KR20030030271A - 평판형 플라즈마 화학 기상 증착법 장치 - Google Patents

평판형 플라즈마 화학 기상 증착법 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20030030271A
KR20030030271A KR1020010062130A KR20010062130A KR20030030271A KR 20030030271 A KR20030030271 A KR 20030030271A KR 1020010062130 A KR1020010062130 A KR 1020010062130A KR 20010062130 A KR20010062130 A KR 20010062130A KR 20030030271 A KR20030030271 A KR 20030030271A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
gas
silica
injection hole
cvd
Prior art date
Application number
KR1020010062130A
Other languages
English (en)
Inventor
이종무
정민재
한영수
조경환
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020010062130A priority Critical patent/KR20030030271A/ko
Publication of KR20030030271A publication Critical patent/KR20030030271A/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45574Nozzles for more than one gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45565Shower nozzles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/513Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using plasma jets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532Electrodes
    • H01J37/32568Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715Workpiece holder

Abstract

본 발명은 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착법(HDP-CVD)에 의한 도파로용 실리카의 증착의 속도 및 증착의 균일도를 향상시키기 위한 것으로서, 고주파 발생기, 반응챔버, 하부 전극과 상기 하부전극에 대향하여 기판부와 접속된 상부전극을 포함하여 구성된 평판형 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 상기 상부전극 상단에 설치된 제 1 가스 분사구와, 상기 기판부 상단에 위치하도록 설치된 제 2 가스 분사구로 구성되어, 기판의 균일도를 증가시키며, 또한 실리카 증착 속도를 증가시킬 수 있다.

Description

평판형 플라즈마 화학 기상 증착법 장치{apparatus for flat type Plasma-Chemical Vaporization Deposition}
본 발명은 평판형 플라즈마 CVD 장치에 관한 것으로, 특히 TCP, ICP 등의 고밀도 플라즈마 화학기상증착법(HDP-CVD)을 이용하여 광도파로용 실리카를 증착시 가스분사방식 및 기판의 RF 파워 등을 제어하여 실리카(SiO2)를 보다 빠르고, 균일하게 증착하는것에 관한 것이다.
평면 광집적회로는 광전송 단말 부품의 저가격화, 저가격화를 통한 가입자망 확대, 다양한 서비스의 수용을 위한 망의 유연성 확보 등을 동시에 가능하게 하므로 향후 많은 응용이 예상되고 있다.
집적광학 소자는 전기광학 효과를 이용한 LiNbO3과 같은 전기광학소자와, GaAs 또는 InP와 같은 반도체 재료의 소자로서 발광 구도, 수광 기능을 집적화한 광 송수신 모듈 등에 이용되고 있는 광전 집적소자와, 광의 제어 기능이 없는 단순히 광신호를 공간적으로 이송시키고, 분할 또는 결합시키며 탭(tap), 파장제어, 편광제어, 위상제어 등의 방법으로 망을 구성하고 제어 및 감시하는 수동 광소자로 크게 나눌 수 있다.
집적광학 회로로 이용되는 소자는 주로 실리카, InP, 폴리머, LiNbO3 등이 현재 연구되고 있으며, 이들 소자는 각각의 장단점으로 인하여 선택적으로 사용되고 있다.
특히 실리카를 이용한 광집적 회로는 광섬유와 동일한 재료로 광섬유와 우수한 접합성과 범용 저가격 대량 생산이 가능하고, 실리콘 기판을 이용하여 LD(Laser Diode) 및 광섬유의 저가격 패키징(packaging)이 가능하며 실리콘 전자회로 소자와 집적화가 가능하는 등 여러 가지 장점으로 인하여 21세기 초고속 광소자 기술 및 광가입자 기술의 핵심 소자 기술로서 현재 가장 주목받고 있는 소자이다.
수동 광소자 중에서 실리카 광도파로는 광섬유와 동일한 재료로서, 광 손실이 0.01 dB/cm이하로 재질의 광학적 특성이 매우 우수하고, 온도, 습도 등의 환경변화에 재질특성이 안정하고, 기존 전자소자공정을 이용한 대량 생산, 범용, 저가격화가 가능하고, 도파 모드가 광섬유와 유사하여 광섬유와 저 손실 연결이 가능하다.
또한, 실리카 광도파로는 실리콘 기판에 Si 전자회로를 집적할 수 있고, 광섬유 연결에 실리콘V-groove를 이용할 수 있고 열 광학 효과를 이용하여 스위칭이 가능하며, 반도체 레이저의 하이브리드-패키지에 큰 열전도율의 Si을 히트 싱크(heat sink)로 이용할 수 있는 장점이 있어 최근 광통신용 광집적회로의 재료로서 많이 연구되고 있다.
실리카 수동 광도파로 소자는 FHD(Flame Hydrolysis Deposition : 화염가수분해 증착법), CVD(Chemical Vapor Deposition : 화학기상 증착법), 이온 교환법(Ion Exchange), Sol-Gel 증착법, AFD(Aerosol Flame Deposition), 스퍼터닝 등에 의해 만들어진다.
이온 교환법은 유리기판에 도파로 마스크를 만든 후 유리의 Na 이온을 용융된 소금 용액(salt bath)에서 Li, K, Ag 등의 이온과 교환하여 도파로를 만든다.
FHD와 CVD 방법은 실리콘을 기판으로 하며 실리카 박막을 이용하는 점과, 광회로의 제작에 실리콘 전자소자제작에 이용되는 포토리소그라피와 RIE(Reactive Ion Etching)등의 실리콘 공정법을 이용한다는 점에서 서로 같으나 실리카 박막 제작 방법에서는 크게 다르다.
FHD법은 1980년대 초기에 일본 NTT에서 Kawachi 등이 광섬유 제작분야에서 개발되어온 VAD(Vapor Phase Axial Deposition) 기술을 바탕으로 이를 실리콘 기판에 사용하여 FHD라는 실리카 광도파막 제작법을 개발하였다.
FHD공정은 SiCl4, GeCl4등을 H2와 O2의 수증기 화염 속에 가수분해(Hydrolysis reaction)시켜 SiO2의 미세가루(soot)를 실리콘 기판(융점 1400℃)에 증착시키는 방법이다.
FHD의 미세가루는 10~100nm 정도의 미세입자로서 이를 우수한 광 투과성을 갖는 고밀도의 투명 균질의 실리카 박막형태로 만들려면 기판에 증착된 미세가루를 1350℃ 이상의 높은 온도에서 고밀화시키는 공정을 필요로 한다.
FHD법은 증착 속도가 0.5~1㎛/min 정도로서 수십 ㎛의 두께를 요하는 실리카 광도파로의 제작에 효율적인 방법으로 현재 널리 상용화되어 사용되고 있는 실리카 도파로 제조방법이다.
도 1a 내지 도 1e 는 종래 기술에 따른 FDH 방법에 의한 실리카 수동 광도파로 소자의 제작 공정을 나타내고 있다.
실리카 수동 광소자의 제작공정은 먼저, 도 1a와 같이 기판 위에 SiO2(2)와 SiO2-GeO2(1)의 미세가루(Soot)를 차례로 증착한다.
그리고 도 1b와 같이 고밀화(consolidation) 공정을 통해 하부 클래드층(5)과 코어층(4)을 형성한다.
이어 도 1c와 같이 상기 코어층(4)을 패터닝하여 도파로 패턴(6)을 형성한다.
그리고 도 1d와 도 1e와 같이 전면에 SiO2(7)를 증착한 후 고밀화 공정을 통해 덮개층(over-cladding)(8)을 형성한다.
이때 도 1c에서 이루어지는 도파로 패턴은 실리콘 공정을 이용하여 제작하게 되며, 특히 후막의 수직적 식각을 위한 RIE(Reactive Ion Etching), ICP(Inductively Coupled Plasma) 등의 공정이 사용된다.
그러나 FHD법은 증착된 실리카의 균일도(Uniformity : 5%이하)가 CVD법에 비해 떨어지며, 대량 생산에 들어가면 장비 자체의 잦은 고장, 오버 크래딩 공정의 어려움 등으로 인해서 제품 수율이 굉장히 낮아진다는 단점을 갖고 있다.
특히 낮은 수율은 덮개층(over-cladding)(8)의 고밀화 공정시 코어층(6)과의 계면에서 생겨나는 접합(adhesion)문제, 결함(defect) 발생, 코어의 변형 등이 주요 원인이다.
CVD법은 프랑스 LETI(Laboratories of Electronics and Telecommunication Institute), 미국 AT & 벨 연구소 등에서 실리콘 전자소자기술에서 사용하던 CVD를이용하여 실리카 도파로 제작법을 통하여 증착되므로 비평형 화염 속의 침전(precipitation)에 의해 생기는 미세가루(soot) 증착법인 FHD에 비하여 양질의 도파로 재료를 만들 수 있으며, 실리카막의 균일도(Uniformity : 2~3% 이하)도 FHD에 비해 높다.
그러나 증착률이 분당 10~20nm으로 매우 느리다는 단점이 있다.
이런 문제점을 보안하기 위해서 근래에는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), ICP-CVD(Inductively Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition), TCP-CVD(Top Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition) 등의 플라즈마를 이용한 화학기상 증착법(CVD)으로 증착 속도를 높여 수십 ㎛의 두께를 요하는 실리카 광도파로를 효과적으로 만들려는 연구가 활발히 이루어지고 있다.
도 2 는 종래 기술에 따른 PECVD의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 보면, 고주파 발생기(30)와, 반응 챔버(40)와, 상기 반응 챔버(40)내에 설치되어 기판(20)과 접속된 하부전극(50)과, 상기 반응 챔버(40)내에서 상기 하부전극(50)과 대향하여 상기 고주파 발생기(30)에서 접속된 상부전극(60)으로 구성된다.
그리고 상기 상부전극(60)에 가스를 투입하기 위한 가스 도입구(70)와, 상기 가스 도입구(70)를 통해 투입된 가스를 기판에 분사시키는 샤워헤드(shower head) 형태의 가스 분사구(10)로 구성된다.
이때 가스 분사구(10)와 기판(20) 사이의 거리가 2~3cm이며, 그 사이에 플라즈마가 형성된다.
가스로는 기본적으로 N2O(또는 O2)와 SiH4를, 도핑용으로 GeH4, B2H6, PH3등을 사용하고 있다.
기존의 CVD와 다른 점은 플라즈마로 이용해서 실리카 증착 속도를 300~500nm/min 까지 증가시켰다는 점이다.
좁은 코어사이 공간의 채움(gap filling)에 문제가 있지만, 3% 이하의 높은 균일도, 깨끗한 표면, 짧은 공정 시간 등의 장점 때문에 양산용으로 널리 사용되고 있다.
근래에는 CVD 공정의 효율을 높이기 위해 고밀도 플라즈마를 형성시켜 반응을 촉진하는 고밀도 플라즈마 화학기상증착법(HDP-CVD)이 많이 사용되고 있다.
도 3a, 3b는 각각 종래 기술에 따른 ICP-CVD, TCP-CVD의 챔버 구조를 나타낸 도면이다.
이 경우 두 개의 고밀도 플라즈마(기판 바이어스를 가해서 형성된 플라즈마를 포함)를 형성시켜 화학 반응을 촉진시킬 수 있으므로 낮은 온도에서도 공정이 가능하다는 장점도 있다.
그러나 HDP-CVD은 PECVD에 비해 기판과 가스 분사구 사이의 거리가 멀다.
즉, 기판(20)과 가스 분사구(10) 사이의 거리가 ICP-CVD 타입의 경우는 50cm 이상, TCP-CVD 구조의 경우는 10cm 이상이 된다.
그래서 실란(SiH4)과 N20(또는 O2)을 같은 가스 분사구(10)에서 공급을 하면 기판(20)에 도달하기 전에 반응이 일어나 하얀 실리카 입자(SiO2particle)가 형성되어 챔버(40) 벽에 달라붙게 되어 기판(20)에 형성되는 실리카의 양이 적어지는 문제가 발생된다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착법(HDP-CVD)에 의한 도파로용 실리카의 증착의 속도 및 증착의 균일도를 향상시키는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1e 는 종래 기술에 따른 FDH 방법에 의한 실리카 수동 광도파로 소자의 제작 공정을 나타낸 도면
도 2 는 종래 기술에 따른 PECVD의 구조를 나타낸 도면
도 3a, 3b는 각각 종래 기술에 따른 ICP-CVD, TCP-CVD의 챔버 구조를 나타낸 도면
도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 HDP-CVD에 의한 도파로용 실리카 증착에 따른 PECVD의 구조를 나타낸 도면
도 5a와 도 5d 는 본 발명에 따른 도파로용 실리카의 증착에 따른 챔버 꼭대기쪽의 제 1 분사구 형태를 나타낸 도면
도 6 은 본 발명에 따른 제 1 분사구 형태의 다른 실시예
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 100, 200 : 가스 분사구20 : 기판
30 : 고주파 발생기40 : 챔버
50 : 하부전극60 : 상부전극
70 : 가스 도입구210 : 노즐
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 평판형 플라즈마 CVD 장치의 특징은 고주파 발생기, 반응챔버, 하부 전극과 상기 하부전극에 대향하여 기판부와 접속된 상부전극을 포함하여 구성된 평판형 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 상기 상부전극 상단에 설치된 제 1 가스 분사구와, 상기 기판부 상단에 위치하도록 설치된 제 2 가스 분사구로 구성되는데 있다.
이때, 상기 제 1 가스 분사구는 SiH4를 분사하고, 상기 제 2 가수 분사구는 O2또는 N2O 중 어느 하나를 분사하는데 다른 특징이 있다.
이때, 상기 제 1 분사구는 원형 반구 형태의 분사구 또는 샤워헤드 구조로 구성되는데 또 다른 특징이 있다.
이때, 상기 제 2 분사구는 환형 또는 링형 구조를 갖고, 중심부로 가스가 분사되도록 안쪽으로 일정간격의 구멍이 형성되는데 또 다른 특징이 있다.
증착되는 실리카(SiO2)의 균일도를 높이기 위해 기판 지지대를 30rpm 이상으로 고속 회전시키는데 또 다른 특징이 있다.
기판쪽으로 가하는 RF 파워(substrate bias)를 제어하여 실리카의 증착속도를 제어하는데 또 다른 특징이 있다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 평판형 플라즈마 CVD장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 HDP-CVD에 의한 도파로용 실리카 증착에 따른 PECVD의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4a 는 ICP-CVD 챔버 구조를, 도 4b는 TCP-CVD 챔버 구조를 나타내고 있다.
도 4a, 도 4b를 보면, 반응 챔버(40)와, 상기 반응 챔버(40)내에 설치되어 기판(20)과 접속된 하부전극(50)과, 상기 반응 챔버(40)내에서 상기 하부전극(50)과 대향하여 상기 고주파 발생기(30)에서 접속된 상부전극(60)으로 구성된다.
그리고 상기 상부전극(60)에 형성되어 가스를 투입하기 위한 가스 도입구(70)와, 상기 가스 도입구(70)를 통해 투입된 가스를 기판에 분사시키는 샤워헤드(shower head) 형태의 제 1 가스 분사구(100)와, 외부의 가스 도입구(미도시)를 통해 투입된 가스를 기판에 밀착하여 분사시키는 제 2 가스 분사구(200)로 구성된다.
이와 같이 가스 공급 분사구를 두 군데 설치하여, 제 2 가스 분사구(200)는기판 근처에서, 그리고 다른 하나의 제 1 가스 분사구(100)는 챔버 꼭대기에 두 부분으로 나누어서 각각 설치하고 제 1 가스 분사구(100)에서 분사된 가스를 제 2 가스 분사구(200)를 통과시켜 제 2 가스 분사구(200)에서 분사된 가스와 접촉시킨다.
즉, 상기 가스 공급 분사구의 한쪽으로는 실란(SiH4)을, 다른 한쪽은 N2O(또는 O2)를 나누어 분사를 시킨다.
그러면 기판 근처에서 집중적으로 반응이 일어나게 되어 기판 위에 실리카의 증착속도를 증가시키게 된다.
이때, 챔버 꼭대기의 제 1 분사구(100)는 PECVD의 샤워헤드(shower head)처럼 원형으로 형성하고, 기판 근처의 제 2 분사구(200)는 환형 또는 링형으로 구성한다.
그리고 실란(SiH4)과 라디칼, 즉 SiH3, SiH2, SiH 등이 높은 접착 계수를 갖기 때문에 실란을 기판 근처의 제 2 분사구(200)로 공급하는 것이 챔버 꼭대기의 제 1 분사구(100)로 공급하는 것보다는 증착 속도가 빠르다.
즉, HDP-CVD에서는 실란(SiH4) 관련종과 같은 반응물질의 운반을 기판(20)상으로 집중시키는 것이 중요하다.
따라서 실란을 우선적으로 기판(20)상으로 직접 향하게 하는 것으로, 이렇게 하는 것이 기판 증착율을 최대화하고 반응기의 다양한 내부 표면에 증착되는 막을 최소화할 수 있다.
HDP-CVD에서 실란의 효율적인 공급이 양호한 균일도와 막질을 가지며 높은증착율을 달성하기 위해서, 반응가스가 매우 근접한 곳에서 높은 유량으로, 그리고 고른 분포로 기판 상으로 직접 향하도록 한다.
물론 실란 이외의 N2O((또는 O2), 도핑용 가스(B2H6, GeH4, PH3)도 기판에 균일한 분포로 전달되어야 한다.
따라서 가스를 챔버내로 공급하는 분사구 형태는 매우 중요하다.
도 5a와 도 5d 는 본 발명에 따른 도파로용 실리카의 증착에 따른 챔버 꼭대기쪽의 제 1 분사구 형태를 나타낸 도면이다.
가스를 분사할 때 하나의 노즐(70)에서 분사할 경우 노즐(70)에서 가까운 쪽의 가스 밀도는 높고, 노즐(70)에서 먼 쪽은 낮게 될 것이다.
따라서 전 면에 걸쳐 고르게 가스가 퍼지도록 해야 할 것이다.
이를 위해 도 5a와 같이 하나의 반구(100a)와 그것보다 약간 더 큰 반구(100b)를 갖는 제 1 분사구의 위에 가스를 공급할 수 있는 노즐(70)을 연결하고, 가스를 분사한다.
따라서 도 5a에서 보는 것과 같이, 반구의 위에 가스를 공급할 수 있는 노즐(70)을 연결하여 가스를 공급하면 반구 사이를 통해 가스가 넓고 고르게 퍼지게 된다. 그리고 아래쪽 반구의 끝에서 가스가 분사되도록 구성한다.
이때 아래쪽 반구의 하단면은 도 5d와 같이 구성한다.
도 5d와 같이 내부로 갈수록 구멍의 크기가 커지도록 구성하므로서, 외부에서부터 시작되는 가스 분사를 내부와 균일하게 가스가 챔버 내로 공급되도록 하고있다.
그리고 도 5b와 도 5c 는 본 발명에 따른 도파로용 실리카의 증착에 따른 챔버 꼭대기쪽의 제 2 분사구 형태를 나타낸 도면이다.
즉, 제 2 분사구(200)는 도 5b에서 보는 바와 같이 환형을 갖는 분사구에 가스가 분사되는 노즐(210)이 환형 내부로 튀어나오게 구성되었으며, 도 5c에서 보는 바와 같이 환형의 내부로 일정 간격으로 일정한 크기의 구멍(210)을 낸 형태로 구성되기도 한다.
따라서, 제 1 분사구(100)를 통해 균일하게 N2O(또는 O2) 가스가 챔버 내로 공급되고, 이 공급되는 가스가 제 2 분사구(200)를 통과할 때, 제 2 분사구(200)에서 실란(SiH4)과 라디칼 가스를 노즐을 통해 분사하므로서, 기판상에 도파로용 실리카가 증착된다.
또한 챔버의 제약으로 인해 도 5a와 같은 구조가 곤란할 경우 도 6과 같은 구조를 이용할 수 있다.
즉, 한쪽 방향에서 가스를 공급하는 것을 도 6과 같이, 같은 노즐 모양에 바깥에서는 사방에서 가스를 투입하여 준다.
이때 균일하게 가스가 투입되기 위해 챔버의 위에 가스 투입부를 모두 대칭이 되도록 연결하여 한곳에서 가스를 주입하도록 한다.
이때 가스 노즐의 개수는 여러 개여도 상관없다. 다만 모두 대칭형이어야 한다.
또한 본 발명에 따른 HDP-CVD에 의한 도파로용 실리카 증착 방법으로 기판의 회전을 30rpm 이상의 고속으로 하여 기판 전체에 가스가 균일하게 공급되도록 한다.
일반적으로 CVD 장비의 기판 회전속도는 5~15rpm이다.
이런 속도로는 후막을 쌓는 조건(수~수십㎛)에서는 균일도를 유지하는 것이 용이하지 않다.
즉, 실리카 도파로는 크래딩(cladding)이나 코어의 두께가 수~수십 ㎛의 후막 스케일이기 때문에 정확한 웨이퍼 균일도(wafer uniformity)의 제어가 용이하지 않다.
그러므로 색 줄무늬(color fringe)가 형성되는데는 기판을 30rpm 이상의 고속회전을 통해서만이 균일도를 높일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 HDP-CVD에 의한 도파로용 실리카 증착 방법으로 기판 바이어스(substrate bias 또는 substrate RF power)를 제어함으로써 실리카의 증착 속도를 제어하는 방법이 있다.
즉, 기판 RF 파워 값은 적당해야 하는데, 그 이유는 위쪽에서 가해지는 RF 파워값(ICP(TCP) RF 파워)과 매칭(matching)이 중요하기 때문이다.
왜냐하면 ICP RF 파워값이 고정되었을 때, 기판 바이어스가 너무 크면 스퍼터닝 효과가 나타나며, 너무 약하면 증착 속도에 아무런 영향을 끼치지 못한다.
물론 기판에 형성되는 플라즈마와 기판 지지대와는 일정 거리를 유지해야 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 평판형 플라즈마 CVD 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 실란과 O2(또는 N2O)는 서로 다른 분사구를 통하여 챔버 내로 공급이 되어야 하는데, 실란과 N2O(또는 O2)는 챔버 꼭대기 쪽에서 공급하는 것이 그 반대의 경우보다는 효율적으로 실리카 증착 속도를 증가시킬 수 있다.
왜냐하면 챔버 위쪽에서 실란 가스가 공급된 경우, 기판까지의 이동거리가 멀어지기 때문에 기판에 닿기 전에 반응이 일어날 가능성이 높아지기 때문이다.
둘째, 가스 분사구의 내부에 같은 반구 형태의 작은 반구를 설치하여 실란 등의 가스가 챔버 안으로 일정 압력으로 분사될 수 있도록 하여 기판에 균일하게 가스가 전달되도록 할 수 있다.
셋째, 기판 회전대를 30rpm 이상으로 고속 회전시켜 기판에 챔버 안에 존재하는 반응 가스들이 균일하게 전달되도록 함으로써, 기판의 균일도를 증가시킨다.
넷째, 기판 바이어스(또는 substrate RF power)를 이용하여 실리카의 증착속도를 증가시킬 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 고주파 발생기, 반응챔버, 하부 전극과 상기 하부전극에 대향하여 기판부와 접속된 상부전극을 포함하여 구성된 평판형 플라즈마 CVD 장치에 있어서,
    상기 상부전극 상단에 설치된 제 1 가스 분사구와,
    상기 기판부 상단에 위치하도록 설치된 제 2 가스 분사구로 구성되는 것을 특징으로 하는 평판형 플라즈마 CVD 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 분사구는 SiH4를 분사하고, 상기 제 2 가수 분사구는 O2또는 N2O 중 어느 하나를 분사하는 것을 특징으로 하는 평판형 플라즈마 CVD 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분사구는 원형 반구 형태의 분사구 또는 샤워헤드 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 평판형 플라즈마 CVD 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 분사구는 환형 또는 링형 구조를 갖고, 중심부로 가스가 분사되도록 안쪽으로 일정간격의 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 플라즈마 CVD장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판부를 30rpm 이상으로 고속 회전시키는 것을 특징으로 하는 평판형 플라즈마 CVD 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판부로 가하는 RF 파워(substrate bias)를 제어하여 실리카의 증착속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 평판형 플라즈마 CVD 장치.
KR1020010062130A 2001-10-09 2001-10-09 평판형 플라즈마 화학 기상 증착법 장치 KR20030030271A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010062130A KR20030030271A (ko) 2001-10-09 2001-10-09 평판형 플라즈마 화학 기상 증착법 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010062130A KR20030030271A (ko) 2001-10-09 2001-10-09 평판형 플라즈마 화학 기상 증착법 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20030030271A true KR20030030271A (ko) 2003-04-18

Family

ID=29563855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010062130A KR20030030271A (ko) 2001-10-09 2001-10-09 평판형 플라즈마 화학 기상 증착법 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20030030271A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101010389B1 (ko) * 2007-03-12 2011-01-21 가시오게산키 가부시키가이샤 플라즈마 cvd 장치 및 성막방법
US8307781B2 (en) 2003-11-07 2012-11-13 Shimadzu Corporation Surface wave excitation plasma CVD system
US8307782B2 (en) 2007-12-26 2012-11-13 Kochi Industrial Promotion Center Deposition apparatus and deposition method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5180435A (en) * 1987-09-24 1993-01-19 Research Triangle Institute, Inc. Remote plasma enhanced CVD method and apparatus for growing an epitaxial semiconductor layer
KR19980018715A (ko) * 1996-08-16 1998-06-05 가네꼬 히사시 플라즈마 cvd 절연막 및 그 형성 방법 (plasma cvd insulator film and process for forming the same)
KR19990072434A (ko) * 1998-02-06 1999-09-27 클라크 3세 존 엠. 고밀도플라즈마-화학적증착기법을사용하여낮은유전상수를갖는박막을형성하는방법
JP2001123271A (ja) * 1999-10-25 2001-05-08 Hitachi Ltd プラズマcvd装置のプリコート方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5180435A (en) * 1987-09-24 1993-01-19 Research Triangle Institute, Inc. Remote plasma enhanced CVD method and apparatus for growing an epitaxial semiconductor layer
KR19980018715A (ko) * 1996-08-16 1998-06-05 가네꼬 히사시 플라즈마 cvd 절연막 및 그 형성 방법 (plasma cvd insulator film and process for forming the same)
KR19990072434A (ko) * 1998-02-06 1999-09-27 클라크 3세 존 엠. 고밀도플라즈마-화학적증착기법을사용하여낮은유전상수를갖는박막을형성하는방법
JP2001123271A (ja) * 1999-10-25 2001-05-08 Hitachi Ltd プラズマcvd装置のプリコート方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8307781B2 (en) 2003-11-07 2012-11-13 Shimadzu Corporation Surface wave excitation plasma CVD system
KR101010389B1 (ko) * 2007-03-12 2011-01-21 가시오게산키 가부시키가이샤 플라즈마 cvd 장치 및 성막방법
US8307782B2 (en) 2007-12-26 2012-11-13 Kochi Industrial Promotion Center Deposition apparatus and deposition method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2585332B2 (ja) 導波路型光デバイス
US20020154878A1 (en) High germanium content waveguide materials
JPS63223712A (ja) 光導波路およびその製造方法
JPH07140336A (ja) 光導波路
KR20030030271A (ko) 평판형 플라즈마 화학 기상 증착법 장치
US7008551B2 (en) Low loss optical waveguide device
KR960006253B1 (ko) 고균질 실리카 박막 형성 장치
CN1105927C (zh) 均匀平面光波导的制造方法
CN114153030A (zh) 多层介质光波导结构及其制造方法
KR100418908B1 (ko) 광도파로용 실리카막 제조방법
JP3070018B2 (ja) 石英系光導波路及びその製造方法
JPH05100122A (ja) 導波路型光デバイス及びその製造方法並びに該光デバイスと他の光学要素の接続方法
JP3097698B2 (ja) 光導波路の製造方法
JP2001108871A (ja) 光モジュール
KR100219715B1 (ko) 희토류 이온이 첨가된 광도파로 제조방법
JP2953173B2 (ja) 光導波路
JPH02163706A (ja) シリコン光導波路およびその製造方法
JP3108212B2 (ja) グレーティング導波路の製造方法
JP2005037410A (ja) エアゾール工程を用いたプレーナ型光導波管及びその製造方法
JP2603652B2 (ja) 光導波路製造方法
KR20030090432A (ko) 엑시머 레이저를 이용한 실리카 수트의 고화방법
JPH05127032A (ja) 光導波路及びその製造方法
KR20010073495A (ko) 고온 분위기에서 광대역 불꽃 가수분해 증착법을 이용한광소자용 평판형 실리카 박막의 제조법
KR20000000194A (ko) 에이치티에스-에프에이치디를 이용한 광소자용 평판형실리카 박막의 제조법
JPH11295544A (ja) 埋込プレーナ光波回路素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application