KR20010091112A

KR20010091112A - 화학 기상 증착 장비

Info

Publication number: KR20010091112A
Application number: KR1020000012476A
Authority: KR
Inventors: 김경태; 정영교
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2001-10-23

Abstract

본 발명은 플라즈마 타입의 화학 기상 증착 장비에 관한 것으로, 화학 기상 증착 장비의 공정 챔버 바닥에 배기구가 설치되고 공정 챔버의 상부를 형성하는 세라믹 돔 상부에 세정 기체 주입구가 설치된다. 따라서, 플라즈마 세정시 세정 기체들을 공정 챔버 내부로 균일하게 공급할 수 있으므로, 세정 효과를 증진시킬 수 있다.

Description

화학 기상 증착 장비{CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS}

본 발명은 화학 기상 증착 장비에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 플라즈마 타입의 화학 기상 증착 장비에 관한 것이다.

화학 기상 증착법은 공정 챔버 내에 주입된 기체들이 반도체 웨이퍼 상에서 화학 반응을 일으켜 박막을 형성하는 방법으로 반도체 소자의 절연막이나 금속막을형성할 때 일반적으로 사용된다. 화학 반응의 활성화 에너지를 공급하는 방법에 따라 열화학 기상 증착법과 플라즈마 화학 기상 증착법으로 나눌 수 있는데, 최근에는 균일도 및 갭 필링(gab filling) 측면에서 우수한 플라즈마 타입의 화학 기상 증착법이 주로 사용되고 있다.

한편, 반도체 웨이퍼 상에 박막을 형성할 때 공정 기체들에 의한 반응이 반도체 웨이퍼 뿐만 아니라 공정 챔버 내벽에서도 일어나게 되므로 주기적으로 챔버 내부를 세정하는 공정이 요구된다. 특히, 플라즈마 타입의 화학 기상 증착 장비에서는 공정 챔버를 세정하기 위한 방법으로 플라즈마 세정 방법을 사용하게 된다. 또한, 플라즈마 세정 방법만으로는 챔버 내부를 완전히 세정할 수 없으므로, 주기적으로 습식 세정 방법을 병행하게 된다.

도 1은 종래 기술의 문제점을 나타내는 화학 기상 증착 장비의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 플라즈마 타입의 화학 기상 증착 장비는 공정 챔버(100) 상부를 형성하고 있는 세라믹 돔(dome; 104)과 공정 챔버(100) 하단에 설치된 지지대(110) 및 공정 챔버(100) 바닥의 배기구(116)와 연결된 진공 펌프(118)를 구비하고 있다. 또한, 공정 챔버(100) 측벽에 공정 기체를 주입하기 위한 세라믹 관(120) 및 공정 챔버(100)를 세정할 때 세정 기체를 주입하기 위한 스테인레스 스틸 관(124)이 설치되어 있다.

세라믹 돔(104) 외부에는 플라즈마를 형성하기 위한 전자기 코일(106)이 설치되어 있다. 코일(106)은 스위칭 밸브(131)를 통해 LF(low frequency) 전력 공급 장치(130) 또는 HF(high frequency) 전력 공급 장치(132)에 연결될 수 있도록 설치된다. 지지대(110)는 HF 전력 공급 장치(132) 및 DC 전력 공급 장치(134)와 연결되어 있다.

공정 챔버(100) 및 세라믹 돔(104) 내부를 플라즈마 세정법으로 세정하기 위해 스테인레스 스틸 관(124)을 통해 세정 기체를 주입한다. 다음, HF 전력 공급 장치(132)를 사용하여 코일(106)에 전력을 인가하면 플라즈마가 형성된다. 형성된 플라즈마에 의해 공정 챔버(100) 및 세라믹 돔(104)의 내벽과 챔버(100) 내부의 장치들(110,120,124)에 증착되어 있던 오염 물질들이 식각된다.

이때, 세정 기체가 공정 챔버(100) 측벽에 설치되어 있는 스테인레스 스틸 관(124)을 통해 주입되는데 배기구(116)가 챔버(100) 바닥에 설치되어 있으므로 세정 기체들이 챔버(100)의 상부로는 균일하게 분산되지 못한 채 배기된다. 따라서, 공정 챔버(100) 상부를 형성하는 세라믹 돔(104)이나 측벽에 설치된 세라믹 관(120) 등은 충분히 세정되지 못한다.

공정 챔버(100) 및 세라믹 돔(104)이 충분히 세정되지 못하면 오염 물질을 추가로 제거하기 위한 습식 세정 공정이 요구되고, 박막을 형성하는 공정 중에 오염 물질들이 반도체 웨이퍼 표면을 오염시키는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 제반 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 화학 기상 증착 장비의 플라즈마 세정시 공정 챔버 전체를 효과적으로 세정할 수 있는 화학 기상 증착 장비를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의해 구성된 화학 기상 증착 장비의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의해 구성된 화학 기상 증착 장비의 개략도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100, 200 : 공정 챔버 104, 204 : 세라믹 돔

106, 206 : 코일 110, 210 : 지지대

116, 216 : 배기구 118, 218 : 진공 펌프

120, 220 : 공정 기체 주입구 124, 224 : 세정 기체 주입구

130, 230 : LF 전력 공급 장치 131, 231 : 스위칭 밸브

132, 232 : HF 전력 공급 장치 134, 234 : DC 전력 공급 장치

(구성)

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 화학 기상 증착 장비는, 그 상부가 개구된 공정 챔버, 상기 공정 챔버의 개구부를 덮는 돔, 상기 돔의 외부에 설치된 플라즈마 형성 수단 및 상기 공정 챔버의 측벽에 설치된 공정 기체 주입구를 포함하는 화학 기상 증착 장비에 있어서, 상기 돔의 상부에 설치된 세정 기체 주입구 및 상기 공정 챔버의 바닥에 설치된 배기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 화학 기상 증착 장비의 공정 챔버(200) 상부는 돔(204)으로 형성되어 있다. 돔(204)은 예를 들어, 세라믹으로 형성된다. 세라믹 돔(204) 외부에는 플라즈마를 형성하기 위한 전자기 코일(206)이 설치되어 있다. 코일(206)은 스위칭 밸브(231)를 통해 LF 전력 공급 장치(230) 또는 HF 전력 공급 장치(232)로 연결될 수 있도록 설치된다. 박막 증착시에는 LF 전력 공급 장치(230)를 사용하고 플라즈마 세정시에는 HF 전력 공급 장치(232)를 사용하여 코일(206)에 전력을 인가한다.

공정 챔버(200)의 하단에는 박막 증착 공정시 반도체 웨이퍼가 놓여지는 지지대(210)가 설치되어 있다. 지지대(210)는 HF 전력 공급 장치(232) 및 DC 전력 공급 장치(234)와 연결되어 있다. 공정 챔버(200) 하단의 지지대(210) 양옆에는 기체를 배기시키기 위한 배기구(216)가 설치되어 있고, 배기구(216)는 진공 펌프(218)와 연결되어 있다. 진공 펌프(218)는 저진공을 유지시키기 위한 러프 펌프와 고진공을 유지시키기 위한 고진공 펌프로 구성되어 있다.

공정 챔버(200)의 측벽에는 공정 기체를 챔버(200) 내로 공급하기 위한 공정 기체 주입구(220)가 설치되어 있다. 공정 기체 주입구(220)는 공정 챔버(200)의 측벽에 복수개 설치되어 있다. 공정 챔버(200) 상부에 설치된 세라믹 돔(204)의 중심부에는, 본 발명의 특징인 세정 기체 주입구(224)가 설치되어 있다. 공정 챔버(200)를 플라즈마 세정 방법으로 세정하고자 할 때, 세정 기체 주입구(224)를 통해 세정 기체가 주입된다. 종래 기술대로 세정 기체 주입구(224)를 스테인레스 스틸 관으로 설치할 경우, 절연막 형성 공정시에 플라즈마의 영향으로 인해 스테인레스 스틸 관이 스퍼터링되어 절연막 내에 포함되므로 절연막의 절연 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 공정 기체 주입구(220) 및 세정 기체 주입구(224)는 세라믹 관으로 설치하는 것이 바람직하다.

공정 챔버(200) 및 세라믹 돔(204) 내에 증착되어 있는 오염 물질들을 세정하기 위한 플라즈마 세정 공정은 우선, 진공 펌프(218)를 작동시켜 공정 챔버(200) 내부를 적당한 진공 상태로 유지시킨다. 진공 상태인 공정 챔버(200) 내로 세정 기체 주입구(216)를 통해 세정 기체가 공급된다. 세정 기체는, 예를 들어 NF₃기체를 사용한다. 세정 기체 주입구(216)가 세라믹 돔(204)의 상단에 설치되어 있고, 배기구(216)는 공정 챔버(200)의 하단에 설치되어 있으므로 세정 기체가 챔버(200) 및세라믹 돔(204) 내부로 균일하게 공급될 수 있다.

세라믹 돔(204)의 외부에 설치되어 있는 전자기 코일(206)에 HF 전력 공급 장치(232)를 이용하여 전력을 인가한다. 그러면, 공정 챔버(200) 내의 세정 기체가 하전되어 플라즈마가 형성된다. 챔버(200) 내에 형성된 플라즈마에 의해 공정 챔버(200) 및 세라믹 돔(204)의 내벽과 챔버(200) 내부에 존재하는 장치들(210, 220,224)의 표면에 증착되어 있던 오염 물질들이 식각되어 제거된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 세정 기체 주입구(224)가 세라믹 돔(204)의 상부에 설치되어 있고, 배기구(216)는 공정 챔버(200)의 바닥에 설치되어 있으므로, 세라믹 돔(204) 상부에서 주입된 세정 기체들은 챔버(200) 하부로 이동하며 균일하게 분산된다. 따라서, 공정 챔버(200) 및 세라믹 돔(204) 전체를 효율적으로 세정시킬 수 있게 된다.

또한, 세정 효과가 증진되면 습식 세정의 실시 주기를 연장시킬 수 있고, 박막 형성 공정시에도 공정 챔버(200) 및 세라믹 돔(204) 내벽의 오염 물질들로 인해 반도체 웨이퍼가 오염되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 공정 챔버의 상부를 형성하는 세라믹 돔의 상부에 세정 기체 주입구를 설치하여 세정 기체가 챔버 내에 균일하게 공급되도록 함으로써, 챔버 전체를 효율적으로 세정할 수 있는 효과가 있다.

Claims

그 상부가 개구된 공정 챔버, 상기 공정 챔버의 개구부를 덮는 돔, 상기 돔의 외부에 설치된 플라즈마 형성 수단 및 상기 공정 챔버의 측벽에 설치된 공정 기체 주입구를 포함하는 화학 기상 증착 장비에 있어서,

상기 돔의 상부에 설치된 세정 기체 주입구, 및

상기 공정 챔버의 바닥에 설치된 배기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장비.
상기 세정 기체 주입구는 세라믹 관으로 하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장비.