KR900005122B1 - 박막형성 장치와 이를 이용한 박막형성 방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

박막형성 장치와 이를 이용한 박막형성 방법
제1도는 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 박막형성 장치의 단면도.
제2도는 상기 제1도의 장치에 있어서 기판지지부재(A) 및 기판(B)과 커버링부재(C)의 표면온도를 서로 비교하여 나타낸 그래프.
제3도는 본 발명에 따라 텅스텐 박막을 형성 했을때 (Ⅰ)의 막의 두께 및 성장속도를 종래의 장치를 사용했을 때 (Ⅱ)와 비교하여 나타낸 그래프.
제4도는 본 발명의 두번째 실시예에 따른 박막형성 장치의 단면도.
제5도는 본 발명의 세번째 실시예에 따른 박막형성 장치의 단면도.
제6도는 본 발명의 네번째 실시예에 따른 박막형성 장치의 중심부를 나타낸 단면도.
제7도는 본 발명의 다섯번째 실시예에 따른 박막형성 장치의 중심부를 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 용기 2 : 반응챔버
3a,3b,3c,18 : 밸브 4a,4b,4c : 공급관
5a,5b : 노즐 6 : 배기구
7,31,48 : 기판지지부재 8,32 : 기판탑재면
9 : 기판 10 : 지지핀
11 : 덮개 12 : 기판삽탈구
13,33,47 : 기판지지부재
14(15a,15b),15c,21,37(37a,37b),44 : 커버링부재
16 : 연결부재 17,35a,35b,38,38a,38b : 연결관
19 : 흡배기장치 22 : 통기공
34 : 균열판 36a,36b : 리이드선
본 발명은 화학적 증기상 성장법(Chemical Vapor Deposition ; 이하, CVD라 함)에 의한 박막(薄膜)형성 장치 및 그를 이용해서 박막을 형성시키는 방법에 관한 것이다.
CVD공정이라는 것은 반도체 집적회로의 제조공정에 사용되는 박막형성 방법의 하나로서, 예컨대 실란(SiH4)가스를 원료로하여 다결정 실리콘 박막을 형성하거나, 또는 유기실란을 원료로 하여 이산화실리콘박막을 형성하는데 사용되고 있으며, 최근에는 CVD공정을 이용하여 유기 알루미늄을 원료로한 알루미늄박막의 형성이나, 고용점 금속할로겐화물을 원료가스로한 고융점 금속박막 및 그의 규화물(Silicide)박막을 형성하기 위한 연구가 계속되고 있다.
이러한 CVD법에는 대기압하에서 박막을 형성하는 상압 CVD법과, 저압하에서 박막을 형성하는 저압 CVD(low-pressure CVD ; 이하, LPCVD라 함)법이 있으나, 최근에는 생산성이 우수하고, 단차피복성(step-coverage) 및 박막의 균질성이 양호하게 되는 LPCVD법이 주로 사용되고 있다.
한편, CVD공정에 따라 박막을 형성할 때는 통상적으로 뱃치식(batch system)이 유용한 바, 상기 뱃치식에 의하면 다수의 기판에 동시에 박막을 형성할 수 있다. 그러나, 상기 뱃치식에 따르면 기판표면에 각각 미세한 구조로 되어 있을 경우에는 각각의 기판상에 형성된 박막의 두께가 불균일하게 될 수도 있고, 때로는 피복성이 불충하게 될 수도 있다.
뱃치식의 이와같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 기술이 바로 단일식(one wafer type)로서, 상기 단일식은 기판을 하나씩 하나씩 박막형성 반응챔버속으로 공급되도록 되어 있다. 그러나 이와같은 단일식 CVD장치에서는 기판표면상의 박막형성을 촉진시키기 위하여 기판지지부재상에 탑재된 각각의 기판을 가열하면서 박막을 형성하기 때문에 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.
첫째, 기판을 탑재하고 있는 기판지지부재와 기판에 인접된 반응용기의 일부가 고온 상태로 가열되기 때문에 기판상에 형성되어야 할 박막이 기판지지부재등의 가열된 장치표면에도 형성되게 된다. 이렇게되면, 박막을 형성하기 위한 원료가스가 낭비되어 제조원가가 상승되는 것은 물론, 기판표면에 필름을 형성하는 속도가 늦어지게 된다.
둘째, 상술한 바와 같이하여 기판지지부재등의 장치표면에 형성된 박막은 박막형성 작업이 진행됨에 따라 차츰 성장하게 되는 바, 결국은 이 박막이 기판지지부재등에서 부터 박리되어 먼지형태로 기판표면에 부착하게 된다.
이렇게 되면 기판상에 형성된 박막의 특성이 저하되기 때문에 반도체 직접회로 제조시 회로내에 치명적인 결점이 발생하게 되며 따라서 그 산출량이 낮아지게 된다. 이러한 문제점은 특히 선택적 CVD공정에서 더욱 현저하게 나타난다.
셋째, 만일 기판표면이외의 다른 지역에 박막이 형서되면 반응챔버내에서 다량의 반응부산물이 생기게 되는 바, 이렇게 되면 기판표면 근처의 가스조성이 복잡해져서 CVD공정 및 박막의 특성을 조절하기가 어렵게 된다. 이러한 문제점 역시 선택적 CVD공정에서 자주 나타나며, 특히, 선택적 CVD공정에서는 박막이 기질표면의 원하지 않는 부분에 형성되는 만큼 그 선택성이 낮아지게 된다.
상술한 바와같은 문제점들은 특히, LPCVD방법을 사용할때 두드러지게 나타나는 바, 그 이유는 LPCVD방법에서 기판과 기판지지부재 사이의 압력이 낮기때문에 이들 둘 사이의 열전도효과가 낮아져서 기판지지부재로 부터 기판으로 열이 쉽게 전달되지 않게 된다. 따라서, 기판지지부재의 온도가 기판의 온도보다 높게되고, 그로인해 기판지지부재의 표면에도 박막이 형성되는 문제점이 생기게 되는 것이다.
본 발명의 첫번째 목적은 박막형성 장치에 있어서, 박막형성을 촉진시키기 위하여 박막이 형성되는 기판을 가열시키되 가판이외의 다른 부재, 예컨대 기판지지부재 등의 표면에 박막이 형성되는 것을 방지하므로서, 기판표면에 양질의 박막이 높은 효율로 얻어질 수 있도록 하는 박막형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 두번째 목적은 선택적 CVD공정에 따라 박막을 형성하므로서, 박막형성의 선택성을 개선시키도록 하는 박막형성 방법을 제공하는데 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 박막형성 장치에 있어서, 박막형성 반응이 일어날 수 있도록 원료가스를 받아들이는 반응용기와, 반응용기내의 미리 결정된 위치에다 박막이 형성될 기판을 탑재할 수 있도록 형성시킨 기판지지부재와, 기판을 가열하면서 박막을 형성할 수 있도록 상기 기판지지부재를 가열하는 가열수단, 그리고 기판을 올려놓게될 기판탑재면을 제외한 기판지지부재의 전체표면을 접촉식 또는 비접촉식으로 덮고 있는 커버링부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형성 장치인 것이다.
또한, 본 발명은 박막형성 방법에 있어서, 상술한 바와 같은 본 발명의 박막형성 장치를 사용하여 기판지지부재상에 탑재된 기판위에다 박막을 형성하되 기판이 원료가스의 박막형성 반응을 촉진시키는 미리 결정된 표면부위을 갖도록 하므로서 박막이 기판의 미리 결정된 표면부위에만 선택적으로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 기판지지부재와, 이 기판지지부재의 표면일부를 덮고 있는 커버링부재가 서로 접촉되어 있다 하더라도 이들 양 부재사이의 열전도성이 매우 낮기 때문에 커버링부재의 표면온도는 기판지지부재의 표면온도보다 낮을 뿐 아니라, 여기에다 적당한 조건을 부여하므로서 커버링부재의 표면온도가 기판의 표면온도보다 낮게 되도록 할 수 있다.
따라서, 기판이외의 다른 부재, 예컨대 상기 기판에 인접한 반응용기의 내벽 또는 기판지지부재등의 표면에 박막이 형성되는 것을 방지하므로서, 종래의 박막형성 장치를 사용함에 따른 여러가지 문제점을 해결하게 된 것이다.
이하, 첨부한 도면에 따라 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명의 첫번째 실시예에 다른 박막형성 장치의 단면도로서, 단일식으로된 LPCVD장치를 나타낸 것이다.
상기 제1도에 있어서, 부호 1은 스테인레스등과 같은 금속으로 제조된 반응용기를 나타낸 것으로서 상기 반응용기(1)의 내부에는 LPCVD공정에 따라 박막을 형성시키게 되는 반응챔버(2)가 형성되어 있다. 이때, 반응용기(1)의 외부로 부터 반응챔버(2)의 내부에는 반응기체 공급관(4a,4b,4c)이 형성되어 있는데, 상기 반응기체 공급관(4a)과 또다른 반응기체 공급관(4c)은 반응챔버(2)의 외부에서 하나로 합쳐져 있으며, 이들 각각의, 공급관(4a,4b,4c)에는 반응용기(1)의 외부에서 각각 밸브(3a,3b,3c)가 부설되어 있다.
또한, 반응챔버(2)의 내부에 위치한 상기 공급관(4a,4b)의 말단부에는 각각 환형노즐(5a,5b)이 연결되어 있으며, 이들 노즐에는 아래쪽으로 향한 다수의 가스분출구가 형성되어 있다.
한편, 상기 반응챔버(2)의 저면부에 형성되어 있는 배기장치(도시하지 않음)에 연결되어 있으며, 이외에도 반응챔버(2)의 저면부에는 기판지지부재(7)가 위치하게 되는데, 상기 기판지지부재(7)는 제1도에서 보는 바와 같이 반응용기(1)의 저면부에 윗쪽으로 돌출형성 되어 있다. 이러한 기판지지부재(7)는 대체로 윗쪽이 막힌 원통형으로 되어 있는데 여기에는 평평한 기판탑재면(8)이 형성되어 있어서, 박막을 형성시키고자 하는 기판(9 ; 예컨대 실리콘 웨이퍼)을 상기 기판탑재면(8)위에 올려놓을 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 기판탑재면(8)의 주변부에는 기판(9)을 고정시키는데 사용되는 지지핀(10 ; 예컨대, 본 구현예에서는 3개)이 윗쪽으로 돌출형성 되어 있다.
이외에도, 반응용기(10)의 측벽에는 기판삽탈구(12)가 형성되어 있고, 상기 기판삽탈구(12)에는 덮개(11)가 부착되어 있으며, 기판지지부재(7)의 안쪽에는 기판(9)을 가열하기 위한 가열원으로서 적외선 램프(13)와 반사체(13')가 설치되어 있다.
이와같은 본 발명의 첫번째 실시예에 있어서, 기판탑재면(8)을 제외한 기판지지부재(7)의 모든 노출면에는 열전도율이 낮은 물질, 예컨대 석영으로 이루어진 커버링부재(14)가 덮여 있다. 이 커버링부재(14)는 역L자형 단면형상을 가지며, 직경이 서로다른 3개의 환형판(15a,15b,15c)들로 이루어져 있는데, 상기 환형판(15a,15b,15c)들은 연결부재(16)에 의해서 서로 일체화되어 있다. 따라서 커버링부재(14)는 세개의 소공간(chamber)으로 구분된 삼중구조로 되어 있으며, 상기 각각의 소공간은 그 공간을 구분하는 환형판(15b,15c)에 형성되어 있는 관통구(도시하지 않음)를 통하여 서로 연통되어져 있다.
또한, 상기 소공간들은 반응용기(1)바닥면의 배기공에서 부터 접속되어 있는 연결관(17)과 밸브(18)에 의해서 흡배기장치(19)에 연결되어 있다.
커버링부재(14)내에 형성되어 있는 소공간에는 연결관(17')을 통하여 질소 또는 아르곤가스등을 공급할 수 있도록 되어 있어서, 반응챔버(2)내의 압력과는 관계없이 예컨대 질소 또는 아르곤가스를 사용하여 커버링부재(14)로 둘러싸여 있는 내부공간의 압력을 저압, 또는 고압으로 변화시킬 수 있도록 되어 있다.
커버링부재(14)는 그의 최외각 환형판(15a)의 상부면이 기판지지부재(7)의 기판탑재면(8)과 동일한 평면상에 위치하도록 배치되어 있다. 따라서 박막형성 과정이 진행될때는 기판지지부재(7)의 기판탑재면(8)이 기판(9)에 의해서 덮이게 되고, 기판지지부재(8)의 다른 모든 표면은 커버링부재(14)에 의해서 덮이게 되는 바, 이렇게 하므로서 기판지지부재(7)의 표면이 높은 온도의 박막형성 분위기에 직접노출되는 것을 방지하게 되는 것이다.
한편, 커버링부재(14)의 최외각에 위치한 환형판(15a)은 그의 내측주변부가 기판지지부재(7)와 직접 접촉하지 않도록 배치하므로서, 커버링부재(14)의 온도를 저온으로 유지시키게 된다. 이때 상기 최외각 환형판(15a)은 그의 내측주연이 기판(9)과 같은 높이로 돌출되어서 기판(9)주위로 구부러져 있는데, 이렇게 돌출형성된 환형판(15a)의 내측주연과 기판(9)사이의 간극(G)은 0<G≤1mm의 범위로 한다.
이와같이 형성하게 되면, 커버링부재(14)의 표면온도가 기판(9)의 표면온도보다 낮게 될 뿐 아니라, 원료가스가 기판 뒷쪽으로 흘러들어가는 것도 방지할 수 있게 되는 바, 이를 보다 상세히 설명하면 기판(9)의 뒷쪽으로 흘러들어가는 기체는 공극(G)으로 노출된 기판(9)의 측면과 접촉반응을 일으켜서, 상기 측면에다 박막으로 형성하게 되고, 이와같이 기판 측면이 원료가스를 차단하므로서 기판(9)의 뒷면에 박막이 형성되는 것을 방지하게 되는 것이다.
본 발명에서는 상기 공극(G)의 폭이 1mm 또는 그 이하가 되도록 제한 하는데, 그 이유는 만일 상기 폭이 1mm보다 크게 되면 원료가스에 대한 차단효과가 충분치 못하여 좋지 않기 때문이다.
이하, 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 박막형성 장치를 이용하여 실리콘웨이퍼의 미리 결정된 표면부위에다 선택적으로 텅스텐 박막을 형성하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
우선 박막을 형성하기 전에 배기구(6)를 통하여 반응챔버(2)내부를 진공배기시키고, 이와 동시에 흡배기장치(19)를 작동시켜 커버링 부재(14)의 내부공간을 진공배기시킨다. 이어서, 밸브(4c)를 열고 노즐(5a)을 통하여 500cc/min의 유속으로 아르곤가스를 도입시켜서 반응챔버(2)내의 압력을 2 내지 10토르가 되도록 조정한 다음, 연결관(17')을 통하여 50cc/min의 유속으로 아르곤가스를 공급하여 커버링부재(14)의 내부공간의 압력을 15토르로 조정한다. 이러한 상태에서 적외선 랩프(13)를 작동시키면 바로 기판지지부재(7)가 가열되고, 기판(9)이 상기 기판지지부재(7)로 부터 열을 받아서 역시 가열된다. 이때, 커버링부재(14)의 내부공간의 압력(15토르)이 반응챔버(2)내부의 압력(10토르)보다 높기 때문에 기판지지부재(7)로 부터 전달되는 열이 기판(9)보다 커버링부재(14)쪽으로 더 효과적으로 전달된다. 결국 커버링부재(14)의 온도가 기판(9)의 온도보다 더 높게 되고, 기판(9)이 미리 결정된 온도(예컨대 약 400℃)로 보다 빨리 가열된다.
이와같이 하여 CVD공정에 대한 준비를 끝낸 후에는 밸브(3c)를 차단하여 아르곤가스의 공급을 중지시키고, 밸브(3a 및 3b)를 열어서 공급관(4a, 4b)을 통하여 각각 0.1 내지 5토르 및 0.5 내지 10토르의 압력하에서 WF6가스 및 수소가스를 반응챔버(2)속으로 도입시킨다. 이와같이 하여 도입된 WF6가스 및 수소가스는 각각 환형노즐(5a, 5b)을 통하여 반응챔버(2)내로 분사된다. 이와동시에 흡배기장치(19)를 작동시켜 커버링부재(14)의 내부공간의 압력을 저압, 예컨대, 1밀리토르 이하로 감압시킨다. 이렇게 상기 압력을 1밀리토르 이하로 감압시키면, 기판지지부재(7)에서 커버링부재(14)로 전이되는 열량이 현저하게 감소되므로서, 커버링부재(14)의 표면온도가 기판(9)의 온도(약 700℃)보다 충분히 낮은 온도를 유지하게 되는 것이다.
본 발명의 첫번째 실시예에 있어서는 커버링부재(14)가 삼중구조로 되어 있어서 최외각 환형판(15a)의 내부에 또다른 환형판(15b, 15c)이 형성되어 있지 않은 경우에 비하여 상기 환형판(15a)의 표면온도가 보다 저온에서 효과적으로 유지되며, 또한, 커버링부재(14)로의 열전도가 억제되기 때문에 기판지지부재(7)가 보다 고온으로 가열되고 따라서 기판(9)으로의 열전도가 효과적으로 일어나게 된다.
본 발명에 따른 커버링 부재(14)의 효과를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도면 제2도는 커버링부재(14)의 내부공간의 아르곤가스 압력을 변화시키면서 측정한 기판기기부재(7; 스테인레스)의 표면온도(A), 기판(9; 실리콘 웨이퍼)의 표면온도(B) 및 커버링부재(14; 석영)의 표면(C)를 나타낸 그래프로서, 커버링부재(14)의 내부압력과는 관계없이 기판(9)의 표면온도(B)보다 커버링부재(14)의 표면온도(C)가 더 낮다는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 오직 환형판(15a)으로 이루어진 커버링부재(14)를 사용했을 때만이 가능한 것이며, 3중 구조로된 커버링부재를 사용한 본 발명의 첫번째 실시예에서는 더욱 좋은 결과가 기대된다.
이와같이 커버링부재의 표면온도를 저온으로 유지하면 WF6가스와 수소가스를 사용하여 선택적 CVD반응을 시키게 되면, 기판(9)이외에 다른 부재의 표면에 텅스텐 박막이 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 또한, 원료가스를 낭비하지 않고 기판(9)의 표면에다 텅스텐 박막을 효율적으로 형성시킬 수 있는 것이다.
한편, 박막형성을 중지시키기 위해서는, 먼저 밸브(3a, 3b)를 닫아서 원료가스의 공급을 차단하고, 반응챔버속으로 아르곤가스가 500cc/min의 유속으로 유입될 수 있도록 밸브(3c)를 개방시킨다. 이어서, 자외선 램프(13)를 끄고, 밸브(3c)를 잠구어서 공급관(4c)로 부터 아르곤가스의 공급을 중지시킨다.
다음은 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 박막형성 장치를 사용하여 실제로 박막을 형성하는 방법을 설명한 것으로서, 실리콘 산화막에 의해서 부분적으로 덮여있는 실리콘 기판의 노출된 표면에다, 텅스텐 박막을 선택적으로 형성시킨다. 이때 WF6가스 및 수소가스의 도입압력은 각각 0.2토르 및 1토르이고, 퇴적온도는 350℃가 되도록 한다.
한편, 이에 대한 비교예로서, 상기 실시예와 동일한 조건하에서 텅스텐 박막을 선택적으로 형성시키되 상기 제1도의 박막형성 장치중에서 커버링부재(14)가 없는 종래의 박막형성 장치를 사용하여 박막을 형성시킨다.
상기 실시예 및 비교예에 대하여 박막의 두께 및 그의 성장시간을 각각 측정하고, 그 결과를 제3도에 나타내었는 바, 제3도에서 곡선(I) 및 곡선(II)은 각각 상기 실시예와 비교예에 따른 필름형성 장치의 필름형성 특성을 나타낸 것이다.
이 결과에 의하면 본 발명의 실시예에서는 원료가스의 낭비가 거의 없기 때문에 비교예에 비하여 텅스텐 박막의 성장속도가 크게 개선되어 있음을 알 수 있다.
이어서, 상기 실시예 및 비교예에 대하여 실리콘 웨이퍼의 실리콘 산화막위에 형성된 텅스텐의 입자수(par-ticles)를 비교하고, 그 결과를 나타내면 다음과 같다.
실시예 : 5입자수/㎠
비교예 : 5×104입자수/㎠
이와같은 결과에 의하면 본 발명의 실시예에서는 비교예에 대하여 박막형성의 선택성이 크게 증가되어 있음을 알 수 있다.
일반적으로 선택적 CVD공정의 선택성은 WF6와 수소가 반응하여 텅스텐 박막이 형성될 때의 반응부산물로 생성되는 HF의 작용으로 그 선택성이 낮아지게 된다. 다시말하면, HF는 다음과 같이하여 SiO2막의 표면을 부식(etching)시키는 것이다.
Figure kpo00001
이러한 부식반응에 의해서 생성된 SiF4막은 WF6의 환원을 촉진시켜서 텅스텐막 형성시의 선택성이 낮아지게 하는 것이다.
그러나 본 발명의 실시예에서는 이미 상술한 바와 같이 기판(9)이외의 다른 부분에는 텅스텐막이 형성되는 것을 방지하므로서, 필름형성 반응의 부산물인 HF의 총생성량을 감소시키게 된다. 따라서 텅스텐막 형성의 선택성을 저하시키는 SiF4의 생성을 억제하게 되고, 결국 비교예에 비하여 그 선택성을 높게 유지시킬 수 있는 것이다.
본 발명은 텅스텐막의 형성에만 국한된 것이 아니라 SiO2막이나 다결정실리콘막등의 형성에도 적용시킬 수 있는 바, 예컨대 SiO2막을 형성화하고자 할때는 기판(9)의 온도를 500 내지 800℃온도로 조정하고, TES(tetraethyl orthosilicate)가스와 질소가스를 각각 1 내지 200cc/min 및 100 내지 1,000cc/min의 유속으로 공급시킨다.
또한, 다결정실리콘막을 형성하고자 할때는 기판온도를 800내지 1,100℃의 온도로 조정하고, SiH4가스, 수소가스, 그리고 질소가스를 각각 0.1 내지 1토르 그리고 1 내지 100토르의 압력하에서 공급한다.
한편, 이와같은 본 발명의 첫번째 실시예를 다소개선하여 다른 조건을 부여하므로서, 양질의 박막을 높은 효율로 형성시킬 수 있는 바, 본 발명의 다른 실시예를 들어보면 다음과 같다.
제4도는 본 발명의 두번째 실시예에 따른 박막형성 장치를 나타낸 단면도로서, 이 실시예에서는 반응챔버에 대한 흡배기장치가 커버링부재의 내부공간에 대한 배기장치와 중복되어 있다.
본 발명의 두번째 실시예를 보다 상세히 설명하면, 상기 제1도(첫번째 실시예)의 삼중구조로 된 커버링부재(14)대신에 단면이 역 U자형으로 된 커버링부재(21)를 사용하고 있으며, 이러한 커버링부재(21)와 반응용기(1)의 바닥면으로 둘러쌓여있는 커버링부재(21)의 내부공간은 반응챔버(2)의 배기구(6)와 연결되어 있다. 또한 커버링부재(21)의 상면부에는 연속적인 고리모양이나 다수의 구멍으로 이루어진 통기공(22)이 형성되어 있으며, 커버링부재(21)의 내부공간과 반응챔버(2)는 상기 통기공(22)에 의해서 서로 연결되어 있고, 커버링부재(21)와 기판지지부재(7)의 사이에는 간극(G)이 없이 서로 접촉되어 있다.
상기 이외의 구성은 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 박막형성 장치와 동일하다.
이와같은 두번째 실시예에 있어서, 박막형성시에는 우선 배기구(6)을 통하여 반응챔버(2)와 커버링부재(21)의 내부공간을 배기시킨다. 이렇게 하게 되면 기판지지부재(7)에서 부터 커버링부재(21)로의 열전도가 억제되고, 따라서 커버링부재(21)의 표면온도가 기판(9)의 표면온도보다 낮게 유지된다.
한편, 제5도는 본 발명의 세번째 실시예에 따른 박막형성 장치의 단면도를 나타낸 것으로서, 이 실시예에서는 가열원으로서 상기 첫번째 및 두번째 실시예에서 사용된 적외선 램프(13)대신에 피복저항선(33)을 사용하고 있으며, 기판지지부재(31)가 반응용기(1)와는 별도로 구성되어 있고, 기판지지부재(31)에는 기판탑재면(32)이 형성되어 있다. 또한, 기판지지부재(31)의 내부에는 가열원 즉, 그 저면부에 피복저항선(33)이 형성되어 있는 균열판(34)이 설치되어 있는데, 구리등과 같은 금속으로 이루어진 상기 균열판(34)은 피복저항선(33)에서 부터 기판지지부재(31)쪽으로 열이 균일하게 전달 되도록 하는 역활을 한다.
피복 저항선(33)은 기판지지부재(31)의 바닥면에 연결된 두개의 연결관(35a, 35b)를 따라서 리드선(36a, 36b)에 의해 가열전원에 연결되어 있다. 그리고 원통형의 커버링부재(37)는 기판 지지부재(31)의 외부를 싸고 있으며, 커버링부재(37)의 상부면에는 기판 탑재면(32)이 노출될 수 있도록 개구부가 형성되어 있어서, 커버링부재(37)의 상부면과 기판탑재면(32)이 동일한 평면을 이루도록 되어 있다. 따라서 기판탑재면(32)위에 기판(9)을 올려놓게 되면 커버링 부재(37)의 개구부가 기판(9)을 둘러싸게 된다. 또한 커버링부재(37)저면부에는 커버링부재(37)의 내부공간 즉, 커버링부재(37)와 기판지지부재(31)사이의 공간을 연결하는 연결관(38)이 형성되어 있고 이 연결관(38)은 밸브(18)를 통하여 흡배기장치(19)에 접속되어 있다.
이와같은 구조로 이루어진 본 발명의 세번째 실시예에 따른 박막형성 장치를 사용하여 박막을 형성하기 위해서는 우선 커버링부재(37)의 내부공간을 가압상태가 되도록 하였다가 필름형성시에는 반대로 감압상태가 되도록 하므로서 첫번째 실시예와 동일한 효과를 얻게 된다.
제6도는 본 발명의 네번째 실시예에 따른 박막형성 장치의 중심부를 나타낸 단면도로서, 이 실시예에서는 제5도의 세번째 실시예에서 사용된 커버링부재를 더욱 개선시킨 2중구조의 커버링부재(37)를 사용하고 있다.
상기 2중구조 커버링부재(37)는 안쪽에 있는 제1커버링부재(37a)와 그 바깥쪽에 있는 제2커버링부재로 이루어져 있어서, 상기 제2커버링부재의 내부공간은 상기 제1커버링부재에 의하여 2개의 소공간으로 구분되어 있으며, 이들 소공간은 제1커버링부재(37a)에 형성된 통기공(도시하지 않음)에 의해서 서로 연통되어 있다.
또한, 상기 제1 및 제2커버링부재(37a, 37b)의 바닥부분에는 흡기 및 배기용 연결관(38a, 38b)이 상기 바닥부분과 일체로 형성되어 있다.
이러한 구조를 이루어진 본 발명의 네번째 실시예에서는 커버링부재(37a, 37b)와 기판지지부재(31)에 의해서 형성되는 2개의 소공간을 감압상태가 되도록 하므로서 기판지지부재(31)로 부터 제2커버링부재(37b)의 표면으로 전달되는 열량이 매우 적게 되도록 할 수 있다. 따라서 반응챔버(2)내로 노출되어 있는 커버링부재의 표면온도가 세번째 구현예인 제5도의 경우보다 더욱 낮게 유지되도록 할 수 있는 것이다.
마지막으로 제7도는 본 발명의 다섯번째 실시예에 따른 박막형성 장치의 중심부를 나타낸 단면도로서, 이 실시예에서는 커버링부재(44)가 L자형 단면을 갖는 두장의 환형판(45, 46)을 맞붙여 놓은 형태로 되어 있다.
이때, 석영으로 이루어진 상기 환형판(45, 46)은 열전도성이 낮고 이들 사이는 연전도성에 대한 내성이 충분히 높아서, 커버링부재(44)의 내부공간을 감압시키지 않더라고 내측환형판(45)의 표면온도가 기판지지부재(48)의 온도보다 50℃ 이상 더 낮게 되며, 또한 외측 환형판(46)의 표면온도는 내측 환형판(45)의 온도보다 50℃ 이상 더 낮게 되는 것이다. 따라서 커버링부재(44)의 표면에 박막이 형성되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 기판(9)의 표면에 양질의 박막이 효율적으로 형성되도록 할 수 있는 것이다.
본 발명의 다섯번째 실시예에 따른 커버링부재의 형태는 상술한 첫번째 내지 네번째의 박막형성 장치에도 적용시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 바와같은 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 예컨대 커버링부재의 표면온도를 기판의 표면온도를 기판의 표면온도보다 낮게 할 수 있는 수단으로서 커버링부재의 내부공간을 감압상태로 하는 대신에 커버링부재의 내부공간에 냉각된 N2가스와 같은 냉각가스를 유입하든지 또는 연결관을 통하여 기판보다 낮은 온도의 항온액이 흐르도록 구성하여도 좋다. 이외에도 펠티어-효과소자(peltier-effect element)를 사용하여 커버링부재를 기판보다 저온으로 유지시켜도 좋다.
또한, 본 발명의 커버링부재의 환형판의 형태에만 국한되는 것은 아니며, 그 대신에 브릭형(brick-shaped)으로 형성되어 있어도 좋다.
그리고 지금까지는 실리콘기판의 표면에다 텅스텐박막을 형성하는 실시예에 대해서만 설명하였으나, 본 발명은 CVD공정에 근거하여 다른 적당한 원료의 박막을 형성하는데 적용시킬 수도 있다.

Claims (16)

  1. 박막형성 반응이 일어날 수 있도록 원료가스를 받아들이는 반응용기(1)와, 상기 반응용기(1)내의 미리 결정된 위치에다 박막이 형성될 기판(9)을 탑재할 수 있도록 형성시킨 기판지지부재(7)와, 상기 기판(9)을 가열하면서 박막을 형성할 수 있도록 상기 기판지지부재(7)를 가열하는 가열수단(13)으로 이루어진 박막형성 장치에 있어서, 기판(9)을 올려 놓게 될 기판탑재면(8)을 제외한 기판지지부재(7)의 모든표면을 접촉식 또는 비접촉식으로 덮고 있는 커버링부재(14)가 추가적으로 포함되어서 이루어진 것을 특징으로 박막형성 장치.
  2. 제1항에 있어서, 커버링부재(14)는 기판지지부재(7)와의 사이에 공간을 갖도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 커버링부재(14)는 그 최외각 환형판(15a)과 기판지지부재(7)사이의 공간이 다른 환형판(15b, 15c)에 의해서 다수의 소공간(chamber)으로 나누어져 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제2항에 있어서, 커버링부재(14)와 기판지지부재(7)사이의 공간은 기판(9)이 노출되어 있는 반응용기(1)의 내부공간(2)과 서로 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 박막형성 장치는 커버링부재(14)와 기판지지부재(7)사이의 공간이 압력이 기판(9)이 노출되어 있는 반응용기 내부의 압력보다 낮은 압력이 되도록 유지시키는 수단(19)을 추가적으로 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항, 제2항, 제3항 및 제4항, 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 커버링부재(14)는 그 열전도율이 기판지지부재(7)의 열전도율보다 낮은 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항, 제2항, 제3항 및 제4항, 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 기판지지부재(7)는 반응용기(1)의 바닥면으로 부터 윗쪽으로 돌출형성되어 있으며, 커버링부재(14)는 그의 상부면이 상기 기판지지부재(7)의 기판탑재면과 동일 평면을 이루도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 커버링부재(14)는 그 최외각 환형판(15a)의 내측주연이 기판(9)주위를 따라 돌출형성되어 있으며, 돌출된 상기 주연과 기판(9)사이에는 미리 결정된 폭의 간극(G)을 갖도록 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 간극(G)의 폭은 1mm 또는 그 이하 인것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항에 있어서, 가열수단은 적외선 램프(13)인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서, 가열수단은 피복저항선(33)인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항, 제2항, 제3항 및 제4항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 커버링부재(14)는 기판지지부재(7)에 인접한 반응용기(1)의 내부바닥면의 일부를 덮고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항에 있어서, 박막형성 장치는 반응용기(1)내부를 감압시키는 수단(6)을 추가적으로 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 박막형성 반응이 일어날 수 있도록 원료가스를 받아 들이는 반응용기(1)와, 상기 반응용기(1)내의 미리 결정된 위치에다 박막이 형성될 기판(9)을 탑재할 수 있도록 형성시킨 기판지지부재(7)와, 상기 기판(9)을 가열하면서 박막을 형성할 수 있도록 상기 기판지지부재(7)를 가열하는 가열수단(13) 및 그 기판을 올려놓게될 기판 탑재면(8)을 제외한 기판지지부재의 모든 표면을 접촉식 또는 비접촉식으로 덮고 있는 커버링부재(14)로 이루어진 박막형성 장치를 사용하여 기판지지부재(7)상에 탑재된 기판(9)위에다 박막을 형성함에 있어서, 기판(9)이 원료가스를 박막형성 반응을 촉진시키는 미리 결정된 표면부위를 갖도록 하므로서 기판(9)의 미리 결정된 표면부위에만 선택적으로 박막을 형성시키되 기판(9)이 놓이게 될 부분을 제외한 기판지지부재(7)의 모든 표면은 커버링부재(14)에 의해서 비접촉식으로 덮여지도록 하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.
  15. 제14항에 있어서, 커버링부재(14)와 기판지지부재(7)사이에는 공간이 형성되도록 하되 상기 공간의 내부압력은 기판(9)이 노출되는 반응용기(1)내부의 압력보다 낮게 되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항에 있어서, 박막은 저압 CVD공정에 의하여 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
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