KR20040045750A - 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고밀도 플라즈마식 처리장치에 관한 것으로서, 그 내부에 웨이퍼가 안착 지지되는 웨이퍼지지대가 마련됨과 아울러 소정의 처리공간을 형성하는 처리챔버와; 상기 처리챔버의 상측에 복개 가능하게 설치되어 상기 처리챔버의 상측을 커버하는 덮개; 및 상기 처리챔버 및 덮개의 사이에 설치되어 상기 웨이퍼측으로 공정가스를 분사시키는 복수의 노즐이 마련된 가스링부재를 포함하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치에 있어서, 상기 처리챔버의 내벽 및 가스링부재의 내벽에는 아크발생방지막이 구비된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 구성함에 따라 플라즈마 처리 시 그 내부에 아크가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 그와 같이 아크 발생을 방지함에 따라, 반도체 소자 생산 수율 향상 및 반도체 소자 특성을 향상시키는 이점이 있다.
Description
본 발명은 화학기상증착장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 챔버 내부에서 아크가 발생하는 것을 방지하는 아크발생 방지기능을 갖는 화학기상증착장치에 관한 것이다.
화학기상증착장치(Chemical Vapor Deposition : CVD)는 반도체 기판 상에서 기상의 화학 반응에 의해 절연막 등의 막을 형성하는 장치로서, 사용하는 반응가스, 압력, 온도에 따라 여러 가지 형태가 개발되어 왔다.
그 하나로 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치(1)가 있다.
도 1은 상술한 종래의 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치(1)의 구성을 개략적으로 도시한 전체 구성도로서, 그 구성은 소정의 처리공간을 형성하는 처리챔버(3)와, 상기 처리챔버(3)의 상측을 커버하는 덮개(4)로 구성된다.
상기 덮개(4)의 상부에는 상기 덮개(4)의 온도를 설정하는 가열플레이트(5a)와, 냉각플레이트(5b)와, 지지플레이트(6)로 구성된다.
또한, 상기 처리챔버(3) 안에는 피처리기판인 웨이퍼(W)를 지지하는 지지부재(7)가 설치되고, 이 지지부재(7)에는 웨이퍼(W)를 고정하기 위한 정전척(8)이 설치되고, 상기 처리챔버(3)의 하방에는 상기 처리챔버(3)안을 감압 배기시키도록 펌프(11)가 설치된다.
상기 덮개(4)의 외면부에는 톱코일(12t) 및 사이드코일(12s)이 부착되고, 상기 톱코일(12t) 및 사이드코일(12s)은 소스용 고주파 전력을 인가하는 소스전원(14t,14s)이 접속된다.
또한, 상기 지지부재(7)에는 바이어스용 고주파 전력을 인가하여처리챔버(3)안에 플라즈마가 웨이퍼(W) 표면으로 끌어 들여지도록 바이어스 전원(16)이 접속된다.
상기 처리챔버(3)의 상부에는 막 형성 가스를 상방에서 처리챔버(3)안으로 도입하기 위하여 제1가스도입부(18)가 설치되며, 상기 제1가스도입부(18)에는 상기 웨이퍼(W)의 상면으로 가스를 분사하는 제1노즐(20)이 설치된다.
다음, 상기 처리챔버(3)의 상부에는 막 형성가스를 측방에서 처리챔버(3) 안으로 도입하기 위한 제2가스도입부(21)가 설치된다.
상기 제2가스도입부(21)는 그 내부에 복수의 가스공급홈(23a)이 마련된 가스링부재(23)가 상기 처리챔버(3)의 상부에 마련되어 이루어지는 것으로서, 상기 가스공급홈(23a)과 연통되어 상기 처리챔버(3)의 내부에는 복수의 제2노즐(24)이 연결되어 가스가 웨이퍼(W) 에지부로 분사되도록 구성된다.
그러나, 상술한 바와 같이 구성된 종래의 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치(1)는 가스링부재(23) 및 처리챔버(3)의 상측벽내부에 아크(ARC)가 발생하여 반도체 소자의 생산수율 및 소자의 특성을 저하시키는 문제점이 있다.
상기와 같이 가스링부재(23) 및 처리챔버(3)의 상측벽 내부에서 아크(ARC)가 발생되는 원인은 상기 가스링부재(23)와 처리챔버(3)가 알루미늄(Al)재질로 제작되어 발생하게 된다.
그에 대하여 좀더 상세히 설명하면, 웨이퍼(W)의 상면에 막을 형성시킬 때에 공정공간을 형성하는 내부 즉, 상기 처리챔버(3) 내벽 및 가스링부재(23)의 내벽 등에도 소정의 막(L)이 형성되게 된다.
그런데, 상기 막(L)의 두께가 균일하게 형성되지 않고 국부적으로 얇게 형성되는 부분(도 1의 A표시부분)이 존재하게 되어 플라즈마 공정이 진행될 때 상기 국부적으로 얇게 형성된 부분에 강한 전기장이 흘러 아크가 발생하게 된다.
또한, 그 아크가 지속적으로 발생하게 되면 알루미늄 재질로 형성된 처리챔버(3) 또는 가스링부재(23)의 내벽이 깎여지게 되어 웨이퍼(W) 쪽으로 비산되어 떨어짐에 따라 파티클 유발요인으로 작용하게 된다.
그러한 아크발생에 의한 예가 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.
도 2는 처리챔버(3)의 내벽 상부측에 아크가 발생한 흔적(S)을 도시한 도면이고, 도 3은 웨이퍼(W)의 상면에 상술한 바와 같이 아크 발생에 의한 파티클(P)이 웨이퍼(W)의 상면에 떨어진 예를 확대 도시한 도면이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점들을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소정의 플라즈마 처리공간을 이루는 내부를 부도체로 코팅하거나 처리챔버 및 가스링부재의 재질을 변경하여 아크 발생요인을 줄임과 아울러 그 아크 발생에 의한 파티클 유발율을 줄임으로써 반도체 소자의 생산 수율을 향상시킴과 아울러 소자 특성을 향상시키도록 하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 그 내부에 웨이퍼가 안착되는 척이 마련됨과 아울러 소정의 처리공간을 형성하는 처리챔버와; 상기 처리챔버의 상측에 복개 가능하게 설치되어 상기 처리챔버의 상측을 커버하는 덮개; 및 상기 처리챔버 및 덮개의 사이에 설치되어 상기 웨이퍼측으로 공정가스를 분사시키는 복수의 노즐이 마련된 가스링부재를 포함하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치에 있어서, 상기 처리챔버의 내벽 및 가스링부재의 내벽에는 아크발생방지막이 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 아크발생방지막은 비전도성이며 내열성 및 내식성 우수한 재질로서, AlN 또는 Al2O3재질로 이루어진다.
상기 아크발생방지막은 상기 웨이퍼가 안착되는 상부측에 마련되며, 코팅에 의하여 상기 처리챔버의 내벽 또는 가스링부부재의 내벽에 피복되거나,
상기 아크발생방지막은 상기 처리챔버 또는 가승링부재의 내벽 형상에 대응되는 띠형상을 갖는 얇은 막으로 제작되어 그 내벽에 접착 고정된다.
또한, 아크발생방지기능을 수행하는 다른 예로 그 내부에 웨이퍼가 안착되는 척이 마련됨과 아울러 소정의 처리공간을 형성하는 처리챔버와; 상기 처리챔버의 상측에 복개가능하게 설치되어 상기 처리챔버의 상측을 커버하는 덮개; 및 상기 처리챔버 및 덮개의 사이에 설치되어 상기 웨이퍼측으로 공정가스를 분사시키는 복수의 노즐이 마련된 가스링부재를 포함하며, 상기 처리챔버의 내벽 및 가스링부재는 그 재질이 내열성, 내식성이 우수하며 비전도성인 세라믹으로 제작한다.
도 1은 종래의 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치의 개략적 구성을 도시한 도면,
도 2는 도 1의 처리챔버 상측 내벽에 아크가 발생한 흔적을 도시한 도면,
도 3은 상기 도 1의 구성에 의해 아크가 발생되어 웨이퍼의 상면에 파티클이 유발된 상태를 도시한 확대도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치의 구성을 도시한 일부 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 웨이퍼지지대W : 웨이퍼
102 : 처리챔버103 : 덮개
111 : 가스링부재113 : 제2가스공급노즐
130 : 아크발생방지막
이하, 첨부된 도면 도 4를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용에 대해서 자세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이 소정의 처리공간을 형성하며 그 처리 공간내부에 웨이퍼(W)를 안착 지지하는 웨이퍼지지대(101)가 마련된 처리챔버(102)와, 상기 처리챔버(101)의 상면에 개폐 가능하게 설치된 덮개(103)로 구성된다.
상기 덮개(103)의 상측에는 상기 덮개(103)의 온도를 설정하는 가열플레이트(105a)와, 냉각플레이트(105b)와, 지지플레이트(106)로 구성된다.
상기 덮개(103)의 중앙부에는 그 내부에 복수의 가스공급홈(108a)이 마련됨과 아울러 그 하단에 제1가스공급노즐(108b)을 갖는 제1가스공급부(108)가 마련되고, 상기 처리챔버(101)와 덮개(103)의 사이에는 상기 웨이퍼지지대(101)에 안착된 웨이퍼(W)의 가장 자리측으로 공정가스를 공급하는 제2가스공급부(110)가 마련된다.
상기 제2가스공급부(110)는 그 내부에 링 형태의 가스공급홈(111a)이 복수개가 마련된 가스링부재(111)로 이루어지며, 상기 가스공급홈(111a)과 연통하여 그 내주면에 복수의 제2가스공급노즐(113)이 설치된다.
상술한 구성에 상기 가스링부재(111) 및 처리챔버(101)의 내벽에는 아크발생방지막(130)이 마련된다.
상기 아크발생방지막(130)은 예컨대 온도 25℃~800℃범위의 온도 변화에 안정한 내열성을 갖으며, 처리챔버(3) 내부를 세정하는 클린가스 예컨대 NF3또는 C2H8또는 C3H8등에 강한 내식성이 있는 재료로 하고, 비전도성재료로 함이 바람직하다.
그러한 예로 AlN 또는 Al2O3가 있다.
다음, 상기 아크발생방지막(130)은 상술한 재료로 하여 코팅 즉, 상기 가스링부재(111) 또는 처리챔버(102)의 내벽에 피복하는 것에 의해 마련되거나 또는 상기 가스링부재(111) 또는 처리챔버(102)의 내벽 형상에 대응된 형상인 띠 형태로 제작하여 별도의 접착제를 이용하여 그 내벽에 접착 고정에 의해 마련될 수 있다.
다음, 상술한 내용에 있어 아크발생방지를 위하여 별도의 아크발생방지막(130)을 상기 가스링부재(111) 또는 처리챔버(102)의 내벽에 구성한 것을 예로 들어 설명하였으나, 그에 한정된 것은 아니며, 상기 가스링부재(111) 또는 처리챔버(102) 자체를 내열성 및 내식성, 비전도성을 갖는 세라믹재질로 제작하여 구성할 수도 있다.
도면에서 미설명부호(107t,107s)는 고주파 전력이 인가되는 톱코일 및 사이드코일을 나타낸다.
상술한 바와 같이 본 발명은 처리챔버 또는 가스링부재 내벽에 비전도성을 갖으며 내열성 및 내식성이 우수한 재질로 제작된 아크발생방지막을 추가로 구성하거나, 상기 처리챔버 및 가스링부재를 상술한 재질로 직접 제작 형성함에 따라 플라즈마 처리 시 그 내부에 아크가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 아크 발생을 방지하면, 반도체 소자 생산 수율을 향상시킴과 아울러 반도체 소자 특성을 향상시키는 이점이 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (9)
- 그 내부에 웨이퍼가 안착 지지되는 웨이퍼지지대가 마련됨과 아울러 소정의 처리공간을 형성하는 처리챔버;상기 처리챔버의 상측에 복개 가능하게 설치되어 상기 처리챔버의 상측을 커버하는 덮개; 및상기 처리챔버 및 덮개의 사이에 설치되어 상기 웨이퍼측으로 공정가스를 분사시키는 복수의 노즐이 마련된 가스링부재를 포함하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치에 있어서,상기 처리챔버의 내벽 및 가스링부재의 내벽에는 아크발생방지막이 구비된 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치.
- 제 1항에 있어서,상기 아크발생방지막은 비전도성재질로 된 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치
- 제 1항에 있어서,상기 아크발생방지막은 내열성 재질로 된 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치.
- 제 1항에 있어서,상기 아크발생방지막은 내식성 재질로 된 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치.
- 제 1항에 있어서,상기 아크발생방지막은 AlN 또는 Al2O3재질로 된 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치.
- 제 1항에 있어서,상기 아크발생방지막은 상기 웨이퍼가 안착되는 상부측에 마련되는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치.
- 제 1항에 있어서,상기 아크발생방지막은 코팅에 의하여 상기 처리챔버의 내벽 또는 가스링부부재의 내벽에 피복된 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치.
- 제 1항에 있어서,상기 아크발생방지막은 상기 처리챔버 또는 가승링부재의 내벽 형상에 대응되는 띠 형상을 갖는 얇은 막으로 제작되어 그 내벽에 접착 고정되는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치.
- 그 내부에 웨이퍼를 안착 지지하는 웨이퍼지지대가 마련됨과 아울러 소정의 처리공간을 형성하는 처리챔버;상기 처리챔버의 상측에 복개가능하게 설치되어 상기 처리챔버의 상측을 커버하는 덮개; 및상기 처리챔버 및 덮개의 사이에 설치되어 상기 웨이퍼측으로 공정가스를 분사시키는 복수의 노즐이 마련된 가스링부재를 포함하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치에 있어서,상기 처리챔버의 내벽 및 가스링부재는 그 재질이 내열성, 내식성이 우수하며 비전도성인 세라믹으로 된 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치.
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| KR1020020073604A Withdrawn KR20040045750A (ko) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치 |
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Cited By (4)
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2002
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20021125 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |