KR20210065223A - 박막 증착 방법 - Google Patents

박막 증착 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210065223A
KR20210065223A KR1020190153172A KR20190153172A KR20210065223A KR 20210065223 A KR20210065223 A KR 20210065223A KR 1020190153172 A KR1020190153172 A KR 1020190153172A KR 20190153172 A KR20190153172 A KR 20190153172A KR 20210065223 A KR20210065223 A KR 20210065223A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency power
chamber
gas
layer
low
Prior art date
Application number
KR1020190153172A
Other languages
English (en)
Inventor
장우출
권영수
김동규
김선일
조재필
문성룡
조남경
김성민
박민근
Original Assignee
주식회사 원익아이피에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 원익아이피에스 filed Critical 주식회사 원익아이피에스
Priority to KR1020190153172A priority Critical patent/KR20210065223A/ko
Publication of KR20210065223A publication Critical patent/KR20210065223A/ko

Links

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
    • H01L21/0226—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]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • 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
    • 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
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H01L21/02315—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용하여 저유전율을 갖는 절연막을 형성하는 과정에서 파티클 생성되는 것을 방지할 수 있고, 저유전율을 갖는 절연막의 접착력 및 경도를 향상시킬 수 있는 박막 증착 방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 방법은 고주파전원 및 저주파전원을 챔버에 인가하여 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판 상에 박막을 증착하는 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법으로서, 상기 챔버 내부로 기판을 준비하는 단계; 상기 고주파 전원 및 상기 저주파 전원을 챔버에 인가하여 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키고 상기 기판 상에 제1공정가스를 공급하여 접착층을 형성하는 단계; 상기 플라즈마를 유지한 상태에서 상기 챔버 내부로 제2공정가스를 공급하여 상기 접착층 상에 벌크층을 형성하는 단계; 상기 저주파전원을 먼저 차단하고, 기 설정된 설정 시간 이후에 상기 고주파전원을 차단하여 상기 플라즈마를 턴오프시키는 단계; 상기 챔버 내부에 퍼지가스를 공급하는 단계; 및 상기 고주파전원 및 상기 저주파전원을 챔버에 인가하여 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키고 상기 챔버 내부로 제3공정가스를 공급하여 상기 벌크층 상에 캡핑층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

박막 증착 방법{THIN FILM DEPOSITION METHOD}
본 발명은 반도체 디바이스 제조를 위한 박막 증착 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플라즈마를 이용한 박막 증착 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스는 다층 구조를 갖는 복수의 금속배선을 포함하고, 복수의 금속배선들은 저유전율(low-k)을 갖는 절연막에 의해 전기적으로 분리된다. 저유전율을 갖는 절연막은 낮은 온도에서도 고품질의 박막을 형성할 수 있는 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)를 이용하여 형성하고 있다.
최근에는 프로세스 윈도우(process window) 확장 및 공정 마진(margin) 증대를 위해 PECVD에 듀얼 주파수전원(dual frequency power)을 인가하여 저유전율을 갖는 절연막을 형성하고 있다. 여기서, 듀얼 주파수전원은 챔버에 고주파전원 및 저주파전원을 함께 인가하여 플라즈마를 생성하는 기술이다.
그러나, 종래기술에서는 듀얼 주파수전원 즉, 고주파전원 및 저주파전원 각각의 파워턴오프(power turn off) 시점에 따라 저유전율을 갖는 절연막 표면에 다량의 파티클(particle)이 생성되는 문제점이 있다.
한편, 저유전율을 갖는 절연막은 일반적으로 실리콘산화물(SiO2)보다 낮은 유전상수를 갖는 절연막을 지칭하며, 실리콘산화물보다 낮은 유전상수를 구현하기 위해 절연막 내 카본성분을 주입함에 따라 실리콘산화물 대비 접착력(adhesion) 및 경도(hardness)가 낮다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 듀얼 주파수전원을 통해 생성된 플라즈마를 이용하여 저유전율을 갖는 절연막을 형성하는 과정에서 파티클이 생성되는 것을 방지할 수 있는 박막 증착 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 저유전율을 갖는 절연막의 접착력 및 경도를 향상시킬 수 있는 박막 증착 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 박막 증착 방법은 고주파전원 및 저주파전원을 챔버에 인가하여 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판 상에 박막을 증착하는 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법으로서, 상기 챔버 내부로 기판을 준비하는 단계; 상기 고주파 전원 및 상기 저주파 전원을 챔버에 인가하여 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키고 상기 기판 상에 제1공정가스를 공급하여 접착층을 형성하는 단계; 상기 플라즈마를 유지한 상태에서 상기 챔버 내부로 제2공정가스를 공급하여 상기 접착층 상에 벌크층을 형성하는 단계; 상기 저주파전원을 먼저 차단하고, 기 설정된 설정 시간 이후에 상기 고주파전원을 차단하여 상기 플라즈마를 턴오프시키는 단계; 상기 챔버 내부에 퍼지가스를 공급하는 단계; 및 상기 고주파전원 및 상기 저주파전원을 챔버에 인가하여 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키고 상기 챔버 내부로 제3공정가스를 공급하여 상기 벌크층 상에 캡핑층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 설정 시간은 0.05초 내지 0.15초 범위를 가질 수 있다.
상기 고주파 전원 및 상기 저주파 전원을 챔버에 인가하여 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시킴에 있어서 상기 챔버에 상기 고주파전원 및 상기 저주파전원을 순차적으로 인가하되, 상기 고주파전원을 먼저 인가할 수 있다.
상기 접착층, 상기 캡핑층 및 상기 벌크층 각각은 카본이 함유된 실리콘산화물을 포함하고, 상기 접착층은 막내 카본 함유량이 0.01% 내지 3% 범위를 갖도록 형성하고, 상기 벌크층은 막내 카본 함유량이 20% 내지 30% 범위를 갖도록 형성하며, 상기 캡핑층은 막내 카본 함유량이 8% 내지 12% 범위를 갖도록 형성할 수 있다.
상기 접착층, 상기 벌크층 및 상기 캡핑층이 순차적으로 적층된 박막의 전체 두께에서 상기 접착층은 4% 내지 8% 범위의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 접착층은 75% 내지 85% 범위의 두께를 갖도록 형성하며, 상기 캡핑층은 10% 내지 15% 범위의 두께를 갖도록 형성할 수 있다.
상기 제1공정가스, 상기 제2공정가스 및 상기 제3공정가스 각각은 카본이 함유된 실리콘소스가스, 산소가스 및 비활성가스가 혼합된 혼합가스를 포함하되, 상기 카본이 함유된 실리콘소스가스와 상기 산소가스의 혼합비율이 서로 상이할 수 있다. 상기 제1공정가스는 상기 카본이 함유된 실리콘소스가스와 상기 산소가스의 혼합비율이 1:5 내지 1:8 범위이고, 상기 제2공정가스는 상기 카본이 함유된 실리콘소스가스와 상기 산소가스의 혼합비율이 1.5:1 내지 2.5:1 범위이며, 상기 제3공정가스는 상기 카본이 함유된 실리콘소스가스와 상기 산소가스의 혼합비율이 1:1.5 내지 1:2.5 범위를 가질 수 있다.
상기 퍼지가스 및 상기 제3공정가스는 각각 카본이 함유된 실리콘소스가스, 산소가스 및 비활성가스가 혼합된 혼합가스를 포함하되, 상기 퍼지가스 및 상기 제3공정가스 각각은 상기 혼합가스의 혼합비율이 동일할 수 있다.
상기 벌크층을 형성하는 단계에서 상기 챔버에 인가되는 상기 고주파전원의 파워 및 상기 저주파전원의 파워는 상기 접착층을 형성하는 단계 및 상기 캡핑층을 형성하는 단계에서 상기 챔버에 인가되는 상기 고주파전원의 파워 및 상기 저주파전원의 파워와 상이할 수 있다. 상기 벌크층을 형성하는 단계에서 상기 챔버에 인가되는 상기 고주파전원의 파워 및 상기 저주파전원의 파워는 각각 460W 내지 500W 범위 및 20W 내지 40W 범위를 갖고, 상기 접착층을 형성하는 단계 및 상기 캡핑층을 형성하는 단계에서 상기 챔버에 인가되는 상기 고주파전원의 파워 및 상기 저주파전원의 파워는 각각 380W 내지 420W 범위 및 80W 내지 100W 범위를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 박막 증착 방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명은 듀얼 주파수전원을 통해 생성된 플라즈마를 이용하여 저유전율을 갖는 절연막을 형성함에 있어 플라즈마 턴오프시 저주파전원을 먼저 차단하고, 기 설정된 설정 시간 이후에 고주파전원을 차단함으로써, 이온화되지 못한 공정가스에 기인한 파티클 생성을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 듀얼 주파수전원을 통해 생성된 플라즈마를 이용하여 저유전율을 갖는 절연막을 형성함에 있어 플라즈마 턴온시 고주파전원을 먼저 인가하고, 기 설정된 설정 시간 이후에 저주파전원을 인가하여 공정가스의 초기 활성도를 향상시킴으로써, 박막 증착 효율 및 막질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 저유전율을 갖는 절연막이 접착층, 벌크층 및 캡핑층이 순차적으로 적층된 구조를 갖고, 각각 막내 카본 함유량 및 두께를 상이하게 형성함에 따라 저유전율을 갖는 절연막에서 요구되는 유전상수, 접착력 및 경도를 모두 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 방법에 따라 형성된 저유전율을 갖는 절연막의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 방법의 공정 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 방법에서 듀얼 주파수전원의 타이밍도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
후술하는 본 발명의 실시예는 반도체 디바이스를 위한 박막 증착 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 듀얼 주파수전원(dual frequency power)을 통해 생성된 플라즈마를 이용하여 저유전율을 갖는 절연막 증착 방법에 관한 것이다. 여기서, 듀얼 주파수전원은 박막이 증착되는 챔버에 고주파전원 및 저주파전원을 함께 인가하여 플라즈마를 생성하는 기술을 지칭할 수 있다. 그리고, 저유전율을 갖는 절연막은 실리콘산화물(SiO2)보다 유전상수가 작은 절연막으로 반도체 디바이스에서 요구되는 특성을 충족시키기 위해 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
후술하는 본 발명의 실시예에서 챔버 내부에 플라즈마 분위기를 조성하기 위하여 챔버에 인가되는 듀얼 주파수전원 즉, 고주파전원 및 저주파전원은 각각 챔버의 샤워헤드(shower head) 및 서셉터(susceptor)에 인가될 수 있다. 여기서, 고주파전원은 플라즈마 밀도를 향상시키고, 챔버 내부의 공정가스를 이온화시키는 역할을 수행할 수 있다. 고주파전원은 중심 주파수가 3 MHz 내지 30 MHz 범위일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 고주파전원의 중심 주파수가 13.56 MHz 또는 27.12 MHz인 경우를 예시하여 설명하기로 한다. 그리고, 저주파전원은 이온 충돌(ion bombardment)과 같이 이온의 활성도를 향상시켜 막질을 개선하는 역할을 수행할 수 있다. 저주파전원은 중심 주파수가 30 KHz 내지 3000 KHz 범위일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 저주파전원의 중심 주파수가 370 KHz인 경우를 예시하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 방법에 따라 형성된 저유전율을 갖는 절연막의 단면을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 형성된 저유전율을 갖는 절연막(110)은 기저층(100) 상에 순차적으로 적층된 접착층(112), 벌크층(114) 및 캡핑층(116)을 포함할 수 있다. 여기서, 기저층(100)은 반도체 기판, 절연층, 금속층, 반도체층 등 다양한 물질층을 포함할 수 있다.
저유전율을 갖는 절연막(110)은 실리콘산화물의 유전상수보다 작은 유전상수를 갖도록 막내 카본이 함유된 실리콘산화물 예컨대, SiOC(Silicon Oxide Carbon)를 포함할 수 있다. 즉, 접착층(112), 벌크층(114) 및 캡핑층(116) 각각은 카본이 함유된 실리콘산화물을 포함할 수 있다. 여기서, 접착층(112), 벌크층(114) 및 캡핑층(116) 각각은 각 층별로 요구되는 물성 예컨대, 유전상수, 접착력 및 경도 중 적어도 어느 하나를 충족시키기 위해 막내 카본 함유량이 상이할 수 있다.
접착층(112)은 기저층(100)과 저유전율을 갖는 절연막(110) 사이의 접착력을 확보하기 위한 것으로, 저유전율을 갖는 절연막(110) 내에서 가장 카본 함유량이 작을 수 있다. 즉, 접착층(112)은 벌크층(114) 및 캡핑층(116)보다 카본 함유량이 작을 수 있다. 구체적으로, 접착층(112)은 막내 카본 함유량이 3% 이하 예컨대, 0.01% 내지 3% 범위를 가질 수 있다. 여기서, 막내 카본 함유량이 0.01% 미만일 경우에는 공정 제어가 매우 까다로워 수율이 저하될 수 있고, 3%를 초과하는 경우에는 요구되는 접착력을 구현하기 어려울 수 있다.
여기서, 접착층(112)은 막내 카본 함유량이 3% 이하이기 때문에 실리콘산화물에 가까운 물성을 가질 수 있다. 이를 통해, 기저층(100)과 저유전율을 갖는 절연막(110) 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다.
저유전율을 갖는 절연막(110)의 전체 두께에서 접착층(112)은 4% 내지 8% 범위의 두께를 가질 수 있다. 이는, 저유전율을 갖는 절연막(110)과 기저층(100) 사이의 접착력은 향상시키되, 접착층(112)에 의하여 저유전율을 갖는 절연막(110)의 전체 유전상수가 증가하는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 저유전율을 갖는 절연막(110)의 전체 두께 대비 접착층(112)의 두께가 4% 미만일 경우에는 요구되는 접착력을 구현하기 어려울 수 있고, 8%를 초과하는 경우에는 저유전율을 갖는 절연막(110)의 유전상수가 예정된 값보다 증가할 수 있다.
벌크층(114)은 저유전율을 갖는 절연막(110)의 예정된 유전상수를 구현하기 위한 것으로, 저유전율을 갖는 절연막(110) 내에서 가장 카본 함유량이 클 수 있다. 즉, 벌크층(114)은 접착층(112) 및 캡핑층(116)보다 카본 함유량이 클 수 있다. 구체적으로, 벌크층(114)은 막내 카본 함유량이 20% 이상 예컨대, 20% 내지 30% 범위를 가질 수 있다. 여기서, 막내 카본 함유량이 20% 미만일 경우에는 예정된 유전상수를 구현하기 어려울 수 있고, 30%를 초과하는 경우에는 경도 저하등의 물성 열화를 유발하여 저유전율을 갖는 절연막(110)을 대상으로하는 후속 공정에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
저유전율을 갖는 절연막(110)의 전체 두께에서 벌크층(114)은 75% 내지 85% 범위의 두께를 가질 수 있다. 이는, 저유전율을 갖는 절연막(110)의 예정된 유전상수를 구현하기 위함이다. 즉, 저유전율을 갖는 절연막(110)의 전체 두께 대비 접착층(112)의 두께가 75% 미만일 경우에는 벌크층(114)의 체적 부족으로 인해 예정된 유전상수를 구현하기 어려울 수 있다. 반면, 저유전율을 갖는 절연막(110)의 전체 두께 대비 접착층(112)의 두께가 85%를 초과할 경우에는 캡핑층(116)을 형성하기 위한 공정 마진이 저하될 수 있고, 저유전율을 갖는 절연막(110)의 경도 저하등의 물성 열화를 유발하여 저유전율을 갖는 절연막(110)을 대상으로하는 후속 공정에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
캡핑층(116)은 벌크층(114)과 더불어서 저유전율을 갖는 절연막(110)의 예정된 유전상수를 구현함과 동시에 저유전율을 갖는 절연막(110)을 대상으로하는 후속 공정 예컨대, 화학적기계적연마(CMP)공정에서 저유전율을 갖는 절연막(110) 특히, 벌크층(114)을 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 캡핑층(116)은 벌크층(114)보다 큰 경도를 가질 수 있다. 따라서, 캡핑층(116)은 접착층(112)보다는 크고, 벌크층(114)보다는 작은 카본 함유량을 가질 수 있다. 구체적으로, 캡핑층(116)은 막내 카본 함유량이 8% 내지 12% 범위일 수 있다. 여기서, 막내 카본 함유량이 8% 미만일 경우에는 캡핑층(116)으로 인해 저유전율을 갖는 절연막(110)의 예정된 유전상수를 구현하기 어려울 수 있고, 12%를 초과하는 경우에는 예정된 캡핑층(116)의 경도를 구현하기 어려워 저유전율을 갖는 절연막(110)을 대상으로하는 후속 공정에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
저유전율을 갖는 절연막(110)의 전체 두께에서 캡핑층(116)은 10% 내지 15% 범위의 두께를 가질 수 있다. 이는, 저유전율을 갖는 절연막(110)을 대상으로하는 후속 공정에서 벌크층(114)을 효과적으로 보호하기 위함이다. 즉, 저유전율을 갖는 절연막(110)의 전체 두께 대비 캡핑층(116)의 두께가 10% 미만일 경우에는 저유전율을 갖는 절연막(110)을 대상으로하는 후속 공정에서 벌크층(114)이 손상될 우려가 있고, 15%를 초과하는 경우에는 저유전율을 갖는 절연막(110)의 예정된 유전상수를 구현하기 어려울 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 방법을 따라 형성된 저유전율을 갖는 절연막(110)은 접착층(112), 벌크층(114) 및 캡핑층(116)이 순차적으로 적층된 구조를 갖고, 각각 막내 카본 함유량 및 두께를 상이하게 형성함에 따라 저유전율을 갖는 절연막(110)에서 요구되는 유전상수, 접착력 및 경도를 모두 만족시킬 수 있다. 즉, 접착력이 우수하고, 후속 공정을 용이하게 진행할 수 있는 경도가 확보된 저유전을 갖는 절연막을 제공할 수 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명이 실시예에 따른 박막 증착 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 방법의 공정 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 방법에서 듀얼 주파수전원의 타이밍도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 방법을 살펴보면, 기저층(100)을 포함하는 웨이퍼(또는 기판)를 챔버에 로딩한 후, 제1구간동안 접착층(112)을 형성한다. 제1구간은 대략 1.5초간 진행할 수 있고, 제1구간의 공정시간은 접착층(112)의 두께에 비례할 수 있다. 접착층(112)은 4torr 내지 7torr 범위의 압력 및 300℃ 내지 400℃ 범위의 온도에서 형성할 수 있다. 이하, 접착층(112) 형성공정에 대해 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 접착층(112)을 형성하기 위한 제1공정가스를 챔버 내부로 공급한다. 제1공정가스는 카본이 함유된 실리콘소스가스, 산소가스(O2) 및 비활성가스가 혼합된 혼합가스일 수 있다. 따라서, 접착층(112)은 카본이 함유된 실리콘산화물일 수 있다. 카본이 함유된 실리콘소스가스 및 산소가스는 플라즈마에 의해 이온화되어 물리화학적 반응을 통해 접착층(112)을 형성하기 위한 것이고, 비활성가스는 플라즈마 생성 등 공정 분위기를 조성하는 역할을 수행할 수 있다. 비활성가스로는 헬륨가스(He)를 사용할 수 있고, 카본이 함유된 실리콘소스가스로는 옥타메틸시클로테트라트라실록산(OMCTS, octamethylcyclotetrasiloxane), 디엑톡시메틸실란(DEMS, diethoxymethylsilane), 트리메틸실란(TMS, trimethylsilane) 및 테트라메틸실란(4MS, tetramethlylsilane)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 카본이 함유된 실리콘소스가스로 옥타메틸시클로테트라트라실록산(OMCTS)을 사용하는 경우를 예시하여 설명하기로 한다.
제1공정가스는 막내 카본 함유량이 3% 이하인 접착층(112)을 형성하기 위해 카본이 함유된 실리콘소스가스와 산소가스의 혼합비율이 1:5 이상일 수 있다. 구체적으로, 제1공정가스에서 카본이 함유된 실리콘소스가스와 산소가스의 비율은 1:5 내지 1:8 범위를 가질 수 있다. 즉, 카본이 함유된 실리콘소스가스보다 더 많은 산소가스를 챔버에 공급함으로써, 막내 카본 함유량이 3% 이하 즉, 실리콘산화물에 근접하는 물성을 갖는 접착층(112)을 형성할 수 있다. 여기서, 제1공정가스에서 카본이 함유된 실리콘소스가스와 산소가스의 비율은 1:5 미만일 경우에는 막내 카본 함유량을 3% 이하로 제어하기 어렵고, 1:8을 초과하는 경우에는 산소가스의 분압이 너무 높아 접착층(112) 증착 자체가 어려울 수 있다. 일례로, 제1공정가스는 카본이 함유된 실리콘소스가스, 산소가스 및 비활성가스를 각각 20sccm, 140sccm 및 1550sccm 유량으로 챔버에 공급할 수 있다.
다음으로, 챔버에 듀얼 주파수전원 즉, 고주파전원 및 저주파전원을 인가하여 챔버 내부에 플라즈마 분위기를 조성한다. 여기서, 고주파전원의 파워는 저주파전원의 파워보다 더 클 수 있고, 고주파전원의 파워는 380W 내지 420W 범위일 수 있으며, 저주파전원의 파워는 80W 내지 100W 범위일 수 있다. 일례로, 제1구간에서 고주파전원의 파워는 400W 일 수 있고, 저주파전원의 파워는 90W 일 수 있다.
챔버 내부에 플라즈마 분위기를 조성하기 위하여 고주파전원 및 저주파전원을 인가할 때, 고주파전원 및 저주파전원을 동시에 인가하거나, 또는 시간차를 두고 고주파전원 및 저주파전원을 순차적으로 인가할 수 있다. 후자의 경우, 챔버에 고주파전원을 먼저 인가하고, 기 설정된 제1시간(t1) 이후에 저주파전원을 인가할 수 있다. 제1시간(t1)은 0.05 내지 0.15초 범위일 수 있다. 후자와 같이, 시간차를 두고 고주파전원 및 저주파전원을 순차적으로 인가하면, 고주파전원에 의하여 생성된 플라즈마에 의해 제1공정가스가 활성화 즉, 이온화된 이후에 저주파전원에 의하여 생성된 플라즈마에 의해 이온화된 공정가스의 활성도가 증가하기 때문에 박막 증착 효율 및 기저층(100) 표면에 접하는 접착층(112)이 막질을 향상시킬 수 있다.
상술한 공정과정을 통해 제1구간동안 기저층(100) 상에 접착층(112)을 형성할 수 있다.
다음으로, 제2구간동안 접착층(112) 상에 벌크층(114)을 형성한다. 즉, 제2구간은 벌크층(114) 형성구간으로 제2구간은 대략 18초간 진행할 수 있으며, 제2구간의 공정시간은 벌크층(114)의 두께에 비례할 수 있다. 벌크층(114)은 4torr 내지 7torr 범위의 압력 및 300℃ 내지 400℃ 범위의 온도에서 형성할 수 있고, 제1구간으로부터 플라즈마 분위기를 유지한 상태에서 진행할 수 있다. 이하, 벌크층(114) 형성공정에 대해 상세히 설명하기로 한다.
제1구간에 연속하여 플라즈마 분위기를 유지한 상태에서 벌크층(114)을 형성하기 위해 제1구간에 연속하여 챔버에 고주파전원 및 저주파전원을 인가하되, 막내 카본 함유량이 20% 이상인 벌크층(114)을 용이하게 형성하기 위해 제2구간에서는 고주파전원 및 저주파전원의 파워를 가변시킬 수 있다. 구체적으로, 제2구간에서 고주파전원의 파워는 저주파전원의 파워보다 더 클 수 있고, 제2공정가스에 대한 이온화률(즉, 분해율)을 향상시키기 위해 제1구간 대비 제2구간에서의 고주파전원 파워가 더 클 수 있다. 제2구간에서 챔버에 인가되는 고주파전원의 파워는 460W 내지 500W 범위일 수 있으며, 저주파전원의 파워는 20W 내지 40W 범위일 수 있다. 일례로, 제2구간에서 고주파전원의 파워는 480W 일 수 있고, 저주파전원의 파워는 30W 일 수 있다.
한편, 제1구간에 연속하여 플라즈마 분위기를 유지한 상태에서 벌크층(114)을 형성하는 것은 접착층(112)과 벌크층(114) 사이의 접착력을 향상시키기 위함이다. 참고로, 제1구간 대비 제2구간에서는 카본이 함유된 실리콘소스가스의 유량이 증가하나, 산소가스 및 비활성가스의 유량이 감소하기 때문에 플라즈마 분위기를 유지한 상태에서 공정가스의 유량을 가변하더라도 챔버 내부에서 아킹(arcing)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 듀얼 주파수전원의 파워를 가변시켜 플라즈마 분위기를 유지한 상태에서 벌크층(114)을 형성하기 위한 제2공정가스를 챔버 내부로 공급한다. 제2공정가스는 제1공정가스와 동일한 조성을 갖되, 조성비(즉, 혼합비율)는 상이할 수 있다. 즉, 제2공정가스는 카본이 함유된 실리콘소스가스, 산소가스 및 비활성가스가 혼합된 혼합가스이되, 이들의 혼합비율은 제1공정가스와 상이할 수 있다. 따라서, 접착층(112)과 동일하게 벌크층(114)은 카본이 함유된 실리콘산화물일 수 있고, 접착층(112)과 막내 카본 함유량이 상이할 수 있다.
구체적으로, 제2공정가스는 막내 카본 함유량이 20% 이상인 벌크층(114)을 형성하기 위해 카본이 함유된 실리콘소스가스와 산소가스의 혼합비율이 1.5:1 내지 2.5:1 일 수 있다. 즉, 산소가스보다 카본이 함유된 실리콘소스가스를 더 많이 챔버에 공급함으로써, 막내 카본 함유량이 20% 이상인 벌크층(114)을 형성할 수 있다. 여기서, 제2공정가스에서 카본이 함유된 실리콘소스가스와 산소가스의 비율은 1.5:1 미만일 경우에는 막내 카본 함유량이 예정된 수치 즉, 20%보다 낮아져 저유전율을 갖는 절연막(110)의 예정된 유전상수를 구현하기 어려울 수 있고, 2.5:1을 초과하는 경우에는 막내 필요이상의 카본이 주입되어 막질이 저하될 수 있다. 일례로, 제2공정가스는 카본이 함유된 실리콘소스가스, 산소가스 및 비활성가스를 각각 60sccm, 113sccm 및 400sccm 유량으로 챔버에 공급할 수 있다.
상술한 공정과정을 통해 제2구간동안 접착층(112) 상에 벌크층(114)을 형성할 수 있다.
다음으로, 벌크층(114)을 형성한 후 챔버에 인가되는 듀얼 주파수전원을 차단하여 플라즈마를 턴오프한 후, 제3구간동안 챔버에 퍼지가스를 공급한다. 퍼지는 플라즈마 분위기에서 벌크층(114) 형성공정과 후속 캡핑층(116) 형성공정을 연속적으로 진행할 때, 카본이 함유된 실리콘소스가스의 유량 변화에 기인한 아킹을 방지하기 위한 것이다. 즉, 제3구간은 챔버 내부를 안정화시키기 위한 퍼지구간으로 대략 5초간 진행될 수 있으며, 제3구간의 공정시간은 챔버 내부의 용적에 비례할 수 있다. 퍼지는 4torr 내지 7torr 범위의 압력 및 300℃ 내지 400℃ 범위의 온도에서 진행할 수 있다.
제3구간이 시작되는 시점에서 진행되는 플라즈마 턴오프는 챔버에 인가되는 고주파전원 및 저주파전원을 시간차를 두고 차단할 수 있다. 이는, 플라즈마 턴오프시 다량의 파티클이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 구체적으로, 플라즈마 턴오프는 저주파전원을 먼저 차단한 후, 기 설정된 제2시간(t2) 이후에 고주파전원을 차단하는 일련의 과정으로 진행할 수 있다. 여기서, 제2시간(t2)은 0.05초 내지 0.15초 범위일 수 있다. 제2시간(t2)이 0.05초 미만일 경우에는 파티클이 발생할 우려가 있고, 0.15초를 초과하는 경우에는 벌크층 표면에 불필요한 박막이 증착되거나, 플라즈마 데미지가 발생할 수 있다. 이처럼, 플라즈마 턴오프시 저주파전원을 먼저 차단하면, 제2시간(t2)동안에는 고주파전원에 의하여 플라즈마 분위기를 유지할 수 있기 때문에 이온화되지 못한 공정가스에 기인한 파티클 생성을 방지할 수 있다. 아울러, 플라즈마 쉬스에 의한 전단력에 기인하여 파티클이 생성되더라도 벌크층(114)을 포함하는 웨이퍼 표면에 파티클이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
참고로, 저유전율을 갖는 절연막(110)은 일반적인 절연막 증착 공정 대비 공정가스의 전체 사용량은 매우 적으나, 공정가스 내에서 카본이 함유된 실리콘소스가스의 비율이 높기 때문에 플라즈마 턴오프시 다량이 파티클이 쉽게 발생할 수 있다. 이는, 일반적인 절연막 증착 공정 대비 가스 유량이 낮기 때문에 챔버내 잔류 가스나 파티클을 외부로 밀어내는 힘이 약하여 챔버 내부에 파티클이 체류 시간이 길어져 파티클 이슈에 취약할 수 밖에 없다. 그리고, 저주파전원에 의해 생성된 플라즈마는 고주파전원에 의해 생성된 플라즈마보다 카본이 함유된 실리콘소스가스에 대한 분해율 즉, 이온화 정도가 낮기 때문에 플라즈마 턴오프시 고주파전원을 저주파전원을 동시에 차단하거나, 또는 저주파전원보다 고주파전원이 먼저 차단되는 경우에는 플라즈마 턴오프 시점에서 챔버 내부에 이온화되지 못한 공정가스에 의하여 다량의 파티클이 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예와 같이 제3구간을 시작하는 시점에서 플라즈마를 턴오프시키되, 저주파전원을 먼저 차단한 후, 예정된 제2시간(t2) 이후에 고주파전원을 차단하면 상술한 원인에 기인한 파티클 발생을 방지할 수 있다.
플라즈마 턴오프 후 챔버 내부에 공급되는 퍼지가스는 가스 안정화 및 공정 단순화를 위해 제1공정가스 및 제2공정가스와 동일한 조성을 갖되, 조성비(즉, 혼합비율)는 상이할 수 있다. 구체적으로, 퍼지가스는 카본이 함유된 실리콘소스가스, 산소가스 및 비활성가스가 혼합된 혼합가스일 수 있다. 일례로, 퍼지가스는 카본이 함유된 실리콘소스가스, 산소가스 및 비활성가스를 각각 50sccm, 94sccm 및 400sccm 유량으로 챔버에 공급할 수 있다.
한편, 후술하겠지만, 퍼지가스는 캡핑층(116)을 형성하기 위한 제3공정가스와 동일한 조성 및 조성비를 가질 수 있다. 이를 통해, 후속 공정시 보다 안정적으로 캡핑층(116)을 형성할 수 있다.
다음으로, 제4구간동안 벌크층(114) 상에 캡핑층(116)을 형성한다. 즉, 제4구간은 캡핑층(116) 형성구간으로 대략 3초간 진행될 수 있으며, 제4구간의 공정시간은 캡핑층의 두께에 비례할 수 있다. 캡핑층(116)은 4torr 내지 7torr 범위의 압력 및 300℃ 내지 400℃ 범위의 온도에서 형성할 수 있다. 이하, 캡핑층(116) 형성공정에 대해 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 캡핑층(116)을 형성하기 위한 제3공정가스를 챔버 내부로 공급한다. 제3공정가스는 퍼지가스와 동일한 조성 및 조성비를 가질 수 있다. 아울러, 제3공정가스는 제1공정가스 및 제2공정가스와 동일한 조성을 갖되, 조성비(즉, 혼합비율)는 상이할 수 있다. 캡핑층(116)은 카본이 함유된 실리콘소스가스, 산소가스 및 비활성가스가 혼합된 혼합가스일 수 있고, 제3공정가스를 이용하여 형성된 캡핑층(116)은 접착층(112) 및 벌크층(114)와 동일하게 카본이 함유된 실리콘산화물일 수 있다.
제3공정가스는 막내 카본 함유량이 8% 내지 12% 범위를 갖는 캡핑층(116)을 형성하기 위한 것으로, 카본이 함유된 실리콘소스가스와 산소가스의 혼합비율이 1:1.5 내지 1:2.5 일 수 있다. 즉, 카본이 함유된 실리콘소스가스보다 더 많은 산소가스를 챔버에 공급하여 막내 카본 함유량이 8% 내지 12% 범위를 갖는 캡핑층(116)을 형성할 수 있다. 여기서, 제3공정가스에서 카본이 함유된 실리콘소스가스와 산소가스의 혼합비율이 1:1.5 미만일 경우에는 막내 카본 함유량이 12%를 초과하여 캡핑층(116)의 경도가 저하될 수 있고, 1:2.5를 초과하는 경우에는 막내 카본 함유량이 8%를 미만으로 저유전율을 갖는 절연막(110)의 예정된 유전상수를 구현하기 어려울 수 있다. 일례로, 제3공정가스는 카본이 함유된 실리콘소스가스, 산소가스 및 비활성가스를 각각 50sccm, 94sccm 및 400sccm 유량으로 챔버에 공급할 수 있다.
다음으로, 챔버에 듀얼 주파수전원 즉, 고주파전원 및 저주파전원을 인가하여 챔버 내부에 플라즈마 분위기를 조성한다. 여기서, 고주파전원의 파워는 저주파전원의 파워보다 더 클 수 있고, 고주파전원의 파워는 380W 내지 420W 범위일 수 있으며, 저주파전원의 파워는 80W 내지 100W 범위일 수 있다. 일례로, 제4구간에서 고주파전원의 파워는 400W 일 수 있고, 저주파전원의 파워는 90W 일 수 있다.
제4구간이 시작되는 시점에서 챔버 내부에 플라즈마 분위기를 조성하기 위하여 고주파전원 및 저주파전원을 인가할 때, 고주파전원 및 저주파전원을 동시에 인가하거나, 또는 시간차를 두고 고주파전원 및 저주파전원을 순차적으로 인가할 수 있다. 후자의 경우, 챔버에 고주파전원을 먼저 인가하고, 기 설정된 제1시간(t1) 이후에 저주파전원을 인가할 수 있다. 제1시간(t1)은 0.05 내지 0.15초 범위일 수 있다. 후자와 같이, 시간차를 두고 고주파전원 및 저주파전원을 순차적으로 인가하면, 고주파전원에 의하여 생성된 플라즈마에 의해 제3공정가스가 활성화 즉, 이온화된 이후에 저주파전원에 의하여 생성된 플라즈마에 의해 이온화된 공정가스의 활성도가 증가하기 때문에 박막 증착 효율 및 벌크층(114)과 캡핑층(116) 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다.
상술한 공정과정을 통해 제4구간동안 벌크층(114) 상에 캡핑층(116)을 형성할 수 있다.
다음으로, 제4구간이 종료되는 시점에서 플라즈마 턴오프를 진행한다. 제4구간이 종료되는 시점에서 진행되는 플라즈마 턴오프는 챔버에 인가되는 고주파전원 및 저주파전원을 시간차를 두고 차단할 수 있다. 이는, 플라즈마 턴오프시 다량의 파티클이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 구체적으로, 플라즈마 턴오프는 저주파전원을 먼저 차단한 후, 기 설정된 제2시간(t2) 이후에 고주파전원을 차단하는 일련의 과정으로 진행할 수 있다. 여기서, 제2시간(t2)은 0.05 내지 0.15초 범위일 수 있다. 이처럼, 플라즈마 턴오프시 저주파전원을 먼저 차단하면, 제2시간(t2)동안에는 고주파전원에 의하여 플라즈마 분위기를 유지할 수 있기 때문에 이온화되지 못한 공정가스에 기인한 파티클 생성을 방지할 수 있다. 아울러, 플라즈마 쉬스에 의한 전단력에 기인하여 파티클이 생성되더라도 캡핑층(116)을 포함하는 웨이퍼 표면에 파티클이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
이후, 공지된 제조방법에 따라 접착층(112), 벌크층(114) 및 캡핑층(116)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 저유전율을 갖는 절연막(110)을 완성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 방법을 따라 형성된 저유전율을 갖는 절연막(110)은 접착층(112), 벌크층(114) 및 캡핑층(116)이 순차적으로 적층된 구조를 갖고, 각각 막내 카본 함유량 및 두께를 상이하게 형성함에 따라 저유전율을 갖는 절연막(110)에서 요구되는 유전상수, 접착력 및 경도를 모두 만족시킬 수 있다. 즉, 접착력이 우수하고, 후속 공정을 용이하게 진행할 수 있는 경도가 확보된 저유전을 갖는 절연막을 제공할 수 있다.
또한, 듀얼 주파수전원을 통해 생성된 플라즈마를 이용하여 저유전율을 갖는 절연막(110)을 형성함에 있어 플라즈마 턴오프시 저주파전원을 먼저 차단하고, 기 설정된 설정 시간 이후에 고주파전원을 차단함으로써, 이온화되지 못한 공정가스에 기인한 파티클 생성을 방지할 수 있다.
또한, 듀얼 주파수전원을 통해 생성된 플라즈마를 이용하여 저유전율을 갖는 절연막(110)을 형성함에 있어 플라즈마 턴온시 고주파전원을 먼저 인가하고, 기 설정된 설정 시간 이후에 저주파전원을 인가하여 공정가스의 초기 활성도를 향상시킴으로써, 박막 증착 효율 및 막질을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 기저층 110 : 저유전율을 갖는 절연막
112 : 접착층 114 : 벌크층
116 : 캡핑층

Claims (10)

  1. 고주파전원 및 저주파전원을 챔버에 인가하여 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판 상에 박막을 증착하는 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법으로서,
    상기 챔버 내부로 기판을 준비하는 단계;
    상기 고주파 전원 및 상기 저주파 전원을 챔버에 인가하여 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키고 상기 기판 상에 제1공정가스를 공급하여 접착층을 형성하는 단계;
    상기 플라즈마를 유지한 상태에서 상기 챔버 내부로 제2공정가스를 공급하여 상기 접착층 상에 벌크층을 형성하는 단계;
    상기 저주파전원을 먼저 차단하고, 기 설정된 설정 시간 이후에 상기 고주파전원을 차단하여 상기 플라즈마를 턴오프시키는 단계;
    상기 챔버 내부에 퍼지가스를 공급하는 단계; 및
    상기 고주파전원 및 상기 저주파전원을 챔버에 인가하여 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키고 상기 챔버 내부로 제3공정가스를 공급하여 상기 벌크층 상에 캡핑층을 형성하는 단계
    를 포함하는 박막 증착 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설정 시간은 0.05초 내지 0.15초 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 전원 및 상기 저주파 전원을 챔버에 인가하여 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시킴에 있어서 상기 챔버에 상기 고주파전원 및 상기 저주파전원을 순차적으로 인가하되, 상기 고주파전원을 먼저 인가하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접착층, 상기 캡핑층 및 상기 벌크층 각각은 카본이 함유된 실리콘산화물을 포함하고, 상기 접착층은 막내 카본 함유량이 0.01% 내지 3% 범위를 갖도록 형성하고, 상기 벌크층은 막내 카본 함유량이 20% 내지 30% 범위를 갖도록 형성하며, 상기 캡핑층은 막내 카본 함유량이 8% 내지 12% 범위를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착층, 상기 벌크층 및 상기 캡핑층이 순차적으로 적층된 박막의 전체 두께에서 상기 접착층은 4% 내지 8% 범위의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 접착층은 75% 내지 85% 범위의 두께를 갖도록 형성하며, 상기 캡핑층은 10% 내지 15% 범위의 두께를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1공정가스, 상기 제2공정가스 및 상기 제3공정가스 각각은 카본이 함유된 실리콘소스가스, 산소가스 및 비활성가스가 혼합된 혼합가스를 포함하되, 상기 카본이 함유된 실리콘소스가스와 상기 산소가스의 혼합비율이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1공정가스는 상기 카본이 함유된 실리콘소스가스와 상기 산소가스의 혼합비율이 1:5 내지 1:8 범위이고,
    상기 제2공정가스는 상기 카본이 함유된 실리콘소스가스와 상기 산소가스의 혼합비율이 1.5:1 내지 2.5:1 범위이며,
    상기 제3공정가스는 상기 카본이 함유된 실리콘소스가스와 상기 산소가스의 혼합비율이 1:1.5 내지 1:2.5 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지가스 및 상기 제3공정가스는 각각 카본이 함유된 실리콘소스가스, 산소가스 및 비활성가스가 혼합된 혼합가스를 포함하되, 상기 퍼지가스 및 상기 제3공정가스 각각은 상기 혼합가스의 혼합비율이 동일한 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 벌크층을 형성하는 단계에서 상기 챔버에 인가되는 상기 고주파전원의 파워 및 상기 저주파전원의 파워는 상기 접착층을 형성하는 단계 및 상기 캡핑층을 형성하는 단계에서 상기 챔버에 인가되는 상기 고주파전원의 파워 및 상기 저주파전원의 파워와 상이한 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 벌크층을 형성하는 단계에서 상기 챔버에 인가되는 상기 고주파전원의 파워 및 상기 저주파전원의 파워는 각각 460W 내지 500W 범위 및 20W 내지 40W 범위를 갖고,
    상기 접착층을 형성하는 단계 및 상기 캡핑층을 형성하는 단계에서 상기 챔버에 인가되는 상기 고주파전원의 파워 및 상기 저주파전원의 파워는 각각 380W 내지 420W 범위 및 80W 내지 100W 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.
KR1020190153172A 2019-11-26 2019-11-26 박막 증착 방법 KR20210065223A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190153172A KR20210065223A (ko) 2019-11-26 2019-11-26 박막 증착 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190153172A KR20210065223A (ko) 2019-11-26 2019-11-26 박막 증착 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210065223A true KR20210065223A (ko) 2021-06-04

Family

ID=76391967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190153172A KR20210065223A (ko) 2019-11-26 2019-11-26 박막 증착 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210065223A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024044459A1 (en) * 2022-08-26 2024-02-29 Applied Materials, Inc. Adhesion improvement between low-k materials and cap layers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024044459A1 (en) * 2022-08-26 2024-02-29 Applied Materials, Inc. Adhesion improvement between low-k materials and cap layers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11289326B2 (en) Method for reforming amorphous carbon polymer film
TWI820667B (zh) 間隙填充物沉積方法及類金剛石之碳的間隙填充物材料
TWI662617B (zh) 無鹵素之氣相矽蝕刻
US7867578B2 (en) Method for depositing an amorphous carbon film with improved density and step coverage
US6991959B2 (en) Method of manufacturing silicon carbide film
US11961746B2 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
US20080153311A1 (en) Method for depositing an amorphous carbon film with improved density and step coverage
KR20130113958A (ko) 초고도 선택비 애쉬어블 하드마스크 막
KR102513051B1 (ko) 에칭 방법
TW201437416A (zh) 低收縮介電薄膜
CN102956473A (zh) 在升起特征上沉积高度共形无定形碳膜的方法
JP2007165883A (ja) 有機シリコン酸化膜及び多層レジスト構造を形成するための方法
TWI694531B (zh) 蝕刻方法
TWI766866B (zh) 蝕刻方法
TW200935514A (en) Reduction of etch-rate drift in HDP processes
TW201705265A (zh) 蝕刻方法
TW201701349A (zh) 蝕刻方法（一）
TW201724252A (zh) 蝕刻方法
TW201742143A (zh) 蝕刻方法
KR20210065223A (ko) 박막 증착 방법
US10515796B2 (en) Dry etch rate reduction of silicon nitride films
US6746970B2 (en) Method of forming a fluorocarbon polymer film on a substrate using a passivation layer
KR20170044777A (ko) 플라즈마를 이용하여 실리콘 산화막을 형성하는 방법
KR102146543B1 (ko) 비정질 실리콘막의 형성 방법
US11404263B2 (en) Deposition of low-stress carbon-containing layers

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal