KR920002169B1 - 플라즈마 증착방법과 이에 적합한 장치 - Google Patents

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Abstract

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Description

플라즈마 증착방법과 이에 적합한 장치
제1도는 본 발명을 구현한 장치의 구성을 도시하는 개략도.
제2도는 종래의 CVD 시스템의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 진공로 2 : 진공조성수단
3 : 히이터 4 : 기판홀더
5 : 노즐 6 : 고주파 발진수단
10 : 방전 가스 봄베
본 발명은 반도체 장치의 박막 형성에 이용할 수 있는 플라즈마 증착방법과 이에 적합한 장치에 관한 것이다.
반막의 제조방법은 스퍼터, E비임 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition)이 얻고자 하는 막의 종류에 따라 선정 실시되고 있다.
그런데, 상기의 방법 중에서 SiO2막, SiN4막 또는 a-Si : H막과 같은 것은 현재의 기술로는 CVD법에 의해서만 형성될 수 있다.
잘 알려진 CVD법은 막의 종류에 따라 SiH4가스 또는 NH3가스를 진공로에 놓여진 기판 상에 플라즈마 방전시키는 공정을 통하여 소망의 막을 얻고 있다.
제2도는 종래의 CVD방법을 실현하기 위한 증착 시스템의 개략도이다.
R5전원(21)을 공급하여 구멍이 많이 뚫려 있는 전극판(24)과 유리기판(23)사이에 플라즈마(26)를 발생시켜 공급가스를 전리시킴으로써 Si 또는 SiN이 증착되어 상기 유리기판(23)상부에 a-Si막 또는 SiNx막이 다음과 같은 식에 의하여 형성된다.
a-Si막 : SiH4+H2→Si+H2↑+H2↑
SiNx막 : SiH4+NH3+H2→SiNx+H↑+H4↑+H2↑
미설명 부호22는 히이터, 25는 가스 봄베를 나타낸다.
그러나, 이와 같이 형성된 막은 전극판에서 나오는 가스 범위에 의해 형성되기 때문에 유리기판 에지부의 막은 균일성이 낮아 챔버를 크게 하거나 전극판을 크게 하여야 한다.
또한, 전극판과 유리기판 사이의 간격을 넓히면 균일성은 좋아지지만 증착 속도가 감소하는 문제가 발생한다. 즉, 전극판과 유리기판의 간격이 3cm인 경우, a-Si막이 증착 속도가 150∼200A/min이고, SiNx막의 증착속도는 200A/min이며, 균일성은 ±10%정도로 나쁘다.
따라서 균일성 향상을 위해 전극판과 유리기판 사이를 10cm로 넓히면, a-Si의 증착 속도는 50∼80Åmin이고 SiNx의 증착 속도는 100Å/min로 되고, 균일성은 ±5%정도이다.
따라서 전극판과 유리기판 사이를 넓힐 경우 균일성은 좋아지지만 증착 속도가 너무 느리므로 생산성에 문제가 생긴다.
또한, 상술한 CVD법은 플라즈마 방전용 전극이 기판보다 커야하므로 기생용량이 증대되어 필요 이상의 동력손실을 감수해야 하고, 또 플라즈마 방전시에 가스는 전극을 통하여 유입되기 때문에 방전분포의 불균일로 인하여 막두께가 균일치 않게 되어, 실제에 있어서는 필요한 기판의 크기보다 대략 1.5배 정도 크게 증착하고, 얻어지는 기판에서 가장 균일한 부분만을 선정하여 취하는 등, 비경제적인 요인을 내표하고 있다.
본 발명의 목적은 상술한 종래의 CVD법이 갖는 결점을 해결하기 위하여 막두께의 균일성과 조절성을 확보할 수 있는 플라즈마 증착방법과 이에 적합한 장치를 제공하여 소재의 낭비를 절감코자 함에 있다.
이에 따라 본 발명은 가스 봄베로부터 공급된 반응 가스를 고주파 발진수단으로 하전입자화한 후, 진공로의 내부에서 노즐을 통해 피증착물의 표면으로 하전입자화 된 방전 가스를 분사시켜 박막이 성장되게 함을 특징으로 하는 플라즈마 증착방법과, 이를 구현하기 위하여 진공로의 내부에 히이터를 보유한 기판홀더를 설치하고, 이 기판홀더의 대향측으로 방전 가스 분사용 노즐을 배치함과 아울러, 진공로 밖의 이 노즐의 외주에 고주파 발진수단을 설치하여 공급되는 방전 가스를 하전입자화 할 수 있게 구성된 플라즈마 증착장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명을 구현한 플라즈마 증착장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도면중, 부호(1)은 진공로이며 일측에 진공펌프와 같은 진공조성수단(2)를 보유한다.
진공로(1)의 내부에는 히이터(3)이 구비된 기판홀더(4)가 설치되어 있고, 이 기판홀더(4)의 대향측에 노즐(5)가 설치되어 있다.
상기한 노즐(5)의 외주에는 고주파 발진수단(6)이 배치되어 있으며, 또 노즐(5)의 후단은 가스공급관(7)과 연통되어 있다.
가스공급관(7)은 압력조절밸브(8), 유량조절밸브(9)를 경유하여 SiH4,NH3및 H2방전 가스가 각각 저장된 가스 봄베(10)으로 연통되어 있다.
도면의 미설명부호(11)은 각각의 가스 봄베(10)에 배속된 밸브를 지칭한다.
웨이퍼나 유기기판과 같은 피증착물(M)은 기판홀더(4)에 부착되어 히이터(3)으로부터 발생하는 열에 의해 소정 온도로 가열된다.
이 상태에서 진공조성수단(2)를 가동하여 진공로(1)의 내부를 진공화시킨 다음, 가스 봄베(10)의 밸브(11)와 유량조절밸브(9), 압력조절밸브(8)을 순차 개방하여 가스가 공급관(7)을 통하여 노즐(5)로 공급될 수 있게 함과 동시에 고주파 발진수단(6)을 가동하여 노즐(5)의 내부에 도달한 방전 가스가 하전입자로 분리되게 한다.
또, 하전입자로 분리된 방전 가스는 노즐(5)의 선단에서 기판홀더(4)측으로 분사되어 피증착물(M)의 표면에 박막으로 적층되어진다.
예를 들어, 상기 피증착물(M)의 표면에 적층되어지는 박막으로서 SiN막을 형성할 경우 상기 방전 가스의 조성비, 즉 SiN4, : NH3: H2를 예를 들어 28 : 466 : 333(sccm)으로 증착하면, 증착 속도는 700A/min에 증착막의 균일성은 ±5%를 얻을 수 있고, a-Si막을 형성할 경우에는 가스 조성비를 SiN4: H2=60 : 200(sccm)으로 하면, 증착 속도는 500A/min에 중착막의 균일성은 ±5%의 막을 형성할 수 있다.
상술한 증착과정에 있어서, 상기 방전 가스의 공급량과 압력은 각각 조절밸브(8)(9)로 조정할 수 있으므로 피증착물(M)에 적측되는 반막의 성장속도를 상술된 바와 같이 임의로 조절할 수 있으며, 이것은 곧 본발명에 의하면 박막의 두께를 임의로 조절할 수 있음을 의미한다.
또한 상기한 바와 같이 전리된 방전 가스를 유압으로 분사시키므로 종래에 비하여 월등한 증착속도를 얻을 수 있고, 분산 노즐과 기판과의 간격은 10cm이상 충분히 유지 할 수 있어 종착막의 균일성도 우수하게 된다.
이와 같은 본 발명은 전극을 필요 이상으로 크게하지 않아도 되므로 기생용량의 대폭 저하에 따르는 동력 손실의 방지와 박막 성장속도 조절의 결과로서 막 두께의 조절 및 균일화를 얻을 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

  1. 가스 봄베로부터 공급된 반응가스를 고주파 발진수단으로 하전입자화한 후, 진공로 내부의 노즐을 통해 피증착물의 표면으로 하전입자화 된 방전 가스를 분사시켜 박막을 형성함을 특징으로 하는 플라즈마 증착방법.
  2. 진공로의 내부에 히이터를 보유한 기판홀더를 설치하고, 이 기판홀더의 대향측으로 방전 가스 분사용 노즐을 배치함과 아울러, 진공로 밖의 노즐의 외주에 고주파 발진수단을 설치하여 공급되는 방전 가스를 하전입자화할 수 있게 구성된 플라즈마 증착장치.
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