KR19980064145A - 씨브이디성막방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 예를 들면 Ti막 또는 TiN막 등의 금속박막을 씨브이디로 기판상에 형성하는 씨브이디성막방법에 관한 것으로서,
실리콘웨이퍼를 챔버내의 가열체를 구비한 서셉터에 지지시키는 공정과, 상기 챔버내를 감압하는 공정과,
감압된 챔버내에 어닐용가스를 공급하고 챔버내로부터 가스를 배출하여 챔버내를 소정의 압력으로 유지하면서 상기 가열체에 의해 실리콘웨이퍼를 가열하고 이 피처리기판을 어닐하는 프리어닐공정과, 이 프리어닐공정에 계속하여 챔버내에 처리가스를 공급하고 챔버내로부터 가스를 배출하여 챔버내를 상기 소정의 압력과 실질적으로 같은 압력을 유지하면서 상기 가열체에 의해 실리콘웨이퍼를 가열하고 이 실리콘웨이퍼상에 금속막을 씨브이디에 의해 형성하는 성막공정과, 이 성막공정에 계속하여 처리가스의 공급을 정지하는 동시에 어닐용가스를 챔버내에 공급하고 챔버내로부터 가스를 배출하여 상기 소정의 압력과 실질적으로 같은 압력하에서 가열체에 의해 실리콘웨이퍼를 가열하고 이 실리콘웨이퍼를 어닐하는 에프터어닐공정을 구비하며 또 상기 금속막은 질화티탄막, 티탄막, 또는 알루미늄막인 것을 특징으로 한다.

Description

씨브이디성막방법
본 발명은 예를 들면 Ti막 또는 TiN막 등의 금속박막을 씨브이디로 기판상에 형성하는 씨브이디성막방법에 관한 것이다.
반도체디바이스에 있어서는 금속배선층, 아래층의 디바이스와 위층의 배선층의 접속부인 콘택트홀, 상하의 배선층끼리의 접속부인 비어 홀 등의 층간의 전기적 접속을 위한 메움층 및 메움층형성에 앞서서 확산방지를 위해 형성된다. Ti(티탄)막 및 TiN(질화티탄)의 2층구조의 배리어층 등 금속계의 박막이 이용되고 있다.
이와 같은 금속계의 박막은 물리적 증착(PVD)을 이용하여 성막되고 있었지만 최근과 같이 디바이스의 미세화 및 고집적화가 특히 요구되고, 디자인룰이 엄격해져 그에 동반하여 선폭이나 홀의 개구직경이 한층 작아지고 게다가 고애스펙트비화됨에 따라 특히 배리어층을 구성하는 Ti막이나 TiN막에 있어서는 PVD막으로는 홀바닥에 성막하는 것이 곤란해졌다.
그래서 최근에는 배리어층을 구성하는 Ti막 및 TiN막을 보다 양질의 막을 형성하는 것을 기대할 수 있는 화학적 증착(씨브이디)으로 성막하는 것이 실시된다. 그리고 씨브이디에 의해 Ti막을 성막하는 경우에는 반응가스로서 TiCl4(사염화티탄) 및 H2(수소)가 이용되고, TiN막을 성막하는 경우에는 반응가스로서 TiCl4와 NH3(암모니아)가스 또는 MMH(모노메틸히드라진)가스가 일반적으로 이용되고 있다.
씨브이디에 의해 상기와 같은 박막을 반도체웨이퍼상에 직접적 또는 간접적으로 형성하는 경우 종래의 방법에서는 형성된 막에 높은 스트레스가 생기고 이 스트레스에 기인하여 성막후의 반도체웨이퍼에 결정결함이나 휘어짐이 생겨 버린다. 웨이퍼에 휘어짐이 생기면 막에 크랙이 발생하거나 포토리소그래피공정에 있어서 중앙부와 주변부에서 노광장치의 초점 심도가 다른 등의 문제가 생긴다. 막에 크랙이 생긴 경우에는 도통불량이 생기거나 바탕재의 막을 오버에칭하는 등의 불합리가 생긴다.
본 발명은 성막된 막에 생기는 스트레스가 작은 씨브이디성막방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일반적으로 성막시의 피처리기판이나 웨이퍼의 가열은 기판재치대인 서셉터안의 히터에 의해 실시되고 있기 때문에 막의 형성공정중 및 이 공정의 전후에서 챔버내의 압력이 변동하면 그에 동반하여 챔버내의 기체의 밀도가 변화하므로 서셉터로부터 기판으로 공급되는 열량이 변화하고 이 결과 기판온도가 압력변동에 따라 변동한다. 이 경우에 일반적으로는 기판과 이 위에 형성된 막은 열팽창계수의 차가 존재하기 때문에 상기 압력변동에 동반하는 온도변동에 의해 막에 스트레스가 생기는 것이 본 발명자들에게 인식되었다. 특히 기판이 Si로 형성되고 박막이 Ti막, TiN막과 같은 금속계의 막인 경우에는 기판과 막의 사이의 열팽창계수가 크게 다르고 매우 큰 스트레스가 생기는 것이 발견되었다.
그래서 본 발명의 제 1 양태에 있어서의 씨브이디성막방법은 피처리기판을 챔버내의 가열체를 구비한 서셉터에 지지시키는 공정과,
챔버내에 처리가스를 공급하고 챔버내로부터 가스를 배출하여 챔버내를 소정의 압력으로 유지하면서 상기 가열체에 의해 피처리기판을 가열하고 이 피처리기판상에 막을 씨브이디에 의해 형성하는 성막공정과,
상기 성막공정의 전과 후의 적어도 한쪽에서 성막공정에 계속하고, 상기 소정의 압력과 실질적으로 같은 압력하에서 가열체에 의해 피처리기판을 가열하고 이 피처리기판을 어닐하는 어닐공정을 구비한다.
이 방법에 의하면 압력변동에 동반하는 온도변동이 억제되고 성막된 박막의 스트레스를 두드러지게 작게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관련되는 씨브이디성막방법을 실시하기 위한 TiN성막장치
를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 관련되는 방법에 있어서의 각 공정과 챔버내
압력의 관계를 나타내는 도면.
도 3은 종래의 방법에 있어서의 각 공정과 챔버내 압력의 관계를 나타내는
도면 .
도 4는 종래의 제조방법에 따라 챔버내 압력을 변동시켰을 때의 기판의 온도
변동을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따라 성막한 경우와 종래의 방법으로 성막한 경우에 있어
서의 TiN막의 막두께와 막의 스트레스의 관계를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따라 성막한 경우와 종래의 방법으로 성막한 경우에 있어
서의 TiN막의 막두께와 TiN성막후의 웨이퍼의 휘어짐량의 관계를 나
타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따라서 성막한 경우와 종래의 방법으로 성막한 경우에 있
어서의 TiN막의 막두께와 비저항값의 관계를 나타내는 도면.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 챔버 1a : 천정벽
1b : 바닥벽 2 : 서셉터
3 : 지지부재 3a : 투과구멍
4 : 가이드링 5 : 히터
6 : 전원 7 : 콘트롤러
8 : 배기관 9 : 진공펌프
10 : 샤워헤드 10a, 10b : 가스토출구멍
18 : MMH가스원 19 : NH3가스원
20 : N2가스원 21 : TiCl4가스원
22 : ClF3가스원 27 : 매스프로콘트롤러
30 : 압력제어밸브 31 : 압력콘트롤러
32 : 압력전송기 W : 반도체웨이퍼
이하에 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관련되는 반도체의 제조방법에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 관련되는 씨브이디성막방법을 실시하기 위한 TiN성막장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 이 성막장치는 기밀하게 구성되며 알루미늄 등의 내열성이 우수한 금속으로 이루어지는 대략 원통상의 챔버(1)를 갖고 있고 그 중에는 피처리체인 반도체웨이퍼, 예를 들면 실리콘웨이퍼(W)를 위에 수평으로 지지하기 위한 서셉터(2)가 원통상의 지지부재(3)에 의해 지지된 상태로 배치되어 있다. 이 지지부재(3)에는 이들의 내측과 외측의 연통을 완수하도록 복수의 투과구멍(3a)이 형성되어 있다. 서셉터(2)의 상면 외부틀부에는 반도체웨이퍼(W)를 가이드하도록 둘러싸는 가이드링(4)이 설치되어 있다. 서셉터(2)는 알루미늄 등의 열전도성이 좋은 재료로 형성되어 있고 속에는 히터(5)가 메워져 있다. 이 히터(5)는 장치의 밖에 설치된 전원(6)으로부터 급전됨으로써 서셉터(2)를 통해서 피처리체인 반도체웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열한다. 전원(6)에는 콘트롤러(7)가 접속되어 있고 이에 의해 도시하지 않은 온도센서의 신호에 따라 히터(5)의 출력이 제어된다.
반도체웨이퍼(W)는 서셉터(2)상에 단순히 재치되는 이외에 알고 있는 수단, 예를 들면 메커니컬클램프, 정전흡착, 진공흡착에 의해 서셉터에 지지될 수 있다.
상기 챔버(1)의 상단은 개구하고 있고 이 상단에는 이 개구를 폐색가능한 천정벽(1a)이 회전운동 또는 착탈가능하게 설치되어 있다. 이 천정벽(1a)의 내면에는 샤워헤드(10)가 챔버(1)내에 위치하도록 설치되어 있다. 이 샤워헤드에는 다수의 가스토출구멍(10a 및 10b)이 원형의 샤워헤드의 직경방향으로 번갈아 형성되어 있다. 제 1 그룹의 가스토출구멍(10a)은 헤드(10)내에 형성된 동심의 복수(이 예에서는 3개)의 원환상의 채널에는 서로 둘레방향으로 소정 간격을 갖고 접속되어 있다. 이들 원환상의 채널에는 TiCl4가스원(21)이 주배관(13) 및 그곳으로부터 분기한 3개의 가지배관(11)을 통해서 각각 접속되어 있다. 제 2 그룹의 가스토출구멍(10b)은 헤드(10)내에 형성된 2개의 빈방에 접속되어 있다. 이들 빈방에는 NH3가스원(19)이 주배관(14) 및 그곳으로부터 분기한 2개의 가지배관(12)을 통해서 접속되어 있다. 이와 같은 배치의 가스토출구멍(10a, 10b)을 구비한 샤워헤드(10)는 매트릭스타입이고 반응가스인 TiCl4가스 및 NH3가스가 번갈아 형성된 다른 토출구멍으로부터 토출하고 토출후에 혼합되는 포스트믹스방식이 채용되고 있다. 그러나 본 발명의 가스공급수단은 이와 같은 구성의 샤워헤드에 한정되는 것은 없으며 챔버(1)내에 처리가스를 도입할 수 있으면 이 분야에서 알려져 있는 어떠한 구성의 것이어도 좋다.
상기 주배관(13)에는 클리닝가스인 ClF3가스원(22)에 접속되어 ON·OFF밸브(23)를 구비한 주배관(15)이 접속되어 있고, 이 밸브(23)를 여는 것에 의해 상기 가지배관(11) 및 토출구멍(10a)을 통해서 클리닝가스인 ClF3가스가 챔버(1)내에 공급될 수 있다. 상기 주배관(14)에는 N2가스원(20)에 접속되어 ON·OFF밸브(24)를 구비한 배관(16)이 접속되어 있고, 밸브(24)를 여는 것에 의해 상기 가지배관(12) 및 토출구멍(10b)을 통해서 N2가스가 챔버(1)내에 공급될 수 있다. 이 N2가스의 배관(16)은 ON·OFF밸브(25)를 통해서 상기 주배관(13)에도 접속되어 있다. 상기 주배관(14)에는 MMH가스원(18)으로부터 연장되는 배관(17)이 접속되어 있고 주배관(14) 및 가지배관(12)을 통해서 가스토출구멍(10b)으로부터 챔버(1)내에 MMH가스도 공급가능하게 되어 있다. 각각 가스원(18∼22)으로부터의 배관에는 모두 밸브(26) 및 매스프로콘트롤러(27)가 설치되어 있다.
상기 챔버(1)의 바닥벽(1b)에는 배기관(8)이 접속되어 있고 이 배기관에는 압력제어밸브(30)를 통해서 진공펌프(9)가 접속되어 있다. 또 이 밸브(30)에는 압력콘트롤러(31)를 통해서 압력전송기(32)에 접속되어 있다. 이 압력전송기는 챔버(1)내의 압력을 검지하고 이 검지신호를 압력콘트롤러(31)로 보낸다. 이 콘트롤러(31)는 수령한 신호에 기초하여 밸브(30)를 제어하고 진공펌프(9)에 의한 챔버내의 배기량을 제어한다.
이와 같은 장치에 의해 TiN막을 성막하는 데에는 우선 챔버(1)내에 반도체웨이퍼(W)를 장입하고 히터(5)에 의해 웨이퍼(W)를 예를 들면 450∼600℃의 온도로 가열하면서 진공펌프(9)에 의해 진공당김하여 고진공상태로 하고 계속해서 N2가스 및 NH3가스를 소정의 유량비, 예를 들면 N2가스: 50∼500SCCM, NH3가스: 200∼400SCCM으로 챔버(1)내에 도입하여 챔버(1)내의 압력을 예를 들면 약 0. 3Torr로 유지하여 프리어닐을 실시한다. 다음으로 챔버(1)내에 N2가스 및 NH3가스의 공급을 유지하면서 TiCl4가스를 예를 들면 5∼20SCCM의 유량으로 챔버(1)내에 흐르게 하여 5∼20초간 정도 프리플로우하고, 계속 같은 조건으로 TiN막의 성막을 소정 시간 실시한다. 이 때에 MMH가스를 NH3가스와 병용하도록 하여 공급해도 좋다. 그 후 TiCl4의 공급만을 정지하고 NH3가스분위기에서의 에프터어닐을 예를 들면 20초간 실시하고 성막을 종료한다. 또한 반도체웨이퍼(W)를 챔버(1)내에 장입하고 나서 성막종료까지의 사이 퍼지가스로서 예를 들면 N2가스를 소정량 흐르게 해두는 것이 바람직하다. 에프터어닐후 챔버(1)내를 진공당김하고 계속해서 챔버(1)를 대기개방하고 반도체웨이퍼(W)를 반출한다.
이 프리어닐공정, 프리플로우를 포함하는 성막공정 및 에프터어닐공정은 대략 일정한 압력(이 예에서는 최초로 설정된 약 0. 3Torr)으로 실시된다. 이렇게 하기 위해서는 성막을 위해 TiCl4가스로 했을 때에 이 가스의 유량에 대응하는 유량을 N2가스 또는 NH3가스의 유량으로부터 줄이하거나 배기관(8)으로부터의 배기량을 많게 할 필요가 있다. 이를 위한 각종 가스의 유량 또는 배기량의 조절은 미리 설정된 시퀀스를 따라 자동적으로 실시하도록 해도, 또 압력전송기(32)에 의해 챔버(1)의 압력을 상시 측정하여 실시하도록 해도 좋다. 성막공정에서 MMH가스를 병용하는 경우 및 에프터어닐에서 NH3가스의 공급을 정지할 경우(MMH가스를 병용하고 있을 때에는 이 가스의 공급도 정지한다)에도 똑같이 하여 챔버(1)내의 압력은 일정, 즉 약 0. 3Torr로 유지된다.
이 때의 각 공정과 챔버내 압력의 관계를 횡축에 시간, 종축에 챔버내의 압력을 취한 도 2를 나타낸다. 이 도면에 나타내는 바와 같이 이 실시형태에서는 프리퍼지공정이나 프리어닐공정, 성막공정 및 에프터퍼지공정을 연속하고, 또 0. 3Torr로 대략 일정한 압력하에서 실시하고 있다. 따라서 이들의 공정에 있어서 압력변동에 기인하는 반도체웨이퍼의 온도변동은 거의 생기지 않고 이 때문에 성막된 TiN막의 스트레스를 두드러지게 작게 할 수 있다.
종래는 도 3에 나타내는 바와 같이 단시간으로 반도체웨이퍼의 온도를 성막온도까지 상승시키기 위해 프리어닐시의 압력을 1Torr정도로 성막시의 3배 정도의 압력으로 하고, 또한 에프터어닐의 전에 진공당김을 실시하는 동시에 에프터어닐의 압력을 역시 1Torr로 높게 설정하고 있었다. 이 종래의 프로세스에 있어서는 압력변동이 매우 크기 때문에 이에 기인하여 반도체웨이퍼의 온도변동이 커진다. 이것을 측정한 결과를 횡축에 시간, 종축에 웨이퍼온도를 취한 도 4에 나타낸다. 이 도면에 나타내는 바와 같이 챔버내의 압력이 높은 프리어닐 및 에프터어닐시에는 온도가 높고 챔버내의 압력이 낮은 성막시에는 온도가 낮아지고 있으며 온도가 15℃ 정도 변동하고 있음을 알 수 있다.
반도체웨이퍼를 구성하는 Si의 열팽창계수는 2. 6×10-6/℃이고 TiN막은 열팽창계수가 7. 1×10-6/℃이기 때문에 양자간의 열팽창계수의 차는 매우 크고 따라서 상기에 서술한 바와 같은 프로세스중의 온도변동에 기인하여 TiN막에 큰 스트레스가 생긴다.
일반적으로 금속계의 재료는 Si에 비교하여 열팽창계수가 높기 때문에 양자의 열팽창계수의 차가 크고 따라서 이와 같은 온도변동에 동반하는 스트레스가 큰 경향에 있다. 예를 들면 Ti의 열팽창계수는 9. 95×10-6/℃이고 또 Al의 열팽창계수 및 W의 열팽창계수는 각각 2. 55×10-5/℃, 4. 76×10-6/℃이어서 Si의 열팽창계수보다도 훨씬 크기 때문에 이들의 막을 성막하는 때에도 역시 똑같은 문제가 생긴다.
이와 같이 상기예에서는 프리어닐공정, 성막공정 및 에프터어닐공정에서 챔버내의 압력을 대략 일정하게 하여 기판의 온도변동을 억제했지만 어느 정도의 온도차는 허용되므로 압력차도 허용폭이 존재한다. 도 4에 나타내는 바와 같이 0. 3Torr의 경우와 1Torr의 경우에서 약 15℃의 온도차가 생기는 것이므로 이로부터 개산(槪算)하면 0. 1Torr압력이 변동하면 온도는 2℃ 정도 변화하게 된다. 따라서 허용폭을 약 3℃ 정도로 하면 성막압력의 ±50%의 압력변동은 허용되게 된다.
상기에 서술한 도 2에 나타내는 본 실시형태의 제조방법 및 도 3에 나타내는 종래의 제조방법을 이용하여 실제로 여러 가지의 막두께의 TiN막을 성막하고 막중 스트레스를 측정했다. 그 때의 막두께와 막중 스트레스의 관계를 도 5에 나타낸다. 이 도면에 나타내는 바와 같이 막압력이 대략 같으면 본 발명에 기초하여 압력을 대략 일정히 함으로써 종래보다도 TiN막의 스트레스를 현저하게 저감할 수 있음이 명백해졌다.
또한 이들의 TiN막에 대해서 TiN막형성후의 웨이퍼의 휘어짐량 및 비저항값에 대해서도 측정했다. 그 때의 막두께와 TiN성막후의 웨이퍼의 휘어짐량의 어긋남의 관계를 도 6에 나타내고 막두께와 비저항값의 관계를 도 7에 나타낸다. 이들로부터 본 발명에 따라 압력을 일정하게 한 프로세스를 채용함으로써 TiN막의 형성후의 웨이퍼의 휘어짐량의 어긋남은 약간 작아지고 있으며 비저항값은 다소 높아지는 경향에 있지만 문제가 없는 레벨인 것이 확인되었다. 또한 도 5에서 도 7에서 흰 동그라미는 본 발명에 의한 막의 측정결과이고 검은 동그라미는 종래 기술에 의한 막의 측정결과를 나타낸다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 없이 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들면 상기 실시형태에서는 프리어닐공정, 성막공정, 에프터어닐공정을 대략 일정한 압력으로 연속하여 실시한 예를 나타냈지만 이들 공정의 전 또는 후에 다른 공정을 부가해도 좋고 또 에프터어닐공정을 생략한 프로세스이어도 좋다. 또 본 발명은 상기에 서술한 바와 같이 TiN막, Ti막, Al막과 같은 금속계 재료의 박막을 형성하는 경우에 특히 유효하지만 이에 한하지 않고 바탕재의 기판과의 사이에 열팽창계수의 차가 있는 박막이면 일정한 효과를 얻을 수 있다. 또한 피처리기판으로서는 반도체웨이퍼에 한하지 않아 다른 것이어도 좋고 또 기판상에 다른 층을 형성한 것이어도 좋다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 성막공정을 포함하는 일련의 공정을 실시하는 사이의 챔버내 압력을 대략 일정하게 하므로 압력변동에 동반하는 온도변동이 억제되고 성막된 박막의 스트레스를 두드러지게 작게 할 수 있다. 또 성막공정을 포함하는 일련의 공정을 실시하는 사이의 챔버내 압력을 성막시의 압력의 ±50%의 범위내로 하므로 압력변동에 기인하는 기판의 온도변동이 작고 종래보다도 박막중의 스트레스를 작게할 수 있다.

Claims (8)

  1. 피처리기판을 챔버내의 가열체를 구비한 서셉터에 지지시키는 공정과,
    챔버내에 처리가스를 공급하고 챔버내로부터 가스를 배출하여 챔버내를 소정의 압력으로 유지하면서 상기 가열체에 의해 피처리기판을 가열하고 이 피처리기판상에 막을 씨브이디에 의해 형성하는 성막공정과,
    상기 성막공정의 전과 후의 적어도 한쪽에서 성막공정에 계속하고, 상기 소정의 압력과 실질적으로 같은 압력하에서 가열체에 의해 피처리기판을 가열하고 이 피처리기판을 어닐하는 어닐공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 씨브이디성막방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 어닐공정의 압력은 성막공정의 압력의 ±50%의 범위내로 하는 것을 특징으로 하는 씨브이디성막방법.
  3. 챔버내에서 피처리기판에 씨브이디에 의해 박막을 형성하는 씨브이디성막방법이고,
    챔버내를 진공당김한 후 일정한 유량으로 가스를 챔버내에 공급하면서 일정한 유량으로 가스를 챔버로부터 배출하고 챔버내의 압력을 일정하게 유지하여 피처리체를 가열해서 프리어닐공정과 성막공정과 에프터어닐공정을 연속하여 실시하는 것을 특징으로 하는 씨브이디성막방법.
  4. 실리콘웨이퍼를 챔버내의 가열체를 구비한 서셉터에 지지시키는 공정과,
    상기 챔버내를 감압하는 공정과,
    감압된 챔버내에 어닐용가스를 공급하고 챔버내로부터 가스를 배출하여 챔버내를 소정의 압력으로 유지하면서 상기 가열체에 의해 실리콘웨이퍼를 가열하고 이 피처리기판을 어닐하는 프리어닐공정과,
    이 프리어닐공정에 계속하여 챔버내에 처리가스를 공급하고 챔버내로부터 가스를 배출하여 챔버내를 상기 소정의 압력과 실질적으로 같은 압력을 유지하면서 상기 가열체에 의해 실리콘웨이퍼를 가열하고 이 실리콘웨이퍼상에 금속막을 씨브이디에 의해 형성하는 성막공정과,
    이 성막공정에 계속해서 처리가스의 공급을 정지하는 동시에 어닐용가스를 챔버내에 공급하고 챔버내로부터 가스를 배출하여 상기 소정의 압력과 실질적으로 같은 압력하에서 가열체에 의해 실리콘웨이퍼를 가열하고 이 실리콘웨이퍼를 어닐하는 에프터어닐공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 씨브이디성막방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 금속막은 질화티탄막, 티탄막, 또는 알루미늄막인 것을 특징으로 하는 씨브이디성막방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 성막공정에서 처리가스를 챔버내에 공급하는 유량에 대응하여 어닐가스의 유량으로부터 줄이거나 또는 챔버내의 가스의 배기유량을 많게 하여 챔버내의 압력을 프리어닐어닐공정과 같은 범위로 유지하는 것을 특징으로 하는 씨브이디성막방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 에프터어닐공정에서 상기 처리가스의 공급을 정지하는 동시에 이 처리가스의 챔버내에 대한 공급유량에 대응해서 어닐가스의 유량을 많게 하거나 또는 챔버내의 가스의 배기유량을 적게 하여 챔버내의 압력을 프리어닐공정과 같은 범위로 유지하는 것을 특징으로 하는 씨브이디성막방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 프리어닐공정과 에프터어닐공정의 압력은 성막공정의 압력의 ±50%의 범위내로 하는 것을 특징으로 하는 씨브이디성막방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100505197B1 (ko) * 2000-01-13 2005-07-29 동경 엘렉트론 주식회사 막형성 방법
KR101024449B1 (ko) * 1999-12-09 2011-03-23 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 티탄실리콘나이트라이드막의 성막방법 및 반도체장치의 제조방법
KR20150114043A (ko) 2014-03-31 2015-10-12 주식회사 원익아이피에스 기판 처리 장치

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3667038B2 (ja) * 1997-06-23 2005-07-06 東京エレクトロン株式会社 Cvd成膜方法
US6555455B1 (en) 1998-09-03 2003-04-29 Micron Technology, Inc. Methods of passivating an oxide surface subjected to a conductive material anneal
US7300438B2 (en) 2001-04-27 2007-11-27 C.R. Bard, Inc. Electrophysiology catheter for mapping and/or ablation
WO2004039273A2 (en) 2002-10-31 2004-05-13 C.R. Bard, Inc. Electrophysiology catheter with biased tip
JP5787488B2 (ja) * 2009-05-28 2015-09-30 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
WO2012039107A1 (ja) * 2010-09-21 2012-03-29 株式会社アルバック 薄膜製造方法及び薄膜製造装置
JP5606970B2 (ja) 2011-03-14 2014-10-15 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60261143A (ja) * 1984-06-07 1985-12-24 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
CA1314631C (en) * 1988-08-01 1993-03-16 Nadia Lifshitz Process for fabricating integrated circuits having shallow junctions
EP0653501B1 (en) * 1993-11-11 1998-02-04 Nissin Electric Company, Limited Plasma-CVD method and apparatus
US5665640A (en) * 1994-06-03 1997-09-09 Sony Corporation Method for producing titanium-containing thin films by low temperature plasma-enhanced chemical vapor deposition using a rotating susceptor reactor
US5610106A (en) * 1995-03-10 1997-03-11 Sony Corporation Plasma enhanced chemical vapor deposition of titanium nitride using ammonia
US5567483A (en) * 1995-06-05 1996-10-22 Sony Corporation Process for plasma enhanced anneal of titanium nitride

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101024449B1 (ko) * 1999-12-09 2011-03-23 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 티탄실리콘나이트라이드막의 성막방법 및 반도체장치의 제조방법
KR100505197B1 (ko) * 2000-01-13 2005-07-29 동경 엘렉트론 주식회사 막형성 방법
KR20150114043A (ko) 2014-03-31 2015-10-12 주식회사 원익아이피에스 기판 처리 장치

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