KR20120132476A - Method and apparatus for forming a dielectric layer on a substrate - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법 및 장치와 관련이 있으며, 이 경우에는 플라즈마 전극과 기판 사이에서 공정 가스로부터 플라즈마가 발생 됨으로써, 기판상에 유전체 층을 형성하기 위하여 기판 및 공정 가스의 화학적인 반응이 적어도 부분적으로 나타나게 되고 그리고/또는 공정 가스 성분들의 증착이 적어도 부분적으로 나타나게 된다. 본 발명에서 '플라즈마 전극'이라는 용어는 두 개의 전극으로 이루어진, 바람직하게는 상기 두 개 전극의 간격이 정해져 있는 하나의 유닛을 지시한다. 본 발명에 따른 방법에서는 플라즈마 전극과 기판의 간격이 공정 가스 성분들의 화학 반응 중에 그리고/또는 증착 중에 변경된다. 상기 방법을 실시하기 위한 본 발명에 따른 장치도 또한 기술된다.The present invention relates to a method and apparatus for forming a dielectric layer on a substrate, in which case a plasma is generated from the process gas between the plasma electrode and the substrate, thereby forming the substrate and process gas to form the dielectric layer on the substrate. Chemical reaction of at least partially and / or deposition of process gas components at least partially. In the present invention, the term 'plasma electrode' refers to a unit consisting of two electrodes, preferably having a spacing between the two electrodes. In the method according to the invention the spacing between the plasma electrode and the substrate is changed during the chemical reaction of the process gas components and / or during the deposition. An apparatus according to the invention for practicing the method is also described.

Description

기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법 그리고 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR FORMING A DIELECTRIC LAYER ON A SUBSTRATE}METHOD AND APPARATUS FOR FORMING A DIELECTRIC LAYER ON A SUBSTRATE}

본 발명은 기판상에, 특히 반도체 기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for forming a dielectric layer on a substrate, in particular on a semiconductor substrate.

예를 들어 메모리 칩, 마이크로 프로세서와 같은 전자 소자를 제조하는 경우에, 그리고 또한 태양 광 전지 또는 평면 모니터 분야에서도 최종 제품을 제조하기 위해서는 상이한 제조 단계들이 반드시 필요하다. 이와 같은 제조 단계에서는 제품 제조 중에 전자 소자를 구성하기 위하여 상이한 층들이 제공된다. 상기 층들 중에 중요한 부류는 상이한 층들을 절연시키는 유전체 층이다. 다른 모든 층 구조에서도 마찬가지로, 소자의 기능을 보증하기 위해서는 반드시 유전체 층들이 에러 없이 그리고 신뢰할만하게 구성되어야만 한다.Different manufacturing steps are necessary to manufacture the final product, for example in the manufacture of electronic devices such as memory chips, microprocessors, and also in the field of solar cells or flat panel monitors. In this manufacturing step, different layers are provided for constructing the electronic device during the manufacture of the product. An important class of these layers is dielectric layers that insulate different layers. As with all other layer structures, dielectric layers must be configured without errors and reliably to ensure device functionality.

기판 또는 다른 층상에 유전체 층을 형성하기 위한 상이한 방법들이 공지되어 있다. 이와 같은 방법의 한 가지 예는 소위 오븐 또는 신속 가열 장치(RTP-장치) 내부에서 반도체 기판상에 열적인 산화물 층을 형성하는 것이다. 이곳에서는 높은 균일성 및 우수한 전기적 특성들을 갖는 유전체 층들이 조절된 상태로 발생 될 수 있다.Different methods are known for forming a dielectric layer on a substrate or other layer. One example of such a method is the formation of a thermal oxide layer on a semiconductor substrate inside a so-called oven or rapid heating apparatus (RTP- apparatus). Here, dielectric layers with high uniformity and good electrical properties can be generated in a controlled state.

하지만, 상기와 같은 열적인 산화 방법의 한 가지 단점은 다른 무엇보다도 산화 공정을 실시하기 위해서 사용되는 온도에 있다고 말할 수 있는데, 그 이유는 상기 산화 작용이 그 아래에 있는 구조물들을 손상시킬 수 있기 때문이다. 그렇기 때문에 상기와 같은 시스템들은 항상 처리 과정에서 발생하는 열적인 비용을 줄이려는 노력을 하고 있지만, 이와 같은 노력은 단지 제한적으로만 성공을 거두고 있다.However, one disadvantage of such a thermal oxidation method is, among other things, at the temperature used to carry out the oxidation process, since the oxidation can damage the structures underneath. to be. As such, such systems are always trying to reduce the thermal costs incurred in processing, but such efforts are only limited to success.

더 나아가서는 유전체 층을 형성하기 위하여 기판을 플라즈마 처리하는 것도 공지되어 있다. 따라서, 예컨대 US 특허 7,381,595 B2호는 고밀도 플라즈마를 사용한 규소 반도체의 저온-플라즈마 산화를 기술하고 있다. 본 특허에서 플라즈마 소스는 이하에서 전체적으로 플라즈마 전극으로 표기되고, 서로 마주 놓인 두 개의 플레이트 모양 전극에 의해서 형성된다. 기판들은 서로 마주 놓인 상기 두 개의 플레이트 모양 전극들 사이에 수용되어 자체적으로 상기 두 개 전극 중에 하나의 전극의 한 부분을 형성한다. 플라즈마 산화에서 사용되는 온도는 열적인 산화에 대하여 열적인 비용을 현저히 감소시키고, 그럼으로써 상기 열적인 산화와 관련된 단점들을 개선할 수 있다.It is further known to plasma-treat the substrate to form a dielectric layer. Thus, for example, US Pat. No. 7,381,595 B2 describes low temperature-plasma oxidation of silicon semiconductors using high density plasma. In the present patent, the plasma source is hereinafter referred to as the plasma electrode as a whole, and is formed by two plate-shaped electrodes facing each other. Substrates are received between the two plate-shaped electrodes facing each other to form a portion of one of the two electrodes by itself. The temperature used in the plasma oxidation can significantly reduce the thermal cost for thermal oxidation, thereby improving the disadvantages associated with the thermal oxidation.

하지만, 상기 특허에 기술된 플라즈마 산화는 불균일한 산화 층을 야기할 수 있으며, 그리고 특히 상기와 같이 형성된 층들의 전기적인 특성들은 불충분할 수 있다.However, the plasma oxidation described in this patent can lead to non-uniform oxide layers, and in particular the electrical properties of the layers formed as above may be insufficient.

서로 마주 놓인 두 개의 플레이트 모양 전극으로부터 형성되는 유사한 플라즈마 전극 - 이 경우에는 처리할 기판이 전극들 사이에 배치되어 있음 - 은 US 6,037,017 A호에서 기술된다. 상기 플라즈마 전극에서는 전극들의 간격이 상이한 프로세스 파라미터들에 따라서 조절될 수 있다. 이와 같은 유형의 추가의 플라즈마 전극들은 US 2007/0026540 A1호, US 5,492,735호 그리고 US 5,281,557호에 공지되어 있다.A similar plasma electrode formed from two plate-shaped electrodes facing each other, in which case the substrate to be treated is arranged between the electrodes, is described in US Pat. No. 6,037,017 A. In the plasma electrode, the spacing of the electrodes can be adjusted according to different process parameters. Additional plasma electrodes of this type are known from US 2007/0026540 A1, US 5,492,735 and US 5,281,557.

WO 2010/015385 A호에는 대안적인 막대 모양의 마이크로파 플라즈마 전극이 기재되어 있으며, 이 경우 내부 도체는 제 1 부분 영역에서 외부 도체에 의하여 완전히 둘러싸여 있다. 상기 부분 영역에 이웃하여 하나의 추가 부분 영역이 연결되는데, 상기 추가 부분 영역 내에서는 외부 도체가 자유 단부 쪽으로 확장되는 개구를 제공해준다. 상기 확장 개구의 영역에서는 플라즈마를 발생하기 위하여 마이크로파 파워가 디커플링(decoupling) 된다. 내부 도체, 외부 도체 및 디커플링 구조물을 구비하는 추가의 막대 모양 플라즈마 전극은 예컨대 DE 197 22 272호에 공지되어 있다. 이와 같은 막대 모양의 플라즈마 전극은 가공할 기판에 마주 놓이도록 배치될 수 있으며, 그리고 기판은 플라즈마를 발생하는 전극들 사이에 배치되어 있지 않다. 이와 같은 플라즈마 전극에 의해서는 가공의 결과가 개선될 수는 있겠지만, 그 개선의 수준은 항상 충분히 우수할 수 없다. 특히 상기 플라즈마 전극을 사용해서 형성되는 층들의 전기적인 특성들은 여전히 불충분할 수 있다.WO 2010/015385 A describes an alternative rod-shaped microwave plasma electrode, in which case the inner conductor is completely surrounded by the outer conductor in the first partial region. One additional partial region is connected adjacent to the partial region, in which the outer conductor provides an opening that extends toward the free end. In the region of the expansion opening, microwave power is decoupled to generate a plasma. Further rod-shaped plasma electrodes with inner conductors, outer conductors and decoupling structures are known, for example, from DE 197 22 272. Such a rod-shaped plasma electrode may be disposed to face the substrate to be processed, and the substrate is not disposed between the electrodes generating the plasma. Such a plasma electrode may improve the results of processing, but the level of improvement may not always be good enough. In particular the electrical properties of the layers formed using the plasma electrode may still be insufficient.

전술된 선행 기술로부터 출발하는 본 발명의 과제는, 상기와 같은 단점들 중에 적어도 한 가지의 단점을 극복할 수 있는, 기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법 및 장치를 제시하는 것이다.It is an object of the present invention, starting from the foregoing prior art, to present a method and apparatus for forming a dielectric layer on a substrate that can overcome at least one of the above disadvantages.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따라 청구항 1 또는 2에 기재된 유전체 층을 형성하기 위한 방법 그리고 청구항 13 또는 14에 기재된 유전체 층을 형성하기 위한 장치가 제공되었다. 본 발명의 추가의 실시 예들은 종속 청구항들에서 드러난다.In order to solve the above problems, according to the present invention, a method for forming the dielectric layer according to claim 1 or 2 and an apparatus for forming the dielectric layer according to claim 13 or 14 are provided. Further embodiments of the invention emerge from the dependent claims.

특히 기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법에서는, 기판과 상기 기판에 마주 놓인 플라즈마 전극 사이에서 공정 가스로부터 플라즈마가 발생 됨으로써, 기판상에 유전체 층을 형성하기 위하여 기판 및 공정 가스의 화학적인 반응이 적어도 부분적으로 나타나게 되고 그리고/또는 공정 가스 성분들의 증착이 적어도 부분적으로 나타나게 된다. 공정 가스 성분들의 화학 반응 중에 그리고/또는 증착 중에는 플라즈마 전극과 기판의 간격이 변경됨으로써, 균질의 유전체 층의 형성이 촉진될 수 있다. 이때 유의해야만 할 점은, 본 발명에 사용된 바와 같은 '플라즈마 전극'이라는 용어는 두 개의 전극으로 이루어진 하나의 유닛이며, 개별 전극을 지시하지는 않는다는 것이다. 유전체 층의 형성 도중에 나타나는 간격 변경은 상기 유전체 층의 전기적인 파라미터들의 개선을 가능케 한다. 간격이 변경됨으로써 기본이 되는 성장 메커니즘이 영향을 받게 되고, 그로 인해 유전체 층의 형성 그리고 상기 유전체 층의 전기적인 특성들이 개선될 수 있다.In particular, in a method for forming a dielectric layer on a substrate, plasma is generated from the process gas between the substrate and the plasma electrode facing the substrate, whereby chemical reaction of the substrate and the process gas to form the dielectric layer on the substrate is achieved. At least partially appears and / or deposition of process gas components is at least partially shown. During the chemical reaction and / or deposition of the process gas components, the spacing between the plasma electrode and the substrate can be changed, thereby facilitating the formation of a homogeneous dielectric layer. It should be noted that the term 'plasma electrode' as used herein is a unit consisting of two electrodes and does not indicate an individual electrode. The spacing changes that appear during the formation of the dielectric layer enable improvement of the electrical parameters of the dielectric layer. The change in spacing affects the underlying growth mechanism, thereby improving the formation of the dielectric layer and the electrical properties of the dielectric layer.

따라서, 성장 메커니즘은 예를 들어 전극 간격이 예컨대 10 cm로 큰 경우에는 플라즈마 가스의 라디칼 성분들의 효과를 토대로 한다. 전극 간격이 크면 이온 밀도와 전극 밀도의 재조합이 이루어지고, 오로지 라디칼만 그대로 유지되어 단지 제한된 두께로만 표면을 산화시킨다. 전극 간격이 예를 들어 2 cm로 작은 경우에는 큰 전극 농도로 인하여 기판 표면에서 직접적으로 양극 효과(anode effect)가 나타나게 된다. 하지만, 이와 같은 성장 메커니즘의 변경은 성장하는 유전체 층의 전기적인 파라미터들에 영향을 미치며, 그리고 특히 그 아래에 놓인 기판에 대한 인터페이스-특성에도 영향을 미친다.Thus, the growth mechanism is based on the effect of the radical components of the plasma gas, for example when the electrode spacing is large, for example 10 cm. Large electrode spacing results in recombination of ion density and electrode density, leaving only radicals intact to oxidize the surface with only a limited thickness. If the electrode spacing is small, for example 2 cm, a large electrode concentration results in an anode effect directly on the substrate surface. However, this change in growth mechanism affects the electrical parameters of the growing dielectric layer, and especially the interface-characteristics of the underlying substrate.

본 발명에서 플라즈마는 바람직하게 상호 고정된 간격을 갖는 내부 도체 및 외부 도체를 구비하는 막대 모양의 마이크로파-플라즈마 전극에 의해서 적어도 부분적으로 발생 된다. 특히 플라즈마 전극의 구조와 관련해서 본 발명의 대상이 되는, WO 2010 015385 A호에 기술된 바와 같은 플라즈마 전극이 사용될 수 있다. 이와 같은 플라즈마 전극에서는 내부 전극 및 외부 전극이 서로 임의의, 하지만 고정된 간격을 가지며, 그리고 디커플링 구조물은 마이크로파가 방출되어 플라즈마가 점화될 수 있도록 영향을 미친다. 특히 상기와 같은 플라즈마 전극에서는 처리될 기판이 상기 플라즈마 전극의 전극들 사이에 놓여 있지 않다. 상기 전극들 사이에서는, 전극들 사이에서 플라즈마를 형성하는 플레이트 모양 전극의 경우에서와 같이 저압이 주도할 필요가 없다. 따라서, 막대 모양의 플라즈마 전극들은 원래의 공정 영역 외부에도 놓일 수 있으며, 예컨대 마이크로파 방사선에 대하여 실제로 투과적인 피복 튜브(cladding tube)를 통하여 이전에 발생된 플라즈마로부터 분리될 수 있다. 이와 같은 구조에서 막대 모양의 플라즈마 전극은 작동 중에 전극 터널에 의해서 둘러싸일 수 있으며, 상기 전극 터널 내부에는 다양한 전하 상태를 갖는 다양한 종류들이 존재한다. 상기 전극 터널이 기판상에서의 반응 및/또는 증착을 위한 다양한 종류들을 제시해주고, 마이크로파 방사선에 대해서도 기판을 차폐해줌으로써, 결과적으로 상기 마이크로파 방사선은 기판에 도달할 수 없게 된다.In the present invention, the plasma is preferably generated at least in part by rod-shaped microwave-plasma electrodes with inner and outer conductors having mutually fixed spacing. Plasma electrodes as described in WO 2010 015385 A, which are the subject of the invention, in particular with respect to the structure of the plasma electrodes, can be used. In such a plasma electrode the inner and outer electrodes are at random, but at a fixed distance from each other, and the decoupling structure affects the microwaves to be emitted so that the plasma can be ignited. In particular, in such a plasma electrode, the substrate to be processed is not placed between the electrodes of the plasma electrode. Between the electrodes, low pressure need not be driven as in the case of a plate-shaped electrode that forms a plasma between the electrodes. Thus, rod-shaped plasma electrodes can also be placed outside the original process area and separated from the previously generated plasma, for example via a cladding tube that is actually transparent to microwave radiation. In such a structure, the rod-shaped plasma electrode may be surrounded by an electrode tunnel during operation, and there are various types having various charge states inside the electrode tunnel. The electrode tunnel presents various kinds for reaction and / or deposition on the substrate and also shields the substrate against microwave radiation, resulting in that the microwave radiation cannot reach the substrate.

대안적으로는 기판의 산화 및/또는 질화 또는 증착을 이용해서 유전체 층을 형성하기 위한 방법이 제공되었으며, 이 방법에서는 기판에 이웃하는 적어도 하나의 플라즈마 전극에 의해서 공정 가스로부터 플라즈마가 발생 되며, 이 경우 기판은 영-전위(zero-potential)이고, 적어도 하나의 플라즈마 전극의 전극들 사이에 놓여 있지 않으며, 그리고 이 경우에는 기판과 플라즈마 간의 상관 관계가 층 형성 도중에 변경됨으로써, 결과적으로 층 형성의 한 시점에는 양극의 반응이 주도하게 되고, 다른 한 시점에서는 라디칼성 반응이 주도하게 된다. 그럼으로써, 뛰어난 특성들을 갖는 유전체 층들이 제조될 수 있다.Alternatively, a method for forming a dielectric layer using oxidation and / or nitridation or deposition of a substrate is provided, in which plasma is generated from a process gas by at least one plasma electrode adjacent to the substrate. The substrate is in this case zero-potential and does not lie between the electrodes of the at least one plasma electrode, and in this case the correlation between the substrate and the plasma is changed during the layer formation, resulting in one of the layer formations. At this point the reaction of the anode is dominant and at another point the radical reaction is dominant. Thereby, dielectric layers with excellent properties can be produced.

상기와 같은 상관 관계의 변경은 바람직하게 플라즈마 전극과 기판의 간격 변경을 통해서 이루어질 수 있다. 대안적으로는 도전성 재료로 이루어진 격자가 적어도 하나의 플라즈마 전극과 기판 사이에 제공될 수도 있으며, 상기 격자의 전기적인 초기 응력(prestress)은 변경된다.Such a change in correlation may be made through changing the distance between the plasma electrode and the substrate. Alternatively, a grating made of conductive material may be provided between the at least one plasma electrode and the substrate, the electrical initial stress of the grating being altered.

본 발명의 한 가지 바람직한 실시 예에 따르면, 플라즈마 전극과 기판의 간격은 이전에 이미 성장된 그리고/또는 증착된 층의 두께에 따라서 조절되고, 특히 층의 두께가 증가함에 따라 축소된다. 그럼으로써, 예컨대 처음에는 강력한 전기장 없이도 그리고 임의의 방식으로 방향 설정된 반응 성분들의 확산에 의하여 플라즈마 가스의 라디칼 성분들에 의해 작동되는 층 구조물이 달성될 수 있다. 그 후에 간격이 축소됨으로써 주도적인 효과는 양극 효과 쪽으로 이동하게 되며, 이와 같은 양극 효과에서는 전기장이 바람직하게 기판 표면에 대하여 수직으로 작용을 한다. 그럼으로써, 유전체 층의 성장 중에 자기 회복(self healing) 효과가 나타나게 되며, 층의 두께가 점점 더 균일해지거나 또는 원자 인터페이스가 점점 더 평탄해진다. 그로 인해 유전체 층의 전기적인 파라미터들은 긍정적인 영향을 받게 된다.According to one preferred embodiment of the invention, the spacing between the plasma electrode and the substrate is adjusted in accordance with the thickness of the previously grown and / or deposited layer, in particular as the thickness of the layer increases. Thereby, a layer structure can be achieved which is operated by the radical components of the plasma gas, for example, initially without the powerful electric field and by diffusion of the reaction components oriented in any manner. The spacing is then reduced to shift the dominant effect towards the anode effect, in which the electric field preferably acts perpendicular to the substrate surface. This results in a self healing effect during the growth of the dielectric layer, and the layer thickness becomes more uniform or the atomic interface becomes more and more flat. As a result, the electrical parameters of the dielectric layer are positively affected.

바람직하게는 플라즈마 전극과 기판의 간격에 따라서 상기 플라즈마 전극에 공급되는 에너지, 압력 및/또는 공정 가스의 조성 그리고/또는 플라즈마와 무관한 적어도 하나의 열원을 통해 사전에 결정된 온도로 가열되는 기판의 온도가 조절된다. 그럼으로써, 한 편으로는 플라즈마가 제어되어 성장 메커니즘에 적응될 수 있으며, 그리고 다른 한 편으로는 기판의 온도를 통해서 층의 형성이 영향을 받을 수 있게 된다.Preferably the temperature of the substrate heated to a predetermined temperature through at least one heat source independent of the plasma and / or the composition of energy, pressure and / or process gas supplied to the plasma electrode depending on the distance between the plasma electrode and the substrate Is adjusted. Thus, on the one hand, the plasma can be controlled to adapt to the growth mechanism, and on the other hand, the formation of the layer can be influenced through the temperature of the substrate.

본 발명의 한 가지 바람직한 실시 예에서 기판은 반도체 기판, 특히 규소 기판이며, 상기 기판은 비교적 낮은 비용으로 인해 반도체 기술에서 자주 사용된다. 그러나 상기 기판은 예컨대 태양 전지 산업용의 대형 패널, 코팅된 유리 플레이트 또는 임의의 다른 기판일 수도 있다.In one preferred embodiment of the invention the substrate is a semiconductor substrate, in particular a silicon substrate, which is often used in semiconductor technology due to its relatively low cost. However, the substrate may be, for example, large panels, coated glass plates or any other substrate for the solar cell industry.

성장된 그리고/또는 증착된 층으로서는 바람직하게 산화물, 옥시나이트라이드, 질화물 또는 k ≥ 3.9의 높은 유전 상수를 갖는 기타의 재료가 사용된다. 그러나 다른 유전체 층도 형성될 수 있다. 한 가지 바람직한 형태에 따르면, 플라즈마는 마이크로파 방사선에 의해서 발생 된다. 한 가지 대안적인 실시 예에서는 플라즈마가 HF-방사선에 의해서 발생 된다. 우수한 층 구조를 위해서는 플라즈마가 펄스 방식으로 작동되는 것이 바람직하다.As grown and / or deposited layers, oxides, oxynitrides, nitrides or other materials with high dielectric constants of k ≧ 3.9 are preferably used. However, other dielectric layers can also be formed. According to one preferred form, the plasma is generated by microwave radiation. In one alternative embodiment, the plasma is generated by HF-radiation. It is desirable that the plasma be operated in a pulsed manner for good layer structure.

유전체 층 및 상기 유전체 층으로부터 산출되는 전기적인 파라미터를 우수하게 형성하기 위해서 바람직하게는 성장 속도 및/또는 증착 속도가 제어됨으로써, 0.5 nm/s 미만의, 특히 0.1 nm/s 미만의 그리고 바람직하게는 0.01 내지 0.05 nm/s의 대체로 일정한 속도로 층 구조물이 발생 된다. 이때 '대체로 일정한 속도'로서는 평균값에 대해서 ±10%의 최대 편차를 갖는 속도가 간주 된다.In order to better form the dielectric layer and the electrical parameters resulting from the dielectric layer, the growth rate and / or deposition rate are preferably controlled so that less than 0.5 nm / s, in particular less than 0.1 nm / s and preferably Layer structures are generated at a generally constant rate of 0.01 to 0.05 nm / s. In this case, the speed which has a maximum deviation of ± 10% with respect to the mean value is regarded as 'generally constant speed'.

기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 본 발명에 따른 장치에서는 적어도 하나의 공정 가스 유입구, 기판을 수용하기 위한 수용 영역을 규정하는 적어도 하나의 기판 홀더 및 기판을 위한 고정 영역 내부에서 플라즈마를 발생하기 위한 적어도 하나의 플라즈마 전극을 갖춘 프로세스 챔버가 제공되었다. 이 경우에는, 플라즈마 전극이 프로세스 챔버 외부에 놓인 상이한 전위의 2개의 전극으로 형성됨으로써, 원하는 한, 공정 가스에 대하여 절연될 수 있다는 점이 주시된다. 상기와 같은 플라즈마 전극들의 경우에 플라즈마는 전극들의 영역에서 처음 발생 되지 않고, 오히려 상기 전극들에 이웃한 장소에서/상기 전극들을 둘러싸는 방식으로 발생 된다. 본 발명에 따른 실시 예에서는 층 성장 동안에 전술한 장점들을 갖는 상응하는 간격 변경을 제공할 수 있기 위해서, 유전체 층의 형성 동안에 적어도 하나의 플라즈마 전극과 기판을 위한 수용 영역 사이의 간격을 변경하기 위한 수단들이 제공된다. 이 경우에는, 상기 간격 변경이 1회 실시되어 후속 공정 동안에도 유지되는 것이 아니라, 오히려 상기 수단들이 특별히 유전체 층의 형성 동안에 간격을 상응하게 변경할 수 있다는 사실이 중요하다.The apparatus according to the invention for forming a dielectric layer on a substrate comprises at least one process gas inlet, at least one substrate holder defining a receiving area for receiving the substrate and a plasma for generating a plasma inside a fixed area for the substrate. A process chamber is provided having at least one plasma electrode. In this case, it is noted that the plasma electrode is formed of two electrodes of different potentials placed outside the process chamber, so that it can be insulated with respect to the process gas as desired. In the case of such plasma electrodes, plasma is not first generated in the region of the electrodes, but rather in a manner adjacent to the electrodes / in a manner surrounding the electrodes. Means for varying the spacing between at least one plasma electrode and the receiving region for the substrate during formation of the dielectric layer in order to be able to provide a corresponding spacing change with the above advantages during layer growth in an embodiment according to the invention. Are provided. In this case, it is important that the spacing change is not carried out once and maintained during the subsequent process, but rather that the means can change the spacing correspondingly, especially during the formation of the dielectric layer.

본 발명의 한 가지 대안적인 실시 예에서는 기판의 산화 및/또는 질화를 이용해서 기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치가 제공되었다. 상기 장치는 적어도 하나의 공정 가스 유입구 및 기판을 영-전위 상태로 고정하기 위한 수용 영역을 포함하는 적어도 하나의 기판 홀더를 갖춘 프로세스 챔버를 구비한다. 상기 장치는 또한 적어도 하나의 플라즈마 전극을 제공하며, 상기 플라즈마 전극은 기판을 위한 고정 영역에 이웃한 장소에서 또는 상기 고정 영역 내부에서 플라즈마를 발생하기 위한 두 개의 전극을 구비하며, 이때 상기 기판을 위한 고정 영역은 전극들 사이에 놓여 있지 않으며, 그리고 유전체 층이 형성되는 동안에 기판과 플라즈마 간의 상관 관계를 변경하기 위한 수단들은 상기 층 형성 시점에서는 양극 반응이 주도를 하도록 그리고 다른 시점에서는 라디칼 반응이 주도를 하도록 작동된다. 이러한 것은 예를 들어 플라즈마 전극과 기판 사이의 간격 조절에 의해 그리고/또는 상이한 전기적인 초기 응력에 의해 영향을 받을 수 있는 플라즈마 전극과 기판 사이의 격자에 의해 또는 플라즈마 팽창률을 변화시키는 공정 가스 압력의 변동에 의해서도 달성될 수 있다. 본 발명의 한 가지 실시 예에서 상기 적어도 하나의 기판 홀더는 프로세스 챔버에 의한 순환시 연속 프로세스를 제공할 수 있기 위해 운송 경로를 따라 프로세스 챔버를 관통해서, 기판을 운송하기 위한 적어도 하나의 컨베이어 유닛을 구비한다. 이 경우 바람직하게는 다수의 플라즈마 전극이 제공되며, 상기 플라즈마 전극들은 적어도 부분적으로 기판 운송 경로에 대해 상이한 간격으로 배치되어 있으며, 그로 인해 플라즈마 전극과 기판 사이의 상응하는 간격 조절이 운송 경로를 따라 기판 운송에 의한 프로세스 동안 자동으로 제공된다. 이 경우 바람직하게 기판 운송 방향으로 전방에 놓인 적어도 하나의 플라즈마 전극은 기판 운송 방향으로 그 뒤에 놓인 플라즈마 전극보다 기판 운송 경로에 대하여 더 큰 간격을 갖는다. 이로 인해 프로세스 챔버에 의한 순환 중에 플라즈마 전극과 기판의 간격이 자동으로 축소되어 플라즈마와 기판의 상관 관계는 변경된다. 이 경우에는 점점 더 작아지는 간격을 제공하기 위하여, 다수의 플라즈마 전극이 운송 경로에 대해서 하나의 경사면을 형성할 수 있다. 이 경우에 균일한 상관 관계 및 그와 더불어 일정한 성장 메커니즘을 제공하기 위하여, 기판 운송 방향으로 상기 경사면 뒤에 놓인 영역에서는 다수의 플라즈마 전극이 상기 운송 경로에 대하여 대체로 평행하게 놓인 평면에 제공될 수 있다.In one alternative embodiment of the present invention, an apparatus for forming a dielectric layer on a substrate using oxidation and / or nitriding of the substrate is provided. The apparatus has a process chamber having at least one process gas inlet and at least one substrate holder including a receiving area for holding the substrate at zero-potential state. The apparatus also provides at least one plasma electrode, the plasma electrode having two electrodes for generating a plasma at or within a fixed area for the substrate, wherein the plasma electrode is provided for the substrate. The stationary region does not lie between the electrodes, and means for altering the correlation between the substrate and the plasma during the formation of the dielectric layer drive the anode reaction at the time of layer formation and the radical reaction at the other time. To work. This is caused by variations in the process gas pressure, for example by changing the plasma expansion rate or by a lattice between the plasma electrode and the substrate, which may be affected by, for example, the spacing between the plasma electrode and the substrate and / or by different electrical initial stresses. It can also be achieved by In one embodiment of the present invention, the at least one substrate holder passes through the process chamber along a transport path to provide a continuous process during circulation by the process chamber, thereby carrying at least one conveyor unit for transporting the substrate. Equipped. In this case preferably a plurality of plasma electrodes are provided, wherein the plasma electrodes are at least partially arranged at different intervals with respect to the substrate transport path, such that corresponding spacing between the plasma electrode and the substrate is controlled along the transport path. Provided automatically during the process by transport. In this case, at least one plasma electrode lying forward in the substrate transport direction has a greater distance to the substrate transport path than the plasma electrode lying behind it in the substrate transport direction. This automatically reduces the distance between the plasma electrode and the substrate during circulation by the process chamber, thereby changing the correlation between the plasma and the substrate. In this case, in order to provide a smaller and smaller spacing, a plurality of plasma electrodes may form one inclined surface with respect to the transport path. In this case, in order to provide a uniform correlation and a constant growth mechanism therewith, in the region lying behind the inclined plane in the substrate transport direction, a plurality of plasma electrodes may be provided in a plane lying generally parallel to the transport path.

바람직하게는 하나의 제어 유닛이 유전체 층의 형성 동안에 적어도 하나의 플라즈마 전극과 기판을 위한 수용 영역 사이의 간격을 조절하기 위해 그리고 플라즈마 전극에 공급되는 에너지 및/또는 압력 또는 공정 가스의 조성 그리고/또는 플라즈마와 무관한 적어도 하나의 가열 유닛을 통해 사전에 결정된 온도로 가열되는 기판의 온도를 제어하기 위해 제공되었다. 상기 제어 유닛에 의해서는 성장 메커니즘에 개별적으로 영향을 미칠 수 있는 플라즈마 특성들 그리고 경우에 따라서는 기판의 온도가 조절될 수 있다.Preferably one control unit is adapted to adjust the distance between the at least one plasma electrode and the receiving area for the substrate during formation of the dielectric layer and / or the composition of energy and / or pressure or process gas supplied to the plasma electrode and / or It was provided for controlling the temperature of the substrate heated to a predetermined temperature through at least one heating unit independent of the plasma. The control unit can control the plasma characteristics and in some cases the temperature of the substrate, which can individually affect the growth mechanism.

본 발명의 한 가지 바람직한 실시 예에서는 플라즈마 전극이 마이크로파 어플리케이터(applicator)를 구비한다. 한 가지 대안적인 실시 예에서는 플라즈마 전극이 HF-전극을 구비한다.In one preferred embodiment of the present invention, the plasma electrode comprises a microwave applicator. In one alternative embodiment, the plasma electrode has an HF-electrode.

기판으로의 전자 흐름에 원하는 방식으로 영향을 미칠 수 있기 위해, 적어도 하나의 플라즈마 전극과 기판을 위한 수용 영역 사이에는 적어도 하나의 격자가 제공되었다. 이 경우 격자와 플라즈마 전극의 간격 또는 격자와 기판의 간격은 경우에 따라서는 플라즈마 전극과 기판의 간격과 무관하게 변경될 수 있다.In order to be able to affect the flow of electrons to the substrate in a desired manner, at least one grating was provided between the at least one plasma electrode and the receiving region for the substrate. In this case, the distance between the lattice and the plasma electrode or the distance between the lattice and the substrate may be changed in some cases irrespective of the distance between the plasma electrode and the substrate.

본 발명의 한 가지 실시 예에서는 프로세스 챔버 내부에서 기판을 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 유닛이 제공되었으며, 이 경우 상기 적어도 하나의 가열 유닛은 기판을 위한 수용 영역이 상기 적어도 하나의 플라즈마 전극과 상기 적어도 하나의 가열 유닛 사이에 놓이도록 배치되어 있다. 이와 같은 배치 상태에 의해서는 기판을 플라즈마와 무관하게 가열할 수 있게 되며, 그리고 특히 플라즈마 전극에 의해서 가열 과정이 방해를 받지 않도록 가열이 이루어질 수 있게 된다. 기판의 온도를 제어할 수 있기 위하여, 한 가지 실시 예에서는 기판을 위한 수용 영역과 상기 적어도 하나의 가열 유닛의 간격을 변경하기 위한 수단들이 제공되었다.In one embodiment of the invention, at least one heating unit is provided for heating a substrate inside a process chamber, wherein the at least one heating unit has at least one plasma electrode and at least one receiving area for the substrate. It is arranged to be placed between one heating unit. This arrangement allows the substrate to be heated regardless of the plasma, and in particular, the heating can be performed so that the heating process is not disturbed by the plasma electrode. In order to be able to control the temperature of the substrate, in one embodiment, means have been provided for changing the spacing of the receiving area for the substrate and the at least one heating unit.

본 발명은 도면들을 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다.The invention is described in detail below with reference to the drawings.

도 1은 유전체 층을 형성하기 위한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 장치의 개략적인 단면도이며;
도 2는 유전체 층을 형성하기 위한 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 장치의 개략적인 단면도이고;
도 3은 상이하게 형성된 유전체 층들의 표면 전하 밀도에 대한 결함 밀도를 보여주는 와이블(Weibull)-다이어그램이며;
도 4는 플라즈마의 연소 기간에 의존하는 상이한 성장 속도를 보여주는 곡선이고;
도 5a 및 도 5b는 플라즈마 전극과 기판의 간격에 의존하는 플라즈마와 기판 간의 상이한 상관 관계들을 보여주는 개략도이며;
도 6a 및 도 6b는 플라즈마 전극과 기판 사이에 놓인 격자의 전기적인 초기 응력에 의존하는 플라즈마와 기판 간의 상이한 상관 관계들을 보여주는 개략도이다.1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus according to a first embodiment of the present invention for forming a dielectric layer;
2 is a schematic cross-sectional view of an apparatus according to a second embodiment of the present invention for forming a dielectric layer;
3 is a Weibull-diagram showing defect density versus surface charge density of differently formed dielectric layers;
4 is a curve showing different growth rates depending on the duration of combustion of the plasma;
5A and 5B are schematic diagrams showing different correlations between the plasma and the substrate depending on the spacing of the plasma electrode and the substrate;
6A and 6B are schematic diagrams showing different correlations between the plasma and the substrate depending on the electrical initial stress of the grating lying between the plasma electrode and the substrate.

이하의 설명 부분에서 사용되는 상대적인 용어들, 예컨대 좌측, 우측, 위 그리고 아래와 같은 용어들은 도면과 관련이 있으며, 그리고 상기 용어들이 바람직한 배열 상태를 지시할 수 있다 하더라도 결코 본 출원을 한정하지는 않는다.Relative terms used in the following description, such as the left, right, up and down terms, are related to the drawings and do not in any way limit the present application, although they may indicate a preferred arrangement.

도 1은 기판(2) 상에 유전체 층들을 형성하기 위한 장치(1)를 절단하여 도시한 개략적인 단면도를 보여주고 있다. 상기 장치(1)는 단지 외곽선으로만 지시된 진공 하우징(3)을 구비하며, 상기 진공 하우징은 프로세스 챔버(4)를 규정한다. 상기 장치(1)는 또한 운송 기구(6), 플라즈마 유닛(8) 그리고 가열 유닛(10)도 구비한다. 추가로 냉각 유닛도 제공될 수 있는데, 상기 냉각 유닛은 가열 유닛과 함께 하나의 온도 조절 유닛을 형성한다.1 shows a schematic cross-sectional view of a cutting device 1 for forming dielectric layers on a substrate 2. The device 1 has a vacuum housing 3, indicated only by outline, which defines the process chamber 4. The apparatus 1 also has a transport mechanism 6, a plasma unit 8 and a heating unit 10. In addition, a cooling unit may also be provided, which together with the heating unit forms one temperature control unit.

기판(2)으로서는 상이한 기판들 그리고 특히 유전체 층을 갖는 반도체 기판들이 장치(1) 내부에 제공될 수 있다. 코팅시에 에지 효과를 피하기 위하여 그리고 기판의 물리적인 표면을 임시로(virtual) 확대하기 위하여, 코팅 중에는 기판이 도면에 도시되어 있지 않은 보호 소자에 의해서 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있으며, 이때 상기 보호 소자는 기판과 동일한 평면에 놓여 있다. 상기 보호 소자는 바람직하게 기판과 동일한 또는 적어도 유사한 물리적 특성을 지녀야만 한다. 진공 하우징(3)은 기판(2)을 프로세스 챔버(4) 내부로 삽입 및 인출하기에 적합한 그리고 도면에 도시되어 있지 않은 수문을 포함한다.As the substrate 2, different substrates and in particular semiconductor substrates having a dielectric layer can be provided inside the apparatus 1. In order to avoid edge effects during coating and to virtually enlarge the physical surface of the substrate, during the coating the substrate may be at least partially surrounded by a protective element not shown in the drawings, wherein the protective element Lies in the same plane as the substrate. The protective element should preferably have the same or at least similar physical properties as the substrate. The vacuum housing 3 comprises a water gate suitable for inserting and withdrawing the substrate 2 into the process chamber 4 and not shown in the drawings.

프로세스 챔버(4)는 다른 무엇보다도 상부 벽(12) 그리고 하부 벽(14)에 의해서 제한된다. 상부 벽(12)은 예를 들어 알루미늄으로 구성되었으며, 프로세스 챔버 내에서 금속 불순물 또는 입자들이 피해지도록 처리된다. 상부 벽(12)은 도 1에서 명확하게 볼 수 있는 바와 같이 하부 벽(14)에 대하여 아래로 구부러진 비스듬한 섹션을 구비하고, 상기 하부 벽에 대하여 대체로 평행하게 연장되는 섹션을 구비한다. 이때 상기 비스듬한 벽 섹션은 프로세스 챔버가 좌측으로부터 우측으로 가면서 - 이하에서 더 자세하게 설명되는 바와 같이 입력부 단부로부터 출력부 단부로 - 점차 좁아지도록 배치되어 있다. 그 다음에 곧바른 영역이 상기 비스듬한 영역에 연결된다.The process chamber 4 is limited by the upper wall 12 and the lower wall 14, among other things. The upper wall 12 was made of aluminum, for example, and treated to avoid metal impurities or particles in the process chamber. The upper wall 12 has a beveled section that is bent down with respect to the lower wall 14 as can be clearly seen in FIG. 1 and has a section extending generally parallel to the lower wall. The oblique wall section is then arranged such that the process chamber gradually narrows from the left to the right-from the input end to the output end, as described in more detail below. A straight region is then connected to the oblique region.

전자기 방사선을 관통시킬 수 있기 위하여 하부 벽(14)은 아래에서 더 자세하게 설명되는 바와 같이 직선으로 연장되고, 예를 들어 석영 유리로 구성되었다.In order to be able to penetrate the electromagnetic radiation, the lower wall 14 extends in a straight line as described in more detail below and consists of quartz glass, for example.

하부 벽(14) 영역에는 진공 펌프(16)가 제공되어 있으며, 상기 진공 펌프를 통해 프로세스 챔버(4)가 펌프 다운(pump down) 될 수 있다. 그러나 상기 펌프는 다른 장소에도 제공될 수 있고, 다수의 펌프가 제공될 수도 있다. 또한, 하부 벽(14) 영역에는 기판(2)의 온도를 측정하기 위한 고온계(18)(pyrometer)도 제공되어 있다. 그러나 고온계 대신에 예컨대 위로부터도 기판(2)의 온도를 측정할 수 있는 다른 온도 측정 장치도 프로세스 챔버의 다른 장소에 제공될 수 있거나 또는 기판(2)에 직접 제공될 수도 있다. 다수의 온도 측정 장치도 제공될 수 있다. 더 나아가 프로세스 챔버(4)는 도면에 도시되어 있지 않은 적어도 하나의 가스 공급 라인도 구비할 수 있으며, 상기 가스 공급 라인을 통해서는 공정 가스가 프로세스 챔버(4) 내부로 유입될 수 있다.A vacuum pump 16 is provided in the region of the lower wall 14, through which the process chamber 4 can be pumped down. However, the pump may be provided elsewhere, and a plurality of pumps may be provided. Also provided in the region of the lower wall 14 is a pyrometer 18 for measuring the temperature of the substrate 2. However, other temperature measuring devices capable of measuring the temperature of the substrate 2, for example from above, instead of the pyrometer may also be provided elsewhere in the process chamber or may be provided directly to the substrate 2. Multiple temperature measuring devices may also be provided. Furthermore, the process chamber 4 may also include at least one gas supply line, not shown in the figure, through which the process gas may be introduced into the process chamber 4.

운송 유닛(6)은 실제로 다수의 편향- 및/또는 운송 롤러(22)를 통해서 순환 방식으로 가이드 되는 연속 컨베이어 벨트(20)로 이루어진다. 이때 기판(2)의 처리를 위한 정상적인 순환 방향은 시계 바늘 방향이지만, 컨베이어 벨트를 시계 바늘 방향과 반대로 순환하도록 작동시킬 수도 있다. 이때 컨베이어 벨트(20)의 상부에 놓인 운송 타워는 상기 컨베이어 벨트가 프로세스 챔버(4)를 직선으로 관통하여 연장되도록 배치되어 있다. 따라서, 기판(2)은 좌측으로부터 우측으로 프로세스 챔버(4)를 관통하도록 작동된다. 컨베이어 벨트(20)의 피드백 동작은 예를 들어 컨베이어 벨트(20)의 냉각- 및/또는 세척 프로세스를 실행할 수 있기 위하여 프로세스 챔버(4) 외부에서 이루어진다. 컨베이어 벨트(20)는 전자기 방사선에 대하여 실제로 투과적인 재료로 이루어진다. 컨베이어 벨트(20)는 가급적 완전히 진공 영역 내부에 배치되어야 하지만, 적합한 배열 상태에서는 적어도 부분적으로 진공 영역 외부에 놓일 수도 있다. 운송 유닛(6)은 컨베이어 벨트(20) 대신에 예를 들어 운송 롤러와 같은 다른 운송 기구 또는 자석- 혹은 공기 쿠션 가이드 장치도 구비할 수 있다.The transport unit 6 actually consists of a continuous conveyor belt 20 which is guided in a circular manner through a number of deflections and / or transport rollers 22. At this time, the normal circulation direction for the processing of the substrate 2 is clockwise, but the conveyor belt may be operated to circulate opposite to the clockwise direction. At this time, the transport tower placed on the conveyor belt 20 is arranged such that the conveyor belt extends straight through the process chamber 4. Thus, the substrate 2 is operated to penetrate the process chamber 4 from left to right. The feedback operation of the conveyor belt 20 takes place outside the process chamber 4, for example in order to be able to carry out a cooling-and / or cleaning process of the conveyor belt 20. The conveyor belt 20 is made of a material that is actually transparent to electromagnetic radiation. The conveyor belt 20 should be placed inside the vacuum area as completely as possible, but may be at least partially outside the vacuum area in a suitable arrangement. The transport unit 6 may also be provided with a magnet or air cushion guide device or other transport mechanism, for example a transport roller, instead of the conveyor belt 20.

운송 유닛(6)은 이중 화살표 A에 의해서 지시된 바와 같이 전체적으로 위?아래로 선택적으로 작동될 수 있다. 그럼으로써, 이하에서 더 자세하게 설명되는 바와 같이 운송 유닛(6) 및 특히 상기 운송 유닛의 운송 타워를 상부 벽(12) 또는 하부 벽(14)에 더 가깝게 배치할 수 있다.The transport unit 6 can optionally be operated entirely up and down as indicated by the double arrow A. Thereby, the transport unit 6 and in particular the transport tower of the transport unit can be arranged closer to the upper wall 12 or the lower wall 14, as described in more detail below.

프로세스 챔버(4) 내부에는 또한 플라즈마 유닛(8)도 배치되어 있다. 플라즈마 유닛(8)은 다수의 플라즈마 전극(24)으로 이루어진다. 상기 플라즈마 전극들은 바람직하게 내부 도체 및 외부 도체를 구비하는 막대 모양의 마이크로파 어플리케이터로서 형성되었다. 상기 외부 도체는 내부 도체와 외부 도체 사이의 중간 영역 외부에서 예를 들어 상기 막대 모양의 플라즈마 전극을 방사 방향으로 둘러싸는 플라즈마를 발생하기 위하여 상기 외부 도체가 상기 중간 영역으로부터 마이크로파를 디커플링시킬 수 있도록 형성되었다.Also inside the process chamber 4 is a plasma unit 8. The plasma unit 8 consists of a plurality of plasma electrodes 24. The plasma electrodes are preferably formed as rod-shaped microwave applicators with an inner conductor and an outer conductor. The outer conductor is formed such that the outer conductor can decouple microwaves from the intermediate region, for example to generate a plasma surrounding the rod-shaped plasma electrode in a radial direction outside the intermediate region between the inner conductor and the outer conductor. It became.

이때 상기 마이크로파 어플리케이터는 바람직하게 특히 마이크로파 방사선이 대체로 수직으로 아래 방향으로, 다시 말해 하부 벽(14)의 방향으로 방출될 수 있도록 구성되었다. 추가로는 하나 또는 다수의 플라즈마 점화 장치(들)이 제공될 수 있다. 그러나 상기 플라즈마 전극들은 HF-타입일 수도 있으며, 특히 상이한 타입의 플라즈마 전극(24)을 프로세스 챔버(4) 내부에 배치하는 것도 생각할 수 있다. 따라서, 예를 들어 한 부분 영역에는 HF-플라즈마 전극이 제공될 수 있으며, 그리고 다른 한 영역에는 마이크로파 플라즈마 전극이 제공될 수 있다. 하지만, 상기 각각의 플라즈마 전극들은 기판들이 플라즈마 전극의 도체와 전극 사이에 존재하지 않는다는 공통점을 갖는다.The microwave applicator is then preferably configured, in particular, so that the microwave radiation can be emitted in a generally vertical downward direction, in other words in the direction of the lower wall 14. In addition, one or more plasma ignition device (s) may be provided. However, the plasma electrodes may be HF-type, and in particular, it is conceivable to arrange different types of plasma electrodes 24 inside the process chamber 4. Thus, for example, an HF-plasma electrode may be provided in one partial region, and a microwave plasma electrode may be provided in another region. However, the respective plasma electrodes have in common that the substrates do not exist between the conductor and the electrode of the plasma electrode.

플라즈마 전극의 구조는 연소하는 플라즈마의 팽창률이 제한되어 프로세스 챔버의 벽들과 접촉하지 않도록 선택될 수 있다. 따라서, 플라즈마 전극의 구조를 상기와 같은 방식으로 선택하지 않는 경우에는 기판상에서 금속 오염을 야기할 수 있는 바람직하지 않은 반응성 종류들이 생성될 수 있다. 프로세스 챔버의 재료로서 알루미늄을 사용하는 경우에는, 14 eV의 임계 충격(critical bombardment) 에너지가 플라즈마로부터 배출되는 종류들에 의해서 초과 되지 않는 한, 그에 상응하는 오염도 역시 피해질 수 있다.The structure of the plasma electrode may be selected such that the expansion rate of the burning plasma is limited so that it does not contact the walls of the process chamber. Thus, if the structure of the plasma electrode is not selected in this manner, undesirable reactive species can be created that can cause metal contamination on the substrate. In the case of using aluminum as the material of the process chamber, the corresponding contamination can also be avoided as long as the critical bombardment energy of 14 eV is not exceeded by the types emitted from the plasma.

막대 모양의 플라즈마 전극(24)은 각각 도시 평면에 대하여 수직으로 프로세스 챔버(4)를 가로로 관통하여 연장된다. 플라즈마 전극들은 좌측으로부터 우측으로, 다시 말해 프로세스 챔버(4)의 입력부 단부로부터 출력부 단부로 가면서 각각 균일한 간격을 두고서 상부 벽(12)의 외곽선을 따라서 배치되어 있다. 그럼으로써, 프로세스 챔버(4)의 입력부 단부에 가장 가까이 놓인 플라즈마 전극(24)은 컨베이어 벨트(20)의 운송 타워로부터 가장 멀리 떨어져 있게 된다. 그 다음에 프로세스 챔버의 중앙으로 가면서 플라즈마 전극(24)은 컨베이어 벨트(20) 쪽으로 점점 더 가깝게 배치되어 있으며, 그 다음에 중앙으로부터 출발하여 상기 플라즈마 전극들은 각각 컨베이어 벨트 쪽으로 동일한 간격을 두고 배치되어 있다. 그럼으로써, 프로세스 챔버(4)를 관통하는 이동 동작 중에는 기판(2)과 상기 기판 바로 위에 놓인 플라즈마 전극(24)의 간격이 변경된다.The rod-shaped plasma electrodes 24 each extend horizontally through the process chamber 4 perpendicular to the illustration plane. Plasma electrodes are arranged along the outline of the upper wall 12 from left to right, that is to say from the input end of the process chamber 4 to the output end, with even intervals. As such, the plasma electrode 24, which is closest to the input end of the process chamber 4, is furthest away from the transport tower of the conveyor belt 20. The plasma electrodes 24 are then placed closer and closer toward the conveyor belt 20 as they go to the center of the process chamber, and then starting from the center, the plasma electrodes are arranged at equal intervals towards the conveyor belt, respectively. . Thereby, during the movement operation through the process chamber 4, the distance between the substrate 2 and the plasma electrode 24 directly over the substrate is changed.

가열 유닛(10)은 기판(2)을 가열하기 위하여 전자기 방사선을 프로세스 챔버(4)의 방향으로 방출하는 다수의 방사선원(30)으로 이루어진다. 이 목적을 위하여 바람직하게는 예를 들어 통상적으로 신속 가열 장치에 사용되는 것과 같은 할로겐 및/또는 아크 램프(31)(arc lamp)가 사용될 수 있다. 상기 램프(31)들은 프로세스 챔버(4)의 영역 내에서 공정 가스 및/또는 저압 상황에 대하여 절연 효과를 제공하기 위해 선택적으로 석영 튜브(32) 안에 수용될 수 있다. 이와 같은 사실은 방사선원이 프로세스 챔버(4) 내부에 직접적으로 수용된 경우에 바람직할 수 있다. 다시 말하자면, 하부 벽(14)을 통해서는 상기 프로세스 챔버로부터의 분리가 이루어지지 않는다. 대안적으로 또는 추가로는 가열 램프들이 운송 유닛(6) 위에도, 예컨대 플라즈마 전극들(24) 사이에도 배치될 수 있다.The heating unit 10 consists of a plurality of radiation sources 30 which emit electromagnetic radiation in the direction of the process chamber 4 to heat the substrate 2. For this purpose preferably halogen and / or arc lamps 31 can be used, for example as is typically used in rapid heating devices. The lamps 31 may optionally be housed in a quartz tube 32 to provide an insulating effect against process gases and / or low pressure situations in the region of the process chamber 4. This may be desirable when the radiation source is housed directly inside the process chamber 4. In other words, no separation from the process chamber occurs through the bottom wall 14. Alternatively or additionally, heating lamps may be arranged above the transport unit 6, for example between the plasma electrodes 24.

도 2는 기판(2) 상에 유전체 층을 제공하기 위한 대안적인 실시 예에 따른 대안적인 장치(1)의 개략적인 단면도를 보여주고 있다. 본 실시 예에 대한 설명 부분에서는 동일한 또는 유사한 소자들이 기술되는 한, 이전과 동일한 도면 부호들이 사용된다.2 shows a schematic cross-sectional view of an alternative device 1 according to an alternative embodiment for providing a dielectric layer on the substrate 2. In the description of the present embodiment, the same reference numerals are used as long as the same or similar elements are described.

장치(1)는 재차 도면 부호 (3)으로 단지 매우 개략적으로만 도시된 하우징을 포함한다. 상기 하우징은 재차 진공 하우징으로서 완성되었으며, 그리고 도면에 더 이상 도시되어 있지 않은 진공 유닛을 통해서 진공 압력으로 펌프 다운 될 수 있다.The device 1 again comprises a housing which is shown only schematically schematically at 3. The housing is again completed as a vacuum housing and can be pumped down to vacuum pressure through a vacuum unit that is no longer shown in the figures.

하우징(3) 내부에서 프로세스 챔버(4)가 규정되었다. 장치(1)는 또한 기판 지지 유닛(6), 플라즈마 유닛(8) 그리고 가열 유닛(10)도 포함한다. 기판 지지 유닛(6)은 기판 지지부(40)를 구비하며, 상기 기판 지지부는 화살표 B에 의해서 지시된 바와 같이 샤프트(42)를 통해 회전할 수 있도록 프로세스 챔버(4) 내부에 지지가 된다. 이와 같은 목적을 위해서 샤프트(42)는 도면에 상세하게 도시되어 있지 않은 회전 유닛에 연결되어 있다. 더 나아가 샤프트(42) 및 그와 더불어 지지부(40)는 이중 화살표 C에 의해서 지시된 바와 같이 위?아래로 움직일 수 있다. 그럼으로써, 지지부(40)의 지지 평면은 이하에서 더 자세히 설명되는 바와 같이 프로세스 챔버(4) 내부에서 위로 혹은 아래로 조정될 수 있다.Inside the housing 3 a process chamber 4 has been defined. The apparatus 1 also includes a substrate support unit 6, a plasma unit 8 and a heating unit 10. The substrate support unit 6 has a substrate support 40, which is supported inside the process chamber 4 so that it can rotate through the shaft 42, as indicated by arrow B. For this purpose the shaft 42 is connected to a rotating unit which is not shown in detail in the figure. Furthermore, shaft 42 and its support 40 can move up and down as indicated by double arrow C. FIG. As such, the support plane of the support 40 can be adjusted up or down within the process chamber 4 as described in more detail below.

플라즈마 유닛(8)은 재차 전술된 것과 동일한 타입일 수 있는 다수의 플라즈마 전극(24)으로 이루어진다. 상기 플라즈마 전극들은 이중 화살표 D에 의해서 지시된 바와 같이 개별 가이드 장치(46)를 통해 선택적으로 위?아래로 이동할 수 있도록 프로세스 챔버(4) 내부에 지지가 될 수 있다. 이와 같은 경우에는 지지 유닛(6)의 상?하-운동 가능성이 사라질 수 있지만, 상기와 같은 상?하-운동 가능성은 추가로 제공될 수도 있다. 그럼으로써, 플라즈마 전극(24)과 기판(2)의 간격이 국부적으로 변경될 수 있다. 특히 상기와 같은 변경 가능성에 의해서는, 지지 유닛(6)을 통과하는 기판(2)의 회전 동작과 조합하여 예컨대 기판(2) 에지 영역에서는 기판의 중간 영역에 비해 더 크거나 또는 더 작은 간격들이 제공될 수 있다. 또한, 플라즈마 전극(24) 및/또는 램프(31)가 기판(2)의 치수를 초과하는 경우도 바람직하다. 이 경우에도 에지 효과를 피하기 위하여 기판(2)을 자체 평면에서 적어도 부분적으로 둘러싸는 보호 장치가 제공될 수 있다. 상기 보호 장치는 회전과 관련하여 정적으로 또는 회전 가능하게 배치될 수 있다.The plasma unit 8 is again composed of a plurality of plasma electrodes 24, which may be of the same type as described above. The plasma electrodes can be supported inside the process chamber 4 to be selectively moved up and down through the individual guide device 46 as indicated by the double arrow D. In such a case, the up-down movement possibility of the support unit 6 may disappear, but such up-down movement possibility may be further provided. Thereby, the distance between the plasma electrode 24 and the substrate 2 can be locally changed. In particular by virtue of such a possibility of change, in combination with the rotational motion of the substrate 2 passing through the support unit 6, for example, in the edge region of the substrate 2, larger or smaller spacings are compared to the middle region of the substrate. Can be provided. It is also desirable if the plasma electrode 24 and / or the lamp 31 exceed the dimensions of the substrate 2. Even in this case, a protection device may be provided which at least partially surrounds the substrate 2 in its own plane to avoid edge effects. The protection device may be arranged statically or rotatable in relation to the rotation.

도면에 도시되어 있는 기판(2) 및/또는 플라즈마 전극(24)을 위한 조절 장치에 대안적으로 또는 추가로는, 플라즈마 전극(24)과 기판(2) 사이에 도전 재료로 이루어진 격자가 제공될 수도 있다. 상기 격자에는 추후에 예를 들어 상응하는 제어 유닛을 통해서 상이한 전기적인 초기 응력이 제공될 수 있다. 플라즈마 전극(24)과 기판(2)의 간격을 조절하는 것뿐만 아니라 전술된 격자에 상이한 전기적인 초기 응력을 제공하는 것도 이하에서 더 자세하게 설명되는 바와 같이 플라즈마와 기판 간의 상관 관계에 영향을 미칠 수 있다.Alternatively or additionally to the adjusting device for the substrate 2 and / or the plasma electrode 24 shown in the figure, a grating made of a conductive material may be provided between the plasma electrode 24 and the substrate 2. It may be. The grating can later be provided with a different electrical initial stress, for example via a corresponding control unit. Adjusting the spacing between the plasma electrode 24 and the substrate 2 as well as providing different electrical initial stresses to the grating described above can affect the correlation between the plasma and the substrate, as described in more detail below. have.

가열 유닛(10)은 재차 플라즈마 전극(24)에 대하여 평행하게 또는 수직으로도 배치될 수 있는 다수의 방사선원(30)으로 이루어진다. 상기 방사선원들은 각각 예를 들어 아크 램프 또는 할로겐 램프와 같이 석영 튜브(32)에 의해서 둘러싸인 램프를 구비한다. 방사선원(30)의 방사선은 상기 방사선원(30)의 방사선을 위한 지지부(40)가 실제로 투명한 경우에는 기판(2)을 직접적으로 가열할 수 있다. 이 목적을 위하여 지지부(40)는 예를 들어 석영으로 구성될 수 있다. 그러나 기판의 간접적인 가열 방식도 제공될 수 있으며, 이 경우에 예를 들어 지지부(40)는 간접적인 가열을 위해서 방사선원(30)의 방사선을 실제로 흡수하는 재료로 구성되었다. 그 다음에 방사선은 지지부(40)를 가열하게 되고, 상기 지지부는 추후에 기판(2)을 가열하게 된다.The heating unit 10 is again composed of a number of radiation sources 30 which can also be arranged parallel or perpendicular to the plasma electrode 24. The radiation sources each have a lamp surrounded by a quartz tube 32, for example an arc lamp or a halogen lamp. The radiation of the radiation source 30 can directly heat the substrate 2 when the support 40 for radiation of the radiation source 30 is actually transparent. For this purpose the support 40 can be made of quartz, for example. However, an indirect heating scheme of the substrate may also be provided, in which case the support 40 is made of a material which actually absorbs radiation of the radiation source 30 for indirect heating, for example. The radiation then heats the support 40, which later heats the substrate 2.

장치(1)는 바람직하게 기판(2)의 온도를 결정하기 위하여 적어도 하나의 온도 측정 유닛을 구비한다. 결정된 온도는 도면에 도시되어 있지 않은 제어 유닛으로 전달될 수 있고, 그 다음에는 상기 제어 유닛이 본 발명에 따른 기술에 공지된 바와 같이 사전에 결정된 기판 온도를 얻기 위하여 온도 규정을 참조해서 가열 유닛(10)을 상응하게 조절할 수 있다.The device 1 preferably comprises at least one temperature measuring unit for determining the temperature of the substrate 2. The determined temperature can be transferred to a control unit that is not shown in the figures, and then the control unit is referred to the temperature unit in order to obtain a predetermined substrate temperature as known in the art according to the invention. 10) can be adjusted accordingly.

도 1 및 도 2에 따른 장치의 작동은 이하에서 도면들을 참조하여 더 자세하게 설명되며, 이 경우 이하의 설명은 기판(2)이 각각 하나의 규소 반도체 웨이퍼라는 사실로부터 출발한다. 상기 기판상에는 이하에서 기술되는 공정 동안에 규소 산화물 층이 유전체 층으로서 형성된다.The operation of the apparatus according to FIGS. 1 and 2 is described in more detail below with reference to the figures, in which case the description starts from the fact that the substrate 2 is each one silicon semiconductor wafer. On this substrate a silicon oxide layer is formed as a dielectric layer during the process described below.

상기 목적을 위하여 저압이 주도하는 프로세스 챔버(4) 내부로는 예를 들어 순수한 산소 또는 산소-수소 혼합물로 이루어진 적합한 공정 가스가 유입된다. 그 다음에 이어서 플라즈마 전극(24) 영역 내에서 각각 공정 가스의 플라즈마가 발생 된다.For this purpose a suitable process gas, for example made of pure oxygen or an oxygen-hydrogen mixture, is introduced into the low pressure-driven process chamber 4. Subsequently, plasma of the process gas is generated in the region of the plasma electrode 24, respectively.

도 1에 따른 실시 예에서 기판(2)은 컨베이어 벨트(20)를 통해 좌측으로부터 우측으로 프로세스 챔버를 관통해서 안내되는 한편, 개별 플라즈마 전극(24) 아래에서는 상응하는 플라즈마가 연소 된다. 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 기판(2)이 프로세스 챔버를 관통해서 운송되는 경우에 좌측에 놓인 플라즈마 전극(24), 다시 말해 프로세스 챔버(4)의 입력부 영역에 놓인 플라즈마 전극(24)은 우측에 놓인 플라즈마 전극(24), 다시 말해 프로세스 챔버(4)의 출력부 영역에 놓인 플라즈마 전극보다 기판(2)으로부터 더 멀리 떨어져 있다. 따라서, 기판이 프로세스 챔버(4)를 관통해서 이송되는 동안에는 기판 표면에 대한 플라즈마 전극의 간격이 변경된다. 그럼으로써, 층 성장을 위한 상이한 성장 메커니즘들이 나타나게 된다. 이와 같은 상이한 성장 메커니즘들은 도 5를 참조하여 이하에서 더 자세하게 설명되는 바와 같이 플라즈마와 기판 간의 상이한 상관 관계들에 의해서 야기된다.In the embodiment according to FIG. 1, the substrate 2 is guided through the process chamber from the left to the right through the conveyor belt 20, while the corresponding plasma is burned under the individual plasma electrodes 24. As can be seen from the figure, when the substrate 2 is transported through the process chamber, the plasma electrode 24 placed on the left side, that is, the plasma electrode 24 placed in the input region of the process chamber 4, It is further away from the substrate 2 than the plasma electrode 24 lying on the right, ie the plasma electrode lying in the output region of the process chamber 4. Thus, the spacing of the plasma electrode with respect to the substrate surface is changed while the substrate is transported through the process chamber 4. As a result, different growth mechanisms for layer growth emerge. Such different growth mechanisms are caused by different correlations between the plasma and the substrate, as described in more detail below with reference to FIG. 5.

도 5a 및 도 5b는 막대 모양 플라즈마 전극(300)과 기판(320)의 간격에 의존하는 플라즈마와 기판 간의 상이한 상관 관계들을 보여주고 있다. 상기 막대 모양의 플라즈마 전극(300)은 WO 2010/015385 A호에 기술되어 있는 타입이며, 내부 도체(304) 및 외부 도체(306)를 구비한다. 마이크로파 디커플링 영역에서는 외부도체(306)가 내부 도체(304)를 완전히 둘러싸지 않는다. 오히려 외부 도체(306)는 상기 외부 도체의 자유 단부 쪽으로 확대되는 개구, 즉 기판(320) 쪽을 향하고 있는 개구를 구비한다. 도 5a 및 도 5b는 각각 상기 마이크로파 전극(300)의 디커플링 영역에서의 횡단면을 보여주고 있다. 플라즈마 전극(300)은 각각 마이크로파 방사선에 대하여 실제로 투과적인, 예를 들어 석영 튜브와 같은 피복 튜브(308)에 의해서 둘러싸여 있다. 플라즈마 전극(300)이 상응하게 트리거링 되는 경우에는 피복 튜브(308)를 방사형으로 둘러싸는 플라즈마, 즉 전극(310), 라디칼(312) 및 이온(314)으로 이루어진 플라즈마가 발생 된다.5A and 5B show different correlations between the plasma and the substrate depending on the spacing of the rod-shaped plasma electrode 300 and the substrate 320. The rod-shaped plasma electrode 300 is of the type described in WO 2010/015385 A and has an inner conductor 304 and an outer conductor 306. In the microwave decoupling region, the outer conductor 306 does not completely surround the inner conductor 304. Rather, the outer conductor 306 has an opening that extends toward the free end of the outer conductor, that is, toward the substrate 320. 5A and 5B show a cross section in the decoupling region of the microwave electrode 300, respectively. The plasma electrodes 300 are each surrounded by a cladding tube 308, such as, for example, a quartz tube, which is actually transparent to microwave radiation. When the plasma electrode 300 is correspondingly triggered, a plasma that radially surrounds the cladding tube 308 is generated, ie a plasma consisting of the electrode 310, the radicals 312 and the ions 314.

또한, 도 5a 및 도 5b는 각각 예를 들어 SiOxNy로 이루어진 유전체 층(324)을 갖춘 예컨대 Si-베이스 기판(322)으로 이루어진 기판(320)의 한 섹션을 보여주고 있으며, 이 경우 x 및 y는 임의로 변경될 수 있다. 도면 부호 (326)은 양(+)의 Si-이온을 지시한다. 도 5a에 따른 도시 예에서는 플라즈마 전극이 기판(320)의 표면에 대하여 간격(D1)을 두고서 배치되어 있다. 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 상기와 같은 배열 상태에서 플라즈마는 상기 플라즈마 내부에 존재하는 전극(310), 라디칼(312) 및 이온(314)의 실제로 균일한 분포 상태가 기판 표면에 이웃하는 장소에서 나타날 수 있도록 기판을 기준으로 배치되어 있다. 그럼으로써, 공정 가스에 의존하는 기판 표면의 양극 산화/질화가 나타나게 된다. 이와 같은 양극의 산화/질화가 자체적으로 정렬되고 자체적으로 회복됨으로써, 결과적으로 임의의 구조적인 형상들 및 층 구조물(3D 구조물)이 균일하게 산화/질화 되거나 또는 임의의 다른 유전체 층들이 증착될 수 있게 된다. 상기 양극 산화/질화의 자기 회복 효과는 성장된 층의 균일한 브레이크 쓰루(Breakthrough) 강도를 야기하는데, 그 이유는 층 두께에 대한 전기 전위가 사라질 때까지 산화물/질화물이 성장하기 때문이다. 전기장(E-field)은 유전체 층(324)의 표면에서의 전극 밀도에 의해서 사전에 일정하게 결정되었다.5A and 5B also show a section of a substrate 320 made of eg a Si-base substrate 322 with a dielectric layer 324 made of SiO x N y , respectively, in this case x And y can be arbitrarily changed. Reference numeral 326 denotes a positive Si-ion. In the example shown in FIG. 5A, the plasma electrodes are arranged at a distance D 1 with respect to the surface of the substrate 320. As can be seen from the figure, in such an arrangement, the plasma is placed where the substantially uniform distribution of the electrodes 310, radicals 312 and ions 314 present inside the plasma is adjacent to the substrate surface. It is positioned relative to the substrate so that it can appear at. This results in anodic oxidation / nitridation of the substrate surface depending on the process gas. This oxidation / nitridation of the anode is self-aligning and self-healing so that any structural shapes and layer structures (3D structures) can be uniformly oxidized / nitrided or any other dielectric layers can be deposited. do. The self-healing effect of the anodic oxidation / nitride results in a uniform breakthrough strength of the grown layer because the oxide / nitride grows until the electrical potential for the layer thickness disappears. The electric field (E-field) was previously determined constant by the electrode density at the surface of the dielectric layer 324.

도 5b에 따른 도시 예에서 플라즈마 전극은 기판(320)의 표면에 대하여 더 큰 간격(D2)을 두고서 배치되어 있다. 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 상기와 같은 배열 상태에서 플라즈마는 실제로 단지 라디칼(312)만 기판 표면에 이웃하여 발생하도록 기판을 기준으로 배치되어 있다. 그럼으로써, 공정 가스에 의존하는 기판 표면의 라디칼성 산화/질화가 나타나게 된다.In the illustrative example according to FIG. 5B the plasma electrodes are arranged with a larger distance D 2 with respect to the surface of the substrate 320. As can be seen from the figure, in such an arrangement the plasma is arranged relative to the substrate such that only radicals 312 actually occur adjacent to the substrate surface. This results in the appearance of radical oxidation / nitridation of the substrate surface depending on the process gas.

디얼 그루브 모델(Deal Groove Modell)과 비교할 때 성장 모델의 확장은 플라즈마에 의해서 지원되는 그리고 그로 인해 강화되는 성장 프로세스를 위한 것이다.Compared to the Deal Groove Model, the expansion of the growth model is for the growth process supported and thereby enhanced by the plasma.

유전체 층을 위해 성장 프로세스는 반응 속도를 통해서 제한되었지만, 바람직하게 450 ℃ 미만의 낮은 기판 온도에 의해서는 단지 약 2 nm까지만 제한되었으며, 그리고 800 ℃를 초과하는 고온 프로세스에서와 같이 5 또는 10 nm까지는 제한되지 않았다. 라디칼성의 산화/질화에서는 유전체 층(324)의 표면에 있는 라디칼(312)에 의해서 큰 화학적 친화성(affinity)이 제공되었다. 흡수된 라디칼들과 유전체 층의 표면에서 반응을 하기 위하여, 산화 작용을 하는 종류들이 유전체 층을 거쳐서 경계면까지 혹은 (충전된 또는 충전되지 않은) 기판-고유 중간 격자 원자로부터 유전체 층의 표면까지 확산 되는 경우는 거의 없다.The growth process for the dielectric layer was limited through the reaction rate, but was preferably limited to only about 2 nm by lower substrate temperatures below 450 ° C., and to 5 or 10 nm as in high temperature processes above 800 ° C. It was not restricted. In radical oxidation / nitridation, large chemical affinity was provided by radicals 312 on the surface of dielectric layer 324. To react at the surface of the dielectric layer with the absorbed radicals, oxidizing species diffuse through the dielectric layer to the interface or from the substrate-specific intermediate lattice atoms (filled or uncharged) to the surface of the dielectric layer. There are few cases.

2 - 3 nm 이상의 유전체 층을 위해서는, 열적인 프로세스에서와 같이 성장 프로세스가 확산 속도에 의해서 제한되었지만, 낮은 기판 온도 때문에 다양한 종류의 확산을 가속하기 위해서는 추가의 동기력이 필요하다. 양극의 산화/질화 방식에서는 상기와 같은 추가의 동기력이 큰 전기장에 의해서 발생 되며, 이와 같은 큰 전기장은 유전체 층(324)의 표면에 있는 전극(310)에 의해서 야기된다. 그렇기 때문에 상기 프로세스는 상대적으로 짧은 시간 안에 15 nm 두께의 유전체 층들까지 성장할 수 있다. 상기와 같은 양극 프로세스 단계 동안에는 전기 전위에 의해 자극을 받아서 산화 작용을 하는 종류가 베이스 기판(322)과 유전체 층(324) 사이의 경계면까지 확산 될 뿐만 아니라, 산화 작용을 하는 흡수된 라디칼성의 그리고 이온성의 종류들과 유전체 층(324)의 표면에서 반응을 하기 위하여 (충전된 또는 충전되지 않은) 기판-고유 중간 격자 원자도 유전체 층(324)의 표면까지 확산 된다.For dielectric layers larger than 2-3 nm, the growth process is limited by the diffusion rate, as in thermal processes, but additional motivation is needed to accelerate various types of diffusion due to the low substrate temperature. In the anode / nitridation method of the anode, such additional motive force is generated by the large electric field, which is caused by the electrode 310 on the surface of the dielectric layer 324. As such, the process can grow up to 15 nm thick dielectric layers in a relatively short time. During the anodic process step, the type of oxidative action stimulated by the electrical potential not only diffuses to the interface between the base substrate 322 and the dielectric layer 324, but also absorbed radical and ion Substrate-specific intermediate lattice atoms (filled or uncharged) are also diffused to the surface of the dielectric layer 324 to react with the types of castle and at the surface of the dielectric layer 324.

그렇기 때문에 전술된 장치의 경우에는 먼저 라디칼성 산화/질화에 도달하기 위하여 입력부 영역에서의 기판(2)과 플라즈마 전극(24)의 간격이 예를 들어 8 내지 15 cm(바람직하게는 대략 10 cm)의 범위 안에서 선택되었다. 그와 달리 출력부 영역에서 상기 간격은 양극의 산화/질화를 제공하기 위하여 예를 들어 2 mm 내지 5 cm(바람직하게는 약 2 cm)에 달한다. 상기 간격은 기판(2)이 프로세스 챔버(4)를 관통해서 이동하는 경우에는 상기 프로세스 챔버의 대략 중앙까지는 점차 축소되고, 그 다음에는 출력부에 이르기까지 대체로 일정하게 유지된다. 경우에 따라 상기 간격은 컨베이어 벨트의 상?하-이동 동작을 통해서도 변경될 수 있다.Therefore, in the case of the device described above, the distance between the substrate 2 and the plasma electrode 24 in the input region is, for example, 8 to 15 cm (preferably approximately 10 cm) in order to reach radical oxidation / nitridation. Selected within the scope of In contrast, the spacing in the output region amounts, for example, from 2 mm to 5 cm (preferably about 2 cm) to provide oxidation / nitridation of the anode. The spacing gradually decreases to approximately the center of the process chamber when the substrate 2 moves through the process chamber 4 and then remains substantially constant up to the output. In some cases, the interval may be changed through the up and down movement of the conveyor belt.

당연히 서로 중첩될 수 있는 플라즈마 전극(24) 아래에 있는 개별 플라즈마 영역에서는 상응하는 가스 유입 라인을 통해서 상이한 가스 조성 및/또는 상이한 압력이 설정될 수 있다. 그러나 플라즈마들은 예컨대 유리 플레이트와 같은 적합한 분리 소자들에 의해서도 상호 분리될 수 있다. 또한, 기판(2)이 프로세스 챔버(4)를 관통해서 이동하는 동안 가열 유닛(10)을 통하여 상기 기판을 상이하게 가열할 수도 있음으로써, 결과적으로 기판은 예를 들어 입력부 영역에서는 출력부 영역에서보다 더 높은 온도를 갖게 되거나 또는 그 반대이다. 기판은 일정한 온도로 유지될 수 있거나 또는 가열될 수도 있고, 또는 플라즈마에 의해서 과도한 가열이 이루어진 경우에는 도면에 도시되어 있지 않은 냉각 장치에 의해서 냉각될 수 있다. 그럼으로써 성장 프로세스들이 계속해서 영향을 받게 된다.Naturally, different gas compositions and / or different pressures can be set in the respective plasma regions below the plasma electrodes 24, which can overlap each other. However, the plasmas can also be separated from one another by means of suitable separating elements such as, for example, glass plates. It is also possible to heat the substrate differently through the heating unit 10 while the substrate 2 is moving through the process chamber 4, so that the substrate is produced in the output region, for example in the input region. Have a higher temperature or vice versa. The substrate may be maintained at a constant temperature or may be heated, or may be cooled by a cooling device, not shown in the figure, when excessive heating is made by the plasma. As a result, growth processes continue to be affected.

도 2에 따른 실시 예에서 기판(2)은 지지 유닛(6) 상에 배치되어 있으며, 그리고 한편 개별 플라즈마 전극(24)의 영역에서는 플라즈마가 연소하면서 회전한다.In the embodiment according to FIG. 2, the substrate 2 is arranged on the support unit 6, while in the region of the individual plasma electrode 24 the plasma rotates as it burns.

기판(2)과 플라즈마 전극의 간격은 층 성장 도중에 변경된다. 특히 상기 간격은 예를 들어 8 내지 15 cm의 범위 안에 있는 처음의 큰 간격으로부터 출발하였다가 예를 들어 2 mm 내지 5 cm의 범위 안에 있는 작은 간격으로 축소된다. 바람직하게 상기 간격은 10 내지 2 cm의 범위 안에서 변동된다. 간격 변경 중에는 예를 들어 플라즈마 전극(24)의 파워, 공정 가스 압력, 가스 유입뿐만 아니라 프로세스 챔버(4) 내부에서의 가스 조성과 같은 플라즈마와 관련된 상이한 프로세스 파라미터들이 추가로 조절될 수 있다.The gap between the substrate 2 and the plasma electrode is changed during layer growth. In particular, the gap starts from the first large gap in the range of for example 8 to 15 cm and then shrinks to a small gap in the range of 2 mm to 5 cm for example. Preferably the spacing is varied in the range of 10 to 2 cm. During the spacing change, different process parameters associated with the plasma may be further adjusted, such as, for example, the power of the plasma electrode 24, the process gas pressure, the gas inlet as well as the gas composition inside the process chamber 4.

그럼으로써, 재차 양극의 산화/질화와 라디칼성 산화/질화 간의 교체에 도달할 수 있게 된다. 당업자가 알 수 있는 바와 같이, 항상 순전히 양극의 산화/질화가 이루어지거나 또는 순전히 라디칼성 산화/질화가 이루어지는 것은 아니다. 오히려 요점이 상이한 두 가지 프로세스가 동시에 이루어질 수 있다. 산화/질화가 양극으로서 표기되는지 아니면 라디칼성으로 표기되는지는 주어진 시점에서 어느 프로세스가 먼저 층 성장을 결정하는지에 달려있다.This makes it possible to reach a replacement between the oxidation / nitridation of the anode and the radical oxidation / nitridation again. As will be appreciated by those skilled in the art, not always pure oxidation / nitridation of the anode or purely radical oxidation / nitridation. Rather, two processes with different points can be done simultaneously. Whether oxidation / nitridation is marked as anode or radical is dependent on which process first determines layer growth at a given point in time.

더 나아가서는 기판(2)의 온도를 가열 유닛(10)을 통해 변경하는 것도 가능하다. 이때 간격 변경 그리고 나머지 프로세스 파라미터들의 조절은 각각 전체 프로세스 동안에 바람직하게 균일한 성장- 혹은 증착 속도에 도달되도록 선택되었다. 상기 간격 변경은 바람직하게 초당 0.5 나노미터 미만의 범위 안에서, 특히 초당 0.1 나노미터 미만의 범위 안에서 그리고 바람직하게는 초당 0.01 내지 0.05 나노미터의 범위 안에서 이루어져야만 한다.Furthermore, it is also possible to change the temperature of the substrate 2 via the heating unit 10. The interval change and the adjustment of the remaining process parameters were then chosen to reach a uniform uniform growth- or deposition rate, respectively, for the entire process. The spacing change should preferably be made in the range of less than 0.5 nanometers per second, in particular in the range of less than 0.1 nanometers per second and preferably in the range of 0.01 to 0.05 nanometers per second.

성장 프로세스는 간격 조절에 대안적으로 또는 상기 간격 조절에 추가로, 도전 재료로 이루어진 격자를 통해서도 영향을 받을 수 있다. 특히 최초 양극의 산화/질화와 최초 라디칼성 산화/질화 간의 교체도 플라즈마 전극과 기판의 간격이 일정한 경우에 가능하다. 이와 같은 내용은 도 5a 및 도 5b와 유사한 도시 예를 보여주는 도 6a 및 도 6b를 참조하여 아래에서 더 자세하게 설명된다. 특히 내부 도체(304) 및 외부 도체(306)를 구비하는 각각 하나의 플라즈마 전극(300) 그리고 유전체 층(324)을 구비하는 베이스 기판(322)으로 이루어진 기판(320)이 재차 도시되어 있다. 하지만, 도 5a 및 도 5b의 도시 예와 달리 도 6a 및 도 6b에서의 플라즈마 전극(300)과 기판(320)의 간격은 동일하다.The growth process may also be influenced through a grating made of conductive material as an alternative to or in addition to the spacing control. In particular, replacement between the oxidization / nitridation of the original anode and the original radical oxidization / nitridation is also possible when the spacing between the plasma electrode and the substrate is constant. Such details are described in more detail below with reference to FIGS. 6A and 6B, which show illustrative examples similar to FIGS. 5A and 5B. In particular, there is shown again a substrate 320 consisting of one plasma electrode 300 each having an inner conductor 304 and an outer conductor 306 and a base substrate 322 having a dielectric layer 324. However, unlike the illustrated example of FIGS. 5A and 5B, the distance between the plasma electrode 300 and the substrate 320 in FIGS. 6A and 6B is the same.

전극(310), 라디칼(312) 및 이온(314)으로 이루어진 각각 하나의 플라즈마가 플라즈마 전극(300)을 둘러싸고 있는 상태가 도시되어 있다. 도면 부호 (326)은 재차 양(+)의 Si-이온을 지시한다. 또한, 플라즈마 전극(300)과 기판(320) 사이에는 도전 재료로 이루어진 격자(330)가 각각 하나씩 도시되어 있으며, 상기 격자는 도면에 상세하게 도시되어 있지 않은 제어 유닛을 통해서 상이한 전기적인 초기 응력을 공급받을 수 있다. 격자가 영-전위인 경우에, 상기 격자는 실제로 플라즈마에 영향을 미치지 않으며, 양극의 산화/질화를 야기하는 도 6a에 도시된 상황이 나타난다. 그와 달리 격자에 양의 전압이 공급되거나 또는 상기 격자가 접지되면, 처음에 오로지 라디칼(312)만 유전체 층(324)의 표면에 도달하는 도 6b에 도시된 상황이 나타나게 되며, 이와 같은 상황은 라디칼성 산화/질화를 야기한다. 기판(320) 표면으로 전극이 흘러가는 과정에 영향을 미치기 위하여, 기판(320) 표면에 대한 격자(330)의 간격이 선택적으로 조정될 수도 있다.A state in which one plasma each consisting of the electrode 310, the radicals 312, and the ions 314 surrounds the plasma electrode 300 is illustrated. Reference numeral 326 again indicates a positive Si-ion. In addition, between the plasma electrode 300 and the substrate 320, a grating 330 made of a conductive material is shown, one by one, and the grating may be subjected to different electrical initial stresses through a control unit not shown in detail in the drawings. Can be supplied. In the case where the lattice is zero-potential, the lattice does not actually affect the plasma, and the situation shown in FIG. 6A appears which causes oxidation / nitridation of the anode. In contrast, if a positive voltage is applied to the grating or the grating is grounded, the situation shown in FIG. 6B appears initially, with only radicals 312 reaching the surface of the dielectric layer 324, which situation Causes radical oxidation / nitridation. The spacing of the grating 330 relative to the surface of the substrate 320 may be selectively adjusted to affect the flow of the electrode to the surface of the substrate 320.

플라즈마는 프로세스가 진행되는 동안에 바람직하게는 펄스 방식으로 작동될 수 있다. 전술된 프로세스 흐름은 산화 층을 유전체 층으로 형성하기에 특히 적합하지만, 상기 프로세스 흐름은 전술된 바와 같이 예를 들어 질화물 층 또는 옥시나이트라이드 층과 같은 다른 유전체 층들도 형성할 수 있다.The plasma can be operated preferably in a pulsed manner during the process. The process flow described above is particularly suitable for forming the oxide layer into a dielectric layer, but the process flow can also form other dielectric layers, such as, for example, nitride layers or oxynitride layers, as described above.

프로세스를 위한 공정 가스로서는 예를 들어 O2, N2, NH3, NF3, D2O, Ar, N2O, H2, D2, 실란 또는 디클로르실란 또는 트리클로르실란 또는 디클로르에틸렌, GeH4, 보란(BH3B2H6), 아르신(ASH3), 포스핀(PH3CF4), 트리메틸알루미늄((CH3)3Al), SF6 또는 탄소를 함유하는 다른 가스 또는 이들의 혼합물 또는 다양한 선구 물질들이 Hf- 또는 Zr-함유 유전체 층을 제조하기 위하여 제공된다. 상기 공정 가스의 가스 조성 및/또는 압력은 프로세스가 진행되는 도중에 적응될 수 있다. 플라즈마 전극(24) 그리고 램프(31)는 각각 개별적으로 그리고 상호 무관하게 트리거링 될 수 있다. 특히 예를 들어 선형 함수, 지수 함수, 2차 함수 또는 기타의 함수들과 같은 수학적인 함수들을 참조하여 상기 플라즈마 전극(24) 및 램프(31)를 파워 조절 방식으로 제어할 수 있다. 이때 플라즈마 전극(24) 또는 아크 램프/할로겐 램프(31)가 상응하는 프로세스에 의해 사전에 결정된 경우에는, 상기 플라즈마 전극(24) 또는 아크 램프/할로겐 램프(31)도 그룹으로서 조절될 수 있거나 또는 완전히 상호 독립적으로 조절될 수도 있다.Process gases for the process are, for example, O 2 , N 2 , NH 3 , NF 3 , D 2 O, Ar, N 2 O, H 2 , D 2 , silane or dichlorsilane or trichlorsilane or dichlorethylene , GeH 4 , borane (BH 3 B 2 H 6 ), arsine (ASH 3 ), phosphine (PH 3 CF 4 ), trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al), SF 6 or other gas containing carbon Or mixtures thereof or various precursor materials are provided to prepare the Hf- or Zr-containing dielectric layer. The gas composition and / or pressure of the process gas can be adapted during the process. The plasma electrode 24 and the lamp 31 can each be triggered individually and independently of each other. In particular, the plasma electrode 24 and the lamp 31 may be controlled in a power control manner with reference to mathematical functions such as, for example, linear functions, exponential functions, quadratic functions or other functions. At this time, if the plasma electrode 24 or the arc lamp / halogen lamp 31 has been previously determined by the corresponding process, the plasma electrode 24 or the arc lamp / halogen lamp 31 may also be adjusted as a group or It may be adjusted completely independently of one another.

더 나아가 장치(1) 내에서는 예컨대 기판의 순전히 열적인 처리도 이루어질 수 있으며, 이때 기판은 예를 들어 후-산화 처리(post-oxidation)에서의 어닐링의 경우와 마찬가지로 가열 유닛을 통해서 사전에 결정된 온도로 조절된다. 이 목적을 위하여 예컨대 운송 유닛은 산화 층이 제공된 후에 플라즈마가 차단된 상태에서 프로세스 챔버를 통해 기판을 피드백시킬 수 있다. 열적인 처리에서는 상이한 가스들이 프로세스 챔버 내부로 유입될 수 있다. 도 2에 따른 실시 예에서 기판은 예컨대 사전에 결정된 프로세스 기간 동안 산화 처리를 거쳐서 프로세스 챔버 내부에 그대로 유지되고, 가열 유닛을 통해서 가열된다.Furthermore, in the apparatus 1 a purely thermal treatment of the substrate can also take place, for example, in which the substrate is at a predetermined temperature through the heating unit, as in the case of annealing, for example in post-oxidation. Is adjusted. For this purpose, for example, the transport unit can feed back the substrate through the process chamber with the plasma blocked after the oxide layer has been provided. In thermal processing, different gases may enter the process chamber. In the embodiment according to FIG. 2, the substrate is kept intact inside the process chamber, for example, by an oxidation treatment for a predetermined process period, and heated through a heating unit.

도 3은 상이한 산화 층들의 표면 전하 밀도에 대한 결함 밀도를 보여주는 와이블-다이어그램을 보여주고 있다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 한 편으로는 개별 플라즈마의 연장된 연소 기간이 전기 산화 품질을 현저하게 개선한다. 이와 같은 효과는 산화 두께가 증가함으로써 나타날 뿐만 아니라, 지나치게 빠르게 성장된 층들이 위쪽으로 성장되어 Si와 SiO2 사이에 있는 경계면이 개선됨으로써도 나타난다. 그렇기 때문에 플라즈마의 연소 기간이 상응하게 길어짐에 따라 성장 속도가 느려지는 것은 전기적인 특성들을 개선한다는 인식이 드러나게 된다.3 shows a Weibull-diagram showing the defect density versus surface charge density of different oxide layers. As can be seen in FIG. 3, on the one hand, the extended combustion period of the individual plasma significantly improves the quality of the electrooxidation. This effect is seen not only by increasing the thickness of the oxide, but also by improving the interface between Si and SiO 2 by growing too fast layers. As such, the slower growth rate as the combustion period of the plasma is correspondingly longer reveals the recognition that the electrical properties are improved.

도 4는 플라즈마의 연소 기간에 의존하는 그리고 상이한 가스 조성 및 압력에 의존하는 상이한 성장 속도의 곡선을 보여주고 있다. 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 플라즈마의 연소 기간이 길어짐에 따라 성장 속도는 저하되고, 유전체의 전기적인 품질은 상승한다. 도면에 도시된 성장 한계선 아래에서는 700 ℃ 이상의 온도에서 성장된 유전체 층들의 특성들과 상기 전기적인 특성들이 비교될 수 있다. 또한, 플라즈마의 연소 기간이 상대적으로 긴 경우에는 공정 가스의 가스 조성 및/또는 압력이 상이한 경우에도 실제로 대등한 성장 속도가 나타난다는 것도 알 수 있다.4 shows curves of different growth rates depending on the duration of combustion of the plasma and on different gas compositions and pressures. As can be seen from the figure, as the combustion period of the plasma becomes longer, the growth rate decreases, and the electrical quality of the dielectric increases. Below the growth limit line shown in the figure, the electrical characteristics and the characteristics of the dielectric layers grown at a temperature of 700 ° C. or more can be compared. It can also be seen that when the combustion period of the plasma is relatively long, even when the gas composition and / or pressure of the process gas are different, a substantially similar growth rate appears.

본 발명은 전술된 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해서 기재되었지만, 구체적인 실시 예들에 한정되어서는 안 된다. 예컨대 전술된 장치는 성장 프로세스 이전에 기판 표면을 세척하기 위해서도 사용될 수 있다. 상기 장치에 의해서는 오염물 또는 규정되지 않은 층(예컨대 천연 SiO2)이 표면으로부터 제거될 수 있다. 그 다음에 이어서 저압 상태를 파괴하지 않으면서 규정된 층이 사전에 결정된 공정 가스에 의해서 성장될 수 있다. 세척용 가스로서는 순수한 수소로만 이루어진 환원 가스가 제시될 수 있거나, 또는 불활성 가스(예컨대 He, Ar 등)에 의해서 임의의 방식으로 희석된 수소 분위기 또는 순수한 불활성 가스 분위기도 고려될 수 있다. 환원 분위기의 교체 후에 이루어지는 제 2 프로세스 단계에서 전술된 성장 프로세스가 가능하다. 세척 효과는 플라즈마 전극과 기판의 간격 및/또는 (만일 존재한다면) 격자에서의 전기적인 초기 응력을 통해서도 영향을 받을 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention described above, it should not be limited to the specific embodiments. For example, the apparatus described above can also be used to clean the substrate surface prior to the growth process. The device allows contaminants or undefined layers (such as natural SiO 2 ) to be removed from the surface. The defined layer can then be grown by a predetermined process gas without breaking the low pressure state. As the cleaning gas, a reducing gas consisting solely of pure hydrogen may be presented, or a hydrogen atmosphere or a pure inert gas atmosphere diluted in any manner by an inert gas (such as He, Ar, etc.) may also be considered. The growth process described above is possible in the second process step which takes place after the replacement of the reducing atmosphere. The cleaning effect can also be affected through the spacing between the plasma electrode and the substrate and / or the electrical initial stress in the grating (if present).

Claims (24)

기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법으로서,
플라즈마 전극과 기판 사이에서 공정 가스로부터 플라즈마가 발생 됨으로써, 기판상에 유전체 층을 형성하기 위하여 기판 및 공정 가스의 화학적인 반응이 적어도 부분적으로 나타나게 되고 그리고/또는 공정 가스 성분들의 증착이 적어도 부분적으로 나타나게 되며, 이때 플라즈마 전극과 기판의 간격은 공정 가스 성분들의 화학 반응 중에 그리고/또는 증착 중에 변경되는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법.A method for forming a dielectric layer on a substrate,
Plasma is generated from the process gas between the plasma electrode and the substrate such that the chemical reaction of the substrate and the process gas is at least partially present and / or at least partially the deposition of process gas components to form a dielectric layer on the substrate. Wherein the spacing between the plasma electrode and the substrate is changed during chemical reaction and / or during deposition of the process gas components,
A method for forming a dielectric layer on a substrate. 기판의 산화 및/또는 질화를 이용해서 기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법으로서,
기판에 이웃하는 적어도 하나의 플라즈마 전극에 의해서 공정 가스로부터 플라즈마가 발생 되며, 이때 기판은 영-전위(zero-potential)이고, 적어도 하나의 플라즈마 전극의 전극들 사이에 놓이지 않으며, 그리고 이때에는 유전체 층이 형성되는 동안에 기판과 플라즈마 간의 상관 관계가 변경됨으로써, 층 형성의 한 시점에서는 양극의 반응이 주도를 하게 되고 그리고 다른 한 시점에서는 라디칼성 반응이 주도를 하게 되는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법.A method for forming a dielectric layer on a substrate using oxidation and / or nitriding of the substrate,
Plasma is generated from the process gas by at least one plasma electrode adjacent to the substrate, where the substrate is zero-potential, not placed between the electrodes of the at least one plasma electrode, and in this case a dielectric layer During this formation, the correlation between the substrate and the plasma is changed, whereby the reaction of the anode is dominated at one point of layer formation and the radical reaction is dominated at another point.
A method for forming a dielectric layer on a substrate. 제 2 항에 있어서,
상기 기판과 플라즈마 간의 상관 관계는 기판과 플라즈마 전극의 간격 조절을 통해서 변경되는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법.The method of claim 2,
The correlation between the substrate and the plasma is changed by adjusting the distance between the substrate and the plasma electrode,
A method for forming a dielectric layer on a substrate. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
플라즈마 전극과 기판의 간격이 사전에 이미 성장된 그리고/또는 증착된 층의 두께에 따라 조절되고, 특히 층의 두께가 증가함에 따라 감소되는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법.The method according to claim 1 or 3,
The spacing between the plasma electrode and the substrate is adjusted in accordance with the thickness of the previously grown and / or deposited layer, in particular decreasing as the thickness of the layer increases,
A method for forming a dielectric layer on a substrate. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
플라즈마 전극에 공급되는 에너지, 공정 가스의 압력 및/또는 조성, 플라즈마와 무관한 적어도 하나의 열원을 통해서 사전에 결정된 온도로 가열되는 기판 온도와 같은 파라미터들 중에 적어도 하나의 파라미터가 상기 플라즈마 전극과 기판의 간격에 따라서 변동되는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법.The method according to any one of claims 1, 3 and 4,
At least one of the parameters, such as energy supplied to the plasma electrode, pressure and / or composition of the process gas, and substrate temperature heated to a predetermined temperature through at least one heat source independent of the plasma, may be determined by the plasma electrode and the substrate. Fluctuated depending on the interval of
A method for forming a dielectric layer on a substrate. 제 2 항에 있어서,
상기 기판과 플라즈마 사이에는 도전 재료로 이루어진 격자가 제공되어 있으며, 그리고 이때 상기 기판과 플라즈마 간의 상관 관계는 상기 격자의 전기적인 초기 응력을 통해서 변경되는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법.The method of claim 2,
A grating made of a conductive material is provided between the substrate and the plasma, wherein the correlation between the substrate and the plasma is changed through the electrical initial stress of the grating,
A method for forming a dielectric layer on a substrate. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판이 반도체 기판인, 특히 Si-기판인,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein said substrate is a semiconductor substrate, in particular a Si-substrate,
A method for forming a dielectric layer on a substrate. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성장된 그리고/또는 증착된 층은 산화물, 옥시나이트라이드, 질화물 또는 k ≥ 3.9의 높은 유전 상수를 갖는 기타의 재료인,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법.The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the grown and / or deposited layer is an oxide, oxynitride, nitride or other material having a high dielectric constant of k ≧ 3.9
A method for forming a dielectric layer on a substrate. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
고정된 간격을 갖는 적어도 하나의 막대 모양 플라즈마 전극에 의해서 플라즈마가 발생 되는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법.The method according to any one of claims 1 to 8,
Plasma is generated by at least one rod-shaped plasma electrode having a fixed interval,
A method for forming a dielectric layer on a substrate. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플라즈마는 마이크로파 또는 HF-방사선에 의해서 발생 되는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
The plasma is generated by microwave or HF-radiation,
A method for forming a dielectric layer on a substrate. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플라즈마는 펄스 방식으로 작동되는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법.11. The method according to any one of claims 1 to 10,
The plasma is operated in a pulsed manner,
A method for forming a dielectric layer on a substrate. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
0.5 nm/s 미만의, 특히 0.1 nm/s 미만의 그리고 바람직하게는 0.01 내지 0.05 nm/s의 일정한 속도로 층 구조물이 발생 되도록 상기 층의 성장 속도 및/또는 증착 속도가 제어되는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 방법.12. The method according to any one of claims 1 to 11,
The growth rate and / or deposition rate of the layer is controlled such that the layer structure occurs at a constant rate of less than 0.5 nm / s, in particular less than 0.1 nm / s and preferably from 0.01 to 0.05 nm / s,
A method for forming a dielectric layer on a substrate. 기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치로서,
적어도 하나의 공정 가스 유입구 및 기판을 수용하기 위한 수용 영역을 규정하는 적어도 하나의 기판 홀더를 갖춘 프로세스 챔버를 구비하며;
기판을 위한 고정 영역 내부에서 플라즈마를 발생하기 위한 적어도 하나의 플라즈마 전극을 구비하며; 그리고
유전체 층을 형성하는 동안에 상기 기판을 위한 수용 영역과 적어도 하나의 플라즈마 전극 사이의 간격을 변경하기 위한 수단들을 구비하는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치.An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate, the apparatus comprising:
A process chamber having at least one process gas inlet and at least one substrate holder defining a receiving area for receiving a substrate;
At least one plasma electrode for generating a plasma inside the fixed region for the substrate; And
Means for varying the spacing between the receiving area for the substrate and the at least one plasma electrode during the formation of the dielectric layer,
An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate. 기판의 산화 및/또는 질화를 이용해서 기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치로서,
적어도 하나의 공정 가스 유입구 및 기판을 영-전위 상태로 고정하기 위한 수용 영역을 포함하는 적어도 하나의 기판 홀더를 갖춘 프로세스 챔버를 구비하며,
기판을 위한 고정 영역에 이웃한 장소에서 또는 상기 고정 영역 내부에서 플라즈마를 발생하기 위한 두 개의 전극을 포함하는 적어도 하나의 플라즈마 전극을 구비하며, 이때 상기 기판용 고정 영역은 전극들 사이에 놓여 있지 않으며, 그리고
유전체 층 형성의 한 시점에서는 양극의 반응이 주도를 하도록 그리고 다른 한 시점에서는 라디칼성 반응이 주도를 하도록, 유전체 층이 형성되는 동안에 기판과 플라즈마 간의 상관 관계를 변경하기 위한 수단을 구비하는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치.An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate using oxidation and / or nitriding of the substrate, the apparatus comprising:
A process chamber having at least one process gas inlet and at least one substrate holder including a receiving area for holding the substrate at zero potential;
At least one plasma electrode comprising two electrodes for generating a plasma at a location adjacent to or within the fixed area for the substrate, wherein the fixed area for the substrate does not lie between the electrodes; , And
Means for altering the correlation between the substrate and the plasma during the formation of the dielectric layer, such that at one point in the dielectric layer formation the anode reaction is driven and at another point the radical reaction is driven.
An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate. 제 14 항에 있어서,
기판 홀더와 적어도 하나의 플라즈마 전극 간의 간격을 변경하기 위해, 상관 관계를 변경하기 위한 수단은 상기 기판 홀더와 적어도 하나의 플라즈마 전극을 이동시키기 위한 이동 유닛을 구비하는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치.15. The method of claim 14,
In order to change the distance between the substrate holder and the at least one plasma electrode, the means for changing the correlation comprises a moving unit for moving the substrate holder and the at least one plasma electrode,
An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate. 제 14 항에 있어서,
상기 상관 관계를 변경하기 위한 수단은 도전 재료로 이루어지고 플라즈마 전극과 기판 홀더 사이에 놓여 있는 격자, 그리고 상기 격자의 전기적인 초기 응력을 조절하기 위한 제어 유닛을 구비하는
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치.15. The method of claim 14,
The means for changing the correlation comprises a grating made of a conductive material and placed between the plasma electrode and the substrate holder, and a control unit for adjusting the electrical initial stress of the grating.
An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기판 홀더가 운송 경로를 따라 프로세스 챔버를 관통해서, 기판을 운송하기 위한 적어도 하나의 컨베이어 유닛을 구비하는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치.The method according to any one of claims 13 to 16,
Wherein the at least one substrate holder passes through the process chamber along a transport path and includes at least one conveyor unit for transporting the substrate,
An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate. 제 17 항에 있어서,
적어도 부분적으로 기판 운송 경로에 대하여 상이한 간격으로 배치되는 다수의 플라즈마 전극이 제공되는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치.The method of claim 17,
A plurality of plasma electrodes are provided that are at least partially disposed at different intervals relative to the substrate transport path,
An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate. 제 18 항에 있어서,
기판 운송 방향으로 전방에 놓인 적어도 하나의 플라즈마 전극은 기판 운송 방향으로 그 뒤에 놓인 플라즈마 전극보다 기판 운송 경로에 대하여 더 큰 간격을 갖는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치.The method of claim 18,
At least one plasma electrode placed forward in the substrate transport direction has a greater distance to the substrate transport path than the plasma electrode lying behind it in the substrate transport direction,
An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate. 제 13 항 내지 제 19 항에 있어서,
유전 층을 형성하는 동안에 적어도 하나의 플라즈마 전극과 기판을 위한 수용 영역 사이의 간격을 제어하고 그리고 플라즈마 전극에 공급되는 에너지, 공정 가스의 압력 및/또는 조성, 플라즈마와 무관한 적어도 하나의 열원을 통해서 사전에 결정된 온도로 가열되는 기판 온도와 같은 프로세스 파라미터들 중에 적어도 하나의 추가 프로세스 파라미터를 제어하기 위한 적어도 하나의 제어 유닛을 구비하는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치.The method of claim 13, wherein
Controlling the distance between the at least one plasma electrode and the receiving region for the substrate during the formation of the dielectric layer and through at least one heat source independent of the plasma, the energy supplied to the plasma electrode, the pressure and / or composition of the process gas, At least one control unit for controlling at least one further process parameter among process parameters, such as a substrate temperature heated to a predetermined temperature,
An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 플라즈마 전극이 마이크로파 어플리케이터 및/또는 적어도 하나의 HF-전극을 구비하는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치.The method according to any one of claims 13 to 20,
The at least one plasma electrode comprises a microwave applicator and / or at least one HF-electrode,
An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate. 제 13 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 플라즈마 전극과 기판을 위한 수용 영역 사이에 적어도 하나의 격자가 제공되고, 상기 격자는 상기 기판을 위한 수용 영역으로의 전자 흐름에 영향을 미치기에 적합한,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치.22. The method according to any one of claims 13 to 21,
At least one grating is provided between the at least one plasma electrode and the receiving area for the substrate, the grating being suitable for affecting electron flow to the receiving area for the substrate,
An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate. 제 13 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
프로세스 챔버 내부에서 기판을 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 유닛을 구비하며, 이때 상기 적어도 하나의 가열 유닛은 기판을 위한 수용 영역이 상기 적어도 하나의 플라즈마 전극과 상기 적어도 하나의 가열 유닛 사이에 놓이도록 배치된,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치.24. The method according to any one of claims 13 to 22,
At least one heating unit for heating the substrate inside the process chamber, wherein the at least one heating unit is arranged such that a receiving region for the substrate lies between the at least one plasma electrode and the at least one heating unit. Done,
An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate. 제 14 항에 있어서,
기판을 위한 수용 영역과 상기 적어도 하나의 가열 유닛의 간격을 변경하기 위한 수단을 구비하는,
기판상에 유전체 층을 형성하기 위한 장치.15. The method of claim 14,
Means for varying the spacing between the receiving area for the substrate and the at least one heating unit,
An apparatus for forming a dielectric layer on a substrate.
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