gas shower head of chemical vapor deposition apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조공정에서 사용되는 화학기상증착장치(Chemical Vapor Deposition apparatus)의 가스 샤워헤드(Gas Shower Head)에 관한 것으로서, 반도체 웨이퍼와 반응하는 가스가 유입된 가스유입관과 연결된 헤드몸체가 깔때기를 뒤집어 놓은 것과 같은 원뿔 형상(△)을 가지는 것을 특징으로 한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas shower head of a chemical vapor deposition apparatus used in a semiconductor manufacturing process, wherein a head body connected to a gas inlet pipe into which a gas reacting with a semiconductor wafer is introduced is funnel. It is characterized in that it has a conical shape (△) such as turned upside down.

이에 따라. 가스배출방향의 좌우방향으로 고르게 가스가 배출되므로 반도체 웨이퍼상의 증착막 두께가 균일하게 되어 반도체 제조공정의 수율이 향상된다.Accordingly. Since the gas is discharged evenly in the left and right directions of the gas discharge direction, the thickness of the deposited film on the semiconductor wafer becomes uniform, and the yield of the semiconductor manufacturing process is improved.

Description

화학기상증착장치의 가스 샤워헤드{Gas shower head of chemical vapor deposition apparatus}Gas shower head of chemical vapor deposition apparatus

본 발명은 반도체 제조공정의 화학기상증착장치(Chemical Vapor Deposition apparatus)에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 반도체 웨이퍼에 증착되는 증착막의 균일도를 개선시키도록 하는 화학기상증착장치의 가스 샤워 헤드(Gas Shower Head)에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus (Chemical Vapor Deposition apparatus) of the semiconductor manufacturing process, and more particularly to the gas shower head of the chemical vapor deposition apparatus to improve the uniformity of the deposited film deposited on the semiconductor wafer (Gas Shower Head) It is about.

반도체 제조공정시 다양한 박막(Thin Film) 형성방법에 의하여 반도체 웨이퍼상에 여러 종류의 박막이 형성되는데, 그 중에서 가장 대표적인 박막 형성방법이 화학기상증착법이다. 이러한 화학기상증착법은 소정의 반응실 내에 반응가스를 주입하여 일정한 온도와 일정한 압력의 조건에서 지정된 반도체 웨이퍼에 박막을 형성시키는 방법이다. In the semiconductor manufacturing process, various thin films are formed on a semiconductor wafer by various thin film forming methods. The most representative thin film forming method is chemical vapor deposition. The chemical vapor deposition method is a method of injecting a reaction gas into a predetermined reaction chamber to form a thin film on a designated semiconductor wafer under conditions of a constant temperature and a constant pressure.

일반적인 화학기상증착장치는 통상 반도체 웨이퍼의 고정위치에 따라 평면(平面) 증착방식과 배면(背面) 증착방식으로 구분된다. 여기에서는 평면증착방식에 대하여 설명한다. BACKGROUND ART Generally, chemical vapor deposition apparatuses are classified into a planar deposition method and a backside deposition method according to a fixed position of a semiconductor wafer. Here, the planar deposition method will be described.

도 1은 종래의 화학기상증착장치의 가스 샤워헤드를 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a gas shower head of a conventional chemical vapor deposition apparatus.

도 1에서 도시된 바와 같이, 가스 샤워헤드(10)는 헤드몸체(11)와 다공판(多孔板)(12)을 포함한다. 헤드몸체(11)는 원통 형상으로 되어있으며, 그 원통 형상의 상면 중심이 가스유입관(2)과 연결되어 있다. 다공판(12)은 헤드몸체(11)의 하측에 설치되며, 복수의 배기공(排氣孔)(12a)(12b)이 마련되어 있다. 배기공(12a)에서 배출된 가스는 반도체 웨이퍼(W)에 증착되는데, 히터부(1)는 반도체 웨이퍼(W)를 가열시키면서 회전한다. 물론 가스 샤워헤드(10) 및 반도체 웨이퍼(W)는 챔버(chamber)와 같은 반응실내에 밀폐된다. As shown in FIG. 1, the gas shower head 10 includes a head body 11 and a porous plate 12. The head body 11 has a cylindrical shape, and the upper center of the cylindrical shape is connected to the gas inflow pipe 2. The porous plate 12 is provided below the head body 11, and a plurality of exhaust holes 12a and 12b are provided. The gas discharged from the exhaust hole 12a is deposited on the semiconductor wafer W, and the heater unit 1 rotates while heating the semiconductor wafer W. FIG. Of course, the gas shower head 10 and the semiconductor wafer W are sealed in a reaction chamber such as a chamber.

그러나, 종래의 화학기상증착장치의 가스 샤워헤드는 다음과 같은 문제점이 있다. 도 1에서와 같이 가스유입관(2)을 통해 유입된 가스가 헤드몸체(11)의 내부에서 좌우 폭방향(K)으로 충분히 확산되지 못하여 다공판(12)의 중심부에 있는 배기공(12a)에서의 가스 배기압이 다공판(12)의 가장자리에 있는 배기공(12b)의 가스 배기압보다 더 크게되므로, 반도체 웨이퍼(W)의 중심부가 그 가장자리보다 증착 두께가 더 두꺼워짐에 따라 증착 균일도가 저하되어 반도체 제조공정의 수율이 저하되는 문제점이 있다. However, the gas shower head of the conventional chemical vapor deposition apparatus has the following problems. As shown in FIG. 1, the gas introduced through the gas inlet pipe 2 is not sufficiently diffused in the left and right width directions K inside the head body 11, and thus the exhaust hole 12a at the center of the porous plate 12. Since the gas exhaust pressure at is larger than the gas exhaust pressure of the exhaust hole 12b at the edge of the porous plate 12, the deposition uniformity is increased as the center thickness of the semiconductor wafer W becomes thicker than the edge thereof. There is a problem that is lowered and the yield of the semiconductor manufacturing process is lowered.

따라서 본 발명은 반응가스가 가스 샤워헤드에서 균일하게 배출되도록 개선된 화학기상증착장치의 가스 샤워헤드를 제공하는데 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas shower head of an improved chemical vapor deposition apparatus so that the reaction gas is uniformly discharged from the gas shower head.

본 발명에 따른 화학기상증착장치의 가스 샤워헤드는, 반도체 웨이퍼와 반응하는 가스가 유입되는 가스유입관과 연결된 헤드몸체와, 그 헤드몸체와 연결되면서 복수의 배기공(排氣孔)이 마련된 다공판(多孔板)을 포함하는 화학기상증착장치의 가스 샤워헤드에 있어서, 그 헤드몸체는 깔때기를 뒤집어 놓은 원뿔 형상(△)을 가지는 것을 특징으로 한다. The gas shower head of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention includes a head body connected to a gas inlet pipe through which gas reacting with a semiconductor wafer is introduced, and a plurality of exhaust holes are provided while being connected to the head body. In the gas shower head of a chemical vapor deposition apparatus including a stencil, the head body has a conical shape Δ in which the funnel is turned over.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 그 헤드몸체의 원뿔 꼭지점 부분이 그 가스유입관과 라인연결(line-connection)되고, 그 헤드몸체의 원뿔 밑면에는 그 다공판이 설치되는 것을 특징으로 한다. According to a preferred embodiment of the present invention, the conical vertex portion of the head body is line-connected with the gas inlet pipe, and the perforated plate of the head body is provided with a perforated plate.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 그 헤드몸체의 중심축을 지나는 종단면의 양 측변(側邊) 사이의 개방각은 30°~170°인 것을 특징으로 한다. According to a preferred embodiment of the present invention, the opening angle between both side edges of the longitudinal section passing through the central axis of the head body is characterized in that 30 ° ~ 170 °.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 가스 샤워헤드를 자세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the gas shower head of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 가스 샤워헤드를 나타낸 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing a gas shower head of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.

도 2에서 도시된 바와 같이, 가스 샤워헤드(20)는 헤드몸체(21)와 다공판(多孔板)(22)을 포함한다. As shown in FIG. 2, the gas shower head 20 includes a head body 21 and a porous plate 22.

헤드몸체(21)는 깔때기를 뒤집어 놓은 것과 같은 원뿔 형상(△)으로 되어있으며, 그 원뿔 형상의 꼭지점 부분이 가스유입관(2)과 라인연결(line-connection)되어 있다. 이러한 원뿔 형상의 하측 모선(母線;generator)은 가스 흐름성을 고려하여 테이퍼(taper)(T) 처리하였으나, 라운더(round) 처리 할 수도 있다. 다공판(22)은 헤드몸체(21)의 하측에 설치된다. 즉 원뿔 형상의 헤드몸체(21) 밑면에 다공판(22)이 설치된다. 여기서 헤드몸체(21)의 중심축을 지나는 종단면의 양 측변(側邊)(21a)(21b) 사이의 개방각(D)은 30°~170°인 것이 바람직하다. The head body 21 has a conical shape Δ such that the funnel is turned upside down, and a vertex portion of the conical shape is line-connected with the gas inlet pipe 2. The conical lower busbar is tapered (T) in consideration of gas flowability, but may be rounded. The porous plate 22 is provided below the head body 21. That is, the porous plate 22 is installed on the bottom surface of the conical head body 21. Here, it is preferable that the opening angle D between both side edges 21a and 21b of the longitudinal section passing through the central axis of the head body 21 is 30 ° to 170 °.

다공판(22)에는 복수의 배기공(排氣孔)(12a)(12b)이 마련되어 있다. 배기공(12a)(12b)은 원형으로 뚫려져 있으나, 삼각형 또는 사각형과 같이 다양한 형태로 뚫려져 있을 수도 있다. The porous plate 22 is provided with a plurality of exhaust holes 12a and 12b. The exhaust holes 12a and 12b are formed in a circular shape, but may be formed in various shapes such as a triangle or a square.

이하에서는 전술한 가스 샤워헤드를 이용한 가스증착 과정을 설명한다. Hereinafter, a gas deposition process using the above-described gas shower head will be described.

먼저, 외부의 가스 공급부(미도시)에서 공급된 가스가 가스유입관(2)으로 유입된다. First, gas supplied from an external gas supply unit (not shown) flows into the gas inlet pipe 2.

다음으로, 가스유입관(2)을 통과한 가스가 헤드몸체(21) 내부로 유입된다. 이때 헤드몸체(21)가 원뿔 형상이기 때문에 가스유입관(2)에서 배출된 가스가 좌우 폭방향(K)으로 용이하게 퍼지게 된다. Next, the gas passing through the gas inlet pipe 2 flows into the head body 21. At this time, since the head body 21 has a conical shape, the gas discharged from the gas inlet pipe 2 is easily spread in the left and right width directions K.

다음으로, 다공판(22)의 배기공(22a)(22b)을 통해 가스가 배출된다. 이때 다공판(22)의 중심에 있는 배기공(22a)에서의 가스배기압과 다공판(22)의 가장자리에 있는 배기공(22b)에서의 가스배기압은 서로 차이가 없게된다. 즉, K방향에 대해 균일하게 가스가 배출된다. Next, the gas is discharged through the exhaust holes 22a and 22b of the porous plate 22. At this time, the gas exhaust pressure at the exhaust hole 22a at the center of the porous plate 22 and the gas exhaust pressure at the exhaust hole 22b at the edge of the porous plate 22 do not differ from each other. That is, the gas is discharged uniformly in the K direction.

다음으로, 배기공(12a)에서 배출된 가스는 반도체 웨이퍼(W)에 증착된다. 증착효율을 높이기 위해 히터부(1)는 반도체 웨이퍼(W)를 가열시키면서 회전한다. 이때 반도체 웨이퍼(W) 상면에 골고루 가스가 유입되어 증착막의 막두께가 균일하게 된다. Next, the gas discharged from the exhaust hole 12a is deposited on the semiconductor wafer W. In order to increase the deposition efficiency, the heater unit 1 rotates while heating the semiconductor wafer (W). At this time, the gas is evenly introduced to the upper surface of the semiconductor wafer W, so that the film thickness of the deposited film is uniform.

한편, 전술한 가스 샤워헤드(20) 및 반도체 웨이퍼(W)는 챔버(chamber)와 같은 반응실내에 밀폐됨은 물론이다. On the other hand, the above-described gas shower head 20 and the semiconductor wafer (W) is of course sealed in the reaction chamber, such as a chamber (chamber).

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경과 수정 및 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. As mentioned above, although the preferred embodiment for illustrating the principle of this invention was shown and demonstrated, this invention is not limited to the structure and operation as it was shown and described. Rather, those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all such suitable changes, modifications, and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

본 발명에 따른 화학기상증착장치의 가스 샤워 헤드는, 가스유입관과 연결된 헤드몸체가 깔때기를 뒤집어 놓은 원뿔 형상을 가짐으로써, 가스배출방향의 좌우방향으로 고르게 가스가 배출되므로 반도체 웨이퍼상의 증착막 두께가 균일하게 되어 반도체 제조공정의 수율이 향상되는 이점이 있다. The gas shower head of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention has a conical shape in which the head body connected to the gas inlet pipe has a funnel inverted, so that the gas is discharged evenly in the left and right directions of the gas discharge direction, so that the thickness of the deposited film on the semiconductor wafer is increased. The uniformity has the advantage of improving the yield of the semiconductor manufacturing process.

도 1은 종래의 화학기상증착장치의 가스 샤워헤드를 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a gas shower head of a conventional chemical vapor deposition apparatus.

도 2는 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 가스 샤워헤드를 나타낸 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing a gas shower head of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: 히터부 2: 가스유입관1: heater part 2: gas inlet pipe

20: 가스 샤워헤드 21: 헤드몸체20: gas shower head 21: head body

22: 다공판 22a, 22b: 배기공22: perforated plate 22a, 22b: exhaust hole

Claims (3)

반도체 웨이퍼와 반응하는 가스가 유입되는 가스유입관과 연결된 헤드몸체와, 상기 헤드몸체와 연결되면서 복수의 배기공(排氣孔)이 마련된 다공판(多孔板)을 포함하는 화학기상증착장치의 가스 샤워헤드에 있어서, Gas of a chemical vapor deposition apparatus including a head body connected to a gas inlet pipe into which a gas reacting with a semiconductor wafer is introduced, and a porous plate connected to the head body and provided with a plurality of exhaust holes. In the shower head, 상기 헤드몸체는 깔때기를 뒤집어 놓은 원뿔 형상(△)을 가지는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스 샤워헤드.The head body is a gas shower head of the chemical vapor deposition apparatus, characterized in that having a conical shape (△) overturning the funnel. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 헤드몸체의 원뿔 꼭지점 부분이 상기 가스유입관과 라인연결(line-connection)되고,A cone vertex portion of the head body is line-connected with the gas inlet pipe, 상기 헤드몸체의 원뿔 밑면에는 상기 다공판이 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스 샤워헤드.The gas shower head of the chemical vapor deposition apparatus, characterized in that the porous plate is installed on the bottom of the cone of the head body. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 헤드몸체의 중심축을 지나는 종단면의 양 측변(側邊) 사이의 개방각은 30°~170°인 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스 샤워헤드.The gas shower head of the chemical vapor deposition apparatus, characterized in that the opening angle between both side edges of the longitudinal section passing through the central axis of the head body is 30 ° ~ 170 °.
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