KR20060085358A - 막 형성 장치 - Google Patents
막 형성 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20060085358A KR20060085358A KR1020050006172A KR20050006172A KR20060085358A KR 20060085358 A KR20060085358 A KR 20060085358A KR 1020050006172 A KR1020050006172 A KR 1020050006172A KR 20050006172 A KR20050006172 A KR 20050006172A KR 20060085358 A KR20060085358 A KR 20060085358A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- semiconductor wafer
- stage
- film
- gas
- shower head
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims abstract description 19
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 83
- 239000010408 film Substances 0.000 description 81
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 3
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005108 dry cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008484 TiSi Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 WSi Chemical class 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
- E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
- E04B1/78—Heat insulating elements
- E04B1/80—Heat insulating elements slab-shaped
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/38—Connections for building structures in general
- E04B1/61—Connections for building structures in general of slab-shaped building elements with each other
- E04B1/6108—Connections for building structures in general of slab-shaped building elements with each other the frontal surfaces of the slabs connected together
- E04B1/612—Connections for building structures in general of slab-shaped building elements with each other the frontal surfaces of the slabs connected together by means between frontal surfaces
- E04B1/6125—Connections for building structures in general of slab-shaped building elements with each other the frontal surfaces of the slabs connected together by means between frontal surfaces with protrusions on the one frontal surface co-operating with recesses in the other frontal surface
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
- E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
- E04C2/26—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups
- E04C2/284—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups at least one of the materials being insulating
- E04C2/296—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups at least one of the materials being insulating composed of insulating material and non-metallic or unspecified sheet-material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
반도체 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 막 형성 장치는 공정 챔버 내부에 상기 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 스테이지와 막 형성을 위해 상기 공정 챔버로 공급되는 반응 가스를 상기 반도체 웨이퍼 상으로 균일하게 공급하기 위한 샤워 헤드를 구비한다. 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 막의 종류에 따라 상기 샤워 헤드와 상기 반도체 웨이퍼 사이의 거리를 조절하기 위해 구동부는 상기 스테이지를 상승 및 하강시킨다. 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 막의 종류에 따라 온/오프 되도록 상기 공정 챔버와 연결되는 고주파 전원은 상기 반응 가스를 플라즈마 상태로 변환한다. 온도 조절부는 상기 스테이지의 온도를 조절한다.
Description
도 1은 종래 기술에 따른 막 형성 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 막 형성 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 챔버 120 : 스테이지
130 : 스테이지 히터 140 : 냉각 라인
150 : 샤워 헤드 160 : 반응 가스 공급부
170 : 샤워 헤드 히터 180 : 방열판
190 : 냉각 공간 200 : 절연 부재
210 : 고주파 전원 220 : 구동부
W : 반도체 웨이퍼
본 발명은 반도체 소자 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 막 형성 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 웨이퍼으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 또는 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
상기 증착 공정은 상기 반도체 웨이퍼에 형성된 배선 사이의 구멍을 매입하기 위해서, 또는 배리어층으로서 Ti, Al, Cu 등의 금속이나, WSi, TiN, TiSi 등의 금속 화합물을 퇴적시켜 박막을 형성하고 있다.
종래, 이들 금속이나 금속 화합물의 박막은 물리적 기상 증착(physical vapor deposition; 이하 PVD)을 사용하여 막을 형성하였다. 그러나, 최근에는 장치의 미세화 및 고집적화가 요구되고, 디자인 기준이 특히 엄격해지고 있다. 이 때문에, 매입성이 불량한 PVD로는 충분한 특성을 얻기 어렵다. 따라서, 이러한 박막은 보다 양질의 막을 형성하는 것을 기대할 수 있는 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; 이하 CVD)을 이용하여 형성되고 있다.
상기에서 반도체 웨이퍼 상에 금속막 및 금속 화합물 중 Ti 및 TiN 은 개별적으로 형성하여 사용될 수 있지만 연속적으로 형성하여 사용한다. 상기 Ti 및 TiN 막을 연속적으로 형성하는 경우, Ti막을 상기 반도체 웨이퍼 상에 증착하기 위한 증착 공정과 TiN막을 상기 반도체 웨이퍼 상에 증착하기 위한 증착 공정은 서로 다른 챔버에서 이루어진다. 그 이유는 TiN을 형성하는 공정의 경우 열적으로 TiCl4를 분해시키는 방식을 취하고 있고, Ti를 형성하는 공정의 경우 플라즈마 강화 방식을 취하고 있기 때문이다.
종래의 CVD를 이용한 막 형성 장치 중에서 Ti 막 또는 TiN막을 형성하는 막 형성 장치는 공통적으로 챔버, 상기 챔버 내부에 구비되어 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 스테이지, 상기 스테이지의 내부에 구비되며 상기 반도체 웨이퍼를 가열하기 위한 스테이지 히터 및 상기 스테이지의 상부에 상기 스테이지와 대향하도록 구비되며 막 형성을 위한 반응 가스를 상기 반도체 웨이퍼 상으로 균일하게 공급하기 위한 샤워 헤드로 구성된다.
상기에서 Ti를 형성하는 막 형성 장치는 상기 샤워 헤드와 연결되며 상기 반응 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 고주파 전력을 더 구비한다.
상기 Ti 막 형성 장치는 상기 샤워 헤드와 히터의 거리가 13.5mm 이고, 상기 샤워 헤드의 재질은 니켈 합금이며, 상기 스테이지 히터의 온도는 630℃이다. 또한 상기 Ti 막 형성 장치는 플라즈마 강화 방식을 이용하며, 형성되는 Ti 막의 두께는 85Å이다.
이에 반해 상기 TiN 막 형성 장치는 상기 샤워 헤드와 히터의 거리가 50mm 이고, 상기 샤워 헤드의 재질은 알루미늄이며, 상기 스테이지 히터의 온도는 700℃이다. 또한 상기 TiN 막 형성 장치는 열 분해 방식을 이용하며, 형성되는 TiN 막의 두께는 250Å이다.
도 1은 종래 기술에 따른 막 형성 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 Ti 및 TiN 막을 증착하는 공정은 한 쌍(pair)의 챔버에서 연속적으로 이루어진다. 즉 Ti 챔버(10)와 TiN 챔버(20)가 한 쌍으로 구비된다. 따라서 상기 Ti 챔버(10)의 습식 또는 건식 세정이 이루어지는 동안 상기 TiN 챔버(20)는 대기 상태로 있게 되고, 반대로 TiN 챔버(20)의 습식 또는 건식 세정이 이루어지는 동안에는 상기 Ti 챔버(10)는 대기 상태로 있게 된다. 따라서 Ti 및 TiN 챔버(10, 20)의 가동율이 감소되는 문제점이 있다.
또한 Ti 챔버(10)에서 Ti 막 형성 공정이 완료되면 게이트 밸브(40)를 개방하여 로봇 암(30)에 의해 반도체 웨이퍼(W)가 인출된 후에 상기 게이트 밸브(40)를 차단한다. 이후 상기 TiN 챔버(20)의 게이트 밸브(40)가 개방된 상태에서 상기 로봇 암(30)에 의해 상기 반도체 웨이퍼(W)가 상기 TiN 챔버(20)로 삽입되고 삽입이 완료되면 상기 게이트 밸브(40)가 차단된다. 상기와 같은 과정이 각각의 반도체 웨이퍼(W)마다 이루어지므로 상기 반도체 웨이퍼(W) 또는 Ti 및 TiN 챔버(10, 20)가 오염 물질에 노출될 가능성이 크며, 각각의 반도체 웨이퍼(W)마다 공정의 시간 지연이 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 Ti 막 및 TiN 막을 인시튜로 형성할 수 있는 막 형성 장치를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 막 형성 장치는 반도체 웨이퍼의 막 형성 공정이 수행되는 공정 챔버를 구비한다. 스테이지는 상기 공정 챔버 내부에 구비되어 상기 반도체 웨이퍼를 지지한다. 샤워 헤드는 상기 공정 챔버의 내부에 상기 스테이지와 마주하도록 구비되며, 상기 공정 챔버로 공급되는 막 형성을 위한 반응 가스를 상기 반도체 웨이퍼 상으로 균일하게 공급한다. 구동부는 상기 스테이지와 연결되며, 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 막의 종류에 따라 상기 샤워 헤드와 상기 반도체 웨이퍼 사이의 거리를 조절하기 위해 상기 스테이지를 승강시킨다. 고주파 전원은 상기 샤워 헤드와 연결되고, 상기 반응 가스를 플라즈마 상태로 변환하며 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 막의 종류에 따라 온/오프 된다. 온도 조절부는 상기 스테이지와 연결되며 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 막의 종류에 따라 상기 스테이지의 온도를 조절한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 상기 막 형성 장치는 하나의 챔버에서 인시튜로 여러 가지 막을 형성할 수 있다. 따라서 상기 반도체 웨이퍼 상에 막을 형 성하는 공정 시간을 단축할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 막 형성 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 막 형성 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 상기 막 형성 장치(100)는 기밀하게 구성된 대략 원통형 혹은 박스 형상의 챔버(110)를 갖고 있다. 챔버(110)의 속에는 피처리체인 반도체 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하기 위한 스테이지(120)가 설치되어 있다. 챔버(110)의 바닥부 중앙에는, 하방으로 돌출하는 스테이지 유지 부재(112)가 밀봉 링을 거쳐 장착되어 있다. 스테이지(120)의 바닥면에 접합된 원통형의 지지 부재(122)가 스테이지 유지 부재(112)를 관통하여 외부까지 연장된다. 챔버(110) 및 스테이지 유지 부재(112)는 도시되지는 않았지만 가열 기구를 갖고 있다. 상기 가열 기구에 전원(미도시)으로부터 전력 공급됨으로써 챔버(110) 및 스테이지 유지 부재(112)는 소정의 온도로 가열된다.
상기 스테이지(120)의 외연부에는 플라즈마의 생성을 안정시키는 링(124)이 설치되어 있다. 또한, 스테이지(120)내에는 스테이지 히터(130)가 내장되어 있다. 이 스테이지 히터(130)가 도시하지 않은 전원으로부터 전력 공급됨으로써, 스테이지(120) 상에 놓여지는 피처리체인 반도체 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 가열된다.
상기 스테이지 히터(130)는 상기 반도체 웨이퍼(W) 상에 Ti 막을 형성하는 경우에는 630℃ 정도의 온도로 가열되고, TiN 막을 형성하는 경우에는 700℃ 정도 의 온도로 가열된다.
상기 스테이지(120)의 내부에는 상기 스테이지(120)에 의해 지지되는 반도체 웨이퍼(W) 또는 상기 스테이지(120)를 냉각하기 위한 냉각 라인(140)이 구비된다. 상기 냉각 라인(140)은 냉매를 순환시켜 상기 반도체 웨이퍼(W) 또는 상기 스테이지(120)를 원하는 온도로 냉각시킨다. 상기 막 형성 장치(100)는 반도체 웨이퍼(W) 상에 Ti 막을 형성하는 공정 후 TiN 막을 형성하는 공정이 수행된다. 따라서 상기 냉각 라인(140)은 TiN 막 형성 공정이 완료된 반도체 웨이퍼(W)를 냉각한다. 또한 상기 냉각 라인(140)은 선행하는 반도체 웨이퍼(W)에 대한 상기 TiN 막 형성 공정 후 후속의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 Ti 막 형성 공정을 위해 고온의 스테이지(120)를 냉각한다.
상기 반도체 웨이퍼(W)를 냉각하기 위해 상기 스테이지(120)에 의해 지지되는 반도체 웨이퍼(W)의 뒷면에 직접 냉각 가스를 공급할 수도 있다. 상기 냉각 가스로는 불활성 가스가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 챔버(110)의 상부에는 스테이지(120)에 대향하도록 샤워헤드(150)가 설치되어 있다. 이 샤워헤드(15O)는 상단 플레이트(151), 중단 플레이트(152) 및 하단 플레이트(153)를 갖고 있다. 샤워헤드(150)의 평면 형상은 원형이다.
상단 플레이트(151)는 중단 플레이트(152) 및 하단 플레이트(153)와 함께 샤워헤드 본체 부분을 구성하는 수평부(151a)와, 이 수평부(151a)의 외주 상방으로 연속하는 환형의 지지부(151b)를 갖고 있다. 상단 플레이트(151)는 전체적으로 오목 형상이다.
상단 플레이트(151)는 베이스 부재로서 기능한다. 이 상단 플레이트(151)의 수평부(151a)의 외주의 하부에, 환형으로 형성된 오목 형상의 중단 플레이트(152)의 외주의 상부가 나사 고정된다. 또한, 중단 플레이트(152)의 하면에 상기 하단 플레이트(153)의 상면이 나사 고정된다. 상단 플레이트(151)의 수평부(151a)의 하면과 오목부를 갖는 중단 플레이트(152)의 상면 사이에 제1 공간(154)이 기밀하게 형성되어 있다. 중단 플레이트(152)의 하면에는, 복수의 홈이 방사상으로 균등하게 형성되어 있다. 중단 플레이트(152)와 하단 플레이트(153)도 기밀하게 접합되고, 중단 플레이트(152)의 하면에 형성된 복수의 홈과 하단 플레이트(153)의 상면 사이에 제2 공간(155)이 형성되어 있다. 중단 플레이트(152)에는 제1 공간(154)으로부터 중단 플레이트(152)에 형성되는 복수의 구멍을 거쳐 하단 플레이트(153)를 향해 관통하는 다수의 제1 가스 통로(152a)와, 제1 공간(154)으로는 연통하지 않고 상기 제2 공간(155)과 연통하는 제2 가스 통로(152b)가 형성되어 있다. 하단 플레이트(153)에는 제1 가스 통로(152a)로 연통하는 다수의 제1 가스 토출 구멍(153a)과, 상기 제2 공간(155)으로 연통하는 다수의 제2 가스 토출 구멍(153b)이 형성되어 있다.
상단 플레이트(151)의 상면에는 제1 가스 도입관(156)과 제2 가스 도입관(157)이 접속되어 있다. 그리고, 제1 가스 도입관(156)은 제1 공간(154)으로 연통하고 있고, 제2 가스 도입관(157)은 중단 플레이트(152)의 제2 가스 통로(152b) 및 상기 제2 공간(155)으로 연통하고 있다. 따라서, 제1 가스 도입관(156)으로부터 도입되는 가스는 제1 공간(154) 및 제1 가스 통로(152a)를 통과하여 제1 가스 토출 구멍(153a)으로부터 토출된다.
한편, 제2 가스 도입관(157)으로부터 도입되는 가스는 제2 가스 통로(152b)를 통해 상기 제2 공간(155)으로 도입되고, 제2 가스 토출 구멍(153b)으로부터 토출된다. 즉, 샤워 헤드(10)는 제1 도입관(156)으로부터 공급되는 가스와 제2 도입관(157)으로부터 공급되는 가스가 독립적으로 챔버(110) 내에 공급되는 매트릭스 타입으로 되어 있다. 즉, 제1 도입관(156)으로부터 공급되는 가스와 제2 도입관(157)으로부터 공급되는 가스는 샤워헤드(150)내에서 혼합되지 않은 상태로 별도로 공급된다.
반응 가스 공급부(160)는 클리닝 가스인 ClF3 가스를 공급하는 ClF3 가스 공급원(161), 공정 가스인 TiCl4 가스를 공급하는 TiCl4 가스 공급원(162), 캐리어 가스인 Ar 가스를 공급하는 Ar 가스 공급원(163), 환원 가스인 H2 가스를 공급하는 H2 가스 공급원(164) 및 TiN 막의 형성시에 사용하는 NH3 가스를 공급하는 NH3 가스 공급원(165)을 갖고 있다.
ClF3 가스 공급원(161), TiCl4 가스 공급원(162), Ar 가스 공급원(163)은 상기 제1 도입관(156)과 연결된다. 따라서, ClF3 가스 공급원(161), TiCl4 가스 공급원(162), Ar 가스 공급원(163)으로부터의 각 가스는 제1 도입관(156)을 통과하여 샤워헤드(150)의 중단 플레이트(152)의 제2 가스 통로(152b)에 이른다. 이어서 상기 제2 공간(155)에 도입되고, 하단 플레이트(153)의 제2 가스 토출 구멍(153b)으 로부터 토출된다.
또한, H2 가스 공급원(164), NH3 가스 공급원(165)은 상기 제2 도입관(157)과 연결된다. 따라서 H2 가스 공급원(164), NH3 가스 공급원(165)으로부터의 각 가스는 제2 도입관(157)을 통과하여 샤워헤드(150)의 제1 공간(154)에 도입된다. 이어서 중단 플레이트(152)의 제1 가스 통로(152a)를 통과하여, 하단 플레이트(153)의 제1 가스 토출 구멍(153a)으로부터 토출된다.
따라서, Ti 막을 형성하는 경우 TiCl4 가스와 H2 가스는 가스의 공급 도중에는 혼합되지 않은 상태로 챔버(110) 내로 토출된 후에 혼합된다. 플라즈마가 형성되어 원하는 반응이 일어나고, 반도체 웨이퍼(W) 상에 Ti 박막이 형성된다.
TiN 막을 형성하는 경우 TiCl4 가스와 NH3 가스는 가스의 공급 도중에는 혼합되지 않은 상태로 챔버(110) 내로 토출된 후에 혼합된다. 고온에 의해 열분해되어 원하는 반응이 일어나고, 반도체 웨이퍼(W) 상에 TiN 박막이 형성된다.
상기에서 캐리어 가스로 Ar이 사용되었지만 N2 또는 He가 사용될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만 각 가스 공급원과 가스 도입관의 사이에는 각각 유량 제어기와 개폐 밸브가 구비되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 가스 도입관으로 공급되는 가스의 종류를 변경할 수 있다.
상단 플레이트(151)의 수평부(151a)의 상면에는, 스테이지(120)상에 탑재되는 반도체 웨이퍼(W) 전면에 대응하도록 샤워헤드 히터(170)가 배치되어 있다. 샤 워헤드 히터(170)는 예컨대 얇은 판 형상의 히터재를 운모(mica) 절연판으로 샌드위치 구조로 끼워서 구성될 수 있다. 상기 샤워 헤드 히터(170)는 전원(172)과 연결된다.
샤워헤드 히터(170)의 상방에는 제3 공간(190)이 형성되어 있다. 제3 공간(190)의 상방에는 절연 부재(200)가 설치되어 있다. 상기 제3 공간(190)은 상기 샤워헤드(150)의 냉각을 위한 건식 가스가 순환하기 위한 공간이다. 상기에서는 제3 공간(190) 형태로 형성되었지만, 상기 절연 부재(200)의 내부에 라인 형태로 구비될 수도 있다.
상기 제3 공간(190)은 건식 가스 공급 라인(202)과 연결된다. 따라서 상기 건식 공기는 냉매체로서 절연 부재(200)를 관통하여 제3 공간(190)으로 도입된다. 그리고, 샤워헤드 히터(170)로부터 제3 공간(190) 내로 방출된 열을 빼앗아 배출구(미도시)를 거쳐 배출된다.
상기 절연 부재(200)의 상부에는 방열판(180)이 구비된다. 상기 방열판(180)은 알루미늄 재질로 형성된다. 상기 방열판(180)은 상기 샤워 헤드(10)로부터 발생하는 열을 고르게 분산시켜 공기 중으로 발열이 쉽게 이루어지도록 한다.
상기에서는 냉각 가스로 건식 공기가 사용되었지만, 상기 건식 공기 대신 헬륨, 아르곤, 수소, 질소 등이 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
또한, 샤워헤드(150)의 상단 플레이트(151)의 상면에는 전력 공급봉(45)이 접속되어 있다. 이 전력 공급봉(214)에는 정합기(212)를 거쳐 고주파 전원(210)이 접속되어 있다. 그리고, 이 고주파 전원(210)으로부터 샤워헤드(150)에 고주파 전 력이 공급된다.
상기 고주파 전원(210)은 온/오프가 가능하도록 구비된다. 반도체 웨이퍼(W)에 Ti 막을 형성하는 경우 상기 고주파 전원(210)이 온 상태가 되어 상기 반응 가스 공급부(160)에서 공급되는 TiCl4 가스 및 H2 가스가 플라즈마 상태가 되도록 한다.
한편 반도체 웨이퍼(W)에 TiN 막을 형성하는 경우 상기 반응 가스 공급부(160)로부터 공급되는 TiCl4 및 NH3 가스가 고온에 의해 열분해되므로 상기 고주파 전원(210)이 오프 상태가 된다.
챔버(110)의 바닥부에 장착된 원통형의 스테이지 유지 부재(112)의 바닥부의 측벽에는 배기관(114)이 접속되어 있다. 배기관(114)에는 배기 장치(116)가 접속되어 있다. 상기 배기 장치(116)의 작동에 의해 챔버(110) 내부의 미반응 가스 및 공정 부산물이 배기된다. 그리고 상기 배기 장치(116)를 작동시킴으로써 챔버(110)내가 소정의 진공도까지 감압될 수 있다.
상기 유지 부재(112)의 외부로 연장된 지지 부재(122)에는 구동부(220)가 연결된다. 상기 구동부(220)는 상기 지지부재(122) 및 스테이지(120)를 상승 및 하강시킨다. 따라서 상기 스테이지(120)와 샤워 헤드(150)와의 간격을 조절할 수 있다. 구체적으로 상기 반도체 웨이퍼(W) 상에 Ti 막을 형성하는 경우에는 상기 스테이지(120)와 상기 샤워 헤드(150)의 간격이 13.5mm 정도로 유지시키고, 상기 반도체 웨이퍼(W) 상에 TiN 막을 형성하는 경우에는 상기 스테이지(120)와 상기 샤워 헤드 (150)의 간격이 50mm 정도로 유지시킨다.
한편 상기 지지부재(122)에는 상기 구동부(220)에 의해 상승 또는 하강 범위를 한정하기 위한 걸림턱이 구비될 수도 있다.
상기 실시예에서 상기 스테이지(120)가 상승 또는 하강하여 상기 스테이지(120)와 샤워 헤드(150) 사이의 간격을 조절하는 것으로 도시되었지만, 상기 샤워 헤드(150)에 상기 샤워 헤드를 하강 또는 상승시킬 수 있는 구동부를 구비하여 상기 스테이지(120)와 샤워 헤드(150) 사이의 간격을 조절할 수도 있다. 또한 상기 스테이지(120) 및 샤워 헤드(150)에 각각 구동부를 구비하여 상기 스테이지(120)와 샤워 헤드(150) 사이의 간격을 조절할 수도 있다.
이하에서는 Ti/TiN 막을 형성할 수 잇는 상기 막 형성 장치(100)의 처리 동작에 대하여 설명한다.
우선 챔버(110) 일측에 구비된 게이트 밸브(미도시)가 개방되고, 반도체 웨이퍼(W)가 챔버(110)내로 반입되어 스테이지(120) 상에 지지된다. 이어서 Ti 막 형성을 위해 상기 구동부(220)는 상기 스테이지(120)를 상승 또는 하강시켜 상기 스테이지(120)와 상기 샤워 헤드(150)의 간격이 13.5mm 정도를 유지하도록 한다. 다음으로, 상기 스테이지 히터(130)는 상기 스테이지(120)를 약 630℃ 정도로 가열된다. 상기 샤워헤드 히터(170)는 점착력이 우수한 Ti막이 상기 샤워 헤드(150)에 증착되도록 샤워 헤드(150)를 약 400 내지 450℃ 정도로 가열한다. 이어서, 상기 가스 공급부(160)로부터 Ti 막 증착을 위한 반응 가스, 즉 H2 가스, TiCl4 가스 및 그 밖의 가스가 소정 유량으로 공급된다. 상기 고주파 전원(210)으로부터 샤워헤드(150)로 고주파 전력이 공급되어 상기 챔버(110) 내에 플라즈마가 생성된다. 따라서 반도체 웨이퍼(W) 상에 Ti막이 형성된다. 상기 Ti 막은 약 85Å 정도의 두께로 형성된다. 이어서, 고주파 전원(210)의 전력 공급 및 TiCl4 가스의 공급이 정지한다.
이후 상기 반응 가스 공급부(160)로부터 클리닝 가스인 ClF3 가스가 상기 공정 챔버(110)로 공급되고, 배출 장치(116)의 작동에 의해 상기 Ti 막 형성 공정의 미반응 가스 및 공정 부산물이 배기구(114)를 통해 배출된다.
상기 공정 챔버(110)의 내부가 클리닝되면 TiN 막 형성을 위해 상기 구동부(220)는 상기 스테이지(120)를 하강시켜 상기 스테이지(120)와 상기 샤워 헤드(150)의 간격이 50mm 정도를 유지하도록 한다. 다음으로, 상기 스테이지 히터(130)는 상기 스테이지(120)를 약 700℃ 정도로 가열한다. 상기 방열판(180) 및 건식 가스를 이용하여 파티클로 작용할 수 있는 TiN막이 상기 샤워 헤드(150)에 증착되지 않도록 샤워 헤드(150)를 약 450℃ 이하가 되도록 냉각한다. 이어서, 상기 가스 공급부(160)로부터 TiN 막 증착을 위한 반응 가스, 즉 NH3 가스, TiCl4 가스 및 그 밖의 가스가 소정 유량으로 공급된다. TiN 막은 열분해 방식으로 이루어지므로 샤워헤드(150)로 고주파 전력이 공급되지 않도록 상기 고주파 전원(210)은 오프 상태로 된다. 따라서 반도체 웨이퍼(W) 상에 TiN막이 형성된다. 상기 TiN 막의 두께는 약 250Å 정도의 두께로 형성된다.
이후 상기 반응 가스 공급부(160)로부터 클리닝 가스인 ClF3 가스가 상기 공정 챔버(110)로 공급되고, 배출 장치(116)의 작동에 의해 상기 TiN 막 형성 공정의 미반응 가스 및 공정 부산물이 배기구(114)를 통해 배출된다.
이어서 상기 게이트 밸브(미도시)를 개방하여 Ti/TiN 막 형성 공정이 완료된 반도체 웨이퍼(W)를 챔버(110)의 외부로 반출한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 막 형성 장치는 하나의 챔버에서 Ti 막 형성 공정 및 TiN 막 형성 공정을 수행할 수 있다. 하나의 챔버에서 두 가지 공정을 수행할 수 있으므로 막 형성 장치의 생산성 및 막 형성 공정의 효율이 높아진다.
또한 공정 챔버의 개폐 회수 및 반도체 웨이퍼의 이동 회수를 줄일 수 있으므로 상기 공정 챔버 및 반도체 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (4)
- 반도체 웨이퍼의 막 형성 공정을 수행하기 위한 공정 챔버;상기 공정 챔버 내부에 구비되며, 상기 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 스테이지;상기 공정 챔버의 내부에 상기 스테이지와 마주하도록 구비되며, 상기 막 형성을 위한 반응 가스를 상기 반도체 웨이퍼 상으로 균일하게 공급하기 위한 샤워 헤드;상기 스테이지와 연결되며, 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 막의 종류에 따라 상기 샤워 헤드와 상기 반도체 웨이퍼 사이의 거리를 조절하기 위해 상기 스테이지를 승강시키기 위한 구동부;상기 샤워 헤드와 연결되고, 상기 반응 가스를 플라즈마 상태로 변환하며 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 막의 종류에 따라 온/오프 되는 고주파 전원; 및상기 스테이지와 연결되며, 상기 반응 가스에 따라 상기 스테이지의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 형성 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성하고자 하는 막의 종류에 따른 반응 가스를 상기 공정 챔버로 공급하기 위한 반응 가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막 형성 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 온도 조절부는 상기 스테이지를 가열하기 위한 히터; 및상기 스테이지를 냉각하기 위한 냉각 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 형성 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 막은 티타늄막(Ti) 또는 티타늄 질화막(TiN) 인 것을 특징으로 하는 막 형성 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050006172A KR20060085358A (ko) | 2005-01-24 | 2005-01-24 | 막 형성 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050006172A KR20060085358A (ko) | 2005-01-24 | 2005-01-24 | 막 형성 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20060085358A true KR20060085358A (ko) | 2006-07-27 |
Family
ID=37175080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020050006172A KR20060085358A (ko) | 2005-01-24 | 2005-01-24 | 막 형성 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20060085358A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009042137A2 (en) * | 2007-09-25 | 2009-04-02 | Lam Research Corporation | Temperature control modules for showerhead electrode assemblies for plasma processing apparatuses |
| KR101281124B1 (ko) * | 2011-01-10 | 2013-07-02 | 엘아이지에이디피 주식회사 | 화학기상 증착장치 |
| KR20160041795A (ko) * | 2014-10-07 | 2016-04-18 | 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. | 다중 온도 범위 서셉터, 서셉터를 포함하는 어셈블리, 반응기 및 시스템, 그리고 이를 이용한 방법들 |
-
2005
- 2005-01-24 KR KR1020050006172A patent/KR20060085358A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009042137A2 (en) * | 2007-09-25 | 2009-04-02 | Lam Research Corporation | Temperature control modules for showerhead electrode assemblies for plasma processing apparatuses |
| WO2009042137A3 (en) * | 2007-09-25 | 2009-06-04 | Lam Res Corp | Temperature control modules for showerhead electrode assemblies for plasma processing apparatuses |
| US8313610B2 (en) | 2007-09-25 | 2012-11-20 | Lam Research Corporation | Temperature control modules for showerhead electrode assemblies for plasma processing apparatuses |
| TWI473538B (zh) * | 2007-09-25 | 2015-02-11 | Lam Res Corp | 電漿處理設備的噴淋頭電極組件、及其溫度控制模組與溫度控制方法 |
| KR101281124B1 (ko) * | 2011-01-10 | 2013-07-02 | 엘아이지에이디피 주식회사 | 화학기상 증착장치 |
| KR20160041795A (ko) * | 2014-10-07 | 2016-04-18 | 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. | 다중 온도 범위 서셉터, 서셉터를 포함하는 어셈블리, 반응기 및 시스템, 그리고 이를 이용한 방법들 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100628888B1 (ko) | 샤워 헤드 온도 조절 장치 및 이를 갖는 막 형성 장치 | |
| JP4889683B2 (ja) | 成膜装置 | |
| JP5044931B2 (ja) | ガス供給装置及び基板処理装置 | |
| US9589819B1 (en) | Substrate processing apparatus | |
| KR101089977B1 (ko) | 성막 장치 및 성막 방법, 가스 공급 장치 및 기억 매체 | |
| TWI489546B (zh) | 將氣體徑向傳送至腔室之裝置 | |
| TWI555058B (zh) | 雙負載閘配置之減弱及剝離處理腔室 | |
| JP2011236506A (ja) | クリーニング方法 | |
| US20090250008A1 (en) | Gas treatment apparatus | |
| US10312116B2 (en) | Methods and apparatus for rapidly cooling a substrate | |
| US8211232B2 (en) | Substrate processing apparatus | |
| US20060231032A1 (en) | Film-forming method and apparatus using plasma CVD | |
| KR20110019445A (ko) | 에피택셜 증착 프로세스 및 장치 | |
| KR100705170B1 (ko) | 막 형성 장치 | |
| JP4815724B2 (ja) | シャワーヘッド構造及び成膜装置 | |
| US11990321B2 (en) | Fast response pedestal assembly for selective preclean | |
| KR20170029622A (ko) | 캐러셀 배치 증착 반응기를 사용하여 코발트 층을 증착하기 위한 방법들 및 장치 | |
| JP4260404B2 (ja) | 成膜装置 | |
| US20080214012A1 (en) | Apparatus and method for fabricating semiconductor devices and substrates | |
| KR20060085358A (ko) | 막 형성 장치 | |
| KR100799703B1 (ko) | 막 형성 방법 및 반응 부산물의 제거 방법 | |
| JP3636864B2 (ja) | 処理装置およびステージ装置 | |
| TW201539618A (zh) | 基板處理裝置 | |
| JP4782761B2 (ja) | 成膜装置 | |
| JP2004339566A (ja) | 基板処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |