KR20130006886A - 반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 기판 처리 장치 - Google Patents

반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20130006886A
KR20130006886A KR1020110061897A KR20110061897A KR20130006886A KR 20130006886 A KR20130006886 A KR 20130006886A KR 1020110061897 A KR1020110061897 A KR 1020110061897A KR 20110061897 A KR20110061897 A KR 20110061897A KR 20130006886 A KR20130006886 A KR 20130006886A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
injection
baffles
substrate
processing apparatus
Prior art date
Application number
KR1020110061897A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101243742B1 (ko
Inventor
박용성
이성광
김동렬
방홍주
김민석
Original Assignee
국제엘렉트릭코리아 주식회사
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 국제엘렉트릭코리아 주식회사 filed Critical 국제엘렉트릭코리아 주식회사
Priority to KR1020110061897A priority Critical patent/KR101243742B1/ko
Priority to PCT/KR2012/004267 priority patent/WO2012176996A2/ko
Priority to JP2014516893A priority patent/JP5818288B2/ja
Priority to CN201280031035.0A priority patent/CN103635992B/zh
Priority to US14/126,656 priority patent/US20140224177A1/en
Priority to TW101122409A priority patent/TWI535886B/zh
Publication of KR20130006886A publication Critical patent/KR20130006886A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101243742B1 publication Critical patent/KR101243742B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/005—Nozzles or other outlets specially adapted for discharging one or more gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32633—Baffles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68771—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting more than one semiconductor substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 복수의 기판이 수용되어 플라즈마 처리 공정이 수행되는 공정 챔버; 공정 챔버에 설치되고 동일 평면상에 복수의 기판이 놓여지는 지지부재; 및 지지부재와 대향되게 설치되고, 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스를 지지부재에 놓여진 복수의 기판들 각각에 대응하는 위치에서 독립적으로 분사할 수 있도록 독립된 복수개의 배플들을 갖는 분사부재; 및 분사부재의 배플들이 지지부재에 놓여진 복수의 기판들 각각에 순차적으로 선회하도록 지지부재 또는 상기 분사부재를 회전시키는 구동부를 포함하되; 분사부재는 복수개의 배플들 중 반응가스를 분사하는 적어도 하나의 배플에 설치되어 기판으로 분사되는 반응가스를 플라즈마화하는 플라즈마 발생기를 포함한다.

Description

반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 기판 처리 장치{INJECTION MEMBER USED IN MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND PLASMA PROCESSING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 반도체 소자 제조에 사용되는 박막 처리 장치에 관한 것으로, 특히 가스 흐름을 개선한 분사부재 및 그것을 갖는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위한 건식 식각, 물리적 또는 화학적 기상 증착 및 기타 표면처리 등의 단위 공정에는 플라즈마를 이용한 장치가 널리 사용되고 있다.
기존의 기판 처리 장치중에는 동일평면상에 복수의 기판을 처리하는 세미 배치식 기판 처리 장치가 있다. 세미 배치식 기판 처리 장치는 가스분사용 노즐이 중심부에 위치하여 가장자리를 향해 분사하기 때문에 기판상에서 가스 분출 속도 및 밀도 차이가 현저하게 발생되고, 와류 현상도 발생됨으로 박막 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 기판에 박막 증착시 박막 균일성을 향상시킬 수 있는 반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치에 사용되는 분사부재는 원판 형상의 상부 플레이트; 상기 상부 플레이트의 저면에 방사상으로 설치되는 칸막이들에 의해 구획되는 4개의 배플들; 상기 적어도 4개의 배플들 각각으로 가스를 분사하기 위해 상기 칸막이에 길이방향으로 설치되는 사이드 분사부들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 사이드 분사부는 가스가 흐르는 내부통로와, 상기 내부 통로에 흐르는 가스가 분사되는 분사구들을 갖는 막대 형상의 인젝터이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분사구들은 상기 상부 플레이트의 중앙에서 가장자리로 갈수록 그 크기가 크다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분사구들은 기판의 처리면과 수평한 방향으로 가스를 분사하도록 수평한 분사각도를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분사구들은 기판의 처리면을 향해 비스듬하게 가스를 분사하도록 하향경사진 분사각도를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분사부재는 상기 상부 플레이트의 중앙부에 설치되고, 외부로부터 공급되는 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스를 상기 적어도 4개의 배플들 각각으로 독립 분사하는 적어도 4개의 분사구들을 갖는 중앙 노즐부를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 사이드 노즐부들은 상기 중앙 노즐부를 통해 가스를 제공받는다.
상기한 과제를 달성하기 위한 기판 처리 장치는 복수의 기판이 수용되어 플라즈마 처리 공정이 수행되는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 설치되고 동일 평면상에 복수의 기판이 놓여지는 지지부재; 및 상기 지지부재와 대향되게 설치되고, 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스를 상기 지지부재에 놓여진 복수의 기판들 각각에 대응하는 위치에서 독립적으로 분사할 수 있도록 독립된 복수개의 배플들을 갖는 분사부재; 및 상기 분사부재의 배플들이 상기 지지부재에 놓여진 복수의 기판들 각각에 순차적으로 선회하도록 상기 지지부재 또는 상기 분사부재를 회전시키는 구동부를 포함하되; 상기 분사부재는 상부 플레이트; 및 상기 복수개의 배플들이 구획되도록 상기 상부 플레이트의 저면에 설치되는 칸막이들; 상기 칸막이들에 설치되고, 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스를 각각의 해당되는 상기 배플들로 분사시키는 사이드 노즐부들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분사부재는 상기 상부 플레이트의 중앙에 설치되고, 외부로부터 공급되는 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스를 각각의 해당되는 상기 배플들로 분사시키는 중앙 노즐부를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 중앙 노즐부와 사이드 노즐부들을 통해 3방향에서 가스를 분사하기 때문에 배플 상에 균일한 가스 밀도를 제공함으로써, 박막의 증착 속도 및 막질 향상이 가능한 각별한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 원자층 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 분사부재의 사시도 및 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 지지부재의 평면도이다.
도 4는 도 2b에 표기된 A-A선을 따라 절취한 단면도이다.
도 5a는 플라즈마 발생기를 보여주는 분사부재의 요부 확대 단면도이고, 도 5b는 도 5a에서 플라즈마 발생기가 높낮이 조절기에 의해 하강한 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 분사부재의 변형예를 보여주는 도면이다.
도 7은 다양한 분사각도를 갖는 분사구를 보여주는 사이드 분사부의 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
( 실시 예 )
도 1은 본 발명에 따른 원자층 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 분사부재의 사시도 및 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 지지부재의 평면도이다. 도 4는 도 2b에 표기된 A-A선을 따라 절취한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치(10)는 공정 챔버(process chamber)(100), 지지부재(support member)(200), 분사부재(300), 공급부재(500)를 포함한다.
공정 챔버(100)는 일측에 출입구(112)가 제공된다. 출입구(112)는 공정 진행시 기판(W)들의 출입이 이루어진다. 또한, 공정 챔버(100)는 상부 가장자리에 공정 챔버로 공급된 반응가스와 퍼지 가스 및 원자층 증착 공정 중에 발생된 반응 분산물을 배기하기 위한 배기덕트(120)와 배기관(114)을 포함한다. 배기덕트(120)는 분사부재(300)의 외측에 위치하는 링 타입으로 이루어진다. 도시되지는 않았으나, 배기관(114)은 진공 펌프와 연결되어 있고, 배기관에는 압력 제어 밸브, 유량 제어 밸브 등이 설치된다는 것은 당업자에게 자명한 사실이다.
도 1 및 도 3에서와 같이, 지지부재(200)는 공정 챔버(100)의 내부 공간에 설치된다.
지지부재(200)는 4장의 기판들이 놓여지는 배치 타입으로 이루어진다. 지지부재(200)는 상부면에 기판들이 놓여지는 제1 내지 제4스테이지(212a-212d)들이 형성된 원판형상의 테이블(210)과, 테이블(210)을 지지하는 지지기둥(220)을 포함한다. 제1 내지 제4스테이지(212a-212d)는 기판의 형상과 유사한 원형으로 이루어질 수 있다. 제1 내지 제4스테이지(212a-212d)는 지지부재(200)의 중앙을 중심으로 동심원상에 90도 간격으로 배치된다.
지지부재(200)는 구동부(290)에 의해 회전된다. 지지부재(200)를 회전시키는 구동부(290)는 구동모터의 회전수와 회전속도를 제어할 수 있는 엔코더가 설치된 스텝핑 모터를 사용하는 것이 바람직하며, 엔코더에 의해 분사부재(300)의 1사이클 공정(제1반응가스-퍼지가스-제2반응가스-퍼지가스)시간을 제어하게 된다.
도시하지 않았지만, 지지부재(200)는 각각의 스테이지에서 기판(W)을 승강 및 하강시키는 복수의 리프트 핀(미도시됨)이 구비될 수 있다. 리프트 핀은 기판(W)을 승하강함으로써, 기판(W)을 지지부재(200)의 스테이지로부터 이격시키거나, 스테이지에 안착시킨다. 또한, 지지부재(200)의 각 스테이지(212a-212d)에는 안착된 기판(W)을 가열하는 히터(미도시됨)가 구비될 수 있다. 히터는 기판(W)의 온도를 기 설정된 온도(공정 온도)로 상승시키기 위해 기판을 가열한다.
도 1 및 도 2b를 참조하면, 공급부재(500)는 제1가스 공급부재(510a), 제2가스 공급부재(510b) 그리고 퍼지가스 공급부재(520)를 포함한다. 제1가스 공급부재(510a)는 기판(w) 상에 소정의 박막을 형성하기 위한 제1반응 가스를 노즐부의 제1챔버(320a)로 공급하며, 제2가스 공급부재(510b)는 제2반응 가스를 제3챔버(320c)로 공급하고, 퍼지가스 공급부재(520)는 퍼지가스를 제2 및 제4챔버(320b,320d)로 공급한다. 예를 들어, 제1반응가스와 제2반응가스는 기판(W) 상에 형성하고자 하는 박막을 조성하는 원료 물질을 포함하는 가스이다. 특히, 원자층 증착 공정은 서로 다른 복수의 반응가스를 제공하고 기판 표면에서 반응가스들을 화학적으로 반응시킴으로써, 기판 상에 소정의 박막을 형성하게 된다. 그리고, 원자층 증착 공정에서는 반응가스들이 제공되는 사이사이에는 기판 상부에 잔류하는 미반응 가스를 퍼지시키기 위한 퍼지가스가 제공된다.
본 실시예에서는 2개의 서로 다른 반응가스를 공급하기 위해 2개의 가스공급부재가 사용되었으나, 공정 특성에 따라 3개 이상의 서로 다른 반응가스를 공급할 수 있도록 복수개의 가스공급부재가 적용될 수 있음은 당연하다.
도 1 , 도 2a, 도 2b 그리고 도 4를 참조하면, 분사부재(300)는 지지부재(200)에 놓여진 4장의 기판 각각으로 가스를 분사한다.
분사부재(300)는 제1,2반응가스 및 퍼지가스를 공급부재(500)로부터 공급받는다. 분사부재(300)는 원판 형상의 상부 플레이트(302)와, 중앙 노즐부(310), 사이드노즐부(360)들, 제1 내지 제4배플(320a-320d), 플라즈마 발생기(340) 그리고 높낮이 조절기(350)를 포함한다.
중앙 노즐부(310)는 상부 플레이트(302)의 중앙부에 설치된다. 중앙 노즐부(310)는 공급부재(500)로부터 공급받은 제1,2반응가스 및 퍼지가스를 제1 내지 제4배플(320a-320d) 각각에 독립 분사한다. 중앙 노즐부(310)는 4개의 챔버(311,312,313,314)를 갖는다. 제1챔버(311)에는 제1반응가스가 제공되고, 제1배플(320a)로 제1반응가스를 공급하기 위한 분사구(311a)들이 측면에 형성된다. 제3챔버(313)에는 제2반응가스가 제공되며 제3배플(320c)로 제2반응가스를 공급하기 위한 분사구(313a)들이 측면에 형성된다. 제1챔버(311)와 제3챔버(313) 사이에 위치하는 제2챔버(312)와 제4챔버(314)에는 퍼지가스가 제공되고, 제2배플(320b)과 제4배플(320d)로 퍼지가스를 공급하기 위한 분사구(312a,314a)들이 측면에 형성된다. 중앙 노즐부(310)의 분사구(311a)들은 가로 슬림형 또는 다공형 등으로 다양하게 구성할 수 있다. 또한, 중앙 노즐부(310)의 분사구(311a)들은 단층 또는 복층으로 구성할 수 있다. 또한 중앙 노즐부(310)의 분사구(311a)들은 방사형으로 가스가 분사되도록 경사진 분사각도를 가질 수 있다.
사이드 노즐부(360)들은 제1 내지 제4배플(320a-320d)을 구획하는 칸막이 각각에 설치된다. 사이드 노즐부(360)는 하나의 배플에 2개가 한 쌍을 이루도록 중앙 노즐부를 중심으로 V자 형태로 배치된다. 4개의 배플을 갖고 있는 분사부재(300)에는 총 8개의 사이드 노즐부(360)가 구비된다. 사이드 노즐부(360)는 기판의 처리면으로 제공되는 가스의 흐름(밀도, 속도)을 개선하여 박막의 품질을 향상시키기 위한 것이다. 하나의 배플에 설치되는 2개의 사이드 노즐부(360)는 기판의 중심(배플 공간)을 기준으로 서로 대칭으로 배치된다.
사이드 노즐부(360)는 막대 형상으로 내부 통로(362)와 일면에 복수의 분사구(364)들을 갖는다. 사이드 노즐부(360)들은 중앙 노즐부(310)의 각 챔버(311,312,313,314)들을 통해 가스를 공급받는다. 이를 위해, 사이드 노즐부(360)는 내부 통로(362)가 중앙 노즐부(310)의 각 챔버와 연통된다. 사이드 노즐부(360)의 분사구(364)는 위치에 따라 그 크기가 다를 수 있다. 도 2a 및 도 4에서 보여주는 바와 같이, 분사구(364)들의 크기는 중앙 노즐부(310)에 가까울수록 작고 중앙 노즐부(310)로부터 멀어질수록 크다. 이렇게 분사구(364)들의 크기를 달리한 것은, 중앙 노즐부(310)와 가까운 중앙측 영역은 사이드 노즐부(360)들 간의 거리가 좁기에 적은 가스양으로도 충분한 가스 공급 및 밀도 유지가 가능하기 때문이다. 그리고, 중앙 노즐부(310)와 상대적으로 먼 가장자리측 영역은 사이드 노즐부(360)들 간의 거리가 넓기에 충분한 가스 공급(밀도 유지)을 위해 보다 많은 가스양을 분사하기 위함이다.
사이드 노즐부(360)의 분사구(364)들은 기판과 수평한 분사각도를 가질 수 있으나, 필요에 따라서는 기판을 향해(또는 가장자리를 향해) 경사진 분사각도를 가질 수 있다.
도 7에는 기판의 처리면과 수평한 방향으로 가스를 분사하도록 수평한 분사각도를 갖는 분사구(364)를 보여주는 사이드 노즐부(360)와, 기판의 처리면을 향해 비스듬하게 가스를 분사하도록 하향경사진 분사각도를 갖는 분사구(364)를 보여주는 사이드 노즐부(360)가 도시되어 있다.
한편, 사이드 노즐부(360)는 중앙 노즐부(310)가 아닌 별도의 공급라인을 통해 직접 가스를 공급받을 수 있다. 이 경우는 공급라인(사이드 노즐부로 가스가 인입되는 위치)은 사이드 노즐부(360)의 중앙 부근에 연결되는 것이 바람직하다. 사이드 노즐부(360)는 공급라인을 통해 직접 가스를 공급받는 경우, 분사구(364)들의 크기는 가스 공급지점에 가까울수록 작고 멀어질수록 크다.
상기와 같이, 본 발명의 분사부재(300)는 중앙 노즐부(310)와 한 쌍의 사이드 노즐부(360)를 통해 3방향에서 가스가 분사됨으로써 기판의 처리면 전체에 균일한 가스 공급이 가능하다. 또한, 가스가 기판을 향해 3방향에서 분사됨으로써 와류 현상을 최소화하여 박막 형성시 박막 품질을 높일 수 있다.
제1 내지 제4배플(320a-320d)은 중앙 노즐부(310) 및 사이드 노즐부(360)들로부터 제공받은 가스들을 기판들 각각에 대응하는 위치에서 기판의 처리면 전체에 제공하기 위한 독립된 공간을 갖는다. 제1 내지 제4배플(320a-320d)은 상부 플레이트의 저면에 설치되는 칸막이(309)들에 의해 구획된다.
제1 내지 제4배플(320a-320d)은 중앙 노즐부(310)를 중심으로 90도 간격으로 구획된 부채꼴 모양으로 상부 플레이트(302) 아래에 방사상으로 배치된다. 제1 내지 제4배플(320a-320d)은 중앙 노즐부(310)의 분사구(311a,312a,313a,314a)들 및 사이드 노즐부(360)들의 분사구들과 각각 연통된다. 제1 내지 제4배플(320a-320d)은 지지부재(200)와 대향되는 저면이 개방된 타입으로 형성된다.
제1 내지 제4배플 (320a-320d) 각각의 독립공간에는 중앙 노즐부(310) 및 한쌍의 사이드 노즐부(360)로부터 제공되는 가스들이 공급되며, 이들은 개방된 저면을 통해 기판으로 자연스럽게 제공된다. 제1배플(320a)에는 제1반응가스가 제공되고, 제3배플(320c)에는 제2반응가스가 제공되며, 제1배플(320a)과 제3배플(320c) 사이에 위치하는 제2배플(320b)과 제4배플(320d)에는 제1반응가스와 제2반응가스의 혼합을 막고 미반응 가스를 퍼지하기 위한 퍼지가스가 제공된다.
예컨대, 분사부재(300)는 제1내지 제4배플(320a-320d)을 90도 간격으로 하여 부채꼴로 형성하였으나, 본 발명은 이에 국한되는 것이 아니며 공정 목적이나 특성에 따라 45도 간격 또는 180도 간격으로 구성할 수도 있으며, 각각의 배플 크기를 달리 구성할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 기판은 지지부재(200)가 회전함에 따라 제1내지 제4배플(320a-320d)들 아래로 순차적으로 통과하게 되고, 기판들이 제1내지 제4배플(320a-320d)들을 모두 통과하면 기판(W) 상에 한 층의 원자층이 증착된다. 그리고, 이와 같이 기판을 지속적으로 회전시킴으로써 기판상에 소정 두께를 갖는 박막을 증착시킬 수 있다.
도 6은 중앙 노즐부가 생략된 분사부재(300)를 보여주는 도면이다.
도 6에서와 같이, 분사부재(300)는 중앙 노즐부가 생략되어 있기에 사이드 노즐부(360)들로의 가스 공급은 별도의 공급라인(미도시됨)을 통해 이루어진다. 이렇게 별도의 공급라인을 통해 가스 공급이 이루어지는 분사부재(300)의 사이드 노즐부(360)들은 공정 특성에 따라 그 높이를 가변시킬 수 있다.
도 5a는 플라즈마 발생기를 보여주는 분사부재의 요부 확대 단면도이고, 도 5b는 도 5a에서 플라즈마 발생기가 높낮이 조절기에 의해 하강한 상태를 보여주는 도면이다.
플라즈마 발생기(340)는 분사부재(300)의 적어도 하나의 배플 상에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 플라즈마 발생기(340)가 제3배플(320c) 상에 상하 이동이 가능하도록 설치된 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 필요에 따라서는 다른 배플상에도 설치될 수 있음은 당연하다.
도 2a, 도 2b, 도 5a 그리고 도 5b를 참조하면, 플라즈마 발생기(340)는 제3배플(320c) 구역에 해당되는 상부 플레이트(302)에 형성된 개구(304)에 설치된다. 플라즈마 발생기(340)는 제3배플(320c)과는 무관하게 독립적으로 승강 이동이 가능하도록 설치된다. 플라즈마 발생기(340)는 기밀 유지를 위해 벨로우즈(380)에 의해 둘러싸인다. 도시하지 않았지만, 분사부재(300)가 공정챔버 내부공간에 설치되는 경우, 플라즈마 발생기(340)는 공정 챔버의 상부 커버를 관통해서 설치되는 별도의 승강축에 연결되고, 공정 챔버 밖에 위치되는 승강축은 높낮이 조절기에 의해 승강되도록 구성될 수 있다. 이 경우 벨로우즈는 공정 챔버의 상부 커버를 관통하는 승강축을 감싸도록 설치된다. 본 실시예에서는 분사 부재의 상부 플레이트가 공정 챔버의 상부 커버 일부로 구성되어 있기 때문에 벨로우즈(380)는 플라즈마 발생기(340)를 감싸도록 개구(304) 상에 설치된다.
플라즈마 발생기(340)는 제3배플(320c) 상에 구비되어 제2반응가스를 플라즈마화 시킴으로써, 제2반응가스의 반응성을 향상시키고, 제3배플(320c) 내의 플라즈마 밀도를 증가시킴으로써, 박막의 증착 속도를 증가시키고, 막질을 향상시킨다.
플라즈마 발생기(340)는 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 고주파 전원이 인가되는 제1전극(343)들과 제1전극(343)들 사이 사이에 배치되고 바이어스 전원이 인가되는 제2전극(344)들을 포함한다. 제1전극(343)들과 제2전극(344)들은 플라즈마 발생기(340)의 몸체(341) 바닥면(342) 내측에 동일평면상에 설치된다. 제1,2전극(343,344)들은 막대 형상으로 서로 교차되게 그리고 동일 간격으로 배치된다. 제1,2전극(343,344)들의 설치 방향은 회전방향과 직교하는 방향(회전중심을 향하는 방향으로 콤(comb) 타입(또는 방사상)으로 설치된다. 여기서, 제2전극들에는 또 다른 고주파 전원이 인가될 수도 있다.
플라즈마 발생기(340)의 몸체 바닥면(342)은 지지부재(200)와 마주보게 형성된다. 제1전극(343)들과 제2전극(344)들에 의한 영향이 공정 챔버 내에 미치는 것을 방지할 수 있도록 플라즈마 발생기(340)의 몸체(341)는 석영 또는 세라믹의 절연 및 내열, 내화학성의 재질로 이루어진다.
본 발명에서 기판(w)은 플라즈마 발생기(340)가 설치된 제3배플(320c) 아래를 지나가게 되면서 플라즈마화된 제2반응가스에 의한 표면 처리가 이루어진다. 즉, RF 파워와 바이어스 파워가 플라즈마 발생기(340)의 제1,2전극(343,344)들로 인가되고, 제2반응가스가 중앙 노즐부(310) 및 한 쌍의 사이드 노즐부(360)를 통해 제3배플(320c)로 공급되면, 제2반응가스는 제3배플(320c)상에 설치된 플라즈마 발생기(340)에서 발생한 유도자기장에 의해 플라즈마 상태로 여기된 후 기판상으로 제공된다.
높낮이 조절기(350)는 공정챔버 외부에 설치되며, 플라즈마 발생기(340)와 기판과의 간격 조절을 위해 플라즈마 발생기(340)를 승강시킨다.
즉, 본 발명은 플라즈마 발생기(340)의 상하 이동을 위한 높낮이 조절기(350)를 구비하여 기판 상태, 사용가스, 사용 환경에 따라 기판과 플라즈마 발생영역(제3배플 공간)의 거리(간격)를 조절하여 박막을 형성할 수 있다.
여기서, 플라즈마 발생기(340)의 승강 높이는 사이드 노즐부의 분사구들을 가로막지 않는 범위 내에서 이루어진다.
본 발명의 원자층 증착 장치는 세미 리모트 플라즈마 형태로 플라즈마 발생기를 분사부재에 장착하여 일반적인 리모트 플라즈마 발생기보다 기판과의 이격거리를 수mm에서 수십mm 거리를 유지한 상태에서 반응가스의 직접적인 분해를 통한 래디컬화하여 기판에 박막을 형성할 수 있다. 특히, 본 발명에 적용된 플라즈마 발생기는 제1전극과 제2전극을 동시에 배치하여 플라즈마를 발생시킴으로써 챔버 및 본체 등에 별도의 추가 장비를 부착하지 않아도 된다.
일반적인 싱글 설비의 경우 서셉터를 상하 이동하여 플라즈마 발생영역과 기판의 간격을 조절하지만, 본 발명에서는 플라즈마 발생기만 별도로 독립 승강 구조를 채택하여 기판의 상태, 사용 가스, 환경 등에 따라 플라즈마 발생기와 기판의 간격을 조절하여 박막을 형성할 수 있다.
본 발명은 적어도 상이한 2개의 기체(가스)를 기판상에 순차적으로 분사하여 기판 표면을 처리하는 설비에 적용 가능하다. 그러한 실시예 중에서 바람직한 실시예로 원자층 증착 공정에서 사용되는 배치식 원자층 증착 장치를 예를 들어 설명한 것으로, 본 발명은 고밀도 플라즈마(HDP)를 이용한 박막 증착 장치에도 적용할 수 있으며, 플라즈마를 사용한 증착, 식각 장치에도 적용 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 공정 챔버
200 : 지지부재
300 : 분사부재
500 : 공급부재

Claims (9)

  1. 기판 처리 장치에 사용되는 분사부재에 있어서:
    원판 형상의 상부 플레이트;
    상기 상부 플레이트의 저면에 방사상으로 설치되는 칸막이들에 의해 구획되는 적어도 4개의 배플들;
    상기 적어도 4개의 배플들 각각으로 가스를 분사하기 위해 상기 칸막이에 길이방향으로 설치되는 사이드 분사부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치에 사용되는 분사부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사이드 분사부는
    가스가 흐르는 내부통로와, 상기 내부 통로에 흐르는 가스가 분사되는 분사구들을 갖는 막대 형상의 인젝터인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치에 사용되는 분사부재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 분사구들은
    상기 상부 플레이트의 중앙에서 가장자리로 갈수록 그 크기가 큰 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치에 사용되는 분사부재.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 분사구들은
    기판의 처리면과 수평한 방향으로 가스를 분사하도록 수평한 분사각도를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치에 사용되는 분사부재.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 분사구들은
    기판의 처리면을 향해 비스듬하게 가스를 분사하도록 하향경사진 분사각도를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치에 사용되는 분사부재.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분사부재는
    상기 상부 플레이트의 중앙부에 설치되고, 외부로부터 공급되는 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스를 상기 적어도 4개의 배플들 각각으로 독립 분사하는 적어도 4개의 분사구들을 갖는 중앙 노즐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치에 사용되는 분사부재.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 사이드 노즐부들은 상기 중앙 노즐부를 통해 가스를 제공받는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치에 사용되는 분사부재.
  8. 기판 처리 장치에 있어서:
    복수의 기판이 수용되어 기판 처리 공정이 수행되는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버에 설치되고 동일 평면상에 복수의 기판이 놓여지는 지지부재; 및
    상기 지지부재와 대향되게 설치되고, 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스를 상기 지지부재에 놓여진 복수의 기판들 각각에 대응하는 위치에서 독립적으로 분사할 수 있도록 독립된 복수개의 배플들을 갖는 분사부재; 및
    상기 분사부재의 배플들이 상기 지지부재에 놓여진 복수의 기판들 각각에 순차적으로 선회하도록 상기 지지부재 또는 상기 분사부재를 회전시키는 구동부를 포함하되;
    상기 분사부재는
    상부 플레이트; 및
    상기 복수개의 배플들이 구획되도록 상기 상부 플레이트의 저면에 설치되는 칸막이들;
    상기 칸막이들에 설치되고, 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스를 각각의 해당되는 상기 배플들로 분사시키는 사이드 노즐부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 분사부재는
    상기 상부 플레이트의 중앙에 설치되고, 외부로부터 공급되는 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스를 각각의 해당되는 상기 배플들로 분사시키는 중앙 노즐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
KR1020110061897A 2011-06-24 2011-06-24 반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 기판 처리 장치 KR101243742B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110061897A KR101243742B1 (ko) 2011-06-24 2011-06-24 반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 기판 처리 장치
PCT/KR2012/004267 WO2012176996A2 (ko) 2011-06-24 2012-05-30 반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 기판 처리 장치
JP2014516893A JP5818288B2 (ja) 2011-06-24 2012-05-30 半導体製造に使用される噴射部材及びそれを有する基板処理装置
CN201280031035.0A CN103635992B (zh) 2011-06-24 2012-05-30 用于半导体制造的喷射构件及具有该喷射构件的基板处理装置
US14/126,656 US20140224177A1 (en) 2011-06-24 2012-05-30 Injection member in fabrication of semiconductor device and substrate processing apparatus having the same
TW101122409A TWI535886B (zh) 2011-06-24 2012-06-22 用於半導體裝置之製造的射出元件及具有其之基板加工設備

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110061897A KR101243742B1 (ko) 2011-06-24 2011-06-24 반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 기판 처리 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130006886A true KR20130006886A (ko) 2013-01-18
KR101243742B1 KR101243742B1 (ko) 2013-03-13

Family

ID=47423047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110061897A KR101243742B1 (ko) 2011-06-24 2011-06-24 반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 기판 처리 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140224177A1 (ko)
JP (1) JP5818288B2 (ko)
KR (1) KR101243742B1 (ko)
CN (1) CN103635992B (ko)
TW (1) TWI535886B (ko)
WO (1) WO2012176996A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160060433A (ko) * 2014-11-20 2016-05-30 국제엘렉트릭코리아 주식회사 기판 처리 장치
KR20230063745A (ko) * 2021-11-02 2023-05-09 피에스케이 주식회사 상부 전극 유닛, 그리고 이를 포함하는 기판 처리 장치

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9175391B2 (en) * 2011-05-26 2015-11-03 Intermolecular, Inc. Apparatus and method for combinatorial gas distribution through a multi-zoned showerhead
KR20130136245A (ko) * 2012-06-04 2013-12-12 삼성전자주식회사 인젝터 및 이를 포함하는 물질층 증착 챔버
KR101560623B1 (ko) * 2014-01-03 2015-10-15 주식회사 유진테크 기판처리장치 및 기판처리방법
JP6242288B2 (ja) * 2014-05-15 2017-12-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
US10249511B2 (en) * 2014-06-27 2019-04-02 Lam Research Corporation Ceramic showerhead including central gas injector for tunable convective-diffusive gas flow in semiconductor substrate processing apparatus
JP6258184B2 (ja) * 2014-11-13 2018-01-10 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
TWI676709B (zh) * 2015-01-22 2019-11-11 美商應用材料股份有限公司 使用空間上分開的佈植器腔室進行的對薄膜的原子層沈積
JP6339029B2 (ja) * 2015-01-29 2018-06-06 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
US10954597B2 (en) * 2015-03-17 2021-03-23 Asm Ip Holding B.V. Atomic layer deposition apparatus
US10121655B2 (en) * 2015-11-20 2018-11-06 Applied Materials, Inc. Lateral plasma/radical source
CN106034371A (zh) * 2016-06-17 2016-10-19 西安交通大学 等离子体射流阵列协同机械旋转运动的材料处理装置
KR102009348B1 (ko) * 2017-09-20 2019-08-09 주식회사 유진테크 배치식 플라즈마 기판처리장치
DE102018114208A1 (de) * 2018-06-14 2019-12-19 Aixtron Se Abdeckplatte zur Abdeckung der zur Prozesskammer weisenden Seite eines Suszeptors einer Vorrichtung zum Abscheiden von SiC-Schichten
JP6575641B1 (ja) * 2018-06-28 2019-09-18 株式会社明電舎 シャワーヘッドおよび処理装置
KR102622277B1 (ko) * 2022-05-19 2024-01-08 세메스 주식회사 기체 분사유닛 및 기판처리장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040102600A (ko) * 2003-05-28 2004-12-08 삼성전자주식회사 반도체 소자 제조를 위한 증착 장치
KR100558922B1 (ko) * 2004-12-16 2006-03-10 (주)퓨전에이드 박막 증착장치 및 방법
US20070218702A1 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Asm Japan K.K. Semiconductor-processing apparatus with rotating susceptor
KR100920324B1 (ko) * 2007-08-24 2009-10-07 주식회사 케이씨텍 박막 증착장치
WO2010019007A2 (en) * 2008-08-13 2010-02-18 Synos Technology, Inc. Vapor deposition reactor for forming thin film
KR101099191B1 (ko) * 2008-08-13 2011-12-27 시너스 테크놀리지, 인코포레이티드 기상 증착 반응기 및 이를 이용한 박막 형성 방법
KR101108879B1 (ko) * 2009-08-31 2012-01-30 주식회사 원익아이피에스 가스분사장치 및 이를 이용한 기판처리장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160060433A (ko) * 2014-11-20 2016-05-30 국제엘렉트릭코리아 주식회사 기판 처리 장치
KR20230063745A (ko) * 2021-11-02 2023-05-09 피에스케이 주식회사 상부 전극 유닛, 그리고 이를 포함하는 기판 처리 장치
WO2023080324A1 (ko) * 2021-11-02 2023-05-11 피에스케이 주식회사 상부 전극 유닛, 그리고 이를 포함하는 기판 처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012176996A2 (ko) 2012-12-27
TWI535886B (zh) 2016-06-01
CN103635992A (zh) 2014-03-12
JP2014520212A (ja) 2014-08-21
JP5818288B2 (ja) 2015-11-18
US20140224177A1 (en) 2014-08-14
KR101243742B1 (ko) 2013-03-13
TW201307609A (zh) 2013-02-16
WO2012176996A3 (ko) 2013-04-04
CN103635992B (zh) 2016-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101243742B1 (ko) 반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 기판 처리 장치
KR101246170B1 (ko) 반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 플라즈마 처리 장치
TWI541891B (zh) A plasma reactor and a method for fabricating a semiconductor substrate
KR20170074755A (ko) 샤워헤드 어셈블리
KR20160137403A (ko) 에지 플레넘 샤워헤드 어셈블리를 포함한 증착 장치
KR101943691B1 (ko) 성막 장치 및 샤워 헤드
JP6767844B2 (ja) 成膜装置及び成膜方法
KR20160026572A (ko) 기판 처리 장치
KR101917414B1 (ko) 노즐 및 이를 사용한 기판 처리 장치
KR20170039839A (ko) 기판 처리 장치
TWI556308B (zh) A plasma reactor with improved gas distribution
KR101324207B1 (ko) 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
KR101540718B1 (ko) 기판 처리 장치
KR101426432B1 (ko) 기판 처리 장치 및 방법
KR20110076386A (ko) 반도체 제조에 사용되는 원자층 증착 장치
KR101356537B1 (ko) 기판 처리 장치
KR101680635B1 (ko) 기판 처리 장치
KR20090051984A (ko) 기판 처리 장치
KR102461199B1 (ko) 기판처리장치
KR100562994B1 (ko) 플라즈마 처리장치
KR20120038675A (ko) 원자층 증착 장치
KR101675817B1 (ko) 반도체 제조용 증착장치
KR101157395B1 (ko) 가스유압조절이 용이한 기판처리장치
KR102396366B1 (ko) 기판처리장치
KR20120077512A (ko) 배기 부재 및 기판 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160225

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170214

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200213

Year of fee payment: 8