KR100810890B1 - 에스오지막 형성 방법 - Google Patents

Abstract

SOG막을 형성하는 방법에 관한 것으로, 그 목적은 SOG막이 웨이퍼의 전면에 고루 도포 및 분산되어, 특히 웨이퍼의 가장자리 부분에서 금속간 갭을 완전히 충진하도록 형성하는 데 있다. 이를 위해 본 발명에서는 웨이퍼의 회전 속도, 코팅액 도포 시간, 회전 속도의 가속 또는 감속 속도, 지정된 회전속도를 유지하는 시간 등의 변수를 조절한 최적의 조건으로 SOG막을 형성하고, 이로써 금속간 갭을 완전히 충진하고 우수한 막질 특성을 갖는 SOG막을 형성한다.

SOG, 코팅액, 회전속도

Description

에스오지막 형성 방법 {Formation method of SOG film}

도 1은 종래 SOG막 형성 공정에서 시간과 회전속도의 관계를 도시한 그래프이다.

본 발명은 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에스오지(SOG : spin on glass, 이하 SOG라 칭한다)막을 형성하는 방법에 관한 것이다.

반도체 소자가 고집적화되면서 금속과 금속 사이의 갭(gap)이 더욱 줄어들게 되어 층간절연막 형성시 금속간 갭 내에 보이드(void)를 형성하지 않으면서 충진시켜 평탄화시키는 작업이 중요하게 대두되고 있다.

이러한 목적으로 사용되는 절연막으로서 종종 BPSG막을 사용하여 왔으며, 이보다 더 개선되어 보이드 없이 갭을 충진시키며 거의 완벽한 절연 평탄면을 갖는 공정으로서 SOG가 등장하게 되었다.

SOG는 재료 자체가 갖는 점성을 이용하여 웨이퍼 표면에 액상으로 코팅시키는데, 이 때 상온이상에서 액상의 유동성을 갖기 때문에 하부막이 단차를 갖고 있다하더라도 용이하게 평탄화된 막으로 형성할 수 있다. 웨이퍼 표면에 코팅된 액 상은 베이크(bake) 및 경화(cure) 과정을 거쳐 원하는 성질을 갖는 막을 형성하게 된다.

종래 일반적인 SOG막 형성 공정에 대하여 시간과 회전속도의 그래프를 도 1에 도시하였으며, 이에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 저속회전구간(T1)에서 T2동안 코팅액을 도포하면, 코팅액은 T2-T1 시간동안 퍼진다. 다음, T3 시간동안 회전속도를 가속시킨 후 고속으로 회전시킨다(TH).

이와 같이, 코팅액이 T2-T3 시간동안 퍼질 때에는, 회전에 따른 원심력과 구심력이 같아지는 힘의 원리에 기인하여 웨이퍼의 전면에 고루 퍼지게 된다. 그러나, 이 두 힘이 달라지면 웨이퍼의 가장자리에서 금속 배선의 디자인에 따른 젖음도(wettability)의 차이가 발생하여 금속간 갭을 완전히 충진하지 못하고 이로 인해 금속 배선의 단락이 유발되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 SOG막이 웨이퍼의 전면에 고루 도포 및 분산되고, 특히 웨이퍼의 가장자리 부분에서 금속간 갭을 완전히 충진하도록 형성되는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 웨이퍼의 회전 속도, 코팅액 도포 시간, 회전 속도의 가속 또는 감속 속도, 지정된 회전속도를 유지하는 시간 등의 변수를 조절한 최적의 조건으로 SOG막을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 SOG막 형성 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명에서는 다음과 같은 공정 조건에 따라 SOG막을 형성한다.

먼저, 정지상태의 웨이퍼를 총 3.3초 중에 0.5 내지 2.0초 동안 코팅액을 도포하고 나머지 1.3 내지 2.8초 동안 도포된 코팅액을 분산시킨다.

다음, 웨이퍼를 0.5 내지 2초 동안 2000 내지 4000rpm까지 가속시킨 후 가속된 속도를 2초 동안 유지한다.

다음, 웨이퍼의 회전속도를 0.5 내지 3초 동안 1000rpm 이하로 감속시키고 감속된 속도를 2 내지 7초 동안 유지한다.

다음, 웨이퍼의 회전속도를 0.1 내지 2초 동안 1500 내지 2700rpm으로 가속시키고 가속된 속도를 2 내지 7초 동안 유지한다.

다음, 1500 내지 2700rpm으로 2초 동안 회전시킨다.

다음, 웨이퍼의 회전속도를 1초 이하 동안 500 내지 1500rpm으로 감속시키고 감속된 속도를 4초 이하 동안 유지한다.

다음, 웨이퍼의 회전속도를 3초 이하 동안 1500rpm 이상으로 가속시키고 가속된 속도를 10초 이하동안 유지한다.

다음, 3초이하 동안 회전속도를 더 빠르게 가속시키고 가속된 속도를 10초 이하동안 유지한다.

다음, 0.1초 동안 웨이퍼를 정지시키고 정지된 상태를 5초 동안 유지한다.

다음, 베이크 챔버 내에서 100 내지 200℃로 1차 가열하고 이보다 더 높고 250℃ 이하의 온도에서 2차 가열한 후, 250 내지 500℃에서 3차 가열하는데, 각각 1분 이상씩 1, 2, 3차 가열한 후, 상온에서 웨이퍼를 식힌다.

다음, 퍼니스 내에서 300 내지 500℃로, 20분 이상 동안, 질소 분위기 또는 수소를 포함한 질소분위기에서 열처리한다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 따라 SOG막을 형성하는 일 실시예를 설명한다.

본 발명의 일 실시예에서는, 먼저, 정지상태의 웨이퍼를 총 3.3초 중에 0.8초 동안 코팅액을 도포하고 나머지 2.5초 동안 도포된 코팅액을 분산시킨 다음, 웨이퍼를 1초 동안 2900rpm까지 가속시킨 후 가속된 속도를 2초 동안 유지하고, 2초 동안 500rpm 이하로 감속시키고 감속된 속도를 5초 동안 유지하였다. 이 때, 초기 웨이퍼가 정지된 상태에서는 코팅액이 점성을 가지므로 분산된다. 또한, 초기 정지상태의 웨이퍼를 100rpm 이하의 속도로 회전시킬 수도 있다.

이어서, 웨이퍼를 0.5초 동안 2200rpm으로 가속시키고 가속된 속도를 5초 동안 유지하고, 2초 동안 더 회전시킨 다음, 0.1초 동안 1000rpm으로 감속시키고 감속된 속도를 1.8초 동안 유지하고, 다시 1초 동안 2600rpm으로 가속시키고 가속된 속도를 4초 동안 유지한 후, 0.1초 동안 회전속도를 3000rpm으로 더욱 가속시키고 가속된 속도를 7초 동안 유지하고, 0.1초 동안 웨이퍼를 정지시키고 정지된 상태를 5초 동안 유지하였다.

다음, 베이크 챔버 내에서 150℃에서 1분 동안 1차 가열, 200℃에서 1분 동안 2차 가열, 350℃에서 1분 동안 3차 가열하고, 상온에서 웨이퍼를 식힌 다음, 퍼니스 내에서 400℃로, 30분 동안, 질소 분위기에서 열처리하였다.

상술한 바와 같은 공정조건을 따라 SOG막을 형성하면 SOG막이 금속간 갭을 완전히 충진하도록 형성되며, SOG막이 우수한 막질 특성을 갖는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 정지상태의 웨이퍼를 총 3.3초 중에 0.5 내지 2.0초 동안 코팅액을 도포하고 나머지 1.3 내지 2.8초 동안 도포된 코팅액을 분산시키는 단계;

   상기 웨이퍼를 0.5 내지 2초 동안 2000 내지 4000rpm까지 가속시킨 후 2초 동안 유지하고, 0.5 내지 3초 동안 0 내지 1000rpm 으로 감속시킨 후 2 내지 7초 동안 유지한 다음, 0.1 내지 2초 동안 1500 내지 2700rpm으로 가속시킨 후 2 내지 7초 동안 유지하고, 1500 내지 2700rpm으로 2초 동안 회전시킨 다음, 0.1초 동안 500 내지 1500rpm으로 감속시킨 후 4초 동안 유지하고, 1초 동안 2600rpm으로 가속시킨 후 4초 동안 유지한 다음, 0.1초 동안 3000rpm으로 가속시킨 후 7초 동안 유지하고, 상기 웨이퍼를 0.1초 동안 정지시키고 상기 정지된 상태를 5초 동안 유지하는 단계;

   상기 웨이퍼를 베이크 챔버 내에서 100 내지 200℃로 1분동안 1차 가열하고 이보다 더 높고 250℃ 이하의 온도에서 1분동안 2차 가열하고, 250 내지 500℃에서 1분동안 3차 가열한 후, 상온에서 웨이퍼를 냉각시키는 단계;

   상기 냉각된 웨이퍼를 퍼니스 내에서 300 내지 500℃, 30분 동안, 및 질소 분위기 또는 수소를 포함한 질소분위기에서 열처리하는 단계를 포함하는 SOG막 형성 방법.
2. 삭제

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