KR20070094201A

KR20070094201A - 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비

Info

Publication number: KR20070094201A
Application number: KR1020060024526A
Authority: KR
Inventors: 김세영
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2007-09-20

Abstract

본 발명의 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비는, 반응 챔버, 상면에 웨이퍼가 배치될 수 있게 상기 반응챔버 내에 장착된 정전 척 및 소스 가스 또는 반응 가스를 상기 반응 챔버 내로 주입시키되, 상기 정전 척 주위로 회전하는 복수의 인젝터들을 포함한다.

인젝터, 회전대, 고밀도 플라즈마 산화막

Description

고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비{Apparatus for depositing high density plasma film}

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비를 개략적으로 나타내보인 도면들이다.

도 3은 도 1의 반도체 제조설비를 이용하여 박막을 증착시 발생되는 웨이퍼의 증착 불균일 현상을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200 : 반응 챔버 230 : 회전대

240 : 인젝터

본 발명은 반도체 제조설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비에 관한 것이다.

최근 반도체 소자가 고집적화 되면서 디자인 룰(Design rule)이 점점 작아지 면서, 패턴들의 임계치수는 더욱 정밀해지고, 종횡비도 높아지고 있다. 이에 따라 패턴들 사이에 완전히 채워지도록 하는 갭필(gap-fill)의 중요성이 증대되고 있다. 고밀도 플라즈마 산화막(HDP; High density plasma)은 이러한 갭필 절연막을 형성하는 물질 가운데 갭필 능력을 극대화시킬 수 있고, 공정이 보다 간단하여 널리 이용되고 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비를 개략적으로 나타내보인 도면들이다. 특히 도 2는 도 1의 하부 사시도를 나타내보인 도면이다. 그리고 도 3은 도 1의 반도체 제조설비를 이용하여 박막을 증착시 발생되는 웨이퍼의 증착 불균일 현상을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.

먼저 도 1 및 도 2를 참조하면, 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비는, 반응 챔버(100) 내부에 웨이퍼(w)가 상단에 위치한 정전 척(ESC; electrostatic chuck)(130)이 배치되어 있다. 반응 챔버(100) 측벽에는 반응 챔버(100) 내부로 소스 가스 및 반응 가스를 공급하는 인젝터(injector)(140)가 웨이퍼의 가장자리를 둘러싸도록 복수 개로 배열되어 있다.

인젝터(140)는 반응 챔버(100) 내부 측벽에 고정된 형태로 배치되어 있기 때문에 인젝터(140)로부터 반응 챔버(100)로 공급되는 소스 가스 또는 반응 가스의 분사 방향은 박막이 증착되는 동안 고정된다. 따라서, 인젝터(140)가 반응 챔버(100) 내부에 고정된 형태로 소스 가스 또는 반응 가스가 웨이퍼(w) 상에 공급될 경우, 공급된 가스의 흐름이 한쪽으로 치우질 수 있다. 이 경우, 웨이퍼(w) 전체에 가스가 균일하게 공급이 안 될 수 있으며, 이에 따라 박막이 웨이퍼(w) 전체에 균일하게 증착되지 못하고, 한쪽 면은 두껍게 증착되고, 다른 면은 얇게 증착될 수 있다.

도 3을 참조하면, 가스 공급이 웨이퍼 전체에 균일하게 미치지 못하면서 웨이퍼의 한쪽 면(A)이 다른 면(B)과 비교하여 불균형하게 증착되는 것을 알 수 있다. 이와 같이 웨이퍼의 증착 균일도가 틀어지면, 이후 진행하는 평탄화 공정에서도 한쪽으로 치우지게 되는 등 후속 공정에 영향을 미치게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 웨이퍼에 공급되는 가스가 웨이퍼의 어느 부분이나 균일하게 주입되는 인젝터를 포함하는 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비는, 반응 챔버; 상면에 웨이퍼가 배치될 수 있게 상기 반응챔버 내에 장착된 정전 척; 및 소스 가스 또는 반응 가스를 상기 반응 챔버 내로 주입시키되, 상기 정전 척 주위로 회전하는 복수의 인젝터들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비는, 반응 챔버; 상면에 웨이퍼가 배치될 수 있게 상기 반응챔버 내에 장착된 정전 척; 상기 반응 챔버 측면에 배치되고, 어느 한 방 향으로 회전이 가능한 회전대; 및 소스 가스 또는 반응 가스를 상기 반응 챔버 내로 주입시키되, 상기 회전대에 연결되어 정전 척 주위로 회전하는 복수의 인젝터들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 인젝터는 상기 정전 척 둘레를 따라 균등한 간격으로 회전대 상에 배열하는 것이 바람직하다.

상기 반응 챔버는, 상기 회전대의 인젝터와 연결되어 상기 반응 챔버 상에 소스 가스 또는 반응 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 반응챔버 상부에 배치되고, 반응 챔버 내에 전극을 형성하여 높은 밀도의 플라즈마를 형성하는 플라즈마 발생부; 및 상기 반응챔버 상에 공급된 가스 및 부산물을 배출시키기 위한 배출구를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비는 소정의 반응 공간을 가지고 있는 반응 챔버(200)와, 상기 반응 챔버(200) 내에 장착된 정전 척(ESC; Electrostatic chuck)(210)을 포함한다. 여기서 정전 척(210)은 상면에 웨이퍼(w)가 배치되며, 정전 척(210) 하부에서 지지하는 지지대(220)에 의해 반응 챔버(200) 내에 배치된다. 정전 척(210)에는 반응 챔버(200) 내에 형성되는 고밀도 플라즈마를 웨이퍼(w) 상으로 가속하기 위한 바이어스 파워로 HF(High Frequency)파워가 인가된다.

반응 챔버(200) 내부 측벽에는 회전대(230)가 배치되어 있다. 여기서 회전대(230)는 웨이퍼(w)가 배치된 정전 척(210)의 상부에 위치하고, 반응 챔버(200)의 측면을 링(ring) 형태로 둘러싸고 있으면서 어느 한 방향으로 회전이 가능하다.

다음에 회전대(230)에는 균등한 간격으로 배열되어 있는 인젝터(240)(injector)가 연결되어 있다. 인젝터(240)는 정전 척(210) 둘레를 따라 균등한 간격으로 회전대(230) 상에 배열되어 있으며, 정전 척(210) 상의 웨이퍼(w)의 상부로 소스 가스 또는 반응 가스를 주입한다. 이때 인젝터(240)는 도 5에 도시한 바와 같이, 2개의 분사구가 하나의 인젝터를 구성하고 있으며, 회전대(230) 상에 적어도 8개 이상의 인젝터(240)가 배열되는 것이 바람직하다. 소스 가스 또는 반응 가스는 반응 챔버(200) 외부에 배치되어 있는 가스 공급부(250)로부터 회전대(230) 및 인젝터(240)를 통해 반응 챔버(200) 내부로 공급된다.

반응 챔버(200) 상부에는 플라즈마 발생부(260), 예컨대 RF 전극이 배치되어 있다. 플라즈마 발생부(260)는 공급된 소스 가스에 LF(Low Frequency)파워를 인가하여 반응 챔버(200) 내에 플라즈마를 형성시키는 역할을 한다. 그리고 비록 도면에 도시하지는 않았지만, 반응 챔버(200) 상에 공급된 가스 및 부산물을 배출시키 기 위한 배출구를 포함한다.

본 발명에 따른 반도체 제조설비를 이용하여 고밀도 플라즈마 산화막을 증착하는 방법을 간략히 살펴보면, 먼저 웨이퍼(w)를 도 4 및 도 5의 반응 챔버(200) 내의 정전 척(210)상에 배치한다. 다음에 가스 공급부(250)에 저장되어 있는 소스 가스 또는 반응 가스를 회전대(230) 및 인젝터(240)를 통해 반응 챔버(200) 내부로 공급하면서 반응 챔버(200) 상부에 위치한 플라즈마 발생부(260)에 플라즈마를 형성시키기 위한 소스 파워로 LF(Low Frequency)파워를 인가하여 반응 챔버(200) 내에 고밀도 플라즈마를 형성시킨다. 이와 같이 형성된 플라즈마를 이용하여 공급되는 소스 가스가 분해되도록 한다. 다음에 반응 챔버(200) 하부에 배치된 정전 척(210)에 바이어스 파워로 HF(High Frequency)파워를 가하여 반응 챔버(200) 내에 형성된 고밀도 플라즈마가 화학 반응하도록 하여 웨이퍼(w) 상에 박막을 증착한다.

이때, 종래의 경우에는 인젝터(140, 도 1참조)가 반응 챔버 내부 측벽에 고정된 형태로 배치되어 있었다. 이에 따라 반응 챔버로 공급되는 소스 가스 또는 반응 가스의 분사 방향이 박막이 증착되는 동안 고정되면서 가스의 흐름이 한쪽방향으로 치우친 형태로 공급되었다. 이와 같이 가스의 흐름이 한 쪽으로 치우치면서 고밀도 플라즈마 박막은 웨이퍼 전체에 균일하게 증착되지 못하고, 한쪽 면은 두껍게 증착되고, 다른 면은 얇게 증착되었다.

이에 대하여 본 발명에 따른 반도체 제조설비는 어느 한 방향으로 회전이 가능한 회전대(230) 및 상기 회전대(230)에 균등한 간격으로 배열되어 있는 인젝터(240)를 통해 반응 챔버(200) 내로 소스 가스 또는 반응 가스를 공급함으로써 웨이 퍼(w)에 가스를 균일하게 공급할 수 있다. 즉, 인젝터(240)가 회전대(230)에 모두 연결되어 있고, 이 회전대(230)가 어느 한 방향으로 회전하면서 동시에 인젝터(240)가 웨이퍼(w) 주위로 회전하며 웨이퍼(w)의 어느 지점이나 동일한 조건의 가스를 공급할 수 있다. 이에 따라 웨이퍼(w) 상에 증착되는 고밀도 플라즈마 박막은 웨이퍼 전면에 균일한 두께를 가지도록 형성할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비에 의하면, 웨이퍼에 공급되는 가스가 웨이퍼의 어느 부분이나 균일하게 주입되는 인젝터를 포함하는 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비를 이용함으로써 웨이퍼 상에 균일한 두께의 박막을 증착할 수 있다.

Claims

반응 챔버;

상면에 웨이퍼가 배치될 수 있게 상기 반응챔버 내에 장착된 정전 척;

상기 반응 챔버 측면에 배치되고, 어느 한 방향으로 회전이 가능한 회전대; 및

소스 가스 또는 반응 가스를 상기 반응 챔버 내로 주입시키되, 상기 회전대에 연결되어 정전 척 주위로 회전하는 복수의 인젝터들을 포함하는 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비.
제1항에 있어서,

상기 인젝터는 상기 정전 척 둘레를 따라 균등한 간격으로 회전대 상에 배열하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비.
제1항에 있어서, 상기 반응 챔버는,

상기 회전대의 인젝터와 연결되어 상기 반응 챔버 상에 소스 가스 또는 반응 가스를 공급하는 가스 공급부;

상기 반응챔버 상부에 배치되고, 반응 챔버 내에 전극을 형성하여 높은 밀도의 플라즈마를 형성하는 플라즈마 발생부; 및

상기 반응챔버 상에 공급된 가스 및 부산물을 배출시키기 위한 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비.