KR20170092760A - Apparatus and method of treating substrate - Google Patents
Apparatus and method of treating substrate Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170092760A KR20170092760A KR1020160013832A KR20160013832A KR20170092760A KR 20170092760 A KR20170092760 A KR 20170092760A KR 1020160013832 A KR1020160013832 A KR 1020160013832A KR 20160013832 A KR20160013832 A KR 20160013832A KR 20170092760 A KR20170092760 A KR 20170092760A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- insulating film
- gas
- process chamber
- substrate
- metal layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 105
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 88
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 59
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 59
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 49
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 26
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 110
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 73
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 7
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 6
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 6
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 5
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 15
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 141
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 75
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 8
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
- H01L21/02252—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by plasma treatment, e.g. plasma oxidation of the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
- H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02439—Materials
- H01L21/02488—Insulating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28158—Making the insulator
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/049—Nitrides composed of metals from groups of the periodic table
- H01L2924/0504—14th Group
- H01L2924/05042—Si3N4
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 금속층 위에 절연막(barrier layer)을 보다 얇은 두께로 증착하면서 증착 시간을 종래에 비하여 크게 단축할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a substrate processing apparatus and method, and more particularly, to a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of significantly reducing a deposition time compared to a conventional apparatus while depositing a barrier layer on a metal layer to a thinner thickness .
일반적으로 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD) 장비는, 디스플레이 제조 공정 또는 반도체 제조 공정 중에 진공 상태에서 가스의 화학적 반응을 이용하여 절연막, 보호막, 산화막, 금속막 등을 기판에 증착시키기 위해 사용된다.Generally, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) apparatus is a method of depositing an insulating film, a protective film, an oxide film, a metal film, and the like on a substrate using a chemical reaction of a gas in a vacuum state during a display manufacturing process or a semiconductor manufacturing process .
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 도시한 종단면도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는 외부로부터 밀폐되어 증착 공정 중에 진공 상태로 유지되는 공정 챔버(10)와, 공정 챔버(10)의 내부에 승강(20d) 가능하게 설치되어 기판(W)이 안착되는 서셉터(20)와, 공정 챔버(10)의 내부에 증착의 재료가 되는 소스 가스를 포함하여 공정 가스(77)가 공급(77d)되는 샤워 헤드(30)로 이루어진다. 1 is a longitudinal sectional view showing a general substrate processing apparatus. As shown in FIG. 1, the
여기서, 서셉터(20)의 상하 이동이 가능하면서 공정 챔버(10)의 내부 공간이 진공 상태로 유지되기 위하여, 외기와 차단하는 벨로우즈(40)가 마련된다. Here, the
이에 따라, 서셉터(20)에 기판(W)이 거치된 상태에서 공정 챔버(10)의 내부를 대기압보다 낮은 진공 상태로 조절하고, 샤워 헤드(30)를 통해 공정 가스(77)를 공정 챔버(10)의 내부에 공급하고, RF전원공급부(60)로부터 연속 형태의 전원을 인가하는 것에 의해 공정 챔버(10)의 내부에 플라즈마를 발생시키는 것에 의하여, 기판(W)의 표면에 정해진 두께의 막이 1회의 증착 단계로 성막된다. Thereby, the inside of the
한편, 반도체 패키지 등의 반도체 소자를 제조하는 과정에서 다양한 막이 기판에 증착되는 데, 임의의 막(Lx, 실질적으로 금속층(Cu)이 증착됨)의 상면에 식각 정지막(Le, Via ESL)이 형성되고, 그 상부에 층간 절연막(Ls)이 증착된다. 층간 절연막(Ls)의 상부에는 또 다른 식각 정지막(Le', Trench ESL)이 형성되고, 그 상부에 또 다른 층간 절연막(Ls)이 증착된다. 그 후, 도2에 도시된 바와 같이, 소정의 패턴을 통해 식각 정지막(Le')까지 식각이 행해지며, 소정의 패턴을 통해 또 다시 식각 정지막(Le)까지 식각이 진행된다. On the other hand, various films are deposited on the substrate in the course of manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor package, and an etch stop film (Le, Via ESL) is formed on the upper surface of an arbitrary film (Lx, substantially a metal layer And an interlayer insulating film Ls is deposited thereon. Another etch stop film (Le ', Trench ESL) is formed on the interlayer insulating film Ls, and another interlayer insulating film Ls is deposited thereon. Then, as shown in FIG. 2, etching is performed to the etching stopper film Le 'through a predetermined pattern, and the etching proceeds again to the etching stopper film Le through a predetermined pattern.
그 후, 상기 이중 패턴이 형성된 내부에는 금속층이 형성되는 데, 이 금속층이 층간 절연막으로 확산되는 것을 방지하기 위하여 도2b에 도시된 바와 같이 소정의 두께를 갖는 절연막(Li)이 증착된다. 보다 구체적으로는, 여기서 금속층은 금속 시드층이 형성된 이후에 금속층이 패턴 내부를 채우는 형태로 증착된다. Thereafter, a metal layer is formed inside the double pattern. In order to prevent the metal layer from diffusing into the interlayer insulating film, an insulating layer Li having a predetermined thickness is deposited as shown in FIG. 2B. More specifically, the metal layer is deposited in such a manner that the metal layer is filled in the pattern after the metal seed layer is formed.
그러나, 절연막(Li)의 두께가 크면, 소자의 응답 특성(RC Delay)이 저하되는 문제가 야기되고, 절연막의 두께가 얇으면 층간 절연막(Ls) 상으로 금속층이 확산되어 절연막이 제 기능을 다하지 못하여 반도체 소자의 불량을 초래하는 문제가 야기된다. However, if the thickness of the insulating film Li is large, the response characteristic (RC delay) of the device is lowered. If the thickness of the insulating film is small, the metal layer diffuses on the interlayer insulating film Ls, Resulting in a defect in the semiconductor device.
따라서, Cu로 형성된 금속층(Le) 위에 증착되는 절연막(Li)은 금속층(Le)과 절연막(Li)의 상측에 증착되는 금속층이 서로 통전되는 것을 확실하게 차단시키기 위하여 충분히 큰 두께로 형성되어 왔다. 특히, 전기 전도성이 우수한 구리(Cu)로 금속층이 형성되는 경우에는, 구리의 확산 특성(diffusion)이 매우 높으므로 절연막(Li)의 두께는 보다 두꺼워지는 문제가 있었다.Therefore, the insulating layer Li deposited on the metal layer Le formed of Cu has been formed to have a sufficiently large thickness to reliably shield the metal layer Le and the metal layer deposited on the upper side of the insulating layer Li from being electrically connected to each other. Particularly, when the metal layer is formed of copper (Cu) having excellent electrical conductivity, there is a problem that the thickness of the insulating film Li becomes thick because diffusion of copper is very high.
그러나, 절연막의 두께가 클 경우에는 반도체 패키지의 집적도가 저하되는 문제가 야기되고, 절연막의 두께가 작을 경우에는 금속층(Le) 사이를 절연시키는 절연 신뢰성이 낮아 반도체 소자의 불량의 위험이 있는 문제가 있었다. However, when the thickness of the insulating film is large, there arises a problem that the degree of integration of the semiconductor package is lowered. When the thickness of the insulating film is small, there is a problem that there is a risk of defective semiconductor devices there was.
한편, 기판(W)의 표면에 증착되는 절연막(Li)은 일반적으로 연속 전원을 이용한 CVD 증착 방법에 의해 이루어지는 데, 이 증착 방법에 의해 절연막(Li)을 형성하는 경우에는 절연막의 두께를 크게 해야 신뢰성있는 절연 특성을 확보하는 한계가 있다. 특히, 연속 전원을 이용한 PECVD 증착 방법은 박막 도포성이 상대적으로 낮아 요입 형성된 홈 부분(Ag)에서는 균일한 두께로 절연막을 증착하는 것이 어려웠다. On the other hand, the insulating film Li deposited on the surface of the substrate W is generally formed by a CVD deposition method using a continuous power source. When the insulating film Li is formed by this deposition method, There is a limit to secure reliable insulation characteristics. In particular, the PECVD deposition method using a continuous power source has a relatively low thin film applicability, and it has been difficult to deposit an insulating film with a uniform thickness in the groove portion (Ag) formed by recessing.
이와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로, 막을 형성하는 소스 가스와 반응 가스를 교차로 주입하면서 박막을 원자단위로 성장시키고 이를 되풀이하여 박막의 두께를 조절하는 원자층 증착 방법(Atomic Layer Deposition, ALD)이 제안되었다. 그러나, ALD 증착방법은 박막을 원자 단위로 성장시키므로, 하나의 절연막을 원하는 두께로 성장시키는 데 소요되는 시간이 PECVD에 비하여 수십배 내지 수백배가 소요되어 공정효율이 매우 낮은 한계가 있었다.Atomic Layer Deposition (ALD) is an atomic layer deposition method in which a thin film is grown on an atomic basis while alternately injecting a source gas and a reactive gas to form a film and controlling the thickness of the thin film repeatedly It was proposed. However, in the ALD deposition method, since the thin film is grown on an atomic basis, the time required for growing one insulating film to a desired thickness is several tens to several hundred times as much as that of PECVD, and thus the process efficiency is very low.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 금속층 위에 절연층을 단일막 형태로 성층시키되, 보다 얇은 두께로 증착하면서 신뢰성있는 절연 특성을 얻을 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus and method capable of obtaining a reliable insulating property while depositing an insulation layer on a metal layer in a single film form while depositing a thinner thickness do.
이와 동시에, 본 발명은, ALD 증착 방법에 비하여 증착 시간을 현저히 단축시키는 PECVD 증착 방법에 의하여 절연층을 증착하는 것을 목적으로 한다.At the same time, the present invention aims to deposit an insulating layer by a PECVD deposition method which significantly shortens the deposition time compared to the ALD deposition method.
특히, 본 발명은 구리(Cu)로 형성된 금속층 위에 SiN, SiCN의 절연층을 보다 얇으면서도 구리의 확산 특성을 낮출 수 있어서 절연 특성이 향상시키고, 절연층의 증착 시간을 크게 단축하는 것을 목적으로 한다.Particularly, the present invention aims at lowering the diffusion characteristic of copper while thinning the insulating layer of SiN or SiCN on the metal layer formed of copper (Cu), thereby improving the insulating property and greatly shortening the deposition time of the insulating layer .
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 기판에 설정 두께의 절연막을 단일막 형태로 증착하는 기판 처리 방법으로서, 금속층이 형성된 기판을 공정 챔버에 위치시킨 상태로, 상기 공정 챔버의 내부에 소스(source) 가스를 공급하면서 플라즈마를 발생시켜 상기 금속층의 상측에 상기 설정 두께의 일부인 제1두께만큼 절연막을 증착하는 증착단계와; 상기 공정 챔버에 상기 소스 가스의 공급을 중단하고 플라즈마의 발생을 지속시키는 모듈레이션 단계를; 포함하되, 상기 설정 두께에 도달할 때까지 상기 증착단계와 상기 모듈레이션 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate processing method for depositing an insulating film having a predetermined thickness on a substrate in the form of a single film, comprising the steps of placing a substrate on which a metal layer is formed in a process chamber, Generating a plasma by supplying a source gas and depositing an insulating film on the metal layer by a first thickness that is a part of the set thickness; A modulation step of stopping the supply of the source gas to the process chamber and continuing the generation of the plasma; Wherein the deposition step and the modulation step are repeated until the set thickness is reached.
이는, 기판의 금속층 위에 절연막을 증착하는 데 있어서, 절연막의 설정 두께의 일부인 제1두께만큼만 소스 가스를 공급하면서 PECVD 방식으로 절연막을 증착 형성하는 증착단계와, 소스 가스의 공급을 차단한 상태에서 플라즈마를 발생시켜 절연막의 특성을 변화시켜 구리의 확산 특성(Cu Diffusion)을 개선하는 모듈레이션 단계를, 반복하여 행하는 것에 의하여 보다 견고하고 치밀한 절연막을 증착 성형하기 위함이다.This is because, in depositing an insulating film on a metal layer of a substrate, a deposition step of depositing an insulating film by a PECVD method while supplying source gas only by a first thickness which is a part of a set thickness of the insulating film, And a modulation step of improving the diffusion characteristics (Cu diffusion) of copper by changing the characteristics of the insulating film are repeatedly performed to deposit and form a more rigid and dense insulating film.
이와 같이, 절연막을 증착 성형하는 과정에서 모듈레이션 단계를 거치는 것에 의하여, 공정 챔버 내에서 성층되는 절연막의 조직을 성하게 하는 것을 방지할 수 있게 되어, 성층되는 절연막의 두께를 종래에 비하여 보다 더 얇게 하면서도 금속층이 확산되어 통전되는 것을 보다 신뢰성있게 차단할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. As described above, by performing the modulation step in the process of vapor-depositing the insulating film, it is possible to prevent the structure of the insulating film to be formed in the process chamber from being formed, so that the thickness of the insulating film to be formed is made thinner It is possible to obtain an advantageous effect that the metal layer can be more reliably shielded from being diffused and energized.
무엇보다도, 상기 플라즈마는 펄스 전원에 의해 발생되는 플라즈마인 것이 바람직하다. 이와 같이, 플라즈마를 펄스 형태의 전원에 의해 발생시키는 것에 의하여, 모듈레이션 단계가 행해지기 이전의 증착 단계에서 증착되는 제1두께를 보다 작은 값으로 조절하면서도 기판의 증착면에 균일하게 절연막을 증착하는 것이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다. Above all, the plasma is preferably a plasma generated by a pulsed power supply. Thus, by generating the plasma in a pulse-like power source, it is possible to uniformly deposit the insulating film on the deposition surface of the substrate while adjusting the first thickness deposited in the deposition step before the modulation step is performed The effect can be obtained.
이를 통해, PECVD 증착방법을 이용하면서도 박막 도포성을 향상시킬 수 있게 되어, 요입 형성된 홈 부분(Ag)에서도 절연막을 균일한 두께로 도포할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.As a result, it is possible to improve the thin film applicability while using the PECVD deposition method, and it is possible to obtain an advantage that the insulating film can be applied in a uniform thickness even in the recessed groove portion Ag.
이 때, 상기 펄스 전원은 1주기 동안에 전원이 인가되는 시간 비율(duty ratio)이 1% 내지 99%로 정해질 수 있다. 1주기당 전원이 인가되는 시간 비율이 낮을수록 1회의 증착단계에서 증착되는 절연막의 제1두께를 보다 작게 조절할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 펄스 전원은 1주기 동안에 전원이 인가되는 시간 비율(duty ratio)은 25% 내지 75%로 정해질 수 있다.In this case, the pulse power source may have a duty ratio of 1% to 99% at which power is applied for one period. The first thickness of the insulating film deposited in one deposition step can be controlled to be smaller as the ratio of the power application time per cycle is lower. However, preferably, the duty ratio of the pulsed power source applied during one cycle may be set to 25% to 75%.
그리고, 상기 증착 단계와 상기 모듈레이션 단계를 반복하여 상기 절연막이 상기 설정 두께에 도달하면, 상기 공정 챔버 내부를 퍼지시키는 퍼지 단계를; 더 포함하여 구성되어, 기판의 표면에 절연막이 설정 두께만큼 증착된 이후에 공정 챔버 내에 잔류하는 이물질 등에 의한 영향을 배제시킬 수 있다.And repeating the deposition step and the modulation step to purge the inside of the process chamber when the insulating film reaches the set thickness; So that the influence of foreign matter or the like remaining in the process chamber after the insulating film is deposited to a predetermined thickness on the surface of the substrate can be excluded.
이 때, 상기 증착 단계와 상기 모듈레이션 단계의 반복은 2회 내지 30회로 행해질 수 있다. 상기 증착 단계와 상기 모듈레이션 단계의 반복이 2회보다 낮으면 절연막의 두께가 과도하게 두꺼워지는 문제가 야기되며, 상기 증착 단계와 상기 모듈레이션 단계의 반복이 30회보다 커지면 공정 효율이 낮아지는 문제가 야기된다.At this time, the deposition step and the modulation step may be repeated two to 30 times. If the repetition of the deposition step and the modulation step is less than two times, the thickness of the insulating film becomes excessively thick. If the repetition of the deposition step and the modulation step is performed more than 30 times, do.
특히, 상기와 같은 본 발명의 기판 처리 방법은 절연막이 입혀지는 금속층이 확산(diffusion) 특성이 우수한 구리로 형성된 층일 수도 있다. 금속층이 구리로 형성되더라도, 상기와 같은 구성에 의하여 절연막의 두께를 보다 얇게 형성하면서도 공정 시간을 단축할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In particular, in the method of processing a substrate of the present invention, the metal layer to which the insulating film is applied may be a layer formed of copper having excellent diffusion characteristics. Even when the metal layer is formed of copper, the above-described structure can reduce the processing time while forming the insulating film to be thinner.
그리고, 상기 절연막은 SiN 막, SiCN 막 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 절연막은 소스 가스가 하나의 종류로만 공급 챔버에 공급되어 단일막으로 형성될 수 있다.The insulating film may include any one of a SiN film and a SiCN film. Here, the insulating film may be formed of a single film by supplying a source gas to only one kind of the supply chamber.
여기서, 상기 절연막이 SiN 막인 경우에는 상기 소스 가스는 SiH4이고, 반응 가스는 N2, HH3이며, 공정 챔버로 상기 소스 가스와 상기 반응 가스가 함께 공급될 수 있다. 그리고, 이 경우에, 상기 모듈레이션 단계에서 사용되는 모듈레이션 가스로 N2, NH3 중 어느 하나 이상의 가스가 공급될 수 있다. Here, when the insulating film is an SiN film, the source gas is SiH 4, the reactive gas is N 2, HH 3, and the source gas and the reactive gas may be supplied together to the process chamber. In this case, at least one of N2 and NH3 may be supplied as the modulation gas used in the modulation step.
또한, 상기 절연막이 SiCN막인 경우에는 상기 소스 가스는 DEMS이고, 반응 가스는 N2, HH3이며, 상기 소스 가스의 캐리어 가스로서 He을 사용하여 상기 공정 챔버로 상기 소스 가스와 상기 반응 가스가 함께 공급될 수 있다. 그리고, 이 경우에, 상기 모듈레이션 단계에서 사용되는 모듈레이션 가스로 N2, NH3, O2 중 어느 하나 이상의 가스가 공급될 수 있다. When the insulating film is a SiCN film, the source gas is DEMS, the reaction gases are N2 and HH3, and the source gas and the reactive gas are supplied together to the process chamber using He as a carrier gas of the source gas . In this case, at least one of N2, NH3, and O2 may be supplied as the modulation gas used in the modulation step.
한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 기판에 설정 두께의 절연막을 증착하는 기판 처리 장치로서, 금속층이 형성된 기판을 외부와 격리된 내부 공간에 수용하는 공정 챔버와; 상기 기판이 상기 공정 챔버에 위치한 상태에서 상기 공정 챔버 내부에 소스(source) 가스를 포함하는 공정 가스를 공급하는 가스 공급부와; 상기 공정 챔버에 전원을 인가하여 상기 공정 챔버 내부에서 플라즈마를 발생시키는 전극과; 상기 전극이 상기 공정 챔버 내에 위치시킨 상태로 소스(source) 가스를 공급하면서 플라즈마를 발생시켜 상기 금속층의 상측에 상기 설정 두께의 일부인 제1두께만큼 절연막을 증착하는 증착 단계와, 상기 공정 챔버에 상기 소스 가스의 공급을 중단하고 플라즈마의 발생을 지속시키는 모듈레이션 단계를 2회이상 반복하도록 제어하는 제어부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus for depositing an insulating film having a predetermined thickness on a substrate, comprising: a process chamber accommodating a substrate on which a metal layer is formed in an internal space isolated from the outside; A gas supply unit for supplying a process gas containing a source gas into the process chamber while the substrate is positioned in the process chamber; An electrode for generating plasma in the process chamber by applying power to the process chamber; Generating a plasma by supplying a source gas while the electrode is positioned in the process chamber and depositing an insulating film by a first thickness which is a part of the set thickness on the metal layer; A control unit for controlling the modulation step of stopping the supply of the source gas and continuing the generation of the plasma to be repeated two or more times; And a substrate processing apparatus.
이와 같이, 본 발명은 소스 가스에 의하여 기판의 금속층 상에 절연막을 모듈레이션 단계를 사이에 두고 다단계로 형성함으로써, 절연막 상부에 증착되는 금속층이 다른 박막층으로 확산되는 것을 신뢰성있게 차단하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. As described above, according to the present invention, an insulating film is formed in a multi-step manner on the metal layer of the substrate by the source gas with the modulation step interposed therebetween, thereby obtaining an advantageous effect that the metal layer deposited on the insulating film is reliably prevented from diffusing into another thin film layer have.
무엇보다도, 상기 전극에 인가되는 전원을 펄스 전원으로 인가하는 것에 의하여, 증착 단계에서 증착되는 제1두께를 보다 작게 조절하면서도 기판의 증착면에 균일하게 절연막을 증착하는 것이 가능해지므로, 펄스 전원으로 전원을 인가하는 것과 모듈레이션 단계를 반복하여 거치는 것에 의하여, 보다 양호한 품질의 절연막을 보다 밀도있는(dense) 조직으로 형성할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In particular, by applying a power source applied to the electrode as a pulse power source, it becomes possible to uniformly deposit an insulating film on the deposition surface of the substrate while controlling the first thickness deposited in the deposition step to be smaller, And the modulating step are repeatedly carried out, an advantageous effect that the insulating film of better quality can be formed into a dense structure can be obtained.
더욱이, 수 Å 이하 스케일의 원자 단위로 증착되는 ALD 증착 방법과 달리, 수십 내지 수백 Å 스케일로 증착되는 PECVD 증착 방법에 의해 절연막을 증착함에 따라, 증착 단계와 모듈레이션 단계를 반복하더라도 ALD 증착 방법에 비하여 수십배 내지 수백배 이상의 빠른 속도로 성막하는 것이 가능해지면서, 보다 조밀한 조직으로 절연막을 성막할 수 있게 되어 보다 얇은 두께로도 전도층(특히, 구리로 형성된 전도층)의 확산(diffusion)을 신뢰성있게 억제할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Furthermore, unlike the ALD deposition method, which is deposited in atomic units of several angstroms or less, the insulating film is deposited by the PECVD deposition method, which is deposited at a scale of several tens to several hundreds of angstroms. Thus, even if the deposition step and the modulation step are repeated, It is possible to deposit the insulating film with a denser structure, and it is possible to reliably diffuse the conductive layer (in particular, the conductive layer formed of copper) with a thinner thickness It is possible to obtain an advantageous effect that can be suppressed.
이 때, 상기 펄스 전원은 1주기 동안에 전원이 인가되는 시간 비율(duty ratio)이 1% 내지 99%로 정해질 수 있다. 1주기당 전원이 인가되는 시간 비율이 낮을수록 1회의 증착단계에서 증착되는 절연막의 제1두께를 보다 작게 조절할 수 있다. In this case, the pulse power source may have a duty ratio of 1% to 99% at which power is applied for one period. The first thickness of the insulating film deposited in one deposition step can be controlled to be smaller as the ratio of the power application time per cycle is lower.
상기 제어부는, 상기 증착 단계와 상기 모듈레이션 단계를 반복하여 상기 절연막이 상기 설정 두께에 도달하면, 상기 공정 챔버 내부를 퍼지시키는 것에 의하여, 기판의 표면에 절연막이 설정 두께만큼 증착된 이후에 공정 챔버 내에 잔류하는 이물질 등에 의한 영향을 배제시킨다. The control unit repeats the deposition step and the modulation step to purge the inside of the process chamber when the insulating film reaches the set thickness so that the insulating film is deposited in the process chamber The influence of residual foreign matter and the like is excluded.
일례로, 상기 절연막은 구리로 형성되는 금속층에 SiH4 소스가스나 DEMS 소스가스를 이용하여 형성되는 SiN 막, SiCN 막 중 어느 하나 이상일 수 있다.For example, the insulating film may be at least one of a SiN film and a SiCN film formed of a SiH4 source gas or a DEMS source gas in a metal layer formed of copper.
그리고, 상기 모듈레이션 단계에서 상기 공정 챔버에 공급되는 모듈레이션 가스는 N2, NH3, O2 중 어느 하나 이상일 수 있다. 모듈레이션 가스의 종류에 따라 에칭 특성이나, 전자의 통전 억제 성능이나, 열전도 계수 등을 조절할 수 있다.The modulation gas supplied to the process chamber in the modulation step may be any one of N2, NH3, and O2. The etching characteristic, the electron conduction suppressing performance, the heat conduction coefficient, and the like can be adjusted depending on the kind of the modulation gas.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '소스 가스'는 기판의 상면에 성막되는 막의 주재료를 형성하는 가스를 지칭하는 것으로 정의한다.The 'source gas' described in this specification and claims is defined as a gas which forms the main material of the film to be formed on the upper surface of the substrate.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '반응 가스'는 기판의 상면에 성막되는 막의 주재료를 형성하는 소스 가스와 반응하기 위해 공급되는 가스를 지칭하는 것으로 정의한다.The 'reaction gas' described in this specification and claims is defined as a gas which is supplied to react with a source gas forming a main material of a film to be formed on the upper surface of the substrate.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '캐리어 가스'는 공정 챔버에 특정 가스를 공급하기 위하여 함께 공급되는 가스를 지칭하는 것으로 정의한다.The 'carrier gas' described in this specification and claims is defined to refer to a gas that is supplied together to supply a specific gas to the process chamber.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '모듈레이션 가스'는 공정 챔버에서 모듈레이션 단계가 행해지는 동안에 공급되는 가스를 지칭하는 것으로 정의한다.The 'modulation gas' described in this specification and claims is defined to refer to the gas supplied during the modulation step in the process chamber.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '공정 가스'는 공정 챔버로 공급되는 소스 가스, 반응 가스, 캐리어 가스, 모듈레이션 가스 등을 모두 통칭하는 가스를 지칭하는 것으로 정의한다.The 'process gas' described in the present specification and claims is defined as a gas which collectively refers to a source gas, a reaction gas, a carrier gas, a modulation gas, etc., supplied to the process chamber.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '단일 막'은 한 종류의 소스 가스로 막이 형성된 것을 지칭한다. 즉, 서로 다른 소스 가스를 번갈아가면서 공급하여 형성되는 '이종 막'과 차이가 있다. The 'monolayer' described in this specification and claims refers to a film formed of one kind of source gas. That is, there is a difference from a 'heterogeneous film' formed by supplying different source gases alternately.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 기판의 금속층 위에 절연막을 증착하는 데 있어서, 절연막의 설정 두께의 일부인 제1두께만큼만 소스 가스를 공급하면서 PECVD 방식으로 절연막을 증착 형성하는 증착단계와, 절연막을 보다 밀도 높게 형성하게 하는 모듈레이션 단계를 반복하여 행함으로써, 성층되는 절연막을 보다 견고하고 단단한 조직으로 형성할 수 있게 되므로, 동일한 두께로 형성되더라도 종래에 비하여 금속층으로부터 전자가 확산되어 통전되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. As described above, the present invention provides a method for depositing an insulating film on a metal layer of a substrate, comprising the steps of: depositing an insulating film by PECVD method while supplying source gas only by a first thickness which is a part of a set thickness of the insulating film; It is possible to form the insulating film to be formed into a more rigid and rigid structure by repeatedly performing the modulation step for forming a high density, so that it is possible to more reliably prevent electrons from diffusing from the metal layer, A favorable effect can be obtained.
무엇보다도, 본 발명은 PECVD 공정 중에 인가되는 전원을 펄스 전원을 공급하면서 플라즈마를 생성함으로써 박막 도포성을 향상시킬 수 있게 되어, 증착 단계에서 증착되는 절연막의 제1두께를 보다 작으면서 균일한 두께로 형성하는 것이 가능해지고, 요입 형성된 홈 부분(Ag)에서도 균일한 두께로 도포할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.More particularly, the present invention can improve the thin film applicability by generating a plasma while supplying a pulsed power source to a power source applied during a PECVD process, so that the first thickness of the insulating film deposited in the deposition step is reduced to a uniform thickness And it is possible to obtain an advantage that the groove portion Ag formed by the recessed portion can be coated with a uniform thickness.
또한, 본 발명은, 수 Å 이하 스케일의 원자 단위로 증착되는 ALD 증착 방법과 달리, 수십 내지 수백 Å 스케일로 증착되는 PECVD 증착 방법에 의해 절연막을 증착함에 따라, 증착 단계와 모듈레이션 단계를 반복하더라도 ALD 증착 방법에 비하여 수십배 내지 수백배 이상의 빠른 속도로 성막하는 것이 가능해지면서, 보다 조밀한 조직으로 절연막을 성막할 수 있게 되어, 종래에 비하여 1/2정도의 훨씬 얇아진 두께로도 전도층(특히, 구리로 형성된 전도층)의 확산(diffusion)을 신뢰성있게 억제할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, the present invention differs from the ALD deposition method in that the ALD is deposited in an atomic unit of several angstroms or less in scale, and the ALD process is repeated by depositing the insulating film by the PECVD deposition method, which is deposited at a scale of several tens to several hundreds of angles, It is possible to form an insulating film with a denser structure, and it is possible to form an insulating film with a conductive layer (in particular, copper It is possible to reliably suppress the diffusion of the conductive layer (the conductive layer).
전술한 본 발명의 효과는 구리(Cu) 금속층 상에 SiN, SiCN의 절연막을 보다 얇게 형성하였을 때에도, 절연막의 증착 시간을 단축하면서도, 금속층의 확산 특성을 확실하게 차단하여 절연 특성이 향상시킨다는 것을 실험적으로 확인하였다.The effect of the present invention described above is that it has been experimentally demonstrated that even when the insulating film of SiN or SiCN is formed thinner on the copper (Cu) metal layer, the diffusion characteristic of the metal layer is reliably cut, Respectively.
도1은 일반적인 기판 처리 장치의 구성을 도시한 종단면도,
도2a 및 도2b는 도1의 'A'부분에 대응하는 확대도로서 적층 순서에 따른 단면 구성을 도시한 도면,
도3은 본 발명의 기판 처리 방법을 순차적으로 도시한 순서도,
도4는 본 발명의 기판 처리 장치의 구성을 도시한 종단면도,
도5는 도4의 전극에 공급되는 펄스 전원을 도시한 도면,
도6a는 모듈레이션 공정이 없는 PECVD 증착 방법에 의해 증착된 절연막의 단면도,
도6b는 본 발명에 따라 모듈레이션 공정이 있는 PECVD 증착 방법에 의해 증착된 절연막의 단면도,
도7은 본 발명의 기판 처리 방법에 따라 증착된 절연막의 전자 차단 특성을 도시한 실험 결과 그래프이다.
1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a general substrate processing apparatus,
FIGS. 2A and 2B are enlarged views corresponding to the portion 'A' of FIG. 1,
3 is a flowchart showing a substrate processing method of the present invention,
4 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a substrate processing apparatus of the present invention,
FIG. 5 is a view showing a pulse power source supplied to the electrode of FIG. 4,
6A is a cross-sectional view of an insulating film deposited by a PECVD deposition method without a modulation process,
6B is a cross-sectional view of an insulating film deposited by a PECVD deposition method with a modulation process according to the present invention,
FIG. 7 is a graph of an experimental result showing an electron blocking characteristic of an insulating film deposited according to the substrate processing method of the present invention.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100) 및 방법(S100)을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, a
도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 외부와 격리된 내부 공간(110c)이 마련된 공정 챔버(110)와, 공정 챔버(110)의 내부에서 기판(W)을 거치시키는 서셉터(120)와, 서셉터(120)에 거치된 기판(W)의 표면에 공정 가스(77)를 공급(77d)하는 샤워 헤드(130)와, 공정 챔버(110)의 내부에 펄스 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 전극(140)과, 샤워 헤드(130)를 통해 공급되는 공정 가스와 전극(140)을 제어하는 제어부(150)와, 전극(140)에 전원을 공급하는 RF전원공급부(160)를 포함하여 구성되어, 기판(W)의 금속층(Le) 위에 단일막 형태의 절연막(Li)을 증착 형성한다. 4, a
상기 공정 챔버(110)는 외기와 차단되어 격리된 내부 공간(110c)을 형성하며, 기판(W)의 처리 공정 중에 대기압보다 낮은 진공 상태로 유지된다. 이를 위하여, 공정 챔버(110)에는 내부 압력을 제어하는 압력 조절부(미도시)와, 내부 온도를 제어하는 온도 조절부(미도시)가 구비되어 있다.The
상기 서셉터(120)는 상하 방향으로 이동(20d) 가능하게 설치되어, 공정 챔버(110)에 기판(W)이 유입되면 기판(W)을 거치시키고, 샤워 헤드(130)의 저면까지의 거리를 정해진 값으로 유지하여, 샤워 헤드(130)를 통해 공급되는 공정 가스가 기판(W)의 판면 전체에 걸쳐 균일하게 접촉하도록 한다.The
서셉터(120)에 거치되는 기판(W)은 절연막(Li)이 성막되기 위하여 도전성 재료로 형성된 금속층(Le)이 일부 이상 외부에 드러난 상태로 되어 있다. 여기서, 금속층(Le)은 텅스텐 등 다양한 소재로 형성될 수 있지만, 전기 전도성이 우수한 구리(Cu)로 형성된다. 그리고, 기판(W)의 금속층(Le) 상에 증착되는 절연막(배리어층, Li)으로는 SiN막, SiCN 막, 산화물층 막 등이 형성된다. The substrate W placed on the
상기 샤워 헤드(130)는 가스 공급부(G1, G2)로부터 공급되는 공정 가스(77)를 기판(W)에 균일하게 공급한다. 이를 위하여, 샤워 헤드(130)는 기판(W)의 형상이 원판 형태이면, 가스를 공급하는 공급구도 원판 형태로 분포하게 배열된다. 그리고, 가스 공급부(G1, G2)로부터 공급되는 공정 가스가 균일하게 분포된 상태로 기판(W)에 공급되도록, 가스 공급부(G1, G2)로부터 공급된 가스를 기판(W)에 공급하기 이전에 수용되는 수용 챔버(130c)가 구비된다. The
기판(W)의 금속층(Le) 위에 절연막을 성막하는 증착 단계에서는, 샤워 헤드(130)를 통해 소스(source) 가스와 반응 가스가 공급되며, 필요에 따라 캐리어 가스가 공급될 수 있다. In the deposition step of forming the insulating film on the metal layer Le of the substrate W, the source gas and the reactive gas are supplied through the
예를 들어, 기판(W)의 금속층(Le) 상에 SiN 막을 절연막(Li)으로 증착하고자 하는 경우에는, 소스 가스로서 SiH4 가스가 공급되고, 소스 가스와 반응하여 절연막(Li)을 형성하기 위한 반응 가스로서 질소 가스(N2)와 암모니아 가스(NH3) 중 어느 하나 이상이 소스 가스의 3배 내지 200배만큼 공급될 수 있다. For example, when the SiN film is to be deposited on the metal layer Le of the substrate W with the insulating film Li, the SiH4 gas is supplied as the source gas and reacts with the source gas to form the insulating film Li At least one of the nitrogen gas (N 2) and the ammonia gas (NH 3) may be supplied as the reaction gas from 3 times to 200 times the source gas.
그리고, 기판(W)의 금속층(Le) 상에 SiCN 막을 절연막(Li)으로 증착하고자 하는 경우에는, 헬륨(He)을 캐리어 가스로 하여 소스 가스로서 DEMS 가스를 공급하고, 소스 가스와 반응하여 절연막(Li)을 형성하기 위한 반응 가스로서 질소 가스(N2)와 암모니아 가스(NH3) 중 어느 하나 이상이 소스 가스의 3배 내지 100배만큼 공급될 수 있다. When a SiCN film is to be deposited on the metal layer Le of the substrate W with the insulating film Li, DEMS gas is supplied as a source gas with helium (He) as a carrier gas, At least one of nitrogen gas (N2) and ammonia gas (NH3) may be supplied as a reaction gas for forming Li from 3 to 100 times the source gas.
또한, 본 발명에 따라 기판(W)에 절연막(Li)을 증착하는 증착 단계(S120)의 사이에 행해지는 모듈레이션 단계(S130)에서는, 샤워 헤드(130)를 통해 질소(N2) 가스, 암모니아(NH3)가스, 산소(O2) 중 어느 하나 이상이 공급된다. In the modulation step S130 performed during the deposition step S120 of depositing the insulating film Li on the substrate W according to the present invention, nitrogen (N2) gas, ammonia NH3 gas, and oxygen (O2).
이렇듯, 본 발명에 따르면, 샤워 헤드(130)를 통해 공급되는 공정 가스는 하나의 가스 공급로를 통해 수용 챔버(130c)로 공급될 수도 있고, 가스의 종류에 따라 각각의 가스 공급로를 통해 수용 챔버(130c)로 공급될 수 있다. 어떠한 형태의 가스 공급로를 통해 샤워 헤드(130)의 수용 챔버(130c)로 공급되더라도, 수용 챔버(130c)에 의하여 골고루 분산된 상태로 기판(W)에 공급된다. As described above, according to the present invention, the process gas supplied through the
상기 전극(140)은 공정 챔버(110)의 내부 공간에 펄스 전원을 공급한다. 여기서, 전원의 주파수는 13.56MHz~27.12MHz이고, 펄스 주파수는 10~100kHz인 것이 바람직하지만, 이에 국한되지 않는다. 전극(140)에 의해 인가되는 펄스 전원은 처리 공정이 행해지는 동안 내내 지속적으로 인가되며, 절연막(Li)을 증착하는 증착 단계(S120)에서 뿐만 아니라, 모듈레이션 단계(S130)에서도 인가되어 플라즈마를 발생시킨다.The
도5에 도시된 바와 같이, 전극(140)을 통해 인가되는 펄스 전원은 1주기(To) 동안에 전원(T)이 인가되는 시간 비율(duty ratio)이 1% 내지 50%로 정해질 수 있다. 즉, T/To = 1/100 ~ 1/2로 정해진다. 1주기당 전원이 인가되는 시간 비율이 낮을수록 1회의 증착단계(S120)에서 증착되는 절연막(Le)의 두께를 보다 작게 조절할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 펄스 전원은 전압값(Vm)의 크기에 따라 변동되지만, 1주기 동안에 전원이 인가되는 시간 비율(duty ratio)은 20% 내지 50%로 정해지는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 5, the pulse power source applied through the
이와 같이, 전극(140)을 통해 인가되는 전원을 펄스 전원 형태로 인가함에 따라, 펄스 전원에 의해 발생되는 플라즈마에 의해 1회의 증착 단계(S120)에서 증착되는 절연막의 제1두께를 보다 작게 제어할 수 있고, 균일한 두께로 일관되게 증착할 수 있는 이점을 얻을 수 있다. As described above, by applying the power source applied through the
이를 통해, PECVD 증착방법을 이용하면서도 박막 도포성을 향상시킬 수 있게 되어, 요입 형성된 홈 부분(Ag)에서도 절연막을 균일한 두께로 도포할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.As a result, it is possible to improve the thin film applicability while using the PECVD deposition method, and it is possible to obtain an advantage that the insulating film can be applied in a uniform thickness even in the recessed groove portion Ag.
상기 제어부(150)는 기판(W)의 표면에 절연막(Li)을 형성하는 데 있어서, 도3에 도시된 바와 같이, 소스 가스를 공급하면서 플라즈마를 발생시켜 설정 두께(증착하여 형성하는 전체 두께)의 일부인 제1두께만큼씩 절연막을 증착하는 증착 단계(S120)와, 소스 가스를 공급하지 않으면서 플라즈마를 발생시키는 모듈레이션 단계(S130)를 반복하여, 절연막(Li)이 정해진 설정 두께로 형성되도록 제어한다. 3, the
이와 같이, 제어부(150)는, 1회의 증착 단계에 의하여 절연막(Li)을 설정 두께로 성막하지 아니하고, 2회 내지 30회의 증착 단계(S120)로 행하고, 각각의 증착 단계(S120)의 사이에 소스 가스를 공급하지 않는 모듈레이션 단계(S130)를 거치도록 제어하여, ALD 증착 방법에 비해서는 증착 속도를 훨씬 높일 수 있는 장점을 얻을 수 있고, 1회의 증착 단계에 의해 절연막(Li)을 형성하는 경우에 비해서는 보다 단단하고 견고한 조직으로 절연막(Li)을 형성할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.In this way, the
여기서, 모듈레이션 단계(S130)는 소스 가스를 공급하지 아니하면서 질소 가스(N2), 암모니아 가스(NH3), 산소(O2) 중 어느 하나 이상을 공급하면서 플라즈마를 발생시키므로, 증착 단계(S120)에서 기판(W)에 증착되는 절연막(Li)의 조직을 보다 견고하게 형성할 수 있다. 이를 통해, 절연막(Li)의 성막 두께를 종래에 비하여 훨씬 낮추더라도 구리(Cu)로 형성된 금속층(Le) 사이의 전기 확산 특성을 1/2이하로 줄일 수 있음을 확인하였다.Here, the modulation step S130 generates plasma while supplying at least one of nitrogen gas (N2), ammonia gas (NH3), and oxygen (O2) without supplying the source gas. Therefore, in the deposition step (S120) The structure of the insulating film Li deposited on the substrate W can be more firmly formed. Thus, it was confirmed that the electrical diffusion characteristics between the metal layer (Le) formed of copper (Cu) can be reduced to less than 1/2 even if the thickness of the insulating film (Li) is much lower than that of the prior art.
이하, 첨부된 도3을 참조하여, 상기와 같이 구성된 본 발명의 기판 처리 장치(100)를 이용한 절연막 성막에 관한 처리 방법(S100)을 상술한다. Hereinafter, a processing method (S100) for forming an insulating film using the
단계 1: 먼저, 절연막(배리어층, Li)을 형성하기 위한 기판(W)을 기판 처리 장치(100)의 서셉터(120)에 거치시킨다. 그리고, 서셉터(120)을 상방 이동시켜 기판(W)과 샤워 헤드(130)의 간극이 정해진 값이 되도록 조절한다(S110). Step 1 : First, a substrate W for forming an insulating film (barrier layer, Li) is placed on the
그 다음, 공정 챔버(110) 내의 온도를 PECVD가 가능한 200℃ 내지 600℃로 낮은 온도 대역으로 조절하고, 압력을 대기압보다 낮은 설정된 진공 압력으로 조절한다.The temperature in the
단계 2: 그리고 나서, 가스 공급부(G1, G2)로부터 소스 가스와 반응 가스를 샤워 헤드(130)의 공급구를 통해 공정 챔버(110)로 공급하고, 전극(140)에서는 전원 주파수가 13.56 MHz이고 펄스 주파수가 10~100kHz 이면서 펄스 1주기 동안에 전원이 인가되는 시간 비율(duty ratio)이 1% 내지 50%로 조절된 펄스 전원을 공정 챔버(110)에 인가한다. 이에 따라, 공정 챔버(110)의 내부에서는 플라즈마가 발생되면서, 소스 가스와 반응 가스의 반응에 의해 기판(W)의 금속층(Le) 위에 절연막(Li)이 성막되는 증착 단계(S120)가 행해진다. Step 2 : The source gas and the reactive gas are then supplied from the gas supply units G1 and G2 to the
여기서, 금속층 위에 SiN 막을 절연막으로 성막하고자 하는 경우에는, 소스 가스로서 SiH4 가스를 공급하고, 반응 가스로서 질소 가스(H2)와 암모니아 가스(NH3)를 소스 가스의 3배 내지 200배만큼 함께 공급한다. 그리고, 금속층 위에 SiCN 막을 절연막으로 성막하고자 하는 경우에는, 소스 가스로서 DEMS 가스를 헬륨(He) 캐리어 가스와 함께 공급하면서, 반응 가스로서 질소 가스(H2)와 암모니아 가스(NH3)를 소스 가스의 3배 내지 100배만큼 함께 공급한다.Here, when a SiN film is to be formed on the metal layer by using an insulating film, SiH4 gas is supplied as a source gas, and nitrogen gas (H2) and ammonia gas (NH3) are supplied together as a reaction gas three times to 200 times as much as the source gas . When a SiCN film is to be formed on the metal layer by using an insulating film, a nitrogen gas (H2) and an ammonia gas (NH3) are supplied as source gas to the source gas as a source gas, while DEMS gas is supplied together with a helium To 100 times.
이에 따라, 기판의 금속층(Le) 위에는 SiN막, SiCN막이 성막된다. Thus, an SiN film and a SiCN film are formed on the metal layer Le of the substrate.
단계 2에서의 증착 단계(S120)는, 성막하고자 하는 절연막(Li)의 전체 설정 두께만큼 증착될 때까지 행해지는 것이 아니라, 성막하고자 하는 절연막(Li)의 전체 설정 두께의 일부인 제1두께만큼 증착될 때까지만 행해진다. 여기서, 제1두께는 전체 설정 두께의 1/2 내지 1/30정도로 정해진다. The deposition step S120 in the step 2 is not performed until the entire thickness of the insulating film Li to be deposited is deposited but is not deposited until a first thickness which is a part of the total set thickness of the insulating film Li to be deposited Only until it is done. Here, the first thickness is set to about 1/2 to 1/30 of the entire set thickness.
이와 같이, 증착 단계(S120)는 펄스 전원에 의해 발생되는 플라즈마에 의해 절연막(Li)을 금속층(Le) 위에 증착하므로, 단위 시간 당 증착되는 증착 두께를 작게 조절할 수 있으면서, 오목하게 요입 형성된 홈(Ag)의 영역에도 원활히 증착되는 이점을 얻을 수 있다.Since the insulating layer Li is deposited on the metal layer Le by the plasma generated by the pulse power source in the deposition step S120, the thickness of the deposition deposited per unit time can be controlled to be small, Ag) can be obtained.
단계 3: 그리고 나서, 전극(140)을 통해 공정 챔버(110)에 인가되는 펄스 전원은 지속시킨 상태에서, 제어부(150)에 의하여 소스 가스 및 반응 가스의 공급을 중단하고 모듈레이션 가스를 샤워 헤드(130)를 통해 공정 챔버(110)로 공급하는 모듈레이션 단계(S130)가 행해진다. 즉, 모듈레이션 단계(S130)에서는 소스 가스가 공급되지 아니하므로, 금속층 위에 성막되는 절연막은 한 종류의 소스 가스에 의한 단일막으로 형성된다. Step 3 : Then, with the pulse power applied to the
이와 같이, 절연막을 증착 성형하는 과정에서 증착 단계(S120)의 사이사이에 모듈레이션 단계(S130)를 거치는 막처리(film treatment)를 통하여, 절연막의 조직이 보다 치밀해지고 견고해짐으로써, 절연막(Li)의 두께를 종래에 비하여 보다 더 얇게 형성하더라도, 구리 등의 금속층이 확산되는 것을 보다 신뢰성있게 차단할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. Thus, the insulating film Li is made more dense and firm by the film treatment through the modulation step S130 during the deposition step S120 in the process of vapor-depositing the insulating film, It is possible to more reliably shield the diffusion of the metal layer such as copper even when the thickness of the metal layer is made thinner than the conventional one.
또한, 모듈레이션 단계(S130)에서는 질소 가스(N2)가 모듈레이션 가스로 공급될 수 있는데, 이를 통해 젖음 에칭(wet etching)에 대한 저항 능력을 보다 향상시킬 수 있는 효과도 얻을 수 있다. 또한, 모듈레이션 단계(S130)에서 모듈레이션 가스로 암모니아 가스(NH3)가 공급될 수 있는 데, 이를 통해 전류의 통전을 보다 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 모듈레이션 단계(S130)에서 모듈레이션 가스로 산소(O2)가 공급될 수 있는 데, 이를 통해 열전도 계수를 보다 낮추면서 반사 특성(Reflex index)를 보다 낮추는 효과를 얻을 수 있다. In addition, in the modulation step S130, nitrogen gas N2 can be supplied as a modulation gas, thereby further improving resistance to wet etching. Further, in the modulation step (S130), ammonia gas (NH3) can be supplied as the modulation gas, whereby the effect of further suppressing the current flow can be obtained. In addition, in the modulation step S130, oxygen (O2) can be supplied as the modulation gas, and the effect of lowering the reflection index while lowering the thermal conductivity coefficient can be obtained.
단계 4: 전술한 단계 2와 단계 3은 기판의 금속층(Le) 상에 증착되는 절연막(Li)이 정해진 설정 두께에 도달할 때까지 반복된다. 예를 들어, 증착 단계(S120)에서 증착되는 절연막(Li)의 제1두께가 전체 설정 두께의 1/10인 경우에는, 단계 2와 단계 3은 10회 반복하여 행해진다. Step 4 : Steps 2 and 3 described above are repeated until the insulating film Li deposited on the metal layer Le of the substrate reaches a predetermined set thickness. For example, when the first thickness of the insulating film Li deposited in the deposition step S120 is 1/10 of the total set thickness, steps 2 and 3 are repeated ten times.
그 다음, 금속층(Le) 상에 정해진 설정 두께만큼 절연막이 성막되면, 전극(140)을 통해 펄스 전원을 인가하던 것을 중단시키고, 반응성이 낮은 질소 가스(N2) 등을 퍼지 가스로 공급하여 공정 챔버(110)의 내부를 환기시키고 성막된 절연막을 안정화시킨다. Then, when an insulation film is formed on the metal layer Le by a predetermined thickness, application of pulse power through the
상기와 같이 본 발명에 따라 십수회의 PECVD 증착 단계(S120)와 모듈레이션 단계(S130)를 반복하여 절연막을 성막한 경우의 단면 확대 사진이 도6b에 도시되어 있고, 종래에 1회의 PECVD 증착 단계에 의하여 절연막을 성막한 경우의 단면 확대 사진이 도6a에 도시되어 있다. 6B shows an enlarged cross-sectional view of an insulating film formed by repeating the PECVD deposition step S120 and the modulation step S130 for a predetermined number of times according to the present invention. The conventional PECVD deposition step An enlarged cross-sectional view of the insulating film is shown in Fig. 6A.
도6b에서는 PECVD 증착단계의 사이에 모듈레이션 단계(S130)를 행함에 따라, 반복 증착된 CVD 절연막의 사이에 모듈레이션에 의한 층이 형성된다는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 모듈레이션 단계에 의해 절연막의 조직을 보다 치밀하게 형성함으로써, 도6a에서 증착된 절연막에 비하여 1/2 이하의 두께 만큼만 절연막을 형성하더라도, 구리 금속층의 높은 확산 특성을 신뢰성있게 차단하는 효과가 얻어진다. In FIG. 6B, by performing the modulation step (S130) during the PECVD deposition step, it can be confirmed that a layer by modulation is formed between the repeatedly deposited CVD insulating films. By forming the insulating film more densely by the modulation step as described above, even if an insulating film is formed only to a thickness of 1/2 or less of the insulating film deposited in FIG. 6A, the effect of reliably shielding the high diffusion characteristic of the copper metal layer is obtained .
상기와 같은 본 발명의 절연막의 형성 방법에 따른 구리의 확산 특성을 실험한 결과가 도7의 그래프에 도시되어 있다. The results of experiments on the diffusion characteristics of copper according to the insulating film forming method of the present invention are shown in the graph of FIG.
도7의 그래프 세로축의 'CW'는 연속 전원을 인가하여 종래에 1회의 증착 공정에 의하여 300Å의 두께로 절연층을 도6a에 도시된 바와 같이 형성한 것이고, 세로축의 'condition 1'은 'CW'와 달리 13.56MHz, 50%의 시간 비율(duty ratio)인 펄스 전원을 인가하여 1회의 증착 공정에 의해 300Å의 두께로 절연층을 형성한 것이고, 세로축의 'condition 2'는 13.56MHz, 50%의 시간 비율(duty ratio)인 펄스 전원을 인가하여 10회의 증착 공정에 의해 300Å의 두께로 절연층을 형성한 것이고, 세로축의 'condition 3'은 13.56MHz, 50%의 시간 비율(duty ratio)인 펄스 전원을 인가하여 도6b에 도시된 바와 같이 20회의 증착 공정에 의해 300Å의 두께로 절연층을 형성한 것이고, 세로축의 'condition 4'는 13.56MHz, 50%의 시간 비율(duty ratio)인 펄스 전원을 인가하여 30회의 증착 공정에 의해 300Å의 두께로 절연층을 형성한 것이다. 7, 'CW' in the vertical axis of FIG. 7 is formed by applying a continuous power source to form an insulating layer with a thickness of 300 ANGSTROM by a single deposition process as shown in FIG. 6A, and 'condition 1' 'Condition 2' of the vertical axis is 13.56 MHz, 50% of the pulse width is 50%, and the pulse width is 50% , And the condition 3 'of the vertical axis is a duty ratio of 13.56 MHz and 50%, which is the ratio of the duty ratio As shown in FIG. 6B, the insulating layer is formed to a thickness of 300 ANGSTROM by 20 deposition processes, and 'condition 4' of the vertical axis is a pulse having a duty ratio of 13.56 MHz and 50% And the insulating layer is formed to a thickness of 300 ANGSTROM by a 30-time deposition process It will soundness.
그리고, 도7의 그래프 가로축의 주황색(Diff)은 구리의 확산깊이를 나타낸 것이고, 도7의 그래프 가로축의 파란색(Barrier)은 구리가 확산되지 아니한 깊이를 나타낸 것이다. The yellow (Diff) on the horizontal axis of the graph in FIG. 7 represents the diffusion depth of copper, and the blue on the horizontal axis of the graph in FIG. 7 represents the depth where copper is not diffused.
도7의 측정 결과를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 동일한 구리 금속층 상에 연속 전원을 인가하여 절연층을 성막한 경우에는 300Å의 모든 두께에 걸쳐 구리가 확산되어 절연 성능을 얻을 수 없었지만, 펄스 전원을 인가하여 절연층을 성막한 경우(condition 1)에는 300Å의 두께 중에 161Å의 두께만큼 구리가 확산되는 것을 확인할 수 있었고, 모듈레이션 단계를 10회 이상 거친 경우(condition 2, 3, 4)에는 300Å의 두께 중에 90Å 이하의 두께만큼 구리가 확산되므로, 종래에 비하여 1/3 이하로 절연막의 두께를 줄이더라도 신뢰성있는 절연 효과를 얻을 수 있다는 것을 실험적으로 검증되었다. As can be seen from the measurement results of FIG. 7, when an insulating layer was formed by applying a continuous power source to the same copper metal layer, copper did not diffuse over the entire thickness of 300 ANGSTROM, (Condition 1), it was confirmed that the copper was diffused in a thickness of 300 Å by 161 Å. In the case where the modulation step was performed 10 times or more (conditions 2, 3 and 4) It is experimentally proved that a reliable insulating effect can be obtained even if the thickness of the insulating film is reduced to 1/3 or less as compared with the conventional one.
더욱이, 본 발명은, 수 Å 이하 스케일의 원자 단위로 증착되는 ALD 증착 방법과 달리, 수십 내지 수백 Å 스케일로 증착되는 PECVD 증착 방법에 의해 절연막을 증착함에 따라, 증착 단계와 모듈레이션 단계를 반복하더라도 ALD 증착 방법에 비하여 수십배 내지 수백배 이상의 빠른 속도로 성막하는 것이 가능해지면서, 보다 조밀한 조직으로 절연막을 성막할 수 있게 되어 보다 얇은 두께로도 전도층(특히, 구리로 형성된 전도층)의 확산(diffusion)을 신뢰성있게 억제할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Furthermore, the present invention differs from the ALD deposition method in that the ALD process is repeatedly carried out by repeating the deposition process and the modulation process by depositing the insulating film by the PECVD deposition process, which is deposited at a scale of several tens to several hundreds of angles, It is possible to form an insulating film with a denser structure, and it is possible to form an insulating film even at a thinner thickness by using a diffusion of a conductive layer (in particular, a diffusion layer formed of copper) ) Can be reliably suppressed.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
100: 기판 처리 장치
110: 공정 챔버
120: 서셉터
130: 샤워 헤드
140: 전극
150: 제어부100: substrate processing apparatus 110: process chamber
120: susceptor 130: shower head
140: electrode 150:
Claims (20)
금속층이 형성된 기판을 공정 챔버에 위치시킨 상태로, 상기 공정 챔버의 내부에 소스(source) 가스를 공급하면서 플라즈마를 발생시켜 상기 금속층의 상측에 상기 설정 두께의 일부인 제1두께만큼 절연막을 증착하는 증착단계와;
상기 공정 챔버에 상기 소스 가스의 공급을 중단하고 플라즈마의 발생을 지속시키는 모듈레이션 단계를; 포함하되,
상기 설정 두께에 도달할 때까지 상기 증착단계와 상기 모듈레이션 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
A substrate processing method for depositing an insulating film having a predetermined thickness on a substrate,
A plasma is generated while a source gas is supplied to the inside of the process chamber while a substrate on which a metal layer is formed is placed in a process chamber to deposit a first thickness of the insulating film on the upper side of the metal layer, ;
A modulation step of stopping the supply of the source gas to the process chamber and continuing the generation of the plasma; Including,
And repeating the deposition step and the modulation step until the set thickness is reached.
상기 플라즈마는 펄스 전원에 의해 발생되는 플라즈마인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the plasma is a plasma generated by a pulsed power supply.
상기 펄스 전원은 1주기 동안에 전원이 인가되는 시간 비율(duty ratio)이 1% 내지 50%인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the pulse power source has a duty ratio of 1% to 50% at which power is applied during one cycle.
상기 증착 단계와 상기 모듈레이션 단계를 반복하여 상기 절연막이 상기 설정 두께에 도달하면, 상기 공정 챔버 내부를 퍼지시키는 퍼지 단계를;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
The method according to claim 1,
Repeating the deposition step and the modulation step to purge the inside of the process chamber when the insulating film reaches the set thickness;
Further comprising the steps of:
상기 증착 단계와 상기 모듈레이션 단계의 반복은 2회 내지 30회로 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the deposition step and the modulation step are repeated two to 30 times.
상기 공정 챔버 내의 온도는 200℃ 내지 600℃, 펄스 전원의 전원 주파수는 13.56MHz 내지 27.12MHz, 전원 출력은 100W ~ 1000W인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the temperature in the process chamber is 200 to 600 占 폚, the power source frequency of the pulse power source is 13.56 MHz to 27.12 MHz, and the power output is 100 W to 1000 W.
상기 금속층은 구리층인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the metal layer is a copper layer.
상기 절연막은 SiN 막, SiCN 막 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the insulating film comprises any one of a SiN film and a SiCN film.
상기 절연막은 단일막인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the insulating film is a single film.
상기 절연막이 SiN인 경우에는 상기 소스 가스는 SiH4이고, 상기 반응 가스는 N2, HH3 중 어느 하나이며, 상기 반응 가스와 상기 소스 가스가 함께 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the source gas is SiH4 when the insulating film is SiN, and the reactant gas is N2 or HH3, and the reaction gas and the source gas are supplied together.
상기 모듈레이션 단계에서는 모듈레이션 가스로서 N2, NH3 중 어느 하나 이상의 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein at least one of N2 and NH3 is supplied as a modulation gas in the modulating step.
상기 절연막이 SiCN인 경우에는 상기 소스 가스는 DEMS이고, 상기 반응 가스는 N2, HH3 중 어느 하나 이상이며, He의 캐리어 가스가 상기 소스 가스와 함께 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein when the insulating film is SiCN, the source gas is DEMS, the reaction gas is at least one of N2 and HH3, and a carrier gas of He is supplied together with the source gas.
상기 모듈레이션 단계는 모듈레이션 가스로서 N2, NH3, O2 중 어느 하나 이상의 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein at least one of N2, NH3, and O2 is supplied as a modulation gas in the modulating step.
금속층이 형성된 기판을 외부와 격리된 내부 공간에 수용하는 공정 챔버와;
상기 기판이 상기 공정 챔버에 위치한 상태에서 상기 공정 챔버 내부에 소스(source) 가스를 포함하는 공정 가스를 공급하는 가스 공급부와;
상기 공정 챔버에 전원을 인가하여 상기 공정 챔버 내부에서 플라즈마를 발생시키는 전극과;
상기 전극이 상기 공정 챔버 내에 위치시킨 상태로 소스(source) 가스를 공급하면서 플라즈마를 발생시켜 상기 금속층의 상측에 상기 설정 두께의 일부인 제1두께만큼 절연막을 증착하는 증착 단계와, 상기 공정 챔버에 상기 소스 가스의 공급을 중단하고 플라즈마의 발생을 지속시키는 모듈레이션 단계를 적어도 2회이상 반복하도록 제어하는 제어부를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
1. A substrate processing apparatus for depositing an insulating film having a predetermined thickness on a substrate,
A process chamber for accommodating the substrate on which the metal layer is formed in an inner space isolated from the outside;
A gas supply unit for supplying a process gas containing a source gas into the process chamber while the substrate is positioned in the process chamber;
An electrode for generating plasma in the process chamber by applying power to the process chamber;
Generating a plasma by supplying a source gas while the electrode is positioned in the process chamber and depositing an insulating film by a first thickness which is a part of the set thickness on the metal layer; A control unit for controlling to repeat the modulation step of stopping the supply of the source gas and continuing the generation of the plasma at least twice;
Wherein the substrate processing apparatus comprises:
상기 전극에 인가되는 전원은 펄스 전원인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the power source applied to the electrode is a pulse power source.
상기 펄스 전원은 1주기 동안에 전원이 인가되는 시간 비율(duty ratio)이 1% 내지 50%인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
16. The method of claim 15,
Wherein the pulse power source has a duty ratio of 1% to 50% at which power is supplied for one cycle.
상기 제어부는, 상기 증착 단계와 상기 모듈레이션 단계를 반복하여 상기 절연막이 상기 설정 두께에 도달하면, 상기 공정 챔버 내부를 퍼지시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the control unit repeats the deposition step and the modulation step to purge the inside of the process chamber when the insulating film reaches the set thickness.
상기 제어부는, 상기 증착 단계와 상기 모듈레이션 단계의 반복은 2회 내지 30회 행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the controller repeats the deposition step and the modulation step twice to 30 times.
상기 절연막은 SiN 막, SiCN 막 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the insulating film is at least one of a SiN film and a SiCN film.
상기 모듈레이션 단계에서 상기 공정 챔버에 공급되는 모듈레이션 가스는 N2, NH3, O2 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the modulation gas supplied to the process chamber in the modulating step is at least one of N2, NH3, and O2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160013832A KR20170092760A (en) | 2016-02-04 | 2016-02-04 | Apparatus and method of treating substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160013832A KR20170092760A (en) | 2016-02-04 | 2016-02-04 | Apparatus and method of treating substrate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170092760A true KR20170092760A (en) | 2017-08-14 |
Family
ID=60142256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160013832A KR20170092760A (en) | 2016-02-04 | 2016-02-04 | Apparatus and method of treating substrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20170092760A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019060069A1 (en) * | 2017-09-21 | 2019-03-28 | Applied Materials, Inc. | High aspect ratio deposition |
-
2016
- 2016-02-04 KR KR1020160013832A patent/KR20170092760A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019060069A1 (en) * | 2017-09-21 | 2019-03-28 | Applied Materials, Inc. | High aspect ratio deposition |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6782320B2 (en) | Substrate processing method | |
| US11643724B2 (en) | Method of forming structures using a neutral beam | |
| US20230112490A1 (en) | Method for depositing silicon oxide film having improved quality by peald using bis(diethylamino)silane | |
| US20210118667A1 (en) | Method of topology-selective film formation of silicon oxide | |
| US10529554B2 (en) | Method for forming silicon nitride film selectively on sidewalls or flat surfaces of trenches | |
| US9909214B2 (en) | Method for depositing dielectric film in trenches by PEALD | |
| US7968437B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and substrate processing apparatus | |
| US20120058282A1 (en) | Method of Forming Conformal Film Having Si-N Bonds on High-Aspect Ratio Pattern | |
| JP4540742B2 (en) | Atomic layer growth apparatus and thin film forming method | |
| KR19980087249A (en) | Silicon oxide film, method for forming the same, and forming apparatus | |
| JP4426642B2 (en) | Atomic layer growth apparatus and atomic layer growth method | |
| KR20100132779A (en) | Method for manufacturing thin film and apparatus for the same | |
| KR20140019803A (en) | Film forming method | |
| US11887811B2 (en) | Semiconductor processing chambers for deposition and etch | |
| KR100653994B1 (en) | Method for fabricating interlayer of dielectric in semiconductor device | |
| JP2009191311A (en) | Atomic layer deposition apparatus | |
| US20230343552A1 (en) | Semiconductor processing chambers and methods for deposition and etch | |
| KR20170092760A (en) | Apparatus and method of treating substrate | |
| KR20190102275A (en) | Nitride film formation method | |
| KR20160062487A (en) | Method of fabricating thin film using plasma enhanced atomic layer deposition | |
| KR101942819B1 (en) | Method for forming thin film | |
| US20210050186A1 (en) | Peald titanium nitride with direct microwave plasma | |
| JP2005179744A (en) | Catalyst cvd apparatus and catalyst cvd method | |
| JP2008235397A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| CN118291946B (en) | Thin film deposition method capable of improving deep hole filling uniformity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |