KR20090011072A - 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정챔버 내부에 구성된 벨자를 다단의 굴곡부로 형성함으로써 효율적으로 플라즈마를 형성할 수 있도록 한 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은 웨이퍼가 안착되는 정전척; 상기 정전척의 상부에 위치하되, 내·외주면의 상하방향으로 다단의 굴곡부가 형성되는 돔 형상의 벨자; 상기 다단의 굴곡부에 독립적으로 RF파워를 인가하기 위해 각각 연결되는 복수의 RF파워공급부; 상기 복수개의 RF파워공급부를 제어하는 제어부; 상기 벨자의 내주면에 형성된 다단의 굴곡부에 각각 형성되되, 상기 굴곡부의 수평방향으로 일정각도 이격되게 복수개 설치되어 공정가스를 분사시키는 인젝터노즐; 상기 인젝터노즐의 상하방향 사이사이에 복수개 설치되어 클리닝가스를 분사시키는 클리닝가스 분사노즐; 상기 굴곡부 내주면의 수평둘레방향으로 돌출형성되되, 상하방향으로 일정간격 이격되게 복수개 형성되는 RF쉴드; 상기 벨자의 내주면 수평방향으로 형성되되, 상하방향으로 일정간격 이격되게 복수개 설치되는 히팅라인; 상기 히팅라인에 파워를 공급해주는 히팅파워공급부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

HDP, 고밀도 플라즈마, 화학기상증착장치, 벨자

Description

반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치{High Density Plasma Chemical Vapor Deposition apparatus for manufacturing semiconductor}

본 발명은 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정챔버 내부에 구성된 벨자를 다단의 굴곡부로 형성하되, 상기 굴곡부에 독립적으로 RF파워를 인가해 줌으로써 보다 효율적으로 플라즈마를 형성할 수 있고, 상기 벨자의 내벽에 형성되는 오염물질을 말끔하게 제거해줌으로써 파티클의 발생을 방지할 수 있도록 한 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치에 관한 것이다.

일반적으로, 박막증착 공정은 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 공정으로, 박막증착 방법에 따라 크게 물리기상증착법과 화학기상증착법으로 나누어진다. 근래에는 기체상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 화학기상증착법이 널리 사용되고 있다.

이와 같은 화학기상증착법 중 플라즈마 화학기상증착법은 반응가스의 분해를 플라즈마 에너지를 이용하여 수행하기 때문에 낮은 온도에서도 반응가스의 분해 및 증착이 가능하여 최근 많이 이용되고 있다.

도 1은 종래의 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착 장치를 도시한 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 공정챔버(10) 내부에는 웨이퍼(W)가 안착되는 정전척(20)이 구비되고, 상기 정전척(20)의 상부에는 플라즈마가 형성되는 벨자(bell jar)(30)가 위치된다. 상기 벨자(30)는 전체적으로 돔(dome) 형태이며, 재질은 석영으로 이루어져 있다. 상기 벨자(30)의 하측 내주면에는 복수의 인젝터노즐(31)이 소정간격으로 이격되게 설치된다. 이 경우 상기 인젝터노즐(31)은 벨자(30)의 내부로 SiH₄, Ar, O₂ 등의 플라즈마 형성용 공정가스를 주입하게 된다. 또한, 상기 벨자(30)의 외주면에는 RF파워공급부(40)를 통해 RF파워를 인가받는 전극(41)이 둘러싸이도록 설치된다.

따라서, 상기 인젝터노즐(31)에서 공정가스를 분사시키면서 정전척(20)과 벨자(30)의 외주면에 설치된 전극(41)에 RF파워를 인가하게 되면 상기 정전척(20)과 벨자(30) 간의 공간에는 화학적인 반응에 의해 플라즈마가 형성된다. 이와 같이 생성된 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)의 상면에 증착 및 식각이 이루어지게 된다.

그러나 상기 벨자(30) 내부 하측에 복수의 인젝터노즐(31)이 설치된 종래의 구조는 웨이퍼(W) 상면에 불안정한 증착 및 식각을 유발하게 되는 경우가 있다.

또한, 상기 공정과정에서 벨자(30)의 내벽에 붙게 되는 오염물질들은 파티클(Particle)의 원인이 되고, 결국 웨이퍼의 수율(Yield)을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 공정챔버 내부에 구성된 벨자를 다단의 굴곡부로 형성하되, 상기 굴곡부에 독립적으로 RF파워를 인가해 줌으로써 보다 효율적으로 플라즈마를 형성할 수 있고, 상기 벨자의 내벽에 형성되는 오염물질을 말끔하게 제거해줌으로써 파티클의 발생을 방지할 수 있도록 한 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치는,

반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치에 있어서, 웨이퍼가 안착되는 정전척; 상기 정전척의 상부에 위치하되, 내·외주면의 상하방향으로 다단의 굴곡부가 형성되는 돔 형상의 벨자; 상기 다단의 굴곡부에 독립적으로 RF파워를 인가하기 위해 각각 연결되는 복수의 RF파워공급부; 상기 복수개의 RF파워공급부를 제어하는 제어부; 상기 벨자의 내주면에 형성된 다단의 굴곡부에 각각 형성되되, 상기 굴곡부의 수평방향으로 일정각도 이격되게 복수개 설치되어 공정가스를 분사시키는 인젝터노즐; 상기 인젝터노즐의 상하방향 사이사이에 복수개 설치되어 클리닝가스를 분사시키는 클리닝가스 분사노즐; 상기 굴곡부 내주면의 수평둘레방향으로 돌출형성되되, 상하방향으로 일정간격 이격되게 복수개 형성되는 RF쉴드; 상기 벨자의 내주면 수평둘레방향으로 형성되되, 상하방향으로 일정간격 이격되게 복수개 설치되는 히팅라인; 상기 히팅라인에 파워를 공급해주는 히팅파워공급부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 벨자는 상부, 중간, 하부굴곡부의 세 부분으로 구분되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부, 중간, 하부굴곡부에는 제 1, 2, 3 RF파워공급부가 각각 독립적으로 연결된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클리닝가스 분사노즐에서는 NF3가 분사되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인젝터노즐은 분사되는 공정가스가 일정한 유속을 가질 수 있도록 내부에 유속조절판이 소정거리 이격되게 나선을 그리며 스크류 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치는, 공정챔버 내부에 구성된 벨자를 다단의 굴곡부로 구성하되 각각 독립적으로 RF를 형성할 수 있게 함으로써 보다 효율적으로 플라즈마를 형성할 수 있고, 파티클의 발생을 방지해 줌으로써 웨이퍼의 수율을 높일 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치를 보여주는 개략적인 구성도이고, 도 3은 RF파워공급부의 제어구조를 보여주는 구성도이며, 도 4는 인젝터노즐의 내부구성을 보여주는 부분 확대단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 공정챔버(100) 내부에 웨이퍼(W)가 안착되는 정전척(200)이 구비되고, 상기 정전척(200)의 상부에는 돔 형상의 벨자(300)가 위치되어 플라즈마가 형성되도록 한 구성은 종래의 기술과 동일하므로 설명의 중복을 피하기 위하여 상세한 설명은 생략하고, 새로이 부가되는 구성 부재들의 동작을 중심으로 하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치는 상기 벨자(300)의 내·외주면의 상하방향으로 다단의 굴곡부(310)가 형성된다.

일례로, 상기 굴곡부(310)는 상부, 중간, 하부굴곡부(311)(312)(313)의 세 부분으로 형성되고, 상기 다단의 굴곡부(310)에는 RF파워를 독립적으로 인가할 수 있도록 제 1, 2, 3 RF파워공급부(410)(420)(430)가 각각 연결된다.

이 경우 상기 복수의 RF파워공급부(400)는 공정챔버(100) 내부의 공정 진행상태에 따라 제어부(500)에서 독립적으로 각각 다르게 제어하게 된다.

또한, 상기 다단의 굴곡부(310)가 형성된 벨자(300)의 내부에는 인젝터노즐(330), 클리닝가스 분사노즐(350), RF쉴드(370), 히팅라인(390)이 구성된다.

상기 인젝터노즐(330)은 벨자(300)의 내주면에 형성된 다단의 굴곡부(310)에 각각 형성되되, 상기 굴곡부(310)의 수평방향으로 일정각도 이격되게 복수개 설치되어 공정가스를 분사시키게 된다.

상기 클리닝가스 분사노즐(350)은 인젝터노즐(330)의 상하방향 사이사이에 복수개 설치되어 클리닝가스를 분사시켜줌으로써, 상기 벨자(300) 내벽의 오염물질을 제거하는 역할을 한다. 이 경우 상기 클리닝가스는 NF3를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 RF쉴드(370)는 다단의 굴곡부(310) 내주면의 수평둘레방향으로 돌출형성되되, 상하방향으로 일정간격 이격되게 형성된다. 이 경우 상기 RF쉴드(370)는 벨자(300) 내부에서 RF가 원활하게 형성될 수 있도록 도와주는 역할을 하게 된다.

상기 히팅라인(390)은 벨자(300)의 내주면 수평방향으로 형성되되, 상하방향으로 일정간격 이격되게 복수개 설치된다. 이 경우 상기 히팅라인(390)은 히팅파워공급부(600)로부터 파워를 인가받아 벨자(300) 내벽에 고착된 오염물질을 제거하는 역할을 한다.

도 4를 참조하면, 상기 인젝터노즐(330)은 내부에 유속조절판(331)이 소정거리 이격되게 나선을 그리며 스크류 형상으로 형성되어 있다. 따라서, 상기 인젝터노즐(330)을 통하여 공정가스가 일정한 유속으로 분사될 수 있게 된다.

이와 같은 구성의 본 발명의 작용을 다시 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상기 벨자(300)는 상부, 중간, 하부굴곡부(311)(312)(313)로 이루어진 다단의 굴곡부(310)로 형성되어 있어 해당 공정의 상태에 따라 제 1, 2, 3 RF파워공급 부(410)(420)(430)를 제어부(500)에서 독립적으로 컨트롤해줌으로써 최적의 상태를 유지할 수 있게 된다.

이 경우 상기 다단의 굴곡부(310) 내주면에 설치된 복수의 RF쉴드(370)에 의해 보다 집중적으로 RF가 형성될 수 있게 된다.

또한, 상기 클리닝가스 분사노즐(350)과 히팅라인(390)에 의해 벨자(300) 내부의 파티클을 제거할 수 있게 된다.

또한, 상기 인젝터노즐(330) 내부에 형성된 스크류 형상의 유속조절판(331)에 의해 분사되는 공정가스가 일정한 유속을 가질 수 있게 됨으로써, 상기 정전척(200)과 벨자(300) 사이의 공간에 보다 안정적인 화학적인 반응에 의해 플라즈마가 형성될 수 있고, 이와 같이 생성된 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)의 상면에 균일한 증착 및 식각이 이루어질 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래의 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착 장치를 도시한 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치를 보여주는 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 RF파워공급부의 제어구조를 보여주는 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 인젝터노즐의 내부구성을 보여주는 부분 확대단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 공정챔버 200 : 정전척

300 : 벨자 310 : 굴곡부

330 : 인젝터노즐 331 : 유속조절판

350 : 클리닝가스 분사노즐 370 : RF쉴드

390 : 히팅라인 400 : RF파워공급부

500 : 제어부 600 : 히팅파워공급부

Claims (5)

1. 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치에 있어서,

   웨이퍼가 안착되는 정전척;

   상기 정전척의 상부에 위치하되, 내·외주면의 상하방향으로 다단의 굴곡부가 형성되는 돔 형상의 벨자;

   상기 다단의 굴곡부에 독립적으로 RF파워를 인가하기 위해 각각 연결되는 복수의 RF파워공급부;

   상기 복수개의 RF파워공급부를 제어하는 제어부;

   상기 벨자의 내주면에 형성된 다단의 굴곡부에 각각 형성되되, 상기 굴곡부의 수평방향으로 일정각도 이격되게 복수개 설치되어 공정가스를 분사시키는 인젝터노즐;

   상기 인젝터노즐의 상하방향 사이사이에 복수개 설치되어 클리닝가스를 분사시키는 클리닝가스 분사노즐;

   상기 굴곡부 내주면의 수평둘레방향으로 돌출형성되되, 상하방향으로 일정간격 이격되게 복수개 형성되는 RF쉴드;

   상기 벨자의 내주면 수평둘레방향으로 형성되되, 상하방향으로 일정간격 이격되게 복수개 설치되는 히팅라인;

   상기 히팅라인에 파워를 공급해주는 히팅파워공급부;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화 학기상증착장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 벨자는 상부, 중간, 하부굴곡부의 세 부분으로 구분되도록 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 상부, 중간, 하부굴곡부에는 제 1, 2, 3 RF파워공급부가 각각 독립적으로 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 클리닝가스 분사노즐에서는 NF3가 분사되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 인젝터노즐은 분사되는 공정가스가 일정한 유속을 가질 수 있도록 내부에 유속조절판이 소정거리 이격되게 나선을 그리며 스크류 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 고밀도 플라지마 화학기상증착장치.

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