KR20080035735A - Equipment for plasma enhanced chemical vapor deposition - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 화학기상증착설비를 개략적으로 나타내는 평면도.1 is a plan view schematically showing a plasma chemical vapor deposition apparatus according to the prior art.
도 2는 도 1의 Ⅰ∼Ⅰ' 선상을 취하여 나타내는 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II to I 'of FIG. 1. FIG.
도 3은 도 1의 샤워 헤드를 나타내는 사시도.3 is a perspective view illustrating the shower head of FIG. 1.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 화학기상증착설비를 개략적으로 나타낸 다이아 그램.Figure 4 is a diagram schematically showing a plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 Ⅱ∼Ⅱ'의 선상을 취하여 나타낸 단면도.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line II-II ′ of FIG. 4. FIG.
도 6은 도 4의 샤워헤드를 나타낸 사시도.6 is a perspective view illustrating the showerhead of FIG. 4.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
110 : 반응 가스 공급부 120 : 반응 챔버110: reaction gas supply unit 120: reaction chamber
130 : 히터 테이블 140 : 웨이퍼 이송유닛130: heater table 140: wafer transfer unit
150 : 샤워헤드 152 : 벌집 모양150: shower head 152: honeycomb shape
154 : 동심원 모양 160 : 플라즈마 전극154: concentric shape 160: plasma electrode
170 : 웨이퍼170: wafer
본 발명은 반도체 제조설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 상에 실리콘 산화막과 같은 박막을 형성하는 플라즈마 화학기상증착설비에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor fabrication equipment, and more particularly to plasma chemical vapor deposition equipment for forming thin films such as silicon oxide films on wafers.
최근, 반도체 제조 업계에서는 반도체 칩의 동작 속도를 증대시키고 단위 면적당 정보 저장 능력을 증가시키기 위하여 반도체 집적 회로 공정에 적용되는 최소 선폭이 꾸준히 줄어드는 추세에 있다. 또한, 반도체 웨이퍼 상에 집적화 되는 트랜지스터와 같은 반도체 소자의 크기가 서브 하프 마이크론 이하로 축소되고 있다.Recently, in the semiconductor manufacturing industry, the minimum line width applied to the semiconductor integrated circuit process has been steadily decreasing to increase the operation speed of the semiconductor chip and increase the information storage capability per unit area. In addition, the size of semiconductor devices such as transistors integrated on semiconductor wafers has been reduced to sub-half microns or less.
이와 같은 반도체 소자는 증착 공정, 포토공정, 식각공정, 확산공정을 통하여 제조될 수 있으며, 이러한 공정들이 수차례에서 수십차례 반복되어야 적어도 하나의 반도체 장치가 탄생될 수 있다. 특히, 상기 증착 공정은 반도체 소자 제조의 재현성 및 신뢰성에 있어서 개선이 요구되는 필수적인 공정으로 졸겔(sol-gel)방법, 스퍼터링(sputtering)방법, 전기도금(electro-plating)방법, 증기(evaporation)방법, 화학기상증착(chemical vapor deposition)방법, 분자 빔 에피탁시(molecule beam eptaxy)방법, 원자층 증착방법 등에 의하여 웨이퍼 상에 상기 가공막을 형성하는 공정이다.Such a semiconductor device may be manufactured through a deposition process, a photo process, an etching process, and a diffusion process, and at least one semiconductor device may be formed when these processes are repeated several times several times. In particular, the deposition process is an essential process requiring improvement in the reproducibility and reliability of semiconductor device fabrication, such as a sol-gel method, a sputtering method, an electroplating method, and an evaporation method. , A process of forming the processed film on the wafer by a chemical vapor deposition method, a molecular beam epitaxy method, an atomic layer deposition method, or the like.
그중 상기 화학기상증착방법은 다른 증착방법보다 웨이퍼 상에 형성되는 증착 특성과, 가공막의 균일성이 우수하기 때문에 가장 보편적으로 사용되고 있다. 이와 같은 화학기상증착방법에는 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition), APCVD(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition), LTCVD(Low Temperature Chemical Vapor Deposition), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등으로 나눌 수 있다.Among them, the chemical vapor deposition method is most commonly used because of the excellent deposition characteristics and the uniformity of the processed film formed on the wafer than other deposition methods. Such chemical vapor deposition methods may be divided into low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD), low temperature chemical vapor deposition (LTCVD), plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and the like.
예컨대, 상기 PECVD는 전기적 방전을 통해 기체 내에 화학반응을 일으켜 형성된 물을 웨이퍼 상에 증착함으로서 유전막을 형성하는 공정이다. 그리고, 종래의 상기 PECVD공정은 다수의 웨이퍼를 플라즈마 화학기상증착설비 내부에 투입한 후, 일괄적으로 PECVD공정을 수행함으로서 다수의 웨이퍼 상에 특정막을 형성하였으나, 최근에 반도체장치가 고집적화되고 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 플라즈마 화학기상증착설비 내부에 한 장의 웨이퍼를 투입한 후 PECVD공정을 진행하고, 상기 한 장의 웨이퍼에 대한 PECVD공정이 수행된 이후에는 상기 플라즈마 화학기상증착설비 내부에 존재하는 잔류가스 및 반응생성물을 제거하는 세정 및 퍼지공정을 수행하고 있다.For example, the PECVD is a process of forming a dielectric film by depositing water formed on a wafer by chemical reaction in a gas through an electrical discharge. In the conventional PECVD process, a plurality of wafers are introduced into a plasma chemical vapor deposition apparatus, and a specific film is formed on the plurality of wafers by collectively performing a PECVD process. However, recently, semiconductor devices have been highly integrated and wafers have been integrated. As the large diameter is hardened, a single wafer is introduced into the plasma chemical vapor deposition apparatus, and then a PECVD process is performed. After the PECVD process is performed on the single wafer, the residual gas and the gas present in the plasma chemical vapor deposition apparatus are performed. A washing and purging process is performed to remove the reaction product.
이와 같은 화학기상증착방법으로 실리콘 산화막과 같은 층간 절연막을 증착하는 플라즈마 화학기상증착설비는 미국특허 제 6,009,827호에 개시되어 있다.A plasma chemical vapor deposition apparatus for depositing an interlayer insulating film such as a silicon oxide film by such a chemical vapor deposition method is disclosed in US Pat. No. 6,009,827.
이하, 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 플라즈마 화학기상증착설비를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a plasma chemical vapor deposition apparatus according to the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 화학기상증착설비를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ∼Ⅰ' 선상을 취하여 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 1의 샤워 헤드를 나타내는 사시도이다.1 is a plan view schematically showing a plasma chemical vapor deposition apparatus according to the prior art, Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line I-I 'of Figure 1, Figure 3 is a perspective view showing the shower head of FIG.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 화학기상증착장치는, 복수개의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부(10)와, 상기 반응 가스 공급부(10)에서 공급되는 상기 복수개의 반응 가스를 이용하여 소정의 박막이 형성되도록 외부로부터 밀폐된 공간을 제공하는 반응 챔버(20)와, 상기 반응 챔버(20)의 하단에서 복수개의 웨이퍼(70)를 지지하면서 소정의 온도로 가열시키는 히터 테이블(30)과, 상기 히터 테이블(30) 내부에서 외부로부터 인가되는 고주파 파워를 이용하여 상기 웨이퍼(70)의 상부로 유동되는 상기 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시키도록 형성된 플라즈마 전극(60)과, 상기 히터 테이블(30)에서 지지되는 복수개의 웨이퍼(70)를 일방향으로 이동시키도록 형성된 웨이퍼 이송유닛(40)과, 상기 히터 테이블(30)에 대향되는 상기 반응 챔버(20)의 상단에 형성되며 상기 반응 가스 공급부(10)에서 공급되는 상기 복수개의 반응 가스를 분사하는 다공이 육각형의 벌집 모양(52)으로 형성된 복수개의 샤워헤드(50)를 포함하여 구성된다.1 to 3, the chemical vapor deposition apparatus according to the prior art, the reaction
여기서, 상기 반응 가스 공급부(10)는 상기 반응 챔버(20) 내에서 화학반응되어 상기 박막이 형성될 복수개의 반응 가스를 생성하여 소정의 유량으로 상기 반응 챔버(20)에 공급한다. 예컨대, 상기 반응 가스는 산소 가스와 TEOS가스가 사용될 수 있다. 상기 반응 가스 공급부(10)에서 공급되는 상기 산소 가스와 상기 TEOS 가스를 각각 저장하는 TEOS 가스 탱크(12) 및 산소 가스 탱크(14)와, 상기 TEOS 가스 탱크(12) 및 상기 산소 가스 탱크(14)에서 공급되는 상기 산소 가스 및 TEOS 가스의 공급 유량을 제어하는 제 1 및 제 2 유량 조절 밸브(12a, 14b)와, 상기 제 1 및 제 2 유량 조절 밸브(12a, 14a)를 통해 유동 공급되는 상기 산소 가스 및 TEOS 가스를 소정 조건에 따라 상기 공급 배관(16)을 통해 선택적으로 공급되도록 개폐 동작되는 제 1 및 제 2 유동 차단 밸브(112b, 114b)를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 반응 챔버(20)는 약 6개 정도의 웨이퍼(70)를 수용하여 상기 웨이퍼(70) 상에 실리콘 산화막이 순차적으로 형성되도록 할 수 있다. Here, the reaction
또한, 상기 히터 테이블(30)은 상기 반응 챔버(20) 내에서 상기 웨이퍼(70) 상에 상기 실리콘 산화막을 안정적으로 증착시키기 위해 상기 웨이퍼(70)를 소정의 온도로 가열하도록 형성되어 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 히터 테이블(30)은 복수개의 웨이퍼(70)의 하면에서 개별적으로 접촉되어 상기 웨이퍼(70)를 가열시키도록 형성된 복수개의 히터 블록을 포함하여 이루어진다. 상기 플라즈마 전극(60)은 상기 고주파 파워를 이용하여 상기 반응 가스를 고온의 플라즈마 상태로 여기시켜 상기 반응 가스를 일정한 혼합비로 혼합시키도록 형성되어 있다. 상기 웨이퍼 이송유닛(40)은 상기 반응 챔버(20)의 중심을 기준으로 복수개의 상기 웨이퍼(70)를 방위각 방향으로 회전 이동시키면서 복수개의 샤워헤드(50)에서 분사되는 반응 가스를 이용하여 순차적으로 상기 실리콘 산화막이 형성되도록 할 수 있다. In addition, the heater table 30 is formed to heat the
상기 샤워헤드(50)는 상기 반응 가스 공급부(10)에서 공급되는 상기 반응 가스를 상기 웨이퍼(70)의 전면에 분사토록 형성되어 있다. 예컨대, 약 6 개 정도의 웨이퍼(70)가 일괄 투입되는 상기 반응 챔버(20) 내부에서 상기 반응 가스를 분사하는 샤워헤드(50)는 육각형 모양으로 형성된 다공이 균일하게 벌집 모양(52)을 갖도록 형성되어 있다. 이때, 다공이 육각형의 벌집 모양(52)으로 형성된 샤워헤드(50)는 상기 반응 가스 공급부(10)에서 연통되는 공급 배관(16)에서 토출되는 상기 반응 가스가 상기 샤워헤드(50) 내에서 압력이 버퍼링되지 못하고 상기 다공을 통해 웨이퍼(70) 상으로 분사된다. 따라서, 웨이퍼(70)의 중심상부에서 상기 반응 가스가 다량으로 분사되어 상기 웨이퍼(70)의 중심에 두꺼운 실리콘 산화막이 형성된다. 뿐만 아니라, 상기 공급 배관(16)의 말단에서 토출되는 상기 반응 가스를 1 차적으로 가로막아 상기 반응 가스가 상기 샤워헤드(50)의 가장자리로 퍼져나가도록 하는 패널 디퓨저(panel diffuser, 56)가 형성되어 있더라도 상기 다공으로 분사되는 반응 가스의 압력이 상기 패널 디퓨저(56)에서 완충되는 반응 가스의 압력에 비해 낮기 때문에 웨이퍼(70)의 중심에 상기 반응 가스가 집중적으로 분사된다.The
상술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 플라즈마 화학기상증착설비는 다음과 같은 문제점이 있었다.As described above, the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the prior art has the following problems.
종래의 플라즈마 화학기상증착설비는 다공이 육각형의 벌집 모양(52)을 갖도록 획일적으로 형성된 복수개의 샤워헤드(50)에서 분사되는 반응 가스가 웨이퍼(70)의 중심에 집중적으로 유동됨으로서 상기 웨이퍼(70)의 가장자리에 비해 중심 부분에서 실리콘 산화막이 두껍게 형성됨으로 증착공정의 불량을 야기시킬 수 있기 때문에 생산수율이 떨어지는 단점이 있었다.In the conventional plasma chemical vapor deposition apparatus, the reaction gas injected from a plurality of
상술한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 반응 가스가 웨이퍼(70)의 중심에 집중적으로 유동되지 못하도록 하고, 상기 웨이퍼(70)의 전면에서 균일한 두께를 갖는 실리콘 산화막을 형성함으로서 증착공정의 불량을 방지하여 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 플라즈마 화학기상증착방법을 제 공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the problems according to the prior art described above is to prevent the reaction gas from flowing intensively in the center of the
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양태(aspect)에 따른 플라즈마 화학기상증착설비는, 복수개의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부; 상기 반응 가스 공급부에서 공급되는 상기 복수개의 반응 가스를 이용하여 소정의 박막이 형성되도록 외부로부터 밀폐된 공간을 제공하는 반응 챔버; 상기 반응 챔버의 하단에서 복수개의 웨이퍼를 지지하면서 소정의 온도로 가열시키는 히터 테이블; 상기 히터 테이블에서 지지되는 복수개의 웨이퍼를 일방향으로 이동시키도록 형성된 웨이퍼 이송유닛; 및 상기 히터 테이블에 대향되는 상기 반응 챔버의 상단에서 상기 웨이퍼와 유사한 크기로 형성되며 상기 반응 가스 공급부에서 공급되는 상기 복수개의 반응 가스를 상기 웨이퍼에 분사시키는 다공이 각기 육각형의 벌집 모양 및 원형의 동심원 모양으로 형성된 혼합되어 배치되는 구조를 갖는 복수개의 샤워헤드를 포함함을 특징으로 한다. A plasma chemical vapor deposition apparatus according to an aspect of the present invention for achieving the above object, the reaction gas supply unit for supplying a plurality of reaction gases; A reaction chamber providing a closed space from the outside to form a predetermined thin film using the plurality of reaction gases supplied from the reaction gas supply unit; A heater table configured to heat a predetermined temperature while supporting a plurality of wafers at a lower end of the reaction chamber; A wafer transfer unit formed to move the plurality of wafers supported by the heater table in one direction; And a hexagonal honeycomb and a circular concentric circle each having a hexagon formed in a size similar to that of the wafer at an upper end of the reaction chamber opposite to the heater table, and the holes for injecting the plurality of reaction gases supplied from the reaction gas supply unit into the wafer. It characterized in that it comprises a plurality of shower head having a mixed structure arranged in a shape.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 화학기상증착설비를 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.Hereinafter, a plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 화학기상증착설비를 개략적으로 나타낸 다이아 그램이고, 도 5는 도 4의 Ⅱ∼Ⅱ'의 선상을 취하여 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 4의 샤워헤드(150)를 나타낸 사시도이다4 is a diagram schematically illustrating a plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line II-II ′ of FIG. 4, and FIG. 6 is a showerhead of FIG. 150 is a perspective view showing
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 화학기상증착설비는, 복수개의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부(110)와, 상기 반응 가스 공급부(110)에서 공급되는 상기 복수개의 반응 가스를 이용하여 소정의 박막이 형성되도록 외부로부터 밀폐된 공간을 제공하는 반응 챔버(120)와, 상기 반응 챔버(120)의 하단에서 복수개의 웨이퍼(170)를 지지하면서 소정의 온도로 가열시키는 히터 테이블(130)와, 상기 히터 테이블(130) 내부에 형성되고 외부에서 인가되는 고주파 파워를 이용하여 상기 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시키도록 형성된 플라즈마 전극(160)과, 상기 히터 테이블(130)에서 지지되는 복수개의 웨이퍼(170)를 시계방향 또는 반 시계방향의 일방향으로 이동시키도록 형성된 웨이퍼 이송유닛(40)과, 상기 히터 테이블(130)에 대향되는 상기 반응 챔버(120)의 상단에서 상기 웨이퍼(170)와 동일 또는 유사한 크기로 형성되며 상기 반응 가스 공급부(110)에서 공급되는 상기 복수개의 반응 가스를 상기 웨이퍼(170)에 분사시키는 다공이 각기 육각형의 벌집 모양(152) 및 원형의 동심원 모양(154)으로 혼합되어 배치되는 구조를 갖는 복수개의 샤워헤드(150)를 포함하여 구성된다. 4 to 6, the plasma chemical vapor deposition apparatus of the present invention, a reaction gas supply unit 110 for supplying a plurality of reaction gases, and the plurality of reactions supplied from the reaction gas supply unit 110 A heater for heating to a predetermined temperature while supporting the plurality of
여기서, 상기 반응 가스 공급부(110)는 상기 반응 챔버(120) 내에서 화학반응되어 상기 박막이 형성될 복수개의 반응 가스를 생성하여 소정의 유량으로 상기 반응 챔버(120)에 공급한다. 예컨대, 상기 반응 가스는 산소 가스(예를 들어, 제 1 반응 가스) 와 TEOS 가스(예를 들어, 제 2 반응 가스)를 포함하여 이루어진다. 따라서, 상기 반응 가스 공급부(110)는 상기 반응 가스를 생성 공급하는 산소 가스 탱크(114) 및 TEOS 가스 탱크(112)와, 상기 산소 가스 탱크(114) 및 TEOS 가스 탱크(112)에서 공급되는 상기 산소 가스 및 TEOS 가스의 공급 유량을 제어하는 제 1 및 제 2 유량 조절 밸브(112a, 114a)와, 상기 제 1 및 제 2 유량 조절 밸브(112a, 114a)를 통해 유동 공급되는 상기 산소 가스 및 TEOS 가스를 소정 조건에 따라 상기 공급 배관(116)을 통해 선택적으로 공급되도록 개폐동작되는 제 1 및 제 2 유동 차단 밸브(112b, 114b)를 포함하여 이루어진다. 도시되지는 않았지만, 상기 반응 챔버(120) 내에 질소 가스 또는 아르곤 가스와 같은 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부와, 상기 반응 챔버(120)를 세정하는 세정 가스를 공급하는 세정 가스 공급부가 더 형성될 수도 있다. Here, the reaction gas supply unit 110 generates a plurality of reaction gases to be chemically reacted in the
상기 반응 챔버(120)는 상기 반응 챔버(120)의 상부에 형성되어 상기 반응 가스 공급부(110)에서 공급된 산소 가스와 TEOS 가스를 이용하여 상기 웨이퍼(170) 상에 실리콘 산화막과 같은 박막을 형성토록 형성되어 있다. 예컨대, 상기 반응 챔버(120)는 약 6개 정도의 웨이퍼(170)를 수용하여 상기 웨이퍼(170) 상에 실리콘 산화막이 순차적으로 형성되도록 할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 반응 챔버(120)는 하부에 연결되는 배기 라인을 통해 상기 반응 챔버(120) 내부의 반응 가스를 포함하는 공기를 펌핑하는 진공 펌프에 소정의 압력을 갖도록 설정된다. 또한, 상기 진공 펌프에 의해 펌핑되는 상기 반응 챔버(120) 내부의 진공압을 계측하는 적어도 하나이상의 진공 계측기가 형성되어 있다.The
상기 히터 테이블(130)은 상기 반응 챔버(120) 내에서 상기 웨이퍼(170) 상에 상기 실리콘 산화막을 안정적으로 증착시키기 위해 상기 웨이퍼(170)를 소정의 온도로 가열하도록 형성되어 있다. 예컨대, 복수개의 상기 히터 테이블(130)은 상기 웨이퍼(170)의 하면에 접촉되어 복수개의 웨이퍼(170)를 약 360℃ 내지 약 390℃정도의 온도로 가열시킨다. 상기 히터 테이블(130)은 약 6 개의 웨이퍼(170)를 동일 또는 유사한 시점에서 가열시키도록 형성되어 있다. 이때, 상기 히터 테이블(130)은 복수개의 웨이퍼(170)의 하면에서 개별적으로 접촉되어 상기 웨이퍼(170)를 가열시키도록 형성된 복수개의 히터 블록을 포함하여 이루어진다.The heater table 130 is formed to heat the
상기 플라즈마 전극(160)은 상기 고주파 파워를 이용하여 상기 반응 가스를 고온의 플라즈마 상태로 여기시켜 상기 반응 가스를 일정한 혼합비로 혼합시킨다. 예컨대, 상기 플라즈마 전극(160)은 약 100W 내지 약 200W 정도의 고주파 파워를 이용하여 상기 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 플라즈마 전극(160)은 상기 반응 챔버(120) 하단의 상기 히터 블록의 하부에 형성된 하부 전극과 상기 히터 블록의 대향되는 상기 반응 챔버(120) 상단의 상기 샤워헤드(150)의 상부에 형성된 상부 전극으로 구분될 수 있다. 상기 플라즈마 전극(160)은 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에서 유동되는 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 양의 전하로 대전되는 양이온으로 만들 수 있다. 이때, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극에 동일 또는 유사한 고주파 파워를 인가할 경우, 상기 반응 가스가 상기 샤워헤드(150)의 분사력 또는 중력에 의해 상기 웨이퍼(170)의 상부로 유동되면서 실리콘 산화막과 같은 박막을 형성토록 할 수 있다. 반면, 상기 상부 전극에 비해 상기 하부 전극에 고주파 파워를 집중시킬 경우, 상기 웨이퍼(170) 상에 증착되는 상기 박막을 식각시킬 수도 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 플라즈마 전극(160)에 인가되는 상기 고주파 파워의 임피던스를 매칭시키는 매칭박스가 상기 반응 챔버(120)의 외부에 형성되어 있다.The
상기 웨이퍼 이송유닛(40)은 상기 반응 챔버(120)의 중심을 기준으로 복수개의 상기 웨이퍼(170)를 방위각 방향으로 회전 이동시키도록 형성되어 있다. 예컨대, 상기 웨이퍼 이송유닛(40)은 상기 웨이퍼(170)의 하면을 지지하는 젓가락 모양으로 형성된 티져를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 웨이퍼 이송유닛(40)은 복수개의 샤워헤드(150)에서 각기 일정한 두께의 실리콘 산화막과 같은 박막을 상기 웨이퍼(170)에 순차적으로 형성할 수 있도록 상기 웨이퍼(170)를 단계적으로 이송시킨다.The
상기 샤워헤드(150)는 상기 반응 가스 공급부(110)에서 공급되는 상기 반응 가스를 상기 웨이퍼(170)의 전면에 분사토록 형성되어 있다. 이때, 상기 샤워헤드(150)는 제조사별로 여러 가지 타입으로 구분될 수 있는데 육각형 모양으로 형성된 다공이 균일하게 벌집 모양(152)을 갖도록 형성되거나, 원형으로 형성된 다공이 일정 간격마다 반경이 크지는 동심원 모양(154)을 갖도록 형성될 수 있다. 먼저, 노벨러스(NOVELLUS)사에서 상용화된 익스프레스(EXPRESS) 설비의 경우, 웨이퍼(170) 상에 상기 반응 가스를 토출하는 다공이 육각형의 벌집 모양(152)으로 형성되어 있다. 예컨대, 육각형 벌집 모양(152)의 다공이 형성된 샤워헤드(150)를 사용하여 형성되는 상기 실리콘 산화막은 주로 웨이퍼(170)의 중심부분이 가장자리에 비해 두껍게 증착되는 경향을 보이고 있다. 왜냐하면, 상기 반응 가스 공급부(110)에서 연통되는 공급 배관(116)의 말단에서 토출되는 상기 반응 가스가 소정부분 상기 샤워헤드(150)의 중심에 집중되어 유동될 뿐만 아니라, 상기 다공이 상기 반응 가스의 유동을 완충시키지 못하고 상기 웨이퍼(170)의 상부로 상기 반응 가스를 통과시키기 때문이다. 이때, 상기 샤워헤드(150)의 내부에는 상기 반응 가스 공급부(110)에서 연결되는 공급 배관(116)의 말단에서 토출되는 상기 반응 가스를 1 차적으로 가로막아 상기 반응 가스가 상기 샤워헤드(150)의 가장자리로 퍼져나가도록 하는 패널 디퓨저(156)가 형성되어 있다. 그러나, 상기 패널 디퓨저(156)는 상기 반응 가스의 공급량에 따라 크기가 유동적으로 제어될 수 없는 난점 때문에 일정 크기를 갖도록 설계되어 있다. The
반면, 에이엠티(AMT : Applied Material Technology )사에서 상용화된 대부분의 제품의 경우, 샤워헤드(150)는 상기 반응 가스를 토출하는 다공이 원형의 동심원 모양(154)을 갖도록 형성되어 있다. 상기 다공은 상기 샤워헤드(150)의 중심에서 일정간격으로 동심원을 갖도록 형성되어 있다. 예컨대, 원형 동심원 모양(154)의 다공이 형성된 샤워헤드(150)를 사용하여 형성되는 상기 실리콘 산화막은 웨이퍼(170)의 중심부분과 가장자리에서 유사한 두께를 갖도록 증착되는 경향을 보이고 있다. 이때, 상기 원형 동심원 모양(154)의 다공이 형성된 샤워헤드(150)는 반응 가스 공급부(110)에서 연통되는 공급 배관(116)의 말단에서 토출되는 상기 반응 가스가 상기 샤워헤드(150) 내에서 맴돌면서 완충된 압력으로 분사되도록 형성되어 있기 때문에 상기 웨이퍼(170)의 상부로 상기 반응 가스를 균일하게 유동시킬 수 있다. 또한, 상기 샤워헤드(150)의 내부에는 상기 반응 가스 공급부(110)에서 연결되는 공급 배관(116)의 말단에서 토출되는 상기 반응 가스를 1차적으로 넓게 분사시켜 상기 샤워헤드(150)의 가장자리로 퍼져나가도록 하는 분사 디퓨저(158)가 형성되어 있다.On the other hand, in most products commercialized by AMT (Applied Material Technology), the
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 화학기상증착설비는 상기 노벨러스 사의 육각형 벌집 모양(152)의 다공을 갖는 샤워헤드(150)와, 상기 에이엠티사의 원형 동심원 모양(154)의 다공을 갖는 샤워헤드(150)를 혼용하여 반응 챔버(120) 내부에 탑재시켜 상기 다공을 통해 분사되는 반응 가스가 웨이퍼(170)의 중심에 집중적으로 유동되지 못하도록 하고, 상기 웨이퍼(170)의 전면에서 균일한 두께를 갖는 실리콘 산화막을 형성함으로서 증착공정의 불량을 방지할 수 있기 때문에 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있다.Therefore, the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the embodiment of the present invention has a
또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다. In addition, the inventive concepts and embodiments disclosed herein may be used by those skilled in the art as a basis for modifying or designing other structures for carrying out the same purposes of the present invention. In addition, such modifications or altered equivalent structures by those skilled in the art may be variously changed, substituted, and changed without departing from the spirit or scope of the invention described in the claims.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상기 노벨러스 사의 육각형 벌집 모양의 다공을 갖는 샤워헤드와, 상기 에이엠티사의 원형 동심원 모양의 다공을 갖는 샤워헤드를 혼용하여 반응 챔버 내부에 탑재시켜 상기 다공을 통해 분사되는 반응 가스가 웨이퍼의 중심에 집중적으로 유동되지 못하도록 하고, 상기 웨이퍼의 전면에서 균일한 두께를 갖는 실리콘 산화막을 형성함으로서 증착공정의 불량을 방지할 수 있기 때문에 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, a showerhead having hexagonal honeycomb-shaped pores of Novellus and a showerhead having circular concentric pores of AMT are mixed and mounted in the reaction chamber to provide the pores. It is possible to prevent the failure of the deposition process by preventing the reaction gas injected through the concentrated flow in the center of the wafer and by forming a silicon oxide film having a uniform thickness on the front surface of the wafer to increase or maximize the production yield It has an effect.
Claims (1)
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KR1020060102136A KR20080035735A (en) | 2006-10-20 | 2006-10-20 | Equipment for plasma enhanced chemical vapor deposition |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US11225715B2 (en) | 2019-04-11 | 2022-01-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Showerhead, semiconductor manufacturing apparatus including the same, and semiconductor manufacturing method |
-
2006
- 2006-10-20 KR KR1020060102136A patent/KR20080035735A/en not_active Application Discontinuation
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