KR100762896B1 - Method for depositing thin film of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 반도체 소자의 박막 증착방법의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view illustrating a process sequence of a thin film deposition method of a semiconductor device according to the prior art.
도 2는 종래기술의 문제점을 보여주는 사진.Figure 2 is a photograph showing the problems of the prior art.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 박막 증착방법의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view illustrating a process sequence of a thin film deposition method of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 박막 증착방법의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 단면도.4 is a cross-sectional view illustrating a process sequence of a thin film deposition method of a semiconductor device in accordance with another embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체 소자의 박막 증착방법에 관한 것으로, 특히, 막 내의 불순물과 기공률을 감소시켜 박막 특성을 개선하며, 생산성을 향상시켜 제조 단가를 감소시킬 수 있는 반도체 소자의 박막 증착방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film deposition method of a semiconductor device, and more particularly, to a thin film deposition method of a semiconductor device capable of reducing impurities and porosity in a film to improve thin film properties and improving productivity to reduce manufacturing costs.
반도체 소자의 고집적화에 따라 패턴의 미세화 및 패턴 치수의 고정밀화에 대한 요구가 점점 높아지고 있다. 이에, 고단차의 접촉구를 포함하거나 표면 상에 고단차 구조물이 형성되어 있는 기판에 있어서, 상기 접촉구를 매몰하거나 소정의 두께로 균일하게 박막(Thin Film)을 증착하기 위한 방법에 대한 아이디어 및 실제 공정개발 연구가 활발히 진행되고 있다.Background Art With the high integration of semiconductor devices, there is an increasing demand for finer patterns and higher precision of pattern dimensions. Therefore, in a substrate including a high stepped contact hole or a high stepped structure formed on a surface, an idea of a method for embedding the contact hole or depositing a thin film uniformly to a predetermined thickness and Actual process development research is being actively conducted.
상기 박막을 증착하기 위한 종래의 기술로 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방식이 있다. 그러나, 상기 CVD 방식은, 구체적으로 설명하지는 않았지만, 박막 내의 불순물을 줄이기 위해 막의 증착 온도를 반응 개시 온도보다 높여야 한다는 한계를 갖고 있다.The conventional technique for depositing the thin film is a chemical vapor deposition (CVD) method. However, the CVD method, although not specifically described, has a limitation in that the deposition temperature of the film must be higher than the reaction start temperature in order to reduce impurities in the thin film.
박막을 증착하기 위한 다른 종래기술로는 ALD(Atomic Layer Deposition) 방식이 있다. 상기 ALD 방식은, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판이 안착된 공정 챔버 내로 주 반응원을 공급하는 제1피딩(Feeding)단계, 상기 챔버로부터 주 반응원을 퍼지(Purge)하는 제1퍼지단계, 상기 챔버 내로 부 반응원을 공급하는 제2피딩단계, 상기 챔버로부터 주 반응원과 반응하지 않은 부 반응원과 주 반응원과 반응하여 생성된 부산물을 퍼지하는 제2퍼지단계를 1주기로 하며, 상기 1주기를 반복함으로써 박막을 증착한다.Another conventional technique for depositing a thin film is an ALD (Atomic Layer Deposition) method. In the ALD method, as shown in FIG. 1, a first feeding step of supplying a main reaction source into a process chamber on which a substrate is mounted, and a first purge step of purging the main reaction source from the chamber And a second feeding step of supplying a secondary reaction source into the chamber, a second purge step of purging by-products generated by reacting with a secondary reaction source and a primary reaction source that have not reacted with the primary reaction source from the chamber, The thin film is deposited by repeating the above one cycle.
이와 같이, ALD 방식을 통해 박막을 증착하면 상기 퍼지단계를 통해 부산물 및 막 표면의 물리 흡착층을 제거함으로써 막의 특성이 개선되며, 반응 개시 온도에서도 불순물의 농도가 낮은 막을 증착할 수 있게 된다.As such, when the thin film is deposited through the ALD method, the characteristics of the film are improved by removing the by-products and the physical adsorption layer on the surface of the film through the purge step, and the film having a low impurity concentration can be deposited even at the reaction initiation temperature.
그러나, 종래의 ALD 방식은 상기 퍼지단계를 수행함으로써 박막 증착시간이 늘어나게 되어 단위시간당 생산성이 크게 크게 저하되며, 이로 인하여 제조 단가가 증가하게 된다는 문제점이 있다.However, the conventional ALD method has a problem that the thin film deposition time is increased by performing the purge step, so that the productivity per unit time is greatly reduced, thereby increasing the manufacturing cost.
또한, 종래의 방식에 따라 증착된 박막 내에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 미세한 기공이 형성되며, 상기 미세 기공으로 인하여 금속막의 비저항이 증가하고 비정질 박막의 유전상수 변화가 유발된다. 특히, 상기 미세 기공은 박막의 특성을 저하시키는 원인이 될 뿐 아니라, 후속 공정을 진행하기 위한 대기 상태에서 다량의 수분을 흡수하므로 반도체 소자의 불량 발생율을 증가시켜 생산성을 저하시키는 문제점이 있다.In addition, in the thin film deposited according to the conventional method, as shown in FIG. 2, fine pores are formed, and the fine pores increase the resistivity of the metal film and cause a change in the dielectric constant of the amorphous thin film. In particular, the fine pores not only cause the deterioration of the characteristics of the thin film, but also absorb a large amount of moisture in the standby state for the subsequent process, thereby increasing the defect occurrence rate of the semiconductor device, thereby lowering productivity.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 막 내의 불순물과 기공률을 감소시켜 박막 특성을 개선할 수 있는 반도체 소자의 박막 증착방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin film deposition method of a semiconductor device capable of improving thin film characteristics by reducing impurities and porosity in a film.
또한, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 생산성을 향상시켜 제조 단가를 감소시킬 수 있는 반도체 소자의 박막 증착방법을 제공함에 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a thin film deposition method of a semiconductor device that can be made to solve the conventional problems as described above, which can reduce the production cost by improving productivity.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 박막 증착방법은, 단차물이 형성된 반도체 기판 상에 박막을 증착하기 위한 반도체 소자의 박막 증착방법에 있어서, 상기 기판이 안착되어 있는 공정 챔버 내로 증착하고자 하는 박막의 주 반응원과 부 반응원을 차례로 공급하여 기판 상에 다층막을 성막하는 단계; 및 상기 성막된 다층막 내의 불순물이 제거됨과 아울러 기공률이 감소되도록 챔버 내로 환원제를 공급하고 상기 환원제의 공급시, 원격 플라즈마에 의해 생성된 여기체를 함께 공급하면서 상기 다층막의 성막 온도 보다 높은 온도로 기판을 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A thin film deposition method of a semiconductor device of the present invention for achieving the above object, in the thin film deposition method of a semiconductor device for depositing a thin film on a semiconductor substrate on which a step is formed, into the process chamber on which the substrate is seated Supplying a main reaction source and a secondary reaction source of the thin film to be deposited in order to form a multilayer film on the substrate; And supplying a reducing agent into the chamber such that impurities in the deposited multilayer film are removed and porosity is reduced, and when the reducing agent is supplied, an exciton generated by a remote plasma is supplied together with the substrate at a temperature higher than the deposition temperature of the multilayer film. Heat treatment step; characterized in that it comprises a.
여기서, 상기 다층막은 결정성, 또는, 비정질성막이다.Here, the multilayer film is a crystalline or amorphous film.
상기 다층막이 산화막일 경우, 상기 환원제로는 O3가스, 또는, O2가스를 사용한다.When the multilayer film is an oxide film, O 3 gas or O 2 gas is used as the reducing agent.
상기 다층막이 질화막일 경우, 상기 환원제로는 N2H2가스, 또는, NH3가스를 사용한다.When the multilayer film is a nitride film, N 2 H 2 gas or NH 3 gas is used as the reducing agent.
상기 열처리는 다층막 성막시와 다른 종류의 열 발생기기를 이용하여 수행한다.The heat treatment is performed by using a different type of heat generating device than when forming a multilayer film.
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또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 박막 증착방법은, 단차물이 형성된 반도체 기판이 안착되어 있는 공정 챔버내로 증착하고자 하는 박막의 주 반응원과 부 반응원을 차례로 공급하여 기판 상에 다층막을 성막한 다음, 상기 성막된 다층막 내의 불순물이 제거됨과 아울러 기공률이 감소되도록 챔버 내로 환원제를 공급하고 상기 환원제의 공급시, 원격 플라즈마에 의해 생성된 여기체를 함께 공급하면서 상기 다층막의 성막 온도 보다 높은 온도로 기판을 열처리함으로써 상기 기판 상에 박막을 증착하는 반도체 소자의 박막 증착방법에 있어서, 상기 주 반응원, 부 반응원 및 환원제의 공급과 열처리를 1주기로 하며, 상기 1주기를 반복 수행하여 박막을 증착하는 것을 특징으로 한다.In addition, the thin film deposition method of the semiconductor device of the present invention for achieving the above object, by supplying the main reaction source and the secondary reaction source of the thin film to be deposited into the process chamber on which the semiconductor substrate on which the step is formed is seated After depositing a multilayer film on a substrate, supplying a reducing agent into the chamber so that impurities in the deposited multilayer film are removed and porosity is reduced, and when the reducing agent is supplied, excitons generated by a remote plasma are supplied together. In the thin film deposition method of a semiconductor device for depositing a thin film on the substrate by heat-treating the substrate at a temperature higher than the deposition temperature, the supply and heat treatment of the main reaction source, the secondary reaction source and the reducing agent is one cycle, and the one cycle It is characterized by depositing a thin film by repeatedly performing.
여기서, 상기 다층막은 결정성, 또는, 비정질성막이다.Here, the multilayer film is a crystalline or amorphous film.
상기 다층막이 산화막일 경우, 상기 환원제로는 O3가스, 또는, O2가스를 사용한다.When the multilayer film is an oxide film, O 3 gas or O 2 gas is used as the reducing agent.
상기 다층막이 질화막일 경우, 상기 환원제로는 N2H2가스, 또는, NH3가스를 사용한다.When the multilayer film is a nitride film, N 2 H 2 gas or NH 3 gas is used as the reducing agent.
상기 다층막 성막과 열처리는 동일 챔버 내에서 수행한다.The multilayer film formation and the heat treatment are performed in the same chamber.
상기 열처리는 다층막 성막시와 다른 종류의 열 발생기기를 이용하여 수행한다.The heat treatment is performed by using a different type of heat generating device than when forming a multilayer film.
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게다가, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 박막 증착방법은, 단차물이 형성된 반도체 기판이 안착되어 있는 공정 챔버내로 증착하고자 하는 박막의 주 반응원과 부 반응원을 차례로 공급하여 기판 상에 다층막을 성막한 다음, 상기 성막된 다층막 내의 불순물이 제거됨과 아울러 기공률이 감소되도록 챔버 내로 환원제를 공급하면서 상기 다층막의 성막 온도 보다 높은 온도로 기판을 열처리함으로써 상기 기판 상에 박막을 증착하는 반도체 소자의 박막 증착방법에 있어서, 상기 주 반응원과 부 반응원의 공급을 1주기로 하며, 상기 1주기를 반복 수행하여 다층막을 성막하는 제1단계와, 상기 다층막이 성막된 챔버 내로 환원제를 공급하면서 기판을 열처리하는 제2단계를 수행하여 박막을 증착하는 것을 특징으로 한다.In addition, the thin film deposition method of the semiconductor device of the present invention for achieving the above object, by sequentially supplying the main reaction source and the secondary reaction source of the thin film to be deposited into the process chamber on which the semiconductor substrate on which the step is formed is seated Depositing a thin film on the substrate by heat-treating the substrate at a temperature higher than the deposition temperature of the multilayer film while supplying a reducing agent into the chamber so that impurities in the deposited multilayer film are removed and porosity is reduced. In the thin film deposition method of a semiconductor device, the main reaction source and the secondary reaction source is supplied to one cycle, the first step of repeating the one cycle to form a multilayer film, and supplying a reducing agent into the chamber in which the multilayer film is formed While performing the second step of heat treating the substrate characterized in that for depositing a thin film.
여기서, 상기 다층막은 결정성, 또는, 비정질성막이다.Here, the multilayer film is a crystalline or amorphous film.
상기 다층막이 산화막일 경우, 상기 환원제로는 O3가스, 또는, O2가스를 사용한다.When the multilayer film is an oxide film, O 3 gas or O 2 gas is used as the reducing agent.
상기 다층막이 질화막일 경우, 상기 환원제로는 N2H2가스, 또는, NH3가스를 사용한다.When the multilayer film is a nitride film, N 2 H 2 gas or NH 3 gas is used as the reducing agent.
상기 다층막 성막과 열처리는 서로 다른 챔버 내에서 수행한다.The multilayer film formation and the heat treatment are performed in different chambers.
상기 열처리는 다층막 성막시와 다른 종류의 열 발생기기를 이용하여 수행한다.The heat treatment is performed by using a different type of heat generating device than when forming a multilayer film.
상기 환원제의 공급시, 원격 플라즈마에 의해 생성된 여기체를 함께 공급한다.In the supply of the reducing agent, the exciton generated by the remote plasma is fed together.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 기술적 원리를 간략하게 설명하면, 본 발명은 반도체 소자의 박막 증착시 기판이 안착된 챔버 내로 막을 증착하기 위한 주 반응원과 부 반응원을 공급하여 다층막을 성막한 다음, 상기 다층막이 성막된 공정 챔버 내로 환원제를 공급함과 동시에 다층막의 성막 온도 보다 높은 온도로 기판을 열처리한다.First, the technical principle of the present invention will be briefly described. In the present invention, a multilayer film is formed by supplying a main reaction source and a secondary reaction source for depositing a film into a chamber on which a substrate is seated during thin film deposition of a semiconductor device. The substrate is heat-treated at a temperature higher than the deposition temperature of the multilayer film while supplying a reducing agent into the formed process chamber.
이렇게 하면, 상기 다층막 내의 불순물이 제거되고 기공률이 감소하여 박막의 특성이 개선할 수 있다. 또한, 상기 박막의 증착시 종래보다 증착시간이 감소되 어 생산성이 향상되며, 이를 통해, 제조 단가를 감소시킬 수 있다.In this case, impurities in the multilayer film may be removed and porosity may be reduced to improve characteristics of the thin film. In addition, the deposition time is reduced when the thin film is deposited compared to the conventional productivity is improved, through which, it is possible to reduce the manufacturing cost.
자세하게, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 박막 증착방법의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.In detail, FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a process sequence of a thin film deposition method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 단차물이 형성된 반도체 기판 상에 박막을 증착하기 위하여 상기 기판이 안착되어 있는 공정 챔버 내로 증착하고자 하는 박막의 주 반응원과 부 반응원을 차례로 공급하여 기판 상에 다층막을 성막한다. 상기 다층막은 결정성, 또는, 비정질성막이다.Referring to FIG. 3, in order to deposit a thin film on a semiconductor substrate on which a step is formed, a multilayer film is formed on a substrate by sequentially supplying a main reaction source and a secondary reaction source of a thin film to be deposited into a process chamber in which the substrate is seated. do. The multilayer film is a crystalline or amorphous film.
이어서, 상기 다층막이 성막된 챔버 내로 환원제를 공급하면서, 상기 다층막의 성막 온도보다 높은 온도로 상기 기판을 열처리한다. 이때, 상기 환원제의 공급시, 원격 플라즈마에 의해 생성된 여기체를 함께 공급한다.Subsequently, the substrate is heat-treated at a temperature higher than the film formation temperature of the multilayer film while supplying a reducing agent into the chamber in which the multilayer film is formed. At this time, when the reducing agent is supplied, the exciton generated by the remote plasma is supplied together.
이때, 상기 다층막이 산화막일 경우 상기 환원제로는 O3가스, 또는, O2가스를 사용하며, 상기 다층막이 질화막일 경우 상기 환원제로는 N2H2가스, 또는, NH3가스를 사용한다. 상기 열처리는 다층막 성막시와 다른 종류의 열 발생기기를 이용하여 2중 열교환 방식으로 수행하며, 상기 환원제의 공급 및 열처리 공정시 상기 다층막이 성막된 기판은 대기에 노출되지 않는다.In this case, when the multilayer film is an oxide film, O 3 gas or O 2 gas is used as the reducing agent, and when the multilayer film is a nitride film, N 2 H 2 gas or NH 3 gas is used as the reducing agent. The heat treatment is performed by a double heat exchange method using a different type of heat generator when the multilayer film is formed, and the substrate on which the multilayer film is formed is not exposed to the air during the supply and heat treatment process of the reducing agent.
여기서, 상기 다층막이 성막된 공정 챔버 내로 환원제를 공급함으로써, 상기 다층막 내의 생성기체, 또는, 불순물을 상기 환원제와의 반응을 통해 제거할 수 있으며, 따라서, 박막의 특성을 개선할 수 있다.Here, by supplying a reducing agent into the process chamber in which the multilayer film is formed, the generated gas or impurities in the multilayer film can be removed through a reaction with the reducing agent, thereby improving the characteristics of the thin film.
또한, 상기 기판에 열처리를 수행함으로써, 상기 다층막 내의 미세 기공 주 변에 불안정한 상태로 존재하는 다층막 분자들의 이동이 유발되어, 상기 다층막 분자들이 상기 미세 기공을 충전하여 기공률을 감소시킬 수 있으며, 이를 통해, 박막의 밀도를 향상시켜 박막의 특성을 개선할 수 있다.In addition, by performing a heat treatment on the substrate, the movement of the multi-layered molecules present in an unstable state around the micro-pores in the multi-layered film is induced, the multi-layered film molecules can fill the micro-pores to reduce the porosity, thereby By improving the density of the thin film, the characteristics of the thin film can be improved.
게다가, 상기 다층막의 성막과 환원제의 공급 및 열처리는 동일한 공정 챔버 내에서 수행되므로 상기 환원제의 공급 및 열처리는 대기의 노출 없이 수행될 수 있으며, 이를 통해, 상기 박막이 대기에 노출됨으로써 오염될 확률을 줄여 박막의 특성을 개선할 수 있다.In addition, since the deposition of the multilayer film and the supply and heat treatment of the reducing agent are performed in the same process chamber, the supply and heat treatment of the reducing agent may be performed without exposure to the atmosphere, thereby reducing the probability of contamination of the thin film by exposure to the atmosphere. In other words, the characteristics of the thin film can be improved.
계속해서, 상기 주 반응원, 부 반응원 및 환원제의 공급과 열처리로 구성되는 하나의 주기를 반복하여 상기 기판 상에 박막을 증착한다. 이때, 상기 다층막의 성막 및 열처리 과정을 반복해서 수행하기 위해서는, 상기 열처리 온도에서 다층막의 성막 온도로 급속 냉각하거나, 상기 다층막의 성막 온도에서 열처리 온도로 급속 가열해야 하므로 열교환기의 용량을 증가시켜야 한다.Subsequently, one cycle consisting of the supply of the main reactant, the subreactant, the reducing agent, and the heat treatment is repeated to deposit a thin film on the substrate. In this case, in order to repeatedly perform the film forming and heat treatment processes of the multilayer film, the capacity of the heat exchanger should be increased because it needs to be rapidly cooled to the film forming temperature of the multilayer film at the heat treatment temperature or rapidly heated to the heat treatment temperature at the film forming temperature of the multilayer film. .
여기서, 본 발명의 일실시예에서는 다층막이 성막된 기판이 안착된 챔버 내로 환원제를 공급하면서 열처리를 수행함으로써, 상기 다층막 내의 불순물을 제거함과 동시에 기공률을 줄일 수 있으며, 이를 통해, 박막의 특성을 개선할 수 있다. Here, in one embodiment of the present invention by performing a heat treatment while supplying a reducing agent into the chamber on which the substrate on which the multilayer film is deposited is deposited, impurities in the multilayer film may be removed and porosity may be reduced, thereby improving the characteristics of the thin film. can do.
또한, 본 발명의 일실시예에서는 별도의 공정, 또는, 설비가 추가로 요구되지 않으므로 박막의 증착 시간을 종래보다 줄임으로써 상기 박막의 증착시 생산성이 향상되며, 이를 통해, 제조 단가를 감소시킬 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, since a separate process or additional equipment is not required, productivity is improved when the thin film is deposited by reducing the deposition time of the thin film, thereby reducing the manufacturing cost. have.
한편, 전술한 본 발명의 일실시예에서는, 상기 주 반응원, 부 반응원 및 환원제의 공급과 열처리를 하나의 주기로 하며, 상기 주기를 반복 수행하여 박막을 증착함으로써 상기 박막의 특성을 개선하였지만, 본 발명은 그에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 주 반응원과 부 반응원의 공급을 하나의 주기로 하며, 상기 주기를 반복 수행하여 다층막을 성막하는 제1단계와, 상기 다층막이 성막된 챔버 내로 환원제를 공급하면서 기판을 열처리하는 제2단계를 수행하여 박막을 증착함으로써 전술한 본 발명의 일실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.On the other hand, in the above-described embodiment of the present invention, the supply and heat treatment of the main reaction source, the secondary reaction source and the reducing agent as a single cycle, the cycle is repeated to improve the characteristics of the thin film by depositing a thin film, The present invention is not limited thereto, and in another embodiment of the present invention, a first step of forming the multilayer film by repeating the cycle by supplying the main reactant and the secondary reactant as one cycle, and the multilayer film The same effect as the above-described embodiment of the present invention can be obtained by performing a second step of heat-treating the substrate while supplying a reducing agent into the formed chamber.
자세하게, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 박막 증착방법의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.In detail, FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process sequence of a method of depositing a thin film of a semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 단차물이 형성된 반도체 기판 상에 박막을 증착하기 위하여 상기 기판이 안착되어 있는 공정 챔버 내로 증착하고자 하는 박막의 주 반응원과 부 반응원을 차례로 공급하여 기판 상에 다층막을 성막한다. 상기 다층막은 결정성, 또는, 비정질성막이다.Referring to FIG. 4, in order to deposit a thin film on a semiconductor substrate on which a step is formed, a multilayer film is formed on a substrate by sequentially supplying a main reaction source and a secondary reaction source of a thin film to be deposited into a process chamber in which the substrate is seated. do. The multilayer film is a crystalline or amorphous film.
그런 다음, 상기 주 반응원과 부 반응원의 공급으로 구성되는 하나의 주기를 반복하여 다층막을 성막한다. 이어서, 상기 다층막이 성막된 기판을 상기 다층막의 성막이 이루어진 챔버에서 다른 챔버로 옮긴 다음, 상기 기판이 안착된 챔버 내로 환원제를 공급하면서, 다층막의 성막 온도보다 높은 온도로 상기 기판을 열처리 한다. 그리고, 상기 다층막 성막과 열처리는 서로 다른 공정 챔버 내에서 수행된다.Thereafter, one cycle consisting of the supply of the main reactant and the secondary reactant is repeated to form a multilayer film. Subsequently, the substrate on which the multilayer film is formed is transferred from the chamber in which the multilayer film is formed to another chamber, and then the substrate is heat-treated at a temperature higher than the film formation temperature of the multilayer film while supplying a reducing agent into the chamber on which the substrate is deposited. The multilayer film formation and the heat treatment are performed in different process chambers.
이때, 상기 환원제의 공급시, 원격 플라즈마에 의해 생성된 여기체를 함께 공급한다. 여기서, 상기 다층막이 산화막일 경우 상기 환원제로는 O3가스, 또는, O2 가스를 사용하며, 상기 다층막이 질화막일 경우 상기 환원제로는 N2H2가스, 또는, NH3가스를 사용한다.At this time, when the reducing agent is supplied, the exciton generated by the remote plasma is supplied together. Here, when the multilayer film is an oxide film, O 3 gas or O 2 gas is used as the reducing agent, and when the multilayer film is a nitride film, N 2 H 2 gas or NH 3 gas is used as the reducing agent.
또한, 상기 열처리는 다층막 성막시와 다른 종류의 열 발생기기를 이용하여 2중 열교환 방식으로 수행하며, 상기 환원제의 공급 및 열처리 공정시 상기 다층막이 성막된 기판은 대기에 노출되지 않는다. 여기서, 상기 다층막이 성막된 공정 챔버 내로 환원제를 공급함으로써, 상기 다층막 내의 생성기체, 또는, 불순물을 상기 환원제와의 반응을 통해 제거할 수 있으며, 따라서, 박막의 특성을 개선할 수 있다.In addition, the heat treatment is performed by a double heat exchange method using a different type of heat generating device than when the multilayer film is formed, and the substrate on which the multilayer film is formed is not exposed to the air during the supply and heat treatment process of the reducing agent. Here, by supplying a reducing agent into the process chamber in which the multilayer film is formed, the generated gas or impurities in the multilayer film can be removed through a reaction with the reducing agent, thereby improving the characteristics of the thin film.
게다가, 상기 기판에 열처리를 수행함으로써, 상기 다층막 내의 미세 기공 주변에 불안정한 상태로 존재하는 다층막 분자들의 이동이 유발되어, 상기 다층막 분자들이 상기 미세 기공을 충전하여 기공률을 감소시킬 수 있으며, 이를 통해, 박막의 밀도를 향상시켜 박막의 특성을 개선할 수 있다.In addition, by performing a heat treatment on the substrate, the movement of the multilayer film molecules present in an unstable state around the micropores in the multilayer film is induced, so that the multilayer film molecules can fill the micropores to reduce the porosity. Increasing the density of the thin film can improve the characteristics of the thin film.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에서는 다층막이 성막된 기판이 안착된 챔버 내로 환원제를 공급하면서 열처리를 수행함으로써, 다층막 내의 불순물을 제거함과 동시에 기공률을 줄일 수 있으며, 이를 통해, 박막의 특성을 개선할 수 있다.Here, in another embodiment of the present invention by performing a heat treatment while supplying a reducing agent into the chamber on which the substrate on which the multilayer film is deposited is deposited, impurities in the multilayer film may be removed and porosity may be reduced, thereby improving characteristics of the thin film. Can be.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 별도의 공정, 또는, 설비가 추가로 요구되지 않으므로 박막의 증착 시간을 종래보다 줄임으로써 상기 박막의 증착시 생산성이 향상되며, 이를 통해, 제조 단가를 감소시킬 수 있다.In addition, in another embodiment of the present invention, since a separate process or additional equipment is not required, productivity is improved when the thin film is deposited by reducing the deposition time of the thin film, thereby reducing the manufacturing cost. have.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지 만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다. Hereinbefore, the present invention has been illustrated and described with reference to specific embodiments, but the present invention is not limited thereto, and the scope of the following claims is not limited to the spirit and scope of the present invention. It will be readily apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made.
이상에서와 같이, 본 발명은 반도체 소자의 박막 증착시 상기 박막을 증착하기 위한 공정 챔버 내로 주 반응원과 부 반응원을 공급하여 다층막을 성막한 다음, 상기 다층막이 성막된 챔버 내로 환원제를 공급함으로써 다층막 내의 불순물을 제거할 수 있으며, 이를 통해, 박막의 특성을 개선할 수 있다.As described above, the present invention by supplying a main reaction source and a secondary reaction source into the process chamber for depositing the thin film during the deposition of a thin film of a semiconductor device to form a multilayer film, and then supplying a reducing agent into the chamber where the multilayer film is formed Impurities in the multilayer film can be removed, and through this, the characteristics of the thin film can be improved.
또한, 본 발명은 상기 환원제의 공급시 상기 챔버 내의 기판을 열처리함으로써 상기 다층막 내의 기공률을 감소시킬 수 있으며, 이를 통해, 막의 특성을 개선할 수 있다.In addition, the present invention can reduce the porosity in the multi-layer film by heat-treating the substrate in the chamber when the reducing agent is supplied, thereby improving the properties of the film.
게다가, 본 발명은 상기 막의 특성을 개선하기 위해 추가적인 설비 및 공정이 필요하지 않으며, 상기 공정시 막의 증착 시간을 종래보다 줄일 수 있으므로 생산성을 향상시켜 제조 원가를 크게 낮출 수 있다.In addition, the present invention does not require additional equipment and processes in order to improve the properties of the film, it is possible to reduce the deposition time of the film during the process compared to the prior art it is possible to improve the productivity to significantly lower the manufacturing cost.
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2006
- 2006-05-30 KR KR1020060049088A patent/KR100762896B1/en not_active IP Right Cessation
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