KR20070042668A - Apparatus for forming a layer using a plasma - Google Patents

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KR20070042668A KR1020050098527A KR20050098527A KR20070042668A KR 20070042668 A KR20070042668 A KR 20070042668A KR 1020050098527 A KR1020050098527 A KR 1020050098527A KR 20050098527 A KR20050098527 A KR 20050098527A KR 20070042668 A KR20070042668 A KR 20070042668A
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이도형
한재현
조재훈
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삼성전자주식회사
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Abstract

플라즈마를 이용하여 기판 상에 막을 형성하는 장치에 있어서, 공정 챔버 상부에는 반응 가스를 균일하게 제공하기 위한 샤워 헤드와 반응 가스를 플라즈마로 형성하기 위한 고주파 전극이 배치된다. 샤워 헤드는 제1 및 제2 가스 공급관들과 반응 가스 공급관을 통해 반응 가스 공급부와 연결되며, 제1 및 제2 가스 공급관들 사이에는 전기적 절연을 제공하기 위한 세라믹 재질의 절연 부재가 배치된다. 상기 공정 챔버 내부를 세정하기 위한 세정 가스 공급부는 세정 가스 공급관을 통해 제2 가스 공급관의 측면 부위에 연결되고, 상기 반응 가스 공급관은 상기 제2 가스 공급관의 상단부를 통해 상기 절연 부재를 향하여 연장하며, 반응 가스 공급관의 단부는 상기 세정 가스 공급관가 연결된 부위보다 상기 샤워 헤드에 더 인접하게 배치된다. 따라서, 공정 진행 중에 상기 반응 가스가 세정 가스 공급관으로 역류하는 현상이 억제될 수 있다.In an apparatus for forming a film on a substrate using plasma, a shower head for uniformly providing a reaction gas and a high frequency electrode for forming a reaction gas into plasma are disposed above the process chamber. The shower head is connected to the reaction gas supply part through the first and second gas supply pipes and the reaction gas supply pipe, and an insulating member made of ceramic material is disposed between the first and second gas supply pipes to provide electrical insulation. A cleaning gas supply unit for cleaning the inside of the process chamber is connected to a side portion of the second gas supply pipe through a cleaning gas supply pipe, and the reaction gas supply pipe extends toward the insulating member through an upper end of the second gas supply pipe. An end portion of the reaction gas supply pipe is disposed closer to the shower head than a portion to which the cleaning gas supply pipe is connected. Therefore, the phenomenon in which the reaction gas flows back into the cleaning gas supply pipe during the process can be suppressed.

Description

플라즈마를 이용한 막 형성 장치{Apparatus for forming a layer using a plasma}Film forming apparatus using plasma {Apparatus for forming a layer using a plasma}

도 1은 종래의 플라즈마 막 형성 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram illustrating a conventional plasma film forming apparatus.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 막 형성 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.2 is a schematic diagram illustrating a plasma film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 반도체 기판 200 : 플라즈마 막 형성 장치10 semiconductor substrate 200 plasma film forming apparatus

202 : 반응 챔버 204 : 척202 reaction chamber 204 chuck

206 : 히터 208 : 진공 시스템206: heater 208: vacuum system

210 : 샤워 헤드 212 : 고주파 전극210: shower head 212: high frequency electrode

214 : 전원 공급 장치 216 : 버퍼 공간214: power supply 216: buffer space

218 : 반응 가스 공급부 220 : 제1 가스 공급관218: reaction gas supply unit 220: first gas supply pipe

222 : 제2 가스 공급관 224 : 절연 부재222: second gas supply pipe 224: insulating member

226 : 반응 가스 공급관 228 : 세정 가스 공급부226 reaction gas supply pipe 228 cleaning gas supply unit

230 : 세정 가스 공급관 232 : 제1 온도 조절부230: cleaning gas supply pipe 232: first temperature control unit

234 : 제2 가스 공급관234: second gas supply pipe

본 발명은 플라즈마를 이용하는 막 형성 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 플라즈마 상태의 반응 가스를 이용하여 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a film forming apparatus using plasma. More particularly, the present invention relates to an apparatus for forming a film on a semiconductor substrate such as a silicon wafer using a reaction gas in a plasma state.

일반적으로, 반도체 장치는 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 기판에 대하여 일련의 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로써 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 반도체 장치는 상기 반도체 기판 상에 절연막, 유전막, 도전막과 같은 다양한 막들을 형성하고, 전기적인 회로 패턴들을 형성하기 위하여 상기 막들을 패터닝함으로써 제조될 수 있다.In general, a semiconductor device may be manufactured by repeatedly performing a series of unit processes on a semiconductor substrate such as a silicon wafer. Specifically, the semiconductor device may be manufactured by forming various films such as an insulating film, a dielectric film, and a conductive film on the semiconductor substrate, and patterning the films to form electrical circuit patterns.

상기 단위 공정들은 상기 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정, 상기 막 상에 마스크 패턴을 형성하고 상기 막을 패터닝하기 위한 사진 식각 공정, 상기 막을 평탄화시키기 위한 평탄화 공정, 상기 막 또는 패턴들을 세정하기 위한 세정 공정, 상기 막 또는 패턴들의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함할 수 있다.The unit processes may include a deposition process for forming a film on the semiconductor substrate, a photolithography process for forming a mask pattern and patterning the film, a planarization process for planarizing the film, and a process for cleaning the film or patterns. Cleaning processes, inspection processes for inspecting defects of the film or patterns, and the like.

상기 증착 공정에는 물리 기상 증착(physical vapor deposition; PVD), 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 원자층 증착(atomic layer deposition; ALD) 등이 있으며, 상기 화학 기상 증착은 반응 에너지원에 따라 열 화학 기상 증착, 플라즈마 강화 화학 기상 증착, 포토 화학 기상 증착 등으로 분류 될 수 있으며, 공정 압력에 따라 상압 화학 기상 증착, 저압 화학 기상 증착 등으로 분류될 수 있다.The deposition process includes physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), and the like. It may be classified into thermal chemical vapor deposition, plasma enhanced chemical vapor deposition, photochemical vapor deposition and the like, and may be classified into atmospheric pressure chemical vapor deposition and low pressure chemical vapor deposition according to the process pressure.

상기 플라즈마를 이용하는 화학 기상 증착은 반응 가스를 플라즈마 상태로 형성하여 반응성을 향상시키는 것으로, 주로 저온 공정이 요구될 때 사용된다. 도 1은 종래의 플라즈마 막 형성 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.Chemical vapor deposition using the plasma improves the reactivity by forming the reaction gas in a plasma state, and is mainly used when a low temperature process is required. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a conventional plasma film forming apparatus.

도 1을 참조하면, 종래의 플라즈마 막 형성 장치(100)는 반응 챔버(102), 척(104), 샤워 헤드(106), 고주파 전극(108), 반응 가스 공급부(110), 세정 가스 공급부(112), 진공 시스템(114) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the conventional plasma film forming apparatus 100 includes a reaction chamber 102, a chuck 104, a shower head 106, a high frequency electrode 108, a reaction gas supply unit 110, and a cleaning gas supply unit ( 112, vacuum system 114, and the like.

구체적으로, 반응 챔버(102) 내에는 반도체 기판(10)을 지지하기 위한 척(104)이 구비되며, 상기 척(104) 내부에는 상기 반도체 기판(10)의 온도를 반응 온도로 가열하기 위한 히터(116)가 내장되어 있다. 또한, 반응 챔버(102)의 내부 압력은 진공 시스템(114)에 의해 조절될 수 있으며, 상기 진공 시스템(114)은 반응 챔버(102) 내부의 압력 조절과 함께 반응 중에 발생되는 반응 부산물 또는 미반응 가스를 반응 챔버(102)로부터 배출시키는 기능을 수행한다.Specifically, the chuck 104 for supporting the semiconductor substrate 10 is provided in the reaction chamber 102, and the heater for heating the temperature of the semiconductor substrate 10 to the reaction temperature in the chuck 104. 116 is built in. In addition, the internal pressure of the reaction chamber 102 may be regulated by the vacuum system 114, which is a reaction byproduct or unreacted reaction that occurs during the reaction with pressure control inside the reaction chamber 102. It serves to discharge the gas from the reaction chamber (102).

상기 반응 챔버(102)의 상부에는 샤워 헤드(106)와 고주파 전극(108)이 배치되며, 상기 반응 가스 공급부(110) 및 세정 가스 공급부(112)는 상기 고주파 전극(108)을 통해 샤워 헤드(106)와 연결된다.The shower head 106 and the high frequency electrode 108 are disposed above the reaction chamber 102, and the reaction gas supply unit 110 and the cleaning gas supply unit 112 are provided through the high frequency electrode 108. 106).

상기 고주파 전극(108) 상에는 반응 가스 및 세정 가스를 공급하기 위한 가스 공급관(118)이 연결되며, 상기 가스 공급관(118)의 상단부에는 반응 가스 공급부(110)가 연결되며, 상기 가스 공급관(118)의 측면 부위에는 세정 가스 공급부 (112)가 연결된다.A gas supply pipe 118 for supplying a reaction gas and a cleaning gas is connected to the high frequency electrode 108, and a reaction gas supply unit 110 is connected to an upper end of the gas supply pipe 118, and the gas supply pipe 118 is provided. Cleaning gas supply 112 is connected to the side portion of the.

한편, 상기 고주파 전극(108)에는 반응 챔버(102) 내부로 공급된 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시키기 위하여 RF(radio frequency) 파워를 인가하는 전원 공급 장치(120)가 연결된다.On the other hand, the high frequency electrode 108 is connected to a power supply device 120 for applying a radio frequency (RF) power to excite the reaction gas supplied into the reaction chamber 102 to the plasma state.

상세히 도시되지는 않았으나, 상기 고주파 전극(108)과 상기 가스 공급부들(110, 112) 사이에는 전기적인 절연을 제공하기 위한 절연 부재(미도시)가 개재될 수 있다. 그러나, 종래의 경우, 상기 절연 부재가 불소 수지 계열로 이루어지므로 그 수명이 매우 짧다는 단점이 있다.Although not shown in detail, an insulating member (not shown) may be interposed between the high frequency electrode 108 and the gas supplies 110 and 112 to provide electrical insulation. However, in the related art, since the insulating member is made of fluororesin, its lifespan is very short.

또 한편, 도시된 바와 같이, 반응 가스 공급부(110)는 반응 가스 공급관(122)을 통해 가스 공급관(118)의 상단부에 연결되어 있으므로 공정 진행 중에 반응 가스가 세정 가스 공급부(112)로 역류될 수 있다. 이때, 반응 가스는 반응 가스 공급관(122)에 설치된 온도 조절부(124)에 의해 일정 온도로 유지되고 있으나, 세정 가스 공급부(112)는 이러한 온도 조절 기능이 없다. 따라서, 세정 가스 공급부(112)로 역류된 반응 가스는 세정 가스 공급관(126) 내부에서 응축될 수 있으며, 이로 인한 파티클 오염이 발생될 수 있다.On the other hand, as shown, since the reaction gas supply unit 110 is connected to the upper end of the gas supply pipe 118 through the reaction gas supply pipe 122, the reaction gas may flow back to the cleaning gas supply 112 during the process. have. At this time, the reaction gas is maintained at a constant temperature by the temperature control unit 124 installed in the reaction gas supply pipe 122, the cleaning gas supply unit 112 does not have such a temperature control function. Therefore, the reaction gas flowed back to the cleaning gas supply unit 112 may be condensed inside the cleaning gas supply pipe 126, thereby causing particle contamination.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 가스 공급부들과 고주파 전극 사이에서 안정적인 전기적 절연을 제공할 수 있는 플라즈마 막 형성 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a plasma film forming apparatus that can provide a stable electrical insulation between the gas supply and the high frequency electrode.

본 발명의 다른 목적은 가스 공급관 내에서 반응 가스의 역류를 억제할 수 있는 플라즈마 막 형성 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a plasma film forming apparatus capable of suppressing backflow of a reaction gas in a gas supply pipe.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 플라즈마를 사용하는 막 형성 장치는, 기판 상에 막을 형성하기 위하여 상기 기판을 수용하는 반응 챔버와, 상기 반응 챔버의 상부에 배치되어 상기 기판으로 상기 막을 형성하기 위한 반응 가스를 제공하는 샤워 헤드와, 상기 샤워 헤드 상에 배치되며 상기 반응 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 고주파 전극과, 상기 고주파 전극을 통해 상기 샤워 헤드와 연결되며 상기 반응 가스를 상기 샤워 헤드로 제공하기 위한 반응 가스 공급부와, 상기 고주파 전극과 상기 반응 가스 공급부 사이를 전기적으로 절연시키기 위하여 세라믹 재질로 이루어진 절연 부재를 포함하여 구성될 수 있다.A film forming apparatus using a plasma according to an aspect of the present invention for achieving the above object, the reaction chamber for receiving the substrate to form a film on the substrate, and disposed above the reaction chamber to the substrate A shower head providing a reactive gas for forming a film, a high frequency electrode disposed on the shower head, the high frequency electrode for forming the reaction gas in a plasma state, and connected to the shower head through the high frequency electrode, It may include a reaction gas supply for providing a shower head, and an insulating member made of a ceramic material to electrically insulate between the high frequency electrode and the reaction gas supply.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고주파 전극 상에는 상기 샤워 헤드와 연통되며 상기 절연 부재를 사이에 두고 직렬로 연결된 제1 가스 공급관과 제2 가스 공급관이 배치될 수 있으며, 상기 절연 부재는 관 형태를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a first gas supply pipe and a second gas supply pipe which are in communication with the shower head and connected in series with the insulating member interposed therebetween may be disposed on the high frequency electrode, and the insulating member may be in the form of a tube. It can have

상기 제2 가스 공급관의 상단부는 닫혀 있으며, 상기 반응 가스 공급부는 상기 제2 가스 공급관의 상단부를 통해 상기 절연 부재를 향하여 연장하는 반응 가스 공급관을 포함한다.An upper end of the second gas supply pipe is closed, and the reactive gas supply part includes a reaction gas supply pipe extending toward the insulating member through an upper end of the second gas supply pipe.

또한, 상기 공정 챔버 내부를 세정하기 위한 세정 가스를 공급하는 세정 가스 공급부는 상기 제2 가스 공급관의 측면 부위에 연결된다. 상기 세정 가스 공급부는 상기 제2 가스 공급관의 측면에 연결되는 세정 가스 공급관과 상기 세정 가스 공급관을 감싸도록 구비되어 상기 세정 가스 공급관을 통해 흐르는 세정 가스의 온 도를 일정하게 유지시키기 위한 온도 조절부를 포함할 수 있다.In addition, the cleaning gas supply unit for supplying a cleaning gas for cleaning the inside of the process chamber is connected to the side portion of the second gas supply pipe. The cleaning gas supply unit includes a cleaning gas supply pipe connected to a side of the second gas supply pipe and a cleaning gas supply pipe to surround the cleaning gas supply pipe to maintain a constant temperature of the cleaning gas flowing through the cleaning gas supply pipe. can do.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 반응 가스 공급부와 고주파 전극 사이에 세라믹 재질의 절연 부재가 배치되므로 안정적인 전기적 절연이 제공될 수 있다. 또한, 반응 가스 공급관이 절연 부재와 인접하도록 연장하므로 반응 가스가 세정 가스 공급관으로 역류되는 것이 억제될 수 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, since an insulating member made of a ceramic material is disposed between the reaction gas supply unit and the high frequency electrode, stable electrical insulation may be provided. In addition, since the reaction gas supply pipe extends adjacent to the insulating member, the backflow of the reaction gas into the cleaning gas supply pipe can be suppressed.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나, 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있으며, 막(층)이 다른 막(층) 도는 기판 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 막(층) 또는 기판 상에 직접 형성되거나 그들 사이에 추가적인 막(층)이 개재될 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments and may be implemented in other forms. The embodiments introduced herein are provided to make the disclosure more complete and to fully convey the spirit and features of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness of each device or film (layer) and regions has been exaggerated for clarity of the invention, and each device may have a variety of additional devices not described herein. If (layer) is mentioned as being located on another film (layer) or substrate, it may be formed directly on another film (layer) or substrate, or an additional film (layer) may be interposed therebetween.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 막 형성 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.2 is a schematic diagram illustrating a plasma film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 막 형성 장치(200)는 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 기판(10) 상에 플라즈마 상태로 여기된 반응 가스를 이용하여 막을 형성하는데 사용될 수 있다. 상기 장치(200)는 반도체 기판(10)을 수용하며 밀폐된 반응 공간을 제공하는 반응 챔버(202)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the plasma film forming apparatus 200 according to an embodiment of the present invention may be used to form a film using a reaction gas excited in a plasma state on a semiconductor substrate 10 such as a silicon wafer. The device 200 includes a reaction chamber 202 that houses a semiconductor substrate 10 and provides a closed reaction space.

상기 반응 챔버(202) 내에는 반도체 기판(10)을 지지하기 위한 척(204)이 구비되며, 상기 척(204) 내에는 반도체 기판(10)을 공정 온도로 가열하기 위한 히터(206)가 내장될 수 있다. 예를 들면, 상기 히터(206)로는 전기 저항 열선이 사용될 수 있다. 이 밖에도 다양한 방식의 히터들이 적용될 수 있다.The reaction chamber 202 is provided with a chuck 204 for supporting the semiconductor substrate 10, and a heater 206 is embedded in the chuck 204 to heat the semiconductor substrate 10 to a process temperature. Can be. For example, an electric resistance heating wire may be used as the heater 206. In addition, various types of heaters may be applied.

또한, 도시되지는 않았으나, 상기 척(204)에는 플라즈마의 거동을 조절하기 위한 바이어스 파워가 인가될 수 있으며, 반도체 기판(10)을 정전기력 또는 진공압을 이용하여 고정시키기 위한 흡착 기구가 설치될 수 있다.In addition, although not shown, a bias power for controlling the behavior of the plasma may be applied to the chuck 204, and an adsorption mechanism for fixing the semiconductor substrate 10 by using electrostatic force or vacuum pressure may be installed. have.

이 밖에도, 상기 반응 챔버(202) 내부의 압력을 조절하고, 막 형성 공정의 수행 도중에 발생되는 반응 부산물 및 미반응 가스를 제거하기 위한 진공 시스템(208)이 상기 반응 챔버(202)와 연결되어 있다. 상기 진공 시스템은 격리 밸브(isolation valve), 진공 펌프 등을 포함할 수 있다. 또한, 도면 부호가 부여되지는 않았으나, 반응 챔버(202)의 일측 벽에는 반도체 기판(10)의 출입을 위한 게이트 도어가 설치되어 있다.In addition, a vacuum system 208 is connected to the reaction chamber 202 to control the pressure inside the reaction chamber 202 and to remove reaction by-products and unreacted gases generated during the film forming process. . The vacuum system may include an isolation valve, a vacuum pump, and the like. In addition, although the reference numeral is not given, a gate door for entering and exiting the semiconductor substrate 10 is provided on one wall of the reaction chamber 202.

상기 반응 챔버(202)의 상부에는 척(204) 상에 지지된 반도체 기판(10)과 마주하여 배치되며 상기 반응 가스를 반도체 기판(10) 상으로 균일하게 제공하기 샤워 헤드(210)가 배치되며, 상기 샤워 헤드(210) 상에는 상기 제공된 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시키기 위한 RF 파워를 인가하는 고주파 전극(212)이 배치된다. 상기 고주파 전극(212)은 RF 파워를 발생시키기 위한 전원 공급 장치(214)와 연결되어 있다.An upper portion of the reaction chamber 202 is disposed facing the semiconductor substrate 10 supported on the chuck 204, and a shower head 210 is disposed to uniformly provide the reaction gas onto the semiconductor substrate 10. On the shower head 210, a high frequency electrode 212 is applied to apply RF power for exciting the provided reactive gas in a plasma state. The high frequency electrode 212 is connected to a power supply 214 for generating RF power.

상기 샤워 헤드(210)와 고주파 전극(212) 사이에는 반응 가스를 일시적으로 수용하는 버퍼 공간(216)이 마련되어 있으며, 상기 버퍼 공간(216)은 고주파 전극(212)을 통해 반응 가스 공급부(218)와 연결되어 있다. 구체적으로, 고주파 전극(212)의 중앙 부위에는 반응 가스가 유입되는 가스 유입구가 형성되어 있으며, 상기 고주파 전극(212) 상에는 상기 가스 유입구와 연통되는 가스 공급관들(220, 222)이 배치된다.A buffer space 216 is temporarily provided between the shower head 210 and the high frequency electrode 212, and the buffer space 216 is a reaction gas supply part 218 through the high frequency electrode 212. Connected with In detail, a gas inlet through which a reaction gas flows is formed at a central portion of the high frequency electrode 212, and gas supply pipes 220 and 222 communicating with the gas inlet are disposed on the high frequency electrode 212.

도시된 바에 의하면, 고주파 전극(212) 상에는 상기 샤워 헤드(210)의 버퍼 공간(216)과 연통되며 직렬로 연결된 제1 가스 공급관(220)과 제2 가스 공급관(222)이 배치된다. 상기 제1 가스 공급관(220)과 제2 가스 공급관(222) 사이에는 상기 고주파 전극(212)과 반응 가스 공급부(218) 사이에서 전기적인 절연을 제공하기 위한 절연 부재(224)가 개재된다. 상기 절연 부재(224)는 관 형태를 가지며, 상기 가스 공급관들(220, 222)과 함께 상기 반응 가스의 통로로서 사용된다. 상기 절연 부재(224)는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 절연 부재(224)는 질화 알루미늄(AlN)으로 이루어질 수도 있다.As shown, the first gas supply pipe 220 and the second gas supply pipe 222 communicating with the buffer space 216 of the shower head 210 and connected in series are disposed on the high frequency electrode 212. An insulating member 224 is provided between the first gas supply pipe 220 and the second gas supply pipe 222 to provide electrical insulation between the high frequency electrode 212 and the reactive gas supply part 218. The insulating member 224 has a tubular shape and is used as a passage of the reaction gas together with the gas supply pipes 220 and 222. The insulating member 224 may be made of a ceramic material. In addition, the insulating member 224 may be made of aluminum nitride (AlN).

상기 제2 가스 공급관(222)의 상단부는 닫혀 있으며, 상기 반응 가스 공급부(218)는 상기 제2 가스 공급관(222)의 상단부를 통해 상기 절연 부재(224)를 향하여 연장하는 반응 가스 공급관(226)을 통해 상기 샤워 헤드(210)와 연통될 수 있다. 구체적으로, 상기 반응 가스 공급관(226)의 단부는 상기 제2 가스 공급관(222) 내에서 상기 절연 부재(224)에 인접하는 부위까지 연장할 수 있다.The upper end of the second gas supply pipe 222 is closed, and the reaction gas supply part 218 extends toward the insulating member 224 through the upper end of the second gas supply pipe 222. It may be in communication with the shower head 210 through. Specifically, an end portion of the reaction gas supply pipe 226 may extend to a portion of the second gas supply pipe 222 adjacent to the insulating member 224.

한편, 상기 제2 가스 공급관(222)의 측면 부위에는 반응 챔버(202) 내부를 세정하기 위하여 세정 가스를 제공하는 세정 가스 공급부(228)가 연결되어 있다. 구체적으로, 상기 세정 가스 공급부(228)는 상기 제2 가스 공급관(222)의 측면 부위에 연결된 세정 가스 공급관(230)을 통해 샤워 헤드(210)와 연통될 수 있다. 이때, 상기 반응 가스 공급관(226)의 단부는 상기 세정 가스 공급관(230)보다 샤워 헤드(210)에 더 인접하여 배치되므로, 공정 수행 중에 반응 가스가 세정 가스 공급관(230)으로 역류되는 현상을 크게 억제할 수 있다. 따라서, 반응 가스의 역류에 의한 파티클 오염을 억제할 수 있다.On the other hand, a cleaning gas supply unit 228 that provides a cleaning gas for cleaning the inside of the reaction chamber 202 is connected to the side portion of the second gas supply pipe 222. Specifically, the cleaning gas supply unit 228 may be in communication with the shower head 210 through the cleaning gas supply pipe 230 connected to the side portion of the second gas supply pipe 222. At this time, since the end portion of the reaction gas supply pipe 226 is disposed closer to the shower head 210 than the cleaning gas supply pipe 230, a phenomenon in which the reaction gas flows back to the cleaning gas supply pipe 230 during the process is greatly increased. It can be suppressed. Therefore, particle contamination by the backflow of reaction gas can be suppressed.

도시된 바에 의하면, 반응 가스 공급관(226)의 단부가 세정 가스 공급관(230)의 단부보다 단순히 낮게 위치되어 있으나, 상기 반응 가스 공급관(226)의 길이, 제2 가스 공급관(222)의 길이 및 세정 가스 공급관(230)이 연결된 위치 등은 당업자에 의해 최적의 위치로 조절될 수 있으며, 그 형상들 역시 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 반응 가스 공급관(226)의 단부를 세정 가스 공급관(230)의 연결 부위보다 샤워 헤드(210)에 더 인접하게 배치함으로써 반응 가스의 역류를 방지하는 본 발명의 기술적 범위 내에서 이들의 구성은 다양하게 변경될 수 있을 것이다.As shown, the end of the reaction gas supply pipe 226 is simply located lower than the end of the cleaning gas supply pipe 230, but the length of the reaction gas supply pipe 226, the length of the second gas supply pipe 222 and the cleaning The position where the gas supply pipe 230 is connected may be adjusted to an optimal position by those skilled in the art, and the shapes thereof may also be variously changed. That is, within the technical scope of the present invention in which the end portion of the reaction gas supply pipe 226 is disposed closer to the shower head 210 than the connection portion of the cleaning gas supply pipe 230, to prevent the backflow of the reaction gas. It may be changed in various ways.

상기 반응 가스는 반도체 기판(10) 상에 형성하고자 하는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 반도체 기판(10) 상에 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate) 산화막을 형성하기 위하여 기상의 TEOS 가스가 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 반응 가스 공급부(218)는 액상의 TEOS를 기상의 TEOS로 기화시키기 위하여 버블러 시스템 또는 액체 전달 시스템 등을 포함할 수 있다. 한편, 상기 세정 가스로는 불소 화합물 가스가 사용될 수 있다.The reaction gas may include a material to be formed on the semiconductor substrate 10. For example, a gaseous TEOS gas may be provided to form a TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate) oxide film on the semiconductor substrate 10. In this case, the reaction gas supply unit 218 may include a bubbler system or a liquid delivery system to vaporize the liquid TEOS to the gaseous TEOS. On the other hand, a fluorine compound gas may be used as the cleaning gas.

도시된 바에 의하면, 상기 반응 가스 공급부(218)와 세정 가스 공급부(228) 가 매우 개략적으로 표현되어 있으나, 상기 가스 공급부들(218, 228)에 대한 구성은 당업자에게 널리 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.As shown, although the reaction gas supply unit 218 and the cleaning gas supply unit 228 are very schematically represented, the configuration of the gas supply units 218 and 228 is well known to those skilled in the art. Omit.

상기 반응 가스 공급관(226)의 둘레에는 상기 반응 가스의 온도를 일정하게 유지하기 위한 제1 온도 조절부(232)가 배치되며, 상기 세정 가스 공급관(230)의 둘레에는 상기 세정 가스 공급관(232) 내부의 온도를 상기 반응 가스의 온도와 실질적으로 동일하게 유지시키기 위한 제2 온도 조절부(234)가 배치된다. 예를 들면, 상기 반응 가스의 온도는 약 80℃ 내지 200℃ 정도로 유지될 수 있다. 상기 제1 및 제2 온도 조절부(232)로는 히팅 재킷(234)이 사용될 수 있다. 따라서, 상기 세정 가스 공급관(230)으로 미량의 반응 가스가 유입되는 경우에도 상기 유입된 반응 가스의 응축이 발생되지 않으며, 반응 가스의 응축에 의한 파티클 오염이 충분히 억제될 수 있다.A first temperature control unit 232 is disposed around the reaction gas supply pipe 226 to maintain a constant temperature of the reaction gas, and the cleaning gas supply pipe 232 is disposed around the cleaning gas supply pipe 230. The second temperature controller 234 is disposed to maintain the internal temperature substantially the same as the temperature of the reaction gas. For example, the temperature of the reaction gas may be maintained at about 80 ℃ to 200 ℃. The heating jacket 234 may be used as the first and second temperature controllers 232. Therefore, even when a small amount of reaction gas is introduced into the cleaning gas supply pipe 230, condensation of the introduced reaction gas does not occur, and particle contamination by condensation of the reaction gas may be sufficiently suppressed.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 반응 가스를 제공하는 반응 가스 공급부와 고주파 전극 사이에 배치된 절연 부재를 세라믹 재질 또는 질화 알루미늄으로 형성함으로써 절연 부재의 수명을 크게 연장시킬 수 있으며, 이에 따라 안정적인 전기적 절연이 보장될 수 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, by forming the insulating member disposed between the reaction gas supply unit for providing the reaction gas and the high frequency electrode made of a ceramic material or aluminum nitride can greatly extend the life of the insulating member, accordingly Stable electrical isolation can be ensured.

또한, 반응 가스 공급관의 단부가 세정 가스 공급관의 단부보다 샤워 헤드에 더 인접하게 위치됨으로써 세정 가스 공급관으로의 반응 가스 역류를 억제할 수 있으며, 세정 가스 공급관 내부의 온도를 반응 가스의 온도와 실질적으로 동일하게 유지함으로써 반응 가스 응축에 의한 파티클 오염 발생을 크게 억제할 수 있다.In addition, the end of the reaction gas supply pipe is located closer to the shower head than the end of the cleaning gas supply pipe so that the reaction gas backflow into the cleaning gas supply pipe can be suppressed, and the temperature inside the cleaning gas supply pipe is substantially equal to the temperature of the reaction gas. By keeping the same, it is possible to greatly suppress particle contamination caused by reaction gas condensation.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

Claims (5)

기판 상에 막을 형성하기 위하여 상기 기판을 수용하는 반응 챔버;A reaction chamber containing the substrate to form a film on the substrate; 상기 반응 챔버의 상부에 배치되어 상기 기판으로 상기 막을 형성하기 위한 반응 가스를 제공하는 샤워 헤드;A shower head disposed above the reaction chamber to provide a reaction gas for forming the film into the substrate; 상기 샤워 헤드 상에 배치되며 상기 반응 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 고주파 전극;A high frequency electrode disposed on the shower head and configured to form the reaction gas into a plasma state; 상기 고주파 전극을 통해 상기 샤워 헤드와 연결되며 상기 반응 가스를 상기 샤워 헤드로 제공하기 위한 반응 가스 공급부; 및A reaction gas supply unit connected to the shower head through the high frequency electrode and configured to provide the reaction gas to the shower head; And 상기 고주파 전극과 상기 반응 가스 공급부 사이를 전기적으로 절연시키기 위하여 세라믹 재질로 이루어진 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 막 형성 장치.And an insulating member made of a ceramic material to electrically insulate the high frequency electrode from the reactive gas supply unit. 제1항에 있어서, 상기 고주파 전극 상에는 상기 샤워 헤드와 연통되며 상기 절연 부재를 사이에 두고 직렬로 연결된 제1 가스 공급관과 제2 가스 공급관이 배치되며, 상기 절연 부재는 관 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 막 형성 장치.The first gas supply pipe and the second gas supply pipe which are in communication with the shower head and connected in series with the insulation member are disposed on the high frequency electrode, and the insulation member has a tubular shape. A film forming apparatus using plasma. 제2항에 있어서, 상기 제2 가스 공급관의 상단부는 닫혀 있으며, 상기 반응 가스 공급부는 상기 제2 가스 공급관의 상단부를 통해 상기 절연 부재를 향하여 연 장하는 반응 가스 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 막 형성 장치.3. The plasma of claim 2, wherein an upper end of the second gas supply pipe is closed, and the reactive gas supply part includes a reactive gas supply pipe extending toward the insulating member through an upper end of the second gas supply pipe. Film forming apparatus using the. 제2항에 있어서, 상기 제2 가스 공급관의 측면에 연결되며 상기 반응 챔버 내부를 세정하기 위한 세정 가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 막 형성 장치.The film forming apparatus of claim 2, further comprising a cleaning gas supply unit connected to a side of the second gas supply pipe and configured to clean the inside of the reaction chamber. 제4항에 있어서, 상기 세정 가스 공급부는 상기 제2 가스 공급관의 측면에 연결되는 세정 가스 공급관과 상기 세정 가스 공급관을 감싸도록 구비되어 상기 세정 가스 공급관을 통해 흐르는 세정 가스의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 온도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용하는 막 형성 장치.The cleaning gas supply unit of claim 4, wherein the cleaning gas supply unit is provided to surround the cleaning gas supply pipe connected to the side of the second gas supply pipe and the cleaning gas supply pipe to maintain a constant temperature of the cleaning gas flowing through the cleaning gas supply pipe. Film forming apparatus using a plasma, characterized in that it comprises a temperature control unit for.
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KR20200000705A (en) * 2018-06-25 2020-01-03 주성엔지니어링(주) Appratus for processing substrate
KR102500678B1 (en) * 2021-08-25 2023-02-16 주식회사 아이에스티이 Gas supplier of shower head for protection of parasitic plasma

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