KR20140026724A - Method for manufacturing thin film and processing substrate - Google Patents

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장유성
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Abstract

One embodiment of the present invention includes a process of loading a substrate into a chamber, a process of maintaining and changing pressure and temperature to process pressure and process temperature in the chamber, a process of forming an oxide layer by injecting a raw material including TEOS gas, oxygen containing gas, nitrogen containing gas to the substrate in the chamber. The process temperature is maintained in a range of 80°C - 300°C. The supply ratio of the raw material which is supplied into the chamber is controlled to deposit the oxide layer. Also, the supply ratio of the raw material is ′TEOS gas flux′ : ′oxygen containing gas flux′ : ′nitrogen containing gas flux′ = ′1′ : ′150′ : ′10~100′. [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S21) Loading a substrate into a chamber; (S22) Maintaining to process pressure and process temperature in the chamber; (S23) Forming an oxide layer by injecting TEOS gas, oxygen containing gas, and nitrogen containing gas

Description

박막 제조 방법 및 기판 처리 장치{Method for manufacturing thin film and processing substrate}Thin film manufacturing method and substrate processing apparatus {Method for manufacturing thin film and processing substrate}

본 발명은 박막을 제조하는 방법 및 이러한 박막을 제조하는 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 저온에서 TEOS를 이용하여 박막을 제조하는 방법 및 판 처리 장치이다.The present invention relates to a method for producing a thin film and a substrate processing apparatus for producing such a thin film, and a method and a plate processing apparatus for producing a thin film using TEOS at low temperature.

최근 들어 반도체 소자의 선폭이 미세화(100nm 이하)되고, 반도체 기판의 대형화 및 박막 적층의 미세화 및 다층화에 따라 균일한 복합막의 도포와 높은 스텝 커버리지(step coverage) 특성이 요구되고 있다. 특히, 반도체 장치의 집적도가 증가하여 패턴의 디자인 룰이 작아짐에 따라서 소자의 미세 패턴간의 전기적 절연을 위한 복합막 증착 기술이 중요시되고 있다.In recent years, the line width of semiconductor devices has been miniaturized (100 nm or less), and the application of a uniform composite film and high step coverage characteristics have been required as the size of semiconductor substrates and the size and thickness of thin film stacks are increased. In particular, as the degree of integration of semiconductor devices increases and the design rules of patterns become smaller, composite film deposition techniques for electrical insulation between fine patterns of devices are becoming important.

예를 들어, 나노스케일 모스펫(Nanoscale MOSFET)을 제작하기 위해서 매우 작은 선폭을 갖는 라인 패턴 등을 가져야 하는데, 이러한 라인 패턴들을 구현하기 위해서 하드마스크 등을 이용하여 라인 패턴을 식각하여 구현한다. 그런데, 상기의 하드마스크로는 기판 위에 TEOS(TetraEthyl OrthoSilane;Si(OH5C2)4) 가스를 이용한 산화막이 적층되어 절연막으로 사용된다.For example, in order to fabricate a nanoscale MOSFET, it is necessary to have a line pattern having a very small line width. To implement such line patterns, a line pattern is etched using a hard mask. However, as the hard mask, an oxide film using TEOS (TetraEthyl OrthoSilane; Si (OH 5 C 2 ) 4 ) gas is stacked on the substrate to be used as an insulating film.

따라서 이러한 산화막은 게이트 산화막, 게이트 측벽 스페이서, 층간절연막 등에 널리 사용되고 있다. 산화막은 TEOS(TetraEthyl OrthoSilicate) 가스를 소스 가스로 사용하여 증착되는 산화막으로서, 주로 플라즈마 화학기상증착(PECVD;Plasma Enhanced CVD) 방식으로 증착되고 있다. 즉, 기판이 로딩된 공정 챔버에 기화된 TEOS 가스 및 산소를 유입시키고, 기판을 소정 온도 이상으로 가열하여, 기판 표면에서 반응을 발생시키면서 실리콘 산화막을 형성한다. 이러한 TEOS 가스를 이용한 산화막을 보다 용이하게 고품질로 제조하기 위하여 플라즈마를 활용한 PECVD(Plasma Enhanced CVD)를 이용한다. 공정 챔버 내로 산소 및 기화된 TEOS 가스를 플로우시킨 후 챔버 내부에 플라즈마를 생성하여, 유입된 가스를 플라즈마로 활성화시켜, 기판상에 산화막질을 성장시킨다. 예컨대 미국특허공보 제5,362,526호는 TEOS 가스를 이용하여 PECVD 방법으로 산화막(SiO2)을 형성하는 기술을 제시하고 있다.Therefore, such oxide films are widely used in gate oxide films, gate sidewall spacers, interlayer insulating films, and the like. The oxide film is an oxide film deposited using TEOS (TetraEthyl OrthoSilicate) gas as a source gas, and is mainly deposited by plasma enhanced CVD (PECVD). That is, the vaporized TEOS gas and oxygen are introduced into the process chamber loaded with the substrate, and the substrate is heated to a predetermined temperature or more to form a silicon oxide film while generating a reaction on the substrate surface. PECVD (Plasma Enhanced CVD) using plasma is used to more easily produce high quality oxide film using TEOS gas. After the oxygen and vaporized TEOS gas is flowed into the process chamber, a plasma is generated inside the chamber, and the introduced gas is activated by the plasma to grow an oxide film on the substrate. For example, U.S. Patent No. 5,362,526 discloses a technique for forming an oxide film (SiO 2 ) by PECVD using TEOS gas.

그러나, TEOS 가스를 원료물질로 이용하고 플라즈마를 활용하여 산화막을 제조하더라도 여전히 박막 형성 온도 범위가 한정적인 문제가 있다. 즉, 300℃ 이하의 온도에서는 박막의 막질이 열악하여 실제 소자에 사용하기 어렵고, 400℃ 이상의 온도에서는 분해된 TEOS 가스의 재반응이 발생하여 공정이 끝난 후에 제조된 박막 특성에 악영향을 주거나 파티클이 야기되는 문제가 있다. 따라서 300℃ ~ 400℃ 까지 제한된 온도 범위 내에서 TEOS 가스를 이용한 산화막을 증착해야 하는 공정 조건의 제한이라는 번거로움이 있다. 만약, 이러한 온도 범위를 벗어나 증착이 이루어질 경우, 막질 특성 저하가 발생하는 문제가 있다. 즉, 300℃ ~ 400℃의 온도에 정형화되어 있는 공정 온도 범위에서 벗어나 공정 온도가 낮아질수록 막의 치밀도가 저하되기 때문에, 이로 인하여 막의 항복전압(Brake Voltage)과 같은 전기적인 특성, 산화막의 경도(Hardness), 산화막 변형율(Modulus)와 같은 기계적인 특성이 특성이 감소하는 결과를 나타낸다.However, even if TEOS gas is used as a raw material and an oxide film is manufactured using plasma, there is still a problem in that the thin film formation temperature range is limited. In other words, the film quality of the thin film is poor at the temperature below 300 ℃, it is difficult to use in the actual device, and at the temperature above 400 ℃ re-reaction of the decomposed TEOS gas occurs to adversely affect the thin film properties after the process is finished or particles There is a problem that is caused. Therefore, there is a problem in that the process conditions of depositing an oxide film using TEOS gas within a limited temperature range from 300 ° C to 400 ° C are cumbersome. If the deposition is made out of such a temperature range, there is a problem that the film quality deterioration occurs. That is, since the density of the film decreases as the process temperature is lowered out of the process temperature range that is standardized at a temperature of 300 ° C to 400 ° C, the electrical properties such as the breakdown voltage of the film and the hardness of the oxide film ( Mechanical properties such as Hardness and Oxidation Modulus (Modulus) result in a decrease in properties.

미국특허공보 제5,362,526호U.S. Patent No. 5,362,526

본 발명의 기술적 과제는 저온에서 산화막을 제조하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 산화막의 치밀도를 개선하여 막질 특성을 향상시키는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 산화막의 치밀도를 향상시키기 위한 공정 조건을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to produce an oxide film at a low temperature. In addition, the technical problem of the present invention is to improve the film quality by improving the density of the oxide film. Another object of the present invention is to provide process conditions for improving the density of the oxide film.

본 발명의 실시 형태는 기판을 챔버내로 로딩하는 과정과, 챔버내 온도, 압력을 공정 온도 및 공정 압력으로 조절하여 유지하는 과정과, TEOS 가스, 산소 함유 가스, 질소 함유 가스를 포함하는 원료물질을 상기 챔버내 기판에 분사하여 산화막을 형성하는 과정을 포함하며, 상기 공정 온도를 80℃ ~ 300℃ 범위로 유지하며, 챔버내로 유입되는 원료물질의 공급량의 비율을 조절하여 상기 산화막을 증착한다. 또한 상기 원료물질의 공급량의 비율은 [TEOS 가스 유량] : [산소 함유가스 유량] : [질소 함유가스 유량] = [1] : [150] : [10~100] 비율을 가진다. An embodiment of the present invention provides a process for loading a substrate into a chamber, maintaining a temperature and pressure in the chamber at a process temperature and a process pressure, and maintaining a raw material including a TEOS gas, an oxygen-containing gas, and a nitrogen-containing gas. Forming an oxide film by spraying the substrate in the chamber, maintaining the process temperature in a range of 80 ° C. to 300 ° C., and controlling the ratio of the supply amount of the raw material introduced into the chamber to deposit the oxide film. In addition, the ratio of the supply amount of the raw material has a ratio of [TEOS gas flow rate]: [oxygen-containing gas flow rate]: [nitrogen-containing gas flow rate] = [1]: [150]: [10 ~ 100].

또한 챔버내에 분사된 원료 물질을 플라즈마 상태로 여기시키거나, 원료 물질을 원격에서 플라즈마 상태로 여기시킨 후 챔버내로 분사한다.Further, the raw material injected into the chamber is excited in a plasma state, or the raw material is excited in a plasma state from a remote location and then injected into the chamber.

또한 본 발명의 실시 형태인 기판 처리 장치는, 기판이 처리되는 내부 공간을 가지는 챔버와, 상기 챔버의 내부 공간과 연결된 배기 라인과, 상기 내부 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지부와, 상기 기판지지부와 대향하여 이격 설치된 가스분사부와, 상기 가스분사부와 연결되며, TEOS 가스, 산소 함유 가스, 질소 함유 가스를 포함하는 원료물질마다 각각 구비된 원료물질 공급 라인과, 상기 챔버 내의 공정 온도를 80℃ ~ 300℃ 범위로 유지시키는 가열부와, 상기 원료물질 공급 라인에 공급되는 원료물질의 공급량의 비율을 조절하는 유량 조절부를 포함한다.In addition, the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention includes a chamber having an internal space in which the substrate is processed, an exhaust line connected to the internal space of the chamber, a substrate support for supporting the substrate in the internal space, the substrate support and A raw material supply line connected to the gas injection unit spaced apart from each other, the raw material supply line connected to the gas injection unit, and provided for each raw material including TEOS gas, oxygen-containing gas, and nitrogen-containing gas; and a process temperature in the chamber at 80 ° C. It includes a heating unit to maintain in the range ~ ~ 300 ℃, and a flow rate adjusting unit for adjusting the ratio of the supply amount of the raw material material supplied to the raw material supply line.

또한 상기 원료물질 공급라인에 공급되는 원료물질의 공급량의 비율은 [TEOS 가스 유량] : [산소 함유가스 유량] : [질소 함유가스 유량] = [1] : [150] : [10~100] 비율을 가지도록 상기 유량 조절부를 통해 각각 개별적으로 조절된다.In addition, the ratio of the supply amount of the raw material supplied to the raw material supply line is [TEOS gas flow rate]: [oxygen-containing gas flow rate]: [nitrogen-containing gas flow rate] = [1]: [150]: [10 ~ 100] ratio Each through the flow rate adjustment to be adjusted individually.

또한 상기 가열부는 기판지지부 내부에 설치되는 히터를 포함한다.In addition, the heating unit includes a heater installed inside the substrate support.

본 발명의 실시 형태에 따르면 질소 함유 가스를 함께 공급함으로써, 산화막의 치밀도를 개선시킬 수 있다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 300℃ 이하의 저온 공정에서도 산화막을 증착시킴으로써, 다양한 저온 온도 범위에서 산화막 증착이 가능하도록 하였다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 다양한 공정 조건을 제시함으로써, 증착되는 산화막의 막질 특성을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, by supplying nitrogen-containing gas together, the density of the oxide film can be improved. In addition, according to an embodiment of the present invention by depositing the oxide film in a low temperature process of less than 300 ℃, it is possible to deposit the oxide film in various low temperature range. In addition, according to an embodiment of the present invention, by providing various process conditions, the film quality of the deposited oxide film can be improved.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 산화막을 제조하는 과정을 도시한 플로차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 [N2O/O2]의 유량비를 달리하며 산화막을 증착했을때의 산화막의 습식 레이트를 측정한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 N2O/O2의 유량비를 달리하며 산화막을 증착했을때의 경도를 측정한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 N2O2의 각 유량비에 따른 항복 전압의 크기를 도시한 그래프이다.
1 is a diagram illustrating a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a process of manufacturing an oxide film according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph measuring the wet rate of an oxide film when the oxide film is deposited while varying the flow rate ratio of [N 2 O / O 2 ] according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph measuring the hardness when the oxide film is deposited while varying the flow rate ratio of N 2 O / O 2 in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the magnitude of the breakdown voltage according to the flow rate ratio of N 2 O 2 in accordance with an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

챔버(10)는 상부가 개방된 본체(12)와, 본체(12)의 상부에 개폐 가능하게 설치되는 탑리드(11)를 구비한다. 탑리드(11)가 본체(12)의 상부에 결합되어 본체(12) 내부를 폐쇄하면, 챔버(10)의 내부에는 예컨대, 증착 공정 등 기판(S)에 대한 처리가 행해지는 내부 공간이 형성된다. 내부 공간은 일반적으로 진공 분위기로 형성되어야 하므로, 챔버(10)의 소정 위치에는 내부 공간에 존재하는 가스의 배출을 위한 배기구가 형성되어 있고, 배기구는 외부에 구비되는 펌프(40)에 연결된 배기 라인(50)과 연결된다. 또한, 본체(12)의 바닥면에는 후술할 기판지지부(30)의 회전축이 삽입되는 관통공이 형성되어 있다. 본체(12)의 측벽에는 기판(S)을 챔버(10) 내부로 반입하거나, 외부로 반출하기 위한 게이트벨브(미도시)가 형성되어 있다. The chamber 10 includes a main body 12 having an open top and a top lead 11 which is openably and closably provided on the top of the main body 12. [ When the top lid 11 is coupled to the upper portion of the main body 12 to close the inside of the main body 12, an internal space in which the processing for the substrate S is performed, for example, a deposition process, is formed inside the chamber 10. do. Since the inner space should generally be formed in a vacuum atmosphere, an exhaust port for discharging gas existing in the inner space is formed at a predetermined position of the chamber 10, and the exhaust port is connected to an exhaust line connected to the pump 40 provided outside. Connected with 50. The bottom surface of the main body 12 is formed with a through hole into which the rotation shaft of the substrate support part 30 to be described later is inserted. A gate valve (not shown) is formed on the side wall of the main body 12 to carry the substrate S into or out of the chamber 10.

가열부(미도시)는 챔버 내부를 일정한 온도로 유지하기 위한 가열 수단이다. 본 발명의 실시예는 TEOS 가스, 산소 함유 가스, 질소 함유 가스를 이용하여 기판에 산화막을 형성할 때, 가열부를 구동하여 챔버 내부의 온도가 80℃ ~ 300℃ 범위로 유지되도록 한다. 이를 위하여 가열부는 챔버 벽면 또는 기판지지부 내부에 형설될 수 있다. 가열부가 챔버 벽면에 형성되는 경우, 챔버 내벽, 또는 외벽, 또는 벽체 내부에 가열부 역할을 하는 가열 재킷과 같은 가열 수단이 형성되어 챔버를 일정 온도로 유지시킬 수 있다. 또한 가열부는 기판지지부 내부에 설치되는 히터로 구현될 수 있는데, 기판 지지부 내부의 히터를 구동 제어하여, 챔버 내부의 온도를 원하는 저온의 온도 범위로 유지되도록 할 수 있다.The heating unit (not shown) is a heating means for maintaining the inside of the chamber at a constant temperature. In the embodiment of the present invention, when the oxide film is formed on the substrate by using the TEOS gas, the oxygen-containing gas, and the nitrogen-containing gas, the heating unit is driven to maintain the temperature inside the chamber in the range of 80 ° C to 300 ° C. For this purpose, the heating section may be formed inside the chamber wall or the substrate support. When the heating portion is formed on the chamber wall, a heating means such as a heating jacket serving as the heating portion may be formed in the chamber inner wall, the outer wall, or the wall to maintain the chamber at a constant temperature. In addition, the heating unit may be implemented as a heater installed inside the substrate support unit, by controlling the driving of the heater inside the substrate support, it is possible to maintain the temperature inside the chamber in a desired low temperature range.

기판지지부(30)는 실리콘 웨이퍼의 기판(S)을 지지하기 위한 구성으로서, 지지플레이트(31)와 회전축(32)을 구비한다. 지지플레이트(31)는 원판 형상으로 챔버(10) 내부에 수평방향으로 구비되고, 회전축(32)은 지지플레이트(31)의 저면에 수직으로 연결된다. 회전축(32)은 관통공을 통하여 외부의 모터 등의 승강기구(미도시)에 연결되어 지지플레이트(31)를 승강 및 회전시킨다. 상기 승강기구는 가스분사부와 기판 사이의 간격을 조절하도록, 지지플레이트(31)를 원하는 위치까지 승강시킨다. 이때 승강기구는, 가스 분사부와 기판 사이의 간격을 7mm ~ 15mm 이내를 유지하도록 승강 구동을 제어하는 것이 바람직하다. 가스 분사부와 기판 사이의 간격이 너무 좁을 경우 원하는 박막 형성이 어려우며, 반면에 간격이 너무 멀 경우 공정 가스의 낭비가 있을 수 있기 때문이다.The substrate support part 30 is a structure for supporting the board | substrate S of a silicon wafer, and is provided with the support plate 31 and the rotating shaft 32. As shown in FIG. Support plate 31 is provided in a horizontal direction in the chamber 10 in the shape of a disk, the rotating shaft 32 is connected to the bottom of the support plate 31 vertically. The rotating shaft 32 is connected to a lifting mechanism (not shown) such as an external motor through a through hole to lift and rotate the support plate 31. The lifting mechanism raises and lowers the support plate 31 to a desired position so as to adjust the gap between the gas injection portion and the substrate. At this time, it is preferable that the elevating mechanism controls the elevating drive so as to maintain the distance between the gas injection portion and the substrate within 7 mm to 15 mm. If the distance between the gas injector and the substrate is too narrow, it is difficult to form the desired thin film, while if the distance is too long, there may be waste of the process gas.

또한, 지지플레이트(31)의 하측 또는 내부에는 히터(미도시)가 구비되어 기판(S)을 일정한 공정 온도로 가열시킬 수 있다. 본 발명의 실시예는 TEOS 가스, 산소 함유 가스, 질소 함유 가스를 이용하여 기판에 산화막을 형성할 때, 히터를 구동하여 챔버 내부의 온도가 80℃ ~ 300℃가 유지되도록 한다.In addition, a heater (not shown) is provided below or inside the support plate 31 to heat the substrate S to a constant process temperature. In the embodiment of the present invention, when the oxide film is formed on the substrate by using a TEOS gas, an oxygen-containing gas, and a nitrogen-containing gas, a temperature of the chamber inside is maintained at 80 ° C to 300 ° C by driving a heater.

가스분사부(20)는 기판지지부(30) 상부에 이격되어 구비되며, 기판지지부(30) 측으로 기상화된 원료물질, 캐리어 가스 등 공정가스를 분사한다. 가스분사부(20)는 샤워헤드 타입으로 외부로부터 유입된 서로 다른 종류의 가스가 혼합되며, 이들 가스를 기판(S)을 향하여 분사한다. 물론 가스분사부는 샤워헤드 타입 외에 인젝터나 노즐 등 다양한 방식의 분사기를 사용할 수도 있다. The gas injection unit 20 is provided to be spaced apart from the upper portion of the substrate support 30, and injects a process gas such as a gaseous raw material or a carrier gas toward the substrate support 30. The gas injection unit 20 is a shower head type, and different types of gases introduced from the outside are mixed and spray these gases toward the substrate S. Of course, in addition to the shower head type, various types of injectors such as an injector and a nozzle may be used as the gas injection portion.

또한 가스분사부(20)에는 각종 공정 가스를 공급하는 원료물질 공급원(70) 및 원료물질 공급 라인(80)이 연결된다. 원료물질을 공급하는 원료물질 공급원(70), 원료물질 공급원(70)과 가스분사부(20) 사이에 연결되는 원료물질 공급 라인(80), 원료물질 공급 라인(80) 상에 구비되어 원료물질의 공급을 제어하는 유량 조절부(MFC;Mass Flow Controller)인 밸브(90)를 포함한다. 원료물질 공급원(70)은 기상 원료물질 또는 액상 원료물질을 저장하는데, 액상 원료물질을 저장하는 경우, 액상 원료물질을 공급받아 이를 기상화하는 기상화 수단(99)을 더 포함한다. 이때, 기상화 수단은 기화기 또는 버블러를 사용할 수 있으며, 이는 일반적 수단이므로 상세한 설명을 생략한다. 또한, 헬륨(He) 등의 캐리어 가스를 저장 공급하는 캐리어 가스 공급수단을 포함하는데, 캐리어 가스 공급수단은 캐리어 가스 공급원(74)과 캐리어 가스 제어 밸브(94)를 포함한다. 캐리어 가스는 기화된 TEOS 가스를 챔버 내로 이송하는 보조 가스이다.In addition, the gas injection unit 20 is connected to a raw material supply source 70 and a raw material supply line 80 for supplying various process gases. Raw material is provided on the raw material supply source 70 for supplying the raw material, the raw material supply line 80 and the raw material supply line 80 connected between the raw material supply source 70 and the gas injection unit 20 It includes a valve 90 that is a flow control unit (MFC; Mass Flow Controller) for controlling the supply of. The raw material supply source 70 stores a gaseous raw material or a liquid raw material, and when the liquid raw material is stored, further includes a vaporization means 99 for receiving a liquid raw material and vaporizing it. At this time, the vaporizing means can use a vaporizer or a bubbler, which is a general means, and thus a detailed description thereof will be omitted. In addition, a carrier gas supply means for storing and supplying a carrier gas such as helium (He), the carrier gas supply means includes a carrier gas supply source 74 and a carrier gas control valve 94. The carrier gas is an auxiliary gas that carries the vaporized TEOS gas into the chamber.

원료물질 공급원(70) 및 원료물질 공급 라인(80)은 각 원료물질마다 개별적으로 구비된다. 산화막을 증착하기 위하여 본 발명의 실시예는 원료물질로서, TEOS 가스, 산소 함유 가스, 질소 함유 가스가 사용된다. TEOS 가스를 공급하는 TEOS 원료물질 공급원(71)은 TEOS 공급 라인(81)에 연결되어 유량 조절부인 제1밸브(91)의 제어에 따라 TEOS 가스를 가스분사부(20)에 공급하며, 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 원료물질 공급원(72)은 산소 함유 가스 공급 라인(82)에 연결되어 유량 조절부인 제2밸브(92)의 제어에 따라 산소 함유 가스를 가스분사부(20)에 공급하며, 질소 함유 가스를 공급하는 질소 함유 원료물질 공급원(73)은 질소 함유 가스 공급 라인(83)에 연결되어 유량 조절부인 제3밸브(83)의 제어에 따라 질소 함유 가스를 가스 분사부에 공급한다. 한편, 상기에서 TEOS 가스 공급 라인(81), 산소 함유 가스 공급 라인(82), 질소 함유 가스 공급 라인(83)은 가스분사부(20)에 각각 연결되어 각각 가스를 공급하고 있지만, 가스분사부에 하나의 라인 형태로 연결되어 함께 가스를 공급하도록 구현할 수 있다. The raw material supply source 70 and the raw material supply line 80 are provided separately for each raw material. In order to deposit an oxide film, an embodiment of the present invention uses a TEOS gas, an oxygen-containing gas, or a nitrogen-containing gas as a raw material. The TEOS raw material supply source 71 for supplying the TEOS gas is connected to the TEOS supply line 81 to supply TEOS gas to the gas injection unit 20 under the control of the first valve 91, which is a flow rate control unit, and contains oxygen. The oxygen-containing raw material supply source 72 for supplying gas is connected to the oxygen-containing gas supply line 82 to supply the oxygen-containing gas to the gas injection unit 20 under the control of the second valve 92, which is a flow rate control unit. , The nitrogen-containing raw material supply source 73 for supplying the nitrogen-containing gas is connected to the nitrogen-containing gas supply line 83 to supply the nitrogen-containing gas to the gas injection unit under the control of the third valve 83, which is a flow rate control unit. . Meanwhile, the TEOS gas supply line 81, the oxygen-containing gas supply line 82, and the nitrogen-containing gas supply line 83 are connected to the gas injection unit 20 to supply gas, respectively, but the gas injection unit Connected in the form of one line to can be implemented to supply gas together.

참고로 TEOS 가스는 Tetra Ethyl Ortho Silicate의 약자로서 산화막 증착시에 실리콘(Si) 소스로 사용하는 물질을 말하는 것으로서, 실리콘(Si)을 중심 원소로 해서 산소 원자(O)와 탄소 원자(C)가 붙어 있는 형태를 가진다. 산소 함유 가스는 O2 등이 사용될 수 있으며, 질소 함유 가스는 N2O, NO, N2 등이 사용될 수 있다.For reference, TEOS gas is an abbreviation of Tetra Ethyl Ortho Silicate and refers to a material used as a silicon (Si) source when depositing an oxide film. Oxygen (O) and carbon atom (C) It is attached form. The oxygen-containing gas may be O 2 or the like, and the nitrogen-containing gas may be N 2 O, NO, N 2, or the like.

챔버 내에서 TEOS 가스 및 산소 함유 가스 및 질소 함유 가스가 반응하여, 산화막이 형성되는데, 이러한 산화막은 기존과 다르게 질소 함유 가스도 추가되어 반응함으로써 치밀한 막으로서 형성될 수 있다.In the chamber, the TEOS gas, the oxygen-containing gas, and the nitrogen-containing gas react to form an oxide film, which can be formed as a dense film by additionally reacting with a nitrogen-containing gas as well.

기존에 TEOS 가스에 산소 함유 가스를 반응시키는 것 이외에 본 발명은 질소 함유 가스를 추가적으로 첨가함으로써 기판과 산화막 사이의 계면에 질소(N)가 게재될 수 있어 산화막의 치밀성을 더욱 향상시키는 것이다. 기판은 실리콘(Si) 재질로 되어 있으며, 산화막은 이산화 규소(SiO2) 성분으로 되어 있기 때문에, 이러한 Si/SiO2 계면에 질소 원자(N)가 게재되는 것이다. 이러한 Si/SiO2 계면에서의 질소(N)의 게재는 계면의 불안정성을 완화시켜주고 박막 성장시보다 치밀화된 산화막을 획득할 수 있게 해준다. 또한 Si/SiO2 층의 계면과 표면부의 화학 결합 차이가 감소하게 되는데 이는 질소(N)의 영향으로 산화막 내의 실리콘(Si) 결합이 안정화될 수 있다.In addition to the conventional reaction of the oxygen-containing gas to the TEOS gas, the present invention further adds a nitrogen-containing gas to allow nitrogen (N) to be deposited at the interface between the substrate and the oxide film, thereby further improving the compactness of the oxide film. Since the substrate is made of silicon (Si), and the oxide film is made of silicon dioxide (SiO 2 ), nitrogen atoms (N) are deposited at the Si / SiO 2 interface. The deposition of nitrogen (N) at the Si / SiO 2 interface can alleviate the instability of the interface and obtain a denser oxide film than the thin film growth. In addition, the difference in chemical bonding between the interface and the surface portion of the Si / SiO 2 layer is reduced, which may stabilize the silicon (Si) bond in the oxide film under the influence of nitrogen (N).

챔버내로 TEOS 가스가 유입될 때 헬륨(He)의 캐리어 가스도 함께 유입되도록 하는데, TEOS 가스와 캐리어 가스의 비는 1:20으로 함이 바람직하다. 예컨대, TEOS 가스가 100[sccm] 유입되는 경우, 캐리어 가스는 2000[sccm]이 유입되도록 제어한다.When the TEOS gas is introduced into the chamber, the carrier gas of helium (He) is also introduced. The ratio of the TEOS gas and the carrier gas is preferably 1:20. For example, when 100 [sccm] of TEOS gas is introduced, the carrier gas controls 2000 [sccm] to be introduced.

챔버 내부의 온도가 80℃ ~ 300℃ 범위의 저온으로 유지되는 경우, 챔버내로 유입되는 원료물질의 공급량의 비율은, [TEOS 가스 유량] : [산소 함유가스 유량] : [질소 함유가스 유량] = [1] : [150] : [10~100]로 가짐이 바람직하다. 이러한 원료물질 공급량 비율을 가질 때 저온에서 막질의 치밀도를 개선시킬 수 있다. 따라서 TEOS 가스가 100[sccm] 유입되는 경우, 산소 함유 가스는 15000[sccm]으로 유입되며, 질소 함유 가스는 1000[sccm] ~ 10000[sccm]으로 유입됨이 바람직하다. 이때, 기판과 가스분사부 사이의 간격은 7mm로 유지함이 바람직하다.
When the temperature inside the chamber is kept at a low temperature in the range of 80 ° C to 300 ° C, the ratio of the supply amount of the raw material flowing into the chamber is [TEOS gas flow rate]: [oxygen-containing gas flow rate]: [nitrogen-containing gas flow rate] = [1]: [150]: preferably having [10] to [100]. When having such a raw material feed rate ratio, it is possible to improve the density of the film at low temperatures. Therefore, when the TEOS gas is introduced into 100 [sccm], the oxygen-containing gas is introduced into 15000 [sccm], the nitrogen-containing gas is preferably introduced into 1000 [sccm] ~ 10000 [sccm]. At this time, the distance between the substrate and the gas injection unit is preferably maintained at 7mm.

한편, 챔버(10)는 플라즈마 발생부를 더 구비할 수 있다. 챔버 내부에 플라즈마를 생성하여 각종 공정 가스를 여기시켜 활성종 상태로 만들기 위하여, 플라즈마 발생부가 구비될 수 있다. 예컨대 가스분사부(20)에 전력공급수단(60)을 연결한다. 이로부터 챔버(10)의 기판 상부의 가스분사부(20)에 RF(Radio Frequency) 전력을 인가하고 기판지지부는 접지시켜, 챔버 내의 증착 공간인 내부 공간에 RF 전력을 이용하여 플라즈마를 여기시키는 축전결합플라즈마(CCP;Capacitively Coupled Plasma) 방식으로 구동될 수 있다. 플라즈마를 박막 제조에 사용하는 방식은 저온에서도 쉽게 반응가스를 활성화시켜 증착시킬 수 있는 이점을 가지고 있으며, 고온에서는 적은 에너지를 인가시켜 고품질의 박막을 형성시킬 수 있는 장점이 있다. 여기서 RF 전력은 고주파 RF 파워 및 저주파 RF 파워 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 즉, 샤워헤드에 고주파 RF 파워 및 저주파 RF 파워를 함께 인가할 수도 있고, 단독으로 인가할 수도 있다. 여기서, 고주파 RF 파워의 주파수 대역은 3 ~ 30MHz 정도이며, 저주파 RF 파워의 주파수 대역은 30~3000KHz 정도이며, 예컨대 주파수가 13.56MHz인 고주파 RF 파워 및 주파수가 400KHz인 저주파 RF 파워를 사용할 수 있다. 또한, 고주파 RF 파워는 100 내지 700 와트 정도 범위를 사용할 수 있고, 저주파 RF 파워는 0 내지 600 와트 범위를 사용할 수 있다. 고주파 RF 파워와 저주파 RF 파워를 합한 총 파워를 100 내지 1300 와트 범위로 조절하는 것이 좋고, 고주파 RF 파워를 100 내지 1000 와트 범위로 변화시키거나, 저주파 RF 파워를 100 내지 900 와트 범위로 변화시키는 것이 좋다. 이때, RF 파워의 크기는 원료물질 및 반응가스를 분해 혹은 활성화시키는데 필요한 범위이다. The chamber 10 may further include a plasma generator. In order to generate plasma in the chamber to excite various process gases to make the active species, a plasma generator may be provided. For example, the power supply means 60 is connected to the gas injection unit 20. From this, RF (Radio Frequency) power is applied to the gas injection part 20 on the substrate of the chamber 10 and the substrate support part is grounded, thereby accumulating electricity to excite the plasma by using RF power in an internal space which is a deposition space in the chamber. It can be driven in a Capacitively Coupled Plasma (CCP) manner. The method of using the plasma for the thin film has an advantage that the reactive gas can be easily activated even at a low temperature, and a high quality thin film can be formed by applying less energy at a high temperature. Wherein the RF power can use at least one of a high frequency RF power and a low frequency RF power. That is, both the high-frequency RF power and the low-frequency RF power may be applied to the showerhead, or may be applied alone. Here, the frequency band of the high frequency RF power is about 3 ~ 30MHz, the frequency band of the low frequency RF power is about 30 ~ 3000KHz, for example, a high frequency RF power of 13.56MHz frequency and a low frequency RF power of 400KHz frequency can be used. High frequency RF power can be used in the range of about 100 to 700 watts, and low frequency RF power can be used in the range of 0 to 600 watts. It is preferable to adjust the total power of the high frequency RF power and the low frequency RF power in the range of 100 to 1300 watts and to change the high frequency RF power in the range of 100 to 1000 watts or to change the low frequency RF power in the range of 100 to 900 watts good. At this time, the RF power is a range required for decomposing or activating the raw material and the reaction gas.

또한, 플라즈마 생성은 상기 외에, 플라즈마 발생부가 코일을 구비하여 유도결합플라즈마(ICP;Inductively Coupled Plasma) 방식으로 플라즈마를 생성시킬 수도 있다. 한편, 챔버(10) 외부에서 가스를 플라즈마 여기에 의한 활성종 상태로 만들어 기판으로 공급하는 원격(remote) 플라즈마 방식인 원격 플라즈마 발생부로 구현될 수도 있으며, 이에 한정되지 않고 다양한 방식이 적용될 수 있다. In addition to the plasma generation, in addition to the above, the plasma generating unit may include a coil to generate the plasma by an inductively coupled plasma (ICP) method. On the other hand, it may be implemented as a remote plasma generation unit that is a remote (remote) plasma method for making the gas to the active species state by the plasma excitation from the outside of the chamber 10, a variety of methods can be applied.

이와 같이 구성된 기판 처리 장치에서 증착 공정을 진행하면, 가스분사부(20)를 통해 TEOS 가스, 산소 함유 가스, 질소 함유 가스가 기판(S) 상부로 공급되고, 챔버(20) 내에는 플라즈마가 형성되어, 기판 상에 활성종이 공급되어 산화막이 형성되며, 잔류가스 및 부산물 등은 배기 라인(50)을 통해 외부로 배출된다. 물론 기판 처리 장치는 상기 설명 외에도 다양하게 변경될 수 있다.
When the deposition process is performed in the substrate processing apparatus configured as described above, the TEOS gas, the oxygen-containing gas, and the nitrogen-containing gas are supplied to the upper portion of the substrate S through the gas injection unit 20, and plasma is formed in the chamber 20. Then, active species are supplied onto the substrate to form an oxide film, and residual gas and by-products are discharged to the outside through the exhaust line 50. Of course, the substrate processing apparatus can be variously changed other than the above description.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 산화막을 제조하는 과정을 도시한 플로차트이다.2 is a flowchart illustrating a process of manufacturing an oxide film according to an embodiment of the present invention.

먼저, 기판(S)을 마련하여 챔버내로 로딩한다(S21). 기판(S)으로는 예컨대, 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)가 사용될 수 있고, 필요에 따라 다양한 재료의 기판이 활용될 수 있다. 기판(S)을 챔버 내의 기판지지부에 장착한다. 이때, 기판지지부에는 단일 기판 혹은 복수 개의 기판(S)이 장착될 수 있고, 기판지지부 내에는 히터가 장착되어 있어 기판을 적절한 온도로 가열할 수 있다.First, the substrate S is prepared and loaded into the chamber (S21). For example, a silicon wafer may be used as the substrate S, and substrates of various materials may be utilized as necessary. The substrate S is mounted on the substrate support in the chamber. In this case, a single substrate or a plurality of substrates S may be mounted on the substrate support, and a heater is mounted in the substrate support to heat the substrate to an appropriate temperature.

기판(S)이 기판지지부에 장착되면, 챔버 내부의 온도, 압력을 미리 설정한 공정 온도 및 공정 압력으로 조절하여 유지한다(S22).When the substrate S is mounted on the substrate support, the temperature and pressure inside the chamber are adjusted and maintained at a predetermined process temperature and process pressure (S22).

공정 압력은 1[Torr] ~ 10[Torr] 범위 이내로 유지한다. PECVD 공정에서는 1[Torr] ~ 10[Torr] 범위의 진공 압력에서 증착이 효과적으로 이루지기 때문이다.The process pressure is kept within the range of 1 [Torr] to 10 [Torr]. In the PECVD process, the deposition is effectively performed at a vacuum pressure in the range of 1 [Torr] to 10 [Torr].

공정 온도는 섭씨 80℃ 내지 300℃ 범위로 조절한다. 공정 온도를 300℃로 상한 한정한 것은, 300℃가 넘을 경우 산화막의 막질 특성이 향상되지 않기 때문이다. 즉, 300℃는 막질 특성이 저하되기 시작하는 온도로서 300℃ 넘을 경우 막질 특성이 저하된다. 공정 온도를 80℃로 하한 한정하는 것은, 액상 소스인 TEOS 기화 온도와 관련이 있다. 액상 소스인 TEOS 기화 온도는 168℃ 이기 때문에, 그 이하의 너무 낮은 온도에서는 기화가 덜 일어나기 때문에 파티클(particle) 생성이 일어나거나 증착이 되지 않는 현상이 발생하기 쉽다. 따라서 공정 온도가 80도보다 낮으면 TEOS의 기화가 적게 일어나 증착에 문제가 생긴다.The process temperature is controlled in the range of 80 ° C to 300 ° C. The upper limit of the process temperature to 300 ° C is because the film quality of the oxide film does not improve when the temperature exceeds 300 ° C. That is, 300 ° C. is a temperature at which the film quality begins to decrease, and when it exceeds 300 ° C., the film quality decreases. The lower limit of the process temperature to 80 ° C is related to the TEOS vaporization temperature, which is a liquid source. Since the TEOS vaporization temperature, which is a liquid source, is 168 ° C, less vaporization occurs at a temperature lower than that, so that particle generation or deposition does not occur easily. Therefore, if the process temperature is lower than 80 degrees, less vaporization of TEOS causes deposition problems.

상기의 공정 온도 및 공정 압력을 이룬 후에는, 기판을 각종 가스에 노출시켜 기판상에 산화막을 증착시킨다(S23). 산화막 증착은 TEOS 가스, 산소 함유 가스, 질소 함유 가스를 포함하는 원료물질을 상기 챔버내 기판에 분사함으로써 이루어진다. 챔버내에 분사된 원료물질은 챔버내에서 플라즈마 상태로 여기되어 활성종을 이루어 막 흡착이 더욱 효과적으로 되도록 한다. 또는 원격(remote)에서 플라즈마 상태로 여기시켜 챔버 내로 공급할 수 있다.After the above process temperature and process pressure have been achieved, an oxide film is deposited on the substrate by exposing the substrate to various gases (S23). Oxide film deposition is achieved by injecting a raw material containing a TEOS gas, an oxygen containing gas, and a nitrogen containing gas to the substrate in the chamber. The raw material injected into the chamber is excited in a plasma state in the chamber to form active species to make the membrane adsorption more effective. Alternatively, it can be excited into a plasma state at a remote and fed into the chamber.

TEOS 가스는 실리콘(Si)을 중심 원소로 해서 산소 원자(O)와 탄소 원자(C)가 붙어 있는 형태의 가스이며, 산소 함유 가스는 O2 등이 사용될 수 있으며, 질소 함유 가스는 N2O, NO, N2 등이 사용될 수 있다. 상기와 같이 기존에 TEOS 가스에 산소 함유 가스를 반응시키는 것 이외에 질소 함유 가스를 추가적으로 첨가함으로써 기판과 산화막 사이의 계면에 질소 원자(N)이 게재될 수 있어 산화막의 치밀성이 더욱 향상된다. 기판은 실리콘(Si) 재질로 되어 있으며, 산화막은 이산화 규소(SiO2) 성분으로 되어 있기 때문에, 이러한 Si/SiO2 계면에 질소(N)가 게재되어 치밀성을 향상시킬 수 있다. 이러한 Si/SiO2 계면에서의 질소(N)의 게재는 계면의 불안정성을 완화시켜 주고 박막 성장시보다 치밀화된 산화막을 획득할 수 있게 해준다. 또한 Si/SiO2 층의 계면과 표면부의 화학 결합 차이가 감소하게 되는데 이는 질소(N)의 영향으로 산화막 내의 실리콘(Si) 결합이 안정화될 수 있다.TEOS gas is a gas in which an oxygen atom (O) and a carbon atom (C) are attached using silicon (Si) as a center element, and an oxygen-containing gas may be O 2 or the like, and the nitrogen-containing gas may be N 2 O. , NO, N 2 and the like can be used. As described above, in addition to the reaction of the oxygen-containing gas to the TEOS gas, by adding an additional nitrogen-containing gas, nitrogen atoms (N) may be deposited at the interface between the substrate and the oxide film, thereby further improving the compactness of the oxide film. Since the substrate is made of silicon (Si) and the oxide film is made of silicon dioxide (SiO 2 ), such a Si / SiO 2 Nitrogen (N) is present at the interface to improve the compactness. Nitrogen (N) deposition at the Si / SiO 2 interface mitigates the instability of the interface and makes it possible to obtain a denser oxide film than the thin film growth. In addition, the difference in chemical bonding between the interface and the surface portion of the Si / SiO 2 layer is reduced, which may stabilize the silicon (Si) bond in the oxide film under the influence of nitrogen (N).

챔버내로 TEOS 가스가 유입될 때 헬륨(He)의 캐리어 가스도 함께 유입되는데, TEOS 가스와 캐리어 가스의 비는 1:20으로 함이 바람직하다. 예컨대, TEOS 가스가 100[sccm] 유입되는 경우, 캐리어 가스는 2000[sccm]이 유입되도록 제어한다.When the TEOS gas flows into the chamber, the carrier gas of helium (He) is also introduced, and the ratio of the TEOS gas and the carrier gas is preferably 1:20. For example, when 100 [sccm] of TEOS gas is introduced, the carrier gas controls 2000 [sccm] to be introduced.

챔버 내부의 온도가 80℃ ~ 300℃ 범위의 저온으로 유지되는 경우, 챔버내로 유입되는 원료물질의 공급량의 비율은, [TEOS 가스 유량] : [산소 함유가스 유량] : [질소 함유가스 유량] = [1] : [150] : [10~100]로 가짐이 바람직하다. 이러한 원료물질 공급량 비율을 가질 때 저온에서 막질의 치밀도를 개선시킬 수 있다. 따라서 TEOS 가스가 100[sccm] 유입되는 경우, 산소 함유 가스는 15000[sccm]으로 유입되며, 질소 함유 가스는 1000[sccm] ~ 10000[sccm]으로 유입됨이 바람직하다. 이때, 기판과 가스분사부 사이의 간격은 7mm로 유지함이 바람직하다. 즉, 질소함유가스/TEOS가스의 비율이 10~100을 가지게 된다.
When the temperature inside the chamber is kept at a low temperature in the range of 80 ° C to 300 ° C, the ratio of the supply amount of the raw material flowing into the chamber is [TEOS gas flow rate]: [oxygen-containing gas flow rate]: [nitrogen-containing gas flow rate] = [1]: [150]: preferably having [10] to [100]. When having such a raw material feed rate ratio, it is possible to improve the density of the film at low temperatures. Therefore, when the TEOS gas is introduced into 100 [sccm], the oxygen-containing gas is introduced into 15000 [sccm], the nitrogen-containing gas is preferably introduced into 1000 [sccm] ~ 10000 [sccm]. At this time, the distance between the substrate and the gas injection unit is preferably maintained at 7mm. That is, the ratio of nitrogen-containing gas / TEOS gas is 10 to 100.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 [N2O/O2]의 유량비를 달리하며 산화막을 증착했을때의 산화막의 습식 레이트를 측정한 그래프이다.3 is a graph measuring the wet rate of an oxide film when the oxide film is deposited while varying the flow rate ratio of [N 2 O / O 2 ] according to an embodiment of the present invention.

산화막의 습식 레이트(wet etch rate)가 적을수록 막이 치밀함을 의미한다. 도 3을 참고하면, [N2O/O2]가 '0'인 경우, 즉, N2O가 공급되지 않는 경우 습식 레이트가 가장 높아 막의 치밀도가 떨어짐을 알 수 있다. N2O가 공급될수록 치밀도가 향상되어감을 알 수 있으며 [N2O/O2] 비율이 5000[sccm]으로 공급될 때 습식 레이트가 제일 작음을 알 수 있어, 치밀도가 제일 좋음을 알 수 있다.The smaller the wet etch rate of the oxide film, the denser the film. Referring to FIG. 3, it can be seen that when [N 2 O / O 2 ] is '0', that is, when N 2 O is not supplied, the wet rate is highest and the density of the film is lowered. As N 2 O is supplied, the density is improved, and when the [N 2 O / O 2 ] ratio is supplied at 5000 [sccm], the wet rate is the smallest, and the density is the best. Can be.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 N2O/O2의 유량비를 달리하며 산화막을 증착했을때의 경도를 측정한 그래프이다.Figure 4 is a graph measuring the hardness when the oxide film is deposited while varying the flow rate ratio of N 2 O / O 2 in accordance with an embodiment of the present invention.

경도(Hardness)는 막의 단단함을 의미하며, 변형률(Modulus)은 막의 늘어나는 정도와 변형되는 정도를 나타내는 탄성률을 의미한다. 경도(Hardness) 및 변형률(Modulus)은 막의 기계적인 성질을 알기 위하여 측정한다.단단함의 경도와 휘어짐 변형률을 측정하는 것은 동일한 장비에서 동시에 측정이 이루어진다. 미소압자를 이용하여 압입 또는 긁기를 수행하여 힘과 변위를 측정한 후, 그로부터 박막이나 미세소자의 기계적 물성을 얻는다. 기본적으로 탄성계수, 경도, 파괴인성, 표면윤곽 등을 측정할 수 있으며 CSM(Continuous Stiffness Measurement) 모듈 추가를 통하여 깊이에 따른 물성과 크립 현상을 측정할 수 있다.Hardness refers to the rigidity of the membrane, and Modulus refers to the elastic modulus indicating the extent of stretching and deformation of the membrane. Hardness and Modulus are measured to determine the mechanical properties of the membrane. Measuring the hardness and the bending strain of the rigidity is done simultaneously on the same instrument. After the force and displacement are measured by indentation or scraping using a micro-indenter, mechanical properties of the thin film or the microelement are obtained therefrom. Basically, elastic modulus, hardness, fracture toughness, surface contour, etc. can be measured, and through the addition of CSM (Continuous Stiffness Measurement) module, the physical properties and creep phenomenon according to depth can be measured.

도 4를 참고하면, [N2O/O2]가 '0'인 경우, 즉, N2O가 공급되지 않는 경우 경도(Hardness) 및 변형률(Modulus)이 모두 제일 작음을 알 수 있다. N2O가 공급될수록 경도(Hardness) 및 변형률(Modulus)이 모두 개선되어 감을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, when [N 2 O / O 2 ] is '0', that is, when N 2 O is not supplied, both hardness and modulus are the smallest. As N 2 O is supplied, both hardness and modulus are improved.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 N2O2의 각 유량비에 따른 항복 전압의 크기를 도시한 그래프이다. 도 5를 참고하며, 가로측의 절연 파괴 전압이 5[MV/cm] 까지는 N2O의 유량에 크게 영향을 받지 않으나, 5[MV/cm]에서 9[MV/cm]의 범위에서는 N2O가 공급되지 않는 경우 산화막의 절연이 파괴되어 더 많은 전류가 흐름을 알 수 있다. 따라서 N2O가 공급되지 않는 경우보다 N2O가 공급되는 경우에, 산화막의 치밀성이 높아져 절연성이 더욱 높아짐을 알 수 있다.5 is a graph showing the magnitude of the breakdown voltage according to the flow rate ratio of N 2 O 2 in accordance with an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the dielectric breakdown voltage of the horizontal side is not significantly affected by the flow rate of N 2 O until 5 [MV / cm], but in the range of 5 [MV / cm] to 9 [MV / cm], N 2. If O is not supplied, the insulation of the oxide film is broken and more current can be seen. Therefore, when N 2 O is supplied than when N 2 O is not supplied, it can be seen that the density of the oxide film is increased and the insulation is further improved.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.

10:챔버 20:가스분사부
30:기판지지부 40:펌프
50:배기 라인 60:전력공급수단
70:원료물질 공급원 80:원료물질 공급 라인
90:밸브
10: chamber 20: gas injection unit
30: substrate support 40: pump
50: exhaust line 60: power supply means
70: raw material supply source 80: raw material supply line
90: valve

Claims (15)

기판을 챔버내로 로딩하는 과정;
챔버내 온도, 압력을 공정 온도 및 공정 압력으로 조절하여 유지하는 과정;
TEOS 가스, 산소 함유 가스, 질소 함유 가스를 포함하는 원료물질을 상기 챔버내 기판에 분사하여 산화막을 형성하는 과정;을 포함하며,
상기 공정 온도를 80℃ ~ 300℃ 범위로 유지하며, 챔버내로 유입되는 원료물질의 공급량의 비율을 조절하여 상기 산화막을 증착하는 박막 제조 방법.
Loading the substrate into the chamber;
Maintaining and controlling the temperature and pressure in the chamber to the process temperature and the process pressure;
And forming an oxide film by injecting a raw material including a TEOS gas, an oxygen containing gas, and a nitrogen containing gas to the substrate in the chamber.
Maintaining the process temperature in the range of 80 ° C. to 300 ° C., and adjusting the ratio of the supply amount of the raw material introduced into the chamber to deposit the oxide film.
청구항 1에 있어서, 상기 원료물질의 공급량의 비율은 [TEOS 가스 유량] : [산소 함유가스 유량] : [질소 함유가스 유량] = [1] : [150] : [10~100] 비율을 가지는 박막 제조 방법.The thin film according to claim 1, wherein the ratio of the supply amount of the raw material is [TEOS gas flow rate]: [oxygen-containing gas flow rate]: [nitrogen-containing gas flow rate] = [1]: [150]: [10 to 100] ratio Manufacturing method. 청구항 1에 있어서, 상기 챔버내에 분사된 원료 물질을 플라즈마 상태로 여기시키는 박막 제조 방법.The method of claim 1, wherein the raw material injected into the chamber is excited in a plasma state. 청구항 1에 있어서, 상기 원료 물질을 원격에서 플라즈마 상태로 여기시킨 후 챔버내로 분사하는 박막 제조 방법.The method of claim 1, wherein the raw material is remotely excited in a plasma state and then sprayed into a chamber. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 공정 압력을 1Torr ~ 10Torr로 유지하는 박막 제조 방법.The method for manufacturing a thin film according to any one of claims 1 to 3, wherein the process pressure is maintained at 1 Torr to 10 Torr. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 질소 함유 가스는, N2O, NO, N2 가스인 박막 제조 방법.The thin film production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the nitrogen-containing gas is N 2 O, NO, or N 2 gas. 기판이 처리되는 내부 공간을 가지는 챔버;
상기 챔버의 내부 공간과 연결된 배기 라인;
상기 내부 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지부;
상기 기판지지부와 대향하여 이격 설치된 가스분사부;
상기 가스분사부와 연결되며, TEOS 가스, 산소 함유 가스, 질소 함유 가스를 포함하는 원료물질마다 각각 구비된 원료물질 공급 라인;
상기 챔버 내의 공정 온도를 80℃ ~ 300℃ 범위로 유지시키는 가열부;
상기 원료물질 공급 라인에 공급되는 원료물질의 공급량의 비율을 조절하는 유량 조절부;
를 포함하는 기판 처리 장치.
A chamber having an interior space in which the substrate is processed;
An exhaust line connected to the interior space of the chamber;
A substrate supporter supporting the substrate in the internal space;
A gas injection part spaced apart from the substrate support part;
A raw material supply line connected to the gas injection unit and provided for each raw material including a TEOS gas, an oxygen containing gas, and a nitrogen containing gas;
Heating unit for maintaining the process temperature in the chamber in the range of 80 ℃ ~ 300 ℃;
A flow rate adjusting unit controlling a ratio of the supply amount of the raw material supplied to the raw material supply line;
And the substrate processing apparatus.
청구항 7에 있어서, 상기 원료물질 공급 라인에 공급되는 원료물질의 공급량의 비율은 [TEOS 가스 유량] : [산소 함유가스 유량] : [질소 함유가스 유량] = [1] : [150] : [10~100] 비율을 가지도록 상기 유량 조절부를 통해 각각 개별적으로 조절되는 기판 처리 장치.The method according to claim 7, wherein the ratio of the supply amount of the raw material supplied to the raw material supply line is [TEOS gas flow rate]: [oxygen-containing gas flow rate]: [nitrogen-containing gas flow rate] = [1]: [150]: [10 Substrate processing apparatus individually controlled through the flow rate control unit to have a ratio. 청구항 7에 있어서, 상기 가열부는 기판지지부 내부에 설치되는 히터임을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The substrate processing apparatus of claim 7, wherein the heating unit is a heater installed inside the substrate support unit. 청구항 7에 있어서, 상기 가열부는 챔버 벽면에 설치되는 가열 수단임을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The substrate processing apparatus of claim 7, wherein the heating unit is a heating unit provided on the chamber wall. 청구항 7에 있어서, 상기 기판지지부는 상기 가스분사부와 상기 기판 사이의 간격을 조절하기 위한 승강기구를 포함하는 기판 처리 장치.The substrate processing apparatus of claim 7, wherein the substrate support part comprises a lifting mechanism for adjusting a gap between the gas injection part and the substrate. 청구항 7에 있어서, 상기 가스분사부와 상기 기판 사이의 간격은 7mm~15mm 인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The substrate processing apparatus of claim 7, wherein a distance between the gas injection unit and the substrate is 7 mm to 15 mm. 청구항 7에 있어서, 상기 챔버의 내부 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부를 포함하는 기판 처리 장치.The substrate processing apparatus of claim 7, further comprising a plasma generator configured to generate plasma in an inner space of the chamber. 청구항 7에 있어서, 상기 원료물질을 챔버 외부에서 플라즈마 상태로 여기시킨 후 원료물질 공급 라인에 공급하는 원격 플라즈마 발생부를 포함하는 기판 처리 장치.The substrate processing apparatus of claim 7, further comprising a remote plasma generator configured to excite the raw material in a plasma state outside the chamber and to supply the raw material to a raw material supply line. 청구항 7 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 질소 함유 가스는, N2O, NO, N2 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The substrate processing apparatus according to any one of claims 7 to 14, wherein the nitrogen-containing gas is N 2 O, NO, or N 2 gas.
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