KR100685823B1 - 증착 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종래의 ICP-CVD 장치 또는 PECVD 등의 플라즈마 장치를 이용하여 절연막을 형성할 때, 소스 가스의 완전한 분해가 힘들어 증착물의 특성이 나쁘고, 소스 가스의 사용 효율이 나쁘다는 단점이 있는데, 이를 극복하기 위해 플라즈마 또는/및 가열체 방식의 증착 방법에 관한 것이다.
본 발명의 증착 방법은 플라즈마 발생 영역 및 가열체를 구비한 챔버 내부로 기판을 로딩하는 단계; 상기 챔버에 제1가스 및 제2가스를 공급하는 단계; 상기 제1가스는 상기 플라즈마 발생 영역 및 가열체를 통과하여 제1라디컬을 형성하고, 상기 제2가스는 상기 가열체를 통과하여 제2라디컬을 형성하는 단계; 및 상기 제1라디컬 및 제2라디컬이 반응하여 상기 기판상에 증착막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 증착 방법에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 증착 방법은 소스 가스의 분해가 거의 완벽하게 이루어짐으로서 증착물의 특성이 우수할 뿐만 아니라 소스 가스의 사용 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
플라즈마, 가열체, 절연막

Description

증착 방법{Method for depositing}
도 1은 종래 기술에 의한 화학 기상 증착 장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 증착방법을 설명하기 위한 화학 기상 증착 장치의 단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예들에 따른 증착방법들에 의해 절연막이 형성된 기판의 단면도들.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
211 : 샤워 헤드 212 : 공동
213 : 제1가스 주입구 214 : 제2가스 주입구
215 : 제1노즐 216 : 제2노즐
218 : 음극 231 : 척
232 : 기판 301 : 제1절연막
302 : 제2절연막
본 발명은 증착 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 플라즈마를 이용한 방식 또는/및 가열체를 이용하는 방식의 하이브리드 화학 기상 증착 장치를 이용하여 기판상에 증착물을 형성하는 화학 기상 증착 장치를 이용한 증착 방법에 관한 것이다.
플라즈마 분위기는 화학기상증착이나 에칭, 표면처리 등의 박막 관련 분야에서 다양하게 사용되고 있다. 이는 플라즈마 상태가 이들 공정에서 반응의 효율성을 높이고, 유리한 조건 하에서 공정을 수행할 수 있도록 해주는 장점을 가지기 때문이다.
플라즈마가 이용되는 목적에 따라 플라즈마의 형성 방법도 다양하고 이에 따른 플라즈마 형성 장치도 다양하게 개발되고 있다. 최근에는 반도체 제조공정 등에서 공정 효율을 더욱 높일 수 있는 고밀도 플라즈마를 사용하는 플라즈마 처리장치를 이용하는 경우가 증가하고 있다. 고밀도 플라즈마 처리장치로는 공진주파수의 마이크로파를 이용하는 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 처리장치, 헬리콘(helicon) 또는 휘슬러파(whistler wave)를 이용하는 헬리콘 플라즈마 처리장치 및 고온 저압의 플라즈마를 이용하는 유도결합형(inductively coupled) 플라즈마 처리장치 등이 있다.
화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition) 장치 중 상기 유도결합형 플라즈마 처리장치를 적용한 ICP-CVD(Induced Couple Plasma Chemical Vapor Deposition) 장치를 나타낸 단면도인 도 1를 참조하면, 절연체로 이루어져 있고, 진공을 유지할 수 있는 챔버(Chamber)(101), 상기 챔버(101)의 상단부에 규칙적으로 배열되고 유도결합형 플라즈마를 발생시키는 안테나(102)를 구비하고 있다. 이때, 상기 안테나(102)에 전원을 공급하는 제1전원(103)이 연결되어 있다.
상기 안테나(102)의 하부에는 챔버(101) 내부로 가스(104)를 주입하는 가스 주입구(105)가 위치하고 있다. 이때, 상기 가스 주입구(105)는 일반적으로 샤워 헤드로 형성되는데, 이는 상기 안테나(102)에 의해 형성된 플라즈마에 가스(104)를 균일하게 공급하기 위해서이다.
상기 챔버(101)의 하단부에는 상기 ICP-CVD 장치에 의해 처리되는 피처리물, 즉 기판(106)을 가열, 냉각 또는 고정하는 척(107)이 위치하고, 상기 척(107)에 전원을 공급하는 제2전원(108)이 연결되어 있다. 이때, 상기 제2전원(108)은 상기 척(107)을 가열하기 위한 전원 또는 상기 척(107)이 전극으로의 기능을 갖게 하기 위한 전원으로 이용될 수 있다.
상기 챔버(101)의 측벽는 상기 기판(106)을 상기 챔버(101) 내부 또는 외부로 이송하기 위한 문(109)이 부착되어 있고, 상기 챔버(101)의 공기 또는 가스를 배기하는 진공 펌프(110)를 포함하는 배기구(111)가 부착되어 있다.
그러나, 상기의 화학 기상 장치는 플라즈마 방식만을 이용하여 절연막을 증착함으로서 소스 가스의 분해가 완벽하게 이루어지지 않아 소스 가스의 사용 효율이 나쁠 뿐만 아니라 형성된 절연막에 다량의 수소를 포함하고 있어 고품질의 절연막을 얻기 힘들다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 높은 가스는 플라즈마 분해 방식과 가열체 방식을 이용하여 분해하고, 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 낮은 가스는 가열체 방식을 이용하여 분해하여 기판상에 증착물을 형성하는 증착 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 플라즈마 발생 영역 및 가열체를 구비한 챔버 내부로 기판을 로딩하는 단계; 상기 챔버에 제1가스 및 제2가스를 공급하는 단계; 상기 제1가스는 상기 플라즈마 발생 영역 및 가열체를 통과하여 제1라디컬을 형성하고, 상기 제2가스는 상기 가열체를 통과하여 제2라디컬을 형성하는 단계; 및 상기 제1라디컬 및 제2라디컬이 반응하여 상기 기판상에 증착막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 방법에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 기판을 로딩하는 단계 및 상기 제1가스 및 제2가스를 공급하는 단계 사이에, 상기 플라즈마 발생 영역에 비활성 가스를 주입하고 전력을 인가하여 상기 샤워 헤드 내부의 공동에 플라즈마를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 방법에 의해서도 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 기판을 로딩하는 단계 및 상기 제1가스 및 제2가스를 공급하는 단계 사이에, 상기 가열체에 전력을 공급하여 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 방법에 의해서도 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 또한 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 증착 방법을 설명하기 위한 화학 증착 장치의 단면도이다.
이때, 상기 화학 증착 장치는 플라즈마 방식과 가열체 방식을 동시에 실행할 수 있는 장치이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 화학 기상 증착 장치는 챔버(201)과 상기 챔버(201) 내부의 소정 영역에 샤워 헤드(211), 가열체(221) 및 척(231)이 위치한다. 이때, 상기 챔버(201)는 외부 환경에 대해 내부 공간을 밀폐시킨다. 상기 챔버(201) 내부의 진공도를 유지하는 진공 펌프(202)를 포함하는 배기구(203)가 상기 챔버(201)와 연결되어 위치한다.
또한, 상기 샤워 헤드(211)는 플라즈마 발생 영역인 공동(212), 제1가스 주입구(213) 및 제2가스 주입구(214)를 구비하고 있다. 또한 상기 샤워 헤드(211)의 일측 표면에는 상기 제1가스 주입구(213)가 위치하고, 타측 표면에는 상기 공동(212)과 연결된 제1노즐(215)과 상기 제2가스 주입구(214)와 연결된 제2노즐(216) 이 위치한다. 이때, 상기 공동(212)의 일측 표면에는 외부의 제1전원(217)과 연결된 전극(218)이 위치한다. 또한, 상기 공동(212)은 상기 샤워 헤드(211) 내부에 형성되어 있어, 상기 공동(212) 내부에 발생하는 플라즈마는 상기 샤워 헤드(211)에 의해 격리됨으로서, 상기 플라즈마가 다른 영역에 영향을 미치지 않게 된다.
또한, 상기 가열체(221)는 외부의 제2전원(222)과 연결되어 있다.
또한, 상기 척(231)은 표면에 기판(232)을 장착할 수 있다.
이때, 상기 샤워 헤드(211)는 외부에서 가스를 주입하기 위한 제1가스 주입구(213) 및 제2가스 주입구(214)를 구비하고 있는데, 상기 제1가스 주입구(213)는 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 높은 제1가스를 주입하기 위한 가스 주입구이고, 제2가스 주입구(214)는 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 낮은 제2가스를 주입하기 위한 가스 주입구이다.
이때, 상기 "분해에 필요한 에너지"라함은 화학 기상 증착 장치에 주입되는 가스들은 여러 원자들이 결합한 분자 상태로 공급되어지는데, 이러한 분자 상태의 가스들이 원자 상태로 분해되거나 이온화할 때 필요한 에너지를 말한다. 예를 들어 실란(SiH4) 가스의 경우 하나의 실리콘 원자와 네 개의 수소 원자가 결합한 형태인데, 상기 실란 가스에서 수소를 분해하는 에너지를 '분해에 필요한 에너지'라 할 수 있다.
이때, 상기 주입되는 가스들이 암모니아(NH3) 가스 및 실란 가스일 경우에는, 상기 제1가스는 상기 제2가스에 비해 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 높은 가스임으로 암모니아 가스가 되고, 제2가스는 상기 제1가스 보다는 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 낮은 가스임으로 실란 가스가 된다. 즉, 상기 제1가스 및 제2가스의 종류는 상기 제1가스와 제2가스가 어떤 종류의 가스인가에 따라 결정되는데, 상기 제1가스와 제2가스를 비교하여 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 높은 가스가 제1가스가 되고, 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 낮은 가스가 제2가스가 된다.
이때, 상기 제1가스 주입구(213)에 주입된 제1가스는 플라즈마 발생 영역인 상기 공동(212)에 주입되는데, 상기 공동(212)은 공동 내부의 표면에 장착된 전극(218)이 외부의 제1전원(217)에서 공급받은 전원으로 발생시킨 플라즈마 영역임으로 상기 주입된 제1가스는 상기 플라즈마에 의해 일부가 분해되게 된다.
그리고, 상기 제1가스는 상기 척(231)과 대응하는 샤워 헤드(211)의 표면에 구비된 복수 개의 제1노즐(215)을 통해 챔버(201) 내부로 분사된다.
그리고, 상기 제1노즐(215)에서 분사된 제1가스는 상기 샤워 헤드(211)와 척(231)의 사이에 위치한 가열체(221)을 지나치면서, 상기 플라즈마에 의해 분해되지 않은 제1가스는 상기 가열체(221)에 의해 거의 완전하게 분해하여 제1라디컬을 형성한다. 이때, 상기 가열체(221)은 텅스텐으로된 필라멘트로서, 외부의 제2전원(222)에서 인가된 전원에 의해 1000℃(바람직하게는 1500℃) 이상의 열을 발생시키게 되고, 이 열에 의해 상기 제1가스가 분해되게 된다.
또한, 상기 제2가스 주입구로 주입된 제2가스는 상기 공동(212)에 주입되지 않고, 상기 척(231)과 대응하는 샤워 헤드(211)의 표면에 구비된 제2노즐(216)로 챔버(201) 내로 직접 분사되고, 상기 분사된 제2가스는 상기 가열체(221)를 지나치면서, 분해되어 제2라디컬이 된다.
따라서, 상기 제1가스 주입구(213)로 주입된 제1가스는 플라즈마 발생 영역인 공동(212)을 지나면서 소정 양이 분해되고, 제1노즐로 분사되어 챔버(201) 내로 분사된 후, 가열체(221)를 지나면서 한번 더 분해되어 제1라디컬을 형성하고, 상기 제2가스 주입구(214)로 주입된 제2가스는 제2노즐(216)을 통해 직접 챔버(201) 내로 분사되고, 분사된 제2가스는 상기 가열체(221)에 의해 분해되어 제2라디컬을 형성하여, 상기 제1라디컬과 제2라디컬이 반응하여 상기 기판(232)상에 소정의 박막을 형성하게 된다.(이때, 상기 박막은 여러 물질이 될 수 있는데, 상기 제1가스 및 제2가스를 적절히 선택하여 절연막뿐만 아니라 전도막도 형성할 수 있다.) 이때, 상기 제1가스 및 제2가스가 각각 암모니아 가스 및 실란 가스일 경우에는 상기 기판(232)상에 실리콘 질화막을 증착할 수 있다. 이때, 상기 제1가스 및 제2가스가 각각 암모니아 가스 및 실란 가스일 경우, 상기 암모니아 가스와 실란은 수소를 포함하고 있어 일반적인 화학 기상 증착 장치로는 완전히 분해가 힘들어(특히, 분해에 필요한 에너지가 높은 암모니아 가스), 형성된 실리콘 질화막 내부에 수소를 포함하게 된다. 상기 수소가 포함된 실리콘 질화막은 상기 수소가 산소와 결합하여 수분을 생성하여 상기 실리콘 질화막으로 보호하고자 하는 다른 소자들에게 악영향을 미치게됨으로 실리콘 질화막내에 수소의 함량을 최소화해야 한다. 이때, 본 발명에서는 분해에 필요한 에너지 높은 암모니아 가스를 두 번에 걸쳐 분해함으로서 질소와 수소를 거의 완전하게 분해가 가능하여 실리콘 질화막 내의 수소 함량을 최 소화할 수 있는 장점이 있다.
이때, 상기 제1노즐(215)은 상기 샤워 헤드(211)의 표면에 균일한 간격으로 배치될 수 있고, 필요한다면 상기 기판(232)에 성막되는 절연막의 균일도를 위해 상기 제1노즐(215)의 간격을 조절할 수 있다. 상기 제2노즐(216)도 상기 제1노즐(215)과 마찬가지로 균일하게 배치될 수도 있고, 필요에 의해 불균일하게 형성할 수도 있다. 이때, 상기 제1노즐(215) 및 제2노즐(216)의 배치는 서로 균일하게 배치되어 제1가스와 제2가스가 균일하게 섞이도록 하는 것이 바람직하다.
이하, 본원 발명의 플라즈마 방식과 가열체 방식의 증착 방법을 이용하여 기판상에 증착물을 형성하는 공정의 실시 예들이다.
<실시 예 1>
도 2를 참조하여 설명바와 같이 샤워 헤드 및 가열체를 구비한 본원 발명의 하이브리드 화학 기상 장치의 척 상에 기판(232)을 로딩한다.
이어서, 상기 챔버(201) 내부의 기체를 상기 진공 펌프(202)를 이용하여 배기하여 진공도가 5×10-6 torr 이하가 되도록 한다. 상기 챔버 벽의 온도는 120℃ 이상의 온도로 유지하는 것이 바람직한데, 이는 상기 챔버의 온도가 낮은 경우 증착물이 기판에 증착되는 것이 아니라 챔버 벽에 증착하는 등의 문제점이 있기 때문이다.
이어서, 상기 제1가스 주입구(213)에 비활성 가스를 주입한 후, 상기 전극 (218)에 전력을 인가하여 상기 공동(212) 내부에 플라즈마를 발생시킨다. 이때, 상기 비활성 가스는 플라즈마를 발생시키기 위한 가스임으로 헬륨(He), 네온(Ne) 또는 아르곤(Ar) 등을 이용할 수 있다. 이때, 상기 비활성 가스의 유량은 1 내지 1000sccm이다. 또한, 상기 플라즈마는 상기 제1전원(211)에서 공급받은 100 내지 3000W의 RF 파워에 의해 발생된다.
이어서, 상기 가열체(221)에 전력을 인가하여 상기 가열체(221)가 1500℃ 이상의 온도가 되도록 한다.
이어서, 상기 제1가스 주입구(213)를 통해 분해에 필요한 에너지가 상대적으로 높은 제1가스인 암모니아 가스 또는/및 질소(N2) 가스를 주입한다. 이때, 상기 암모니아 가스의 유량은 1 내지 500sccm이 바람직하고, 질소의 유량은 1 내지 1000sccm이 바람직하다. 이때, 상기 제1가스 주입구(213)에 주입된 제1가스는 플라즈마가 형성된 상기 샤워 헤드(211)의 공동(212)에 주입되어 일차적으로 분해가 된다. 그리고 상기 플라즈마에 의해 일차 분해된 제1가스는 상기 제1노즐(215)을 통해 챔버(201)내부로 분사되어 상기 가열체(221)를 지나게 되고, 1500℃ 이상으로 가열된 가열체(221)에 의해 이차 분해되어 제1라디컬을 형성하게 된다.
이어서, 상기 제2가스 주입구(214)를 통해 분해에 필요한 에너지가 상대적으로 낮은 제2가스인 실란 가스를 주입한다. 이때, 상기 실란 가스의 유량은 1 내지 100sccm이 바람직하다. 이때, 상기 제2가스 주입구(214)으로 주입된 제1가스는 상기 공동을 통과하지 않고 직접 상기 가열체(221)로 분사되어 가열된 가열체(221)에 의해 완전히 분해되어 제2라디컬을 형성한다.
이어서, 상기 제1라디컬 및 제2라디컬이 반응하여 증착막을 형성하여 상기 기판상에 증착하게 된다.
상기 <실시 예 1>에서 설명한 바와 같은 방법으로 기판상에 증착막을 형성하는 경우, 도 3a에서 도시한 바와 같이 기판(208)상에 제1절연막(301)을 형성할 수 있다.
<실시 예 2>
도 2를 참조하여 설명바와 같이 샤워 헤드 및 가열체를 구비한 본원 발명의 하이브리드 화학 기상 장치의 척 상에 기판(232)을 로딩한다.
이어서, 상기 챔버(201) 내부의 기체를 상기 진공 펌프(202)를 이용하여 배기하여 진공도가 5×10-6 torr 이하가 되도록 한다. 상기 챔버 벽의 온도는 120℃ 이상의 온도로 유지하는 것이 바람직한데, 이는 상기 챔버의 온도가 낮은 경우 증착물이 기판에 증착되는 것이 아니라 챔버 벽에 증착하는 등의 문제점이 있기 때문이다.
이어서, 상기 제1가스 주입구(213)에 비활성 가스를 주입한 후, 상기 전극(218)에 전력을 인가하여 상기 공동(212) 내부에 플라즈마를 발생시킨다. 이때, 상기 비활성 가스는 플라즈마를 발생시키기 위한 가스임으로 헬륨, 네온 또는 아르곤 등을 이용할 수 있다. 이때, 상기 비활성 가스의 유량은 1 내지 1000sccm이다.
이어서, 상기 제1가스 주입구(213)로 제1가스와 제2가스를 동시에 주입하여 상기 공동에 발생된 플라즈마를 이용하여 상기 제1가스와 제2가스를 분해한 후, 이를 상기 제1노즐을 통해 챔버(201) 내로 분사시켜 증착막을 상기 기판상에 증착하게 된다. 상기와 같이 제1가스와 제2가스를 플라즈마를 이용하여 분해한 후, 기판(208)상에 증착막을 형성하는 경우에는 도 3b에서 도시한 바와 같이 제2절연막(302a)을 형성할 수 있다.
이때, 상기 제2절연막(302a)을 형성할 수 있는 다른 방법으로는 상기 가열체(213)에 전력을 인가하여 상기 가열체(213)가 1500℃ 이상의 온도가 되도록 한다. 이어서, 상기 제2가스 주입구(206)로 제1가스와 제2가스를 동시에 주입하여 상기 제2노즐을 통해 챔버(201) 내로 분사시켜 상기 가열체(213)에 의해 상기 제1가스 및 제2가스를 분해 및 반응을 시켜 증착막을 상기 기판(208)상에 증착하여 제2절연막(302a)을 형성할 수 있다.
이어서, 상기 <실시 예 1>에서 상술한 바와 같은 방법으로 제1절연막(301)을 형성한다.
이어서, 상기 제2절연막(302a)을 형성하는 방법 중 어느 한 방법을 이용하여 상기 제1절연막(301)상에 제2절연막(302a)을 형성한다. 이때, 상기 제1절연막(301)과 제2절연막들(302a 및 302b)은 필요에 의해 다양한 적층 순서로 증착할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 제2절연막/제1절연막/제2절연막으로 적층하였으나, 제1절연막 및 제2절연막을 조합하는 모든 형태로 적층이 가능하다.
이때, 상기 <실시 예 1>과 <실시 예2>의 차이점은 <실시 예 1>의 경우, 분해 에 상대적으로 높은 에너지가 필요한 제1가스의 분해는 플라즈마 분해 방식과 열분해 방식의 두 가지 방식으로 완전히 분해하고, 분해에 상대적으로 낮은 에너지가 필요한 제2가스의 분해는 열분해 방식으로만 분해하여 수소의 함유가 거의 없는 제1절연막(301)만을 형성하는 것인데 반해, <실시 예 2>의 경우에는 상기 <실시 예 1>에 의해 형성된 제1절연막(301)에 상기 제1가스 및 제2가스 모두를 제1가스 주입구 또는 제2가스 주입구로 동시에 주입한 후, 플라즈마 방식 또는 가열체 방식으로 분해하여 제2절연막(302a, 302b)을 더 증착한다는 점이 다르다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 증착 방법은 소스 가스의 분해가 거의 완벽하게 이루어짐으로서 증착물의 특성이 우수할 뿐만 아니라 소스 가스의 사용 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 플라즈마 발생 영역 및 가열체를 구비한 챔버 내부로 기판을 로딩하는 단계;
    상기 챔버에 제1가스 및 제2가스를 공급하는 단계;
    상기 제1가스는 상기 플라즈마 발생 영역 및 가열체를 통과하여 제1라디컬을 형성하고, 상기 제2가스는 상기 가열체를 통과하여 제2라디컬을 형성하는 단계; 및
    상기 제1라디컬 및 제2라디컬이 반응하여 상기 기판상에 증착막을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생 영역은 샤워 헤드 내부에 형성된 공동인 것을 특징으로 하는 증착 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 샤워헤드는 제1가스 주입구와 제2가스 주입구 및 제1노즐와 제2노즐을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 증착 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1노즐은 척과 대응하는 샤워 헤드의 표면에 균일하게 분포하는 것을 특징으로 하는 증착 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2노즐은 척과 대응하는 샤워 헤드의 표면에 균일하게 분포하는 것을 특징으로 하는 증착 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 로딩하는 단계 및 상기 제1가스 및 제2가스를 공급하는 단계 사이에,
    상기 플라즈마 발생 영역에 비활성 가스를 주입하고 전력을 인가하여 플라즈마를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 로딩하는 단계 및 상기 제1가스 및 제2가스를 공급하는 단계 사 이에,
    상기 가열체에 전력을 공급하여 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1가스는 제2가스보다 분해에 필요한 에너지가 높은 가스임을 특징으로 하는 증착 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1가스는 암모니아 가스 또는 질소 가스임을 특징으로 하는 증착 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2가스는 실란 가스임을 특징으로 하는 증착 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열체는 필라멘트임을 특징으로 하는 증착 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열체는 텅스텐으로 이루어져 있음을 특징을 하는 증착 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착막은 절연막 또는 도전성막임을 특징으로 하는 증착 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 절연막은 실리콘 질화막인 것을 특징으로 하는 증착 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 챔버 내부로 로딩되고, 상기 제1가스 및 제2가스가 각각 제1라디컬 및 제2라디컬을 형성하는 단계이전에,
    상기 플라즈마 발생 영역 또는 가열체 영역에 상기 제1가스 및 제2가스를 통과시켜 상기 기판상에 다른 증착막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1라디컬 및 제2라디컬이 반응하여 상기 기판상에 증착막을 형성하는 단계 이후에,
    상기 플라즈마 발생 영역 또는 가열체 영역에 상기 제1가스 및 제2가스를 통과시켜 상기 기판상에 다른 증착막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 다른 증착막은 수소를 포함하고 있는 증착막임을 특징으로 하는 증착 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110129685A (ko) * 2010-05-26 2011-12-02 주식회사 탑 엔지니어링 화학 기상 증착 장치 및 방법
WO2021262428A1 (en) * 2020-06-22 2021-12-30 Tokyo Electron Limited System and method for thermally cracking ammonia

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100731164B1 (ko) * 2005-05-19 2007-06-20 주식회사 피에조닉스 샤워헤드를 구비한 화학기상 증착 방법 및 장치
KR102083448B1 (ko) 2012-12-20 2020-03-03 삼성디스플레이 주식회사 기상 증착 장치, 이를 이용한 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법
KR102224035B1 (ko) 2019-03-20 2021-03-08 한국과학기술원 개시제 및 플라스마를 이용한 화학 기상 증착 시스템 및 그 동작 방법
KR102264997B1 (ko) 2019-10-01 2021-06-15 한국과학기술원 기상 증착공정을 이용한 갭필링 방법 및 그 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003273023A (ja) * 2002-03-12 2003-09-26 Kyocera Corp Ｃａｔ−ＰＥＣＶＤ法、その方法の実施に用いる装置、その方法を用いて形成した膜、およびその膜を用いて形成したデバイス

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003273023A (ja) * 2002-03-12 2003-09-26 Kyocera Corp Ｃａｔ−ＰＥＣＶＤ法、その方法の実施に用いる装置、その方法を用いて形成した膜、およびその膜を用いて形成したデバイス

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110129685A (ko) * 2010-05-26 2011-12-02 주식회사 탑 엔지니어링 화학 기상 증착 장치 및 방법
KR101675106B1 (ko) 2010-05-26 2016-11-11 주식회사 탑 엔지니어링 화학 기상 증착 장치 및 방법
WO2021262428A1 (en) * 2020-06-22 2021-12-30 Tokyo Electron Limited System and method for thermally cracking ammonia

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