KR20220088052A - Thin film deposition method and semiconductor device manufacturing method having the same - Google Patents

Thin film deposition method and semiconductor device manufacturing method having the same Download PDF

Info

Publication number
KR20220088052A
KR20220088052A KR1020200178692A KR20200178692A KR20220088052A KR 20220088052 A KR20220088052 A KR 20220088052A KR 1020200178692 A KR1020200178692 A KR 1020200178692A KR 20200178692 A KR20200178692 A KR 20200178692A KR 20220088052 A KR20220088052 A KR 20220088052A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
reaction gas
purge
gas
power
Prior art date
Application number
KR1020200178692A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
조가은
서경천
고병하
Original Assignee
주식회사 원익아이피에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 원익아이피에스 filed Critical 주식회사 원익아이피에스
Priority to KR1020200178692A priority Critical patent/KR20220088052A/en
Publication of KR20220088052A publication Critical patent/KR20220088052A/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/0337—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C23C16/4554—Plasma being used non-continuously in between ALD reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/022—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being a laminate, i.e. composed of sublayers, e.g. stacks of alternating high-k metal oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0332—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials

Landscapes

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

Abstract

본 발명은, 박막 형성방법, 그를 포함하는 반도체 소자 제조방법 및 그에 의하여 제조된 반도체 소자에 관한 것이다.
본 발명은, 기판(1)상에 형성된 하부막(2)에 박막(100)을 형성하는 박막 형성방법으로서, 하부막(2)에 제1박막(110)을 형성하기 위하여, 전구체가스를 공급하는 제1 전구체가스 공급단계(S11)와; 상기 전구체가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제1 전구체가스 퍼지단계(S12)와; RF전원을 인가하여 활성화된 반응가스를 공급함으로써 상기 제1박막(110)의 단위막을 형성하는 제1 반응가스 공급단계(S13)와; 상기 반응가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제1 반응가스 퍼지단계(S14)를 포함하며; 적어도 N회(N≥1)이상 수행되는 제1박막 형성단계(S10)와; 상기 제1박막 형성단계(S10) 이후, 상기 제1박막(110)에 제2박막(120)을 형성하기 위하여, 전구체가스를 공급하는 제2 전구체가스 공급단계(S21)와; 상기 전구체가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제2 전구체가스 퍼지단계(S22)와; RF전원을 인가하여 활성화된 반응가스를 공급함으로써 상기 제1박막(110)의 단위막을 형성하는 제2 반응가스 공급단계(S23)와; 상기 반응가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제2 반응가스 퍼지단계(S24)를 포함하며; 적어도 M회(M≥1)이상 수행되는 제2박막 형성단계(S24)를 포함하며; 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 상기 반응가스를 활성화시키기 위하여 공급되는 RF전원의 주파수는, 20MHz 내지 60MHz 사이의 VHF(Very High Frequency)이며, 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 상기 반응가스를 활성화시키기 위하여 공급되는 RF전원의 주파수는, 10MHz 내지 20MHz 사이의 HF(High Frequency)인 것을 특징으로 하는 박막 형성방법을 개시한다.The present invention relates to a method for forming a thin film, a method for manufacturing a semiconductor device including the same, and a semiconductor device manufactured by the method.
The present invention provides a thin film forming method for forming a thin film 100 on a lower film 2 formed on a substrate 1 , wherein a precursor gas is supplied to form the first thin film 110 on the lower film 2 . A first precursor gas supply step (S11) and; a first precursor gas purge step (S12) of supplying a purge gas to purge the precursor gas or by-products; a first reaction gas supply step (S13) of forming a unit film of the first thin film 110 by supplying an activated reaction gas by applying RF power; a first reaction gas purge step (S14) of supplying a purge gas to purge the reaction gas or by-products; a first thin film forming step (S10) performed at least N times (N≥1) or more; after the first thin film forming step (S10), a second precursor gas supply step (S21) of supplying a precursor gas to form a second thin film 120 on the first thin film 110; a second precursor gas purge step (S22) of supplying a purge gas to purge the precursor gas or by-products; a second reaction gas supply step (S23) of forming a unit film of the first thin film 110 by supplying an activated reaction gas by applying RF power; a second reaction gas purge step (S24) of supplying a purge gas to purge the reaction gas or by-products; a second thin film forming step (S24) performed at least M times (M≥1); The frequency of the RF power supplied to activate the reaction gas in the first reaction gas supply step (S13) is VHF (Very High Frequency) between 20 MHz and 60 MHz, and in the second reaction gas supply step (S23) The frequency of the RF power supplied to activate the reaction gas discloses a thin film forming method, characterized in that between 10 MHz and 20 MHz (High Frequency).

Description

박막 형성방법 및 그를 포함하는 반도체 소자 제조방법{Thin film deposition method and semiconductor device manufacturing method having the same}Thin film deposition method and semiconductor device manufacturing method having the same

본 발명은, 박막 형성방법 및 그를 포함하는 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a thin film and a method for manufacturing a semiconductor device comprising the same.

반도체, LCD기판, OLED기판 등의 소자는, 하나 이상의 증착공정 및 식각공정을 포함하는 반도체 공정에 의하여 제조된다.Devices such as semiconductors, LCD substrates, and OLED substrates are manufactured by semiconductor processes including one or more deposition processes and etching processes.

특히 반도체 소자는, 회로패턴 등의 형성을 위하여 기판 표면에 증착공정에 의하여 박막이 형성될 수 있으며, 이는 CVD, PVD, ALD 등 다양한 반도체 공정에 의하여 수행될 수 있다.In particular, in the semiconductor device, a thin film may be formed on the surface of a substrate by a deposition process to form a circuit pattern, and this may be performed by various semiconductor processes such as CVD, PVD, and ALD.

반도체 소자의 미세화 및 고집적화에 따라 반도체 제조공정에서 Design Rule이 급격하게 감소하며, 이에 기존 포토 리소그래피 공정에서의 해상 한계 내에서 미세패턴을 형성할 수 있는 DPT(Double Patterning Technology) 또는 QPT(Quadruple Patterning Technology)등의 패터닝 방식이 제안되고 있다. Due to the miniaturization and high integration of semiconductor devices, the design rules in the semiconductor manufacturing process are drastically reduced, and therefore DPT (Double Patterning Technology) or QPT (Quadruple Patterning Technology) that can form fine patterns within the resolution limit in the existing photolithography process ) and the like, a patterning method has been proposed.

다만, 상기 DPT 공정에서는 반응가스로 산소를 포함하는 가스를 사용하여 Spacer 역할을 하는 산화막을 하부막인 감광막(PR:Photo Resist)상에 증착하게 되는데, 이때 하부막에 포함된 Carbon과 산소가 반응하게 되어 하부막이 CO2의 형태로 손실되어 수율이 저하되며, 반도체 소자의 성능저하를 야기시키는 문제가 발생하였다.However, in the DPT process, the reaction gas containing oxygen By using gas, an oxide film acting as a spacer is deposited on the photoresist (PR) film, which is the lower film. At this time, the carbon contained in the lower film and oxygen react, and the lower film is lost in the form of CO 2 and the yield is reduced. is lowered, and there is a problem that causes deterioration of the performance of the semiconductor device.

이에 종래에는 산화막 증착단계의 초기에 산소를 포함하는 반응가스의 공급시 인가되는 RF전원의 파워를 감소시켜 하부막의 Damage를 줄이는 전처리 단계를 도입하였다. Accordingly, in the prior art, a pretreatment step was introduced to reduce damage to the lower layer by reducing the power of the RF power applied when the reactive gas containing oxygen is supplied at the initial stage of the oxide film deposition step.

그러나, 이 경우에도, 전처리 단계를 통하여 증착된 막질은 메인 증착단계를 통해 증착된 막질에 비하여 열화된 물성을 가지고 있으며, 이러한 물성은 전체적인 막질의 물성저하를 초래하였으며, 하부막의 Damage를 효과적으로 해소할 수 없는 문제점이 있었다. However, even in this case, the film quality deposited through the pre-treatment step has deteriorated properties compared to the film quality deposited through the main deposition step, and these properties caused deterioration of the overall film quality, effectively solving the damage of the underlying film. There was an impossible problem.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 실리콘산화막의 박막형성단계의 초기에 고주파 RF전원을 인가하는 박막 형성방법 및 그를 포함하는 반도체 소자 제조방법을 개시한다.In order to solve the above problems, the present invention discloses a method for forming a thin film by applying a high-frequency RF power to the initial stage of forming a thin film of a silicon oxide film, and a method for manufacturing a semiconductor device including the same.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 기판(1)상에 형성된 하부막(2)에 박막(100)을 형성하는 박막 형성방법으로서, 하부막(2)에 제1박막(110)을 형성하기 위하여, 전구체가스를 공급하는 제1 전구체가스 공급단계(S11)와; 상기 전구체가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제1 전구체가스 퍼지단계(S12)와; RF전원을 인가하여 활성화된 반응가스를 공급함으로써 상기 제1박막(110)의 단위막을 형성하는 제1 반응가스 공급단계(S13)와; 상기 반응가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제1 반응가스 퍼지단계(S14)를 포함하며; 적어도 N회(N≥1)이상 수행되는 제1박막 형성단계(S10)와; 상기 제1박막 형성단계(S10) 이후, 상기 제1박막(110)에 제2박막(120)을 형성하기 위하여, 전구체가스를 공급하는 제2 전구체가스 공급단계(S21)와; 상기 전구체가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제2 전구체가스 퍼지단계(S22)와; RF전원을 인가하여 활성화된 반응가스를 공급함으로써 상기 제2박막(120)의 단위막을 형성하는 제2 반응가스 공급단계(S23)와; 상기 반응가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제2 반응가스 퍼지단계(S24)를 포함하며; 적어도 M회(M≥1)이상 수행되는 제2박막 형성단계(S24)를 포함하며; 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 상기 반응가스를 활성화시키기 위하여 공급되는 RF전원의 주파수는, 20MHz 내지 60MHz 사이의 VHF(Very High Frequency)이며, 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 상기 반응가스를 활성화시키기 위하여 공급되는 RF전원의 주파수는, 10MHz 내지 20MHz 사이의 HF(High Frequency)인 것을 특징으로 하는 박막 형성방법을 개시한다.The present invention was created to solve the above problems, and the present invention is a thin film forming method for forming a thin film 100 on a lower film 2 formed on a substrate 1, the lower film 2 a first precursor gas supply step (S11) of supplying a precursor gas to form the first thin film 110; a first precursor gas purge step (S12) of supplying a purge gas to purge the precursor gas or by-products; a first reaction gas supply step (S13) of forming a unit film of the first thin film 110 by supplying an activated reaction gas by applying RF power; a first reaction gas purge step (S14) of supplying a purge gas to purge the reaction gas or by-products; a first thin film forming step (S10) performed at least N times (N≥1) or more; a second precursor gas supply step (S21) of supplying a precursor gas to form a second thin film 120 on the first thin film 110 after the first thin film forming step (S10); a second precursor gas purge step (S22) of supplying a purge gas to purge the precursor gas or by-products; a second reaction gas supply step (S23) of forming a unit film of the second thin film 120 by supplying an activated reaction gas by applying RF power; a second reaction gas purge step (S24) of supplying a purge gas to purge the reaction gas or by-products; a second thin film forming step (S24) performed at least M times (M≥1); The frequency of the RF power supplied to activate the reaction gas in the first reaction gas supply step (S13) is VHF (Very High Frequency) between 20 MHz and 60 MHz, and in the second reaction gas supply step (S23) The frequency of the RF power supplied to activate the reaction gas is a thin film forming method, characterized in that between 10 MHz and 20 MHz (High Frequency).

상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 공급되는 상기 반응가스의 공급량은, 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 상기 반응가스의 공급량보다 작을 수 있다.A supply amount of the reaction gas supplied in the first reaction gas supply step (S13) may be smaller than a supply amount of the reaction gas supplied in the second reaction gas supply step (S23).

상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 공급되는 RF전원의 파워는, 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 RF전원의 파워보다 작을 수 있다.The power of the RF power supplied in the first reaction gas supply step (S13) may be smaller than the power of the RF power supply in the second reaction gas supply step (S23).

상기 제1박막(110)은, 상기 박막(100)의 두께의 2% 내지 20% 사이의 두께로 형성될 수 있다.The first thin film 110 may be formed to a thickness of between 2% and 20% of the thickness of the thin film 100 .

상기 전구체가스는, 실리콘(Si) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The precursor gas may include at least one of silicon (Si) and titanium (Ti).

상기 반응가스는, O2, N2O 및 O3 중 어느 하나일 수 있다.The reaction gas may be any one of O 2 , N 2 O and O 3 .

상기 제1박막 형성단계(S10) 및 상기 제2박막 형성단계(S20) 중 적어도 어느 하나의 단계에서, 상기 반응가스는 연속적으로 공급될 수 있다.In at least one of the first thin film forming step (S10) and the second thin film forming step (S20), the reaction gas may be continuously supplied.

상기 제1박막 형성단계(S10) 및 상기 제2박막 형성단계(S20) 중 적어도 어느 하나의 단계에서 챔버 내부 압력은 일정하게 유지될 수 있다.In at least one of the first thin film forming step (S10) and the second thin film forming step (S20), the pressure inside the chamber may be constantly maintained.

상기 챔버 내부 압력은 1torr 내지 10torr 사이일 수 있다.The chamber internal pressure may be between 1 torr and 10 torr.

또한, 본 발명은, 기판(1)상에 하부막(2)을 형성하는 하부막 형성단계와; 상기 하부막(2)에 박막(100)을 형성하는 박막형성단계와; 상기 기판(1)에 형성된 박막(100)을 식각하는 식각단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법으로서, 상기 박막형성단계는 상술한 박막 형성방법에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법을 개시한다.In addition, the present invention, a lower film forming step of forming a lower film (2) on the substrate (1); a thin film forming step of forming a thin film 100 on the lower film 2; Disclosed is a semiconductor device manufacturing method comprising an etching step of etching the thin film 100 formed on the substrate 1, wherein the thin film forming step is performed by the above-described thin film forming method. .

본 발명은, 패터닝 공정에서 Spacer역할을 하는 박막의 형성방법을 감광막인 하부막의 손실을 최소화하기 위한 제1박막을 형성하는 제1박막 형성단계와 제2박막을 형성하는 제2박막 형성단계로 나누어 구성함으로써 하부막의 손실을 줄일 수 있는 이점이 있다.The present invention divides the method of forming a thin film serving as a spacer in the patterning process into a first thin film forming step of forming a first thin film to minimize loss of a lower film, which is a photosensitive film, and a second thin film forming step of forming a second thin film There is an advantage in that the loss of the lower layer can be reduced by the configuration.

또한, 본 발명은 제1 반응가스 공급단계에서 공급되는 RF전원의 주파수를 산화력이 낮은 20MHz 내지 60MHz 이상의 고주파(Very High Frequency)로 구성함으로써 산소가 deficient한 초기 산화막을 형성함으로써 하부막의 산화에 의한 손상을 효과적으로 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention forms an initial oxide film deficient in oxygen by configuring the frequency of the RF power supplied in the first reaction gas supply step to a very high frequency of 20 MHz to 60 MHz or higher with a low oxidizing power, thereby damaging the lower film due to oxidation. has the advantage of effectively reducing

또한, 본 발명은, 산소가 deficient한 초기 산화막을 형성함으로써 종래의 하부막을 보호하기 위해 전처리 단계에서 증착되는 산화막 대비 동일두께에서 PR Shrinkage가 개선되는 이점이 있다.In addition, the present invention has an advantage in that PR shrinkage is improved at the same thickness as compared to the oxide film deposited in the pretreatment step in order to protect the conventional lower film by forming an oxygen-deficient initial oxide film.

또한, 본 발명은, 제1 반응가스 공급단계에서 공급되는 반응가스를 제2 반응가스 공급단계에서 공급되는 반응가스보다 적게 공급함으로써 하부막의 산화에 의한 손상을 효과적으로 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of effectively reducing the damage caused by oxidation of the lower film by supplying less of the reaction gas supplied in the first reaction gas supply step than the reaction gas supplied in the second reaction gas supply step.

또한, 본 발명은, 제1 반응가스 공급단계에서 공급되는 RF전원의 파워를 제2 반응가스 공급단계에서 공급되는 RF전원의 파워보다 작게 구성함으로써 하부막의 산화에 의한 손상을 효과적으로 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of effectively reducing damage due to oxidation of the lower film by configuring the power of the RF power supplied in the first reaction gas supply step to be smaller than the power of the RF power supplied in the second reaction gas supply step. have.

도 1a은, 본 발명에 따른 박막 형성방법을 보여주는 순서도이다.
도 1b는, 본 발명에 따른 제1박막 형성단계를 자세하게 보여주는 순서도이다.
도 1c는, 본 발명에 따른 제2박막 형성단계를 자세하게 보여주는 순서도이다.
도 2a는, 본 발명에 따른 박막 형성방법의 수행을 위하여 공정수행시간 대비 전구체가스, 반응가스의 공급량 및 인가되는 RF전원의 파워의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 2b는, 도 2a에 따른 박막 형성방법의 변형 예로서, 공정수행시간 대비 전구체가스, 반응가스의 공급량 및 인가되는 RF전원의 파워의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 2c는, 도 2a에 따른 박막 형성방법의 다른 변형 예로서, 공정수행시간 대비 전구체가스, 반응가스의 공급량 및 인가되는 RF전원의 파워의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 2d는, 도 2a에 따른 박막 형성방법의 또 다른 변형 예로서, 공정수행시간 대비 전구체가스, 반응가스의 공급량 및 인가되는 RF전원의 파워의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 3은, 주파수 대역에 따른 기판의 산화 정도의 차이를 보여주는 그래프이다.
도 4는, 주파수 대역에 따른 박막의 PR Shrinkage 차이를 보여주는 그래프이다.
도 5는, 주파수 대역에 따른 박막의 WER(Wet Etching Rate) 및 D/R(Deposition Rate)을 보여주는 그래프이다.
도 6는, 본 발명에 따른 박막 형성방법에 의하여 박막을 형성한 상태를 보여주는 도면이다.1A is a flowchart showing a method for forming a thin film according to the present invention.
1B is a flowchart showing in detail the first thin film forming step according to the present invention.
1C is a flowchart showing in detail the second thin film forming step according to the present invention.
2A is a graph showing changes in the amount of supply of a precursor gas and a reactive gas and the power of RF power applied compared to the process execution time for performing the method for forming a thin film according to the present invention.
FIG. 2B is a graph showing changes in the amount of supply of a precursor gas, a reactive gas, and power of RF power applied compared to a process execution time as a modification of the method for forming a thin film according to FIG. 2A.
FIG. 2C is another modified example of the method for forming a thin film according to FIG. 2A, and is a graph showing changes in the amount of supply of a precursor gas and a reaction gas and the power of RF power applied compared to the process execution time.
FIG. 2D is another modified example of the method for forming a thin film according to FIG. 2A, and is a graph showing changes in the supply amount of a precursor gas and a reactive gas and the power of the RF power applied compared to the process execution time.
3 is a graph showing the difference in the degree of oxidation of the substrate according to the frequency band.
4 is a graph showing a difference in PR shrinkage of a thin film according to a frequency band.
5 is a graph showing a Wet Etching Rate (WER) and a Deposition Rate (D/R) of a thin film according to frequency bands.
6 is a view showing a state in which a thin film is formed by the thin film forming method according to the present invention.

이하 본 발명에 따른 박막 형성방법, 그를 포함하는 반도체 소자 제조방법 및 그에 의하여 제조된 반도체 소자에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method for forming a thin film according to the present invention, a method for manufacturing a semiconductor device including the same, and a semiconductor device manufactured by the method will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명은, 기판(1)상에 형성된 하부막(2)에 박막(100)을 형성하는 박막 형성방법으로서, 상기 박막 형성방법은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 하부막(2)에 제1박막(110)을 형성하기 위하여, 적어도 N회(N≥1)이상 수행되는 제1박막 형성단계(S10)와; 상기 제1박막 형성단계(S10) 이후, 상기 제1박막(110)에 제2박막(120)을 형성하기 위하여, 적어도 M회(M≥1)이상 수행되는 제2박막 형성단계(S24)를 포함하는 박막 형성방법을 개시한다.The present invention is a thin film forming method of forming a thin film 100 on a lower film 2 formed on a substrate 1, wherein the thin film forming method is formed on the lower film 2 as shown in FIG. 1A. a first thin film forming step (S10) performed at least N times (N≥1) or more to form one thin film 110; After the first thin film forming step (S10), in order to form the second thin film 120 on the first thin film 110, the second thin film forming step (S24) is performed at least M times (M≥1) or more. Disclosed is a method for forming a thin film comprising

여기서 상기 기판(1)은, 반도체 공정을 통하여 제조되는 LCD 기판, OLED 기판 등의 소자를 이루는 기판으로서, 하부막(2), 상기 제1박막(110) 및 상기 제2박막(120)이 형성될 수 있는 어떠한 기판이나 가능하다.Here, the substrate 1 is a substrate constituting elements such as an LCD substrate and an OLED substrate manufactured through a semiconductor process, and the lower film 2 , the first thin film 110 , and the second thin film 120 are formed. Any substrate that can be used is possible.

여기서 하부막(2)은, 상기 기판(1)에 형성되는 막으로써, 감광액(Photo Resist)이 도포됨으로써 형성될 수 있으며, 이때, 감광액(Photo resist)은, 탄소유기물질로 이루어진 고분자화합물 및 빛에 반응하는 광감응 물질 등을 포함할 수 있다.Here, the lower layer 2 is a layer formed on the substrate 1, and may be formed by applying a photoresist. In this case, the photoresist is a polymer compound made of a carbon organic material and light. It may include a photosensitive material that reacts to the .

한편, 상기 하부막(2)의 상부에는 도 6에 도시된 바와 같이, 패턴형성을 위하여 전구체가스 및 반응가스 간의 반응을 통해 Spacer, 하드 마스크 역할을 하는 박막(100)이 형성된다.Meanwhile, as shown in FIG. 6 , a thin film 100 serving as a spacer and a hard mask is formed on the upper portion of the lower layer 2 through a reaction between a precursor gas and a reactive gas to form a pattern.

여기서 박막(100)은, 상기 전구체가스 및 반응가스의 종류에 따라 달라지며, 예를 들어 실리콘 산화막(SiO2)일 수 있다. Here, the thin film 100 varies depending on the types of the precursor gas and the reaction gas, and may be, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ).

이때, 상기 박막(100)은, 제1박막 형성단계(S10)에 의하여 하부막(2)의 Damage를 최소화하기 위하여 형성되는 제1박막(110)과, 상기 제2박막 형성단계(S20)에 의하여 형성되는 제2박막(120)을 포함할 수 있다.At this time, the thin film 100 is formed in the first thin film 110 formed to minimize damage to the lower film 2 by the first thin film forming step S10 and the second thin film forming step S20. It may include a second thin film 120 formed by

여기서 상기 제1박막(110)은, 기판(1)상에 형성된 하부막(2)에 전구체가스와 플라즈마 상태에서 상기 전구체가스와 반응하는 반응가스를 공급하여 하부막(2)과 후술하는 제2박막(120) 사이에 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.Here, the first thin film 110 supplies a precursor gas and a reaction gas reacting with the precursor gas in a plasma state to the lower film 2 formed on the substrate 1 to form the lower film 2 and the second to be described later. As a configuration formed between the thin films 120, various configurations are possible.

이때, 상기 제1박막(110)의 두께는, 사용자의 필요에 의하여 다양한 두께로 형성될 수 있으나, 상기 박막(100)의 물성을 저하시키지 않으면서, 하부막(2)의 손실을 효과적으로 감소시키기 위하여 상기 제1박막(110)은, 상기 박막(100)의 두께의 2% 내지 20% 사이의 두께로 형성됨이 바람직하다.At this time, the thickness of the first thin film 110 may be formed in various thicknesses according to the needs of the user, but in order to effectively reduce the loss of the lower film 2 without degrading the physical properties of the thin film 100 . To this end, the first thin film 110 is preferably formed to a thickness between 2% and 20% of the thickness of the thin film 100 .

예를 들어, 상기 박막(100)이 200Å의 두께를 갖도록 설정될 경우, 상기 제1박막(110)은 4Å 내지 40Å 이내의 두께로 형성될 수 있다. For example, when the thin film 100 is set to have a thickness of 200 Å, the first thin film 110 may be formed to a thickness of 4 Å to 40 Å.

여기서 상기 제1박막(110)의 두께는, 상기 제1박막 형성단계(S10)의 적어도 N회(N≥1)이상의 수행하여 조절될 수 있음은 물론이다.Here, of course, the thickness of the first thin film 110 may be adjusted by performing at least N times (N≥1) of the first thin film forming step (S10).

상기 제2박막(120)은, 상기 제1박막(110)에 전구체가스와 플라즈마 상태에서 상기 전구체가스와 반응하는 반응가스를 공급하여 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The second thin film 120 is a configuration formed by supplying a precursor gas and a reactive gas reacting with the precursor gas in a plasma state to the first thin film 110 , and various configurations are possible.

이때, 상기 제2박막(120)은, 사용자의 필요에 의하여 다양한 두께로 형성될 수 있으며, 상기 제1박막(110)이 형성된 후 두께가 결정될 수 있다.In this case, the second thin film 120 may be formed in various thicknesses according to the needs of the user, and the thickness may be determined after the first thin film 110 is formed.

에를 들어, 상기 박막(100)이 200Å의 두께를 갖도록 설정된 경우, 상기 제1박막(110)의 두께에 따라 160Å 내지 196Å 사이의 두께로 형성될 수 있다.For example, when the thin film 100 is set to have a thickness of 200 Å, it may be formed to a thickness of 160 Å to 196 Å depending on the thickness of the first thin film 110 .

여기서 상기 제2박막(120)의 두께는 상기 제2박막 형성단계(S20)를 적어도 M회(M≥1) 이상의 수행하여 조절될 수 있음은 물론이다.Here, the thickness of the second thin film 120 can be adjusted by performing the second thin film forming step (S20) at least M times (M≥1) or more.

한편, 제1박막 형성단계(S10)는, 기판(1)상에 형성된 하부막(2)에 전구체가스와 플라즈마 상태에서 상기 전구체가스와 반응하는 반응가스를 공급하여 제1박막(110)을 형성하기 위하여 적어도 N회(N≥1)이상 수행되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.Meanwhile, in the first thin film forming step S10 , the first thin film 110 is formed by supplying a precursor gas and a reactive gas reacting with the precursor gas in a plasma state to the lower film 2 formed on the substrate 1 . As a configuration that is performed at least N times (N≥1) or more, various configurations are possible.

구체적으로, 상기 제1박막 형성단계(S10)는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 하부막(2)에 제1박막(110)을 형성하기 위하여, 전구체가스를 공급하는 제1 전구체가스 공급단계(S11)와; 상기 전구체가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제1 전구체가스 퍼지단계(S12)와; RF전원을 인가하여 활성화된 반응가스를 공급함으로써 상기 제1박막(110)의 단위막을 형성하는 제1 반응가스 공급단계(S13)와; 상기 반응가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제1 반응가스 퍼지단계(S14)를 포함하며, 적어도 N회(N≥1)이상 수행될 수 있다.Specifically, in the first thin film forming step ( S10 ), as shown in FIG. 1B , a first precursor gas supply step of supplying a precursor gas to form the first thin film 110 on the lower film 2 . (S11) and; a first precursor gas purge step (S12) of supplying a purge gas to purge the precursor gas or by-products; a first reaction gas supply step (S13) of forming a unit film of the first thin film 110 by supplying an activated reaction gas by applying RF power; A first reaction gas purge step (S14) of supplying a purge gas to purge the reaction gas or by-products is included, and may be performed at least N times (N≥1).

여기서 상기 제1 전구체가스 공급단계(S11)은, 챔버 내부에 전구체가스를 공급하는 단계로서, 다양한 구성이 가능하다.Here, the first precursor gas supply step ( S11 ) is a step of supplying the precursor gas into the chamber, and various configurations are possible.

상기 전구체가스는, 상기 하부막(2) 상에 흡착되는 전구체를 포함하는 구성으로서, 다양한 시간 및 공급량으로 공급될 수 있으며, 다양한 구성이 가능하다.The precursor gas is a component including a precursor adsorbed on the lower layer 2 , and may be supplied at various times and in a supply amount, and various configurations are possible.

이때, 전구체가스는, 다양한 가스가 사용될 수 있으며, 예를 들어 실리콘(Si) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스가 사용될 수 있다.In this case, various gases may be used as the precursor gas, and for example, a gas including at least one of silicon (Si) and titanium (Ti) may be used.

여기서 상기 제1 전구체가스 퍼지단계(S12)는, 상기 전구체가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 단계로서, 다양한 구성이 가능하다.Here, the first precursor gas purge step (S12) is a step of supplying a purge gas to purge the precursor gas or by-products, and various configurations are possible.

여기서, 상기 제1 반응가스 퍼지단계(S14)는, 상기 반응가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 단계로서, 다양한 구성이 가능하다.Here, the first reaction gas purge step (S14) is a step of supplying a purge gas to purge the reaction gas or by-products, and various configurations are possible.

상기 제1 전구체가스 퍼지단계(S12) 및 상기 제1 반응가스 퍼지단계(S14)에서의 상기 퍼지가스는, 상기 전구체가스 또는 부산물을 퍼지하는 구성으로서, 다양한 시간 및 공급량으로 공급될 수 있으며, 다양한 구성이 가능하다.The purge gas in the first precursor gas purge step (S12) and the first reaction gas purge step (S14) is a configuration for purging the precursor gas or by-products, and may be supplied at various times and in various amounts of supply. configuration is possible.

상기 퍼지가스는, 다양한 가스가 사용될 수 있으며, 예를 들어 아르곤(Ar)가스가 사용될 수 있다.As the purge gas, various gases may be used, for example, argon (Ar) gas may be used.

또한, 상기 퍼지가스는 다양한 방식으로 공급될 수 있다.In addition, the purge gas may be supplied in various ways.

일례로, 상기 퍼지가스는, 제1 전구체가스 퍼지단계(S12) 및 상기 제1 반응가스 퍼지단계(S14)뿐만 아니라, 상기 제1 전구체가스 공급단계(S11) 및 제1 반응가스 공급단계(S13) 중 적어도 어느 하나의 단계에서도 공급됨으로써 ON/OFF 방식으로 공급될 수 있다.For example, the purge gas may be used in the first precursor gas purge step S12 and the first reactive gas purge step S14, as well as the first precursor gas supply step S11 and the first reaction gas supply step S13. ) may be supplied in an ON/OFF manner by being supplied in at least any one step.

다른 예로서, 상기 퍼지가스는, 제1 전구체가스 공급단계(S11), 제1전구체가스 퍼지단계(S12), 제1 반응가스 공급단계(S13) 및 제1 반응가스 퍼지단계(S14)에서 연속적으로 공급될 수 있다. As another example, the purge gas is continuously supplied in the first precursor gas supply step (S11), the first precursor gas purge step (S12), the first reaction gas supply step (S13), and the first reaction gas purge step (S14). can be supplied as

한편, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)는, RF전원을 인가하여 활성화된 반응가스를 공급함으로써 상기 제1박막(110)의 단위막을 형성하는 단계로서, 다양한 구성이 가능하다.Meanwhile, the first reactive gas supply step ( S13 ) is a step of forming a unit film of the first thin film 110 by supplying an activated reactive gas by applying RF power, and various configurations are possible.

여기서 제1박막(110)의 단위막은, 상기 제1박막 형성단계(S10)의 1회 수행으로 형성되며, 상기 제1박막 형성단계(S10)의 N회 수행을 통하여 N회 증착됨으로써 상기 제1박막(110)을 구성할 수 있다.Here, the unit film of the first thin film 110 is formed by performing the first thin film forming step S10 once, and is deposited N times through N performing the first thin film forming step S10, so that the first The thin film 110 may be configured.

여기서 상기 반응가스는, 플라즈마 상태에서 상기 전구체가스와 반응하는 가스로서, 산소를 포함하는 다양한 가스가 사용될 수 있으며, 예를 들어 O2, N2O 및 O3 중 어느 하나일 수 있다. Here, the reaction gas is a gas that reacts with the precursor gas in a plasma state, and various gases including oxygen may be used, for example, any one of O 2 , N 2 O and O 3 .

상기 반응가스는, 다양한 방식으로 공급될 수 있다.The reaction gas may be supplied in various ways.

일례로, 상기 반응가스는, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13) 뿐만 아니라, 상기 제1 전구체가스 공급단계(S11), 제1 전구체가스 퍼지단계(S12) 및 제1 반응가스 퍼지단계(S14) 중 적어도 어느 하나의 단계에서도 공급됨으로써 ON/OFF 방식으로 공급될 수 있다.For example, the reaction gas may be used in the first reaction gas supply step (S13), as well as the first precursor gas supply step (S11), the first precursor gas purge step (S12), and the first reaction gas purge step (S14). ) may be supplied in an ON/OFF manner by being supplied in at least any one step.

다른 예로서, 상기 반응가스는, 제1 전구체가스 공급단계(S11), 제1전구체가스 퍼지단계(S12), 제1 반응가스 공급단계(S13) 및 제1 반응가스 퍼지단계(S14)에서 연속적으로 공급될 수 있다.As another example, the reaction gas is continuously supplied in the first precursor gas supply step (S11), the first precursor gas purge step (S12), the first reaction gas supply step (S13), and the first reaction gas purge step (S14). can be supplied as

더욱이, 상기 반응가스는 다양한 공급량으로 공급될 수 있으며, 이때 상기 제1박막 형성단계(S10)에서 공급되는 반응가스의 공급량은 제한되지 않으나, 하부막(2)의 산화로 인한 손실을 방지하기 위하여, 도 2b 및 도 2d에 도시된 바와 같이 후술하는 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 상기 반응가스의 공급량보다 작게 공급됨이 바람직하다.Moreover, the reaction gas may be supplied in various supply amounts, and in this case, the supply amount of the reaction gas supplied in the first thin film forming step ( S10 ) is not limited, but in order to prevent loss due to oxidation of the lower film 2 . , as shown in FIGS. 2B and 2D , it is preferable that the supply amount is smaller than the supply amount of the reaction gas supplied in the second reaction gas supply step (S23) to be described later.

한편, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서는, 상기 반응가스를 활성화시키기 위하여 공정챔버 내 상부전극(예를 들어, 샤워헤드) 및 하부전극(예를 들어, 스테이지 히터) 중 적어도 어느 하나에 RF전원을 구성함으로써 상기 반응가스 공급시 챔버내부에 RF전력을 인가할 수 있다. Meanwhile, in the first reaction gas supply step (S13), at least one of an upper electrode (eg, a showerhead) and a lower electrode (eg, a stage heater) in the process chamber to activate the reaction gas. By configuring the RF power source, RF power can be applied to the inside of the chamber when the reaction gas is supplied.

여기서, 상기 RF전원은 다양한 시간으로 RF전력을 공급할 수 있으며, 예를 들어, 상기 RF전력의 공급시간은 1 micro sec 내지 10 sec 사이의 시간으로 설정될 수 있다.Here, the RF power supply may supply RF power at various times, for example, the supply time of the RF power may be set to a time between 1 micro sec and 10 sec.

또한, 상기 RF전력의 파워는 다양하게 공급될 수 있으며, 예를 들어 100W 내지 650W 사이의 값으로 공급될 수 있다. In addition, the power of the RF power may be supplied in various ways, for example, may be supplied in a value between 100W to 650W.

이때, 상기 RF전원의 파워는, 상기 하부막(2) 손실을 최소화하기 위하여, 도 2c 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 후술하는 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 RF전원의 파워보다 작게 공급됨이 바람직하다. At this time, the power of the RF power is the power of the RF power supplied in the second reaction gas supply step (S23) to be described later as shown in FIGS. 2c to 2d in order to minimize the loss of the lower film 2 . A smaller supply is preferred.

예를 들어, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 공급되는 RF전력은 200W로, 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 RF전력은 340W로 공급될 수 있다.For example, the RF power supplied in the first reactive gas supply step S13 may be 200W, and the RF power supplied in the second reactive gas supply step S23 may be supplied as 340W.

한편, 여기서 상기 RF전원은, 다양한 주파수 대역의 RF전력을 인가할 수 있으며, 상기 주파수는 20MHz 내지 60MHz 대역의 VHF(Very High Frequency), 10MHz 내지 20MHz 대역의 HF(High Frequency), 300KHz 내지 400KHz 대역의 LF(Low Frequency)로 나뉠 수 있다.Meanwhile, the RF power source may apply RF power of various frequency bands, and the frequencies are VHF (Very High Frequency) of 20 MHz to 60 MHz band, HF (High Frequency) of 10 MHz to 20 MHz band, and 300 KHz to 400 KHz band. It can be divided by LF (Low Frequency) of

다만, 종래에는 하부막(2)에 박막(100)을 형성하는 초기단계에서 반응가스를 활성화시키기 위하여 10MHz 내지 20MHz 대역의 HF 주파수를 가지는 RF전력을 인가하였는데, 산화력이 큰 HF의 특성으로 인하여 하부막(2)의 산화로 인한 손상이 발생하는 문제점이 있었다.However, in the prior art, RF power having an HF frequency in the range of 10 MHz to 20 MHz was applied to activate the reaction gas in the initial stage of forming the thin film 100 on the lower film 2 . There was a problem in that the film 2 was damaged due to oxidation.

이에 본 발명은, 상기 제1반응가스 공급단계(S13)에서 상기 반응가스를 활성화시키기 위하여 공급되는 RF전원의 주파수를 산화력이 작은 20MHz 내지 60MHz 사이의 VHF(Very High Frequency)로 구성함으로써 상기와 같은 문제점을 해결하였다.Accordingly, in the present invention, the frequency of the RF power supplied to activate the reaction gas in the first reaction gas supply step (S13) is configured as VHF (Very High Frequency) between 20 MHz and 60 MHz with a small oxidizing power. The problem was solved.

상기 제1반응가스 공급단계(S13)에서 인가되는 RF전원의 주파수를 VHF 대역으로 구성함으로써 발생하는 효과는 도 3 및 도 4에 도시된 실험을 통하여 정량적으로 확인되었다.The effect generated by configuring the frequency of the RF power applied in the first reaction gas supply step (S13) in the VHF band was quantitatively confirmed through the experiments shown in FIGS. 3 and 4 .

구체적으로, 도 3은, RF전력의 주파수 대역이 하부막(2) 산화에 미치는 영향을 보여주는 그래프로서, 기판(1)에 플라즈마로 활성화된 O2가스를 공급했을 때, HF의 경우, 기판(1)에 평균 22.97Å의 산화층이 형성되는 반면, VHF의 경우 평균 5.92Å의 산화층이 형성되어, VHF로 활성화된 O2가스는 HF로 활성화된 O2가스보다 약 25% 낮은 산화력을 가지는 것을 확인할 수 있었다.Specifically, FIG. 3 is a graph showing the effect of the frequency band of RF power on the oxidation of the lower film 2, and when O 2 gas activated as plasma is supplied to the substrate 1, in the case of HF, the substrate ( In 1), an oxide layer of 22.97 Å on average is formed, whereas in the case of VHF, an oxidation layer of on average 5.92 Å is formed. could

또한, 도 4는, 제1 반응가스 공급단계(S13) 및 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 각각 인가되는 RF전력의 주파수 대역에 따른 PR Shrinkage의 차이를 보여주는 그래프로서, 상기 제1실시예는, 상기 제1반응가스 공급단계(S13) 및 상기 제2반응가스 공급단계(S23)에 각각 HF 대역의 RF전력을 인가한 경우이며, 제2실시예는, 상기 제1반응가스 공급단계(S13)는, VHF 대역의 RF전력을, 상기 제2반응가스 공급단계(S23)은 HF 대역의 RF전력을 인가한 경우이며, 제3실시예는, 상기 제1반응가스 공급단계(S13) 및 상기 제2반응가스 공급단계(S23)에 각각 VHF 대역의 RF전력을 인가한 경우이다.In addition, FIG. 4 is a graph showing the difference in PR Shrinkage according to the frequency band of the RF power respectively applied in the first reaction gas supply step ( S13 ) and the second reaction gas supply step ( S23 ), wherein the first embodiment is a case in which RF power of the HF band is applied to the first reactive gas supply step (S13) and the second reactive gas supply step (S23), respectively, and in the second embodiment, the first reactive gas supply step ( S13) is a case in which RF power of the VHF band is applied, and the second reaction gas supply step (S23) is a case where RF power of the HF band is applied, and the third embodiment includes the first reaction gas supply step (S13) and This is a case in which RF power of the VHF band is applied to the second reaction gas supply step (S23).

여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1박막(110)을 10Å, 20Å, 30Å으로 형성하였을 때, 제1실시예(HF-HF)의 경우, 즉 하부막(2)의 손실정도(PR Shrinkage)가 각각 32Å, 16Å, 11Å로 형성된 반면, 제2실시예(VHF-HF)의 경우, 각각 21Å, 12Å, 7Å로 제1실시예(HF-HF)보다 낮게 형성되어 있었다.Here, as shown in FIG. 4 , when the first thin film 110 is formed to be 10 Å, 20 Å, or 30 Å, in the case of the first embodiment (HF-HF), that is, the degree of loss (PR) of the lower film 2 Shrinkage) was formed to be 32 Å, 16 Å, and 11 Å, respectively, whereas, in the case of the second embodiment (VHF-HF), it was formed to be 21 Å, 12 Å, and 7 Å, respectively, lower than that of the first embodiment (HF-HF).

즉, 동일 조건에서 상기 제1반응가스 공급단계(S13)에서 반응가스를 활성화시키기 위하여 공급되는 RF전원의 주파수를 VHF 대역으로 구성하는 경우, PR Shrinkage가 약 25% 이상 개선됨을 확인할 수 있었다.That is, when the frequency of the RF power supplied to activate the reaction gas in the first reaction gas supply step (S13) under the same conditions is configured in the VHF band, it can be confirmed that the PR shrinkage is improved by about 25% or more.

한편, 하부막(2)에 포함된 탄소(C)와 반응가스의 산소(O)가 반응하여 하부막(2)이 CO2 가스로 손실되는 문제를 효과적으로 해결하기 위하여, RF전원의 파워, 반응가스의 공급량, 주파수 대역(VHF,HF)의 변화를 조합한 실시 예를 설명한다.On the other hand, in order to effectively solve the problem that carbon (C) contained in the lower film (2) and oxygen (O) of the reaction gas react and the lower film (2) is lost to CO 2 gas, the power of the RF power, the reaction An embodiment in which a gas supply amount and a change in frequency bands (VHF, HF) are combined will be described.

일례로, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)는, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 제1박막 형성단계(S10)에서 반응가스를 활성화시키기 위하여 공급되는 RF전력을 VHF로 구성할 수 있다.For example, in the first reaction gas supply step S13 , as shown in FIG. 2A , the RF power supplied to activate the reaction gas in the first thin film forming step S10 may be configured as VHF.

다른 예로, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제1반응가스 공급단계(S13)에서 반응가스를 활성화시키기 위하여 공급되는 RF전력을 VHF로 구성함과 동시에, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 공급되는 반응가스의 공급량을 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 반응가스의 공급량보다 작게 설정할 수 있다.As another example, in the first reaction gas supply step (S13), as shown in FIG. 2B, the RF power supplied to activate the reaction gas in the first reaction gas supply step (S13) is configured as VHF and At the same time, the supply amount of the reaction gas supplied in the first reaction gas supply step (S13) may be set to be smaller than the supply amount of the reaction gas supplied in the second reaction gas supply step (S23).

또 다른 예로, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)는, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 반응가스를 활성화시키기 위하여 공급되는 RF전력을 VHF로 구성하며, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 공급하는 RF전원의 파워를 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 RF전원의 파워보다 작게 설정할 수 있다.As another example, in the first reaction gas supply step (S13), as shown in FIG. 2c, the RF power supplied to activate the reaction gas in the first reaction gas supply step (S13) is VHF, and , it is possible to set the power of the RF power supplied in the first reactive gas supply step (S13) to be smaller than the power of the RF power supplied in the second reaction gas supply step (S23).

또 다른 예로, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)는, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 반응가스를 활성화시키기 위하여 공급되는 RF전력을 VHF로 구성하며, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 공급되는 반응가스의 공급량을 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 반응가스의 공급량보다 작게 설정함과 동시에, 상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 공급하는 RF전원의 파워를 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 RF전원의 파워보다 작게 설정할 수 있다.As another example, in the first reaction gas supply step (S13), as shown in FIG. 2D, the RF power supplied to activate the reaction gas in the first reaction gas supply step (S13) is VHF, and , while setting the supply amount of the reaction gas supplied in the first reaction gas supply step (S13) to be smaller than the supply amount of the reaction gas supplied in the second reaction gas supply step (S23), the first reaction gas supply step ( The power of the RF power supplied in S13) may be set to be smaller than the power of the RF power supplied in the second reaction gas supply step (S23).

한편, 제2박막 형성단계(S20)는, 상기 제1박막(110)에 상기 전구체가스와 플라즈마 상태에서 상기 전구체가스와 반응하는 상기 반응가스를 공급하여 제2박막(120)을 형성하기 위하여 적어도 M회(M≥1) 이상 수행되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.On the other hand, in the second thin film forming step (S20), at least to form the second thin film 120 by supplying the first thin film 110 with the precursor gas and the reaction gas reacting with the precursor gas in a plasma state. As a configuration performed M times (M≥1) or more, various configurations are possible.

구체적으로, 상기 제2박막 형성단계(S20)는, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 제1박막(110)에 제2박막(120)을 형성하기 위하여, 전구체가스를 공급하는 제2 전구체가스 공급단계(S21)와; 상기 전구체가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제2 전구체가스 퍼지단계(S22)와; RF전원을 인가하여 활성화된 반응가스를 공급함으로써 상기 제2박막(120)의 단위막을 형성하는 제2 반응가스 공급단계(S23) 제2 반응가스 공급단계(S23)와; 상기 반응가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제2 반응가스 퍼지단계(S24)를 포함할 수 있다.Specifically, in the second thin film forming step S20 , as shown in FIG. 1C , a second precursor gas is supplied to form the second thin film 120 on the first thin film 110 . supply step (S21) and; a second precursor gas purge step (S22) of supplying a purge gas to purge the precursor gas or by-products; a second reaction gas supply step (S23) of forming a unit film of the second thin film 120 by supplying an activated reaction gas by applying RF power (S23); a second reaction gas supply step (S23); A second reaction gas purge step (S24) of supplying a purge gas to purge the reaction gas or by-products may be included.

여기서 상기 제2 전구체가스 공급단계(S21)는, 챔버 내부에 전구체가스를 공급하는 단계로서, 다양한 구성이 가능하다.Here, the second precursor gas supply step ( S21 ) is a step of supplying the precursor gas into the chamber, and various configurations are possible.

상기 전구체가스는, 상기 제1박막(110)상에 흡착되는 전구체를 포함하는 구성으로서, 다양한 시간 및 공급량으로 공급될 수 있으며, 다양한 구성이 가능하다.The precursor gas, which includes a precursor adsorbed on the first thin film 110 , may be supplied at various times and in various amounts, and various configurations are possible.

이때, 전구체가스는, 다양한 가스가 사용될 수 있으며, 예를 들어 실리콘(Si) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스가 사용될 수 있다.In this case, various gases may be used as the precursor gas, and for example, a gas including at least one of silicon (Si) and titanium (Ti) may be used.

여기서 상기 제2 전구체가스 퍼지단계(S22)는, 상기 전구체가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 단계로서, 다양한 구성이 가능하다.Here, the second precursor gas purge step (S22) is a step of supplying a purge gas to purge the precursor gas or by-products, and various configurations are possible.

또한, 상기 제2 반응가스 퍼지단계(S24)는, 상기 반응가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 단계로서, 다양한 구성이 가능하다.In addition, the second reaction gas purging step ( S24 ) is a step of supplying a purge gas to purge the reaction gas or by-products, and various configurations are possible.

상기 제2 전구체가스 퍼지단계(S22) 및 상기 제2 반응가스 퍼지단계(S24)에서의 상기 퍼지가스는, 상기 전구체가스 또는 부산물을 퍼지하는 구성으로서, 다양한 시간 및 공급량으로 공급될 수 있으며, 다양한 구성이 가능하다.The purge gas in the second precursor gas purge step (S22) and the second reaction gas purge step (S24) is a configuration for purging the precursor gas or by-products, and may be supplied at various times and in various amounts of supply. configuration is possible.

상기 퍼지가스는, 다양한 가스가 사용될 수 있으며, 예를 들어 아르곤(Ar)가스가 사용될 수 있다.As the purge gas, various gases may be used, for example, argon (Ar) gas may be used.

또한, 상기 퍼지가스는 다양한 방식으로 공급될 수 있다.In addition, the purge gas may be supplied in various ways.

일례로, 상기 퍼지가스는, 상기 제2 전구체가스 퍼지단계(S22) 및 상기 제2 반응가스 퍼지단계(S24)뿐만 아니라, 상기 제2 전구체가스 공급단계(S21) 및 제2 반응가스 공급단계(S23) 중 적어도 어느 하나의 단계에서도 공급됨으로써 ON/OFF 방식으로 공급될 수 있다.For example, the purge gas may be used in the second precursor gas purge step (S22) and the second reactive gas purge step (S24), as well as the second precursor gas supply step (S21) and the second reaction gas supply step ( By being supplied in at least one step of S23), it may be supplied in an ON/OFF manner.

다른 예로서, 상기 퍼지가스는, 제2 전구체가스 공급단계(S21), 제2전구체가스 퍼지단계(S22), 제2 반응가스 공급단계(S23) 및 제2 반응가스 퍼지단계(S24)에서 연속적으로 공급될 수도 있다. As another example, the purge gas is continuously supplied in the second precursor gas supply step (S21), the second precursor gas purge step (S22), the second reaction gas supply step (S23), and the second reaction gas purge step (S24). may be supplied as

한편, 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)는, RF전원을 인가하여 활성화된 반응가스를 공급함으로써 상기 제2박막(120)의 단위막을 형성하는 단계로서, 다양한 구성이 가능하다.Meanwhile, the second reactive gas supply step ( S23 ) is a step of forming a unit film of the second thin film 120 by supplying an activated reactive gas by applying RF power, and various configurations are possible.

여기서 제2박막(120)의 단위막은, 상기 제2박막 형성단계(S20)의 1회 수행으로 형성되며, 상기 제2박막 형성단계(S20)의 M회 수행을 통하여, M회 증착됨으로써 상기 제2박막(120)을 구성할 수 있다.Here, the unit film of the second thin film 120 is formed by performing the second thin film forming step (S20) once, and by performing M times of the second thin film forming step (S20), the second thin film forming step (S20) is deposited M times. Two thin films 120 may be configured.

여기서 상기 반응가스는, 플라즈마 상태에서 상기 전구체가스와 반응하는 가스로서, 산소를 포함하는 다양한 가스가 사용될 수 있으며, 예를 들어 O2, N2O 및 O3 중 어느 하나일 수 있다. Here, the reaction gas is a gas that reacts with the precursor gas in a plasma state, and various gases including oxygen may be used, for example, any one of O 2 , N 2 O and O 3 .

상기 반응가스는, 다양한 방식으로 공급될 수 있다.The reaction gas may be supplied in various ways.

일례로, 상기 반응가스는, 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급됨과 동시에, 상기 제2 전구체가스 공급단계(S21), 제2 전구체가스 퍼지단계(S22) 및 제2 반응가스 퍼지단계(S24) 중 적어도 어느 하나의 단계에서 공급됨으로써 ON/OFF 방식으로 공급될 수 있다.For example, the reaction gas is supplied in the second reaction gas supply step (S23), and at the same time, the second precursor gas supply step (S21), the second precursor gas purge step (S22), and the second reaction gas purge step By being supplied in at least one step of (S24), it may be supplied in an ON/OFF manner.

다른 예로서, 상기 반응가스는, 제2 전구체가스 공급단계(S21), 제2전구체가스 퍼지단계(S22), 제2 반응가스 공급단계(S23) 및 제2 반응가스 퍼지단계(S24)에서 연속적으로 공급될 수 있다.As another example, the reaction gas is continuously supplied in the second precursor gas supply step (S21), the second precursor gas purge step (S22), the second reaction gas supply step (S23), and the second reaction gas purge step (S24). can be supplied as

한편, 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서는, 상기 반응가스를 활성화시키기 위하여 공정챔버 내 상부전극(예를 들어, 샤워헤드) 및 하부전극(예를 들어, 스테이지 히터) 중 적어도 어느 하나에 RF전원을 구성함으로써 상기 반응가스 공급시 챔버내부에 RF전력을 인가할 수 있다. Meanwhile, in the second reaction gas supply step (S23), at least one of an upper electrode (eg, a showerhead) and a lower electrode (eg, a stage heater) in the process chamber to activate the reaction gas. By configuring the RF power source, RF power can be applied to the inside of the chamber when the reaction gas is supplied.

여기서, 상기 RF전원은 다양한 시간으로 RF전력을 공급할 수 있으며, 예를 들어, 상기 RF전력의 공급시간은 1 micro sec 내지 10 sec 사이의 시간으로 설정될 수 있다.Here, the RF power supply may supply RF power at various times, for example, the supply time of the RF power may be set to a time between 1 micro sec and 10 sec.

또한, 상기 RF전원의 파워는 다양하게 공급될 수 있으며, 예를 들어 100W 내지 650W 사이의 값으로 공급될 수 있다. In addition, the power of the RF power source may be supplied in various ways, for example, may be supplied as a value between 100W to 650W.

한편, 상기 RF전원은, 다양한 주파수 대역의 RF전력을 인가할 수 있으며, 상기 주파수는 20MHz 내지 60MHz 대역의 VHF(Very High Frequency), 10MHz 내지 20MHz 대역의 HF(High Frequency), 300KHz 내지 400KHz 대역의 LF(Low Frequency)로 나뉠 수 있다.Meanwhile, the RF power source may apply RF power of various frequency bands, and the frequencies are VHF (Very High Frequency) of 20 MHz to 60 MHz band, HF (High Frequency) of 10 MHz to 20 MHz band, and 300 KHz to 400 KHz band. It can be divided into LF (Low Frequency).

다만, 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 인가되는 RF전력의 주파수 대역에 따라 박막(100)의 WER(Wet Etching Rate), D/R(Dep. Rate) 등이 달라지므로, 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 RF전력의 주파수는 이를 고려하여 선택됨이 바람직하다.However, since the WER (Wet Etching Rate) and D/R (Dep. Rate) of the thin film 100 vary according to the frequency band of the RF power applied in the second reaction gas supply step ( S23 ), the second The frequency of the RF power supplied in the reaction gas supply step (S23) is preferably selected in consideration of this.

도 5는, 인가되는 RF전력의 주파수(VHF 및 HF)에 따른 WER(Wet Etching Rate), D/R(Deposition Rate) 차이를 보여주는 그래프로서, 도 5에서 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 RF전력의 주파수 대역이 HF의 경우, WER이 119Å/Cycle이고, D/R이 1.47Å/min인 반면, RF전력의 주파수 대역이 VHF의 경우, WER이 218Å/Cycle이고, D/R이 1.18Å/min로 확인되었다. 5 is a graph showing a difference between a wet etching rate (WER) and a deposition rate (D/R) according to the frequency (VHF and HF) of the RF power applied, in the second reaction gas supply step (S23) in FIG. When the frequency band of RF power supplied is HF, WER is 119 Å/Cycle and D/R is 1.47 Å/min, whereas when the frequency band of RF power is VHF, WER is 218 Å/Cycle, D/R This was found to be 1.18 Å/min.

즉, VHF 대역의 주파수로 형성된 박막(100)은, HF 대역의 주파수로 형성된 박막(100)보다 WER은 높은 반면, D/R은 낮게 형성되므로, 적절한 Etch rate 및 WER을 가지는 물성의 박막(100)을 형성하기 위해서, 제1 반응가스 공급단계(S13)와 제2 반응가스 공급단계(S23)의 주파수 대역을 VHF 및 HF로 혼용하여 실시함이 바람직하다.That is, since the thin film 100 formed with the frequency of the VHF band has a higher WER than the thin film 100 formed with the frequency of the HF band, while the D/R is formed lower, the thin film 100 having proper etching rate and WER properties. ), the frequency band of the first reactive gas supply step (S13) and the second reactive gas supply step (S23) is preferably performed by mixing VHF and HF.

정리하면, 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 공급되는 RF전원의 주파수는 하부막의 손실을 최소화하기 위하여 20MHz 내지 60MHz 사이의 VHF(Very High Frequency)로 구성하며, 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 RF전원의 주파수는, 상기 박막(100)의 적절한 물성을 확보하기 위하여, 10MHz 내지 20MHz 사이의 HF(High Frequency)로 구성함이 바람직하다.In summary, the frequency of the RF power supplied in the first reactive gas supply step (S13) consists of a VHF (Very High Frequency) between 20 MHz and 60 MHz in order to minimize the loss of the lower film, and the second reactive gas supply step ( The frequency of the RF power supplied in S23) is preferably configured as HF (High Frequency) between 10 MHz and 20 MHz in order to secure appropriate properties of the thin film 100 .

한편, 상술한 제1박막 형성단계(S10) 및 상기 제2박막 형성단계(S20)는 챔버, 챔버 내부에 가스를 공급하는 샤워헤드 및 챔버내부에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지대 등을 포함하는 다양한 기판처리장치에서 수행될 수 있다.On the other hand, the above-described first thin film forming step (S10) and the second thin film forming step (S20) include a chamber, a showerhead for supplying gas to the inside of the chamber, and a substrate support installed inside the chamber to support the substrate. It may be performed in various substrate processing apparatuses.

여기서 챔버는 공정이 수행되는 처리공간을 형성하는 구성으로서, 다양하게 구성될 수 있다.Here, the chamber is a configuration that forms a processing space in which a process is performed, and may be configured in various ways.

예를 들어, 상기 챔버의 내부압력은 다양하게 설정될 수 있으며, 예를 들어 제1박막 형성단계(S10) 및 상기 제2박막 형성단계(S20) 중 적어도 어느 하나의 단계에서 일정하게 유지될 수 있다.For example, the internal pressure of the chamber can be set in various ways, for example, it can be kept constant in at least one of the first thin film forming step (S10) and the second thin film forming step (S20). have.

이때, 상기 챔버 내부 압력은 1 torr 내지 10 torr 사이에서 형성될 수 있다.In this case, the pressure inside the chamber may be formed between 1 torr and 10 torr.

또한, 상기 챔버는 다양한 개수로 구성될 수 있으며, 예를 들어 하나로 구성되어 상기 제1박막 형성단계(S10) 및 상기 제2박막 형성단계(S20)가 하나의 챔버에서 연속적으로 수행되도록 하거나, 2이상으로 구성되어 상기 제1박막 형성단계(S10) 및 상기 제2박막 형성단계(S20)가 불연속적으로 수행되도록 할 수 있다.In addition, the chamber may be configured in various numbers, for example, configured as one so that the first thin film forming step (S10) and the second thin film forming step (S20) are successively performed in one chamber, or 2 It can be configured as described above so that the first thin film forming step (S10) and the second thin film forming step (S20) are discontinuously performed.

일례로, 상기 제1박막 형성단계(S10) 및 상기 제2박막 형성단계(S20)는, 하나의 동일한 챔버에서 연속적으로 수행되는 경우, 공정시간 등을 절감함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.For example, when the first thin film forming step ( S10 ) and the second thin film forming step ( S20 ) are continuously performed in one and the same chamber, productivity can be improved by reducing process time and the like.

다른 예로서, 상기 제1박막 형성단계(S10)와 상기 제2박막 형성단계(S20)가 서로 다른 챔버에서 수행되는 경우, 상기 제1박막 형성단계(S10)는 제1챔버에서 수행되며; 상기 제2박막 형성단계(S20)는 상기 제1챔버와 분리된 제2챔버에서 수행될 수 있다.As another example, when the first thin film forming step ( S10 ) and the second thin film forming step ( S20 ) are performed in different chambers, the first thin film forming step ( S10 ) is performed in a first chamber; The second thin film forming step ( S20 ) may be performed in a second chamber separated from the first chamber.

여기서 제1챔버는 제1박막 형성단계(S10)가 수행되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.Here, the first chamber is a configuration in which the first thin film forming step (S10) is performed, and various configurations are possible.

예를 들어, 상기 제1챔버는, 제1반응가스 공급단계(S13)에서 반응가스를 활성화시키기 위하여 고주파(VHF)전력을 공급하는 RF전원이 샤워헤드 및 기판지지대 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다.For example, in the first chamber, the RF power supply for supplying high frequency (VHF) power to activate the reaction gas in the first reaction gas supply step ( S13 ) may be installed in at least one of a showerhead and a substrate supporter. have.

여기서 상기 제2챔버는, 제2박막 형성단계(S20)가 수행되며, 상기 제1챔버와 분리된 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.Here, the second chamber is configured to be separated from the first chamber in which the second thin film forming step (S20) is performed, and various configurations are possible.

예를 들어, 상기 제2챔버는 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 반응가스를 활성화시키기 위하여 고주파(VHF)전력보다 낮은 주파수의 HF전력을 공급하는 HF전원이 샤워헤드 및 기판지지대 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다. For example, in the second chamber, HF power supplying HF power of a lower frequency than high frequency (VHF) power in order to activate the reaction gas in the second reaction gas supply step ( S23 ) is supplied to at least one of a showerhead and a substrate supporter. can be installed in one.

즉, 상기 제1박막 형성단계(S10) 및 상기 제2박막 형성단계(S20)가 서로 다른 챔버에서 수행되는 경우, 각 공정에 따라 필요한 RF 전원이 구비된 챔버에서 공정을 수행할 수 있으므로, RF전원 구비에 따른 공정비용을 절감할 수 있는 이점이 있다. That is, when the first thin film forming step (S10) and the second thin film forming step (S20) are performed in different chambers, since the process can be performed in a chamber equipped with RF power required for each process, the RF There is an advantage in that the process cost according to the provision of power can be reduced.

한편, 본 발명에 따른 박막 형성방법은, 하부막 형성공정 및 식각공정을 추가하여 반도체 소자 제조방법으로 구현될 수 있다.On the other hand, the thin film forming method according to the present invention can be implemented as a semiconductor device manufacturing method by adding a lower layer forming process and an etching process.

즉, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조방법은, 기판(1)상에 하부막(2)을 형성하는 하부막 형성단계와; 상기 하부막(2)에 박막(100)을 형성하는 박막형성단계와; 상기 기판(1)에 형성된 박막(100)을 식각하는 식각단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법으로서, 상기 박막형성단계는 앞서 설명한 박막 형성방법에 의하여 수행될 수 있다.That is, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of: forming a lower film on a substrate (1) and forming a lower film (2); a thin film forming step of forming a thin film 100 on the lower film 2; A semiconductor device manufacturing method comprising an etching step of etching the thin film 100 formed on the substrate 1, wherein the thin film forming step may be performed by the above-described thin film forming method.

여기서 상기 하부막 형성단계는, 기판(1)상에 하부막(2)을 형성하는 단계로서, 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.Here, the step of forming the lower layer is a step of forming the lower layer 2 on the substrate 1, and may be performed by various methods.

또한, 상기 식각단계는, 기판(1) 상에 형성된 박막(100)을 식각하는 단계로서, 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.In addition, the etching step is a step of etching the thin film 100 formed on the substrate 1, and may be performed by various methods.

한편, 본 발명에 따른 박막 형성방법, 즉 반도체 소자 제조방법에 의하여 반도체 소자를 제조할 수 있으며, 특히, 상기 소자는, 반도체 공정의 일부로서, 본 발명에 따른 박막 형성방법에 의하여 박막이 형성될 수 있다.On the other hand, a semiconductor device can be manufactured by the method for forming a thin film according to the present invention, that is, by the method for manufacturing a semiconductor device. can

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.Since the above has only been described with respect to some of the preferred embodiments that can be implemented by the present invention, as noted, the scope of the present invention should not be construed as being limited to the above embodiments, and It will be said that the technical idea and the technical idea accompanying the fundamental are all included in the scope of the present invention.

1 : 기판 2 : 하부막
110 : 제1박막 120 : 제2박막
S10 : 제1박막 형성단계 S20 : 제2박막 형성단계1: substrate 2: lower film
110: first thin film 120: second thin film
S10: first thin film forming step S20: second thin film forming step

Claims (10)

기판(1)상에 형성된 하부막(2)에 박막(100)을 형성하는 박막 형성방법으로서,
하부막(2)에 제1박막(110)을 형성하기 위하여, 전구체가스를 공급하는 제1 전구체가스 공급단계(S11)와; 상기 전구체가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제1 전구체가스 퍼지단계(S12)와; RF전원을 인가하여 활성화된 반응가스를 공급함으로써 상기 제1박막(110)의 단위막을 형성하는 제1 반응가스 공급단계(S13)와; 상기 반응가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제1 반응가스 퍼지단계(S14)를 포함하며; 적어도 N회(N≥1)이상 수행되는 제1박막 형성단계(S10)와;
상기 제1박막 형성단계(S10) 이후,
상기 제1박막(110)에 제2박막(120)을 형성하기 위하여, 전구체가스를 공급하는 제2 전구체가스 공급단계(S21)와; 상기 전구체가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제2 전구체가스 퍼지단계(S22)와; RF전원을 인가하여 활성화된 반응가스를 공급함으로써 상기 제2박막(120)의 단위막을 형성하는 제2 반응가스 공급단계(S23)와; 상기 반응가스 또는 부산물을 퍼지하기 위하여 퍼지가스를 공급하는 제2 반응가스 퍼지단계(S24)를 포함하며; 적어도 M회(M≥1)이상 수행되는 제2박막 형성단계(S24)를 포함하며;
상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 상기 반응가스를 활성화시키기 위하여 공급되는 RF전원의 주파수는, 20MHz 내지 60MHz 사이의 VHF(Very High Frequency)이며,
상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 상기 반응가스를 활성화시키기 위하여 공급되는 RF전원의 주파수는, 10MHz 내지 20MHz 사이의 HF(High Frequency)인 것을 특징으로 하는 박막 형성방법.A thin film forming method for forming a thin film (100) on a lower film (2) formed on a substrate (1),
a first precursor gas supply step (S11) of supplying a precursor gas to form the first thin film 110 on the lower film 2; a first precursor gas purge step (S12) of supplying a purge gas to purge the precursor gas or by-products; a first reaction gas supply step (S13) of forming a unit film of the first thin film 110 by supplying an activated reaction gas by applying RF power; a first reaction gas purge step (S14) of supplying a purge gas to purge the reaction gas or by-products; a first thin film forming step (S10) performed at least N times (N≥1) or more;
After the first thin film forming step (S10),
a second precursor gas supply step (S21) of supplying a precursor gas to form a second thin film 120 on the first thin film 110; a second precursor gas purge step (S22) of supplying a purge gas to purge the precursor gas or by-products; a second reaction gas supply step (S23) of forming a unit film of the second thin film 120 by supplying an activated reaction gas by applying RF power; a second reaction gas purge step (S24) of supplying a purge gas to purge the reaction gas or by-products; a second thin film forming step (S24) performed at least M times (M≥1);
The frequency of the RF power supplied to activate the reaction gas in the first reaction gas supply step (S13) is VHF (Very High Frequency) between 20 MHz and 60 MHz,
The frequency of the RF power supplied to activate the reactive gas in the second reactive gas supply step (S23) is HF (High Frequency) between 10 MHz and 20 MHz. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 공급되는 상기 반응가스의 공급량은, 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 상기 반응가스의 공급량보다 작은 것을 특징으로 하는 박막 형성방법.The method according to claim 1,
The method for forming a thin film, characterized in that the supply amount of the reaction gas supplied in the first reaction gas supply step (S13) is smaller than the supply amount of the reaction gas supplied in the second reaction gas supply step (S23). 청구항 1에 있어서,
상기 제1 반응가스 공급단계(S13)에서 공급되는 RF전원의 파워는, 상기 제2 반응가스 공급단계(S23)에서 공급되는 RF전원의 파워보다 작은 것을 특징으로 하는 박막 형성방법.The method according to claim 1,
The power of the RF power supplied in the first reactive gas supply step (S13) is smaller than the power of the RF power supplied in the second reactive gas supply step (S23). 청구항 1에 있어서,
상기 제1박막(110)은, 상기 박막(100)의 두께의 2% 내지 20% 사이의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 형성방법.The method according to claim 1,
The first thin film 110 is a thin film forming method, characterized in that it is formed to a thickness of between 2% to 20% of the thickness of the thin film (100). 청구항 1에 있어서,
상기 전구체가스는, 실리콘(Si) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성방법.The method according to claim 1,
The precursor gas is a thin film forming method, characterized in that it contains at least one of silicon (Si) and titanium (Ti). 청구항 1에 있어서,
상기 반응가스는, O2, N2O 및 O3 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 형성방법.The method according to claim 1,
The reaction gas, O 2 , N 2 O and O 3 A thin film forming method, characterized in that any one. 청구항 1에 있어서,
상기 제1박막 형성단계(S10) 및 상기 제2박막 형성단계(S20) 중 적어도 어느 하나의 단계에서, 상기 반응가스는 연속적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 박막 형성방법.The method according to claim 1,
In at least one of the first thin film forming step (S10) and the second thin film forming step (S20), the reaction gas is continuously supplied. 청구항 1에 있어서,
상기 제1박막 형성단계(S10) 및 상기 제2박막 형성단계(S20) 중 적어도 어느 하나의 단계에서 챔버 내부 압력은 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 박막 형성방법.The method according to claim 1,
In at least one of the first thin film forming step (S10) and the second thin film forming step (S20), the pressure inside the chamber is maintained constant. 청구항 8에 있어서,
상기 챔버 내부 압력은 1torr 내지 10torr 사이인 것을 특징으로 하는 박막 형성방법.9. The method of claim 8,
The chamber internal pressure is a thin film forming method, characterized in that between 1 torr to 10 torr. 기판(1)상에 하부막(2)을 형성하는 하부막 형성단계와;
상기 하부막(2)에 박막(100)을 형성하는 박막형성단계와;
상기 기판(1)에 형성된 박막(100)을 식각하는 식각단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법으로서,
상기 박막형성단계는 청구항 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항의 박막 형성방법에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.a lower film forming step of forming a lower film 2 on the substrate 1;
a thin film forming step of forming a thin film 100 on the lower film 2;
As a semiconductor device manufacturing method comprising an etching step of etching the thin film (100) formed on the substrate (1),
The thin film forming step is a semiconductor device manufacturing method, characterized in that performed by the thin film forming method of any one of claims 1 to 9.
KR1020200178692A 2020-12-18 2020-12-18 Thin film deposition method and semiconductor device manufacturing method having the same KR20220088052A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200178692A KR20220088052A (en) 2020-12-18 2020-12-18 Thin film deposition method and semiconductor device manufacturing method having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200178692A KR20220088052A (en) 2020-12-18 2020-12-18 Thin film deposition method and semiconductor device manufacturing method having the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220088052A true KR20220088052A (en) 2022-06-27

Family

ID=82246733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200178692A KR20220088052A (en) 2020-12-18 2020-12-18 Thin film deposition method and semiconductor device manufacturing method having the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220088052A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10914004B2 (en) Thin-film deposition method and manufacturing method of semiconductor device
US11615970B2 (en) Radical assist ignition plasma system and method
TWI726034B (en) Substrate processing method
US20200111669A1 (en) Method for depositing oxide film by peald using nitrogen
KR100432392B1 (en) Dry etching method and semiconductor device fabrication method
KR101161912B1 (en) Methods for high temperature deposition of an amorphous carbon layer
US20070111545A1 (en) Methods of forming silicon dioxide layers using atomic layer deposition
TWI554848B (en) Method of forming thin film pattern for semiconductor device and apparatus for the same
JP2023156333A (en) Pulsed plasma (dc/rf) deposition of high quality c film for patterning
CN111627806A (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
US20200043718A1 (en) Method for preparing composite membrane
JP2005045053A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP7210647B2 (en) Thin film deposition method and semiconductor device manufacturing method using the same
KR20220088052A (en) Thin film deposition method and semiconductor device manufacturing method having the same
US11682554B2 (en) Catalytic thermal deposition of carbon-containing materials
JP7202489B2 (en) Plasma treatment method
JP2002289577A (en) Etching method of thin film of material containing organic silicon compound deposited on substrate
US11658035B2 (en) Substrate processing method
KR102660694B1 (en) Plasma processing method
KR20220123984A (en) Substrate treatment method and semiconductor device manufacturing method having the same
JP4378234B2 (en) Etching method
TW202212256A (en) Deposition of low-stress carbon-containing layers
KR20220076970A (en) thin film deposition method and semiconductor device manufacturing method having the same
KR20220006455A (en) Method for processing a substrate
JP2023538529A (en) Deposition of low stress boron-containing layer