KR20090097401A - Apparatus and method for depositing thin film - Google Patents
Apparatus and method for depositing thin film Download PDFInfo
- Publication number
- KR20090097401A KR20090097401A KR1020080022515A KR20080022515A KR20090097401A KR 20090097401 A KR20090097401 A KR 20090097401A KR 1020080022515 A KR1020080022515 A KR 1020080022515A KR 20080022515 A KR20080022515 A KR 20080022515A KR 20090097401 A KR20090097401 A KR 20090097401A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- deposition
- gas
- thin film
- unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/56—After-treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 반도체 기판상에 막을 증착시키기 위한 것으로, 보다 상세하게는 미세 회로 패턴이 형성된 기판의 미세 회로 선폭 사이에도 공극이나 균열이 없는 박막을 충진하기 위한 증착장치 및 이를 이용한 증착방법에 관한 것이다.The present invention is to deposit a film on a semiconductor substrate, and more particularly, to a deposition apparatus and a deposition method using the same for filling a thin film without gaps or cracks between the fine circuit line width of the substrate on which the fine circuit pattern is formed.
반도체 소자의 회로 선폭이 좁아지면서 선폭간의 절연막 충진 및 평탄화 공정은 점점 더 어려워지고 있다.As circuit line widths of semiconductor devices become narrower, insulating film filling and planarization processes between line widths become increasingly difficult.
좁은 회로 선폭에서 절연막을 충진하는 방법으로서 아래의 3가지 방법이 제시되고 있다.The following three methods are proposed as a method of filling an insulating film in a narrow circuit line width.
(1) 고밀도 플라즈마(HDP, High Density Plasma) 화학기상증착방법(CVD) 으로 박막을 증착하고 in-situ로 측면 식각을 행하면서 미세회로 선폭에 박막을 충진하는 방법이 사용되고 있다. 하지만, 고밀도 플라즈마를 이용하여 박막을 증착하고 측면식각하는 경우에 있어서는 도 1에 도시된 바와 같이, 미세패턴 정도에 따라서 증착과 식각을 반복해야 하는 횟수는 무한히 상승할 수 있는 문제점을 갖고 있어 생산성 저하가 큰 문제로 나타날 수 있다.(1) High Density Plasma (HDP) A method of filling a thin film in a fine circuit line width while depositing a thin film by chemical vapor deposition (CVD) and performing side etching with in-situ is used. However, in the case of depositing and laterally etching a thin film using a high density plasma, as shown in FIG. 1, the number of times that the deposition and etching have to be repeated according to the degree of the fine pattern may increase infinitely, thus decreasing productivity. Can be a big problem.
(2) 그리고, 유동 특성이 있는 겔 타입의 산화물 유기화학물을 이용하여 Spin-on Coating 방법을 이용하여 미세회로 선폭을 충진하는 방법이 있다. 이러한 방법의 경우 미세 패턴 사이에 과도한 산화물 유기화합물이 충진되며, 산화물 유기화합물은 많은 량의 하이드라이드기(OH)와 유기물(CHx)을 포함하고 있으며, 고온 열처리시 부피 수축으로 공극(Void)과 균열(Crack)이 발생되며, 식각 특성이 매우 열악하여 반도체 제조공정시 신뢰성 및 제품특성에 나쁜 영향을 줄 수 있는 문제점을 내포하고 있다.(2) There is a method of filling a fine circuit line width by using a spin-on coating method using a gel type oxide organic chemical having flow characteristics. In this method, the excessive oxide organic compound is filled between the fine patterns, and the oxide organic compound contains a large amount of hydride group (OH) and organic substance (CHx), and the volume shrinkage during high temperature heat treatment causes voids and Cracks are generated, and the etching characteristics are very poor, which includes a problem that may adversely affect reliability and product characteristics in the semiconductor manufacturing process.
(3) 미세패턴에 절연막 충진하는 또다른 방법의 하나로서, 저온에서 SiH4 반응가스와 H2O2 반응가스를 화학반응시키면, Si(OH)x와 같은 유체특성을 갖는 박막을 증착할 수 있어, 미세 패턴에서 야기되는 표면에너지를 이용하여 굴곡이 심한 패턴에서 절연막이 유동하여 충진시키는 방법이 있다. 하지만, 이러한 방법은 미세패턴에서는 매우 적은 량만 증착하여도 미세패턴 높이만큼 절연막이 유동하여 충진됨에 의해 박막 증착후 고온에서 열처리 공정을 하게 되면 도 2와 같이, 매우 미세한 부분에 적층 되어 있는 절연막에서는 공극(1 ; Void)이나 균열(2 ; Crack)이 발생하여 반도체 제조공정에서 심각한 문제를 야기한다.(3) As another method of filling an insulating film in a fine pattern, when a SiH 4 reaction gas and a H 2 O 2 reaction gas are chemically reacted at a low temperature, a thin film having a fluid characteristic such as Si (OH) x can be deposited. Therefore, there is a method of flowing and filling the insulating film in a highly curved pattern by using surface energy caused by the fine pattern. However, in this method, even when only a very small amount is deposited in the fine pattern, the insulating film flows and fills as much as the fine pattern height, and when the heat treatment process is performed at a high temperature after thin film deposition, as shown in FIG. (1; Void) or crack (2; Crack) occurs, which causes serious problems in the semiconductor manufacturing process.
본 발명은 배경기술로서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 챔버 내부의 다수개의 기판에 대하여 증착공정과 후처리공정을 반복적으로 수행함으 로써 박막을 여러 차례 반복 형성하여 원하는 막의 특성을 얻을 수 있는 증착장치 및 증착방법을 제공하는 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art described as a background art, by repeatedly performing a deposition process and a post-treatment process for a plurality of substrates in the chamber to repeatedly form a thin film several times to obtain the characteristics of the desired film Its purpose is to provide a vapor deposition apparatus and a vapor deposition method.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명의 증착장치는, 챔버; 상기 챔버 내부에 적어도 하나의 기판을 탑재하는 기판지지대; 상기 기판지지대 상부에 평행하게 위치하며, 반응가스를 지속적으로 공급하여 기판상에 박막을 형성하기 위한 1 이상의 증착부와, 기판에 형성되는 박막의 후처리공정을 위한 1 이상의 후처리공정부를 구비하는 기판처리기; 상기 기판지지대와 기판처리기 중 어느 하나를 회전 구동시키는 회전축; 을 포함하여, 상기 회전축에 의한 회전에 의해 각각의 기판이 상기 증착부와 후처리공정부에 반복적으로 노출되게 하는 것을 특징으로 한다.The vapor deposition apparatus of the present invention as a means for solving the above problems, the chamber; A substrate support for mounting at least one substrate in the chamber; Located in parallel to the upper substrate support, and having at least one deposition unit for forming a thin film on the substrate by continuously supplying the reaction gas, and at least one post-treatment processing unit for the post-treatment process of the thin film formed on the substrate Substrate processor; A rotating shaft for rotationally driving any one of the substrate support and the substrate processor; Including, it characterized in that each substrate is repeatedly exposed to the deposition unit and the post-treatment process by the rotation by the rotation axis.
또한 본 발명의 증착방법은, 챔버 내부의 기판지지대상에 탑재된 기판상에 막을 증착시키는 증착방법에 있어서, 상기 기판지지대 상에 적어도 1개의 기판을 탑재하는 단계; 1 이상의 증착부와 1 이상의 후처리공정부가 구비된 기판처리기를 기판과 근접시키는 단계; 상기 기판지지대와 기판처리기 중 어느 하나를 회전시키는 단계; 상기 증착부에서 반응가스를 공급하여 기판상에 박막을 형성하는 증착공정과, 상기 후처리공정부에서 박막에 대한 후처리공정을 반복적으로 수행하는 단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 후처리공정은 열처리공정과 플라즈마처리공정 중 적어도 하나를 포함한다.In addition, the deposition method of the present invention, a deposition method for depositing a film on a substrate mounted on a substrate support object in the chamber, comprising the steps of: mounting at least one substrate on the substrate support; Bringing the substrate processor including one or more deposition units and one or more after-treatment units into proximity with the substrate; Rotating one of the substrate support and the substrate processor; And a step of repeatedly performing a post-treatment process for the thin film in the post-treatment process unit by supplying a reaction gas from the deposition unit to form a thin film on the substrate. In this case, the post-treatment process includes at least one of a heat treatment process and a plasma treatment process.
본 발명의 증착장치 및 이를 이용한 증착방법을 이용하면, 증착공정과 후처리공정으로서의 열처리공정 및/또는 플라즈마처리공정을 반복적으로 수행함으로써 미세 패턴이 형성된 기판에 대해서도 공극이나 균열의 발생 없이 절연막을 충진할 수 있다. 또한 다수개의 기판에 대하여 동시에 공정을 진행할 수 있으므로 생산성이 크게 향상된다는 장점이 있다.By using the deposition apparatus of the present invention and the deposition method using the same, the insulating film is filled without generating voids or cracks in the substrate having the fine pattern by repeatedly performing the heat treatment step and / or plasma treatment step as the deposition step and the post-treatment step. can do. In addition, since the process can be performed on a plurality of substrates at the same time, the productivity is greatly improved.
이하에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention.
본 발명에 따른 실시예는 증착공정의 후처리공정에 따라 나누어 설명할 수 있으며, 이하에서는 증착공정의 후처리공정으로서 인시튜(in-situ)로 1) 열처리공정, 2) 열처리공정과 플라즈마처리공정, 3) 플라즈마처리공정을 수행하는 실시예로 나누어 설명한다.Embodiments according to the present invention can be divided and described according to the post-treatment process of the deposition process, below 1) heat treatment process in-situ as a post-treatment process of the deposition process, 2) heat treatment process and plasma treatment Process, 3) will be described by dividing the embodiment to perform a plasma treatment process.
한편, 상기 기판처리기를 구성하는 증착부와 후처리공정부는 각 구성부의 기능을 유지하면서 다른 구성부에 영향을 미치지 않도록, 각 구성부 사이에는 기판과 미세 간격을 유지하는 차단벽이 형성되어 가스 등의 흐름을 차단하도록 한다. 이러한 증착부와 후처리공정부는 기판처리기 본체 내부에 모듈 단위로 구성하여, 탈착 가능하게 설치할 수도 있다.On the other hand, the deposition unit and the post-treatment process unit constituting the substrate processor does not affect other components while maintaining the function of each component, a blocking wall for maintaining a fine gap between the substrate is formed between each component is a gas, etc. Block the flow of The deposition unit and the post-treatment process unit may be installed in a module unit inside the substrate processor main body so as to be detachably installed.
[실시예 1] 증착공정과 인시튜 열처리공정을 수행하는 증착장치 및 증착방법Example 1 Deposition Apparatus and Deposition Method for Performing Deposition Process and In-situ Heat Treatment Process
도 3은 증착공정과 인시튜 열처리공정을 수행하는 증착장치의 개략 구성도이 고, 도 4a는 챔버 상판의 저면도이고, 도 4b는 챔버 하판의 평면도이다.3 is a schematic configuration diagram of a deposition apparatus performing a deposition process and an in-situ heat treatment process, FIG. 4A is a bottom view of a chamber top plate, and FIG. 4B is a plan view of a chamber bottom plate.
본 발명의 실시예 1에 따른 증착장치는, 도시된 바와 같이 챔버(100) 내부의 기판지지대(200)를 그 하부에 설치된 회전축(400)을 이용하여 회전시키는 방식을 취한 것으로, 도시되어 있지 않으나 기판처리기(300) 상부에 회전축(미도시)을 설치하여 기판지지대(200) 대신 기판처리기(300)를 회전시킬 수 있음은 물론이다.Deposition apparatus according to the first embodiment of the present invention, as shown is to take a way to rotate the
챔버(100)에는 분위기 가스를 공급하기 위한 가스주입구(110)를 구비하며, 기판처리기(300) 양측으로 분위기 가스 등을 배출하기 위한 가스펌핑구(130)를 환형으로 설치하고, 펌핑된 가스를 챔버(100) 외부로 배출하기 위한 가스배출구(120)를 구비한다.The
기판처리기(300)는 기판지지대(200)상의 기판과 평행하게 배치된 디스크 형상의 본체(310) 내부에 본체(310)의 중앙을 중심으로 기판 직경 이상의 길이로 형성한 증착부(320)와, 이와 일정 각도 이격하여 설치한 열처리부(330)로 구성한다. 이때, 증착부(320)와 열처리부(330)는 본체(310)의 중앙을 중심으로 하여 소정 호 형상의 영역 내부에 배치할 수 있으며, 각각의 둘레에는 단열재(326, 333)를 설치하여 각 영역에서의 열전달에 의한 영향을 최소화할 수 있다.The
한편, 본체(310) 하부의 외곽을 따라 기판처리기(300)와 기판이 미세 간격을 유지할 수 있도록 소정 높이를 갖는 차단벽(미도시됨)을 설치하거나, 증착부(320)와 열처리부(330) 주위로 가스펌핑구(324)로의 일방향 가스 흐름을 유지하는 해당 영역의 둘레에만 차단벽(미도시됨)을 설치하여, 회전하는 기판과 미세 간격 유지로 다른 영역과의 가스 혼합을 물리적으로 제한할 수 있다.Meanwhile, a barrier wall (not shown) having a predetermined height may be installed along the outer portion of the lower portion of the
본체(310)의 형상은 도 3에 도시된 바와 같이, 일정 체적을 갖는 디스크 형상으로 구성하는 대신, 도면에는 도시되어 있지 않으나 증착부(320)와 열처리부(330)를 중앙을 중심으로 양측으로 호 형상을 갖도록 설계할 수도 있으며, 각각의 영역 둘레에는 필요한 경우 상기 차단벽을 설치할 수도 있다.The shape of the
본 발명의 증착장치를 구성하는 증착부(320)는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 2종의 가스간 반응에 의하여 기판에 막을 증착시키게 된다. 이러한 증착부(320)는 각 가스의 분사 전단계에서 혼합에 의한 반응을 억제하기 위하여 개별 가스분사구를 사용하는데, 이때 가스의 분사방향, 각각의 가스가 분사되는 부분과 기판과의 간격 차이, 분사된 가스를 챔버(100) 외부로 배출하기 위하여 펌핑하는 위치, 분사된 가스간의 혼합을 억제하기 위한 불활성가스의 공급 유무에 따라 아래의 9가지 실시예와 같은 다양한 구조를 가질 수 있다.As illustrated in FIG. 4A, the
(1) 도 5는 증착부(320)의 제1실시예를 나타내는 단면도로서 도 4에서 A-A'단면을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 챔버(100) 외부로부터 2 종의 가스가 유입되는 제1, 제2가스주입구(321a, 321b)와, 유입된 각각의 가스를 기판에 분사하는 제1, 제2가스분사구(322a, 322b)와, 각각의 가스분사구(322a, 322b) 사이에 가스분사구(322a, 322b) 보다 기판으로부터 높게 설치하여 분사된 가스 중 막 형성에 기여하지 않는 여분의 가스를 챔버(100) 외부로 펌핑하여 배출하는 가스펌핑구(324)로 이루어진다.(1) FIG. 5 is a cross-sectional view showing the first embodiment of the
이때 상기 가스분사구(322a, 322b)는 반경 방향으로 설치하여 그 하부를 기판이 통과하도록 한다. 도 5에 의하면 2개의 가스분사구(322a, 322b)가 반경 방향 으로 즉, 일정 각도를 유지한 채 기판의 직경 이상의 길이를 갖도록 설치한다. 한편, 도면에 도시되어 있지는 않았으나, 상기 가스분사구(322a, 322b)는 일정 간격을 유지하도록 상호 평행하게 배치할 수도 있다.At this time, the gas injection ports (322a, 322b) are installed in the radial direction so that the substrate passes through the lower portion. According to FIG. 5, the two
따라서 가스펌핑구(324) 양측의 가스분사구(322a, 322b)로부터 분사된 가스는 도 5의 화살표와 같이, 가스펌핑구(324) 하부의 회전하는 기판상에서 혼합되어 기판에 박막을 형성하게 된다. 이때, 가스펌핑구(324)는 분사된 가스가 인접한 기판으로 누출되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 분사된 가스의 흐름을 유도하는 역할을 한다.Therefore, the gas injected from the
한편, 상기 가스분사구(322a, 322b)는 분사된 각각의 가스가 기판 표면에서 충돌하도록 상호 내측으로 기울게 형성하여, 가스의 기판 체류시간을 줄임과 동시에 분사된 가스의 합류시점에서의 압력을 높여 반응성을 향상시킬 수 있다.On the other hand, the gas injection port (322a, 322b) is formed inclined inward to each other so that each injected gas collides on the surface of the substrate, reducing the substrate residence time of the gas and at the same time increase the pressure at the time of confluence of the injected gas reactivity Can improve.
이하에서의 증착부의 다른 실시예들에 대해서는 제1실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.Other embodiments of the deposition unit will be described below based on differences from the first embodiment.
(2) 도 6은 증착부의 제2실시예를 나타내며, 제1실시예와는 달리 가스펌핑구(324) 하부에 분사되는 가스의 흐름을 유도하여 기판상에 보다 좁은 영역에서 가스간 혼합이 이루어지도록 그 하단의 내측에 각각 펌핑가이드판(325)을 더 구비한다.(2) FIG. 6 shows a second embodiment of the deposition unit, and unlike the first embodiment, gas is mixed in a narrower area on the substrate by inducing a flow of gas injected under the
(3) 도 7은 증착부의 제3실시예를 나타내며, 제1실시예와는 달리 가스분사구(322a, 322b)를 기판으로부터 더 이격시키고, 가스펌핑구(324)를 기판에 보다 근접하게 설치한다. 따라서 제1실시예에 비하여 기판상의 보다 좁은 영역에서 가스간 혼합이 이루어지는 한편, 기판에 더욱 근접하여 여분의 가스에 대한 펌핑이 이루어지므로 기판상에 보다 얇은 막을 형성할 수 있다.(3) FIG. 7 shows a third embodiment of the vapor deposition unit. Unlike the first embodiment, the
(4) 도 8은 증착부의 제4실시예를 나타내며, 제1실시예와는 달리 제1, 제2가스분사구(322a, 322b)를 인접하여 설치하고, 가스펌핑구(324)은 각각의 가스분사구(322a, 322b) 보다 기판으로부터 이격하여 설치한다. 따라서 제1실시예에 비하여 기판상에서 가스가 혼합되어 체류되는 시간을 길게 하여 증착양을 증가시킬 수 있다.(4) FIG. 8 shows a fourth embodiment of the vapor deposition unit. Unlike the first embodiment, the first and second
(5) 도 9는 증착부의 제5실시예를 나타내며, 제4실시예와는 달리 각각의 가스분사구(322a, 322b) 하단과 기판 사이의 간격을 달리 설치한 것으로, 기판으로부터 더 멀리 설치된 가스분사구(322a)로부터 분사되는 가스의 기판 체류 시간을 늘일 수 있다.(5) FIG. 9 shows the fifth embodiment of the vapor deposition unit. Unlike the fourth embodiment, the
(6) 도 10은 증착부의 제6실시예를 나타내며, 제1실시예와 달리 제1, 제2가스펌핑구(324a, 324b)를 각각의 제1, 제2가스분사구(322a, 322b) 측방에 더 구비한 것으로, 각각의 가스분사구(322a, 322b)에서 분사된 가스가 우선적으로 인접한 각각의 가스펌핑구(324a, 324b)를 통하여 배출함에 따라, 기판 표면에서 화학 기상증착 이외에 원자층 박막 증착이 일어나도록 유도함으로써, 화학 기상증착과 원자층 박막 증착의 중간 단계 형태로 박막 증착이 이루어진다.(6) FIG. 10 shows a sixth embodiment of the vapor deposition unit, and unlike the first embodiment, the first and second
(7) 도 11은 증착부의 제7실시예를 나타내며, 제6실시예의 구성 중 제1가스펌핑구(324a)와 제2가스분사구(322b) 사이에 불활성가스의 퍼지가스주입구(327)와 연결되어 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스분사구(328)를 더 구비한 것으로, 분사되는 불활성가스는 퍼지 기능을 수행(도면에서 퍼지가스는 점선으로 된 화살표로 표시함)함에 따라, 제1가스와 제2가스의 직접적인 혼합을 억제하고 기판상에 제1가스와 제2가스의 원자층 증착을 유도하게 된다. 따라서 가스간 혼합에 의한 박막보다 보다 얇은 원자층 박막을 형성할 수 있다.(7) FIG. 11 shows a seventh embodiment of the deposition unit, and is connected with the purge
(8) 도 12는 증착부의 제8실시예를 나타내며, 가스분사구(322a, 322b)를 인접하여 중앙에 설치하고, 가스펌핑구(324a, 324b)를 그 양측으로 설치하여, 가스분사구(322a, 322b)에서 분사되는 가스가 인접한 후처리공정부인 열처리부(330)로 분사되어 나가는 것을 방지할 수 있다. (8) FIG. 12 shows an eighth embodiment of the vapor deposition unit, in which
(9) 도 13은 증착부의 제9실시예를 나타내며, 제1, 제2가스주입구(321a, 321b)로 공급된 각각의 가스를 분사하기 전 각각 제1, 제2샤워헤드(329a, 329b)를 거쳐 다수개의 제1, 제2가스분사구(322a, 322b)를 통하여 분사되도록 설치한다. 이때 각각의 가스분사구(322a, 322b)는 서로 다른 가스가 교차하도록 배열하고, 그 양측에 가스펌핑구(324a, 324b)를 설치한다. 도면에서는 3개의 제1가스분사구(322a)와, 그 각각의 양측에 4개의 제2가스분사구(322b)가 도시되어 있으나, 그 개수는 공정 목적에 맞게 가감할 수 있다. 이와 같이 제1, 제2샤워헤드(329a, 329b)를 사용하는 경우 기판상에서 반응가스간의 혼합에 의한 반응을 더욱 촉진시킬 수 있게 된다.(9) FIG. 13 shows a ninth embodiment of the vapor deposition unit, where the first and
다음으로, 본 발명의 증착장치를 구성하는 열처리부(330)는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 본체(300) 내부에 설치되는 증착부(320)와 일정 각도 이격하여 설치된 다. 이때, 기판지지대(200)의 회전속도가 결정되면 증착부(320)와 열처리부(330)의 이격 각도에 따라 증착공정과 열처리공정 사이의 시간이 결정되므로 공정 특성을 고려하여 이격 각도를 조절할 수 있다.Next, the
구체적으로 열처리부(330)는, 기판과 마주하는 본체(310)의 하부면에 가열원(331)의 복사열이 투과되도록 쿼츠로 된 플레이트 형상의 투과창(332)이 형성되고, 그 내부에는 발열램프와 같은 가열원(331)이 설치되며, 열처리부(330)의 열이 기판처리기(300)의 다른 영역에 영향을 주지 않도록 가열원 주위에 단열재(333)가 설치된다. 이때, 가열원(331)은 반경 방향으로 2 이상의 발열램프를 배치할 수 있다.Specifically, the
이와 같이 구성된 열처리부(330)는, 증착부(320)를 통과하여 1차 증착을 완료한 기판이 도달되는 시점을 고려하여, 그 가동 시점을 지연시킬 수도 있다.The
이상에서 설명한 증착장치를 이용한 본 발명의 증착방법에 따른 실시예는 다음과 같다.Embodiments according to the deposition method of the present invention using the deposition apparatus described above are as follows.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 증착방법은, 다음과 같은 공정으로 이루어진다.Referring to Figure 3, the deposition method according to the present invention comprises the following steps.
먼저, 챔버(100) 내부의 기판지지대(200)상에 다수개의 기판을 차례로 로딩한다.First, a plurality of substrates are sequentially loaded on the
다음으로, 기판지지대(200)와 기판처리기(300) 사이의 간격을 근접시킨다. 이는 통상적으로 기판의 탑재를 위하여 하강하였던 기판지지대(200)를 기판처리 기(300)에 근접하도록 승강시킴으로써 이루어진다.Next, the distance between the
다음으로, 회전축(400)을 회전시킴으로써 기판지지대(200)를 회전시킨다. 도면에는 도시되어 있지 않으나 기판처리기(300) 상부에 설치한 회전축을 회전시킬 수 있음은 물론이다.Next, the
다음으로, 증착부(320)를 구성하는 2개의 가스분사구(322a, 322b)로부터 2 종의 가스를 분사시켜 회전하는 기판상에 박막을 형성시키며, 박막이 형성된 기판을 열처리부(330)에서 열처리하는 공정을 반복 수행한다. 이때 열처리공정 중 O3, O2 ..등의 가스를 공급하여 박막을 산화시킬 수도 있다.Next, two kinds of gases are injected from the two
한편, 기판에 대한 증착공정을 거친 후 열처리공정 전에 유동성의 막이 형성된 기판을 분위기가스에 일정 시간 노출시킴으로써 유동성의 막을 안정화시키는 유연화공정을 더 거치도록 할 수 있다. 또한 열처리를 거친 기판을 냉각시켜 다음의 증착공정을 준비하는 냉각공정을 더 거치게 할 수도 있다. 이러한 냉각공정은 냉각수가 순환하도록 기판지지대(200) 내부에 설치된 냉각라인(210)에 의하여 이루어진다.On the other hand, after the deposition process for the substrate and before the heat treatment step may be further subjected to a softening step of stabilizing the fluid film by exposing the substrate on which the fluid film is formed to the atmosphere gas for a predetermined time. In addition, by cooling the substrate after the heat treatment may be further subjected to a cooling process for preparing the next deposition process. This cooling process is performed by the
이와 같은 증착공정과 열처리공정은 기판상에 원하는 두께의 막이 형성될 때까지 반복 수행하는데, 각 증착공정에 의한 증착되는 박막의 두께가 두꺼울수록 미세 패턴상에 충진된 절연막이 열처리시 공극이나 균열이 발생되므로, 박막의 두께는 10㎚ 이하가 되도록 회전축(400)의 회전속도와 가스분사량 등을 조절한다.The deposition process and the heat treatment process are repeatedly performed until a film having a desired thickness is formed on the substrate. As the thickness of the thin film deposited by each deposition process becomes thicker, the gap between the pores or cracks during heat treatment is increased. Since the thickness of the thin film is adjusted to 10 nm or less, the rotational speed of the
마지막으로, 기판상에 원하는 두께의 막이 형성되면 챔버(100) 내부의 기판 지지대(200)로부터 기판을 차례로 언로딩함으로써 종료한다. 이때 원하는 막의 두께는, 근사적으로 {(증착부에서 증착되는 박막의 두께)-(열처리부에서 수축되는 박막의 두께)} X (회전수)에 따라 결정된다.Finally, when a film having a desired thickness is formed on the substrate, the process ends by unloading the substrate from the
이상에서 설명한 증착방법을 이용하면 다양한 종류의 막을 형성할 수 있으며, 특히 회로 선폭이 매우 작은 패턴이 형성된 기판에 양질의 절연막을 형성할 수 있다.By using the above-described deposition method, various kinds of films can be formed, and in particular, a good insulating film can be formed on a substrate on which a pattern having a very small circuit line width is formed.
구체적으로, 미세 패턴이 형성된 기판에 유전율이 3.6인 SiO2 절연막을 형성하기 위해서 반응가스로서 SiH4(또는 SiH2Cl2, SiCl4 )와 H2O2를 공급하여 기판상에 유동성의 막을 형성한 후, 열처리공정을 통하여 하이드라이드기(OH)X를 제거하여 박막의 밀도를 증가시킬 수 있으며, 이러한 증착공정과 열처리공정을 반복하게 되면 절연막 내부에 공극이나 균열의 발생 없이 양질의 절연막을 얻을 수 있게 된다. 이때, 증착과정에서는 막의 유동 특성상 증착공정 전 기판을 냉각하여야 하므로, 기판지지대(200) 내부의 냉각라인(210)에 냉각수를 순환시킴으로써 대략 -10 내지 20℃로 유지하는 것이 바람직하다.Specifically, SiO 2 having a dielectric constant of 3.6 on the substrate on which the fine pattern is formed In order to form an insulating film, SiH 4 (or SiH 2 Cl 2 , SiCl 4 ) and H 2 O 2 were supplied as reaction gases to form a fluid film on the substrate, and then a hydride group (OH) X was formed through a heat treatment process. It is possible to increase the density of the thin film by removing it, and by repeating the deposition process and the heat treatment process, it is possible to obtain a high quality insulating film without generating voids or cracks in the insulating film. At this time, the deposition process requires cooling the substrate before the deposition process due to the flow characteristics of the film, it is preferable to maintain the approximately -10 to 20 ℃ by circulating the cooling water in the
이때, 반응가스로서 상기 H2O2을 사용하는 대신, O3 과 H2O를 동시에 공급하여 Si(OH)X 박막을 형성할 수도 있다.In this case, instead of using the H 2 O 2 as a reaction gas, O 3 and H 2 O may be simultaneously supplied to form a Si (OH) X thin film.
한편, 이상과 같이 실리콘이 함유된 절연막을 형성하는 방법 이외에, 카 본(C)이 함유된 저유전율을 갖는 절연막을 형성하기 위해 반응가스로서 유기 실리콘 반응원료인 TEOS 등을 사용할 수도 있다.On the other hand, in addition to the method of forming the insulating film containing silicon as described above, TEOS, which is an organic silicon reaction raw material, may be used as the reaction gas to form an insulating film having a low dielectric constant containing carbon (C).
본 발명은 이상에서 설명한 이외에, 반응가스의 종류를 달리함으로써 다양한 조성의 박막을 형성할 수 있음은 물론이다.In addition to the above description, the present invention can of course form thin films of various compositions by varying the type of reaction gas.
[실시예 2] 증착공정, 인시튜 열처리공정 및 인시튜 플라즈마처리공정을 수행하는 증착장치 및 증착방법Example 2 Deposition apparatus and deposition method for performing deposition process, in-situ heat treatment process and in-situ plasma treatment process
도 14에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예 2에 따른 증착장치는 실시예 1과 달리 후처리공정부로서 열처리부(330) 이외에 플라즈마처리부(340)를 더 구비하여, 회전하는 기판에 대하여 증착공정, 열처리공정 및 플라즈마처리공정을 반복적으로 수행한다.As shown in FIG. 14, the deposition apparatus according to the second exemplary embodiment of the present invention, unlike the first exemplary embodiment, further includes a
증착부(320)에서의 증착공정과, 열처리부(330)에서의 열처리공정은 실시예 1에 대한 설명과 같으므로 이하에서는 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.Since the deposition process in the
플라즈마처리공정은 N, F, C, O 성분의 플라즈마 가스를 이용할 수 있는데, 각각의 플라즈마 가스에 따른 공정을 설명하면 다음과 같다.The plasma treatment process may use plasma gases of N, F, C, and O components, which will be described below.
(1) SiO2 박막에 [N] 성분 플라즈마처리를 하여 식각 특성을 개선하는 경우(1) Improvement of etching characteristics by [N] component plasma treatment on SiO 2 thin film
SiO2 절연막 증착후 유동 특성에 의해 증착 박막이 유동되고, 열처리에 의해 하이드라이드기를 제거한 후, 박막의 식각 특성을 개선하기 위해 N2, NH3 가스를 이용하여 플라즈마처리하면, SiON 박막을 형성할 수 있다.After deposition of SiO 2 insulating film, the deposited thin film is flowed by the flow characteristics, and after removing the hydride group by heat treatment, and plasma treatment using N 2 , NH 3 gas to improve the etching characteristics of the thin film, a SiON thin film can be formed. Can be.
(2) SiO2 박막에 [F] 성분 플라즈마처리하여 유전율을 낮추는 경우(2) Lowering the dielectric constant by plasma treatment of the [F] component on a SiO 2 thin film
SiO2 절연막 증착후 유동 특성에 의해 증착 박막이 유동되고, 열처리에 의해 하이드라이드기를 제거한 후, 박막의 유전율 특성을 낮추기 위해 F2, NF3 와 같은 가스를 이용하여 플라즈마처리하면 SiOF 박막을 형성할 수 있다.After deposition of the SiO 2 insulating film, the deposited thin film is flowed by the flow characteristics, and after removing the hydride group by heat treatment, plasma treatment using a gas such as F 2 or NF 3 to reduce the dielectric constant of the thin film forms a SiOF thin film. Can be.
(3) SiO2 박막에 [C] 성분 플라즈마처리하여 유전율을 낮추는 경우(3) When dielectric constant is lowered by plasma treatment of component [C] on SiO 2 thin film
SiO2 절연막 증착후 유동 특성에 의해 증착 박막이 유동되고, 열처리에 의해 하이드라이드기를 제거한 후, 박막의 유전특성을 낮추기 위해 유기용매을 기화시킨 가스를 주입하여 플라즈마처리하면 SiOC 박막을 형성할 수 있다.After deposition of the SiO 2 insulating film, the deposited thin film is flowed by the flow characteristics, and after removing the hydride group by heat treatment, to inject the gas vaporized organic solvent in order to lower the dielectric properties of the thin film to form a SiOC thin film.
(4) SiO2 박막에 [O] 성분 플라즈마처리하여 안정된 SiO2 박막을 얻는 경우(4) [O] component plasma treatment on SiO 2 thin film if the thin film to obtain a stable SiO 2
SiO2 절연막 증착후 유동 특성에 의해 증착 박막이 유동되고, 열처리에 의해 하이드라이드기를 제거한 후, 박막 밀도 특성 및 조성비율을 개선하기 위해 O2 또는 N2O 가스를 주입하여 플라즈마처리하면 안정된 SiO2 박막을 형성할 수 있다.After deposition of SiO 2 insulating film, the deposited thin film is flowed by the flow characteristics, and after removing the hydride group by heat treatment, in order to improve the thin film density characteristics and composition ratio, it is stable SiO 2 by injecting plasma with O 2 or N 2 O gas. A thin film can be formed.
[실시예 3] 증착공정과 인시튜 플라즈마처리공정을 수행하는 증착장치 및 증 착방법Example 3 Deposition Apparatus and Deposition Method for Performing Deposition Process and In-situ Plasma Treatment Process
도 15에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예 3에 따른 증착장치는 실시예 1과 달리 후처리공정부로서 플라즈마처리부(340)만을 구비하여, 회전하는 기판에 증착공정과 플라즈마처리공정을 반복적으로 수행한다.As shown in FIG. 15, the deposition apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, unlike
증착부(320)에서의 증착 공정은 실시예 1에 대한 설명과 같으므로 이하에서는 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.Since the deposition process in the
플라즈마처리부(340)에서의 플라즈마처리공정은, 증착부(320)에 의하여 증착된 박막이 표면에너지 완화법칙에 따라 미세 패턴에 사이의 굴곡 사이로 절연막이 유연하게 표면을 형성한 후, Ar 등의 불활성 가스를 이용하여 플라즈마처리한다. 이와 같은 플라즈마처리를 통하여 절연막 표면에 이온 충돌에 의한 표면 온도를 증가시키고, 이에 따라 하이드라이드기(OH)를 용이하게 제거함으로써 박막의 밀도를 향상시킬 수 있다. 특히, 박막 표면의 밀도를 증가시킴으로써 증착부(320)에서 기판에 대한 1차 증착공정 이후의 2차 증착공정시 박막의 증착을 더욱 용이하게 할 수 있다.In the plasma processing step of the
이상에서 설명한 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 예시에 불과하며 이로 인하여 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 아니 될 것이며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 일부 구성의 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되도록 해석되어야 할 것이다.The embodiments described above are only examples for describing the present invention, and thus the scope of the present invention should not be limited, and a change in some configurations within the technical scope of the present invention is within the scope of the present invention. It should be interpreted to be included.
본 발명은 반도체 제조를 위한 증착장비 산업에 유용하게 이용할 수 있다.The present invention can be usefully used in the deposition equipment industry for semiconductor manufacturing.
도 1은 고밀도 플라즈마 화학기상증착법을 이용한 선폭에 따른 충진방법을 나타낸 그래프.1 is a graph showing a filling method according to the line width using a high density plasma chemical vapor deposition method.
도 2는 유동성 막의 충진 후 열처리한 경우 발생되는 공극과 균열을 나타내는 사진.Figure 2 is a photograph showing the voids and cracks generated when the heat treatment after filling the flowable membrane.
도 3은 본 발명의 증착장치를 나타내는 개략 구성도.3 is a schematic configuration diagram showing a vapor deposition apparatus of the present invention.
도 4a, 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 챔버 상판의 저면도와 챔버 하판의 평면도.Figures 4a, 4b is a bottom view of the chamber top plate according to the first embodiment of the present invention and a plan view of the chamber bottom plate.
도 5 내지 13은 본 발명의 증착부에 대한 여러 실시예를 나타내는 단면도.5 to 13 are cross-sectional views showing various embodiments of the deposition unit of the present invention.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 챔버 상판의 저면도.14 is a bottom view of the chamber top plate according to the second embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 챔버 상판의 저면도.15 is a bottom view of the chamber top plate according to the third embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100 : 챔버 110 : 가스주입구100: chamber 110: gas inlet
120 : 가스배출구 130 : 가스펌핑구120: gas outlet 130: gas pumping port
200 : 기판지지대 210 : 냉각라인200: substrate support 210: cooling line
300 : 기판처리기 310 : 본체300: substrate processor 310: main body
320 : 증착부 321a, 321b : 제1, 제2가스주입구320:
322a, 322b : 제1, 제2가스분사구 323 : 가스배출구322a, 322b: first and second gas injection holes 323: gas discharge port
323a, 32b : 제1, 제2가스배출구 324 : 가스펌핑구323a, 32b: first and second gas outlet 324: gas pumping port
324a, 324b :제1, 제2가스펌핑구 325 : 펌핑가이드판324a, 324b: first and second gas pumping port 325: pumping guide plate
326 : 단열재 327 : 퍼지가스주입구326: insulation 327: purge gas inlet
328 : 퍼지가스분사구 329a, 329b : 제1, 제2샤워헤드328: purge
330 : 열처리부 331 : 가열원330: heat treatment unit 331: heating source
332 : 투과창 333 : 단열재332: transmission window 333: heat insulating material
340 : 플라즈마처리부 400 : 회전축340: plasma processing unit 400: rotation axis
Claims (26)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080022515A KR20090097401A (en) | 2008-03-11 | 2008-03-11 | Apparatus and method for depositing thin film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080022515A KR20090097401A (en) | 2008-03-11 | 2008-03-11 | Apparatus and method for depositing thin film |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090097401A true KR20090097401A (en) | 2009-09-16 |
Family
ID=41356770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080022515A KR20090097401A (en) | 2008-03-11 | 2008-03-11 | Apparatus and method for depositing thin film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20090097401A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110138820A (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-28 | 주식회사 원익아이피에스 | Method for depositing thin film on wafer |
CN102766902A (en) * | 2011-05-05 | 2012-11-07 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | Processing chamber device and substrate processing equipment with processing chamber device |
WO2018190696A1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-10-18 | 주식회사 넥서스비 | Gas supply module for atomic layer deposition |
KR20230055728A (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-26 | 주식회사 한화 | Substrate process device |
-
2008
- 2008-03-11 KR KR1020080022515A patent/KR20090097401A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110138820A (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-28 | 주식회사 원익아이피에스 | Method for depositing thin film on wafer |
CN102766902A (en) * | 2011-05-05 | 2012-11-07 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | Processing chamber device and substrate processing equipment with processing chamber device |
CN102766902B (en) * | 2011-05-05 | 2015-12-02 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | Processing chamber device and the substrate processing equipment with this processing chamber device |
WO2018190696A1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-10-18 | 주식회사 넥서스비 | Gas supply module for atomic layer deposition |
KR20230055728A (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-26 | 주식회사 한화 | Substrate process device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5300714B2 (en) | Process chamber for dielectric gap filling | |
JP6928043B2 (en) | Batch curing chamber with gas distribution and individual pumping | |
KR101207525B1 (en) | Process chamber for dielectric gapfill | |
US7718553B2 (en) | Method for forming insulation film having high density | |
US9018108B2 (en) | Low shrinkage dielectric films | |
US7790633B1 (en) | Sequential deposition/anneal film densification method | |
US6287989B1 (en) | Method of treating a semiconductor wafer in a chamber using hydrogen peroxide and silicon containing gas or vapor | |
JP3666751B2 (en) | Insulating film forming method and insulating film forming system | |
KR100300177B1 (en) | Method and apparatus for improving film stability of halogen-doped silicon oxide films | |
EP1873818A2 (en) | Process for curing dielectric films | |
US20160284567A1 (en) | Pulsed nitride encapsulation | |
JP2015521375A (en) | Improved densification for flowable membranes | |
WO2014042833A1 (en) | Low cost flowable dielectric films | |
JP2013501384A (en) | Silicon oxide formation using a non-carbon fluid CVD process | |
US20160126089A1 (en) | Flowable film curing penetration depth improvement and stress tuning | |
CN1460130A (en) | System and method for depositing inorganic/organic dielectric films | |
KR20090097401A (en) | Apparatus and method for depositing thin film | |
CN110776639B (en) | Method for forming thermally stable silicone polymer films | |
TWI706438B (en) | Uv-assisted material injection into porous films | |
KR102084530B1 (en) | Method of forming a thin film | |
TW202412070A (en) | Substrate processing method | |
TW202425076A (en) | Substrate processing method | |
JP2006173235A (en) | Method for forming insulating layer, heat treatment device, and storage medium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
N231 | Notification of change of applicant | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
J201 | Request for trial against refusal decision | ||
J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL NUMBER: 2016101001074; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20160224 Effective date: 20180524 |