KR920007343B1 - 반도체제조장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

반도체제조장치
제1도는 본 발명에 따른 제1실시예의 단면구성도.
제2a도, 제2b도는 제1실시예의 구성중 주요부분의 정면도 및 측면도.
제3도 및 제4도는 제1실시예에 따른 구성의 효과를 나타내는 특성도.
제5도는 제1실시예에 따른 구성의 효과를 나타내는 도표.
제6도는 본 발명에 따른 제2실시예의 단면 구성도.
제7도 및 제8도는 종래장치의 단면구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 14 : 히터 2, 12 : 디클로르실란가스노즐
3, 13 : 암모니아가스노즐 4 : 반응튜브
5, 11 : 배기구 6, 10 : 웨이퍼
7 : 외부튜브 8 : 내부튜브
15 : 보트 21 : 혼합가스노즐
22 : 가스공급구 26 : 가스공급구영역
[발명의 이용 분야]
본 발명은 반도체제조장치에 관한 것으로, 특히 LP-CVD(감압 CVD)장치를 구성하는 반도체제조장치에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
종래의 횡형 LP-CVD(감압 CVD) 장치 및 종형 LP-CVD장치를 제7도 및 제8도에 각각 도시하였는데, 도면에서 참조부호 1은 히터, 2는 디클로로실란가스노즐, 3은 암모니아가스노즐, 4는 반응튜브, 5는 배기구, 6은 웨이퍼, 7은 외부튜브, 8은 내부튜브, 9는 플렌지, 10은 웨이퍼, 11은 배기구, 12는 디클로로실란가스노즐, 13은 암모니아가스노즐, 14는 히터를 각각 나타낸다.
이들 제7도 혹은 제8도에 도시된 것과 같은 장치를 이용하여 실리콘질화막을 형성하는 경우, 우선 반응튜브(4, 7) 내를 20∼50Pa의 감압상태로 유지하면서 디클로로실란가스와 암모니아가스를 가스노즐(2, 3 또는12, 13)에 각각 공급하고 히터(1 또는 14)를 조정하여 로(반응튜브와 히터를 포함)내를 770℃에서 790℃까지 온도구배를 주어 행하고 있다. 즉 이 경우 제7도에서는 로입구(41)측을 저온측으로하고, 펌프측(배기구측)을 고온측으로 한다. 그리고 제8도에서는 로입구(71)측을 저온측으로 하고, 로내부(72)측을 고온측으로 하는 바, 이러한 온도구배에서 일정 실리콘질하막을 형성한다.
제7도에 있어서 반응튜브(4)는 히터(1)에 둘러싸여 있는데, 상기 디클로로실란가스노즐(2)에 디클로로실란(SiH2Cl2)을 공급하고 암모니아가스노즐(3)에 암모니아가스를 공급하여 웨이퍼(6)상에 실리콘질화막을 형성한다. 이때 반응가스는 배기구(5)에서 배기된다. 또 제8도에 있어서 외부튜브(7)는 히터(14)에 둘러싸여 있는데, 디클로로실란가스를 디클로르 실란가스노줄(12)에 공급하고, 암모니아가스를 암모니아가스 노즐(13)에 공급하여 웨이퍼(10)상에 실리콘질화막을 형성한다. 더욱이 반응가스는 내부튜브(8)의 외측에 위치하는 배기구(11)에서 배기된다. 그리고 로입구플렌지(9)를 엘리베이터로 상승 또는 하강시켜 보트(15)의 출입이 이루어진다.
상기한 바와 같은 종래의 횡형 또는 종형 LP-CVD장치는 로내에 온도구배를 주어 실리콘질화막을 형성하고 있다. 그런데 이러한 종래 장치에는 다음과 같은 문제점이 있다. 첫째로 막두계의 균일성이라는 점에 있어서, 종래의 횡형 또는 종형 LP-CVD장치를 이용하여 로내에 온도구배를 주지 않고 로내를 균일온도로 하여 데포지션을 행하면 막두께는 로입구측이 두껍게 되고 로안쪽이 얇게 되기 때문에 웨이퍼간에 막 두께에 오차가 생기는 문제점이 있다. 둘째로 막질이라는 점에 있어서, 실리콘질화막의 에칭(CDE, WET)속도는 성장온도에 의존성이 있는 바, 성장온도가 높고 성장속도가 빠를수록 에칭속도가 지연되는 문제점이 있다. 더욱이 막의 스트레스(신축)에 대해서도 성장온도에 의존성이 있어 성장온도가 높을수록 스트레스가 작게되는 경향이 있고, 로내에 온도구배를 주어 막을 형성하면 함께 수납된 웨이퍼내의 막질이 서로 다르게되는 문제가 있다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명된 것으로, 함께 수납된 웨이퍼에 있어서 막 두께 및 막질이 알맞은 실리콘질화막을 형성하고자 함에 목적이 있다.
[발명의 구성 및 작용]
본 발명은 종형 LP-CVD장치를 구성하는 반도체제조장치에 있어서, 디클로로실란가스와 암모니아가스를 저온영역에서 혼합하여 그 혼합가스를 보트에 연하는 가스공급로의 비교적 보트내에 배치된 웨이퍼측으로 부터 상기 보트에 배치된 웨이퍼에 공급하는 제1수단과, 상기 보트의 입구에 배치되는 웨이퍼측으로 부터 디클로르실란가스와 암모니아가스를 공급하는 제2수단 및, 상기 웨이퍼를 수용하는 로내의 온도가 균일하게 되도록 가열하는 제3수단이 설치되어 상기 웨이퍼상에 실리콘질화막을 형성하는 것을 제1특징으로 한다.
또 본 발명은 횡형 LP-CVD장치를 구성하는 반도체제조장치에 있어서, 디클로로실란가스와 암모니아가스를 저온영역에서 혼합하고 그 혼합가스를 보트에 연하여 가스공급로의 비교적 가스배출구측에 위치하는 부분으로 부터 상기 보트에 배치된 웨이퍼에 공급하는 제1수단과, 상기 보트의 가스공급단측으로 부터 디클로르실란가스와 암모니아가스를 공급하는 제2수단 및, 상기 웨이퍼를 수납하는 로내의 온도가 균일하게 되도록 가열하는 제3수단이 설치되어 상기 웨이퍼상에 실리콘질화막을 형성하는 것을 제2특성으로 한다.
즉, 본 발명은 종형 및 횡형 LP-CVD장치를 이용하여 로내에 온도구배를 두지 않고 실리콘질화막을 형성하기 위해 로내에 반응가스(디클로르실란가스, 암모니아가스)를 공급하는 방식을 종래에는 가스노즐에 각각 암모니아가스와 디클로르실란가스를 따로 공급하던 것을 저온영역에서 혼합하여 공급하는 가스노즐을 설치하고 그것으로 반응가스를 공급함으로써 균일온도에서 동일상태의 가스가 수납된 모든 웨이퍼에 계속 공급할 수 있어 막 두께 및 막질이 알맞은 실리콘질화막을 형성하는 것이다. 여기서 암모니아가스와 디클로르실란가스를 30∼180℃정도의 저온영역에서 혼합하고, 암모니아와 디클로로실란을 혼합하여 공급하는 가스노즐은 보트 전체길이의 약 1/2이상의 부분에서 가스배출구측에 열린 구멍으로 부터 공급함으로써 양호한 막을 얻는다.
[실시예]
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예를 설명한다.
제1도는 본 실시예의 단면구성도인데, 제8도에 도시된 종래예와 대응되는 개소에는 동일부호를 부여하고 그 설명은 생략한다. 제1도에 있어서 참조부호 21은 디클로르실란가스와 암모니아가스의 혼합가스노즐, 23은 질소분사용 가스노즐, 24는 로내의 온도를 제어하기 위한 열전대커버, 25는 열차폐판을 각각 나타낸다.
제1도에서 중요한 것은 디클로르실란가스노줄(12)과 암모니아가스노즐(13)에 덧불여 상기 가스의 혼합가스노즐(21)을 이용할 수 있는 점과, 그 가스의 혼합을 저온영역에서 행하는 점 및, 로내의 온도를 균일하게하는 것이다. 상기 열전대는 로내 4군데의 온도를 측정한다. 제2a도는 혼합가스노즐(21)의 정면도이고, 동도(b)는 그 측면도이다. 이 제2도에 도시된 혼합가스노즐(21)에는 가스도입구(211)로 부터는 디클로르실란가스, 가스도입구(212)로 부터는 암모니아가스를 각각 도입하고 도중에 혼합하여 구멍(22)에서 혼합가스를 내뿜는 구조로 되어 있다. 상기 구멍(22)의 가스공급구영역(26)은 보트(15) 전체길이의 약 1/2로부터 윗쪽으로 되어 있는 바, 그 부분이 보트의 상측 1/2부분과 대응된다.
더욱이 가스도입구(211, 212)는 플렌지(9)에 대해 가깝게 위치하는 바, 30∼180℃의 저온영역에서 가스를 혼합한다. 이렇게 저온부에서 가스를 혼합함으로써 디클로르실란가스의 열분해를 막게되어 노즐의 막힘을 방지할 수 있다.
실리콘질화막은 제1도에 도시된 구조의 종형 CVD장치를 이용하여 로내의 온도를 균일하게 하고 디클로르실란가스노즐(12)과 암모니아가스노즐(13) 및 디클로르암모니아가스노즐(21)로 부터 동시에 반응가스를 공급하여 형성된다.
종래의 종형 LP-CVD장치(제8도)와 본 발명의 종형 LP-CVD장치(제1도)에서 형성된 실리콘질화막의 균일성을 제3도 및 제4도에 도시하있다. 이 도면에는 종래의 종형 LP-CVD장치를 이용하여 로내에 온도구배를 갖지 않도록 하고 막을 형성한 경우의 막의 균일성(B)과 본 발명에 따른 종형 LP-CVD장치를 이용하여 로내에 온도구배를 갖지 않도록 하고 막을 형성한 경우의 균일성(B)을 나타내었다. 제3도 및 제4도를 참조하면, 본 발명의 종형 CVD창치를 이용함으로써 로내의 온도가 균일한 상태에서 균일성이 좋은 실리콘질화막을 형성할 수 있다.
또 제5도에는 종래의 횡형 CVD장치(제7도)를 이용하여 로내에 온도구배를 두어 형성한 실리콘질화막의 균일성과, 본 발명의 종형 CVD장치를 이용하여 형성한 실리콘질화막의 균일성을 도시하였다. 제5도에 의하여 본 발명의 종형 CVD장치의 균일성이 종래의 횡형에서 온도구배를 두어 형성한 실리콘 질화막의 균일성에 비해 우수하다. 상기 제5도는 5인치 웨이퍼 100매를 수납함에 있어서 막의 오차를 나타내고 있는바, 본 발명의 종형 CVD의 데포지션조건은 성장온도 780℃, 성장입력 0.15Torr, 디클로르실란가스유량 90SCCM(㏄/min), 암모니아가스유량 450SCCM이고, 종래의 횡형 CVD의 데포지션조건은 성장온도 770-780-790℃, 성장입력 0.35Torr, 디클로르실 란가스유량 37SCCM, 암모니아가스유량 160SCCM이다.
제6도는 본 발명을 횡형 LP-CVD장치에 적용한 경우의 실시예이다. 이것은 제7도에 도시된 장치에 부가하여 혼합가스노즐(21)을 이용하고, 로내 온도를 균일하게 하는 것이 상기 실시예의 경우와 같고, 그 다른 각 조건도 상기 실시예와 같은 관계에 있어, 거의 같은 작용과 효과가 얻어진다.
더욱이 본 발명은 상기 실시예에 한하지 않고 여러가지로 응용이 가능하다. 예컨대 디클로르실란가스 및 암모니아가스는 노즐(12, 13)로 부터 각각 로내에 들어가지만 혼합하여 넣어도 된다. 또 본 발명에 있어서 디클로르실란가스와 암모니아가스의 유량비는 1 : 5∼1 : 15 범위가 실용적이다.
[발명의 효과]
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 균일온도에서 동시에 동일상태의 가스를 수납된 모든 웨이퍼에 계속공급할 수 있으므로 실리콘질화막의 두께 및 막질이 균일하고, 저온영역에서 가스를 혼합하므로 가스관이 막히지 않는 잇점이 있는 반도체제조장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 종형 LP-CVD(감압 CVD)장치를 구성하는 반도체제조장치에 있어서, 디클로르실란가스와 암모니아가스를 저온영역에서 혼합하고, 그 혼합가스를 보트(15)에 연하는 가스공급로의 비교적 안쪽에 배치된 웨이퍼측으로 부터 상기 보트(15)에 배치된 웨이퍼(10)에 공급하는 제1수단(21)과, 상기 보트(15)의 입구에 배치된 웨이퍼측으로부터 디클로르실란가스와 암모니아가스를 공급하는 제2수단(12, 13) 및, 상기 웨이퍼(10)를 수용하는 로내의 온도가 균일하게 되도록 가열하는 제3수단(14)을 구비하여 구성되어, 상기 웨이퍼(10)상에 실리콘질화막을 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 반도체제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1수단(21)은 상기 디클로르실란가스와 암모니아가스를 30∼180℃의 저온영역에서 혼합하여 보트길이의 약 1/2부분보다 보트 안쪽에 배치된 웨이퍼측을 향하는 혼합가스공급로 부분(26)의 구멍(22)으로부터 혼합가스를 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 반도체제조장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 디클로르실란가스와 암모니아가스의 유량비가 1 : 5∼1 : 15인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  4. 횡형 LP-CVD(감압 CVD) 장치를 구성하는 반도체제조장치에 있어서, 디클로르실란가스와 암모니아가스를 저온영역에서 혼합하고, 그 혼합가스를 보트에 연하는 가스공급로의 비교적 가스배출구(5)측에 위치하는 부분으로 부터 상기 보트에 배치된 웨이퍼(6)에 공급하는 제1수단(21)과, 상기 보트의 가스공급단측으로 부터 디클로르실란가스와 암모니아가스를 공급하는 제2수단(2, 3) 및, 상기 웨이퍼(6)를 수용하는 로내의 온도가 균일하게 되도록 가열하는 제3수단(1)을 구비하여 구성되어, 상기 웨이퍼(6) 상에 실리콘질화막을 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 반도체제조장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1수단(21)은 상기 디클로르실란가스와 암모니아가스를 30∼180℃의 저온영역에서 혼합하여, 보트 전체길이의 약 1/2의 부분에서부터 보트의 상기 가스배출단측을 향해 배치된 혼합가스공급로부분의 구멍으로부터 혼합가스를 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 반도체제조장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 디클로르실란가스와 암모니아가스의 유량비가 1 : 5∼1 : 15인 것을 특징으로 하는 반도체제조장치.
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