KR100225916B1

KR100225916B1 - 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치

Info

Publication number: KR100225916B1
Application number: KR1019950001029A
Authority: KR
Inventors: 황철주
Original assignee: 황철주
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1995-01-21
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR960026137A

Abstract

본 발명은 증착로를 SiC재질 또는 이와 유사한 특성을 가지는 재질의 간접전열 겸 전극부재로 둘러싸거나 증착로를 전극 겸 외부관으로 형성함으로써 증착로 가열수단으로부터의 열이 복사(輻射)에 의하여 직접 반응공간(S)내로 전달되지 않고 일차적으로 그 열을 간접전열 겸 전극부재(50)에 흡열한 후 전도 내지 대류에 의하여 반응공간(S)내로 전열되므로 반응공간(S)의 내부가 국부적으로 과열되거나 미가열되는 등 그 온도가 불균일하게 되는 일이 없이 반응공간(S)내부가 전체적으로 균일한 온도로 유지되며, 이에 따라 웨이퍼(W)상에 증착되는 화합물 박막의 막질과 두께가 균일하게 이루어지게 되며, 기판을 회전시키거나 기판위에 화합물 소스가스 분산판을 이격설치함으로써 균일한 막직의 화합물 박막을 얻을 수 있도록 한 것이다.

Description

플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치

제1도는 본 발명에 의한 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치의 일 실시예를 보인 단면도.

제2도는 제1도의 변형례를 보인 단면도.

제3도의 제2도의 A부 확대도.

제4도는 본 발명에 의한 플라즈마가 적용된 저압 화합 증기 증착장치의 다른 실시예를 보인 단면도.

제5도 내지 제7도는 제4도의 변형예를 보인 단면도.

제8도는 본 발명에 의한 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치의 또 다른 실시예를 보인 단면도.

제9도 내지 제11도는 제8도의 변형예를 보인 단면도.

제12도는 본 발명에 의한 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치의 또 다른 실시예를 보인 단면도.

제13도는 본 발명에 의한 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치의 또 다른 실시예를 보인 단면도.

제14도는 제13도의 변형예를 보인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 증착기 베이스 13, 13' : 화합물 소스가스 공급관

20 : 증착로 21, 22 : 내, 외부관

22A : 단일관 22B : 내부 석영관

22C : 간접가열 및 전극 겸용 외부관 23 : 화합물 소스가스 유동로

30 : 화합물 소스가스 유동로 30 : 기판

31 : 전극 32 : 기판가열수단

35 : 화합물 소스가스 분산판 36 : 지지봉

33 : 버클 40 : 기판회전수단

50 : 간접전열 겸 전극부재 60 : 증착로 가열수단

70 : RF발생기

본 발명은 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치에 관한 것으로, 특히 증착되는 막질의 균일성을 향상시킨 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정에서 웨이퍼위에 절연체, 유전체 또는 도전체등의 성질을 갖는 질화막, 산화막, 규소막등의 화합물 박막은 저압 화학 증기 증착(low pressure chemcal vapor deposition) 또는 플라즈마 저압 화학 증기 증착(plasma enhanced low pressure chemical vapor deposition) 방법이 사용되고 있다. 본 발명은 플라즈마 저압 화학 증기 증착방법에 사용되는 장치에 관한 것이다.

종래 매엽식 플라즈마 저압 화학 증기 증착장치는 제15도에 도시한 바와 같이. 일측에 웨이퍼(W)가 출입할 수 있는 웨이퍼 출입구(1a)가 형성되고 타측에는 반응생성물을 배출하기 위한 배기관(1b)이 형성된 증착로 베이스(1)와, 이 증착기 베이스(1)위에 장착되어 반응공간(S)을 제공하는 내부관(2a)과 이 내부관(2a)을 그 사이에 화합물 소스가스 유동로(2c)가 형성되도록 둘러싸며 이 화합물 소스가스 유동로(2c)에 연결되는 화합물 소스 가스 주입관(2d)을 가지는 외부관(2b)을 가지는 반응로(2)와, 상기 내부관(2a)의 상단에 설치되어 상기 화합물 소스가스 주입관(1c)에 연결되는 샤워헤드(3)와, 상기 반응공간(S)내에서 승강되는 기판(4)과, 이 기판(4)에 결합되는 기판가열수단(5)과, 상기 기판(4)에 설치되는 전극(6)과, 상기 외부관(2b)의 외측 상부에 설치되는 아노드전극(7)과, 상기 외부관(2b)의 외주부에 설치되는 증착로 가열수단(8) 및 RF발생기(9)로 구성된다.

이러한 종래의 장치는 기판승간수단(4a)에 의하여 기판(4)을 제15도의 실선표시위치로 하강시킨 상태에서 증착로(1)내의 압력을 대기압으로 한 후 웨이퍼 출입구(1a)를 통하여 웨이퍼(W)를 기판(4)위에 로딩한 다음, 증착로내의 압력을 진공상태로 유지하면서 웨이퍼(W)가 로딩된 기판(4)을 제15도의 점선표시와 같은 증착위치로 상승시킨다.

이때, 증착로 가열수단(8)을 가동시켜 증착로의 내부를 200∼400℃정도로 가열하며, 기판가열수단(5)을 가동시켜 웨이퍼(W)를 공정온도인 200∼500℃정도로 가열시킨 다음, 화합물 소스가스를 주입관(2d)을 통하여 주입시키면서 RF발생기(9)를 가동시켜 증착로(2)내에 플라즈마를 발생시킨다.

주입된 화합물 소스가스는 내, 외부관(2a,2b)의 사이에 형성된 화합물 소스가스 유동로(2c)를 통하여 위로 상승하면서 예열(pre-heating) 및 혼합(pre-mixing)된 후, 샤워헤드(3)을 통하여 내부관(2a)안으로 분사되어 웨이퍼(W)위에 박막을 증착하게 되는 것이다.

웨이퍼(W)위에 박막이 증착되면 기판(4)을 로딩/언로딩 위치로 하강시키고 내부의 압력을 대기압으로 한 후 웨이퍼 출입구(1a)를 통하여 웨이퍼(W)를 언로딩시킨다.

그러나 이러한 종래의 플라즈마 저압 화학 증착장치에서 반응로(2)를 구성하는 내, 외부관(2a,2b)이 각각 투명한 석영관으로 형성되어 있기 때문에 반응로(2)의 외주부에 설치된 증착로 가열수단(8)의 열이 그대로 복사(輻射)되어 전달되므로 반응공간(S)의 내부가 국부적으로 과열되거나 미가열되는 등 반응공간(S)내의 온도가 불균일하게 되기 쉽고 이와 같이 반응공간(S)내의 온도가 불균일하게 됨에 따라 웨이퍼(W)상에 증착되는 화합물 박막의 막질이나 두께가 불균일하게 되는 문제점이 있었다.

또한 화합물 소스가스는 화합물 소스가스 주입관(2d)에 연결되어 내부관(2a)의 상부에 설치된 샤워헤드(3)에서 반응공간(S)내로 분사되는 것으로 그 직하방에는 기판(4)에 얹혀진 웨이퍼(W)가 그대로 노출되어 있기 때문에 웨이퍼(W)는 화합물 소스가스의 분출경로에 대한 거리에 따라 각기 화합물 소스가스에 대한 접촉 조건이 다르게 되어 균일한 막질의 화합물 박막을 얻을 수 없게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 반응공간내의 온도를 균일한 온도로 유지함으로써 균일한 막질의 화합물 박막을 얻을 수 있도록 한 플라즈마가 적용된 저압 화합 증기 증착장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 웨이퍼의 화합물 소스가스에 대한 접촉조건을 균일하게 함으로써 균일한 막질의 화합물 박막을 얻을 수 있도록 한 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 박막의 특성 및 종류에 따라 웨이퍼의 화합물 소스가스에 대한 접촉조건을 가변시킴으로써 원하는 화합물 박막을 얻을 수 있도록 한 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 증착로를 열이 복사되지 않고 전극으로 겸할 수 있는 재질로 함으로써 원가를 절감할 수 있으면서도 양질의 화합물 박막을 얻을 수 있도록 한 플라즈마 발생기가 장착된 저압 화학 증기 증착장치를 제공하려는 것이다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 일측에 웨이퍼가 출입되는 웨이퍼 출입구가 구비되고 타측에 반응 생성물을 배출하기 위한 배기관과 화합물 소스가스를 주입하기 위한 화합물 소스가스 공급관을 가지는 증착기 베이스와, 이 증착기 베이스의 상부에 안착되는 석영재지로 된 내, 외부관을 가지며 내부관의 내부에는 증착공간이 형성되고, 내, 외부관사이에는 화합물 소스가스 공급관과 증착공간을 연결하는 화합물 소스가스 유동로가 형성된 증착로와, 이 증착로 내부에서 승강가능하게 설치되는 기판과, 이 기판에 결합되는 전극과 기판가열수단과, 상기 증착로를 둘러싸는 증착로 가열수단과, 상기 증착로와 증착로 가열수단의 사이에 설치되는 간접전열 겸 전극부재 및, 상기 전극과 간접전열 겸 전극부재에 고주파 전원을 공급하는 RF발생기로 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 화학 증기 증착장치가 제공된다.

또한 일측에 웨이퍼가 출입되는 웨이퍼 출입구가 구비되고 타측에 반응 생성물을 배출하기 위한 배기관을 가지는 증착기 베이스와, 이 증착기 베이스의 상부에 안착되어 그 내부에 증착공간을 형성하는 단일 석영관으로 구성되는 증착로와, 이 증착로의 상부에 상단부가 위치하는 화합물 소스가스 주입관과, 상기 증착로 내부에서 승강가능하게 설치되는 기판과, 이 기판에 결합되는 전극과 기판가열수단과, 상기 증착로를 둘러싸는 간접전열 겸 전극부재와, 상기 간접전열 겸 전극부재를 둘러싸는 증착로 가열수단 및, 상기 전극과 간접전열 겸 전극부재에 고주파 전원을 공급하는 RF발생기로 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치가 제공된다.

또한 일측에 웨이퍼가 출입되는 웨이퍼 출입구가 구비되고 타측에 반응 생성물을 배출하기 위한 배기관을 가지는 증착기 베이스와, 이 증착기 베이스의 상부에 안착되는 석영재질로 된 내부관과 이 내부관을 둘러싸는 SiC재질의 간접전열 및 전극 겸용 외부관을 가지며 내부관의 내부에는 증착공간이 형성되고, 내, 외부관사이에는 화합물 소스가스 공급관과 증착공간을 연결하는 화합물 소스가스 유동로가 형성된 증착로와, 상기 상기 화합물 소스가스 유동로에 연결되어 화합물 소스가스를 공급하는 화합물 소스가스공급관과, 상기 증착로 내부에서 승강가능하게 설치되는 기판과, 이 기판에 결합되는 전극과 기판가열수단과, 상기 간접전열 및 전극 겸용 외부관을 둘러싸는 증착로 가열수단 및, 상기 전극과 간접전열 및 전극 겸용 외부관에 고주파 전원을 공급하는 RF발생기로 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 화학 증기 증착장치가 제공된다.

또한 일측에 웨이퍼가 출입되는 웨이퍼 출입구가 구비되고 타측에 반응 생성물을 배출하기 위한 배기관을 가지는 증착기 베이스와, 이 증착기 베이스의 상부에 안착되어 그 내부에 증착공간이 형성되는 SiC재질로 된 간접전열 및 전극 겸용 외부관을 가지는 증착로와, 상기 증착공간의 상단에까지 연장 설치되어 화합물 소스가스를 공급하는 화합물 소스가스 공급관과, 상기 증착로 내부에서 승강가능하게 설치되는 기판과, 이 기판에 결합되는 전극과 기판가열수단과, 상기 간접전열 및 전극 겸용 외부관을 둘러싸는 증착로 가열수단 및, 상기 전극과 간접전열 및 전극 겸용 외부관에 고주파 전원을 공급하는 RF발생기로 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 플라즈마 저압 화학 증기 증착장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치의 일 실시예를 도시하는 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 일측에 웨이퍼(W)가 출입되는 웨이퍼 출입구(11)가 구비되고 타측에 반응 생성물을 배출하기 위한 배기관(12)과 화합물 소스가스 공급관(13)이 설치된 증착기 베이스(10)와, 이 증착기 베이스(10)의 상부에 안착되어 그 내부에 반응공간(S)을 가지는 증착로(20)와, 상기 반응공간(S)내에서 승강가능하게 설치되며 전극(31)과 기판가열수단(32)을 가지는 기판(30)과, 이 기판(30)을 회전시키는 기판회전수단(40)과, 상기 증착로(20)를 둘러싸는 간접전열 겸 전극부재(50)와, 이 간접전열 겸 전극부재(50)를 둘러싸는 증착로 가열수단(60) 및 상기 전극(31)과 간접전열 겸 전극부재(50)에 고주파 전원을 인가하는 RF발생기(70)으로 구성된다.

상기 증착기 베이스(10)는 증착설비 프레임(도시되지 않음)에 장착된다.

상기 증착로(20)는 석영재질로 된 내, 외부관(21,22)로 구성되며, 내부관(22)의 내부에는 증착공간(S)가 형성되고, 내, 외부관(21,22)사이에는 화합물 소스가스 공급관(13)과 증착공간(S)를 연결하는 화합물 소스가스 유동로(23)가 형성되어 화합물 소스가스가 공급관(13)과 유동로(23)를 통하여 반응공간(S)내로 주입되도록 구성되어 있다.

여기서 내부관(21)은 그 하단이 상기 화합물 소스가스 공급관(13)보다 하측에 위치되고, 외부관(22)은 그 하단이 상기 화합물 소스가스 공급관(13)보다 상측에 위치되어 이 화합물 소스 가스 공급관(13)이 이들 내, 외부관(21,22)사이에 형성되는 화합물 소스가스 유동로(23)의 하단부에 화합물 소스가스 공급관(13)이 연통되도록 구성된다.

상기 기판(30)은 SiC재질로 형성되며, 증착기 베이스(10)의 저면에 관통되어 승강구동수단(도시되지 않음)에 의하여 승강되는 승강봉(33)의 상단에 고정설치되어 제1도의 점선표시와 같은 로딩/언로딩 위치와 실선표시와 같은 증착위치 사이에서 승강되도록 설치된다.

기판(30)에 설치되는 전극(31)은 RF발생기(70)으로부터 고주파 전원이 인가되는 것이며, 기판가열수단(32)는 전기적인 에너지에 의하여 열을 발생시키는 히터이다.

상기 기판회전수단(40)은 상기 승강봉(33)을 회전시키는 도면에서는 구동모터(M)을 약식으로 도시하였으나, 구동모터(M)의 동력을 감속하여 승강봉(33)에 전달하는 전동수단(도시되지 않음)을 포함하는 것이다.

상기 간접전열 겸 전극부재(50)는 SiC재질 또는 이와 유사한 특성을 가지는 재질로 형성되며, 증착기 베이스(10)에 절연체(51)를 사이에 두고 결합되고, 상기 RF발생기(70)의 전압을 간접전열 겸 전극부재(50)와 전극(31)에 접속되도록 함으로써 간접전열 겸 전극부재(50)와 여타 구성 부분은 전기적으로 접속되지 않고 전극(31)과 간접전열 겸 전극부재(50)사이에서 고주파 전압에 의한 플라즈마 방전이 이루어지도록 구성된다.

상기 증착로 가열수단(60)은 간접전열 겸 전극부재(50)를 완전히 둘러싸는 상태로 설치되는 것으로 통상적인 전기에너지를 이용하는 히터가 사용된다.

상기 RF발생기(70)는 플라즈마를 발생시키는 데 필요한 고주파 전원을 발생시키는 통상의 것이 사용된다.

도면에서 미설명 부호 14는 증착기 베이스(10)의 하단부를 개폐하는 개폐판이며, 15는 증착기 베이스(10)에 설치되어 냉각수 순환통로이고, 16는 내, 외부관(21,22)의 하단과 증착기 베이스(10)사이의 기밀을 유지하기 위한 패킹이며, 34는 승강봉(33)이 승강될 수 있도록 증착기 베이스(10)의 하단면에 천공된 통공을 통하여 이물질이 침입하는 것을 방지하기 위한 벨로우즈이다.

이하, 본 발명에 의한 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치의 작동을 설명한다.

기판승강수단에 의하여 승강봉(33)을 하강시켜 그 상단에 설치된 기판(30)을 제1도의 점선표시와 같은 로딩/언로딩 위치로 하강시킨 상태에서 증착로(20)내의 압력을 적정 압력으로 한 후 웨이퍼 출입구(11)를 통하여 웨이퍼(W)를 기판(30)위에 로딩한다.

증착로(20)내의 압력을 적정상태로 유지하면서 웨이퍼(W)가 로딩된 기판(30)을 제1도의 실선표시와 같은 증착위치로 상승시킨다.

또한, 증착로 가열수단(60)은 증착로 내부를 100∼1,100℃정도의 적정 공정온도로 가열하여 증착로(20)내부의 온도를 공정에 적합하도록 함과 아울러 기판가열수단(32)을 가동하여 기판(30)상에 로딩된 웨이퍼(W)를 공정 온도인 100∼1,100℃의 필요 공정온도로 가열한 다음 화합물 소스가스 주입관(12)을 통하여 화합물 소스가스를 주입하는 것에 의하여 원하는 화합물 박막을 증착시킨다.

이때, 상기 기판회전수단(40)에 의하여 기판(30)을 회전시킴으로써 주입되는 화합물 소스가스가 기판(30)상에 로딩된 웨이퍼(W)상에 균일하게 접촉되어 균일한 막질의 화합물 박막을 얻을 수 있게 된다.

한편, 필요에 따라서는 화합물 소스가스를 주입하면서 RF발생기(70)를 가동시켜 증착로(20)내에 플라즈마를 발생시켜 원하는 막을 증착시킨다.

또한, 증착과정등에서 발생된 증착로(20)내부의 이물질을 세척하는 경우에도 플라즈마를 발생시킬 수도 있으며, 필름을 증착시키기 전에 플라즈마를 발생시켜 웨이퍼 상의 이물질을 제거한 다음 플라즈마를 발생시키지 않는 상태에서 증착을 수행할 수도 있는 것이다.

주입된 화합물 소스가스는 내, 외부관(21,22)의 사이에 형성된 화합물 소스가스 유동로(23)를 통하여 위로 상승유동하면서 충분히 예열 및 혼합된 후, 내부관(21) 상측 개구부를 통하여 반응공간(S)내로 유입되어 기판(30)상의 웨이퍼(W)위에 화합물 박막로서 증착된다.

상술한 증착과정에서 상기 내, 외부관(21,22)로 구성된 증착로(20)의 외곽에는 간접 전열 겸 전극부재(50)이 설치되어 있으며, 이 간접전열 겸 전극부재(50)는 불투명인 SiC재질 또는 이와 유사한 특성을 가지는 재질로 형성된 것으로서 증착로 가열수단(60)에서 발생하는 열이 복사(輻射)에 의하여 직접 반응공간(S)내로 전달되지 않고 일차적으로 그 열을 간접전열 겸 전극부재(50)에 흡열한 후 전도 내지 대류에 의하여 반응공간(S)내로 전열되므로 반응공간(S)의 내부가 국부적으로 과열되거나 미가열되는 등 그 온도가 불균일하게 되는 일이 없이 반응공간(S)내부가 전체적으로 균일한 온도로 유지되며, 이에 따라 웨이퍼(W)상에 증착되는 화합물 박막의 막질과 두께가 균일하게 이루어지게 되는 것이다.

증착이 완료되면 기판(30)을 제1도의 점선표시와 같은 로딩/언로딩 위치로 하강시키고 반응공간(S)내의 압력을 적정한 압력으로 한 후 웨이퍼 출입구(11)을 통하여 웨이퍼(W)를 언로딩시킨다.

제2도는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것으로, 본 실시예에서는 상기 기판(30)의 상측에 다수개지지봉(36)에 의하여 화합물 소스가스 분산판(35)을 이격설치한 것으로 여타 구성은 제1도의 실시예에서와 동일하므로 동일 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하였다. 여기서 지지봉(36)은 웨이퍼(W)를 로딩 및 언로딩함에 있어서 지장을 주지 않도록 하기 위하여 보트와 같이 3개로 이루어진다.

상기 화합물 소스가스 분산판(35)는 증착하고자 하는 화합물 박막의 특성이나 조건에 따라 기판(30)과의 간격(C)을 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직 한 바, 이를 위하여 상기 지지봉(32)은 제3도에서 도시한 바와 같이 턴 버클(Turn Buckle)식으로 된 조절수단이 설치된다. 도시예에서는 지지봉(36)을 상, 하봉(36a,36b)으로 형성하여 상봉(36a)에는 예컨대 오른 나사부를 형성하고 하봉(36b)에는 예컨대 왼 나사부를 형성하며 상기 오른 나사부에 체결되는 상봉(36a)의 오른 나사부와 상기 하봉(36b)의 왼 나사부에 체결되는 왼 나사부를 각각 상, 하단부에 가지는 버클(37)을 구비한 조절수단이 설치되어 있으나, 반드시 이로서 국한되는 것은 아니며, 기판(30)과 화합물 소스가스 분산판(35)사이의 간격(C)을 조절할 수 있는 구조라면 어떠한 구조의 것이라고 사용될 수 있다.

본 실시예에 의한 장치에 의하여 증착함에 있어서는 상술한 제1도의 실시예에와 같은 방법으로 증착 및 이물질 제거를 수행하게 되는 것인 바, 상기 기판(30)의 상측에는 화합물 소스가스 분산판(35)이 간격(C)을 두고 설치되어 있으므로 내부관(21)의 상단 개구부로부터 반응공간(S)내로 유입되는 화합물 소스가스가 웨이퍼(W)의 표면에 곧바로 접촉되지 않고, 기판(30)과 화합물 소스가스 분산판(35)사이의 간격(C)를 거쳐서 웨이퍼(W)에 접촉하게 되므로 화합물 소스가스가 웨이퍼(W)의 어느 한 부위 또는 일정 부위에 집중적으로 접촉되는 일이 없이 전체적으로 균일하게 접촉하게 되어 막질이 균일하고 두께가 균일한 화합물 박막을 얻을 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 화합물 소스가스 분산판(35)은 조절수단에 의하여 기판(30)과의 간격(C)을 조절할 수 있도록 설치되어 있는 바, 원하는 화합물 박막의 특성이나 사용되는 소스가스 또는 박막의 조건에 따라 그 간격(C)을 조절함으로써 원하는 박막을 확실하게 얻을 수 있게 되는 것이다.

여기서 조절수단은 도시예와 같이 지지봉(36)을 상, 하봉(36a,36b)으로 분리하고 이 상, 하봉(36a,36b)의 단부에 오른 나사부와 왼 나사부를 각각 형성함과 아울러 이 오른 나사부 및 왼 나사부에 체결되는 오른 나사부와 왼 나사부를 가지는 버클(37)로 구성된 것으로, 이 버클(37)을 좌, 우로 돌리면 오른 나사부들과 왼 나사부들의 나사작용에 의하여 지지봉(37)의 길이를 조절할 수 있게 되며, 이에 따라 상봉(37a)의 상단에 고정된 화합물 소스가스 분산판(35)의 높이를 조절하는 것에 의하여 기판(30)과 화합물 소스가스 분산판(35)간의 간격(C)을 조절할 수 있게 되는 것이다.

또한 본 실시예에서는 기판회전수단(40)에 의하여 기판(30)을 회전시킴으로써 더욱 양호한 막질의 화합물 박막을 얻을 수 있게 되는 것이다.

제4도는 본 발명에 의한 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치의 다른 실시예를 도시하는 것으로, 본 실시예에서는 증착로(20)를 하단이 개방되고 상단이 막힌 하나의 석영관(22A)에 의하여 반응공간(S)이 형성되도록 구성하고, 상기 화합물 소스가스 공급관(13)을 증착기 베이스(10)의 측면에 관통시켜 그 내측단에 상단이 증착공간(S)의 상부에 이르는 연장관(13a)을 연장형성하여 내, 외부관에 의해 화합물 소스가스 유동로를 형성하지 않고서도 화합물 소스가스가 증착공간(S)의 상부로 주입될 수 있도록 한 것이다.

본 실시예에서 증착기 베이스(10), 기판(30), 기판회전수단(40), 간접가열 및 전극부재(50), 증착로 가열수단(60) 및 RF발생기(70)의 구성은 제1도의 실시예에서와 동일하다.

본 실시예에서는 상기 화합물 소스가스 공급관(13)으로 주입되는 화합물 소스가스는 공급관(13)의 상단에서 반응공간(S)내로 주입되며 이후의 증착과정은 상술한 실시예에서와 동일한 것으로, 주입된 화합물 소스가스는 반응공간(S)의 상부측으로부터 하강하면서 기판(30)상에서 회전하는 웨이퍼(W)상에 균일하게 접촉되어 하나의 석영관(22A)만으로 증착로(20)를 구성하면서도 상술한 실시예에서와 동일한 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다. 본 실시예에서 여타 구성 부분은 상술한 제1도의 실시예에서와 동일하므로 동일 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.

제5도는 제4도의 실시예에서 화합물 소스가스 공급관을 변형한 변형예를 도시한 것으로, 본 변형에에서는 상기 화합물 소스가스 공급관(13)을 반응공간(S)의 상부측에까지 상향 연장되는 연장관부(13A')를 가지는 외부 주입관(13A)과, 상기 연장관부(13A')의 내부에 삽입되는 연장관부(13B')를 가지는 내부 주입관(13B)으로 구성하여 외부 주입관(13A)의 내주면과 내부 주입관(13B)의 외주면 사이의 통로를 통하여 한 종류의 화합물 소스가스를 주입함과 동시에 내부 주입관(13B)의 내부 통로를 통하여 다른 한 종류의 화합물 소스가스를 주입함으로써 2종류의 화합물 소스가스를 사용하여야 하는 화합물 박막을 증착하는데 적합하도록 한 것이다.

여기서 상기 외부 주입관(13B)의 연장관(13B')의 상단 높이는 반응공간(S)의 상단부근에 위치하도록 하며, 상기 내부 주입관(13B)의 연장관(13B')의 상단 높이는 적어도 증착로 가열수단(60)의 최하단 높이보다 높고 반응공간(S)의 중단위치정도로 함으로써 2종류의 화합물 소스가스가 주입되는 과정에서 내부 주입관(13B)의 연장관(13B')상단에서 나온 화합물 소스가스가 외부 주입관(13A)과 내부 주입관(13B)사이를 통하여 주입되는 가스와 내부 주입관(13B)의 연장관(13B') 상단측 외부 주입관(13A)의 연장관(13A') 내부에서 예혼합되도록 하는 것이 바람직하다.

제6도는 제4도의 실시예에서 화합물 소스가스 공급관(13)을 변형한 또 다른 변형예를 도시하는 것으로, 본 변형예에서는 화합물 소스가스 공급관(13')이 증착기 베이스(10)의 개폐판(14)을 관통하여 그 상단이 증착공간(S)의 상부에 이르도록 설치한 것이다.

제7도는 제4도의 실시예에서 화합물 소스가스 공급관(13)을 변형한 또 다른 변형예를 도시하는 것으로, 본 변형예에서는 화합물 소스가스 공급관(13)을 외부 주입관(13A)과 이 외부 주입관(13A)의 내부에 삽입되는 내부 주입관(13B)으로 구성하여 증착기 베이스(10)의 개폐판(14)을 상하로 관통하여 증착공간(S)내로 연장시킨 것이다.

여기서 상기 외부 주입관(13A)의 내주면과 내부 주입관(13B)의 외주면 사이의 통로를 통하여 한 종류의 화합물 소스가스를 주입함과 동시에 내부 주입관(13B)의 내부 통로를 통하여 다른 한 종류의 화합물 소스가스를 주입함으로써 2종류의 화합물 소스가스를 사용하여야 하는 화합물 박막을 증착하는데 적합하도록 한 것이다.

여기서 상기 외부 주입관(13B)의 상단 높이는 반응공간(S)의 상단 부근에 위치하도록 하며, 상기 내부 주입관(13B)의 상단 높이는 적어도 증착로 가열수단(60)의 최하단 높이보다 높고 반응공간(S)의 중단위치정도로 함으로써 2종류의 화합물 소스가스가 주입되는 과정에서 내부 주입관(13B)의 상단에서 나온 화합물 소스가스가 외부 주입관(13A)과 내부 주입관(13B)사이를 통하여 주입되는 가스와 내부 주입관(13B)의 상단측 외부 주입관(13A)의 내부에서 예혼합되도록 하는 것이 바람직하다.

제8도는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 것으로, 본 실시예에서는 증착로(20), 화합물 소스가스 공급관(13)등의 구성은 상술한 제4도의 실시예에서와 동일하며, 기판(30)상에 화합물 소스가스 분산판(35)를 설치한 구성은 제2도 및 제3도의 실시예에서와 동일한 것이다.

제9도는 제8도의 실시예에서 화합물 소스가스 공급관(13)을 변형한 변형예를 도시하는 것으로, 화합물 소스가스 공급관(13)을 반응공간(S)의 상부측에까지 상향 연장되는 연장관부(13A')를 가지는 외부 주입관(13A)과, 상기 연장관부(13A')의 내부에 삽입되는 연장관부(13B')를 가지는 내부 주입관(13B)으로 구성하여 외부 주입관(13A)의 내주면과 내부 주입관(13B)의 외주면 사이의 통로를 통하여 한 종류의 화합물 소스가스를 주입함과 동시에 내부 주입관(13B)의 내부 통로를 통하여 다른 한 종류의 화합물 소스가스를 주입함으로써 2종류의 화합물 소스가스를 사용하여야 하는 화합물 박막을 증착하는 데 적합하도록 한 것이다.

제10도는 제8도의 실시예에서 화합물 소스가스 공급관을 변형한 또 다른 변형예를 도시하는 것으로, 본 변형예에서는 화합물 소스가스 공급관(13')이 증착기 베이스(10)의 개폐판(14)을 관통하여 그 상단이 증착공간(S)의 상부에 이르도록 설치한 것이다.

제11도는 제8도의 실시예에서 화합물 소스가스 공급관을 변형한 또 다른 변형예를 도시하는 것으로, 본 변형예에서는 화합물 소스가스 공급관(13)을 외부 주입관(13A)과 이 외부 주입관(13A)의 내부에 삽입되는 내부 주입관(13B)으로 구성하여 증착기 베이스(10)의 개폐판(14)을 상하로 관통하여 증착공간(S)내로 연장시킨 것이다.

여기서 상기 외부 주입관(13A)의 내주면과 내부 주입관(13B)의 외주면 사이의 통로를 한 종류의 화합물 소스가스를 주입함과 동시에 내부 주입관(13B)의 내부 통로를 통하여 다른 한 종류의 화합물 소스가스를 주입함으로써 2종류의 화합물 소스가스를 사용하여야 하는 화합물 박막을 증착하는 데 적합하도록 한 것이다.

제8도 내지 제11도에서는 상술한 실시예들과 동일한 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.

제12도는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 것으로, 본 실시예에서는 증착로(20)를 내부 석영관(22B)과 이 내부 석영관(22B)을 둘러싸는 간접가열 및 전극 겸용 외부관(22C)으로 형성하여 내부 석영관(22B)의 내부에 증착공간(S)이 형성되고, 내부 석영관(22B)과 간접가열 및 전극 겸용 외부관(22C)의 사이에 화합물 소스가스 유동로(23)이 형성되도록 함으로써 증착효과에 있어서는 제2도의 실시예에서와 대등한 효과를 얻을 수 있으면서도 제2도의 실시예에 비하여 외부 석영관을 생략할 수 있어 원가절감을 기할 수 있게 되는 것이다.

제13도는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 것으로, 본 실시예에서는 증착로(20)를 단일관(24)으로 구성하되 이 단일관(24)을 SiC재질 또는 이와 유사한 특성을 가지는 재질로 형성한 것이며, 이 단일관(24)을 RF발생기(70)에 연결하여 플라즈마 전극으로서 겸용되도록 한 것이며, 화합물 소스가스 공급관(13')을 증착기 베이스(10)의 개폐판(14)을 관통하여 그 상단이 증착공간(S)의 상단에 위치하도록 한 것이다.

본 실시예에서는 기판(30)상에 화합물 소스가스 분산판(35)를 설치하지 않고 기판(30)을 기판회전수단(40)에 의하여 회전시키면서 증착함으로써 균일한 막질의 박막을 얻을 수 있게 되는 것이며, 증착로(20)를 SiC재질 또는 이와 유사한 재질로 된 단일관(24)으로 구성하여 플라즈마 전극으로서 겸용되도록 함으로써 원가절감을 기할 수 있데 되는 것이다.

제14도는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 것으로, 본 실시예에서는 상술한 제13도의 실시예에서 기판(30)상에 화합물 소스가스 분산판(35)를 설치한 것으로 여타 구성 부분은 상술한 실시예에서와 동일하므로 동일 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 반응로의 외부에 SiC재질 또는 이와 유사한 특성을 가지는 재질의 간접전열 및 아노드전극 부재를 둘러싸고 그 외곽에 증착로 가열수단을 설치함으로써 증착로 가열수단에서 발생한 열이 복사(輻射)에 의하여 반응공간내로 직접적으로 전달되지 않고 간접전열 겸 전극부재에 의하여 일차적으로 흡열된 후 전도 내지 대류에 의하여 반응공간내로 전열하는 것이므로 반응공간내부가 국부적으로 과열되거나 미가열도는 일이 없이 전반적으로 균일하게 가열되어 항상 일정한 온도를 유지하게 되어 막질이나 두께가 균일한 화합물 박막을 얻을 수 있게 되는 것이다.

또한 본 발명에서는 기판의 상측에 주입되는 화합물 소스가스가 직접적으로 웨이퍼에 접촉되는 것을 방지하기 위한 화합물 소스가스 분산판을 설치함으로써 화합물 소스가스가 웨이퍼상의 어느 한 부위 또는 어느 일정 부위에 집중적으로 접촉되는 것을 방지할 수 있어 화합물 박막의 막질과 두께가 균일하게 증착되는 효과가 있는 것이다. 또 상기 화합물 소스가스 분산판을 기판과의 사이의 간극을 조절할 수 있도록 설치함으로써 얻고자 하는 화합물 박막의 특성이나 조건에 따라 그 간격을 조절함으로써 원하는 박막을 확실하게 얻을 수 있게 되는 것이다.

또 화합물 소스가스를 반응공간내로 주입하는 주입관을 반응공간의 상단측으로 연장설치하는 것에 의하여 하나의 석영관만으로서 증착로를 구성할 수 있게 되며, 이 주입관을 내, 외부 주입관으로 구성하는 것에 의하여 두 종류의 화합물 소스가스를 주입할 수 있어 다양한 특성과 조건의 화합물 박막을 증착하는데 적합하게 되는 것이다.

또 내부 석영관과 SiC재질 또는 이와 유사한 재질로 되는 간접가열 및 전극 겸용 외부관에 의하여 증착로를 구성하거나 석영관을 사용하지 않고 간접가열 및 전극 겸용 외부관만으로 증착로를 구성함으로써 증착설비의 원가를 크게 절감할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 실시예로서만 국한되는 것은 아니며 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변형이 가능한 것이다.

Claims

일측에 웨이퍼가 출입되는 웨이퍼 출입구가 구비되고 타측에 반응 생성물을 배출하기 위한 배기관과 화합물 소스가스를 주입하기 위한 화합물 소스가스 공급관을 가지는 증착기 베이스와, 이 증착기 베이스의 상부에 안착되는 석영재질로 된 내, 외부관을 가지며 내부관의 내부에는 증착공간이 형성되고, 내, 외부관사이에는 화합물 소스가스 공급관과 증착공간을 연결하는 화합물 소스가스 유동로가 형성된 증착로와, 이 증착로 내부에서 승강가능하게 설치되는 기판과, 이 기판에 결합되는 전극과 기판가열수단과, 상기 증착로를 둘러싸는 증착로 가열수단과, 상기 증착로와 증착로 가열수단의 사이에 설치되는 간접전열 겸 전극부재 및, 상기 전극과 간접전열 겸 전극부재에 고주파 전원을 공급하는 RF발생기로 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제1항에 있어서, 상기 기판의 상부에는 화합물 소스가스 분산판을 이격설치하여서 됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제2항에 있어서, 상기 화합물 소스가스 분산판은 기판과의 사이에 신축조절이 가능한 다수개의 지지봉에 의하여 연결설치되어 기판과 분산판사이의 간격을 조절할 수 있도록 설치된 것임을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제3항에 있어서, 상기 지지봉을 서로 반대방향의 나사부를 가지는 상, 하봉으로 형성하고 이들의 나사부에 버클을 나사결합하여서 됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
일측에 웨이퍼가 출입되는 웨이퍼 출입구가 구비되고 타측에 반응 생성물을 배출하기 위한 배기관을 가지는 증착기 베이스와, 이 증착기 베이스의 상부에 안착되어 그 내부에 증착공간을 형성하는 단일 석영관으로 구성되는 증착로와, 이 증착로의 상부에 상단부가 위치하는 화합물 소스가스 주입관과, 상기 증착로 내부에서 승강가능하게 설치되는 기판과, 이 기판에 결합되는 전극과 기판가열수단과, 상기 증착로를 둘러싸는 간접전열 겸 전극부재와, 상기 간접전열 겸 전극부재를 둘러싸는 증착로 가열수단 및, 상기 전극과 간접전열 겸 전극부재에 고주파 전원을 공급하는 RF발생기로 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제5항에 있어서, 상기 기판을 회전시키기 위한 기판회전수단을 구비하여서 됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제5항에 있어서, 상기 기판에 상부에는 화합물 소스가스 분산판을 이격설치하여서 됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제7항에 있어서, 상기 화합물 소스가스 분산판은 기판과의 사이에 신축조절이 가능한 다수개의 지지봉에 의하여 연결설치되어 기판과 분산판사이의 간격을 조절할 수 있도록 설치된 것임을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제8항에 있어서, 상기 지지봉을 서로 반대방향의 나사부를 가지는 상, 하봉으로 형성하고 이들의 나사부에 버클을 나사결합하여서 됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제5항 내지 제9항중 어느 한항에 있어서, 상기 화합물 소스가스 공급관을 증착기 베이스의 측면에 관통시켜 그 내측단에 상단이 증착공간(S)의 상부에 이르는 연장관을 연장형성하여서 된 것을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제5항 내지 제9항중 어느 한항에 있어서, 상기 화합물 소스가스 공급관을 반응공간의 상부측에까지 상향 연장되는 연장관부를 가지는 외부 주입관과, 상기 연장관부의 내부에 삽입되는 연장관부를 가지는 내부 주입관으로 구성하여 외부 주입관의 내주면과 내부 주입관의 외주면 사이의 통로와 내부 주입관의 내부 통로를 통하여 2종류의 화합물 소스가스를 주입할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제11항에 있어서, 상기 외부 주입관의 연장관의 상단 높이는 반응공간의 상단 부근에 위치하도록 하며, 상기 내부 주입관의 연장관의 상단 높이는 적어도 증착로 가열수단의 최하단 높이보다 높고 반응공간의 중단위치정도로 한 것을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제5항 내지 제9항에 있어서, 상기 화합물 소스가스 공급관이 증착기 베이스의 개폐관을 관통하여 그 상단이 증착공간의 상부에 이르도록 설치한 것을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제13항에 있어서, 상기 화합물 소스가스 공급관을 외부 주입관과 이 외부 주입관의 내부에 삽입되는 내부 주입관으로 구성하여 증착기 베이스의 개폐관을 상하로 관통하여 증착공간내로 연장시킨 것을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제14항에 있어서, 상기 외부 주입관의 상단 높이는 반응공간의 상단 부근에 위치하도록 하며, 상기 내부 주입관의 상단 높이는 적어도 증착로 가열수단의 최하단 높이보다 높고 반응공간의 중단위치정도로 한 것을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
일측에 웨이퍼가 출입되는 웨이퍼 출입구가 구비되고 타측에 반응 생성물을 배출하기 위한 배기관을 가지는 증착기 베이스와, 이 증착기 베이스의 상부에 안착되는 석영재질로 된 내부관과 이 내부관을 둘러싸는 SiC재질의 간접전열 및 전극 겸용 외부관을 가지며 내부관의 내부에는 증착공간이 형성되고, 내, 외부관사이에는 화합물 소스가스 공급관과 증착공간을 연결하는 화합물 소스가스 유동로가 형성된 증착로와, 상기 상기 화합물 소스가스 유동로에 연결되어 화합물 소스가스를 공급하는 화합물 소스가스 공급관과, 상기 증착로 내부에서 승강가능하게 설치되는 기판과, 이 기판에 결합되는 전극과 기판가열수단과, 상기 간접전열 및 전극 겸용 외부관을 둘러싸는 증착로 가열수단 및, 상기 전극과 간접전열 및 전극 겸용 외부관에 고주파 전원을 공급하는 RF발생기로 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
일측에 웨이퍼가 출입되는 웨이퍼 출입구가 구비되고 타측에 반응 생성물을 배출하기 위한 배기관을 가지는 증착기 베이스와, 이 증착기 베이스의 상부에 안착되어 그 내부에 증착공간이 형성되는 SiC재질로 된 간접전열 및 전극 겸용 외부관을 가지는 증착로와, 상기 증착공간의 상단에까지 연장 설치되어 화합물 소스가스를 공급하는 화합물 소스가스 공급관과, 상기 증착로 내부에서 승강가능하게 설치되는 기판과, 이 기판에 결합되는 전극과 기판가열수단과, 상기 간접전열 및 전극 겸용 외부관을 둘러싸는 증착로 가열수단 및, 상기 전극과 간접전열 및 전극겸용 외부관에 고주파 전원을 공급하는 RF발생기로 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제17항에 있어서, 상기 기판의 상부에는 화합물 소스가스 분산판을 이격설치하여서 됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제17항에 있어서, 상기 화합물 소스가스 분산판은 기판과의 사이에 신축조절이 가능한 다수개의 지지봉에 의하여 연결설치되어 기판과 분산판사이의 간격을 조절할 수 있도록 설치된 것임을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제17항에 있어서, 상기 지지봉을 서로 반대방향에 나사부를 가지는 상, 하봉으로 형성하고 이들의 나사부에 버클을 나사결합하여서 됨을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.
제17항에 있어서, 상기 화합물 소스가스 공급관이 증착기 베이스의 개폐관을 관통하여 그 상단이 증착공간이 상부에 이르도록 설치한 것임을 특징으로 하는 플라즈마가 적용된 저압 화학 증기 증착장치.