KR20070077669A - 가스 분산판을 포함하는 반도체 제조장치 - Google Patents

가스 분산판을 포함하는 반도체 제조장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20070077669A
KR20070077669A KR1020060007376A KR20060007376A KR20070077669A KR 20070077669 A KR20070077669 A KR 20070077669A KR 1020060007376 A KR1020060007376 A KR 1020060007376A KR 20060007376 A KR20060007376 A KR 20060007376A KR 20070077669 A KR20070077669 A KR 20070077669A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
semiconductor manufacturing
manufacturing apparatus
process chamber
present
Prior art date
Application number
KR1020060007376A
Other languages
English (en)
Inventor
김우석
원제형
허노현
한재현
하태홍
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020060007376A priority Critical patent/KR20070077669A/ko
Publication of KR20070077669A publication Critical patent/KR20070077669A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/513—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using plasma jets

Abstract

가스 분산판을 포함하는 반도체 제조장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치는, 웨이퍼가 가공되는 프로세스 챔버, 프로세스 챔버로 가스를 주입하기 위한 가스 주입관, 가스 주입관으로 주입된 가스를 분산시키기 위한 하나 이상의 가스 분산판, 분산된 가스를 챔버 내에 공급하기 위한 샤워헤드, 가공하고자 하는 웨이퍼를 안치하는 테이블, 및 가스를 상기 프로세스 챔버 밖으로 배출하기 위한 가스 배출관을 포함한다.
플라즈마, 가스 분산판, 샤워헤드

Description

가스 분산판을 포함하는 반도체 제조장치{Apparatus for fabricating semiconductor devices including a gas dispersion plate}
도 1은 종래 기술에 의한 반도체 제조장치의 샤워헤드를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 가스 분산판들의 평면도 및 단면도들이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 반도체 제조공정을 수행한 결과를 종래 기술에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 반도체 제조공정을 수행한 결과와 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치와 종래 기술에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 금속막을 증착하는 반도체 제조공정을 수행할 경우 웨이퍼의 위치에 따른 금속유기물의 평균 농도를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 금속막을 증착할 경우, 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 가스 분산판들의 개구율을 조절해가며 플라즈마 농도를 측정한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 반도체 제조장치 110: 프로세스 챔버
120: 가스 주입관 130: 가스 분산판
132: 외측림
134, 134a, 134b, 134c, 134d, 134e, 134f: 판막
136, 136a, 136b, 136c, 136d: 고정 프레임
140: 샤워헤드 150: 테이블
160: 가스 배출관 W: 웨이퍼
본 발명은 플라즈마를 이용하는 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 특히 플라즈마를 균일하게 발생시키면서도 분진 발생을 줄일 수 있는 반도체 제조장치에 관한 것이다.
반도체 제조공정에 있어서, 웨이퍼 상에 각 반도체 소자들을 형성하는 방법으로 가장 널리 사용되는 것이 플라즈마를 이용하는 방법이다. 이러한 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 가공하고 소자를 형성하는 반도체 제조 공정은 밀폐된 진공 챔버 내에 플라즈마원이 되는 가스를 주입하고, RF 파워를 인가하고 고온으로 가열하여 플라즈마화한 다음 가공하고자 하는 웨이퍼의 표면과 물리적, 화학적으로 반응하도록 하여 무기 또는 금속막을 증착하거나 식각하는 방법으로 여러 반도체 소자를 형성한다.
상기 플라즈마를 이용하는 반도체 제조공정은 공정의 안정성을 위해 여러 변수를 고려하게 되는데, 그중 가장 중요한 공정 변수가 플라즈마의 균일도를 확보하는 것과 분진(불순물, 먼지 또는 고화된 가스)의 발생을 제어하는 것과 이라 할 수 있다. 플라즈마의 균일도는 웨이퍼 상에 무기 또는 금속막을 균일하게 증착하거나 식각하는데 가장 중요한 변수라 할 수 있고, 분진 수는 균일성에도 영향을 주지만 특히 반도체 소자가 물리적, 전기적인 결함 없이 정상적으로 동작하기 위한 중요한 변수라 할 수 있다. 따라서 플라즈마를 이용하는 반도체 제조공정에서는 특히 상기의 두 변수를 항상 모니터링하며 개선을 위해 노력하고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 가공하는 반도체 제조 장치에서 사용되는 샤워헤드(10)를 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 가공하는 반도체 제조 장치에서 사용되는 샤워헤드(10)는 웨이퍼를 가공하는 프로세스 챔버의 횡단면도와 유사한 모양을 가지고 있으며 가스를 통과시키기 위한 다수 개의 샤워홀(20)을 가지고 있다. 여기서 프로세스 챔버의 횡단면이 원형인 경우를 도시하였다. 상기 샤워헤드(10)는 반도체 제조장치의 프로세스 챔버 내에 위치하며 플라즈마를 발생시키기 위하여 주입된 가스를 프로세스 챔버 내에 균일하게 공급하여 플라즈마 균일도를 확보하는 역할을 한다.
도 1에 도시된 샤워헤드(10)를 사용하는 반도체 제조장비는 원하는 플라즈마 균일도를 얻기 위하여 상기 샤워헤드(10)를 하나 또는 다수 개 사용하는 것으로 플라즈마 균일도를 조절하였다.
종래 기술에 의한 반도체 제조장치는 샤워헤드(10)를 하나 사용할 경우 프로세스 챔버의 중앙부와 주변부로 공급되는 가스량이 달라 플라즈마 균일도가 떨어진다. 샤워헤드(10)를 다수 개 사용하여 플라즈마 균일도를 높고자 할 경우, 가스가 다수 개의 샤워헤드(10)를 통과하기 위하여 프로세스 챔버의 상층부에 머무는 시간이 길어질 수 밖에 없는데, 가스가 프로세스 챔버의 상층부에 머무는 시간이 길어지면 분진이 발생한다. 상기 분진은 가스를 흡착하여 플라즈마 발생 효율을 떨어뜨리고, 샤워홀(20)을 막기도 하며, 특히 가공하고자 하는 웨이퍼 표면에 낙하하여 공정 불량의 원인이 된다. 이러한 분진은 특히 압력이 높거나 흐름이 원활하지 않은 가스 상태로 금속-유기 화합물을 가스 소스(source)로 이용하는 공정에서 더욱 심하게 발생하기 때문에 분진 발생을 방지하려면 원활한 가스 흐름을 확보하여 가스가 프로세스 챔버의 상층부에 머무는 시간을 줄여 주어야 한다.
(샤워홀의 면적)/(샤워헤드의 전체 면적)을 샤워헤드의 '개구율'이라고 할 때, 개구율이 낮으면 플라즈마 균일도가 향상되지만 가스의 흐름이 원활하지 않게 되고, 개구율을 높이면 가스의 흐름은 원활해지지만 플라즈마 균일도가 떨어진다. 그래서 통상의 반도체 제조공정에서는 각 제조공정의 특성에 따라 상기 개구율을 적절하게 조절하고 있는데, 상기 두 공정 변수 - 플라즈마 균일도와 분진 발생 - 은 서로 트레이드-오프(trade off)관계에 있으므로 두 공정 변수를 모두 향상시키기가 매우 어려운 과제이다. 앞으로 집적도와 반도체 소자의 성능이 향상될 것이므로 플라즈마 균일도를 향상시키고 분진 발생을 억제하기 위해 가스 흐름을 원활하게 할 수 있는 반도체 제조장치가 절실하다고 할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 플라즈마 균일도를 향상시키면서도 가스의 흐름이 원활한 반도체 제조장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 반도체 제조장치에서 사용되는 다양한 가스 분산판을 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치는, 웨이퍼가 가공되는 프로세스 챔버, 프로세스 챔버로 가스를 주입하기 위한 가스 주입관, 가스 주입관으로 주입된 가스를 분산시키기 위한 하나 이상의 가스 분산판, 분산된 가스를 챔버 내에 공급하기 위한 샤워헤드, 가공하고자 하는 웨이퍼를 안치하는 테이블, 및 가스를 상기 프로세스 챔버 밖으로 배출하기 위한 가스 배출관을 포함한다.
가스 분산판은 샤워헤드보다 가스 주입관에 더 가까운 곳에 위치할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 가스 분산판은 가스 주입관으로 주입된 가스의 직진성을 차단하기 위한 하나 이상의 판막을 포함한다.
판막은 가스 주입관보다 넓을 수 있다.
판막은 가운데가 솟은 볼록한 형태, 또는 계단형태를 포함한다.
가스 분산판은 복수 개의 가스 통과부 또는 고정 프레임을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치의 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치(100)는 웨이퍼가 가공되는 프로세스 챔버(110), 프로세스 챔버 내에 가스를 주입하기 위한 가스 주입관(120), 가스 주입관으로 주입된 가스를 분산시키기 위한 가스 분산판(130), 분산된 가스를 프로세스 챔버(110)에 균일하게 퍼뜨리기 위한 샤워헤드(140), 가공하기 위한 웨이퍼를 안치하는 테이블(150: chuck), 프로세스 챔버 내의 반응 후 가스와 반응 부산물 등을 배출하기 위한 가스 배출관(160)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치(100)를 이용하여 웨이퍼(W)를 가공하는 방법은, 먼저 웨이퍼(W)를 프로세스 챔버(110) 내의 테이블(150) 상에 안치시키고, 프로세스 챔버(110) 내에 가스 주입관(120)을 통하여 플라즈마를 발생시키기 위한 가스를 주입한다. 가스 주입관(120)으로 주입된 가스는 가스 분산판(130)에 부딪혀 상부 공간(170)에 고르게 분산된다. 상부 공간(170)에 분산된 가스는 밀도 차이에 의해 가스 분산판(130)의 가스 통과부(135)를 통과하여 샤워헤드(140) 쪽으로 이동된 다음 샤워헤드(140)의 샤워홀(145)들을 통과하여 프로세스 챔버(110) 내로 균일하게 공급된다. 프로세스 챔버(110) 내에 균일하게 공급된 가스는 인가된 RF 파워에 의해 플라즈마화 된 다음 테이블(150) 상에 안치되어 있는 웨이퍼(W)와 반응하여 증착 또는 식각 공정을 수행하게 된다. 공정이 끝나면 반응후 가스와 반응 부산물 등은 가스 배출관(160)을 통해 배출된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치(100)는 가스를 균일하게 분산시켜 플라즈마의 균일도를 향상시킬 수 있고 원활한 가스 흐름을 가지고 있어서 분진 발생이 낮기 때문에 가공하고자 하는 웨이퍼의 공정 균일도가 크게 향상된다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 가스 분산판(130)들의 평면도이다.
본 발명의 다양한 실시예들에 의한 가스 분산판(130)들은 프로세스 챔버와 유사한 모양의 외곽림(132)과 가스 주입관으로 주입된 가스의 직진성을 차단하기 위한 판막(134), 및 외곽림(132)과 판막(132)을 고정하기 위한 고정 프레임(136)을 포함한다. 상기 외곽림(132) 내측의 고정 프레임(136)들의 사이는 가스가 통과하는 가스 통과부(135)이다.
본 발명의 다양한 실시예들에 의한 가스 분산판들은 프로세스 챔버의 횡단면과 유사한 외형을 하고 있다. 예컨데 본 실시예들에서는 프로세스 챔버가 원통형인 경우를 대표적으로 예시하므로 본 발명의 실시예들에 의한 가스 분산판들을 모두 원형으로 도시한다. 프로세스의 횡단면이 원형이 아니거나, 가스 주입관의 위치가 프로세스 챔버의 측면부에 있다면 본 발명의 실시예들인 가스 분산판들은 프로세스 챔버 및/또는 가스 주입관의 위치에 따라 모양이 달라질 수 있다.
상기 판막(134)의 위치는 가스 주입관(120)과 부합하는 위치에 존재하여야 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 하나의 가스 주입관(120)이 프로세스 챔버(110)의 정중앙 상부에 위치하는 경우을 예시하였으므로 상기 하나의 판막(134)이 가스 분산판(130)의 중앙에 위치하는 것으로 설명한다. 만약 가스 주입관(120)이 프로세스 챔버(110)의 상부 중앙에 위치하지 않고 주변부에 위치한다거나 측면에 위치한다면 상기 판막(134)은 가스 주입관(120)의 위치와 부합하도록 가스 분산판의 주변부 또는 측부에 존재하도록 제작될 것이다. 또한 프로세스 챔버(110)가 다수 개의 가스 주입관(120)을 가지고 있다면 본 발명의 실시예들에 의한 가스 분산판(130)들은 각 가스 주입관(120)에 일대일로 대응하도록 다수 개의 판막(134)을 포함할 수 있다.
상기 판막(134)은 외곽림(132)와 고정 프레임(136)으로 고정된다. 가스 통과부(135)의 넓이는 상기 고정 프레임(136)의 개수나 면적에 따라 조절될 수 있다. 도 3a는 같은 면적을 가진 고정 프레임(136)을 다수 개 사용하여 가스 통과부(135)의 넓이(개구율)를 조절한 도면이고 도 3b는 각기 다른 면적을 가진 고정 프레임들(136a, 136b, 136c, 136d)로 가스 통과부(135)의 넓이(개구율)를 조절한 도면이다. 상기 가스 통과부(135)의 넓이(개구율)는 각 반도체 제조공정의 특성에 따라 달라질 수 있다. 상기 고정 프레임(136)을 가느다랗게 만들어 가스 흐름에 전혀 영향을 주지 않게 하는 것이 바람직하지만, 다양한 공정을 수행하기 위하여는 가스 흐름을 조절할 수 있도록 적절한 넓이로 제작되는 것도 배제하지 않는 것이 좋을 것이다.
상기 판막(134)은 가스 주입관(120)의 단면 모양에 따라 제작되는 것이 일반적일 수 있으므로 판막이 원형인 경우를 대표적으로 도시하였으나, 도 3a 및 도 3b의 각 세번째 도면처럼 다각형 형태로 구현될 수 있다.
도 3c는 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 가스 분산판(130)들의 횡단면도를 도시한 것이다. 도 3c를 참조하면, 각 가스 분산판(130)들이 다양한 모양의 판막(134)들을 포함하고 있는 것을 보이고 있다.
도 3c를 참조하면, 판막(134)들은 소정의 경사 각도를 가진 원추형(134a) 및 하나 또는 그 이상의 계단형(134b, 134c)을 하고 있다.
상기 판막(134)들이 평평한 판형이 아닌 다양한 형태를 가지게 함으로써 가스의 흐름 방향을 다양하게 조절할 수가 있으므로 가스 주입관(120)으로 주입되는 가스를 상부 공간(170)에 분산시키는 효율을 여러가지 방법으로 증대할 수가 있다. 도면에는 원추형 판막(134a)과 계단형 판막(134b)만을 도시하였으나, 오목한 형태를 비롯한 다양한 모양으로 실시될 수 있다.
원추형 판막(134a)을 사용할 경우, 원추의 경사 각도는 다양하게 응용될 수 있다.
계단형 판막(134b, 134c)의 경우 경사 각도 및 상면의 면적을 다양하게 실시할 수 있으며, 하나가 아닌 다층의 계단형 판막(134c)이 응용될 수 있다. 또한 도면에는 경사를 가지고 있는 판막을 도시하였으나, 경사를 갖지 않은 판막이 응용될 수 있다.
상기 도 3a 내지 도 3c에 도시한 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 가스 분산판들(130)들은 각기 따로 적용될 수도 있고, 각 장점을 고려하여 둘 이상의 가스 분산판들을 조합하여 복합적으로 제작될 수 있다.
또한 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 다양한 가스 분산판(130)들을 다수 개 사용하여 공정효율을 더욱 높일 수 있다. 본 발명의 실시예들에 의한 가스 분산판(130)들은 가스 통과부(135)가 넓기 때문에 다수 개를 사용하여도 가스의 흐름을 거의 방해하지 않고 플라즈마 균일도를 향상시킬 수 있다. 따라서 공정의 특성에 맞도록 다양한 가스 분산판(130)들을 겹쳐 사용함으로써 공정 능력을 향상시킬 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치와 종래 기술에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 금속막을 증착하는 반도체 제조공정을 수행한 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치는 도 3a에 도시한 가스 분산판들을 적용하였다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치와 종래 기술에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 동일한 공정을 수행한 후, 증착된 금속막의 두께를 웨이퍼에서의 위치에 따라 측정하여 그래프화 한 것이다. X축은 웨이퍼 상의 위치를 나타내며 Y축은 각 웨이퍼 상의 위치에서 측정된 금속막의 두께이다.
도 4를 참조하면, ■로 표시된 그래프가 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 증착한 금속막의 두께이고, ◆로 표시된 그래프가 종래 기술에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 증착한 금속막의 두께이다.
그래프에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 증착한 금속막의 두께가 종래 기술에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 증착한 금속막의 두께보다 높은 수치를 보인다. 상술하였듯이, 상기 측정 결과로부터 금속막 증착 공정시, 같은 공정 조건 하에서 증착된 금속막이 더 두껍다는 결론을 얻을 수 있다.
금속 막질이 더 두껍다는 것은 공정 효율이 더 좋다는 의미이거나 프로세스 챔버 내에 분진 수가 낮아 증착된 금속막질이 우수하다는 의미이다. 이 결론에 대한 더 상세한 측정 결과를 도면과 함께 후술될 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치와 종래 기술에 의한 반 도체 제조장치를 이용하여 각각 다량의 웨이퍼를 연속으로 가공한 다음 분진의 발생 추이를 지속적으로 측정한 결과를 비교하여 그래프로 나타낸 것이다. X축은 웨이퍼의 수량이며 Y축은 분진의 개수이다. 더 구체적으로, ■와 실선으로 표시된 그래프가 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 금속막을 증착한 경우의 분진의 발생 추이이고, ◆와 점선으로 표시된 그래프가 종래 기술에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 금속막을 증착한 경우의 분진의 발생추이이다.
도 5를 참조하면, 종래 기술에 의한 반도체 제조장치를 이용하였을 경우, 계측된 분진의 수가 매우 불규칙하고 비정상적으로 많은 수의 분진이 계측된 경우가 빈번한 반면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치를 이용하였을 경우 계측된 분진의 발생이 전반적으로 적고 낮은 편차를 보이고 있다. 분진의 발생이 적다는 것도 장점이지만 특히 편차가 낮다는 것은 비정상적인 공정 결과가 나오는 일이 적어 공정이 매우 안정적이라는 의미이므로 제조공정에서 매우 큰 장점이 된다. 도 5의 측정 결과로부터 상기 도 4로 추측할 수 있는 본 발명의 일 실시예의 장점 중 한 가지인 프로세스 챔버 내에 분진이 적다는 추측이 사실임을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치와 종래 기술에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 금속막을 증착하는 반도체 제조공정을 수행할 경우 웨이퍼의 위치에 따른 금속유기물의 평균 농도를 측정하여 나타낸 그래프이다. 특히, 알루미늄 증착 공정에서 소스로 사용되는 금속유기물의 하나인 MPA(1-MethylPyrrolidineAlane)의 농도를 측정하여 나타낸 그래프이다. X축은 웨이퍼 상의 위치이며 Y축은 상기 금속유기물의 농도이다. 구체적으로 상위에 위치한 그래프 가 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 금속막을 증착하는 반도체 제조공정을 수행한 결과이고, 하위의 그래프가 종래 기술에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 금속막을 증착하는 반도체 제조공정을 수행한 결과이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치를 이용하는 경우가 웨이퍼 전체적으로 높은 금속유기물 농도를 보인다. 금속유기물 농도가 높다는 것은 금속막 증착 속도가 빠르다는 의미로서 생산성이 좋아진다는 것이다. 도 6의 측정 결과로부터, 상기 도 4로 추측할 수 있는 본 발명의 일 실시예의 장점 중 한 가지인 금속막 증착속도가 빠를 수 있다는 추측이 사실임이 증명되었다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치를 이용한 금속막 증착 공정은 종래 기술에 의한 반도체 제조장치를 이용한 금속막 증착공정보다 더 빠르고 더 우수한 금속막 증착 능력을 가진다.
부가적으로, 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 반도체 제조장치를 실험하여 최적화된 반도체 제조공정을 정립할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치를 이용하여 금속막을 증착할 경우, 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 가스 분산판들의 개구율을 조절해가며 플라즈마 농도를 측정한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 가스 분산판의 개구율을 조절해가며 금속유기물(MPA)의 농도 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다. X축은 가스 분산판의 개구율이며 Y축은 상기 금속유기물의 농도이다.
보다 구체적으로, 상기 가스 분산판의 개구율이 대략 0.4 에서 0.95 내에 존 재할 때 높고 안정적인 플라즈마 농도를 확보할 수 있는 것을 알 수 있다. 이 측정 결과는 특정 공정에 사용되는 가스 분산판의 개구율에 따른 최적 조건이 존재함을 의미하는 것으로서 다양한 반도체 제조공정들의 특성에 따라 다양한 가스 분산판들이 활용될 수 있음을 알 수 있다.
도 7로 미루어 볼 때, 본 발명의 기술분야에서, 본 발명의 기술적 사상이 여러가지 반도체 제조 공정에 응용될 수 있음은 당 업자에게 쉽게 예측될 수 있을 것이다. 즉, 본 발명의 기술분야에 종사하는 당 없자는 얼마든지 실험을 통하여 적절한 개구율의 범위 내에서 가스 분산판들의 판막의 형태를 변경하거나 판막의 크기를 그대로 두고 고정 프레임의 수나 크기를 조절해가며 상기 가스 분산판의 개구율을 조절하여 각 반도체 제조공정 별로 최적화된 조건의 가스 분산판을 설정하고 제작할 수 있을 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조장치는 가스를 프로세스 챔버 내에 고르게 공급할 수 있어서 플라즈마를 균일하게 발생시킬 수 있고, 원활한 가스 흐름을 확보하여 분진 발생량을 줄일 수 있어서 고성능, 고집적 반도체 소자를 제조하는데 적합하며 생산성이 향상된다.

Claims (7)

  1. 웨이퍼가 가공되는 프로세스 챔버,
    상기 프로세스 챔버로 가스를 주입하기 위한 가스 주입관,
    상기 가스 주입관으로 주입된 가스를 분산시키기 위한 하나 이상의 가스 분산판,
    상기 분산된 가스를 챔버 내에 공급하기 위한 샤워헤드,
    가공하고자 하는 웨이퍼를 안치하는 테이블, 및
    가스를 상기 프로세스 챔버 밖으로 배출하기 위한 가스 배출관을 포함하는 반도체 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 분산판은 상기 샤워헤드보다 상기 가스 주입관에 더 가까운 곳에 위치하는 반도체 제조장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 분산판은 상기 가스 주입관으로 주입된 가스의 직진성을 차단하기 위한 하나 이상의 판막을 포함하는 반도체 제조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 판막은 상기 가스 주입관보다 넓은 반도체 제조장치
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 판막은 가운데가 솟은 볼록한 형태, 또는 계단형태를 포함하는 반도체 제조장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 분산판은 복수 개의 가스 통과부를 가진 반도체 제조장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 분산판은 복수 개의 고정 프레임을 가진 반도체 제조장치.
KR1020060007376A 2006-01-24 2006-01-24 가스 분산판을 포함하는 반도체 제조장치 KR20070077669A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060007376A KR20070077669A (ko) 2006-01-24 2006-01-24 가스 분산판을 포함하는 반도체 제조장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060007376A KR20070077669A (ko) 2006-01-24 2006-01-24 가스 분산판을 포함하는 반도체 제조장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070077669A true KR20070077669A (ko) 2007-07-27

Family

ID=38502191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060007376A KR20070077669A (ko) 2006-01-24 2006-01-24 가스 분산판을 포함하는 반도체 제조장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20070077669A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100983006B1 (ko) * 2008-04-08 2010-09-17 (주)이플러스텍 증기 기상 식각방식을 이용하여 수직으로 배열된 다량의웨이퍼를 가공하는 반도체 또는 전자소자용 증기 식각 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100983006B1 (ko) * 2008-04-08 2010-09-17 (주)이플러스텍 증기 기상 식각방식을 이용하여 수직으로 배열된 다량의웨이퍼를 가공하는 반도체 또는 전자소자용 증기 식각 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI806986B (zh) 基材製程裝置及方法
TWI670771B (zh) 基底處理方法與設備
US8845806B2 (en) Shower plate having different aperture dimensions and/or distributions
US7408225B2 (en) Apparatus and method for forming thin film using upstream and downstream exhaust mechanisms
US9732424B2 (en) Gas injection apparatus and substrate processing apparatus using same
US7273526B2 (en) Thin-film deposition apparatus
US7579276B2 (en) Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
KR102102320B1 (ko) 기판 처리 장치 및 그것을 이용한 박막 증착 방법
US20060231032A1 (en) Film-forming method and apparatus using plasma CVD
KR20150126789A (ko) 다공성 베플을 갖는 저 볼륨 샤워헤드
TWI819018B (zh) 氣體供給系統、電漿處理裝置及氣體供給系統之控制方法
KR20010034921A (ko) 정화 가스 채널과 펌핑 시스템을 갖는 기판 지지 부재
JP2004035971A (ja) 薄膜製造装置
TWI744673B (zh) 負載鎖定整合斜面蝕刻器系統
JP2014067783A (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板処理方法
US11715667B2 (en) Thermal process chamber lid with backside pumping
US20090239385A1 (en) Substrate-supporting device having continuous concavity
US5387289A (en) Film uniformity by selective pressure gradient control
US20200208260A1 (en) Method of Forming RuSi Film and Film and Film-Forming Apparatus
JP2023509475A (ja) 内部輪郭を有するフェースプレートを備えるシャワーヘッド
US8377206B2 (en) Apparatus and method of forming semiconductor devices
KR20070077669A (ko) 가스 분산판을 포함하는 반도체 제조장치
US20180258531A1 (en) Diffuser design for flowable cvd
JP2005142355A (ja) 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP4149694B2 (ja) 半導体製造装置及び半導体製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination