KR20100011924A - 성막 장치와 성막 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 성막 장치와 성막 방법에 관한 것으로서, 실리콘 웨이퍼(101)에 대해 반응 가스가 흐르는 방향의 상류측에는 정류판(104)이 설치되어 있고, 정류판(104)은 제 1 관통 구멍(104a), 제 1 관통 구멍(104a)과 교차되지 않는 위치에 설치된 제 2 관통 구멍(104b)을 구비한다. 반응 가스는 제 1 관통 구멍(104a)을 통과하여 실리콘 웨이퍼(101)쪽으로 흐른다. 또한, 제 2 관통 구멍(104b)은 냉각 가스가 통과하여 정류판의 온도 상승을 충분히 억제할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

성막 장치와 성막 방법{FILM FORMING APPARATUS AND FILM FORMING METHOD}
본 발명은 성막 장치와 성막 방법에 관한 것이다.
웨이퍼상에 실리콘 등의 단결정막을 성장시킨 에피택시얼 웨이퍼의 제조에는 매엽식 성막 장치가 사용되는 경우가 많다.
일반적인 매엽식(枚葉式) 성막 장치는 챔버, 가스 공급 수단 및 웨이퍼 가열 수단 등을 구비하고 있다. 챔버 내에는 웨이퍼를 유지하는 서셉터가 설치되어 있고, 서셉터는 모터에 의해 회전 가능하게 되어 있다. 이와 같은 성막 장치에서는 웨이퍼는 서셉터상에 얹어 설치된 상태로 회전하면서 서셉터의 하방 및 상방에 설치된 웨이퍼 가열 수단에 의해 가열된다. 그리고, 가스 공급 수단을 통해 반응 가스가 공급되어 웨이퍼상에 에피택시얼막이 형성된다.
웨이퍼의 전체 면에 걸쳐 전기적 특성 등이 균일한 에피택시얼막을 형성하는 데에는 챔버 내에서의 가스의 유동을 균일하게 하는 것이 필요해진다. 이 때문에 챔버의 상부에 석영으로 이루어진 정류판을 설치하고, 가스 공급 수단에 의해 공급된 반응 가스가 웨이퍼상에 균일하게 공급되도록 되어 있다.
그런데 두꺼운 에피택시얼막을 형성하는 경우, 처리 시간이 길어짐으로써 복 사열로 정류판의 온도가 상승하고, 정류판의 표면에 막이 형성되는 문제가 있었다. 이 막이 벗겨지면 이물질이 되어 에피택시얼 웨이퍼의 제조 수율을 저하시킨다. 또한, 웨이퍼의 온도를 챔버의 상방에 설치한 방사 온도계에 의해 측정하는 경우에는 정류판의 표면에 형성된 막에 의해 측정이 저해된다.
일본 공개특허공보 제2008-1923호에는 정류판을 냉각하는 냉각 장치가 설치된 성막 장치가 개시되어 있다. 이 냉각 장치는 원판 형상의 기부(基部)와, 상기 기부의 상면에 기립된 다수의 냉각용 핀에 의해 구성되어 있다. 그리고, 기부의 표면을 냉각용 핀을 따라서 냉각 가스가 흘러 이들이 냉각되도록 되어 있다.
이 문헌에서는 정류판을 구성하는 부재상에 냉각 장치가 설치되어 있고, 냉각 장치가 냉각됨으로써 인접하는 정류판이 냉각되는 구조로 되어 있다. 즉, 정류판은 한 측으로부터 간접적으로 냉각되므로 정류판 전체가 냉각되는 데에는 시간이 걸리는 문제가 있었다. 이 때문에 정류판의 온도 상승이 현저한 경우에는 정류판이 충분히 냉각되지 않아 막의 형성을 억제할 수 없을 우려가 있었다.
예를 들면 웨이퍼 표면에서의 반응 효율을 올리기 위해 웨이퍼로부터 정류판까지의 거리를 짧게 하여 성막하는 경우, 정류판의 온도 상승은 웨이퍼에 대향하는 측에서 커진다. 그러나 상기 문헌에서는 냉각 장치를 정류판의 웨이퍼에 대향하는 측과는 반대 측에 장착하고 있으므로 정류판의 온도 상승을 충분히 억제할 수 없을 우려가 있다. 한편, 냉각 장치를 정류판의 웨이퍼에 대향하는 측에 장착한 경우에도 웨이퍼 가열 수단을 챔버의 상부에 설치한 계에서는 동일한 문제가 발생한다. 즉, 이 계에서는 웨이퍼 가열 수단과 웨이퍼 사이에 정류판이 배치되므로 정류판의 온도 상승은 웨이퍼에 대향하는 측과는 반대측에서 커진다. 따라서 상기와 마찬가지로 정류판의 온도 상승을 충분히 억제할 수 없을 우려가 생긴다.
또한, 상기 문헌에서는 냉각 장치는 알루미늄으로 구성된다. 이 때문에 웨이퍼의 온도를 챔버의 상방에 설치된 방사 온도계에 의해 측정하는 경우에는 측정의 지장이 되지 않도록 냉각 장치의 배치를 연구할 필요가 있었다.
또한, 이 성막 장치에서는 냉각 가스가 기부의 표면을 냉각용 핀을 따라서 흐르는 구조로 되어 있다. 이 때문에 냉각 장치의 구조가 복잡해지는 문제도 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 온도 측정이 용이하고 정류판의 온도 상승을 충분히 억제할 수 있는 성막 장치를 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 간단한 구조로 정류판의 온도 상승을 억제할 수 있는 성막 장치를 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 정류판의 온도 상승을 충분히 억제할 수 있는 성막 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 성막실 내에 반응 가스를 공급하고, 성막실 내에 얹어 설치되는 기판을 가열하여 기판의 표면에 막을 형성하는 성막 장치에 있어서 기판에 대해 반응 가스가 흐르는 방향의 상류측에 정류판을 설치한다. 냉각 가스는 정류판의 내부를 통과한다.
본 발명의 다른 형태는 성막실 내에 반응 가스를 공급하고, 성막실 내에 얹어 설치되는 기판을 가열하여 기판의 표면에 막을 형성하는 성막 장치에 있어서, 정류판은 기판에 대해 반응 가스가 흐르는 방향의 상류측에 설치되고, 2장의 평판과 접속관을 구비한다. 2장의 평판은 관통 구멍을 구비하고, 서로 소정의 간격을 두고 설치된다. 접속관은 관통 구멍을 접속한다. 반응 가스는 접속관의 내부를 통과하여 기판쪽으로 유하한다. 냉각 가스는 2장의 평판 사이를 통과한다.
본 발명의 다른 형태는 성막실 내에 반응 가스를 공급하고, 성막실 내에 얹어 설치되는 기판을 가열하여 기판의 표면에 막을 형성하는 성막 장치에 있어서, 정류판은 기판에 대해 반응 가스가 흐르는 방향의 상류측에 설치되고, 복수의 관통 구멍이 설치된 제 1 부분과, 제 1 부분의 주위를 따라서 설치된 중공의 제 2 부분을 구비한다. 반응 가스는 관통 구멍을 통과해 기판으로 유하한다. 냉각 가스는 제 2 부분을 통과한다.
본 발명의 다른 형태는 성막실 내에 반응 가스를 공급하고, 성막실 내에 얹어 설치되는 기판을 가열하여 기판의 표면에 막을 형성하는 성막 방법에 있어서, 기판에 대해 반응 가스가 흐르는 방향의 상류측에 정류판을 설치한다. 정류판은 관통 구멍을 구비한다. 정류판의 내부에 냉각 가스를 흐르게 하면서 정류판에 설치된 관통 구멍을 통해 반응 가스를 기판으로 유하시킨다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 이하의 기재로부터 명확해진다.
본 발명에 의하면 웨이퍼의 온도 측정이 용이하고 정류판의 온도 상승을 충분히 억제할 수 있는 성막 장치 및 방법을 제공하는 것이 가능하다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
실시형태 1.
도 1은 본 실시형태의 매엽식 성막 장치의 모식적인 단면도이다. 본 실시형태에서는 기판으로서 실리콘 웨이퍼(101)를 이용한다. 단, 이에 한정되지 않고, 경우에 따라서 다른 재료로 이루어진 웨이퍼 등을 이용해도 좋다.
성막 장치(100)는 성막실로서의 챔버(102)를 구비한다.
챔버(102)의 상부에는 가열된 실리콘 웨이퍼(101)의 표면에 결정막을 성막하기 위한 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급로(제 1 유로)(103)가 접속되어 있다. 본 실시형태에서는 반응 가스로서 트리클로로실란을 이용할 수 있고, 캐리어 가스로서의 수소 가스와 혼합된 상태로 반응 가스 공급로(103)로부터 챔버(102)의 내부로 도입된다.
실리콘 웨이퍼(101)에 대해 반응 가스가 흐르는 방향(화살표 방향)의 상류측에는 정류판(104)이 설치되어 있다. 정류판(104)에는 제 1 관통 구멍(104a)이 다수 설치되어 있고, 반응 가스 공급로(103)로부터 공급된 반응 가스는 제 1 관통 구멍(104a)을 통과하여 실리콘 웨이퍼(101)로 유하한다.
또한, 정류판(104)에는 제 2 관통 구멍(104b)이 설치되어 있고, 냉각 가스로서의 수소 가스가 제 2 관통 구멍(104b)을 통과하도록 되어 있다. 이와 같이 본 실시형태의 특징은 정류판(104)의 내부를 냉각 가스가 통과하는 구조로 한 점에 있다.
도 2는 정류판의 평면도이다. 또한, 도 3은 도 2의 A-A'선을 따라서 절단한 정류판의 일부 단면도이다. 또한, 도 4는 도 2의 정류판을 지면과 평행한 방향으로 절단한 단면의 사시도이다. 이들 도면에 도시한 바와 같이, 정류판(104)은 반응 가스의 흐름 방향 상류측에서 하류측을 향해 설치된 제 1 관통 구멍(104a)과, 제 1 관통 구멍(104a)과 교차하지 않는 위치에 설치된 제 2 관통 구멍(104b)을 구 비한다. 반응 가스 공급로(103)로부터 공급된 반응 가스는 제 1 관통 구멍(104a)을 통해 실리콘 웨이퍼(101)쪽으로 유하한다. 한편, 제 2 관통 구멍(104b)은 냉각 가스가 통과한다.
냉각 가스는 도 1의 냉각 가스 공급로(제 2 유로)(105)로부터 공급되고, 제 2 관통 구멍(104b)을 통과해 제 1 배기관(제 3 유로)(106)으로 배출된다. 냉각 가스로서는 예를 들면 수소, 질소 또는 아르곤 등을 이용할 수 있지만, 냉각 효율의 점에서 수소를 이용하는 것이 바람직하다.
정류판(104)의 내부를 반응 가스가 통과하는 구조로 함으로써 정류판(104)을 직접 냉각할 수 있다. 따라서 단시간에 정류판(104)을 냉각하는 것이 가능해진다. 또한, 정류판(104)을 내부로부터 냉각하기 때문에 가열원이 정류판의 어느 측에 있어도 효율적으로 냉각할 수 있다.
예를 들면, 도 1에서는 챔버(102)의 내부에 실리콘 웨이퍼(101)를 내면으로부터 가열하는 제 1 가열 수단(인 히터(120) 및 아웃 히터(121))가 설치되어 있다. 또한, 챔버(102)의 외부에는 실리콘 웨이퍼(101)를 표면으로부터 가열하는 제 2 가열 수단(107)이 설치되어 있다. 이들 가열 수단은 실리콘 웨이퍼(101)의 표면에서의 반응을 촉진시키는 것이지만, 이들을 설치함으로써 정류판(104)의 온도도 상승한다. 그러나, 본 실시형태에 의하면 정류판(104)의 내부에 냉각 가스를 투과시켜 정류판(104)을 내부로부터 직접적으로 냉각하기 때문에 정류판(104)의 온도 상승을 충분히 억제하는 것이 가능하다.
정류판(104)으로의 냉각 가스의 도입은 반응 가스의 도입과 동시에 할 수 있 지만, 정류판(104)이 소정의 온도 이상이 되었을 때 냉각 가스를 도입할 수도 있다. 후자의 경우, 정류판(104)의 온도 상승은 실리콘 웨이퍼(101)의 온도 상승에 따른다고 생각되므로 실리콘 웨이퍼(101)가 소정의 온도 이상이 될 때 냉각 가스를 도입하도록 해도 좋다.
또한, 냉각 가스의 공급은 반응 가스의 공급 종료와 함께 종료할 수 있지만, 정류판(104)(또는 실리콘 웨이퍼(101))이 소정의 온도 보다 낮아질 때 종료하도록 해도 좋다.
냉각 가스는 상온의 가스를 적당한 유량으로 흐르게 한다. 유량이 너무 적으면 냉각 효율이 나빠지는 한편, 유량이 너무 많으면 반응 가스의 배기의 방해가 되거나 냉각 가스를 쓸데없이 소비하여 비용 상승을 초래한다.
냉각 가스의 유량은 항상 일정하게 할 수 있지만, 정류판(104)(또는 실리콘 웨이퍼(101))의 온도에 따라서 바꿀 수도 있다. 즉, 정류판(104)(또는 실리콘 웨이퍼(101))의 온도가 소정의 온도 이상인 경우에는 냉각 가스의 유량을 많게 하고, 소정의 온도 보다 낮은 경우에는 냉각 가스의 유량을 적게 할 수 있다. 냉각 가스의 사용량을 절약하는 점에서는 온도에 따라서 유량을 바꾸는 것이 바람직하다.
도 1에서 챔버(102)의 하부에는 제 2 배기관(제 4 유로)(108)이 설치되어 있다. 제 2 배기관(108)은 진공 펌프(도시하지 않음)에 접속되어 있고, 챔버(102) 내에 있는 반응 후의 반응 가스를 배기한다. 또한, 정류판(104)으로부터 제 1 배기관(106)으로 배출된 냉각 가스도 제 2 배기관(108)를 통해 배기된다. 즉, 제 1 배기관(106) 내의 냉각 가스는 개구부(109)를 통해 챔버(102)의 내부로 들어간 후, 신속히 제 2 배기관(108)으로부터 성막 장치(100)의 외부로 배출된다. 여기서 냉각 가스의 유량이 너무 많으면 반응 가스의 흐름이 바뀌어 배기가 방해받을 우려가 있다. 따라서 냉각 가스의 유량은 냉각 효과가 있고 반응 가스의 배기를 방해하지 않는 양이 되도록 한다.
챔버(102)의 내부에는 실리콘 웨이퍼(101)가 얹어 설치되는 서셉터(110)가 회전부(111)상에 설치되어 있다. 회전부(111)는 원통부(111a)와 회전축(111b)을 구비하고 있다. 회전축(111b)이 모터(도시하지 않음)를 통해 회전하면, 원통부(111a)가 회전하고, 원통부(111a)상에 설치된 서셉터(110)도 회전한다.
원통부(111a)에는 실리콘 웨이퍼(101)를 이면으로부터 가열하는 인 히터(120)와 아웃 히터(121)가 설치되어 있다. 가열에 의해 변화하는 실리콘 웨이퍼(101)의 표면 온도는 챔버(102)의 상부에 설치된 방사 온도계(122)에 의해 측정된다. 이 때문에 챔버(102) 및 정류판(104)은 석영으로 구성되는 것이 바람직하다. 이에 의해 방사 온도계(122)에 의한 온도 측정이 챔버(102) 및 정류판(104)으로 방해받지 않도록 할 수 있다. 측정된 온도 데이터는 제어 장치(112)로 보내진다. 제어 장치(112)는 수소 가스의 유로에 설치된 밸브(113a, 113b)의 동작을 제어한다. 즉, 실리콘 웨이퍼(101)가 소정의 온도 이상이 된 경우에는 제어 장치(112)는 밸브(113a)를 움직여 수소 가스가 반응 가스 공급로(103)뿐만 아니라 냉각 가스 공급로(105)로도 흐르도록 한다. 또한, 도 1에서는 생략하고 있지만 제어 장치(112)는 인 히터(120) 및 아웃 히터(121)의 출력도 제어한다.
계속해서 본 발명의 성막 방법에 대해 설명한다.
실리콘 웨이퍼(101)상으로의 실리콘 에피택시얼막의 형성은 다음과 같이 실시된다.
우선, 실리콘 웨이퍼(101)를 챔버(102)의 내부로 반입한다. 계속해서 서셉터(110)상에 실리콘 웨이퍼(101)를 얹어 설치하고, 회전부(111)에 따라 실리콘 웨이퍼(101)를 50rpm 정도로 회전시킨다.
계속해서 제 1 가열 수단인 인 히터(120) 및 아웃 히터(121)와 제 2 가열 수단(107)을 작동시켜 실리콘 웨이퍼(101)를 가열한다. 또한, 제 1 가열 수단 및 제 2 가열 수단(107) 중 어느 한쪽에서만 가열해도 좋다. 예를 들면, 성막 온도인 1150℃까지 서서히 가열한다. 방사 온도계(122)에 의한 측정으로 실리콘 웨이퍼(101)의 온도가 1150℃에 도달한 것을 확인한 후는 서서히 실리콘 웨이퍼(101)의 회전 수를 올린다. 그리고, 반응 가스 공급로(103)로부터 정류판(104)을 통해 반응 가스를 실리콘 웨이퍼(101)상에 유하시킨다.
방사 온도계(122)에 의한 측정을 계속하고, 실리콘 웨이퍼(101)의 온도가 소정의 온도에 도달한 것을 확인한 후는 제어 장치(112)에 의해 밸브(113a)를 움직여 수소 가스가 반응 가스 공급로(103)뿐만 아니라 냉각 가스 공급로(105)로도 흐르도록 한다. 이에 의해 정류판(104)의 내부를 냉각 가스가 통과하게 되므로 정류판(104)의 온도 상승을 억제하여 정류판(104)에 막이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 정류판(104)으로의 냉각 가스의 도입은 반응 가스의 도입과 동시에 해도 좋다. 또한, 냉각 가스의 유량은 항상 일정하게 할 수 있지만, 실리콘 웨이퍼(101)의 온도에 따라서 바꿀 수도 있다.
실리콘 웨이퍼(101)상에 소정의 막두께의 에피택시얼막을 형성한 후는 반응 가스의 공급을 종료한다. 냉각 가스의 공급도 반응 가스의 공급 종료와 함께 종료할 수 있지만, 방사 온도(122)에 의한 측정에 의해 실리콘 웨이퍼(101)가 소정의 온도보다 낮아진 것을 확인하고 나서 종료하도록 해도 좋다. 그 후는 실리콘 웨이퍼(101)가 소정의 온도까지 냉각된 것을 확인하고 나서 챔버(102)의 외부에 실리콘 웨이퍼(101)를 반출한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면 정류판의 내부를 냉각수가 통과하는 구조로 했으므로 정류판 전체를 효율적으로 냉각할 수 있고, 또한 가열 수단의 위치에 관계없이 정류판의 온도 상승을 억제할 수 있다. 또한, 정류판을 석영으로 구성함으로써 방사 온도계에 의한 측정이 방해받지 않도록 할 수도 있다.
실시형태 2.
도 5는 본 실시형태의 정류판의 사시도이다. 또한, 정류판 이외의 성막 장치의 구조는 실시형태 1에서 설명한 도 1과 동일하게 할 수 있다.
본 실시형태의 정류판은 도 1에서 실리콘 웨이퍼(101)에 대해 반응 가스가 흐르는 방향(화살표 방향)의 상류측에 설치된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 정류판(204)은 소정의 간격을 두고 설치되는 2장의 평판(214, 215)과, 이들 평판에 각각 설치된 관통 구멍(216, 217)을 접속하는 접속관(218)을 구비한다. 도 1에서 반응 가스 공급로(103)로부터 공급된 반응 가스는 챔버(102)의 내부로 들어온 후, 관통 구멍(216)으로부터 접속관(218)을 통과하고, 관통 구멍(217)으로부터 나와 실리콘 웨이퍼(101)쪽으로 유하한다.
한편, 도 1의 냉각 가스 공급관(105)으로부터 공급된 냉각 가스는 2장의 평판(214, 215) 사이를 통과하여 제 1 배기관(106)으로 배출된다. 이 구조에 의하면 2장의 평판(214, 215) 사이가 냉각 가스로 충만되므로 정류판(204) 전체가 효율적으로 냉각된다. 특히 반응 가스의 유로인 접속관(218)의 주위를 냉각하므로 반응 가스의 온도 상승을 억제하는 효과가 높다. 또한, 실시형태 1과 마찬가지로 가열원이 정류판(204)의 어느 측에 있어도 효율적으로 냉각할 수 있다.
정류판(204)을 통과하여 유하한 반응 가스는 실리콘 웨이퍼(101)상에서 반응한다. 이에 의해 실리콘 웨이퍼(101)상에 실리콘 에피택시얼막이 형성된다. 그 후, 반응 후의 가스나 미반응의 반응 가스가 챔버(102)의 하부에 설치된 제 2 배기관(108)으로부터 성막 장치(100)의 외부로 배출된다. 한편 정류판(204)을 냉각한 냉각 가스는 제 1 배기관(106)으로 배출된 후, 개구부(109)를 통해 챔버(102)의 내부에 들어가고, 신속히 제 2 배기관(108)으로부터 배출된다.
정류판(204)으로의 냉각 가스의 도입은 반응 가스의 도입과 동시에 할 수 있지만, 정류판(204)이 소정의 온도 이상이 될 때 냉각 가스를 도입할 수도 있다. 후자의 경우, 정류판(204)의 온도 상승은 실리콘 웨이퍼(101)의 온도 상승에 따른다고 생각되므로, 실리콘 웨이퍼(101)가 소정의 온도 이상이 될 때 냉각 가스를 도입하도록 해도 좋다.
또한, 냉각 가스의 공급은 반응 가스의 공급 종료와 함께 종료할 수 있지만, 정류판(204)(또는 실리콘 웨이퍼(101))이 소정의 온도 보다 낮아질 때 종료하도록 해도 좋다.
냉각 가스는 상온의 가스를 적당한 유량으로 흐른다. 유량이 너무 적으면 냉각 효율이 나빠지는 한편, 유량이 너무 많으면 반응 가스의 배기의 방해가 되거나 냉각 가스를 쓸데없이 소비하여 비용 상승을 초래한다.
냉각 가스의 유량은 항상 일정하게 할 수 있지만, 정류판(204)(또는 실리콘 웨이퍼(101))의 온도에 따라서 바꿀 수도 있다. 즉, 정류판(204)(또는 실리콘 웨이퍼(101))의 온도가 소정의 온도 이상인 경우에는 냉각 가스의 유량을 많게 하고, 소정의 온도 보다 낮은 경우에는 냉각 가스의 유량을 적게 할 수 있다. 냉각 가스의 사용량을 절약하는 점에서는 온도에 따라서 유량을 바꾸는 것이 바람직하다.
정류판(204)을 석영으로 구성함으로써 챔버(102)의 상부에 설치된 방사 온도계(122)에 의해 실리콘 웨이퍼(101)의 표면 온도를 측정할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면 실리콘 웨이퍼에 대해 반응 가스가 흐르는 방향의 상류측에 소정의 간격을 두고 설치된 2장의 평판과, 이들 평판에 각각 설치된 관통 구멍을 접속하는 접속관을 구비한 정류판을 설치하고, 접속관의 내부를 통과하여 반응 가스가 실리콘 웨이퍼쪽으로 유하하고, 2장의 평판 사이를 냉각 가스가 통과하는 구조로 했기 때문에 정류판 전체를 효율적으로 냉각할 수 있고, 또한 가열 수단의 위치에 관계없이 정류판의 온도 상승을 억제할 수 있다. 또한, 정류판을 석영으로 구성함으로써 방사 온도계에 의한 측정이 방해받지 않도록 할 수도 있다.
실시형태 3.
도 6은 본 실시형태의 정류판의 단면 사시도이다. 또한, 정류판 이외의 성 막 장치의 구조는 실시형태 1에서 설명한 도 1과 동일하게 할 수 있다.
본 실시형태의 정류판은 도 1에서 실리콘 웨이퍼(101)에 대해 반응 가스가 흐르는 방향(화살표 방향)의 상류측에 설치된다.
도 6에 도시한 바와 같이, 정류판(304)은 복수의 관통 구멍(314)이 설치된 제 1 부분(315), 제 1 부분(315) 주위를 따라서 설치된 중공의 제 2 부분(316)을 갖는다. 도 1에서 반응 가스 공급로(103)로부터 공급된 반응 가스는 챔버(102)의 내부를 들어온 후, 관통 구멍(314)을 통과해 실리콘 웨이퍼(101)쪽으로 유하한다.
한편, 도 1의 냉각 가스 공급관(105)으로부터 공급된 냉각 가스는 접속부(317)로부터 제 2 부분(316)으로 들어가고, 제 1 부분의 주위를 따라서 흐른 후, 접속부(318)로부터 제 1 배기관(106)으로 배출된다. 이 구조는 반응 가스의 유로의 주위에 냉각 가스의 유로를 설치하여 간단하지만, 가열원이 정류판(304)의 어느 측에 있어도 효율적으로 냉각할 수 있다.
정류판(304)을 통과해 유하한 반응 가스는 실리콘 웨이퍼(101)상에서 반응한다. 이에 의해 실리콘 웨이퍼(101)상에 실리콘 에피택시얼막이 형성된다. 그 후, 반응 후의 가스나 미반응의 반응 가스가 챔버(102)의 하부에 설치된 제 2 배기관(108)으로부터 성막 장치(100)의 외부로 배출된다. 한편, 정류판(304)을 냉각한 냉각 가스는 접속부(318)로부터 제 1 배기관(106)으로 배출된 후, 개구부(109)를 통과해 챔버(102)의 내부로 들어가고, 신속히 제 2 배기관(108)으로부터 배출된다.
정류판(304)으로의 냉각 가스의 도입은 반응 가스의 도입과 동시에 할 수 있지만, 정류판(304)이 소정의 온도 이상이 될 때 냉각 가스를 도입할 수도 있다. 후자의 경우, 정류판(304)의 온도 상승은 실리콘 웨이퍼(101)의 온도 상승에 따른다고 생각되므로, 실리콘 웨이퍼(101)가 소정의 온도 이상이 될 때 냉각 가스를 도입하도록 해도 좋다.
또한, 냉각 가스의 공급은 반응 가스의 공급 종료와 함께 종료할 수 있지만, 정류판(304)(또는 실리콘 웨이퍼(101))이 소정의 온도보다 낮아질 때 종료하도록 해도 좋다.
냉각 가스는 상온의 가스를 적당한 유량으로 흐르게 한다. 유량이 너무 적으면 냉각 효율이 나빠지는 한편, 유량이 너무 많으면 반응 가스의 배기의 방해가 되거나 냉각 가스를 쓸데없이 소비하여 비용 상승을 초래한다.
냉각 가스의 유량은 항상 일정하게 할 수 있지만, 정류판(304)(또는 실리콘 웨이퍼(101))의 온도에 따라서 바꿀 수도 있다. 즉, 정류판(304)(또는 실리콘 웨이퍼(101))의 온도가 소정의 온도 이상인 경우에는 냉각 가스의 유량을 많게 하고, 소정의 온도 보다 낮은 경우에는 냉각 가스의 유량을 적게 할 수 있다. 냉각 가스의 사용량을 절약하는 점에서는 온도에 따라서 유량을 바꾸는 것이 바람직하다.
정류판(304)을 석영으로 구성함으로써 챔버(102)의 상부에 설치된 방사 온도계(122)에 의해 실리콘 웨이퍼(101)의 표면 온도를 측정할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 실리콘 웨이퍼에 대해 반응 가스가 흐르는 방향의 상류측에 복수의 관통 구멍이 설치된 제 1 부분과, 제 1 부분의 주위를 따라서 설치된 중공의 제 2 부분을 구비한 정류판을 설치하고, 관통 구멍을 통과해 반응 가스가 실리콘 웨이퍼로 유하하고, 제 2 부분을 냉각 가스가 통과하는 구조로 했으므로 간단한 구조로 정류판의 온도 상승을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은 상기 각 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들면, 실시형태 1~3에서는 성막 장치의 일례로서 에피택시얼 성장 장치를 들었지만, 이에 한정되지 않는다. 성막실 내에 반응 가스를 공급하고, 성막실 내에 얹어 설치되는 기판을 가열하여 기판의 표면에 막을 형성하는 성막 장치이면 다른 성막 장치라도 좋다.
본 발명의 특징과 이점은 다음과 같이 정리된다.
본 발명의 제 1 형태에 의하면 웨이퍼의 온도 측정이 용이하고, 정류판의 온도 상승을 충분히 억제할 수 있는 성막 장치가 제공된다.
본 발명의 제 2 형태에 의하면 웨이퍼의 온도 측정이 용이하고, 정류판의 온도 상승을 충분히 억제할 수 있는 성막 장치가 제공된다.
본 발명의 제 3 형태에 의하면 간단한 구조로 정류판의 온도 상승을 억제할 수 있는 성막 장치가 제공된다.
본 발명의 제 4 형태에 의하면 정류판의 온도 상승을 충분히 억제할 수 있는 성막 방법이 제공된다.
본 발명의 명백한 수정 및 변경은 상기 기술 범위에 들어갈 수 있다. 따라서, 명확히 기재된 이외의 방법으로 실시되는 발명은 부가적인 청구항의 범위 내이다.
본 출원의 우선권 주장의 기초가 되는 2008년 7월 24일에 출원된 일본 특허 출원 제2008-191286의 모든 개시, 즉 명세서, 청구항, 도면 및 해결 수단은 그대로 본원에 병합된다.
도 1은 실시형태 1의 성막장치의 모식적인 단면도,
도 2는 실시형태 1의 정류판의 평면도,
도 3은 도 2의 A-A'선을 따라서 절단한 정류판의 일부 단면도,
도 4는 도 2의 정류판을 지면과 평행한 방향으로 절단한 단면의 사시도,
도 5는 실시형태 2의 정류판의 사시도, 및
도 6은 실시형태 3의 정류판의 단면 사시도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101 : 실리콘 웨이퍼 102 : 챔버
103 : 반응 가스 공급로 104 : 정류판

Claims (5)

  1. 성막실 내에 반응 가스를 공급하고, 상기 성막실 내에 얹어 설치되는 기판을 가열하여 상기 기판의 표면에 막을 형성하는 성막 장치에 있어서,
    상기 기판에 대해 상기 반응 가스가 흐르는 방향의 상류측에 정류판을 설치하고,
    상기 정류판의 내부를 냉각 가스가 통과하는 구조로 한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정류판은 상기 반응 가스가 흐르는 방향의 상류측에서 하류측을 향해 설치된 제 1 관통 구멍, 및
    상기 제 1 관통 구멍과 교차하지 않는 위치에 설치된 제 2 관통 구멍을 구비하고,
    상기 제 1 관통 구멍을 통과하여 상기 반응 가스가 상기 기판쪽으로 유하하고, 상기 제 2 관통 구멍을 상기 냉각 가스가 통과하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  3. 성막실 내에 반응 가스를 공급하고, 상기 성막실 내에 얹어 설치되는 기판을 가열하여 상기 기판의 표면에 막을 형성하는 성막 장치에 있어서,
    상기 기판에 대해 상기 반응 가스가 흐르는 방향의 상류측에 소정의 간격을 두고 설치되는 2장의 평판과, 상기 2장의 평판에 각각 설치된 관통 구멍을 접속하는 접속관을 구비한 정류판을 설치하고,
    상기 접속관의 내부를 통과해 상기 반응 가스가 상기 기판쪽으로 유하하고, 상기 2장의 평판 사이에 냉각 가스가 통과하는 구조로 한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  4. 성막실 내에 반응 가스를 공급하고, 상기 성막실 내에 얹어 설치되는 기판을 가열하여 상기 기판의 표면에 막을 형성하는 성막 장치에 있어서,
    상기 기판에 대해 상기 반응 가스가 흐르는 방향의 상류측에 복수의 관통 구멍이 설치된 제 1 부분과, 상기 제 1 부분의 주위를 따라서 설치된 중공의 제 2 부분을 구비한 정류판을 설치하고,
    상기 관통 구멍을 통과해 상기 반응 가스가 상기 기판쪽으로 유하하고, 상기 제 2 부분을 냉각 가스가 통과하는 구조로 한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  5. 성막실 내에 반응 가스를 공급하고, 상기 성막실 내에 얹어 설치되는 기판을 가열하여 상기 기판의 표면에 막을 형성하는 성막 방법에 있어서,
    상기 기판에 대해 상기 반응 가스가 흐르는 방향의 상류측에 복수의 정류판을 설치하고, 상기 정류판의 내부에 냉각 가스를 흐르게 하면서 상기 정류판에 설치된 관통 구멍을 통해 상기 반응 가스를 상기 기판쪽으로 유하시키는 것을 특징으 로 하는 성막 방법.
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