KR101099716B1 - Structure of gas panel in apparatus for manufacturing semiconductor and high density plasma chemical vapor deposition apparatus including the same - Google Patents
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Abstract
반도체 제조 장치에서 가스 배관의 구조 및 이를 포함하는 고밀도 플라즈마 기상 증착 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 장치에서 가스 배관의 구조는 반도체 제조 장치에 있어서, 공정 챔버의 상부에 형성되어, 공정 챔버의 하부에 있는 기판을 처리하기 위한 공정 가스와 공정 챔버 내부를 세정하기 위한 세정 가스를 각각 분사하는 가스 배관의 구조에 있어서, 가스 배관의 구조는 상부에서 세정 가스를 공급 받아 하부에서 기판을 향하여 세정 가스를 분사하도록 수직으로 배관이 형성된 세정 가스 배관부 및 세정 가스 배관부의 내부를 관통하여 지나가도록 형성되는데, 세정 가스 배관부의 측면에서 공정 가스를 공급 받아 수평으로 상기 세정 가스 배관부의 중심을 거쳐 세정 가스 배관부 중심에서 수직 아래로 세정 가스가 분사되는 위치까지 이어지도록 배관이 형성되어 공정 가스를 분사하는 공정 가스 배관부를 포함하며, 수평의 공정 가스 배관부가 형성되는 위치에 세정 가스 배관부의 내측면에는 십자형 보강대가 형성되고, 수평의 공정 가스 배관부는 십자형 보강대를 지나가도록 형성되는 것을 특징으로 한다. In the semiconductor manufacturing apparatus, a structure of a gas pipe and a high density plasma vapor deposition apparatus including the same are provided. In the semiconductor manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention, the structure of the gas piping is formed in the upper portion of the process chamber in the semiconductor manufacturing apparatus, so as to clean the process gas and the inside of the process chamber for processing the substrate in the lower portion of the process chamber. In the structure of the gas pipe for injecting the cleaning gas for each, the structure of the gas pipe is a cleaning gas pipe portion and a cleaning gas pipe portion in which the pipe is vertically formed so as to receive the cleaning gas from the upper side and inject the cleaning gas toward the substrate from the bottom It is formed so as to pass through the inside, the pipe is supplied so that the process gas is supplied from the side of the cleaning gas pipe portion horizontally through the center of the cleaning gas pipe portion to the position where the cleaning gas is injected vertically down from the center of the cleaning gas pipe portion. Is formed and includes a process gas piping for injecting the process gas, horizontal Process gas piping is formed cross-shaped rib portion, the inner surface of the cleaning gas pipe portion in position to be formed, characterized in that the step of forming a gas pipe in the horizontal section to pass the cross rib.
플라즈마, 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착, CVD, 기판 Plasma, High Density Plasma Chemical Vapor Deposition, CVD, Substrates
Description
본 발명은 반도체 제조 장치에서 가스 배관의 구조 및 이를 포함하는 고밀도 플라즈마 기상 증착 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 장비의 공정 챔버 상부에서 공정 처리를 위한 공정 가스와 공정 챔버 내부의 세정을 위한 세정 가스를 각각 분사하는 가스 배관의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a gas pipe in a semiconductor manufacturing apparatus and a high-density plasma vapor deposition apparatus including the same, and more particularly, to clean a process gas and a process chamber for process processing on an upper portion of a process chamber of a semiconductor manufacturing equipment. The structure of the gas piping which injects cleaning gas, respectively.
일반적으로 화학 기상 증착(CVD, Chemical vapor deposition) 공정은 반도체 소자를 제조하기 위한 공정 중 주요한 공정 중의 하나로서 가스의 화학적 반응에 의해 반도체 기판 표면 위에 단결정의 반도체막이나 절연막 등을 형성하는 공정이다.In general, chemical vapor deposition (CVD) is one of the main processes for manufacturing a semiconductor device and is a process of forming a single crystal semiconductor film, an insulating film, or the like on the surface of a semiconductor substrate by chemical reaction of gas.
그런데, 화학 기상 증착 방법의 경우, 최근 반도체 제조 기술의 급속한 발달로 반도체 소자가 고집적화되고, 금속 배선들 간의 간격이 점차 미세화됨에 따라 금속 배선들 사이의 갭(gap)을 완전히 메우는 데는 한계가 있다.However, in the case of the chemical vapor deposition method, there is a limit in filling the gaps between the metal wires as the semiconductor devices are highly integrated and the gaps between the metal wires are gradually miniaturized due to the recent rapid development of semiconductor manufacturing technology.
따라서, 최근에는 화학 기상 증착 공정을 수행하는 장치들 중에 높은 종횡비를 갖는 공간을 효과적으로 채울 수 있는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD, High density plasma chemical vapor deposition) 장치가 주로 사용되고 있다. Therefore, recently, high density plasma chemical vapor deposition (HDP-CVD) apparatuses capable of effectively filling a space having a high aspect ratio among apparatuses performing chemical vapor deposition processes are mainly used.
고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치는 처리실 내에 전기장과 자기장을 인가하여 높은 밀도의 플라즈마 이온을 형성하고 공정 가스들을 분해하여 반도체 기판 상에 절연막 등의 증착과 동시에 불활성 가스를 이용한 에칭을 진행하여 높은 종횡비를 갖는 갭 내를 보이드(void) 없이 채울 수 있다.The high density plasma chemical vapor deposition apparatus has a high aspect ratio by applying an electric field and a magnetic field in a processing chamber to form plasma ions of high density, decomposing process gases, and performing an etching using an inert gas simultaneously with deposition of an insulating film on a semiconductor substrate. The gap can be filled without voids.
일반적으로, 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치는 공정 챔버 내에 복수의 노즐들이 설치되고, 복수의 공정 가스들은 혼합된 상태에서 이들 노즐들에 의해 공정 챔버 내로 분사된다. 공정 챔버의 외측에는 고주파 전력이 인가되는 유도코일이 설치되며, 이에 의해 공정가스들은 공정 챔버 내에서 플라즈마 상태로 여기되어 증착 공정이 진행되게 된다.In general, a high density plasma chemical vapor deposition apparatus is provided with a plurality of nozzles in the process chamber, the plurality of process gases are injected into the process chamber by these nozzles in a mixed state. An induction coil to which high frequency power is applied is installed outside the process chamber, whereby the process gases are excited in a plasma state in the process chamber to perform a deposition process.
공정 챔버의 상부에는 공정 가스를 분사하는 노즐과 공정 후 공정 챔버 내부를 세척하기 위한 세정 가스를 분사하는 노즐이 형성되는데, 본 발명에서는 공정 가스를 담은 가스 탱크와 세정 가스를 담은 세정 가스 탱크(원격 플라즈마 발생기)로부터 각 가스를 공급 받아 공정 챔버의 상부에서 공정 가스와 세정 가스를 분사시키는 노즐에 이르기까지의 가스 분사 배관에 관한 것이다. A nozzle for injecting a process gas and a nozzle for injecting a cleaning gas for cleaning the inside of the process chamber after the process are formed in the upper portion of the process chamber. In the present invention, a gas tank containing the process gas and a cleaning gas tank containing the cleaning gas (remote And a nozzle for supplying each gas from the plasma generator to a nozzle for injecting the process gas and the cleaning gas from the upper portion of the process chamber.
후술할 내용이지만, 종래에는 가스 분사 배관의 내부 구조로 인하여 세정 가스의 분사 균일도가 떨어진다는 문제점이 있었다. 즉, 노즐을 통하여 세정 가스가 균일하게 분사되지 않아서 공정 챔버 내부를 균일하게 세정하지 못하는 문제점이 있어 왔다.Although it will be described later, conventionally, due to the internal structure of the gas injection pipe, there is a problem that the injection uniformity of the cleaning gas is lowered. That is, there has been a problem that the cleaning gas is not uniformly injected through the nozzle and thus the inside of the process chamber cannot be uniformly cleaned.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 공정 챔버 상부에 형성되어 공정 가스와 세정 가스를 분사시키는 가스 배관의 구조에 있어서, 십자형 보강대에 의해 세정 가스가 대칭적으로 균일하게 흐르도록 하여 세정 가스가 공정 챔버를 향하여 균일하게 분사되도록 하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a structure in which a gas pipe is formed on an upper part of a process chamber and injects a process gas and a cleaning gas. By uniformly flowing in such a manner that the cleaning gas is uniformly sprayed toward the process chamber.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 장치에서 가스 배관의 구조는 반도체 제조 장치에 있어서, 공정 챔버의 상부에 형성되어, 상기 공정 챔버의 하부에 있는 기판을 처리하기 위한 공정 가스와 공정 챔버 내부를 세정하기 위한 세정 가스를 각각 분사하는 가스 배관의 구조에 있어서,In order to achieve the above object, the structure of the gas pipe in the semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, in the semiconductor manufacturing apparatus, is formed on the upper portion of the process chamber, the process for processing the substrate in the lower portion of the process chamber In the structure of the gas pipe which injects the gas and the cleaning gas for cleaning the inside of the process chamber,
상기 가스 배관의 구조는 상부에서 상기 세정 가스를 공급 받아 하부에서 상기 기판을 향하여 상기 세정 가스를 분사하도록 수직으로 배관이 형성된 세정 가스 배관부; 및 상기 세정 가스 배관부의 내부를 관통하여 지나가도록 형성되는데, 상기 세정 가스 배관부의 측면에서 상기 공정 가스를 공급 받아 수평으로 상기 세정 가스 배관부의 중심을 거쳐 상기 세정 가스 배관부 중심에서 수직 아래로 상기 세 정 가스가 분사되는 위치까지 이어지도록 배관이 형성되어 상기 공정 가스를 분사하는 공정 가스 배관부를 포함하며, 상기 수평의 공정 가스 배관부가 형성되는 위치에 상기 세정 가스 배관부의 내측면에는 십자형 보강대가 형성되고, 상기 수평의 공정 가스 배관부는 상기 십자형 보강대를 지나가도록 형성된다. The gas pipe structure may include: a cleaning gas pipe part in which a pipe is vertically formed to receive the cleaning gas from an upper part thereof and spray the cleaning gas toward the substrate from a lower part thereof; And passing through the inside of the cleaning gas pipe part, receiving the process gas from a side of the cleaning gas pipe part, and horizontally passing through the center of the cleaning gas pipe part and vertically down from the center of the cleaning gas pipe part. A pipe is formed to extend to the position where the positive gas is injected, and includes a process gas pipe part for injecting the process gas. A cross-shaped reinforcement is formed on the inner side of the cleaning gas pipe part at a position where the horizontal process gas pipe part is formed. The horizontal process gas pipe is formed to pass through the cross reinforcement.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 기상 증착 장치는 챔버 본체와 챔버 덮개를 구비하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내부에 배치되며 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 공정 챔버 상부에 형성되어 상기 공정 챔버 내부로 공정 가스 또는 세정 가스를 분사하는 가스 배관부; 및 상기 공정 챔버 내부로 분사된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 플라즈마 발생부를 포함하며, 상기 가스 배관부는 상부에서 상기 세정 가스를 공급 받아 하부에서 상기 기판을 향하여 상기 세정 가스를 분사하도록 수직으로 배관이 형성된 세정 가스 배관부; 및 상기 세정 가스 배관부의 내부를 관통하여 지나가도록 형성되는데, 상기 세정 가스 배관부의 측면에서 상기 공정 가스를 공급 받아 수평으로 상기 세정 가스 배관부의 중심을 거쳐 상기 세정 가스 배관부 중심에서 수직 아래로 상기 세정 가스가 분사되는 위치까지 이어지도록 배관이 형성되어 상기 공정 가스를 분사하는 공정 가스 배관부를 포함하며, 상기 수평의 공정 가스 배관부가 형성되는 위치에 상기 세정 가스 배관부의 내측면에는 십자형 보강대가 형성되고, 상기 수평의 공정 가스 배관부는 상기 십자형 보강대를 지나가도록 형성된다. In order to achieve the above object, the high-density plasma vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention comprises a process chamber having a chamber body and a chamber cover; A substrate support disposed in the process chamber and supporting a substrate; A gas piping unit formed on the process chamber to inject a process gas or cleaning gas into the process chamber; And a plasma generation unit configured to excite the process gas injected into the process chamber in a plasma state, wherein the gas piping unit receives the cleaning gas from an upper portion thereof and vertically pipes the cleaning gas to spray the cleaning gas toward the substrate from a lower portion thereof. A cleaning gas pipe portion formed; And passing through the inside of the cleaning gas pipe part, wherein the process gas is supplied from a side of the cleaning gas pipe part, and is horizontally passed through the center of the cleaning gas pipe part and vertically down from the center of the cleaning gas pipe part. A pipe is formed to extend to a position where gas is injected, and includes a process gas pipe part for injecting the process gas. A cross-shaped reinforcement is formed on an inner surface of the cleaning gas pipe part at a position where the horizontal process gas pipe part is formed. The horizontal process gas pipe is formed to pass through the cross reinforcement.
상기한 바와 같은 본 발명의 반도체 제조 장치에서 가스 배관의 구조 및 이 를 포함하는 고밀도 플라즈마 기상 증착 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다. According to the structure of the gas pipe and the high-density plasma vapor deposition apparatus including the same in the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention as described above has one or more of the following effects.
첫째, 대칭 구조의 십자형 보강대로 인해서 세정 가스가 균일한 분포를 가지도록 분사시킬 수 있다는 장점이 있다. First, there is an advantage that the cleaning gas can be sprayed to have a uniform distribution because of the symmetrical cross reinforcement.
둘째, 세정 가스 배관부의 끝단에 배플(baffle)을 추가적으로 형성하여 세정 가스의 분사 균일도를 더욱 향상시킬 수 있다는 장점도 있다. Second, an additional baffle may be formed at the end of the cleaning gas pipe part to further improve the uniformity of injection of the cleaning gas.
실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of the embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다 Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 반도체 제조 장치에서 가스 배관의 구조 및 이를 포함하는 고밀도 플라즈마 기상 증착 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for describing a structure of a gas pipe and a high density plasma vapor deposition apparatus including the same in a semiconductor manufacturing apparatus according to embodiments of the present invention.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치에 대해서 설명하도록 한다. First, a high density plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 나타낸 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view showing a high density plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치(100)는 공정 챔버(110), 기판 지지부(120), 가스 배관부(135), 및 플라즈마 발생부(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 가스 배관부(135)는 공정 챔버(110)의 상부에 형성되어 공정 가스 및 세정 가스를 분사하는 상부 가스 공급부(130)와 공정 챔버(110)의 측면에 형성되어 공정 가스를 분사하는 측면 가스 공급부(미도시)를 포함하여 구성될 수가 있다. The high density plasma chemical
도 1에 도시된 바와 같이 기판(10)에 대한 공정을 수행하기 위한 공정 챔버(110)는 상부가 개방된 원통형의 챔버 본체(114)와, 챔버 본체(114)의 개방된 상부를 덮는 챔버 덮개(112)를 포함하여 구성될 수가 있다.As shown in FIG. 1, a
공정 챔버(110)는 외부로부터 밀폐되며, 기판(10) 상에 박막을 형성시키는 증착 공정과, 기판(10) 표면에 형성된 막을 식각하여 특정 패턴을 형성시키는 식각 공정 등이 수행되는 공간을 제공한다.The
챔버 본체(114)의 상부면은 개방되고, 측면에는 기판(10)이 반입되는 반입부(115)가 형성되며, 하부면에는 공정 진행 중에 발생되는 공정 챔버(110) 내부의 반응부산물 및 미반응가스를 배출시키기 위한 가스 배기부(116)가 형성될 수 있다. An upper surface of the
가스 배기부(116)에는 공정 챔버(110) 내부를 진공 상태로 유지할 수 있는 진공 펌프(도시되지 않음) 및 압력 제어 장치(도시되지 않음)가 연되어 형성될 수 있다. 챔버 본체(114)는 내열성 및 내식성, 비전도성을 갖는 세라믹 재질로 구성될 수가 있다. The
챔버 덮개(112)는 하부가 개방된 돔(dome) 형상을 가진다.The
챔버 덮개(112)와 챔버 본체(114) 사이에는 공정 챔버(110) 내부를 시일링(sealing)하기 위한 오링(O-ring, 도시되지 않음)이 삽입될 수 있으며, 공정이 진행하는 동안 오링이 공정 챔버(110) 내의 열로 인해 변형되는 것을 방지하기 위한 냉각 부재(도시되지 않음)가 형성될 수도 있다.An O-ring (not shown) may be inserted between the
챔버 덮개(112)는 고주파 에너지가 전달되는 절연체 재료, 바람직하게는 산화 알루미늄과 세라믹 재질로 만들어질 수가 있다. 챔버 덮개(112)의 상부에는 챔버 덮개(112)의 온도를 조절하는 가열플레이트(도시되지 않음)와 냉각플레이트(도시되지 않음)와, 지지플레이트(도시되지 않음)가 형성될 수 있다.The
플라즈마 발생부(140)는 공정 챔버(110)로 분사된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마 발생부(140)는 유도 코일(142)과 고주파 발생기(RF generator)(144)를 포함한다.The
유도 코일(142)은 코일 형상으로 챔버 덮개(112)의 외측벽을 감싸도록 배치되며, 공정 챔버(110) 내부로 공급되는 공정 가스를 플라스마 상태로 만들기 위한 전자기장을 형성한다. 유도 코일(142)은 고주파 발생기(144)에 연결되어 있다. 고주파 발생기(144)에서 발생된 고주파 전력(RF power)을 챔버 덮개(112) 주변에 감겨 있는 유도 코일(142)을 통하여 공정 챔버(110) 내에 인가시킨다. 따라서, 유도 코일(142)은 공정 챔버(110) 내부로 분사된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 에너지를 제공하는 에너지원으로서 기능을 한다.The
공정 챔버(110)의 내부에는 기판(10)이 놓여지는 기판 지지부(120)가 형성될 수가 있다.The substrate support
기판 지지부(120)는 바람직하게는 정전기력을 이용하여 기판(10)을 고정할 수 있는 정전척(ESC, Electro Static Chuck)이 사용될 수 있다. 정전척은 반도체 및 LCD 제조장비의 공정 챔버(110) 내부에 기판(10)을 고정시키는 것으로, 정전기의 힘만으로 기판(10)을 하부 전극에 고정시키는 역할을 한다.The
기판 지지부(120)에는 공정 챔버(110) 내에서 형성된 플라즈마 상태의 공정 가스를 기판(10)을 향하여 유도할 수 있도록 고주파 발생기(122)에 의해 바이어스 전원이 인가된다.The bias power is applied to the
바람직하게는 기판 지지부(120)를 공정 챔버(110) 내에서 상하로 이동시키는 구동부(125)가 형성될 수 있다. 기판(10)이 공정 챔버(110)로 반입되거나 공정 챔버(110)로부터 반출되는 경우, 기판 지지부(120)는 챔버 본체(114)의 측면에 형성된 반입구(115)보다 아래에 위치하게 된다. 그리고, 증착 또는 식각 공정이 수행되는 경우, 기판 지지부(120)는 챔버 덮개(112) 내에서 형성된 플라즈마와 일정거리를 유지하도록 위치하게 된다. 따라서, 구동부(125)는 공정 중 필요에 따라 기판 지지부(120)를 적절한 높이로 승하강시킨다. Preferably, the
도 1에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(110)의 상부에는 증착 또는 식각 공정을 수행할 수 있도록 공정 챔버(110) 내부로 공정 가스를 공급하기 상부 가스 공급부(130)가 형성된다. 도시되지 않았지만 공정 챔버(110)의 측벽에도 공정 가스를 분사하는 측면 가스 공급부(미도시)가 형성될 수 있다. As shown in FIG. 1, an upper
상부 가스 공급부(130)는 공정 챔버(110)의 상부에서 공정 챔버(110)의 내부로 공정 가스를 공급한다. 또한, 공정이 완료된 이후에 공정 챔버(110) 내부를 세정하기 위한 세정 가스를 공급할 수도 있다. The upper
공정 챔버(110) 내부의 세정이 필요한 이유는 증착 공정이 진행되는 동안 공정 챔버의(110) 내부에도 반응 부산물들이 증착되어 후에 파티클로 작용하기 때문이다. 따라서, 공정을 완료한 후 세정 가스를 이용하여 정기적으로 공정 챔버(110) 내부를 세정하여야 한다.The reason for the need to clean the inside of the
도 1에 도시되어 있는 것과 같이 공정 챔버(110)의 상부에는 상부 가스 공급부(130)가 형성되는데, 세정 가스를 발생 및 저장시키는 원격 플라즈마 발생기(RPG: Remote Plasma Generator)(137) 및 공정 가스를 저장하는 공정 가스 탱크(133)와 공정 챔버(110) 사이에는 가스 배관(135)이 형성되어 공정 가스와 세정 가스가 공정 챔버(110) 내부로 공급되도록 한다. 도 5 내지 도 8을 참조로 후술할 가스 배관(135)의 구조는 이 부분의 가스 배관에 관한 것이다. As shown in FIG. 1, an upper
기판(10) 상에 실리콘 산화막(SiO2)을 증착시킬 경우, 상부 가스 공급부(130) 통해 실란(Silane, SiH4)이 공급될 수가 있고, 측면 가스 공급부(미도시)를 통해서는 산소(O2)가 공급될 수가 있다. 또한, 높은 종횡비를 갖는 갭(gap) 내를 보이드(void) 없이 효과적으로 채우기 위해, 증착이 진행되는 동안 식각이 이루어지도록 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스가 별도의 가스 공급관(미도시)을 통해 공급될 수도 있다. 또한, 각각의 가스 공급부로 공급되는 가스에는 캐리어 가스가 더 포함될 수 있다.When the silicon oxide film SiO 2 is deposited on the
세정 가스는 원격 플라즈마 발생기(137)로부터 발생된 플라즈마 가스를 사용할 수 있다. 세정 가스는 NF3, F2, COF2, C3F8, C4F8 등의 불소(F)가 포함된 가스를 사용할 수 있다. 원격 플라즈마 발생기(137)로 세정 가스를 공급하여 세정 가스를 플라즈마 상태로 변형시키고, 플라즈마 상태의 세정 가스를 공정 챔버(110)에 공급하여 공정 챔버(110) 내벽의 화학 물질 등을 세정하게 된다.The cleaning gas may use the plasma gas generated from the
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the high-density plasma chemical
고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치(100)를 이용해 증착 공정을 수행할 때는 공정 챔버(110) 내부의 기판 지지부(120)에 기판(10)을 고정시키고, 증착을 수행하기 위한 공정 가스를 상부 가스 공급부(130), 측면 가스 공급부(미도시)를 통해 공정 챔버(110) 내부로 공급시킨다. 이 때, 진공 펌프(미도시)와 압력 제어 장치(미도시)의 동작에 의해 공정 챔버(110)의 내부가 진공 상태 또는 일정한 압력을 유지되도록 한다. 또한, 유도 코일(142)에 전원을 인가하여 공정 가스가 플라즈마 상태로 되도록 한다. 이렇게 하면 공정 가스가 해리되고 화학반응이 생기면서 기판(10) 표면에 증착에 의한 박막이 형성된다.When performing the deposition process using the high-density plasma chemical
증착 공정이 끝나게 되면 원격 플라즈마 발생기(137)로 세정 가스를 플라즈마 상태로 변형시키고, 플라즈마 상태의 세정 가스를 공정 챔버(110)에 공급하여 공정 챔버(110) 내벽의 화학 물질 등을 세정하게 된다. 세정 가스는 상부 가스 공 급부(130)를 통해 공급된다. When the deposition process is completed, the cleaning gas is transformed into the plasma state by the
이하, 도 5 내지 8을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버(110)의 상부에 형성되어 공정 가스와 세정 가스를 분사시키는 가스 배관(135)의 구조에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a structure of a
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버 상부에 형성되어 공정 가스와 세정 가스를 분사하는 가스 배관의 구조를 나타내는 단면 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버 상부에 형성되어 공정 가스와 세정 가스를 분사하는 가스 배관의 구조를 단면도이며, 도 7은 도 6에서 B-B'면을 따라 본 단면도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버 상부에 형성되어 공정 가스와 세정 가스를 분사하는 가스 배관의 구조에 있어서 세정 가스 분사부의 끝단의 배플 구조를 도시한 도면이다.5 is a cross-sectional perspective view illustrating a structure of a gas pipe formed on an upper portion of a process chamber and injecting a process gas and a cleaning gas according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an upper portion of the process chamber according to an embodiment of the present invention. 7 is a cross-sectional view of a gas pipe formed to inject process gas and cleaning gas, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'of FIG. 6, and FIG. 8 is a top view of the process chamber according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the baffle structure of the edge part of the cleaning gas injection part in the structure of the gas piping which forms and injects a process gas and a cleaning gas.
먼저, 세정 가스 배관부(210)는 상부와 연결되는 원격 플라즈마 발생기(137)로부터 세정 가스를 공급 받고, 하부에서 기판(10)을 향하여 세정 가스를 분사하도록 수직으로 긴 배관의 형태로 형성된다. 전술한 바와 같이 세정 가스의 일 예로 플라즈마 상태의 NF3를 들 수가 있다. First, the cleaning
세정 가스 배관부(210)의 내부에는 공정 가스 배관부(220)가 형성된다. 도면에 도시되어 있는 것과 같이 공정 가스 배관부(220)는 세정 가스 내부를 관통하여 지나가도록 형성된다. 보다 자세히는 공정 가스 탱크(133)로부터 공급되는 가스는 세정 가스 배관부(210)의 측면에서 세정 가스 배관부(210)의 중심을 지나도록 수평 의 배관(222)이 형성되고, 세정 가스 배관부(210)의 중심에서 다시 수직 아래로 배관(224)이 형성되어 세정 가스 배관부(210)의 하단까지 이어지도록 형성된다. 공정 챔버(110)를 향하여 공정 가스 및 세정 가스를 분사하는 끝단을 중심으로 살펴보면 가운데 중심에서는 공정 가스가 분사되고, 공정 가스 분사부(220)의 가장 자리 외곽 부분에서는 세정 가스가 분사되는 구조이다. The process
특히, 본 발명에서는 세정 가스 배관부(210)의 측면에서 세정 가스 배관부(210)의 중심을 연결하는 수평의 배관(222)이 형성된 부분에 십자형 보강대(230)가 형성될 수가 있다. 이와 관련해서는 도 7에 상세하게 도시되어 있는데, 도시되어 있는 것과 같이 십자형 보강대(230)가 형성되고, 십자형 보강대(230)를 통하여 수평의 배관(222)이 지나갈 수 있도록 한다. 즉, 본 발명에서는 십자형 보강대(230)에 의해 세정 가스가 흐르는 영역이 좌우 및 상하 대칭의 네 영역으로 나뉘어질 수가 있다. 따라서, 본 발명에서는 좌우 대칭의 네 영역을 통해서 세정 가스가 흐르므로 배관을 통해 지나가는 세정 가스의 균일도를 향상시킬 수가 있다. In particular, in the present invention, the
도 2 내지 도 4는 종래의 가스 배관을 도시하고 있다. 세정 가스 배관부(210) 내부에 수직으로 꺽이는 공정 가스 배관부(220)가 형성되는 구조는 전술한 본 발명과 동일하다. 하지만, 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 공정 가스 배관부(220)에서 수평의 배관(222)이 형성되는 부분의 단면을 살펴보면, 종래에는 수평의 배관(222)이 형성될 수 있도록 수평의 배관(222)이 형성되는 부분에 보강대(240)가 형성되어 있음을 알 수 있다. 이와 같은 보강대(240)에 의해 세정 가스가 흐르는 영역(245)은 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 발발굽 형태의 비대칭 형 상을 가지게 된다. 따라서, 종래에는 이러한 가스 배관(135)의 내부 구조 때문에 세정 가스가 배관의 내부에서 단면적을 통해 균일하게 흐르지 못하였다. 따라서, 가스 배관(135)의 끝단에서 공정 챔버를 향하여 세정 가스가 분사될 때에도 공정 챔버 내부(110)에 세정 가스를 균일하게 분사시킬 수 없다는 문제점이 있었다. 2 to 4 show a conventional gas pipe. The structure in which the process
하지만, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 십자형 보강대(230)를 통하여 수평의 배관(222)이 형성되도록 하고, 십자형 보강대(230)를 통해 좌우 및 상하 대칭의 네 영역을 통해 세정 가스가 흐르도록 하면서 단면적을 통해 균일하게 세정 가스가 흐르도록 할 수가 있다. However, in the present invention, as described above, the
또한, 본 발명에서는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이 세정 가스 배관부(210)에서 세정 가스가 공정 챔버(110)를 향하여 분사되는 끝단에는 배플(baffle)(250)이 형성될 수 있다. 보다 자세히는 공정 가스 배관부(220)에서 공정 가스가 분사되는 외각의 가장 자리에 세정 가스가 분사되는 지역에 다수의 중공홀이 형성된 배플(250)이 형성된다. 중공홀을 통해 세정 가스는 공정 챔버(110)를 향하여 분사된다. 이때, 중공홀은 전영역에 걸쳐 균등한 비율로 형성될 수가 있다. 즉, 본 발명에서는 1차적으로 십자형의 보강대(230)를 이용하여 세정 가스가 좌우 및 상하 대칭의 네 영역을 통해 균일하게 아래로 흐르도록 하고, 세정 가스 배관부(210)의 끝단에는 다수의 중공홀이 형성된 배플(250)을 형성하도록 하여 2차적으로 세정 가스가 균일하게 흐르도록 할 수가 있다. In addition, in the present invention, as shown in FIG. 8, a
배플은 세라믹 등의 재질로 구성될 수가 있다. The baffle may be made of a material such as ceramic.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and the equivalent concept are included in the scope of the present invention. Should be interpreted.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 나타낸 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view showing a high density plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 종래의 공정 챔버 상부에 형성되어 공정 가스와 세정 가스를 분사하는 가스 배관의 구조를 나타내는 단면 사시도이다. Figure 2 is a cross-sectional perspective view showing the structure of a gas pipe formed on top of a conventional process chamber and injects a process gas and a cleaning gas.
도 3은 종래의 공정 챔버 상부에 형성되어 공정 가스와 세정 가스를 분사하는 가스 배관의 구조를 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a structure of a gas pipe which is formed on a conventional process chamber and injects a process gas and a cleaning gas.
도 4는 도 3에서 A-A'면을 따라 본 단면도이다. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 3.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버 상부에 형성되어 공정 가스와 세정 가스를 분사하는 가스 배관의 구조를 나타내는 단면 사시도이다. 5 is a cross-sectional perspective view illustrating a structure of a gas pipe formed on an upper portion of a process chamber and injecting a process gas and a cleaning gas according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버 상부에 형성되어 공정 가스와 세정 가스를 분사하는 가스 배관의 구조를 단면도이다. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a gas pipe formed on an upper portion of a process chamber and spraying a process gas and a cleaning gas according to an embodiment of the present invention.
도 7은 도 6에서 B-B'면을 따라 본 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 6.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버 상부에 형성되어 공정 가스와 세정 가스를 분사하는 가스 배관의 구조에 있어서 세정 가스 분사부의 끝단의 배플 구조를 도시한 도면이다. FIG. 8 is a view illustrating a baffle structure at an end of a cleaning gas injection unit in a structure of a gas pipe formed on an upper portion of a process chamber and injecting a processing gas and a cleaning gas according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110: 공정 챔버 112: 챔버 덮개110: process chamber 112: chamber cover
114: 공정 몸체 120: 기판 지지대114: process body 120: substrate support
130: 상부 가스 공급부 137: 원격 플라즈마 발생기130: upper gas supply unit 137: remote plasma generator
140: 플라즈마 발생부 210: 세정 가스 배관부140: plasma generating unit 210: cleaning gas piping unit
220: 공정 가스 배관부 230: 십자형 보강대220: process gas piping 230: cross reinforcement
250: 배플250: baffle
Claims (6)
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