KR101330516B1 - Method of forming amorphous carbon film - Google Patents
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Abstract
내식각성을 향상시킬 수 있는 비정질 탄소막 형성 방법이 개시된다. 이러한 방법은, 챔버 내에서 서로 대향하는 샤워 헤드 및 기판 지지부를 구비하는 플라즈마 처리장치의 상기 기판 지지부로 피처리 기판을 로딩하는 단계와, 상기 샤워 헤드를 통해서 상기 피처리 기판을 향해 제1 공정원료 가스를 분사하는 단계와, 상기 챔버 및 상기 샤워 헤드를 접지하고, 상기 기판 지지부에 음전위를 인가하는 제1 DC전원 및 플라즈마를 생성하기 위한 제1 RF 전원을 인가하여 상기 피처리 기판상에 제1 비정질 탄소막을 형성하는 단계와, 상기 샤워 헤드를 통해서 상기 피처리 기판을 향해 제2 공정원료 가스를 분사하는 단계, 및 상기 챔버 및 상기 샤워 헤드를 접지하고, 상기 기판 지지부에 음전위를 인가하는 제2 DC전원 및 플라즈마를 생성하기 위한 제2 RF 전원을 인가하여 상기 피처리 기판상에, 상기 제1 비정질 탄소막과 다른 성질의 제2 비정질 탄소막을 형성하는 단계를 포함한다.Disclosed is an amorphous carbon film formation method capable of improving etching resistance. The method includes loading a substrate to be processed into a substrate support of a plasma processing apparatus having a shower head and a substrate support facing each other in a chamber, and through the shower head, a first process material toward the substrate to be processed. Spraying a gas, grounding the chamber and the shower head, and applying a first DC power source for generating a negative potential to the substrate support and a first RF power source for generating a plasma to form a first on the substrate to be processed. Forming an amorphous carbon film, spraying a second process material gas through the shower head toward the substrate, and grounding the chamber and the shower head and applying a negative potential to the substrate support; A property different from the first amorphous carbon film on the substrate to be applied by applying a DC power source and a second RF power source for generating plasma First and forming a second amorphous carbon film.
Description
본 발명은 비정질 탄소막의 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세히 반도체 제조공정에 사용되는 비정질 탄소막의 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming an amorphous carbon film, and more particularly, to a method of forming an amorphous carbon film used in a semiconductor manufacturing process.
반도체 장치의 소형화 및 고집적화가 진행됨에 따라서, 점점 더 미세한 패턴이 요구되어지고 있다. 특히, 반도체 기판 상에 형성된 여러 층 또는 영역들에 미세 패턴을 형성하는 공정에 대한 요구사항이 매우 강화되고 있다. 반도체소자의 제조에 있어서, 패턴의 형성은 통상 포토리소그래피라고 하는 공정을 통해 구현된다.2. Description of the Related Art As miniaturization and high integration of a semiconductor device have progressed, more and more minute patterns have been demanded. Particularly, there is a great need for a process for forming fine patterns on various layers or regions formed on a semiconductor substrate. In the fabrication of semiconductor devices, the formation of the pattern is usually accomplished through a process called photolithography.
예를 들어, 패턴이 형성될 재료층 상에, 식각 마스크로서의 하드 마스크층, 반사 방지막 및 포토레지스트막을 적층한 후, 노광, 현상, 식각, 애싱(ashing) 및 스트립(strip) 공정을 수행하여 상기 재료층에 원하는 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 포토리소그래피 공정을 통해 고집적화되고 고성능화된 소자를 보다 정밀하고 효율적으로 제조하기 위해 다양한 공정기술과 재료들이 개발되고 있다. 근래들어 이와 같은 미세한 패턴을 형성하기 위해서 하드 마스크용 비정질 탄소막이 사용되고 있다.For example, a hard mask layer, an antireflection film, and a photoresist film as an etch mask are stacked on a material layer on which a pattern is to be formed, and then exposure, development, etching, ashing, A desired pattern can be formed on the material layer. Various photolithography processes and materials have been developed to more precisely and efficiently manufacture highly integrated and high performance devices. In recent years, an amorphous carbon film for a hard mask has been used to form such a fine pattern.
이러한 비정질 탄소막을 형성하기 위해서 플라즈마 처리장치인 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장비가 널리 사용된다. PECVD 장비는 플라즈마를 발생시켜 박막의 증착 뿐만 아니라 에칭 등에도 널리 사용된다.In order to form such an amorphous carbon film, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) apparatus, which is a plasma processing apparatus, is widely used. PECVD equipment generates plasma and is widely used for etching as well as thin film deposition.
도 1은 종래 비정질 탄소막을 형성하기 위해 사용되던 플라즈마 처리장치를 도시한 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view showing a plasma processing apparatus used to form an amorphous carbon film in the related art.
도 1을 참조하면, 종래의 비정질 탄소막을 형성하기 위해 사용되던 플라즈마 처리장치(100)은 챔버(110) 내의 지판 지지부(210) 상부에 피처리 기판(S)이 안착된 상태에서 샤워 헤드(300)를 통해 원료 공급부(700)를 통해 공급된 가스를 분사하고, 상기 샤워 헤드(300)는 RF 전원 공급부(600)에서 공급된 RF 전원이 가스를 플라즈마로 변화시켜 상기 피처리 기판(S) 상부에 비정질 탄소막을 형성한다. Referring to FIG. 1, the
그러나, 이렇게 형성된 비정질 탄소막의 내식각성이 여전히 충분하지 못하여, 기판의 미세패턴 형성시 마스크로서의 기능이 충분하지 못한 실정이다. 따라서, 이를 개선하기 위한 노력이 계속 진행되고 있는 실정이다.
However, the corrosion resistance of the amorphous carbon film thus formed is still insufficient, so that the function as a mask in forming a fine pattern of the substrate is insufficient. Therefore, efforts are underway to improve this.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내식각성을 향상시킬 수 있는 비정질 탄소막을 형성할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for forming an amorphous carbon film that can improve the etching resistance.
이러한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 비정질 탄소막 형성방법은, 챔버 내에서 서로 대향하는 샤워 헤드 및 기판 지지부를 구비하는 플라즈마 처리장치의 상기 기판 지지부로 피처리 기판을 로딩하는 단계와, 상기 샤워 헤드를 통해서 상기 피처리 기판을 향해 제1 공정원료 가스를 분사하는 단계와, 상기 챔버 및 상기 샤워 헤드를 접지하고, 상기 기판 지지부에 음전위를 인가하는 제1 DC전원 및 플라즈마를 생성하기 위한 제1 RF 전원을 인가하여 상기 피처리 기판상에 제1 비정질 탄소막을 형성하는 단계와, 상기 샤워 헤드를 통해서 상기 피처리 기판을 향해 제2 공정원료 가스를 분사하는 단계, 및 상기 챔버 및 상기 샤워 헤드를 접지하고, 상기 기판 지지부에 음전위를 인가하는 제2 DC전원 및 플라즈마를 생성하기 위한 제2 RF 전원을 인가하여 상기 피처리 기판상에, 상기 제1 비정질 탄소막과 다른 성질의 제2 비정질 탄소막을 형성하는 단계를 포함한다.The amorphous carbon film forming method according to an exemplary embodiment of the present invention for achieving the above object is to load the substrate to be processed into the substrate support of the plasma processing apparatus having a shower head and a substrate support facing each other in the chamber; And spraying a first process raw material gas through the shower head toward the substrate to be processed, grounding the chamber and the shower head, and applying a first DC power supply and plasma for applying a negative potential to the substrate support. Applying a first RF power to generate a first amorphous carbon film on the substrate, injecting a second process raw material gas through the shower head toward the substrate, and the chamber And a second DC power supply for grounding the shower head and generating a second DC power supply and plasma for applying a negative potential to the substrate support. Applying an RF power to form a second amorphous carbon film of a different nature from the first amorphous carbon film on the substrate to be treated.
이때, 상기 제1 비정질 탄소막은 상기 제2 비정질 탄소막에 비해 스트레스(stress)가 낮으며, 상기 제2 비정질 탄소막은 상기 제1 비정질 탄소막에 비해 높은 식각 내성을 갖는다.In this case, the first amorphous carbon film has a lower stress than the second amorphous carbon film, and the second amorphous carbon film has higher etching resistance than the first amorphous carbon film.
이를 위하여, 상기 제1 공정원료 가스는, 상기 제2 공정원료 가스 보다 산소(O2)를 더 포함하거나, 더 많은 양의 산소(O2)를 포함할 수 있다.For this purpose, the first process material gas, the second process including oxygen (O 2) than the material gas further, or may include a larger amount of oxygen (O 2).
한편, 상기 제2 DC전원의 파워는 상기 제1 DC 전원의 파워에 비해서 높도록 제어할 수 있다.On the other hand, the power of the second DC power supply can be controlled to be higher than the power of the first DC power supply.
예컨대, 상기 제1 DC 전원 및 제2 DC 전원은 펄스화된 DC 전원이고, 상기 제2 DC 전원은 상기 제1 DC 전원에 비해 고주파가 되도록 제어할 수 있다.For example, the first DC power supply and the second DC power supply may be pulsed DC power supplies, and the second DC power supply may be controlled to be high frequency compared to the first DC power supply.
한편, 상기 제2 RF 전원은 제1 RF전원에 비해 높은 파워를 갖도록 제어할 수 있다.On the other hand, the second RF power can be controlled to have a higher power than the first RF power.
본 발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 비정질 탄소막의 형성방법은, 챔버 내에서 서로 대향하는 샤워 헤드 및 기판 지지부를 구비하는 플라즈마 처리장치의 상기 기판 지지부로 피처리 기판을 로딩하는 단계와, 상기 샤워 헤드를 통해서 상기 피처리 기판을 향해 공정원료 가스를 분사하는 단계, 및 상기 챔버 및 상기 샤워 헤드를 접지하고, 상기 기판 지지부에 음전위를 인가하는 DC전원 및 플라즈마를 생성하기 위한 RF 전원을 인가하여 상기 피처리 기판상에 비정질 탄소막을 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 공정원료 가스 중에 포함된 산소(O2)의 양을 감소시키면서 상기 비정질 탄소막을 형성한다.According to another exemplary embodiment of the present invention, there is provided a method of forming an amorphous carbon film, comprising: loading a substrate to be processed into a substrate support of a plasma processing apparatus having a shower head and a substrate support facing each other in a chamber; Injecting process material gas through the head toward the target substrate, and applying a DC power source for grounding the chamber and the shower head and applying a DC power source for applying a negative potential to the substrate support unit and an RF power source for generating plasma; Forming an amorphous carbon film on the substrate to be processed. At this time, the amorphous carbon film is formed while reducing the amount of oxygen (O 2 ) contained in the process raw material gas.
이때, 상기 공정원료 가스 중에 포함된 산소(O2)의 양은 단계적으로 감소시킬 수 있다.At this time, the amount of oxygen (O 2 ) contained in the process raw material gas can be reduced step by step.
이와 다르게, 상기 공정원료 가스 중에 포함된 산소(O2)의 양은 연속적으로 감소시킬 수도 있다.
Alternatively, the amount of oxygen (O 2 ) contained in the process raw material gas may be continuously reduced.
본 발명에 의한 비정질 탄소막 형성 방법에 의하면, 비정질 탄소막을 고 식각 내성을 갖는 비정질 탄소막과 저 스트레스를 갖는 비정질 탄소막의 적어도 2개층 이상으로 구성하여, 마스크로서의 기능을 달성할 수 있으며, 이후 공정에서 고 스트레스의 비정질 탄소막에 의해 발생될 수 있는 문제점을 동시에 해결할 수 있다.
According to the amorphous carbon film forming method according to the present invention, the amorphous carbon film may be composed of at least two layers of an amorphous carbon film having a high etching resistance and an amorphous carbon film having a low stress, thereby achieving a function as a mask, and in a subsequent process, Problems that may be caused by the amorphous carbon film of stress can be solved at the same time.
도 1은 종래 비정질 탄소막을 형성하기 위해 사용되던 플라즈마 처리장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 플라즈마 처리방법을 구현하기 위해 사용되는 플라즈마 처리장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3 및 도 4는, 도 1 및 도 2에서 도시된 플라즈마 처리장치의 차이를 설명하기 위한 도면으로서, 각각 도 1 및 도 2에 의한 플라즈마 처리장치에 의해 인가되는 전하를 도시하는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 비정질 탄소막 형성 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 주입되는 공정원료 가스에 포함된 산소(O2)량과 스트레스와의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 7은 제1 비정질 탄소막과 제2 비정질 탄소막의 두께에 따른 스트레스의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 8은 도 7에서 도시된 제1 번의 경우(제2 비정질 탄소막만으로 형성된 경우)에 대응하는 비정질 탄소막을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 도 7에서 도시된 제2 번의 경우(제2 비정질 탄소막의 두께와 상기 제1 비정질 탄소막의 두께가 동일하게 형성된 경우)에 대응하는 비정질 탄소막을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 도 7에서 도시된 제3 번의 경우(제2 비정질 탄소막이 상기 제1 비정질 탄소막에 비해 얇게 형성된 경우)에 대응하는 비정질 탄소막을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 11은 도 7에서 도시된 제4 번의 경우(제2 비정질 탄소막이 상기 제1 비정질 탄소막에 비해 두껍게 형성된 경우)에 대응하는 비정질 탄소막을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 12는 인가되는 DC 파워와 스트레스와의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 13은 인가되는 RF 파워와 스트레스와의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 14는 본발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 비정질 탄소막 형성 방법을 도시한 순서도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus conventionally used to form an amorphous carbon film.
2 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus used to implement a plasma processing method according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figs. 3 and 4 are diagrams for explaining the differences of the plasma processing apparatuses shown in Figs. 1 and 2, respectively, and are conceptual diagrams showing the electric charges applied by the plasma processing apparatuses according to Figs. 1 and 2, respectively.
5 is a flowchart illustrating a method of forming an amorphous carbon film according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the relationship between the amount of oxygen (O 2 ) contained in the injected process raw material gas and stress.
7 is a graph showing a change in stress depending on the thicknesses of the first amorphous carbon film and the second amorphous carbon film.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an amorphous carbon film corresponding to the first case shown in FIG. 7 (when formed only with a second amorphous carbon film).
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating an amorphous carbon film corresponding to the second case illustrated in FIG. 7 (when the thickness of the second amorphous carbon film is the same as the thickness of the first amorphous carbon film).
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating an amorphous carbon film corresponding to the third case shown in FIG. 7 (when the second amorphous carbon film is formed thinner than the first amorphous carbon film).
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an amorphous carbon film corresponding to the fourth case (when the second amorphous carbon film is formed thicker than the first amorphous carbon film) shown in FIG. 7.
12 is a graph showing a relationship between applied DC power and stress.
13 is a graph showing the relationship between the applied RF power and stress.
14 is a flowchart illustrating a method of forming an amorphous carbon film according to another exemplary embodiment of the present invention.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It will be possible. The present invention is not limited to the following embodiments and may be embodied in other forms. The embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure may be more complete and that those skilled in the art will be able to convey the spirit and scope of the present invention. In the drawings, the thickness of each device or film (layer) and regions is exaggerated for clarity of the present invention, and each device may have various additional devices not described herein.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 플라즈마 처리방법을 구현하기 위해 사용되는 플라즈마 처리장치를 도시한 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus used to implement a plasma processing method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 플라즈마 처리방법을 구현하기 위해 사용되는 플라즈마 처리장치(200)은 챔버(110), 기판 지지유닛(200), 샤워 헤드(300), DC 전원 공급부(400), 필터(500), RF 전원 공급부(600), 원료 공급부(700)를 포함할 수 있다.2, the
상기 챔버(110)는 내부에 반응 공간을 형성하고, 상기 샤워 헤드(300) 및 상기 기판 지지유닛(200)의 기판 지지부(210)를 수용한다. 상기 챔버(110)는 예컨대 원통형의 실린더 또는 사각형의 박스형태를 갖도록 제조될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상기 챔버(110)의 형태는 피처리 기판(S)의 형태에 따라 다양한 형상을 갖도록 제조될 수 있다.The
또한, 도시된 도면에서 상기 챔버(110)는 일체로 형성된 것으로 도시되어 있으나, 하부 챔버 및 상부 챔버를 분리하여 형성될 수도 있다. 또한 도시되진 않았으나, 챔버(110) 내부를 배기하는 배기부, 피처리 기판(S)을 로딩 또는 언로딩하기 위한 기판 출입구 및 챔버(110) 내부의 압력을 조절하는 압력 조절부가 형성될 수 있다.Also, although the
상기 기판 지지유닛(200)은 기판 지지부(210) 및 구동부(220)를 포함할 수 있다. 상기 기판 지지부(210)는 상기 챔버(110) 내부에 배치되어 피처리 기판(S)를 지지한다. 상기 기판 지지부(210)로서, 정전기력을 이용하여 피처리 기판(S)을 지지하는 정전척 또는 진공 흡입력을 이용하여 피처리 기판(S)을 지지하는 진공척 등이 사용되어질 수 있다. 또한 도시되지는 않았으나, 기판 지지부(210)는 가열부재를 더 포함하여, 상기 기판 지지부(210)에 안착된 피처리 기판(S)을 가열할 수 있다.The
상기 구동부(220)는 상기 기판 지지부(210)를 구동한다. 이를 위하여, 상기 구동부(220)는 상기 기판 지지부(210)를 지지하는 샤프트(221) 및 상기 샤프트(221)를 승하강 시키거나, 또는 회전시키기 위한 동력부(222)를 포함할 수 있다.The
상기 샤워 헤드(300)는 상기 기판 지지부(210)를 마주 보도록 대향하게 배치된다. 이때, 상기 샤워 헤드(300)는 상기 챔버(110)와 함께 접지(Ground)된다.The
상기 샤워 헤드(300)는 상기 원료 공급부(700)로부터 공급된 원료를, 상기 기판 지지부(210)위에 배치된 피처리 기판(S)을 향해 분사한다.The
예컨대, 피처리 기판(S) 상부에 비정질 실리콘막을 형성하기 위해서, 예컨대 아세틸렌(C2H2), 또는 프로핀(C3H6) 가스를 이용할 수 있고, 이와 다르게 트리메틸벤젠(trimethylbenzene) 용액을 340도 내지 380도 정도로 가열하여 사용할 수도 있다.For example, in order to form an amorphous silicon film on the substrate S, for example, acetylene (C 2 H 2 ), or propene (C 3 H 6 ) gas may be used. Alternatively, a trimethylbenzene solution may be used. You may heat and use about 340 degree-380 degree.
이때, 캐리어 가스로는 예컨대 이산화탄소 가스, 헬륨, 아르곤 가스 및 수소 가스로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 또는 다수의 가스를 복합적으로 사용할 수 있다.At this time, as the carrier gas, any one or a plurality of gases selected from the group consisting of carbon dioxide gas, helium, argon gas and hydrogen gas may be used in combination.
상기 RF 전원 공급부(600)는 상기 기판 지지부(210)에 RF 파워를 인가하여 상기 샤워 헤드(300)를 통해서 분사된 원료 가스를 플라즈마로 변경시킨다. 도시되진 않았으나, 상기 RF 전원 공급부(600)는 RF 매칭(matching) 회로를 통해서 상기 기판 지지부(210)에 연결될 수 있다. 상기 매칭(matching) 회로는 시스템의 DC전원이 RF 전원 공급부(600)로 인가되는 것을 차단한다.The RF
상기 필터(500)는 상기 RF 전원 공급부(600)로부터 공급되는 RF 전원이 상기 DC 전원 공급부(400)로 유입되는 것을 필터링하여 상기 DC 전원 공급부(400)를 보호한다.The
상기 DC 전원 공급부(400)는, 상기 필터(500)와 직렬로 연결되고, 이들은 다시 상기 RF 전원 공급부(600)와 병렬로 연결된다. 여기서 DC전원이란, 크기와 방향이 일정한 전원 외에 광의로 일정한 방향성을 갖고, 크기가 일정하지 않은 펄스 전원도 포함하는 광의의 개념으로 해석한다.The DC
상기 DC 전원 공급부(400)는, 상기 기판 지지부(210)에 음의 전위를 인가하여, 접지된 상기 샤워 헤드(300)에 비해 낮은 전위를 유도하여 피처리 기판(S)으로 향하는 양이온들을 보다 강하게 유도함으로써 비정질 탄소막의 분자결합의 변화를 가져온다. 보다 상세하게, 비정질 탄소막의 C-H 결합이, C=C 결합으로 변환되고 이로 인해서 비정질 탄소막의 막밀도 또는 강도가 증가하며, 내식각성이 향상된다.
The DC
도 3 및 도 4는, 도 1 및 도 2에서 도시된 플라즈마 처리장치의 차이를 설명하기 위한 도면으로서, 각각 도 1 및 도 2에 의한 플라즈마 처리장치에 의해 인가되는 전하를 도시하는 개념도이다.Figs. 3 and 4 are diagrams for explaining the differences of the plasma processing apparatuses shown in Figs. 1 and 2, respectively, and are conceptual diagrams showing the electric charges applied by the plasma processing apparatuses according to Figs. 1 and 2, respectively.
도 1에서는 기판 지지부(210)가 접지되고, 샤워 헤드(300)를 통해서 RF 파워가 인가되는 반면, 도 2에서는 샤워 헤드(300)를 접지하고, 기판 지지부(210)에 음전위 및 RF 파워가 인가된다.In FIG. 1, the
이때, 샤워 헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이에 동일 전위차가 인가되면, 샤워 헤드(300) 및 기판 지지부(210)의 전위의 절대값에는 무관하게, 샤워 헤드(300)와 기판 지지부(210)로 이루어지는 캐패시터에 동일한 전하가 유도되므로(Q=CV), 비정질 탄소막 형성에 차이가 없을 것으로 생각될 수도 있으나, 챔버(110)로 인해서 그 차이가 발생하게 된다. 즉 챔버(110) 자체가 접지되어 있는 상태이기 때문에 차이가 발생하게 되는 것이다.At this time, if the same potential difference is applied between the
도 1의 경우, 양극에 대응하는 샤워 헤드(300)과 음극에 대응하는 기판 지지부(210) 및 챔버(110)에 의해 캐패시터가 구성된다(도 3 참조). 따라서, 양극과 음극에 전위차가 발생하게 되면, 양극과 음극에 동일한 양(예컨대 8개)의 서로 반대되는 전하가 유도되고, 이때 음극은 전하를 나누어 갖게 되어 기판 지지부(210)에는 상기 양극보다 적은 양(예컨대 4개)의 전하가 유도되게 된다.1, a capacitor is constituted by a
이에 반하여, 도 2의 경우, 챔버(110)와 샤워 헤드(300)와 동일한 전위를 갖는 양극으로 작용하게 되고, 이보다 낮은 전위의 기판 지지부(210)가 음극으로 작용하는 캐패시터가 구성된다(도 4 참조). 따라서, 양극과 음극에 도 1과 동일한 전위차가 발생하게 되면, 양극과 음극에 동일한 양(예컨대 8개)의 서로 반대되는 전하가 유도되고, 이때, 양극은 전하를 나누에 갖게 되는 반면 음극은 유도되는 전하를 모두 갖게 된다(예컨대 8개). 따라서, 기판 지지부(210)에는 상기 샤워 헤드(300)에 비해 많은 양의 전하가 유도되게 되므로, 상기 샤워 헤드(300)와 상기 기판 지지부(210) 사이의 반응공간의 양이온들이 상기 기판 지지부(210)로 보다 강하게 유도된다.
On the other hand, in the case of FIG. 2, a capacitor is formed which acts as an anode having the same potential as that of the
도 5는 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 비정질 탄소막 형성 방법을 도시한 순서도이다. 본 발명에 의한 비정질 탄소막의 형성에서는 2개 또는 그 이상의 다른 성질을 갖는 비정질 탄소막을 형성한다. 도 1에서 도시된 종래 플라즈마 처리장치를 이용하여 비정질 탄소막을 형성하는 경우, 식각 내성이 떨어진다. 따라서, 도 2에서 도시된 플라즈마 처리장치를 이용하여 비정질 탄소막을 형성하는 경우에 이러한 식각 내성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 이렇게 형성된 비정질 탄소막은 이온에너지 증가로 인해서 스트레스(stress)가 증가되어 다음 공정에서 지장을 줄 수 있다. 즉, 피처리 기판에 이미 형성된 패턴에 데미지를 가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 예시적인 실시예에 의하면 피처리 기판에 먼저, 저 스트레스 비정질 탄소막을 형성하고, 이후, 고 식각 내성 비정질 탄소막을 형성한다. 이하, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 비정질 탄소막 형성 방법을 도 2 및 도 5를 참조로 보다 상세히 설명한다.5 is a flowchart illustrating a method of forming an amorphous carbon film according to an exemplary embodiment of the present invention. In the formation of the amorphous carbon film according to the present invention, an amorphous carbon film having two or more different properties is formed. When the amorphous carbon film is formed using the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. 1, etching resistance is poor. Therefore, when forming an amorphous carbon film using the plasma processing apparatus shown in FIG. 2, such etching resistance may be improved. However, the amorphous carbon film thus formed may be stressed due to an increase in ion energy, which may interfere in a subsequent process. That is, damage can be applied to the pattern already formed in the to-be-processed substrate. Thus, according to an exemplary embodiment of the present invention, a low stress amorphous carbon film is first formed on a substrate to be processed, and then a high etching resistant amorphous carbon film is formed. Hereinafter, an amorphous carbon film forming method according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 5.
도 2 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 플라즈마 처리방법에 의하면, 먼저 챔버(110) 내에서 서로 대향하는 샤워 헤드(300) 및 기판 지지부(210)를 구비하는 플라즈마 처리장치(200)의 상기 기판 지지부(210)로 피처리 기판(S)을 로딩한다(단계 S110). 이때, 상기 기판 지지부(210)와 상기 샤워 헤드(300)의 간격은 약 2cm 이하로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 기판 지지부(210)와 상기 샤워 헤드(300)의 간격이 2cm를 넘는 경우 높은 압력에서 플라즈마 방전이 불안정해지거나, 아크가 발생되는 문제점을 야기할 수 있다.2 and 5, according to the plasma processing method according to an exemplary embodiment of the present invention, first, a plasma having a
이를 위하여 상기 구동부(220)가 상기 기판 지지부(210)를 상승시켜 상기 샤워 헤드(300)와 상기 기판 지지부(210)의 간격을 조절하게 된다.To this end, the driving
이후, 상기 샤워 헤드(300)를 통해서 상기 피처리 기판(S)을 향해 제1 공정원료 가스를 분사한다(단계 S120). 상기 제1 공정원료 가스는 원료 공급부(700)로부터 공급되며, 예컨대, 아세틸렌(C2H2), 또는 프로핀(C3H6) 가스를 이용할 수 있고, 이와 다르게 트리메틸벤젠(trimethylbenzene) 용액을 340도 내지 380도 정도로 가열하여 사용할 수도 있다. 이때, 캐리어 가스로는 이산화탄소 가스, 헬륨, 아르곤 가스 및 수소 가스로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 또는 다수의 가스를 복합적으로 사용할 수 있다. 이들의 가스는 별도로 샤워 헤드(300)에 공급될 수 있고, 혼합되어 공급될 수도 있다. 한편, 상기 제1 공정원료 가스는 산소(O2)를 포함할 수 있다. 실험결과, 공정원료 가스가 산소(O2)를 포함하게 되면, 형성된 비정질 탄소막의 스트레스(stress) 및 식각 내성을 낮춘다. 이러한 실험결과는 도 6을 참조로 보다 상세히 설명한다.Thereafter, a first process raw material gas is injected through the
이후, 상기 챔버(110) 및 상기 샤워 헤드(300)를 접지하고, 상기 기판 지지부(210)에 음전위를 인가하는 DC전원 및 플라즈마를 생성하기 위한 RF 전원을 인가하여 상기 피처리 기판(S) 상에 제1 비정질 탄소막을 형성한다(단계 S130). 이때, 상기 DC 전원은 DC 전원 공급부(400)를 통해서 수행될 수 있으며, 상기 RF 전원은 RF 전원 공급부(600)를 통해서 수행될 수 있다.Thereafter, the
이때, RF 파워는 약 300W 내지 약 1600W를 공급할 수 있으며, DC 전압은 -1400V 내지 -100V를 공급할 수 있다. 한편, 상기 피처리 기판상에 비정질 탄소막을 형성하는 단계에서, 상기 DC 전원을 펄스화하여 인가할 수 있다. 이때, 상기 펄스화된 DC 전원의 주파수는 20kHz 내지 200kHz가 되도록 조절할 수 있으며, 상기 펄스화된 DC전원의 듀티비(duty ratio)는 10% 내지 50%의 범위를 가질 수 있다.In this case, the RF power may supply about 300W to about 1600W, and the DC voltage may supply -1400V to -100V. On the other hand, in the step of forming an amorphous carbon film on the substrate to be treated, the DC power may be applied by pulsed. In this case, the frequency of the pulsed DC power supply can be adjusted to be 20kHz to 200kHz, the duty ratio of the pulsed DC power supply (duty ratio) may have a range of 10% to 50%.
바람직하게, 상기 피처리 기판상에 상기 제1 비정질 탄소막을 형성하는 과정에서, 상기 챔버 내의 압력이 4 torr 미만일 경우, 상기 기판 지지부에 -1400V 내지 -100V의 DC전압을 인가하고, 상기 챔버 내의 압력이 4 torr 내지 7.5 torr일 경우, 상기 기판 지지부에 -800V 내지 -400V의 DC전압을 인가할 수 있다.Preferably, in the process of forming the first amorphous carbon film on the substrate to be processed, when the pressure in the chamber is less than 4 torr, a DC voltage of -1400 V to -100 V is applied to the substrate support, and the pressure in the chamber When 4 torr to 7.5 torr, a DC voltage of -800 V to -400 V may be applied to the substrate support.
또한, 상기 샤워 헤드와 상기 기판 지지부의 이격 거리가 0.5cm인 경우, 주파수가 20kHz 내지 200kHz 범위의 펄스화된 DC 전원을 인가하고, 상기 샤워 헤드와 상기 기판 지지부의 이격 거리가 0.5cm 초과 1cm이하인 경우, 주파수가 20kHz 내지 100kHz 범위의 펄스화된 DC 전원을 인가할 수 있다.In addition, when the separation distance of the shower head and the substrate support is 0.5cm, the frequency is applied to the pulsed DC power in the range of 20kHz to 200kHz, the separation distance of the showerhead and the substrate support is greater than 0.5cm and less than 1cm In this case, a pulsed DC power supply having a frequency in the range of 20 kHz to 100 kHz may be applied.
이와 같이 형성된 제1 비정질 탄소막은 스트레스를 낮추어 상기 피처리 기판 상부에 형성되어 있는 패턴들에 가해지는 데미지를 감소시킬 수 있다.The first amorphous carbon film formed as described above may reduce stress and damage to the patterns formed on the substrate.
한편, 본 실시예에서는 제1 공정원료 가스를 분사한 후(단계 S120), 상기 챔버(110) 및 상기 샤워 헤드(300)를 접지하여 상기 제1 비정질 탄소막을 형성하는 것(단계 S130)으로 기재되고 있으나, 상기 챔버(100) 및 상기 샤워 헤드(300)의 접지는 공정원료 가스를 분사하기 이전에 접지될 수도 있음은 당업자에 자명하다. 또한, 상기 DC전압 및 RF 파워의 인가는 상기 제1 공정가스의 주입과 동시, 또는 그 이전에 수행될 수도 있다.Meanwhile, in the present embodiment, after the first process raw material gas is injected (step S120), the
이후, 상기 샤워 헤드(300)를 통해서 상기 피처리 기판(S)을 향해 제2 공정원료 가스를 분사한다(단계 S140). 상기 제2 공정 원료 가스는 상기 제1 공정원료 가스에 비해 산소(O2)를 포함하지 않거나 적은 량의 산소(O2)를 포함하는 것을 제외하면 상기 제1 공정원료 가스와 실질적으로 동일하다.Thereafter, a second process raw material gas is injected toward the processing target substrate S through the shower head 300 (step S140). The second process source gas is substantially the same as the first process source gas except that it does not contain oxygen (O 2 ) or contains less oxygen (O 2 ) than the first process source gas.
다음으로, 제2 비정질 탄소막을 형성한다(단계 S150). 상기 제2 비정질 탄소막은 상기 제1 비정질 탄소막을 형성하는 과정(단계 S130)과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다. 이와 같이 산소(O2)를 포함하지 않는 제2 공정원료 가스를 이용하여 형성된 상기 제2 비정질 탄소막은 고 내식각성을 달성하여 마스크로서의 기능을 충분히 달성할 수 있다.Next, a second amorphous carbon film is formed (step S150). Since the second amorphous carbon film is substantially the same as the process of forming the first amorphous carbon film (step S130), overlapping description thereof will be omitted. As described above, the second amorphous carbon film formed by using the second process raw material gas containing no oxygen (O 2 ) can achieve high etching resistance and sufficiently achieve a function as a mask.
한편, 도시되지는 않았으나, 제3 공정원료 가스를 분사하고, 제3 비정질 탄소막을 형성할 수 있다. 상기 제3 공정원료 가스는 상기 제2 공정원료 가스에 비해 산소(O2)를 포함하지 않거나 적은 량의 산소(O2)를 포함할 수 있다. 따라서, 생성된 제3 비정질 탄소막은 상기 제2 비정질 탄소막에 비해서 높은 스트레스를 갖지만 향상된 식각 내성을 가질 수 있다.Although not shown, a third process raw material gas may be injected to form a third amorphous carbon film. The third process raw material gas may not include oxygen (O 2 ) or may contain a smaller amount of oxygen (O 2 ) than the second process raw material gas. Thus, the generated third amorphous carbon film has higher stress than the second amorphous carbon film but may have improved etching resistance.
이와 같이 상기 피처리 기판에 가까운 면에서는 스트레스가 적은 비정질 탄소막을 형성하고, 점차적으로 식각 내성이 높은 비정질 실리콘층을 형성하면, 마스크로서의 기능을 달성할 수 있으며, 이후 공정에서 고 스트레스의 비정질 탄소막에 의해 발생될 수 있는 문제점을 동시에 해결할 수 있다.As described above, when the amorphous carbon film having a low stress is formed on the surface close to the substrate to be processed, and an amorphous silicon layer having a high etching resistance is gradually formed, a function as a mask can be achieved, and in a subsequent process, the amorphous carbon film having a high stress can be formed. Problems that may be caused by this can be solved at the same time.
한편, 앞에서는 상기 제1 공정가스와 제2 공정가스를 달리하여 다층의 비정질 탄소막을 형성하는 예를 설명하였으나, 상기 제1 공정가스 및 상기 제2 공정가스를 동일하게 하고, DC전원 또는 RF파워를 조절하여 스트레스 및 식각 내성을 조절할 수 있다. 인가되는 DC전원과 스트레스의 관계는 도 12를 중심으로 설명하고, RF파워와 스트레스의 관계는 도 13을 중심으로 이후 설명한다.
On the other hand, while the above described an example of forming a multi-layered amorphous carbon film by different from the first process gas and the second process gas, the first process gas and the second process gas is the same, DC power or RF power You can control the stress and etch resistance by adjusting. The relationship between the applied DC power supply and stress will be described with reference to FIG. 12, and the relationship between RF power and stress will be described later with reference to FIG. 13.
도 6은 주입되는 공정원료 가스에 포함된 산소(O2)량과 스트레스와의 관계를 도시하는 그래프이다. 실험 조건으로서, 아세틸렌(C2H2)은 60sccm, 아르곤(Ar)은 420sccm, 헬륨은 100sccm으로 고정하였고, 인가되는 RF 주파수는 13.56MHz, RF파워는 800W, 인가되는 DC전압은 -850V, DC 펄스는 20kHz로 고정하였고, 산소량을 0sccm, 10sccm, 20sccm, 30sccm, 60sccm, 120sccm으로 변화시켜가면서 비정질 탄소막을 형성한 이후, 스트레스를 측정하였다.6 is a graph showing the relationship between the amount of oxygen (O 2 ) contained in the injected process raw material gas and stress. As experimental conditions, acetylene (C 2 H 2 ) was fixed at 60sccm, argon (Ar) at 420sccm, helium at 100sccm, RF frequency is 13.56MHz, RF power is 800W, DC voltage is -850V, DC The pulse was fixed at 20 kHz, and the stress was measured after forming an amorphous carbon film while varying the amount of oxygen to 0 sccm, 10 sccm, 20 sccm, 30 sccm, 60 sccm, 120 sccm.
도 6에서 도시된 바와 같이, 산소량이 0sccm인 경우 스트레스는 427(-Mpa)이며, 산소량이 10sccm인 경우 스트레스는 367(-Mpa)이며, 산소량이 20sccm인 경우 스트레스는 354(-Mpa)이며, 산소량이 30sccm인 경우 스트레스는 281(-Mpa)이며, 산소량이 60sccm인 경우 스트레스는 270(-Mpa)이며, 산소량이 120sccm인 경우 스트레스는 173(-Mpa)으로 측정되었다.As shown in FIG. 6, when the oxygen amount is 0 sccm, the stress is 427 (-Mpa), when the oxygen amount is 10 sccm, the stress is 367 (-Mpa), and when the oxygen amount is 20 sccm, the stress is 354 (-Mpa). When the amount of oxygen is 30 sccm, the stress is 281 (-Mpa), when the amount of oxygen is 60 sccm, the stress is 270 (-Mpa), and when the amount of oxygen is 120 sccm, the stress is measured as 173 (-Mpa).
이러한 실험결과로부터 공정원료가스에 주입되는 산소량이 증가할수록 스트레스가 감소됨을 확인할 수 있다.
From these experimental results, it can be seen that the stress decreases as the amount of oxygen injected into the process raw material gas increases.
도 7은 제1 비정질 탄소막과 제2 비정질 탄소막의 두께에 따른 스트레스의 변화를 도시하는 그래프이다. 도 8은 도 7에서 도시된 제1 번의 경우(제2 비정질 탄소막만으로 형성된 경우)에 대응하는 비정질 탄소막을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 9는 도 7에서 도시된 제2 번의 경우(제2 비정질 탄소막의 두께와 상기 제1 비정질 탄소막의 두께가 동일하게 형성된 경우)에 대응하는 비정질 탄소막을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 10은 도 7에서 도시된 제3 번의 경우(제2 비정질 탄소막이 상기 제1 비정질 탄소막에 비해 얇게 형성된 경우)에 대응하는 비정질 탄소막을 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 11은 도 7에서 도시된 제4 번의 경우(제2 비정질 탄소막이 상기 제1 비정질 탄소막에 비해 두껍게 형성된 경우)에 대응하는 비정질 탄소막을 개략적으로 도시한 단면도이다.7 is a graph showing a change in stress depending on the thicknesses of the first amorphous carbon film and the second amorphous carbon film. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an amorphous carbon film corresponding to the first case shown in FIG. 7 (only formed with the second amorphous carbon film), and FIG. 9 is a second case (second amorphous) shown in FIG. 7. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating an amorphous carbon film corresponding to a thickness of a carbon film and a thickness of the first amorphous carbon film, and FIG. 10 is a third cross-sectional view of FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an amorphous carbon film corresponding to one formed thinner than an amorphous carbon film, and FIG. 11 is a fourth case illustrated in FIG. 7 (a second amorphous carbon film formed thicker than the first amorphous carbon film). A cross-sectional view schematically showing an amorphous carbon film corresponding to).
도 8 내지 도 11에 도시된 비정질 탄소막들의 두께는 모두 5000Å으로 동일하며, 도 8은 산소를 주입하지 않고 5000Å의 두께로 형성된 비정질 탄소막(612)을 도시하고, 도 9는 120sccm의 산소를 주입하며 비정질 탄소막(611)을 2500Å두께로 형성한 후, 산소를 주입하지 않고 2500Å두께로 형성된 비정질 탄소막(612)을 도시한다. 도 10은 120sccm의 산소를 주입하며 비정질 탄소막(611)을 4000Å두께로 형성한 후, 산소를 주입하지 않고 1000Å두께로 형성된 비정질 탄소막(612)을 도시하고, 도 11은 120sccm의 산소를 주입하며 5000Å의 두께로 형성된 비정질 탄소막(611)을 도시한다.The thicknesses of the amorphous carbon films shown in FIGS. 8 to 11 are all equal to 5000 kPa, and FIG. 8 shows an
스트레스의 측정결과 도 8의 비정질 탄소막의 스트레스는 270(-Mpa), 도 9의 비정질 탄소막의 스트레스는 171(-Mpa), 도 10의 비정질 탄소막의 스트레스는 101(-Mpa), 도 11의 비정질 탄소막의 스트레스는 77(-Mpa)로 측정되었다. 이와같이 상기 제1 비정질 탄소막 및 제2 비정질 탄소막의 두께를 조절하여 요구되는 스트레스 및 식각 내성에 적합한 비정질 탄소막을 형성할 수 있다.
As a result of the stress measurement, the stress of the amorphous carbon film of FIG. 8 is 270 (-Mpa), the stress of the amorphous carbon film of FIG. 9 is 171 (-Mpa), the stress of the amorphous carbon film of FIG. 10 is 101 (-Mpa), and the amorphous of FIG. The carbon film stress was measured to be 77 (-Mpa). As such, the thickness of the first amorphous carbon film and the second amorphous carbon film may be adjusted to form an amorphous carbon film suitable for the required stress and etching resistance.
도 12는 인가되는 DC 파워와 스트레스와의 관계를 도시하는 그래프이다.12 is a graph showing a relationship between applied DC power and stress.
실험 조건으로서, 아세틸렌(C2H2)은 60sccm, 아르곤(Ar)은 357sccm, 헬륨은 85sccm으로 고정하였고, 인가되는 RF파워는 600W, 산소량을 120sccm으로 고정하였고, 인가되는 DC 전압을 0V, -600V, -900V, -1200V로 변화시켜가면서 비정질 탄소막을 형성한 이후, 스트레스를 측정하였다.As experimental conditions, acetylene (C 2 H 2 ) was fixed at 60sccm, argon (Ar) at 357sccm, helium at 85sccm, applied RF power was fixed at 600W, oxygen amount at 120sccm, applied DC voltage was 0V,- After varying to 600V, -900V and -1200V to form an amorphous carbon film, the stress was measured.
도 12에서 도시된 바와 같이, DC 전압이 0V인 경우 스트레스는 42(-Mpa)이며, DC 전압이 -600V인 경우 스트레스는 71(-Mpa)이며, DC 전압이 -900V인 경우 스트레스는 129(-Mpa)이며, DC 전압이 -1200V인 경우 스트레스는 162(-Mpa)으로 측정되었다.As shown in FIG. 12, when the DC voltage is 0V, the stress is 42 (-Mpa), when the DC voltage is -600V, the stress is 71 (-Mpa), and when the DC voltage is -900V, the stress is 129 ( -Mpa) and the stress was measured at 162 (-Mpa) when the DC voltage was -1200V.
이러한 실험결과로부터 인가되는 DC의 파워가 증가할수록 스트레스가 증가됨(즉, 내식각성은 향상됨)을 확인할 수 있다. 따라서, DC파워의 절대값만이 아니라, 주파수를 증가시키는 경우도 동일한 결과를 예측할 수 있다. 따라서, 비정질 실리콘 막 형성 초기보다 이후에 강한 DC파워를 인가하면 하부에 스트레스가 작은 비정질 탄소막을 형성할 수 있으며, 상부에는 강한 식각 내성을 갖는 비정질 탄소막을 형성할 수 있다.
It can be seen from the experimental results that the stress increases as the power of the DC applied increases (that is, the etching resistance is improved). Therefore, the same result can be predicted not only by the absolute value of DC power but also by increasing the frequency. Therefore, when a strong DC power is applied after the initial stage of the formation of the amorphous silicon film, an amorphous carbon film having a low stress can be formed at the bottom, and an amorphous carbon film having a strong etching resistance can be formed at the top.
도 13은 인가되는 RF 파워와 스트레스와의 관계를 도시하는 그래프이다.13 is a graph showing the relationship between the applied RF power and stress.
실험 조건으로서, 아세틸렌(C2H2)은 60sccm, 아르곤(Ar)은 420sccm, 헬륨은 100sccm으로 고정하였고, 인가되는 DC전압는 -850V, 산소량을 120sccm으로 고정하였고, 인가되는 RF파워를 800W, 600W, 400W로 변화시켜가면서 비정질 탄소막을 형성한 이후, 스트레스를 측정하였다.As experimental conditions, acetylene (C 2 H 2 ) was fixed at 60sccm, argon (Ar) at 420sccm, helium at 100sccm, DC voltage was fixed at -850V, oxygen was fixed at 120sccm, RF power was applied at 800W, 600W After the amorphous carbon film was formed while changing to 400W, the stress was measured.
도 6에서 도시된 바와 같이, DC 전압이 0V인 경우 스트레스는 42(-Mpa)이며, DC 전압이 -600V인 경우 스트레스는 71(-Mpa)이며, DC 전압이 -900V인 경우 스트레스는 129(-Mpa)이며, DC 전압이 -1200V인 경우 스트레스는 162(-Mpa)으로 측정되었다.As shown in FIG. 6, when the DC voltage is 0V, the stress is 42 (-Mpa), when the DC voltage is -600V, the stress is 71 (-Mpa), and when the DC voltage is -900V, the stress is 129 ( -Mpa) and the stress was measured at 162 (-Mpa) when the DC voltage was -1200V.
이러한 실험결과로부터 인가되는 RF파워가 증가할 수록 스트레스가 증가됨을 확인할 수 있다. 따라서, 비정질 실리콘 막 형성 초기보다 이후에 강한 RF파워를 인가하면 하부에 스트레스가 작은 비정질 탄소막을 형성할 수 있으며, 상부에는 강한 식각 내성을 갖는 비정질 탄소막을 형성할 수 있다.
It can be seen from the experimental results that the stress increases as the RF power applied increases. Therefore, when a strong RF power is applied after the initial stage of the formation of the amorphous silicon film, an amorphous carbon film having a low stress can be formed on the lower side, and an amorphous carbon film having a strong etching resistance can be formed on the upper side.
도 14는 본발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 비정질 탄소막 형성 방법을 도시한 순서도이다.14 is a flowchart illustrating a method of forming an amorphous carbon film according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 본발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 비정질 탄소막 형성 방법에 의하면, 먼저 피처리 기판을 로딩하고(단계 S210), 산소의 양을 감소시키면서 공정원료 가스를 분사(단계 S220)하며, 비정질 탄소막을 형성한다(단계 S230). 이때, 상기 공정원료 가스 중에 포함된 산소(O2)의 양은 단계적으로 감소시킬 수 있으며, 이와 다르게 상기 공정원료 가스 중에 포함된 산소(O2)의 양은 연속적으로 감소시킬 수도 있다. 각 단계의 구체적인 내용은 앞서 설명된 도 5에서의 실시예와 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
Referring to FIG. 14, according to the amorphous carbon film forming method according to another exemplary embodiment of the present invention, first, a substrate to be processed is loaded (step S210), and a process raw material gas is injected while reducing the amount of oxygen (step S220). Then, an amorphous carbon film is formed (step S230). At this time, the amount of oxygen (O 2 ) contained in the process raw material gas may be reduced step by step, alternatively, the amount of oxygen (O 2 ) contained in the process raw material gas may be continuously reduced. Details of each step are substantially the same as the embodiment of FIG. 5 described above, and thus redundant descriptions are omitted.
본 발명에 의한 비정질 탄소막 형성 방법에 의하면, 비정질 탄소막을 고 식각 내성을 갖는 비정질 탄소막과 저 스트레스를 갖는 비정질 탄소막의 적어도 2개층 이상으로 구성하여, 마스크로서의 기능을 달성할 수 있으며, 이후 공정에서 고 스트레스의 비정질 탄소막에 의해 발생될 수 있는 문제점을 동시에 해결할 수 있다.According to the amorphous carbon film forming method according to the present invention, the amorphous carbon film may be composed of at least two layers of an amorphous carbon film having a high etching resistance and an amorphous carbon film having a low stress, thereby achieving a function as a mask, and in a subsequent process, Problems that may be caused by the amorphous carbon film of stress can be solved at the same time.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical and exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
100, 200: 플라즈마 처리장치 110: 챔버
200: 기판 지지유닛 210: 기판 지지부
220: 구동부 221: 샤프트
222: 동력부 300: 샤워헤드
400: DC 전원 공급부 500: 필터
600: RF 전원 공급부 S: 피처리 기판100, 200: plasma processing apparatus 110: chamber
200: substrate holding unit 210:
220: driving part 221: shaft
222: power section 300: shower head
400: DC power supply 500: Filter
600: RF power supply S: substrate to be processed
Claims (9)
상기 샤워 헤드를 통해서 상기 피처리 기판을 향해 제1 공정원료 가스를 분사하는 단계;
상기 챔버 및 상기 샤워 헤드를 접지하고, 상기 기판 지지부에 음전위를 인가하는 제1 DC전원 및 플라즈마를 생성하기 위한 제1 RF 전원을 인가하여 상기 피처리 기판상에 제1 비정질 탄소막을 형성하는 단계;
상기 샤워 헤드를 통해서 상기 피처리 기판을 향해 제2 공정원료 가스를 분사하는 단계; 및
상기 챔버 및 상기 샤워 헤드를 접지하고, 상기 기판 지지부에 음전위를 인가하는 제2 DC전원 및 플라즈마를 생성하기 위한 제2 RF 전원을 인가하여 상기 피처리 기판상에, 상기 제1 비정질 탄소막과 다른 성질의 제2 비정질 탄소막을 형성하는 단계;
를 포함하는 비정질 탄소막의 형성방법.Loading a substrate to be processed on top of the substrate support of the plasma processing apparatus having a shower head and a substrate support facing each other in the chamber;
Injecting a first process raw material gas through the shower head toward the substrate to be processed;
Grounding the chamber and the shower head and applying a first DC power source for applying a negative potential to the substrate support and a first RF power source for generating a plasma to form a first amorphous carbon film on the substrate to be processed;
Spraying a second process raw material gas through the shower head toward the substrate to be processed; And
A second DC power source for grounding the chamber and the shower head, a second DC power source for applying a negative potential to the substrate support, and a second RF power source for generating a plasma are applied on the substrate to be treated, and have different properties from those of the first amorphous carbon film. Forming a second amorphous carbon film of the;
Method for forming an amorphous carbon film comprising a.
상기 제1 비정질 탄소막은 상기 제2 비정질 탄소막에 비해 스트레스(stress)가 낮으며,
상기 제2 비정질 탄소막은 상기 제1 비정질 탄소막에 비해 고식각 내성을 갖는 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막의 형성방법.The method of claim 1,
The first amorphous carbon film has a lower stress than the second amorphous carbon film,
And the second amorphous carbon film has a higher etching resistance than the first amorphous carbon film.
상기 제1 공정원료 가스는, 상기 제2 공정원료 가스 보다 산소(O2)를 더 포함하거나, 더 많은 양의 산소(O2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막의 형성방법.The method of claim 1,
And the first process raw material gas further contains oxygen (O 2 ) or contains a greater amount of oxygen (O 2 ) than the second process raw material gas.
상기 제2 DC전원의 파워는 상기 제1 DC 전원의 파워에 비해서 높은 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막의 형성방법.The method of claim 1,
The power of the second DC power supply is higher than the power of the first DC power supply.
상기 제1 DC 전원 및 제2 DC 전원은 펄스화된 DC 전원이고, 상기 제2 DC 전원은 상기 제1 DC 전원에 비해 고주파인 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막의 형성방법.The method of claim 1,
Wherein the first DC power supply and the second DC power supply are pulsed DC power supplies, and the second DC power supply is higher frequency than the first DC power supply.
상기 제2 RF 전원은 제1 RF전원에 비해 높은 파워를 갖는 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막의 형성방법.The method of claim 1,
And the second RF power supply has a higher power than the first RF power supply.
상기 샤워 헤드를 통해서 상기 피처리 기판을 향해 공정원료 가스를 분사하는 단계; 및
상기 챔버 및 상기 샤워 헤드를 접지하고, 상기 기판 지지부에 음전위를 인가하는 DC전원 및 플라즈마를 생성하기 위한 RF 전원을 인가하여 상기 피처리 기판상에 비정질 탄소막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 공정원료 가스 중에 포함된 산소(O2)의 양을 감소시키면서 상기 비정질 탄소막을 형성하는 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막의 형성방법.Loading a substrate to be processed into the substrate support of the plasma processing apparatus having a shower head and a substrate support facing each other in a chamber;
Injecting process gas through the shower head toward the substrate; And
Grounding the chamber and the shower head, applying a DC power source for applying a negative potential to the substrate support, and an RF power source for generating a plasma to form an amorphous carbon film on the substrate to be processed;
And forming the amorphous carbon film while reducing the amount of oxygen (O 2 ) contained in the process raw material gas.
상기 공정원료 가스 중에 포함된 산소(O2)의 양은 단계적으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막의 형성방법.The method of claim 7, wherein
The method of forming an amorphous carbon film, characterized in that the amount of oxygen (O 2 ) contained in the process raw material gas is reduced in stages.
상기 공정원료 가스 중에 포함된 산소(O2)의 양은 연속적으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막의 형성방법.
The method of claim 7, wherein
A method of forming an amorphous carbon film, characterized in that the amount of oxygen (O 2 ) contained in the process raw material gas is continuously reduced.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0513616A (en) * | 1991-10-03 | 1993-01-22 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | High thermal conductive insulating substrate and its manufacture |
KR20070004009A (en) * | 2004-03-05 | 2007-01-05 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Liquid precursors for the cvd deposition of amorphous carbon films |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0513616A (en) * | 1991-10-03 | 1993-01-22 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | High thermal conductive insulating substrate and its manufacture |
KR20070004009A (en) * | 2004-03-05 | 2007-01-05 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Liquid precursors for the cvd deposition of amorphous carbon films |
KR20070070098A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-03 | 동경 엘렉트론 주식회사 | Plasma etching method and computer-readable storage medium |
KR100668875B1 (en) | 2006-02-03 | 2007-01-16 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming fine patterns in semiconductor device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023204971A1 (en) * | 2022-04-21 | 2023-10-26 | Tokyo Electron Limited | Variable hardness amorphous carbon mask |
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