KR20010110903A - 확산기를 구비한 ｃｖｄ 장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상부가 개방된 챔버와; 상기 챔버를 덮는 챔버리드와; 상기 챔버 내에 위치하며 글라스 기판이 안착되어지는 서셉터와; 상기 챔버와 챔버리드에 의해 형성되는 공간을 수평분할하도록 설치되고 그 상부공간과 하부공간을 서로 연결하는 복수개의 구멍을 가지는 확산기와; 상기 확산기와 소정간격 이격되어 상기 챔버리드와 상기 확산기 사이에 설치되는 전극판과; 상기 확산기와 상기 전극판 사이에 차단 공간이 형성되도록 상기 확산기와 상기 전극판 사이에 개재되어 설치되는 오링과; 상기 확산기의 구멍을 통하여 상기 챔버내로 기체가 흘러들어가도록 상기 전극판과 상기 확산기 사이의 공간에 외부로부터 기체를 주입시키기 위한 기체 주입관을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 상기 전극판에는 성막이 되지 않기 때문에, 종래와 같이 샤워헤드에 성막된 필름이 온도차이로 인해 박리됨으로써 생기는 미세입자의 발생을 줄일 수 있다. 또한, 상기 확산기는 세라믹으로 제조되기 때문에 플라즈마에 의한 아크 발생이 방지되어 플라즈마를 이용한 챔버 크리닝시에도 전극의 손상이 감소된다.

Description

확산기를 구비한 ＣＶＤ 장비 {Chemical vapor deposition equipment having a diffuser}
본 발명은 CVD(chemical vapor deposition) 장비에 관한 것으로서 특히, 반응공간에 미세입자가 형성되거나, 플라즈마 공정시 플라즈마 전극에서 아크가 발생하는 것을 방지하기 위하여 부도체로 이루어진 확산기(diffuser)를 구비한 CVD 장비에 관한 것이다.
TFT - LCD(thin film transistor liquid crystal display)와 같은 반도체 소자 제조 공정에 있어서 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)막은 일반적으로 평판전극의 샤워헤드(showerhead) 방식으로 증착된다. 이 때 플라즈마 형성시에 전극에서 아크(arc)가 발생하며 또한 전극에 증착된 필림이 누적되면 열팽창율의 차이로 미세입자가 박리되어 반도체 장치에 불량을 유발하게 된다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 평판전극 샤워헤드방식의 PECVD 장비를 설명하기 위한 개략도들이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 외부와 차단되는 반응 공간은 반응기에 의해 제공된다. 여기서, 반응기는 하부는 챔버(10)로, 상부는 챔버리드(chamber lid; 20)로 구성된다. 반응 공간과 외부와의 효과적인 차단을 위해 챔버리드(20)와 챔버(10)의 결합부위에는 O-링(30)이 설치된다.
챔버(10)의 측벽에는 슬롯밸브(slot valve, 60)가 설치되어 있으며, 로드락부(미도시)로부터 챔버(10)내로 글라스 기판(50)을 이송시키기 위해서는 슬롯밸브(60)를 열어야 한다. 챔버(10)의 내부에는 서셉터(Susceptor, 40)가 설치되어 있으며, 여기에 글라스 기판(50)이 안착된다. 서셉터(40)는 서셉터 이송수단(45)에 의해 상하로 이동시킬 수 있다. 서셉터(40) 내부에는 안착되는 글라스 기판(50)을 가열시키기 위한 히터(미도시)가 장착된다.
반응기 내에 기체를 주입하기 위한 기체 주입관(80a)은 샤워헤드(showerhead, 70)에 연결된다. 샤워헤드(70)는 글라스 기판(50)에 대향하는 면에는 복수개의 분사공(70a)이 형성되어 있으며, 기체 주입관(80a)에 의해 샤워헤드(70)로 공급된 기체는 분사공(70a)을 통하여 글라스 기판(50)의 전 표면에 균일하게 분사된다. 주입된 기체는 기체 배기관(80b)을 통하여 배기된다.
샤워헤드(70)는 플라즈마 전극의 역할도 동시에 수행할 수 있도록 RF 전력공급원에 연결되고, 서셉터(40)는 접지된다. 샤워헤드(70)는 플라즈마 전극의 역할도 수행해야 하므로 도전체 예컨대, 알루미늄으로 이루어져 있다. 여기서, 플라즈마에 의한 아크(arc)의 발생이나 표면보호를 위해 통상 그 표면은 양극화처리(anodizing)된다.
반응기 내에서 박막증착공정이 진행될 경우에는 샤워헤드(70)의 표면에도 박막이 다소 증착된다. 이때, 샤워헤드(70)와 이에 증착된 박막의 열팽창계수의 차이로 인하여 증착된 박막에 열응력(thermal stress)이 생기고, 이에 의하여 박막이 일부 박리됨으로써 원하지 않는 미세입자가 발생하게 된다. 통상, 반응기의 내벽이나 샤워헤드(70)의 표면에 박막이 어느 정도 증착되면, 이 박막을 제거하기 위하여 샤워헤드(70)에 RF 전력을 인가하여 플라즈마, 예컨대 NF3플라즈마 식각을 행한다.
그러나, 이러한 플라즈마 식각과정이나 제조 장치의 기타 작동 과정에서 양극화 처리된 부분이 손상을 받게 된다. 이렇게 양극화 처리된 부분이 손상되면, 나중에 플라즈마 분위기에서 공정을 수행할 경우에 아크가 발생하게 되어 증착되는 박막의 막질이 저하될 뿐만 아니라 미세입자가 발생하게 될 소지가 많아지게 된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반응기에서의 미세입자의 발생원을 제거하고, 아크 발생이나 기타 오염원의 발생을 감소시킬 수 있는 반도체 소자 제조 장치를 제공하는 데 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 평판전극 샤워헤드방식의 PECVD 장비를 설명하기 위한 개략도들;
도 2는 본 발명에 따른 CVD 장비를 설명하기 위한 개략도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >
10, 110: 챔버 20, 120: 챔버리드(chamber lid)
30, 130a, 130b: O-링 40, 140: 서셉터
45, 145: 서셉터 이송수단 50, 150: 글라스 기판(glass substrate)
60, 160: 슬롯밸브 70: 샤워헤드
170: 확산기 80a, 180a: 기체 주입관
80b, 180b: 기체 배기관 190: 플라즈마 전극
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 의한 반도체 소자 제조장치는, 상부가 개방된 챔버와; 상기 챔버를 덮는 챔버리드와; 상기 챔버 내에 위치하며 글라스 기판이 안착되어지는 서셉터와; 상기 챔버와 챔버리드에 의해 형성되는 공간을 수평분할하도록 설치되고 그 상부공간과 하부공간을 서로 연결하는 복수개의 구멍을 가지는 확산기와; 상기 확산기와 소정간격 이격되어 상기 챔버리드와 상기 확산기 사이에 설치되는 전극판과; 상기 확산기와 상기 전극판 사이에 차단 공간이 형성되도록 상기 확산기와 상기 전극판 사이에 개재되어 설치되는 오링과; 상기 확산기의 구멍을 통하여 상기 챔버내로 기체가 흘러들어가도록 상기 전극판과 상기 확산기 사이의 공간에 외부로부터 기체를 주입시키기 위한 기체 주입관을 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전극판은 알루미늄 또는 스테인레스강으로 이루어지고, 상기확산기는 세라믹이나 석영같은 부도체로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CVD 장비를 설명하기 위한 개략도이다. 구체적으로, 챔버(110)는 상부가 개방되며, 확산기(170)가 개방부를 덮는다. 여기서, 확산기(170)에는 챔버(110)의 내부를 노출시키는 복수개의 구멍이 형성되어 있으며, 챔버(110)와 확산기(170)의 결합 부위에는 O-링(130b)이 설치된다. 확산기(170)는 평판의 형상을 가지며, 세라믹이나 석영으로 이루어진다. 확산기(170) 및 챔버(110)에 의해 형성되는 공간이 반응공간을 이룬다. 확산기(170) 상부에는 확산기(170)와 수mm 간격만큼 이격되어 전극판(190)이 설치되며, 확산기(170)와 전극판(190) 사이에 진공을 유지하기 위해 확산기(170)와 전극판(190) 사이에 O-링(130c)이 설치된다. 통상 전극판(190)은 알루미늄이나 스테인레스 강으로 이루어 진다.
챔버(110)의 측벽에는 슬롯밸브(160)가 설치되어 있으며, 로드락부(미도시)로부터 챔버(110) 내로 글라스 기판(150)을 이송시키기 위해서는 슬롯밸브(160)를 열어야 한다. 챔버(110)의 내부에는 서셉터(140)가 설치되어 있으며, 여기에 글라스 기판(150)이 안착된다. 서셉터(140)는 서셉터 이송수단(145)에 의해 상하로 이동시킬 수 있다. 서셉터(140) 내부에는 글라스 기판(150)을 가열시키기 위한 히터(미도시)가 장착된다.
챔버(110)는 챔버리드(120)에 의해 덮혀지며, 확산기(170) 및 전극판(190)은챔버(110)와 챔버리드(120)에 의해 형성되는 공간 내에 설치된다. 여기서, 챔버리드(120)는 그 내부에 히터(120a)와 수냉관(120b)을 구비한다. 히터(120a)와 수냉관(120b)은 반응공간을 적절한 온도로 유지시키기 위한 것이다. 챔버리드(120)와 챔버(110)의 결합부위에는 O-링(130a)이 설치되어 있다.
기체 주입관(180a)에 의해 외부로부터 전극판(190)과 확산기(170) 사이의 공간에 기체가 주입된다. 이와 같이 상기 기체 주입관(180a)에 의해 공급된 기체는 확산기(170)의 구멍을 통하여 글라스 기판(150)의 전 표면에 균일하게 분사된다. 반응공간 내의 기체는 기체 배기관(180b)을 통하여 배기된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 플라즈마는 확산기(170)와 챔버(110)로 이루어진 공간 내에만 형성된다. 그런데, 통상 반도체 소자 제조 과정에서 확산기(170)에 증착되는 박막과 확산기(170) 사이의 열팽창계수 차이는 알루미늄 재질 상에 박막이 증착된 경우보다 작으므로, 박막의 박리현상이 종래보다 덜 발생한다. 따라서, 미세입자의 발생을 줄일 수 있다.
일반적으로, Na+, Ca++과 같은 이온들은 산화막등에서 유동전하(mobile charge)의 역할을 하기 때문에 반도체 장치의 신뢰성을 떨어뜨린다. 그런데, 확산기(120)를 이루는 세라믹이나 석영을 세정함에 있어서는 통상 불산 등의 화학용액을 사용하기 때문에 인체나 환경에 존재하는 Na+, Ca++등으로 인한 박막의 오염이 감소되고, 또한 수분기 등과 같은 탈기체(outgasing)의 근원을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 플라즈마가 확산기(170)와 챔버(110)로 이루어진 공간 내에만 형성되고 전극판(190)에는 성막이 되지 않기 때문에, 종래와 같이 샤워헤드에 성막된 필름이 온도차이로 인해 박리됨으로써 생기는 미세입자의 발생을 줄일 수 있다. 또한, 확산기(170)는 세라믹으로 제조되기 때문에 플라즈마에 의한 아크 발생이 방지되어 플라즈마를 이용한 챔버 크리닝시에도 전극의 손상이 감소된다.
그리고, 불산을 이용하여 확산기(170)를 클리닝함으로써 청정도를 유지할수 있으며, 성막되는 필름과 확산기(170)의 열팽창율이 비슷하기 때문에 열변화에 따른 필름의 박리가 억제되어 플라즈마 클리닝주기를 연장할 수 있다. 따라서, 생산성이 향상된다.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (4)

  1. 상부가 개방된 챔버;
    상기 챔버를 덮는 챔버리드;
    상기 챔버 내에 위치하며 글라스 기판이 안착되어지는 서셉터;
    상기 챔버와 챔버리드에 의해 형성되는 공간을 수평분할하도록 설치되고 그 상부공간과 하부공간을 서로 연결하는 복수개의 구멍을 가지는 확산기;
    상기 확산기와 소정간격 이격되어 상기 챔버리드와 상기 확산기 사이에 설치되는 전극판;
    상기 확산기와 상기 전극판 사이에 차단 공간이 형성되도록 상기 확산기와 상기 전극판 사이에 개재되어 설치되는 오링; 및
    상기 확산기의 구멍을 통하여 상기 챔버내로 기체가 흘러들어가도록 상기 전극판과 상기 확산기 사이의 공간에 외부로부터 기체를 주입시키기 위한 기체 주입관을 구비하는 것을 특징으로 하는 CVD 장비.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 전극판이 알루미늄 또는 스테인레스강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CVD 장비.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 확산기가 부도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CVD 장비.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 부도체가 세라믹이나 석영인 것을 특징으로 하는 CVD 장비.
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