KR20110130750A - Chemical vapor deposition device - Google Patents

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KR20110130750A
KR20110130750A KR1020100050227A KR20100050227A KR20110130750A KR 20110130750 A KR20110130750 A KR 20110130750A KR 1020100050227 A KR1020100050227 A KR 1020100050227A KR 20100050227 A KR20100050227 A KR 20100050227A KR 20110130750 A KR20110130750 A KR 20110130750A
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김주영
홍성만
최현민
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알티솔라 주식회사
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    • C23C—COATING 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
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    • C23C16/44—Chemical 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
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

PURPOSE: A chemical vapor deposition device is provided to stably form plasma while preventing temperature increase by forming an assembly unit with ceramic or aluminum having a processed anode oxidation thin film thereon. CONSTITUTION: In a chemical vapor deposition device, a first gas injection pipe supplies gas to a chamber. A first shower plate divides the inside of a chamber into a first region and a second region. The first shower plate has a plurality of injection holes connecting the first region to the second region. A first susceptor is arranged between the second region of the chamber. A heater comprises an assembly unit connecting the plural plates to each other.

Description

화학 기상 증착 장치{CHEMICAL VAPOR DEPOSITION DEVICE}Chemical Vapor Deposition Apparatus {CHEMICAL VAPOR DEPOSITION DEVICE}

본 발명은 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus.

액정 표시 소자 및 반도체 소자 등은 기판 상에 박막 트랜지스터 등 수많은 구성 요소들로 이루어져 있고, 그에 따라 무기 절연막, 유기 절연막, 반도체층 등 다양한 막이 기판 상에 적층되게 된다.The liquid crystal display device, the semiconductor device, and the like are composed of numerous components such as thin film transistors on a substrate, and thus various films such as an inorganic insulating film, an organic insulating film, and a semiconductor layer are stacked on the substrate.

상기와 같이 다양한 막을 적층하기 위한 방법 가운데 하나로 플라즈마 화학 기상 증착 방법{Plasma Chemical Vapor Deposition}이 있다.As one of the methods for laminating various films as described above, there is a plasma chemical vapor deposition method.

일반적으로 반도체 소자 등은 공정 온도가 낮을수록 결함이 적어지기 때문에 낮은 공정 온도에서 막을 적층하기 위한 여러 방법들이 강구되었는데, 그 중 하나가 플라즈마 화학 기상 증착 방법이다. 플라즈마 화학 기상 증착 방법은 반응 가스를 플라즈마에 의해 이온과 라디칼로 분해하여 분해된 라디칼이 기판 표면에서 흡착된 후 가장 안정된 자리를 찾아 이동하고, 새로운 결합을 통해 막을 형성하는 방법으로, 이와 같은 플라즈마를 통해 반응 가스의 화학 활성을 증진시킴으로써 낮은 온도에서 화학 반응을 통해 막을 형성하는 방법이다.In general, since semiconductor devices and the like have fewer defects at lower process temperatures, various methods for stacking films at low process temperatures have been devised. One of them is a plasma chemical vapor deposition method. The plasma chemical vapor deposition method is a method of decomposing the reaction gas into ions and radicals by the plasma, the decomposed radicals are adsorbed on the surface of the substrate to find the most stable site and move to form a film through a new bond. It is a method of forming a film through a chemical reaction at a low temperature by promoting the chemical activity of the reaction gas.

화학 기상 증착 장치는 챔버 내에 히터는 복수 개의 히터 기판 들이 결합하여 구성될 수 있는데, 이 때 각 히터 기판들을 결합하는 볼트 및 너트는 스테인리스(STS304) 합금을 사용하여 형성된다. 이러한 재질의 볼트 및 너트는 플라즈마 헌팅(Plasma hunting)을 발생시켜 기판 위에 성막하고자 하는 박막 불량일 일으킨다.
In the chemical vapor deposition apparatus, a heater in a chamber may be configured by combining a plurality of heater substrates, wherein a bolt and a nut joining each heater substrate is formed using a stainless steel (STS304) alloy. Bolts and nuts of such a material may cause plasma hunting to cause thin film defects to be deposited on a substrate.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플라즈마 헌팅(Plasma hunting)을 방지할 수 있는 화학 기상 증착 장치를 제공하는데 있다.
An object of the present invention is to provide a chemical vapor deposition apparatus that can prevent the plasma hunting (Plasma hunting).

본 발명의 실시예에 다른 화학 기상 증착 장치는 챔버, 상기 챔버 내로 가스를 주입하는 제1 가스 주입관, 상기 챔버 내부를 제1 영역과 제2 영역으로 분할하도록 설치되고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 서로 연결하는 복수개의 분사 구멍을 갖는 제1 샤워 플레이트, 상기 챔버의 제2 영역 내에 위치하는 제1 기판이 안착되는 제1 서셉터 그리고 상기 제1 서셉터와 대향 배치되는 히터를 포함하고, 상기 히터는 복수개의 플레이트로 구성되고, 상기 복수개의 플레이트를 서로 연결하는 조립부를 포함하며, 상기 조립부는 세라믹 또는 표면이 양극 산화 피막 처리(anodizing coating)된 알루미늄으로 형성된다.According to an embodiment of the present invention, a chemical vapor deposition apparatus is provided to divide a chamber, a first gas injection tube for injecting gas into the chamber, and divide the inside of the chamber into a first region and a second region, and the first region and the A first shower plate having a plurality of injection holes connecting the second regions to each other, a first susceptor on which a first substrate located in the second region of the chamber is seated, and a heater disposed opposite the first susceptor In addition, the heater is composed of a plurality of plates, and includes an assembly unit for connecting the plurality of plates to each other, the assembly unit is formed of ceramic or aluminum with anodizing coating (anodizing coating) of the surface.

상기 히터를 중심으로 제1 가스 주입관 반대편에 위치하고, 상기 챔버 내로 가스를 주입하는 제2 가스 주입관, 상기 히터를 중심으로 제1 샤워 플레이트의 반대편에 위치하고, 상기 챔버 내부를 제3 영역과 제4 영역으로 분할하도록 설치되며, 상기 제3 영역과 상기 제4 영역을 서로 연결하는 복수개의 분사 구멍을 갖는 제2 샤워 플레이트, 상기 챔버의 제4 영역 내에 위치하는 제2 기판이 안착되는 제2 서셉터를 더 포함할 수 있다.A second gas injection tube positioned opposite to the first gas injection tube around the heater and injecting gas into the chamber; and a second gas injection tube positioned opposite to the first shower plate centered on the heater; A second shower plate having a plurality of injection holes connecting the third region and the fourth region to each other, and a second substrate on which the second substrate located in the fourth region of the chamber is mounted; It may further include a acceptor.

상기 제1 기판은 중력 방향에 평행하도록 상기 제1 서셉터에 안착될 수 있다.
The first substrate may be seated on the first susceptor to be parallel to the direction of gravity.

이와 같이 본 발명의 한 실시예에 따르면, 화학 기상 증착 장치의 챔버 내에 위치하는 히터를 결합하는데 사용하는 조립부를 세라믹 또는 표면이 양극 산화 피막 처리(anodizing coating)된 알루미늄으로 형성함으로써, 안정적인 플라즈마를 형성하고, 온도 급상승을 방지할 수 있다.
As described above, according to one embodiment of the present invention, a stable plasma is formed by forming an assembly part used to join a heater located in a chamber of a chemical vapor deposition apparatus using ceramic or aluminum whose surface is anodized. And the temperature rise can be prevented.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 종래의 화학 기상 증착 장치의 하나의 구성인 히터를 나타내는 사진이다.
도 3은 종래의 히터가 스테인리스(STS304)로 형성된 볼트와 너트로 조립된 경우에 히터와 대응하는 서셉터 후면에 이상 방전으로 인해 성막이 발생한 것을 나타내는 사진이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에서 히터에 체결되어 있는 볼트 및 너트를 포함하는 조립부를 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 사용하여 박막 증착한 경우에 서셉터 후면을 나타내는 사진이다.1 is a schematic view showing a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph showing a heater which is one configuration of a conventional chemical vapor deposition apparatus.
3 is a photograph showing that film formation occurs due to an abnormal discharge on the susceptor rear surface corresponding to the heater when the conventional heater is assembled with bolts and nuts formed of stainless steel (STS304).
4 and 5 are photographs showing the assembly including the bolt and nut fastened to the heater in the chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a photograph showing a susceptor back surface when a thin film is deposited using a chemical vapor deposition apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.

첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. Also, when a layer is referred to as being "on" another layer or substrate, it may be formed directly on another layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 나타내는 개략도이다. 1 is a schematic view showing a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 반응 가스에 의해 박막이 증착되는 반응 공간인 챔버(500)를 포함한다. 이러한 반응 공간은 외부와 차단된다. 여기서, 챔버(500)는 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함한다. 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)은 제1 샤워 플레이트(120)에 의해 분할된다. Referring to FIG. 1, a chemical vapor deposition apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention includes a chamber 500 which is a reaction space in which a thin film is deposited by a reaction gas. This reaction space is isolated from the outside. Here, the chamber 500 includes a first region R1 and a second region R2. The first region R1 and the second region R2 are divided by the first shower plate 120.

제1 샤워 플레이트(120)는 제1 가스 주입구(140)와 제1 디퓨저(130)를 포함한다. 제1 디퓨저(130)는 반응 가스가 통과하는 복수의 분사 구멍(E)을 갖는다. 제1 영역(R1)은 제1 가스 주입구(140)로 들어온 반응 가스가 가스 분배기(미도시)를 통해 분배되는 영역이고, 제2 영역(R2)은 제1 디퓨저(130)에 의해 반응 가스가 제1 기판(100) 위에 고르게 퍼지는 영역이면서 플라즈마가 형성되는 영역이기도 하다.The first shower plate 120 includes a first gas inlet 140 and a first diffuser 130. The first diffuser 130 has a plurality of injection holes E through which the reaction gas passes. The first region R1 is a region where the reactive gas entering the first gas inlet 140 is distributed through a gas distributor (not shown), and the second region R2 is a reactive gas formed by the first diffuser 130. It is also an area where the plasma is formed evenly spread over the first substrate 100.

제2 영역(R2)에서 제1 디퓨저(130)와 마주보도록 제1 기판(100)이 제1 서셉터(110)에 안착되어 있다. 제1 서셉터(110)는 구동 시스템(1000)에 의해 제어되는 캐리어(150)에 의해 챔버(500) 내부로 이동할 수 있고, 제1 기판(100)이 안착된 제1 서셉터(110)의 반대면 쪽에 히터(300)가 배치될 수 있다.The first substrate 100 is seated on the first susceptor 110 to face the first diffuser 130 in the second region R2. The first susceptor 110 may move into the chamber 500 by the carrier 150 controlled by the drive system 1000, and the first susceptor 110 may be moved by the carrier 150. The heater 300 may be disposed on the opposite side.

히터(300)를 사이에 두고, 제2 서셉터(210)와 제2 서셉터(210)에 안착된 제2 기판(200)이 배치되어 있다. 제2 기판(200)과 마주보는 위치에 제2 샤워 플레이트(220)가 배치되어 있고, 제2 샤워 플레이트(220)는 제3 영역(R3)과 제4 영역(R4)을 분할한다. 제2 샤워 플레이트(220)는 제2 가스 주입구(240)와 제2 디퓨저(230)를 포함한다.The second substrate 200 mounted on the second susceptor 210 and the second susceptor 210 is disposed with the heater 300 interposed therebetween. The second shower plate 220 is disposed at a position facing the second substrate 200, and the second shower plate 220 divides the third region R3 and the fourth region R4. The second shower plate 220 includes a second gas inlet 240 and a second diffuser 230.

제3 영역(R3)은 제2 가스 주입구(240)로 들어온 반응 가스가 가스 분배기(미도시)를 통해 분배되는 영역이고, 제4 영역(R4)은 제2 디퓨저(230)에 의해 반응 가스가 제2 기판(200) 위에 고르게 퍼지는 영역이면서 플라즈마가 형성되는 영역이기도 하다.The third region R3 is a region where the reaction gas entering the second gas inlet 240 is distributed through a gas distributor (not shown), and the fourth region R4 is a reaction gas by the second diffuser 230. It is also a region where the plasma is formed evenly spread over the second substrate 200.

제1 디퓨저(130)와 제2 디퓨저(230)를 각각 포함하는 제1 샤워 플레이트(120)와 제2 샤워 플레이트(220)는 반응 가스가 기판(100, 200) 위에 고르게 퍼지도록 하는 확산기 역할을 하고, 동시에 플라즈마 전극의 역할을 수행한다. 따라서, 제1 샤워 플레이트(120)와 제2 샤워 플레이트(220)는 RF 전력 발생기(160, 260)와 전기적으로 연결될 수 있다.The first shower plate 120 and the second shower plate 220 including the first diffuser 130 and the second diffuser 230, respectively, serve as a diffuser to evenly spread the reaction gas on the substrates 100 and 200. And at the same time serves as a plasma electrode. Accordingly, the first shower plate 120 and the second shower plate 220 may be electrically connected to the RF power generators 160 and 260.

도 2는 종래의 화학 기상 증착 장치의 하나의 구성인 히터를 나타내는 사진이다. 2 is a photograph showing a heater which is one configuration of a conventional chemical vapor deposition apparatus.

도 2를 참고하면 종래의 히터는 복수개의 플레이트가 서로 연결되어 형성될 수 있다. 히터를 구성하고, 사진 정면에 나타나는 복수개의 플레이트는 사진 뒷면에 겹쳐져 형성되는 또 다른 플레이트와 볼트와 너트에 의해 체결될 수 있다. 이 때, 볼트는 스테인리스(STS304)에 의해 형성되고, 너트는 그라파이트(Graphite)로 형성된다. Referring to FIG. 2, a conventional heater may be formed by connecting a plurality of plates to each other. A plurality of plates constituting the heater and appearing in front of the photograph may be fastened by another plate and bolts and nuts formed by being superimposed on the rear of the photograph. At this time, the bolt is formed of stainless steel (STS304), the nut is formed of graphite (Graphite).

도 3은 종래의 히터가 스테인리스(STS304)로 형성된 볼트와 그라파이트(Graphite)로 형성된 너트로 조립된 경우에 히터와 대응하는 서셉터 후면에 이상 방전으로 인해 성막이 발생한 것을 나타내는 사진이다.3 is a photograph showing that a film is generated due to an abnormal discharge on the rear surface of a susceptor corresponding to the heater when the conventional heater is assembled with a bolt formed of stainless steel (STS304) and a nut formed of graphite.

도 3을 참고하면, 히터에서 볼트가 조립되어 있는 위치에 대응하는 서셉터의 위치(P) 주위에 반응 가스에 의한 성막이 발생할 수 있다. 이것은 볼트가 전극으로 사용되어 플라즈마를 이상 방전시켜 발생하는 현상이다. 즉, 고주파가 난조를 일으키는 플라즈마 헌팅(Plasma hunting)이 일어난다. 이 때문에, 서셉터의 전면에 안착된 기판에 성막되어야 할 박막이 균일하지 않게 되고, 원하는 높이로 성막하는 것이 어려워지는 문제가 발생한다. Referring to FIG. 3, film formation by a reactive gas may occur around the position P of the susceptor corresponding to the position where the bolt is assembled in the heater. This is a phenomenon caused by abnormal discharge of plasma by using a bolt as an electrode. That is, plasma hunting occurs where high frequency causes hunting. For this reason, there arises a problem that the thin film to be formed on the substrate seated on the front surface of the susceptor becomes uneven and it is difficult to form the film at a desired height.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에서 히터에 체결되어 있는 볼트 및 너트를 포함하는 조립부를 나타내는 사진이다.4 and 5 are photographs showing the assembly including the bolt and nut fastened to the heater in the chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 볼트 및 너트를 포함하는 조립부를 기존의 스테인리스(STS304) 대신에 세라믹으로 형성한 경우를 도 4에서 보여주고, 알루미늄으로 이루어진 조립부(볼트 및 너트)의 표면을 양극 산화 피막 처리하여 형성한 경우를 도 5에서 보여주고 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에서 히터에 체결되어 있는 볼트 및 너트는 세라믹 또는 표면이 양극 산화 피막 처리된 알루미늄으로 형성하여 절연함으로써 도 2, 3을 참고하여 설명한 종래의 경우에서 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.4 and 5, the case in which the assembly including the bolt and nut according to an embodiment of the present invention is formed of ceramic instead of the conventional stainless steel (STS304) is shown in FIG. 4, the assembly made of aluminum ( The case where the surface of the bolt and nut) was formed by anodizing is shown in FIG. That is, in the conventional case described with reference to FIGS. 2 and 3, the bolt and nut fastened to the heater in the chemical vapor deposition apparatus according to the embodiment of the present invention are formed by insulating the ceramic or the surface of anodized aluminum. Problems that occur can be solved.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 사용하여 박막 증착한 경우에 서셉터 후면을 나타내는 사진이다. 종래의 화학 기상 증착 장치에서 서셉터 후면을 나타내는 도 3과 비교할 때, 히터의 조립부와 대응하는 위치 주위에 이상 방전으로 인해 불필요한 성막이 발생하지 않음을 확인할 수 있다.FIG. 6 is a photograph showing a susceptor back surface when a thin film is deposited using a chemical vapor deposition apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. Compared with FIG. 3 showing the susceptor rear surface in the conventional chemical vapor deposition apparatus, it can be seen that unnecessary film formation does not occur due to the abnormal discharge around the position corresponding to the assembly of the heater.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

100, 200 기판 110, 210 서셉터
120, 220 샤워 플레이트 130, 230 디퓨저
150 캐리어 160, 260 RF 전력 발생기
300 히터 500 챔버100, 200 Board 110, 210 Susceptor
120, 220 shower plate 130, 230 diffuser
150 Carriers 160, 260 RF Power Generators
300 heaters and 500 chambers

Claims (3)

챔버,
상기 챔버 내로 가스를 주입하는 제1 가스 주입관,
상기 챔버 내부를 제1 영역과 제2 영역으로 분할하도록 설치되고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 서로 연결하는 복수개의 분사 구멍을 갖는 제1 샤워 플레이트,
상기 챔버의 제2 영역 내에 위치하는 제1 기판이 안착되는 제1 서셉터 그리고
상기 제1 서셉터와 대향 배치되는 히터를 포함하고,
상기 히터는 복수개의 플레이트로 구성되고, 상기 복수개의 플레이트를 서로 연결하는 조립부를 포함하며, 상기 조립부는 세라믹 또는 표면이 양극 산화 피막 처리(anodizing coating)된 알루미늄으로 형성되는 화학 기상 증착 장치.
chamber,
A first gas injection tube for injecting gas into the chamber,
A first shower plate disposed to divide the inside of the chamber into a first region and a second region, the first shower plate having a plurality of injection holes connecting the first region and the second region to each other;
A first susceptor on which a first substrate located in a second region of the chamber is mounted;
A heater disposed to face the first susceptor,
The heater is composed of a plurality of plates, the assembly comprises a connecting portion for connecting the plurality of plates, the assembly portion is a chemical vapor deposition apparatus is formed of a ceramic or aluminum anodized coating (anodizing coating) of the surface.
제1항에서,
상기 히터를 중심으로 제1 가스 주입관 반대편에 위치하고, 상기 챔버 내로 가스를 주입하는 제2 가스 주입관,
상기 히터를 중심으로 제1 샤워 플레이트의 반대편에 위치하고, 상기 챔버 내부를 제3 영역과 제4 영역으로 분할하도록 설치되며, 상기 제3 영역과 상기 제4 영역을 서로 연결하는 복수개의 분사 구멍을 갖는 제2 샤워 플레이트,
상기 챔버의 제4 영역 내에 위치하는 제2 기판이 안착되는 제2 서셉터를 더 포함하는 화학 기상 증착 장치.
In claim 1,
A second gas injection pipe positioned opposite the first gas injection pipe around the heater and injecting gas into the chamber;
Located on the opposite side of the first shower plate with respect to the heater, it is installed to divide the inside of the chamber into a third region and a fourth region, and having a plurality of injection holes connecting the third region and the fourth region with each other Second shower plate,
And a second susceptor on which a second substrate located in the fourth region of the chamber is seated.
제1항에서,
상기 제1 기판은 중력 방향에 평행하도록 상기 제1 서셉터에 안착되어 있는 화학 기상 증착 장치.In claim 1,
And the first substrate is mounted to the first susceptor parallel to the direction of gravity.
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