KR102034394B1 - 레이저 화학기상증착을 이용한 미세 배선 형성 방법 - Google Patents

레이저 화학기상증착을 이용한 미세 배선 형성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102034394B1
KR102034394B1 KR1020180111161A KR20180111161A KR102034394B1 KR 102034394 B1 KR102034394 B1 KR 102034394B1 KR 1020180111161 A KR1020180111161 A KR 1020180111161A KR 20180111161 A KR20180111161 A KR 20180111161A KR 102034394 B1 KR102034394 B1 KR 102034394B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wiring
heat treatment
laser
forming
alloy
Prior art date
Application number
KR1020180111161A
Other languages
English (en)
Inventor
김우진
구형준
차정태
Original Assignee
주식회사 코윈디에스티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 코윈디에스티 filed Critical 주식회사 코윈디에스티
Priority to KR1020180111161A priority Critical patent/KR102034394B1/ko
Priority to JP2019564537A priority patent/JP6954681B2/ja
Priority to PCT/KR2018/010962 priority patent/WO2020059897A1/ko
Priority to CN201880004222.7A priority patent/CN111615868B/zh
Priority to TW107135121A priority patent/TWI689620B/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR102034394B1 publication Critical patent/KR102034394B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76853—Barrier, adhesion or liner layers characterized by particular after-treatment steps
    • H01L21/76861—Post-treatment or after-treatment not introducing additional chemical elements into the layer
    • H01L21/76864—Thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76871—Layers specifically deposited to enhance or enable the nucleation of further layers, i.e. seed layers
    • H01L21/76876—Layers specifically deposited to enhance or enable the nucleation of further layers, i.e. seed layers for deposition from the gas phase, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76895—Local interconnects; Local pads, as exemplified by patent document EP0896365

Abstract

레이저 화학기상증착(LCVD)을 통해 복수 금속 원소를 포함하는 소오스 가스를 공급하면서 기판에 복수 금속 원소를 포함한 합금 배선을 형성하는 단계 및 상기 금속 배선을 포함한 영역에 레이저 열처리를 실시하는 단계를 포함하여 이루어지는 미세 배선 형성 방법이 개시된다. 본 발명의 미세 배선 형성 방법에 따르면, 1차적으로 미세 배선을 LCVD 방식으로 형성하면서 합금 증착을 통해 좁은 폭으로 단시간에 높은 두께 성장을 양호한 막질로 달성하고, 후속 레이저 열처리를 통해 미세 배선의 내부 막질 결함을 치유하여 조직 치밀도 및 막질을 개선하고, 균질성과 도전 안정성을 높일 수 있으며, 조사 폭과 출력 세기 및 조사 방식을 조절하여 부분 용융 및 냉각되는 과정에서 패턴이 응집되면서 미세 배선의 선폭을 2㎛ 이하까지 작게 형성할 수 있다.

Description

레이저 화학기상증착을 이용한 미세 배선 형성 방법{METHOD FOR FORMING FINE WIRING USING LASER CHEMICAL VAPOR DEPOSITION}
본 발명의 실시예들은 미세 배선 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 화학기상증착(laser chemical vapor deposition, LCVD)에 의해 미세 배선을 형성하는 방법에 관한 것이다.
종래의 미세 배선 형성 방법으로는 레이저를 사용하여 미세 패턴을 형성하는 레이저 화학기상증착(laser chemical vapor deposition, LCVD) 방법을 일례로 들 수 있다.
LCVD는 화학기상증착을 실시할 때 기판 해당 부위에 레이저광을 조사하여 그 부분에서 집중적으로 증착이 이루어지면서 단일 금속 재료를 이용하여 배선 패턴 등을 직접 패터닝하는 방식이다. 이 종래 방법은 배선 패턴을 형성하기 위해 배선 패턴을 형성하고자 하는 부위에 텅스텐, 몰리브덴, 구리, 알루미늄 등에서 선택된 어느 하나의 금속 원소를 포함한 소오스(source) 가스를 공급하도록 구성된다.
LCVD 과정에서 형성되는 배선 패턴의 두께나 폭, 형태, 막질 등은 배선을 형성하는 LCVD 공정에서의 진공도, 소오스 가스 압력, 레이저 출력 및 레이저빔의 형태, 크기, 조사 시간, 온도 조건 등에 따라 달라질 수 있으며 이런 사항은 기존의 LCVD에 대한 연구나 실험을 통해 잘 알려져 있다.
LCVD는 기존에 주로 배선 패턴의 결함 부위를 리페어하는 수단으로 많이 사용되었으나, 고속화와 다중화에 의해 직접 패터닝 방식의 배선 형성도 충분히 생각할 수 있게 되었다.
한편, LCVD에 있어서, 형성되는 배선 패턴은 비교적 단시간 내에 급속히 형성되는 것이므로 배선 패턴을 이루는 금속막 내의 막질이 고르지 못하고, 크랙이나 보이드가 발생하는 경우가 많고, 배선 형성 방향과 수직한 단면에서 볼 때 가운데 부분이 움푹한 형태를 이루며, 배선 폭에 따라 두께 성장량과 성장 속도가 제한되는 등의 문제가 있다.
그리고, 전술한 문제는 고집적화된 표시장치나 집적회로 패턴을 형성하는 과정에서 공정을 어렵게 하거나, 공정 시간을 많이 필요하게 하거나, 인접 패턴과의 단락의 문제를 유발시키거나, 충분한 도전성을 확보하지 못하도록 하는 등의 한계가 있다.
본 발명은 종래의 레이저 화학기상증착(laser chemical vapor deposition, LCVD)를 이용한 미세 배선 형성 방법에서의 문제점을 해결, 경감시키기 위한 것으로, 좁은 폭의 금속 배선 패턴을 단시간 내에 두껍게 성장시켜 필요한 도전성을 확보할 수 있는 미세 배선 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 LCVD를 통해 1차적으로 형성한 금속 배선의 막질 내의 도전성에 영향을 미치는 결함을 치유, 완화시켜 도전성을 높일 수 있는 미세 배선 형성 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 직접 패터닝 방식으로 금속 배선 패턴을 형성할 때 증착 형성시의 배선 폭을 후속 처리 과정을 통해 2.0㎛ 이하까지 최종적으로 감소시킬 수 있는 미세 배선 형성 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일측면에 따른 미세 배선 형성 방법은, 레이저 화학기상증착(laser chemical vapor deposition, LCVD)을 통해 복수 금속 원소를 포함하는 소오스 가스를 공급하면서 기판에 복수 금속 원소를 포함한 금속 배선(이하 합금 배선과 혼용하기로 한다)을 형성하는 단계, 및 상기 금속 배선을 포함한 영역에 레이저 열처리를 실시하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 증착 형성된 금속 배선은 텅스텐(tungsten, W)과 몰리브덴(Molybdenum, Mo)을 주로 가령, 합계 함량이 80중량% 이상을 포함할 수 있다.
특히, 증착된 금속 배선은 텅스텐 : 몰리브덴의 중량 비율이 20 : 80 내지 80 : 20일 수 있으며, 바람직하게 50: 50일 수 있다.
배선에 포함되는 금속으로는 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 외에 은(Ag), 금(Au) 및 알루미늄(Al) 등 비저항이 낮은 금속이 사용될 수 있고, 가령 배선 내에는 백금(Pt)이 3중량% 내지 5중량% 함유될 수 있다.
일실시예에서, 레이저 열처리를 실시하는 단계는 배선의 표면에서 깊이 1㎛까지를 선택적으로 혹은 집중적으로 가열한 후 냉각할 수 있다. 이 열처리 단계에서 500℃ 내지 650℃의 온도 분위기로 가열될 수 있다.
일실시예에서, LCVD에 의한 미세 배선 형성과 레이저 열처리는 같은 장소에서 공정 공간을 옮기지 않은 채로 레이저 속성을 변경시키면서 이루어질 수 있다.
일실시예에서, 미세 배선 형성 방법은, 상기 LCVD 합금 배선 형성 단계 전에 결함을 리페어하는 재핑(zapping) 단계를 더 구비할 수 있다. 거기서, 상기 재핑 단계의 리페어는 레이저광에 의해 이루어지며, 상기 LCVD 합금 배선 형성 단계 및 상기 레이저 처리 단계에서 사용되는 레이저 화학기상증착 장치와, 상기 레이저 화학기상증착 장치에 결합된 광학계와 관측장치를 통해 리페어 공정이 실시간 관측되면서 상기 상기 레이저 화학기상증착 장치에 결합된 제어장치에 의해 자동으로 수행될 수 있다.
전술한 본 발명의 미세 배선 형성 방법에 따르면, 1차적으로 미세 배선을 형성한 후에 후속 레이저 열처리를 통해 미세 배선의 내부 크랙이나 보이드(void)를 없애고, 특히 레이저 화학기상증착(laser chemical vapor deposition, LCVD) 기술을 이용하는 미세 배선 형성시 배선 폭 중간 부분에 U자 형태의 골이 발생하는 현상을 완화시킬 수 있으며, 조직 치밀도를 높여 막질을 개선하고, 균질성을 높이며, 도전성을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면, 2차적 레이저 열처리 단계에서 조사 폭과 출력 세기를 조절하여 부분 용융 및 냉각되는 과정에서 패턴이 응집되면서 미세 배선의 선폭을 2.3㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 2.0㎛ 이하로 작게 형성할 수 있고, 패턴 주변의 미세 파티클을 제거하고 패턴 주변의 지저분한 돌출부를 배선 패턴쪽으로 뭉치게 하여 단락 등의 전기적 불량 요인을 예방할 수 있는 장점이 있다.
도 1 내지 도 3은 위에서 본 미세 배선 형성 방법에 따른 한 실시예에서 합금 배선 혹은 복수 금속을 포함하는 배선의 성분비와 레이저 열처리에 의한 배선 막질과 주변 막질의 형태, 스탭 커버리지 및 크기를 나타내는 두 방향에서의 단면을 나타내는 집속이온빔 주사전자현미경(FIB SEM) 사진이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명과의 비교를 위한 텅스텐 단일 금속 미세 배선에서의 성분비와 레이저 열처리에 의한 배선 막질과 배선을 덮는 주변 막질의 형태, 스탭 커버리지 및 크기를 나타내는 두 방향에서의 단면을 나타내는 집속이온빔 주사전자현미경 사진이다.
도 7은 레이저 열처리를 하기 전의 합금 배선과 단일 금속 배선의 단면 사진을 각각 상하에 놓고 비교하여 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예의 합금 배선의 열처리 전후의 상태를 대비하여 보여주는 한 예시 사진이다.
도 9는 이 합금 배선의 열처리 평가 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 이 합금 배선의 열처리 평가 결과를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 합금 배선의 열처리 전후의 변화를 보여주는 도면들이다.
도 12a 내지 12d는 본 발명의 미세 배선 형성 방법에 따른 합금 배선의 열처리 과정을 설명하기 위한 참고도면들이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 배선 형성 방법에 채용할 수 있는 합금 재료의 성분 비율을 보여주는 도면이다.
도 14는 도 13의 합금 재료를 이용하는 미세 배선 형성 방법의 열처리 전후의 합금 배선 상태를 대비하여 보여주는 예시도이다.
도 15는 도 14의 합금 배선의 열처리 평가 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 16은 도 14의 합금 배선의 열처리 평가 결과를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 도 14의 합금 배선의 열처리 후의 상태를 보여주는 도면이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세 배선 형성 방법에 채용할 수 있는 합금 재료의 성분 비율을 보여주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들과의 비교를 위한 단일 금속 배선의 재료 성분을 나타낸 그래프이다.
도 20은 도 19의 단일 금속 배선을 이용한 미세 배선 형성 방법의 열처리 전후의 배선 상태를 대비하여 보여주는 예시도이다.
도 21은 도 20의 단일 금속 배선의 열처리 평가 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 도 20의 단일 금속 배선의 열처리 평가 결과를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 23은 도 20의 단일 금속 배선의 열처리 전후의 변화를 확대하여 보여주는 전자현미경 사진들을 포함한 도면이다.
도 24는 도 20의 단일 금속 배선의 열처리 후의 두께 변화를 보여주는 예시도이다.
먼저, 본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 포함한다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 의미와 일치하는 의미로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 미세 배선 형성 방법은, 기판에 미세 배선을 형성하는 제1 단계와, 레이저를 이용하여 배선을 열처리하는 제2 단계의 일련의 절차를 포함한다.
구체적으로, 제1 단계에서는 기판에 2.5 마이크로미터(㎛) 이내의 선폭을 가진 미세배선 패턴을 형성한다. 미세배선 패턴은 기판상에 단층 구조로 형성되거나 적층 과정을 통해 복층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 제조되는 전자부품 소자에서 미세 배선 패턴은 산화막이나 질화막의 절연층에 의해 덮혀진다.
배선은 텅스텐(tungsten, W)과 몰리브덴(Molybdenum, Mo)을 주재료로 가령 85중량% 이상 포함하도록 형성한다. 배선 재료로 은(Ag), 구리, 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al) 또는 이들의 조합 중에서 선택되는 하나 이상의 재료를 더 포함할 수 있다. 이러한 배선 재료로 형성되는 미세배선 패턴은 증착 과정에서 탄소 원자나 산소 원자를 포함할 수 있다.
합금 배선으로는 텅스텐 : 몰리브덴 중량비를 50 : 50으로 구성하도록 준비된 소오스 가스를 사용하였다. 텅스텐 배선의 재료가 되는 소오스 가스로는 W(CO)6로 표시되는 헥사카르보닐텅스텐이 사용될 수 있다.
본 실시예에서, 미세 배선을 형성하기 위해 LCVD를 사용하였고, 미세 배선 패턴 형성을 위한 레이저광을 기판의 해당 위치에 조사하면서 해당 위치 주변에는 소오스 가스를 공급하였다.
소오스 가스로는 텅스텐을 포함하는 가스와 몰리브덴을 포함하는 가스를 별도의 카니스터(carnister)에서 저장하면서 별도의 유량조절기(MFC)를 통해 양을 조절하면서 별도의 라인을 통해 공급하다가 공급 라인의 마지막 부분에서 통합 배관 속에서 혼류된 상태로 공급하거나 중간에 혼합을 위한 저장탱크(reserve tank)와 같은 공간을 두어 혼합한 상태로 공급하거나, 가스 저장 카니스터에 처음부터 두 소오스 가스를 혼합한 것을 공급하는 것을 사용할 수 있다.
레이저광은 기판에 형성하려는 선폭에 맞게 빔 쉐이핑(beam shaping)이 이루어지도록 설치된 슬릿 혹은 마스크를 통과하면서 일정한 형태와 크기 및 광세기 분포를 가진 레이저광이 되어 기판의 이송 중에 기판과 상대적으로 움직이면서 기판의 해당 부위 혹은 영역을 조사하게 된다.
공정 과정에서 가스의 공급은 연속적으로 이루어지고, 기판은 기판이 놓인 이송 수단 위에서 평면적으로 x, y축 방향으로 이동할 수 있다.
제2 단계에서는 위에서 언급한 특정 금속 재료를 LCVD 기술을 이용하여 미세배선 패턴을 형성한 후 일반적인 열처리를 수행하는 것과 달리 추가적인 성능 향상을 위해 레이저 열처리를 수행한다.
레이저는 연속광 레이저(CW LASER)로 초당 3마이크로미터 속도로 2번 반복 스캔으로 기판 기준 선폭 2마이크로미터, 길이 50마이크로미터의 미세 패턴을 조사하여 결과적으로 레이저 열처리가 이루어진 미세 배선 패턴을 얻는다.
물론 다른 방식의 레이저 열처리도 가능하다. 가령, 제2 단계에서 사용되는 레이저는 빔 형성과정에서 미세 배선 선폭보다 1 마이크로미터 더 큰 선폭으로 형성하고, 레이저광 조사는 연속 조사보다는 펄스 방식으로 조사를 진행하는 것도 가능하다. 단, 출력을 적절히 조절하여 미세 패턴 표면에서 일정 깊이까지의 온도가 적절한 온도 범위를 유지하도록 한다.
레이저 열처리는 배선의 표면에서 깊이 1㎛까지를 500℃ 내지 650℃의 온도 범위에서 가열한 후 냉각하는 것으로 이루어질 수 있다. 냉각은 실온으로 서냉하지만 냉각 매체에 의한 급냉도 가능하다.
레이저 열처리는 공정 진행 공간을 바꾸지 않고 같은 자리에서 인시튜(in situ) 방식으로 진행된다. 단, 광경로를 조절하여 LCVD에 사용된 레이저와 다른 출력 및 조사 프로그램을 가지는 레이저를 사용하여 진행된다.
또한, 위에서는 구체적으로 언급하지 않지만, 본 실시예에서는 미세 배선 패턴에 대한 레이저 열처리를 실시하기 전에 레이저 리페어 가공의 일종으로 재핑(zapping)을 실시하여 문제 부분을 제거하고 미세 배선 패턴의 도전성을 향상시키는 세부 단계가 더 포함될 수 있다. 재핑은 합금 배선의 흑결함을 수정하기 위해 이루어질 수 있고, 열풍, 마이크로파 또는 이들의 조합에 의한 개선된 재핑 작업을 할 수도 있으나, 이런 환경에서는 인시튜로 진행하기 용이하게 레이저 처리를 하는 것이 바람직하다.
이런 재핑에서는 레이저 열처리에서 사용하는 레이저를 출력을 강하게 하거나 주기를 크게 하여 순간 출력을 크게 세팅한 상태로 사용할 수도 있고, 별도의 레이저 소스를 사용할 수도 있다.
이런 제2 단계를 통해 미세 배선의 조직 치밀도와 도전성 및 안정성을 향상시킬 수 있다. 여기서 배선 막의 성능은 저항 산포 감소, 평균 저항 감소, 증착 선폭 감소, 내부 막 균일성 향상 및 크랙 제거의 종합적인 성능을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 위에서 본 미세 배선 형성 방법에 따른 한 실시예에서 합금 배선 혹은 복수 금속을 포함하는 배선의 성분비와 레이저 열처리에 의한 배선 막질과 주변 막질의 형태, 스탭 커버리지 및 크기를 나타내는 두 방향에서의 단면을 나타내는 집속이온빔 주사전자현미경(FIB SEM) 사진이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명과의 비교를 위한 텅스텐 단일 금속 미세 배선에서의 성분비와 레이저 열처리에 의한 배선 막질과 배선을 덮는 주변 막질의 형태, 스탭 커버리지 및 크기를 나타내는 두 방향에서의 단면을 나타내는 집속이온빔 주사전자현미경 사진이다.
이들 두 미세 배선은 소오스 가스를 달리한 것 외에 실질적으로 동일 조건에서 형성되었고, 도1을 통해 합금 배선은 탄소 3.41질량%, 산소 5.68질량%, 텅스텐 43.22질량%, 백금 3.61질량%, 몰리브덴 44.09질량%를 성분으로 가지며, 도 4를 통해 단일 금속 배선은 탄소 1.8질량%, 산소 1.55질량%, 텅스텐 96.65질량%를 성분으로 가지는 것을 알 수 있다.
합금 배선 내의 텅스텐과 몰리브덴의 함량비는 막질과 저항 등 특성을 종합적으로 고려할 때 질량비로는 5:5, 원자 몰수 비로는 2:8 정도가 바람직하며, 질량비로 2:8에서 8:2까지의 범위에서 배선 막질의 우수함이 큰 변화 없이 유지될 수 있음을 실험적으로 확인할 수 있었다.
실험 및 계측을 통해 합금 배선의 전체적 저항수준은 100오옴, 증착 두께는 1800nm~2040nm로 두께 편차는 대략 10%, 스탭 커버리지 상태는 크랙이 없고, 막특성은 매우 조밀하며 공극(void)도 없고, 레이저 열처리 후의 실제 선폭은 2마이크로 미터 정도로 나타남을 알 수 있다.
이에 대비하여 단일 금속 배선의 전체적 저항수준은 100오옴, 증착 두께는 528nm~1080nm로 두께 편차는 대략 50%, 스탭 커버리지 상태는 크랙이 없고, 막특성은 상대적으로 덜 조밀하며 공극(void)이 있고, 레이저 열처리 후의 실제 선폭은 2.5마이크로 미터 정도로 나타남을 알 수 있다.
이들 두 금속 배선의 가장 큰 차이점은 합금 배선쪽이 단일 금속 배선쪽에 비해 선폭이 2마이크로미터 대 2.5마이크로미터로 20% 더 작고, 막특성이 더 조밀하고 공극도 없다는 것이며, 이는 고도로 집적화된 LCD(liquid crystal display)나 OLED(organic light emitting diode)와 같은 표시장치에 배선을 형성하는 배선 형성 장치에서 안정된 도전성 및 막특성을 가지면서 선폭이 좁아 더욱 집적도를 높일 수 있는 배선을 형성할 수 있다는 것이다.
이러한 차이점은, 레이저 열처리를 하기 전의 합금 배선(도 7의 (a) 참조)과 단일 금속 배선의 단면 사진(도 7의 (b) 참조)을 각각 상하에 놓고 비교한 결과와, 열처리한 후의 FIB SEM 사진들(도 3: 본 실시예; 도 6: 비교예)의 비교를 통해, LCVD에 의해 1차로 배선 패턴을 형성할 때 텅스텐 및 몰리브덴의 합금 배선쪽이 수 마이크로미터 정도의 선폭에서 훨씬 높은 두께로 빠른 속도로 막을 형성할 수 있다는 점과, 보이드나 크랙과 같은 막균질성을 떨어뜨리는 결함의 발생 및 존재 확률이 낮아 더 치밀하고 좋은 막질을 형성할 수 있다는 것에서 온다는 것을 알 수 있었다.
가령, 단일 금속 배선에서는 LCVD를 실시하고 레이저 열처리 전 단계의 선폭 자체가 4.5마이크로미터 정도로 넓게 형성되며, 이에 비해 두께의 성장속도는 합금 배선에 비해 느려서 선폭이 넓음에도 불구하고 같은 증착 시간 내의 단면적의 성장은 더 작게 된다. 결국, 이 상태에서 배선 패턴을 레이저 열처리한 뒤에 선폭은 전체적으로 타겟으로 한 2마이크로미터에서 0.5마이크로미터가 더 크게 형성되고, 단면적은 합금 배선에 비해 더 작아 저항이 크게 될 확률이 높아진다. 단, 실제 측정 저항은 동일한 100오옴으로 되는데, 이는 단일 텅스텐 금속의 비저항 혹은 단위면적당 저항이 텅스텐 몰리브덴 50:50 중량비 합금의 비저항 혹은 단위면적당 저항에 비해 작기 때문이다.
그리고, 배선 막질은 도2,3과 도5,6의 비교를 통해 바로 알 수 있으며, 합금 배선쪽이 크랙이 덜하고 보이드(void)도 적은 더 치밀한 막질을 이루고 있다. 도2 및 도5의 비교를 통해 배선 막두께 두께 편차도 합금 배선쪽이 훨씬 균일하여 편차가 덜하고, 이는 공정 불량을 가져올 확률을 낮추고, 제작된 제품의 도전 안정성도 높이는 것임을 쉽게 생각할 수 있다. 따라서, 합금 배선과 단일 금속 배선의 저항값이 단순히 같아도 전기적 특성의 한 부분을 차지하는 안정성, 신뢰성은 합금 배선쪽이 훨씬 우수할 것임을 예측할 수 있다.
이하에서는 본 발명 몇 가지 추가적 실시예의 미세 배선 형성 방법에 의한 합금(Alloy) 배선과 단일 금속 재료로 형성되는 텅스텐 배선(W)에서 저항, 저항 산포, 단면 상태, 선폭, 열처리 효과 등에서 레이저 열처리 전후 측정치나 성능을 정확한 비교를 위해 도면을 참조하여 보다 구체적으로 나타낸다.
도 8은 본 발명의 한 실시예의 합금 배선의 열처리 전후의 상태를 대비하여 보여주는 한 예시 사진이며, 도 9는 이 합금 배선의 열처리 평가 결과를 설명하기 위한 그래프, 도 10은 이 합금 배선의 열처리 평가 결과를 도식적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에서 1차적으로 형성된 미세배선의 성능을 향상시키기 위해 레이저 열처리를 수행하였고, 레이저 열처리의 수행 전 및 후의 미세배선 패턴의 외관은 도 8에 도시된 것과 같다. 도 8에서 레이저 열처리 후의 미세배선 패턴은 레이저 열처리 전의 미세배선 패턴에 비해 선폭 감소 등의 우수한 성능을 나타낸다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 기판에 형성된 합금 배선에 대한 7회의 실험 결과, 레이저 열처리 이전 즉, 재핑 후 측정한 저항 평균은 약 107.29Ω이었으나, 레이저 열처리 이후 저항평균은 약 94.29Ω으로 변하였다. 최대로는 약 19Ω이 감소하였고, 최소로는 약 13Ω이 감소하였다.
또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 대부분의 실험예에서 증착(deposition, depo) 선폭은 3.3㎛에서 2.3㎛로 감소하여 1.0㎛만큼 감소하였다. 평균 저항은 약 107Ω에서 약 94Ω으로 약 13Ω만큼 감소하였다. 그리고 저항 산포는 약 6.9Ω에서 약 4.9Ω으로 약 30%만큼 감소하였다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 레이저 열처리 후 합금 배선에 대한 성능은, 레이저 열처리 전이나 기존의 다른 열처리 수행 후의 합금 배선의 성능에 비해 우수한 것으로 확인되었다.
도 11은 합금 배선의 열처리 전후의 변화를 보여주는 도면들이다.
이들 도면에 따르면 본 실시예에 따른 미세 배선 형성 방법으로 합금 재료를 이용하여 배선을 형성한 후, 레이저 열에 의한 어닐링 효과로 합금 배선이 불안정한 상태에서 안정한 상태로 변화하고 그에 따라 내부 막질의 밀도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
즉, 도 11에 도시한 바와 같이, 합금 배선의 열처리 미 적용시에 배선 중간 부분에 U자 형태의 골이 발생하였으나(A1 참조), 열처리 적용 후에 대응 배선 중간 부분에 U자 형태의 골 모양이 사라진 것을 확인할 수 있다(A2 참조). 또한, 합금 배선의 열처리 미 적용시에 약 50% 또는 2개 중 1개 정도의 실험 대상인 미세배선의 내부에서 크랙(crack)이 발생하였으나(B1 참조), 열처리 적용 후에 대응 미세배선의 내부 모두에서 크랙이 제거된 것을 확인할 수 있다(B2 참조).
도 12a 내지 12d는 본 발명의 미세 배선 형성 방법에 따른 합금 배선의 열처리 과정을 설명하기 위한 참고도면들이다.
도 12a 내지 도 12d를 참조하면, 본 실시예에 따른 미세 배선 형성 방법은 레이저 열처리 과정을 포함한다. 레이저 열처리 과정은 여러 미세배선 패턴 중 특정 미세배선을 레이저 초점에 정렬하고(도 12a 참조), 기설정 온도 분위기에서 예열하고(도 12b 참조), 예열 동작 직후나 일정 시간 이내에, 혹은 예열 온도가 일정 온도 이하로 떨어지기 전에(도 12c 참조) 예열의 온도보다 높은 온도 분위기에서 레이저 빔으로 가열하도록 이루어질 수 있다. 레이저 빔은 특정 미세배선에 맞추어진 원형 단면 형태를 구비할 수 있다(도 12d 참조).
레이저 빔에 의한 가열은 기판 상면측이나 하면측에서 레이저 빔을 조사하여 수행될 수 있다. 본 실시예에서, 원형 단면을 가진 레이점 빔은 세 개의 미세배선 패턴 중 중앙의 미세배선에 맞추어 조사되고 있다(도 8d 참조). 이 경우, 바람직한 구현예로서, 레이저 열처리를 위한 레이저 빔은 배선 표면에 조사될 수 있다. 레이저 빔은 온도 분위기 500℃ 내지 650℃에서 배선 표면에서 깊이 1㎛까지를 선택적으로 가열하도록 수행될 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 배선 형성 방법에 채용할 수 있는 합금 재료의 성분 비율을 보여주는 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 합금 배선의 재료는 텅스텐(W)과 몰리브덴(Mo)을 포함할 수 있다. 이러한 합금 재료로 기판에 형성되는 미세배선 패턴은 상대적으로 소량의 탄소원자(C), 산소원자(O) 등을 더 포함할 수 있다.
배선 재료의 구성원소에 대한 함량을 나타내면 표 1과 같다.
Element Wt% At%
C (CK) 02.53 15.74
O (OK) 04.93 23.00
W (WM) 28.90 11.73
Mo (MoL) 63.64 49.52
표 1에서와 같이, 본 실시예에 따른 합금 배선에 함유된 원소의 함량비는 텅스텐 28.90 중량%, 몰리브덴 63.64 중량%, 산소 4.93 중량% 및 탄소 02.53 중량% 일 수 있다. 또한, 표 1에는 각 원소의 중량%(Wt%)가 At%로도 환산되어 표시되어 있다. 위와 같은 합금 배선을 위한 합금 재료는 텅스텐(W)과 몰리브덴(Mo)의 함량비(중량% 기준)가 약 3:7인 경우에 대응할 수 있다. 이러한 합금 재료를 이용하면, 기판에 미세배선 패턴을 형성한 후 레이저 열처리를 수행하여 배선 성능을 향상시킬 수 있다.
도 14는 도 13의 합금 재료를 이용하는 미세 배선 형성 방법의 열처리 전후의 합금 배선 상태를 대비하여 보여주는 예시도이다. 도 15는 도 14의 합금 배선의 열처리 평가 결과를 설명하기 위한 그래프이다. 도 16은 도 14의 합금 배선의 열처리 평가 결과를 도식적으로 나타낸 도면이다. 도 17은 도 14의 합금 배선의 열처리 후의 상태를 보여주는 도면이다.
본 실시예에 따른 합금 배선의 재료는 텅스텐(W)과 몰리브덴(Mo)을 기재된 순서대로 중량% 기준 2 : 8 또는 8 : 2로 함유할 수 있다. 미세배선의 성능을 향상시키기 위해, 본 실시예에서는 레이저 열처리를 수행한다.
레이저 열처리의 수행 전 및 후의 미세배선 패턴의 외관은 도 14에 도시한 바와 같다. 도 14에서 레이저 열처리 후의 미세배선 패턴은 레이저 열처리 전의 미세배선 패턴에 비해 선폭 감소 등의 우수한 성능을 나타낸다.
또한, 도 15에 나타낸 바와 같이, 기판에 형성된 합금 배선에 대한 5회의 실험 결과, 재핑 후 레이저 열처리 이전에 측정한 저항 평균은 약 108.6Ω이었으나, 레이저 열처리 이후에 측정한 저항 평균은 약 99.4Ω으로 변하였다. 최대로는 약 19Ω이 감소하였고, 최소로는 약 5Ω이 감소하였다.
또한, 도 16에 나타낸 바와 같이, 대부분의 실험예에서 증착(deposition, depo) 선폭은 3.4㎛에서 2.3㎛로 감소하여 1.1㎛만큼 감소하였다. 평균 저항은 약 109Ω에서 약 99Ω으로 약 10Ω만큼 감소하였다. 그러나 저항 산포는 약 4.9Ω에서 약 5.9Ω으로 약 20%만큼 증가하였다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 레이저 열처리 후 합금 배선에 대한 일부 성능은, 레이저 열처리 전이나 기존의 다른 열처리 수행 후의 합금 배선의 성능에 비해 부분적으로 우수한 것으로 확인되었다. 특히, 도 17에 도시한 바와 같이, 레이저 열처리 후의 막질은 단일 텅스텐 배선의 레이저 열처리 후의 막질(도 6 참조)에 비해 상대적으로 우수함을 알 수 있다.
한편, 본 실시예의 변형예에서, 텅스텐(W)과 몰리브덴(Mo)의 함량비(중량% 기준)를 기재된 순서대로 7:3인 경우에 대하여도 실험하였다. 그 결과, 위의 3:7의 함량비를 갖는 합금 재료와 유사한 배선 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 텅스텐(W)과 몰리브덴(Mo)의 함량비(중량% 기준)를 8:2인 경우와 2: 8인 경우에 대하여도 실험하였다. 그 결과, 위의 3:7의 함량비를 갖는 합금 재료와 유사한 배선 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
전술한 실시예들에 의하면, 본 실시예에 따른 미세 배선 형성 방법은 텅스텐과 몰리브덴의 함량비가 기재된 순서에 상관없이 20 내지 80중량% 및 80 내지 20중량% 범위에서 모두 우수한 배선 성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
이하에서는 합금 재료에 특정 원소를 추가한 경우에 대하여 살펴보기로 한다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세 배선 형성 방법에 채용할 수 있는 합금 재료의 성분 비율을 보여주는 도면이다.
도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 합금 배선의 재료는 텅스텐(W)과 몰리브덴(Mo)을 포함할 수 있다. 또한, 배선 재료는 소정 함량의 백금(Pt)를 더 함유할 수 있다. 이러한 합금 재료를 사용하여 기판에 형성되는 미세배선 패턴은 상대적으로 소량의 탄소원자(C), 산소원자(O) 등을 더 포함할 수 있다.
상기의 배선 재료의 구성원소에 대한 함량을 나타내면 표 2와 같다.
Element Wt% At%
C (CK) 03.74 25.81
O (OK) 03.59 18.59
W (WM) 48.27 21.77
Pt (PtM) 10.34 04.40
Mo (MoL) 34.06 29.43
표 2에서와 같이, 본 실시예에 따른 합금 배선에 함유된 원소의 함량비는 텅스텐 48.27 중량%, 몰리브덴 34.06 중량%, 백금 10.34 중량%, 산소 3.59 중량% 및 탄소 03.74 중량% 일 수 있다. 표 2에는 각 원소의 중량%(Wt%)가 At%로도 환산되어 표시되어 있다.
또한, 표 2에서 합금 배선 재료에 함유되는 원소들의 함량비는 매트릭스 보정(matrix correction) 또는 ZAF 보정에 의해 측정되거나 계산된 것일 수 있다. 매트릭스 보정이나 ZAF 보정은 전자주사현미경(scanning electron microscope, SEM) 등을 이용하는 X-선 분광분석(energy dispersive spectrometer, EDS)에서 발생하는 시료의 원소에 따라 X-선의 양이 달라지는 정량 결과의 에러를 보정하는 것을 포함할 수 있다.
위와 같은 합금 배선 재료는 텅스텐(W)과 몰리브덴(Mo)의 함량비(중량% 기준)가 약 5:3.5이면서 다른 금속 예컨대 백금을 함유(약 10중량%)하는 경우에 대응할 수 있다. 이러한 합금 배선 재료를 이용하는 경우에도, 기판에 미세배선 패턴을 형성한 후 레이저 열처리를 수행하여 배선의 성능을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 비교예의 단일 금속 배선의 경우에 대하여 설명하기로 한다.
도 19는 본 발명의 실시예들과의 비교를 위한 단일 금속 배선의 재료 성분을 나타낸 그래프이다.
도 19를 참조하면, 미세배선 패턴에 사용할 수 있는 단일 금속 배선의 재료는 텅스텐(W)을 포함할 수 있다. 단일 텅스텐 재료를 사용하여 기판에 형성되는 미세배선 패턴은 소량의 탄소(C), 산소(O) 등의 원소를 더 포함할 수 있다.
상기 텅스텐 배선 재료의 원소에 대한 함량을 나타내면 표 3과 같다.
Element Wt% At%
C (CK) 03.04 27.77
O (OK) 02.30 15.74
W (WM) 94.66 56.49
도 20은 도 19의 비교예의 단일 금속 배선을 이용한 미세 배선 형성 방법의 열처리 전후의 배선 상태를 대비하여 보여주는 예시도이다. 도 21은 도 20의 단일 금속 배선의 열처리 평가 결과를 설명하기 위한 도면이다. 도 22는 도 20의 단일 금속 배선의 열처리 평가 결과를 도식적으로 나타낸 도면이다. 단일 텅스텐 재료를 사용하여 기판에 미세배선 패턴을 형성한 후 레이저 열처리를 수행하기 전과 수행한 후의 미세배선 패턴 상태를 대비하여 나타내면 도 20과 같다.
도 20에 나타낸 바와 같이, 레이저 열처리 후의 미세배선 패턴의 선폭은 레이저 열처리 전의 미세배선 패턴의 선폭에 비해 감소한 것을 알 수 있다.
또한, 도 21에 나타낸 바와 같이, 단일 텅스텐 배선에 대한 7회의 실험 결과, 레이저 열처리 전에 측정된 일정 길이의 각 미세배선 패턴의 저항은 62, 73, 63, 78, 82, 73, 75(Ω)이고 그 평균은 약 72.29Ω이었고, 레이저 열처리 이후 측정된 저항은 기재된 순서대로 60, 62, 51, 72, 77, 58, 57(Ω)이었고 그 평균은 약 62.71Ω이었다. 7회의 실험 결과 중 미세배선 패턴에 대한 저항은 최대 17Ω과 최소 2Ω이 감소되어 편차가 큰 것으로 확인되었다.
또한, 도 22에 나타낸 바와 같이, 증착(deposition, depo) 선폭은 4.5㎛에서 2.5㎛로 감소하여 2.0㎛만큼 감소한 것으로 확인되었다. 평균저항은 약 72Ω에서 약 62Ω으로 약 10Ω만큼 감소한 것으로 확인되었다. 그리고 저항 산포는 약 7.4Ω에서 약 9.0Ω으로 약 18% 정도 증가한 것으로 확인되었다.
도 23은 도 20의 단일 금속 배선의 열처리 전후의 변화를 확대하여 보여주는 전자현미경 사진들을 포함한 도면이다. 도 24는 도 20의 단일 금속 배선의 열처리 후의 두께 변화를 보여주는 예시도이다.
단일 텅스텐 배선에도 본 실시예의 미세 배선 형성 방법을 적용하여 소정의 효과를 얻을 수 있다. 도 23 도시한 바와 같이, 단일 텅스텐 배선의 열처리 미 적용시에 배선 중간 부분에 U자 형태의 골이 발생하였으나(A1 참조), 열처리 적용 후에 대응 배선 중간 부분에 U자 형태의 골 모양이 볼록한 형태로 변하여 사라진 것을 확인할 수 있다(A2 참조). 또한, 합금 배선의 열처리 미 적용시에 배선 내부에 약 17% 또는 6개 중 1개 정도에서 크랙(crack)이 발생하였으나(B1 참조), 열처리 적용 후에 대응 배선 내부의 크랙이 제거된 것을 알 수 있다(B2 참조).
전술한 경우, 단일 텅스텐 배선의 흑결함을 수정하는 재핑(zapping) 작업을 수행하여 평균저항을 150Ω에서 1차적으로 72Ω으로 낮출 수 있고, 레이저 열처리에 의해 평균저항을 추가로 72Ω에서 62Ω으로 낮출 수 있다.
이와 같이, 단일 텅스텐 재료를 이용한 미세배선 패턴의 경우에도 본 발명 실시예와 유사하게, 레이저 열에 의한 물성 변환 효과로 텅스텐 배선이 불안정한 상태(A1)에서 안정한 상태(A2, B2)로 변화하고 그에 따라 내부 막질의 밀도가 증가하는 것을 알 수 있다.
또한, 단일 텅스텐 배선에 대하여 본 발명의 레이저 열처리를 적용하는 경우, 배선의 선폭은 약 4.5㎛에서 약 3.06㎛ 내지 약 2.5㎛로 감소될 수 있다(도 24 참조). 단, 합금 배선을 형성하는 경우에 비해 선폭은 크고 두께 방향의 증착의 한계로 형성되는 배선 단면적의 크기가 제한되며, 막질에서도 상대적으로 보이드(void)나 크랙의 가능성이 크다.
전술한 레이저 열처리는 레이저 빔을 집광 렌즈로 집광한 후 스캐너나 스테이지로 배선 표면을 주사하는 방식을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 레이저 열처리의 효율을 높이기 위해 기판을 사이에 두고 반사경에 의해 형성되는 반사 레이저 빔에 의한 다수의 미세배선이나 선 형태의 미세배선을 열처리하도록 구현될 수 있다.
전술한 실시예의 미세 배선 형성 방법을 이용하면, 기판에 형성되는 미세배선의 조직 치밀도를 향상시키고 단위 저항을 낮추며 선폭을 2㎛대 수준까지 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 미세 배선의 중간 부분에 형성되는 U자 형태의 골을 제거하고, 배선 내부에 발생된 크랙이 제거할 수 있으며 배선의 선폭을 2.3㎛까지 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 전술한 미세 배선 형성 방법을 구현하는 미세 배선 형성 장치는 레이저 기상화학장치의 동작하는 제어하는 제1 제어장치에 일체로 결합하거나, 제1 제어장치와 네트워크를 연결하는 제2 제어장치를 포함할 수 있다. 그 경우, 제1 또는 제2 제어장치는 논리회로를 구비하는 프로그래밍 로직 컨트롤러, 마이컴, 컴퓨팅 장치 등에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 거기서, 컴퓨팅 장치는 프로세서와 메모리를 포함하고, 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램이나 소프트웨어 모듈을 실행 및 탑재하여 소프트웨어 모듈의 기능을 통해 미세 배선 형성 방법을 구현하도록 이루어질 수 있다. 또한, 소프트웨어 모듈은 레이저 화학기상증착(LCVD)을 통해 복수 금속 원소를 포함하는 소오스 가스를 공급하면서 기판에 복수 금속 원소를 포함한 합금 배선을 형성하는 LCVD 합금 배선 형성 모듈, 합금 배선을 포함한 영역에 레이저 열처리를 실시하는 레이저 열처리 모듈, 및 LCVD 합금 배선 형성 전에 배선 상의 결함을 리페어하기 위한 재핑(zapping) 과정을 제어하는 재핑 관리 모듈을 포함할 수 있다.
전술한 경우, 재핑 관리 모듈은, 레이저 화학기상증착 장치와, 상기 레이저 화학기상증착 장치에 결합된 광학계와 관측장치를 통해 리페어 공정을 실시간 관측한 결과에 따라, 레이저 화학기상증착 장치에 의한 재핑 공정을 자동으로 수행하도록 구현될 수 있다. 재핑 공정의 제어를 위해 재핑 관리 모듈은, 레이저 화학기상증착 장치에 결합된 구성부의 제어를 통해, 소오스 가스 선택 및 주입량 제어, 레이저 발생 장치 제어, 광학계 제어 등을 수행할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 레이저 화학기상증착(LCVD)을 통해 복수 금속 원소를 포함하는 소오스 가스를 공급하면서 기판에 복수 금속 원소를 포함한 합금 배선을 형성하는 LCVD 합금 배선 형성 단계, 및
    상기 합금 배선을 포함한 영역에 레이저 열처리를 실시하는 레이저 열처리 단계를 포함하고,
    상기 LCVD 합금 배선 형성 단계 전에 결함을 리페어하는 재핑(zapping) 단계를 더 포함하여 이루어지는 미세 배선 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 합금 배선은 텅스텐(tungsten, W)과 몰리브덴(Molybdenum, Mo)을 합한 함량이 80중량% 이상이고,
    텅스텐 : 몰리브덴의 비율이 중량으로 따질 때 20 : 80 내지 80 : 20 범위 내인 것을 특징으로 하는 미세 배선 형성 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 열처리 단계에서 상기 합금 배선의 표면에서 깊이 1㎛까지를 500℃ 내지 650℃의 온도 범위로 집중적으로 가열한 후 냉각하는 것을 특징으로 하는 미세 배선 형성 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 재핑 단계의 리페어는 레이저광에 의해 이루어지며, 상기 LCVD 합금 배선 형성 단계 및 상기 레이저 열처리 단계에서 사용되는 레이저 화학기상증착 장치와, 상기 레이저 화학기상증착 장치에 결합된 광학계와 관측장치를 통해 리페어 공정이 실시간 관측되면서 상기 레이저 화학기상증착 장치에 결합된 제어장치에 의해 자동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 미세 배선 형성 방법.
KR1020180111161A 2018-09-17 2018-09-17 레이저 화학기상증착을 이용한 미세 배선 형성 방법 KR102034394B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180111161A KR102034394B1 (ko) 2018-09-17 2018-09-17 레이저 화학기상증착을 이용한 미세 배선 형성 방법
JP2019564537A JP6954681B2 (ja) 2018-09-17 2018-09-18 レーザ化学気相蒸着を用いた微細配線形成方法
PCT/KR2018/010962 WO2020059897A1 (ko) 2018-09-17 2018-09-18 레이저 화학기상증착을 이용한 미세 배선 형성 방법
CN201880004222.7A CN111615868B (zh) 2018-09-17 2018-09-18 利用激光化学气相沉积的精细布线形成方法
TW107135121A TWI689620B (zh) 2018-09-17 2018-10-04 使用雷射化學氣相沈積形成精細圖案之方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180111161A KR102034394B1 (ko) 2018-09-17 2018-09-17 레이저 화학기상증착을 이용한 미세 배선 형성 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102034394B1 true KR102034394B1 (ko) 2019-10-18

Family

ID=68462536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180111161A KR102034394B1 (ko) 2018-09-17 2018-09-17 레이저 화학기상증착을 이용한 미세 배선 형성 방법

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6954681B2 (ko)
KR (1) KR102034394B1 (ko)
CN (1) CN111615868B (ko)
TW (1) TWI689620B (ko)
WO (1) WO2020059897A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114369815A (zh) * 2022-01-07 2022-04-19 武汉理工大学 一种高通量制备薄膜或涂层的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930001896B1 (ko) * 1990-05-28 1993-03-19 한국전기통신공사 반도체 장치의 금속배선구조 및 그 형성방법
JPH11307892A (ja) * 1998-04-24 1999-11-05 Ngk Spark Plug Co Ltd 導電ペースト組成物およびそれを用いたセラミック配線基板
KR20000043916A (ko) * 1998-12-29 2000-07-15 김영환 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법
KR20080070368A (ko) * 2007-01-26 2008-07-30 삼성전자주식회사 레이저 어닐링을 이용한 엠아이엠 커패시터의 형성방법들

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4834834A (en) * 1987-11-20 1989-05-30 Massachusetts Institute Of Technology Laser photochemical etching using surface halogenation
JP2655666B2 (ja) * 1988-02-10 1997-09-24 株式会社日立製作所 配線形成方法
KR950010042B1 (ko) * 1991-06-27 1995-09-06 삼성전자주식회사 반도체 장치의 금속 배선층 형성방법
US5246745A (en) * 1991-12-23 1993-09-21 International Business Machines Corporation Laser-induced chemical vapor deposition of thin-film conductors
JP3523346B2 (ja) * 1994-11-11 2004-04-26 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置における配線修正方法
JP2003282478A (ja) * 2002-01-17 2003-10-03 Sony Corp 合金化方法及び配線形成方法、表示素子の形成方法、画像表示装置の製造方法
JP2004031603A (ja) * 2002-06-25 2004-01-29 Nec Corp レーザｃｖｄ装置、レーザｃｖｄ法、パターン欠陥修正装置及びパターン欠陥修正方法
JP2005097697A (ja) * 2003-09-26 2005-04-14 Toshiba Corp スパッタリングターゲットとその製造方法
KR20050092982A (ko) * 2004-03-17 2005-09-23 엘지.필립스 엘시디 주식회사 고품질의 박막을 증착하기 위한 레이저 화학기상증착 장치
JP2006317726A (ja) * 2005-05-13 2006-11-24 Nec Lcd Technologies Ltd 断線修正方法及びアクティブマトリックス基板の製造方法並びに表示装置
JP2007081326A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 配線形成システムおよびその方法
TWI431380B (zh) * 2006-05-12 2014-03-21 Photon Dynamics Inc 沉積修復設備及方法
JPWO2007141883A1 (ja) * 2006-06-06 2009-10-15 株式会社日本マイクロニクス 電気配線の形成方法およびその補修方法
TWI385273B (zh) * 2007-03-30 2013-02-11 Ind Tech Res Inst 缺陷修補裝置及靶材結構
KR20090016254A (ko) * 2007-08-10 2009-02-13 주식회사 코윈디에스티 레이저를 이용한 금속박막 형성장치 및 방법
KR100964314B1 (ko) * 2007-12-24 2010-06-16 주식회사 코윈디에스티 포토 마스크 리페어 장치 및 그 방법
TW201402859A (zh) * 2012-07-03 2014-01-16 Of Energy Ministry Of Economic Affairs Bureau 陣列式雷射輔助電漿增強化學氣相沉積系統
CN104823248B (zh) * 2012-12-07 2017-05-17 富士胶片株式会社 导电膜的制造方法
CN203128658U (zh) * 2012-12-25 2013-08-14 王奉瑾 激光cvd镀膜设备
JP2014192465A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Fujifilm Corp 電気回路配線基板の製造方法
CN103668126A (zh) * 2013-11-29 2014-03-26 武汉理工大学 激光化学气相沉积装置
CN103781285B (zh) * 2014-02-18 2016-04-13 华中科技大学 陶瓷基板表面导电线路的制作与修复方法
JP2017528902A (ja) * 2014-05-27 2017-09-28 オーボテック リミテッド レーザ誘起前方転写法による３ｄ構造印刷
KR101820098B1 (ko) * 2016-03-31 2018-01-19 참엔지니어링(주) 증착 장치 및 증착 방법
KR101819555B1 (ko) * 2016-06-15 2018-01-17 주식회사 에이치비테크놀러지 박막형성 장치
KR102067626B1 (ko) * 2016-12-14 2020-01-17 국민대학교산학협력단 레이저 화학기상 증착 장치 및 이를 이용한 박막 형성방법
KR102060222B1 (ko) * 2017-03-23 2019-12-30 주식회사 코윈디에스티 미세 배선 형성 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930001896B1 (ko) * 1990-05-28 1993-03-19 한국전기통신공사 반도체 장치의 금속배선구조 및 그 형성방법
JPH11307892A (ja) * 1998-04-24 1999-11-05 Ngk Spark Plug Co Ltd 導電ペースト組成物およびそれを用いたセラミック配線基板
KR20000043916A (ko) * 1998-12-29 2000-07-15 김영환 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법
KR20080070368A (ko) * 2007-01-26 2008-07-30 삼성전자주식회사 레이저 어닐링을 이용한 엠아이엠 커패시터의 형성방법들

Also Published As

Publication number Publication date
TWI689620B (zh) 2020-04-01
CN111615868B (zh) 2023-11-21
CN111615868A (zh) 2020-09-01
WO2020059897A1 (ko) 2020-03-26
JP2021502473A (ja) 2021-01-28
TW202012698A (zh) 2020-04-01
JP6954681B2 (ja) 2021-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5182231A (en) Method for modifying wiring of semiconductor device
US8227325B2 (en) Articles comprising crystalline layers on low temperature substrates
US8114217B2 (en) Crystallization method, crystallization apparatus, processed substrate, thin film transistor and display apparatus
JP4599032B2 (ja) 薄い金属層を処理する方法及び装置
KR20030078978A (ko) 반도체 소자의 금속배선 형성방법
CN106783536B (zh) 激光退火设备、多晶硅薄膜和薄膜晶体管的制备方法
JP2733244B2 (ja) 配線形成方法
TW200816283A (en) Technique for improved damage control in a plasma doping (PLAD) ion implantation
KR102034394B1 (ko) 레이저 화학기상증착을 이용한 미세 배선 형성 방법
KR20020084103A (ko) 초 미세 입체구조의 제조 방법 및 그 장치
TW201403688A (zh) 半導體裝置及其製造方法
KR101285450B1 (ko) 전자빔을 이용한 박층의 고분해능 처리 방법
KR100375090B1 (ko) 엑시머 레이저를 이용한 비정질 실리콘의 결정화 방법
CN105593975A (zh) 半导体装置的制造方法
US10541148B2 (en) Method for controlling the amount of radiation having a predetermined wavelength to be absorbed by a structure disposed on a semiconductor
JP6614651B2 (ja) シリコンナノ粒子の製造方法及び装置
TWI412632B (zh) 處理半導體材料之方法及經處理的半導體材料
KR102128169B1 (ko) 가스 유량 조절 장치 및 이를 이용하는 레이저 화학기상증착 장치
JP3530165B2 (ja) 半導体装置の製造方法
CN1110074C (zh) 半导体器件的制造方法
KR100275728B1 (ko) 반도체장치의 장벽 금속막의 제조방법 및 이를 이용한 반도체장치의 금속배선막의 제조방법
JP2004059958A (ja) Ｆｉｂをガスが供給される基板表面に照射して超電導膜を成膜する方法及びその装置
RU2242534C1 (ru) Способ изготовления проводящей легированной алмазоподобной нанокомпозитной пленки
CN116569660A (zh) 导电部的制造方法、包括导电部的电子零件的制造方法、组装包括导电部的电子零件而成的产品的制造方法、导电部、具有导电部的电子零件、组装包括导电部的电子零件的产品
JP2005105381A (ja) 電子線応用装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant