KR20210075266A - 박막 증착 방법 - Google Patents
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Abstract
일 실시예에 의한 박막 증착 방법은 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하는 처리 공간이 형성되는 챔버와, 챔버 내부로 공정 가스를 분사하기 위한 가스 공급 장치와, 가스 공급 장치와 대향하도록 설치되고 상부에 기판이 안착되는 서셉터와, 가스 공급 장치와 연결되어 고주파 전원 및 저주파 전원을 각각 제공하는 전원 공급 및 정합부;를 포함하는 박막 증착 장치에서의 박막 증착 방법으로서, 공정 가스를 공급하여 처리 대상 기판 상에 실리콘 함유 박막을 형성하는 증착 단계, 질소 또는 산소를 포함하는 가스 중에서 선택된 제 1 표면처리 가스를 공급하는 제 1 표면처리 단계 및 질소 또는 산소 중 제 1 표면처리 단계에서 미선택된 가스를 포함하는 제 2 표면처리 가스를 공급하는 제 2 표면처리 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
Description
본 발명은 반도체막 소자 제조 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 박막 증착 방법에 관한 것이다.
반도체 집적소자의 크기가 점점 작아지고 형상이 복잡해짐에 따라 단차(Step coverage)가 높고 종횡비(Aspect ratio)가 큰 하부 구조 상에 균일하고 얇은 두께의 박막을 형성하기 위한 기술이 요구되고 있다.
반도체 제조 공정 중의 하나인 식각 공정시의 희생막으로 사용되는 하드 마스크층은 높은 선택성과 재현성이 요구되어지며, 이를 위해 고온 화학기상증착(CVD) 공정을 통해 형성하고 있다.
하지만, 고온 공정을 진행함에 따른 스트레스 발생은 박막의 물리적 특성을 변화시키며, 이에 따라 저온 공정의 필요성이 대두되고 있다.
그런데, 250℃ 이하의 저온 공정에 의해 형성한 Si-O를 포함하는 박막은 Si-O(-)와 같은 불안정한 분자 구조를 포함하고 있으며, 이로 인해 대리 노출에 의한 박막의 두께, 굴절률, 스트레스 등과 같은 특성이 경시적으로 변화될 수 있다. 그리고, 이러한 경시 변화에 의해 후속 공정에서의 재현성을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
본 기술의 실시예는 안정적인 분자 구조를 가지며 경시 변화율이 낮은 박막을 저온에서 형성할 수 있는 박막 증착 방법을 제공할 수 있다.
본 기술의 일 실시예에 의한 박막 증착 방법은 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하는 처리 공간이 형성되는 챔버와, 상기 챔버 내부로 공정 가스를 분사하기 위한 가스 공급 장치와, 상기 가스 공급 장치와 대향하도록 설치되고 상부에 상기 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 가스 공급 장치와 연결되어 고주파 전원 및 저주파 전원을 각각 제공하는 전원 공급 및 정합부;를 포함하는 박막 증착 장치에서의 박막 증착 방법으로서, 공정 가스를 공급하여 처리 대상 기판 상에 실리콘 함유 박막을 형성하는 증착 단계; 질소 또는 산소를 포함하는 가스 중에서 선택된 제 1 표면처리 가스를 공급하는 제 1 표면처리 단계; 및 질소 또는 산소 중 상기 제 1 표면처리 단계에서 미선택된 가스를 포함하는 제 2 표면처리 가스를 공급하는 제 2 표면처리 단계;를 포함하도록 구성될 수 있다.
본 기술에 의하면, 박막을 저온으로 형성하면서도 안정적인 막질을 가질 수 있다.
아울러, 박막 형성 후 대기 노출에 의해 박막 특성이 변화하는 경시 변화 특성을 개선할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 박막 증착 방법을 위한 박막 증착 장치의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 일 실시예에 의한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 흐름도 및 타이밍도이다.
도 4는 일 실시예에 의한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5a 및 도 5b는 공정 조건에 따른 박막의 두께 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 공정 조건에 따른 박막의 굴절률 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 공정 조건에 따른 박막의 스트레스 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 표면처리 조건에 따른 박막의 두께 변화 및 굴절률 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 표면처리 조건에 따른 박막의 스트레스 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 일 실시예에 의한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 흐름도 및 타이밍도이다.
도 4는 일 실시예에 의한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5a 및 도 5b는 공정 조건에 따른 박막의 두께 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 공정 조건에 따른 박막의 굴절률 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 공정 조건에 따른 박막의 스트레스 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 표면처리 조건에 따른 박막의 두께 변화 및 굴절률 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 표면처리 조건에 따른 박막의 스트레스 변화를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 기술의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 일 실시예에 의한 박막 증착 방법을 위한 박막 증착 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 박막 증착 장치(10)는 챔버(100), 가스 제공부(200), 전원공급 및 정합부(300)를 포함할 수 있다.
챔버(100)는 상부가 개방된 본체(110) 및 본체(110) 상단을 폐쇄하도록 구성되는 가스 공급 장치(120)를 포함할 수 있다.
챔버(100) 내부 공간은 증착 공정 등 기판(W)에 대한 처리가 이루어지는 공간일 수 있다. 본체(110) 측면의 지정된 위치에는 기판(W)이 반입 및 반출되는 게이트(G)가 마련될 수 있다. 본체(110)의 저면에는 기판(W)이 안착되는 서셉터(130)의 지지축(140)이 삽입되는 관통공이 형성될 수 있다.
서셉터(130)는 상면에 적어도 하나의 기판(W)이 안착되도록 전체적으로 평판 형상을 가지며, 가스 공급 장치(120)에 대향하여 수평 방향으로 설치될 수 있다. 지지축(140)은 서셉터(130) 후면에 수직 결합되며, 챔버(100) 저부의 관통공을 통해 외부의 구동부(미도시)와 연결되어, 서셉터(130)를 승강 및/또는 회전시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 서셉터(130)는 전극(제 2 전극)으로 작용할 수 있다.
서셉터(130)의 내부에는 히터(132)가 구비되어 상부에 안착된 기판(W)의 온도를 조절할 수 있다. 전원부(170)는 히터(132)로 전원을 공급하여 히터(132)가 발열하도록 구성될 수 있다.
챔버(100) 내부는 일반적으로 진공 분위기로 형성되어야 하므로, 본체(110)의 지정된 위치, 예를 들어 저면에는 배기구(150)가 형성될 수 있다. 배기구(150)는 외부의 펌프(160)와 연결될 수 있다. 배기구(150)를 통해 챔버(100) 내부를 진공 상태로 만들 수 있고, 공정 후 발생하는 가스를 배출할 수 있다.
도 1에는 배기구(150)가 챔버(200)의 저부에 형성된 경우를 예로 들어 도시하였으나, 배기구(150)는 챔버(200)의 측면에 형성될 수도 있다.
가스 공급 장치(120)는 본체(110) 상부에 서셉터(130)와 대향하도록 설치될 수 있다. 가스 공급 장치(120)는 가스 제공부(200)로부터 공급되는 다양한 공정가스를 챔버(100) 내부로 분사할 수 있다. 가스 공급 장치(120)는 샤워헤드 타입, 인젝터 타입, 노즐 타입 등 다양한 방식의 가스 공급 장치 중에서 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 공급 장치(120)는 전극(제 1 전극)으로 작용할 수 있다.
가스 제공부(200)는 소스 가스, 캐리어 가스, 퍼지 가스 등을 가스 공급 장치(120)로 제공하도록 구성될 수 있다.
전원공급 및 정합부(300)는 기 설정된 주파수 대역을 갖는 전원을 플라즈마 전원 소스로 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 플라즈마 전원의 출력 임피던스와 챔버(100) 내의 부하 임피던스를 상호 매칭시켜 고주파 전원이 챔버(100)로부터 반사됨에 따른 반사 손실을 제거하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 전원공급 및 정합부(300)는 전원 공급부(310) 및 매칭부(320)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(310)는 제 1 전원 공급부(311) 및 제 2 전원 공급부(313)를 포함할 수 있다. 제 1 전원 공급부(311)는 중심 주파수 대역이 10~20MHz, 바람직하게는 13.56MHz의 HF(고주파) 전원을 플라즈마 전원 소스로 제공하도록 구성될 수 있다. 제 2 전원 공급부(313)는 중심 주파수 대역이 300~500kHz를 갖는 LF(저주파) 전원을 플라즈마 전원 소스로 제공하도록 구성될 수 있다.
매칭부(320)는 제 1 매칭부(321) 및 제 2 매칭부(323)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 매칭부(321, 323)는 각각 제 1 및 제 2 전원 공급부(311, 313)의 출력 임피던스와 챔버(100) 내의 부하 임피던스를 상호 매칭시켜 플라즈마 전원이 챔버(100)로부터 반사됨에 따른 반사 손실을 제거하도록 구성될 수 있다.
박막을 형성하기 위하여 챔버(100) 내의 온도, 실질적으로는 기판(W)의 온도를 저온, 예를 들어 250℃ 이하, 바람직하게는 200℃ 이하로 설정하고, 압력을 1.0~6.0 Torr로 설정한 상태에서, 서셉터(130)에 기판(W)을 안착시킨다. 그리고 챔버(100) 내부를 진공 상태로 만든 후, 가스 공급 장치(120)를 통해 소스 가스, 반응가스 및 캐리어 가스를 주입한다.
이에 따라, 소스 가스와 반응 가스의 결합에 의해 기판(W) 상에 박막이 형성된다. 증착 공정 후 소스 가스, 반응 가스 및 캐리어 가스의 공급을 중단하고, 잔여 가스를 퍼지 공정을 통해 제거할 수 있다.
일 실시예에서, 소스 가스는 실란(Silane; SiH4) 와 같은 실리콘 함유 가스 중에서 선택될 수 있다. 반응가스는 질소 함유 가스, 예를 들어 N2O 또는 NH3 가스일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 캐리어 가스는 질소 가스(N2)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이 경우 기판(W) 상에는 SiON 박막이 형성될 수 있다. SiON 박막은 식각 공정시의 희생막으로 작용하는 하드 마스크막일 수 있다.
박막 형성 후에는 표면처리 공정을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 표면처리 공정은 고주파 플라즈마 전원 및 저주파 플라즈마 전원을 모두 인가하여 박막의 극표면에서 분자들의 결합력을 강화시키는 공정일 수 있다.
일 실시예에서, 표면처리 공정은 NH3 및 N2 중 적어도 하나를 포함하는 제 1 표면처리 가스, 예를 들어 질소 함유 가스를 이용한 제 1 표면처리 공정 및 N2O와 같은 제 2 표면처리 가스, 예를 들어 산소 함유 가스를 이용한 제 2 표면처리 공정을 포함할 수 있다.
저온 공정으로 형성한 SiON 박막은 Si과 N의 결합력이 약하고, 산소 원자가 결합 구조로부터 깨진(broken) 불안정한 결합 구조를 가질 수 있다.
본 기술에 의하면, SiON 박막 형성 후, NH3 가스를 공급하면서 고주파 및 저주파 플라즈마 전원을 인가하는 제 1 표면처리 공정을 수행한다. 저주파 플라즈마 전원을 인가하면 이온 에너지를 높일 수 있고 SiON 박막의 표면에서 Si와 N의 결합력이 강화되어 불안정한 결합 구조가 안정적인 SiNx 구조로 치환되고 박막의 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 박막 형성 후 대기 중의 산소나 수증기 등에 의한 박막의 산화를 방지할 수 있어, 경시 변화에 대한 내성이 향상된다.
나아가, 제 1 표면처리 공정의 전 또는 후에, N2O 가스를 공급하면서 고주파 및 저주파 플라즈마 전원을 인가하는 제 2 표면처리 공정을 수행할 수 있다. 제 2 표면처리 공정에 의해 SiON 박막의 표면이 산소-리치 특성을 갖게 되므로 대기 노출 후의 산화 현상을 더욱 방지할 수 있다.
도 2 및 도 3은 일 실시예에 의한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 흐름도 및 타이밍도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 목적하는 박막, 예를 들어 하드 마스크막으로서의 SiON막을 형성하기 위하여, 챔버(100) 내의 온도를 250℃ 이하, 바람직하게는 200℃ 이하로 설정하고, 압력을 1.0~6.0 Torr로 설정한 상태에서, 서셉터(130) 상에 기판(W)을 안착시킨다. 그리고 챔버(100) 내부를 진공 상태로 만든 후, 가스 공급 장치(120)를 통해 소스 가스(SiH4), 반응가스(N20 및 NH3) 및 캐리어 가스(N2)를 주입한다.
이에 따라, 소스 가스와 반응 가스의 결합에 의해 기판(W) 상에 SiON 박막이 형성된다(S101, T1~T2)). 증착 공정 후 소스 가스, 반응 가스 및 캐리어 가스의 공급을 중단하고, 잔여 가스를 퍼지 공정을 펌핑하여 제거할 수 있다(S103, T2~T3).
일 실시예에서, 소스 가스는 실란(Silane; SiH4) 와 같은 실리콘 함유 가스 중에서 선택될 수 있다. 반응가스는 질소 함유 가스, 예를 들어 N2O 또는 NH3 가스일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 캐리어 가스는 질소 가스(N2)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
박막 증착 및 퍼지 후에는 표면처리 공정을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 표면처리 공정은 고주파(HF) 플라즈마 전원 및 저주파(LF) 플라즈마 전원을 모두 인가하여 박막의 극표면에서 분자들의 결합력을 강화시키는 공정일 수 있다.
일 실시예에서, 표면처리 공정은 NH3 및 N2 중 적어도 하나를 포함하는 제 1 표면처리 가스를 이용한 제 1 표면처리 공정(S105, T3~T4) 및 N2O와 같이 산소를 함유한 제 2 표면처리 가스를 이용한 제 2 표면처리 공정(S107, T4~T5)을 포함할 수 있다.
제 1 표면처리 공정(S105, T3~T4)을 위해, 중심 주파수 대역이 10~20MHz, 바람직하게는 13.56MHz의 HF 전원을 플라즈마 전원 소스와, 중심 주파수 대역이 300~500kHz인 LF(저주파) 전원을 플라즈마 전원 소스로 제공하고, NH3 및 N2 중 적어도 하나를 포함하는 제 1 표면처리 가스를 공급할 수 있다.
LF 플라즈마 전원을 인가하면 이온 에너지를 높일 수 있고 SiON 박막의 표면에서 Si와 N의 결합력이 강화되어 불안정한 결합 구조가 안정적인 SiNx 구조로 치환되고 박막의 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 박막 형성 후 대기 중의 산소나 수증기 등에 의한 박막의 산화를 방지할 수 있어, 경시 변화에 대한 내성이 향상된다.
이후, 제 2 표면처리 공정(S107, T4~T5)을 위해, 제 1 표면처리 가스의 공급을 중단하고, 중심 주파수 대역이 10~20MHz, 바람직하게는 13.56MHz의 HF 전원을 플라즈마 전원 소스와, 중심 주파수 대역이 300~500kHz인 LF(저주파) 전원을 플라즈마 전원 소스로 제공하고, N2O와 같은 제 2 표면처리 가스를 공급할 수 있다. 이를 통해 SiON 박막의 표면이 산소-리치 특성을 갖게 되므로 대기 노출 후의 산화 현상을 더욱 방지할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 의한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 기판 상에 박막을 증착하고(S201), 공정가스를 펌핑할 수 있다(S203).
이후, 중심 주파수 대역이 10~20MHz, 바람직하게는 13.56MHz의 HF 전원을 플라즈마 전원 소스와, 중심 주파수 대역이 300~500kHz인 LF(저주파) 전원을 플라즈마 전원 소스로 제공하고, N2O와 같은 제 2 표면처리 가스를 공급하여 제 2 표면처리 공정을 수행할 수 있다(S205).
제 2 표면처리 공정을 통해 SiON 박막의 표면이 산소-리치 특성을 갖게 되므로 대기 노출 후의 산화 현상을 방지할 수 있다.
이어서, 중심 주파수 대역이 10~20MHz, 바람직하게는 13.56MHz의 HF 전원을 플라즈마 전원 소스와, 중심 주파수 대역이 300~500kHz인 LF(저주파) 전원을 플라즈마 전원 소스로 제공하고, NH3와 같은 제 1 표면처리 가스를 공급하여 제 1 표면처리 공정을 수행할 수 있다(S207).
LF 플라즈마 전원의 인가에 의해 이온 에너지가 증가하여 SiON 박막의 표면에서 Si와 N의 결합력이 강화되어 고밀도의 안정적인 SiNx 구조를 형성할 수 있다. 따라서, 박막 형성 후 대기 중의 산소나 수증기 등에 의한 박막의 산화를 방지할 수 있어 경시 변화에 대한 내성이 향상된다.
도 5a 및 도 5b는 공정 조건에 따른 박막의 두께 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 500℃ 이상의 고온에서 SiON 박막을 증착하는 경우(①HT-SiON), 250℃ 이하의 저온에서 SiON 박막을 증착하고 표면처리 하지 않은 경우(②LT-SiON), 250℃ 이하의 저온에서 SiON 박막을 증착하고 고주파 플라즈마 전원을 인가하여 제 2 표면처리 가스(N2O)로만 표면처리 한 경우(③LT-SiON+N20 TRT), 250℃ 이하의 저온에서 SiON 박막을 증착하고 고주파 및 저주파 플라즈마 전원을 인가하여 제 1 표면처리 공정과 제 2 표면처리 공정을 수행한 경우(④LT-SiON+NH3/N2O TRT) 각각의 박막에 대한 대기 노출 후의 시간 경과에 따른 두께 변화를 알 수 있다.
HT-SiON 박막의 경우(①) 대기에 48시간 노출 후의 두께 변화량(1.0Å)이 미세하였으나, LT-SiON 박막의 경우(②) HT-SiON에 비하여 10배의 두께 변화량(10.0Å)이 관측되었다.
LT-SiON+N20 TRT 박막의 경우(③)에도 표면처리를 수행하지 않은 경우보다 두께 변화량(15.5Å)이 더욱 크게 나타남을 알 수 있다.
본 기술에서와 같이 LT-SiON+NH3/N2O TRT 박막을 형성한 경우(④)에는 두께 변화량이 2.0Å으로, 고온 공정으로 형성한 HT-SiON 박막과 유사한 수준으로 두께의 경시 변화 특성이 개선된 것을 알 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 공정 조건에 따른 박막의 굴절률 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 500℃ 이상의 고온에서 SiON 박막을 증착하는 경우(①HT-SiON), 250℃ 이하의 저온에서 SiON 박막을 증착하고 표면처리 하지 않은 경우(②LT-SiON), 250℃ 이하의 저온에서 SiON 박막을 증착하고 고주파 플라즈마 전원을 인가하여 제 2 표면처리 가스(N2O)로만 표면처리 한 경우(③LT-SiON+N20 TRT), 250℃ 이하의 저온에서 SiON 박막을 증착하고 고주파 및 저주파 플라즈마 전원을 인가하여 제 1 표면처리 공정과 제 2 표면처리 공정을 수행한 경우(④LT-SiON+NH3/N2O TRT) 각각의 박막에 대한 대기 노출 후의 시간 경과에 따른 굴절률 변화를 알 수 있다.
HT-SiON 박막의 경우(①) 대기 노출 후 48시간 경과 후의 굴절률 변화량(-0.003)이 미세하였으나, LT-SiON 박막의 경우(②) 굴절률 변화량(-0.135)이 큰 것을 알 수 있다.
LT-SiON+N20 TRT 박막의 경우(③) 표면처리를 수행하지 않은 경우보다 굴절률 변화량(-0.198)이 더욱 크게 변화되었다.
본 기술에서와 같이 LT-SiON+NH3/N2O TRT 박막을 형성한 경우(④)에는 굴절률 변화량이 -0.017로, 고온 공정으로 형성한 HT-SiON 박막과 유사한 수준으로 굴절률의 경시 변화 특성이 개선된 것을 알 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 공정 조건에 따른 박막의 스트레스 변화를 설명하기 위한 도면이다.
HT-SiON 박막의 경우(①) 대기 노출 후 48ㅎ시간 경과 후의 스트레스 변화량(-12MPa)이 미세하다.
하지만, LT-SiON 박막(②)과, LT-SiON+N20 TRT 박막의 경우(③) 각각 -257MPa, -324MPa로 스트레스 변화량이 큰 것을 알 수 있다.
본 기술에서와 같이 LT-SiON+NH3/N2O TRT 박막을 형성한 경우(④)에는 스트레스 변화량이 -31로, 다른 저온 공정 박막의 경우에 비하여 스트레스의 경시 변화 특성이 개선된 것을 알 수 있다.
도 5 내지 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 저온 공정으로 SiON 박막을 증착하고, 고주파 및 저주파 플라즈마 전원을 인가하여 제 1 및 제 2 표면처리 공정을 수행한 경우, 박막의 두께, 굴절률 및 스트레스에 대한 경시 변화 특성이 개선된 것을 알 수 있다.
도 8은 표면처리 조건에 따른 박막의 두께 변화 및 굴절률 변화를 설명하기 위한 도면이다.
250℃ 이하의 저온에서 SiON 박막을 증착하고 표면처리 하지 않은 경우(LT-SiON), 저온에서 SiON 박막을 증착하고 N2O를 이용하여 표면처리한 경우(LT-SiON+N2O TRT), 저온에서 SiON 박막을 증착하고 고주파/저주파 플라즈마 전원을 인가하고 NH3를 이용하여 표면처리한 경우(LT-SiON+NH3 TRT), 저온에서 SiON 박막을 증착하고 고주파/저주파 플라즈마 전원을 인가하고 N2O 표면처리 후 NH3 표면처리한 경우(LT-SiON+N2O/NH3 TRT), 저온에서 SiON 박막을 증착하고 고주파/저주파 플라즈마 전원을 인가하고 NH3 표면처리 후 N2O 표면처리한 경우(LT-SiON+NH3/N2O TRT) 각각의 박막에 대한 두께 및 굴절률 변화량을 나타낸다.
저온에서 SiON 박막을 증착하고 고주파/저주파 플라즈마 전원을 인가하고 NH3 표면처리 후 N2O 표면처리한 박막(LT-SiON+NH3/N2O TRT)의 두께 변화량이 가장 작게(2.0Å) 나타나고, 굴절률 변화 또한 2.118-2.101=0.017로 최소화된 것을 알 수 있다.
도 9는 표면처리 조건에 따른 박막의 스트레스 변화를 설명하기 위한 도면이다.
저온에서 SiON 박막을 증착하고 고주파/저주파 플라즈마 전원을 인가하고 NH3 표면처리 후 N2O 표면처리한 박막(LT-SiON+NH3/N2O TRT)의 스트레스 변화가 -3MPa로 가장 작은 것을 알 수 있다.
도 8 및 도 9를 통해, NH3를 이용한 제 1 표면처리 공정에 후속하여 N2O를 이용한 제 2 표면처리 공정을 수행하는 경우 박막의 경시 변화 특성을 가장 현저하게 개선할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
더욱이, 본 기술에 의해 박막의 극표면, 즉 전체 박막 두께의 1% 이하의 표면에 대해서 안정적인 분가 결합 구조를 갖도록 막질을 개선할 수 있으므로 목표하는 박막의 전체적인 두께, 굴절률, 스트레스 등은 목표하는 수준으로 유지하여 식각 공정에 대한 선택비를 갖도록 하면서 경시 변화에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 박막 증착 장치
100 : 챔버
200 : 가스 제공부
300 : 전원공급 및 정합부
100 : 챔버
200 : 가스 제공부
300 : 전원공급 및 정합부
Claims (8)
- 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하는 처리 공간이 형성되는 챔버와, 상기 챔버 내부로 공정 가스를 분사하기 위한 가스 공급 장치와, 상기 가스 공급 장치와 대향하도록 설치되고 상부에 상기 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 가스 공급 장치와 연결되어 고주파 전원 및 저주파 전원을 각각 제공하는 전원 공급 및 정합부;를 포함하는 박막 증착 장치에서의 박막 증착 방법으로서,
공정 가스를 공급하여 처리 대상 기판 상에 실리콘 함유 박막을 형성하는 증착 단계;
질소 또는 산소를 포함하는 가스 중에서 선택된 제 1 표면처리 가스를 공급하는 제 1 표면처리 단계; 및
질소 또는 산소 중 상기 제 1 표면처리 단계에서 미선택된 가스를 포함하는 제 2 표면처리 가스를 공급하는 제 2 표면처리 단계;
를 포함하도록 구성되는 박막 증착 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 표면처리 가스는 질소 함유 가스 중에서 선택되고, 상기 제 2 표면처리 가스는 산소 함유 가스 중에서 선택되는 박막 증착 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 표면처리 가스는 NH3 및 N2 중 적어도 하나를 포함하는 가스인 박막 증착 방법, - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 표면처리 가스는 N2O를 포함하는 가스인 박막 증착 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 표면처리 단계는 상기 고주파 전원 및 상기 저주파 전원을 인가하여 수행하는 박막 증착 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 표면처리 단계는 상기 고주파 전원 및 상기 저주파 전원을 인가하여 수행하는 박막 증착 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 박막은 SiON 박막인 박막 증착 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 증착 단계와 상기 제 1 표면처리 단계 사이에 상기 공정 가스를 배출하는 펌핑 단계를 더 수행하도록 구성되는 박막 증착 방법.
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|---|---|---|---|---|
| JP2022022111A (ja) * | 2020-07-22 | 2022-02-03 | ウォンイク アイピーエス シーオーエルティーディー | 薄膜蒸着方法及びこれを用いた半導体素子の製造方法 |
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2019
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| US11967503B2 (en) | 2020-07-22 | 2024-04-23 | Wonik Ips Co., Ltd. | Method of depositing thin film and method of manufacturing semiconductor device using the same |
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