KR20230170428A - Method of processing substrate - Google Patents

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황재석
나경필
한영재
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주식회사 원익아이피에스
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Abstract

본 발명의 일 관점에 따른 기판 처리 방법은, 공정 챔버 내 기판 상에 제 1 공정 가스를 공급하여 상기 기판의 표면 온도를 안정화시키는 안정화 단계와, 상기 기판 상에 식각 가스 및 질소 함유 가스를 포함하는 제 2 공정 가스를 공급하면서 상기 공정 챔버 내에 플라즈마 분위기를 생성하여, 상기 기판의 표면 산화막을 식각하면서 질소를 포함하는 전처리막을 형성하는 전처리 단계와, 상기 기판 상에 질화막을 형성하는 메인 증착 단계를 포함한다.A substrate processing method according to one aspect of the present invention includes a stabilization step of supplying a first process gas to a substrate in a process chamber to stabilize the surface temperature of the substrate, and applying an etching gas and a nitrogen-containing gas to the substrate. A pretreatment step of generating a plasma atmosphere in the process chamber while supplying a second process gas to form a pretreatment film containing nitrogen while etching the surface oxide film of the substrate, and a main deposition step of forming a nitride film on the substrate. do.

Description

기판 처리 방법{Method of processing substrate}Method of processing substrate}

본 발명은 반도체 제조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to semiconductor manufacturing, and more specifically to a substrate processing method.

반도체 소자가 고집적화되면서 미세 패턴 형성 기술이 요구되고 있다. 따라서, 고정밀도의 포토리소그래피(photo lithography) 기술뿐만 아니라, 여기에 사용되는 박막 구조도 최적화될 필요가 있다. 예를 들어, 대상층 패터닝을 위하여 식각 시 하드 마스크층(hard mask layer)으로 질화막이 이용되고 있다.As semiconductor devices become more highly integrated, fine pattern formation technology is required. Therefore, not only high-precision photo lithography technology but also the thin film structure used there needs to be optimized. For example, a nitride film is used as a hard mask layer during etching to pattern the target layer.

다만, 질화막 형성 시 기판의 자연 산화막(native oxide)과 같은 표면 산화막이 제대로 제거되지 않은 상태에서, 질화막이 형성되어 질화막의 품질이 떨어지고 있다. 기판과 질화막 사이의 자연 산화막은 격자 부정합(lattice mismatch)을 유발하고 둘 사이의 중간층의 두께를 증가시켜, 질화막의 접착성(adhesion) 및 균일성(uniformity) 등을 감소시키고 있다. 이로 인해서, 미세 패턴 형성 시 질화막의 식각 선택비 특성이 저하되어 반도체 소자의 신뢰성이 떨어지고 있다.However, when the nitride film is formed, the surface oxide film, such as the native oxide film of the substrate, is not properly removed, and the nitride film is formed, thereby deteriorating the quality of the nitride film. The natural oxide film between the substrate and the nitride film causes lattice mismatch and increases the thickness of the intermediate layer between the two, reducing the adhesion and uniformity of the nitride film. As a result, the etch selectivity characteristics of the nitride film decrease when forming a fine pattern, thereby reducing the reliability of semiconductor devices.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기판 상에 질화막 형성 시 접착성 및 균일성을 높일 수 있는 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is intended to solve various problems including the problems described above, and its purpose is to provide a substrate processing method that can increase adhesion and uniformity when forming a nitride film on a substrate. However, these tasks are illustrative and do not limit the scope of the present invention.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 기판 처리 방법은, 공정 챔버 내 기판 상에 제 1 공정 가스를 공급하여 상기 기판의 표면 온도를 안정화시키는 안정화 단계와, 상기 기판 상에 식각 가스 및 질소 함유 가스를 포함하는 제 2 공정 가스를 공급하면서 상기 공정 챔버 내에 플라즈마 분위기를 생성하여, 상기 기판의 표면 산화막을 식각하면서 질소를 포함하는 전처리막을 형성하는 전처리 단계와, 상기 기판 상에 질화막을 형성하는 메인 증착 단계를 포함한다.A substrate processing method according to one aspect of the present invention for solving the above problem includes a stabilization step of stabilizing the surface temperature of the substrate by supplying a first process gas to the substrate in a process chamber, etching gas and A pretreatment step of forming a pretreatment film containing nitrogen while supplying a second process gas containing a nitrogen-containing gas and generating a plasma atmosphere in the process chamber to etch the surface oxide film of the substrate, and forming a nitride film on the substrate. It includes the main deposition step.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 안정화 단계 및 상기 전처리 단계를 단위 사이클로 하여, 상기 메인 증착 단계 전에 상기 단위 사이클을 복수회 반복할 수 있다.In the substrate processing method, the stabilization step and the pretreatment step may be considered a unit cycle, and the unit cycle may be repeated multiple times before the main deposition step.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 단위 사이클을 복수회 반복할 때, 전반의 단위 사이클에 비해서 후반의 단위 사이클에서 상기 제 2 공정 가스 내 상기 식각 가스의 함량을 낮추고 상기 질소 함유 가스의 함량을 높일 수 있다.In the substrate processing method, when the unit cycle is repeated multiple times, the content of the etching gas in the second process gas can be lowered and the content of the nitrogen-containing gas can be increased in the second half unit cycle compared to the first half unit cycle. there is.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 제 2 공정 가스에서, 상기 식각 가스는 Ar 가스이고, 상기 질소 함유 가스는 N2 가스일 수 있다.In the substrate processing method, in the second process gas, the etching gas may be Ar gas, and the nitrogen-containing gas may be N2 gas.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 제 1 공정 가스는 상기 제 2 공정 가스와 동일하고, 상기 안정화 단계에서, 상기 기판의 온도는 플라즈마 분위기 없이 상기 기판을 지지하는 기판 지지부의 온도를 통해서 제어될 수 있다.In the substrate processing method, the first process gas is the same as the second process gas, and in the stabilization step, the temperature of the substrate can be controlled through the temperature of a substrate support portion that supports the substrate without a plasma atmosphere. .

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 전처리막은 질화막을 포함할 수 있다.In the substrate processing method, the pretreatment layer may include a nitride layer.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 메인 증착 단계는 플라즈마 분위기 하에서 수행되고, 상기 전처리 단계에서 상기 공정 챔버에 인가되는 RF 전력은 상기 메인 증착 단계에서 상기 공정 챔버 내에 인가되는 RF 전력보다 클 수 있다.In the substrate processing method, the main deposition step is performed under a plasma atmosphere, and the RF power applied to the process chamber in the pre-treatment step may be greater than the RF power applied to the process chamber in the main deposition step.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 전처리 단계 및 상기 메인 증착 단계에서, 상기 RF 전력은 VHF 전력일 수 있다.In the substrate processing method, in the pre-processing step and the main deposition step, the RF power may be VHF power.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 VHF 전력의 주파수는 20 MHz ~ 60 MHz 범위일 수 있다.In the substrate processing method, the frequency of the VHF power may be in the range of 20 MHz to 60 MHz.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 전처리 단계에서 상기 VHF 전력은 500 W ~ 1500 W 범위일 수 있다.In the substrate processing method, the VHF power in the pre-processing step may be in the range of 500 W to 1500 W.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 메인 증착 단계에서 상기 VHF 전력은 100 W ~ 1000 W 범위일 수 있다.In the substrate processing method, the VHF power in the main deposition step may be in the range of 100 W to 1000 W.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 방법에 따르면, 기판 상에 질화막 형성 시 접착성 및 균일성을 높일 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the substrate processing method according to some embodiments of the present invention as described above, adhesion and uniformity can be improved when forming a nitride film on a substrate. Of course, the scope of the present invention is not limited by this effect.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법에서 반사 방지층을 형성하는 단계를 보여주는 순서도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 방법을 보여주기 위한 기판의 단면도들이다.
도 5는 비교예에 따른 기판 처리 방법과 실시예에 따른 기판 처리 방법에 따라서 처리된 기판들 상의 질화막의 균일도를 보여주는 그래프이다.
도 6은 비교예에 따른 기판 처리 방법과 실시예에 따른 기판 처리 방법에 따라서 처리된 기판들 상의 질화막의 증착 속도 변화량을 보여주는 그래프이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart showing a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart showing a substrate processing method according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart showing the steps of forming an anti-reflection layer in a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.
4A to 4C are cross-sectional views of a substrate showing a substrate processing method according to embodiments of the present invention.
Figure 5 is a graph showing the uniformity of the nitride film on substrates processed according to the substrate processing method according to the comparative example and the substrate processing method according to the example.
Figure 6 is a graph showing the change in deposition rate of a nitride film on substrates processed according to the substrate processing method according to the comparative example and the substrate processing method according to the example.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Additionally, the thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated for convenience and clarity of explanation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)를 보여주는 개략적인 단면도이다.Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing a substrate processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 공정 챔버(110), 가스 분사부(120) 및 기판 지지부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the substrate processing apparatus 100 may include a process chamber 110, a gas injection unit 120, and a substrate support unit 130.

보다 구체적으로 보면, 공정 챔버(110)는 기판(S)이 처리될 수 있는 반응 공간(112)을 포함할 수 있다. 공정 챔버(110)는 진공 분위기를 형성할 수 있도록 배기 배관(114)을 통해서 진공 펌프(미도시)에 연결될 수 있다. 나아가, 공정 챔버(110)는 기판(S)을 반응 공간(112)으로 로딩하거나 또는 반응 공간(112)으로부터 언로딩하기 위한 출입구와 이를 개폐시키기 위한 게이트 구조(미도시)를 포함할 수 있다. 공정 챔버(110)는 다양한 형상으로 제공될 수 있으며, 예컨대 반응 공간(112)을 한정하는 측벽부와 측벽부 상단에 위치하는 덮개부, 예컨대 탑리드(top lead)를 포함할 수 있다.More specifically, the process chamber 110 may include a reaction space 112 in which the substrate S can be processed. The process chamber 110 may be connected to a vacuum pump (not shown) through an exhaust pipe 114 to create a vacuum atmosphere. Furthermore, the process chamber 110 may include an entrance for loading or unloading the substrate S into or from the reaction space 112 and a gate structure (not shown) for opening and closing the entrance. The process chamber 110 may be provided in various shapes, and may include, for example, a side wall defining the reaction space 112 and a cover located on top of the side wall, for example, a top lead.

가스 분사부(120)는 공정 챔버(110)의 외부로부터 공급된 공정 가스를 반응 공간(112)으로 공급하도록 공정 챔버(110)에 결합될 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 가스 분사부(120)는 기판 지지부(130)에 대향되도록 공정 챔버(110)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 가스 분사부(120)는 기판 지지부(130) 상에 안착된 기판(S)에 공정 가스를 분사하도록 공정 챔버(110)의 상부에 설치될 수 있다. The gas injection unit 120 may be coupled to the process chamber 110 to supply the process gas supplied from outside the process chamber 110 to the reaction space 112. More specifically, the gas injection unit 120 may be coupled to the process chamber 110 so as to face the substrate support unit 130. For example, the gas injection unit 120 may be installed at the top of the process chamber 110 to spray process gas on the substrate S seated on the substrate support 130.

일부 실시예들에서, 가스 분사부(120)는 가스 배관(126)을 통해서 공정 가스가 인입되는 유입구(122)와, 유입구(122)를 통해서 유입되어 내부에서 분산된 공정 가스를 반응 공간(112) 내로 분사하기 위한 분사 플레이트(distribution plate, 124)를 포함할 수 있다. 나아가, 가스 분사부(120)는 유입구(122)를 통과한 공정 가스를 분산시키기 위한 블록커 플레이트(blocker plate)를 내부에 더 포함할 수도 있다.In some embodiments, the gas injection unit 120 has an inlet 122 through which the process gas is introduced through the gas pipe 126, and the process gas introduced through the inlet 122 and dispersed therein is distributed to the reaction space 112. ) may include a distribution plate (124) for spraying into. Furthermore, the gas injection unit 120 may further include a blocker plate therein to disperse the process gas that has passed through the inlet 122.

일부 실시예들에서, 가스 분사부(120)는 샤워 헤드(shower head) 형태, 노즐(nozzle) 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 가스 분사부(120)가 샤워 헤드 형태인 경우, 가스 분사부(120)는 공정 챔버(110)의 상부를 부분적으로 덮는 형태로 공정 챔버(110)에 결합될 수도 있다. 예를 들어, 가스 분사부(120)는 공정 챔버(110)의 덮개부 또는 탑리드에 결합될 수 있다.In some embodiments, the gas injection unit 120 may have various shapes, such as a shower head shape or a nozzle shape. When the gas injection unit 120 is in the form of a shower head, the gas injection unit 120 may be coupled to the process chamber 110 in a form that partially covers the upper part of the process chamber 110. For example, the gas injection unit 120 may be coupled to the cover or top lid of the process chamber 110.

기판 지지부(130)는 반응 공간(112) 내에서 기판(S)을 지지하도록 공정 챔버(110)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 기판 지지부(130)는 가스 분사부(120)에 대향되게 공정 챔버(110)에 설치될 수 있다. 나아가, 기판 지지부(130)는 그 내부에 기판(S)을 가열하기 위한 히터(182)를 포함할 수 있다. 히터 전원부(180)는 히터(182)에 전력을 인가하도록 히터(182)에 연결되고, 부가적으로 히터(182)와 히터 전원부(180) 사이에 RF 필터(185)가 개재될 수 있다.The substrate support 130 may be coupled to the process chamber 110 to support the substrate S within the reaction space 112. For example, the substrate support unit 130 may be installed in the process chamber 110 to face the gas injection unit 120 . Furthermore, the substrate support 130 may include a heater 182 therein for heating the substrate S. The heater power supply unit 180 is connected to the heater 182 to apply power to the heater 182, and additionally, an RF filter 185 may be interposed between the heater 182 and the heater power supply unit 180.

기판 지지부(130)의 상판 형상은 대체로 기판(S)의 모양에 대응되나 이에 한정되지 않고 기판(S)을 안정적으로 안착시킬 수 있도록 기판(S)보다 크게 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 기판 지지부(130)의 샤프트(135)는 승하강이 가능하도록 외부 모터(미도시)에 연결될 수 있으며, 이 경우 기밀 유지를 위하여 벨로우즈관(미도시)이 연결될 수도 있다. 나아가, 기판 지지부(130)는 그 위에 기판(S)을 안치하도록 구성되기 때문에, 기판 안착부, 서셉터 등으로 불릴 수도 있다.The shape of the upper plate of the substrate supporter 130 generally corresponds to the shape of the substrate S, but is not limited to this and may be provided in a variety of shapes larger than the substrate S so as to stably seat the substrate S. The shaft 135 of the substrate supporter 130 may be connected to an external motor (not shown) to enable raising and lowering. In this case, a bellows pipe (not shown) may be connected to maintain airtightness. Furthermore, since the substrate support portion 130 is configured to place the substrate S thereon, it may also be called a substrate seating portion, a susceptor, etc.

일부 실시예들에서, 기판 지지부(130)는 기판(S)에 정전기력을 인가하여 그 상부에 고정하기 위해서 정전 전극(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 정전 전극은 DC 전력을 이용하여 정전기력을 발생시킬 수 있다.In some embodiments, the substrate supporter 130 may further include an electrostatic electrode (not shown) to apply electrostatic force to the substrate S and fix it on the substrate S. In this case, the electrostatic electrode can generate electrostatic force using DC power.

플라즈마 전원부(140)는 공정 챔버(110) 내부의 반응 공간(112)에 플라즈마 분위기를 형성하기 위한 RF(radio frequency) 전력을 공급하도록 가스 분사부(120)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 전원부(140)는 적어도 하나의 RF 전원을 포함할 수 있다. 이 경우, 가스 분사부(120)는 전원 공급 전극 또는 상부 전극으로 불릴 수도 있다.The plasma power supply unit 140 may be connected to the gas injection unit 120 to supply radio frequency (RF) power for forming a plasma atmosphere in the reaction space 112 inside the process chamber 110. For example, the plasma power source 140 may include at least one RF power source. In this case, the gas injection unit 120 may also be called a power supply electrode or an upper electrode.

일부 실시예에서, 플라즈마 전원부(140)는 초고주파(very high frequency, VHF) 전원 및/또는 저주파(low frequency, LF) 전원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 초고주파(VHF) 전원은 20 MHz 내지 60 MHz 범위, 선택적으로 27.12 MHz의 주파수의 VHF 전력을 공급할 수 있다. 저주파(LF) 전원은 100 kHz 내지 5 MHz, 선택적으로 300 kHz 내지 600 kHz 의 주파수 범위의 RF 전원일 수 있다.In some embodiments, the plasma power source 140 may include a very high frequency (VHF) power source and/or a low frequency (LF) power source. For example, a very high frequency (VHF) power source may provide VHF power at a frequency ranging from 20 MHz to 60 MHz, optionally at 27.12 MHz. The low frequency (LF) power source may be an RF power source with a frequency range of 100 kHz to 5 MHz, optionally 300 kHz to 600 kHz.

부가적으로, 임피던스 매칭부(146)는 임피던스 매칭을 위하여 플라즈마 전원부(140) 및 가스 분사부(120) 사이에 배치될 수 있다. 플라즈마 전원부(140)에서 공급된 RF 전력은 플라즈마 전원부(140)와 공정 챔버(110) 사이에서 임피던스 매칭부(146)를 통해서 적절하게 임피던스 매칭이 되어야 공정 챔버(110)에서 반사되어 되돌아오지 않고 공정 챔버(110)로 효과적으로 전달될 수 있다.Additionally, the impedance matching unit 146 may be disposed between the plasma power supply unit 140 and the gas injection unit 120 for impedance matching. The RF power supplied from the plasma power supply unit 140 must be properly impedance matched between the plasma power supply unit 140 and the process chamber 110 through the impedance matching unit 146 to ensure that the RF power is not reflected back from the process chamber 110 and is used in the process. It can be effectively delivered to the chamber 110.

임피던스 매칭부(146)는 저항, 인덕터 및 커패시터의 군에서 선택된 둘 또는 그 이상의 직렬 또는 병렬 조합으로 구성될 수 있다. 나아가, 임피던스 매칭부(146)는 RF 전력의 주파수와 공정 조건에 따라서 그 임피던스 값이 가변될 수 있도록 적어도 하나의 가변 커패시터 또는 커패시터 어레이 스위칭 구조를 채택할 수 있다.The impedance matching unit 146 may be composed of a series or parallel combination of two or more selected from the group of resistors, inductors, and capacitors. Furthermore, the impedance matching unit 146 may adopt at least one variable capacitor or capacitor array switching structure so that the impedance value can be varied according to the frequency of RF power and process conditions.

기판 처리 장치(100)는 플라즈마 강화 화학기상증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 장치로 이용될 수 있다.The substrate processing device 100 may be used as a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) device.

이하에서는 기판 처리 장치(100)를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 방법을 설명한다. 아래의 기판 처리 방법은 설명의 편의상 기판 처리 장치(100)를 참조하여 설명되지만, 그 범위가 이러한 기판 처리 장치(100)에 국한되는 것은 아니다.Hereinafter, a substrate processing method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the substrate processing apparatus 100. The substrate processing method below is described with reference to the substrate processing apparatus 100 for convenience of explanation, but the scope is not limited to the substrate processing apparatus 100.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 방법을 보여주기 위한 기판의 단면도들이다.FIG. 2 is a flowchart showing a substrate processing method according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views of a substrate showing a substrate processing method according to embodiments of the present invention.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 안정화 단계(S10)와, 전처리 단계(S20)와 메인 증착 단계(S30)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the substrate processing method according to one embodiment may include a stabilization step (S10), a pretreatment step (S20), and a main deposition step (S30).

도 2 및 도 4a를 참조하면, 먼저, 안정화 단계(S10) 전에 기판(S)을 준비할 수 있다. 예를 들어, 기판 지지부(130) 상에 기판(S)을 안착시킬 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 기판(S)을 공정 챔버(110) 내로 인입하여 기판 지지부(130) 상에 안착시킬 수 있다. 나아가, 정전기력을 이용하여 기판(S)을 기판 지지부(130) 상에 척킹할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 4A , first, the substrate S may be prepared before the stabilization step S10. For example, the substrate S may be seated on the substrate support 130. More specifically, the substrate S may be introduced into the process chamber 110 and seated on the substrate support 130 . Furthermore, the substrate S can be churned on the substrate supporter 130 using electrostatic force.

예를 들어, 기판(S)은 반도체 웨이퍼를 포함하고, 반도체 웨이퍼 상에 반도체 소자를 형성하기 위한 구조가 형성될 수 있다. 반도체 웨이퍼는 반도체 물질, 예컨대 실리콘, 게르마늄, 실리콘-게르마늄 등의 단결정 구조를 포함할 수 있고, 나아가 반도체 에피택셜층 등을 더 포함할 수도 있다.For example, the substrate S may include a semiconductor wafer, and a structure for forming a semiconductor device may be formed on the semiconductor wafer. The semiconductor wafer may include a single crystal structure of a semiconductor material, such as silicon, germanium, or silicon-germanium, and may further include a semiconductor epitaxial layer.

일부 실시예들에서, 기판(S)에는 표면 산화막(110)이 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 표면 산화막(110)은 인위적으로 형성된 산화층이라기 보다는 자연적으로 형성된 자연 산화막일 수 있다. 예를 들어, 기판(S)이 실온 상에 유지되는 경우, 기판(S) 상에는 표면 산화막(110)으로 수 내지 수십 Å의 얇은 자연 산화막이 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(S)이 실리콘 웨이퍼인 경우, 표면 산화막(110)은 얇은 두께의 실리콘 산화막일 수 있다.In some embodiments, a surface oxide film 110 may be formed on the substrate S. For example, the surface oxide layer 110 may be a naturally formed oxide layer rather than an artificially formed oxide layer. For example, when the substrate S is maintained at room temperature, a thin natural oxide film of several to tens of Å may be formed as the surface oxide film 110 on the substrate S. For example, when the substrate S is a silicon wafer, the surface oxide film 110 may be a thin silicon oxide film.

안정화 단계(S10)에서, 공정 챔버(110) 내 기판(S) 상에 제 1 공정 가스를 공급하여 기판(S)의 표면 온도를 안정화시킬 수 있다. 예를 들어, 기판 지지부(130)의 온도를 제어하면서, 가스 분사부(120)를 통해서 기판(S) 상에 제 1 공정 가스를 공급하여, 기판(S)의 표면 온도를 안정화시킬 수 있다. In the stabilization step S10, the surface temperature of the substrate S may be stabilized by supplying the first process gas to the substrate S in the process chamber 110. For example, while controlling the temperature of the substrate support unit 130, the first process gas may be supplied to the substrate S through the gas injection unit 120 to stabilize the surface temperature of the substrate S.

보다 구체적으로 보면, 기판 지지부(130) 내 히터(182)에 가해지는 AC 전력을 조절하여 기판 지지부(130) 및 기판(S)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 예를 들어, 제 1 공정 가스는 불활성 가스, 예컨대 열용량이 높은 Ar 가스를 포함할 수 있다. 나아가, 제 1 공정 가스는 전처리 단계(S20)와 연계성을 고려하여, 질소 함유 가스, 예컨대 N2 가스를 더 포함할 수 있다.More specifically, the temperature of the substrate support 130 and the substrate S can be kept constant by adjusting the AC power applied to the heater 182 in the substrate support 130. For example, the first process gas may include an inert gas, such as Ar gas with a high heat capacity. Furthermore, the first process gas may further include a nitrogen-containing gas, such as N2 gas, in consideration of its connection with the pretreatment step (S20).

일부 실시예들에서, 안정화 단계(S10)에서, 플라즈마에 의한 온도 불균일성을 배제하기 위해서, 기판(S)의 온도는 플라즈마 분위기 없이 기판 지지부(130)의 온도, 예컨대 히터(182)의 온도를 통해서 제어될 수 있다. 따라서, 안정화 단계(S10)에서 플라즈마 전원부(140)로부터 공급되는 RF 전력은 오프될 수 있다.In some embodiments, in the stabilization step S10, in order to exclude temperature non-uniformity caused by plasma, the temperature of the substrate S is adjusted through the temperature of the substrate support 130, for example, the temperature of the heater 182 without a plasma atmosphere. It can be controlled. Accordingly, in the stabilization step (S10), the RF power supplied from the plasma power supply unit 140 may be turned off.

도 2 및 도 4b를 참조하면, 전처리 단계(S20)에서, 기판(S) 상에 제 2 공정 가스를 공급하면서 공정 챔버(100) 내에 플라즈마 분위기를 생성하여, 기판(S)의 표면 산화막(110)을 식각하면서 질소를 포함하는 전처리막(115)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제 2 공정 가스는 식각 가스 및 질소 함유 가스를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 식각 가스는 표면 산화막(110), 예컨대 자연 산화막을 식각하는 데 이용될 수 있고, 질소 함유 가스는 전처리막(115)을 형성하는 주요하게 데 이용될 수 있다. 한편, 식각 가스는 질소 함유 가스에 의한 표면 처리 및 전처리막(115) 형성에 기여할 수도 있다. Referring to FIGS. 2 and 4B , in the pretreatment step (S20), a plasma atmosphere is generated within the process chamber 100 while supplying the second process gas to the substrate S, thereby forming the surface oxide film 110 of the substrate S. ) can be formed by etching the pretreatment film 115 containing nitrogen. For example, the second process gas may include an etching gas and a nitrogen-containing gas. More specifically, the etching gas can be used to etch the surface oxide film 110, for example, a natural oxide film, and the nitrogen-containing gas can be mainly used to form the pretreatment film 115. Meanwhile, the etching gas may contribute to surface treatment and formation of the pretreatment film 115 by nitrogen-containing gas.

예를 들어, 식각 가스는 불활성 가스, 예컨대 Ar 가스를 포함할 수 있고, 질소 함유 가스는 N2 가스를 포함할 수 있다. Ar 가스는 플라즈마 분위기에서 Ar 라디칼 및/또는 Ar 이온을 생성할 수 있고, 이러한 Ar 플라즈마는 플라즈마 식각 기능을 통해서 표면 산화막(110)을 제거하는 데 이용될 수 있다. 나아가, Ar 플라즈마는 표면 에너지가 높아서, 질소 함유 가스에 의한 표면 처리 및 전처리막(115) 형성 효율을 높일 수 있다. N2 가스는 표면 산화막(110)이 제거된 기판(S)의 표면을 질화 처리하여 질소를 함유하는 전처리막(115)이 형성될 수 있도록 한다. 예를 들어, 전처리막(115)은 질화막을 포함할 수 있고, 기판(S)이 실리콘 웨이퍼인 경우 실리콘 질화막을 포함할 수 있다. 전처리막(115)은 기판(S)의 표면 질화를 통해서 형성된다는 점에서 그 두께가 매우 얇을 수 있다.For example, the etching gas may include an inert gas, such as Ar gas, and the nitrogen-containing gas may include N2 gas. Ar gas can generate Ar radicals and/or Ar ions in a plasma atmosphere, and this Ar plasma can be used to remove the surface oxide film 110 through a plasma etching function. Furthermore, Ar plasma has high surface energy, so it can increase the efficiency of surface treatment with nitrogen-containing gas and formation of the pretreatment film 115. N2 gas nitrides the surface of the substrate S from which the surface oxide film 110 has been removed, allowing the pretreatment film 115 containing nitrogen to be formed. For example, the pretreatment layer 115 may include a nitride layer, and when the substrate S is a silicon wafer, it may include a silicon nitride layer. Since the pretreatment film 115 is formed through surface nitridation of the substrate S, its thickness may be very thin.

일부 실시예들에서, 안정화 단계(S10)의 제 1 공정 가스와 전처리 단계(S20)의 제 2 공정 가스는 서로 동일할 수 있다. 예를 들어, 안정화 단계(S10)에서 사용되는 제 1 공정 가스는 전처리 단계(S20)에서 사용되는 제 2 공정 가스와 동일하게 선택될 수 있다. 이에 따라, 안정화 단계(S10)와 전처리 단계(S20)에서 공정 가스가 연계성을 갖고 연속적으로 기판(S) 상에 공급될 수 있다. In some embodiments, the first process gas of the stabilization step (S10) and the second process gas of the pretreatment step (S20) may be the same. For example, the first process gas used in the stabilization step (S10) may be selected to be the same as the second process gas used in the pretreatment step (S20). Accordingly, the process gas can be connected and continuously supplied to the substrate S in the stabilization step (S10) and the pretreatment step (S20).

예를 들어, 제 1 공정 가스 및 제 2 공정 가스는 N2 및 Ar 혼합 가스를 포함할 수 있고, N2 가스 대 Ar 가스의 혼합비는 약 1:1일 수 있다. 다만, 안정화 단계(S10)의 제 1 공정 가스의 유량과 전처리 단계(S20)의 제 2 공정 가스의 유량은 서로 동일하거나 다를 수도 있다. 한편, 다른 일부 실시예들에서, 제 1 공정 가스가 제 2 공정 가스와 다르게 선택되는 것도 가능하다.For example, the first process gas and the second process gas may include a mixed gas of N2 and Ar, and the mixing ratio of N2 gas to Ar gas may be about 1:1. However, the flow rate of the first process gas in the stabilization step (S10) and the flow rate of the second process gas in the pretreatment step (S20) may be the same or different from each other. Meanwhile, in some other embodiments, it is also possible for the first process gas to be selected differently from the second process gas.

도 2 및 도 4c를 참조하면, 메인 증착 단계(S30)에서, 기판(S) 상에 질화막(120)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 질화막(120)은 전처리막(115) 상에 성장될 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 기판(S) 상에 소스 가스와 질소 함유된 반응 가스를 공급하고, 공정 챔버(110) 내 플라즈마 분위기를 생성하여, 플라즈마 화학기상증착(PECVD)법으로 기판(S) 상에 질화막(120)을 소정 두께로 형성할 수 있다. 예를 들어, 질화막(120)이 실리콘 질화막인 경우, 소스 가스는 실리콘을 함유하는 전구체 가스일 수 있고, 반응 가스는 N2, NH3 가스 등일 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 4C , in the main deposition step (S30), a nitride film 120 may be formed on the substrate (S). For example, the nitride film 120 may be grown on the pretreatment film 115 . More specifically, a source gas and a nitrogen-containing reaction gas are supplied to the substrate S, a plasma atmosphere is created in the process chamber 110, and the plasma atmosphere is formed on the substrate S using a plasma chemical vapor deposition (PECVD) method. The nitride film 120 may be formed to a predetermined thickness. For example, when the nitride film 120 is a silicon nitride film, the source gas may be a precursor gas containing silicon, and the reaction gas may be N2, NH3 gas, or the like.

전술한 바와 같이, 안정화 단계(S10)는 RF 전력이 오프된 비플라즈마 분위기에서 수행되고, 전처리 단계(S20)와 메인 증착 단계(S30)는 RF 전력이 인가되는 플라즈마 분위기에서 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전처리 단계(S20)에서 표면 산화막(110)의 식각이 수반된다는 점에서 전처리 단계(S20)에서 공정 챔버(110)에 인가되는 RF 전력은 메인 증착 단계(S30)에서 공정 챔버(110)에 인가되는 RF 전력보다 클 수 있다.As described above, the stabilization step (S10) may be performed in a non-plasma atmosphere with RF power turned off, and the pretreatment step (S20) and the main deposition step (S30) may be performed in a plasma atmosphere with RF power applied. In some embodiments, the RF power applied to the process chamber 110 in the pre-treatment step (S20) is related to the etching of the surface oxide film 110 in the pre-treatment step (S20). It may be greater than the RF power applied to (110).

나아가, 전처리 단계(S20) 및 메인 증착 단계(S30)에서, RF 전력은 기판(S) 상의 하부막의 특성에 미치는 영향을 줄이기 위해서 주파수 범위가 매우 높은 VHF 전력으로 제공될 수 있다. 예를 들어, VHF 전력의 주파수는 20 MHz ~ 60 MHz 범위일 수 있다. 이러한 주파수 범위에서, VHF 전력은 기판(S)의 깊이 방향으로는 영향성을 줄이고, 기판(S)의 표면에 주요하게 영향성을 미칠 수 있다.Furthermore, in the preprocessing step (S20) and the main deposition step (S30), RF power may be provided as VHF power with a very high frequency range to reduce the effect on the characteristics of the lower layer on the substrate (S). For example, the frequency of VHF power may range from 20 MHz to 60 MHz. In this frequency range, VHF power can have a major impact on the surface of the substrate S, with little effect in the depth direction of the substrate S.

또한, 전처리 단계(S20)에서 VHF 전력은 500 W ~ 1500 W 범위로 제공되고, 메인 증착 단계에서 VHF 전력은 전처리 단계(S20)보다 낮으면서 100 W ~ 1000 W 범위로 제공될 수 있다.Additionally, in the pre-processing step (S20), VHF power may be provided in the range of 500 W to 1,500 W, and in the main deposition step, the VHF power may be lower than that in the pre-processing step (S20) and provided in the range of 100 W to 1,000 W.

전술한 기판 처리 방법에 따르면, 질화막(120) 형성 전에, 전처리 단계(S20)를 통해서 기판(S)의 표면 산화막(110), 예컨대 자연 산화막이 제거되고, 전처리막(115)이 형성될 수 있다. 이러한 전처리막(115)은 하지막으로 기능하여, 그 위에 형성되는 질화막(120)의 특성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 전처리막(115)은 그 위에 형성되는 질화막(120)과 격자 정합을 이룰 수 있고, 질화막(120)의 증착 속도를 높이고 두께 산포를 개선시킬 수 있다. 나아가, 안정화 단계(S10)에서, 기판(S)의 온도 균일성을 높일 수 있어서, 온도 불균형에 따른 질화막(120)의 불균일성을 줄일 수 있다.According to the above-described substrate processing method, before forming the nitride film 120, the surface oxide film 110, for example, a natural oxide film, of the substrate S is removed through the pretreatment step (S20), and the pretreatment film 115 can be formed. . This pretreatment film 115 functions as a base film and can improve the characteristics of the nitride film 120 formed thereon. For example, the pretreatment film 115 can achieve lattice matching with the nitride film 120 formed thereon, increase the deposition rate of the nitride film 120, and improve thickness distribution. Furthermore, in the stabilization step (S10), the temperature uniformity of the substrate S can be increased, and the non-uniformity of the nitride film 120 due to temperature imbalance can be reduced.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이다. 이 실시예에 따른 기판 처리 방법은 도 2의 기판 처리 방법에서 일부 구성을 변형하거나 부가한 것으로 두 실시예들은 서로 참조될 수 있는 바 중복된 설명은 생략된다.Figure 3 is a flowchart showing a substrate processing method according to another embodiment of the present invention. The substrate processing method according to this embodiment modifies or adds some components to the substrate processing method of FIG. 2, and since the two embodiments can be referred to each other, redundant description will be omitted.

도 3을 참조하면, 이 실시예에 따른 기판 처리 방법에서, 안정화 단계(S10) 및 전처리 단계(S20)를 단위 사이클로 하여, 메인 증착 단계(S30) 전에 단위 사이클을 복수회 반복할 수 있다. 예를 들어, 단위 사이클을 N회 반복하고자 하는 경우, 전처리 단계(S20) 후 반복회수를 체크하여, N회가 될 때까지 안정화 단계(S10) 및 전처리 단계(S20)를 이 순서대로 반복할 수 있다. 단위 사이클들이 반복되는 동안, 각 단위 사이클 동안 제 1 공정 가스 및 제 2 공정 가스는 동일한 공정 가스로 일정하게 유지될 수 있다.Referring to FIG. 3, in the substrate processing method according to this embodiment, the stabilization step (S10) and the pretreatment step (S20) are considered a unit cycle, and the unit cycle can be repeated multiple times before the main deposition step (S30). For example, if you want to repeat a unit cycle N times, you can check the number of repetitions after the preprocessing step (S20) and repeat the stabilization step (S10) and preprocessing step (S20) in this order until N times. there is. While unit cycles are repeated, the first process gas and the second process gas may be kept constant as the same process gas during each unit cycle.

일부 실시예들에서, 단위 사이클들은 5~10회 반복될 수 있다. 다만, 단위 사이클들의 반복 회수는 이러한 범위에 제한되지 않고 기판(S)의 조건에 따라서 적절하게 선택될 수 있다.In some embodiments, unit cycles may be repeated 5-10 times. However, the number of repetitions of unit cycles is not limited to this range and may be appropriately selected depending on the conditions of the substrate S.

단위 사이클이 복수회 반복됨에 따라서, 복수회의 전처리 단계들(S20) 사이에 복수의 안정화 단계들(S10)이 개재될 수 있다. 전처리 단계들(S20) 동안, 공정 챔버(110) 내 플라즈마 분위기가 형성되어, 기판(S)의 온도 제어가 불안정해지거나 불균일하게 될 수 있다. 공정 챔버(110) 내 플라즈마는 기판(S)의 온도를 높일 수 있고, 이에 따라서 기판 지지부(130) 내 히터(182)에 공급되는 전력이 낮아질 수 있다. 다만, 공정 챔버(110) 내에서 플라즈마 분위기는 기판 지지부(130)의 온도에 비해서 상대적으로 불균일할 수 있고, 이에 따라 전처리 단계들(S20) 사이에 기판(S)의 온도를 안정화시키기 위한 안정화 단계들(S10)이 삽입될 수 있다.As the unit cycle is repeated multiple times, a plurality of stabilization steps (S10) may be interposed between the plurality of preprocessing steps (S20). During the preprocessing steps S20, a plasma atmosphere is formed within the process chamber 110, and temperature control of the substrate S may become unstable or uneven. Plasma within the process chamber 110 may increase the temperature of the substrate S, and accordingly, power supplied to the heater 182 within the substrate support 130 may be lowered. However, the plasma atmosphere within the process chamber 110 may be relatively non-uniform compared to the temperature of the substrate support 130, and accordingly, a stabilization step to stabilize the temperature of the substrate S between the pretreatment steps S20 S10 may be inserted.

안정화 단계들(S10) 동안, 플라즈마는 오프되고 기판 지지부(130) 내 히터(182)에 의해서 기판(S)의 온도가 제어될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마가 오프됨에 따라서, 히터(182)에 인가되는 전력이 상승될 수 있다. 이에 따라, 단위 사이클들이 복수회 반복됨에 따라서, 히터(182)에 인가되는 전력은 상승과 하강을 반복하게 되고, 기판(S)의 온도 제어의 균일성이 향상될 수 있다. 이와 같이, 기판(S)의 온도 균일성이 향상되면, 전처리 단계(S20)에서 전처리막(115)의 균일성이 높아질 수 있고, 그 결과 메인 증착 단계(S30)에서 질화막(120)의 균일성이 높아질 수 있다.During the stabilization steps S10, the plasma is turned off and the temperature of the substrate S can be controlled by the heater 182 within the substrate support 130. For example, as the plasma is turned off, the power applied to the heater 182 may increase. Accordingly, as unit cycles are repeated multiple times, the power applied to the heater 182 repeatedly rises and falls, and the uniformity of temperature control of the substrate S can be improved. In this way, if the temperature uniformity of the substrate S is improved, the uniformity of the pretreatment film 115 can be increased in the pretreatment step (S20), and as a result, the uniformity of the nitride film 120 in the main deposition step (S30) can be improved. This may increase.

나아가, 단위 사이클들이 반복됨에 따라서, 전처리막(115)의 품질, 예컨대 밀도가 높아질 수 있다. 이러한 전처리막(115)의 품질 향상은 질화막(120)의 품질 향상으로 이어질 수 있다. 예를 들어, 질화막(120)의 증착 속도가 높아지고, 균일성이 높아질 수 있다.Furthermore, as unit cycles are repeated, the quality, for example, density, of the pretreatment film 115 may increase. This improvement in the quality of the pretreatment film 115 may lead to an improvement in the quality of the nitride film 120. For example, the deposition rate of the nitride film 120 can be increased and uniformity can be improved.

일부 실시예들에서, 단위 사이클을 반복할 때, 전반의 단위 사이클에 비해서 후반의 단위 사이클에서 제 2 공정 가스 내 식각 가스의 함량이 더 낮고 질소 함유 가스의 함량이 더 높을 수 있다. 기판(S) 상의 표면 산화막(52)은 전반의 단위 사이클들에서 대부분 식각될 수 있고, 후반의 단위 사이클들에서는 전처리막(115)의 형성이 더 필요할 수 있다. 따라서, 단위 사이클들이 반복됨에 따라서, 후반의 단위 사이클들에서는 식각 가스의 함량을 낮추고 질소 함유 가스의 함량을 높일 수도 있다. 예를 들어, 전반의 단위 사이클에서 식각 가스 대 질소 함유 가스의 함량비가 1:1이다면, 후반의 단위 사이클에서는 0.6:1.4로 변경될 수도 있다.In some embodiments, when repeating a unit cycle, the content of the etching gas in the second process gas may be lower and the content of the nitrogen-containing gas may be higher in the latter unit cycle compared to the first unit cycle. The surface oxide film 52 on the substrate S may be mostly etched in the first half of the unit cycles, and the formation of the pretreatment film 115 may be more necessary in the latter unit cycles. Accordingly, as unit cycles are repeated, the content of the etching gas may be lowered and the content of the nitrogen-containing gas may be increased in later unit cycles. For example, if the content ratio of etching gas to nitrogen-containing gas is 1:1 in the first unit cycle, it may be changed to 0.6:1.4 in the second unit cycle.

도 5는 비교예에 따른 기판 처리 방법과 실시예에 따른 기판 처리 방법에 따라서 처리된 기판들 상의 질화막의 균일도를 보여주는 그래프이고, 도 6은 비교예에 따른 기판 처리 방법과 실시예에 따른 기판 처리 방법에 따라서 처리된 기판들 상의 질화막의 증착 속도 변화량을 보여주는 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the uniformity of the nitride film on substrates processed according to the substrate processing method according to the comparative example and the substrate processing method according to the embodiment, and FIG. 6 is a graph showing the substrate processing method according to the comparative example and the substrate processing according to the embodiment. This is a graph showing the change in deposition rate of nitride film on substrates processed according to the method.

여기에서 비교예는, 안정화 단계(S10) 및 전처리 단계(S20) 없이 메인 증착 단계(S30)를 수행한 경우이고, 실시예는 도 3과 같이 단위 사이클을 복수회 반복한 후 메인 증착 단계(S30)를 수행한 경우를 나타낸다.Here, the comparative example is a case where the main deposition step (S30) is performed without the stabilization step (S10) and the pretreatment step (S20), and the example is a case where the main deposition step (S30) is performed after repeating the unit cycle multiple times as shown in FIG. 3. ) indicates the case where is performed.

도 5를 참조하면, 메인 증착 단계(S30)에서 RF 전력의 세기에 크게 상관없이 비교예에 비해서 실시예에서 질화막(120)의 두께 균일성이 향상된 것을 알 수 있다. 따라서, 질화막(120)의 두께 균일성 면에서 보면, 실시예의 두께 균일성은 RF 전력, 즉 VHF 전력이 적어도 250W 내지 750W 범위 내에서 비교예에 비해서 개선될 수 있다. 다만, 메인 증착 단계(S30)에서 VHF 전력의 세기가 커짐에 따라서, 비교예 및 실시예 모두 두께 균일성이 개선될 수 있다.Referring to FIG. 5 , it can be seen that the thickness uniformity of the nitride film 120 in the example is improved compared to the comparative example, regardless of the intensity of the RF power in the main deposition step (S30). Therefore, in terms of thickness uniformity of the nitride film 120, the thickness uniformity of the embodiment can be improved compared to the comparative example within the range of at least 250W to 750W in RF power, that is, VHF power. However, as the intensity of VHF power increases in the main deposition step (S30), thickness uniformity may be improved in both the comparative examples and examples.

도 6을 참조하면, 비교예에 비해서 실시예에서 질화막(120)의 증착 속도가 더 크되, RF 전력, 즉 VHF 전력이 커짐에 따라서 그 증착 속도 변화량이 큰 것을 알 수 있다. 다만, 증착 속도 면에서 보면, VHF 전력이 250W에서는 그 차이가 크지 않지만, 500W 이상에서 그 차이가 크다는 것을 알 수 있다. 따라서, 메인 증착 단계(S30)에서, 공정 챔버(110)에 인가되는 VHF 전력이 500W 이상인 경우, 비교예에 비해서 실시예에서 증착 속도가 크게 높아질 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the deposition rate of the nitride film 120 is greater in the example than in the comparative example, and that the amount of change in the deposition rate increases as RF power, that is, VHF power, increases. However, in terms of deposition speed, it can be seen that the difference is not large at VHF power of 250W, but the difference is large at over 500W. Therefore, in the main deposition step (S30), when the VHF power applied to the process chamber 110 is 500 W or more, the deposition rate in the example can be significantly increased compared to the comparative example.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 방법에 따르면, 안정화 단계(S10) 및 전처리 단계(S20)를 포함하는 단위 사이클을 적어도 1회 부가하거나 또는 복수회 반복함으로써, 질화막(120)의 품질을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the substrate processing method according to embodiments of the present invention, the unit cycle including the stabilization step (S10) and the pretreatment step (S20) is added at least once or repeated multiple times, thereby forming the nitride film 120. ) can improve the quality.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.

100: 기판 처리 장치
110: 공정 챔버
120: 가스 분사부
130: 기판 지지부
140: 플라즈마 전원부
S: 기판100: substrate processing device
110: Process chamber
120: gas injection unit
130: substrate support
140: Plasma power unit
S: substrate

Claims (11)

공정 챔버 내 기판 상에 제 1 공정 가스를 공급하여 상기 기판의 표면 온도를 안정화시키는 안정화 단계;
상기 기판 상에 식각 가스 및 질소 함유 가스를 포함하는 제 2 공정 가스를 공급하면서 상기 공정 챔버 내에 플라즈마 분위기를 생성하여, 상기 기판의 표면 산화막을 식각하면서 질소를 포함하는 전처리막을 형성하는 전처리 단계; 및
상기 기판 상에 질화막을 형성하는 메인 증착 단계를 포함하는,
기판 처리 방법.A stabilization step of supplying a first process gas to a substrate in a process chamber to stabilize the surface temperature of the substrate;
A pretreatment step of supplying a second process gas including an etching gas and a nitrogen-containing gas to the substrate and generating a plasma atmosphere in the process chamber to etch the surface oxide layer of the substrate and forming a pretreatment layer containing nitrogen; and
Including a main deposition step of forming a nitride film on the substrate,
Substrate processing method. 제 1 항에 있어서,
상기 안정화 단계 및 상기 전처리 단계를 단위 사이클로 하여, 상기 메인 증착 단계 전에 상기 단위 사이클을 복수회 반복하는, 기판 처리 방법.According to claim 1,
A substrate processing method in which the stabilization step and the pretreatment step are considered a unit cycle, and the unit cycle is repeated a plurality of times before the main deposition step. 제 2 항에 있어서,
상기 단위 사이클을 복수회 반복할 때, 전반의 단위 사이클에 비해서 후반의 단위 사이클에서 상기 제 2 공정 가스 내 상기 식각 가스의 함량이 더 낮고 상기 질소 함유 가스의 함량이 더 높은, 기판 처리 방법.According to claim 2,
When repeating the unit cycle multiple times, the content of the etching gas in the second process gas is lower and the content of the nitrogen-containing gas is higher in the latter unit cycle compared to the first unit cycle. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 공정 가스에서, 상기 식각 가스는 Ar 가스이고, 상기 질소 함유 가스는 N2 가스인, 기판 처리 방법.According to claim 1,
In the second process gas, the etching gas is Ar gas, and the nitrogen-containing gas is N2 gas. 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 공정 가스는 상기 제 2 공정 가스와 동일하고,
상기 안정화 단계에서, 상기 기판의 온도는 플라즈마 분위기 없이 상기 기판을 지지하는 기판 지지부의 온도를 통해서 제어되는,
기판 처리 방법.According to claim 4,
The first process gas is the same as the second process gas,
In the stabilization step, the temperature of the substrate is controlled through the temperature of the substrate support portion that supports the substrate without a plasma atmosphere.
Substrate processing method. 제 1 항에 있어서,
상기 전처리막은 질화막을 포함하는, 기판 처리 방법.According to claim 1,
A substrate processing method, wherein the pretreatment film includes a nitride film. 제 1 항에 있어서,
상기 메인 증착 단계는 플라즈마 분위기 하에서 수행되고,
상기 전처리 단계에서 상기 공정 챔버에 인가되는 RF 전력은 상기 메인 증착 단계에서 상기 공정 챔버 내에 인가되는 RF 전력보다 큰,
기판 처리 방법.According to claim 1,
The main deposition step is performed under a plasma atmosphere,
The RF power applied to the process chamber in the pretreatment step is greater than the RF power applied to the process chamber in the main deposition step,
Substrate processing method. 제 7 항에 있어서,
상기 전처리 단계 및 상기 메인 증착 단계에서, 상기 RF 전력은 VHF 전력인, 기판 처리 방법.According to claim 7,
In the preprocessing step and the main deposition step, the RF power is VHF power. 제 8 항에 있어서,
상기 VHF 전력의 주파수는 20 MHz ~ 60 MHz 범위인, 기판 처리 방법.According to claim 8,
The frequency of the VHF power is in the range of 20 MHz to 60 MHz. 제 8 항에 있어서,
상기 전처리 단계에서 상기 VHF 전력은 500 W ~ 1500 W 범위인, 기판 처리 방법.According to claim 8,
The VHF power in the pre-processing step is in the range of 500 W to 1500 W. 제 8 항에 있어서,
상기 메인 증착 단계에서 상기 VHF 전력은 100 W ~ 1000 W 범위인, 기판 처리 방법.
According to claim 8,
The method of processing a substrate, wherein the VHF power in the main deposition step ranges from 100 W to 1000 W.
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