KR101413898B1

KR101413898B1 - 서셉터

Info

Publication number: KR101413898B1
Application number: KR1020147011587A
Authority: KR
Inventors: 노보루 가지하라
Original assignee: 엔지케이 인슐레이터 엘티디
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2014-06-30
Also published as: US20140231019A1; WO2014073554A1; KR20140065016A; JPWO2014073554A1; JP5583877B1; US9017484B2

Abstract

서셉터(10)는, 웨이퍼 배치면(20a)을 구비한 세라믹스 기체(20)와, 세라믹스 기체(20)에 매설된 원형상의 제1 RF 전극(31)과, 세라믹스 기체(20) 내 제1 RF 전극(31)과는 상이한 깊이로 매설된 원형상의 제2 RF 전극(32)을 구비하고 있다. 제2 RF 전극(32)의 직경은, 제1 RF 전극(31)의 직경보다 크다. 세라믹스 기체(20)를 평면도로 봤을 때에 제2 RF 전극(32) 중 제1 RF 전극(31)과 중첩되는 부분에는, 개구 면적이 9.42 ㎟ 내지 25.13 ㎟의 복수의 구멍이 분산되어 형성되어 있다. 구멍끼리의 사이의 전극 폭은 3 ㎜ 내지 7 ㎜이다.

Description

서셉터{SUSCEPTOR}

본 발명은, 서셉터에 관한 것이다.

종래부터, 복수의 RF 전극이 서로 이격하여 적층되고 매설된 서셉터가 알려져 있다. 예컨대 도 8에 도시하는 특허문헌 1의 서셉터(110)는, 세라믹스 기체(120)에 원형상 RF 전극(131)과 원환상 RF 전극(132)이 서로 이격하여 적층되고 매설된 것이다. 원형상 RF 전극(131)은, 서셉터(110)의 중앙 부근에 설치된 제1 외부 단자(136)를 통해 제1 리드선(138)에 접속되어 있다. 원환상 RF 전극(132)은, 서셉터(110)의 중앙 부근에 설치된 제2 외부 단자(137)를 통해 제2 리드선(139)에 접속되어 있다. 원환상 RF 전극(132)과 제2 외부 단자(137)를 잇는 접속 회로(134)는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 방사상이며 회전 대칭이 되도록 설치되어 있다. 서셉터(110)의 이면 중앙에는, 통형상의 지지 부재(140)가 부착되고, 지지 부재(140)의 내부에는, 제1 및 제2 리드선(138, 139)이 수용되어 있다. 지지 부재(140)는, 제1 및 제2 리드선(138, 139)을 부식 환경으로부터 보호하는 역할을 한다. 이 서셉터(110)에 의하면, 원환상 RF 전극(132) 내의 전위를 균일하게 할 수 있게 되고, 발생하는 플라즈마의 밀도의 변동이 억제되어, 서셉터(110)에 배치된 웨이퍼의 전체면에 걸쳐 균일하게 플라즈마 처리를 실시할 수 있다고 설명되어 있다. 또한 원형상 RF 전극(131)과 원환상 RF 전극(132)에 각각 상이한 고주파 전력을 인가하는 것에 의해, 플라즈마의 밀도 분포를 양호하게 컨트롤할 수 있다고 설명되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2012-89694호 공보

그러나, 서셉터(110)에서, 웨이퍼 중심부와 웨이퍼 외주부에서 생기는 증착막의 두께 분포나 에칭 속도의 분포를 캔슬하기 위해, 원형상 RF 전극(131)과 원환상 RF 전극(132)에 각각 상이한 주파수의 RF 전류를 흘려 웨이퍼 중심부와 웨이퍼 외주부에서 상이한 플라즈마 환경이 되도록 했을 때, 이하의 문제점이 발생하였다. 즉, 웨이퍼를 배치한 서셉터(110)를 평면도로 봤을 때, 원형상 RF 전극(131)과 방사상의 접속 회로(134)가 중첩되어 있는 부분과 중첩되어 있지 않은 부분에서, 웨이퍼상에 형성된 막의 두께가 상이했다. 그 결과, 형성된 막에 접속 회로(134)의 스포크 형상이 전사되어 버렸다. 이와 같이 막 두께의 균질성이 저하된 것은, 원형상 RF 전극(131)과 방사상의 접속 회로(134)가 중첩되어 있는 부분과 중첩되어 있지 않은 부분 사이에서 플라즈마 특성이 상이했기 때문이라고 생각된다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 복수의 RF 전극이 서로 이격하여 적층되고 매설된 서셉터에 있어서, 서셉터 중심부에서의 플라즈마 특성을 균질화하는 것을 주목적으로 한다.

본 발명의 서셉터는,

웨이퍼 배치면을 구비한 세라믹스 기체와,

상기 세라믹스 기체에 매설된 원형상의 제1 RF 전극과,

상기 세라믹스 기체 중 상기 제1 RF 전극과는 상이한 깊이로 매설되고, 상기 제1 RF 전극보다 직경이 큰 원형상의 제2 RF 전극

을 구비한 서셉터로서,

상기 세라믹스 기체를 평면도로 봤을 때 상기 제2 RF 전극 중 상기 제1 RF 전극과 중첩되는 부분에는, 개구 면적이 9.42 ㎟∼25.13 ㎟의 복수의 구멍이 분산되어 형성되고, 상기 구멍끼리의 사이의 전극 폭이 3 ㎜∼7 ㎜로 되어 있는 것이다.

이 서셉터를 플라즈마를 이용하는 반도체 제조 장치에 설치함으로써, 특히 서셉터 중심부에서의 플라즈마 특성을 균질화할 수 있기 때문에, 웨이퍼 중심부에 균질한 처리를 실시할 수 있다. 이 때문에 종래와 같이 성막시에 2개의 RF 전극이 중첩되어 있는 부분이 막에 전사되어, 막 두께에 변동이 생기는 경우가 없다. 또한 각 RF 전극에 인가하는 전류의 주파수나 파워를 변동시킴으로써, 웨이퍼 중심부와 웨이퍼 외주부의 막 두께나 에칭 깊이의 변동을 억제할 수 있고, 의도적으로 한 쪽의 막 두께를 얇게 하거나 한 쪽의 에칭 깊이를 깊게 하거나 할 수도 있다.

본 발명의 서셉터에서, 상기 복수의 구멍은, 개구 형상이 모두 동일하고, 규칙적으로 나열되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 제2 RF 전극을 비교적 용이하게 제작할 수 있다.

본 발명의 서셉터에서, 상기 복수의 구멍은, 개구 형상이 삼각형상 또는 육각형상인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 구멍의 개구 형상이 원형상에 비해 성막시의 막 두께의 변동을 보다 낮게 억제할 수 있다. 구멍의 개구 형상은, 육각형상인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 서셉터에서, 상기 세라믹스 기체를 평면도로 봤을 때에 상기 제1 RF 전극의 직경은, 상기 제2 RF 전극 중 상기 복수의 구멍이 형성되어 있는 원형 중심부의 직경의 ±10 ㎜인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 성막시의 막 두께의 변동을 보다 낮게 억제할 수 있다. 상기 제1 RF 전극의 직경은, 상기 원형 중심부의 직경과 같은 것이 특히 바람직하다. 이렇게 하면, 성막시의 막 두께의 변동을 한층 더 낮게 억제할 수 있다.

도 1은 서셉터(10)의 종단면도.
도 2는 제2 RF 전극(32)의 평면도.
도 3은 서셉터(10)를 설치한 플라즈마 여기 화학 증착 장치(50)의 개략 설명도.
도 4는 다른 실시형태의 제2 RF 전극(32)의 평면도.
도 5는 다른 실시형태의 제2 RF 전극(32)의 평면도.
도 6은 다른 실시형태의 서셉터의 종단면도.
도 7은 다른 실시형태의 서셉터의 종단면도.
도 8은 종래의 서셉터(110)의 종단면도.
도 9는 종래의 원환상 RF 전극(132)의 평면도.

본 발명의 적합한 실시형태를 이하에 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 서셉터(10)의 종단면도, 도 2는 제2 RF 전극(32)의 평면도이다. 또한 설명중, 상하좌우를 이용하는 경우가 있는데, 이것은 상대적인 위치 관계를 나타내는 데 이용하는 것뿐이기 때문에, 예컨대 상을 하로, 좌를 우로 치환하여도 상관없다.

서셉터(10)는, 반도체 등을 제조하는 장치의 부품으로서 이용되는 것이며, 예컨대 정전 척이나 세라믹 히터 등을 들 수 있다. 이 서셉터(10)는, 표면이 웨이퍼 배치면(20a)인 원반형상의 세라믹스 기체(20)에, 웨이퍼 배치면(20a)에 가까운 측부터 순서대로 제1 RF 전극(31), 제2 RF 전극(32) 및 히터 전극(33)을 매설한 것이다. 또한, 서셉터(10)는, 웨이퍼 배치면(20a)과는 반대측의 면(이면)에 통형상의 샤프트(40)가 접합되어 있다.

세라믹스 기체(20)는, 질화알루미늄이나 알루미나 등으로 대표되는 세라믹 재료로 이루어지는 원반형상의 플레이트이다.

제1 RF 전극(31)은, Mo 메시나 W 메시 등으로 대표되는 원형상의 금속 메시이다. 제1 RF 전극(31)에는, 제1 단자(36)를 통해 제1 급전 막대(38)가 접속되어 있다. 제1 급전 막대(38)는, 제2 RF 전극(32)을 비접촉인 상태로 관통하여, 샤프트(40)의 내부를 통과하여 도시하지 않는 제1 고주파 전원에 접속되어 있다.

제2 RF 전극(32)은, 세라믹스 기체(20) 중 제1 RF 전극(31)과는 상이한 깊이로 매설되어 있다. 이 제2 RF 전극(32)은, Mo 메시나 W 메시 등으로 대표되는 원형상의 금속 메시이며, 제1 RF 전극(31)보다 직경이 크다. 또한 제2 RF 전극(32)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 원형상의 중심부(32a)와 링형의 외주부(32b)를 나누는 가상 경계(32c)를 갖고 있다. 중심부(32a)는, 세라믹스 기체(20)를 평면도로 봤을 때 제1 RF 전극(31)과 중첩되는 부분이다. 이 중심부(32a)에는, 개구 면적이 9.42 ㎟ 내지 25.13 ㎟의 복수의 구멍(32d)이 분산되어 형성되어 있다. 제1 RF 전극(31)의 직경과 제2 RF 전극(32)의 중심부(32a)의 직경은 동일한 것이 바람직하지만, 양자의 직경의 차를 ±10 ㎜로 하여도 좋다. 복수의 구멍(32d)은, 개구 형상이 모두 육각형이며, 규칙적으로 나열되어 있다. 또한 구멍(32d)끼리의 사이의 전극 폭(w)은 3 ㎜ 내지 7 ㎜이다. 제2 RF 전극(32)에는, 제2 단자(37)를 통해 제2 급전 막대(39)가 접속되어 있다. 제2 급전 막대(39)는, 샤프트(40)의 내부를 통과하여 도시하지 않는 제2 고주파 전원에 접속되어 있다.

히터 전극(33)은, 세라믹스 기체(20)의 중앙 부근에 배치된 일단으로부터, 단일 연속선의 요령으로 세라믹스 기체(20)의 대략 전역에 배선된 후 중앙 부근에 배치된 타단에 이르도록 형성되어 있다. 히터 전극(33)의 재료로서는, Mo, W, Nb 등의 고융점 도전 재료가 바람직하다. 또한 도시하지 않지만, 히터 전극(33)의 일단과 타단에는 각각 급전 막대가 접속되고, 각 급전 막대는 샤프트(40)의 내부를 통과하여 히터용 전원에 접속되어 있다.

샤프트(40)는, 세라믹스 기체(20)와 동일한 재료로 제작된 통형상 부재이며, 일단이 세라믹스 기체(20)에 접합되어 있다.

다음에, 샤프트(40)가 접합된 서셉터(10)(샤프트를 갖는 서셉터)의 제조예에 대해서 설명한다. 우선, 세라믹스 기체(20)의 원료가 되는 세라믹스 원료분을 준비하고, 그 세라믹스 원료분을 가압하여 원판형의 제1 내지 제4 세라믹스 성형체를 제작한다. 제1 내지 제4 세라믹스 성형체는, 최종적으로 적층되어 세라믹스 기체(20)가 되는 것이다. 다음에 제1 세라믹스 성형체와 제2 세라믹스 성형체 사이에 제1 단자(36)를 붙인 제1 RF 전극(31)을 배치하고, 제2 세라믹스 성형체와 제3 세라믹스 성형체 사이에 제2 단자(37)를 붙인 제2 RF 전극(32)을 배치하며, 제3 세라믹스 성형체와 제4 세라믹스 성형체 사이에 히터 전극(33)을 배치하고, 이들의 성형체를 가압하여 적층 성형체로 한다. 계속해서, 그 적층 성형체를 핫프레스 소성하여, 세라믹스 기체(20)로 한다. 계속해서, 세라믹스 기체(20)의 이면으로부터 각 단자(36, 37)를 향해 구멍을 뚫어 각 단자(36, 37)를 구멍 내에 노출시킨다. 계속해서, 서셉터(10)의 중앙에 샤프트(40)를 접합한다. 접합은, 납 접합이어도 좋고 고상 접합(확산 접합 등)이어도 좋으며 고액(固液) 접합이어도 좋다. 그 후, 샤프트(40)의 내부에서, 각 급전 막대(38, 39)를 각 단자(36, 37)에 접속한다.

다음에, 샤프트를 갖는 서셉터의 사용예에 대해서 설명한다. 도 3은 샤프트를 갖는 서셉터를 설치한 플라즈마 여기 화학 증착 장치(50)의 개략 설명도이다. 플라즈마 여기 화학 증착 장치(50)의 챔버(52)의 내부에, 웨이퍼 배치면(20a)에 웨이퍼(W)가 배치된 샤프트를 갖는 서셉터를 설치한다. 구체적으로는, 샤프트(40)의 단부를 챔버(52)의 바닥면에 기밀(氣密)하게 되도록 설치한다. 이것에 의해, 샤프트(40)의 내부는, 챔버(52)의 내부와 차단된 상태가 된다. 챔버(52)의 천정에는, 서셉터(10)에 대향하는 위치에 대향 전극(54)이 설치되어 있다. 그리고, 서셉터(10)에 배치된 웨이퍼(W)가 정해진 온도가 되도록 히터 전극(33)에 전력을 공급한다. 또한, 챔버(52)의 가스 배출구(52a)에 잇는 진공 펌프에 의해, 챔버(52)의 내부를 정해진 진공도가 될 때까지 감압한다. 그 후, 챔버(52)의 가스 도입구(52b)로부터 원하는 막을 제작하기 위한 원료 가스를 도입하고, 챔버(52)의 내부 압력이 정해진 압력이 되도록 조정한다. 그리고, 제1 RF 전극(31)과 대향 전극(54) 사이 및 제2 RF 전극(32)과 대향 전극(54) 사이에, 각각 상이한 고주파 전력을 공급한다. 그렇게 하면, 대향 전극(54)과 서셉터(10) 사이에 플라즈마가 발생하여, 웨이퍼(W) 표면에 원하는 박막이 생성된다.

본 발명의 서셉터에서, 상기 세라믹스 기체를 평면도로 봤을 때에 상기 제1 RF 전극의 직경은, 상기 제2 RF 전극 중 상기 복수의 구멍이 형성되어 있는 원형 중심부의 직경의 ±10 ㎜인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 성막시의 막 두께의 변동을 보다 낮게 억제할 수 있다. 상기 제1 RF 전극의 직경은, 상기 원형 중심부의 직경과 동일한 것이 특히 바람직하다. 이렇게 하면, 성막시의 막 두께의 변동을 한층 더 낮게 억제할 수 있다.

이상 설명한 본 실시형태의 서셉터(10)에 의하면, 플라즈마 여기 화학 증착 장치(50)에 설치함으로써, 특히 서셉터 중심부에서의 플라즈마 특성을 균질화할 수 있기 때문에, 웨이퍼 중심부에 균질한 처리를 실시할 수 있다. 이 때문에 종래와 같이 성막시에 2개의 RF 전극의 중첩되어 있는 부분이 막에 전사되어 막 두께에 변동이 생기는 경우가 없다. 또한, 각 RF 전극(31, 32)에 인가하는 전류의 주파수나 파워를 변동시킴으로써 웨이퍼 중심부와 웨이퍼 외주부의 막 두께나 에칭 깊이의 변동을 억제할 수 있고, 의도적으로 한 쪽의 막 두께를 얇게 하거나 한 쪽의 에칭 깊이를 깊게 할 수도 있다.

또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 전혀 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지의 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.

예컨대 전술한 실시형태에서는, 복수 구멍의 개구 형상을 육각형으로 했지만, 특별히 이것에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 도 4에 도시하는 바와 같이 개구형상을 원형의 구멍(32e)으로 하여도 좋고, 도 5에 도시하는 바와 같이 개구 형상을 삼각형의 구멍(32f)으로 하여도 좋다. 어느 구멍(32e, 32f)이나 개구 면적은 9.42 ㎟ 내지 25.13 ㎟이며, 규칙적으로 나열되어 있다. 또한 구멍(32e)끼리의 사이의 전극 폭(w')도, 구멍(32f)끼리의 사이의 전극 폭(w")도 3 ㎜ 내지 7 ㎜이다. 단, 성막시의 막 두께의 변동을 억제하는 효과는, 육각형이 가장 높고, 삼각형이 다음으로 높다.

전술한 실시형태에서는, 세라믹스 기체(20) 중 웨이퍼 배치면(20a)에 가까운 측부터 순서대로 제1 RF 전극(31), 제2 RF 전극(32)을 설치했지만, 도 6에 도시하는 바와 같이, 세라믹스 기체(20) 중 웨이퍼 배치면(20a)에 가까운 측부터 순서대로 제2 RF 전극(32), 제1 RF 전극(31)을 설치하여도 좋다. 이 경우, 제2 급전 막대(39)는 제1 RF 전극(31)을 비접촉인 상태로 관통하고 있다. 이와 같이 하여도, 전술한 실시형태와 같은 효과가 얻어진다.

전술한 실시형태에서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 세라믹스 기체(20) 중 웨이퍼 배치면(20a)의 외주에 포커스링(도시 생략)을 얹을 수 있도록 단차(20b)를 형성하여도 좋다. 포커스링은, 그 표면이 웨이퍼 배치면(20a)과 동일한 높이가 되도록 설계되어 있다. 이러한 포커스링을 단차(20b)에 배치함으로써, 세라믹스 기체(20)의 단차면은 플라즈마가 직접 접촉하는 경우가 없기 때문에 플라즈마로부터 보호된다. 또한, 포커스링은, 사용에 수반하여 플라즈마에 의해 열화되지만, 열화된 경우에는 새로운 것으로 교환하면 된다. 이러한 서셉터에서는, 포커스링의 유전율이 세라믹스 기체(20)의 유전율과 상이하거나, 세라믹스 기체(20)가 단차(20b)를 갖고 있거나 함으로써, 단일의 고주파 전력을 하나의 RF 전극에 인가한 경우에는 웨이퍼의 외주부와 중앙부에서 플라즈마 특성에 차이가 생기기 쉽다. 이 때문에 웨이퍼 전체에서 균일한 막 두께 또는 균일한 에칭 깊이가 얻어지지 않는 경우가 많다. 그러나, 도 7의 서셉터에서는, 제1 RF 전극(31)과 제2 RF 전극(32)에 상이한 고주파 전력을 부여함으로써, 균일한 막 두께나 균일한 에칭 깊이를 얻을 수 있다.

전술한 실시형태에서, 세라믹스 기체(20)의 내부에 정전 전극을 매설하여도 좋다. 이렇게 하면, 정전 전극에 직류 전력을 인가함으로써, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 배치면(20a)에 흡착할 수 있다.

[실시예]

[샤프트를 갖는 서셉터의 제조 수순]

우선, 세라믹스 기체(20)의 원료로서 질화알루미늄 원료분을 준비하고, 그 원료분을 200 kgf/㎠의 압력으로 일축 가압 성형함으로써 원판형의 제1 내지 제4 세라믹스 성형체를 제작하였다. 제1 내지 제4 세라믹스 성형체는, 최종적으로 적층되어 세라믹스 기체(20)가 되는 것이다. 다음에, 제1 세라믹스 성형체와 제2 세라믹스 성형체 사이에 제1 단자(36)를 붙인 Mo 메시제의 제1 RF 전극(31)을 배치하고, 제2 세라믹스 성형체와 제3 세라믹스 성형체 사이에 제2 단자(37)를 붙인 Mo 메시제의 제2 RF 전극(32)을 배치하며, 제3 세라믹스 성형체와 제4 세라믹스 성형체 사이에 히터 전극(33)을 배치하고, 이들을 적층하며, 200 kgf/㎠의 압력으로 일축 가압 성형함으로써, 적층 성형체로 하였다. 계속해서, 그 적층 성형체를 핫프레스 소성하여, 세라믹스 기체(20)로 하였다. 핫프레스 소성은, 프레스 압력을 200 kgf/㎠, 소성 온도를 1920℃, 소성 온도에서의 유지 시간을 4시간으로 하여 실시하였다. 또한 소성 분위기는, 실온부터 1000℃까지는 진공으로 하고, 1000℃부터 핫프레스 소성 온도에 이를 때까지의 사이 및 그 핫프레스 소성 온도로 유지하는 동안은, 1.5 kgf/㎠의 질소 가스를 도입하였다. 계속해서, 세라믹스 기체(20)의 이면으로부터 각 단자(36, 37)를 향해 구멍을 뚫어 각 단자(36, 37)를 구멍 내에 노출시켰다. 계속해서, 세라믹 기체(20)의 이면 중앙에 질화알루미늄제의 샤프트(40)를 확산 접합하였다. 그 후, 샤프트(40)의 내부에서, 각 급전 막대(38, 39)를 각 단자(36, 37)에 접속하였다. 또한 서셉터(10)의 사이즈는, 직경 330 ㎜, 두께 15 ㎜로 하였다.

[실험예 1 내지 18]

실험예 1 내지 18로서, 표 1에 나타내는 제2 RF 전극(32)을 구비한 샤프트를 갖는 서셉터를 제작하였다. 또한 제1 RF 전극(31)은 직경 155 ㎜, 제2 RF 전극(32)은 전체인 직경 315 ㎜, 제2 RF 전극(32)의 중심부(32a)의 직경은 155 ㎜로 하였다. 그리고, 각 실험예의 샤프트를 갖는 서셉터를 도 3에 도시하는 바와 같이 플라즈마 여기 화학 증착 장치(50)에 설치하고, 서셉터(10)에 Si 웨이퍼를 얹고, SiH₄, O₂, N₂, Ar의 혼합 가스를 원료 가스로 하여, Si 웨이퍼상에 실리카막을 형성하였다. 이 때, 제1 RF 전극에는 13.56 MHz에서 800 W의 전력을 공급하고, 제2 RF 전극(32)에는 800 kHz에서 400 W의 전력을 공급하였다. 증착 프로세스는, 분위기압 70 Pa, 히터 온도 510℃에서 실시하였다. 얻어진 실리카막의 막 두께를 Si 웨이퍼상의 미리 정한 복수의 포인트로 측정하고, 막 두께의 최대값에 대한, 막 두께의 최대값과 막 두께의 최소값의 차의 비율(%)을 막 두께 변동으로 하였다. 또한, 막 두께 변동이 6% 이하의 것을 양호(○)로 평가하고, 6%를 초과하는 것을 불량(×)으로 평가하였다. 이들의 결과도 표 1에 나타낸다.

[표 1]

표 1로부터 명백한 바와 같이, 구멍의 개구 형상에 상관없이, 구멍끼리의 사이의 전극 폭이 3 ㎜ 내지 7 ㎜일 때에 막 두께 변동을 낮게 억제할 수 있었다. 구멍끼리의 사이의 전극 폭이 8 ㎜인 경우에는, 구멍끼리의 사이의 전극 폭이 실리카막에 전사되어 버렸다. 한편, 구멍끼리의 사이의 전극 폭이 2 ㎜인 경우에는, 구멍끼리의 사이의 전극이 기능을 다하지 않고, 제2 RF 전극(32)의 원형상의 중심부(32a)를 도려내어 큰 개구로 한 경우와 같이, 막 두께 변동이 커졌다. 또한, 막 두께 변동은, 구멍의 개구 형상이 육각형일 때에 가장 작고, 다음으로 3각형일 때에 작았다.

[실험예 19 내지 24]

실험예 1 내지 18 중에서 가장 막 두께 변동이 작았던 실험예 11에 대해서, 최적화를 더 검토하였다. 즉, 실험예 19 내지 24에서는, 표 2에 나타내는 바와 같이, 구멍끼리의 사이의 전극 폭을 4 ㎜로 고정하고, 구멍의 개구 면적을 6.28 ㎟ 내지 28.27 ㎟의 범위에서 변동시켜, 실험예 1 내지 18과 같은 성막을 행했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 또한 실험예 21은 실험예 11과 동일하다.

[표 2]

표 2로부터 명백한 바와 같이, 구멍의 개구 면적은 9.42 ㎟ 내지 25.13 ㎟일 때에 막 두께 변동을 낮게 억제할 수 있었다.

[실험예 25 내지 31]

실험예 25 내지 31에서는, 표 3에 나타내는 바와 같이, 제2 RF 전극(32)의 구멍의 형상을 실험예 11의 조건으로 고정하고, 제1 RF 전극(31)의 직경을 144 ㎜ 내지 166 ㎜의 범위에서 변동시켜, 실험예 1 내지 18과 같은 성막을 행하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다. 또한 실험예 28은 실험예 11과 동일하다.

[표 3]

표 3으로부터 명백한 바와 같이, 제1 RF 전극(31)의 직경이 제2 RF 전극(32)의 중심부(32a)의 직경과 동일한 경우에 막 두께 변동은 가장 작아졌다. 또한, 제1 RF 전극(31)의 직경이 제2 RF 전극(32)의 중심부(32a)의 직경의 ±10 ㎜의 범위 내이면, 막 두께 변동을 6% 이하로 억제할 수 있었다.

[실험예 32]

실험예 1 내지 31에서는, 도 1에 도시하는 타입의 서셉터(10)를 제작했지만, 실험예 32에서는, 도 6에 도시하는 타입의 서셉터, 즉 웨이퍼 배치면(20a)에 가까운 측부터 순서대로 제2 RF 전극(32), 제1 RF 전극(31)이 매설된 서셉터를 제작하였다. 제2 RF 전극(32)의 구멍의 개구 형상, 개구 면적, 구멍끼리의 사이의 전극 폭은 표 4에 나타낸 바와 같다. 이 실험예 32에 대해서도, 실험예 1 내지 18과 같은 성막을 행하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.

[표 4]

표 4로부터 명백한 바와 같이, 도 6에 도시하는 타입의 서셉터여도, 도 1에 도시하는 타입의 서셉터(10)와 같이, 막 두께 변동을 낮게 억제할 수 있었다.

본 출원은, 2012년 11월 6일에 출원된 미국 가출원 61/722900호를 우선권 주장의 기초로 하고 있고, 인용에 의해 그 내용 전체가 본 명세서에 포함된다.

본 발명은, 웨이퍼를 배치하는 서셉터에 이용할 수 있다.

10: 서셉터, 20: 세라믹스 기체, 20a: 웨이퍼 배치면, 20b: 단차, 31: 제1 RF 전극, 32: 제2 RF 전극, 32a: 중심부, 32b: 외주부, 32c: 가상 경계, 32d: 구멍, 32e: 구멍, 32f: 구멍, 33: 히터 전극, 36: 제1 단자, 37: 제2 단자, 38: 제1 급전 막대, 39: 제2 급전 막대, 40: 샤프트, 50: 플라즈마 여기 화학 증착 장치, 52: 챔버, 52a 가스 배출구, 52b: 가스 도입구, 54: 대향 전극, 110: 서셉터, 120: 세라믹스 기체, 131: 원형상 RF 전극, 132: 원환상 RF 전극, 134: 접속 회로, 136: 제1 외부 단자, 137: 제2 외부 단자, 138: 제1 리드선, 139: 제2 리드선, 140: 지지 부재.

Claims

웨이퍼 배치면을 구비한 세라믹스 기체와,
상기 세라믹스 기체에 매설된 원형상의 제1 RF 전극과,
상기 세라믹스 기체 내 상기 제1 RF 전극과는 상이한 깊이로 매설되고, 상기 제1 RF 전극보다 직경이 큰 원형상의 제2 RF 전극
을 구비한 서셉터로서,
상기 세라믹스 기체를 평면도로 봤을 때에 상기 제2 RF 전극 중 상기 제1 RF 전극과 중첩되는 부분에는, 개구 면적이 9.42 ㎟ 내지 25.13 ㎟의 복수의 구멍이 분산되어 형성되고, 상기 구멍끼리의 사이의 전극 폭이 3 ㎜ 내지 7 ㎜로 되어 있는 것인 서셉터.
제1항에 있어서, 상기 복수의 구멍은, 개구 형상이 모두 동일하고, 규칙적으로 나열되어 있는 것인 서셉터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 구멍은, 개구 형상이 삼각형상 또는 육각형상인 것인 서셉터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹스 기체를 평면도로 봤을 때에 상기 제1 RF 전극의 직경은, 상기 제2 RF 전극 내 상기 복수의 구멍이 형성되어 있는 원형 중심부의 직경의 ±10 ㎜인 것인 서셉터.
제4항에 있어서, 상기 세라믹스 기체를 평면도로 봤을 때에 상기 제1 RF 전극의 직경은, 상기 원형 중심부의 직경과 동일한 것인 서셉터.
제1항에 있어서, 상기 복수의 구멍은, 개구 형상이 모두 동일하고 삼각형상 또는 육각형상이며, 규칙적으로 나열되어 있고,
상기 세라믹스 기체를 평면도로 봤을 때에 상기 제1 RF 전극의 직경은, 상기 제2 RF 전극 내 상기 복수의 구멍이 형성되어 있는 원형 중심부의 직경과 동일한 것인 서셉터.