KR100244956B1 - 씨브이디(cvd) 장치 - Google Patents

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KR100244956B1
KR100244956B1 KR1019960012330A KR19960012330A KR100244956B1 KR 100244956 B1 KR100244956 B1 KR 100244956B1 KR 1019960012330 A KR1019960012330 A KR 1019960012330A KR 19960012330 A KR19960012330 A KR 19960012330A KR 100244956 B1 KR100244956 B1 KR 100244956B1
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마나부 다가미
하지메 사하세
노부유키 다카하시
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니시히라 순지
아네르바 가부시키가이샤
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    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally

Abstract

CVD장치는 반응용기와, 기판지지체와, 배기부와, 반응가스공급장치와, 기판지지체를 가열하는 가열장치와, 기판을 고정하는 차압(差壓)처크고정부와, 퍼지가스공급부를 구비한다. 기판지지체로, 그 기판배치면에 기판직경보다 작은 식경의 외벽면을 가지는 원형의 퍼지가스분출홈이 형성되고, 그 내부에 퍼지가스를 퍼지가스분출홈에 공급하는 복수의 퍼지가스통로가 형성된다. 퍼지가스는 퍼지가스분출홈을 통하여 기판의 외주에지와 기판지지체와의 간극으로부터 반응용기내에 분출하도록 구성된다. 퍼지가스통로는 기판지지체의 경방향으로 향하는 경방향부를 포함하고 퍼지가스분출홈의 외벽면에 배설된 퍼지가스토출구를 가진다. 퍼지가스분출홈에 공급된 퍼지가스에 있어서의 당해 홈의 원주방향의 흐름이 복잡하게 되어, 당해 홈의 방향의 퍼지가스의 흐름이 분산되고 기판의 외주에지 전주위의 퍼지가스분출압력이 균일화된다.

Description

씨브이디(CVD)장치
제1도는 제1 실시예에 관한 CVD장치의 요부의 종단면도.
제2도는 제1 실시예에 관한 CVD장치의 기판지지체의 요부평면도.
제3도는 제1 실시예에 관한 CVD장치의 기판지지체의 일부 확대종단면도.
제4도는 제1 실시예에 관한 CVD장치의 기판지지체의 변형예를 나타낸 일부 확대종단면도.
제5도는 제1 실시예에 관한 CVD장치의 기판지지체의 다른 변형예를 나타낸 일부확대종단면도.
제6도는 제2 실시예에 관한 CVD장치의 요부의 종단면도.
제7도는 종래의 CVD장치의 제1의 예를 나타낸 종단면도.
제8는 종래의 CVD장치의 제2의 예를 나타낸 종단면도.
제9도는 종래의 CVD장치의 제1 예에서 성막되는 기판에 생긴 배면성막의 예를 나타낸 도면.
본 발명은 CVD장치에 관한 것이며, 특히 반도체디바이스를 제조하기 위한 프로세스의 하나이며 화학반응에 기인하는 기상(氣相)성장에 따라서 기판의 위이 박막을 형성하는 CVD프로세스를 실행하는 CVD장치에 관한 것이다.
최근의 반도체디바이스제조에 있어서, 이 디바이스위에 만들어지는 소자에 관한 집적화와 미세화의 경향은 더욱 강해지고 있다. 제조프로세스에 있어서의 이 미세화는 새로운 기술을 요구한다. 예를 들면, 미세홀내에 막을 충분히 매입할 것, 소자에서 생기는 만차(段差)를 경감할 것, 고전류밀도에 기인하는 발열, 또는 일렉트로마이그레이션에 기인하는 단선을 예방할 것 등의 기술이 요구된다. 이들의 기술적 요구에 부응하는 새로운 제조프로세스의 하나로서 Al막을 형성하는 스퍼터링법에 대신하여 WF6(6불화텅스텐)가스와 H2가스를 사용하여 블랭킷텅스텐막 (이하 「B-W막」 이라고 함)을 형성하는 열CVD법 (화학적 기상성장법)이 주목되고 있다. 이러한 B-W막을 사용하면, 예를 들어 홀경이 0.5㎛ 이하, 또한 아스펙트비가 2 이상이라도 유용한 단차피복성이 달성된다. 이로써, 소자에서의 평탄화 또는 일렉트로마이그레이션에 의한 단선예방 등의 상기 요구를 만족시킬 수 있다.
한편, 최근에는 다음과 같은 이유로 반도체디바이스제조프로세스에서 기판의 전체면에 이 B-W막을 퇴적하는 것이 요구되고 있다.
종래의 CVD장치는 스퍼터링에 의하여 만들어지는 바탕막으로서의 TiN막의 성막범위가 기판의 주위에지 부근에서 제한되어, TiN막이 성막되지 않은 영역이 존재하였다. 따라서, TiN막의 위에 B-W막을 성막할 때, 고정구로 이 기판의 주위에지 전구위를 덮고, 그리고 기판의 주위에지의 몇 개소를 이 고정구로 눌러서 기판을 고정하도록 하여 이 TiN막의 위만에 B-W막을 퇴적하도록 하였다. 그러나, 고정구로 기판을 고정하는 이 구조는 여러가지 문제를 일으켰다. 예를 들면, 고정구의 근방에서와 온도의 저하, 도입되는 반응가스의 농도 또는 흐름에 관한 불균일성에 기인하는 막박리, 기판과의 물리적 직접접촉에 기인하는 먼지의 발생 가동부가 기구적으로 복잡하게 되어, 신뢰성을 저하시키는 것 등의 문제가 일어났다.
그래서, 이들의 문제를 해결하기 위하여, 진공처크 또는 정전(靜電)처크 등의 비기계적 고정수단이 제안되었다. 이들의 고정수단은 기계적 구조에 의한 직접접촉부를 없애고, 기판의 위에서 전면(全面)성막을 가능하게 한다.
다른 관점에서 기판의 위에 전면성막을 행할 수 있으면 기판의 유효이용영역이 확대되어 디바이스칩수량(收量)을 증가시킬 수 있다는 이점을 가진다.
다음에, 제7도∼제9도를 참조하여, B-W막을 전면성막하는 종래의 CVD장치의 구체예를 설명하고 그 문제점을 지적한다. 제7도는 종래의 전면성막식 CVD장치의 제1예를 나타낸다. 본 장치는 미합중국 특허 제5,374,594호에 기재되어 있다.
이 CVD장치에서는, 반응용기(71)의 위쪽에 반응가스공급판(72)이 설치되고, 아래쪽에 기판지지체(73)가 설치된다. 기판지지체(73)의 위에 기판(74)이 배치된다. 기판지지체(73)의 평면형상은 원형이다.
반응가스공급판(72)의 하면에는 복수의 가스분출공이 형성된다. 가스공급관(72a)에서 공급된 반응가스는 이 가스분출공으로부터 배출되어, 반응용기(71)내에 도입입된다. 반응가스공급판(72)의 이 하면은 기판지지체(73)위의 기판(74)에 대향하고 있다. 반응가스공급판(72)에서 공급된 반응가스에 의하여, 기판(74)의 표면에 원하는 박막이 형성된다. 반응용기(71)내에서 생긴 미반응가스 및 부생성가스는 배기부(75)에 의하여 배기된다.
기판지지체(73)의 중심부에는 수직방향으로 관통공(76)이 배설되고 이 구멍(76)은 차압[差壓)처크배기부(77)에 통하고 있다. 차압처크배기부(77)는 반응용기(71)의 상기 배기부(75)와는 별개의 것이다. 기판지지체(73)의 표면에는 기판(74)과 접하는 부분에 관통공(76)과 연결된 차압홈(78)이 형성되어 있다. 차압홈(78)은 경방향으로 향하는 방사영(放射狀)의 복수개의 직선홈과 동심원형으로 배치된 복수개의 원주홈으로 이루어진다. 기판(74)이 기판지지체(73)위에 재치된 후, 차압홈(78)을 진공으로 배기하면, 기판(74)과 차압홈(78)의 사이에 압력차가 생긴다. 이 압력차에 의하여, 기판(74)은 기판지지체(73)의 위에 고정된다. 통상, 이러한 고정방법은 차압처크 또는 진공처크라고 불린다.
반응용기(71)의 하벽부(71a)에는, 중앙부에 통형부(79a)를 가지는 석영창(79)이 부착된다. 통형부(79a)의 하측개구부에는 끝벽(80)이 배설되고 이 끝벽(80)에는 내외 2중의 통체(81)가 부착된다. 통체(81)와 하부는 닫히고, 상부에는 연결체(82)가 부착된다. 통체(81)의 내측통부는 관통공(76)에 통하는 구멍을 형성하고, 통체(81)의 하벽으로부터 외부에 연설된다. 통체(81)의 외측 통부(筒部)와 내측 통부의 사이의 공간에는 퍼지가스도입부(83)를 통하여 퍼지가스가 공급된다. 상기 연결체(82)에는, 그 중앙부에 관통공(76)에 통하는 구멍이 형성되고, 주위부에 복수의 퍼지가스공급로(84)가 형성된다.
상기 기판지지체(73)는 연결체(82)를 통하여 상기 통체(81)의 위에 고정된다.
이로써 기판지지체(73)는 반응용기(71)의 하부의 중앙부에 배치된다. 기판지지체(73)와 연결체(82)와 지지용 통체(81)는 용접 등으로 접합되어 일체화된다. 이 구조에 의하여, 차압처크를 형성하는 구멍(76) 등, 퍼지가스공급로, 반응용기(71)의 내부공간이 서로 격리된다.
기판지지체(73)의 상측 표면에, 원형 홈인 퍼지가스분출홈(85)이 형성된다. 기판지지체(73)의 내부의 경방향으로, 상기 연결체(82)의 퍼지가스공급로(84)와 퍼지가스분출홈(85)의 사이를 접속하는 복수의 퍼지가스통로(86)가 형성된다. 연결체(82)의 복수의 퍼지가스공급로(84)와 기판지지체(73)의 복수의 퍼지가스통로(86)는 각각, 예를 들면 8개의 공급로 또는 통로이고, 원주방향으로 등각도로 배치된다. 상기 퍼지가스분출홈(85)은 기판지지체(73)의 상면에 대하여 수직으로 되도록 형성되고, 또한 기판지지체(73)위에 배치된 기판(74)에 대하여 그 외벽면(85a)이 기판(74)의 외주에지보다 내측의 위치로 되도록 형성된다. 퍼지가스통로(86)는 이러한 퍼지가스분출홈(85)에 대하여 퍼지가스분출홈(85)의 내벽면(85b)에 개구하도록 접속된다.
기판지지체(73)의 주위에는 반응용기(71)의 하벽에 고정된 통형(筒型)의 실드부재(87)가 배치된다. 실드부재(87)의 높이는 기판지지체(73)의 높이와 대략 동일하다. 실드부재(87)를 배설함으로써, 기판지지체(73)의 하부 및 주위에 스페이스가 형성되고, 이 스페이스는 다른 퍼지가스도입부(88)에 의하여 도입되는 퍼지가스를 흐르게 하는 통로로서 사용된다.
반응용기(71)의 하측에 반사부를 구비한 환형(環狀)의 램프지지부재(89)가 배치된다. 램프지지부재(89)에는, 대략 등간격으로 복수의 가열램프(90)가 배치된다. 가열램프(90)로부터 생긴 복사열은 석영창(79)을 통하여 기판지지체(73)에 부여되어, 기판지지체(73)를 가열한다. 기판(74)은 기판지지체(73)로부터 전도되는 열에 의하여 가열된다. 기판지지체(73)의 온도는 내부에 매입된 열전쌍(熱電雙)(91)에 의하여 측정되고, 그 측정데이터는 그 후, 기판지지체(73)의 온도제어에 사용된다.
상기 구성에 의하면 기판(74)에 대향한 반응가스공급판(72)으로부터 반응용기(71)내에 반응가스가 도입되고 기판(74)의 위에 원하는 박막이 형성늰다 반응용기(71)내에서 생긴 미반응가스나 부생성가스는 배기부(75)로부터 배기된다. 성막의 사이에 퍼지가스도입부(83) 퍼지가스공급로(84) 퍼지가스통로(86) 퍼지가스분출홈(85)을 통하여 퍼지가스가 공급되고, 기판(74)의 외주위로부터 퍼지가스를 분출함으로써 기판(74)의 배면에 성막이 행해지는 것을 방지하고 있다. 퍼지가스분출홈(85)에 도입된 퍼지가스는 기판(74)과 기판지지체(73)와의 사이에 배설된 간극(92)을 통하여 반응용기(71)내에 분출되어, 기판(74)의 배면에 반응가스가 돌아들어오는 것을 방지한다. 또, 퍼지가스도입부(88) 기판지지체(73)와 석영창(79)과 실드부재(87)로 형성되는 퍼지가스의 통로에 의하여 다른 퍼지가스가 공급되고 기판지지체(73)의 주위로부터 퍼지가스를 분출함으로써 석영창(79)이나 기판지지체(73)의 성막이 행해지는것을 방지하고 있다.
한편, 기판지지체(73) 등에 부착한 막은 각 성막마다 또는 로트매수마다 RIE클리닝을 행하여 제거된다.
상기 CVD장치에 있어서의 통상의 성막조건은 B-W막의 성막에 관하여 성막초기의 핵생성단계로서, 반응가스 WF6는 2∼10sccm, SiH4는 2∼10sccm 퍼지가스(Ar)는 100∼500sccm 성막온도는 400∼500℃, 성막압력은 0.5∼10Torr에서 성막이 행해진다. 이어서, H2의 환원에 의하여 후막(厚膜)이 형성되는 성막조건은 반응가스 WF6는 50∼200sccm, H2는 500∼2000sccm, 퍼지가스(Ar)는 300∼1000sccm, 성막온도는 400∼500℃, 성막압력은 30∼70Torr 이다.
다음에, 제8도를 참조하여 종래의 B-W막 CVD장치의 제2의 예를 설명한다. 제8도에 있어서, 제7도에서 설명한 종래장치에 있어서의 구성요소와 실질적으로 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다.
제8도에 나타낸 종래장치에 있어서도, 반응용기(71)의 내부의 위쪽에 반응가스공급판(72)이 설치되고 아래쪽에 기판지지체(93)가 설치된다. 반응용기(71)에 배기부(75)가 부설된다. 기판지지체(73)는 상면에 차압홈(78)이 형성되고, 중앙부에관통공(76)이 형성된다. 차압홈(78)은 관통공(76)에 통하고 있다. 반응용기(7l)의 하벽에는 석영창(79)이 부착되고 석영창(79)의 중앙부에 통형 지지체(94)가 고정된다. 통형 지지체(94)의 상부에 상기 기판지지체(93)가 복수개의 나사(95)로 고정된다. 기판지지체(93)의 관통공(76)은 지지체(94)의 중앙공에 접속되고, 또한 차압처크배기부(77)에 연결된다. 석영창(79)의 하측에는 가열램프(90)와 반사부를 구비한 램프지지부재(89)가 배치된다. 또, 끝벽(80)에 퍼지가스도입부(88)가 배설된다.
상기 기판지지체(93)의 상면에 재치된 기판(74)은 전술한 차압처크의 방식으로 고정된다.
기판지지체(93)의 상면 주위에는, 또한 링판(96)이 배치된다. 이 링판(96)은 복수개의 상하축부(97)에 지지되고, 이 상하축부(97)에 의하여 상하로 이동가능하게 되어 있다. 링판(96)은 기판지지체(93)위에 고정된 기판(74)의 외주에지의 가까이에 배치된다. 링판(96)의 내주에지와 기판(74)의 외주에지와는 겹치는 상태에 있다.
또, 링판(96)의 외측의 위치에는 통형의 실드부재(98)가 배치된다. 실드부재(98)의 상에지에는 실링(99)이 배설된다. 링판(96)이 하한위치에 이동하면, 링판(96)의 외주에지의 하측은 실드부재(98)의 실링(99)에 접촉한다. 이 하한위치상태에 있어서, 반응용기(71)의 하벽 실드부재(98) 링판(96) 기판지지체(93)에 의하여 퍼지가스도입부(88)에서 도입된 퍼지가스가 흐르는 통로가 형성된다. 반응용기(71)내에 도입된 퍼지가스는 링판(96)과 기판(74)과의 사이에 형성된 일정한 간극(100)으로부터 분출된다. 이러한 구성에 의하여 반응가스공급판(72)에 의하여 공급된 반응가스가 기판(74)의 배면에 돌아들어와서 배면성막이 생기는 것을 방지한다.
링판(96)을 상하동하도록 한 것은 링판(96)이 기판(74)의 외주에지를 약간 기판 위쪽으로부터 덮고, 기판과의 사이에서 원하는 간극(100)을 형성하여, 퇴적막의 분포에 영향을 주지 않을 정도의 범위내에서 기판(74)과 링판(96)의 간극(100)에 있어서의 퍼지가스분출속도를 원하는 것으로 하기 위해서이다.
이제까지의 실험결과에 의하면 하기의 통상의 성막조건에 있어서 분출속도가 50∼700cm/mim이면, 배면성막이 생기지 않는다. 그것은 기판(74)과 링판(96)과의 간극(100)이 0.2mm일 때, 6인치 기판에의 성막에서는, 퍼지가스유량이 약 50∼700sccm의 경우에 상당하고, 얻어진 기판상의 성막분포는 6인치 기판에 있어서 외주로부터 10mm 이내의 범위에 있어서 2∼3%였다.
제2 예의 종래장치에 있어서의 통상의 성막조건은 B-W막의 성막에 관하여 성막 초기의 핵생성단계로서, 반응가스 WF6는 2∼10sccm SiH4는 2∼10sccm, 퍼지가스(Ar)는 100∼300sccm, 성막온도는 400∼500℃, 성막압력은 0.5∼10Torr 에서 성막이 행해지고, 이어서 H2의 환원에 의하여 후막이 형성되는 성막조건은 반응가스 WF6는 50∼200sccm H2는 500∼2000sccm, 퍼지가스(Ar)는 300∼7000sccm 기판지지체의 온도는 400∼500℃, 성막압력은 30∼70Torr 이다.
제1 예로서 설명된 종래의 CVD장치는 다음의 문제를 제기한다. 기판(74)의 배면 성막을 방지하기 위하여 퍼지가스를 기판(74)의 외주에지에 흐르게 함이 있어서, 기판지지체(73)의 퍼지가스분출홈(85)에 따른 방향에 있어서, 당해 홈(85)에 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스통로(86)의 출구 부근에 치우친 상태에서 퍼지가스가 분출된다는 경향이 생긴다. 그 결과 기판(74)과 기판지지체(73)의 간극으로부터 균일하게 퍼지가스가 나오지 않고 퍼지가스의 분출의 약한 부분이 생기고, 그 약한 부분에서 배면성막이 일어난다. 제9도는 배면성막에 의한 기판(74)의 배면의 박막부착상황을 나타낸다. 퍼지가스통로(86)로서는 8개의 통로가 배설되어 있지만, 각 통로의 출구에 대응하는 개소(101) 사이의 영역에 W막(102)의 부착이 생기고 있다.
또 퍼지가스의 유량을 많게 하여 분출의 상대적으로 약한 부분에 충분한 퍼지가스를 공급하려고 해도, 분출의 강약관계는 변화하지 않고, 분출의 강한 부분에서의 온도의 저하나 반응가스의 농도저하를 야기하여, 분포열화가 생긴다.
또한, 퍼지가스를 많게 하면, 퍼지가스에 의하여 기판수직방향으로 힘이 작용하므로, 기판(74)이 기판지지체(73)로부터 벗어나기 쉽게 된다. 특히, 성막압력이 10Torr 이하의 성막에서는, 기판의 표면과 차압홈과의 차압이 작아져서 불안정하고 가스도입시나 성막종료 후의 배기시에 한층 불안정하게 된다.
이에 더하여 종래장치와 같이 퍼지가스공급부나 차압처크의 배기계(排氣系)와 기판지지체와를 결합하는 지지부분과 기판지지체가 일체로 되어 있으면 메인티넌스성이 문제로 된다. 즉, 기판지지체의 클링닝이나 교환시의 떼어내는 것이 번잡하게 된다.
또, 제2의 예로서 설명된 종래의 CVD장치는 다음의 문제를 가진다. 이 CVD장치는 링판(96)을 상하동시키는 구조를 구비하고 있으므로, 첫째로 기구가 복잡하게 되고, 둘째로 파티클발생의 원인을 만들고, 셋째로 상하동의 시간에 의하여 스루풋을 저하시킨다는 문제를 제기한다.
기구의 복잡성의 문제는 상하기구와 구동기구를 필요로 하는 것에 기인한다. 또, 퍼지가스의 통로를 형성하기 위한 구조, 당해 퍼지가스통로와 반응용기의 내부공간과의 기밀성을 유지하기 위한 구조가 요구되는 것이 기구의 복잡성의 문제를 크게 한다. 기구의 복잡성은 메인티넌스작업성을 저하시키고, 장치가동율을 저하시킨다.
파티클발생의 문제는 기계적 동작부분에 기인한다. 당해 기계적 동작은 반응용기내에 파티클을 발생시켜서, 반도체제조에 있어서 수율을 열화시킨다. 특히 링판(96)의 선단부에 막이 부착한 경우에 파티클은 발생하기 쉽다.
또, 스루풋을 저하시키는 문제가 일어나는 이유는 링판(96)의 상하동시에 있어서 그 동안 기판이 정지상태에 유지되지 않으면 안되고, B-W막의 처리시간은 통상 4∼5분 정도이고, 이 성막시간 및 반응용기내의 기판반송시간으로 전체의 스루풋이 결정되기 때문이다.
본 발명의 제1의 목적은 퍼지가스를 기판의 외주에지에 분출할 때에 분출의 불균일을 없애서 배면성막의 발생을 방지하고 기판의 외주에지에 이르기까지 기판 전체면에 양호한 분포의 성막을 행할 수 있어서, 높은 생산성과 높은 수율을 얻을 수 있는 CVD장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제2의 목적은 장치의 구조를 간소화하고 생산성을 높이고, 저압조건의 성막에도 최적으로 대처할 수 있는 CVD장치를 제공하는 것에 있다.
제1의 본 발명에 관한 CVD장치는, 반응용기와, 반응용기내에 배치되고 또한 성막 대상인 기판을 배치하기 위한 기판지지체와, 반응용기의 내부를 배기하는 배기부와, 반응용기내에 반응가스를 공급하는 반응가스공급장치와 기판지지체를 가열하는 가열장치와 기판지지체의 위에 배치된 기판을 당해 기판의 성막면에 누름력을 가하지 않고 예를 들면 압력차로 고정하는 차압처크고정부와 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스공급부를 구비하고 있다. 기판지지체에서는 그 기판배치면에 기판의 직경보다 작은 직경의 외벽면을 가지는 원형의 퍼지가스분출홈이 형성되고 그 내부에 퍼지가스공급부에서 도입된 퍼지가스를 퍼지가스분출홈에 공급하는 복수의 퍼지가스통로를 형성한다. 이 구성에 따라서, 퍼지가스는 퍼지가스분출홈을 통하여 기판의 외주에지와 기판지지체와의 간극으로부터, 반응용기내에 분출한다. 상기 구성은 본 발명에 관한 CVD장치의 기본구성으로서 파악된다. 또한, 퍼지가스통로는 기판지지체의 경방향으로 향하는 경방향부를 포함하고, 퍼지가스분출홈의 외벽면에 배설된 퍼지가스토출구를 갖도록 형성된다. 이 구성은 본 발명에 관한 CVD장치의 특징구성으로서 파악된다.
상기 구성에 의하면, 기판지지체의 기판배치면에 형성된 원형의 퍼지가스분출홈에 접속되도록 기판지지체내에 형성되고, 도입된 퍼지가스를 퍼지가스분출홈에 공급하는 퍼지가스통로가, 퍼지가스토출구가 퍼지가스분출홈의 외벽면에 배설되므로, 퍼지가스토출구로부터의 퍼지가스분출방향과, 기판과 기판지지체의 사이의 간극으로부터의 퍼지가스분출방향이 역방향으로 된다. 따라서, 퍼지가스분출홈에 공급된 퍼지가스에 있어서의 당해 홈의 원주방향의 흐름이 복잡하게 되어, 당해 홈의 방향의 퍼지가스의 흐름이 분산되고, 기판의 외주에지 전주위의 퍼지가스분출압력이 균일된다.
상기 CVD장치의 특징구성은 복수의 퍼지가스통로의 각각의 출구로부터 분출되는 퍼지가스의 분출방향과, 기판과 기판지지체의 사이의 간극에 있어서의 각 출구에 대응하는 부분으로부터의 퍼지가스분출방향이 반대로 되도록, 복수의 퍼지가스통로의 각각이 형성되는 것이라고 파악할 수도 있다.
제2의 본 발명에 관한 CVD장치는 전술한 기본구성을 가지고, 또한 퍼지가스통로가 기판지지체의 경방향으로 향하는 경방향부를 포함하고, 퍼지가스분출홈의 외벽면에 배설된 가스토출구를 갖도록 형성되는 동시에, 기판지지체의 기판배치면의 주위를 덮는 링판부와 기판지지체의 측부 주위를 덮는 통부로 이루어지고 기판지지체의 주위에 다른 퍼지가스공급로를 형성하고, 링판부와 기판지지체의 사이의 간극으로부터 다른 퍼지가스를 분출시키는 실드부재를 구비한다. 이 실드부재에 의하여 제1 및 제2의 퍼지가스를 공급하기 위한 2개의 퍼지가스공급로가 배설된다.
상기 구성에 의하면, 기판지지체내에 형성되는 퍼지가스통로 기판지지체의 기판배치면에 형성되는 퍼지가스분출홈에서 형성되는 제1의 퍼지가스공급로에서 공급되는 제1의 퍼지가스와, 기판지지체의 주위에 실드부재를 이용하여 형성되는 제2의 퍼지가스공급로에서 공급되는 제2의 퍼지가스와를 적절히 조합함으로써, 저압조건에서의 기판고정을 안정화할 수 있고, 또한 기판의 배면성막의 방지작용을 높일 수 있다.
상기 구성에 있어서, 퍼지가스분출홈이 기판배치면에 바람직하게는 수직으로 형성되고 퍼지가스통로가 기판지지체의 경방향을 향하는 경방향부와 축방향을 향하는 축방향부로 이루어지고, 퍼지가스통로의 경방향부는 중심방향으로 되돌아서 퍼가스분출홈에 접속되도록 구성된다.
상기 구성에 있어서, 퍼지가스분출홈에 접속되는 퍼지가스통로의 경방향부가 퍼지가스분출홈의 상기 외벽면에 대하여 바람직하게는 수직으로 되도록 형성된다.
상기 구성에 있어서, 바람직하게는 퍼지가스통로의 퍼지가스토출구가 퍼지가스분출홈의 저부 근방에 배설된다.
상기 구성에 있어서, 바람직하게는 기판지지체에 있어서의 퍼지가스분출홈보다 내측부분의 표면과 퍼지가스분출홈보다 외측부분의 표면과의 사이에 단차를 배설하도록 하였다.
상기 구성에 있어서는, 바람직하게는 단차의 높이는 기판과 상기 기판지지체와의 사이에 당해 단차에 따라서 형성되는 간극으로부터 분출되는 퍼지가스의 속도가 50∼700cm/min의 범위에 설정된다.
상기 구성에 있어서, 기판지지체에 있어서의 퍼지가스분출홈보다 내측부분의 표면과 퍼지가스분출홈보다 외측부분의 표면의 높이를 동일하게 하고, 외측부분의 표면에 있어서의 최소한 기판의 외주에지보다 내측의 범위에 미세한 요철을 형성하었다.
상기 구성에 있어서 바람직하게는 퍼지가스분출홈에, 그 내벽면측에 위치하는 링부재가 배치되도록 하였다.
상기 구성에 있어서, 실드부재의 링판부의 내주에지는 기파에 대하여 비접촉의 상태에 있고 기판 및 기판지지체와의 사이에 소정의 간격이 형성되도록 하였다. 이 경우에 있어서, 링판부의 내주에지의 직경을 기판의 직경보다 크게 하는 것이 바람직 하다. 또한, 링판부와 기판지지체의 사이의 간극의 거리가 당해 간극으로부터 분출하는 퍼지가스의 속도가 50∼700cm/min의 범위에 포함되도록 설정되는 것이 바람직하다.
다음에 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면에 따라서 설명한다.
제1도∼제3도를 참조하여 본 발명에 관한 CVD장치의 제1 실시예를 설명한다. 이 실시예는 B-W막을 성막하기 위한 CVD장치를 해설한다.
제1도에 나타낸 CVD장치에서는, 반응용기(11)내의 윗쪽의 위치에 반응가스공급만(12)이 설치되고 아랫쪽의 위치에 기판지지체(13)가 설치된다. 기판지지체(13)는 예를 들면 알루미늄으로 형성되고 기판지지체(13)의 상면에 기판(15)이 배치된다. 기판지지체(13)의 평면형상은 예를 들면 원형이다.
반응가스공급판(12)의 하면에는 많은 가스분출공(12a)이 형성되고, 가스공급관(14)에서 공급된 반응가스가 가스분출공(12a)으로부터 분출하여, 반응용기(11)내에 도입된다. 반응가스공급판(12)의 하면은 기판지지체(13)의 위에 배치된 기판(15)에 대향하고 있다. 반응가스공급판(12)에서 공급된 반응가스에 의하여, 기판(15)의 표면에 원하는 박막이 형성된다. 반응용기(11)내에서 생긴 미반응가스 및 부생성가스는 배기부(16)에 의하여 배기된다.
기판지지체(13)의 중심부에는 수직방향으로 관통된 구멍(17)이 배설된다. 구멍(17)은 아래쪽의 차압처크배기부(18)와 연결된다. 차압처크배기부(18)는 반응용기(11)에 부설된 배기부(16)와는 별개의 것이다. 기판지지체(13)의 상면에는, 기판(15)과 접하는 부분에 관통공(17)과 연결된 차압홈(19)이 배설되어 있다. 차압홈(19)은 제2도에 나타낸 바와 같이, 경방향으로 향하는 방사형의 예를 들면 8개의 직선홈(19a)과, 동심원형으로 배치된 예를 들면 2개의 원주홈(19b)으로 이루어진다.
차압홈(19)의 깊이는 예를 들면 1mm, 폭은 예를 들면 1.5mm이다. 원주홈(19b)에 관하여, 예를 들면 내측의 원주홈의 직경은 71mm, 외측의 원주홈의 직경은 133mm이다.
기판(15)이 기판지지체(13)의 상면에 재치된 후에 차압홈(19)을 차압처크배기부(18)에 의하여 진공으로 배기하면, 기판(15)의 표면과 차압홈(19)과의 사이에 압력차가 생긴다. 이 압력차에 의하여 기판(15)은 기판지지체(13)의 위에 고정된다. 이와 같은 기판을 고정하는 구조에 의하면, 기판(15)의 성막면에 기계적 직접접촉이 행해지지 않고, 기판(15)의 표면 전체에 성막이 행해진다. 통상, 이 고정방식은 차압처크 또는 진공처크라고 불린다. 그리고, 다른 고정장치로서 정전처크장치를 사용할 수도 있다.
상기 차압홈(19)의 구조에 의하여, 기판(15)은 기판지지체(13)에 고정될 수 있다. 본 실시예의 CVD장치의 구조에 의하면, 기판(15)의 상면 즉, 성막면에 대하여 직접으로 접측하는 것이 존재하지 않으므로, 기판(15)의 표면의 온도분포는 만일 기판지지체(13)의 온도분포가 균일하다면, 기판(15)과 기판지지체(13)의 접촉상태만에 의하여 결정된다. 그러므로, 만일 기판(15)이 기판지지체(13)상에 균일하게 고정된다면, 기판(15)은 균일한 온도분포를 갖게 된다.
반응용기(11)의 하벽부(11a)에는, 중앙부에 통형부(20a)가 형성된 석영창(20)이 부착된다. 통형부(20a)의 하측 개구부에는 끝벽(21)이 배설되고, 이 끝벽(21)에는 내외 2중의 통체(22)가 부착된다. 통체(22)는 기판지지체(13)를 지지하는 작용을 가진다. 통체(22)의 하부는 닫히고, 상부에는 연결체(23)가 고설된다. 통체(22)의 내측 통부(22a)는 상기 구멍(17)에 통하는 구멍을 형성하고, 통체(22)의 하벽으로부터 외부로 연설된다. 통체(22)의 외측 통부(22b)와 내측 통부(22a)의 사이의 공간에는 퍼지가스도입부(24)를 통하여 퍼지가스 (제1의 퍼지가스)가 공급된다. 상기 연결체(23)에는, 그 중앙부에 상기 구멍(17)이나 내측 통부(22a)내의 구멍에 통하는 구멍(23a)이 형성되고, 그 주위부에 예를 들면 10개의 퍼지가스공급로(25)가 형성된다.
기판지지체(13)는 연결체(23)에 나사(26)로 고정되고, 상기 통체(22)에 부착된다. 이로써, 기판지지체(13)는 통체(22)에 지지된 상태에서, 반응용기(11)의 하측 중앙부에 바람직하게는 대략 수평상태로 배치된다. 기판지지체(13)와 연결체(23)와 지지용 통체(22)는 일체적으로 형성된다. 이 구조에 의하여, 차압처크를 형성하는 구멍(17) 등, 퍼지가스공급로(25), 반응용기(11)의 내부공간이 서로 격리된다. 그리고, 연결체(23)와 기판지지체(13)와의 접촉면에는, 퍼지가스가 통로밖으로 누출되는 것을 방지하기 위한 실재(27)가 배설된다.
기판지지체(13)에는, 그 표면에 원형 홈인 퍼지가스분출홈(28)이 형성되고, 또한 그 내부에 예를 들면 10개의 퍼지가스통로(29)가 형성된다. 10개의 퍼지가스통로(29)의 각각은 연결체(23)에 있어서의 대응하는 퍼지가스공급로(25)와, 기판지지체(13)의 상면에 형성된 퍼지가스분출홈(28)과를 접속한다. 각 퍼지가스통로(2다)는 퍼지가스도입부(24)에 의하여 도입되는 제1의 퍼지가스를 퍼지가스분출홈(28)에 대하여 공급한다. 각 퍼지가스통로(29)는, 바람직하게는 수평이고 기판지지체(13)의 경방향을 향한 경방향부와, 바람직하게는 수직이고 기판지지체(13)의 축방향을 향한 축방향부에 의하여 형성된다. 각 퍼지가스통로(29)의 경방향부는 제2도에 나타낸 바와 같이, 등각도의 간격으로 방사형의 위치에 배치된다. 퍼지가스통로(29)의 경방향부는 제1도중 하측에 위치하여 원형의 퍼지가스분출홈(28)의 외벽면(28a)의 반경보다 큰 길이를 가지는 제1의 경방향부와, 제1도중 상측에 위치하여 퍼지가스분출홈(28)의 외벽면(28a)에 퍼지가스토출구(출구부)가 형성되는 제2의 경방향부가 있다. 퍼지가스통로(29)의 형상은 전체로서 퍼지가스분출홈(28)의 반경보다 길어지도록 경방향으로 연설되고, 또한 그 뒤에 수직의 축방향부를 경유하여 기판지지체(13)의 중심부 방향으로 되돌아서 퍼지가스분출홈(28)에 대하여, 그 외측으로부터 접속된다.
기판지지체(13)내에 형성되는 퍼지가스통로(29)는 실제로는 그것을 형성하는 경방향부와 축방향부의 각각을 개별로 기판지지체(13)의 외면으로부터 구멍을 뚫고, 각각을 접속함으로써 제작된다. 경방향부와 축방향부의 각 구멍을 제작한 후에, 당해 구멍의 개구부는 덮개를 메움으로써 닫힌다.
또 기판지지체(13)의 상면에서는, 퍼지가스분출홈(28)의 내측에 위치하는 표면 즉 기판배치면과, 퍼지가스분출홈(28)의 외측에 위치하는 표면과의 사이에 단차가 배설된다. 이 단차는, 예를 들면 0.2mm이다. 이 단차는 기판(15)을 기판배치면에 배치했을 때, 기판(15)과 기판지지체(13)의 사이에 퍼지가스를 분출하기 위한 간극(34)을 형성한다.
연결체(23)에 형성되는 퍼지가스공급로(25)의 수는 기판지지체(13)의 10개의 퍼지가스통로(29)와 동일하고, 원주방향으로 등각도의 간격으로 배치된다. 상기 퍼지가스분출홈(28)은 기판지지체(13)의 상면(기판배치면)에 대하여 바람직하게는 수직으로 되도록 형성되고, 또한 바람직하게는 기판지지체(13)위에 배치된 기판(15)에 대하여 퍼지가스분출홈(28)의 외벽면(28a)이 기판(15)의 외주에지보다 내측의 위치로 되도록 형성된다. 즉, 퍼지가스분출홈(28)의 외벽면의 반경은 기판(15)의 반경보다 작게 설정된다. 이러한 퍼지가스분출홈(28)의 칫수는, 예를 들면 그 내경(28b)(내벽면의 직경)은 140mm, 깊이는 10mm, 폭은 2.5mm이다. 퍼지가스통로(29)의 출구(퍼지가스토출구)는 이러한 퍼지가스분출홈(28)에 대하여, 퍼지가스분출홈(28)의 바람직하게는 하단(저부의 근방개소)으로서 외벽면(28a)에 개구하도록 접속된다.
기판지지체(13)의 측부 주위에는, 반응용기(11)의 하벽(11a)에 고정된 통형(환형 또는 링형)의 실드부재(30)가 배치된다. 실드부재(30)의 높이는 기판지지체(13)의 높이와 대략 동일하다. 실드부재(30)를 배설함으로써, 기판지지체(13)의 하부 및 측부 주위에는 소요의 스페이스가 형성되고, 이 스페이스는 별도로 배설된 다른 퍼지가스도입부(35)에 의하여 도입되는 퍼지가스 (제2의 퍼지가스)를 흐르게 하기 위한 통로로서 사용된다.
반응용기(11)의 하측에, 반사부를 구비한 환형의 램프지지부재(31)가 배치된다.
램프지지부재(31)에는, 대략 등간격으로 복수의 가열램프(32)가 배치된다. 가열램프(32)로부터 생긴 복사열(복사광)은 석영창(20)을 통하여 기판지지체(13)에 부여되어 기판지지체(13)를 가열한다. 기판(15)은 기판지지체(13)로부터 전도되는 열에 의하여 가열된다. 기판지지체(13)의 온도는 내부에 매입된 열전쌍(33)에 의하여 측정되고, 그 측정데이터는 그 후, 도시하지 않은 가열제어계에 의하여 기판지지체(13)의 온도 제어에 사용된다.
상기 구성에 의하면, 가열램프(32)에 의하여 원하는 온도에 유지된 기판지지체(13)위에, 차압처크에 의하여 기판(15)이 고정된다. 이러한 기판(15)에 대향한 반응가스공급판(12)으로부터 반응용기(11)내에 반응가스가 도입되어, 기판(15)의 위에 원하는 박막이 형성된다. 반응용기(11)내에서 생긴 미반응가스나 부생성가스는 배기부(16)로부터 배기된다.
상기 실시예에 관한 CVD장치에 있어서, 통상의 성막조건은 성막초기의 핵생성단계로서 반응가스 WF6는 2∼10sccm, SiH4는 2∼10sccm, 제1의 퍼지가스(Ar)는 50∼150sccm, 제2의 퍼지가스(Ar)는 150∼300sccm, 성막온도는 400∼500℃, 성막압력은 O.5∼5Torr에서 성막이 행해지고, 이어서 H2의 환원에 의하여 후막이 형성되는 성막조건은, 반응가스 WF6는 50∼200sccm, H2는 500∼2000sccm, 제1의 퍼지가스(Ar)는 300∼700sccm, 제2의 퍼지가스(Ar)는 100∼300sccm, 성막온도는 400∼500℃, 성막압력은 30∼70Torr이다.
다음에, 상기 실시예에 있어서 기판(15)의 배면성막을 방지하기 위한 주요 구성부분인 제1의 퍼지가스에 관한 퍼지가스공급로의 구성, 및 그 실시조건에 대하여 상세히 설명한다.
제1의 퍼지가스는 퍼지가스도입부(24)에 의하여 도입되고, 통체(22)의 내벽(22a)과 외벽(22b)의 사이를 통하여, 연결체(23)의 10개의 퍼지가스공급로(25)에 분산된다. 각 퍼지가스공급로(25)에 분산된 퍼지가스는 기판지지체(13)내에 있어서의 대응하는 퍼지가스통로(29)를 통하여 원형의 퍼지가스분출홈(28)에 공급되고, 퍼지가스는 퍼지가스분출홈(28)에서 그 원주방향으로 분산되면서, 기판(15)과 기판지지체(13)의 사이에 형성된 간극(34)을 통하여 반응용기(11)의 내부에 분출된다. 기판(15)의 외주에지의 하측으로부터 경방향에서 외방향으로 퍼지가스가 분출함으로써 기판(15)의 배면에 반응가스가 돌아들어오는 것을 방지하여, 기판(15)에 있어서의 배면성막을 방지한다.
상기와 같이 본 실시예에서는, 바람직하게는 퍼지가스통로(29)가 퍼지가스분출홈(28)의 외벽면에 수직이고, 또한 가장 아래쪽의 위치에 접속하도록 하였으므로, 퍼지가스분출홈(28)내에서의 퍼지가스의 흐름이 복잡하게 발생하고, 퍼지가스분출홈(28)에 있어서의 원주방향으로 퍼지가스의 흐름이 균일하게 분산한다. 이로써, 기판(15)의 외주에지의 전주위에 있어서의 퍼지가스의 분출압력이 균등화된다. 또한 이로써, 기판(15)의 전주위에서 배면에 반응가스가 돌아들어오는 것을 방지하여, 기판(15)에 있어서의 배면성막의 발생을 전주위에서 완전히 방지할 수 있다.
상기 퍼지가스의 흐름에 관한 퍼지가스분출홈(28)의 원방향의 분산특성은 당해홈(28)의 외벽면에 연결되는 퍼지가스통로(29)와, 당해 외벽면과의 이루는 각도가 예각일수록, 더욱 큰 효과가 생긴다.
실시조건은 디음과 같다. 기판(15)의 배면에 반응가스가 침입하는 것을 방지할 수 있는 직접 요인은 퍼지가스의 분출속도이다. 퍼지가스의 분출속도는 퍼지가스의 유량을 간극(34)과 당해 간극을 구성하는 원주로 이루어지는 면적으로 나누어 얻은 값으로 정의된다 (표준상태의 선(線)속도). 본 실시예의 경우, 퍼지가스의 분출구의 원주가 기판(15) (예를 들면 6인치의 기판)의 원주와 대략 같다고 하면 퍼지가스의 분출속도는 도입한 퍼지가스유량을 15π×0.02cm=0 95cm2로 나눔으로써 얻어진다.
이제까지의 실험에 의하여, 통상의 성막조건에 있어서, 만일 성막압력이 10Torr 이하에서는 분출속도가 50cm/min 이상, 성막압력이 10Torr 이상에서는 분출속도가 300cm/min 이상이라면, 기판의 배면성막방지, 기판지지체위에의 성막방지가 가능한 것이 판명되어 있다.
상기 실시예에서는, 퍼지가스유량은 10Torr 이하의 성막에서는 50∼150sccm, 10Torr 이상의 성막에서는 300∼700sccm이고, 차압처크를 불안정하게 하지 않고 성막을 행할 수 있으며, 또한 기판의 배면에의 성막도 완전히 억제할 수 있었다. 또, 이상의 조건에 있어서, 기판(15)과 기판지지체(13)와의 사이의 간극, 및 기판지지체(13)와 실드부재(30)와의 사이의 간극으로부터 분출하는 퍼지가스의 속도가 50∼700cm/min으로 되어 있다.
한편, 퍼지가스의 분출속도가 700cm/min 이상일 때에는, 기판(15)의 외주의 온도저하나 반응가스의 공급부족에 의하여 분포가 열화된다.
이상과 같이, 제1의 퍼지가스는 퍼지가스통로(29), 퍼지가스분출홈(28), 및 간극(34)의 구성에 의하여, 기판(15)의 외주에 따라서 균일하게 분출되고, 불균일없이 기판배면에의 성막을 방지할 수 있다. 즉, 분출압력이 기판외주에지에 따라서 균일화되고, 분출압력의 불균일을 없애서, 배면성막의 발생을 완전히 방지할 수 있다. 그 결과, 기판의 외주에지의 근방에 이르기까지 기판 전면에 양호한 분포의 성막을 행할 수 있고, 높은 생산성과 높은 수율의 성막을 행할 수 있다.
또, 퍼지가스도입부(35)에 의하여 도입되는 제2의 퍼지가스(Ar)를 흐르게 함으로써 실드부재(30)와 기판지지체(13)의 사이의 간극으로부터 퍼지가스를 분출하고, 이로써 석영창(20)에의 성막을 방지할 수 있다.
다음에, 전술한 제1 실시예의 변형예를 설명한다.
제4도는 기판지지체(41)의 상면에 있어서의 퍼지가스분출홈(28)의 외측의 표면의 소정 범위에 미세만 요철(42)을 형성한 경우의 예를 나타낸다. 이 실시예에 의한 기판지지체(41)에서는, 바람직하게는 퍼지가스분출홈(28)의 내측 표면의 높이와 외측 표면의 높이와를 대략 같게 하고, 또한 외측 표면의 소정 범위에 미세한 요철영역을 형성한다. 요철영역을 형성하는 범위는 퍼지가스분출홈(28)의 외벽면으로부터 최소한 기판(15)의 외주에지까지의 사이의 범위이다. 미세한 요철(42)은 블라스트가공에 의하여 형성되고, 요부와 절부의 단차는 예를 들면 수십미크론이다. 이와 같은 미세한 요철이 퍼지가스의 미세한 유로를 복잡하게 형성함으로써, 퍼지가스가 기판(15)과 기판지지체(41)의 간극으로부터 기판외주에 따라서 균일하게 분출된다.
제5도는 퍼지가스분출홈(28)내에 홈의 내벽면에 접촉하는 링부재(43)를 배치한 경우의 예를 나타낸다. 링부재(43)의 재질은 기판지지체(13)의 재질과 동일하고, 알루미늄이다. 퍼지가스분출홈(28)내에 링부재(43)를 삽입함으로써, 당해 홈의 가공상의 문제, 즉 절삭바이트에 의한 가공불가능의 문제를 해소할 수 있다. 이와 같이 퍼지가스분출홈(28)내에 내측면에 접촉하도록 링부재(43)를 배치함으로서 퍼지가스분출홈(28)의 폭을 좁게 하고, 그것에 의하여 퍼지가스의 원주방향의 분산화를 더욱 높일 수 있다. 그리고, 링부재(43)를 배치하는 경우와 동일한 효과는 퍼지가스의 출구인 간극(34)을 극단으로 작게 함으로써도 얻어지지만, 이 경우에는 퍼지가스분출홈내의 압력이 커져서, 차압처크가 불안정하게 된다는 문제가 생긴다.
상기 각 실시예에 있어서는, 상기 성막조건하에서 성막분포측정경 140mm에 있어서 ±5%로 양호한 값이 얻어지고, 또한 기판의 배면성막이 전혀 없는 상태였다. 또 성막영역은 기판외주에지까지 가능하지만, 바탕 TiN의 성막범위보다 내측이었다.
다음에, 제6도에 따라서 본 발명에 관한 CVD장치의 제2의 실시예를 설명한다.
제6도에 있어서, 제1도에 나타낸 요소와 실질적으로 동일한 요소는 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명을 생략한다.
반응용기(11)의 외면에는 반응용기(11)를 냉각하기 위한 복수의 수냉(水冷)통로(51)가 배설된다. 또, 기판지지체(13)의 주위에 실드부재(52)가 배치된다. 이 실드부재(52)는 기판지지체(13)의 측부 주위에 위치하는 원통부(52a)와, 기판지지체(13)의 상면의 기판주위의 면을 덮는 링판부(52b)로 이루어진다. 실드부재(52)의 원통부(52a)는 반응용기(11)의 하벽(11a)에 고정된다. 링판부(52b)와 기판지지체(13)와의 사이의 간극은 실온에서는 1mm 정도의 간극으로서 형성된다. 그러나, 성막온도일 때에는 기판지지체(13)가 열팽창하여, 당해 간극은 0.2mm 정도로 되고 기판(15)과 기판지지체(13)의 사이에 형성되는 상기 간극(34)과 대략 같은 간극으로 된다. 따라서, 링판부(52b)의 내주에지와 기판(15)의 외주에지는 대략 동일 높이의 위치에 존재하고, 또한 그들의 사이에 예를 들면 1mm 정도의 간극(53)이 형성된다. 실드부재(52)와 기판지지체(13)에 의하여, 퍼지가스도입부(35)에서 도입되는 제2의 퍼지가스를 흐르게 하는 공급로가 형성된다.
기타의 구성은 제1도에 따라서 설명한 제1 실시예에 관한 CVD장치의 구성과 동일하다.
제2의 퍼지가스는 주로 기판지지체(13)에의 성막을 방지하기 위한 것이고, 링판부(52b)를 배설하고, 이 링판부(52b)와 기판지지체(13)와의 사이에 형성되는 간극 및 링판부(52b)의 내주에지와 기판(15)의 외주에지와의 사이의 간극(53)을 통하여 제2의 퍼지가스를 분출하도록 하고 있다.
상기 제2의 퍼지가스는 기판지지체(13)의 퍼지가스통로(29) 및 퍼지가스분출홈(28)을 통하여 공급되는 제1의 퍼지가스와, 간극(53) 부근에서 합류하여 반응용기(11)의 내부에 분출한다. 이 경우에 있어서 간극(53)의 형성위치, 제1 및 제2의 퍼지가스의 분출방향 및 합류작용에 의하여 제2의 퍼지가스는 기판지지체(13)의 표면 또는 기판(15)에 대하여 대략 직각으로 분출하게 된다. 제2의 퍼지가스의 분출작용에 의하여, 반응가스가 기판지지체(13)와 링판부(52b)의 사이의 간극에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 또한 상세하게는, 위쪽으로부터 간극(53) 부근에의 반응가스는 합류한 퍼지가스에 의하여 농도가 엷어지고, 기판(15)의 배면에의 반응가스의 침입은 간극(34)으로부터 분출하는 제1의 퍼지가스에 의하여 방지되고, 기판지지체(13)와 링판부(52b)의 사이의 간극에의 반응가스의 침입은 제2의 퍼지가스에 의하여 방지된다.
상기 제2 실시예의 장치구성에 의해서도, 전술한 제1 실시예와 동등한 작용 및 효과가 생기는 것은 물론이다.
또, 제2의 종래장치와의 비교에 있어서, 제2의 실시예의 장치구성에서는 실드부재(52)를 이동시키지 않고, 고정하였으므로, 다음의 이점이 생긴다.
실드부재(52)는 나사 등에 의하여 반응용기(11)의 하벽(11a)에 고정될 뿐이고, 상하이동기구가 불필요하며, 그러므로 을인티넌스에 요하는 작업시간을 종래장치에 비교하여 2/3로 단축할 수 있었다.
실드부재(52)가 항상 정지하고 있으므로, 링판부(52b)의 이동에 수반하여 생긴먼지(파티클)가 전혀 생기지 않게 되었다. 그리고, 전술한 수냉통로(51)를 배설하도록 하였으므로, 실드부재(52)는 냉각되고, 이 결과, 통상조건에 있어서 링판부(52b)의 내주에지에서의 온도가 겨우 250℃로 유지되었다. 이 온도에 있어서의 성막속도는 50Å/min이고, 매우 억제된다. 이것은 먼지가 저감되는 것에 기여하고 있다.
또, 링판부(52b)의 상하동이 없어지고, 반응용기(11)내에 기판(15)이 정지상태로 유지되는 시간이 3초 정도 감소되었으므로, 단위시간당의 기판처리매수를 0.2매 정도 증가시키는 것이 가능하게 되었다. 이리하여 생산성을 높일 수 있다.
또, 제1 및 제2의 퍼지가스의 공급로 및 분출구조에 관해서는 반응용기(11)내가 저압이라도 차압처크에 의하여 안정되게 기판(15)을 기판지지체(13)에 고정하고, 또한 기판의 배면성막을 방지할 수 있다는 효과를 발휘한다. 즉, 제1의 퍼지가스는 기판(15)이 대하여 위쪽으로 들어올리도록 힘을 작용하므로, 예를 들면 3Torr 이하의 저압에서는 차압처크에 의한 고정이 불안정하게 되기 쉽.다 그러나, 상기 제2의 실시예의 구성에 의하면, 제1의 퍼지가스의 분출량을 적게 하고, 제2의 퍼지가스의 분출량을 많게 함으로써, 기판의 고정을 안정화할 수 있다. 이와 같이 제1의 퍼지가스와 제2의 퍼지가스를 조합하도록 하였으므로, 저압조건의 막형성(핵형성)에 있어서도, 차압처크를 이용하여 안정되게 기판을 고정할 수 있다.
또, 제2의 퍼지가스의 반응용기내에의 분출방향이 기판(15)과 대략 수직으로 되도록 설정되므로, 반응가스의 침입시의 흐름과 역행하지 않고, 그러므로 기판상의 성막에서 양호한 분포를 얻을 수 있다.
전술한 제2 실시예에 관한 CVD상치에 있어서도, 제1 실시예의 변형예의 경우와 마찬가지로 변형할 수 있는 것은 물론이다.

Claims (13)

  1. 반응용기와, 상기 반응용기내에 배설되고, 기판을 배치하는 기판지지수단과, 상기 반응용기내를 배기하는 배기수단과, 상기 반응용기내에 반응가스를 공급하는 반응가스공급수단과, 상기 기판지지수단을 가열하는 가열수단과, 상기 기판지지수단의 위에 배치된 상기 기판을 당해 기판의 성막면에 누름력을 가하지 않고 고정하는 고정수단과, 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스공급수단을 구비하는 CVD장치에 있어서, 상기 기판지지수단으로 그 기판배치면에 상기 기판의 직경보다 작은 직경의 외벽면을 가지는 원형의 퍼지가스분출홈을 형성하고, 그 내부에 상기 퍼지가스공급수단에서 도입된 상기 퍼지가스를 상기 퍼지가스분출홈에 공급하는 복수의 퍼지가스통로를 형성하고, 상기 퍼지가스를 상기 퍼지가스분출홈을 통하여 상기 기판의 외주에지와 상기 기판지지수단과의 간극으로부터 상기 반응용기내에 분출하도록 하고, 또한, 상기 퍼지가스통로는 상기 기판지지수단의 경방향으로 향하는 경방향부를 포함하고, 상기 퍼지가스분출홈의 상기 외벽면에 배설되는 퍼지가스토출구를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 CVD장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판지지수단의 상기 기판배치면의 주위를 덮는 링판부와 상기 기판지지수단의 측부 주위를 덮는 통부(筒部)로 이루어지고, 상기 기판지지수단의 주위에 다른 퍼지가스공급로를 형성하고, 상기 링판부와 상기 기판지지수단의 사이의 간극으로부터 퍼지가스를 분출시키는 실드부재를 구비하고, 2개의 퍼지가스공급로를 배설하도록 한 것을 특징으로 하는 CVD장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 퍼지가스분출홈은 상기 기판배치면에 수직으로 형성되고, 상기 퍼지가스통로는 상기 기판지지수단의 경방향을 향하는 경방향부와 축방향을 향하는 축방향부로 이루어지고, 상기 퍼지가스통로의 상기 경방향부는 중심방향으로 되돌아서 상기 퍼지가스분출홈에 접속되는 깃을 특징으로 하는 CVD장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 퍼지가스분출홈에 접속되는 상기 퍼지가스통로의 상기 경방향부는 상기 퍼지가스분출홈의 상기 외벽면에 대하여 수직인 것을특징으로 하는 ClD장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 퍼지가스통로의 퍼지가스토출구는 상기 퍼지가스분출홈의 저부 근방에 형성되는 것을 특징으로 하는 CVD장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 기판지지수단에 있어서의 상기 퍼지가스분출홈보다 내측부분의 표면과 상기 퍼지가스분출홈보다 외측부분의 표면과의 사이에 단차를 배설한 것을 특징으로 하는 CVD장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 단차의 높이는 상기 기판과 상기 기판지지수단과의 사이에 상기 단차에 따라서 형성되는 간극으로부터 분출되는 퍼지가스의 속도가 50∼700cm/min의 범위에 설정되는 것을 특징으로 하는 CVD장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판지지수단에 있어서의 상기 퍼지가스분출홈보다 내측부분의 표면과 상기 퍼지가스분출홈보다 외측부분의 표면의 높이를 동 일하게 하고 상기 외측부분의 표면에 있어서의 최소한 상기 기판의 외주에지보다 내측의 범위에 미세한 요철을 형성한 것을 특징으로 하는 CVD장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 퍼지가스분출홈에, 그 내벽면측에 위치하는 링부재를 배치한 것을 특징으로 하는 CVD장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 실드부재의 상기 링판부의 내주에지는 상기 기판에 비접촉의 상태에 있고, 상기 기판 및 상기 기판지지수단과의 사이에 소정 간격이 형성되는 것을 특징으로 하는 CVD장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 링판부의 내주에지의 직경은 상기 기판의 직경보다 큰것을 특징으로 하는 CVD장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 링판부와 상기 기판지지수단의 사이의 간극의 거리는 당해 간극으로부터 분출하는 퍼지가스의 슥도가 50∼700cm/min의 범위에 포함되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 CVD장치.
  13. 반응용기와, 상기 반응용기내에 배설되고, 기판을 배치하는 기판지지수단과, 상기 반응용기내를 배기하는 배기수단과, 상기 반응용기내에 반응가스를 공급하는 반응가스공급수단과, 상기 기판지지수단을 가열하는 가열수단과, 상기 기판지지수단의 위에 배치된 상기 기판을 당해 기판의 성막면에 누름력을 가하지 않고 고정하는 고정수단과, 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스공급수단을 구비하는 CVD장치에 있어서, 상기 기판지지수단으로 그 기판배치면에 상기 기판의 직경보다 작은 직경의 외벽면을 가지는 원형의 퍼지가스분출홈을 형성하고, 그 내부에 상기 퍼지가스공급수단에서 도입된 상기 퍼지가스를 상기 퍼지가스분출홈에 공급하는 복수의 퍼지가스통로를 형성하고, 상기 퍼지가스를 상기 퍼지가스분출홈을 통하여 상기 기판의 외주에지와 상기 기판지지수단과의 간극으로부터 상기 반응용기내에 분출하도록 하고, 또한, 상기 복수의 퍼지가스통로의 각각의 출구로부터 분출되는 상기 퍼지가스의 분출방향과, 상기 간극에 있어서의 상기 각 출구에 대응하는 부분으로부터의 퍼지가스분출방향이 반대로 되도록. 상기 퍼지가스통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 CVD장치.
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