KR19990009886U - 다전압 인가가 가능한 반도체의 플라즈마 증착장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 RF전력이 인가되어 유입된 반응가스와 상호 작용되어 플라즈마를 발생하는 샤워헤드에 다 수개의 격벽을 형성하여 RF단자를 적어도 하나 이상 연결하여 다전압 인가가 가능한 반도체의 플라즈마 증착장치에 관한 것으로 종래의 플라즈마 증착장치는 웨이퍼에 형성되는 막의 균일도를 좌우하는 플라즈마 가스의 농도를 임의대로 조절할 수 없으므로써 RF전력이 인가되는 샤워 헤드의 중심부를 따라 플라즈마 가스가 집중되어 웨이퍼 중앙부의 증착량이 외주연보다 높게 형성되므로써 웨이퍼의 균일한 증착면을 형성하기 어려운 문제점이 있어왔던 바 본 고안은 플라즈마 증착장치의 RF전력이 인가되는 샤워 헤드에 각 결합부위가 절연되는 RF단자부를 다 수개 형성하여 각각의 RF단자부에 인가되는 RF전력의 세기를 임의로 조절가능케 하므로써 플라즈마 가스의 농도를 조절할 수 있도록 하고 이에 따라 웨이퍼에 증착되는 막을 균일하게 형성하는 잇점이 있는 다전압 인가가 가능한 반도체의 플라즈마 증착장치이다.

Description

다전압 인가가 가능한 반도체의 플라즈마 증착장치

본 고안은 다전압 인가가 가능한 반도체의 플라즈마 증착장치에 관한 것으로, 특히, RF(Radio frequency)전력이 인가되어 유입된 반응가스와 상호 작용되어 플라즈마를 발생하는 샤워헤드에 다 수개의 격벽을 형성하여 RF단자를 적어도 하나 이상 연결하므로써 다전압 인가가 가능한 반도체의 플라즈마 증착장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체의 원재료인 웨이퍼에 공정막을 형성하기 위하여 다양한 방식의 증착장치가 사용된다. 이러한 증착장치 가운데 특히 전기적 방전을 통하여 기체내에 화학반응을 일으켜 화학 기상 증착물을 형성시키는 플라즈마 증착장치는 비교적 낮은 온도에서 (대체로 300℃ 이하) 공정막을 증착할 수 있고 또 적정한 온도에서는 종래의 열 플라즈마보다 증착속도가 빠른 장점으로 인하여 많이 사용되고 있다.

도 1은 종래의 플라즈마 증착장치를 도시한 사용상태도로써 상부 일측에 반응가스가 유입되는 노즐(3)을 형성하고 하측에는 플라즈마 가스를 방출하는 배출관(미도시)을 형성하는 공정 챔버(1)와, 상기 노즐(3)의 하측에 설치되며 상부면에 방사상으로 분기되어 반응가스를 공정 챔버(1)내에 골고루 분산시키는 요철부(7)가 돌설된 안내관(9)을 형성하는 배플(5)과, 상기 반응가스가 통과되는 홀(13)을 다 수개 형성하고 RF단자(15)가 연결되어 RF전력이 인가됨에 따라 플라즈마를 방출하는 샤워 헤드(11)와, 상기 샤워 헤드(11)와 일정간격으로 이격되며 상부면에 웨이퍼(19)와 음극판(21)이 순차적으로 형성되는 지지대(17)로 구성된다.

이러한 종래의 플라즈마 증착장치의 증착과정을 설명하면 다음과 같다.

도면을 참조하면 노즐(3을 통하여 공정 챔버(1)내로 유입된 반응 가스는 유입 방향에 대하여 수직으로 설치된 배플(5)에 분사된다. 이렇게 배플(5)의 일측면에 분사된 반응 가스는 요철부(7)를 이루며 방사상으로 뻗어나간 다 수개의 안내관(9)을 따라 공정 챔버(1)내로 확산된다. 이러한 반응 가스는 다 수개의 홀(13)이 천공되며 RF전력이 인가되는 샤워 헤드(11)를 통과하면서 상호 반응하여 플라즈마 가스를 형성한다.

이렇게 생성된 플라즈마 가스는 샤워 헤드(11)와 일정간격으로 이격된 지지대(17)의 상부면에 설치된 웨이퍼(19)에 증착되어 공정막을 형성한다.

즉, RF전력이 가해지는 샤워 헤드(11)에서 웨이퍼(19)가 설치된 음극관(21)으로 RF전위차가 발생하여 플라즈마가 웨이퍼(21) 측으로 확산되어 웨이퍼(19)에 플라즈마 가스가 증착된다.

이때 상기 플라즈마 가스의 균일도는 반응가스의 농도와 인가되는 RF전압의 세기 및 샤워 헤드(11)와 배플(5)을 통과하는 반응 가스의 흐름속도에 따라 결정된다.

또한 이러한 플라즈마 가스의 균일도는 웨이퍼(21)에 증착되는 공정막의 균일도를 결정하는 중요한 요인이 된다.

그러나, 종래의 플라즈마 증착장치는 웨이퍼에 형성되는 막의 균일도를 좌우하는 플라즈마 가스의 농도를 임의대로 조절할 수 없으므로써 RF전력이 인가되는 샤워 헤드의 중심부를 따라 플라즈마 가스가 집중되어 웨이퍼 중앙부의 증착량이 외주연보다 높게 형성되므로써 웨이퍼의 균일한 증착면을 형성하기 어려운 문제점이 있어왔다.

본 고안의 목적은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로 플라즈마 증착장치의 RF전력이 인가되는 샤워 헤드에 각 결합부위가 절연되는 RF단자부를 다 수개 형성하여 각각의 RF단자부에 인가되는 RF전력의 세기를 임의로 조절가능케 하므로써 플라즈마 가스의 농도를 조절할 수 있도록 하는 다전압 인가가 가능한 반도체의 플라즈마 증착장치를 제공하는 데 있다.

따라서, 본 고안은 상기의 목적을 달성하고자, RF전력을 인가하여 웨이퍼를 증착하는 통상의 플라즈마 증착장치에 있어서, 일측에 RF전력이 인가되는 RF단자부가 형성되고 반응가스가 통과되는 다 수개의 홀이 천공되며 수평방향으로 면접되어 적어도 하나 이상 형성되는 플라즈마 생성부와, 각각의 플라즈마 생성부의 사이에 형성되어 상호 절연하는 절연막으로 이루어진 샤워 헤드를 포함하여 구성된다.

도 1은 종래의 플라즈마 증착장치를 도시한 사용상태도이고,

도 2는 종래의 플라즈마 증착장치에 사용되는 샤워 헤드의 정면도이고,

도 3은 본 고안의 플라즈마 증착장치를 도시한 사용상태도이고,

도 4는 본 고안의 플라즈마 증착장치에 사용되는 샤워 헤드의 정면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 공정 챔버3 : 노즐

5 : 배플7 : 요철부

9 : 안내관11,100 : 샤워 헤드

13,107 : 홀15,105 : RF단자부

17 : 지지대101 : 플라즈마 생성부

103 : 절연막

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 설명하겠다.

도 3은 본 고안의 플라즈마 증착장치를 도시한 사용상태도이고, 도 4는 본 고안의 플라즈마 증착장치에 사용된 샤워 헤드의 정면도이다.

공정 챔버(1)의 일측에 형성된 노즐(3)을 통하여 반응 가스가 유입되면서 공정 챔버(1)내에 설치된 배플(5)의 일측면에 분사된다. 이러한 반응 가스는 배플(5)의 상측면에 형성된 요철부(7)의 안내관(9)을 따라 방사상으로 분산된다.

따라서 반응 가스는 공정 챔버(1)내로 균일하게 확산되면서 RF전력이 인가된 샤워 헤드(100)의 홀(107)을 통과하며 상호 작용하여 플라즈마 가스를 생성한다. 이러한 플라즈마 가스는 RF 전위차에 의하여 샤워 헤드(100)에서 음극판(21)으로의 가스흐름이 형성된다.

이때 상기 샤워 헤드(100)는 다 수개의 플라즈마 생성부(101)가 수평방향으로 연이어 상호 면접되어 이루어지고 각 플라즈마 생성부(101)가 상호 면접되는 측면은 절연막(103)이 형성되어 절연된다.

또한 각각의 플라즈마 생성부(101)에는 RF단자부(105)가 형성되어 RF전력이 각각 인가된다. 따라서 웨이퍼(19)의 막을 균일하게 형성하기 위해서는 각 RF단자부(105)에 인가되는 RF전력의 세기를 조절하므로써 각 부위에 대한 플라즈마 가스의 농도를 균일하게 조절한다.

한편 상기 절연막 부위는 플라즈마 생성이 이루어지지 않는 공간이므로 샤워 헤드(100)에서 최소한의 면적만을 차지하도록 형성됨이 바람직하다. 따라서 각각의 플라즈마 생성부(101)가 상호 면접되어 형성하는 절연막의 면적을 최소화하도록 육각면체로 이루어진다.

본 고안의 플라즈마 증착장치에 의한 웨이퍼 막의 증착과정을 알아보면 다음과 같다.

도 3은 본 고안의 플라즈마 증착장치를 도시한 사용상태도이고, 도 4는 본 고안의 플라즈마 증착장치에 사용되는 샤워 헤드의 정면도이다.

노즐(3)을 통하여 공정 챔버(1)내로 유입된 반응 가스는 배플(5)의 안내관(9)을 거쳐 샤워 헤드(100)로 전달된다. 이러한 샤워 헤드(100)에는 RF전력이 인가되는 RF단자부(105)가 다 수개 형성되고 RF단자부(105)가 형성된 각각의 플라즈마 생성부(101)는 상호 절연막(103)으로 절연되므로써 간섭없이 각 RF단자부(105)에 인가되는 전력의 세기를 조절하여 생성되는 플라즈마 가스의 농도를 임의로 조절한다.

즉, 플라즈마 가스의 밀도가 높은 웨이퍼(19)의 중앙부에 대응되는 플라즈마 생성부(101)에서의 RF전력의 세기는 감소시키는 한편 플라즈마 가스의 밀도가 낮은 웨이퍼(19)의 외주연과 대응되는 플라즈마 생성부(101)에서의 RF전력의 세기는 증가시키므로써 각각의 플라즈마 생성부(101)에 다 수개 형성된 홀(107)을 거쳐 유입되는 반응 가스와 상호 작용하여 발생하는 플라즈마 가스의 농도가 각 부위에서 적절하게 조절되어 웨이퍼(19)의 막에 증착되는 플라즈마 가스의 량을 균일하게 유지한다.

이렇게 각각의 플라즈마 생성부(101)에서 RF전력의 세기를 조절하므로써 유입된 반응 가스와 샤워 헤드(100)간의 작용에 의한 플라즈마 가스의 농도를 균일하게 유지하고 이에 웨이퍼(19)의 공정막도 균일하게 증착된다.

상기에서 상술된 바와 같이, 본 고안은 RF전력이 인가되는 샤워 헤드에 각 결합부위가 절연되며 RF단자부가 형성된 플라즈마 생성부가 적어도 하나 이상 형성되어 각각의 RF단자부에 인가되는 RF전력의 세기를 임의로 조절가능케 하므로써 웨이퍼의 균일한 막을 형성하는 잇점이 있다.

Claims (2)

1. RF전력을 인가하여 웨이퍼(19)를 증착하는 통상의 플라즈마 증착장치에 있어서,

   일측면의 소정부위에 RF전력이 인가되는 RF단자부(105)를 형성하고 전체면에 반응가스가 통과되는 다 수개의 홀(107)이 천공되며 수평방향으로 면접되어 적어도 하나 이상 형성되는 플라즈마 생성부(101)와,

   각각의 플라즈마 생성부(101)의 사이에 형성되어 상호 절연하는 절연막(103)으로 이루어진 샤워 헤드(100)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다전압 인가가 가능한 반도체의 플라즈마 증착장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 플라즈마 생성부(101)가 육각면체로 형성되는 것을 특징으로 하는 다전압 인가가 가능한 반도체의 플라즈마 증착장치.