KR100691618B1 - Neutral beam deposition apparatus used in Chemical vapor deposition method - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 주입구를 통해 주입된 가스로부터 극성을 갖는 이온빔을 추출하는 이온소오스와, 상기 이온소오스의 한쪽 단부에 위치하며, 특정 극성의 이온빔을 가속시키는 복수개의 그리드홀이 형성된 그리드 어셈블리 및, 상기 그리드 어셈블리의 그리드홀에 대응하는 복수개의 반사체홀이 형성되어 있으며, 상기 그리드홀을 통과한 이온빔을 상기 반사체홀에서 반사시켜 중성빔으로 전환시키는 반사체로 구성되는 중성빔발생장치와, 상기 반사체의 단부에 위치되고, 주입구를 통해 가스가 주입될 수 있으며, 상기 중성빔의 진행경로상에 피처리기판을 위치시킬 수 있는 스테이지를 포함하는 반응챔버를 구비하여 구성되고, 상기 반사체의 반사체홀은, 상기 그리드 어셈블리에서 가속된 플럭스가 입사되는 입사면에서의 플럭스 입사면적(A1) 보다 반사체에서 출사되는 중성빔 플럭스의 출사면적(A2)이 크게되도록 형성된다. The present invention provides a plasma processing apparatus comprising an ion source for extracting an ion beam having a polarity from a gas injected through an injection port, a grid assembly disposed at one end of the ion source and having a plurality of grid holes for accelerating ion beams of a specific polarity, A neutral beam generator having a plurality of reflector holes corresponding to the grid holes of the grid assembly and configured to reflect the ion beams passing through the grid holes into the reflector holes and convert the ion beams into neutral beams; And a stage capable of injecting a gas through the injection port and capable of positioning the substrate to be processed on the progress path of the neutral beam, wherein the reflector hole of the reflector The flux incident area A1 on the incident surface at which the accelerated flux is incident on the grid assembly is higher than the flux incident area A1 The emitting area (A2) of the neutral beam flux emitted from is formed so as to be larger.
중성빔, 그리드, 반사체, 이온빔, 입사각, 증착 Neutral beam, grid, reflector, ion beam, incident angle, deposition
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착장치를 개략적으로 나타낸 도면,1 is a schematic view of a deposition apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1에 도시된 증착장치의 이온소오스를 개략적으로 나타낸 사시도,FIG. 2 is a perspective view schematically showing an ion source of the deposition apparatus shown in FIG. 1,
도 3은 도 1에 도시된 증착장치의 중성빔 발생부(반사체)를 개략적으로 나타낸 사시도,FIG. 3 is a perspective view schematically showing a neutral beam generator (reflector) of the deposition apparatus shown in FIG. 1,
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예의 반사체를 설명하기 위한 개략적인 도면, 4 is a schematic view for explaining a reflector according to another embodiment of the present invention,
도 5는 중성빔발생장치에 본 발명의 다른 실시예의 반사체를 설치함에 따라 기대되는 효과를 개략적으로 설명하는 도면이다. 5 is a view schematically illustrating an effect expected by installing the reflector of another embodiment of the present invention in a neutral beam generator.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명[Description of Drawings]
10 ; 이온소오스 12 ; 유도코일10; Ion
14 ; 그리드 14a ; 그리드홀14;
20 ; 피처리기판 40 ; 반사체20; A substrate to be processed 40; reflector
42 ; 반사체홀 50 ; 반응챔버42;
60 ; 스테이지.60; stage.
본 발명은 화학 기상증착(CVD:Chemical Vapor Deposition)에 사용되는 증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반응가스를 플라즈마화시켜 발생된 라디칼의 플럭스, 즉 이온빔을 중성빔화하여 피처리기판에 조사하도록 된 중성빔발생장치를 갖춘 화학기상 증착장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
반도체소자의 고집적화에 대한 요구가 계속되어짐에 따라, 최근 반도체 집적회로의 설계에서 디자인룰이 더욱 감소되어 90nm 이하의 임계치수(Critical Dimension)가 요구되기에 이르렀다. 현재 이러한 나노미터급 반도체소자를 구현하기 위한 장비로서 고밀도 플라즈마(High Density Plasma) 장치, 반응성이온 장치(Reactive Ion Etcher) 등의 이온 강화용 장비가 주로 사용되고 있다. 그러나, 이러한 장비에서는 증착(또는 식각) 공정을 수행하기 위한 다량의 이온들이 존재하고, 이들 이온들이 수백 eV의 에너지로 반도체기판 또는 반도체기판상의 특정 물질층에 충돌되기 때문에 반도체기판이나 이러한 특정 물질층에 물리적, 전기적 손상을 야기시킨다.As the demand for high integration of semiconductor devices continues, design rules have been further reduced in the design of semiconductor integrated circuits in recent years, and a critical dimension of 90 nm or less is required. At present, ion enhancement devices such as a high density plasma device and a reactive ion etcher are mainly used as devices for implementing such nanometer class semiconductor devices. However, in such equipment, there is a large amount of ions for carrying out a deposition (or etching) process, and since these ions impinge on the semiconductor substrate or a specific material layer on the semiconductor substrate with an energy of several hundred eV, Causing physical and electrical damage.
예를 들어, 물리적 손상으로서, 이러한 이온들과 충돌되는 결정성의 기판 또는 특정 물질층의 표면이 비정질층으로 전환되기도 하며, 입사되는 이온들의 일부 가 흡착되거나 충돌되는 물질층의 일부 성분만이 선택적으로 탈착되어 증착(또는 식각)되는 표면층의 화학적 조성이 변화되기도 하며, 표면층의 원자 결합이 충돌에 의해 파손되어 댕글링 결합(dangling bond)으로 되기도 한다. 이러한 댕글링 결합은 재료의 물리적 손상뿐만 아니라 전기적 손상의 발생원인이 되기도 하며, 그 밖에 게이트 절연막의 차지업(chargeup) 손상이나 포토레지스트의 차징(charging)에 기인한 폴리실리콘의 노칭(notching)등에 의한 전기적 손상을 야기시킨다. 또한, 이러한 물리적, 전기적 손상이외에도 챔버 물질에 의한 오염이나 CF계 반응가스를 사용하는 경우 C-F 폴리머의 발생등 반응가스에 의한 표면의 오염이 발생되기도 한다.For example, as a physical impairment, the surface of a crystalline substrate or a specific material layer that is impinging upon such ions may be converted to an amorphous layer, and only a portion of the material layer in which some of the incident ions are adsorbed or impinged may be selectively The chemical composition of the surface layer that is desorbed and deposited (or etched) may change, and the atomic bonds of the surface layer may be broken by the collision, resulting in a dangling bond. Such dangling bonds may cause electrical damage as well as physical damage to the material. In addition, the dangling bonds may cause charge damage of the gate insulating film or notching of the polysilicon due to charging of the photoresist Causing electrical damage. In addition to such physical and electrical damage, surface contamination by reaction gases such as contamination by chamber materials or generation of C-F polymer in the case of using CF-based reaction gas may occur.
따라서, 나노미터급 반도체소자에 있어서 이러한 이온에 의한 물리적, 전기적 손상등은 소자의 신뢰성을 저하시키고 나아가 생산성을 감소시키는 요인이 되기 때문에 향후 반도체소자의 고집적화와 그에 따른 디자인룰의 감소 추세에 대응하여 적용될 수 있는 새로운 개념의 반도체 증착(또는 식각)장치 및 방법에 대한 개발이 요구되고 있다.Therefore, in the case of a nanometer-scale semiconductor device, physical and electrical damage caused by such ions lowers the reliability of the device and further lowers the productivity. Therefore, in order to meet the trend of high integration of semiconductor devices and a decrease in the design rule, There is a need for development of new concepts of semiconductor deposition (or etching) devices and methods that can be applied.
이러한 가운데, 디,비,오오크(D.B.Oakes)씨 등은 논문 "Selective, Anisotropic and Damage-Free SiO2 Etching with a Hyperthermal Atomic Beam"에서 과열된 원자빔을 이용한 비손상 식각기술을 제안하고 있으며, 일본인 다카시 유노가미(Takashi Yunogami)씨 등은 논문 " Development of neutral-beam-assisted etcher" (J.Vac. Sci. Technol. A 13(3), May/June, 1995)에서 중성빔과 중성래디 칼을 이용하여 손상이 매우 적은 실리콘옥사이드 식각기술을 제시하고 있으며, 엠.제이.고에크너(M.J.Goeckner)씨 등은 논문 "Reduction of Residual Charge in Surface-Neutralization-Based Beams"(1997 2nd International Symposium on Plasma Process-Induced Damage. May 13-14, Monterey, CA.)에서 플라즈마 대신에 전하가 없는 과열 중성빔에 대한 식각기술을 개시하고 있다.In this paper, DBOakes et al. Proposed an unbreakable etching technique using superheated atomic beam in Selective, Anisotropic and Damage-Free SiO 2 Etching with a Hyperthermal Atomic Beam, Takashi Yunogami et al. Developed a neutral beam and a neutral radical at the development of neutral-beam-assisted etcher (J.Vac. Sci. Technol. A 13 (3), May / June, MJ Goeckner et al. Have proposed a silicon oxide etch technique with very little damage using the method of the present invention. In the article "Reduction of Residual Charge in Surface-Neutralization-Based Beams" (1997 2nd International Symposium on Plasma Process -Induced Damage. May 13-14, Monterey, Cal.) Discloses an etch technique for a charge-free superheated neutral beam instead of a plasma.
한편, 본 발명의 출원인은 상기와 같은 문헌의 기술내용을 기초로 대한민국 특허등록번호 제0412953호로 등록된 '중성빔을 이용한 식각장치' 및 특허등록번호 제0380660호로 등록된 '중성빔을 이용한 반도체소자의 식각방법 및 이를 위한 식각장치'를 개시한 바 있는데, 상기 출원에는 이온빔을 중성빔으로 변환하는 반사체의 기술 및 반사체를 구비한 장치를 이용한 식각방법에 대한 기술이 기재되어 있고, 참조로 본 발명에 통합되어 있다. On the other hand, the applicant of the present invention has developed a semiconductor device using a neutral beam, which is registered in Korean Patent Registration No. 0412953 and registered as Patent No. 0380660, based on the contents of the above- Discloses an etching method and an etching apparatus for the same, which discloses a technique of a reflector for converting an ion beam into a neutral beam and an etching method using an apparatus having a reflector, .
그런데, 이온빔을 중성빔으로 변환하는 반사체를 그 기술내용으로 하는 이러한 등록특허들은 개량을 통해 화학기상 증착(Chemical Vapor Deposition)에 이용할 수 있다. However, these patents, which disclose a reflector for converting an ion beam into a neutral beam, can be used for chemical vapor deposition through an improvement.
통상, 화학기상 증착공정에 있어서는, 반응가스를 이온소오스로 플라즈마화한 플럭스 또는 이온빔을 사용하고 있는데, 이때 플라즈마의 사용에 따라 이온 또는 전자에 의한 차징(charging)이 발생할 수 있으며, 고에너지의 이온빔에 의해 반응가스 공정이 고온에서 이루어지게 되는 문제점이 있었다. Generally, in the chemical vapor deposition process, a flux or an ion beam is used in which a reaction gas is converted into an ion source. In this case, charging of ions or electrons may occur depending on the use of the plasma, There is a problem that the reaction gas process is performed at a high temperature.
또한, 이러한 문제점을 극복하기 위해서, 리모트 플라즈마(remote plasma)를 이용하는 방법이 개시되고 있지만, 리모트 플라즈마를 이용하는 경우에는 플럭스와 에너지가 감소하는 문제점이 발생하고 있었다. In order to overcome such a problem, a remote plasma method has been disclosed. However, when remote plasma is used, there is a problem that flux and energy are reduced.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 반사체를 구비하므로써 중성빔을 발생시킬 수 있고, 이러한 중성빔을 CVD공정에 적용할 수 있는 중성빔발생장치를 갖춘 화학기상 증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a chemical vapor deposition apparatus having a neutral beam generator capable of generating a neutral beam by including a reflector, The purpose is to provide.
또한, 본 발명은 반응가스를 플라즈마화하고, 반사체를 이용하여 중섬빔화한 후, 피처리기판에 조사하므로, 상기와 같은 문제점, 즉 CVD 공정이 고온(또는 고에너지)에서 이루어지는 문제점에 따른 차징을 감소시키는 중성빔발생장치를 갖춘 화학기상 증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention irradiates the target substrate after converting the reaction gas into a plasma beam by using a reflector and forming a middle beam, and the above problem, that is, charging due to the problem that the CVD process is performed at a high temperature And to provide a chemical vapor deposition apparatus equipped with a neutral beam generating device for reducing the amount of generated light.
또한, 본 발명은 CVD 공정에 있어서, 반사체의 플럭스 입사면 크기에 비해 대구경의 피처리기판을 처리할 수 있는 중성빔발생장치에 구비된 반사체 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a reflector structure provided in a neutral beam generating apparatus capable of processing a large-diameter substrate to be processed in comparison with a flux incident surface size of a reflector in a CVD process.
또한, 종래 이온빔을 사용한 경우에 비해서 플럭스량 감소가 그리 크지 않아 대구경의 피처리기판의 CVD공정을 지장 없이 수행할 수 있으면서도, 차징이 현저하게 감소되는 중성빔발생장치를 갖춘 화학기상 증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. Further, a chemical vapor deposition apparatus having a neutral beam generating apparatus capable of performing a CVD process of a substrate to be processed in a large diameter without significant hindrance, and significantly reducing charging is provided as compared with the conventional case in which an ion beam is used .
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 주입구를 통해 주입된 가스로부터 극성을 갖는 이온빔을 추출하는 이온소오스와, 상기 이온소오스의 한쪽 단부에 위치하며, 특정 극성의 이온빔을 가속시키는 복수개의 그리드홀이 형성된 그리드 어셈블리 및, 상기 그리드 어셈블리의 그리드홀에 대응하는 복수개의 반사체홀이 형성되어 있으며, 상기 그리드홀을 통과한 이온빔을 상기 반사체홀에서 반사시켜 중성빔으로 전환시키는 반사체로 구성되는 중성빔발생장치와, 상기 반사체의 단부에 위치되고, 주입구를 통해 가스가 주입될 수 있으며, 상기 중성빔의 진행경로상에 피처리기판을 위치시킬 수 있는 스테이지를 포함하는 반응챔버를 구비하여 구성되고, 상기 반사체의 반사체홀은, 상기 그리드 어셈블리에서 가속된 플럭스가 입사되는 입사면에서의 플럭스 입사면적(A1) 보다 반사체에서 출사되는 중성빔 플럭스의 출사면적(A2)이 크게되도록 형성된 중성빔발생장치를 갖춘 화학기상 증착장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an ion implantation apparatus comprising: an ion source for extracting an ion beam having a polarity from a gas injected through an injection port; and a plurality of ion sources for accelerating ion beams of a specific polarity A plurality of reflector holes corresponding to the grid holes of the grid assembly are formed in the grid hole and a reflector for converting the ion beam passing through the grid hole into the neutral beam, And a reaction chamber positioned at an end of the reflector and capable of injecting gas through an injection port and capable of positioning a substrate to be processed on the path of the neutral beam, The reflector hole of the reflector may be formed in a shape such that the incidence plane And an emission area A2 of the neutral beam flux emitted from the reflector is larger than a flux incident area A1 of the neutral beam emitted from the reflector.
또한, 본 발명의 상기 반사체홀은, 반사체의 중심축(c)으로부터 테두리를 향하는 방향을 따라 복수개 형성되는 동시에, 중심축에 대해서 모두 일정 각도(θc)로 경사를 이루고, 중심축으로부터 테두리면를 향하는 다수의 방향 중 하나 상에 형성된 복수의 반사체홀은 상호 3차원적으로 평행하도록 구성하며, 중심축으로부터 테두리면를 향하는 다른 복수의 방향 상에 형성된 복수의 반사체홀과는 3차원적으로 평행하지 않도록 구성된다.The reflector holes of the present invention are formed in a plurality of directions along the direction from the center axis (c) of the reflector toward the rim, inclined at a predetermined angle (? C ) with respect to the central axis, The plurality of reflector holes formed on one of the plurality of directions facing the plurality of reflector holes are three-dimensionally parallel to each other, and are not three-dimensionally parallel to the plurality of reflector holes formed in the plurality of different directions from the center axis to the edge surface .
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 첨부하는 특허청구범위의 기술적 사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 실시예들은 단지 본 발명의 개시가 보다 완전하도록 하며, 당업자에게 본 발명의 범주를 보다 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, it is to be understood that these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 증착장치를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 이온소오스 및 그리드에 대한 사시도이고, 도 3은 도 1의 반사체에 대한 사시도이다. FIG. 1 is a schematic view of a deposition apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the ion source and the grid of FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of the reflector of FIG.
본 발명은 중성빔에 대한 상기 이론적 근거를 토대로 나노미터급 반도체소자의 CVD 공정에 보다 바람직한 조건을 구현한 것으로써, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 사용되는 증착장치에 대하여 구체적으로 살펴본다.The present invention realizes a more preferable condition for a CVD process of a nanometer-scale semiconductor device based on the above theoretical rationale for a neutral beam, and thus the deposition apparatus used in the present invention is specifically described with reference to FIGS. 1 to 3 see.
도 1을 참조하면, 이온소오스(10)로부터 발생된 이온빔이 이온빔의 진행경로상 이온소오스(10)의 후단에 위치하는 그리드(14)의 일정한 직경을 갖는 복수개의 그리드홀(14a)을 통과한 후 반사체(40)내에 형성된 반사체홀(42)의 표면에 반사된 후 중성빔으로 전환되고, 피처리기판(20)으로 입사되어 피처리기판(20)상의 특정 물질층을 조사한다. 본 발명에 있어서는 상기 이온소오스(10)와 상기 그리드(14) 및 상기 반사체(40)로 중성빔발생장치가 구성된다. 1, an ion beam generated from an
상기 이온소오스(10)는 가스 주입구(11)를 통해 주입된 각종 반응가스로부터 이온빔을 발생시킬 수 있는 것으로, 본 실시예에서는 유도코일(12)에 유도전력을 인가함으로써 플라즈마를 발생시키는 유도결합형 플라즈마(ICP) 발생장치를 예로서 설명하고 있지만, 다양한 형태로 변형된 이온소오스를 사용할 수 있음은 물론이다. The
상기 이온소오스(10)의 후단부에는 전압인가에 의해 이온빔을 가속시킬 수 있으며, 동시에 이온빔이 통과될 수 있는 복수개의 그리드홀(14a)이 형성된 그리드어셈블리(14)가 결합되어 있다. A
한편, 본 발명 출원인의 상기 등록특허번호 제0380660호에는 상부그리드와 하부그리드로 구성되는 그리드 구조가 개시되어 있다. On the other hand, the registered patent No. 0380660 of the applicant of the present invention discloses a grid structure composed of an upper grid and a lower grid.
또한, 본 출원인의 선출원인 대한민국 특허출원 번호 제10-2004-0014977호 "삼중그리드를 이용한 반도체 식각용 중섬빔 소오스"에는 양(+) 전압이 인가되는 상부의 제1그리드와, 중간의 접지된 제2그리드, 제1그리드와 동일한 양전압이 인가되는 하부의 제3그리드 및, 제1그리드와 제2그리드 사이의 제1절연층, 제2그리드와 제3그리드 사이의 제2절연층으로 구성되는 그리드 구조가 개시되어 있다. In addition, Korean Patent Application No. 10-2004-0014977, entitled " SEMICONDUCTOR ETCH FOR SEMICONDUCTOR ETCHING USE WITH TRIPLE GRIDS ", which is selected by the applicant of the present application, includes a first upper grid to which a positive voltage is applied, A second grid, a lower third grid to which the same positive voltage as the first grid is applied, and a first insulation layer between the first grid and the second grid, and a second insulation layer between the second grid and the third grid. A grid structure is disclosed.
또한, 본 출원인의 선출원인 대한미국 특허출원 번호 제10-2004-0101685호 "개선된 이온빔 소스"에는 절연층과 그리드 사이의 접촉면적을 최소화함으로써, 상기 절연층의 원주면 또는 이온빔 통로상에 형성될 수 있는 도전통로의 발생확률을 현저히 감소시키면서도 하부 그리드로 유입되는 플럭스량의 감소를 방지하고, 게다가 열팽창의 차이에 따라 발생되는 절연층의 파손을 방지하도록 하는 그리드 구조가 개시되어 있다. In addition, US Patent Application No. 10-2004-0101685 entitled " Improved Ion Beam Source ", which is the applicant's elected cause, is provided for minimizing the contact area between the insulating layer and the grid to form on the circumferential surface of the insulating layer or on the ion beam path A possibility of occurrence of a conductive path which can be reduced is significantly reduced, a decrease in the amount of flux flowing into the lower grid is prevented, and further, damage to the insulating layer caused by a difference in thermal expansion is prevented.
한편, 상기 그리드(14)의 후단에는 입사되는 이온빔을 반사시켜 중성빔으로 전환시켜주는 반사체(40)가 밀착되어 있다. 상기 반사체(40)의 재질은 반도체, 실 리콘옥사이드, 금속 등으로 이루어질 수 있으며, 반사체(40) 내의 반사체홀(42)의 표면만이 이들 재질로 구성될 수도 있다. 이때, 반사체홀(42)의 표면은 DLC(diamond like carbon)로 코팅될 수 있다. On the other hand, a
한편, 상기 그리드홀(14a)을 통과하여 직진하는 이온빔이 상기 반사체홀(42) 내에서 반사되도록 상기 반사체홀(42)들은 이온빔의 직진 방향(A)에 대하여 일정한 각도(θd)로 경사져 있다. The
상기 반사체(40)는 입사된 이온빔에 의해 발생되는 전하의 방전을 위해 접지되는 것이 바람직하다. 또한, 도 3에 있어서는 원통형으로 도시되어 있지만, 상기 반사체(40)는 반드시 원통형으로 한정되는 것은 아니며 다양한 형태, 예를 들어 사각형 등의 다각형 기둥 형태로 제작될 수 있다.The
또한, 도 3에 있어서는, 상기 반사체홀(42)이 원통형상으로 도시되어 있지만 이에 한정하지 않고 직사각 또는 다각형 등의 다량한 기둥 형태의 반사체홀(42)이 형성될 수 있음을 물론이다. 특히, 실제의 증착장치를 구현할 때, 본원 발명자의 특허출원 번호 제10-2003-0042116호에 기재된 바와 같이 상기 반사체홀(31) 대신 반사체(40) 내부에 슬릿부 및 반사면을 형성하고 있다. 이와 같은 슬릿부의 형성에 의하면 반사체 부분의 공간 협소화 문제가 해결된다. 3, the
한편, 상기 반사체홀의 경사는 상기 그리드홀을 통과한 후 직진하는 이온빔이 반사체홀(42)내에서 한번만 반사되도록 형성한다. 본 실시예에서 상기 반사체홀의 경사는 반사체홀의 내표면에 입사되는 이온빔의 입사각(θi)이, 적어도 15° 이내로 되게 하고, 바람직하게는 적어도 5°내지 15°범위내가 되도록 구성한다. 상기 이온빔의 입사각이 적어도 5°내지 15°범위인 것은 반사체홀의 표면에 대하여 수직한 법선을 기준으로 한 입사각이 적어도 75°내지 85°임을 의미한다.On the other hand, the inclination of the reflector hole is formed such that the ion beam, which is straight after passing through the grid hole, is reflected only once in the
또한, 상기 반사체내의 반사체홀의 표면에서 반사되는 중성빔의 반사각(θr)은 5°내지 40° 범위 내가 되도록 구성한다.The reflection angle? R of the neutral beam reflected from the surface of the reflector hole in the reflector is in the range of 5 to 40 degrees.
본 발명 출원인의 선출원에 의하면, 이상과 같은 입사각 및 반사각 조건에서 최적의 중성빔 플럭스량을 얻을 수 있음을 알 수 있다. According to the applicant of the present invention, it can be seen that an optimum neutral beam flux amount can be obtained at the incident angle and the reflection angle as described above.
한편, 도 4에 나타낸 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사체(40-1)에 있어서는, 반사체(40-1)의 반사체홀(42-1)이 반사체(40-1)의 중심축(c) 둘레의 복수의 원주방향(r)[반사체가 다각형 형상일 때는 중심축(c)으로부터 테두리면을 향하는 방향]을 따라 다수개 형성되는 동시에 중심축에 대해서 모두 일정 각도(θc)로 경사를 이루는 상태가 도시된다(도 4의 (a) 참조). 예컨대, 상기 반사체홀(42-1)은 반사체(40-1)의 입사면(1)에서 시작하여, 즉 원주방향(r)과 접선방향(l)이 이루는 2차원 평면 상에서 시작하여, 상기 접선방향(l)과 상기 축방향(c)이 이루는 2차원 평면상에서 중심방향과 소정 각도(θc)를 이루면서 반사체의 출사면(2)을 향해 형성되도록 구성되되, 다수의 원주방향 중 하나의 원주방향(r) 상에 형성된 복수의 반사체홀(42-1)은 상호 3차원적으로 평행하도록 구성하며, 인접한 원주방향(r') 상에 형성된 복수의 반사체홀(42-1)과는 3차원적으로 평행하지 않도록 구성한다(도 4의 (b) 및 도 4의 (c) 참조). 여기서, 상기 원주방향(r)과 접선방향(l)이 이루는 2차 원 평면과 상기 접선방향(l)과 상기 축방향(c)이 이루는 2차원 평면은 서로 직교한다. On the other hand, in the reflector 40-1 according to another embodiment of the present invention shown in Fig. 4, the reflector hole 42-1 of the reflector 40-1 is located at the center axis c of the reflector 40-1, A plurality of circumferential r directions (a direction from the central axis c toward the rim surface when the reflector is a polygonal shape) and a plurality of circumferential r directions inclined at a predetermined angle? C with respect to the central axis (See Fig. 4 (a)). For example, the reflector hole 42-1 starts on the
이때에도, 상기 반사체홀(42-1)의 경사(θc)는 상기 그리드홀을 통과한 후 직진하는 이온빔이 반사체홀(42-1) 내에서 한번만 반사되도록 형성되며, 반사체홀의 경사는 반사체홀의 내표면에 입사되는 이온빔의 입사각(θi)이, 적어도 15° 이내로 되게 하고, 바람직하게는 적어도 5°내지 15°범위내가 되도록 구성한다. 또한, 상기 반사체내의 반사체홀의 표면에서 반사되는 중성빔의 반사각(θr)은 5°내지 40° 범위 내가 되도록 구성한다. At this time, the inclination (? C ) of the reflector hole (42-1) is formed such that the ion beam traveling straight after passing through the grid hole is reflected only once in the reflector hole (42-1), and the inclination of the reflector hole The incident angle [theta] i of the ion beam incident on the inner surface is set to be at least 15 [deg.], Preferably at least 5 [deg.] To 15 [deg.]. The reflection angle? R of the neutral beam reflected from the surface of the reflector hole in the reflector is in the range of 5 to 40 degrees.
도 5는 도 4의 반사체(40-1) 구조에 따른 효과를 나타낸 도면으로, 그리드를 통과한, 반경(r1)에 의해 플럭스 입사면적이 정의되는 중성빔 플럭스가 반사체(40-1)를 통과한 후, 반사체(40-1)의 플럭스 입사면적(A1)의 소정 반경(r1) 보다 큰 확대된 반경(r2)에 따라 플럭스 출사면적(A2)을 갖게 된 상태를 개략적으로 나타내고 있다(즉,r2≥r>r1으로 된다). 즉, 이온빔이 반사체(40-1)를 통과함에 따라 생성된 플럭스 밀도는 감소하지만 반사체(40-1)의 플럭스 입사면적(A1) 보다 큰 면적을 조사하게 된다.5 shows the effect of the structure of the reflector 40-1 shown in Fig. 4, in which a neutral beam flux passing through the grid defined by the radius r1 defines the flux incident area passes through the reflector 40-1 And the flux emergence area A2 is obtained according to the enlarged radius r2 which is larger than the predetermined radius r1 of the flux incidence area A1 of the reflector 40-1 r2 > r > r1). That is, as the ion beam passes through the reflector 40-1, the flux density generated is reduced, but the area is larger than the flux incidence area A1 of the reflector 40-1.
여기서, 설명의 편의를 위해 상기 플럭스 입사면적(A1) 및 플럭스 출사면적(A2)을 반경을 갖는 원형으로 표현하고 있지만, 이에 한정하는 것은 아니고, 반사체홀(42-1)을 반사체 상에 형성하는 방법에 따라 상기 입사면적 및 출사면적은 원형 또는 사각형 형상을 포함하는 다양한 형태를 취할 수 있음은 물론이다. Here, for convenience of explanation, the flux incident area A1 and the flux emergent area A2 are represented by circles having a radius. However, the present invention is not limited to this, and the reflector holes 42-1 may be formed on the reflector It is needless to say that the incidence area and the emergence area may take various forms including a circular shape or a rectangular shape.
한편, 상기 반사체(40)로부터 반사되어 전환된 중성빔의 진행경로상에 피처리기판(20)이 배치된다. 상기 피처리기판(20)은 로터리 펌프, 부스터 펌프 또는 터보펌프를 구비하여 구성될 수 있는 진공장치(도시생략)에 의해 일정한 진공도로 유지되는 반응챔버(50)내의 스테이지(60)상에 안착되는데, 이러한 스테이지(60)는 중성빔의 진행경로에 대하여 수직방향으로 배치될 수도 있으며, 증착공정의 종류에 따라 일정한 각도로 경사지게(tilting) 배치될 수 있도록 그 위치 및 방향이 제어되도록 설치될 수 있다. 한편, 상기 반응챔버(50)에는 다양한 가스를 주입하고, 필요에 따라서는 MFC(mass flow controller)가 구비되어, 주입 가스량을 정밀 제어하기 위한 가스 주입구(51)가 형성되며, 상기 스테이지(60)에는 피처리기판(20)을 가열하기 위한 히터(61)가 구비된다. On the other hand, the
이하, 상기된 중성빔 증착장치를 이용한 일실시예에 따른 CVD공정을 개략적으로 설명한다. Hereinafter, a CVD process according to an embodiment using the above-described neutral beam deposition apparatus will be schematically described.
먼저, 반응챔버(50) 내의 스테이지(60) 상에 유리 또는 실리콘 웨이퍼일 수 있는 피처리기판(30)을 로딩한다(제1단계). First, the target substrate 30, which may be a glass or a silicon wafer, is loaded on the
이어서, 진공펌프를 이용하여 챔버(50) 내부를 진공 상태로 만들어 불순물 등을 제거함으로써 박막 형성 가능 환경을 만든다(제2단계). Subsequently, the inside of the
이어서 중성빔발생장치에 아르곤 가스 및 산소가스를 투입하고 전원을 인가함으로써 반응챔버 내로 중성빔을 조사하여 피처리기판(20)을 건식 세정한다(제3단계). Subsequently, argon gas and oxygen gas are introduced into the neutral beam generator, and a neutral beam is irradiated into the reaction chamber by applying power, thereby dry-cleaning the substrate 20 (third step).
이어서, 상기 MFC(mass flow controller)가 구비되는 가스 주입구(51)를 통해 제1반응가스를 공급하여 상기 피처리기판(20) 상에 흡착시킨다(제4단계). Subsequently, the first reaction gas is supplied through the
이어서, 상기 이온소오스(10)의 가스 주입구(11)를 통해 제2반응가스를 공급하고, 중성빔발생장치에 의해 생성된 중성빔 플럭스를 상기 제1반응가스와 반응시킴으로써, 소정의 박막을 피처리기판(20) 상에 증착한다(제5단계). Subsequently, the second reaction gas is supplied through the gas inlet (11) of the ion source (10), and the neutral beam flux generated by the neutral beam generator is reacted with the first reaction gas, And is deposited on the processing substrate 20 (fifth step).
이어서, 상기 제1반응가스와 제2반응가스의 반응에 따라 생성되는 부산물을 배출한다(제6단계). Subsequently, by-products generated according to the reaction between the first reaction gas and the second reaction gas are discharged (Step 6).
한편, 상기 제4 내지 제6단계를 실리콘층의 증착을 예로서 설명하면, 다음과 같이 화학 반응이 진행된다. On the other hand, if the fourth to sixth steps are described as examples of the deposition of a silicon layer, a chemical reaction proceeds as follows.
SiCl4(제1반응가스)+2H2(제2반응가스) → Si(박막)+4HCl(부산물),SiCl 4 (first reaction gas) + 2H 2 (second reaction gas) Si (thin film) + 4HCl (by-product)
SiHCl3(제1반응가스)+H2(제2반응가스) → Si(박막)+3HCl(부산물),SiHCl 3 (first reaction gas) + H 2 (second reaction gas) Si (thin film) + 3HCl (by-product)
SiH2Cl2(제1반응가스)+Cl2(제2반응가스) → Si(박막)+4HCl(부산물).SiH 2 Cl 2 (first reaction gas) + Cl 2 (second reaction gas) Si (thin film) + 4HCl (byproduct).
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to the person.
이상의 설명에 의하면, 반사체를 구비하므로써 중성빔을 발생시킬 수 있고, 이러한 중성빔을 CVD공정에 적용할 수 있는 중성빔발생장치를 갖춘 화학기상 증착장치를 제공하고, 반사체의 플럭스 입사면 크기에 비해 대구경의 피처리기판을 처리할 수 있는 반사체 구조를 제공할 수 있는 효과가 있다. According to the above description, there is provided a chemical vapor deposition apparatus having a neutral beam generator capable of generating a neutral beam by providing a reflector, and applying such a neutral beam to a CVD process, It is possible to provide a reflector structure capable of processing a large-diameter target substrate.
또한, CVD 공정이 고온(또는 고에너지)에서 이루어지는 문제점에 따른 차징을 감소시키고, 종래 이온빔을 사용한 경우에 비해서 플럭스량 감소가 그리 크지 않아 대구경의 피처리기판의 CVD공정을 지장 없이 수행할 수 있으면서도, 차징이 현저하게 감소되는 효과가 있다In addition, since charging is reduced due to the problem that the CVD process is performed at a high temperature (or high energy), and the amount of flux is not significantly reduced compared with the case of using a conventional ion beam, the CVD process of the substrate of large diameter can be performed without hindrance , The charging effect is remarkably reduced
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