KR20020080954A - 냉벽 화학기상증착 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉벽 화학기상증착 방법을 사용하여 대상물의 표면에 선택적으로 박막을 성장시킴에 있어서, 웨이퍼의 상, 하면의 온도 차이로 인해 발생할 수 있는 불균일한 박막의 성장과, 열 반사판에 적층된 박막성분이 박리되어 불순물로 작용하는 문제를 해결하기 위하여, 상, 하 이동가능한 서셉터와, 표면에 쿼츠 또는 옥사이드 재질의 윈도우를 가지는 열 반사판을 채택함으로써, 웨이퍼의 상, 하면의 온도차이와 열 반사판으로의 박막성장을 제어하고 보다 개선된 박막 및 이를 통한 반도체 소자의 제조를 가능케 한다.
Description
본 발명은 반도체를 제조하는 챔버형 장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 반도체 구성성분의 결정을 선택된 영역에 성장시켜 박막으로 형성하는 선택적 에피택셜 성장(Selective Epitaxial Growth) 방법에 사용되는 냉벽(cold wall) 방식의 CVD장치에 관한 것이다.
근래에 들어 과학이 발달함에 따라서, 어떤 하나의 물리량을 가진 물질을 다른 물리량을 가진 물질로 변환하는 신소재 개발 분야가 급성장하고 있으며, 이러한 신소재 분야의 급성장은 반도체 분야를 통하여 고밀도 집적회로 등을 가능케 하는 원동력이 되고 있다.
특히, 현재에 들어 각종 전기적 소자의 경량화, 소형화, 박막화의 추세에 따라 반도체 디바이스(device)를 구성하는 절연층과 반도체층 및 도전체층을 박막으로 구성할 수 있는 신소재가 개발됨으로써 ULSI(Ultra Large Scale Integration) 등의 고밀도 집적회로를 구현하는 것이 가능하게 되었다.
이러한 반도체 디바이스의 박막형태의 구성소자들은 고신뢰도를 가진 물성이 요구되므로, 균일한 증착 특성과, 우수한 스텝 커버리지(step coverage)특성 및 미립자의 완전 제거 등의 요건을 만족하는 박막의 구현 방법이 필요하게 되었고, 이에 따라 화학기상증착(Chemical Vapour Deposition : 이하 CVD라 한다.)방법 또는 물리기상증착(Physical Vapour Deposition)방법 등 여러 가지 박막 증착법이 개발되었다.
이 중 CVD 방법은, 기존의 다른 박막증착 방법에 비하여 여러 가지 우수한 성질을 가지고 있어, 반도체 소자의 제조방법에 널리 이용되고 있는데, 특히 LSI이상의 집적회로의 제조공정에서는 이러한 CVD 방법을 사용하여 기판 표면의 특정영역에만 선택적으로 결정을 성장시켜 박막을 구성하는 선택적 에피택셜 성장(Selective Epitaxial Growth : 이하 SEG라 한다.)방법이 개발되어 사용되고 있는 바, 이에 대하여 설명한다.
SEG는 선택된 영역에 증착될 대상물의 결정을 성장시켜, 이를 형성하는 방법으로 현재에는 통상 실리콘기판 상에 실리콘산화막(SiO2) 또는 실리콘질화막(Si3N4)의 절연막을 배선패턴으로 형성하고, 실리콘이 노출된 기판의 표면영역에 선택적으로 실리콘 막을 퇴적시키는 방법에 사용되고 있다.
이러한 실리콘의 SEG 공정을 수행하는 장치로는 도 1에 도시한 바와 같은 구성을 가지는 열벽(hot wall) CVD 반응기(2)가 사용될 수 있는데, 이러한 열벽CVD 반응기(2)는 3-죤(zone) 저항 가열로(6)에 의하여 벽면이 가열되는 챔버(4)를 포함하여 구성된다.
이러한 열벽CVD 반응기(2)는 챔버(4) 내부에 증착 대상물인 웨이퍼가 위치한 상태에서 박막으로 성장될 소스가스를 유입한 후, 챔버 외부에 위치하는 3-죤 저항 가열로(6)로 챔버를 가열하여 챔버의 내부를 고온환경으로 하여, 실리콘 결정을 웨이퍼의 표면에 성장시켜 박막을 증착하는 방법이다.
이때 박막의 성장이 일어나는 반응 영역인 챔버(4)의 벽면에 고온의 온도가 가해짐으로 인하여 흔히 챔버 내측 표면에 얇은 층의 반응성 가스가 증착된다.
이러한 챔버 내측 벽면에 증착된 박막은, 원하지 않는 증착으로 인한 재료손실률을 증가시키게 됨은 물론, 챔버 벽면과 수축률이 다른 박막이 증착됨으로 인하여, 공정 종료 후 챔버의 냉각 시 파열 등의 문제가 발생할 수 있는 바, 이를 해결할 수 있는 방법이 연구되었고 이에 따라 개발된 것이 냉벽(cold wall) 박막증착 방법이다.
냉벽 박막증착 방법이란, 유도코일을 가지는 챔버를 사용하여 그 내부에 진공분위기를 조성한 후, 상기 챔버가 가지는 유도코일로부터 RF 에너지를 흡수하여 간접적으로 가열되는 서셉터를 챔버 내에 위치하게 하여 그 위에 장착되는 웨이퍼만을 가열하는 방법인데, 이를 도면을 통하여 상세히 설명한다.
일반적인 냉벽 박막증착 장치는 도 2와 같이 그 내부에 실리콘 재질의 웨이퍼(34)가 놓이는 서셉터(susceptor : 36)를 가지고 있는, 박막 증착이 일어나는 반응영역인 접지된 챔버(22)와, 상기 챔버(22)내의 공기를 배기 할 수 있는 배기계(28, 30)와, 박막성분이 될 소스가스를 저장하고 이를 챔버 내로 유입하는 가스공급부(24)로 구성된다.
이때, 상기 배기계(28, 30)는 챔버(22)의 내부 전체를 배기하는 제 1 배기계(30)와 주로 서셉터(36)의 주변을 배기하는 제 2 배기계(28)로 구분되는데, 이러한 제 1 배기계(30) 및 제 2 배기계(28)에는 터보분자펌프를 사용한 초 고진공(ultra high vacuum : UHV) 배기 시스템 포함되어 챔버(22)내부 특히 박막증착이 일어나는 부분인 서셉터(36)의 주변 환경을 초 고진공 (ultra high vacuum)상태로 만들게 된다.
또한, 챔버(22)의 내부에는 전술한 바와 같이 그 위에 박막이 증착되는 대상물인 웨이퍼(34)가 장착되는 서셉터(36)가 챔버의 바닥면에 고정되어 위치하는데, 이 서셉터(36)는 일반적으로 웨이퍼(34)을 오손하지 않도록 웨이퍼(34)와 같은 실리콘 재질 또는 그래파이트, SiC(탄화실리콘) 등의 재료로 이루어지며, 그 내부에는 웨이퍼를 가열하는 히터(37)와 내부전극(38)이 설치된다.
또한 상기 챔버(22)의 내부에는 웨이퍼의 가열 효율을 높이기 위하여웨이퍼(34)나 서셉터(36)로부터 방출되는 복사선을 반사하여 되돌리는 열반사판(32)이 서셉터(36)의 상부에 설치되는데, 이러한 열반사판(32)은 웨이퍼에 성장되는 박막과 동일한 재질, 통상 실리콘재질로 이루어진다.
이와 같이 열반사판(32)을 웨이퍼의 표면에 증착되는 박막과 같은 재질로 형성하는 이유는, 열 반사판(32)에 퇴적되는 박막이 쉽게 박리되는 것을 방지하기 위한 것으로, 후술하는 박막증착 공정에서 박막성장 물질은 웨이퍼(34)의 표면 뿐만이 아니라 그 상부의 열반사판(32)에도 퇴적되는데, 열 반사판(32)에 증착된 박막물질이 쉽게 박리되지 않도록, 열 반사판(32)의 재료로는 챔버(22)내에서 성장시키고자 하는 박막의 재질과 같은 물질로 이루어진다.
이러한 열반사판(32)에는 외부로부터 인가되는 RF전원(35)에 의하여, 내부전극을 다른 한쪽의 전극으로 하여 챔버 내부에 전기장을 형성하는 RF전극(33)이 위치한다.
전술한 구성을 가지는 냉벽 방식의 박막증착장치(20)는 바람직하게는, 챔버(22)의 벽면을 냉각할 수 있는 냉각장치를 더욱 포함 할 수 있는데, 이러한 냉벽 방식의 박막증착장치(20)를 통하여 박막이 증착되는 과정을 설명한다.
먼저 상기 처리 챔버(22)내에 웨이퍼(34)가 로딩되어 서셉터(36) 위에 장착되면, 챔버(22)내의 환경은 제 1 배기계(30) 및 제 2 배기계(28)에 의해 10-8Torr 정도의 초 고진공 상태를 가지게 된다.
이와 같은 환경에서 웨이퍼가 놓이게 되는 서셉터(36)는, 그 내부의 히터가 미리 작동되어 있으므로 웨이퍼는 가열되어 일정한 고온, 통상 700℃ 정도를 유지하게 되고, 이러한 상태에서 가스공급부(24)를 통하여 챔버(22)내로 소스가스가 인입된다.
이러한 소스가스는 챔버(22)내의 환경이 초 고진공 상태이므로 확산하여 챔버내의 전면적으로 비산되어 웨이퍼(34)의 표면에 도달된다.
이때 상기 웨이퍼(34)는 서셉터(36) 내부의 히터(37)에 의하여 가열된 상태이므로 소스가스는 분해되어 웨이퍼에 증착되게 되는데, 통상의 웨이퍼의 표면에는 실리콘산화막 또는 실리콘질화막의 절연막으로 배선패턴이 형성되게 되고, 이에 따라 웨이퍼의 재료인 실리콘이 노출된 표면영역과, 실리콘산화막 또는 실리콘질화막이 노출된 표면영역이 존재하는 바, 실리콘 표면에서의 열분해반응속도는 실리콘산화막의 표면 또는 실리콘질화막의 표면에서의 열분해반응속도와 비교하여 극히 크므로 실리콘막은 실리콘표면에만 선택적으로 퇴적된다.
이러한 과정을 통하여 웨이퍼에 선택적인 실리콘 결정의 성장이 실현되는 일반적인 냉벽 화학기상증착 장치는 몇 가지의 단점을 가지고 있는 데, 그 중 하나는 웨이퍼(34)를 균일하게 가열하지 못함에서 발생하는 박막의 불균일 증착 현상이다.
즉, 일반적인 냉벽 화학기상증착 장치 내에서 열원으로 작용하는 부분은 전술한 바와 같이 오직 그 내부에 히터(37)가 포함된 서셉터(36) 하나 뿐인데, 이러한 서셉터(36) 상의 웨이퍼(34)는 상기 서셉터(36)와 접촉되는 접촉면인 뒷면과, 챔버에 노출되는 윗면 사이에 서로 온도가 틀림으로 인하여 온도차이가 발생하게 되고, 이러한 온도차이는 웨이퍼 전체적으로 보면 불균일한 온도분포를 가지게 하여 국부적으로 다른 박막성장을 보이게 된다.
특히, 웨이퍼 상의 반응성 가스의 증착 속도는 웨이퍼의 온도에 비례하는 바, 이러한 웨이퍼 상, 하면의 온도차이에 의하여 웨이퍼가 가지는 부분적으로 다른 온도분포는, 박막의 비균일 증착 (비균일한 두께의 층)을 유발하게 되고, 이러한 비균일 증착 현상은 웨이퍼의 표면에 다른 소자들이 패터닝되어 있을 경우, 단차가 커져 더욱 심화된다.
예를 들면, 폴리실리콘의 증착 속도는 1℃상 2.0 내지 2.5 퍼센트의 차이를 가져오는 특성을 가지고 있는데, 챔버내의 온도분포를 간략히 도시한 도 3를 참조하면 냉벽 화학기상증착 장치의 냉벽의 온도는 일반적으로 20℃정도로 유지되며, 서셉터의 온도는 통상 700℃정도로 유지되는 바, 이러한 서셉터와 연접하는 웨이퍼(34)의 배면과 그 상부면은 통상 2.5℃정도의 온도차를 보이게 된다.
또한 전술한 냉벽CVD 장치가 가지는 또 하나의 단점은 수 차례의 증착공정을 통하여 열 반사판(32)에 증착되는 박막의 두께가 두꺼워질 경우, 자체 하중을 견디지 못하는 열반사판 상에 증착된 박막이 박리되어 챔버내에서 분진 형태의 입자(particle)로 부유하게 된다.
이러한 입자는 소자에 증착될 경우 불순물로 작용하여 소자의 신뢰성을 저하하는 문제점을 가지게 된다.
전술한 일반적인 냉벽 화학기상증착 장치가 가지는 몇 가지 단점은 결국 이러한 장치를 통하여 구성되는 완성물인 반도체 소자의 신뢰성을 심각하게 저하시키게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉벽 화학기상증착 장치를 통하여 박막을 구성할 때 발생할 수 있는, 웨이퍼의 온도차이에 따른 불균일한 두께를 가지는 박막의 증착현상과, 열반사판으로의 증착이 가중됨에 따라 발생할 수 있는 챔버 내의 환경오염의 가능성을 억제하여 보다 신뢰성 있는 반도체 소자 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 일반적인 열벽CVD 방법을 개략적으로 도시한 개략도.
도 2는 일반적인 냉벽CVD 장치를 개략적으로 도시한 개략 단면도
도 3은 일반적인 냉벽CVD 장치 내에서 웨이퍼와 냉벽 사이의 온도차이를 나타내는 그래프
도 4는 본 발명에 따른 냉벽CVD 장치를 개략적으로 도시한 개략 단면도
<도면의 주요부호에 대한 명칭>
62 : 열반사판63 : 윈도우
65 : 히터제어부67 : 히터
69 : 내부전극70 : 모터
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 웨이퍼가 상부면에 안착되고, 수직 방향으로 소정길이 만큼 상승 및 하강운동이 가능한 구동수단에 장착된 서셉터와, 상기 서셉터 내부에 위치하고 상기 웨이퍼를 가열하는 히터와, 상기 서셉터의 내부에 위치하고 일 전극으로 역할을 하는 내부전극과, 상기 서셉터의 상부에 위치하여 상기 히터로부터의 열을 상기 웨이퍼로 반사시키고 상기 내부전극에 대향하는 전극역할을 하는 열반사판을 가진 챔버와; 상기 웨이퍼와, 상기 히터, 상기 구동수단에 연결되어 웨이퍼의 온도를 감지하여 서셉터의 수직방향의 운동을 제어하는 히터제어부와; 상기 챔버내부의 환경을 초 고진공으로 유지하는 배기계와; 상기 챔버내부로 소스가스를 인입시키는 가스공급부와; 상기 챔버에 RF전압을 공급하는 전원을 포함하는 냉벽 CVD 장치를 제공한다.
또한 상기 열반사판은 상기 서셉터와 대향하는 면에 쿼츠 또는 옥사이드재질인 윈도우를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히 상기 서셉터의 상하운동을 가능하게 하는 구동수단은 모터인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전원으로부터 히터 또는 열반사판에 선택적으로 RF전압을 공급하는 스위치를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
챔버내부에, 히터와 내부전극이 장착된 서셉터와, 열반사판과, 상기 서셉터의 상하이동을 가능하게 하는 상하이송부가 구비되고, 상기 열반사판 또는 내부전극에 RF전압을 선택적으로 공급하는 RF전원과, 상기 챔버내부로 가스를 공급하는 가스공급부를 가진 냉벽CVD장치의 상기 챔버 내부 세정방법으로서, 상기 열반사판에 RF전압을 공급하고, 상기 내부전극을 접지시키는 단계와; 상기 챔버내부로 세정가스를 공급하는 단계와; 상기 열반사판에 RF전압을 공급하는 상태에서 상기 상하이송부를 통해 상기 서셉터를 상하이동시키는 단계와; 상기 내부전극에 RF전압을 공급하고, 상기 열반사판을 접지시키는 단계와; 상기 내부전극에 RF전압을 공급하는 상태에서 상기 상하이송부를 통해 상기 서셉터를 상하이동시키는 단계를 포함하는 냉벽CVD장치의 챔버세정방법을 제공한다.
특히 상기 상하이송부는 모터로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 RF전원을 선택적으로 공급하는 것은 스위치를 사용하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 올바른 실시예를 도면을 통하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 냉벽 화학기상증착 장치는 그 표면에 박막증착을 억제하는 재질로 이루어진 윈도우를 가지는 열 반사판을 통하여, 열반사판의 표면에 박막증착을 억제하고, 상하로의 이동이 가능한 서셉터를 사용하여 웨이퍼에서 발생할 수 있는 온도차이 현상을 억제하는 것을 특징으로 하는데, 이러한 본 발명에 따른 냉벽 화학기상증착 장치는 도 4와 같이 구성된다.
본 발명에 따른 냉벽 화학기상증착 장치(50)는 그 내부에 소정의 장치를 가지고 있는 접지된 챔버(52)와, 상기 챔버(52)내의 공기를 배기 할 수 있는 배기계(58, 60)와, 상기 챔버(52)의 내부로 인입되는 소스가스를 공급하는 가스공급부(54)로 구성된다.
배기계(58, 60)는 챔버(52)의 내부 전체를 배기하는 제 1 배기계(60)와, 히터의 주변을 배기하는 제 2 배기계(58)로 구분되는 바, 이러한 제 1 배기계(60) 및 제 2 배기계(58)에는, 바람직하게는 터보분자펌프를 사용한 초 고진공(ultra high vacuum : UHV) 배기 시스템 포함되어 챔버(52) 내부, 특히 박막증착이 일어나는 부분인 서셉터(66)의 주변 환경을 초 고진공 상태로 만들게 된다.
또한 챔버(52)의 내부에는 지지단(68)에 의하여 지지되는 서셉터(66)가 위치하고 그 위에 대상물인 실리콘 재질의 웨이퍼(64)가 장착되는데, 이러한서셉터(66)는 바람직하게는 웨이퍼(64)을 오손하지 않도록 웨이퍼와 같은 재질인 실리콘 또는 그래파이트, SiC(탄화실리콘) 등의 재료로 이루어진다.
이때 상기 서셉터(66)의 내부에는, 그 상부에 장착되는 웨이퍼를 가열할 수 있는 히터(67)와, 한쪽 전극의 역할을 하는 내부 전극(69)이 위치하는데, 특히 본 발명에 따른 서셉터(66)는 상하로의 운동이 가능하도록 구성되는 특징을 가지고 있는 바, 이러한 서셉터(66)의 상하 방향으로의 운동은 서셉터(66) 하단의 지지단에 구성되는 모터를 통하여 가능하게 된다.
또한 챔버(52) 내부에는 웨이퍼(64)나 서셉터(66)로부터 방출되는 복사선을 반사하여 웨이퍼(64)에 되돌려, 웨이퍼의 가열 효율을 높이기 위한, 서셉터의 상부에 설치된 열반사판(62)을 더욱 포함하는데, 본 발명에 따른 열 반사판(62)은 서셉터 내부의 접지된 내부전극을 한쪽전극으로, 외부로부터 RF전압이 인가되는 다른 한쪽의 전극 역할을 하는 금속(metal)의 재질로 이루어지며, 그 표면은 박막의 증착을 억제하는 물질인 바람직하게는 쿼츠(quartz) 또는 옥사이드(SiO2)로 이루어진 코팅막을 윈도우(63)로 가지고 있다.
이때, 열 반사판(62)의 표면에 코팅 설치된 윈도우(63)는 후술하는 본 발명에 따른 냉벽 화학기상장치의 대상물 처리공정 중에 열반사판으로의 박막증착을 억제하는 역할을 한다.
또한 본 발명에 따른 냉벽 화학 기상증착장치는 웨이퍼(64)의 온도를 감지하여 히터(67)의 온도와 서셉터의 상하방향으로의 운동을 제어하는 히터제어부(65)를더욱 포함하는 것을 특징으로 하는데 이러한 히터 제어부는 챔버 내부에 장착될 수도 있으나 바람직하게는 챔버의 외부에 위치한다.
한편 본 발명에 따른 냉벽CVD 장비의 전기적인 구조를 살펴보면 서셉터의 내부전극(69)과, 외부전극인 열반사판(62)은 스위치(80)에 의하여 제어되는 RF전원(82)과 연결되는데, 이러한 스위치(80)는 전기적으로 연결된 열 반사판(62)과 내부전극(69)중 선택된 하나에 RF전원을 인가함과 동시에 다른 쪽은 접지되게 하는 역할을 하며, 이러한 접지와 RF전원의 인가는 스위치(80)에 의하여 선택적으로 할수 있다.
전술한 구성을 가지고 있는 본 발명에 따른 냉벽 방식의 박막증착장치(50)를 통하여 박막이 증착되는 과정을 설명한다.
먼저 상기 처리 챔버(52)내에 웨이퍼(64)가 로딩되어 도면에 도시된 바와 같이 서셉터(66) 위에 올려지게 되면, 제 1 배기계(60) 및 제 2 배기계(58)에 의해 챔버내의 환경은 10-8Torr 정도의 초 고진공 상태를 가지게 된다.
또한 웨이퍼(64)가 놓이는 서셉터(66)의 내부에는 히터(67)가 미리 작동되어 있으므로, 웨이퍼(64)는 이내 가열되어 일정한 고온, 바람직하게는 700℃정도를 유지하게 되고, 이러한 상태에서 전술한 가스도입수단(54)을 통하여 챔버(52)내로 소스가스가 인입된다.
이러한 소스가스는 챔버(52)내의 환경이 10-8Torr 정도의 초 고진공 상태이므로 내부의 전면적으로 확산하여 비산되어 웨이퍼(64)의 표면에 도달된다.
이때 상기 웨이퍼(64)는 서셉터(66) 내부의 히터(67)에 의하여 가열된 상태이므로, 소스가스는 분해되어 웨이퍼(64)에 증착되게 되는데, 이때 웨이퍼(64)의 표면에 실리콘산화막 또는 실리콘질화막의 절연막으로 배선패턴이 형성되어 웨이퍼(64)의 재료인 실리콘이 노출된 표면영역과, 실리콘산화막 또는 실리콘질화막이 노출된 표면영역이 존재하고 있을 경우, 실리콘 표면에서의 열분해반응속도는 실리콘산화막의 표면 또는 실리콘질화막의 표면에서의 열분해반응속도와 비교하여 극히 크므로 실리콘막은 실리콘표면에만 선택적으로 퇴적되어 실리콘의 선택성장이 실현되게 된다.
이때 본 발명에 따른 냉벽 화학기상증착 장치(50)의 챔버 내부에 구성되는 서셉터(66)는 수직으로의 상승 하강운동이 가능하게 하는 모터가 장착되어 있고, 이러한 모터의 동작을 제어하는 히터제어부(65)를 더욱 포함하므로 전술한 박막증착과정에 있어서, 웨이퍼(64)의 뒷면과 윗면의 온도차이가 심할 경우에는 서셉터(66)를 상승시켜 열 반사판(62)과 가깝게 하고, 히터(67)의 온도를 적절히 조절하여 웨이퍼의 상, 하면의 온도차이를 억제하게 된다.
또한 이와 반대의 경우, 즉 웨이퍼(64)의 온도가 지나치게 상승될 경우에는 이를 감지한 제어부(65)는 모터(70)를 구동하여 서셉터(66)를 하강하고, 히터(67)의 온도를 적절히 조절하여 웨이퍼(64)가 항상 적당한 온도를 가지도록 조절하는 것이 가능한데, 이는 일반적인 냉벽 화학기상증착 장치에서 보다 웨이퍼의 온도를 조절할 수 있는 조절변수를 서셉터(66)의 상하 운동과, 히터(67)의 온도제어로 증가하여 구성함으로써 웨이퍼의 온도조절을 좀 더 용이하게 하는 것이 본 발명의 특징이다.
또한 본 발명에 사용되는 열 반사판(62)은 쿼츠 또는 옥사이드로 표면이 코팅된 윈도우(63)를 가지고 있으므로 박막성장의 공정의 진행 중에 발생할 수 있는 열 반사판(62)으로의 원하지 않는 박막성장 현상은 현저히 감소된다.
특히 전술한 구조를 가지는 본 발명에 따른 냉벽화학기상증착 장치는 공정의 진행 후 이어지는 예방정비공정에 포함되는 챔버의 세정과정에서 우수한 특성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는데, 이하 이를 설명한다.
일반적인 냉벽 화학기상증착 방식을 사용하는 챔버의 세정작업은 열반사판에 RF전압을 인가하여 챔버 내부에 전기장을 형성하고, 이러한 전기장 내에 가스, 통상 SF6등으로 이루어지는 세정가스를 유입하여 이를 플라즈마상태로 여기한, SF6플라즈마 가스를 사용하여 이루어진다.
본 발명에 따른 냉벽 화학기상증착 장치의 챔버를 세정할 경우 종래와 동일한 세정가스, 통상 SF6플라즈마를 사용하여 수행하게 되나, 본 발명에 따른 서셉터(66)의 경우 상하로의 수직 연동이 가능하므로, 이를 통하여 열반사판(62)과 서셉터(66)의 사이에 위치되는 SF6플라즈마 가스의 밀도와 분포를 조절하는 것이 가능하고, 따라서 일반적인 고정된 서스셉터가 장착된 냉벽 화학기상증착 보다 보다 개선된 챔버 세정작업을 가능케 한다.
또한 챔버내부에 전기장을 형성하는 두 전극인 열반사판과 내부전극에 있어서, 열반사판에 RF전원을 인가하고 내부전극을 접지하는 것과 그 반대의 경우인 열반사판을 접지하고 내부전극에 RF전원을 인가하도록 하는 것이 가능한 스위치가 본 발명의 냉벽 CVD 장치에 더욱 포함되므로 전술한 챔버 장비의 세정시 이들 전극에 인가되는 RF전원과 접지를 변환하면 서로 반대인 운동방향을 가지는 플라즈마의 생성이 가능하게 된다.'
따라서 서로 반대의 운동방향을 가지는 플라즈마를 챔버의 내부에 차례로 반복하여 발생시킴으로써, 일방향 운동을 하는 플라즈마를 이용하는 일반적인 세정의 경우 보다 더욱 개선된 장비의 세정이 가능하게 된다.
본 발명에 따른 냉벽 화학기상증착방법을 사용할 경우, 종래의 냉벽 화학기상 증착 방법이 가지는 웨이퍼의 상, 하면의 온도차이에 따른 불균일 박막증착 현상을 상하로 이동이 가능한 서셉터를 통하여 효과적으로 제어하는 것이 가능하고, 또한 열반사판의 표면을 쿼츠, 또는 옥사이드 박막을 코팅한 위도우를 가지도록 구성함으로서 열반사판으로의 박막성장 현상을 효과적으로 제어할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 냉벽 화학기상증착 장치는 상하로의 수직 연동이 가능한 서셉터와, RF전압이 인가되는 전극을 서셉터와, 열반사판 중 하나로 선택하는 것이 가능하므로 효과적인 챔버의 세정작업을 가능하게 한다.
Claims (7)
- 웨이퍼가 상부면에 안착되고, 수직 방향으로 소정길이 만큼 상승 및 하강운동이 가능한 구동수단에 장착된 서셉터와, 상기 서셉터 내부에 위치하고 상기 웨이퍼를 가열하는 히터와, 상기 서셉터의 내부에 위치하고 일 전극으로 역할을 하는 내부전극과, 상기 서셉터의 상부에 위치하여 상기 히터로부터의 열을 상기 웨이퍼로 반사시키고 상기 내부전극에 대향하는 전극역할을 하는 열반사판을 가진 챔버와;상기 웨이퍼와, 상기 히터, 상기 구동수단에 연결되어 웨이퍼의 온도를 감지하여 서셉터의 수직방향의 운동을 제어하는 히터제어부와;상기 챔버내부의 환경을 초 고진공으로 유지하는 배기계와;상기 챔버내부로 소스가스를 인입시키는 가스공급부와;상기 챔버에 RF전압을 공급하는 전원을 포함하는 냉벽 CVD 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 열반사판은 상기 서셉터와 대향하는 면에 쿼츠 또는 옥사이드재질인 윈도우를 더욱 포함하는 냉벽 CVD장치
- 청구항 1에 있어서,상기 서셉터의 상하운동을 가능하게 하는 구동수단은 모터인 냉벽CVD장치
- 청구항 1에 있어서,상기 전원으로부터 히터 또는 열반사판에 선택적으로 RF전압을 공급하는 스위치를 더욱 포함하는 냉벽CVD장치
- 챔버내부에, 히터와 내부전극이 장착된 서셉터와, 열반사판과, 상기 서셉터의 상하이동을 가능하게 하는 상하이송부가 구비되고, 상기 열반사판 또는 내부전극에 RF전압을 선택적으로 공급하는 RF전원과, 상기 챔버내부로 가스를 공급하는 가스공급부를 가진 냉벽CVD장치의 상기 챔버 내부 세정방법으로서,상기 열반사판에 RF전압을 공급하고, 상기 내부전극을 접지시키는 단계와;상기 챔버내부로 세정가스를 공급하는 단계와;상기 열반사판에 RF전압을 공급하는 상태에서 상기 상하이송부를 통해 상기 서셉터를 상하이동시키는 단계와;상기 내부전극에 RF전압을 공급하고, 상기 열반사판을 접지시키는 단계와;상기 내부전극에 RF전압을 공급하는 상태에서 상기 상하이송부를 통해 상기서셉터를 상하이동시키는 단계를 포함하는 냉벽CVD장치의 챔버세정방법
- 청구항 5에 있어서,상기 상하이송부는 모터로 구성되어 있는 냉벽CVD장치의 챔버세정방법
- 청구항 5에 있어서,상기 RF전원을 선택적으로 공급하는 것은 스위치를 사용하는 방법으로 이루어지는 냉벽CVD장치의 챔버세정방법
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