KR20130024294A - Process for forming amorphous carbon film - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A forming method of amorphous carbon film is provided to approve both RF power and DC power source when forming amorphous carbon film, improve energy of moving ion toward substrate, and improve precision of micro-pattern. CONSTITUTION: A forming method of amorphous carbon film on substrate comprises the following steps: a step of approving RF power and DC power source at the substrate support unit for substrate being fixed; a step of grounding shower head which sprays raw materials toward the substrate; and a step of spraying raw material on the substrate by using a shower head. DC power source of -100V to -800V voltages is approved at the substrate supporting unit. In duty cycle of the DC power source, the duty ratio of the DC power source not approved is 10 %-50 %. The frequency of DC power source is 20-200 kHz. In a step of forming amorphous carbon film on the substrate, pressure is 1-7.5 torr. [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (CC) DC:-100 to -800V; (DD) DC pulsed; (EE) DC off time ratio: 10% to 50%; (S100) Applying RF power and DC power to a substrate supporting part; (S200) Spraying operational raw materials; (S300) Deposition

Description

비정질 탄소막 형성 방법{PROCESS FOR FORMING AMORPHOUS CARBON FILM}Amorphous carbon film formation method {PROCESS FOR FORMING AMORPHOUS CARBON FILM}

본 발명은 내식각성을 향상시킬 수 있는 비정질 탄소막 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an amorphous carbon film forming method capable of improving the etching resistance.

플라즈마를 방전시켜 증착을 수행하는 일반적인 PECVD 장치는 원료를 분사하는 샤워헤드(shower head)에 RF 전원을 인가하고, 기판이 안착되는 서셉터(Susceptor)를 접지시켜, 상기 샤워헤드와 서셉터 사이에 플라즈마를 방전시킨다. 이러한 CVD 장치의 샤워헤드와 서셉터는 그 크기가 거의 동일하도록 제작되어 상호 마주보도록 대향 배치된다. 여기서, 샤워헤드와 서셉터의 크기가 거의 동일하다는 것은 상기 서셉터 상에 안치되는 기판에 DC 자기 바이어스(self-bias)가 거의 가해지지 않음을 의미한다. 따라서, 이온(ion)이 기판 표면에 입사될 때 가속을 받지 못하여, 상대적으로 낮은 에너지의 이온이 기판 표면과 충돌하게 된다. 낮은 에너지의 이온은 기판 표면의 막질을 개선시키는 효과가 없다.In general, a PECVD apparatus for discharging plasma to apply RF power to a shower head injecting a raw material and grounding a susceptor on which a substrate is seated is disposed between the shower head and the susceptor. Discharge the plasma. The showerhead and susceptor of such a CVD apparatus are manufactured to have substantially the same size and are disposed to face each other. Here, the size of the showerhead and the susceptor is almost the same means that almost no DC self-bias is applied to the substrate placed on the susceptor. Thus, when ions are incident on the substrate surface, they are not accelerated so that relatively low energy ions collide with the substrate surface. Low energy ions have no effect of improving the film quality of the substrate surface.

한편, 반도체 장치가 점차 소형화 및 고 집적화 됨에 따라, 미세 패턴을 형성하기 위해 하드 마스크(Hard mask)용 비정질 탄소막(Amorphous carbon layer)의 고 내식각성이 요구된다.Meanwhile, as semiconductor devices are gradually miniaturized and highly integrated, high etching resistance of an amorphous carbon layer for a hard mask is required to form a fine pattern.

하지만, 상기에서 설명한 바와 같은 종래의 CVD 장치로 비정질 탄소막을 형성할 경우, 이온이 기판 표면에 입사될 때 가속을 받지 못하여, 낮은 에너지의 이온이 기판 표면과 충돌한다. 따라서, 내식각성이 우수한 비정질 탄소막을 제조할 수 없어, 미세 패턴의 정밀도를 저하시키는 요인이 된다.However, when the amorphous carbon film is formed by the conventional CVD apparatus as described above, ions are not accelerated when they enter the substrate surface, so that ions of low energy collide with the substrate surface. Therefore, the amorphous carbon film excellent in etching resistance cannot be manufactured, and it becomes a factor which reduces the precision of a fine pattern.

한국공개특허 제1998-085787호에는 반응 챔버 내로 소오스 벤젠 용액을 주입하는 샤워헤드가 RF 발생기와 연결되고, 상기 샤워헤드에 대향 배치되며, 히터가 내장되어 있는 기판이 그라운드에 접지되도록 하여, 기판 상에 비정질 탄소막(amorphous carbon film)을 형성하는 PECVD 장치에 대한 기술이 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 1998-085787 discloses that a showerhead for injecting a source benzene solution into a reaction chamber is connected to an RF generator, is disposed opposite to the showerhead, and a substrate having a heater is grounded to ground. A technique for a PECVD apparatus for forming an amorphous carbon film in is disclosed.

본 발명의 일 기술적 과제는 내식각성을 향상시킬 수 있는 비정질 탄소막 형성 방법을 제공하는 데 있다.One technical problem of the present invention is to provide an amorphous carbon film forming method which can improve the etching resistance.

본 발명의 다른 일 기술적 과제는 기판을 지지하는 기판 지지부에 RF 전원 및 DC 전원을 인가하여 비정질 탄소막을 제조하는 비정질 탄소막 형성 방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem of the present invention is to provide an amorphous carbon film forming method for manufacturing an amorphous carbon film by applying an RF power source and a DC power source to a substrate support unit for supporting a substrate.

본 발명은 비정질 탄소막 형성 방법에 관한 것으로, 기판이 안착되는 기판 지지부에 RF 전원 및 DC 전원을 인가하는 과정, 상기 기판을 향해 공정 원료를 분사하는 샤워헤드를 접지시키는 과정 및 상기 샤워헤드를 이용하여 기판을 향해 공정 원료를 분사하는 과정을 포함하며, 상기 기판 상에 비정질 탄소막을 형성한다.The present invention relates to a method of forming an amorphous carbon film, comprising applying RF power and DC power to a substrate support on which a substrate is seated, grounding a shower head for spraying process raw materials toward the substrate, and using the shower head. Injecting a process raw material toward the substrate, to form an amorphous carbon film on the substrate.

상기 기판 지지부에 -100 V 내지 -800 V 전압의 DC 전원이 인가하는 것이 바람직하다.Preferably, a DC power supply having a voltage of -100 V to -800 V is applied to the substrate support.

상기 DC 전원을 펄스화시켜 인가한다.The DC power supply is pulsed and applied.

상기 DC 전원의 듀티 사이클에서 상기 DC 전원이 인가되지 않는 듀티비(duty ratio)는 10 % 내지 50 %이다.The duty ratio at which the DC power is not applied in the duty cycle of the DC power is 10% to 50%.

상기 DC 전원의 주파수가 20 kHz 내지 200 kHz가 되도록하는 것이 효과적이다.It is effective to make the frequency of the DC power supply 20 kHz to 200 kHz.

상기 기판 상에 비정질 탄소막을 형성하는 공정 시에 압력이 1 torr 내지 7.5 torr가 되도록 하는 것이 효과적이다.In the process of forming an amorphous carbon film on the substrate, it is effective to set the pressure to 1 torr to 7.5 torr.

상기 압력이 4 torr 미만일 경우, 상기 기판 지지부에 -100V 내지 -800 V DC 전압을 공급한다.When the pressure is less than 4 torr, a voltage of -100 V to -800 V DC is supplied to the substrate support.

상기 압력이 4torr 내지 7.5 torr일 경우, 상기 기판 지지부에 -400V 내지 -800 V DC 전압을 공급하는 것이 효과적이다.When the pressure is 4torr to 7.5 torr, it is effective to supply a -400V to -800V DC voltage to the substrate support.

상기 샤워헤드와 기판 지지부 사이의 이격 거리가 2 cm 이하가 되도록 한다.The separation distance between the showerhead and the substrate support is 2 cm or less.

상기 샤워헤드와 기판 지지부 사이의 이격 거리가 0.5 cm 초과, 1 cm 이하인 경우, 상기 DC 전원의 주파수가 20 kHz 이상, 100 kHz 미만 사이의 범위가 되도록 한다.When the separation distance between the showerhead and the substrate support is greater than 0.5 cm and less than 1 cm, the frequency of the DC power supply is in a range of 20 kHz or more and less than 100 kHz.

상기 샤워헤드와 기판 지지부 사이의 이격 거리가 0.5 cm인 경우, 상기 DC 전원의 주파수가 20 kHz 이상, 200 kHz 미만 사이의 범위가 되도록 한다.When the separation distance between the showerhead and the substrate support is 0.5 cm, the frequency of the DC power supply is in the range of 20 kHz or more and less than 200 kHz.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시형태들에서는 비정질 탄소막 형성시에 기판 지지부에 RF 전원과 DC 전원을 함께 인가하여, 기판을 향해 이동하는 이온의 에너지를 향상시킨다. 또한, DC 전원을 펄스화하여 인가함으로써, 종래에 비해 내식각성이 향상된 비정질 탄소막을 제조할 수 있다.As described above, in the embodiments of the present invention, the RF power supply and the DC power supply are applied together to the substrate support part at the time of forming the amorphous carbon film, thereby improving the energy of ions moving toward the substrate. In addition, by applying a pulsed DC power supply, it is possible to produce an amorphous carbon film with improved etching resistance compared to the prior art.

이러한 비정질 탄소막을 하드 마스크로 사용하면, 미세 패턴을 용이하게 제조할 수 있으며, 상기 미세 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 제품의 특성이 향상되는 효과가 있다.When such an amorphous carbon film is used as a hard mask, a fine pattern can be easily manufactured, and the precision of the fine pattern can be improved. Therefore, there is an effect that the characteristics of the product is improved.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도
도 2는 실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 기판 상에 비정질 탄소막을 형성하는 방법을 도시한 순서도
도 3은 비정질 탄소막 형성시 RF 전원과 함께 DC 전원의 인가 여부에 따른 막손실을 나타낸 그래프
도 4는 DC 전원의 크기에 따른 막손실 변화를 나타낸 그래프
도 5는 DC 전원의 듀티 사이클의 Off 시간 비(Duty ratio)에 따른 막손실 특성을 나타낸 그래프
도 6은 DC 전원의 주파수에 따른 막손실 특성을 나타낸 그래프
도 7은 DC 전압 및 압력 변화에 따른 막손실 특성을 나타낸 그래프
도 8은 전압, RF 파워, 압력 변화에 따른 막손실 특성을 종합적으로 나타낸 그래프1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of forming an amorphous carbon film on a substrate using the substrate processing apparatus according to the embodiment.
3 is a graph illustrating film loss according to whether DC power is applied together with RF power when forming an amorphous carbon film
4 is a graph showing the change in film loss according to the size of the DC power supply
5 is a graph showing film loss characteristics according to the off time ratio of the duty cycle of the DC power supply
6 is a graph showing the film loss characteristics according to the frequency of the DC power supply
7 is a graph showing the film loss characteristics according to the change of DC voltage and pressure
8 is a graph showing comprehensively the film loss characteristics according to voltage, RF power, and pressure change.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 하드 마스크(Hard mask) 용 박막 예컨데, 비정질 탄소막(Amorphous carbon layer)을 형성하는 장치이다. 이러한 기판 처리 장치는 내부 공간을 가지는 챔버(100), 챔버(100) 내로 인입된 기판(s)을 지지하는 기판 지지 유닛(200), 기판 지지 유닛(200)에 RF 전원을 인가하는 RF 전원 공급부(600), 기판 지지 유닛(200)에 DC 전원을 인가하는 DC 전원 공급부(400) 및 기판 지지 유닛(200)과 대향 배치되어 기판(s)을 향해 공정 원료를 분사하며, 접지(ground)되는 샤워헤드(300)를 포함한다. 또한, RF 전원 공급부(600)와 DC 전원 공급부(400) 사이에 설치된 필터(500) 및 샤워헤드(300)로 공정 원료를 공급하는 원료 공급부(110, 120)를 포함한다. 여기서, RF 전원 공급부(600)와 DC 전원 공급부(400)는 상호 병렬로 배치되며, 상기 필터(500)는 RF 전원으로부터 DC 전원 공급부(400)를 보호하기 위해 RF 전원을 필터링하는 역할을 한다.A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention is a thin film for a hard mask, for example, an apparatus for forming an amorphous carbon layer. The substrate processing apparatus includes a chamber 100 having an internal space, a substrate support unit 200 supporting a substrate s inserted into the chamber 100, and an RF power supply unit applying RF power to the substrate support unit 200. 600, the DC power supply 400 for applying DC power to the substrate support unit 200 and the substrate support unit 200 are disposed to face each other, injecting process materials toward the substrate s, and being grounded. Showerhead 300. In addition, the filter 500 includes a filter 500 installed between the RF power supply unit 600 and the DC power supply unit 400 and the raw material supply units 110 and 120 to supply process raw materials to the shower head 300. Here, the RF power supply unit 600 and the DC power supply unit 400 are arranged in parallel with each other, the filter 500 serves to filter the RF power to protect the DC power supply unit 400 from the RF power.

챔버(100)는 내부가 비어있는 사각통 형상으로 제작되며, 내부에는 기판(s)을 처리할 수 있는 소정의 반응 공간이 마련된다. 실시예에서는 사각 통 형상으로 챔버(100)를 제작하였으나, 이에 한정되지 않고 기판(s)의 형상에 대응되도록 챔버(100)를 제작하는 것이 바람직하다. 한편, 실시예에서는 챔버(100)를 일체형으로 제작하였으나, 챔버(100)를 상부가 개방된 하부 챔버와 하부 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드(Lid)로 분리하여 구성할 수 있음은 물론이다. 또한, 도시되지는 않았지만 챔버(100) 내부를 배기하는 배기부와, 기판(s)을 출입시키기 위한 기판 출입구 및 챔버 내부의 압력을 조절하는 압력 조절부가 마련된다.The chamber 100 is manufactured to have a rectangular cylindrical shape with an empty inside, and a predetermined reaction space for processing the substrate s is provided therein. In the embodiment, the chamber 100 is manufactured in the shape of a square cylinder, but the present invention is not limited thereto, and the chamber 100 may be manufactured to correspond to the shape of the substrate s. Meanwhile, in the embodiment, the chamber 100 is manufactured in one piece, but the chamber 100 may be separated into a chamber lid (Lid) covering the upper portion of the lower chamber and the upper portion of the lower chamber. In addition, although not shown, an exhaust unit for exhausting the inside of the chamber 100, a substrate entrance for entering and exiting the substrate s, and a pressure adjusting unit for adjusting the pressure inside the chamber are provided.

기판 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내 하측에 설치되어 챔버(100) 내측으로 인입된 기판(s)을 지지하는 기판 지지부(210), 기판 지지부(210)를 지지하는 샤프트(221) 및 샤프트(221)를 승하강 또는 회전시키는 동력부(222)를 구비하는 구동부(220), 기판 지지부(210) 내에 설치되어 기판(s)을 가열하는 히터(미도시)를 포함한다. 여기서, 기판 지지부(210)는 정전기력을 이용하여 기판(s)을 지지하는 정전척 또는 진공 흡입력을 이용하여 기판(s)을 지지하는 진공척 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 기판(s)을 지지 고정할 수 있는 다양한 수단들이 사용될 수 있다. 또한, 실시예에서는 그 단면이 사각형인 형상으로 기판 지지부(210)를 제작하였으나, 이에 한정되지 않고, 기판(s)과 대응되는 다양한 형상으로 기판 지지부(210)를 제작할 수 있다.The substrate support unit 200 is installed in the lower side of the chamber 100 to support the substrate s inserted into the chamber 100, the support 210, the shaft 221 supporting the substrate support 210, and The driving unit 220 includes a driving unit 220 having a power unit 222 for elevating or rotating the shaft 221, and a heater (not shown) installed in the substrate support 210 to heat the substrate s. Here, the substrate support unit 210 may use any one of an electrostatic chuck supporting the substrate s using an electrostatic force or a vacuum chuck supporting the substrate s using a vacuum suction force. Of course, the present invention is not limited thereto, and various means capable of supporting and fixing the substrate s may be used. In addition, in the exemplary embodiment, the substrate support part 210 is manufactured in the shape of a rectangle, but the present invention is not limited thereto, and the substrate support part 210 may be manufactured in various shapes corresponding to the substrate s.

기판 지지부(210)는 전술한 바와 같이, RF 전원 공급부(600) 및 DC 전원 공급부(400)와 연결되어, 기판(s) 처리 공정 시에 RF 전원뿐만 아니라, DC 전원을 함께 인가한다. 따라서, RF 전원 공급부(600) 및 DC 전원 공급부(400) 각각으로부터 기판 지지부(210)에 RF 전원 및 DC 전원이 인가되면, RF 전원과 접지된 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이에서 플라즈마가 방전된다. 이때, 기판 지지부(210)로 인가된 DC 전원은 발생된 플라즈마와 기판 사이의 쉬스(sheath) 포텐샬 차이를 증가시키고, 이로 인해 기판(s)으로 향하는 이온의 이동 속도 및 이온 에너지가 증가된다. 기판(s)을 향해 가속되는 이온은 비정질 탄소막의 분자 결합의 변화를 가져온다. 즉, 비정질 탄소막의 C-H 결합이 분해되면서, C=C 결합으로 변환되고, 이로 인해 비정질 탄소막의 막밀도 또는 강도가 증가하여, 내식각성이 향상한다.As described above, the substrate support unit 210 is connected to the RF power supply unit 600 and the DC power supply unit 400 to apply not only the RF power but also the DC power in the substrate s processing process. Therefore, when RF power and DC power are applied to the substrate support 210 from the RF power supply 600 and the DC power supply 400, respectively, between the RF power and the grounded showerhead 300 and the substrate support 210. The plasma is discharged. At this time, the DC power applied to the substrate support 210 increases the difference in the sheath potential between the generated plasma and the substrate, thereby increasing the moving speed and ion energy of the ions toward the substrate s. Ions accelerated toward the substrate s result in a change in molecular bonds of the amorphous carbon film. That is, as the C-H bond of the amorphous carbon film is decomposed, it is converted into a C = C bond, thereby increasing the film density or strength of the amorphous carbon film, thereby improving the etching resistance.

도 2는 실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 기판 상에 비정질 탄소막을 형성하는 방법을 도시한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method of forming an amorphous carbon film on a substrate using the substrate processing apparatus according to the embodiment.

먼저, 기판(s) 예컨데 웨이퍼를 마련하고, 상기 웨이퍼를 챔버(100) 내부로 인입시켜, 기판 지지부(210) 상에 안착시킨다. 이때, 기판 지지부(210)는 샤워헤드(300)와의 이격 거리가 2 cm 이내가 되도록 하는 것이 바람직하다. 예컨데, 기판 지지부(210)와 샤워헤드(300) 사이의 이격 거리가 2 cm를 초과하면 높은 압력에서 플라즈마 방전이 불안정하거나, 아크가 발생되는 문제가 발생될 수 있다.First, a substrate s, for example, a wafer is prepared, and the wafer is introduced into the chamber 100 to be seated on the substrate support 210. At this time, the substrate support 210 is preferably such that the distance between the shower head 300 is less than 2 cm. For example, when the separation distance between the substrate support 210 and the showerhead 300 exceeds 2 cm, plasma discharge may be unstable at high pressure or an arc may be generated.

이후, RF 전원 공급부(600) 및 DC 전원 공급부(400)를 이용하여 기판 지지부(210)에 RF 전원 및 DC 전원을 공급한다(S100). 이때, RF 파워는 800 W 내지 1500 W이고, DC 전압은 -100 V 내지 -800 V이며, DC 전원의 주파수는 20 kHz 내지 200 kHz이 되도록 조절한다. 또한, DC 전원의 듀티 사이클(duty cycle)에서 DC 전원이 Off되는 시간(duty ratio)이 10 % 내지 50 %이며, 압력은 1 torr 내지 7 torr가 되도록 조절한다. 그리고 원료 공급부(110, 120) 및 샤워헤드(300)를 이용하여 기판(s)을 향해 예컨데, C2H2, Ar, He 등의 공정 원료를 분사한다. 이에, 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이에서 플라즈마가 생성되며, 기판(s) 상에 비정질 탄소막이 형성된다(S300). 실시예에 따른 비정질 탄소막은 종래의 기판 처리 장치(CVD) 및 방법으로 형성된 비정질 탄소막에 비해 내식각성이 우수하다. 도시되지는 않았지만, 종래의 기판 처리 장치(CVD)의 경우, 상측에 위치하는 샤워헤드에 RF 전원이 인가되며, 상기 샤워헤드와 기판 지지부의 면적이 거의 동일하다. 종래에서와 같이 샤워헤드와 기판 지지부의 면적이 거의 동일하다는 것은 상기 기판 지지부에 안치되는 기판에 직류 자기 바이어스(DC Self-bias)가 거의 인가되지 않음을 의미한다. 따라서, 기판을 향해 입사되는 이온의 이동 속도 및 에너지가 낮다. 이로 인해, 종래의 비정질 탄소막의 막밀도 및 강도가 본 발명의 실시예에 따른 비정질 탄소막에 비해 낮아, 상기 종래의 비정질 탄소막의 내 식각성에 비해 본 발명의 실시예에 따른 비정질 탄소막의 내식각성이 우수하다.Thereafter, the RF power supply unit 600 supplies the RF power and the DC power to the substrate support unit 210 using the RF power supply unit 600 and the DC power supply unit 400 (S100). At this time, the RF power is 800 W to 1500 W, the DC voltage is -100 V to -800 V, the frequency of the DC power supply is adjusted to be 20 kHz to 200 kHz. In addition, the duty ratio of the DC power off (duty ratio) in the duty cycle of the DC power supply (duty ratio) is 10% to 50%, the pressure is adjusted to be 1 torr to 7 torr. The raw material supply units 110 and 120 and the shower head 300 are used to spray process materials such as C 2 H 2 , Ar, and He toward the substrate s. Accordingly, a plasma is generated between the shower head 300 and the substrate support 210, and an amorphous carbon film is formed on the substrate s (S300). The amorphous carbon film according to the embodiment has better etching resistance than the amorphous carbon film formed by a conventional substrate processing apparatus (CVD) and a method. Although not shown, in the case of a conventional substrate processing apparatus (CVD), RF power is applied to a shower head located above, and the area of the shower head and the substrate support is substantially the same. As in the related art, the area of the showerhead and the substrate support being substantially the same means that almost no DC self-bias is applied to the substrate placed in the substrate support. Therefore, the moving speed and energy of ions incident toward the substrate are low. Therefore, the film density and strength of the conventional amorphous carbon film are lower than those of the amorphous carbon film according to the embodiment of the present invention, and the etching resistance of the amorphous carbon film according to the embodiment of the present invention is higher than that of the conventional amorphous carbon film. great.

하기에서는 도 3 내지 도 10을 참조하여, 공정 조건의 변화에 따른 비정질 탄소막의 내식각성의 변화를 설명한다. 이를 위해 비교 공정 조건(비교 인자)을 제외한 나머지 공정 조건은 동일하게 하여 비정질 탄소막을 증착한 후, 동일한 조건에서 에칭 공정을 실시하여, 제거된 막 두께를 산출한다. 즉, 각각의 공정 조건으로부터 형성된 비정질 탄소막의 최초 두께(THK)로부터, 에칭 공정 후 남아있는 막 두께를 측정하여, 제거된 막 두께를 산출한다. 하기에서는 제거된 막 두께를 '막손실'로 명명하며, 막손실 값이 작을수록 내식각성이 좋다는 의미이다.Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 10, the change in the etching resistance of the amorphous carbon film according to the change of the process conditions will be described. To this end, except for the comparative process conditions (comparative factors), the same process conditions are the same, and the amorphous carbon film is deposited, and then, the etching process is performed under the same conditions to calculate the removed film thickness. That is, from the initial thickness THK of the amorphous carbon film formed from each process condition, the film thickness remaining after the etching process is measured to calculate the removed film thickness. In the following, the removed film thickness is referred to as 'film loss', and the smaller the film loss value, the better the etching resistance.

도 3은 비정질 탄소막 형성시 RF 전원과 함께 DC 전원의 인가 여부에 따른 막손실 및 막밀도를 나타낸 그래프이다.3 is a graph illustrating film loss and film density according to whether DC power is applied together with RF power when forming an amorphous carbon film.

실험을 위해, 2개의 기판을 마련하고, 상기 2개의 기판에 비정질 탄소막을 형성한다. 이때, 나머지 공정 조건은 동일하게 하게 하고, 2개의 기판 중 어느 하나의 기판이 지지된 기판 지지부에만 DC 전원을 인가한다. 예컨데, 2개의 기판 각각에 800 W의 RF 파워를 인가하고, 2개의 기판 중 어느 하나에만 -200 V의 DC 전원을 인가하여 비정질 탄소막을 형성한 후, 동일 조건에서 에칭 공정을 실시하였다.For the experiment, two substrates are prepared, and an amorphous carbon film is formed on the two substrates. At this time, the remaining process conditions are the same, and DC power is applied only to the substrate support portion on which one of the two substrates is supported. For example, 800 W of RF power was applied to each of the two substrates, and -200 V of DC power was applied to only one of the two substrates to form an amorphous carbon film, and then etching was performed under the same conditions.

도 3을 참조하면, 비정질 탄소막 형성시 DC 전원(-200 V)을 인가한 경우의 막밀도가 그렇지 않은 경우 막밀도에 비해 높다. 또한, 비정질 탄소막 형성시 RF 전원과 함께 DC 전원(-200 V)을 인가한 경우 막손실 값이 DC 전원을 인가하지 않은 경우(DC O V)의 막손실 값에 비해 작다. 여기서, 막밀도가 높고, 막손실 값이 작을수록 내식각성이 우수함을 나타내므로, 도 3의 결과로부터 DC 전원을 인가하는 경우 상기 DC 전원을 인가하지 않은 경우에 비해 내식각성이 우수한 것으로 나타났다. 이는, 기판 지지부에 DC 전원이 인가되어 기판으로 향하는 이온의 가속도가 증가됨에 따라, 상기 이온이 기판 표면과 충돌하는 에너지가 증가되기 때문이다. 그리고 기판을 향해 가속되는 이온과 기판 표면 간의 충돌에 의해, 비정질 탄소막의 C-H 결합이 분해되면서, C=C 결합으로 변환된다. 반면, DC 전압이 인가되지 않는 경우, 이온이 기판을 향해 가속되지 않거나 그 에너지가 낮아, 상기 이온과 기판이 충돌하는 에너지가 작기 때문에, 본 발명에서와 같이 DC 전압을 인가 할 때에 비해 비정질 탄소막의 C-H 결합을 C=C 결합으로 변환키는 비율이 상대적으로 작다. 따라서, 상기에서 설명한 바와 같이, 기판을 지지하는 기판 지지부에 DC 전원을 인가하여 형성한 비정질 탄소막이 그렇지 않은 비정질 탄소막에 비해 내식각성이 우수하다.Referring to FIG. 3, the film density when DC power (-200 V) is applied when forming the amorphous carbon film is higher than the film density when it is not. In addition, the film loss value when the DC power supply (-200 V) is applied together with the RF power supply when forming the amorphous carbon film is smaller than the film loss value when the DC power supply is not applied (DC O V). Here, since the film density is higher and the film loss value is smaller, the etching resistance is better. Therefore, when the DC power is applied, the etching resistance is superior to the case where the DC power is not applied. This is because as the DC power is applied to the substrate support and the acceleration of the ions toward the substrate is increased, the energy at which the ions collide with the substrate surface is increased. The collision between the ions accelerated toward the substrate and the surface of the substrate decomposes the C-H bond of the amorphous carbon film and converts the C-C bond. On the other hand, when a DC voltage is not applied, ions are not accelerated toward the substrate or the energy thereof is low, and the energy of collision between the ions and the substrate is small. The ratio of converting CH bonds to C = C bonds is relatively small. Therefore, as described above, the amorphous carbon film formed by applying DC power to the substrate support portion supporting the substrate has better etching resistance than the amorphous carbon film otherwise.

도 4는 DC 전원의 크기에 따른 막손실 변화를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the film loss change according to the size of the DC power supply.

실험을 위해, 5개의 기판을 마련하고, 상기 5개의 기판에 비정질 탄소막을 형성한다. 이때, 나머지 공정 조건은 동일하게 하게 하고, 5개의 기판 각각이 지지되는 기판 지지부에 공급되는 DC 전압을 다르게 한다. 예컨데, 5개의 기판 각각에 RF 전원 및 DC 전원을 공급하는데, RF 파워는 800W로 동일하게 하고, DC 전압은 0 V(DC 전원 인가 하지 않음), -100 V, -200 V, -300 V, -400 V 및 -800 V로 서로 다르게하여 2000 Å의 비정질 탄소막을 형성한다.For the experiment, five substrates are prepared and an amorphous carbon film is formed on the five substrates. At this time, the remaining process conditions are the same, and the DC voltage supplied to the substrate support portion, each of which is supported by each of the five substrates is different. For example, each of the five boards supplies RF power and DC power, with RF power equal to 800W, DC voltage 0 V (no DC power applied), -100 V, -200 V, -300 V, The difference is -400 V and -800 V to form an amorphous carbon film of 2000 kV.

도 4를 참조하면, DC 전압이 -200 V에서 -800V로 증가할 수록 막손실이 감소하는 경향을 보인다. 이는 DC 전압이 -200 V에서 -800 V로 증가하면서 기판을 향해 이동하는 이온의 가속도가 증가하여, 상기 기판과 이온이 충돌하는 에너지가 비례적으로 증가하기 때문이다. 또한, DC 전압이 0 V에서 -100 V로 증가함에 따라 막손실이 감소하다가, DC 전압이 -100 V에서 -200V로 증가하는 구간에서는 막손실이 다시 증가한다. 이때, DC 전압이 인가되는 -100 V 내지 -200V의 구간에서는 막손실이 증가하다가, -200 V 내지 -800V 구간에서 막손실이 감소하는 다른 경향성을 보이나, -100 V 내지 -800V 구간에서 모두 95 Å 이하의 낮은 막손실이 발생된다. 그리고 DC 전압이 인가되지 않은 경우(DC= O V) 막손실이 100 Å 이상으로 높으며, -100 V의 DC 전압을 인가할 때의 막손실에 비해 15Å 이상으로 크다. 한편, -200 V의 DC 전압을 인가할 때의 막손실과 -100 V의 DC 전압을 인가할 때의 막손실은 95Å로 작으며, 그 사이의 차이값도 3.8Å로 작다. 이로부터 DC 전압이 0 V 초과, -100 V 미만 사이의 범위에서는 100 Å 내외의 큰 막손실이 발생할 것으로 유추할 수 있다. 이는, DC 전압이 100 V 미만일 경우, DC 전압 인가에 대한 효과가 발현되지 못하여, DC 전원을 인가하지 않을 때와 유사한 이온의 가속도 및 에너지를 가지기 때문이다. 반대로, DC 전압이 -800 V 를 초과하는 경우, 기판으로 향하는 이온 에너지가 너무 커서, 막을 손상시켜 막밀도, 강도를 저하시킬 수 있으며, 내설된 히터 등의 장치를 손상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에서는 -100 V 내지 -800 V의 DC 전압을 인가하여, 종래에 비해 내식각성이 향상된 비정질 탄소막을 형성한다.Referring to FIG. 4, as the DC voltage increases from -200 V to -800 V, the film loss tends to decrease. This is because as the DC voltage increases from -200 V to -800 V, the acceleration of ions moving toward the substrate increases, so that the energy of collision between the substrate and the ions increases proportionally. In addition, the film loss decreases as the DC voltage increases from 0 V to -100 V, and then the film loss increases again in a section where the DC voltage increases from -100 V to -200 V. In this case, the film loss increases in the -100 V to -200 V section where the DC voltage is applied, but the film loss decreases in the -200 V to -800 V section. Low film losses below are produced. When the DC voltage is not applied (DC = 0 V), the film loss is high at 100 kV or more, and greater than 15 kW compared to the film loss when the DC voltage of -100 V is applied. On the other hand, the film loss when applying a DC voltage of -200 V and the film loss when applying a DC voltage of -100 V are as small as 95 mW, and the difference therebetween is also as small as 3.8 mW. From this, it can be inferred that a large film loss of about 100 kHz will occur in the range of DC voltage above 0 V and below -100 V. This is because, when the DC voltage is less than 100 V, the effect on applying the DC voltage is not manifested and has similar acceleration and energy of ions as when the DC power is not applied. On the contrary, when the DC voltage exceeds -800 V, the ion energy directed to the substrate is so large that the film can be damaged to lower the film density and strength, and the device such as a built-in heater can be damaged. Therefore, in the embodiments of the present invention, a DC voltage of -100 V to -800 V is applied to form an amorphous carbon film having improved etching resistance as compared with the prior art.

도 5는 DC 전원의 듀티 사이클의 Off 시간 비(Duty ratio)에 따른 막손실 특성을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing film loss characteristics according to the off time ratio of the duty cycle of the DC power supply.

실험을 위해, 6개의 기판을 마련하고, 상기 6개의 기판에 비정질 탄소막을 형성한다. 이때, 나머지 공정 조건은 동일하게 하게 하고, 6개의 기판 각각이 지지되는 기판 지지부에 공급되는 DC 전원의 off 시간 비를 다르게 한다. 예컨데, 6개의 기판에 동일하게 800 W의 RF 파워 및 -750 V, 20 kHz의 DC 전원을 펄스(pulse)화하여 공급하여 2000 Å의 비정질 탄소막을 형성한다. 그리고 6개의 기판 각각에 비정질 탄소막 형성 시에, 기판 지부 각각에 공급되는 DC 전원 듀티 사이클에서 off 시간이 0 %, 14 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %가 되도록 조절 한다.For the experiment, six substrates were prepared, and an amorphous carbon film was formed on the six substrates. At this time, the rest of the process conditions are the same, and the off time ratio of the DC power supplied to the substrate support portion for each of the six substrates is different. For example, 800 W RF power and -750 V, 20 kHz DC power are pulsed and supplied to six substrates to form an amorphous carbon film of 2000 mW. When the amorphous carbon film is formed on each of the six substrates, the off time is adjusted to be 0%, 14%, 20%, 30%, 40%, and 50% in the DC power duty cycle supplied to each of the substrate branches.

도 5를 참조하면, off 시간 비가 0 %에서 40 % 까지 증가할 수록 막손실이 감소하는 경향을 보이다가, 상기 off 시간 비가 40 % 에서 50 %로 증가함에 따라 막손실이 소폭으로 다시 증가한다. 이러한 경향으로부터 off 시간 비가 50 %를 초과하도록 증가함에 따라, 막손실이 증가함을 유추할 수 있다. 따라서, 도 5의 실험 결과에 의하면, DC 전원을 인가하더라도, DC 전원이 Off 되지 않고 증착 시간 동안 연속하여 인가되는 것에 비해, DC 전원을 교대로 ON-OF 시켜 펄스(Pulse)화 하여 공급하는 것이 내 식각성이 상대적으로 우수하다. 그리고, DC 전원을 펄스화하여 공급하더라도, 그 주기에 따라 내 식각성이 가변 된다.Referring to FIG. 5, as the off time ratio increases from 0% to 40%, the film loss tends to decrease, and as the off time ratio increases from 40% to 50%, the film loss slightly increases again. From this trend it can be inferred that the film loss increases as the off time ratio increases above 50%. Accordingly, according to the experimental result of FIG. 5, even when the DC power is applied, the DC power is alternately ON-OF to be pulsed and supplied, while the DC power is not OFF and continuously applied during the deposition time. Etch resistance is relatively good. Further, even when the DC power supply is pulsed and supplied, the etching resistance is variable according to the period.

한편, DC 전원의 듀티 사이클의 Off 시간 비가 10 % 미만인 경우, DC 전원이 인가되지 않는 시간(이하, off 시간)이 너무 짧아, 상기 off 시간에도 차징(charging)이 사라지지 않고 남아있는 상태가 계속되는 문제가 발생될 수 있다. 즉, DC 전원을 펄스화하여 공급하는 효과가 거의 없어, 상기 DC 전원을 펄스화 하지 않을 때와 유사한 막손실이 발생된다. 또한, off 시간에도 차징(charging)이 사라지지 않고 남아있는 상태가 지속되면, 향후 이온이 증착될 때 기존 차징된 면과 전기적 반발을 일으켜 이온의 가속이 줄어들게 되는 문제가 발생될 수 있다. 반대로 DC 전원의 듀티 사이클의 Off 시간 비가 50 %를 초과하는 경우, DC 전원이 인가되는 시간(이하, on 시간)이 너무 짧아 DC 전원을 인가하는 효과가 발현되지 못하는 문제가 있다. 이에, DC 전원을 인가하지 않을 때와 유사한 막손실이 발생활 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에서는 DC 전원의 듀티 사이클의 Off 시간 비가 10 % 내지 50 %가 되도록 조절하여, 종래에 비해 내식각성이 향상된 비정질 탄소막을 형성한다.On the other hand, when the off time ratio of the duty cycle of the DC power supply is less than 10%, the time when the DC power is not applied (hereinafter, the off time) is too short, so that the charging state does not disappear even in the off time. Problems may arise. That is, there is almost no effect of supplying the pulsed DC power supply, so that a film loss similar to that when the DC power supply is not pulsed occurs. In addition, if the remaining state does not disappear even during charging (charging), there may be a problem that the acceleration of the ion is reduced by causing electrical repulsion with the existing charged surface when the ion is deposited in the future. On the contrary, when the off time ratio of the duty cycle of the DC power supply exceeds 50%, there is a problem that the effect of applying the DC power supply is not generated because the time (hereinafter, referred to as "on time") of the DC power supply is too short. Thus, a film loss similar to that when no DC power is applied may occur. Therefore, in the embodiments of the present invention, the off time ratio of the duty cycle of the DC power supply is adjusted to be 10% to 50%, thereby forming an amorphous carbon film having improved etching resistance as compared with the related art.

도 6은 DC 전원의 주파수에 따른 막손실 특성을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the film loss characteristics according to the frequency of the DC power supply.

실험을 위해, 3개의 기판을 마련하고, 상기 3개의 기판에 비정질 탄소막을 형성한다. 이때, 나머지 공정 조건은 동일하게 하게 하고, 3개의 중 하나의 기판에는 DC 전압을 인가하지 않고, 나머지 2개의 기판에는 -400 V 동일한 전압을 인가한다. 이때, 2개의 기판 중 어느 하나에는 20 kHz의 DC 전원이 인가되고, 다른 하나에는 100 kHz의 DC 전원이 인가된다. 여기서 DC 전원의 주파수는 DC 전원의 인가(DC ON)- DC 전원의 꺼짐(DC 전원 Off)이 일어나는 한 주기를 의미한다.For the experiment, three substrates are prepared and an amorphous carbon film is formed on the three substrates. At this time, the rest of the process conditions are the same, and one of the three substrates does not apply a DC voltage, the other two substrates are applied the same -400 V voltage. At this time, a DC power supply of 20 kHz is applied to one of the two substrates, and a DC power supply of 100 kHz is applied to the other. Here, the frequency of the DC power supply means one cycle in which the DC power supply (DC ON)-DC power supply OFF (DC power supply OFF) occurs.

샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이에서 플라즈마가 방전되므로, 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리(방전 영역의 면적)에 따라, 효과적인 주파수 범위가 가변될 수 있다. 또한, 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리가 작아질 수록, DC 전원의 펄스화 효과를 보는 주파수 범위가 넓어진다. 이때, 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리를 'X'라 할 때, 이격 거리 X와 DC 전원 주파수 사이에는 'X[cm]=1/k[kHz]*100'의 관계가 있다. 예컨데, 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리가 1 cm 인 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 DC 전원의 주파수가 20kHz 일 때의 막손실이 100 kHz 일 때의 막손실에 비해 작다. 또한, DC 전원의 주파수가 100 kHz 일 때의 막손실이 0 kHz일 때에 비해 오히려 크다. 이는, 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리가 1 cm이고, DC 전원의 주파수가 100 kHz를 초과하는 경우, DC 전원의 On-Off 주기가 너무 짧아져서, 기판 표면에 입사되는 다수의 이온의 이동 속도가 균일하지 않은 문제가 발생되기 때문이다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리가 1 cm 인 경우, 20 kHz 내지 100 kHz 미만의 DC 전원 주파수를 인가한다. 다른 예로, 도시되지는 않았지만, 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리가 0.5 cm인 경우 DC 전원의 주파수가 0 kHz 일 때에 비해, 0 kHz 초과 200 kHz 이하 사이의 범위일 때의 막손실이 작다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리가 0.5 cm 이하 인 경우, 0 kHz 초과, 200 kHz이하 사이의 DC 전원 주파수를 인가한다.Since the plasma is discharged between the showerhead 300 and the substrate support 210, the effective frequency range may vary according to the separation distance (area of the discharge area) between the showerhead 300 and the substrate support 210. . In addition, the smaller the separation distance between the showerhead 300 and the substrate support 210, the wider the frequency range to see the pulsed effect of the DC power supply. In this case, when the separation distance between the showerhead 300 and the substrate support 210 is 'X', the separation distance X and the DC power frequency between 'X [cm] = 1 / k [kHz] * 100' There is a relationship. For example, when the separation distance between the showerhead 300 and the substrate support 210 is 1 cm, as shown in FIG. 6, the film loss when the frequency of the DC power supply is 20 kHz is 100 kHz. Small compared to In addition, the film loss when the frequency of the DC power supply is 100 kHz is larger than when the frequency is 0 kHz. This is because, when the separation distance between the showerhead 300 and the substrate support 210 is 1 cm, and the frequency of the DC power supply exceeds 100 kHz, the on-off period of the DC power supply becomes too short and is incident on the substrate surface. This is because a problem arises in that the movement speed of a large number of ions is not uniform. Therefore, in the embodiment of the present invention, when the separation distance between the showerhead 300 and the substrate support 210 is 1 cm, a DC power supply frequency of 20 kHz to less than 100 kHz is applied. As another example, although not shown, when the separation distance between the showerhead 300 and the substrate support 210 is 0.5 cm, when the frequency of the DC power supply is between 0 kHz and 200 kHz or less, compared to when the frequency of the DC power supply is 0 kHz. The film loss of is small. Therefore, in the embodiment of the present invention, when the separation distance between the showerhead 300 and the substrate support 210 is 0.5 cm or less, a DC power supply frequency between 0 kHz and 200 kHz is applied.

상기에서 설명한 결과로부터, 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리가 0.5 cm 초과 1 cm 이하 사이의 범위인 경우, 100 kHz 미만의 DC 전원의 주파수를 인가하는 것이 바람직하다. 그리고, 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리가 0.5 cm 이하인 경우, 200 kHz 이하의 전원의 주파수를 인가하는 것이 바람직하다. 또한, 상기의 식 'X[cm]=1/k[kHz]*100'으로부터 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리가 2 cm인 경우 50kHz의 DC 전원을 인가하는 것이 바람직함을 알 수 있다. 그리고, 일반적으로 압력이 낮아질 수록 방전 거리 즉, 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리를 증가시켜야 안정적인 방전을 유도할 수 있다. 하지만, 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리가 2 cm를 초과하는 경우, 높은 압력 범위 예컨데 4 torr 이상의 압력에서는 안정적으로 플라즈마를 방전시킬 수 없다. 따라서, 실시예에서는 샤워헤드(300)와 기판 지지부(210) 사이의 이격 거리가 2 cm 이하가 되도록 한다.From the results described above, when the separation distance between the showerhead 300 and the substrate support 210 is in the range between more than 0.5 cm and 1 cm or less, it is preferable to apply a frequency of a DC power supply of less than 100 kHz. When the separation distance between the showerhead 300 and the substrate support 210 is 0.5 cm or less, it is preferable to apply a frequency of a power source of 200 kHz or less. In addition, when the separation distance between the showerhead 300 and the substrate support 210 is 2 cm from the above equation 'X [cm] = 1 / k [kHz] * 100', it is preferable to apply a DC power source of 50 kHz. It can be seen. In general, as the pressure decreases, the discharge distance, that is, the separation distance between the showerhead 300 and the substrate support 210, must be increased to induce stable discharge. However, when the separation distance between the showerhead 300 and the substrate support portion 210 exceeds 2 cm, the plasma may not be stably discharged at a pressure higher than 4 torr. Therefore, in the embodiment, the separation distance between the showerhead 300 and the substrate support 210 is 2 cm or less.

도 7은 DC 전압 및 압력 변화에 따른 막손실 특성을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing film loss characteristics according to changes in DC voltage and pressure.

실험을 위하여, 6개의 기판을 마련하고, 상기 6개의 기판에 비정질 탄소막을 형성한다. 이때, 나머지 공정 조건은 동일하게 하게 하고, DC 전압을 -0V, -400 V, -800 V로 가변시키고, 압력을 4torr 내지 7.5torr로 가변시켜 비정질 탄소막을 형성한다.For the experiment, six substrates were prepared, and an amorphous carbon film was formed on the six substrates. At this time, the rest of the process conditions are the same, the DC voltage is changed to -0V, -400V, -800V, and the pressure is changed to 4torr to 7.5torr to form an amorphous carbon film.

도 7을 참조하면, DC 전압이 -400 V 로 동일할 때, 4torr 압력 조건에서 형성된 비정질 탄소막의 막손실이 7.5 torr일 때에 비해 작다. 마찬가지로, DC 전압이 -800 V 로 동일할 때, 4 torr 압력 조건에서 형성된 비정질 탄소막의 막손실이 7.5torr일 때에 비해 작다. 이를 통해, 동일한 DC 전압 조건에서 상대적으로 낮은 압력에서 내식각성이 우수함을 알 수 있다. 이는, 상대적으로 높은 압력에서 이온들 간의 충돌 증가로 인해, 기판을 향하는 이온의 가속도가 감소하기 때문이다. Referring to FIG. 7, when the DC voltage is the same as -400 V, the film loss of the amorphous carbon film formed under the 4 tor pressure condition is smaller than when 7.5 torr. Similarly, when the DC voltage is the same as -800 V, the film loss of the amorphous carbon film formed under the 4 torr pressure condition is smaller than that when 7.5 torr. Through this, it can be seen that the etching resistance is excellent at a relatively low pressure under the same DC voltage conditions. This is because the acceleration of ions towards the substrate decreases due to the increased collisions between ions at relatively high pressures.

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 4 torr의 동일한 압력에서 DC 전압이 0 V에서 -800 V로 증가함에 따라, 막손실이 감소한다. 즉, 4torr 동일한 압력하에서 DC 전압이 증가함에 따라, 비례적으로 내식각성이 증가한다. 7.5Torr의 동일한 압력하에서도 DC 전압이 0 V에서 -800 V로 증가함에 따라, 막손실이 감소하며, 동일한 압력하에서 DC 전압이 증가함에 따라, 비례적으로 내식각성이 증가함을 의미한다. 이는 전술한 바와 같이, 동일한 압력하에서 기판에 인각되는 DC 전압이 상대적으로 높은 경우, 상기 기판을 향해 이동하는 이온의 가속도가 증가하기 때문이다.As shown in FIG. 7, as the DC voltage increases from 0 V to -800 V at the same pressure of 4 torr, the film loss decreases. That is, as the DC voltage increases under the same pressure of 4torr, the etching resistance increases proportionally. As the DC voltage increases from 0 V to -800 V even under the same pressure of 7.5 Torr, the film loss decreases, and the etch resistance increases proportionally as the DC voltage increases under the same pressure. This is because, as described above, when the DC voltage drawn to the substrate under the same pressure is relatively high, the acceleration of ions moving toward the substrate increases.

또한, 압력이 7.5 torr이고 DC 전압 -400 V 일 때 막손실 값과 0 V 일 때의 막손실 값이 유사하고, 압력이 4 Torr이고 DC 전압 -400 V 일 때 막손실 값과 압력이 7.5Torr이고 DC 전압 -800 V 일 때 막손실 값이 145 Å으로 유사하며, 전술한 바와 같이 DC 전압이 증가함에 따라 막손실이 감소하는 경향성이 있다. 따라서, 고압 예컨데 4 torr 이상의 압력의 경우 -800 V 이상의 전압에서 내식각성의 개선의 효과가 나타남을 알 수 있다.Also, when the pressure is 7.5 torr and the DC loss is -400 V, the film loss value is similar to the film loss value at 0 V, and when the pressure is 4 Torr and the DC voltage is -400 V, the film loss value and the pressure is 7.5 Torr. When the DC voltage is -800 V, the film loss value is similar to 145 Å. As described above, the film loss tends to decrease as the DC voltage is increased. Therefore, it can be seen that the effect of improving the etching resistance at a voltage of -800 V or more at a high pressure, for example, a pressure of 4 torr or more.

도 8은 전압, RF 파워, 압력 변화에 따른 막손실 특성을 종합적으로 나타낸 그래프이다. 하기에서는 상기에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 간략히 설명하거나, 생략한다.8 is a graph showing the film loss characteristics according to changes in voltage, RF power, and pressure. In the following, contents overlapping with the above description will be briefly described or omitted.

도 8을 참조하면, 압력이 1 torr로 저압일 경우, 4 torr 이상의 압력에서와 같이 DC 전압의 증가에 따라 내식각성이 비례적으로 증가하지 않는다. 다른 예로, 압력이 4 torr, RF 전원이 800 W로 동일할 경우, DC 전압이 O V에서 -800 V로 증가함에 따라, 내식각성이 비례적으로 증가한다. 마찬가지로, 압력이 7.5 torr, RF 전원이 800 W로 동일할 경우, DC 전압이 O V에서 -800 V로 증가함에 따라, 도 7에서 전술한 바와 같이 도 8의 결과에서도 내식각성이 비례적으로 증가하는 경향을 보인다. 이때, DC 전압이 -800 V 를 초과하는 경우 기판으로 향하는 이온 에너지가 너무 커서, 막을 손상시켜 막밀도, 강도를 저하시킬 수 있다. Referring to FIG. 8, when the pressure is low at 1 torr, the etching resistance does not increase proportionally with the increase of the DC voltage as in the pressure of 4 torr or more. As another example, when the pressure is 4 torr and the RF power is equal to 800 W, as the DC voltage increases from 0 V to -800 V, the etching resistance increases proportionally. Similarly, when the pressure is 7.5 torr and the RF power is equal to 800 W, as the DC voltage increases from OV to -800 V, the etch resistance is proportionally increased even in the result of FIG. 8 as described above in FIG. Show a tendency. At this time, when the DC voltage exceeds -800 V, the ion energy directed to the substrate is too large to damage the film, thereby lowering the film density and strength.

즉, 도 7 및 도 8의 나타난 압력 및 DC 전압에 따른 내 식각성 변화를 종합해 보면, 압력이 1 torr 이내인 경우, DC 전압이 -100 V 내지 -800V 인 구간에서 내식각성이 개선되는 효과가 있다. 그리고, 압력이 4 torr 내지 7.5 torr 인 경우, 압력이 1 torr 이내인 경우에 비해 최소 DC 전압이 상대적으로 높은 구간에서 내식각성이 개선되는 효과가 있다. 즉, 압력이 4 torr 내지 7.5 torr 인 경우, DC 전압이 -400 V 내지 -800V 인 구간에서 내식각성이 개선되는 효과가 있다. 이는, 압력이 높아질 수록 전자 및 이온간의 충돌 빈도가 크게 증가하여, 한 방향으로의 가속이 상대적으로 어렵다. 이에, 높은 압력에서는 낮은 압력에 비해 상대적으로 더 큰 포텐셜 차이를 주어야, 기판을 향해 이동하는 이온의 가속도가 증가한다. 실험 결과 압력이 4 torr 내지 7.5 torr 인 경우 -400 V 내지 -800V 인 구간에서 내식각성이 개선되는 효과가 나타났다. 그리고, 압력이 7.5 torr를 초과하도록 너무 높은 경우, 이온들 간의 충돌 증가로 인해, 기판을 향하는 이온의 가속도가 감소하여, 내식각성이 저하될 수 있다. 이때, 이온의 가속도를 증가시키기 위해 DC 전압을 과도하게 증가시키는 경우, 기판으로 향하는 이온 에너지가 너무 커서, 막을 손상시켜 막밀도, 강도를 저하시킬 수 있으며, 내설된 히터 등의 장치를 손상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에서는 비정질 탄소막 형성시 압력이 1 torr 내지 7.5 torr가 되도록 한다.That is, when the etch resistance change according to the pressure and the DC voltage shown in Figs. There is. In addition, when the pressure is 4 torr to 7.5 torr, the etching resistance is improved in a section where the minimum DC voltage is relatively higher than when the pressure is within 1 torr. That is, when the pressure is 4 torr to 7.5 torr, the etching resistance is improved in the DC voltage range of -400 V to -800V. This is because, as the pressure increases, the collision frequency between the electrons and the ions increases greatly, so that acceleration in one direction is relatively difficult. As a result, at higher pressures, a greater potential difference is required than at low pressures, thereby increasing the acceleration of ions moving toward the substrate. As a result of the experiment, when the pressure was 4 torr to 7.5 torr, the etching resistance was improved in the interval of -400 V to -800V. And, if the pressure is too high to exceed 7.5 torr, due to the increased collisions between the ions, the acceleration of the ions toward the substrate is reduced, the etching resistance may be lowered. At this time, when the DC voltage is excessively increased to increase the acceleration of the ions, the ion energy directed to the substrate is too large, which may damage the film, thereby lowering the film density and strength, and may damage the device such as an internal heater. have. Therefore, in the embodiments of the present invention, the pressure is 1 torr to 7.5 torr when the amorphous carbon film is formed.

이와 같이 상기 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명한 실험 데이타로부터, 하드 마스크로 사용되는 비정질 탄소막 형성 시에 기판이 지지되는 기판 지지부에 RF 전원과 함께 DC 전원이 인가될 때, 그렇지 않은 경우에 비해 내식각성이 우수함을 알 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예들에서는 DC 전압을 -100 V 내지 -800 V로 하고, DC 전원의 듀티 사이클(duty cycle)에서 DC 전원이 Off되는 시간(duty ratio)이 10 % 내지 50 %이 되도록 조절하여, 종래에 비해 내식각성이 향상된 비정질 탄소막을 형성할 수 있다.Thus, from the experimental data described with reference to FIGS. 3 to 8, when the DC power is applied together with the RF power to the substrate support portion on which the substrate is supported when forming the amorphous carbon film used as a hard mask, It can be seen that the arousal is excellent. At this time, in the embodiments of the present invention, the DC voltage is set to -100 V to -800 V, so that the duty ratio of the DC power is turned off in a duty cycle of the DC power supply so that the duty ratio is 10% to 50%. By adjusting, it is possible to form an amorphous carbon film having improved etching resistance as compared with the prior art.

이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be variously modified and modified without departing from the technical spirit of the following claims.

s: 기판 100: 챔버
210: 기판 지지부 300: 샤워헤드s: substrate 100: chamber
210: substrate support 300: shower head

Claims (11)

기판이 안착되는 기판 지지부에 RF 전원 및 DC 전원을 인가하는 과정;
상기 기판을 향해 공정 원료를 분사하는 샤워헤드를 접지시키는 과정; 및
상기 샤워헤드를 이용하여 기판을 향해 공정 원료를 분사하는 과정을 포함하며,
상기 기판 상에 비정질 탄소막을 형성하는 비정질 탄소막 형성 방법.Applying RF power and DC power to a substrate support on which the substrate is seated;
Grounding the shower head for spraying the process material toward the substrate; And
Injecting the process raw material toward the substrate using the shower head,
And forming an amorphous carbon film on the substrate. 청구항 1에 있어서,
상기 기판 지지부에 -100 V 내지 -800 V 전압의 DC 전원이 인가되는 비정질 탄소막 형성 방법.The method according to claim 1,
And a DC power supply having a voltage of -100 V to -800 V applied to the substrate support. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 DC 전원을 펄스화시켜 인가하는 비정질 탄소막 형성 방법.The method according to claim 1 or 2,
A method of forming an amorphous carbon film which pulses and applies the DC power supply. 청구항 3에 있어서,
상기 DC 전원의 듀티 사이클에서 상기 DC 전원이 인가되지 않는 듀티비(duty ratio)는 10 % 내지 50 %인 비정질 탄소막 형성 방법.The method according to claim 3,
And a duty ratio at which the DC power is not applied in the duty cycle of the DC power is 10% to 50%. 청구항 3에 있어서,
상기 DC 전원의 주파수가 20 kHz 내지 200 kHz가 되도록하는 비정질 탄소막 형성 방법.The method according to claim 3,
The method of forming an amorphous carbon film so that the frequency of the DC power supply is 20 kHz to 200 kHz. 청구항 1에 있어서,
상기 기판 상에 비정질 탄소막을 형성하는 공정 시에 압력이 1 torr 내지 7.5 torr가 되도록 하는 비정질 탄소막 형성 방법.The method according to claim 1,
And a pressure of 1 torr to 7.5 torr in the process of forming an amorphous carbon film on the substrate. 청구항 6에 있어서,
상기 압력이 4 torr 미만일 경우, 상기 기판 지지부에 -100 V 내지 -800 V DC 전압을 공급하는 비정질 탄소막 형성 방법.The method of claim 6,
And supplying a voltage of -100 V to -800 V DC to the substrate support when the pressure is less than 4 torr. 청구항 6에 있어서,
상기 압력이 4 torr 내지 7.5 torr일 경우, 상기 기판 지지부에 -400 V 내지 -800 V의 DC 전압을 공급하는 비정질 탄소막 형성 방법.The method of claim 6,
And supplying a DC voltage of -400 V to -800 V to the substrate support when the pressure is 4 torr to 7.5 torr. 청구항 1에 있어서,
상기 샤워헤드와 기판 지지부 사이의 이격 거리가 2 cm 이하가 되도록 하는 비정질 탄소막 형성 방법.The method according to claim 1,
Forming an amorphous carbon film such that a distance between the showerhead and the substrate support is 2 cm or less. 청구항 9에 있어서,
상기 샤워헤드와 기판 지지부 사이의 이격 거리가 0.5 cm 초과, 1 cm 이하인 경우, 상기 DC 전원의 주파수가 20 kHz 이상, 100 kHz 미만 사이의 범위가 되도록 하는 비정질 탄소막 형성 방법.The method according to claim 9,
And a separation distance between the showerhead and the substrate support is greater than 0.5 cm and less than or equal to 1 cm, so that the frequency of the DC power supply is in a range of 20 kHz or more and less than 100 kHz. 청구항 9에 있어서,
상기 샤워헤드와 기판 지지부 사이의 이격 거리가 0.5 cm인 경우, 상기 DC 전원의 주파수가 20 kHz 이상, 200 kHz 미만 사이의 범위가 되도록 하는 비정질 탄소막 형성 방법.The method according to claim 9,
And a separation distance between the shower head and the substrate support is 0.5 cm, so that the frequency of the DC power source is in a range between 20 kHz and less than 200 kHz.
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