Batch Type ALD(Atomic Layer Deposition)장치
자료제공: 국제엘렉트릭코리아㈜
1. 개요
1945년 미국의 Bell연구소에 의해 처음으로 Transistor가 개발된 이래 눈부시게 반도체 기술이 진보하여 전자산업의 발전에 중요한 역할을 수행하여 왔다. Device의 응용분야도 급속하게 확대 되어 현재는 Sub Micron 즉 Nano Scale의 기술의 적용한 Device가 양산을 목전에 둔 상황이다. 반도체Device를 만드는 중요한 기술중 하나로 박막을 형성하는 CVD(Chemical Vapor Deposition)기술이 활용되어 왔고 현재에도 반도체 Device제조에 있어서 기본 기술로 활용되어지고 있으나 Device의 미세화에 따른 기술적인 한계가 속속 드러나고 있어 이에 대한 대안으로 새로운 박막형성 기술인 ALD (Atomic Layer Deposition) 의 적용이 적극적으로 검토되어지고 있으며 일부 Layer에 대한 양산 Device의 적용이 이루어 지고 있어, 기존의 CVD 또는 PVD (Physical Vapor Deposition) 박막을 ALD로 방식으로 전환하는 것이 DeviceMaker 및 장치Maker에서 활발히 연구, 개발 되어 지고 있다.
2. ALD 란?
먼저 기존의 박막 형성 방법인 CVD와 PVD를 간단히 소개하면
ALD방식의 Depo방법은 기존의 CVD 박막 형성 방법과 매우 유사하나 반응에 필요한 Gas를 아래와 같은 방식으로 Flow하면서 필요한 박막을 형성하는 방법이다.
1. 1st material gas is supplied to wafer surface and an atomic layer is formed.
2. Evacuate 1st material gas.
3. 2nd material gas is supplied to wafer surface and reaction with atomic layer of 1st material gas occurs.
4. Evacuate 2nd material gas
5. Repeat 1 ~ 4 steps to reach target thickness
ALD방식의 Depo는 전page에서 표현한 것과 같이 A Gas Dosing + Purge , Vac + B Gas Dosing + Purge , vac 의 Cycle의 반복으로 막을 생성하기 때문에 아래와 같은 우수한 장점들이 있다.
1. Low thermal budget Procee
2. 우수한 Step coverage
3. No Pattern loading effect
4. 우수한 Thickness controllabity
5. No Particle
2003년 ITRS발표의 Difficult Challenges 중의 Front End Process에서
New gate stack process & material
- High-k gate stack material
- Boron penetration control
New memory materials & Process
- High-k Capacitor dielectric
- Metal-insulator-metal
등의 해결 방안으로 ALD 방식의 박막은 향후 Nano Device의 개발에 일익을 담당할 기술이다.
3. 제품소개
3-1. New Thermal Process System(종형산화 확산 / LPCVD 장치)
디바이스의 고집적화 및 300mm 웨이퍼화가 급격하게 진행됨에 따라, 300mm 대응용 확산장비(Diffusion Furnace) 및 화학기상증착장비(LP-CVD) “QUIXACE”.
“QUIXACE”는 생산주기를 획기적으로 단축한 장비로서, 급가열/급냉각이 가능한 히터를 장착하였으며, 최적의 온도조절장치를 사용하여 웨이퍼 표면의 온도를 직접 조절할 수 있고, 고속 반송기구를 장착하여 웨이퍼 반송시간을 단축, 생산성을 크게 향상시킨 장치이다.
동 장비는 반도체 디바이스 메이커와 장비 평가계약을 맺고 양산성을 검증한 결과, 우수한 품질 및 성능을 인정 받아 본격적으로 양산라인에 장비를 공급하고 있다.
■ ALD ■ LPCVD ■ Oxidation ■ Anneal
■ Plasma Nitridation
3-1.3. 장치의 특징
■ 25/50매 웨이퍼 처리 대응 가능
■ 고속 승강온 히터 채용에 의한 생산성 향상, 열영향 저감
■ 프로세스 조건 최적화, 장치내 air flow최적화등에 의해 양호한 막두께 균일성.
낮은 particle에 의해 생산line의 수율 향상
■ Self cleaning에 의해 down-time을 저감, 가동율 향상
■ 5매일괄/매엽식 겸용이재기에 의해, 고효율 wafer반송실현
■ 2 batch 카세트 수납에 의해, 연속 batch처리가 가능
■ 고속, 고신뢰성, 저진동 카세트 이재기구를 채용
■ 카세트 투입시 웨이퍼 검지기구에 의해, 부족 웨이퍼의 자동보충 (r) 보정이 가능
■ SEMI규격에 의거한 I/O포트 채용
■ FOUP대응
■ 장치의 연속배열에 의해 크린룸내 공간효율 향상
■ 200mm장치와 호환성을 가진 CX-3000 콘트롤러를 채용
■ 상위 컴퓨터, AGV(Auto Guided Vehicle)와의 연결에 의해 전자동 생산 시스템 구축 가능
3-2. Batch ALD System(원자층 증착 장비)
디바이스가 미세화 됨에 따라 저온에서 우수한 막두께 균일성과 단차피막 특성(step coverage)이 필요한 공정 및 장치가 요구되고 있다. 본 장치는 기존 CVD방식의 단점을 극복한 원자층 성막방식을 채용하여 Si3N4, Al2O3, HfO2, PN (Plasma Nitridation)등의 공정이 가능하다.
매엽방식에 비하여 생산성이 우수하며, 반응 튜브의 재질이 석영이기 때문에 장기간 유지보수(maintenance)가 필요 없으므로 저비용 고효율 실현이 가능하다
■ Spacer Si3N4/SiO2
■ Contact Etch Stopper Si3N4
■ Gate Stack Si3N4
■ Capacitor Al2O3/HfO2
■ 저온에서 우수한 막 특성을 얻을 수 있다
■ 단차피막 특성이 우수하다
■ 패턴 밀도에 의한 영향이 없다
■ 막두께 균일성이 우수하다
■ 높은 생산성을 얻을 수 있다
■ 유지보수성이 우수하다
4. 회사소개
‘한국 반도체 산업의 초석’이 되겠다는 일념으로 끊임없는 노력과 연구개발에 혼신의 노력을 다하고 있는 저희 국제엘렉트릭코리아(주)는 1993년 5월에 세계적 반도체 장비 Maker인 일본의(주)히다찌국제전기와 합작설립되어 반도체 및 LCD 제조설비의 제조와 판매 그리고 기술적 유지보수 서비스 및 연구개발로 장비 국산화를 통해 회사의 발전뿐만 아니라 국가발전의 초석이 되고자 노력하고 있다.
주요 생산제품으로는, 산화막을 생성하여 Device의 Isolation등의 공정을 수행하는 Vertical Diffusion Furnace와 Device의 중요 막질을 저압에서 처리, 생성시키는 LP-CVD System 등으로써 이는 고품질 반도체 생산의 핵심 공정을 담당하는 장비들이다.
2000년 10월에는 삼성전자 연구소와의 공동개발로 초극박막 기술을 응용한 저압산화막 형성장치인 양산용 LP-OXIDATION 산화1호기(초극박막 실리콘 산화막 성장장치) 개발에 성공하였으며 2002년 3월에는 세계최초로 삼성전자의 연구개발부문과 함께 금속 전극용 Ru-CVD JDP(공동개발프로젝트)에 성공하여 양산용 장비를 공급하는 개가를 올렸다.
또한 동년 5월에 기존의 Single Wafer Process 장비로는 달성할 수 없었던 High Throughput을 실현한, 현재의 화학증착(CVD) 장비를 대체할 차세대 증착장비인 Batch Type ALD(원자층증착 장비) 장비의 공동개발이 완료되어 2003년부터 양산용 장비를 공급하고 있다.
Batch Type ALD 장비는 기존 Nitride 유전막을 대체 할 수 있는 물질로는 Ta2O5, BST, Al2O3, HfO2등이 있으며, 이중 Al2O3는 Si과의 계면안전성, 큰 밴드갭,비정질 구조등 여러가지 면에서 바람직한 특성을 가지고 있다.
당사에서는 기존 수직형로에서 ALD방식의 Al2O3공정이 가능한 장치를 개발하였다.
이 장치는 매엽장치 3 Chamber에 상당하는 Throughput과 별도의 Cleaning이 필요없으며 전기특성 및 신뢰성도 매우 우수하다.
ALD 장비는 기존의 Furnace 및 CVD 장비 위주의 매출구조에서 새로운 모멘터을 제공하고 있다.
당사는 2003년 ALD 부문에서 많은 매출을 달성하였고, 2004년은 삼성전자의 13라인 2차투자와 하이닉스의 12인치 투자를 감안 급격한 매출신장이 예상되는 장비이다.
ALD는 반도체 공정이 미세화 될수록 필요성이 커지며 100나노 이하의 공정에서는 필수적인 장비라고 할 수 있다.
저희 국제엘렉트릭코리아(주)는 여기에 만족하지 않고 연구개발에 더욱 박차를 가하여 향후 본 기술을 응용한 차세대 장비개발을 지속적으로 추진 할 계획이다.
문의: 국제엘렉트릭코리아(주) 연구소 설계팀 박 용 성 팀장
Tel: 041-559-1773
E-mail : yspark@kekorea.co.kr
자료제공: 국제엘렉트릭코리아㈜
1. 개요
1945년 미국의 Bell연구소에 의해 처음으로 Transistor가 개발된 이래 눈부시게 반도체 기술이 진보하여 전자산업의 발전에 중요한 역할을 수행하여 왔다. Device의 응용분야도 급속하게 확대 되어 현재는 Sub Micron 즉 Nano Scale의 기술의 적용한 Device가 양산을 목전에 둔 상황이다. 반도체Device를 만드는 중요한 기술중 하나로 박막을 형성하는 CVD(Chemical Vapor Deposition)기술이 활용되어 왔고 현재에도 반도체 Device제조에 있어서 기본 기술로 활용되어지고 있으나 Device의 미세화에 따른 기술적인 한계가 속속 드러나고 있어 이에 대한 대안으로 새로운 박막형성 기술인 ALD (Atomic Layer Deposition) 의 적용이 적극적으로 검토되어지고 있으며 일부 Layer에 대한 양산 Device의 적용이 이루어 지고 있어, 기존의 CVD 또는 PVD (Physical Vapor Deposition) 박막을 ALD로 방식으로 전환하는 것이 DeviceMaker 및 장치Maker에서 활발히 연구, 개발 되어 지고 있다.
2. ALD 란?
먼저 기존의 박막 형성 방법인 CVD와 PVD를 간단히 소개하면
ALD방식의 Depo방법은 기존의 CVD 박막 형성 방법과 매우 유사하나 반응에 필요한 Gas를 아래와 같은 방식으로 Flow하면서 필요한 박막을 형성하는 방법이다.
1. 1st material gas is supplied to wafer surface and an atomic layer is formed.
2. Evacuate 1st material gas.
3. 2nd material gas is supplied to wafer surface and reaction with atomic layer of 1st material gas occurs.
4. Evacuate 2nd material gas
5. Repeat 1 ~ 4 steps to reach target thickness
ALD방식의 Depo는 전page에서 표현한 것과 같이 A Gas Dosing + Purge , Vac + B Gas Dosing + Purge , vac 의 Cycle의 반복으로 막을 생성하기 때문에 아래와 같은 우수한 장점들이 있다.
1. Low thermal budget Procee
2. 우수한 Step coverage
3. No Pattern loading effect
4. 우수한 Thickness controllabity
5. No Particle
2003년 ITRS발표의 Difficult Challenges 중의 Front End Process에서
New gate stack process & material
- High-k gate stack material
- Boron penetration control
New memory materials & Process
- High-k Capacitor dielectric
- Metal-insulator-metal
등의 해결 방안으로 ALD 방식의 박막은 향후 Nano Device의 개발에 일익을 담당할 기술이다.
3. 제품소개
3-1. New Thermal Process System(종형산화 확산 / LPCVD 장치)
디바이스의 고집적화 및 300mm 웨이퍼화가 급격하게 진행됨에 따라, 300mm 대응용 확산장비(Diffusion Furnace) 및 화학기상증착장비(LP-CVD) “QUIXACE”.
“QUIXACE”는 생산주기를 획기적으로 단축한 장비로서, 급가열/급냉각이 가능한 히터를 장착하였으며, 최적의 온도조절장치를 사용하여 웨이퍼 표면의 온도를 직접 조절할 수 있고, 고속 반송기구를 장착하여 웨이퍼 반송시간을 단축, 생산성을 크게 향상시킨 장치이다.
동 장비는 반도체 디바이스 메이커와 장비 평가계약을 맺고 양산성을 검증한 결과, 우수한 품질 및 성능을 인정 받아 본격적으로 양산라인에 장비를 공급하고 있다.
■ ALD ■ LPCVD ■ Oxidation ■ Anneal
■ Plasma Nitridation
3-1.3. 장치의 특징
■ 25/50매 웨이퍼 처리 대응 가능
■ 고속 승강온 히터 채용에 의한 생산성 향상, 열영향 저감
■ 프로세스 조건 최적화, 장치내 air flow최적화등에 의해 양호한 막두께 균일성.
낮은 particle에 의해 생산line의 수율 향상
■ Self cleaning에 의해 down-time을 저감, 가동율 향상
■ 5매일괄/매엽식 겸용이재기에 의해, 고효율 wafer반송실현
■ 2 batch 카세트 수납에 의해, 연속 batch처리가 가능
■ 고속, 고신뢰성, 저진동 카세트 이재기구를 채용
■ 카세트 투입시 웨이퍼 검지기구에 의해, 부족 웨이퍼의 자동보충 (r) 보정이 가능
■ SEMI규격에 의거한 I/O포트 채용
■ FOUP대응
■ 장치의 연속배열에 의해 크린룸내 공간효율 향상
■ 200mm장치와 호환성을 가진 CX-3000 콘트롤러를 채용
■ 상위 컴퓨터, AGV(Auto Guided Vehicle)와의 연결에 의해 전자동 생산 시스템 구축 가능
3-2. Batch ALD System(원자층 증착 장비)
디바이스가 미세화 됨에 따라 저온에서 우수한 막두께 균일성과 단차피막 특성(step coverage)이 필요한 공정 및 장치가 요구되고 있다. 본 장치는 기존 CVD방식의 단점을 극복한 원자층 성막방식을 채용하여 Si3N4, Al2O3, HfO2, PN (Plasma Nitridation)등의 공정이 가능하다.
매엽방식에 비하여 생산성이 우수하며, 반응 튜브의 재질이 석영이기 때문에 장기간 유지보수(maintenance)가 필요 없으므로 저비용 고효율 실현이 가능하다
■ Spacer Si3N4/SiO2
■ Contact Etch Stopper Si3N4
■ Gate Stack Si3N4
■ Capacitor Al2O3/HfO2
■ 저온에서 우수한 막 특성을 얻을 수 있다
■ 단차피막 특성이 우수하다
■ 패턴 밀도에 의한 영향이 없다
■ 막두께 균일성이 우수하다
■ 높은 생산성을 얻을 수 있다
■ 유지보수성이 우수하다
4. 회사소개
‘한국 반도체 산업의 초석’이 되겠다는 일념으로 끊임없는 노력과 연구개발에 혼신의 노력을 다하고 있는 저희 국제엘렉트릭코리아(주)는 1993년 5월에 세계적 반도체 장비 Maker인 일본의(주)히다찌국제전기와 합작설립되어 반도체 및 LCD 제조설비의 제조와 판매 그리고 기술적 유지보수 서비스 및 연구개발로 장비 국산화를 통해 회사의 발전뿐만 아니라 국가발전의 초석이 되고자 노력하고 있다.
주요 생산제품으로는, 산화막을 생성하여 Device의 Isolation등의 공정을 수행하는 Vertical Diffusion Furnace와 Device의 중요 막질을 저압에서 처리, 생성시키는 LP-CVD System 등으로써 이는 고품질 반도체 생산의 핵심 공정을 담당하는 장비들이다.
2000년 10월에는 삼성전자 연구소와의 공동개발로 초극박막 기술을 응용한 저압산화막 형성장치인 양산용 LP-OXIDATION 산화1호기(초극박막 실리콘 산화막 성장장치) 개발에 성공하였으며 2002년 3월에는 세계최초로 삼성전자의 연구개발부문과 함께 금속 전극용 Ru-CVD JDP(공동개발프로젝트)에 성공하여 양산용 장비를 공급하는 개가를 올렸다.
또한 동년 5월에 기존의 Single Wafer Process 장비로는 달성할 수 없었던 High Throughput을 실현한, 현재의 화학증착(CVD) 장비를 대체할 차세대 증착장비인 Batch Type ALD(원자층증착 장비) 장비의 공동개발이 완료되어 2003년부터 양산용 장비를 공급하고 있다.
Batch Type ALD 장비는 기존 Nitride 유전막을 대체 할 수 있는 물질로는 Ta2O5, BST, Al2O3, HfO2등이 있으며, 이중 Al2O3는 Si과의 계면안전성, 큰 밴드갭,비정질 구조등 여러가지 면에서 바람직한 특성을 가지고 있다.
당사에서는 기존 수직형로에서 ALD방식의 Al2O3공정이 가능한 장치를 개발하였다.
이 장치는 매엽장치 3 Chamber에 상당하는 Throughput과 별도의 Cleaning이 필요없으며 전기특성 및 신뢰성도 매우 우수하다.
ALD 장비는 기존의 Furnace 및 CVD 장비 위주의 매출구조에서 새로운 모멘터을 제공하고 있다.
당사는 2003년 ALD 부문에서 많은 매출을 달성하였고, 2004년은 삼성전자의 13라인 2차투자와 하이닉스의 12인치 투자를 감안 급격한 매출신장이 예상되는 장비이다.
ALD는 반도체 공정이 미세화 될수록 필요성이 커지며 100나노 이하의 공정에서는 필수적인 장비라고 할 수 있다.
저희 국제엘렉트릭코리아(주)는 여기에 만족하지 않고 연구개발에 더욱 박차를 가하여 향후 본 기술을 응용한 차세대 장비개발을 지속적으로 추진 할 계획이다.
문의: 국제엘렉트릭코리아(주) 연구소 설계팀 박 용 성 팀장
Tel: 041-559-1773
E-mail : yspark@kekorea.co.kr
다음검색