KR20180059609A - Apparatus For Depositing Thin Film, System Having The Same And Method of Depositing The Thin Film - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a technique for a thin film deposition apparatus, a substrate processing system including the same, and a thin film deposition method. The thin film deposition method according to an embodiment of the present invention includes the steps of forming a first amorphous silicon thin film on a semiconductor substrate by using a process gas activated from first plasma; and forming a second amorphous silicon thin film on the upper side of the first amorphous silicon thin film by using a process gas activated from second plasma. The first plasma is a very high frequency (VHF) power source with a center frequency band of 20 to 70 MHz, and the second plasma is a high frequency (HF) power source with a center frequency band of 10 to 20 MHz. Accordingly, the present invention can improve etching and deposition characteristics.

Description

박막 증착 장치, 이를 포함하는 기판 처리 시스템 및 박막 증착 방법{Apparatus For Depositing Thin Film, System Having The Same And Method of Depositing The Thin Film}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film deposition apparatus, a substrate processing system including the same,

본 발명은 박막 증착 장치, 이를 포함하는 기판 처리 시스템 및 박막 증착 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플라즈마 증착 방식을 이용한 박막 증착 장치, 이를 포함하는 기판 처리 시스템 및 박막 증착 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film deposition apparatus, a substrate processing system including the same, and a thin film deposition method, and more particularly, to a thin film deposition apparatus using a plasma deposition system, a substrate processing system including the same, and a thin film deposition method.

집적화된 반도체 소자를 제조하는 데 있어서 패턴의 미세화가 필수적이다. 반도체 소자의 미세 패턴을 형성하기 위한 마스크로서, 피식각층에 대해 내식각성(식각 선택비)을 갖는 물질로 하드 마스크를 형성하여, 패터닝 공정을 실시하고 있다. 피식각층의 패턴 균일도 및 패턴 형태를 확보할 수 있도록, 상기 하드 마스크는 상기한 내식각성 외에, 표면 거칠기 특성 및 피식각층과의 접착 특성 등이 확보되어야 한다. It is essential to miniaturize the pattern in manufacturing an integrated semiconductor device. As a mask for forming a fine pattern of a semiconductor element, a hard mask is formed from a material having corrosion resistance (etching selectivity) against the etching layer, and a patterning process is performed. In order to ensure the pattern uniformity and the pattern shape of the etching layer, the hard mask should have the surface roughness characteristics and adhesion characteristics with the etching layer in addition to the corrosion resistance.

현재 하드 마스크는 피식각층과 식각 선택비가 큰 물질이 이용되고 있으며, 피식각층과 최적의 식각 선택비를 확보하기 위하여, 예를 들어, HF(high frequency)에 해당하는 RF(radio frequency) 전원을 이용하는 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방식으로 형성되고 있다. The present hard mask uses a material having a large etching selectivity ratio and an etching selectivity ratio. In order to secure an optimum etch selectivity with the etching layer, for example, an RF (radio frequency) power source corresponding to HF And is formed by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method.

그런데, RF 전원을 이용한 PECVD 방식으로 증착되는 하드 마스크는 수소기의 발생이 증대되어, 하부의 피식각층에 대해 압축 응력(compress stress)을 가질 수 있다. 수소기 발생 및 압축 응력 특성으로 인해, 피식각층과 하드 마스크간의 접착 특성을 확보하기 어려울 뿐만 아니라, 표면 거칠기 특성 역시 열악해지고, 증착 속도 역시 느려지는 문제점이 있다. However, the hard mask deposited by the PECVD method using the RF power source has an increased generation of hydrogen groups and can have a compress stress on the lower etching layer. Due to the hydrogen generation and compressive stress characteristics, it is difficult to ensure adhesion characteristics between the etching layer and the hard mask, and also the surface roughness characteristics are poor and the deposition rate is also slowed down.

본 발명은 식각 특성 및 증착 특성이 개선된 하드 마스크용 박막을 증착하기 위한 방법, 장치 및 기판 처리 시스템을 제공하는 것이다. The present invention provides a method, an apparatus, and a substrate processing system for depositing a thin film for a hard mask having improved etching properties and deposition characteristics.

본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법은 반도체 기판상에 비정질 실리콘막을 형성하는 방법으로서, 상기 반도체 기판상 제 1 플라즈마로부터 활성화된 공정 가스를 이용하여 제 1 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계, 및 상기 제 1 비정질 실리콘 박막 상부에 제 2 플라즈마로부터 활성화된 공정 가스를 이용하여 제 2 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 제 1 플라즈마는 중심 주파수 대역이 20 내지 70MHz인 VHF(very high frequency) 전원이고, 상기 제 2 플라즈마는 중심 주파수 대역이 10 내지 20MHz인 HF(high frequency) 전원이다. A thin film deposition method according to an embodiment of the present invention is a method of forming an amorphous silicon film on a semiconductor substrate, the method comprising: forming a first amorphous silicon thin film using a process gas activated from a first plasma on the semiconductor substrate; And forming a second amorphous silicon thin film on the first amorphous silicon thin film using a process gas activated from a second plasma. In this case, the first plasma is a VHF (very high frequency) power source having a center frequency band of 20 to 70 MHz, and the second plasma is a HF (high frequency) power source having a center frequency band of 10 to 20 MHz.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반도체 기판 상에 제 1 플라즈마를 이용하여 제 1 비정질 실리콘막을 형성한 후, 상기 제 1 비정질 실리콘막 상에 제 2 플라즈마를 이용하여 제 2 비정질 실리콘막을 형성하는 박막 처리 장치로서, 내부에 플라즈마를 발생시켜 반도체 기판을 처리하는 챔버, 상기 챔버 내부로 공정 가스를 분사하는 가스 공급 장치, 상기 가스 공급 장치와 대향하도록 설치되고 상부에 기판이 안착되는 기판 지지 장치, 및 상기 가스 공급 장치에 연결되어, 상기 챔버내에 상기 제 1 및 제 2 플라즈마를 발생시키기 위하여, 중심 주파수 대역이 20 내지 70 MHz인 VHF 전원을 공급하는 VHF 전원 공급부와, 중심 주파수 대역이 10 내지 20 MHz인 HF 전원 공급부와, 중심 주파수 대역이 300 내지 600KHz인 LF 전원 공급부를 포함하는 플라즈마 전원 공급부를 포함한다. 상기 제 1 비정질 실리콘막 형성 시, 상기 챔버내에 상기 제 1 플라즈마를 발생시키도록 상기 VHF 전원 공급부의 VHF 전원을 인가하도록 구성되는 컨트롤러를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a first amorphous silicon film is formed on a semiconductor substrate using a first plasma, and a second amorphous silicon film is formed on the first amorphous silicon film using a second plasma A gas supply device for injecting a process gas into the chamber; a substrate supporter installed so as to face the gas supply device and on which a substrate is mounted; And a VHF power supply connected to the gas supply device for supplying a VHF power supply having a center frequency band of 20 to 70 MHz to generate the first and second plasma in the chamber, 20 MHz, and an LF power supply portion having a center frequency band of 300 to 600 KHz, It includes. And a controller configured to apply the VHF power supply of the VHF power supply unit to generate the first plasma in the chamber when the first amorphous silicon film is formed.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반도체 기판 상에 제 1 플라즈마를 이용하여 제 1 비정질 실리콘막을 형성한 후, 상기 제 1 비정질 실리콘막 상에 제 2 플라즈마를 이용하여 제 2 비정질 실리콘막을 형성하기 위한 기판 처리 시스템으로서, 상기 반도체 기판상에 VHF 전원 공급부로부터 발생된 VHF 전원에 의해 형성된 제 1 플라즈마를 이용하여 상기 제 1 비정질 실리콘막을 형성하는 제 1 박막 증착 장치, 상기 제 1 비정질 실리콘막 상에 HF 전원 공급부로부터 발생된 HF 전원에 의해 형성된 제 2 플라즈마를 이용하여 상기 제 2 비정질 실리콘막을 형성하는 제 2 박막 증착 장치, 및 상기 제 1 박막 증착 장치 및 상기 제 2 박막 증착 장치를 상호 연결하는 반송 챔버를 포함한다. 상기 제 1 플라즈마는 중심 주파수 대역이 20 내지 70MHz인 VHF 전원의 인가에 의해 발생되며, 상기 제 2 플라즈마는 중심 주파수 대역이 10 내지 20MHz인 HF 전원의 인가에 의해 발생된다. According to another embodiment of the present invention, a first amorphous silicon film is formed on a semiconductor substrate using a first plasma, and a second amorphous silicon film is formed on the first amorphous silicon film using a second plasma A first thin film deposition apparatus for forming the first amorphous silicon film by using a first plasma formed by a VHF power supply generated from a VHF power supply unit on the semiconductor substrate; A second thin film deposition apparatus for forming the second amorphous silicon film by using a second plasma formed by an HF power source generated from an HF power supply unit and a second thin film deposition apparatus for interconnecting the first thin film deposition apparatus and the second thin film deposition apparatus And a transport chamber. The first plasma is generated by application of a VHF power source having a center frequency band of 20 to 70 MHz, and the second plasma is generated by application of an HF power source having a center frequency band of 10 to 20 MHz.

본 발명에 따르면, 하드 마스크에 적용될 수 있는 박막층은, VHF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 형성된 씨드층 및 상기 씨드층을 베이스로 하여 형성되되, HF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 형성된 메인 박막층으로 구성될 수 있다. According to the present invention, the thin film layer that can be applied to the hard mask may be composed of a seed layer formed using a VHF plasma power source and a main thin film layer formed using the seed layer as a base and formed using an HF plasma power source .

VHF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 형성된 씨드층을 기반으로 메인 박막층이 형성되기 때문에, 표면 거칠기 특성 및 응력으로 인한 문제를 개선할 수 있으며, 증착률 및 식각률을 동시에 만족할 수 있다. Since the main thin film layer is formed based on the seed layer formed by using the VHF plasma power source, the problems due to the surface roughness characteristics and the stress can be improved, and the deposition rate and the etching rate can be satisfied at the same time.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 박막 증착 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 도 7에 따른 박막을 증착하기 위한 박막 증착 장치를 나타낸 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 도 8에 따른 박막을 증착하기 위한 기판 처리 시스템을 나타낸 블록이다.
FIG. 1 and FIG. 2 are sectional views of respective processes for explaining a thin film deposition method according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 to 7 are cross-sectional views for explaining a thin film deposition method according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view illustrating a thin film deposition apparatus for depositing the thin film according to FIG.
9 to 11 are block diagrams showing a substrate processing system for depositing the thin film according to Fig.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. The dimensions and relative sizes of layers and regions in the figures may be exaggerated for clarity of illustration. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

도 1을 참조하면, 반도체 기판(100) 상부에 피식각층(110)을 형성한다. 피식각층(110) 상부에 하드 마스크를 형성하기 위한 씨드층(120)을 형성한다. 씨드층(120)은 스트레스 특성, 표면 거칠기 특성 및 증착 특성을 고려하여, 예를 들어, 중심 주파수 대역이 20 내지 70MHz인 VHF(very high frequency) 파워를 제공하는 전원(이하, VHF 전원), 바람직하게는 27.12MHz의 중심 주파수를 갖는 플라즈마 전원 소스로 이용하여 형성될 수 있다. 본 실시예에서 씨드층(120)은 비정질 실리콘일 수 있다. 본 실시예와 같이, 씨드층(120)으로서 비정질 실리콘막을 형성하는 경우, 소스 가스 및 반응 가스로서, SiH4 가스 및 Ar 가스가 공급될 수 있다. Referring to FIG. 1, a crystallization layer 110 is formed on a semiconductor substrate 100. A seed layer 120 for forming a hard mask is formed on the etching layer 110. The seed layer 120 may be a power supply (hereinafter referred to as a VHF power supply) that provides VHF (very high frequency) power having a center frequency band of 20 to 70 MHz, for example, in consideration of stress characteristics, surface roughness characteristics, May be used as a plasma power source having a center frequency of 27.12 MHz. In this embodiment, the seed layer 120 may be amorphous silicon. When an amorphous silicon film is formed as the seed layer 120 as in the present embodiment, SiH4 gas and Ar gas may be supplied as a source gas and a reactive gas.

도 2를 참조하면, 상기 씨드층(120)을 베이스로 하여, 상기 씨드층(120) 상부에 메인 박막층(130)을 형성한다. 예를 들어, 메인 박막층(130) 형성 공정은 씨드층(120)의 형성 공정과 동일 챔버에서 인 시튜(in situ)로 진행될 수 있다. 메인 박막층(130)은 씨드층(120)과 동일 물질 및 동일 결정 상태를 가질 수 있다. 즉, 메인 박막층(130)은 상기 씨드층(120)과 마찬가지로 비정질 실리콘막일 수 있다. 이하, 제 1 비정질 실리콘막은 씨드층(120)으로 해석될 수 있고, 그 상부에 형성되는 제 2 비정질 실리콘막은 메인 박막층(130)으로 해석될 것이다. 이와 같은 메인 박막층(130)은 씨드층(120)에 비해 후막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 씨드층(120)은 메인 박막층(130) 두께의 1 내지 30%의 두께 범위를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 메인 박막층(130)은 피식각층(110)과의 식각률을 고려하여, 중심 주파수 대역이 10 내지 20 MHz인 RF(radio frequency) 전원, 바람직하게는 13.56 MHz 중심 주파수 대역을 갖는 HF(high frequency) 전원 소스를 이용하여 형성된다. 알려진 바와 같이, HF 전원을 플라즈마 전원 소스로서 제공하는 경우, 다른 주파수 대역의 플라즈마 전원 소스를 이용하는 경우보다 이온 에너지가 상대적으로 높다. 이에 따라, 원료 가스의 분해가 상대적으로 활발히 진행되기 때문에, 챔버내에 수소기가 발생 확률이 증대될 수 있다. 이에 따라, HF 전원을 공급받아 형성되는 메인 박막층(130)은 다량의 수소기로 인해 압축 응력을 갖는 형태로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2, a main thin film layer 130 is formed on the seed layer 120 with the seed layer 120 as a base. For example, the main thin film layer 130 may be formed in situ in the same chamber as the seed layer 120. The main thin film layer 130 may have the same material and the same crystal state as the seed layer 120. That is, the main thin film layer 130 may be an amorphous silicon film like the seed layer 120. Hereinafter, the first amorphous silicon film can be interpreted as the seed layer 120, and the second amorphous silicon film formed on the first amorphous silicon film will be interpreted as the main thin film layer 130. The main thin film layer 130 may be formed as a thicker film than the seed layer 120. For example, the seed layer 120 may be formed to have a thickness range of 1 to 30% of the thickness of the main thin film layer 130. The main thin film layer 130 of the present invention may be formed using an RF (radio frequency) power source having a central frequency band of 10 to 20 MHz, preferably a HF having a central frequency band of 13.56 MHz, in consideration of the etch rate with the etching layer 110. [ (high frequency) power source. As is known, when the HF power source is provided as a plasma power source, the ion energy is relatively higher than when a plasma power source of another frequency band is used. As a result, decomposition of the raw material gas is relatively actively promoted, so that the probability of occurrence of a hydrogen group in the chamber can be increased. Accordingly, the main thin film layer 130 formed by supplying HF power can be formed in a form having a compressive stress due to a large amount of hydrogen.

이와 같은 씨드층(120) 및 메인 박막층(130)은 VHF 전원 공급부 및 HF 전원 공급부를 구비하는 박막 증착 장치내에서 인 시튜로 형성될 수 있다. The seed layer 120 and the main thin film layer 130 may be formed in situ in a thin film deposition apparatus having a VHF power supply unit and an HF power supply unit.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 박막 증착 장치(20)는 챔버(200), 컨트롤러(201), 가스 공급 장치(230), 기판 지지 장치(240), 구동부(250), 플라즈마 전원 공급부(260), 매칭 네트워크(270), 필터(280) 및 히터 전원 공급부(290)를 포함할 수 있다.3, the thin film deposition apparatus 20 of the present embodiment includes a chamber 200, a controller 201, a gas supply apparatus 230, a substrate support apparatus 240, a driving unit 250, a plasma A power supply unit 260, a matching network 270, a filter 280, and a heater power supply unit 290.

챔버(200)는 상부가 개방된 본체(210) 및 본체(210)의 상단 외주에 설치되는 탑 리드(220)를 포함할 수 있다. 탑 리드(220)의 내부 공간은 가스 공급 장치(230)에 의해 폐쇄될 수 있다. 아울러, 가스 공급 장치(230)와 탑 리드(220) 사이에는 절연 링(r)이 설치되어, 챔버(200)와 가스 공급 장치(230)가 전기적으로 절연된다. The chamber 200 may include a main body 210 having an open upper part and a top lead 220 installed at an upper end periphery of the main body 210. The inner space of the top lead 220 can be closed by the gas supply device 230. An insulating ring r is provided between the gas supply device 230 and the top lead 220 so that the chamber 200 and the gas supply device 230 are electrically insulated.

챔버(200) 내부 공간은 증착 공정 등 기판(W)에 대한 처리가 이루어지는 공간일 수 있다. 본체(210) 측면의 지정된 위치에는 기판(W)이 반입 및 반출되는 게이트(G)가 마련될 수 있다. 본체(210)의 저면에는 기판 지지 장치(240)의 지지축(244)이 삽입되는 관통공(도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 챔버(200) 내부는 일반적으로 진공 분위기가 조성되어야 하므로, 본체(210)의 지정된 위치, 예를 들어, 본체(210)의 저면에, 챔버(200) 내부 공간에 존재하는 가스의 배출을 위한 배기구(212)가 형성될 수 있다. 배기구(212)는 외부의 펌프(213)와 연결될 수 있다.The space inside the chamber 200 may be a space for processing the substrate W such as a deposition process. At a designated position on the side of the main body 210, a gate G may be provided in which the substrate W is carried in and out. A through hole (not shown) through which the support shaft 244 of the substrate supporting apparatus 240 is inserted may be formed on the bottom surface of the main body 210. The inside of the chamber 200 is generally provided with a vacuum atmosphere so that the exhaust gas for discharging the gas existing in the internal space of the chamber 200 is supplied to the specified position of the main body 210, (Not shown). The exhaust port 212 may be connected to an external pump 213.

가스 공급 장치(230)는 탑 리드(220) 내측에 위치되며, 상기 기판 지지 장치(240)와 대향하도록 설치될 수 있다. 가스 공급 장치(230)는 외부로부터 공급되는 다양한 공정 가스를 가스 라인(232)을 통해 공급받아 챔버(200) 내부로 분사할 수 있다. 가스 공급 장치(230)는 샤워 헤드 타입, 인젝터 타입, 노즐 타입 등 다양한 방식의 가스 공급 장치 중에서 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 공급 장치(230)는 제 1 전극으로 작용할 수 있다.The gas supply device 230 is located inside the top lead 220 and may be installed to face the substrate supporting device 240. The gas supply unit 230 may supply various process gases supplied from the outside through the gas line 232 and inject the gas into the chamber 200. The gas supply device 230 may be selected from various types of gas supply devices such as a shower head type, an injector type, and a nozzle type. In one embodiment, gas supply 230 may act as a first electrode.

기판 지지 장치(240)는 기판 안착부(서셉터, 242) 및 지지축(244)을 포함할 수 있다. 기판 안착부(242)는 상면에 적어도 하나의 기판(W)이 안착되도록 전체적으로 평판 형상을 가지며, 챔버(200) 내부에 탑 리드(220)에 대하여 실질적으로 평행할 수 있다. 지지축(244)은 기판 안착부(242) 후면에 수직 결합되며, 챔버(200) 저부의 상기 관통공을 통해 외부의 구동부(250)와 연결되어, 기판 안착부(242)를 승강 및/또는 회전시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 기판 안착부(242)는 제 2 전극으로 작용할 수 있다.The substrate support apparatus 240 may include a substrate seating portion (susceptor) 242 and a support shaft 244. The substrate seating portion 242 has a generally flat shape so that at least one substrate W is seated on the upper surface thereof and may be substantially parallel to the top lead 220 in the chamber 200. The support shaft 244 is vertically coupled to the rear surface of the substrate seating part 242 and connected to the external driving part 250 through the through hole at the bottom of the chamber 200 to lift and / As shown in FIG. In one embodiment, the substrate seating 242 may act as a second electrode.

또한, 기판 안착부(242)의 내부에는 히터(246)가 구비되어 상부에 안착된 기판(W)의 온도를 조절할 수 있다.In addition, a heater 246 is provided inside the substrate seating part 242 to control the temperature of the substrate W placed on the upper part.

컨트롤러(201)는 박막 증착 장치(20)의 전반적인 동작을 제어하도록 구성된다. 일 실시예에서 컨트롤러(201)는 각 구성부(200~290)의 동작을 제어하며, 박막 증착 공정을 위한 제어 파라미터 등을 설정할 수 있다. 도시하지 않았지만, 컨트롤러(201)는 중앙처리장치, 메모리, 입출력 인터페이스 등을 포함할 수 있다.The controller 201 is configured to control the overall operation of the thin film deposition apparatus 20. In one embodiment, the controller 201 controls the operation of each of the components 200 to 290, and can set control parameters and the like for a thin film deposition process. Although not shown, the controller 201 may include a central processing unit, a memory, an input / output interface, and the like.

플라즈마 전원 공급부(260)는 중심 주파수 대역이 20 내지 70 MHz인 VHF 전원 공급부(261) 및 중심 주파수 대역이 10 내지 20 MHz인 HF 전원 공급부(263)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(201)는 기 설정된 증착 제어 파라미터에 따라 VHF 전원 공급부(261) 및 HF 전원 공급부(263), 그 밖의 플라즈마 전원 공급부를 선택적으로 온/오프할 수 있다.The plasma power supply 260 may include a VHF power supply unit 261 having a center frequency band of 20 to 70 MHz and an HF power supply unit 263 having a central frequency band of 10 to 20 MHz. The controller 201 can selectively turn on and off the VHF power supply unit 261 and the HF power supply unit 263 and other plasma power supply units in accordance with a predetermined deposition control parameter.

예를 들어, 제 2 전극으로서의 기판 안착부(242)에 기판(W)을 안착시키고 챔버(200) 내부를 진공 상태로 만든 후, 공정가스를 주입함과 동시에 플라즈마 전원 공급부(260)를 통해 제 1 전극에 해당하는 가스 공급 장치(230)에 VHF 전원 또는 HF 전원을 인가할 수 있다. 이에 따라, 가스 공급 장치(230)와 기판 안착부(242) 사이에 서로 다른 기능의 플라즈마를 형성할 수 있다.For example, the substrate W is mounted on the substrate mounting part 242 as a second electrode, and the chamber 200 is vacuumed. Then, the process gas is injected into the chamber 200, The VHF power supply or the HF power supply can be applied to the gas supply device 230 corresponding to one electrode. Accordingly, plasma having different functions can be formed between the gas supply device 230 and the substrate seating portion 242. [

매칭 네트워크(270)는 VHF 전원 공급부(261)와 접속되는 제 1 매칭부(271) 및 HF 전원 공급부(263)와 접속되는 제 2 매칭부(273)를 포함할 수 있다. 매칭 네트워크(270)의 제 1 및 제 2 매칭부(271, 273)는 각각 전원 공급부들(261, 263)의 출력 임피던스와 챔버(200) 내의 부하 임피던스를 상호 매칭시켜 고주파 전원들이 챔버(200)로부터 반사됨에 따른 반사 손실을 제거하도록 구성될 수 있다.The matching network 270 may include a first matching unit 271 connected to the VHF power supply unit 261 and a second matching unit 273 connected to the HF power supply unit 263. [ The first and second matching units 271 and 273 of the matching network 270 match the output impedance of the power supply units 261 and 263 with the load impedance of the chamber 200, As shown in FIG.

필터(280)는 플라즈마 전원 공급부(260)를 통해 가스 공급 장치(230)에 고주파 전원이 인가될 때 기판 안착부(242)을 통해 전달되는 고주파를 필터링하여, 고주파 전원이 외부로 방사되지 않도록 한다. 히터 전원 공급부(290)는 히터(246)에 전원을 공급하여 히터(246)가 발열하도록 구성될 수 있다.The filter 280 filters the high frequency power transmitted through the substrate seating part 242 when the high frequency power is applied to the gas supply device 230 through the plasma power supply part 260 so that the high frequency power is not radiated to the outside . The heater power supply unit 290 may be configured to supply power to the heater 246 so that the heater 246 generates heat.

한편, 도 3에는 배기구(212)가 챔버(200)의 저부에 형성된 경우를 예로 들어 도시하였으나, 배기구(212)는 챔버(200)의 측면에 형성될 수도 있다.3 illustrates the case where the exhaust port 212 is formed on the bottom of the chamber 200. However, the exhaust port 212 may be formed on the side surface of the chamber 200. [

본 실시예와 같이, VHF 전원 소스를 이용하여 씨드층(120)에 해당하는 제 1 비정질 실리콘막을 형성하는 경우, VHF 플라즈마 전원 특성에 의해, 씨드층(120)은 인장 응력(tensile stress)을 가질 수 있다. 이에 따라, 본 실시예의 씨드층(120)은 압축 응력을 갖는 메인 박막층(130)의 응력을 상쇄시킬 수 있다.When the first amorphous silicon film corresponding to the seed layer 120 is formed using the VHF power source as in the present embodiment, the seed layer 120 has a tensile stress due to the VHF plasma power supply characteristic . Accordingly, the seed layer 120 of the present embodiment can offset the stress of the main thin film layer 130 having compressive stress.

이에 대해 보다 자세히 설명하면, 플라즈마 전원 소스로서, 20~70MHz 대역의 VHF 플라즈마 전원 소스를 이용하면, 플라즈마 이온 플럭스(ion flux)는 증대되는 반면, 이온 에너지 및 이온 충돌 비율(ion bombardment)은 감소되는 것으로 알려져 있다. 이와 같이, 이온 충동 비율의 감소로 인해서, 원료 가스(예를 들어 SiH4)의 분해율이 감소되어, 원료 가스로부터 분해되는 수소기(H)의 양이 감소된다. 이에 따라, 수소기의 감소에 의해 씨드층(120)은 압축 응력과 반대인 인장 응력을 갖는 형태로 성장될 수 있고, 증착률 역시 증대된다. More specifically, when a VHF plasma power source in the 20 to 70 MHz band is used as the plasma power source, the plasma ion flux is increased while the ion energy and the ion bombardment are reduced . Thus, due to the decrease of the ion impurity ratio, the decomposition rate of the raw material gas (for example, SiH4) is reduced, and the amount of the hydrogen group H decomposed from the raw material gas is reduced. Accordingly, the seed layer 120 can be grown to have a tensile stress opposite to the compressive stress due to the decrease of the hydrogen group, and the deposition rate also increases.

하기 표 1은 플라즈마 전원 소스는 달리 제공하면서, 나머지 조건들을 동일하게 제공하여, 실리콘 물질로 된 씨드층(120)을 형성하는 경우, 수소 발생 비율을 보여준다. Table 1 below shows the rate of hydrogen evolution when the seed layer 120 of silicon material is formed by providing the same remaining conditions while providing the plasma power source differently.

플라즈마 전원 소스 Plasma power source 수소 농도 (atoms/㎠)The hydrogen concentration (atoms / cm2) VHF 전원 소스VHF power source 1.09E+171.09E + 17 HF 전원 소스HF power source 7.54E+167.54E + 16

상기 표 1에 의하면, VHF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 형성된 씨드층의 수소 농도는 HF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 형성된 씨드층의 수소 농도보다 현저히 낮음을 확인할 수 있다. According to Table 1, it can be seen that the hydrogen concentration of the seed layer formed using the VHF plasma power source is significantly lower than the hydrogen concentration of the seed layer formed using the HF plasma power source.

더욱이, 플라즈마 생성을 위하여, VHF 전원 소스를 이용하는 경우, 하기 식과 같이 임피던스(Z)의 리액턴스 성분(X)이 감소되어, 플라즈마 손실을 줄일 수 있다. 이에 따라, 막질의 증착률을 개선시킬 수 있다. Furthermore, when a VHF power source is used for plasma generation, the reactance component X of the impedance Z is reduced as shown in the following equation, thereby reducing the plasma loss. Thus, the deposition rate of the film quality can be improved.

<식><Expression>

Figure pat00001
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하기 표 2는 플라즈마 전원 소스는 달리 제공하면서, 나머지 조건들을 동일하게 제공하여, 실리콘 물질로 된 씨드층(120)을 형성하는 경우 막질 표면 거칠기(roughness) 특성을 비교하여 나타낸 것이다. 보다 상세하게, 표 2는 HF 전원 소스 및 VHF 전원 소스를 이용하여 300Å 두께의 비정질 실리콘 씨드층을 형성한 경우, 표면 거칠기를 측정한 결과이다. Table 2 below provides a comparison of the film quality surface roughness characteristics when the seed layer 120 made of a silicon material is formed by providing the same conditions as the other conditions while providing the plasma power source differently. More specifically, Table 2 shows the result of measuring the surface roughness when a 300 Å thick amorphous silicon seed layer is formed using the HF power source and the VHF power source.

HF 플라즈마 전원HF plasma power VHF 플라즈마 전원VHF plasma power 표면 거칠기(Ra)Surface roughness (Ra) 5.5Å5.5 Å 1.7Å1.7 Å

HF 플라즈마 전원 소스를 이용하여, 비정질 실리콘 씨드층을 형성하는 경우, 상기 비정질 실리콘 씨드층 표면의 최저 두께과 최고 두께의 차의 평균은 약 5.5Å으로 측정되었다.When an amorphous silicon seed layer was formed using an HF plasma power source, the average of the difference between the minimum thickness and the maximum thickness on the surface of the amorphous silicon seed layer was measured to be about 5.5 Å.

반면, VHF 플라즈마 전원 소스를 이용하여, 비정질 실리콘 씨드층을 형성하는 경우, 상기 비정질 실리콘 씨드층 표면의 최저 두께와 최고 두께간의 차의 평균은 1.7Å로 측정되었다. On the other hand, when forming the amorphous silicon seed layer using a VHF plasma power source, the average of the difference between the minimum thickness and the maximum thickness of the amorphous silicon seed layer surface was measured to be 1.7 Å.

상기 검출 결과로부터, VHF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 막질을 형성하였을 때, HF 플라즈마 전원 소스를 이용하는 경우 보다 표면 거칠기 특성이 우수함을 알 수 있다. From the above detection results, it can be seen that when the film quality is formed by using the VHF plasma power source, the surface roughness characteristic is superior to the case of using the HF plasma power source.

이와 같이 표면 거칠기가 개선된 비정질 실리콘 씨드층(120)을 형성한 후, 상기 씨드층(120)을 기반으로 메인 박막층(130)을 형성하므로써, 메인 박막층(130)의 표면 거칠기 특성 역시 개선되고, 증착 균일도(uniformity)가 개선된다. The surface roughness of the main thin film layer 130 is also improved by forming the main thin film layer 130 based on the seed layer 120 after forming the amorphous silicon seed layer 120 having improved surface roughness, The deposition uniformity is improved.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, HF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 메인 박막층(130)을 형성한 후, 상기 메인 박막층(130) 상부에 표면 모폴로지(morphology) 특성을 보상할 수 있도록, 표면 보호층(140)을 더 형성할 수 있다. 표면 보호층(140)은 메인 박막층(130)을 씨드로 하여 형성되는 비정질 실리콘막일 수 있다. 씨드층(120)과 같이 VHF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 증착될 수 있다. 이와 같은 표면 보호층(140)은 상기 씨드층(120) 및 상기 메인 박막층(130)과 모두 동일 챔버내에서 인시튜로 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, VHF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 표면 보호층(140)을 형성하기 때문에, 표면 거칠기 특성을 추가적으로 개선할 수 있다. 4, after the main thin film layer 130 is formed using the HF plasma power source, a surface protective layer 130 is formed on the main thin film layer 130 to compensate for surface morphology characteristics, (140) can be further formed. The surface protective layer 140 may be an amorphous silicon film formed by using the main thin film layer 130 as a seed. And may be deposited using a VHF plasma power source, such as seed layer 120. The surface protective layer 140 may be formed in situ in the same chamber as both the seed layer 120 and the main thin film layer 130. As described above, since the surface protective layer 140 is formed using the VHF plasma power source, the surface roughness characteristics can be further improved.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 하드 마스크로 이용될 박막층 전체를 VHF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 형성할 수 있다. 보다 상세하게, 씨드층(120) 및 메인 박막층(130) 모두를 VHF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 증착할 수 있다. Further, as shown in FIG. 5, the whole thin film layer to be used as a hard mask can be formed by using a VHF plasma power source. In more detail, both the seed layer 120 and the main thin film layer 130 can be deposited using a VHF plasma power source.

상술한 바와 같이, VHF 플라즈마 전원을 이용하는 경우, 플라즈마 증착 공정시, 수소기 발생률이 감소되어, 실리콘층의 증착률을 개선할 수 있으며, 압축 응력으로 인한 문제를 방지할 수 있다. As described above, in the case of using a VHF plasma power source, the hydrogen generation rate is reduced during the plasma deposition process, and the deposition rate of the silicon layer can be improved and the problem caused by the compressive stress can be prevented.

도 6에 도시된 바와 같이, 하드 마스크용 박막층은 VHF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 형성된 제 1 레이어(120a) 및 HF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 형성된 제 2 레이어(130b)가 복수 회 교대로 적층되어, 구성될 수 있다. 상기 제 1 레이어(120a) 및 제 2 레이어(130a)의 교대 증착에 의해, HF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 형성된 제 2 레이어(130a)의 압축 응력은, 그것의 상하에 형성되는 제 1 레이어(120a)의 인장 응력에 의해 상호 보상될 수 있다. 예를 들어, 제 1 레이어(120a)는 제 2 레이어(130a)보다 박막으로 형성될 수 있다. 6, the first layer 120a formed using the VHF plasma power source and the second layer 130b formed using the HF plasma power source are alternately stacked a plurality of times, Lt; / RTI &gt; The compressive stress of the second layer 130a formed by the alternate deposition of the first layer 120a and the second layer 130a by using the HF plasma power source causes the compressive stress of the first layer 120a Can be mutually compensated for by the tensile stress of the test piece. For example, the first layer 120a may be thinner than the second layer 130a.

도 7에 도시된 바와 같이, 도 1의 씨드층(120) 형성 전에, 피식각층 표면을 전처리할 수 있다. 상기 전처리 공정은 중심 주파수가 300KHz 내지 600KHz에 해당하는 LF(low frequency) 플라즈마 전원 소스를 이용하여 진행될 수 있다. LF 플라즈마 전원 소스를 이용한 전처리 공정은 피식각층(110) 표면에 잔류할 수 있는 수소기를 제거하기 위하여 진행될 수 있으며, 상기 전처리 공정에 의해 상기 피식각층(110) 표면에 박막의 산화막(도시되지 않음)이 형성될 수도 있다. As shown in Fig. 7, before forming the seed layer 120 in Fig. 1, the surface of the etching layer can be pretreated. The pre-processing may be performed using an LF (low frequency) plasma power source having a center frequency of 300 KHz to 600 KHz. The pretreatment process using the LF plasma power source may be performed in order to remove hydrogen groups that may remain on the surface of the etching layer 110. A thin oxide layer (not shown) may be formed on the surface of the etching layer 110 by the pre- May be formed.

이와 같은 전처리 공정이 진행되는 경우, 박막 증착 장치(200)의 플라즈마 전원 공급부(260)는 도 8에 도시된 바와 같이, VHF 전원 공급부(261), HF 전원 공급부(263) 외에 LF 전원 공급부(265)를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 박막 증착 장치(200)의 매칭 네트워크(270)는 LF 전원 공급부(265)와 접속되는 제 3 매칭부(275)를 추가로 포함할 수 있다. 제 3 매칭부(275)는 LF 전원 공급부(265)의 출력 임피던스와 챔버(200)내의 부하 임피던스를 상호 매칭시킬 수 있다. 또한, 컨트롤러(201)는 전처리 단계시 LF 전원 공급부(265)를 구동시키고, 씨드층(120)을 형성하는 단계 및 보호층(140)을 형성하는 단계시, VHF 전원 공급부(261)를 구동시키고, 메인 박막층(130)을 형성하는 단계시, HF 전원 공급부(263)를 구동시킬 수 있다. 8, in addition to the VHF power supply unit 261 and the HF power supply unit 263, the plasma power supply unit 260 of the thin film deposition apparatus 200 may include an LF power supply unit 265 ). &Lt; / RTI &gt; The matching network 270 of the thin film deposition apparatus 200 may further include a third matching unit 275 connected to the LF power supply unit 265. The third matching unit 275 may match the output impedance of the LF power supply unit 265 with the load impedance in the chamber 200. The controller 201 also drives the VHF power supply 261 during the step of forming the seed layer 120 and forming the protective layer 140 by driving the LF power supply 265 during the preprocessing step , The HF power supply unit 263 can be driven in the step of forming the main thin film layer 130. [

또한, 컨트롤러(201)는 씨드층(120) 증착 이전, LF 전원 공급부(265) 및 HF 전원 공급부(263)를 선택적으로 구동시켜 전처리 공정을 수행할 수 있다. In addition, the controller 201 may selectively perform the pre-treatment process by selectively driving the LF power supply unit 265 and the HF power supply unit 263 before the seed layer 120 is deposited.

본 실시예들에 따른 기판 처리 시스템은 각기 다른 플라즈마 전원을 제공받는 복수의 플라즈마 챔버들을 포함하는 박막 처리 장치들로 구성될 수 있다. The substrate processing system according to the present embodiments may be composed of thin film processing apparatuses including a plurality of plasma chambers provided with different plasma power sources.

도 9를 참조하면, 기판 처리 시스템(300)은 제 1 박막 증착 장치(310), 제 2 박막 증착 장치(320), 전처리 장치(330) 및 반송 챔버(340)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 9, the substrate processing system 300 may include a first thin film deposition apparatus 310, a second thin film deposition apparatus 320, a pre-treatment apparatus 330, and a transfer chamber 340.

제 1 박막 증착 장치(310)는 VHF 전원 공급부로부터 발생된 VHF 전원을 제공받는 플라즈마 챔버를 포함할 수 있다. 상기 VHF 전원에 의해 형성되는 플라즈마에 의해 반도체 기판 상에 씨드층(120)에 해당하는 제 1 비정질 실리콘막을 형성할 수 있다. The first thin film deposition apparatus 310 may include a plasma chamber provided with a VHF power source generated from a VHF power supply unit. The first amorphous silicon film corresponding to the seed layer 120 may be formed on the semiconductor substrate by the plasma formed by the VHF power source.

제 2 박막 증착 장치(320)는 HF 전원 공급부로부터 발생된 HF 전원을 제공받는 플라즈마 챔버를 포함할 수 있다. 상기 HF 전원에 의해 형성되는 플라즈마에 의해 상기 제 1 비정질 실리콘막 상에 메인 박막층(130)에 해당하는 제 2 비정질 실리콘막을 형성할 수 있다. The second thin film deposition apparatus 320 may include a plasma chamber provided with the HF power generated from the HF power supply unit. The second amorphous silicon film corresponding to the main thin film layer 130 may be formed on the first amorphous silicon film by the plasma formed by the HF power source.

전처리 장치(330)는 상기 HF 전원 공급부의 HF 전원 및 중심 주파수 대역이 300 내지 600 KHz인 LF 전원 공급부의 LF 전원의 인가에 의해 형성되는 플라즈마를 이용하여 진행될 수 있다.The preprocessing apparatus 330 may be operated using a plasma formed by application of the HF power supply of the HF power supply unit and the LF power supply of the LF power supply unit having a center frequency band of 300 to 600 KHz.

상기 반송 챔버(340)는 상기 제 1 박막 증착 장치(310), 제 2 박막 증착 장치(320) 및 전처리 장치(330)을 상호 연결할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 박막 증착 장치(310), 제 2 박막 증착 장치(320) 및 전처리 장치(330)은 반송 챔버(340)를 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다. The transfer chamber 340 may be configured to interconnect the first thin film deposition apparatus 310, the second thin film deposition apparatus 320, and the pre-processing apparatus 330. For example, the first thin film deposition apparatus 310, the second thin film deposition apparatus 320, and the pretreatment apparatus 330 may be disposed radially with respect to the transfer chamber 340.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 박막 증착 장치(310a)는 VHF 전원 공급부 외에 LF 전원 공급부를 추가로 포함할 수 있다. 이에 따라, 씨드층(120)은 VHF 전원 및 LF 전원에 의해 형성되는 플라즈마에 의해 형성될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 10, the first thin film deposition apparatus 310a may further include an LF power supply unit in addition to the VHF power supply unit. Accordingly, the seed layer 120 may be formed by a plasma formed by the VHF power source and the LF power source.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 박막 증착 장치(310b)는 VHF 전원 공급부, HF 전원 공급부 및 LF 전원 공급부를 모두 포함할 수 있고, 제 2 박막 증착 장치(320)는 HF 전원 공급부를 포함할 수 있다. 또한, 본 실시예의 제 2 박막 증착 장치(320)는 메인 박막층(130)의 두께를 고려하여 복수개가 구비될 수 있다. 11, the first thin film deposition apparatus 310b may include both a VHF power supply unit, an HF power supply unit, and an LF power supply unit, and the second thin film deposition apparatus 320 may include an HF power supply unit . A plurality of the second thin film deposition apparatuses 320 may be provided in consideration of the thickness of the main thin film layer 130.

전처리 공정 및 제 1 비정질 실리콘막에 해당하는 씨드층(120)은 상기 제 1 박막 증착 장치(310b)에서 실시될 수 있다. 보다 자세히, 상기 전처리 공정은 제 1 박막 증착 장치(310b)내의 LF 전원에 의해 형성되는 플라즈마에 의해 진행될 수 있고, 상기 씨드층(120)은 VHF 전원 및 LF 전원에 의해 형성되는 플라즈마에 의해 형성될 수 있다. 제 2 박막 증착 장치(320)는 반송 챔버(340) 및 제 1 박막 증착 장치(310b) 중심으로 양측에 배치될 수 있어, 복수의 제 2 박막 증착 장치(320)의 동시 구동에 의해 제조 공기를 단축시킬 수 있다. The seed layer 120 corresponding to the pretreatment process and the first amorphous silicon film may be performed in the first thin film deposition apparatus 310b. More specifically, the preprocessing process may be performed by a plasma formed by the LF power source in the first thin film deposition apparatus 310b, and the seed layer 120 may be formed by a plasma formed by the VHF power source and the LF power source . The second thin film deposition apparatus 320 can be disposed on both sides of the transfer chamber 340 and the first thin film deposition apparatus 310b on both sides of the first thin film deposition apparatus 310. By the simultaneous driving of the plurality of second thin film deposition apparatuses 320, Can be shortened.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 하드 마스크에 적용될 수 있는 박막층은, VHF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 형성된 씨드층 및 상기 씨드층을 베이스로 하여 형성되되, HF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 형성된 메인 박막층으로 구성될 수 있다. As described in detail above, according to the present invention, a thin film layer which can be applied to a hard mask is formed by using a seed layer formed using a VHF plasma power source and a seed layer formed using the seed layer as a base and formed using an HF plasma power source And a main thin film layer.

VHF 플라즈마 전원 소스를 이용하여 형성된 씨드층을 기반으로 메인 박막층이 형성되기 때문에, 표면 거칠기 특성 및 응력으로 인한 문제를 개선할 수 있으며, 증착률 및 식각률을 동시에 만족할 수 있다. Since the main thin film layer is formed based on the seed layer formed by using the VHF plasma power source, the problems due to the surface roughness characteristics and the stress can be improved, and the deposition rate and the etching rate can be satisfied at the same time.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.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 exemplary embodiments, but variations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Do.

100 : 반도체 기판 110 : 피식각층
120 : 씨드층 130 : 메인 박막층
100: semiconductor substrate 110:
120: seed layer 130: main thin film layer

Claims (19)

반도체 기판상에 비정질 실리콘막을 형성하는 방법으로서,
상기 반도체 기판상 제 1 플라즈마로부터 활성화된 공정 가스를 이용하여 제 1 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 비정질 실리콘 박막 상부에 제 2 플라즈마로부터 활성화된 공정 가스를 이용하여 제 2 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제 1 플라즈마는 중심 주파수 대역이 20 내지 70MHz인 VHF(very high frequency) 전원이고,
상기 제 2 플라즈마는 중심 주파수 대역이 10 내지 20MHz인 HF(high frequency) 전원인 박막 증착 방법.
A method of forming an amorphous silicon film on a semiconductor substrate,
Forming a first amorphous silicon thin film on the semiconductor substrate using a process gas activated from a first plasma; And
Forming a second amorphous silicon thin film on the first amorphous silicon thin film using a process gas activated from a second plasma,
The first plasma is a VHF (very high frequency) power source having a center frequency band of 20 to 70 MHz,
Wherein the second plasma is a HF (high frequency) power source having a center frequency band of 10 to 20 MHz.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 비정질 실리콘 박막층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 비정질 실리콘 박막층을 형성하는 단계는 동일 챔버내에서 인 시튜로 진행하는 박막 증착 방법.
The method according to claim 1,
Forming the first amorphous silicon thin film layer and forming the second amorphous silicon thin film layer in situ in the same chamber.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 비정질 실리콘 박막층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 비정질 실리콘 박막층을 형성하는 단계는 서로 다른 챔버에서 각각 진행하는 박막 증착 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the forming of the first amorphous silicon thin film layer and the forming of the second amorphous silicon thin film layer each proceed in different chambers.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 비정질 실리콘 박막 및 상기 제 2 비정질 실리콘 박막은 동일한 공정 가스를 이용하여 증착하되,
상기 공정 가스는 SiH4, He 및 Ar을 포함하는 박막 증착 방법.
The method according to claim 1,
The first amorphous silicon thin film and the second amorphous silicon thin film are deposited using the same process gas,
Wherein the process gas comprises SiH4, He, and Ar.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 비정질 실리콘막은 하드 마스크로 이용하는 박막 증착 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first and second amorphous silicon films are used as a hard mask.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 비정질 실리콘막을 형성하는 단계 이후에,
상기 제 2 비정질 실리콘막 상부에 상기 제 1 플라즈마를 이용하여, 제 3 비정질 실리콘막을 형성하는 단계를 더 포함하는 박막 증착 방법.
The method according to claim 1,
After the step of forming the second amorphous silicon film,
And forming a third amorphous silicon film on the second amorphous silicon film using the first plasma.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 비정질 실리콘막은 동일 챔버에서 인시튜로 형성하는 박막 증착 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the first to third amorphous silicon films are formed in situ in the same chamber.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 비정질 실리콘막은 하드 마스크로 이용되는 박막 증착 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the first to third amorphous silicon films are used as a hard mask.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 비정질 실리콘막을 형성하는 단계 이전에,
중심 주파수가 300KHz 내지 600KHz에 해당하는 LF(low frequency) 전원 소스를 이용하여 상기 기판 결과물을 전처리하는 단계를 더 포함하는 박막 증착 방법.
The method according to claim 1,
Before the step of forming the first amorphous silicon film,
Further comprising pretreating the substrate product using a low frequency (LF) power source having a center frequency between 300 KHz and 600 KHz.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 비정질 실리콘막을 형성하는 단계 및 상기 제 2 비정질 실리콘을 형성하는 단계는, 적어도 1회 이상 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of forming the first amorphous silicon film and the step of forming the second amorphous silicon are repeated at least once or more.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 비정질 실리콘막의 두께는 상기 제 2 비정질 실리콘막의 두께보다 작은 박막 증착 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the first amorphous silicon film is smaller than the thickness of the second amorphous silicon film.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 비정질 실리콘막의 두께는 상기 제 2 비정질 실리콘막의 두께보다 작은 박막 증착 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the third amorphous silicon film is smaller than the thickness of the second amorphous silicon film.
반도체 기판 상에 제 1 플라즈마를 이용하여 제 1 비정질 실리콘막을 형성한 후, 상기 제 1 비정질 실리콘막 상에 제 2 플라즈마를 이용하여 제 2 비정질 실리콘막을 형성하는 박막 처리 장치로서,
내부에 플라즈마를 발생시켜 반도체 기판을 처리하는 챔버;
상기 챔버 내부로 공정 가스를 분사하는 가스 공급 장치;
상기 가스 공급 장치와 대향하도록 설치되고 상부에 기판이 안착되는 기판 지지 장치; 및
상기 가스 공급 장치에 연결되어, 상기 챔버내에 상기 제 1 및 제 2 플라즈마를 발생시키기 위하여, 중심 주파수 대역이 20 내지 70 MHz인 VHF 전원을 공급하는 VHF 전원 공급부와, 중심 주파수 대역이 10 내지 20 MHz인 HF 전원 공급부와, 중심 주파수 대역이 300 내지 600KHz인 LF 전원 공급부를 포함하는 플라즈마 전원 공급부를 포함하며,
상기 제 1 비정질 실리콘막 형성 시, 상기 챔버내에 상기 제 1 플라즈마를 발생시키도록 상기 VHF 전원 공급부의 VHF 전원을 인가하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하는 박막 증착 장치.
A thin film processing apparatus for forming a first amorphous silicon film on a semiconductor substrate using a first plasma and forming a second amorphous silicon film on the first amorphous silicon film using a second plasma,
A chamber for processing a semiconductor substrate by generating a plasma therein;
A gas supply device for injecting a process gas into the chamber;
A substrate supporting device installed to face the gas supply device and having a substrate placed thereon; And
A VHF power supply connected to the gas supply device for supplying the VHF power with a center frequency of 20 to 70 MHz to generate the first and second plasma in the chamber; And a plasma power supply unit including an LF power supply unit having a center frequency band of 300 to 600 KHz,
And a controller configured to apply the VHF power supply of the VHF power supply unit to generate the first plasma in the chamber when the first amorphous silicon film is formed.
제 13 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 챔버내에 상기 제 2 플라즈마를 발생시킬 경우 상기 HF 전원 공급부의 HF 전원을 인가하도록 구성되는 박막 증착 장치.
14. The method of claim 13,
Wherein the controller is configured to apply HF power of the HF power supply when generating the second plasma in the chamber.
제 14 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제 1 비정질 실리콘막 형성이전 상기 반도체 기판을 전처리하기 위하여, HF 전원 공급부의 HF 전원 및 LF 전원 공급부의 LF 전원을 인가하도록 구성되는 상기 챔버내에 플라즈마를 발생시키는 박막 증착 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the controller generates a plasma in the chamber configured to apply the HF power of the HF power supply and the LF power of the LF power supply to pre-process the semiconductor substrate prior to forming the first amorphous silicon film.
반도체 기판 상에 제 1 플라즈마를 이용하여 제 1 비정질 실리콘막을 형성한 후, 상기 제 1 비정질 실리콘막 상에 제 2 플라즈마를 이용하여 제 2 비정질 실리콘막을 형성하기 위한 기판 처리 시스템으로서,
상기 반도체 기판상에 VHF 전원 공급부로부터 발생된 VHF 전원에 의해 형성된 제 1 플라즈마를 이용하여 상기 제 1 비정질 실리콘막을 형성하는 제 1 박막 증착 장치;
상기 제 1 비정질 실리콘막 상에 HF 전원 공급부로부터 발생된 HF 전원에 의해 형성된 제 2 플라즈마를 이용하여 상기 제 2 비정질 실리콘막을 형성하는 제 2 박막 증착 장치; 및
상기 제 1 박막 증착 장치 및 상기 제 2 박막 증착 장치를 상호 연결하는 반송 챔버를 포함하며,
상기 제 1 플라즈마는 중심 주파수 대역이 20 내지 70MHz인 VHF 전원의 인가에 의해 발생되며,
상기 제 2 플라즈마는 중심 주파수 대역이 10 내지 20MHz인 HF 전원의 인가에 의해 발생되는 기판 처리 시스템.
1. A substrate processing system for forming a first amorphous silicon film on a semiconductor substrate using a first plasma and then forming a second amorphous silicon film on the first amorphous silicon film using a second plasma,
A first thin film deposition apparatus for forming the first amorphous silicon film using a first plasma formed by a VHF power source generated from a VHF power supply unit on the semiconductor substrate;
A second thin film deposition apparatus for forming the second amorphous silicon film on the first amorphous silicon film by using a second plasma formed by an HF power source generated from an HF power supply unit; And
And a transfer chamber for interconnecting the first thin film deposition apparatus and the second thin film deposition apparatus,
The first plasma is generated by application of a VHF power source having a center frequency band of 20 to 70 MHz,
Wherein the second plasma is generated by application of an HF power source having a center frequency band of 10 to 20 MHz.
제 16 항에 있어서,
상기 반송 챔버 일측에 연결되어, 상기 제 1 비정질 실리콘막을 형성하기 전에, 상기 반도체 기판을 전처리하기 위한 전처리 장치를 더 포함하며,
상기 전처리 장치는 HF 전원 공급부의 HF 전원 및 중심 주파수 대역이 300 내지 600KHz인 LF 전원 공급부의 LF 전원을 인가하여 발생되는 플라즈마를 이용하는 기판 처리 시스템.
17. The method of claim 16,
Further comprising a pretreatment device connected to one side of the transfer chamber for pretreating the semiconductor substrate before forming the first amorphous silicon film,
Wherein the preprocessing apparatus uses plasma generated by applying an HF power supply of an HF power supply unit and an LF power supply of an LF power supply unit having a center frequency band of 300 to 600 KHz.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 박막 증착 장치는 상기 중심 주파수 대역이 300 내지 600 KHz인 LF 전원 공급부를 더 포함하며,
상기 제 1 플라즈마는 상기 VHF 전원 및 상기 LF을 인가하여 발생하는 기판 처리 시스템.
17. The method of claim 16,
The first thin film deposition apparatus may further include an LF power supply unit having a center frequency of 300 to 600 KHz,
Wherein the first plasma is generated by applying the VHF power supply and the LF.
제 18 항에 있어서,
상기 제 1 박막 증착 장치는 중심 주파수 대역이 10 내지 20 MHz인 HF 전원 공급부를 더 포함하며,
상기 제 1 비정질 실리콘막을 형성하기 전에, 상기 기판의 전처리는 상기 HF 전원 공급부의 HF 전원 및 상기 LF 전원 공급부의 LF 전원에 의해 발생된 플라즈마를 이용하여 진행되는 기판 처리 시스템.
19. The method of claim 18,
The first thin film deposition apparatus further includes an HF power supply unit having a central frequency band of 10 to 20 MHz,
Wherein prior to forming the first amorphous silicon film, pre-processing of the substrate proceeds using plasma generated by the HF power supply of the HF power supply and the LF power supply of the LF power supply.
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