KR20170108353A - Method of depositing SiON film - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막의 증착방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실리콘산질화막의 증착방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for depositing a silicon oxynitride film and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.
화학적 기상 증착법으로 실리콘산질화막을 형성하는 공정에서 아산화질소(N2O)를 사용하고 있다. 그러나, 아산화질소(N2O)는 현재 대기 중에 약 320ppb의 농도로 존재하는 강력한 온실가스이다. 대기 중의 온실가스가 증가되면 온실효과가 발생하여 지구 표면의 온도가 점차 상승하는 지구온난화가 나타날 수 있다. 온실효과를 일으키는 6대 온실가스는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6)이다. 표 1은 이산화탄소를 기준으로 한 온실가스별 지구온난화지수를 나타낸 것이다. 이러한 이유로, 1992년 지구온난화 방지를 위해 온실기체의 인위적 방출을 규제하기 위한 유엔기후변화협약(UNFCCC: United Nations Framework Convention on Climate Change)이 채택되었으며, 1997년 국가 간 이행 협약인 교토의정서(Kyoto Protocol)가 만들어졌다. 선진국들은 교토의정서에 의거해 점차적으로 온실기체 방출량을 지속적으로 줄이기로 했다. Nitrous oxide (N 2 O) is used in the process of forming a silicon oxynitride film by chemical vapor deposition. However, nitrous oxide (N 2 O) is a powerful greenhouse gas presently present at a concentration of about 320 ppb in the atmosphere. As the greenhouse gases in the atmosphere increase, global warming can occur where the temperature of the Earth 's surface gradually increases due to the greenhouse effect. Six greenhouse gases causing the greenhouse effect is the carbon dioxide (CO 2), methane (CH 4), nitrous oxide (N 2 O), hydrogen fluorocarbons (HFCs), perfluorocarbons (PFCs), sulfur hexafluoride (SF 6) . Table 1 shows the global warming index by greenhouse gas based on carbon dioxide. For this reason, the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) was adopted in 1992 to regulate the artificial release of greenhouse gases to prevent global warming, and the 1997 Kyoto Protocol ) Was created. Developed countries will gradually reduce greenhouse gas emissions based on the Kyoto Protocol.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 선진국의 사용규제가 증대되고 있는 아산화질소(N2O)를 사용하지 않으면서 양호한 물성을 가지는 실리콘산질화막을 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Disclosure of the Invention The present invention is directed to a method for forming a silicon oxynitride film having good physical properties without using nitrous oxide (N 2 O) The purpose is to provide. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 실리콘산질화막의 증착방법이 제공된다. 상기 실리콘산질화막의 증착방법은 플라즈마를 이용한 화학적 기상 증착법(PECVD)으로서 실리콘산질화막의 산소성분(O)의 소스로서 아산화질소(N2O)를 사용하지 않고 일산화질소(NO)를 사용한다. A method of depositing a silicon oxynitride film according to one aspect of the present invention for solving the above problems is provided. The silicon oxynitride film is deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using nitrogen monoxide (NO) instead of nitrous oxide (N 2 O) as a source of the oxygen component (O) of the silicon oxynitride film.
상기 실리콘산질화막의 증착방법은 기판 상에 실리콘산질화막의 실리콘성분(Si)의 소스로서 실란 계열의 화합물, 실리콘산질화막의 질소성분(N)의 소스로서 암모니아, 불활성가스 및 상기 일산화질소(NO)를 제공하고 플라즈마를 형성함으로써 실리콘산질화막을 증착하는 증착단계;를 포함할 수 있다. The method for depositing the silicon oxynitride film may include depositing a silicon oxynitride film on the substrate by depositing a silane-based compound as a source of the silicon component (Si) of the silicon oxynitride film, ammonia, an inert gas and the nitrogen monoxide NO And a deposition step of depositing a silicon oxynitride film by forming a plasma.
상기 실리콘산질화막의 증착방법은 상기 증착단계 이후에 플라즈마 상태인 일산화질소 및 불활성가스를 제공하여 기증착된 상기 실리콘산질화막을 후처리하는 후처리단계를 더 포함할 수 있다. The method of depositing the silicon oxynitride film may further include a post-treatment step of post-treating the silicon oxynitride film deposited by supplying nitrogen monoxide and an inert gas in a plasma state after the deposition step.
상기 실리콘산질화막의 증착방법에서, 상기 후처리단계는 상기 증착단계 이후에도 플라즈마를 형성하기 위한 RF 전력을 계속 인가한 상태에서 상기 기판 상에 상기 실란 계열의 화합물 및 상기 암모니아의 제공을 중단함으로써 플라즈마 상태인 일산화질소 및 불활성가스를 제공하여 기증착된 상기 실리콘산질화막을 후처리하는 단계를 포함할 수 있다. In the method of depositing the silicon oxynitride film, the post-treatment step may include stopping supply of the silane-based compound and the ammonia on the substrate while continuously applying RF power for forming a plasma even after the deposition step, And then subjecting the silicon oxynitride film that has been vapor-deposited to an after-treatment.
상기 실리콘산질화막의 증착방법에서, 상기 후처리단계에서 후처리하기 위한 가스로서 상기 기판 상에 아산화질소(N2O)를 더 제공할 수 있다. In the method of depositing the silicon oxynitride film, nitrous oxide (N 2 O) may be further provided on the substrate as a gas for post-treatment in the post-treatment step.
상기 실리콘산질화막의 증착방법에서, 상기 실리콘산질화막은 반사방지막(ARC; Anti Reflective Coating)을 구성할 수 있다. In the method of depositing the silicon oxynitride film, the silicon oxynitride film may form an anti-reflection coating (ARC).
상기 실리콘산질화막의 증착방법에서, 상기 증착단계에서 상기 실란 계열의 화합물에 대한 상기 일산화질소(NO)의 유량비는 0.1 내지 1.0의 범위를 가질 수 있다. In the deposition method of the silicon oxynitride film, the flow rate ratio of the nitrogen monoxide (NO) to the silane-based compound in the deposition step may be in the range of 0.1 to 1.0.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따른 반도체 소자의 제조방법이 제공된다. 상기 반도체 소자의 제조방법은 기판 상에 기저 구조체를 형성하는 단계; 상기 기저 구조체 상에 상술한 증착방법에 의한 실리콘산질화막을 증착함으로써 반사방지막(ARC; Anti Reflective Coating)을 형성하는 단계; 및 상기 반사방지막 상에 감광막을 형성하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention for solving the above problems is provided. A method of fabricating a semiconductor device includes: forming a base structure on a substrate; Forming an antireflective coating (ARC) by depositing a silicon oxynitride film on the base structure by the deposition method described above; And forming a photoresist film on the anti-reflection film.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 아산화질소(N2O)를 사용하지 않으면서 양호한 물성을 가지는 실리콘산질화막을 증착하는 방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to some embodiments of the present invention as described above, it is possible to provide a method of depositing a silicon oxynitride film having good physical properties without using nitrous oxide (N 2 O). Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 비교예와 실시예에 따른 증착방법으로 구현된 실리콘산질화막의 FTIR(Fourier Transform Infrared) 스펙트럼을 비교한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실리콘산질화막의 증착방법에서 웨이퍼 투 웨이퍼(w.t.m) 두께 균일도를 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 비교예와 실시예에 따른 증착방법으로 구현된 실리콘산질화막의 러프니스(roughness)를 측정한 결과를 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a graph comparing FTIR (Fourier Transform Infrared) spectra of a silicon oxynitride film implemented by a comparative example of the present invention and a deposition method according to an embodiment.
2 is a graph showing the results of measuring the uniformity of a wafer-to-wafer (wtm) thickness in a method of depositing a silicon oxynitride film according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the roughness of a silicon oxynitride film formed by the deposition method according to the comparative example and the embodiment of the present invention.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 상기 다른 구성요소 "상에" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. It is to be understood that throughout the specification, when an element such as a film, an area, or a substrate is referred to as being "on" another element, the element may directly "contact" It is to be understood that there may be other components intervening between the two. On the other hand, when an element is referred to as being "directly on" another element, it is understood that there are no other elements intervening therebetween.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것일 수 있다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings schematically illustrating ideal embodiments of the invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention should not be construed as limited to the particular shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing. Further, the thickness and the size of each layer in the drawings may be exaggerated for convenience and clarity of explanation. Like numbers refer to like elements.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘산질화막의 증착방법은 플라즈마를 이용한 화학적 기상 증착법(PECVD)을 이용한다. 본 실리콘산질화막의 증착방법은 실리콘산질화막의 산소성분(O)의 소스로서 아산화질소(N2O)를 사용하지 않고 일산화질소(NO)를 사용하는 것을 주요한 기술적 사상으로 한다. A method of depositing a silicon oxynitride film according to an embodiment of the present invention uses a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method. The main method of depositing the silicon oxynitride film is to use nitrogen monoxide (NO) without using nitrous oxide (N 2 O) as a source of the oxygen component (O) of the silicon oxynitride film.
구체적인 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘산질화막의 증착방법은 기판 상에 실리콘산질화막의 실리콘성분(Si)의 소스로서 실란 계열의 화합물, 실리콘산질화막의 질소성분(N)의 소스로서 암모니아, 불활성가스 및 상기 일산화질소(NO)를 제공하고 플라즈마를 형성함으로써 실리콘산질화막을 증착하는 증착단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판을 가열한 후에, 모노실란(SiH4), 암모니아(NH3), 일산화질소(NO) 및 질소가스(N2)를 기판 상에 제공하고 플라즈마를 형성함으로써 실리콘산질화막을 형성할 수 있다. For example, a method of depositing a silicon oxynitride film according to an embodiment of the present invention includes depositing a silane-based compound as a source of a silicon component (Si) of a silicon oxynitride film, a nitrogen component (N) of a silicon oxynitride film And a deposition step of depositing a silicon oxynitride film by providing ammonia, an inert gas and the nitrogen monoxide (NO) as a source and forming a plasma. For example, after the substrate is heated, a silicon oxynitride film is formed by providing monosilane (SiH 4 ), ammonia (NH 3 ), nitrogen monoxide (NO), and nitrogen gas (N 2 ) can do.
실란 계열의 화합물은 SinH2n＋2의 조성을 가진 수소화규소를 포함할 수 있으며, 예를 들어, n인 1인 경우, 모노실란을 의미할 수 있다. 수소화규소는 의 탄소를 규소로 치환한 형의 것으로, 규소 수에 따라, 모노실란(SiH4), 디실란(Si2H6), 트리실란(Si3H8), 테트라실란(Si4H10) 혹은 실리코메탄, 실리코에탄, 실리코프로판 등으로 분류될 수 있다. The silane-based compound may include silicon hydride having a composition of Si n H 2n + 2 , for example, monosilane when n = 1. To be of a type-substituted carbon of the silicon hydride is a silicon, according to the number of silicon, monosilane (SiH 4), disilane (Si 2 H 6), trisilane (Si 3 H 8), tetrasilane (Si 4 H 10 ) or silicomethane, silicoethane, and silicon propane.
본 발명에서 언급하는 불활성가스는 희가스(rare gas)를 의미할 수 있다. 희가스는, 구체적으로, 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Xe) 및 라돈(Rn) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 가스를 말한다. 나아가, 본 발명에서 언급하는 불활성가스는 질소가스(N2)를 포함하는 의미로 사용될 수 있다. The inert gas referred to in the present invention may mean a rare gas. Specifically, the rare gas refers to at least one gas selected from helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe) and radon (Rn). Further, the inert gas referred to in the present invention may be used in the sense of including nitrogen gas (N 2 ).
본원에서 언급하는 플라즈마는 다이렉트 플라즈마(direct plasma) 방식 또는 리모트 플라즈마(remote plasma) 방식에 의하여 형성될 수 있다. The plasma referred to herein may be formed by a direct plasma method or a remote plasma method.
상기 다이렉트 플라즈마 방식은, 예를 들어, 상기 반응가스를 전극과 기판 사이의 처리공간에 공급하고 고주파 전력을 인가함으로써, 상기 반응가스의 플라즈마가 챔버 내부의 상기 처리공간에서 직접 형성되는 방식을 포함한다.The direct plasma method includes, for example, a method in which the plasma of the reactive gas is formed directly in the processing space inside the chamber by supplying the reactive gas to the processing space between the electrode and the substrate and applying the RF power .
상기 리모트 플라즈마 방식은, 예를 들어, 상기 반응가스의 플라즈마를 리모트 플라즈마 발생기에서 활성화시켜 챔버 내부로 유입시키는 방식을 포함하며, 다이렉트 플라즈마에 비하여 전극 등의 챔버 내부 부품의 손상이 적고 파티클 발생을 저감할 수 있다는 이점을 가질 수 있다. The remote plasma method includes, for example, a method of activating the plasma of the reaction gas in the remote plasma generator and introducing the plasma into the chamber. In comparison with the direct plasma, the damage to the internal parts of the chamber such as the electrode is less and the generation of particles is reduced Can be advantageous.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착방법으로 구현된 실리콘산질화막은 반사방지막(ARC; Anti Reflective Coating)을 구성할 수 있다. 반도체 미세 패터닝을 위하여 반사방지막으로 사용되는 실리콘산질화막은 감광막 패터닝을 하는 과정에서 원하지 않는 반사 및 산란이 일어나 감광막 패턴 형상을 망가뜨리는 요인을 제거하는 역할을 한다.The silicon oxynitride film implemented by the deposition method according to an embodiment of the present invention may constitute an anti-reflection coating (ARC). The silicon oxynitride film used as an antireflective film for semiconductor fine patterning has a role of removing undesirable reflection and scattering in the process of patterning the photoresist film, thereby destroying the factor of damaging the pattern of the photoresist pattern.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘산질화막의 증착방법에서 공정 조건은 PECVD 챔버를 기본으로 하고, 공정 온도는 350 내지 450℃ 범위에서 공정 압력은 2.5 내지 5.5 Torr, 실란 유량 대비 일산화질소 유량의 비는 1:1 이하로, 일산화질소의 유량은 10 내지 500 sccm 이내로 조건이 설정될 수 있다. 증착단계에서 일산화질소(NO) 가스의 투입 시기는 실란 계열의 화합물 가스가 투입되기 전이나, 동시에 투입이 가능하고, 실리콘산질화막의 증착이 완료된 경우에도 실리콘산질화막 상부의 산화를 위하여 후처리가스로 사용이 가능하며, 이 때 일산화질소의 유량은 증착 시와 동일하게 유지 또는 변경할 수 있으며, 증착 및 후처리가 끝나더라도 챔버 퍼지를 위해서도 사용이 가능하다. In the method of depositing the silicon oxynitride film according to an embodiment of the present invention, the processing conditions are based on a PECVD chamber, the process temperature is in the range of 350 to 450 ° C, the process pressure is 2.5 to 5.5 Torr, the ratio of the nitrogen monoxide flow rate And the flow rate of the nitrogen monoxide may be set within a range of 10 to 500 sccm. In the deposition step, the injection time of the nitrogen monoxide (NO) gas can be set before or simultaneously with the introduction of the silane-based compound gas, and even when deposition of the silicon oxynitride film is completed, , Where the flow rate of nitrogen monoxide can be maintained or changed in the same way as during deposition and can be used for chamber purging even after the deposition and post-treatment is over.
본 발명의 기술적 사상에 따른 유리한 효과를 이해하기 위하여, 모노실란(SiH4), 암모니아(NH3), 아산화질소(N2O)를 기판 상에 제공하고 플라즈마를 형성함으로써 실리콘산질화막을 형성하는 실리콘산질화막의 증착방법을 본 발명의 비교예로 상정한다. In order to understand the advantageous effects according to the technical idea of the present invention, a silicon oxynitride film is formed by providing monosilane (SiH 4 ), ammonia (NH 3 ), nitrous oxide (N 2 O) A method of depositing a silicon oxynitride film is assumed to be a comparative example of the present invention.
도 1은 본 발명의 비교예와 실시예에 따른 증착방법으로 구현된 실리콘산질화막의 FTIR(Fourier Transform Infrared) 스펙트럼을 비교한 그래프이다. 본 발명의 비교예에 따른 증착방법에서 모노실란(SiH4)의 유량, 암모니아(NH3)의 유량, 질소가스(N2)의 유량은 본 발명의 실시예와 동일하게 적용하였으나, 본 발명의 비교예에 따른 증착방법에서 모노실란(SiH4)에 대한 아산화질소(N2O)의 유량비는 0.63이며, 본 발명의 실시예에 따른 증착방법에서 모노실란(SiH4)에 대한 일산화질소(NO)의 유량비는 0.13으로 설정하였다. FIG. 1 is a graph comparing FTIR (Fourier Transform Infrared) spectra of a silicon oxynitride film implemented by a comparative example of the present invention and a deposition method according to an embodiment. The flow rate of monosilane (SiH 4 ), the flow rate of ammonia (NH 3 ), and the flow rate of nitrogen gas (N 2 ) in the deposition method according to the comparative example of the present invention were applied in the same manner as in the embodiment of the present invention, The flow rate ratio of nitrous oxide (N 2 O) to monosilane (SiH 4 ) in the exemplary deposition process was 0.63, and the nitrogen monoxide (NO) content for monosilane (SiH 4 ) Was set to 0.13.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 실리콘산질화막의 증착방법은 아산화질소(N2O) 대신에 일산화질소(NO)를 사용하여 상대적으로 낮은(예를 들어, 25% 이하) 유량으로 동일한 막질의 실리콘산질화막을 구현할 수 있음을 확인하였다. 본 발명자는 하드마스크와 반사방지막으로 사용되는 실리콘산질화막의 증착단계에서 실란 계열의 화합물에 대한 일산화질소(NO)의 유량비는 0.1 내지 1.0의 범위를 가지고, 더욱 엄격하게는, 0.1 내지 0.15의 범위를 가질 수 있음을 확인하였다. 참고로, 도 1에서 청색은 아산화질소(N2O)를 사용하여 실리콘산질화막을 증착하는 본 발명의 비교예에 대응되며, 적색은 일산화질소(NO)를 사용하여 실리콘산질화막을 증착하는 본 발명의 실시예에 대응되는 바, 동일 피크를 나타내고 같은 굴절율 및 반사율 특성을 가지는 것으로 보아 실리콘산질화막의 막질이 거의 동일함을 알 수 있다. Referring to FIG. 1, a method of depositing a silicon oxynitride film according to an embodiment of the present invention uses a nitrogen monoxide (NO) instead of nitrous oxide (N 2 O) to obtain a relatively low (for example, 25% It was confirmed that a silicon oxynitride film having the same film quality could be realized. The present inventors have found that the flow rate ratio of nitrogen monoxide (NO) to the silane-based compound in the deposition step of the silicon oxynitride film used as the hard mask and the antireflection film has a range of 0.1 to 1.0, more strictly 0.1 to 0.15 As shown in Fig. 1, blue corresponds to a comparative example of the present invention in which silicon oxynitride (N 2 O) is used for depositing a silicon oxynitride film, and red is an example for depositing a silicon oxynitride film using nitrogen monoxide (NO) It can be seen that the film quality of the silicon oxynitride film is almost the same as that of the embodiment of the present invention, since the film has the same peak and the same refractive index and reflectance characteristics.
또한, 일산화질소(NO)를 반응가스로 적용할 경우 사용 가스량이 상대적으로 적어 파티클 감소 경향이 확인되었다. In addition, when nitrogen monoxide (NO) was used as the reaction gas, the amount of gas used was relatively small, and the tendency of decreasing the particles was confirmed.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실리콘산질화막의 증착방법에서 웨이퍼 투 웨이퍼(w.t.m) 두께 균일도를 측정한 결과를 나타낸 도면이다. 2 is a view showing a result of measuring the uniformity of a wafer-to-wafer (w.t.m.) thickness in a method of depositing a silicon oxynitride film according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 가로축은 웨이퍼 번호를 나타내며 세로축은 증착된 실리콘산질화막의 두께를 도시하는 바, 300Å 타겟목표 대비 웨이퍼 투 웨이퍼 두께 편차가 5.8Å인 것으로 양호한 것으로 기존 N2O 사용 시와 동일한 수준이 확인되었다. Referring to FIG. 2, the abscissa indicates the wafer number and the ordinate indicates the thickness of the deposited silicon oxynitride film. It is good that the wafer-to-wafer thickness deviation with respect to the target 300 Å is 5.8 Å. .
한편, 표 2는 일산화질소(NO)의 유량에 따른 실리콘산질화막의 증착속도, 균일도 및 굴절률을 나타낸 것이다. Table 2 shows the deposition rate, uniformity and refractive index of the silicon oxynitride film according to the flow rate of nitrogen monoxide (NO).
(sccm)NO
(sccm)
(%)Uniformity
(%)
(@633nm)Refractive index
(@ 633 nm)
도 2 및 표 2를 참조하면, 소량의 23 sccm 만으로 일산화질소(NO)를 제공하여도 실리콘산질화막의 두께 조절이 정밀하고 균일하게 제어 가능함을 확인할 수 있는 바, 일산화질소(NO)가 아산화질소(N2O)에 비하여 상대적으로 발생되는 산소의 양이 많아 굴절률을 용이하게 변화시킬 수 있다는 점을 함께 고려하면, 소량의 유량계(MFC)로 일산화질소(NO)의 유량을 미세하게 조절하여 실리콘산질화막의 두께 및 굴절률의 조절을 더 균일하게 제어할 수 있음을 이해할 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 2, it can be confirmed that even if a small amount of 23 sccm is used to provide nitrogen monoxide (NO), it is possible to control the thickness of the silicon oxynitride film precisely and uniformly. As a result, (N 2 O), the refractive index can be easily changed by controlling the flow rate of nitrogen monoxide (NO) with a small amount of flow meter (MFC) It can be understood that the control of the thickness and the refractive index of the oxynitride film can be more uniformly controlled.
도 3은 본 발명의 비교예와 실시예에 따른 증착방법으로 구현된 실리콘산질화막의 거칠기(Roughness:Ra)를 측정한 결과를 나타낸 도면이다. 3 is a graph showing the results of measurement of roughness (Ra) of the silicon oxynitride film implemented by the deposition method according to the comparative example and the embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 비교예에 따른 증착방법으로 구현된 실리콘산질화막의 거칠기(Ra)는 약 0.692Å임에 반하여, 본 발명의 실시예에 따른 증착방법으로 구현된 실리콘산질화막의 거칠기(Ra)는 약 0.471Å로 러프니스 측면에서 개선 효과가 있음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, the roughness (Ra) of the silicon oxynitride film formed by the deposition method according to the comparative example of the present invention is about 0.692 Å. On the contrary, the silicon oxynitride film The roughness (Ra) is about 0.471 Å, which shows that the roughness is improved.
이 밖에도 동일한 굴절률을 갖는 실리콘산질화막을 구현할 경우, 본 발명의 비교예에 따른 실리콘산질화막의 응력 보다 본 발명의 실시예에 따른 실리콘산질화막의 응력이 감소함을 확인할 수 있었다. In addition, when the silicon oxynitride film having the same refractive index is implemented, it is confirmed that the stress of the silicon oxynitride film according to the embodiment of the present invention is lower than the stress of the silicon oxynitride film according to the comparative example of the present invention.
구체적으로, 110 sccm의 아산화질소(N2O)를 적용하여 실리콘산질화막을 증착한 비교예와 23 sccm의 일산화질소(NO)를 적용하여 실리콘산질화막을 증착한 실시예가 동일한 굴절률 특성을 가지더라도, 비교예에 따른 실리콘산질화막의 응력은 200 내지 300 MPa 수준을 가짐에 반하여, 실시예에 따른 실리콘산질화막의 응력은 50 내지 150 MPa 수준을 가지는 것으로 측정되었다. Specifically, in the comparative example in which the silicon oxynitride film was deposited by applying 110 sccm of nitrous oxide (N 2 O) and the silicon oxynitride film was deposited by applying nitrogen siccoxide (NO) of 23 sccm, , And the stress of the silicon oxynitride film according to the comparative example was 200 to 300 MPa, while the stress of the silicon oxynitride film according to the example was measured to have the level of 50 to 150 MPa.
앞에서 설명한 실리콘산질화막은 반사방지막으로서 반도체 소자에 구현될 수 있다. 이를 반영하여 본 발명의 다른 관점에 따른 반도체 소자의 제조방법이 제공될 수 있다. The silicon oxynitride film described above can be embodied in a semiconductor device as an antireflection film. In view of this, a method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention can be provided.
본 발명의 다른 관점에 따른 반도체 소자의 제조방법은 기판 상에 기저 구조체를 형성하는 제 1 단계; 상기 기저 구조체 상에 상술한 증착방법에 의한 실리콘산질화막을 증착함으로써 반사방지막(ARC; Anti Reflective Coating)을 형성하는 제 2 단계; 및 상기 반사방지막 상에 포토레지스트막과 같은 감광막을 형성하는 제 3 단계;를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, including: a first step of forming a base structure on a substrate; A second step of forming an antireflective coating (ARC) by depositing a silicon oxynitride film on the base structure by the deposition method described above; And a third step of forming a photoresist film such as a photoresist film on the antireflection film.
제 2 단계는 플라즈마를 이용한 화학적 기상 증착법(PECVD)으로 실리콘산질화막(SiON)을 형성하되, 실리콘산질화막의 산소성분(O)의 소스로서 아산화질소(N2O)를 사용하지 않고 일산화질소(NO)를 사용한다. The second step is to form a silicon oxynitride film (SiON) by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and to form a silicon oxynitride film (SiON) without using nitrous oxide (N 2 O) NO) is used.
나아가, 상기 제 2 단계는 실리콘산질화막을 증착한 후에 플라즈마 상태인 일산화질소 및 불활성가스를 제공하여 기증착된 실리콘산질화막을 후처리하는 후처리단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 후처리에 의하면 기증착된 실리콘산질화막의 표면이 산화될 수 있다. 표면이 산화된 실리콘산질화막 상에 감광막 패턴이 형성되는 경우, 감광막의 패턴이 붕괴되지 않고 잘 유지될 수 있는 유리한 효과를 기대할 수 있다. Furthermore, the second step may further include a post-treatment step of post-treating the silicon oxynitride film deposited by supplying nitrogen monoxide and an inert gas in the plasma state after depositing the silicon oxynitride film. According to such a post-treatment, the surface of the silicon oxide nitride film deposited can be oxidized. When the photoresist pattern is formed on the silicon oxynitride film whose surface is oxidized, an advantageous effect that the pattern of the photoresist film can be maintained without collapsing can be expected.
후처리단계에서 제공되는 후처리가스로서 일산화질소(NO) 대신에 아산화질소(N2O)가 대체될 수도 있으며, 일산화질소(NO) 및 아산화질소(N2O)의 혼합가스로 대체될 수도 있다. As a post-treatment gas provided in the post-treatment step, nitrous oxide (N 2 O) may be substituted for nitrogen monoxide (NO) or may be replaced by a mixed gas of nitrogen monoxide (NO) and nitrous oxide (N 2 O) have.
구체적인 예를 들면, 기판 상에 실란 계열의 화합물, 암모니아, 일산화질소 및 불활성가스를 플라즈마 상태로 제공하여 실리콘산질화막 증착한 이후에, 상기 증착단계 이후에도 플라즈마를 형성하기 위한 RF 전력을 계속 인가한 상태에서 기판 상에 실란 계열의 화합물 및 암모니아의 제공을 중단함으로써 플라즈마 상태인 일산화질소 및 불활성가스를 제공하여 기증착된 실리콘산질화막을 후처리할 수 있다. Specifically, for example, a silicon oxynitride film is deposited on a substrate by providing a silane-based compound, ammonia, nitrogen monoxide and an inert gas in a plasma state. Thereafter, RF power for forming a plasma is continuously applied after the deposition step The silicon oxynitride film can be post-treated by providing nitrogen monoxide and an inert gas in the plasma state by stopping the supply of the silane-based compound and ammonia on the substrate.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (5)
실란 계열의 화합물을 포함하는 제 1 공정가스, 질소(N)를 함유하는 제 2 공정가스, 일산화질소(NO)인 제 3 공정가스를 공급하여, 플라즈마 상태에서 실리콘산질화막을 증착하는 단계;를 포함하되,
상기 제 1 공정가스에 대한 상기 제 3 공정가스의 유량비는 0.1 내지 1.0 인 것을 특징으로 하는, 실리콘산질화막의 증착방법.A method for forming a silicon oxynitride film by chemical vapor deposition (PECVD) using a plasma,
Supplying a first process gas containing a silane-based compound, a second process gas containing nitrogen (N), and a third process gas being nitrogen monoxide (NO) to deposit a silicon oxynitride film in a plasma state; Including,
Wherein the flow rate ratio of the third process gas to the first process gas is 0.1 to 1.0.
상기 제 1 공정가스에 대한 상기 제 3 공정가스의 유량비는 0.1 내지 0.15 인 것을 특징으로 하는, 실리콘산질화막의 증착방법.The method according to claim 1,
Wherein the flow rate ratio of the third process gas to the first process gas is 0.1 to 0.15.
상기 증착하는 단계; 이후에 플라즈마 상태인 일산화질소 및 불활성가스를 제공하여 기증착된 상기 실리콘산질화막을 후처리하는 후처리단계;를 더 포함하는, 실리콘산질화막의 증착방법.The method according to claim 1,
Depositing; And a post-treatment step of post-treating the deposited silicon oxynitride film by providing a plasma state of nitrogen monoxide and an inert gas thereafter.
상기 후처리단계는 상기 증착하는 단계 이후에도 플라즈마를 형성하기 위한 RF 전력을 계속 인가한 상태에서 상기 기판 상에 상기 제 1 공정가스 및 상기 제 2 공정가스의 제공을 중단함으로써 플라즈마 상태인 일산화질소 및 불활성가스를 제공하여 기증착된 상기 실리콘산질화막을 후처리하는 단계를 포함하는, 실리콘산질화막의 증착방법.The method of claim 3,
Wherein the post-treatment step includes stopping the supply of the first process gas and the second process gas onto the substrate while continuously applying the RF power for forming the plasma even after the depositing step, Treating the silicon oxynitride film vapor-deposited by providing a gas to the silicon oxynitride film.
상기 후처리단계에서 후처리하기 위한 가스로서 상기 기판 상에 아산화질소(N2O)를 더 제공하는, 실리콘산질화막의 증착방법.
The method of claim 3,
And further providing nitrous oxide (N 2 O) on the substrate as a gas for post-treatment in the post-treatment step.
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