KR20050044141A - Method for forming material layers of semiconductor devices - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 절연막 형성 방법을 제공한다. 웨이퍼를 공정 챔버 내의 히팅 척에 배치시키고, 히팅 척에 저주파 라디오 주파수의 제1 파워를 인가하고, 플라즈마 발생 전극에 고주파 라디오 주파수의 제2 파워를 인가하여 물질막을 형성한다. 제2 파워는 제1 파워에 비하여 높다. 이에 따라, 웨이퍼에 가해지는 물질막의 스트레스를 감소시켜 웨이퍼의 휨 정도를 개선할 수 있다.The present invention provides a method for forming an insulating film of a semiconductor device. The wafer is placed on a heating chuck in the process chamber, a first power of low frequency radio frequency is applied to the heating chuck, and a second power of high frequency radio frequency is applied to the plasma generating electrode to form a material film. The second power is higher than the first power. Accordingly, the stress of the material film applied to the wafer can be reduced to improve the degree of warpage of the wafer.

Description

반도체 소자의 물질막 형성 방법{Method for forming material layers of semiconductor devices}Method for forming material layers of semiconductor devices

본 발명은 반도체 소자에 사용되는 물질막의 형성 방법에 관한 것으로, 특히, TEOS 필름(Tetra-ethyl-Ortho-Silicate film)의 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a material film used in a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a TEOS film (Tetra-ethyl-Ortho-Silicate film).

반도체 소자를 형성하기 위해서는, 반도체기판으로 사용되는 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함) 상에 여러 종류의 물질막들을 형성한다. 예를 들면, 폴리실리콘막 또는 금속함유막의 도전막들과, 전기적인 격리를 위한 절연막들이 반도체 소자가 요구하는 공정 순서에 따라, 상기 웨이퍼 상에 형성된다. In order to form a semiconductor device, various kinds of material films are formed on a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as a wafer) used as a semiconductor substrate. For example, conductive films of a polysilicon film or a metal containing film and insulating films for electrical isolation are formed on the wafer in accordance with the process order required by the semiconductor device.

상기 절연막들 중에 현재 널리 사용되는 것들 중에 대표적인 예는 실리콘 산화막이다. 상기 실리콘 산화막은 다양한 방법들에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 노출된 실리콘층을 산화시키는 산화공정에 의하여 상기 실리콘 산화막을 형성될 수 있다. 또한, 상기 실리콘 산화막은 산소 소스 가스 및 실리콘 소스 가스를 사용하는 여러 종류의 화학기상 증착법으로 형성할 수 있다. 이에 더하여, 상기 실리콘 산화막은 스핀 방식으로도 형성할 수 있다. 상기 실리콘 산화막은 형성되는 방법들에 따라, 다양한 특성을 가질 수도 있다.A representative example of those widely used among the insulating films is a silicon oxide film. The silicon oxide film may be formed by various methods. For example, the silicon oxide layer may be formed by an oxidation process of oxidizing the exposed silicon layer. In addition, the silicon oxide film may be formed by various types of chemical vapor deposition using an oxygen source gas and a silicon source gas. In addition, the silicon oxide film may be formed by a spin method. The silicon oxide film may have various characteristics, depending on the methods of forming the silicon oxide film.

한편, TEOS 필름은 TEOS 가스(Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate gases)를 이용하여 형성되는 실리콘 산화막의 한 종류이다. 상기 TEOS 필름은 상기 TEOS 가스로 인하여, 낮은 공정 온도에서도 고품질의 실리콘산화막으로 형성될 수 있기 때문에, 반도체 소자에 널리 사용되고 있다. 통상적으로, 반도체 소자를 제조하는 공정들 중의 후속 공정들이 선행 공정들에 비하여 낮은 공정온도에서 수행된다. 이는, 반도체 소자의 열적 스트레스를 감소시키기 위함이다.The TEOS film is a kind of silicon oxide film formed using TEOS gas (Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate gases). The TEOS film is widely used in semiconductor devices because the TEOS film can be formed of a high quality silicon oxide film even at a low process temperature. Typically, subsequent processes in the process of manufacturing semiconductor devices are performed at lower process temperatures compared to the preceding processes. This is to reduce thermal stress of the semiconductor device.

상기 TEOS 필름은 반도체 소자의 특성에 따라, 보다 낮은 공정온도에서 형성되는 것이 요구될 수 있다. 예를 들면, 상기 TEOS 필름이 하부 금속층과 상부 금속층 사이에 형성되는 층간절연막으로 사용되는 경우, 상기 TEOS 필름은 상기 금속층들의 용융점(melting point)로 인하여 보다 낮은 공정온도에서 형성되어야 한다. 이를 위하여, 상기 TEOS 필름은 플라즈마 강화된 화학기상 증착법(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition method, 이하 PE-CVD법이라고 함)으로 형성하는 방법이 제시된 바 있다. 상기 PE-CVD법은 소스 가스들을 플라즈마로 활성화시킴으로써, 소스 가스들의 반응에 필요한 열에너지를 감소시킨다. 이로써, 공정온도를 감소시킬 수 있다. 상기 PE-CVD법으로 형성되는 TEOS 필름은 낮은 공정온도에서 형성될 수 있으며, 또한, 높은 증착율로 스루풋을 향상시킬 수도 있다.The TEOS film may be required to be formed at a lower process temperature, depending on the characteristics of the semiconductor device. For example, when the TEOS film is used as an interlayer insulating film formed between the lower metal layer and the upper metal layer, the TEOS film should be formed at a lower process temperature due to the melting point of the metal layers. To this end, the TEOS film has been proposed to form a plasma-enhanced chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as PE-CVD method). The PE-CVD method reduces the thermal energy required for the reaction of the source gases by activating the source gases into the plasma. As a result, the process temperature can be reduced. The TEOS film formed by the PE-CVD method may be formed at a low process temperature, and may also improve throughput with a high deposition rate.

하지만, 종래의 PE-CVD법으로 형성된 TEOS 필름은 상기 웨이퍼에 높은 스트레스를 가하여 상기 웨이퍼가 변형될 수 있다. 다시 말해서, 상기 종래의 PE-CVD법으로 형성된 TEOS 필름은 상기 웨이퍼에 약 2.1×109 dyne/㎠ 의 압축력(compressive force)을 가한다. 이로 인하여, 상기 웨이퍼에 휨(warpage) 현상이 심화될 수 있다. 상기 웨이퍼의 휨 현상이 심화될 경우, 상기 웨이퍼의 중심부와 가장자리 간의 높이 차이로 인하여 여러가지 문제점들이 발생할 수 있다. 특히, 상기 휨 현상이 심화된 웨이퍼 상에 포토리소그라피 공정을 수행할 경우, 상기 웨이퍼의 중심부 및 가장자리의 포커스(focus)가 달라질 수 있다. 즉, 상기 웨이퍼의 영역들에 따라 디포커스(defocus)가 발생할 수 있다. 이는, 감광막 패턴의 불량을 유발시켜 반도체 소자의 제품 불량이 발생할 수 있다. 그 결과, 반도체 제품의 생산성이 저하될 수 있다.However, the TEOS film formed by the conventional PE-CVD method may deform the wafer by applying high stress to the wafer. In other words, the TEOS film formed by the conventional PE-CVD method applies a compressive force of about 2.1 × 10 9 dyne / cm 2 to the wafer. As a result, a warpage phenomenon may increase in the wafer. When the warpage of the wafer is intensified, various problems may occur due to the height difference between the center and the edge of the wafer. In particular, when the photolithography process is performed on a wafer having an increased warping phenomenon, the focus of the center and the edge of the wafer may be changed. That is, defocus may occur according to regions of the wafer. This may cause a defect of the photoresist pattern, which may result in a product defect of the semiconductor device. As a result, the productivity of the semiconductor product can be lowered.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼에 가해지는 스트레스가 감소된 물질막의 형성 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a method of forming a material film having reduced stress applied to a wafer.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 증착 장비를 사용하여 물질막을 형성하는 방법을 제공한다. 상기 증착 장비는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 서로 이격되어 배치된 히팅 척 및 샤워 헤드 및, 상기 히팅 척과 샤워 헤드 사이의 빈 공간에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생 전극을 포함한다. 상기 증착 장비를 사용하여 물질막을 형성하는 방법은 웨이퍼를 상기 히팅 척 상에 배치시키는 단계를 포함한다. 상기 샤워 헤드를 통하여 상기 공정 챔버 내로 TEOS 가스 및 산소 가스를 포함하는 공정 가스들을 주입한다. 상기 히팅 척에 저주파 라디오 주파수(low-frequency Radio Frequency)의 제1 파워를 인가하고, 상기 플라즈마 발생 전극에 상기 저주파 라디오 주파수에 비하여 높은 고주파 라디오 주파수(high-frequency Radio Frequency)의 제2 파워를 인가하여 상기 웨이퍼 상에 TEOS 필름을 형성한다. 상기 제2 파워는 상기 제1 파워에 비하여 높다. 상기 TEOS 필름이 증착된 상기 웨이퍼를 상기 공정 챔버로 부터 인출한다.The present invention provides a method of forming a material film using deposition equipment to solve the above technical problem. The deposition apparatus includes a process chamber, a heating chuck and a shower head spaced apart from each other in the process chamber, and a plasma generating electrode for generating plasma in an empty space between the heating chuck and the shower head. The method of forming a material film using the deposition equipment includes placing a wafer on the heating chuck. Process gases including TEOS gas and oxygen gas are injected through the shower head into the process chamber. Applying a first power of a low-frequency radio frequency to the heating chuck, and applying a second power of a high-frequency radio frequency to the plasma generating electrode as compared to the low-frequency radio frequency. To form a TEOS film on the wafer. The second power is higher than the first power. The wafer on which the TEOS film is deposited is withdrawn from the process chamber.

구체적으로, 상기 TEOS 가스는 1.9 sccm 내지 2.3 sccm의 유량으로 주입하고, 상기 산소 가스는 8000 sccm 내지 10000 sccm의 유량으로 주입하는 것이 바람직하다. 상기 제1 파워는 300W 내지 400W로 인가하고, 제2 파워는 600W 내지 700W로 인가하는 것이 바람직하다. 상기 공정 챔버 내의 압력은 2.2torr 내지 2.6torr 인 것이 바람직하다.Specifically, the TEOS gas is injected at a flow rate of 1.9 sccm to 2.3 sccm, the oxygen gas is preferably injected at a flow rate of 8000 sccm to 10000 sccm. Preferably, the first power is applied at 300W to 400W, and the second power is applied at 600W to 700W. The pressure in the process chamber is preferably 2.2torr to 2.6torr.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 층(또는 막)이 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층(또는 막) 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층(또는 막)이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. Where a layer (or film) is said to be "on" a substrate, it may be formed directly on another layer (or film) or substrate, or a third layer (or film) may be interposed therebetween. . Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물질막의 형성에 사용되는 증착 장비를 나타내는 도면이다.1 is a view showing deposition equipment used to form a material film according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 증착 장비는 증착 공정이 수행되는 내부 공간을 갖는 공정 챔버(100)를 포함한다. 상기 공정 챔버(100)에 웨이퍼(W)가 로딩되는 히팅 척(105)이 배치된다. 상기 히팅 척(105)에는 소정의 공정온도에 적합한 열이 공급될 수 있다. 상기 히팅 척(105)의 상부에 샤워 헤드(110)가 배치된다. 상기 샤워 헤드(110)와 상기 히팅 척(105)은 이격되어 있다. 상기 샤워 헤드(110)는 소스 가스들을 포함하는 공정 가스들을 상기 공정 챔버(100) 내로 주입하는 수단이다. 도시하지 않았지만, 상기 샤워 헤드(110)는 상기 공정 챔버(100) 외부에 배치된 가스 공급 수단들(미도시함)과 연통한다. 도 1에서는 하나의 히팅 척(105) 및 하나의 샤워 헤드(110)가 도시되어 있으나, 스루풋을 향상시키기 위하여 복수개의 히팅 척(105) 및 복수개의 샤워 헤드(110)가 배치될 수도 있다.Referring to FIG. 1, the deposition apparatus includes a process chamber 100 having an internal space in which a deposition process is performed. The heating chuck 105 in which the wafer W is loaded is disposed in the process chamber 100. The heating chuck 105 may be supplied with heat suitable for a predetermined process temperature. The shower head 110 is disposed on the heating chuck 105. The shower head 110 and the heating chuck 105 are spaced apart. The shower head 110 is a means for injecting process gases including source gases into the process chamber 100. Although not shown, the shower head 110 communicates with gas supply means (not shown) disposed outside the process chamber 100. Although one heating chuck 105 and one shower head 110 are shown in FIG. 1, a plurality of heating chucks 105 and a plurality of shower heads 110 may be disposed to improve throughput.

상기 히팅 척(105)과 상기 샤워 헤드(110) 사이의 빈 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 전극(115)이 배치된다. 도1 에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 발생 전극(115)은 상기 히팅 척(105) 및 샤워 헤드(110) 사이의 빈공간을 둘러싸는 형태로 상기 공정 챔버(100) 내에 배치될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 플라즈마 발생 전극(115)은 상기 공정 챔버(100)의 외부에 배치되어 상기 공정 챔버(100)를 둘러싸는 형태일 수도 있다. 또한, 도 1에서는, 상기 플라즈마 발생 전극(115)이 원통형으로 도시되어 있으나, 상기 플라즈마 발생 전극(115)은 상기 빈 공간을 복수번 둘러싸는 코일 형태일 수도 있다.The plasma generating electrode 115 for generating a plasma is disposed in the empty space between the heating chuck 105 and the shower head 110. As shown in FIG. 1, the plasma generating electrode 115 may be disposed in the process chamber 100 to surround an empty space between the heating chuck 105 and the shower head 110. Alternatively, the plasma generating electrode 115 may be disposed outside the process chamber 100 to surround the process chamber 100. In addition, although the plasma generating electrode 115 is illustrated in a cylindrical shape in FIG. 1, the plasma generating electrode 115 may have a coil shape surrounding the empty space a plurality of times.

상기 히팅 척(105)에 제1 제너레이터(120, first generator)가 연결되고, 상기 플라즈마 발생 전극(115)에 제2 제너레이터(125, second generator)가 연결된다. 상기 제1 제너레이터(120)는 바이어스 파워(bias power)에 해당하는 제1 파워를 발생시키는 수단이며, 상기 제2 제너레이터(125)는 플라즈마 발생을 위한 제2 파워를 발생시키는 수단이다. 상기 제1 파워는 저주파 라디오 주파수(low-frequency Radio Frequency)로 인가되고, 상기 제2 파워는 상기 저주파 라디오 주파수(high-frequency Radio Frequency)에 비하여 높은 고주파 라디오 주파수로 인가되는 것이 바람직하다.A first generator 120 is connected to the heating chuck 105, and a second generator 125 is connected to the plasma generating electrode 115. The first generator 120 is a means for generating a first power corresponding to a bias power, and the second generator 125 is a means for generating a second power for plasma generation. Preferably, the first power is applied at a low-frequency radio frequency, and the second power is applied at a high-frequency radio frequency compared to the high-frequency radio frequency.

상술한 구조의 증착 장비를 사용하여 본 발명의 실시예에 따른 물질막의 형성 방법을 도 2의 플로우 챠트를 참조하여 설명한다.A method of forming a material film according to an embodiment of the present invention using the deposition apparatus having the above-described structure will be described with reference to the flowchart of FIG. 2.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물질막의 형성 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.2 is a flowchart illustrating a method of forming a material film according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저, 웨이퍼(W)를 공정 챔버(100) 내의 히팅 척(105)의 상면에 로딩한다(S200). 상기 웨이퍼(W)는 하부 금속층을 형성한 상태일 수 있다. 물론, 상기 웨이퍼(W)에는 다른 공정들을 수행한 상태일 수도 있다. 상기 히팅 척(105)은 소정의 온도로 히팅될 수 있다. 1 and 2, first, the wafer W is loaded on the upper surface of the heating chuck 105 in the process chamber 100 (S200). The wafer W may be in a state where a lower metal layer is formed. Of course, other processes may be performed on the wafer (W). The heating chuck 105 may be heated to a predetermined temperature.

상기 웨이퍼(W)가 배치된 상기 공정 챔버(100) 내로 샤워 헤드(110)를 통하여 공정 가스들을 주입한다(S210). 상기 공정 가스들은 TEOS 가스(SiO(C2H5)4 ) 및 산소 가스를 포함한다. 상기 TEOS 가스는 1.9 sccm 내지 2.3 sccm의 유량으로 주입하는 것이 바람직하며, 상기 산소 가스는 8000 sccm 내지 10000 sccm의 유량으로 주입하는 것이 바람직하다. 상기 공정 가스들은 불활성 가스들을 더 포함할 수도 있다. 상기 공정 가스들은 상기 샤워 헤드(110)를 통하여 상기 웨이퍼(W) 상부로 분사될 수 있다.Process gases are injected through the shower head 110 into the process chamber 100 in which the wafer W is disposed (S210). The process gases include TEOS gas (SiO (C 2 H 5 ) 4 ) and oxygen gas. The TEOS gas is preferably injected at a flow rate of 1.9 sccm to 2.3 sccm, and the oxygen gas is preferably injected at a flow rate of 8000 sccm to 10000 sccm. The process gases may further comprise inert gases. The process gases may be injected onto the wafer W through the shower head 110.

다음으로, 상기 제1 및 제2 제너레이터들(120,125)로 부터 각각 제1 및 제2 파워들을 발생시킨다(S220). 이때, 상기 제2 파워는 상기 제1 파워에 비하여 높은 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제1 파워는 300W 내지 400W인 것이 바람직하며, 상기 제2 파워는 600W 내지 700W인 것이 바람직하다. 상기 제1 파워는 저주파 라디오 주파수를 가지며, 상기 제2 파워는 상기 저주파 라디오 주파수에 비하여 높은 고주파 라디오 주파수를 갖는다.Next, first and second powers are generated from the first and second generators 120 and 125, respectively (S220). In this case, the second power is preferably higher than the first power. Specifically, the first power is preferably 300W to 400W, and the second power is preferably 600W to 700W. The first power has a low frequency radio frequency and the second power has a high high frequency radio frequency compared to the low frequency radio frequency.

상기 발생된 제1 및 제2 파워들은 각각 상기 히팅 척(105) 및 플라즈마 발생 전극(115)에 인가되어 상기 웨이퍼(W) 상에 물질막인 TEOS 필름이 형성된다(S230). 구체적으로, 상기 제2 파워가 상기 플라즈마 발생 전극(115)에 인가되어 상기 공정 챔버 내에 주입된 TEOS 가스 및 산소 가스들은 상기 웨이퍼(W)의 상부에서 플라즈마 상태로 변환된다. 상기 플라즈마화된 TEOS 가스 및 산소 가스의 반응성이 향상된다. 상기 플라즈마화된 TEOS 가스 및 산소 가스들은 상기 제1 파워가 인가된 히팅 척(105)으로 이동되어 상기 웨이퍼(W) 상에 상기 TEOS 필름이 형성된다. 상기 공정 챔버(100) 내의 압력은 2.2torr 내지 2.6torr 인 것이 바람직하다.The generated first and second powers are respectively applied to the heating chuck 105 and the plasma generating electrode 115 to form a TEOS film as a material film on the wafer W (S230). Specifically, the second power is applied to the plasma generating electrode 115 and the TEOS gas and the oxygen gases injected into the process chamber are converted into a plasma state on the wafer W. Reactivity of the plasmaized TEOS gas and oxygen gas is improved. The plasmaated TEOS gas and oxygen gases are moved to the heating chuck 105 to which the first power is applied to form the TEOS film on the wafer (W). The pressure in the process chamber 100 is preferably 2.2torr to 2.6torr.

상술한 방법으로 형성된 상기 TEOS 필름의 압축 스트레스는 종래에 비하여 현저히 감소되어 상기 웨이퍼(W)의 휨 현상이 향상된다.The compressive stress of the TEOS film formed by the above-described method is significantly reduced as compared with the prior art, thereby improving the warpage of the wafer (W).

이어서, 상기 공정 챔버(100) 내로 Ar과 같은 불활성 가스들의 퍼징 가스들(purging gases)을 주입하여 상기 공정 챔버(100) 내의 잔류 가스들을 퍼징한다(S240).Subsequently, purging gases of inert gases such as Ar are injected into the process chamber 100 to purge residual gases in the process chamber 100 (S240).

상기 퍼징이 완료된 상기 공정 챔버(100)로 부터 상기 TEOS 필름이 형성된 웨이퍼(W)를 인출한다(S250).The wafer W on which the TEOS film is formed is withdrawn from the process chamber 100 in which the purging is completed (S250).

상술한 방법으로 형성된 TEOS 필름의 압축 스트레스 및 상기 TEOS 필름이 형성된 웨이퍼(W)의 휨 정도를 도 3을 참조하여 설명한다.The compressive stress of the TEOS film formed by the above-described method and the degree of warpage of the wafer W on which the TEOS film is formed will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 물질막을 갖는 웨이퍼의 휨 정도를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the degree of warpage of the wafer having a material film formed according to an embodiment of the present invention.

도1 및 도 3을 참조하면, 참조부호 "a"는 약 2.1×109 dyne/㎠ 의 압축력을 갖는 종래의 TEOS 필름이 형성된 웨이퍼인 제1 시료(1)가 스테이지(150) 상에 놓여진 상태를 나타낸다. 참조부호 "b"는 본 발명의 실시예에 따른 형성 방법을 이용한 TEOS 필름이 형성된 웨이퍼인 제2 시료(2)가 스테이지(150) 상에 놓여진 상태를 나타낸다.1 and 3, reference numeral “a” denotes a state in which the first sample 1, which is a wafer on which a conventional TEOS film having a compressive force of about 2.1 × 10 9 dyne / cm 2 is formed, is placed on the stage 150. Indicates. Reference numeral "b" denotes a state in which the second sample 2, which is a wafer on which the TEOS film is formed using the forming method according to the embodiment of the present invention, is placed on the stage 150.

상기 제2 시료(2)의 TEOS 필름은 TEOS 가스 및 산소 가스를 각각 2.1 sccm 및 9000sccm의 유량으로 공정 챔버(100)로 주입하였다. 히팅 척(105)에는 350W의 제1 파워를 인가하였으며, 상기 제1 파워의 주파수는 2.0㎒의 라디오 주파수를 사용하였다. 플라즈마 발생 전극(115)에는 650W의 제2 파워를 인가하였으며, 상기 제2 파워의 주파수는 13.56㎒의 라디오 주파수를 사용하였다. 상기 공정 챔버(100) 내의 압력은 2.4 Torr 였다.The TEOS film of the second sample 2 was injected into the process chamber 100 at a flow rate of 2.1 sccm and 9000 sccm, respectively. A first power of 350 W was applied to the heating chuck 105, and the frequency of the first power was a radio frequency of 2.0 MHz. A second power of 650 W was applied to the plasma generating electrode 115, and the frequency of the second power was 13.56 MHz. The pressure in the process chamber 100 was 2.4 Torr.

상기 제1 시료(1)는 베어(bare) 웨이퍼 상에 종래의 TEOS 필름을 20000Å의 두께로 형성하였으며, 상기 제2 시료(2)는 베어 웨이퍼 상에 상술한 조건들이 적용된 TEOS 필름을 20000Å의 두께로 형성하였다.The first sample 1 formed a conventional TEOS film with a thickness of 20000 mm 3 on a bare wafer, and the second sample 2 had a thickness of 20000 mm with a TEOS film applied with the above conditions on a bare wafer. Formed.

상기 제2 시료(2)에 형성된 TEOS 필름의 압축력은 약 1.6×1010 dyne/㎠ 으로 측정되었다. 즉, 상기 제2 시료(2)의 TEOS 필름의 압축력은 종래의 TEOS 필름에 비하여 약 1/13배로 현저히 감소되었다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따라 형성된 TEOS 필름은 종래의 TEOS 필름에 비하여 웨이퍼에 가하는 스트레스가 현저히 감소되었음을 알 수 있다.The compressive force of the TEOS film formed on the second sample 2 was measured to be about 1.6 × 10 10 dyne / cm 2. That is, the compressive force of the TEOS film of the second sample 2 was significantly reduced by about 1/13 times as compared with the conventional TEOS film. Accordingly, the TEOS film formed according to the embodiment of the present invention can be seen that the stress applied to the wafer is significantly reduced compared to the conventional TEOS film.

한편, 웨이퍼의 휨 정도를 나타내는 측정 수단으로 바우(bow)를 사용하였다. 상기 바우는 웨이퍼의 중심부의 최고점 높이와 웨이퍼의 가장자리의 최고점 높이의 차이로 정의된다.In addition, the bow was used as a measuring means which shows the degree of warpage of a wafer. The bow is defined as the difference between the peak height of the center of the wafer and the peak height of the edge of the wafer.

상기 제1 및 제2 시료들(1,2)의 바우들을 측정한 결과, 상기 제1 시료(1)의 제1 바우(B1)는 약 98㎛로 측정되었으며, 상기 제2 시료(2)의 제2 바우(B2)는 약 7㎛로 측정되었다. 즉, 상기 제2 바우(B2)는 상기 제1 바우(B1)에 비하여 1/14배로 감소되었다. 결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 TEOS 필름이 형성된 웨이퍼의 휨 정도가 충분히 개선되었음을 알 수 있다.As a result of measuring the bows of the first and second samples 1 and 2, the first bow B1 of the first sample 1 was measured to be about 98 μm, and the The second bow B2 was measured at about 7 μm. That is, the second bow B2 is reduced by 1/14 times compared to the first bow B1. As a result, it can be seen that the degree of warpage of the wafer on which the TEOS film is formed according to the embodiment of the present invention is sufficiently improved.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 히팅 척에 저주파 라디오 주파수의 제1 파워를 인가하고, 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 전극에 고주파 라디오 주파수의 제2 파워를 인가한다. 이때, 상기 제2 파워는 상기 제1 파워에 비하여 높다. 상기 방법으로 형성된 TEOS 필름은 종래의 TEOS 필름에 비하여 웨이퍼에 가하는 압축 스트레스가 현저히 감소된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 TEOS 필름이 형성된 웨이퍼는 종래의 TEOS 필름이 형성된 웨이퍼에 비하여 휨 정도가 크게 개선된다. 결과적으로, 종래의 웨이퍼의 휨 정도가 심화되어 발생할 수 있는 문제점들(특히, 포토리소그라피 공정의 디포커스 불량)을 최소화하여 반도체 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the first power of the low frequency radio frequency is applied to the heating chuck, and the second power of the high frequency radio frequency is applied to the plasma generating electrode generating the plasma. In this case, the second power is higher than the first power. The TEOS film formed by the above method significantly reduces the compressive stress applied to the wafer compared to the conventional TEOS film. Accordingly, the degree of warpage of the wafer on which the TEOS film is formed according to the present invention is greatly improved compared to the wafer on which the conventional TEOS film is formed. As a result, it is possible to improve the productivity of the semiconductor product by minimizing the problems (particularly, defocus defects of the photolithography process) that may occur due to the increased degree of warpage of the conventional wafer.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물질막의 형성에 사용되는 증착 장비를 나타내는 도면이다.1 is a view showing deposition equipment used to form a material film according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물질막의 형성 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.2 is a flowchart illustrating a method of forming a material film according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 물질막을 갖는 웨이퍼의 휨 정도를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the degree of warpage of the wafer having a material film formed according to an embodiment of the present invention.

Claims (4)

공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 서로 이격되어 배치된 히팅 척 및 샤워 헤드 및, 상기 히팅 척과 샤워 헤드 사이의 빈 공간에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생 전극을 포함하는 증착 장비를 사용하여 물질막을 형성하는 방법에 있어서,A method of forming a material film using deposition equipment including a process chamber, a heating chuck and a shower head spaced apart from each other in the process chamber, and a plasma generating electrode for generating a plasma in an empty space between the heating chuck and the shower head. To 웨이퍼를 상기 히팅 척 상에 배치시키는 단계;Placing a wafer on the heating chuck; 상기 샤워 헤드를 통하여 상기 공정 챔버 내로 TEOS 가스 및 산소 가스를 포함하는 공정 가스들을 주입하는 단계;Injecting process gases comprising TEOS gas and oxygen gas through the shower head into the process chamber; 상기 히팅 척에 저주파 라디오 주파수의 제1 파워를 인가하고, 상기 플라즈마 발생 전극에 상기 저주파 라디오 주파수에 비하여 높은 고주파 라디오 주파수의 제2 파워를 인가하여 상기 웨이퍼 상에 TEOS 필름을 형성하는 단계; 및Applying a first power of a low frequency radio frequency to the heating chuck, and applying a second power of a high frequency radio frequency to the plasma generating electrode relative to the low frequency radio frequency to form a TEOS film on the wafer; And 상기 TEOS 필름이 증착된 상기 웨이퍼를 상기 공정 챔버로 부터 인출하는 단계를 포함하되, 상기 제2 파워는 상기 제1 파워에 비하여 높은 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 물질막 형성 방법.And drawing out the wafer from which the TEOS film is deposited from the process chamber, wherein the second power is higher than the first power. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 TEOS 가스는 1.9 sccm 내지 2.3 sccm의 유량으로 주입하고, 상기 산소 가스는 8000 sccm 내지 10000 sccm의 유량으로 주입하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 물질막 형성 방법.The TEOS gas is injected at a flow rate of 1.9 sccm to 2.3 sccm and the oxygen gas is injected at a flow rate of 8000 sccm to 10000 sccm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히팅 척에 인가되는 상기 제1 파워는 300W 내지 400W이고, 상기 플라즈마 발생 전극에 인가되는 제2 파워는 600W 내지 700W인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 물질막 형성 방법.And the first power applied to the heating chuck is 300W to 400W, and the second power applied to the plasma generation electrode is 600W to 700W. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 TEOS 필름을 형성하는 단계에서, 상기 공정 챔버 내의 압력은 2.2torr 내지 2.6torr 인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 물질막 형성 방법.In the forming of the TEOS film, the pressure in the process chamber is a material film forming method of a semiconductor device, characterized in that from 2.2torr to 2.6torr.
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