KR20140086607A - 박막 고속 증착방법 및 증착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막 고속 증착방법 및 증착장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 박막 고속증착방법은, 기판이 안착된 공정챔버 내에 공정가스를 공급하는 단계와, 상기 기판상에 공정가스를 분사하며 제 1 전극으로 기능하는 샤워헤드에 고주파 VHF 파워를 인가하는 단계와, 상기 기판이 안착되며 제 2 전극으로 기능하는 서셉터상에 안착된 상기 기판을 가열하는 단계를 포함하며, 상기 샤워헤드에 인가되는 고주파 VHF파워는 27.12 ~ 53 MHz 범위의 주파수이고, 상기 서셉터는 메탈히터를 포함하는 것을 특징으로 하며, 플라즈마 방전용 파워 소스로서 종래의 13.56 MHz 보다 높은 27.12 ~ 53 MHz 범위의 고주파 VHF파워를 이용하여 종래에 비하여 1.5 ~ 2배 이상으로 증착속도를 향상시킬 수 있고 메탈 히터의 사용에 의해 종래보다 높은 고주파 VHF파워를 사용할 때에 문제가 될 수 있는 접지의 문제를 용이하게 해결할 수 있고, 다층 박막의 형성시에도 증착속도의 향상은 물론 증착공정이 길어지더라도 종래의 13.56 MHz 보다 높은 27.12 ~ 53 MHz 범위의 고주파 VHF파워를 이용하기 때문에 서셉터로 입사하는 이온의 에너지가 낮으므로 서셉터의 온도의 증가폭이 크지 않아서, 종래와 같이 저온유지를 위하여 공정을 중단하거나 할 필요가 없으므로 증착공정시간을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 정밀저온공정에 탁월하다.

Description

박막 고속 증착방법 및 증착장치{THIN FILM DEPOSITION METHOD WITH HIGH SPEED AND APPARATUS FOR THE SAME}
본 발명은 박막 고속 증착방법 및 증착장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 VHF 플라즈마 소스를 이용하여 저온을 유지하면서 고속으로 실리콘 박막을 증착할 수 있는 박막 고속증착방법 및 증착장치에 관한 것이다.
일반적으로 기판처리장치는 기판(웨이퍼)의 표면에 반응가스를 반응시켜서 원자 또는 분자 단위로 기판표면에 박막을 형성시키고 있다.
이러한 박막의 형성은 공정챔버의 내부로 반응가스가 유입되고 반응가스가 기판 상면에 균일하게 분포될 수 있도록 다수의 관통홀이 형성된 샤워헤드를 통하여 반응가스를 분사하여 기판상에 물질막을 증착시킴으로써 이루어진다 최근에는 이러한 반응가스의 이온 또는 라디컬의 생성에 의해 용이하게 반응하도록 하기 위하여 챔버 외부의 고전압의 에너지를 이용하여 반응가스를 플라즈마 상태로 여기시킨 상태에서 반응가스들의 화학반응을 유도하는 플라즈마 강화 화학기상증착PECVD)방식이 널리 이용되고 있다
도 1은 종래기술에 의한 기판처리장치를 나타낸 것이다. 종래의 기판처리장치는 챔버(100)와, 상기 챔버의 상부에 마련되며 중앙에 가스관통홀이 형성된 가스박스(200)와, 상기 가스박스의 하부에 마련되어 상기 가스박스를 통해 유입된 반응가스를 분사시키는 샤워헤드(300)와, 상기 챔버(100)내의 하부에 마련되어 기판(W)을 안착시키는 히터블럭(400)과, 배기수단으로 구성되며, 상기 챔버(100)의 일측벽 또는 양측벽에는 기판출입구(110)가 형성되어, 상기 기판출입구(110)를 통하여 기판(W)이 이송수단에 의해 반입 및 반출된다
이러한 종래의 기판처리장치에 있어서는, 샤워헤드에 접속된 접속단자에 플라즈마 전원이 연결되어 있고, 제 1 전극으로서 작용하는 상기 샤워헤드에 상기 플라즈마 전원을 통하여 통상적으로 13.56 MHz의 고주파 RF파워를 인가하여 반응성 가스를 해리시키며 제 2 전극으로서도 작용하는 기판 지지체 상에 위치된 기판의 이온 충격을 촉진시키도록 구성되어 있는 바, 13.56 MHz의 고주파 RF파워를 인가하는 이유는 적당한 이온 농도를 형성할 정도로 충분히 높은 주파수이고 통신을 간섭하지 않는 표준 주파수이기 때문이다.
그러나, 상술한 바와 같이 13.56 MHz의 고주파 RF파워를 이용하여 SiO2 박막을 증착하는 PECVD의 경우, 증착속도가 낮아서 4㎛ 이상의 두꺼운 막을 증착하여야 할 경우 반응가스의 파우더 형성으로 인하여 막의 균일성이 저하되는 문제가 발생할 뿐만 아니라 증착속도가 낮아서 증착시간이 증가하고 이로 인해 챔버 내부의 온도가 상승하기 때문에 낮은 공정온도를 유지하기 위하여 공정을 빈번히 중단하고 낮은 온도를 유지하여야 하는 문제점이 있었다.
또한, 최근 반도체 소자의 고집적화에 따라 패턴의 미세화 및 패턴 치수의 고정밀화에 대한 요구가 점점 높아지고 있고, 이에 따라 기판상에 증착되는 막을 다층으로 형성할 필요가 요구되고 있는 바, 예를 들어 실리콘 산화막과 실리콘 질화막을 한 쌍으로 하는 박막층을 복수 층으로 형성하여야 할 경우, 공정온도가 매우 고온으로 상승하기 때문에 상승된 공정챔버 내의 온도를 일정한 저온으로 유지하기 위하여 많은 시간과 비용이 소모되며, 공정효율이 저하되는 문제점이 있다.
한국특허 제583606호
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마 방전용 파워 소스로서 종래의 13.56 MHz 보다 높은 고주파 전원을 이용하여 증착속도를 향상시킴과 동시에 공정챔버 내의 공정온도를 저온으로 용이하게 유지할 수 있는 박막 고속 증착방법 및 증착장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 박막 고속증착방법은, 기판이 안착된 공정챔버 내에 공정가스를 공급하는 단계와, 상기 기판상에 공정가스를 분사하며 제 1 전극으로 기능하는 샤워헤드에 고주파 VHF 파워를 인가하는 단계와, 상기 기판이 안착되며 제 2 전극으로 기능하는 서셉터 상에 안착된 상기 기판을 가열하는 단계를 포함하며, 상기 샤워헤드에 인가되는 고주파 VHF파워는 27.12 ~ 53 MHz 범위의 주파수이고, 상기 서셉터는 메탈히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 박막 고속증착방법은 기판이 안착된 공정챔버 내에 공정가스를 공급하는 단계와, 상기 기판상에 공정가스를 분사하며 제 1 전극으로 기능하는 샤워헤드에 RF파워를 인가하는 단계와, 상기 기판이 안착되며 제 2 전극으로 기능하는 서셉터에 고주파 VHF 파워를 인가하는 단계를 포함하며, 상기 서셉터에 인가되는 고주파 VHF파워는 27.12 ~ 53 MHz 범위의 주파수이고, 상기 서셉터는 메탈히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 공정가스는 SiH4와 N2O의 혼합가스인 제 1 공정가스와 N2와 He의 혼합가스인 제 2 공정가스인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 2 공정가스의 양은 상기 제 1 공정가스의 양보다 많고, 상기 N2O의 가스의 양은 상기 SiH4의 가스의 양보다 많은 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 샤워헤드 하부면과 상기 서셉터 상부면의 간격을 h1이라 하고, 상기 서셉터 상부면과 상기 챔버 바닥면의 간격을 h2라 하면, h1은 1cm이상이고, h1/h2는 1/20 이하인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 고주파 VHF파워는 200W ~ 1500W의 범위인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 박막 고속증착장치는, 챔버와, 상기 챔버의 상부에 마련되며 유입된 공정가스를 기판상에 분사시키는 샤워헤드와, 상기 챔버내의 하부에 마련되어 기판(W)을 안착시키며 기판을 가열하는 메탈히터를 구비한 서셉터와, 상기 샤워헤드 또는 상기 서셉터에 27.12 ~ 53 MHz 범위의 고주파 VHF파워를 인가하는 플라즈마 파워소스를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 고주파 VHF파워가 인가되는 플라즈마 파워소스는 접지라인이 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 고주파 VHF파워가 인가되는 플라즈마 파워소스는 상기 공정챔버의 전자통신회로에 발생하는 노이즈를 제거하는 VHF필터부를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 구성을 가지는 본 발명에 의한 박막 고속증착방법 및 증착장치에 의하면, 플라즈마 방전용 파워 소스로서 종래의 13.56 MHz 보다 높은 27.12 ~ 53 MHz 범위의 고주파 VHF파워를 이용하여 종래에 비하여 1.5 ~ 2배 이상으로 증착속도를 향상시킬 수 있고 메탈 히터의 사용에 의해 종래보다 높은 고주파 VHF파워를 사용할 때에 문제가 될 수 있는 접지의 문제를 용이하게 해결할 수 있다.
또한, 다층 박막의 형성시에도 증착속도의 향상은 물론 증착공정이 길어지더라도 종래의 13.56 MHz 보다 높은 27.12 ~ 53 MHz 범위의 고주파 VHF파워를 이용하기 때문에 서셉터로 입사하는 이온의 에너지가 낮으므로 서셉터의 온도 상승이 크지 않아서, 종래와 같이 저온유지를 위하여 공정을 중단하거나 할 필요가 없으므로 증착공정시간을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 정밀저온공정에 탁월하다.
또한, 종래의 13.56 MHz 보다 높은 27.12 ~ 53 MHz 범위의 고주파 VHF파워를 이용하기 때문에 기존방식에 비하여 에칭 공정등에 있어서 상대적으로 견고한 막을 형성할 수 있고, 두꺼운 박막의 증착시에도 증착속도가 빠르기 때문에 공정가스의 파우더 형성 및 이로 인한 균질도 저하 등의 문제를 개선할 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 증착장치를 나타내는 도면이다.
도 2은 본 발명에 의한 증착방법이 적용되는 증착장치의 일예를 나타내는 도면이다.
도 3은 RID타입의 PECVD에 의해 본 발명의 증착방법을 실행하기 위한 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 의한 증착방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 박막 고속증착방법 및 증착장치를 실시예로써 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 실시예들을 설명하는데 있어, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며, 필요에 따라 그 설명은 생략할 수 있다.
<실시예 1>
도 2 및 도 4는 본 발명에 의한 박막 고속증착장치 및 증착방법의 일예를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 박막 고속증착장치(1)는, 챔버(2)와, 샤워헤드(3)와, 서셉터(4)와, 플라즈마 파워소스(5)를 구비한다.
상기 샤워헤드(3)는 상기 챔버의 내부에서 상부측에 마련되며 유입된 공정가스를 기판상에 분사시킨다. 여기서, 상기 샤워헤드는 상기 플라즈마 파워소스에 전기적으로 연결되어 상기 제 1 전극으로서 구성될 수도 있다.
상기 플라즈마 파워 소스(5)는 고주파를 발생시켜 플라즈마 파워를 상기 처리장치내로 공급한다. 상기 서셉터에 기판이 안착되면, 챔버 내부에 진공 분위기를 형성한 후, 공정가스를 주입함과 동시에 상기 플라즈마 파워소스로부터 고주파(RF)를 인가함으로써 기판 상에 플라즈마(Plasma)를 형성한다.
상기 샤워헤드에 대향하는 측에는 상기 챔버 내로 반입된 기판(W)을 수용하여 지지하는 서셉터(4)가 마련된다. 본 실시예에 있어서, 상기 서셉터(4)는 히터 자체로 구성되거나 히터를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 서셉터에 마련되는 히터로는 종래의 AlN 등으로 마련된 세라믹히터를 대체하여 금속재질의 메탈 히터로 구성하는 것이 바람직하다. 상기 서셉터(5)는 접지전극으로서 기능하여 상기 제 1 전극으로서 기능하는 상기 샤워헤드와 상기 서셉터 사이에서 글로우 방전되면서 플라즈마가 형성된다.
후술하는 바와 같이, 종래의 주파수 범위 보다 높은 27.12 ~ 53 MHz 범위의 고주파 VHF파워를 이용할 때에 접지성능이 특히 중요한 바, 상기 서셉터(4)를 메탈히터로 구성함으로써 접지성능을 향상시켜 안정된 공정을 진행할 수 있다.
제 1 전극으로서 기능하는 상기 샤워헤드에 전기적으로 연결된 플라즈마 파워소스는 통상적인 접지부를 통해 접지되도록 구성되어 있고, 제 2 전극으로서 기능하는 상기 서셉터도 서셉터 구동샤프트 내에 설치되는 접지선을 통해 접지될 수도 있지만, 본 실시예에 있어서는 종래의 주파수 범위 보다 높은 27.12 ~ 53 MHz 범위의 고주파 VHF파워를 이용하기 때문에 접지성능을 더욱 향상시키기 위하여 별도의 추가접지라인을 더욱 마련할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 서셉터 구동샤프트내에 설치되는 접지선에 추가하여 별도의 추가접지라인(8)을 더욱 마련하여, 상기 플라즈마 파워소스로부터 고주파가 발생되어 상기 서셉터와 상기 샤워헤드 사이에 플라즈마 필드가 형성될 때에, 상기 서셉터(4)에 발생하는 노이즈를 신속히 처리하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명은 VHF필터부(7)를 더욱 구비할 수 있다. 종래의 13.56MHz에 맞추어져 있는 RF 필터를 사용할 경우, 공정챔버 주위의 전자통신 회로에 노이즈를 발생시킬 염려가 있으므로, 27MHz 내지 50MHz 등 본 실시예에서 상기 샤워헤드에 인가되는 주파수 범위의 VHF에 최적화된 VHF필터부(7)를 구비하여 상기 공정챔버의 전자통신회로에 발생하는 노이즈를 제거하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 고속박막증착장치를 이용한 고속박막증착방법에 대하여 설명한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 고속박막증착방법은, 우선 기판을 준비하고, 상기 기판을 공정챔버 내로 반입한 후, 기판(W)의 표면에 공정가스를 공급한다.
여기서, 고속으로 SiO2를 증착하기 위한 제 1 공정가스로는 SiH4와 N2O를 혼합한 공정가스를 사용한다. 상기 챔버내에서 SiO2를 증착하기 위해서는 O의 양이 많아야 하기 때문에 공급되는 절대량에 있어서 상기 제 1 공정가스는 N2O의 가스의 양이 상기 SiH4의 가스의 양보다 많게 구성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에 있어서, 제 1 공정가스로는 SiH4와 N2O는 모두 VHF 플라즈마 소스에 의해 양호하게 분해되기 때문에 반응온도에는 특별한 제한은 없다.
한편, 상기 제 1 공정가스 이외에 N2와 He의 혼합가스인 제 2 공정가스를 더욱 공급할 수 있다. 상기 제 2 공정가스의 공급에 의해 플라즈마를 안정하고 균일하게 형성할 수 있으며, He가스를 사용할 경우 표면의 균일도가 개선되고 박막이 단단해지는 효과가 있다. 또한, 상기 제 2 공정가스는 반응가스인 상기 제 1 공정가스에 비하여 상대적으로 많은 양을 공급하는 것이 바람직하다.
그런 다음, 상기 기판상에 공정가스를 분사하며 제 1 전극으로 기능하는 샤워헤드에 상기 플라즈마 파워소스로부터 고주파 VHF 파워를 인가하여, 상기 샤워헤드와 상기 서셉터 사이에 플라즈마를 생성한다.
그런 다음, 상기 기판이 안착되며 제 2 전극으로 기능하는 서셉터에 의해 상기 기판을 가열하여 기판의 온도를 증착 등의 공정에 필요한 온도까지 상승시킨다.
여기서, 상기 샤워헤드에 인가되는 고주파 VHF파워는 27.12 MHz ~ 53 MHz 범위의 주파수이다. 본 발명자는 상기 주파수 범위를 갖는 고주파 VHF파워를 이용함으로써, 종래의 13.56 MHz의 VHF를 이용할 때에 비하여 증착속도가 현저히 개선되면서 막의 균일도가 향상되고 견고한 막이 형성됨을 알았다. 인가되는 고주파 VHF파워는 27.12 MHz 이하일 경우에는 증착속도가 향상되지 않고, 53 MHz를 초과할 경우에는 짧은 파장으로 인하여 막의 균일성을 저하시킬 우려가 있고 플라즈마내의 낮은 이온에너지로 인하여 프리커서 가스의 분해가 어려울 수 있으므로, 상기 샤워헤드에 인가되는 고주파 VHF파워는 27.12 MHz ~ 53 MHz 범위의 주파수인 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에 있어서, 상기 범위의 고주파 VHF파워가 인가될 때에 상기 챔버의 압력은 1~5 Torr의 범위인 것이 바람직하다. 1 Torr 이하인 경우에는 증착속도가 감소할 우려가 있고, 5 Torr 이상의 높은 압력인 경우에는 플라즈마 방전이 불안정해질 우려기 있기 때문이다.
또한, 상기 플라즈마 소스파워로부터 발생하는 상기 고주파 VHF파워의 전력은 200W ~ 1500W의 범위인 것이 바람직하다. 본 실시예에 있어서, 고주파 VHF파워는 27.12 MHz ~ 53 MHz를 사용함으로써 종래의 RF(13.56MHz)에 비해 같은 전력에서 높은 증착속도를 달성할 수 있으므로, 상대적으로 낮은 파워를 사용할 수 있다. 다만, 사용되는 전력이 1500W를 초과할 경우 아킹발생의 원인이 되기 때문에 상기 범위의 전력으로 구성하는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예에서와 같은 종래의 주파수 범위 보다 높은 27.12 ~ 53 MHz 범위의 고주파 VHF파워를 이용하는 경우, 플라즈마 방전 구간의 갭이 일정 크기 이상으로 커지는 경우 상기 챔버내에서 진행되는 공정에 문제가 발생한다.
따라서, 본 실시예에 있어서는 전극(샤워헤드)과 그라운드(서셉터)의 간격은, 예를 들면 전극과 챔버 벽사이의 간격 등 그 이외의 부분의 간격보다 작아야 한다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 종래의 주파수 범위 보다 높은 27.12 ~ 53 MHz 범위의 고주파 VHF파워를 이용하기 때문에, 상대적으로 넓은 간격에서 플라즈마 방전이 용이하므로, 13.56 MHz의 파워와는 달리 1cm이하의 작은 갭에서는 방전이 불안정하게 될 우려가 있다.
또한, 서셉터 상부면과 챔버 바닥면의 간격이 샤워헤드 하부면과 서셉터 상부면의 간격의 20배 이상이 되지 않을 때에는 서셉터와 챔버의 바닥면과의 사이에서 플라즈마 방전이 발생할 우려가 있다.
따라서, 샤워헤드 하부면과 서셉터 상부면의 간격을 h1이라 하고, 서셉터 상부면과 챔버 바닥면의 간격을 h2라 하면, h1은 1cm이상이고, h1/h2는 1/20 이하인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 고속 박막증착방법에 의한 실험예와 종래의 13.56 MHz를 이용한 비교예를 표 1에 나타낸다.
13.56 MHz VHF(40MHz)
프리커서 TEOS(+He, O2) SiH4 + N2O
증착속도 140 Å/s 173 Å/s
굴절률 1.47 1.46
RF 파워 900W 800W
히터 온도상승 약 5℃/min 약 2℃/min
히더 180℃ 이하 유지가능여부 불가능 가능
3㎛ 이상 필름의 정상증착 가능여부 불가능 가능
상기 [표 1]에서 보는 바와 같이, 본 발명의 고속 박막증착방법에 의하면, 종래에 비하여 증착속도를 현저히 향상시킬 수 있고 메탈 히터의 사용에 의해 종래보다 높은 고주파 VHF파워를 사용할 때에 문제가 될 수 있는 접지의 문제를 용이하게 해결할 수 있다.
특히, 다층 박막의 형성시에도 증착속도의 향상은 물론 증착공정이 길어지더라도 종래의 13.56 MHz 보다 높은 27.12 ~ 53 MHz 범위의 고주파 VHF파워를 이용하기 때문에 서셉터로 입사하는 이온의 에너지가 낮으므로 서셉터의 온도의 증가폭이 크지 않아서, 종래와 같이 저온유지를 위하여 공정을 중단하거나 할 필요가 없으므로 증착공정시간을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 정밀저온공정에 탁월하다.
또한, 본 발명에 의한 박막 고속증착방법은 고생산성 실리콘관통전극(TSV) 패시베이션(passivation)용으로 사용될 수 있다. 종래의 13.56MHz의 주파수를 사용할 경우에는 100Å/s의 증착속도를 나타내며 플라즈마 손상에 의한 온도 상승(20℃ 이상)으로 TSV 공정에 적용하기 어렵고, TSV 공정은 하부에 접착제가 형성되어 있으며 온도 상승으로 인하여 접착제의 물성이 변화하는 문제가 있었으나, 본 발명에 의한 박막 고속증착방법은 종래 13.56의 주파수에 비해 증착속도는 2배 이상 빠르고, 이에 따라 스루풋이 향상되며, 공정진행시 챔버내의 온도 상승은 5℃ 미만으로 하부막에 영향을 끼치지도 않기 때문에, 실리콘관통전극(TSV) 패시베이션(passivation)용으로 사용되기 적합하다.
<실시예 2>
도 3은 본 발명에 의한 고속박막증착방법의 다른 예를 나타내는 도면이다.
본 실시예는 서셉터를 제 2 전극으로 하여 서셉터에 고주파 VHF파워를 인가하는 RID(Reactive Ion Deposition) 타입의 PECVD인 점에서 실시예 1과 상이하고 다른 구성은 실시예 1과 대략 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
본 실시예에 의한 박막 고속증착방법은, 기판이 안착된 공정챔버 내에 공정가스를 공급하는 단계와, 상기 기판상에 공정가스를 분사하며 제 1 전극으로 기능하는 샤워헤드에 RF파워를 인가하는 단계와, 상기 기판이 안착되며 제 2 전극으로 기능하는 서셉터에 고주파 VHF 파워를 인가하는 단계를 포함하며, 상기 서셉터에 인가되는 고주파 VHF파워는 27.12 ~ 53 MHz 범위의 주파수이고, 상기 서셉터는 메탈히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판(W)의 하부에 배치된 플라즈마 파워 소스(6)로부터 상기 기판이 재치된 서셉터(4)에 고주파 VHF파워를 인가하여 기판이 안치된 공정챔버내에 플라즈마를 생성한다.
이 때, 상기 공정가스는 기판의 하부에 VHF를 인가하는 RID(Reactive Ion Deposition) 타입의 PECVD에 의해 증착되기 때문에, 상기 공정가스의 이온에 하부로 향하는 방향성을 부여할 수 있다.
여기서, 상기 서셉터에 인가되는 VHF파워는 종래의 플라즈마 소스에 비하여 주파수가 높기 때문에, 접지에 더욱 주의하여야 하는 바, 상기 서셉터에 접지부를 형성하고, 상기 서셉터에 대향하여 배치되는 샤워헤드에도 별도의 접지부(8')를 마련할 수 있다.
또한, 상기 실시예 1에서와 마찬가지로 상기 서셉터에는 별도의 추가접지라인(8)를 마련할 수 있음은 물론이다.
본 실시예에 있어서는, 기판의 하부에 VHF를 인가하는 RID(Reactive Ion Deposition) 타입의 PECVD에 의해 증착하기 때문에, 증착반응물질의 이온에 방향성을 부여하고, 샤워헤드부분이 접지전극으로서 기능하고 접지되는 샤워헤드의 면적이 VHF전원이 인가되는 서셉터의 면적보다 크게 형성되어 생성되는 플라즈마가 균일하게 이루어지기 때문에 공정챔버 내에 형성된 플라즈마가 고르게 분포될 수 있고 이로 인해 균일한 두께를 갖는 막을 증착하기 용이하다.
<실시예 3>
본 실시예는 공정가스로서 TEOS를 사용하는 점에서 실시예 1과 상이하고 다른 구성은 실시예 1과 대략 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 27.12 MHz ~ 53 MHz 주파수 범위의 고주파 VHF파워를 인가하는 고속 박막 증착 방법은 공정가스로서 TEOS를 이용한 증착에도 적용이 가능하다.
본 실시예에 있어서는, SiO2 필름의 증착에 있어서, TEOS 가스와 O2를 혼합한 가스를 공정가스로서 이용하고, 실시예 1에 나타낸 바와 같은 증착방법을 이용하여 기판상에 고속으로 박막을 증착하는 것이 가능하다.
다만, 본 실시예에 의한 증착방법의 경우, 5000Å 이상의 두께로 증착할 경우, 박막의 박리 등이 발생할 염려가 있으므로, 그 이하의 얇은 두께의 SiO2 필름의 증착에 적용하는 것이 바람직하다.
본 실시예는 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 명세서에 포함된 기술적 사상의 범위내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 자명하다.
1 : 고속 박막증착장치
2 : 챔버
3 : 샤워헤드
4 : 서셉터
5, 6 : 플라즈마 파워소스
7 : VHF필터부
8' : 접지부
8 : 추가접지라인

Claims (10)

  1. 기판이 안착된 공정챔버 내에 공정가스를 공급하는 단계와,
    상기 기판상에 공정가스를 분사하며 제 1 전극으로 기능하는 샤워헤드에 고주파 VHF 파워를 인가하는 단계와,
    상기 기판이 안착되며 제 2 전극으로 기능하는 서셉터 상에 안착된 상기 기판을 가열하는 단계를 포함하며,
    상기 샤워헤드에 인가되는 고주파 VHF파워는 27.12MHz ~ 53MHz 범위의 주파수이고, 상기 서셉터는 메탈히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 고속증착방법.
  2. 기판이 안착된 공정챔버 내에 공정가스를 공급하는 단계와,
    상기 기판상에 공정가스를 분사하며 제 1 전극으로 기능하는 샤워헤드에 RF파워를 인가하는 단계와,
    상기 기판이 안착되며 제 2 전극으로 기능하는 서셉터에 고주파 VHF 파워를 인가하는 단계를 포함하며,
    상기 서셉터에 인가되는 고주파 VHF파워는 27.12 ~ 53 MHz 범위의 주파수이고, 상기 서셉터는 메탈히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 고속증착방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공정가스는 SiH4와 N2O의 혼합가스인 제 1 공정가스와 N2와 He의 혼합가스인 제 2 공정가스인 것을 특징으로 하는 박막 고속증착방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 공정가스의 양은 상기 제 1 공정가스의 양보다 많고, 상기 N2O의 가스의 양은 상기 SiH4의 가스의 양보다 많은 것을 특징으로 하는 박막 고속증착방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 샤워헤드 하부면과 상기 서셉터 상부면의 간격을 h1이라 하고, 상기 서셉터 상부면과 상기 챔버 바닥면의 간격을 h2라 하면, h1은 1cm이상이고, h1/h2는 1/20 이하인 것을 특징으로 하는 박막 고속증착방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고주파 VHF파워는 200W ~ 1500W의 범위인 것을 특징으로 하는 박막 고속증착방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    실리콘관통전극(TSV) 패시베이션(passivation)에 적용되는 것을 특징으로 하는 박막 고속증착방법.
  8. 챔버와,
    상기 챔버의 상부에 마련되며 유입된 공정가스를 기판상에 분사시키는 샤워헤드와,
    상기 챔버내의 하부에 마련되어 기판(W)을 안착시키며 기판을 가열하는 메탈히터를 구비한 서셉터와,
    상기 샤워헤드 또는 상기 서셉터에 27.12MHz ~ 53MHz 범위의 고주파 VHF파워를 인가하는 플라즈마 파워소스를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 고속증착장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 서셉터에는 추가접지라인이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 고속증착장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    고주파 VHF파워가 인가되는 플라즈마 파워소스는 상기 공정챔버의 전자통신회로에 발생하는 노이즈를 제거하는 VHF필터부를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 고속증착장치.
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