KR20050069648A - Ｓｏｇ막 도포 장치 및 이를 이용한 ｓｏｇ막 도포 방법 - Google Patents

Ｓｏｇ막 도포 장치 및 이를 이용한 ｓｏｇ막 도포 방법 Download PDF

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Abstract

MIBK 용액이 충진되어 있는 제1 용기와 연결되어 있는 제1 노즐을 통해 웨이퍼 위에 MIBK 용액을 적하하여 웨이퍼 위에 MIBK 용액을 도포하는 단계, SOG 물질이 충진되어 있는 제2 용기와 연결되어 있는 제2 노즐을 통해 SOG 물질을 MIBK 용액이 도포되어 있으며 회전하는 웨이퍼 위에 적하하여 웨이퍼 위에 SOG막을 형성하는 단계를 포함하는 SOG막 도포 방법.

Description

ＳＯＧ막 도포 장치 및 이를 이용한 ＳＯＧ막 도포 방법{SOG FILM SPREADING APPARATUS AND SOG FILM SPREADING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 SOG막 도포 장치 및 이를 이용한 SOG막 도포 방법에 관한 것이다.
종래의 SOG막 도포 장치에는 SiO2와 MIBK의 혼합물로 구성되어 있는 SOG 물질을 담을 수 있는 두 개의 용기가 부착되어 있으며, 각각 다른 종류의 SOG 물질이 담겨져 있다. 예컨대, 제1 용기에는 5000Å을 도포할 수 있는 제1 SOG 물질을, 제2 용기에는 3500Å을 도포할 수 있는 제2 SOG 물질을 충전하여 사용자의 필요에 따라 SOG 물질을 선택하여 SOG막을 형성한다.
웨이퍼의 표면에 소정량의 SOG 물질을 적하한 후 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼 위의 모든 영역에 SOG 물질을 도포한다. 그리고, 베이크(Bake) 공정을 통하여 MIBK는 휘발시키고 최종적으로 SiO2만을 잔류시켜 SOG막을 형성하게 된다. 따라서, SiO2의 함량에 의하여 SOG막의 종류 및 두께가 결정된다.
그러나, 건조한 웨이퍼 표면 위에 SOG 물질이 적하되고 웨이퍼가 회전하여 도포가 이루어지면 웨이퍼의 끝부분 쪽으로 SOG 물질이 퍼져갈수록 MIBK가 많이 휘발되어 SOG 물질의 도포가 원활해지지 않는다. 따라서, 형성된 SOG막이 금속 배선들 사이를 완벽하게 충진하지 못하는 경우가 발생하게 된다.
본 발명의 기술적 과제는 웨이퍼 위에 SOG막을 고르게 도포하여 금속 배선들 사이의 충진도를 향상시키는 SOG막 도포 장치 및 이를 이용한 SOG막 도포 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 SOG막 도포 장치는 MIBK 용액 및 SOG 물질이 각각 충진되어 있는 제1 용기 및 제2 용기, 상기 제1 용기 및 제2 용기와 각각 연결되어 있는 제1 노즐 및 제2 노즐, 상기 제1 노즐 및 제2 노즐을 통해 상기 MIBK 용액 및 SOG 물질이 각각 적하되는 웨이퍼, 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전 장치를 포함하고, 상기 제1 노즐을 통해 상기 MIBK 용액을 상기 웨이퍼 위에 도포한 후 상기 제2 노즐을 통해 상기 SOG 물질을 상기 웨이퍼 위에 도포하여 SOG막을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 MIBK의 도포량은 2 내지 10cc 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 웨이퍼의 회전 속도는 500 내지 4000rpm 인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 SOG막 도포 방법은 MIBK 용액이 충진되어 있는 제1 용기와 연결되어 있는 제1 노즐을 통해 웨이퍼 위에 상기 MIBK 용액을 적하하여 상기 웨이퍼 위에 상기 MIBK 용액을 도포하는 단계, SOG 물질이 충진되어 있는 제2 용기와 연결되어 있는 제2 노즐을 통해 상기 SOG 물질을 상기 MIBK 용액이 도포되어 있으며 회전하는 웨이퍼 위에 적하하여 상기 웨이퍼 위에 SOG막을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 웨이퍼가 정지된 상태에서 상기 MIBK 용액을 적하한 후 상기 웨이퍼를 회전하여 상기 웨이퍼 위에 상기 MIBK 용액를 도포할 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼가 회전하는 상태에서 상기 MIBK 용액을 적하하여 상기 웨이퍼 위에 상기 MIBK 용액를 도포할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 SOG막 도포 방법은 웨이퍼 위에 게이트 절연막, 게이트 전극, 소스 및 드레인 영역으로 이루어진 MOS 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 MOS 트랜지스터를 덮는 제1 절연막을 형성하는 단계, 상기 절연막에 상기 게이트 전극, 소스 및 드레인 영역과 연결되는 비아를 형성하는 단계, 상기 절연막 위에 상기 비아와 연결되는 복수개의 금속 배선을 형성하는 단계, 상기 복수개의 금속 배선 및 제1 절연막 위에 제2 절연막을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 절연막 및 제2 절연막은 SOG막으로 형성하며, 상기 SOG막을 형성하는 단계는 MIBK 용액이 충진되어 있는 제1 용기와 연결되어 있는 제1 노즐을 통해 웨이퍼 위에 상기 MIBK 용액을 적하하여 상기 웨이퍼 위에 상기 MIBK 용액을 도포하는 단계, SOG 물질이 충진되어 있는 제2 용기와 연결되어 있는 제2 노즐을 통해 상기 SOG 물질을 상기 MIBK 용액이 도포되어 있으며 회전하는 웨이퍼 위에 적하하여 상기 웨이퍼 위에 SOG막을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 SOG막 도포 장치 및 이를 이용한 SOG막 도포 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SOG막 도포 장치의 개략적인 설명도로서, 도 1은 MIBK 용액이 충진되어 있는 제1 용기와 연결되어 있는 제1 노즐을 통해 웨이퍼 위에 MIBK 용액을 적하하는 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 SOG 물질이 충진되어 있는 제2 용기와 연결되어 있는 제2 노즐을 통해 SOG 물질을 웨이퍼 위에 적하하는 상태를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 SOG막 도포 장치는 MIBK(Methylisobuthylketon) 용액이 충진되어 있는 제1 용기(20)와 SOG 물질이 충진되어 있는 제2 용기(30)를 포함한다. 이러한 SOG 물질은 SiO2와 소량의 MIBK의 혼합물로 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 제1 용기(20)는 제1 연결 라인(21)을 통해 제1 노즐(25)과 연결되어 있으며, 제2 용기(30)는 제2 연결 라인(31)을 통해 제2 노즐(35)과 연결되어 있다.
이러한 제1 노즐(25)과 제2 노즐(35)이 서로 소정 간격을 유지하도록 고정시키고, 제1 연결 라인(21)과 제1 노즐(25)을 연결하며 제2 연결 라인(31)과 제2 노즐(35)을 연결하는 연결 부재(90)가 설치되어 있다.
그리고, 제1 노즐(25) 및 제2 노즐(35)을 통해 MIBK 용액 및 SOG 물질이 각각 적하되는 웨이퍼(100)가 제1 노즐(25) 및 제2 노즐(35)과 소정 간격 이격되어 아래에 설치되어 있다.
그리고, 이러한 웨이퍼(100)를 회전시키는 회전 장치(55)가 웨이퍼(100)와 접촉하여 웨이퍼(100)의 아래에 설치되어 있다. 이러한 웨이퍼(100)의 회전 속도는 500 내지 4000rpm 인 것이 바람직하다.
제1 노즐(25)을 통해 MIBK 용액을 회전하는 웨이퍼(100) 위에 2 내지 10cc 정도 도포하여 건조한 웨이퍼(100) 표면을 습하게 한 후 제2 노즐(35)을 통해 SOG 물질을 표면이 습하게 된 웨이퍼(100) 위에 도포하여 SOG막을 형성한다. 이 경우, MIBK 용액에 의해 웨이퍼(100) 끝부분의 SOG 물질의 도포는 보다 원활하게 이루어진다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 SOG막 도포 장치를 이용한 SOG막 도포 방법에 대해 도면을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 노즐(25)을 웨이퍼(100)의 중심 위에 위치시키고, MIBK 용액이 충진되어 있는 제1 용기(20)와 연결되어 있는 제1 노즐(25)을 통해 웨이퍼(100) 위에 MIBK 용액을 적하한다.
이 때, 웨이퍼(100)가 정지된 상태에서 MIBK 용액을 적하한 후 웨이퍼(100)를 회전하여 웨이퍼(100) 위의 모든 영역에 MIBK 용액를 도포할 수 있다. 또한, 웨이퍼(100)가 회전하는 상태에서 MIBK 용액을 적하하여 웨이퍼(100) 위의 모든 영역에 MIBK 용액를 도포할 수도 있다.
이와 같이, MIBK 용액을 웨이퍼(100) 위의 모든 영역에 흘려줌으로써 건조한 웨이퍼(100)의 표면을 습하게 하여 웨이퍼(100)에 대한 SOG막의 젖음도(Wetting)를 향상시킬 수 있다. 따라서, 후속 공정인 SOG막의 형성 공정이 원활하게 진행된다.
또한, SOG막을 도포하기 전에 MIBK 용액을 웨이퍼(100) 위에 흘려줌으로써 웨이퍼(100)의 표면에 존재하는 불순물(Particle) 등을 제거할 수 있다.
다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 노즐(35)을 웨이퍼(100)의 중심 위에 위치시키고, SOG 물질이 충진되어 있는 제2 용기(30)와 연결되어 있는 제2 노즐(35)을 통해 회전하는 웨이퍼(100) 위에 SOG 물질을 적하한다.
이 때, 웨이퍼(100) 위에는 MIBK 용액이 도포되어 있으므로 웨이퍼(100) 위에 적하되는 SOG 물질은 웨이퍼(100)의 끝부분까지 충분히 흘러 SOG막을 형성한다.
따라서, 웨이퍼(100)의 끝부분에 형성되어 있는 금속 배선들 사이에 SOG막이 보다 완벽하게 충진된다. 이러한 SOG막은 금속 배선과 금속 배선 사이를 충진하여 절연시켜며, SOG막의 낮은 투과율을 이용하여 SOG막 즉, 절연막 전체의 정전 용량을 낮춘다.
한편, 제2 용기(30)의 내부에 충전되어 있는 SOG 물질을 모두 사용한 후에는 MIBK(Methylisobuthylketon) 용제를 SOG 물질이 충진되었던 제2 용기(30)에 충진하여 연결 라인이나 노즐 등을 세정한 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SOG막 도포 방법을 이용하여 형성된 SOG막을 포함하는 반도체 소자의 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 소자는 반도체 기판(110) 즉, 웨이퍼 위에 게이트 절연막(24), 게이트 전극(34), 소스 영역(12) 및 드레인 영역(13)으로 이루어진 MOS 트랜지스터를 포함한다.
이러한 반도체 소자는 반도체 기판(110) 위에 게이트 절연막 형성용 산화막과 게이트 전극용 다결정 실리콘을 순차 형성한 후 포토리쏘그라피(photolithography) 공정을 이용하여 다결정 실리콘과 산화막을 패터닝(patterning)함으로써 게이트 절연막(24)과 게이트 전극(34)을 형성하고, 게이트 전극(24)과 게이트 절연막(34)의 노출된 측벽 부분에 질화막 등으로 이루어진 측벽 스페이서(37)를 형성한다.
그리고, 이온 주입 마스크를 이용하는 이온 주입 공정을 수행하여 저농도 또는 고농도의 불순물을 반도체 기판(110)의 소스 영역(12) 및 드레인 영역(13)에 주입함으로써, MOS 트랜지스터의 소스 영역(12) 및 드레인 영역(13)을 완성한다.
반도체 기판(110)을 HF 세정을 한 후에 스퍼터링 등과 같은 증착 공정에 의해 반도체 기판(110)의 상부 전면에 걸쳐 박막, 예를 들면 200Å 내지 600Å의 두께(바람직하게는, 400Å)를 갖는 티타늄 금속막을 형성한다.
그리고, 급속 제1 열처리 공정을 수행함으로써, 티타늄 금속막을 실리사이드화, 즉 티타늄과 실리콘을 화학 반응시켜 실리사이드화시킨다.
그리고, 제2 열처리 공정을 수행하여 낮은 저항을 갖는 티타늄 실리사이드(40a, 40b)로 상(phase) 변이되도록 한다.
그리고, 이러한 MOS 트랜지스터 위에 제1 절연막(50)을 형성한다. 이러한 제1 절연막(50)은 SOG막으로 형성하는 것이 바람직하다.
이러한 SOG막(50)을 형성하기 위해 우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 노즐(25)을 웨이퍼(100)의 중심 위에 위치시키고, MIBK 용액이 충진되어 있는 제1 용기(20)와 연결되어 있는 제1 노즐(25)을 통해 웨이퍼(100) 위에 MIBK 용액을 적하한다.
이 때, 웨이퍼(100)가 정지된 상태에서 MIBK 용액을 적하한 후 웨이퍼(100)를 회전하여 웨이퍼(100) 위의 모든 영역에 MIBK 용액를 도포할 수 있다. 또한, 웨이퍼(100)가 회전하는 상태에서 MIBK 용액을 적하하여 웨이퍼(100) 위의 모든 영역에 MIBK 용액를 도포할 수도 있다.
이와 같이, MIBK 용액을 웨이퍼(100) 위의 모든 영역에 흘려줌으로써 건조한 웨이퍼(100)의 표면을 습하게 하여 웨이퍼(100)에 대한 SOG막의 젖음도(Wetting)를 향상시킬 수 있다. 따라서, 후속 공정인 SOG막의 형성 공정이 원활하게 진행된다.
또한, SOG막(50)을 도포하기 전에 MIBK 용액을 웨이퍼(100) 위에 흘려줌으로써 웨이퍼(100)의 표면에 존재하는 불순물(Particle) 등을 제거할 수 있다.
다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 노즐(35)을 웨이퍼(100)의 중심 위에 위치시키고, SOG 물질이 충진되어 있는 제2 용기(30)와 연결되어 있는 제2 노즐(35)을 통해 회전하는 웨이퍼(100) 위에 SOG 물질을 적하한다.
이 때, 웨이퍼(100) 위에는 MIBK 용액이 도포되어 있으므로 웨이퍼(100) 위에 적하되는 SOG 물질은 웨이퍼(100)의 끝부분까지 충분히 흘러 SOG막(50)을 형성한다.
따라서, 웨이퍼(100)의 끝부분에 형성되어 있는 금속 배선들 사이에 SOG막(50)이 보다 완벽하게 충진된다.
그리고, 이러한 SOG막(50) 즉, 제1 절연막(50)에는 게이트 전극(34), 소스 및 드레인 영역(12, 13)을 금속 배선(120)과 연결하는 비아(60)를 형성한다.
그리고, 제1 절연막(50) 위에 복수개의 금속 배선(120)을 형성한다. 이러한 금속 배선(120)은 알루미늄이나 알루미늄 합금 등이 가능하다.
다음으로, 복수개의 금속 배선 및 제1 절연막 위에 상기한 제1 절연막의 형성 방법과 동일한 방법으로 제2 절연막을 형성한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에 따른 SOG막 도포 장치 및 이를 이용한 SOG막 도포 방법은 SOG막을 도포하기 전에 MIBK 용액을 웨이퍼 위에 흘려줌으로써 건조한 웨이퍼의 표면을 습하게 하여 웨이퍼에 대한 SOG막의 젖음도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 웨이퍼의 끝부분에 형성되어 있는 금속 배선들 사이에 SOG막을 보다 완벽하게 충진할 수 있다.
또한, SOG막을 도포하기 전에 MIBK 용액을 웨이퍼 위에 흘려줌으로써 웨이퍼의 표면에 존재하는 불순물 등을 제거할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SOG막 도포 장치의 개략적인 설명도로서, 도 1은 MIBK 용액이 충진되어 있는 제1 용기와 연결되어 있는 제1 노즐을 통해 웨이퍼 위에 MIBK 용액을 적하하는 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 SOG 물질이 충진되어 있는 제2 용기와 연결되어 있는 제2 노즐을 통해 SOG 물질을 웨이퍼 위에 적하하는 상태를 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SOG막 도포 방법을 이용하여 형성된 SOG막을 포함하는 반도체 소자의 단면도이다.

Claims (7)

  1. MIBK 용액 및 SOG 물질이 각각 충진되어 있는 제1 용기 및 제2 용기,
    상기 제1 용기 및 제2 용기와 각각 연결되어 있는 제1 노즐 및 제2 노즐,
    상기 제1 노즐 및 제2 노즐을 통해 상기 MIBK 용액 및 SOG 물질이 각각 적하되는 웨이퍼,
    상기 웨이퍼를 회전시키는 회전 장치
    를 포함하고,
    상기 제1 노즐을 통해 상기 MIBK 용액을 상기 웨이퍼 위에 도포한 후 상기 제2 노즐을 통해 상기 SOG 물질을 상기 웨이퍼 위에 도포하여 SOG막을 형성하는 SOG막 도포 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 MIBK의 도포량은 2 내지 10cc 인 SOG막 도포 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 웨이퍼의 회전 속도는 500 내지 4000rpm 인 SOG막 도포 장치.
  4. MIBK 용액이 충진되어 있는 제1 용기와 연결되어 있는 제1 노즐을 통해 웨이퍼 위에 상기 MIBK 용액을 적하하여 상기 웨이퍼 위에 상기 MIBK 용액을 도포하는 단계,
    SOG 물질이 충진되어 있는 제2 용기와 연결되어 있는 제2 노즐을 통해 상기 SOG 물질을 상기 MIBK 용액이 도포되어 있으며 회전하는 웨이퍼 위에 적하하여 상기 웨이퍼 위에 SOG막을 형성하는 단계
    를 포함하는 SOG막 도포 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 웨이퍼가 정지된 상태에서 상기 MIBK 용액을 적하한 후 상기 웨이퍼를 회전하여 상기 웨이퍼 위에 상기 MIBK 용액를 도포하는 SOG막 도포 방법.
  6. 제4항에서,
    상기 웨이퍼가 회전하는 상태에서 상기 MIBK 용액을 적하하여 상기 웨이퍼 위에 상기 MIBK 용액를 도포하는 SOG막 도포 방법.
  7. 웨이퍼 위에 게이트 절연막, 게이트 전극, 소스 및 드레인 영역으로 이루어진 MOS 트랜지스터를 형성하는 단계,
    상기 MOS 트랜지스터를 덮는 제1 절연막을 형성하는 단계,
    상기 절연막에 상기 게이트 전극, 소스 및 드레인 영역과 연결되는 비아를 형성하는 단계,
    상기 절연막 위에 상기 비아와 연결되는 복수개의 금속 배선을 형성하는 단계,
    상기 복수개의 금속 배선 및 제1 절연막 위에 제2 절연막을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 절연막 및 제2 절연막은 SOG막으로 형성하며,
    상기 SOG막을 형성하는 단계는 MIBK 용액이 충진되어 있는 제1 용기와 연결되어 있는 제1 노즐을 통해 웨이퍼 위에 상기 MIBK 용액을 적하하여 상기 웨이퍼 위에 상기 MIBK 용액을 도포하는 단계,
    SOG 물질이 충진되어 있는 제2 용기와 연결되어 있는 제2 노즐을 통해 상기 SOG 물질을 상기 MIBK 용액이 도포되어 있으며 회전하는 웨이퍼 위에 적하하여 상기 웨이퍼 위에 SOG막을 형성하는 단계
    를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
KR1020030101923A 2003-12-31 2003-12-31 Ｓｏｇ막 도포 장치 및 이를 이용한 ｓｏｇ막 도포 방법 KR100562298B1 (ko)

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CN106206347A (zh) * 2015-05-29 2016-12-07 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体装置及调节方法

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