WO2023163466A1 - 기판처리방법 - Google Patents

기판처리방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2023163466A1
WO2023163466A1 PCT/KR2023/002375 KR2023002375W WO2023163466A1 WO 2023163466 A1 WO2023163466 A1 WO 2023163466A1 KR 2023002375 W KR2023002375 W KR 2023002375W WO 2023163466 A1 WO2023163466 A1 WO 2023163466A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
gas
processing method
electrode layer
gas containing
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/002375
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
소재욱
박창균
윤홍민
김주성
Original Assignee
주성엔지니어링(주)
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 주성엔지니어링(주) filed Critical 주성엔지니어링(주)
Priority to CN202380021410.1A priority Critical patent/CN118805240A/zh
Publication of WO2023163466A1 publication Critical patent/WO2023163466A1/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
    • H01L21/02296—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
    • 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
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • 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
    • C23C16/22—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 deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/405—Oxides of refractory metals or yttrium
    • 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]
    • C23C16/45553—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the use of precursors specially adapted for ALD
    • 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
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • 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
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • 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
    • H01L21/0228—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 deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/32—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers using masks

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing method for performing a processing process on a substrate such as a deposition process.
  • a predetermined thin film layer, thin film circuit pattern, or optical pattern must be formed on a substrate.
  • the substrate process such as a deposition process of depositing a thin film of a specific material on a substrate, a photo process of selectively exposing a thin film using a photosensitive material, and an etching process of forming a pattern by selectively removing the thin film of an exposed portion, etc. processing takes place.
  • a thin film may be fabricated on the substrate through a processing process for such a substrate.
  • the third thin film layer is formed only on the first thin film layer among the first thin film layer and the second thin film layer formed on the substrate, the third thin film layer is formed on both the first thin film layer and the second thin film layer.
  • the third thin film layer was formed only on the first thin film layer by repeatedly performing an etching process of etching only a portion of the third thin film layer formed on the second thin film layer after performing a deposition process to form a.
  • the substrate processing method according to the prior art has a problem in that process efficiency is lowered when an additional thin film layer is selectively formed on only some thin film layers among a plurality of thin film layers formed on the substrate.
  • This problem is further intensified as semiconductor devices, display devices, solar cells, etc. are recently developed to have a smaller thickness as well as more miniaturized devices.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and is to provide a substrate processing method capable of improving the efficiency of a process of selectively forming an additional thin film layer only on some thin film layers among a plurality of thin film layers formed on a substrate.
  • the present invention may include the following configuration.
  • a substrate processing method is a processing method for a substrate on which an insulating layer and an electrode layer are formed, including a plasma processing step of performing plasma processing on the substrate using a processing gas containing fluorine (F); a selective adsorption step of adsorbing the high-k material only on the electrode layer by spraying a source gas containing a high-k material to the substrate on which the plasma treatment step has been performed; and a selective deposition step of depositing a high dielectric constant layer only on the electrode layer by spraying a reaction gas to the substrate on which the selective adsorption step has been performed.
  • a plasma processing step of performing plasma processing on the substrate using a processing gas containing fluorine (F)
  • F fluorine
  • a selective adsorption step of adsorbing the high-k material only on the electrode layer by spraying a source gas containing a high-k material to the substrate on which the plasma treatment step has been performed
  • a selective deposition step of depositing a high dielectric constant layer
  • the present invention blocks the formation of a high dielectric constant layer on the insulating layer through plasma treatment of the substrate on which the insulating layer and the electrode layer are formed, so that the high dielectric constant layer is formed only on the electrode layer without an etching process for removing the high dielectric constant layer from the insulating layer. implemented as possible. Accordingly, the present invention can improve the efficiency of the process of forming the high dielectric constant layer only on the electrode layer among the insulating layer and the electrode layer.
  • productivity of a substrate having a high-k layer formed only on the electrode layer can be increased through a reduction in process time.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a substrate processing apparatus in which a substrate processing method according to the present invention is performed.
  • FIGS. 2 and 3 are schematic side cross-sectional views of a spraying unit for spraying gas in an example of a substrate processing apparatus in which a substrate processing method according to the present invention is performed.
  • FIGS. 4 and 5 are schematic flow charts of a substrate processing method according to the present invention.
  • the substrate processing method according to the present invention performs a processing process on a substrate (S).
  • the substrate S may be a silicon substrate, a glass substrate, or a metal substrate.
  • An insulating layer and an electrode layer are formed on the substrate S.
  • the substrate processing method according to the present invention may perform a processing process on the substrate S on which the insulating layer and the electrode layer are formed.
  • the insulating layer may be made of silicon nitride (SiN)
  • the electrode layer may be made of titanium nitride (TiN).
  • the substrate processing method according to the present invention may be performed through the substrate processing apparatus 1.
  • the substrate processing apparatus 1 Prior to describing an embodiment of the substrate processing method according to the present invention, the substrate processing apparatus 1 will be described in detail as follows.
  • the substrate processing apparatus 1 may include a chamber 2 , a substrate support unit 3 , and a spraying unit 4 .
  • the chamber 2 provides a processing space 100 .
  • a processing process for the substrate S may be performed.
  • the processing space 100 may be disposed inside the chamber 2 .
  • An exhaust port (not shown) for exhausting gas from the processing space 100 may be coupled to the chamber 2 .
  • the substrate support part 3 and the injection part 4 may be disposed inside the chamber 2 .
  • the substrate support part 3 supports the substrate (S).
  • the substrate support part 3 may support one substrate (S) or may support a plurality of substrates (S).
  • a process of manufacturing a thin film on each of the substrates S may be performed by performing a processing process on the plurality of substrates S at once.
  • the substrate support part 3 may be coupled to the chamber 2 .
  • the substrate support part 3 may be disposed inside the chamber 2 .
  • the injection part 4 injects gas toward the substrate support part 3 .
  • the injection unit 4 may be connected to the gas storage unit 40 . In this case, the injection unit 4 may inject the gas supplied from the gas storage unit 40 toward the substrate support unit 3 .
  • the injection unit 4 may be disposed inside the chamber 2 .
  • the injection part 4 may be disposed to face the substrate support part 3 .
  • the injection unit 4 may be disposed above the substrate support unit 3 .
  • the processing space 100 may be disposed between the injection unit 4 and the substrate support unit 3 .
  • the injection unit 4 may be coupled to a lead (not shown).
  • the lid may be coupled to the chamber 2 so as to cover an upper portion of the chamber 2 .
  • the injection unit 4 may include a first gas flow path 4a and a second gas flow path 4b.
  • the first gas passage 4a is for injecting the first gas.
  • One side of the first gas flow path 4a may be connected to the gas storage unit 40 through a pipe, hose, or the like.
  • the other side of the first gas flow path 4a may communicate with the processing space 100 . Accordingly, the first gas supplied from the gas storage unit 40 flows along the first gas flow path 4a and then is injected into the processing space 100 through the first gas flow path 4a. It can be.
  • the first gas passage 4a may function as a passage through which the first gas flows and may also function as an injection hole through which the first gas is injected into the processing space 100 .
  • the second gas passage 4b is for injecting the second gas.
  • the second gas and the first gas may be different gases.
  • the second gas may be a reactant gas.
  • One side of the second gas flow path 4b may be connected to the gas storage unit 40 through a pipe or hose.
  • the other side of the second gas flow path 4b may communicate with the processing space 100 . Accordingly, the second gas supplied from the gas storage unit 40 flows along the second gas flow path 4b and then is injected into the processing space 100 through the second gas flow path 4b. It can be.
  • the second gas flow path 4b may function as a flow path through which the second gas flows and may also function as an injection hole through which the second gas is injected into the processing space 100 .
  • the second gas flow path 4b and the first gas flow path 4a may be disposed to be spatially separated from each other. Accordingly, the second gas supplied from the gas storage unit 40 to the second gas passage 4b may be injected into the processing space 100 without passing through the first gas passage 4a. . The first gas supplied from the gas storage unit 40 to the first gas passage 4a may be injected into the processing space 100 without passing through the second gas passage 4b. The second gas flow path 4b and the first gas flow path 4a may inject gas toward different parts of the processing space 100 .
  • the injection unit 4 may include a first plate 41 and a second plate 42 .
  • the first plate 41 is disposed above the second plate 42 .
  • the first plate 41 and the second plate 42 may be spaced apart from each other.
  • a plurality of first gas holes 411 may be formed in the first plate 41 .
  • Each of the first gas holes 411 may function as a passage through which the first gas flows.
  • the first gas holes 411 may belong to the first gas flow path 4a.
  • a plurality of second gas holes 412 may be formed in the first plate 41 .
  • Each of the second gas holes 412 may function as a passage through which the second gas flows.
  • the second gas holes 412 may belong to the second gas flow path 4b.
  • a plurality of protruding members 413 may be coupled to the first plate 41 .
  • the protruding members 413 may protrude toward the second plate 42 from a lower surface of the first plate 41 .
  • Each of the first gas holes 411 may be formed through the first plate 41 and the protruding member 413 .
  • a plurality of openings 421 may be formed in the second plate 42 .
  • the openings 421 may be formed through the second plate 42 .
  • the openings 421 may be disposed at positions corresponding to each of the protruding members 413 . Accordingly, as shown in FIG. 2 , the protruding members 413 may be formed to a length disposed to be inserted into each of the openings 421 . Although not shown, the protruding members 413 may be formed with a length disposed above each of the openings 421 .
  • the protruding members 413 may be formed with a length protruding downward from the second plate 42 .
  • the second gas holes 412 may be disposed to inject gas toward the upper surface of the second plate 42 .
  • the injection unit 4 may generate plasma using the second plate 42 and the first plate 41 .
  • plasma power such as RF power may be applied to the first plate 41 and the second plate 42 may be grounded.
  • the first plate 41 may be grounded, and plasma power may be applied to the second plate 42 .
  • a plurality of first openings 422 and a plurality of second openings 423 may be formed in the second plate 42 .
  • the first openings 422 may be formed through the second plate 42 .
  • the first openings 422 may be connected to each of the first gas holes 411 .
  • the protruding members 413 may be disposed to contact the upper surface of the second plate 42 .
  • the first gas may be injected into the processing space 100 through the first gas holes 411 and the first openings 422 .
  • the first gas holes 411 and the first openings 422 may belong to the first gas passage 4a.
  • the second openings 423 may be formed through the second plate 42 .
  • the second openings 423 may be connected to a buffer space 43 disposed between the first plate 41 and the second plate 42 .
  • the second gas may be injected into the processing space 100 through the second gas holes 412 , the buffer space 43 , and the second openings 423 .
  • the second gas holes 412 , the buffer space 43 , and the second openings 423 may belong to the second gas flow path 4b.
  • the substrate processing method according to the present invention can be performed.
  • the substrate processing method according to the present invention may be performed through a substrate processing system equipped with a plurality of substrate processing apparatuses 1 .
  • at least one of the substrate processing apparatuses 1 may perform surface treatment using an oxide elimination channel (OEC).
  • At least one of the substrate processing apparatuses 1 may perform in-cycle plasma treatment using ICP (Inductively Coupled Plasma).
  • ICP Inductively Coupled Plasma
  • At least one of the substrate processing apparatuses 1 may perform a deposition process according to ALD (Atomic Layer Deposition), CVD (Chemical Vapor Deposition), or the like.
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the substrate processing system may be implemented as a cluster type in which the substrate processing apparatuses 1 are disposed along the circumference of a transfer chamber.
  • the substrate processing system may be implemented as an in-line type in which the substrate processing apparatuses 1 are disposed along the longitudinal direction of the transfer chamber.
  • the substrate processing system may be implemented as a hybrid type in which a plurality of transfer chambers are connected in-line and the substrate processing apparatus 1 is disposed along the circumference of each of the transfer chambers.
  • the substrate processing method according to the present invention performs a processing process on the substrate S on which the insulating layer and the electrode layer are formed, thereby forming a high-k material only on the electrode layer.
  • a high-permittivity layer formed of may be deposited.
  • the substrate processing method according to the present invention may include a plasma treatment step (S10), a selective adsorption step (S20), and a selective deposition step (S30).
  • the plasma treatment step (S10) is to perform plasma treatment on the substrate (S) using a process gas containing fluorine (F).
  • the high dielectric constant material may not be adsorbed on the insulating layer through the plasma treatment.
  • an adsorption rate of the high dielectric constant material to the insulating layer may be reduced through the plasma treatment.
  • the substrate processing method according to the present invention blocks formation of the high dielectric constant layer on the insulating layer through the plasma treatment, so that only the high dielectric constant layer is formed on the electrode layer without an etching process of removing the high dielectric constant layer from the insulating layer. It is implemented so that the high dielectric constant layer is formed. Accordingly, the substrate processing method according to the present invention can improve the efficiency of the process of forming the high dielectric constant layer only on the electrode layer among the insulating layer and the electrode layer.
  • the substrate processing method according to the present invention can omit the etching process for removing the high-permittivity layer from the insulating layer, the process time is shortened for the substrate (S) on which the high-permittivity layer is formed only on the electrode layer. productivity can be increased.
  • the plasma treatment step (S10) is sulfur hexafluoride (SF 6 ) Plasma treatment may be performed using the included treatment gas. Accordingly, in the plasma treatment step ( S10 ), the high dielectric constant material may not be adsorbed on the insulating layer. In this case, the plasma treatment step (S10) blocks adsorption of the high dielectric constant material on the insulating layer by performing a plasma treatment on the substrate (S) with a treatment gas containing sulfur hexafluoride (SF 6 ). A blocking layer may be formed.
  • the blocking layer may be formed of a Si—F thin film containing silicon (Si) and fluorine (F) on the insulating layer to block adsorption of the high dielectric constant material.
  • the insulating layer has been described as being manufactured using silicon nitride (SiN), but is not limited thereto, and is nitrogen if it includes a material such as silicon (Si) having a higher reactivity to fluorine (F) than the material constituting the electrode layer. It may be manufactured by including other materials other than (N).
  • the blocking layer may be formed only on the insulating layer through the plasma treatment, and the blocking layer may not be formed on the electrode layer.
  • the material constituting the electrode layer may have a lower reactivity to fluorine (F) than the material constituting the insulating layer.
  • the material constituting the electrode layer may have a higher reactivity to the high dielectric constant material than fluorine (F).
  • plasma treatment may be performed on the substrate S through ICP discharge.
  • the plasma processing step (S10) may be performed by the substrate processing apparatus 1 performing the in-cycle plasma treatment using ICP among the substrate processing apparatuses 1 of the substrate processing system.
  • the selective adsorption step (S20) is to spray the source gas containing the high-k material to the substrate (S) on which the plasma treatment step (S10) has been performed. Since formation of the high dielectric constant layer on the insulating layer is blocked through the plasma treatment step (S10), the selective adsorption step (S20) can adsorb the high dielectric constant material only on the electrode layer. That is, in the selective adsorption step (S20), the high dielectric constant material may be adsorbed only on the electrode layer by using a selectivity ratio. Therefore, the substrate processing method according to the present invention can improve the efficiency of the process of forming the high dielectric constant layer only on the electrode layer.
  • the selective adsorption step (S20) may be performed by injecting a source gas containing niobium oxide.
  • niobium (Nb) may correspond to the high dielectric constant material.
  • Niobium (Nb) included in the source gas cannot be adsorbed on the insulating layer due to fluorine (F) existing only on the insulating layer, but can be adsorbed only on the electrode layer.
  • a source gas containing niobium monoxide (NbO) may be injected.
  • a source gas containing niobium oxide composed of NbxOy in addition to niobium monoxide (NbO) may be injected.
  • x and y are integers greater than 0, and may have the same value or different values.
  • the selective adsorption step ( S20 ) may be performed by injecting the source gas containing the high dielectric constant material onto the substrate S through the first gas passage 4a of the injection unit 4 .
  • the source gas containing the high dielectric constant material is injected to the substrate S through the first gas holes 411 and the openings 421.
  • the source gas containing the high dielectric constant material passes through the first gas holes 411 and the first openings 422 to the substrate S. can be sprayed.
  • niobium (Nb) may be more smoothly adsorbed only on the electrode layer by adjusting an injection time for injecting a source gas containing niobium oxide.
  • the selective adsorption step (S20) is performed during an injection time longer than the first adsorption time in which niobium (Nb) is adsorbed on the electrode layer and shorter than the second adsorption time in which niobium (Nb) is adsorbed on the insulating layer.
  • a source gas containing niobium oxide may be injected.
  • the substrate processing method according to the present invention can further improve the quality of the substrate S on which the high dielectric constant layer is deposited only on the electrode layer.
  • a reaction gas is sprayed onto the substrate (S) on which the selective adsorption step (S20) has been performed to deposit a high dielectric constant layer only on the electrode layer.
  • the reaction gas may include a material that reacts with a high dielectric constant material adsorbed on the electrode layer.
  • the reaction gas may be a reaction gas containing ozone (O 3 ).
  • the selective deposition step ( S30 ) may be performed by spraying the reaction gas onto the substrate (S) through the second gas flow path (4b) of the injection unit (4).
  • the reaction gas may be injected to the substrate S via the second gas holes 412 and the openings 421 .
  • the reaction gas passes through the second gas holes 412 , the buffer space 43 , and the second opening 423 to the substrate S ) can be sprayed.
  • the substrate processing method according to the present invention may include a purge step (S40).
  • the purge step (S40) is to spray a purge gas to the substrate (S). Through the purging step ( S40 ), gas remaining on the substrate (S) that is not adsorbed or deposited may be purged. In the purge step (S40), an inert gas such as argon (Ar) or nitrogen (N 2 ) may be sprayed onto the substrate (S) as a purge gas.
  • argon (Ar) or nitrogen (N 2 ) may be sprayed onto the substrate (S) as a purge gas.
  • the purge step (S40) may be performed after the selective adsorption step (S20) is performed.
  • a purge gas may be injected to the substrate (S) on which the selective adsorption step (S20) has been performed. Accordingly, the remaining source gas not adsorbed to the substrate S may be purged.
  • the purge step (S40) may be implemented so that niobium (Nb) is more smoothly adsorbed only on the electrode layer by adjusting the timing of injecting the purge gas.
  • the purge step (S40) is performed before the adsorption time at which niobium (Nb) is adsorbed on the insulating layer elapses from the point at which the source gas containing niobium oxide is injected through the selective adsorption step (S20).
  • a purge gas may be sprayed onto the substrate S.
  • niobium (Nb) may be prevented from adsorbing on the insulating layer by purging before niobium (Nb) is adsorbed on the insulating layer.
  • the purge step (S40) is carried out after the adsorption time at which niobium (Nb) is adsorbed on the electrode layer has elapsed from the time when the source gas containing niobium oxide is injected through the selective adsorption step (S20).
  • a purge gas may be sprayed onto the substrate S.
  • niobium (Nb) can be prevented from being adsorbed on the insulating layer and niobium (Nb) can be adsorbed on the electrode layer by controlling the timing of spraying the purge gas. Therefore, the substrate processing method according to the present invention can further improve the quality of the substrate S on which niobium (Nb) is deposited only on the electrode layer.
  • the purge step (S40) may include a first purge step (S41) of spraying a purge gas to the substrate (S) after the selective adsorption step (S20) is performed.
  • the selective deposition step (S30) may be performed.
  • the purge step (S40) may include a second purge step (S42) of spraying a purge gas to the substrate (S) after the selective deposition step (S30) is performed.
  • the purge step (S40) may include a third purge step (S43) of spraying a purge gas to the substrate (S) after the plasma treatment step (S10) is performed.
  • the selective adsorption step (S20) may be performed.
  • the substrate processing method according to the present invention may include at least one of the first purge step (S41), the second purge step (S42), and the third purge step (S43).
  • the substrate processing method according to the present invention may include a surface treatment step (S50).
  • the surface treatment step (S50) is to perform surface treatment on the substrate (S).
  • the surface treatment step (S50) may be performed before the plasma treatment step (S10) is performed.
  • impurities may be removed from at least one of the insulating layer and the electrode layer by performing surface treatment on the substrate S through OEC.
  • the surface treatment step (S50) may be performed by the substrate treatment apparatus 1 that performs the surface treatment using OEC among the substrate treatment apparatuses 1 of the substrate treatment system.
  • the plasma treatment step (S10) may be performed. Accordingly, the substrate processing method according to the present invention can generate a selectivity ratio of a high dielectric constant material with respect to the electrode layer and the insulating layer through surface treatment through OEC and in-cycle plasma teatment using ICP.
  • the surface treatment step (S50) and the plasma treatment step (S10) may be implemented as a selectivity forming step.

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 절연층과 전극층이 형성된 기판에 대한 처리방법으로, 불소(F)가 포함된 처리가스를 이용하여 상기 기판에 대한 플라즈마처리를 수행하는 플라즈마 처리단계; 상기 플라즈마 처리단계가 수행된 기판에 고유전율(High-K) 물질이 포함된 소스가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율 물질을 흡착시키는 선택적 흡착단계; 및 상기 선택적 흡착단계가 수행된 기판에 반응가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율층을 증착시키는 선택적 증착단계를 포함하는 기판처리방법에 관한 것이다.

Description

기판처리방법
본 발명은 증착공정 등과 같은 기판에 대한 처리공정을 수행하는 기판처리방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자, 디스플레이장치, 태양전지(Solar Cell) 등을 제조하기 위해서는 기판 상에 소정의 박막층, 박막 회로 패턴, 또는 광학적 패턴을 형성하여야 한다. 이를 위해, 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 증착공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토공정, 선택적으로 노출된 부분의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각공정 등과 같은 기판에 대한 처리공정이 이루어진다. 이러한 기판에 대한 처리공정을 통해 기판 상에 박막이 제조될 수 있다.
여기서, 종래 기술에 따른 기판처리방법은 기판에 형성된 제1박막층과 제2박막층 중에서 상기 제1박막층 상에만 제3박막층을 형성하는 경우, 상기 제1박막층과 상기 제2박막층 전부에 상기 제3박막층을 형성하는 증착공정을 수행한 후에 상기 제2박막층 상에 형성된 상기 제3박막층의 부분만을 식각하는 식각공정을 반복적으로 수행함으로써 상기 제1박막층 상에만 상기 제3박막층을 형성하였다.
이에 따라, 종래 기술에 따른 기판처리방법은 상기 기판에 형성된 복수개의 박막층 중에서 일부의 박막층에만 선택적으로 추가적인 박막층을 형성하는 경우에 공정효율이 저하되는 문제가 있다. 이러한 문제는 최근에 반도체 소자, 디스플레이장치, 태양전지 등이 더 미세화될 뿐만 아니라 더 얇은 두께를 갖도록 개발됨에 따라 더욱 심화된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 기판에 형성된 복수개의 박막층 중에서 일부의 박막층에만 선택적으로 추가적인 박막층을 형성하는 공정의 효율을 향상시킬 수 있는 기판처리방법을 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리방법은 절연층과 전극층이 형성된 기판에 대한 처리방법으로, 불소(F)가 포함된 처리가스를 이용하여 상기 기판에 대한 플라즈마처리를 수행하는 플라즈마 처리단계; 상기 플라즈마 처리단계가 수행된 기판에 고유전율(High-K) 물질이 포함된 소스가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율 물질을 흡착시키는 선택적 흡착단계; 및 상기 선택적 흡착단계가 수행된 기판에 반응가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율층을 증착시키는 선택적 증착단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
본 발명은 절연층과 전극층이 형성된 기판에 대한 플라즈마처리를 통해 절연층 상에 고유전율층이 형성되는 것을 차단함으로써, 절연층으로부터 고유전율층을 제거하는 식각공정 없이도 전극층 상에만 고유전율층이 형성되도록 구현된다. 이에 따라, 본 발명은 절연층과 전극층 중에서 전극층 상에만 고유전율층을 형성하는 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 절연층으로부터 고유전율층을 제거하는 식각공정을 생략할 수 있으므로, 공정시간 단축을 통해 전극층 상에만 고유전율층이 형성된 기판에 대한 생산성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리방법이 수행되는 기판처리장치의 일례를 나타낸 개략적인 구성도
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 기판처리방법이 수행되는 기판처리장치의 일례에 있어서 가스를 분사하는 분사부의 개략적인 측단면도
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 기판처리방법의 개략적인 순서도
이하에서는 본 발명에 따른 기판처리방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물 "상에" 또는 "아래에" 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고, 이들 구조물 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 기판처리방법은 기판(S)에 대한 처리공정을 수행하는 것이다. 상기 기판(S)은 실리콘기판, 유리기판, 메탈기판 등일 수 있다. 상기 기판(S)에는 절연층과 전극층이 형성되어 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 절연층과 상기 전극층이 형성된 상기 기판(S)에 대해 처리공정을 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 절연층은 질화규소(SiN)를 이용하여 제조된 것이고, 상기 전극층은 질화티탄(TiN)을 이용하여 제조된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리방법은 기판처리장치(1)를 통해 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 기판처리방법의 실시예를 설명하기에 앞서, 상기 기판처리장치(1)에 관해 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 기판처리장치(1)는 챔버(2), 기판지지부(3), 및 분사부(4)를 포함할 수 있다.
상기 챔버(2)는 처리공간(100)을 제공하는 것이다. 상기 처리공간(100)에서는 상기 기판(S)에 대한 처리공정이 이루어질 수 있다. 상기 처리공간(100)은 상기 챔버(2)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 챔버(2)에는 상기 처리공간(100)으로부터 가스를 배기시키는 배기구(미도시)가 결합될 수 있다. 상기 챔버(2)의 내부에는 상기 기판지지부(3)와 상기 분사부(4)가 배치될 수 있다.
상기 기판지지부(3)는 상기 기판(S)을 지지하는 것이다. 상기 기판지지부(3)는 하나의 기판(S)을 지지할 수도 있고, 복수개의 기판(S)을 지지할 수도 있다. 상기 기판지지부(3)에 복수개의 기판(S)이 지지된 경우, 한번에 복수개의 기판(S)에 대한 처리공정이 수행되어서 상기 기판(S)들 각각에 박막을 제조하는 공정이 이루어질 수 있다. 상기 기판지지부(3)는 상기 챔버(2)에 결합될 수 있다. 상기 기판지지부(3)는 상기 챔버(2)의 내부에 배치될 수 있다.
상기 분사부(4)는 상기 기판지지부(3)를 향해 가스를 분사하는 것이다. 상기 분사부(4)는 가스저장부(40)에 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 분사부(4)는 상기 가스저장부(40)로부터 공급된 가스를 상기 기판지지부(3)를 향해 분사할 수 있다. 상기 분사부(4)는 상기 챔버(2)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 분사부(4)는 상기 기판지지부(3)에 대향되게 배치될 수 있다. 상기 분사부(4)는 상기 기판지지부(3)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 분사부(4)와 상기 기판지지부(3)의 사이에는 상기 처리공간(100)이 배치될 수 있다. 상기 분사부(4)는 리드(미도시)에 결합될 수 있다. 상기 리드는 상기 챔버(2)의 상부를 덮도록 상기 챔버(2)에 결합될 수 있다.
상기 분사부(4)는 제1가스유로(4a), 및 제2가스유로(4b)를 포함할 수 있다.
상기 제1가스유로(4a)는 제1가스를 분사하기 위한 것이다. 상기 제1가스유로(4a)는 일측이 배관, 호스 등을 통해 상기 가스저장부(40)에 연결될 수 있다. 상기 제1가스유로(4a)는 타측이 상기 처리공간(100)에 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 가스저장부(40)로부터 공급된 상기 제1가스는, 상기 제1가스유로(4a)를 따라 유동한 후에 상기 제1가스유로(4a)를 통해 상기 처리공간(100)으로 분사될 수 있다. 상기 제1가스유로(4a)는 상기 제1가스가 유동하기 위한 유로로 기능함과 아울러 상기 처리공간(100)에 상기 제1가스를 분사하기 위한 분사구로 기능할 수 있다.
상기 제2가스유로(4b)는 제2가스를 분사하기 위한 것이다. 상기 제2가스와 상기 제1가스는 서로 다른 가스일 수 있다. 예컨대, 상기 제1가스가 소스가스(Source Gas)인 경우, 상기 제2가스는 반응가스(Reactant Gas)일 수 있다. 상기 제2가스유로(4b)는 일측이 배관, 호스 등을 통해 상기 가스저장부(40)에 연결될 수 있다. 상기 제2가스유로(4b)는 타측이 상기 처리공간(100)에 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 가스저장부(40)로부터 공급된 상기 제2가스는, 상기 제2가스유로(4b)를 따라 유동한 후에 상기 제2가스유로(4b)를 통해 상기 처리공간(100)으로 분사될 수 있다. 상기 제2가스유로(4b)는 상기 제2가스가 유동하기 위한 유로로 기능함과 아룰러 상기 처리공간(100)에 상기 제2가스를 분사하기 위한 분사구로 기능할 수 있다.
상기 제2가스유로(4b)와 상기 제1가스유로(4a)는 서로 공간적으로 분리되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 가스저장부(40)로부터 상기 제2가스유로(4b)로 공급된 상기 제2가스는, 상기 제1가스유로(4a)를 거치지 않고 상기 처리공간(100)으로 분사될 수 있다. 상기 가스저장부(40)로부터 상기 제1가스유로(4a)로 공급된 상기 제1가스는, 상기 제2가스유로(4b)를 거치지 않고 상기 처리공간(100)으로 분사될 수 있다. 상기 제2가스유로(4b)와 상기 제1가스유로(4a)는 상기 처리공간(100)에서 서로 다른 부분을 향해 가스를 분사할 수 있다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 분사부(4)는 제1플레이트(41), 및 제2플레이트(42)를 포함할 수 있다.
상기 제1플레이트(41)는 상기 제2플레이트(42)의 상측에 배치된 것이다. 상기 제1플레이트(41)와 상기 제2플레이트(42)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1플레이트(41)에는 복수개의 제1가스홀(411)이 형성될 수 있다. 상기 제1가스홀(411)들은 각각 상기 제1가스가 유동하기 위한 통로로 기능할 수 있다. 상기 제1가스홀(411)들은 상기 제1가스유로(4a)에 속할 수 있다. 상기 제1플레이트(41)에는 복수개의 제2가스홀(412)이 형성될 수 있다. 상기 제2가스홀(412)들은 각각 상기 제2가스가 유동하기 위한 통로로 기능할 수 있다. 상기 제2가스홀(412)들은 상기 제2가스유로(4b)에 속할 수 있다. 상기 제1플레이트(41)에는 복수개의 돌출부재(413)가 결합될 수 있다. 상기 돌출부재(413)들은 상기 제1플레이트(41)의 하면(下面)으로부터 상기 제2플레이트(42) 쪽으로 돌출될 수 있다. 상기 제1가스홀(411)들 각각은 상기 제1플레이트(41)와 상기 돌출부재(413)를 관통하여 형성될 수 있다.
상기 제2플레이트(42)에는 복수개의 개구(421)가 형성될 수 있다. 상기 개구(421)들은 상기 제2플레이트(42)를 관통하여 형성될 수 있다. 상기 개구(421)들은 상기 돌출부재(413)들 각각에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 돌출부재(413)들은 상기 개구(421)들 각각에 삽입되게 배치되는 길이로 형성될 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 돌출부재(413)들은 상기 개구(421)들 각각의 상측에 배치되는 길이로 형성될 수도 있다. 상기 돌출부재(413)들은 상기 제2플레이트(42)의 하측으로 돌출되는 길이로 형성될 수도 있다. 상기 제2가스홀(412)들은 상기 제2플레이트(42)의 상면을 향해 가스를 분사하도록 배치될 수 있다.
상기 분사부(4)는 상기 제2플레이트(42)와 상기 제1플레이트(41)를 이용하여 플라즈마를 생성할 수 있다. 이 경우, 상기 제1플레이트(41)에 RF전력 등과 같은 플라즈마전원이 인가되고, 상기 제2플레이트(42)가 접지될 수 있다. 상기 제1플레이트(41)가 접지되고, 상기 제2플레이트(42)에 플라즈마전원이 인가될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2플레이트(42)에는 복수개의 제1개구(422)와 복수개의 제2개구(423)가 형성될 수도 있다.
상기 제1개구(422)들은 상기 제2플레이트(42)를 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제1개구(422)들은 상기 제1가스홀(411)들 각각에 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 돌출부재(413)들은 상기 제2플레이트(42)의 상면(上面)에 접촉되게 배치될 수 있다. 상기 제1가스는 상기 제1가스홀(411)들과 상기 제1개구(422)들을 거쳐 상기 처리공간(100)으로 분사될 수 있다. 상기 제1가스홀(411)들과 상기 제1개구(422)들은 상기 제1가스유로(4a)에 속할 수 있다.
상기 제2개구(423)들은 상기 제2플레이트(42)를 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제2개구(423)들은 상기 제1플레이트(41)와 상기 제2플레이트(42)의 사이에 배치된 버퍼공간(43)에 연결될 수 있다. 상기 제2가스는 상기 제2가스홀(412)들, 상기 버퍼공간(43), 및 상기 제2개구(423)들을 거쳐 상기 처리공간(100)으로 분사될 수 있다. 상기 제2가스홀(412)들, 상기 버퍼공간(43), 및 상기 제2개구(423)들은 상기 제2가스유로(4b)에 속할 수 있다.
이와 같은 기판처리장치(1)를 통해, 본 발명에 따른 기판처리방법이 수행될 수 있다. 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 기판처리장치(1)가 복수개 구비된 기판처리시스템을 통해 수행될 수도 있다. 이 경우, 상기 기판처리장치(1)들 중에서 적어도 하나는 OEC(Oxide Elimination Chanber)를 이용하여 표면처리를 수행하는 것일 수 있다. 상기 기판처리장치(1)들 중에서 적어도 하나는 ICP(Inductively Coupled Plasma)를 이용한 In-cycle Plasma Treatment를 수행하는 것일 수 있다. 상기 기판처리장치(1)들 중에서 적어도 하나는 ALD( Atomic Layer Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition) 등에 따른 증착공정을 수행하는 것일 수 있다. 상기 기판처리시스템은 이송챔버(Transfer Chamber)의 둘레를 따라 상기 기판처리장치(1)들이 배치된 클러스터 타입(Cluster type)으로 구현될 수 있다. 상기 기판처리시스템은 상기 이송챔버의 길이 방향을 따라 상기 기판처리장치(1)들이 배치된 인라인 타입(In-line Type)으로 구현될 수도 있다. 상기 기판처리시스템은 복수개의 이송챔버들이 인라인으로 연결되고, 상기 이송챔버들 각각의 둘레를 따라 상기 기판처리장치(1)들이 배치된 하이브리드 타입(Hybrid Type)으로 구현될 수도 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 절연층과 상기 전극층이 형성된 상기 기판(S)에 대해 처리공정을 수행함으로써, 상기 전극층 상에만 고유전율(High-K) 물질로 형성된 고율전율층을 증착시킬 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 기판처리방법은 플라즈마 처리단계(S10), 선택적 흡착단계(S20), 및 선택적 증착단계(S30)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 불소(F)가 포함된 처리가스를 이용하여 상기 기판(S)에 대한 플라즈마처리를 수행하는 것이다. 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 상기 플라즈마처리를 통해 상기 절연층 상에 상기 고유전율 물질이 흡착되지 못하도록 할 수 있다. 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 상기 플라즈마처리를 통해 상기 절연층에 대한 상기 고유전율 물질의 흡착률을 감소시킬 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 플라즈마처리를 통해 상기 절연층 상에 상기 고유전율층이 형성되는 것을 차단함으로써, 상기 절연층으로부터 상기 고유전율층을 제거하는 식각공정 없이도 상기 전극층 상에만 상기 고유전율층이 형성되도록 구현된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 절연층과 상기 전극층 중에서 상기 전극층 상에만 상기 고유전율층을 형성하는 공정의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 절연층으로부터 상기 고유전율층을 제거하는 식각공정을 생략할 수 있으므로, 공정시간 단축을 통해 상기 전극층 상에만 상기 고유전율층이 형성된 기판(S)에 대한 생산성을 증대시킬 수 있다.
상기 기판(S) 상에 질화규소(SiN)를 이용하여 제조된 상기 절연층과 질화티탄(TiN)을 이용하여 제조된 전극층이 형성된 경우, 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 육불화황(SF6)이 포함된 처리가스를 이용하여 플라즈마 처리를 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 상기 절연층 상에 상기 고유전율 물질이 흡착되지 못하도록 할 수 있다. 이 경우, 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 육불화황(SF6)이 포함된 처리가스로 상기 기판(S)에 대한 플라즈마처리를 수행함으로써, 상기 절연층 상에 상기 고유전율 물질의 흡착을 차단하는 차단층을 형성할 수도 있다. 상기 차단층은 상기 절연층 상에서 규소(Si)와 불소(F)가 포함된 Si-F 박막으로 형성됨으로써 상기 고유전율 물질의 흡착을 차단할 수 있다. 한편, 상기 절연층은 질화규소(SiN)를 이용하여 제조된 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 상기 전극층을 이루는 물질보다 불소(F)에 대한 반응성이 더 높은 규소(Si) 등과 같은 물질을 포함한다면 질소(N) 외에 다른 물질이 포함되어 제조된 것일 수도 있다.
상기 플라즈마 처리단계(S10)는 상기 플라즈마처리를 통해 상기 절연층 상에만 상기 차단층을 형성하고, 상기 전극층 상에는 상기 차단층이 형성되지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 상기 전극층을 이루는 물질은 상기 절연층을 이루는 물질보다 불소(F)에 대한 반응성이 더 낮은 것일 수 있다. 또한, 상기 전극층을 이루는 물질은 불소(F)보다 상기 고유전율 물질에 대한 반응성이 더 높은 것일 수 있다.
상기 플라즈마 처리단계(S10)는 ICP 방전을 통해 상기 기판(S)에 대한 플라즈마처리를 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 상기 기판처리시스템이 갖는 기판처리장치(1)들 중에서 ICP를 이용한 In-cycle Plasma Treatment를 수행하는 기판처리장치(1)에 의해 수행될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 선택적 흡착단계(S20)는 상기 플라즈마 처리단계(S10)가 수행된 기판(S)에 상기 고유전율 물질이 포함된 소스가스를 분사하는 것이다. 상기 플라즈마 처리단계(S10)를 통해 상기 절연층 상에 상기 고유전율층이 형성되는 것이 차단되므로, 상기 선택적 흡착단계(S20)는 상기 전극층 상에만 상기 고유전율 물질을 흡착시킬 수 있다. 즉, 상기 선택적 흡착단계(S20)는 선택비를 이용하여 상기 전극층 상에만 상기 고유전율 물질을 흡착시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 전극층 상에만 상기 고유전율층을 형성하는 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 선택적 흡착단계(S20)는 니오븀 산화물이 포함된 소스가스를 분사함으로써 이루어질 수 있다. 이 경우, 니오븀(Nb)이 상기 고유전율 물질에 해당할 수 있다. 상기 소스가스에 포함된 니오븀(Nb)은 상기 절연층 상에만 존재하는 불소(F)에 의해 상기 절연층 상에 흡착되지 못하고, 상기 전극층 상에만 흡착될 수 있다. 상기 선택적 흡착단계(S20)는 니오븀 몬옥사이드(NbO)가 포함된 소스가스를 분사할 수도 있다. 상기 선택적 흡착단계(S20)는 니오븀 몬옥사이드(NbO) 외에 NbxOy로 구성되는 니오븀 산화물이 포함된 소스가스를 분사할 수도 있다. 여기서, x와 y는 각각 0보다 큰 정수이고, 서로 동일한 값이거나 서로 상이한 값일 수 있다.
상기 선택적 흡착단계(S20)는 상기 분사부(4)가 갖는 상기 제1가스유로(4a)를 통해 상기 고유전율 물질이 포함된 소스가스를 상기 기판(S) 상에 분사함으로써 이루어질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 분사부(4)의 경우, 상기 고유전율 물질이 포함된 소스가스는 상기 제1가스홀(411)들과 상기 개구(421)들을 거쳐 상기 기판(S)으로 분사될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같은 분사부(4)의 경우, 상기 고유전율 물질이 포함된 소스가스는 상기 제1가스홀(411)들과 상기 제1개구(422)들을 거쳐 상기 기판(S)으로 분사될 수 있다.
상기 선택적 흡착단계(S20)는 니오븀 산화물이 포함된 소스가스를 분사하는 분사시간을 조절함으로써, 상기 전극층 상에만 니오븀(Nb)이 더 원활하게 흡착되도록 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 선택적 흡착단계(S20)는 니오븀(Nb)이 상기 전극층 상에 흡착되는 제1흡착시간보다 길면서 니오븀(Nb)이 상기 절연층 상에 흡착되는 제2흡착시간보다 짧은 분사시간동안 니오븀 산화물이 포함된 소스가스를 분사할 수 있다. 이에 따라, 상기 선택적 흡착단계(S20)는 니오븀 산화물이 포함된 소스가스의 분사시간 조절을 통해, 상기 절연층 상에는 니오븀(Nb)이 흡착되지 못하도록 함과 동시에 상기 전극층 상에는 니오븀(Nb)이 흡착되도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 전극층 상에만 상기 고유전율층이 증착된 기판(S)의 품질을 더 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 선택적 증착단계(S30)는 상기 선택적 흡착단계(S20)가 수행된 기판(S)에 반응가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율층을 증착시키는 것이다. 상기 반응가스는 상기 전극층 상에 흡착된 고유전율 물질과 반응하는 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 반응가스는 오존(O3)이 포함된 반응가스일 수 있다.
상기 선택적 증착단계(S30)는 상기 분사부(4)가 갖는 상기 제2가스유로(4b)를 통해 상기 반응가스를 상기 기판(S) 상에 분사함으로써 이루어질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같는 분사부(4)의 경우, 상기 반응가스는 상기 제2가스홀(412)들과 상기 개구(421)들을 거쳐 상기 기판(S)으로 분사될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같은 분사부(4)의 경우, 상기 반응가스는 상기 제2가스홀(412)들, 상기 버퍼공간(43), 및 상기 제2개구(423)들을 거쳐 상기 기판(S)으로 분사될 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 기판처리방법은 퍼지단계(S40)를 포함할 수 있다.
상기 퍼지단계(S40)는 상기 기판(S)에 퍼지가스를 분사하는 것이다. 상기 퍼지단계(S40)를 통해, 상기 기판(S)에 흡착, 증착 등이 되지 못하고 남아있는 가스를 퍼지시킬 수 있다. 상기 퍼지단계(S40)는 아르곤(Ar), 질소(N2) 등과 같은 불활성가스를 퍼지가스로 하여 상기 기판(S)에 분사할 수 있다.
상기 퍼지단계(S40)는 상기 선택적 흡착단계(S20)가 수행된 이후에 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 퍼지단계(S40)는 상기 선택적 흡착단계(S20)가 수행된 기판(S)에 퍼지가스를 분사할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(S)에 흡착되지 못하고 남아있는 소스가스가 퍼지될 수 있다.
상기 퍼지단계(S40)는 퍼지가스를 분사하는 타이밍을 조절함으로써, 상기 전극층 상에만 니오븀(Nb)이 더 원활하게 흡착되도록 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 퍼지단계(S40)는 상기 선택적 흡착단계(S20)를 통해 니오븀 산화물이 포함된 소스가스가 분사된 시점으로부터 니오븀(Nb)이 상기 절연층 상에 흡착되는 흡착시간을 경과하기 이전에 상기 기판(S)에 퍼지가스를 분사할 수 있다. 이에 따라, 상기 퍼지단계(S40)는 니오븀(Nb)이 상기 절연층 상에 흡착되기 이전에 퍼지시킴으로써, 상기 절연층 상에 니오븀(Nb)이 흡착되지 못하도록 할 수 있다. 이 경우, 상기 퍼지단계(S40)는 상기 선택적 흡착단계(S20)를 통해 니오븀 산화물이 포함된 소스가스가 분사된 시점으로부터 니오븀(Nb)이 상기 전극층 상에 흡착되는 흡착시간을 경과한 이후에 상기 기판(S)에 퍼지가스를 분사할 수 있다. 따라서, 상기 퍼지단계(S40)는 퍼지가스를 분사하는 타이밍 조절을 통해, 상기 절연층 상에는 니오븀(Nb)이 흡착되지 못하도록 함과 동시에 상기 전극층 상에는 니오븀(Nb)이 흡착되도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 전극층 상에만 니오븀(Nb)이 증착된 기판(S)의 품질을 더 향상시킬 수 있다.
상기 플라즈마 처리단계(S10), 상기 선택적 흡착단계(S20), 및 상기 선택적 증착단계(S30) 중에서 적어도 하나의 단계가 수행된 이후에 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 퍼지단계(S40)는 상기 선택적 흡착단계(S20)가 수행된 이후에 상기 기판(S)에 퍼지가스를 분사하는 제1퍼지단계(S41)를 포함할 수 있다. 상기 제1퍼지단계(S41)가 수행된 이후에, 상기 선택적 증착단계(S30)가 수행될 수 있다. 상기 퍼지단계(S40)는 상기 선택적 증착단계(S30)가 수행된 이후에 상기 기판(S)에 퍼지가스를 분사하는 제2퍼지단계(S42)를 포함할 수 있다. 상기 제2퍼지단계(S42)가 수행된 이후에, 상기 플라즈마 처리단계(S10)에서부터 재수행될 수 있다. 상기 퍼지단계(S40)는 상기 플라즈마 처리단계(S10)가 수행된 이후에 상기 기판(S)에 퍼지가스를 분사하는 제3퍼지단계(S43)를 포함할 수 있다. 상기 제3퍼지단계(S43)가 수행된 이후에, 상기 선택적 흡착단계(S20)가 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 제1퍼지단계(S41), 상기 제2퍼지단계(S42), 및 상기 제3퍼지단계(S43) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 기판처리방법은 표면처리단계(S50)를 포함할 수 있다.
상기 표면처리단계(S50)는 상기 기판(S)에 대한 표면처리를 수행하는 것이다. 상기 표면처리단계(S50)는 상기 플라즈마 처리단계(S10)가 수행되기 이전에 수행될 수 있다. 상기 표면처리단계(S50)는 OEC를 통해 상기 기판(S)에 대한 표면처리를 수행함으로써, 상기 절연층과 상기 전극층 중에서 적어도 하나로부터 불순물을 제거할 수 있다. 이 경우, 상기 표면처리단계(S50)는 상기 기판처리시스템이 갖는 기판처리장치(1)들 중에서 OEC를 이용하여 표면처리를 수행하는 기판처리장치(1)에 의해 수행될 수 있다.
상기 표면처리단계(S50)가 수행된 이후에 상기 플라즈마 처리단계(S10)가 수행될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 기판처리방법은 OEC를 통한 표면처리와 ICP를 이용한 In-cycle Plasma Teatment를 통해 상기 전극층과 상기 절연층에 대한 고유전율 물질의 선택비를 발생시킬 수 있다. 이 경우, 상기 표면처리단계(S50)와 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 선택비 형성단계로 구현될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (10)

  1. 절연층과 전극층이 형성된 기판에 대한 처리방법으로,
    불소(F)가 포함된 처리가스를 이용하여 상기 기판에 대한 플라즈마처리를 수행하는 플라즈마 처리단계;
    상기 플라즈마 처리단계가 수행된 기판에 고유전율(High-K) 물질이 포함된 소스가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율 물질을 흡착시키는 선택적 흡착단계; 및
    상기 선택적 흡착단계가 수행된 기판에 반응가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율층을 증착시키는 선택적 증착단계를 포함하는 기판처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리단계는 질화규소(SiN)를 이용하여 제조된 상기 절연층과 질화티탄(TiN)을 이용하여 제조된 전극층이 형성된 상기 기판에 대해 육불화황(SF6)이 포함된 처리가스를 이용하여 플라즈마 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리단계는 육불화황(SF6)이 포함된 처리가스로 상기 기판에 대한 플라즈마처리를 수행하여 고유전율 물질의 흡착을 차단하는 차단층을 상기 절연층 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택적 흡착단계는 니오븀 산화물이 포함된 소스가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택적 흡착단계는 니오븀 몬옥사이드(NbO)가 포함된 소스가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 선택적 흡착단계는 니오븀이 상기 전극층 상에 흡착되는 제1흡착시간보다 길면서 니오븀이 상기 절연층 상에 흡착되는 제2흡착시간보다 짧은 분사시간동안 니오븀 산화물이 포함된 소스가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 선택적 흡착단계가 수행된 상기 기판에 퍼지가스를 분사하는 퍼지단계를 포함하고,
    상기 퍼지단계는 상기 선택적 흡착단계를 통해 니오븀 산화물이 포함된 소스가스가 분사된 시점으로부터 니오븀이 상기 절연층 상에 흡착되는 흡착시간을 경과하기 이전에 상기 기판에 퍼지가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 선택적 증착단계는 오존(O3)이 포함된 반응가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  9. 제1항에 있어서,
    기판에 퍼지가스를 분사하는 퍼지단계를 포함하고,
    상기 퍼지단계는 상기 플라즈마 처리단계, 상기 선택적 흡착단계, 및 상기 선택적 증착단계 중에서 적어도 하나의 단계가 수행된 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리단계가 수행되기 이전에, 상기 기판에 대한 표면처리를 수행하는 표면처리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
PCT/KR2023/002375 2022-02-24 2023-02-20 기판처리방법 WO2023163466A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202380021410.1A CN118805240A (zh) 2022-02-24 2023-02-20 基板的处理方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220024012A KR20230126792A (ko) 2022-02-24 2022-02-24 기판처리방법
KR10-2022-0024012 2022-02-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023163466A1 true WO2023163466A1 (ko) 2023-08-31

Family

ID=87766390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/002375 WO2023163466A1 (ko) 2022-02-24 2023-02-20 기판처리방법

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR20230126792A (ko)
CN (1) CN118805240A (ko)
TW (1) TW202403832A (ko)
WO (1) WO2023163466A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120085834A (ko) * 2009-10-23 2012-08-01 프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하바드 칼리지 상호 접속부를 위한 자기?정렬 배리어 및 캡핑 층
KR20200019271A (ko) * 2017-07-18 2020-02-21 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 금속 표면들 상에 블로킹 층들을 증착시키기 위한 방법들
KR20200051600A (ko) * 2017-08-04 2020-05-13 마이크로머티어리얼즈 엘엘씨 개선된 금속 콘택 랜딩 구조
KR20200079343A (ko) * 2017-11-22 2020-07-02 램 리써치 코포레이션 구리의 존재 하에 유전체 표면들 상의 SiO2의 선택적인 성장
US20210398846A1 (en) * 2020-06-17 2021-12-23 Tokyo Electron Limited Method for area selective deposition using a surface cleaning process

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120085834A (ko) * 2009-10-23 2012-08-01 프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하바드 칼리지 상호 접속부를 위한 자기?정렬 배리어 및 캡핑 층
KR20200019271A (ko) * 2017-07-18 2020-02-21 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 금속 표면들 상에 블로킹 층들을 증착시키기 위한 방법들
KR20200051600A (ko) * 2017-08-04 2020-05-13 마이크로머티어리얼즈 엘엘씨 개선된 금속 콘택 랜딩 구조
KR20200079343A (ko) * 2017-11-22 2020-07-02 램 리써치 코포레이션 구리의 존재 하에 유전체 표면들 상의 SiO2의 선택적인 성장
US20210398846A1 (en) * 2020-06-17 2021-12-23 Tokyo Electron Limited Method for area selective deposition using a surface cleaning process

Also Published As

Publication number Publication date
CN118805240A (zh) 2024-10-18
KR20230126792A (ko) 2023-08-31
TW202403832A (zh) 2024-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010095901A2 (en) Method for forming thin film using radicals generated by plasma
WO2011027987A2 (ko) 가스분사장치 및 이를 이용한 기판처리장치
WO2013095030A1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2013180452A1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2023163466A1 (ko) 기판처리방법
WO2018190696A1 (ko) 원자층 증착을 위한 가스 공급 모듈
WO2013141490A1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2014007572A1 (ko) 기판 처리 장치
WO2022260473A1 (ko) 배리어층의 형성 방법
WO2023146248A1 (ko) 박막 제조방법 및 박막
WO2017222350A1 (ko) 원자층 증착 장비 가스 모듈, 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법
WO2024019392A1 (ko) 박막 제조방법, 박막, 및 기판처리장치
WO2022245021A1 (ko) 박막 증착 방법
WO2024058520A1 (ko) 강유전성 커패시터 및 강유전성 커패시터 제조방법
KR102545757B1 (ko) 박막형성방법, 기판처리방법, 및 기판처리장치
WO2015034208A1 (ko) 적층형 원자층 증착 장치 및 방법
WO2020235912A1 (ko) 기판처리장치
WO2022080656A1 (ko) 기판처리장치
WO2024196235A1 (ko) 실리콘 절연막 형성 방법
KR20040048618A (ko) 원자층 증착 장치
WO2022154240A1 (ko) 금속산화물 반도체 물질의 증착 챔버의 세정 방법
WO2022255833A1 (ko) 박막 증착 방법
WO2022035099A1 (ko) 기판처리장치 및 기판처리방법
WO2024049264A1 (ko) 원자층 증착 장치
WO2022169065A1 (ko) 롤투롤 원자층 증착 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23760340

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1