KR102609357B1 - 박막 형성 방법 및 박막 형성 장치 - Google Patents
박막 형성 방법 및 박막 형성 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102609357B1 KR102609357B1 KR1020180043819A KR20180043819A KR102609357B1 KR 102609357 B1 KR102609357 B1 KR 102609357B1 KR 1020180043819 A KR1020180043819 A KR 1020180043819A KR 20180043819 A KR20180043819 A KR 20180043819A KR 102609357 B1 KR102609357 B1 KR 102609357B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film
- polysilane
- substrate
- forming
- preliminary
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 137
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 104
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 63
- 229920000548 poly(silane) polymer Polymers 0.000 claims abstract description 58
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 claims abstract description 40
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 39
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 33
- 150000004759 cyclic silanes Chemical class 0.000 claims description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 16
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 7
- 238000007151 ring opening polymerisation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- NNBZCPXTIHJBJL-UHFFFAOYSA-N decalin Chemical compound C1CCCC2CCCCC21 NNBZCPXTIHJBJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 4
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 3
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 3
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 2
- WJTCGQSWYFHTAC-UHFFFAOYSA-N cyclooctane Chemical compound C1CCCCCCC1 WJTCGQSWYFHTAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004914 cyclooctane Substances 0.000 claims description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 2
- PXXNTAGJWPJAGM-UHFFFAOYSA-N vertaline Natural products C1C2C=3C=C(OC)C(OC)=CC=3OC(C=C3)=CC=C3CCC(=O)OC1CC1N2CCCC1 PXXNTAGJWPJAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 4
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 4
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JOLQKTGDSGKSKJ-UHFFFAOYSA-N 1-ethoxypropan-2-ol Chemical compound CCOCC(C)O JOLQKTGDSGKSKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920005599 polyhydrosilane Polymers 0.000 description 2
- LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N propylene glycol methyl ether acetate Chemical compound COCC(C)OC(C)=O LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- BNCXNUWGWUZTCN-UHFFFAOYSA-N trichloro(dodecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl BNCXNUWGWUZTCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYPYGDUZKOPBEL-UHFFFAOYSA-N trichloro(hexadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl RYPYGDUZKOPBEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N trichloro(octadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 argon ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PISDRBMXQBSCIP-UHFFFAOYSA-N trichloro(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooctyl)silane Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)CC[Si](Cl)(Cl)Cl PISDRBMXQBSCIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- H01L21/70—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
- H01L21/76801—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 dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76837—Filling up the space between adjacent conductive structures; Gap-filling properties of dielectrics
-
- 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
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
- H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
박막 형성 방법은, 패턴들을 포함하는 기판을 제공하는 것, 상기 기판 상에 상기 패턴들 사이의 갭 영역의 내면을 덮는 접착막을 형성하는 것, 상기 접착막 상에 상기 갭 영역을 채우는 예비막을 형성하는 것, 및 상기 예비막을 열처리하여 박막을 형성하는 것을 포함한다. 상기 접착막은 유기 실란 모노머를 이용하여 형성된 자기조립 단분자막이고, 상기 예비막은 폴리 실란을 포함하는 유동막이다.
Description
본 발명은 박막을 형성하기 위한 방법 및 장치에 대한 것이다.
고집적화된 반도체 소자를 제조하는데 있어서 패턴들의 미세화가 필수적이다. 좁은 면적 내에 많은 소자를 집적시키기 위하여 개별 소자의 크기를 가능한 한 작게 형성하여야 하며, 이를 위하여 형성하고자 하는 패턴들 각각의 폭과 상기 패턴들 사이의 간격의 합인 피치를 작게 하여야 한다. 최근, 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 감소됨에 따라, 미세 피치를 가지는 패턴들을 이용하여 반도체 소자를 제조하는 공정 기술에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 패턴들 사이의 갭 영역을 채우는 박막 내에 결함이 발생되는 것을 최소화할 수 있는 박막 형성 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 박막 형성 방법은, 패턴들을 포함하는 기판을 제공하는 것; 상기 기판 상에 상기 패턴들 사이의 갭 영역의 내면을 덮는 접착막을 형성하는 것; 상기 접착막 상에 상기 갭 영역을 채우는 예비막을 형성하는 것; 및 상기 예비막을 열처리하여 박막을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 접착막은 유기 실란 모노머를 이용하여 형성된 자기조립 단분자막일 수 있고, 상기 예비막은 폴리 실란을 포함하는 유동막일 수 있다.
본 발명에 따른 박막 형성 방법은, 기판 상에 접착막을 형성하는 것; 상기 접착막 상에 예비막을 형성하는 것; 및 상기 예비막을 열처리하여 실리콘 막을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 접착막은 유기 실란 모노머를 이용하여 형성된 단분자막이고, 상기 예비막은 폴리 실란을 포함하는 유동막일 수 있다.
본 발명에 따른 박막 형성 장치는, 제1 코팅 공정을 수행하는 제1 공정챔버; 상기 제1 공정챔버에 결합되고, 상기 제1 공정챔버 내에 액체 상태의 조성물을 공급하는 제1 공급 라인; 제1 베이크 공정을 수행하는 제1 베이크 챔버; 제2 코팅 공정을 수행하는 제2 공정챔버; 상기 제2 공정챔버 결합되고, 상기 제2 공정챔버 내에 기체 상태의 소스 가스를 공급하는 제2 공급라인; 및 제2 베이크 공정을 수행하는 제2 베이크 챔버를 포함할 수 있다. 상기 제1 공정챔버, 상기 제1 베이크 챔버, 상기 제2 공정챔버, 및 상기 제2 베이크 챔버는 버퍼 모듈에 의해 서로 연결될 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 패턴들 사이의 갭 영역을 채우는 박막 내에 결함이 발생되는 것을 최소화할 수 있는 박막 형성 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 박막 형성 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 S200단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 1의 S300단계를 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 1의 S300단계를 나타내는 순서도이다.
도 5, 도 6, 도 8, 및 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 박막 형성 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 A부분의 확대도들이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 박막 형성 장치의 평면도이다.
도 11은 도 10의 제1 공정챔버(10) 또는 제2 공정챔버(30)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 12 및 도 13의 각각은 도 10의 제2 공정챔버(30)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 S200단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 1의 S300단계를 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 1의 S300단계를 나타내는 순서도이다.
도 5, 도 6, 도 8, 및 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 박막 형성 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 A부분의 확대도들이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 박막 형성 장치의 평면도이다.
도 11은 도 10의 제1 공정챔버(10) 또는 제2 공정챔버(30)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 12 및 도 13의 각각은 도 10의 제2 공정챔버(30)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 박막 형성 방법을 나타내는 순서도이다. 도 2는 도 1의 S200단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다. 도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 1의 S300단계를 나타내는 순서도이다. 도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 1의 S300단계를 나타내는 순서도이다. 도 5, 도 6, 도 8, 및 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 박막 형성 방법을 나타내는 단면도들이다. 도 7a 및 도 7b는 도 6의 A부분의 확대도들이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 패턴들(110)을 포함하는 기판(100)이 제공될 수 있다(S100). 상기 기판(100)은 상기 기판(100)의 하부(100B)로부터 돌출된 상기 패턴들(110)을 포함할 수 있다. 갭 영역(120)이 상기 패턴들(110) 사이에 정의될 수 있다. 상기 기판(100)은 반도체 기판(일 예로, 실리콘 기판, 게르마늄 기판, 또는 실리콘-게르마늄 기판)을 포함할 수 있다. 상기 기판(100)은 그 표면 상에 형성된 산화막(일 예로, 실리콘 산화막)을 더 포함할 수 있다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 기판(100)의 상기 표면 상에 접착막(130)이 형성될 수 있다(S200). 상기 접착막(130)은 상기 패턴들(110)의 표면들을 컨포멀하게 덮을 수 있고, 상기 패턴들(110) 사이의 상기 기판(100)의 표면을 덮을 수 있다. 상기 접착막(130)은 상기 갭 영역(120)의 일부를 채울 수 있고, 상기 갭 영역(120)의 내면을 컨포멀하게 덮을 수 있다. 상기 접착막(130)은 유기실란 모노머를 이용하여 형성된 자기조립 단분자막일 수 있다.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 상기 접착막(130)을 형성하는 것은 제1 코팅 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제1 코팅 공정은 도 5의 상기 기판(100) 상에 상기 유기 실란 모노머를 포함하는 제1 조성물을 공급하는 것(S210), 및 도 5의 상기 기판(100) 상에 상기 제1 조성물을 코팅하는 것(S220)을 포함할 수 있다. 상기 제1 코팅 공정은 일 예로, 스핀 코팅 방법으로 수행될 수 있다.
상기 유기 실란 모노머는 화학식1 또는 화학식2로 표시될 수 있다.
[화학식1]
R-SiX3
R은 탄소수 2 내지 20의 알킬기, 또는 적어도 하나의 수소가 플루오르(F)로 치환된 탄소수 2 내지 20의 알킬기이고, X는 Cl, OCH3, 또는 OC2H5이다.
[화학식2]
(R1)3Si-NH-Si(R2)3
R1 및 R2의 각각은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.
화학식1의 R은 Si-C 결합(bond)에 의해 Si 원자에 결합될 수 있고, 화학식2의 R1 및 R2의 각각은 Si-C 결합(bond)에 의해 Si 원자에 결합될 수 있다.
상기 유기 실란 모노머는 일 예로, FTS ((tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl)trichlorosilane), DTS (Dodecyl-trichlorosilane), HTS (Hexadecyl-trichlorosilane), OTS (Octadecyltrichlorosilane), 또는 HMDS (hexamethyldisilazane)일 수 있다. 상기 제1 조성물은 용제를 더 포함할 수 있다. 상기 용제는, 일 예로, PGEE(Propylene glycol ethyl ether), PGMEA(Propylene glycol methyl ether acetate), PGME(Propylene glycol methyl ether), 톨루엔(Toluene), 헥산(Hexane), 에탄올(Ethanol), 및 탈이온수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 접착막(130)을 형성하는 것은 제1 베이크 공정을 수행하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 베이크 공정은 상기 제1 조성물이 코팅된 상기 기판(100)을 열처리하는 것(S230)을 포함할 수 있다. 상기 제1 베이크 공정에 의해 상기 제1 조성물 내 상기 유기 실란 모노머가 상기 기판(100)의 표면에 자기조립될 수 있다.
일 예로, 도 7a를 참조하면, 상기 유기 실란 모노머가 화학식1의 구조를 갖는 경우, 화학식1의 X가 상기 기판(100)의 실란올(Si-OH)과 반응할 수 있고, 화학식1의 Si원자가 Si-O 결합을 통해 상기 기판(100)의 실리콘 원자에 결합될 수 있다. 그 결과, 상기 유기 실란 모노머가 상기 기판(100)의 상기 표면에 자기조립되어 상기 접착막(130)이 형성될 수 있다. 다른 예로, 도 7b를 참조하면, 상기 유기 실란 모노머가 화학식2의 구조를 갖는 경우, 화학식2의 -NH-기가 상기 기판(100)의 실란올(Si-OH)과 반응할 수 있고, 화학식2의 Si원자가 Si-O 결합을 통해 상기 기판(100)의 실리콘 원자에 결합될 수 있다. 그 결과, 상기 유기 실란 모노머가 상기 기판(100)의 상기 표면에 자기조립되어 상기 접착막(130)이 형성될 수 있다. 상기 유기 실란 모노머의 소수성기(화학식1의 R, 및 화학식2의 R1 및 R2)는 상기 유기 실란 모노머의 자기조립을 위한 반응에 참여하지 않을 수 있다. 상기 유기 실란 모노머의 상기 소수성기(화학식1의 R, 및 화학식2의 R1 및 R2)에 의해, 상기 접착막(130)은 소수성을 가질 수 있다.
상기 제1 코팅 공정 및 상기 제1 베이크 공정은 일 예로, O2 농도 및 H2O 농도가 1ppm 이상인 대기 조건에서 수행되거나, 상압 조건에서 수행될 수 있다. . 상기 제1 베이크 공정은 일 예로, 200℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 상기 접착막(130) 상에 상기 패턴들(110) 사이의 상기 갭 영역(120)을 채우는 예비막(140)이 형성될 수 있다(S300). 상기 예비막(140)은 상기 갭 영역(120)의 잔부를 채우도록 형성될 수 있다. 상기 예비막(140)은 폴리 실란을 포함하는 유동막(flowable layer)일 수 있다.
일 예로, 도 3을 참조하면, 상기 예비막(140)을 형성하는 것은 제2 코팅 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제2 코팅 공정은, 도 6의 상기 기판(100) 상에 상기 폴리 실란을 포함하는 제2 조성물을 공급하는 것(S310), 및 도 6의 상기 기판(100) 상에 상기 제2 조성물을 코팅하는 것(S320)을 포함할 수 있다. 상기 제2 코팅 공정은 일 예로, 스핀 코팅 방법으로 수행될 수 있다.
이 경우, 상기 폴리 실란은 화학식3으로 표시될 수 있다.
[화학식3]
n은 중합도이고, 5 내지 1,000,000의 정수이다.
상기 폴리 실란은 일 예로, 폴리 하이드로실란(SinH2n+2, n는 5 내지 1,000,000의 정수)일 수 있다. 상기 폴리 실란은 일 예로, 후술될 사이클릭 실란 모노머의 링-오픈 중합(ring-opening polymerization)에 의해 획득될 수 있다. 상기 제2 조성물은 유기 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는, 일 예로, 톨루엔(Toluene), 데칼린(Decalin), 사이클로헥산(Cyclohexane), 및 사이클로옥탄(Cyclooctane) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 코팅 공정에 의해 상기 기판(100) 상에 상기 예비막(140)이 형성될 수 있다.
상기 제2 코팅 공정은 일 예로, O2 농도 및 H2O 농도가 1ppm 보다 작은 대기 조건에서 수행되거나, 0.1Torr 보다 작은 압력 조건에서 수행될 수 있다.
다른 예로, 도 4를 참조하면, 상기 예비막(140)을 형성하는 것은 제3 코팅 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제3 코팅 공정은, 도 6의 상기 기판(100) 상에 사이클릭 실란 모노머를 포함하는 소스 가스를 제공하는 것(S312), 상기 소스 가스에 자외선을 조사하거나 플라즈마를 제공하는 것(S322), 및 도 6의 상기 기판(100) 상에 상기 사이클릭 실란 모노머를 이용하여 형성된 상기 폴리 실란을 코팅하는 것(S332)을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제3 코팅 공정은 일 예로, 유동성 화학기상증착(Flowable CVD(Chemical Vapor Deposition)) 방법으로 수행될 수 있다.
상기 사이클릭 실란 모노머는 화학식4로 표시될 수 있다.
[화학식4]
SixH2x
x는 3 내지 10의 정수이다.
상기 사이클릭 실란 모노머는, 일 예로, Si5H10, Si6H12, Si7H14, 또는 Si8H16일 수 있다. 상기 소스 가스는 비활성 가스 또는 수소 가스를 더 포함할 수 있다. 상기 비활성 가스는, 일 예로, 아르곤, 헬륨, 및 질소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 사이클릭 실란 모노머는 도 6의 상기 기판(100) 상에 기체 상태로 제공될 수 있고, 상기 비활성 가스는 상기 사이클릭 실란 모노머의 운반 가스로 이용될 수 있다. 상기 사이클릭 실란 모노머가 기체 상태로 제공되기 위해, 상기 제3 코팅 공정은 일 예로, 300℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 소스 가스에 상기 자외선을 조사하거나 상기 플라즈마를 제공함으로써, 상기 사이클릭 실란 모노머의 링-오픈 중합(ring-opening polymerization)이 유도될 수 있다. 상기 사이클릭 실란 모노머의 링-오픈 중합(ring-opening polymerization)에 의해 상기 폴리 실란이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 폴리 실란은 화학식5로 표시될 수 있다
[화학식5]
m은 중합도이고 정수이다.
상기 폴리 실란은 일 예로, 폴리 하이드로실란(SimH2m+2, m은 정수)일 수 있다. 상기 폴리 실란의 중합도(m)는, 상기 폴리 실란의 녹는점이 상기 제3 코팅 공정의 공정 온도보다 낮고 상기 폴리 실란의 끓는점이 상기 제3 코팅 공정의 상기 공정 온도보다 높도록 조절될 수 있다. 이에 따라, 상기 폴리 실란은 유동성을 갖는 액상으로 형성될 수 있다. 상기 제3 코팅 공정 동안 유동성을 갖는 상기 폴리 실란이 도 6의 상기 기판(100) 상에 증착되어(즉, 유동성 화학기상증착(Flowable CVD) 방법으로 증착되어) 상기 예비막(140)이 형성될 수 있다.
상기 폴리 실란의 상기 중합도(m)는 상기 자외선의 세기 및 조사 시간, 또는 상기 플라즈마의 세기 및 제공 시간 등을 제어함으로써 조절될 수 있다. 상기 제3 코팅 공정은 일 예로, O2 농도 및 H2O 농도가 1ppm 보다 작은 대기 조건에서 수행되거나, 0.1Torr 보다 작은 압력 조건에서 수행될 수 있다.
상기 제3 코팅 공정 후 또는 상기 제3 코팅 공정 동안, 상기 예비막(140) 내에 도전형을 갖는 불순물이 첨가될 수 있다. 상기 불순물은 일 예로, 상기 예비막(140) 내에 이온 주입 방법(일 예로, 플라즈마 이온 주입 방법)으로 첨가될 수 있다. 상기 불순물은 일 예로, 인(P), 보론(B), 및 비소(As) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 상기 예비막(140)을 열처리하여 박막(142)이 형성될 수 있다(S400). 상기 박막(142)을 형성하는 것은 상기 예비막(140)을 열처리하는 제2 베이크 공정(150)을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제2 베이크 공정(150)에 의해 상기 예비막(140) 내 상기 폴리 실란이 경화(densification)될 수 있다. 상기 폴리 실란이 경화(densification)되는 동안, 상기 폴리 실란으로부터 수소 또는 실란(Silane) 가스가 아웃가싱(outgassing)될 수 있고, 이로 인해 상기 예비막(140)의 수축(Shrinkage)이 발생될 수 있다. 상기 박막(142)은 상기 경화된 폴리 실란을 포함하는 실리콘막일 수 있다. 상기 박막(142)은 상기 패턴들(110) 사이의 상기 갭 영역(120)을 채울 수 있다.
상기 접착막(130)이 상기 기판(100) 상에 형성되지 않고 상기 예비막(140)이 상기 기판(100) 상에 직접 형성되는 경우, 상기 제2 베이크 공정(150)에 의해 상기 예비막(140)이 수축됨에 따라 상기 박막(142)이 상기 기판(100)으로부터 벗겨질 수 있다(이하, 벗겨짐(peel-off) 현상).
본 발명의 개념에 따르면, 상기 예비막(140)이 상기 기판(100) 상에 형성되기 전에, 상기 접착막(130)이 상기 기판(100)의 표면 상에 형성될 수 있다. 상기 접착막(130)은 소수성을 가질 수 있고, 이로 인해, 상기 접착막(130)은 상기 기판(100)과 상기 예비막(140)의 접착 촉진층으로 기능할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 베이크 공정(150)에 의해 상기 예비막(140)이 수축되더라도, 상기 박막(142)이 상기 기판(100)으로부터 벗겨지는 것(즉, 상기 벗겨짐 현상)이 최소화될 수 있다. 따라서, 결함이 최소화된 상기 박막(142)이 상기 기판(100) 상에 형성될 수 있다.
상기 예비막(140)을 열처리하는 것은, 상기 박막(142)이 요구되는 결정구조를 가지도록 상기 제2 베이크 공정(150)의 공정 온도(즉, 열처리 온도)를 조절하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제2 베이크 공정(150)이 상대적으로 낮은 온도(일 예로, 약 400℃ 미만의 온도)에서 수행되는 경우, 상기 박막(142)은 비정질 상태로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 박막(142)은 비정질 실리콘막일 수 있다. 상기 제2 베이크 공정(150)이 상대적으로 높은 온도(일 예로, 약 400℃ 이상의 온도)에서 수행되는 경우, 상기 박막(142)은 다결정 상태로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 박막(142)은 다결정 실리콘막일 수 있다.
상기 예비막(140)이, 도 4를 참조하여 설명한, 상기 제3 코팅 공정에 의해 형성되는 경우, 상기 폴리 실란의 상기 중합도(m)는, 상기 폴리 실란의 상기 끓는점이 상기 제2 베이크 공정(150)의 상기 공정 온도보다 높도록 조절될 수 있다. 상기 제2 베이크 공정(150)의 상기 공정 온도는 상기 제3 코팅 공정의 상기 공정 온도보다 높을 수 있다. 상기 폴리 실란의 상기 끓는점이 상기 제2 베이크 공정(150)의 상기 공정 온도보다 낮은 경우, 상기 제2 베이크 공정(150) 동안 상기 예비막(140) 내 상기 폴리 실란이 증발할 수 있고, 이로 인해, 상기 박막(142)을 형성하는 것이 어려울 수 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 폴리 실란의 상기 중합도(m)는, 상기 폴리 실란의 상기 끓는점이 상기 제2 베이크 공정(150)의 상기 공정 온도보다 높도록 조절될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 베이크 공정(150)의 상기 공정 온도가 400℃인 경우, 상기 폴리 실란의 상기 중합도(m)는 10 이상일 수 있다.
상기 제2 베이크 공정(150)은 일 예로, O2 농도 및 H2O 농도가 1ppm 보다 작은 대기 조건에서 수행되거나, 0.1Torr 보다 작은 압력 조건에서 수행될 수 있다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라, 상기 패턴들(110)의 피치가 감소하고 상기 패턴들(110) 사이의 상기 갭 영역(120)의 종횡비가 증가할 수 있다. 이로 인해, 상기 갭 영역(120)을 채우는 박막이 형성되는 경우, 상기 박막 내에 보이드(void)와 같은 결함이 발생될 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 상기 기판(100) 상에 상기 예비막(140)이 형성되어 상기 패턴들(110) 사이의 상기 갭 영역(120)을 채울 수 있다. 상기 예비막(140)은 유동막(flowable layer)일 수 있고, 상기 예비막(140)이 열처리되어 상기 박막(142)이 형성될 수 있다. 상기 예비막(140)의 유동성으로 인해, 상기 예비막(140)은 상기 갭 영역(120)을 용이하게 채울 수 있고, 이에 따라, 상기 박막(142) 내에 보이드와 같은 결함이 발생되는 것이 최소화될 수 있다.
더하여, 상기 예비막(140)이 상기 기판(100) 상에 형성되기 전에, 상기 접착막(130)이 상기 기판(100)의 표면 상에 형성될 수 있다. 상기 접착막(130)은 상기 기판(100)과 상기 예비막(140)의 접착 촉진층으로 기능할 수 있다. 이 경우, 상기 예비막(140)의 상기 열처리에 의해 상기 예비막(140)이 수축되더라도, 상기 박막(142)이 상기 기판(100)으로부터 벗겨지는 것(즉, 상기 벗겨짐 현상)이 최소화될 수 있다.
따라서, 상기 패턴들(110) 사이의 상기 갭 영역(120)을 채우는 상기 박막(142) 내에 결함이 발생되는 것이 최소화될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 박막 형성 장치의 평면도이다. 도 11은 도 10의 제1 공정챔버(10) 또는 제2 공정챔버(30)를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 12 및 도 13의 각각은 도 10의 제2 공정챔버(30)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 박막 형성 장치(1000)는 제1 공정챔버(10), 제1 베이크 챔버(20), 제2 공정 챔버(30), 및 제2 베이크 챔버(40)를 포함할 수 있다. 상기 제2 베이크 챔버(40)는 복수로 제공될 수 있으나, 본 발명의 개념은 이에 한정되지 않는다. 상기 박막 형성 장치(1000)는 상기 제1 공정챔버(10) 및 상기 제1 베이크 챔버(20)를 서로 연결하는 제1 버퍼 모듈(50), 상기 제2 공정 챔버(30) 및 상기 제2 베이크 챔버(40)를 서로 연결하는 제2 버퍼 모듈(60)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 버퍼 모듈(50) 및 상기 제2 버퍼 모듈(60)은 서로 연결될 수 있다. 상기 박막 형성 장치(1000)는 외부로부터 제공되는 웨이퍼를 수용하는 로드 포트 모듈(80), 및 상기 로드 포트 모듈(80)과 상기 제1 버퍼 모듈(50)을 서로 연결하는 제3 버퍼 모듈(70)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 버퍼 모듈(50)은 상기 제2 버퍼 모듈(60)과 상기 제3 버퍼 모듈(70) 사이에 개재될 수 있다. 상기 웨이퍼는 상기 로드 포트 모듈(80)을 통해 상기 박막 형성 장치(1000)의 내부로 제공될 수 있다. 상기 웨이퍼는 상기 로드 포트 모듈(80)로부터 상기 제3 버퍼 모듈(70)로 이동될 수 있고, 상기 제3 버퍼 모듈(70)로부터 상기 제1 버퍼 모듈(50)로 이동될 수 있다. 상기 웨이퍼는 상기 제1 버퍼 모듈(50)을 통해 상기 제1 공정챔버(10) 또는 상기 제1 베이크 챔버(20) 내부로 제공될 수 있다. 상기 웨이퍼는 상기 제1 버퍼 모듈(50)로부터 상기 제2 버퍼 모듈(60)로 이동될 수 있고, 상기 제2 버퍼 모듈(60)을 통해 상기 제2 공정챔버(30) 또는 상기 제2 베이크 챔버(40) 내부로 제공될 수 있다. 상기 웨이퍼는 상기 제2 버퍼 모듈(60), 상기 제1 버퍼 모듈(50), 및 상기 제3 버퍼 모듈(70)을 거쳐 상기 로드 포트 모듈(80)로 이동될 수 있고, 상기 로드 포트 모듈(80)로부터 상기 박막 형성 장치(1000)의 외부로 내보내질 수 있다. 이하에서, 상기 웨이퍼는 기판으로 지칭될 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 제1 공정챔버(10)는 그 내부에 제공되고 기판(100)을 로드하기 위한 기판 홀더(330)를 포함할 수 있다. 상기 기판 홀더(330)는 상기 기판(100)이 로드되는 스테이지(320) 및 상기 스테이지(320)를 지지하는 지지체(310)를 포함할 수 있다. 상기 지지체(310)는 상기 스테이지(320)를 회전시킬 수 있다. 공급 라인(350)이 상기 제1 공정챔버(10)에 결합될 수 있고, 상기 제1 공정챔버(10)의 외부에 제공되는 공급 탱크(340)에 연결될 수 있다.
상기 제1 공정챔버(10) 및 상기 제1 베이크 챔버(20)는, 도 1 및 도 6을 참조하여 설명한, 상기 접착막(130)의 형성을 위해 사용될 수 있다. 먼저, 도 5의 상기 기판(100)이 상기 로드 포트 모듈(80)을 통해 상기 박막 형성 장치(1000)의 내부로 제공될 수 있다. 도 5의 상기 기판(100)은 상기 제3 버퍼 모듈(70) 및 상기 제1 버퍼 모듈(50)을 거쳐 상기 제1 공정챔버(10) 내부로 제공될 수 있다. 도 5의 상기 기판(100)은 상기 스테이지(320) 상에 로드될 수 있다. 도 2를 참조하여 설명한 상기 제1 코팅 공정이 상기 제1 공정챔버(10) 내에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 도 5의 상기 기판(100) 상에 상기 유기 실란 모노머를 포함하는 상기 제1 조성물(CP1)이 공급될 수 있다. 상기 제1 조성물(CP1)은 상기 공급 탱크(340) 내에 수용될 수 있고, 상기 공급 라인(350)을 통해 상기 기판(100) 상에 제공될 수 있다. 상기 제1 조성물(CP1)이 상기 기판(100) 상에 스핀 코팅될 수 있다. 상기 제1 조성물(CP1)이 코팅된 상기 기판(100)은 상기 제1 버퍼 모듈(50)을 거쳐 상기 제1 베이크 챔버(20) 내부로 제공될 수 있다. 상기 제1 조성물(CP1)이 코팅된 상기 기판(100)을 열처리하는 상기 제1 베이크 공정이 상기 제1 베이크 챔버(20) 내에서 수행될 수 있다. 상기 제1 베이크 공정은 일 예로, 200℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제1 베이크 공정에 의해 상기 제1 조성물 내 상기 유기 실란 모노머가 상기 기판(100)의 표면에 자기조립될 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(100) 상에 상기 접착막(130)이 형성될 수 있다. 상기 제1 코팅 공정 및 상기 제1 베이크 공정은 일 예로, O2 농도 및 H2O 농도가 1ppm 이상인 대기 조건에서 수행되거나, 상압 조건에서 수행될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 제2 공정챔버(30)는 상기 제1 공정챔버(10)와 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다. 상기 제2 공정챔버(30)는 그 내부에 제공되고 상기 기판(100)을 로드하기 위한 기판 홀더(332)를 포함할 수 있다. 상기 기판 홀더(332)는 상기 기판(100)이 로드되는 스테이지(322) 및 상기 스테이지(322)를 지지하는 지지체(312)를 포함할 수 있다. 상기 지지체(312)는 상기 스테이지(322)를 회전시킬 수 있다. 공급 라인(352)이 상기 제2 공정챔버(30)에 결합될 수 있고, 상기 제2 공정챔버(30)의 외부에 제공되는 공급 탱크(342)에 연결될 수 있다.
상기 제2 공정챔버(30)는, 도 1 및 도 8을 참조하여 설명한, 상기 예비막(140)의 형성을 위해 사용될 수 있다. 먼저, 도 6의 상기 기판(100)이 상기 제1 버퍼 모듈(50) 및 상기 제2 버퍼 모듈(70)을 거쳐 상기 제2 공정챔버(30) 내부로 제공될 수 있다. 도 6의 상기 기판(100)은 상기 스테이지(322) 상에 로드될 수 있다. 도 3을 참조하여 설명한 상기 제2 코팅 공정이 상기 제2 공정챔버(30) 내에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 도 6의 상기 기판(100) 상에 상기 폴리 실란을 포함하는 상기 제2 조성물(CP2)이 공급될 수 있다. 상기 제2 조성물(CP2)은 상기 공급 탱크(342) 내에 수용될 수 있고, 상기 공급 라인(352)을 통해 상기 기판(100) 상에 제공될 수 있다. 상기 제2 조성물(CP2)이 상기 기판(100) 상에 스핀 코팅될 수 있다. 상기 제2 코팅 공정에 의해 상기 기판(100) 상에 상기 예비막(140)이 형성될 수 있다. 상기 제2 코팅 공정은 일 예로, O2 농도 및 H2O 농도가 1ppm 보다 작은 대기 조건에서 수행되거나, 0.1Torr 보다 작은 압력 조건에서 수행될 수 있다.
다른 실시예들에 따르면, 도 10, 도 12, 및 도 13을 참조하면, 상기 제2 공정챔버(30)는 상기 제1 공정챔버(10)와 다르게 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 공정챔버(30)는 그 내부에 제공되고 기판(100)을 로드하기 위한 기판 홀더(430)를 포함할 수 있다. 상기 기판 홀더(430)는 상기 기판(100)이 로드되는 스테이지(420) 및 상기 스테이지(420)를 지지하는 지지체(410)를 포함할 수 있다. 상기 기판 홀더(430)는 히터(440)에 연결될 수 있으나, 상기 히터(440)는 생략될 수도 있다. 공급 라인(450)이 상기 제2 공정챔버(30)에 결합될 수 있고, 상기 제2 공정챔버(30)의 외부에 제공되는 복수의 공급 탱크들(460, 462, 464)에 연결될 수 있다. 상기 공급 라인(450)은 상기 복수의 공급 탱크들(460, 462, 464)에 각각 연결되는 서브 공급 라인들(450a, 450b, 450c)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 공급 탱크들(460, 462, 464) 중 하나에 연결된 서브 공급 라인(450a)은 기화기(470)에 연결될 수 있다. 배출 라인(482)이 상기 제2 공정챔버(30)에 결합될 수 있고, 상기 제2 공정챔버(30)의 외부에 제공되는 펌프(445)에 연결될 수 있다. 상기 펌프(445)는 상기 제2 공정챔버(30) 내부의 압력을 조절할 수 있다.
일 예로, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제2 공정챔버(30)의 상부(30U)는 투명할 수 있다. 상기 제2 공정챔버(30)의 상기 상부(30U) 상에 램프 어레이(490)가 제공될 수 있다. 상기 램프 어레이(490)는 자외선 램프 어레이일 수 있다. 상기 램프 어레이(490)로부터 발광된 광(L, 일 예로, 자외선)은, 상기 제2 공정챔버(30)의 상기 상부(30U)를 통해 상기 제2 공정챔버(30) 내부로 조사될 수 있다.
다른 예로, 도 13에 도시된 바와 같이, 추가적인 공급라인(484)이 상기 2 공정챔버(30)에 결합될 수 있고, 상기 제2 공정챔버(30)의 외부에 제공되는 플라즈마 발생기(530)에 연결될 수 있다. 상기 플라즈마 발생기(530)로부터 발생된 플라즈마(P)는 상기 추가적인 공급라인(484)를 통해 상기 제2 공정챔버(30) 내부로 제공될 수 있다. 상기 플라즈마(P)는 비활성 이온(일 예로, 아르곤 이온)을 포함할 수 있다.
상기 제2 공정챔버(30)는, 도 1 및 도 8을 참조하여 설명한, 상기 예비막(140)의 형성을 위해 사용될 수 있다. 먼저, 도 6의 상기 기판(100)이 상기 제1 버퍼 모듈(50) 및 상기 제2 버퍼 모듈(70)을 거쳐 상기 제2 공정챔버(30) 내부로 제공될 수 있다. 도 6의 상기 기판(100)은 상기 스테이지(420) 상에 로드될 수 있다. 도 4를 참조하여 설명한 상기 제3 코팅 공정이 상기 제2 공정챔버(30) 내에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 도 6의 상기 기판(100) 상에 상기 사이클릭 실란 모노머를 포함하는 상기 소스 가스(500S)가 제공될 수 있다. 상기 소스 가스(500S)는 상기 비활성 가스 또는 상기 수소 가스를 더 포함할 수 있다. 상기 사이클릭 실란 모노머는 상기 복수의 공급 탱크들(460, 462, 464) 중 제1 공급 탱크(460)에 수용될 수 있다. 상기 비활성 가스 또는 상기 수소 가스는 상기 복수의 공급 탱크들(460, 462, 464) 중 제2 공급 탱크(462)에 수용될 수 있다. 상기 비활성 가스 또는 상기 수소 가스는 상기 사이클릭 실란 모노머의 운반 가스로 이용될 수 있다. 추가적인 비활성 가스(500D)가 상기 사이클릭 실란 모노머의 운반을 위해 상기 제1 공급탱크(460) 내로 제공될 수 있다. 상기 사이클릭 실란 모노머는 상기 기화기(470)에 의해 기체 상태로 전이될 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 가스(500S)는 기체 상태의 상기 사이클릭 실란 모노머를 포함할 수 있다. 상기 소스 가스(500S)는 상기 공급 라인(450)을 통해 상기 제2 공정챔버(30) 내부로 제공될 수 있다. 상기 사이클릭 실란 모노머가 상기 제2 공정챔버(30) 내에 요구되는 양으로 제공되도록, 상기 소스 가스(500S)의 일부는 상기 배출 라인(482)을 통해 상기 제2 공정챔버(30)로부터 퍼지(purge)될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 램프 어레이(490)로부터 발광된 상기 광(L, 일 예로, 자외선)이 상기 제2 공정챔버(30) 내부로 조사되거나, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 발생기(530)로부터 발생된 상기 플라즈마(P)가 상기 제2 공정챔버(30) 내부로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 사이클릭 실란 모노머의 링-오픈 중합(ring-opening polymerization)이 유도될 수 있다. 상기 사이클릭 실란 모노머의 링-오픈 중합(ring-opening polymerization)에 의해 상기 폴리 실란(510)이 형성될 수 있다. 상기 광(L)의 세기 및 조사 시간, 또는 상기 플라즈마(P)의 세기 및 제공 시간 등을 제어함으로써 상기 폴리 실란(510)의 중합도가 조절될 수 있다. 상기 폴리 실란(510)의 상기 중합도는 상기 폴리 실란(510)이 유동성을 갖는 액상이 되도록 조절될 수 있다. 유동성을 갖는 상기 폴리 실란(510)은 상기 기판(100) 상에 코팅(coating)될 수 있다. 상기 제3 코팅 공정에 의해 상기 기판(100) 상에 상기 예비막(140)이 형성될 수 있다. 상기 제3 코팅 공정은 일 예로, O2 농도 및 H2O 농도가 1ppm 보다 작은 대기 조건에서 수행되거나, 0.1Torr 보다 작은 압력 조건에서 수행될 수 있다.
상기 제3 코팅 공정 후 또는 상기 제3 코팅 공정 동안, 상기 예비막(140) 내에 도전형을 갖는 불순물이 첨가될 수 있다. 상기 불순물을 포함하는 가스가 상기 복수의 공급 탱크들(460, 462, 464) 중 제3 공급 탱크(464)에 수용될 수 있고, 상기 공급 라인(450)을 통해 상기 제2 공정챔버(30) 내부로 제공될 수 있다. 상기 불순물은 일 예로, 상기 예비막(140) 내에 이온 주입 방법(일 예로, 플라즈마 이온 주입 방법)으로 첨가될 수 있다.
도 10을 다시 참조하면, 상기 예비막(140)이 형성된 상기 기판(100)은 상기 제2 버퍼 모듈(60)을 거쳐 상기 제2 베이크 챔버(40) 내부로 제공될 수 있다. 도 1 및 도 9를 참조하여 설명한 상기 제2 베이크 공정(150)이 상기 제2 베이크 챔버(40) 내에서 수행될 수 있다. 상기 제2 베이크 공정(150)은 상기 예비막(140)이 형성된 상기 기판(100)을 열처리하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제2 베이크 공정(150)은 일 예로, O2 농도 및 H2O 농도가 1ppm 보다 작은 대기 조건에서 수행되거나, 0.1Torr 보다 작은 압력 조건에서 수행될 수 있다. 상기 제2 베이크 공정(150)에 의해 상기 예비막(140)이 경화되어 상기 박막(142)이 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 제2 공정챔버(30)의 상기 기판 홀더(430)가 상기 히터(440)에 연결된 경우, 상기 제2 베이크 공정(150)은 상기 제2 공정챔버(30) 내에서 진행될 수도 있다.
상기 박막(142)이 형성된 상기 기판(100)은 상기 제2 버퍼 모듈(60), 상기 제1 버퍼 모듈(50), 및 상기 제3 버퍼 모듈(70)을 거쳐 상기 로드 포트 모듈(80)로 이동될 수 있고, 상기 로드 포트 모듈(80)로부터 상기 박막 형성 장치(1000)의 외부로 내보내질 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 유동성을 갖는 상기 예비막(140)이 상기 기판(100) 상에 형성되어 상기 패턴들(110) 사이의 상기 갭 영역(120)을 채울 수 있다. 상기 예비막(140)의 유동성으로 인해, 상기 예비막(140)은 상기 갭 영역(120)을 용이하게 채울 수 있고, 이에 따라, 상기 박막(142) 내에 보이드와 같은 결함이 발생되는 것이 최소화될 수 있다.
더하여, 상기 예비막(140)이 상기 기판(100) 상에 형성되기 전에, 상기 접착막(130)이 상기 기판(100)의 표면 상에 형성될 수 있다. 상기 접착막(130)은 상기 기판(100)과 상기 예비막(140)의 접착 촉진층으로 기능할 수 있다. 이 경우, 열처리에 의해 상기 예비막(140)이 수축되더라도, 상기 박막(142)이 상기 기판(100)으로부터 벗겨지는 것(즉, 상기 벗겨짐 현상)이 최소화될 수 있다.
따라서, 상기 패턴들(110) 사이의 상기 갭 영역(120)을 채우는 상기 박막(142) 내에 결함이 발생되는 것을 최소화할 수 있는 박막 형성 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
100: 기판 110: 패턴들
120: 갭 영역 130: 접착막
140: 예비막 142: 박막
120: 갭 영역 130: 접착막
140: 예비막 142: 박막
Claims (20)
- 패턴들을 포함하는 기판을 제공하는 것;
상기 기판 상에 상기 패턴들 사이의 갭 영역의 내면을 덮는 접착막을 형성하는 것;
상기 접착막 상에 상기 갭 영역을 채우는 예비막을 형성하는 것; 및
상기 예비막을 열처리하여 박막을 형성하는 것을 포함하되,
상기 접착막은 유기 실란 모노머를 이용하여 형성된 자기조립 단분자막이고,
상기 예비막은 폴리 실란을 포함하는 유동막이고,
상기 접착막을 형성하는 것은:
상기 기판 상에 상기 유기 실란 모노머를 포함하는 제1 조성물을 코팅하는 것; 및
상기 제1 조성물이 코팅된 상기 기판을 열처리하는 것을 포함하되,
상기 유기 실란 모노머는 화학식1 또는 화학식2로 표시되는 박막 형성 방법.
[화학식1]
R-SiX3
R은 탄소수 2 내지 20의 알킬기, 또는 적어도 하나의 수소가 플루오르(F)로 치환된 탄소수 2 내지 20의 알킬기이고, X는 Cl, OCH3, 또는 OC2H5이고,
[화학식2]
(R1)3Si-NH-Si(R2)3
R1 및 R2의 각각은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 접착막 내 실리콘(Si) 원자는 Si-O 결합을 통해 상기 기판 내 실리콘(Si) 원자에 결합되는 박막 형성 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 접착막은 소수성을 갖는 박막 형성 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 예비막을 형성하는 것은, 상기 기판 상에 상기 폴리 실란을 포함하는 제2 조성물을 코팅하는 것을 포함하되,
상기 폴리 실란은 화학식3으로 표시되는 박막 형성 방법.
[화학식3]
n은 중합도이고, 5 내지 1,000,000의 정수이다. - 청구항 5에 있어서,
상기 제2 조성물은 유기 용매를 더 포함하는 박막 형성 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 유기 용매는 톨루엔(Toluene), 데칼린(Decalin), 사이클로헥산(Cyclohexane), 및 사이클로옥탄(Cyclooctane) 중 적어도 하나를 포함하는 박막 형성 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 예비막을 형성하는 것은:
상기 기판 상에 사이클릭 실란 모노머를 포함하는 소스 가스를 제공하는 것;
상기 소스 가스에 자외선을 조사하거나 플라즈마를 제공하여 상기 폴리 실란을 형성하는 것; 및
상기 기판 상에 상기 폴리 실란을 코팅하는 것을 포함하되,
상기 폴리 실란은 상기 사이클릭 실란 모노머의 링-오픈 중합(ring-opening polymerization)에 의해 형성되는 박막 형성 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 사이클릭 실란 모노머는 화학식4로 표시되는 박막 형성 방법.
[화학식4]
SixH2x
x는 5 내지 10의 정수이다. - 청구항 8에 있어서,
상기 소스 가스는 비활성 가스를 더 포함하고,
상기 소스 가스는 기체 상태의 상기 사이클릭 실란 모노머를 포함하는 박막 형성 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 폴리 실란은 화학식5로 표시되고,
[화학식5]
m은 중합도이고 정수이고,
상기 예비막을 형성하는 것은 제1 공정 온도에서 수행되되,
상기 폴리 실란의 상기 중합도(m)는, 상기 폴리 실란의 녹는점이 상기 제1 공정 온도보다 낮고 상기 폴리 실란의 끓는점이 상기 제1 공정 온도보다 높도록 조절되는 박막 형성 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 예비막을 열처리하는 것은 제2 공정 온도에서 수행되되,
상기 폴리 실란의 상기 중합도(m)는, 상기 폴리 실란의 끓는점이 상기 제2 공정 온도보다 높도록 조절되는 박막 형성 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 폴리 실란은 유동성을 갖는 액상으로 형성되는 박막 형성 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 예비막을 열처리하는 것은, 상기 박막이 요구되는 결정구조를 가지도록 열처리 온도를 조절하는 것을 포함하는 박막 형성 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 예비막 내에 도전형을 갖는 불순물을 주입하는 것을 더 포함하되,
상기 불순물을 주입하는 것은, 상기 예비막이 형성되는 동안 수행되는 박막 형성 방법. - 기판 상에 접착막을 형성하는 것;
상기 접착막 상에 예비막을 형성하는 것; 및
상기 예비막을 열처리하여 실리콘 막을 형성하는 것을 포함하되,
상기 접착막은 유기 실란 모노머를 이용하여 형성된 단분자막이고,
상기 예비막은 폴리 실란을 포함하는 유동막이고,
상기 접착막을 형성하는 것은:
상기 기판 상에 상기 유기 실란 모노머를 포함하는 제1 조성물을 코팅하는 것; 및
상기 제1 조성물이 코팅된 상기 기판을 열처리하는 것을 포함하되,
상기 유기 실란 모노머는 화학식1 또는 화학식2로 표시되는 박막 형성 방법.
[화학식1]
R-SiX3
R은 탄소수 2 내지 20의 알킬기, 또는 적어도 하나의 수소가 플루오르(F)로 치환된 탄소수 2 내지 20의 알킬기이고, X는 Cl, OCH3, 또는 OC2H5이고,
[화학식2]
(R1)3Si-NH-Si(R2)3
R1 및 R2의 각각은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다. - 삭제
- 청구항 16에 있어서,
상기 예비막을 형성하는 것은, 상기 기판 상에 상기 폴리 실란을 포함하는 제2 조성물을 스핀 코팅하는 것을 포함하되,
상기 폴리 실란은 화학식3으로 표시되는 박막 형성 방법.
[화학식3]
n은 중합도이고, 5 내지 1,000,000의 정수이다. - 청구항 16에 있어서,
상기 예비막을 형성하는 것은:
상기 기판 상에 기체 상태의 사이클릭 실란 모노머를 제공하는 것;
상기 사이클릭 실란 모노머에 자외선을 조사하거나 플라즈마를 제공하여 상기 폴리 실란을 형성하는 것; 및
상기 기판 상에 상기 폴리 실란을 코팅하는 것을 포함하되,
상기 폴리 실란은 상기 사이클릭 실란 모노머의 링-오픈 중합(ring-opening polymerization)에 의해 형성되는 박막 형성 방법. - 청구항 19에 있어서,
상기 사이클릭 실란 모노머는 화학식4로 표시되고,
[화학식4]
SixH2x
x는 5 내지 10의 정수이고,
상기 폴리 실란은 화학식5로 표시되고,
[화학식5]
m은 중합도이고 정수이고,
상기 예비막을 형성하는 것은 제1 공정 온도에서 수행되되,
상기 폴리 실란의 상기 중합도(m)는, 상기 폴리 실란의 녹는점이 상기 제1 공정 온도보다 낮고 상기 폴리 실란의 끓는점이 상기 제1 공정 온도보다 높도록 조절되는 박막 형성 방법.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/164,953 US10607832B2 (en) | 2018-01-15 | 2018-10-19 | Method and apparatus for forming a thin layer |
CN201811503187.1A CN110047732B (zh) | 2018-01-15 | 2018-12-10 | 用于形成薄层的方法和设备 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20180004967 | 2018-01-15 | ||
KR1020180004967 | 2018-01-15 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190087251A KR20190087251A (ko) | 2019-07-24 |
KR102609357B1 true KR102609357B1 (ko) | 2023-12-06 |
Family
ID=67481112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180043819A KR102609357B1 (ko) | 2018-01-15 | 2018-04-16 | 박막 형성 방법 및 박막 형성 장치 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102609357B1 (ko) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010005546A1 (en) | 1998-02-11 | 2001-06-28 | Applied Materials, Inc. | Plasma processes for depositing low dielectric constant films |
US20060251795A1 (en) * | 2005-05-05 | 2006-11-09 | Boris Kobrin | Controlled vapor deposition of biocompatible coatings for medical devices |
WO2016187186A1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-11-24 | Corning Incorporated | Articles and methods for bonding sheets with carriers |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR0183886B1 (ko) * | 1996-06-17 | 1999-04-15 | 김광호 | 반도체장치의 트렌치 소자분리 방법 |
EP1607493B1 (en) * | 1998-02-11 | 2008-12-10 | Applied Materials, Inc. | Plasma processes for depositing low dielectric constant films |
US7541297B2 (en) * | 2007-10-22 | 2009-06-02 | Applied Materials, Inc. | Method and system for improving dielectric film quality for void free gap fill |
KR101114293B1 (ko) * | 2008-03-28 | 2012-03-05 | 성균관대학교산학협력단 | 실리콘 박막 형성 방법 |
JP5829196B2 (ja) * | 2011-10-28 | 2015-12-09 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン酸化物膜の成膜方法 |
-
2018
- 2018-04-16 KR KR1020180043819A patent/KR102609357B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010005546A1 (en) | 1998-02-11 | 2001-06-28 | Applied Materials, Inc. | Plasma processes for depositing low dielectric constant films |
US20060251795A1 (en) * | 2005-05-05 | 2006-11-09 | Boris Kobrin | Controlled vapor deposition of biocompatible coatings for medical devices |
WO2016187186A1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-11-24 | Corning Incorporated | Articles and methods for bonding sheets with carriers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20190087251A (ko) | 2019-07-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6589889B2 (en) | Contact planarization using nanoporous silica materials | |
CN103999198B (zh) | 半导体器件的制造方法、半导体器件的制造装置及记录介质 | |
JP4723565B2 (ja) | 低誘電率ナノ細孔性膜の多段階硬化 | |
US20110151142A1 (en) | Pecvd multi-step processing with continuous plasma | |
US20020160626A1 (en) | Siloxan polymer film on semiconductor substrate | |
US20050227502A1 (en) | Method for forming an ultra low dielectric film by forming an organosilicon matrix and large porogens as a template for increased porosity | |
WO2012077553A1 (ja) | ガスバリア性フィルム、ガスバリア性フィルムの製造方法及び電子デバイス | |
CN100474530C (zh) | 改性多孔质二氧化硅膜的制法、由该制法所得改性多孔质二氧化硅膜及含该膜的半导体装置 | |
US20060128167A1 (en) | Semiconductor device fabrication method | |
KR20000068308A (ko) | 반도체기판상에평탄한유전체층을침전시키는장치및방법 | |
US10325780B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
KR20010020287A (ko) | 나노다공성 실리카 박막의 향상된 제조공정 | |
JPH09502301A (ja) | 半導体ウエハーを処理する方法 | |
KR20090060129A (ko) | 이머전 리소그라피에서 패턴 붕괴를 방지하기 위한 플라즈마 표면처리 | |
JP2019075579A (ja) | 半導体装置の製造方法、真空処理装置及び基板処理装置 | |
US20060128166A1 (en) | Semiconductor device fabrication method | |
WO2014137609A1 (en) | Controlled air gap formation | |
TW201448036A (zh) | 改良低k介電膜之機械強度及生產量之uv硬化製程 | |
KR102609357B1 (ko) | 박막 형성 방법 및 박막 형성 장치 | |
US10607832B2 (en) | Method and apparatus for forming a thin layer | |
KR20160106751A (ko) | 경도 및 모듈러스를 증가시키기 위한 저 k 막들의 탄소 이산화물 및 탄소 일산화물 매개성 경화 | |
US6914011B2 (en) | Film deposition system and method of fabricating semiconductor device employing the film deposition system | |
KR101491762B1 (ko) | 박막 증착 장치 및 방법 | |
US20100087062A1 (en) | High temperature bd development for memory applications | |
CN114078950B (zh) | 半导体元件及其制备方法 |
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 |