KR980011810A

KR980011810A - 플라즈마 반응기에 유용한 탄화규소 화합물

Info

Publication number: KR980011810A
Application number: KR1019970036397A
Authority: KR
Inventors: 하오 에이. 루
Original assignee: 조셉 제이. 스위니; 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-07-26
Publication date: 1998-04-30
Also published as: EP0821397A2; TW349236B; EP0821397A3; JPH10139547A; US5904778A

Abstract

복합 탄화규소물품 및 예를 들어 화학기상증착에 의해 표면층 혹은 탄화규소박막이 소결 및 가열압착 같은 벌크법에 의해 성형되는 독립 탄화규소 기판상에 증착되는 방법이 개시된다. 이 물품들은 바람직하게 플라즈마 반응기, 특히 반도체 제조를 위한 산화물 에칭기에서 사용되고, 챔버, 벽, 챔버 루프 혹은 웨이퍼 주위의 칼라를 포함하는 몇가지 부품으로 될 수도 있다. 벌크 탄화규소는 저렴하고 복잡한 형상의 튼튼한 지지구조를 가지며, 한편 화학기상증착된 탄화규소 박막은 플라즈마 처리에 유용하고 특정한 용도에 맞추어 제작될 수도 있다. 복합 탄화규소 구조는, 벌크 탄화규소 및 박막 탄화규소의 전도율이 별개로 제어되어 많은 가능성들 중에서도 접지면, RF 전자기 방사를 위한 윈도우 혹은 양쪽 모두를 제공하는 점에서 특히 유용하다. 화학기상증착 탄화규소에서 얻어지는 최고 순도는 또한 소자 수율 증가의 중요 요소인 반응기 챔버 내부의 극소 오염을 제어 하는 데 이득을 가져다준다.

Description

플라즈마 반응기에 유용한 탄화규소 화합물

본 발명은 탄화규소 구조체에 관한 것으로, 특히 벌크법 및 박막법에 의해 형성되는 층을 갖는 탄화규소 화합물구조에 관한 것이다.

예를 들어, 반도체 집적회로를 제조하는 데 사용되는 플라즈마 반응기는 플라즈마에 노출되는 반응기 내의 챔버 벽 및 다른 요소들을 구성하는 물질에 대한 최고의 요구사항을 제시할 수 있다. 다른 어려운 환경은 반도체 집적회로 내의 이산화규소층을 통해 에칭되는 데 사용되는 산화물 에칭기에 의해 발생될 수 있다.

그러한 반응기는 제1도의 단면도에 도시되어 있고, 캘리포니아 산타 클라라에 있는 어플라이드 머티리얼사의 중앙 HDP 산화물 에칭기가 대표적이다, 이 반응기(10)는 단지 일례로서 플라즈마 반응기(10)의 작동에 대한 이해를 제공하기 위하여 기술된다. 반응기(10)는 받침대(15)에 의해 지지되는 규소 웨이퍼를 장착하는 진공 챔버(12)를 포함하고 있다. 도시된 반응기(10)에서는, 웨이퍼는 플라즈마 포커스 링(16) 및 고정링(18)에 의해 고정되어 있고, 고리형 플라즈마 가드는 플라즈마로부터 그것을 방지하는 받침대(15)를 둘러싸고 있다. 만약 정전기척이 받침대(15)에 사용된다면, 웨이퍼 주위의 플라즈마 조건을 제어하는 도시않은 독립 칼라에 의해 둘러싸여지게 될 수도 있다. 이러한 기술은 단지 실례이지 바람직한 형태를 정의하는 것은 아니다.

진공챔버(12)는 원통형 유도체 벽(22)을 포함하고 있고, 원통형 유도체 벽(22)의 외측부는 도시않은 가스 포트에 의해 챔버(12)로 유입되는 처리가스의 고농축 플라즈마를 발생시키기 위해 챔버 내부로 RF에너지를 연결하는 유도코일(24)로 둘러싸여 있다. 루프(26)는 챔버(12)의 상부 경계를 나타낸다. 루프(26)는 종종 접지되거나 RF 전기력에 의해 한쪽으로 치우치게 되고, 바람직하게는 반대 전극봉의 역할을 하게 된다. 교호적으로 혹은 부가적으로, 루프(26)는 히터/쿨러(30)에 의해 제어되는 온도이고 진공 봉합 루프로서의 역할을 할 뿐만아니라, 한 쪽으로 치우치거나 접지되기 위해 전기적으로 연결될 수도 있다. 앞서 말한 반응기 구조는 본 발명의 유용성을 설명하기 위하여 단지 본보기로서 설명되는 것이고, 본 발명은 다른 반응기 구조에 적용되고 산화물 에칭기에 한정되지는 않는다.

산화물 에칭에서는, 예를 들어 CF₄혹은 C₃F₈같은 탄화불소 플라즈마는 산화물중 전형적으로는 규소에 덮혀져 있는 탄화규소 혹은 폴리실리콘을 통해 에칭하는 데 사용된다. 균일 에칭을 확실하게 하기 위해서는, 규소상의 산화물을 견고하고 바람직하게 에칭하는 에칭과정이 중요하다. 정상적으로는, 에칭은 규소에 선택적으로 되어야 한다.

플라즈마는 대개 유도코일(24)에 의해 지지되고, 유도코일(24)은 상당한 양의 RF에너지를 챔버(12)로 연결하고, 웨이퍼 상의 산화물 측에 대해 높은 에칭비를 갖는 고농축 플라즈마를 생성하게 된다.

그러나, 선택도, 웨이퍼 상에 선택도의 균일성 및 조건을 바꾸는 선택도의 재생산성을 얻는 것은 HDP 산화물 에칭기를 상업화하는데 기술적 도전을 요구한다. 유럽특허 공개공보 552,491-A1에는 루프와 같은 챔버 요소가 규소로 형성된다는 것이 나타나 있다. 적당한 조건 하에서는, 고체상태의 규소는 플라즈마 내의 불소라디칼을 연결하는 규소종을 제공함으로써 불소가 부족한 탄화질 중합체가 노출된 기본적인 규소 표면 상에 형성되어 산화물 규소 선택도를 강화시키게 된다. 그러나, 규소루프(26)를 포함하는 챔버 규소의 온도는 공정을 제어하는데 중요하고, 예를 들어 히터/냉각기 같은 챔버 실리콘을 냉각시킬 뿐만 아니라 가열하기 위한 적당한 온도제어수단이 산화물 에칭기로 통합되어야 한다. 루프의 전기적 편향 제어도 마찬가지로 공정을 제어하기 위해 사용된다.

그래서, 석영, 질소산화물의 결정체로 형성된 유도코일 내부의 벽에 관심이 집중된다. 미국 특허 5,477,975에는 선택도를 제어하기 위해 루프에 벽의 상대온도를 조절하는 것이 발표되어 있다. 지금 까지는 고정링, 플라즈마 가드 및 플라즈마 링을 포함하는 그런 요소들은 석영으로 만들어져 왔다.

그러나, 석영부분의 온도제어는 어렵다. 석영은 전기적 그리고 열적으로 절연체이다. 석영의 열전도율은 1W/m.K 이하의 상대적으로 낮은 값이어서, 플라즈마에 노출되어 있는 석영의 전표면의 온도를 제어하는 것은 어렵다. 더욱이, 석영은 반도체 산화물 에칭 반응기 내에서 에칭되어 있는 규소 산화물층과 유사한 화학적 구성을 가지고 있다. 그래서, 비슷한 구성의 웨이퍼가 강하게 에칭되어 있는 동안에는, 석영부는 강한 에칭 모드보다 덜한 약한 에치오드 혹은 중착에서 사용된다. 만약 그렇지 않다면, 석영부는 짧은 수명을 가지게 되어, 부품비용과 기계 정지시간이라는 측면에서 고가의 대체 소비재를 부담하게 된다. 더욱이, 규소를 제거하기 위해 제공되는 규산염 물질이라하더라도, 석영은 예를들어, CF₄, SiO₂사이의 반응으로부터 상당한 양의 CO 그리고 CO₂를 제조할 수 있다. 일산화탄소 및 이산화탄소는 포토레지스트로의 선택도에 대해 특별한 문제점이 있다. 또한, 석영은 세라믹적으로 형성된 물질이고, 탄화불소 에칭 환경을 오염시키는 상당한 양의 비규산염을 포함하고 있다. 더욱이, 석영은 에칭은 표면부를 최고로 언더커팅할 수 있어서, 석영입자는 반응기 요소로 분리되어 죽은 입자로서 웨이퍼 상에 떨어지게 된다. 산화물에칭은 두 개의 전기적 유도부 사이의 접촉면을 에칭이 만들기 때문에, 특히 입자들에 대해 임계적이다. 유도체 중 하나는 반도체성일 수 있고, 하층부의 증착전의 접촉면상에 떨어지는 입자는 접촉면을 가로질러 전기적 연결 특성에 심각한 영향을 끼칠 수 있다.

유도코일이 실리콘 루프의 후방부에 위치한다는 것이 유럽특허 601,468-A1과 미국특허 08/597,577에 발표되어 있다. 규소로 형성되어 있는 RF 코일의 전방부에 있는 측벽을 포함하는 챔버의 다른 부분이 결정체 혹은 폴리실리콘구조로 되어 있다. 실리콘은 청소기능을 하도록 구성되어 있고, 또한 석영이나 다른 세라믹에 의해 오염을 방지하도록 되어 있다. 그러나, 실리콘은 유도체가 아닌 반도체이다. 상기한 바와 같이, 적절한 불순물첨가 및 두께를 갖는 실리콘은 전기적으로 편향되어 이득을 얻을 수 있도록 되어 있고, 종래에 사용되는 동안에는 DC 혹은 RF 전자기적 방사가 널리 알려져 있다. 그러나, 그렇게 사용되는 실리콘은 많은 포함요소 및 불이익을 낳게 된다. 첫째로, 그렇게 큰 부피를 갖는 실리콘은 가격면에서 이득이 적고, 특히 폴리실리콘이 부족한 현재에서는 더욱 그러하다.

두 번째로, 실리콘은 상대적 고구조 강도를 가지더라도, 폴리실리콘 형태의 성장과 계속되는 제조로부터 발생하는 국지적인 극소 결함 때문에 파단되는 경향이 있다. 세 번째로, 반도체성 실리콘은(약 1.2eV의 밴드캡) 구조적 강도 및 전자기적 투명도 사이의 불안정한 절충물을 제공한다. 전자기적 방사는 투과 깊이의 범위까지 반도체 혹은 다른 도체를 관통할 수 있고, 투과 깊이의 범위는 f가 헤르츠 단위로 전자기적 방사의 주파수이고, μ는 자기적 투과성을 H/m 단위로 나타내고, ρ는 음-m 단위로 반도체의 벌크 DC 플라즈마 저항률이다.

전도성 판을 통한 전자기적 방사의 관통은 표면 효과가 무시되는 첫번째 순서에로의 일반적인 형태를 갖는 두께 z의 지수함수이다.

이러한 관계는 층의 투명도가 물질의 저항률 및 전자기적 방사의 주파수에 의존한다는 것을 보여준다. 함수 의존도는, 투과 깊이 보다 작은 두께에 대해서는 저항흡비가 64% 미만이고, 투과 깊이의 3/1 보다 적은 두께에 대해서는 흡수가 29% 이하이며, 투과 깊이의 10/1 적은 두께에 대해서는 흡수가 10% 미만이다.

이상적인 작동온도에서의 유용한 반도체 물질의 투과 깊이는 이상적인 구조 두께보다 적다. 전형적으로 연결되는 전형적인 플라즈마 반응기는 2MHz의 주파수를 갖는 RF 소스를 사용한다. 주파수 및 비자기물질에 대해서, 대표물질 저항률에 예측되는 투과 깊이는 표1에서 주어진다.

[표 1]

플라즈마 반응기 챔버부는 고온성 및 불소제거 특성 때문에, 탄화규소로 형성될 수 있다. 그러나, 적어도 소결 혹은 가열압착 형태를 때는 벌크 탄화규소는 만약 몇개의 입자 및 긴 수명이 얻어질 수 있고, 고화학적 순도가 웨이퍼 처리 챔버에서 얻어질 수 있다면, 적어도 불소 에칭 환경에서 부적절하다. 탄화규소는 일반적으로 유연한 소결제를 갖는 탄화규소 분말을 혼합함으로써 소결된다. 소결제는 웨이퍼 처리 챔버에 대해 요구되는 ppb(1/10억)를 훨씬 초과하는 100 ppm의 순서에 대한 효율적인 불순도를 제공하는 복잡한 구성을 가지고 있다. 또한, 소결재는 소결처리에서 경화된 후에도, 고낟알구조를 만들고, 아주 다른 에칭패턴을 보여준다. 그래서, 미립자를 만드는 메카니즘이 된다. 반대로, 화학기상증착 탄화규소에서는, 불순도가 100ppb이하로 제어될 수 있다. 더욱이, 이 실험에서는 화학기상증착 탄화규소가 탄화불소 에칭제에 의해 에칭될 때 균일한 에칭 윤곽을 나타낸다는 것이 보여진다.

탄화규소는 챔버의 RF 유도 가열 혹은 챔버 내의 웨이퍼 지지를 위한 물질로서 잘 알려져 있다. 그것의 열전도성은 100에서 200W/m.K의 범위 안에 있고, 석영보다 훨씬 우수하다. 챔버 주위를 둘러싸는 RF코일은 고유도성 탄화기소부에서 와전류를 유도함으로써 고온으로 그것을 가열하게 되고, 그것을 열적 화학기상증착에 대해서 요구된다. 이것은 미국특허 4,401,689에서 발표되어 있다. 유도 가열은 플라즈마 반응기 챔버로 RF 동력의 유도 연결과 비교될 수 있다. 플라즈마 반응기 챔버들은 보통 아주 낮은 온도에서 작동하고, RF에너지는 플라즈마로 연결되고 챔버부로는 연결되지 않는다. 그래서, 적어도 코일 주변에 있는 반응기 챔버안에서 사용되는 탄화규소는 상대적으로 높은 전기적 저항률 예를 들어 104 옴cm의 저항률을 가지게 된다.

탄화규소 화합물은 탄화규소의 벌크 피스가 화학기상증착 혹은 유사한 과정을 사용하는 탄화규소 박막으로 도금되는 것으로 잘 알려져 있다. 그러한 복합물은 미국특허 4,810,526에 개재되어 있는 저항 히터 및 미국 특허 5,448,418에 개재되어 있는 굴곡 유리를 포함하고 있다. 미국특허 4,999,288에는 약 1200℃에서 반도체 웨이퍼를 열처리하는 확산튜브로서 탄화규소 화합물을 사용하는 것이 개재되어 있다. 이에 따라, 500㎛의 두께를 갖는 탄화규소 박막이 반응 소결 탄화규소 튜브의 내부에 화학기상증착되어 있고, 그 박막은 5ppm의 수준에서도 낮은 이온 불순도 농축을 가지게 된다. 탄화규소 튜브 내의 계면 영역에서는 규소가 고갈될 수 있다. 전기적 저항은 대부분의 확산튜브에서는 의미가 없다.

본 발명은 탄화규소 화합물 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다. 복합구조는 특히 소결 혹은 가열압착된 탄화규소가 원하는 형상으로 성형되고, 탄화규소 층이 화학기상증착 혹은 다른 박막 증착과정에 의해 증착되는 반도체 집적회로를 제조하는 데 사용되는 플라즈마 반응기에서 특히 유용하다. 화학기상증착 탄화규소가 반도체 과정을 망칠 수 있는 미립자의 형성 및 에칭에 저항력이 있는 표면을 제공하는 반면에, 소결 탄화규소는 쉽게 주조될 수 있고 복합한 형상으로 프레스 가공될 수 있다.

챔버 돔 및 벽을 포함하는 장치에 대해서는, 탄화규소 박막이 전기적으로 편향되거나 편향전류에 대해 접지표면을 제공할 수 있는 반면, 소결 탄화규소는 탄화규소 박막보다 더 놓은 전기적 저항을 갖도록 형성되는 이득이 있고, 전자기 방사가 두꺼운 구조를 관통하도록 한다.

다른 장치들은 플라즈마를 안내하거나 플라즈마로부터 다른 요소를 보호하기 위한 플라즈마 챔버 내에 놓여지는 부재들을 포함하고 있다. 이러한 부재들은 고저항 혹은 저저항의 탄화규소 화합물일 수 있다. 화학기상증착에 의해 성형되는 복합부재의 박막은 100 ppm 이하의 아주 낮은 불순도를 가지고 있어서, 그 부재들은 플라즈마 혹은 웨이퍼 주위를 오염시키지 않는다.

제1도는 본 발명에서 사용되는 플라즈마 에칭 반응기의 일형태를 도시한 단면도.

제2도는 본 발명의 제품에 대한 단면도.

제3도는 본 발명의 제품에 대한 현미경사진.

제4도는 낮은 저항률로 소결된 탄화규소에서의 저항률 온도의존 그래프.

제5도는 화학기상증착 탄하규소 및 고저항률 탄화규소의 저항률 온도의존 그래프.

제6도는 플라즈마 반응기 챔버를 사용하기 위해 본 발명의 탄화규소 화합물을 혼합하는 칼러 혹은 포커스링의 단면도.

제7도는 부분적인 전도 창을 통한 연결효과 그래프.

제8도는 플라즈마 반응 챔버에서 본 발명의 다른 사용을 도시하기 위한 부분 단면사시도.

제9도는 원뿔형 탄화규소 화합물 돔을 사용하는 플라즈마 반응기의 단면도.

제10도는 일편 크라운돔의 단면도.

제11도는 벌크 탄화규소 상에 형성된 탄화규소 표면막의 저항률을 도시한 그래프.

제12도는 다른 두 개의 돔과 비교하여 본 발명의 복합돔의 플라즈마 특성을 도시한 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

16 : 받침대 22 : 벽

26 : 전극봉 40 : 부재

50 : 웨이퍼 54 : 베이스 플레이트

70 : 원뿔형 돔 72 : 유도코일

90 : 지지부 112 : 탭

많은 플라즈마 챔버는 소결되거나 고온으로 압축된 탄화규소로 구성되는 제2도의 부재(40)로 형성된 벌크로 만들어질 수 있도록 되어 있다. 화학기상증착이나 다른 박막(58) 도포는 상대적으로 얇은 탄화규소층(42)으로 소결된 부재(40)의 표면을 도포하기 위해 사용된다. 본 발명에 의해 유용하게 형성될 수 있는 챔버부의 본보기로서, 제1도에 도시되 원통형 벽(22)이 채용된다. 복잡한 형상이라는 것을 이하 잘려진 원통, 튜브 및 플레이트보다 더 복잡하다는 것으로 정의되고, 상기 정의는 반경방향으로 변하고 일반적으로 축방향으로 대칭구조를 갖는 것을 포함한다. 또한, 챔버의 전체 부피는 상대적으로 크고, 그 크기는 200mm 직경을 갖는 챔버 처리 웨이퍼(50)에 비교해서 약 15인치(400mm)이다. 크기 문제는 300mm 웨이퍼에 대해 더욱 커질 것이다. 그러나, 크기가 크고, 강도가 큰 탄화규소체를 형성하는 기술은 잘 발전하게 될 것이다. 소결은 요구되는 재질의 분말을 소결재 및 소결보조물에 혼합하여 사용하고 그 혼합물을 요구되는 형상으로 형성하며 그리고, 상대적으로 고온에서 몸체를 열처리하는 것을 포함한다. 소결된 탄화규소는 최종형상으로 가공될 수 있다. 가열압착은 소결과 유사하지만 부가적으로 열처리하는 동안 몸체를 고압으로 단축가압하는 것을 포함한다. 주조는 가열압착과 유사하고 탄화규소를 요구되는 형상으로 압착한다. 이하, 소결은 특별한 경우로서 가열압착 및 주조를 포함하는 것으로 정의될 것이다. 소결은 탄화규소는 그것의 강도, 고열전도성 및 칩방지성 때문에 규소에 대해 상당히 이득이다. 가열압착 혹은 소결된 탄화규소의 상업적 소스는 캘리포니아 비스타의 설콤 회사, 캘리포니아 코스타 메사의 카보런덤 회사 및 캘리포니아 코스타 메사의 세리딘 회사이다. 규소결정체, 폴리실리콘 및 비결정탄소와 같은 다른 재질들은 많은 부재들에 대해 진보된 기술을 향유하지 않아서 현재 그 가격이 비싸다. 또한, 규소는 열전도성이 낮고, 칩이 발생하기 쉽다. 그러나, 이미 언급한 바와 같이, 소결된 탄화규소는 플라즈마 반응기 챔버 내에 사용되기에 많은 부적절한 요소들을 가지고 있다.

탄화규소의 화학기상증착은 상대적으로 잘 알려져 있고, 특히 반도체 제조장비외의 분야에서 잘 알려져 있다. 예를 들어, 미국 특허 4,810,526 및 5,448,418에서 볼 수 있는 바와 같이, 화학기상증착은 예를 들어, 플라즈마 혹은 열적으로 활성화되는 반응을 통해 가스 상태로부터 박막 기판 상에 성장하는 것이다. 보호 탄화규소 탄소 코팅은 100㎛ 혹은 그 이하의 두께를 갖는 것으로 알려져 있지만, 본 발명의 실시예에서 제시된 1mm 혹은 그 이상의 두께를 갖는 화학기상증착은 신규한 것으로 믿어지고 있다. 현재에는, 수개의 제조업자들이 상대적으로 두꺼운 1에서 10mm의 두께의 층이 화학적으로 증착되는 독립 화학기상증착 탄화규소를 제공하고, 흑연의 기초기판이 에칭된다.

독립 화학기상증착 탄화규소 박막(58)의 대표적인 제조업자 및 공급자들은 매사츄세츄 우본의 모튼 국제회사 및 일본 오카야마 타마노 산조 금속회사이다. 일본 나고야의 NGK 인설레이터 주식회사는 소결된 탄화규소 및 화학기상증착된 탄화규소를 제공할 수 있다. 이 같은 상업적 화학기상증착기술은 기판이 독립된 상태로 남겨지는 탄화규소 화합물 구조에 응용될 수 있다.

탄화규소 야금술은 잘 발달되어져 왔다. 이 복합물은 화학량적일 필요가 없고 다른 요소보다 적은 양을 갖는 규소 및 탄소의 40에서 60 퍼센트를 포함할 수 있다. 그러나, 탄화규소의 화학량은 가장 높은 저항률을 나타내는 것으로 믿어진다.

탄화규소 화합물은 예를 들어 탄화규소로 코팅된 알루미늄 질화물에 본질적으로 비교되는 소결된 박막(58)부분에 대한 열팽창계수에서 다른 코팅된 물질에 더욱 더 큰 이들을 가져다 준다. 결과적으로, 탄화규소 화합물은 제조 및 사용중에 열응력에 더 잘 견딜 수 있다.

반도체 플라즈마 반응기 내에서 사용되는 부분에 있어서는 화학기상증착된 탄화규소 박막(58)은 금속 특히 중금속의 100ppb(보통 어타믹 퍼센티지라고 표현된다) 보다 적은 낮은 불순물을 가지고 있다.

그런 순수한 탄화규소 박막(58)들은 고객들의 요구에 의해서 명세서 상에서 상업적으로 유용할 수도 있으나, 소결된 탄화규소는 이러한 감소된 불순물 수준에 가깝게 되는 것으로 알려져 있지 않고, 약 100ppb의 불순도를 갖는 가열압착된 탄화규소가 잘 알려져 있다.

[실험 1]

플라즈마 에칭 반응기, 특히 산소 에칭에 사용되는 탄화규소 혹은 다른 물질에 대한 중요한 매개변수는 그 물질에 대한 에칭비이다. 다양한 물질에 대한 많은 검사표가 준비되고 제1도의 반응기 두 개의 위치에 놓여지게 된다. 첫 번째 위치(50)는 받침대(16) 위에 지지되는 탄화규소의 중앙에 있었다. 두 번째 위치(52)는 웨이퍼(50) 영역의 외부 및 하부에 위치하는 챔버의 베이스 플레이트(54)의 정상부에 있었다. 상기 반응기는 C₄F₈에칭가스 및 아르곤 가스를 갖는 HDP 산소 에칭기로서 작용하게 된다.

[표 2]

이들 같은 모든 샘플들은 30시간의 에칭 후에 프리에칭을 포함한 에칭 전에 약 1000배의 확대비율로서 현미경에 의해 검사된다. 일반적인 결론은 다음과 같다. 화학적 탄화규소는 소결된 탄화규소, 규소 및 석영 보다 더 좋은 형태학을 보여주고, 표 2에 도시된 바와 같이, 에칭비는 이들 물질들의 가장 낮은 값이다. 규소는 이상적으로 좋은 형태학을 보여주고, 그리고 에칭비는 화학적 탄화규소의 에칭비보다 더 높더라도 조건에 맞을 수 있다. 소결된 탄화규소는 낮은 표면 형태를 보여주고 비균일 에칭패턴을 보여주며, 그 패턴은 입자, 충격오염 및 처리제어를 생성할 수도 있다.

[실험 2]

탄화규소 화합물은 소결된 탄화규소의 벌크 몸체가 날카로운 가장자리를 가지도록 형성되도록 제조된다. 벌크 몸체는 화학기상증착에 의해서 6mm의 탄화규소 두께층으로 덮혀졌다. 그 견본은 전자현미경 및 광학현미경에 의해 검사된다. 전자현미경은 제3도에 도시된다. 서너개의 관측결과가 얻어 질 수 있다. 소결된 탄화규소는 대략 10㎛이하의 크기를 갖는 일반적으로 둥근 입자 매트릭스를 형성한다. 탄화규소는 화학기상증착에 의해 상당한 두께로 형성될 수 있다. 화학기상증착 탄화규소는 소결된 기초 탄화규소 물질에 수직방향으로 연장되어 있는 결정체를 갖는 강한 구조를 형성한다. 화학기상증착 탄화규소는 20㎛이하의 반경을 갖는 가장자리를 도포하고 화학적 탄화규소는 가장자리 주위에서 수평 및 수직방향의 연장면 상의 결정체 위에 보여진다. 화학기상증착 탄화규소의 층을 증명하는 나중의 층은 클램핑 링, 칼라(56), 코커스 링 등과 같은 복합형상에 적용될 수 있다.

화학기상증착 탄화규소의 표면 박막(58)은 소결된 탄화규소 및 석영보다 더 적은 많은 것보다 플라즈마 에칭기 반응기에서 더 작은 입자를 만들게 된다. 표 2의 에칭 데이터에 의해 도시된 바와 같이, 화학기상증착 탄화규소는 다른 물질보다 덜 에칭된다. 더 중요하게는, 현미경 사진에서 분명하게 드러난 바와 같이, 화학기상증착 탄화규소는 소결된 탄화규소의 낟알구조를 가지지 않는다. 소결된 탄화규소가 에칭될 때에는, 낟알 경계가 낟알 자체보다 더 빠르지 않게 에칭된다. 어떤경우에는, 에칭력은 낟알들이 매트릭스로부터 자유롭게 에칭되도록 하여 반응기 내부에서 상당히 큰 입자들로서 자유스럽게 되도록 하고, 반응기는 웨이퍼(50) 상에 떨어져 에칭되는 경향이 있다. 현대의 집적회로들은 만약 제조하는 동안 대략 0.2㎛ 보다 큰 크기를 갖는 단일 입자가 집적획로 위에 떨어지게 될 경우에는, 실패할 수 있다. 화학기상증착 탄화규소 결정체의 특성에 의하여, 상기 결정체는 원자 및 원자 크기를 갖는 에칭된 입자들로 더욱 균일하게 된다. 표면 윤곽들은 표 2의 에칭된 많은 샘플상에서 측정될 수 있다. 화학기상증착 탄화규소는 소결된 탄화규소, 석영 심지어 규소보다도 더 부드러운 에칭 후 표면을 보여준다. 더 부드러운 에칭은 자유롭게 된 입자들에 대해 적은 경향을 보여준다.

화학기상증착법에 의해 형성되 탄화규소는 소결된 탄화규소보다 더욱 순수하게 만들어질 수 있고, 반도체 회로를 제조하는 장비에서는 특히 이득이 있다. 코팅된 탄화규소는 50에서 100ppb 보다 작은 금속 불순도를 가지고 상업적으로 얻어질 수 있다. 규소는 규소기술과 완전하게 호환되고 일반적으로 탄소는 중요한 문제를 야기시키지 않는다.

본 발명의 탄화규소 화합물은 고온에서 작동할 때 몇가지의 이득을 가져다 준다. 그것은 적어도 300℃ 혹은 500℃만큼 높은 온도에서 열충격에 아주 잘 견딜 수 있도록 되어 있다. 탄화규소 화합물은 균일 규소에서도 탁월하다. 본 발명에 의한 큰 구조에서는, 규소는 넓은 온도 순환하에서 칩과 플레이크를 발생하는 경향을 갖는 다중 규소만큼 유용하다. 규소는 상당히 좁은 갭을 갖는 반도체성 물질이다. 아주 순수한 규소에서는 100Ω-cm이상 바람직하게는 500Ω-cm까지의 높은 저항률을 가지는 것이 요구된다. 순도 혹은 불순물 첨가도 혹은 작용온도의 변화는 규소의 높은 저항률의 큰 변화를 야기시킬 것이다. 반면에, 탄화규소는 넓은 밴드갭을 갖는 반도체이고, 높은 저항률은 적당한 순도에서 쉽게 얻어지며, 더욱이 전기전도성에 의존하는 온도는 규소에서 만큼 심하지 않다. 검사된 높은 저항률을 갖는 소결된 탄화규소는 300℃에서 10 4Ω-cm 보다 높은 10 5Ω-cm까지의 전도률을 유지하게 된다. 화학기상증착 탄화규소 박막(58)의 두께는 너무 얇아서 전기적 특성에 대한 열의존도는 문제를 발생시키지 않는다.

본 발명의 탄화규소 화합물을 특히 다수의 물질을 포함하는 다른 복합구조에 이득을 가져다 준다. 상기 화합물의 두가지 요소는 본질적으로 같은 구성으로 이루어져 있기 때문에, 두 요소의 열팽창계수는 상당히 비슷해서 탄화규소 화합물의 열파단은 덜 문제가 된다.

탄화규소의 요소들은 자유로운 규소의 소스가 될 수 있는 이득이 있다. 탄화불소 가스를 갖는 플라즈마 에칭 산화물에서는, 만약 반대 전극봉(26)이 규소로 형성되어 있으면, 규소물 혹은 질소물에 대한 선택은 강해져서 플라즈마로부터 자유불소를 배기할 수 있게 된다. 반대전극봉(26)은 본 발명의 탄화규소 화합물로 형성될 수 있고 배기를 위한 규소 소소로서의 역할을 할 수도 있다.

탄화규소는 넓은 밴드랩 반도체이기 때문에 전기적 상태량이 제어되는 측면에서는 더욱 더 큰 이득이 있다. 예를 들어, 상기한 바와 같이, RF 유도코일(72)은 플라즘의 반경을 가로질러 더욱 균일한 자기장을 제공하기 위해, 반대 전극봉(26)로서의 역할을 하는 규소 루프(26)의 후방에 놓여질 수 있다. 반대전극봉(26)은 전극봉으로서의 역할을 하도록 유도되어야만 하지만, RF 자기장은 고유도 반대 전극본(26)에서 지나친 와전류를 발생시킬 것이다. 해결책은 전극봉(26)의 전도율을 제어하여 RF 투과 깊이가 부재(40)의 두께보다 더 적도록 하는 것이다. 탄화규소도 제어될 수 있다.

온도의존도는 상업적 소스로부터의 낮은 저향률을 갖는 화학기상증착 탄화규소의 직류 저항도에 대해 제4도의 그래프에서 궤적 44에서 보여진다. 개선된 산화물 에칭기들은 점선들에 의해 지시되는 바와같이 좋은 저항률을 갖는 200℃이하의 온도 바람직하게는 150℃ 정도의 온도에서 작동하도록 설계된다. 제5도에서는, 고저항률의 소결된 탄화규소에 대한 궤적 45가 도시되고, 고저항률 및 저저항률의 화학기상증착 탄화규소에 대한 궤적 46 및 48이 도시되어 있다. 궤적 46 및 48에서 보는 바와 같이, 150℃의 작동온도에서의 10 5Ω-cm 보다 높은 10 6Ω-cm 저항률은 소결된 탄화규소 및 화학기상증착 탄화규소 양측에 아주 유용하다. 궤적 48은 적절하게 유도된 화학기상증착 탄화규소 또한 유용하다는 것을 보여주고 있다. 비록 낮은 저항률을 갖는 소결된 탄화규소가 도시되지 않더라도, 탄화규소 또한 유용하다는 것을 보여주고 있다. 비록 낮은 저항률을 갖는 소결된 탄화규소가 도시되지 않더라도, 탄화규소의 저항률은 다른 재료공급자에게 잘 알려진 바와 같이, 적절한 불순물첨가 혹은 다른 수단에 의해 더 낮아질 수 있다.

저항률을 제어하는 정확한 메카니즘은 완전히 분명하지 않지만, 저항률은 붕소 같은 전기적 첨가 불순물 그리고 불순물첨가 및 불순물 농화에 의존하는 것으로 알려져 있고, 또한 낟알크기 및 경계 효과를 포함하는 형태론 및 결정체의 방위에 의존하게 된다. 탄화규소는 두가지의 전혀 다른 결정상태 즉 α상태 및 β상태로 형성될 수 있고, 이들 두가지 상태들의 반도체 밴드갭은 서로 다르다. 가열압착된 탄화규소는 화학기상증착 탄화규소가 입방 β상태로 형성되는 동안 보통 6면체의 α상태로 형성된다. 첨가물의 불순도는 양 형태의 전기적 저항률을 결정한다. 그러나, 표 3에 도시된 바와 같이, 소결된 탄화규소 및 화학기상증착 탄화규소에 대해 실내온도에서 상당히 다르지만 재생산가능한 저항률을 갖는 탄화규소를 공급할 수 있는 몇군데의 공급업체를 설립했다.

[표 3]

그래서, 탄화규소는 100Ω·cm 이하의 낮은 저향률 및 10Ω·cm 이상 심지어 10 6Ω·cm에서의 높은 저항률을 가지고 얻어질 수 있다. 이러한 범위는 30Ω·cm이상의 지속적이고 제어가능한 저항률을 얻는 것이 어려운 규소에 비교될 것이다. 반면에, 규소는 불순물 첨가되어 전도성이 높도록 될 수 있다. 이러한 차이점들은 탄화규소가 넓은 밴드갭 물질, 규소보다 훨씬 높은 밴드갭으로 특징지어질 수 있기 때문에 발생된다.

높은 저항률의 소결된 탄화규소가 설콤으로부터 유용하고, 노튼으로부터는 낮은 저항률의 소결된 탄화규소, 산조메탈로부터는 고저항률의 화학기상증착 탄화규소 그리고 모튼 어드밴스 머티리얼로부터는 저저항률 화학기상증착 탄화규소가 각각 유용하다. NGK 인설레이터 주식회사는 소결된 탄화규소 및 화학기상증착 탄화규소를 제공할 수 있다. 다른 물질들에 대한 이런 소스들의 리스팅은 이러한 소스들이 일형태의 규소를 만들 수 있고, 다른 소스들은 또한 유용하다는 것을 뜻하지는 않는다.

탄화규소 화합물의 더 큰 이득은 그 구조의 전기적 특성이 제어될 수 있고 더욱이 구개의 요소의 전기적 특성이 개별적으로 제어될 수 있다는 것이다. 모든 가능한 조합들이 그 들만의 효율성을 가지고 있다. 상기 조합들은 하기의 표 4에서 요약된다.

[표 4]

탄화규소 화합물 전극봉(26)은 부가적인 전기적 제약없이 고주파 전기에너지를 플라즈마로 전기용량적으로 연결할 때에는, 박막(58) 및 벌크에서 낮은 저항률이 바람직하다. 이런 경우에는, 화합물의 저항률은 낮은 손실의 RF연결을 개발하기 위해 가능한 한 낮게 유지된다. 다른 장치들은 플라즈마 상태를 관찰하기 위해 가스분사노즐, 플라즈마 포커스 링 및 챔버 내부나 받침대(16) 위해 위치하는 DC픽업장치를 포함하고 있다.

박막(58)과 벌크에서의 높은 저항률은 극초단과 혹은 RF 에너지가 탄화규소 화합물 윈도우를 통해 반응기 챔버 내부로 전송될 때 바람직하다. 고저항률 화합물에 대한 다른 장치들은 제6도의 단면도에 도시되고, 웨이퍼(50)는 축주위에 일반적인 원통형 대칭형상을 가지고 표면 상에 밋한 정전기 척을 포함하는 받침대(16) 상에서 지지된다. 플라즈마 처리 웨이퍼로부터 받침대(16)를 절연시키는 중요한 일이다. 따라서, 주변선반은 받침대(16)의 주위에서 절연된 탄화규소 화합물칼라(56)로 형성된다. 그것은 받침대(16) 축 주위로부터 연장되는 고리의 형상이고, 화합적 증착 표면 박막(58) 및 소결된 벌크부(74)를 포함한다. 양 부분은 탄화규소로 구성되어 있어 플라즈마를 교란하지 않도록 높은 저항률을 가지도록 형성된다. 그러나, 플라즈마와 정면으로 대하는 표면 박막(58)은 아주 낮은 불순물 농도를 가지고 있어서 플라즈마 처리를 오염시키게 된다.

이전에 기술된 평면 RF 코일이 탄화규소 화합물 반대 전극봉(26)의 후방에 있거나 벽(22)이 나선형 RF 코일 내부에 있는 경우에는, 벌크의 고저항률 및 박막(58)의 저저항률이 바람직하다. 표 1의 데이터는 구조적으로 두꺼운 탄화규소 부재(40)들이 만약 그들의 저항률이 약 10Ω-cm이나 그 이상일 경우에는 2MHz의 전자기 방사를 통과할 수 있다는 것을 보여준다. 상기 표는 또한 3mm 이하의 두께를 갖는 박막(58)이 접지면 혹은 RF 코일 내부의 저주파 전극봉(26)에 대해 적절한 약 1 평방 옴 이하의 저항률을 가지는 동안, 2MHz의 전자기적 방사를 통과할 수 있다. 즉, 소결된 벌크 탄화규소는, 화학기상증착 탄화규소의 얇은 박막(58)이 RF 투과 깊이보다 더 얇게 만들어질 뿐만 아니라 전극봉(26)로서의 역할을 하도록 상대적으로 높은 전도성을 가지도록 만들어지는 동안, 와전류를 갖는 RF 자기장을 자유스럽게 통과하기 위해 상당히 높은 저항률을 가지도록 만들어진다.

플라즈마에 인접한 탄화규소 화합물 벽(22)의 박막부(76)가 전지적으로 부양되거나 안전상의 이유에 의해 외측을 향하는 벌크벽(22)이 접지될 필요가 있는 경우에는, 박막(58)의 고저항률과 벌크의 저저항률이 바람직하다.

절연베이스 상에 형성되는 유도성 탄화규소 박막(58)의 경우로 돌아가기 위해서는, RF 투과 깊이와 저항률은 접지 RF 윈도우로서 사용되는 부재 내에서 균형을 이루어야 한다.

컴퓨터 시뮬레이션을 플라즈마와 상호 작용하는 복잡한 기하학에 대해서 요구된다. 3-4인치(2mm)의 두께를 갖는 반도체성 윈도우에 대한 그런 시뮬레이션의 결과는 플라즈마 조건의 특정세트에 대해 제7도의 그래프에서 주어진다. 이러한 결과들은 다른 두께 및 저항률에 대해서 측정될 수 있다. 궤적 60은 RF 동력이 고유 동성 전극봉(26)에 적용될 때, 가장자리 주위에 접지된 원형 윈도우의 동력 연결율을 보여준다. 효율이 저항률과 함께 선형적으로 떨어지는 예측 불가능한 것은 아니다. 궤적 72는 2MHz에서 RF 소스에 의해 구동되는 유도코일(72)의 윈도우를 통한 동력 연결효율을 보여준다. 효율은 높은 저항률에서 가장 높고, 더 낮은 저항률에서는 아마도 지수적으로 떨어지게 된다. 이러한 결과들은 단지 본보기 들이다.

구체적인 실시예는 주위로부터 포장된 RF 유도코일을 갖는 원뿔대 돔(70)을 보여주는 제8도의 부분 단면사시도에서 도시된다. 그런 구조는 제1도의 원통형 챔버에 대해 몇가지의 이득을 가지고 있는 플라즈마 반응기 챔버를 형성할 수 있다. 원뿔형 돔(70) 자체는 본 발명의 부분을 형성하지 않지만, 다른 부분에서 발명될 수 있다. 그러나, 그 발명은 그것에 적용되어 이득을 얻을 수 있다. 원뿔형 돔(70)은 고저항률의 소결된 벌크부(74)및 원뿔형 돔(70)의 내부를 덮는 저저항률의 박막부(76)로 형성되고, 그 하부가 둘러싸여 있고, 접지면 혹은 다른 전기적 편향소스에 전기적으로 접촉하도록 외부에 탭(112)으로 연장된다. 벌크부(74)는 코일로부터의 유도장을 교란하지 않도록 고저항률을 가지고 있다. 박막부(76)는 150℃에서 1-10 옴-cm의 저항률을 가질 수 있고, 박막부(76)가 원뿔형 돔(70) 내의 플라즈마에 접지면을 제공하도록 하기 위한 전기적 유도성을 제공하기 위하여, 유도장을 통과하기 위한 5mm의 두께를 가지고 있다.

재8도부분의 작동은 제9도의 단면도에 제시되어 있다. 그 부분은 진동챔버의 전 부분이 아니라 원뿔형으로 형성된 상부벽(22)을 형성한다. 그 부분은 챔버의 루프(26)에 연결되어 봉합되고, 루프(26)는 집적부재(40) 혹은 복합부재(40)로 된 탄화규소 가능하면 복합실리콘으로 형성된 탄화규소로 되어 있다. 루프(26)는 접지되거나 RF 편향될 수도 있고, 더욱 개선되도록 하여, RF 유도코일(72)이 루프(26)의 후방부에 위치(52)하도록 할 수도 있다. 처리되는 웨이퍼(50)는 RF 동력원에 의해 편향되는 받침대(16) 전극봉(26) 상에서 지지된다. 원뿔형 돔(70) 외부의 코일 혹은 받침대(16) 전극봉(26) 상에서 지지된다. 원뿔형 돔(70)위에 있는 유도 화학기상증착 박막(58)의 접지는 전기용량적으로 연결되어 있는 받침대(16) 전극봉(26)으로부터의 이온 전류에 대하여 수평적으로 연장되어 있는 접지경로를 제시한다. 유도 화학기상증착 박막(58)은 챔버 내의 다른 전극봉(26)을 제공한다. 그래서, 화학기상증착 박막(58)과 진공챔버의 하부벽(22) 사이의 적당한 절연을 가지고, 소정의 DC편향 혹은 AC 혹은RF 편향이 유도 화학기상증착 박막(58)에 적용된다.

본 발명의 탄화규소 화합물 벽(22) 물질은 어떤 형상을 갖는 플라즈마 반응기의 챔버 벽(22) 물질에 대한 루프(26) 예를 들어 제1도의 청소 루프(26)로서 사용하는데 바람직하다. 예를 들어, 다른 바람직한 적용은 제1도에 예시된 원형 챔버를 사용하는 반응기일 수 있다. 예를 들어, 챔버에서는, 벽(22)은 탄화규소 벽(22)로 제조될 수 있고, 유도장에 대한 아주 좋은 윈도우로서의 역할을 한다. 이와 동시에, 탄화규소는 접지되거나 편향된다. 더욱 중요하게는, 탄화규소 화합물은 유도 안테나를 지지하는 루프(26)에 대해서 바람직한 물질이 될 수도 있고 특히, 루프(26)가 전극봉(26)으로서의 역할을 한다면, 이 물질이 유도 윈도우 및 전기적 기능을 위해 적용될 수 있다. 유도 연결, 전기적 연결, 편향, 불소 소진 및 처리제어들의 조합에 대한 새로운 범위가 가능해지게 된다.

복합구조의 소결 탄화규소 벌크부(7)의 특별한 이득은 주조하는 방법 및 탄화규소를 크고 복잡한 구조로 가공하는 방법이다. 제9도의 두 개의 기울어진 챔버 구조의 정상부는 제10도의 단면도에서 도시된 크라운 챔버에서 얻어질 수 있다. 그것은 수평 루프(26)부에 부드럽게 연결된 원통 벽(22)부로 형성된 고 전기 저항도의 소결 탄화규소 지지부(90)를 포함한다. 소결 탄화규소 지지부(90)는 홈부(96, 98)의 하부 및 측면부를 반사하는 다수의 전기 광원 히터 램프(100)에 맞도록 외측부 상에 형성된 두 개의 고리형 홈부(96, 98)들을 포함하고 있다. 탄화규소지지부(90)는 방사적 열적 유도 상태량을 가지고 있어서, 지지부(90)는 부가적으로 중앙홀 및 다른 고리형 홈부(96, 98)로 형성되어 있어, 수평방향으로 균일한 기구적 구조를 만들 수 있도록 되어 있다. 이들 모든 홈부(96, 98, 102, 104)에도 불구하고, 탄화규소 지지부(90)는 냉각판에 적합할 수 있고, 부품들 사이의 서로 다른 열팽창에도 불구하고 효과적인 함몰을 위한 탄화규소 지지부(90)에 대해 가압되는 2차원 후방부로 형성된다. 만약 방사램프(100)가 포함되지 않는다면, 후방부는 더 나은 열접촉을 위하여 더욱 얇고 2차원적으로 될 것이다.

화학기상증착 박막(58)은 챔버 내부의 균일한 전기적 편향에 대해 진공 챔버의 외부로 연장되는 탭(112)으로 크라운 챔버의 내부에 등각적으로 도금된다.

[실시예]

제9도와 유사하게, 탄화규소 화합물 돔(70)은 전기적으로 특징지어지고 제조 된다. 소결벌크부(74)는 3/8″ 및 3/4″ 사이의 두께를 가지고 여유 온도에서 10 9옴-cm의 전기 저항력을 갖는다. 화학기상증착 박막(58)은 2.5mm의 두께를 갖는다. 측정된 저항률의 온도 의존도는 제11도의 그래프에 도시된다. 상기 박막부(76)는 표 1에 따라, 박막(58) 두께 보다 더 큰 투과 깊이를 생산하는 저항률을 갖는다. 그래서, 박막부(76)는 전자기적 방사에 투명하고, 박막(58)은 전극봉(26)으로부터의 전류를 접지시키게 된다.

원뿔형 돔(70)은 폴리실리콘 루프(26)와 함께 전기적으로 검사된다. 상기 실험에서는, 원뿔형 돔(70)은 상기한 바와 같이, 탄화규소 화합물이다. 상대실험에서는 원뿔형 돔(70)은 폴리실리콘 혹은 절연 탄화규소이다. 루프(26)와 원뿔형 돔(70)은 절연 탄화규소 돔(70)의 접지가 효과적이지 않더라도, 접지된다. 받침대(16) 및 코일은 각 RF 소스에 의해 전원(84)이 공급된다.

일련의 실험에서는, 이온 전류는 소스파워로서의 기능을 하는 것으로 측정된다. 즉, RF 동력이 코일에 적용된다. 제12도의 궤적 120에 도시된 바와 같이, 절연된 탄화규소 돔(70)은 대부분의 이온 전류를 생성하고, 궤적122에 도시된 바와 같이, 접지된 탄화규소 원뿔형 돔(70)은 중간 이온 전류를 생성하게 된다. 궤적 124에 도시된 바와 같이, 접지된 탄화규소 화합물 원통형 돔(70)은 가장 낮은 이온 전류를 생산한다. 탄화규소 화합물은 절연 탄화규소에 대해서는 24%의 동력손실을 유발하게 되고, 규소에 대해서는 15%의 손실을 유발하게 된다. 이들 이온 전류들은 정상적으로 작동하여, 소스 파워로 증가하게 되고, 대개 비슷한 방사 균일성을 갖는다.

다른 실험에서는, 접지된 원뿔형 돔(70)에 의해 운송되는 전류는 편형역할을 하게 된다. 수백와트의 편향력때문에, 탄화규소 화합물 돔(70)은 규소 돔(70)보다 더 큰 접지전류를 생산하게 된다. 그래서, 유도 화학기상증착박막(58)을 갖는 탄화규소는 폴리실리콘보다 더 좋은 전극봉(26)의 역할을 하게 된다.

탄화불소 플라즈마 에치를 사용하는 산화물 층에서는 좁은 홈부(96, 98)를 에치하기 위해 3가지 유형이 사용된다.

전술한 예에서는 탄화규소 박막을 형성하기 위해, 화학기상증착을 하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한하지 아니하고, 다른 방법으로 박막을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 액상 증착이 사용될 수 있고, 특히 이 방법은 더 두꺼운 박막을 형성하는데 이득이 있다. 액상 애피택시는 반도체 박막의 증착에서 발달되어 있다. 졸-겔 과정은 박막 증착에 잘 알려져 있다.

플라즈마는 도시된 유도코일보다 다른 수단에 의해 생성될 수도 있다. 유도 코일은 고농축 플라즈마를 생성하는 방법을 제공한다. 탄화규소 화합물 물질은 전기적으로 연결된 반응기들에서 이득이 있다. 특히, 전기적인 기능역할을 하는 상대적으로 높은 유도층을 제공하기에 쉽다. 화학기상증착 층은 전원이 공급된 전기적 유도 전극봉일 수 있고, 절연층일수도 있으며, 도체일 수도 있으나 두 개의 전원이 공급된 판 사이에서 전기적으로 연결된 판을 형성하기 위한 부유층일 수도 있다. 플라즈마는 DC 그리고 RF 전기적 편향 전극봉에 의해 생성될 수도 있으며, 전자 사이크로트론 공명, 리모트 플라즈마 소스, 마이크로 웨이브 및 기타 장치에 의해 선택적으로 생성될 수도 있다. 어떤 경우에는, 플라즈마는 플라즈마 반응기 챔버의 적어도 일부에서 유지되고, 본 발명의 탄화규소 화합물부는 거기에서 유용할 수가 있다. 산화물 에칭 혹은 다른 에칭장치에서 개선된 것은 없으나, 화학기상증착 및 물리증착같은 다른 장치에서는 다소 사용될 수도 있다. 다른 장치에서는, 마이크로 웨이브 튜브는 석영 혹은 세라믹으로 만들어진다. 본 발명의 탄화규소 화합물은 그런 장치에서 우수한 성능을 발휘하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 플라즈마 반응기에서는 가격이 상대적으로 저렴하고, 성형이 용이하며, 오염문제를 최소시킬 수 있게 된다. 그리고, 불소 에칭과정에서 규소 제거가 용이하고, 제어가 용이하며, 긴 수명을 가지게 되어 경제적으로 이득이 있게 된다. 복합물의 박막부와 벌크부 사이에서 상대적 저항률의 제어가 용이하게 되고, 전기적 유연성의 범위가 넓어지게 되며, 편향 및 전기적 연결의 유도조합이 가능해지게 될 뿐만아니라, 큰 웨이퍼 지름을 가로지르는 이온 농도 및 에너지의 제어가 우수해지게 된다.

Claims

탄화규소 화합물에 있어서, 미리 결정된 제 1 저항률을 갖는 소결된 탄화규소부, 및 미리 결정된 제 2 저항률을 가지며 상기 소결부 상에 증착되는 탄화규소 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 화합물.
제1항에 있어서, 상기 제 1 저항률은 상기 제2 저항률보다 더 큰 것을 특징으로 하는 탄화규소 화합물.
제2항에 있어서, 상기 제1 저항률은 10⁵Ω-cm보다 크고, 상기 제 2 저항률은 50Ω-cm보다 작은 것을 특징으로 하는 탄화규소 화합물.
제1항에 있어서, 상기 제 1 저항률은 상기 제 2 저항률보다 더 작은 것을 특징으로 하는 탄화규소 화합물.
제4항에 있어서, 상기 제 1 저항률은 10 Ω-cm보다 작고, 상기 제 2 저항률은 10⁵Ω-cm 보다 큰 것을 특징으로 하는 탄화규소 화합물.
제1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 저항률은 10⁵Ω-cm보다 작은 것을 특징으로 하는 탄화규소 화합물.
제1항에 있어서, 상기 제 1 저항률은10Ω-cm 보다 작고, 상기 제 2 저항률은 50Ω-cm보다 작은 것을 특징으로 하는 탄화규소 화합물.
탄화규소 화합물 구조체에 있어서, 소결된 탄화규소의 몸체; 및 상기 몸체 상에 형성되고 100ppb이하의 금속 불순물 농도를 갖는 탄화규소박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 화합물 구조체.
제8항에 있어서, 상기 박막은 결정구조인 것을 특징으로 하는 탄화규소 화합물 구조체.
제8항에 있어서, 상기 박막은 적어도 1mm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 탄화규소 화합물 구조체.
제1항에 있어서, 상기 탄화규소 화합물은 복합적으로 형성되고 플라즈마 반응 챔버 내에서 사용되는 것을 특징으로 하는 탄화규소 화합물.
전기적 특성을 갖는 복합 실리콘 몸체 제조방법에 있어서, 미리 결정된 제 1 전기저항률을 가지고 몸체를 형성하기 위한 소결보조제를 사용하여 탄화규소 분말을 소결하는 단계; 및 미리 결정된 제 2 전기저항률을 가지고 상기 몸체 상에 탄화규소를 포함하는 박막을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 특성을 갖는 복합 실리콘 몸체 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 증착단계는 화학기상증착을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 특성을 갖는 복합 실리콘몸체 제조 방법.
제12항에 있어서, 상기 제 1 전기 저항률은 상기 제 2 저항률보다 더 큰 것을 특징으로 하는 전기적 특성을 갖는 복합 실리콘 몸체 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 제 1 저항률은 10⁵Ω-cm 보다 크고, 상기 제 2 저항률은 50Ω-cm보다 작은 것을 특징으로 하는 전기적 특성을 갖는 복합 실리콘 몸체 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 제 1 저항률은 상기 제 2 저항률보다 작은 것을 특징으로 하는 전기적 특성을 갖는 복합실리콘 몸체 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 소결단계는 상기 몸체를 복잡한 형상으로 성형하는 것을 특징으로 하는 전기적 특성을 갖는 복합 실리콘 몸체 제조방법.
플라즈마 반응기에 있어서, 내부에서 선택적으로 생성될 수 있는 플라즈마를 갖는 플라즈마 반응챔버; 상기 플라즈마와 접하는 증착된 탄화규소 박막으로 부착된 소결된 탄화규소부를 갖는 상기 챔버 내에 위치하는 합성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
제18항에 있어서, 상기 증착 박막은 100ppb 보다 작은 금속 불순물 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
제18항에 있어서, 상기 소결된 탄화규소부 및 상기 증착 박막은 소정크기만큼 각기 다른 전기 저항률을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
제20항에 있어서, 상기 소결된 탄화규소부의 저항률은 상기 증착 박막의 상기 저항률보다 더 높은 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
제18항에 있어서, 상기 반응 챔버의 면 양쪽의 상기 반응 챔버의 벽부 상에 위치하는 전자기 방사 소스를 더 포함하고, 상기 복합부는 전기적으로 절연되어 복합부에서의 상기 전자기 방사의 투과깊이는 상기 복합부의 두께보다 더 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.