KR100465118B1 - 주기적 펄스 플라즈마에 의한 원자층 증착 방법 - Google Patents

주기적 펄스 플라즈마에 의한 원자층 증착 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100465118B1
KR100465118B1 KR1020040035110A KR20040035110A KR100465118B1 KR 100465118 B1 KR100465118 B1 KR 100465118B1 KR 1020040035110 A KR1020040035110 A KR 1020040035110A KR 20040035110 A KR20040035110 A KR 20040035110A KR 100465118 B1 KR100465118 B1 KR 100465118B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
reaction chamber
reactor
raw material
fuzz
Prior art date
Application number
KR1020040035110A
Other languages
English (en)
Inventor
박영훈
임홍주
이상규
서태욱
장호승
Original Assignee
주식회사 아이피에스
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 아이피에스 filed Critical 주식회사 아이피에스
Priority to KR1020040035110A priority Critical patent/KR100465118B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100465118B1 publication Critical patent/KR100465118B1/ko
Priority to PCT/KR2005/001385 priority patent/WO2005112083A1/en
Priority to TW094115803A priority patent/TWI293783B/zh

Links

Classifications

    • 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
    • C23C16/45542—Plasma being used non-continuously during the 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
    • C23C16/455—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
    • C23C16/45538—Plasma being used continuously during the ALD cycle
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • 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
    • C23C16/448—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 generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452—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 generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체공정용 반응챔버 내부에 탑재되어있는 실리콘 기판상에서 반응기체들의 화학적 반응을 이용하여 박막을 증착하는 방법에 관한 것으로서, 반응기체를 반응기체 활성화 장치를 통하여 플라즈마를 인가하여 화학적 반응성이 높은 중성의 라디칼과 이온을 생성하여 활성화시키거나 또는 이 반응기체를 열적으로 활성화시키거나 또는 상기 두 과정을 모두 거친 후 반응챔버에 공급하며, 더 나아가서 반응챔버 내에 인가하는 플라스마 에너지인가 주기를 방응기체 공급주기와 주기마다 동기화시키지 않고 다음 주기에서 건너뜀으로써 플라즈마 인가횟수를 줄여서 플라스마 에너지의 강도를 감소시킴으로써 저온에서 고질의 박막을 증착하고 동시에 플라즈마에 의한 손상을 줄이며, 더 나아가서 반응챔버 내부에서의 반응기체 압력의 난류가 안정상태가 될 때까지 플라즈마인가 시점을 늦춤으로서 플라즈마 점화의 신뢰도와 플라스마 발생의 재현성을 지속적으로 도모 할 수 있는 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착방법에 관한 것이다.

Description

주기적 펄스 플라즈마에 의한 원자층 증착 방법{CYCLICALLY PULSED PLASMA ATOMIC LAYER DEPOSITION METHOD}
본 발명은 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착방법에 관한 것으로, 특히, 반응기체를 활성화하는 과정과 RF 전력을 주기적으로 인가하는 과정이 겹치는 부분과 겹치지 않는 부분이 있게 함으로써 실리콘 (silicon) 기판상에 손상을 주지 않는, 낮은 RF 전력을 인가하고도 고질의 박막을 증착 할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체업계가 추구하는 회로선 폭의 초미세화에 따라 디램(DRAM)의 저장용 축전기(storage capacitor)의 전극막, 게이트 절연막 또는 전극막의 일부를 구성하고 있는 구리확산 방지막 등에 적용하기 위해서 특성이 좋고 매우 얇은 박막을 저온에서 형성할 필요성이 높아지고 있다. 기체 상태의 원료들의 화학 반응을 이용하여 박막을 형성하는 방법에서 반응기체들을 순차적으로(sequentially) 공급하고 주기를 되풀이하는, 소위, 원자층 증착방법이 매우 얇은 박막을 형성하기에 대단히 유용하다.
실리콘(silicon) 기판 표면상에 박막을 증착하기 위하여 기판이 탑재된(loaded) 반응챔버(reaction chamber)에 플라즈마를 발생시키면 기판상에 형성되었거나 형성중인 반도체소자나 기판이 손상될 수 있다. 따라서 동일한 기판온도 및 동일한 플라즈마 에너지 하에서 펄스 플라즈마 원자층 증착방법을 적용해도 반도체회로의 설계규칙(design rule)이 좁아지게 되면(tightened) 반도체소자가 더 작아지기 때문에 손상이 쉽게 일어나 반도체소자의 특성이 나빠지거나 반도체 제조원가와 직결되는 수율(yield)이 낮아질 수 있다.
셔만(Sherman, Arthur)은 미국특허 US 5,916,365에서 저온에서도 고품질의 박막을 형성하기 위해 원자층 증착방법의 반응기체 공급주기에 플라즈마를 적용하는 펄스 플라즈마 원자층 증착방법(Pulsed Plasma Atomic Layer Deposition Method)을 제시(disclosed)하였다 [Sherman, Arthur, 미국특허 US 5,916,365, "SEQUENTIAL CHEMICAL VAPOR DEPOSITION"]. 하지만, 플라즈마에 의해 반도체 기판상에서 발생하는 손상(damages), 플라즈마 점화의 신뢰성 그리고 플라즈마 발생의 재현성에서 오는 문제들에 대한 해결방법들은 제시하지 않았다.
이춘수 외 3 명은 대한민국특허 특10-0273473 와 미국특허 US 6,645,574 B1에서 시분할(time-divisional) 또는 펄스 플라즈마 환경하에서 원료를 공급하는 화학증착방법을 제시(disclose)하였다 [이춘수 외 3 명, 대한민국특허 제 0273473호, "박막 형성 방법"], 또한 [Lee, Chun-Soo et al., 미국특허US 6,645,574 B1, "METHOD OF FORMING A THIN FILM"]. 이춘수 등이 대한민국 특허 제 0273473 또는 미국특허 US 6,645,574에서 제시한 펄스 플라즈마 원자층 증착방법 에서는 원료기체와 퍼즈기체의 공급을 멈추고 반응챔버에 반응기체의 공급과 동시에 RF 전력을 인가한다. 원료기체와 퍼즈기체의 공급을 멈추고 반응기체의 공급을 시작하는 공정과정 중에 반응챔버 내부의 압력과 온도는 난류상태(turbulence)를 거치게 된다. 이 때에, 플라즈마를 발생시키기 위하여RF 전력을 인가하면 반응챔버 내부의 압력과 온도가 매번 안정이 되지 않는 경우가 발생하는데, 이로 인하여 플라즈마 점화(ignition)의 신뢰성(reliability)과 플라즈마 발생(generation)의 재현성(repeatability)이 낮아지게 되어 문제가 발생할 수 있다.
스네(Sneh, Ofer)는 미국특허 US 6,200,893 B1, "라디칼(radicals) 의 도움을 받는 순차적인 화학증착방법(CVD)", 을 통해서 라디칼에 의해서 활성화된 분자형태의 선구제(molecular precursor)를 교대로(alternately) 적용하여 박막을 형성하는 방법을 제시하였는데, 여기에서 라디칼을 반응챔버 밖에서 생성해 주는 방법을 제안하였다. 하지만, 플라즈마의 사용과 같은 활성화 방법을 활용 함으로써 기판상의 반도체소자 등에 발생하는 손상, 플라즈마 점화의 신뢰성 및 플라즈마 발행의 재현성 등의 실질적인 문제의 해결방법에 관해서는 아무런 제시를 하지 않았다.
본 발명은 플라즈마를 발생시키는 반응기체(reaction gas) 공급주기와 플라즈마를 발생시키지 않는 반응기체 공급주기를 교대로 또는 혼합적으로 적용하여 기판상의 반도체소자나 회로에 발생하는 손상을 줄이고 낮은 공정 온도에서도 고질(high quality)의 박막을 형성하는 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착방법에서 플라즈마 인가 시에 플라즈마 점화의 신뢰도와 플라즈마 발생의 재현성을 높이는 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명에 의한 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착방법의 제1 실시의 공정순서도이다.
도 2 는 본 발명의 일 예에 따른 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착방법을 실현하기 위한 장치의 개념도이다.
도 3a 는 본 발명에 의한 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착방법을 실현하기 위한 반응기체 공급주기의 시간 별 공정순서를 도시하는 그래프이다.
도 3b 는 상기 도 3a 의 공정과정 중에 반응챔버 내의 압력의 불안정한 상태의 한 예를 보여주는 그래프이다.
도 3c 는 상기 도 3a 의 공정과정 중에 반응챔버에 인가하는 RF 전력의 강도를 시간별로 나타낸 한 예를 보여주는 그래프이다.
도4 는 본 발명에 의한 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착방법의 제 2 실시 예의 반응기체 공급 및 RF 전력 인가 주기의 한 예를 도시한 것이다
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반응기체의 공급주기와 플라즈마의 인가주기를 부분적으로만 겹치게 함으로써 실리콘(silicon) 기판상에 손상을 주지 않는 낮은 플라즈마 에너지를 인가하고도 고질의 박막을 증착 할 수 있게 한다.
또한 본 발명은 반도체공정(semiconductor processing) 과정에서 반응기체 활성화 장치를 통해서 반응기체를 활성화시키는 방법으로, 활상화 장치 내에 플라즈마를 인가하여 화학적 반응성이 큰 중성의 라디칼(radicals)이 생성되도록 하거나, 또는 적어도 이 반응기체를 열적으로 활성화시키거나, 또는 상기 두 기능을 모두 적용 한 후에 상기 반응기체를 반응챔버(reaction chamber)에 공급한 다음, 반응챔버내에 있는 기판에 흡착되어있는 원료기체와 상기 반응기체를 반응시키기 위하여 반응챔버 내에 플라즈마를 발생시킨다. 이때에 플라스마를 발생시켜주는 반응기체 공급주기와 플라스마를 발생시켜주지 않는 반응기체 공급주기를 교대로 적용하거나 또는 혼합적으로 적용함으로써 기판상에 원하는 두께의 박막을 형성할 수 있게 하는데, 이것은 선폭이 초 미세한 반도체소자의 특성저하를 방지하고 또 수율을 증가시키는데 매우 효과적이며, 더욱이 반도체소자나 기판상에 플라즈마에 의해서 발생하는 손상을 현저히 줄 일수 있다.
또한, 본 발명은 원료기체를 반응챔버에 공급하여 상기 반응챔버 내에 탑재(loaded)되어있는 기판에 흡착시킨 후, 상기 원료기체의 공급을 중단하고, 다음 단계에서, 반응챔버 내에 잔류하는 원료기체를 퍼즈기체(purge gas)로 퍼즈한 후에 상기 활성화된 반응기체를 공급하거나, 또는 상기 반응챔버 내에 잔류하는 원료기체를 퍼즈기체로 퍼즈하지 않고 상기 활성화된 반응기체를 직접 공급하여 퍼즈한다. 하지만, 반응챔버를 퍼즈할 때에 반응챔버 내에 내부압력의난류(turbulence)상태가 발생하는데, 이 난류상태를 피하기 위해서 일정한 시간이 지나 난류상태가 안정이된 후에 반응챔버 내에 플라즈마를 인가한다. 이렇게 하면 반응챔버 내부의 플라즈마 인가조건이 안정이(stable) 되어 플라즈마 점화(ignition)의 신뢰성(reliability)과 플라즈마 발생(generation)의 재현성(repeatability)이 현저히 향상 된다
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 기술은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 첨부한 도 1, 도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 3c를 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착방법을 설명한다. 도 1 은 본 발명에 의한 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착방법을 실현하기 위한 공정 순서도이고, 도 2 는 본 발명의 일 예에 따른 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착방법을 실현하기 위한 장치의 개념도이다. 그리고 도 3a 는 본 발명에 의한 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착방법을 실현하기 위한 반응기체 공급주기의 시간 별 공정순서를 도시하는 그래프이고, 도 3b 는 상기 도 3a 의 공정과정 중에 반응챔버 내의 압력의 불안정한 상태의 한 예를 보여주는 그래프이며, 도 3c 는 상기 도 3a 의 공정과정 중에 반응챔버에 인가하는 RF 전력의 강도를 시간별로 나타낸 한 예를 보여주는 그래프이다.
실리콘 기판(218)을 반응챔버(200)내에 있는 기판지지대(212)에 탑재(loaded)시킨 후, 단계 1 (101, 301A) 에서는 원소 a 를 포함하는 원료기체를 원료기체 공급관(220)을 통하여 반응챔버에 공급함으로써 원료기체를 기판에 흡착시킨다.
단계 2 (102, 302A) 에서는 기판에 흡착되지 않고 반응챔버 내부에 잔류하는 원료기체를 퍼즈기체로 배기장치(208)를 통해서 퍼즈시킨다. 여기에서 퍼즈기체는 원료기체 공급관(220)을 이용해서 공급 하거나 반응기체 공급관(222A, 222B)을 이용 할수도 있으며 또한 별도의 공급관을 사용할 수도 있다.
단계 3 (103, 303A, 313B) 에서는 원소 b 를 포함하는 반응기체(reaction gas)를 반응기체 활성화 장치(reaction gas activation unit)(206)를 통과시킨 후 반응기체 공급관(222A, 222B)을 거쳐서 반응챔버(200)로 공급하면 반응기체가 반응기체 활성화 장치를 통해서 이미 활성화 되었기 때문에 기판에 흡착되어있는 원료기체와 반응을 하는 제 1 부분 증착 공정(the first part of the deposition process)이 진행되어 a 또는ab 박막이 증착 된다. 여기에서 ab 박막을 형성하는 대신에, a 박막을 형성하는 경우가 있는데, 예를 들면 a 원소가 티타늄(Ti)이고 원료기체가 염화티타늄(TiCl4)이며 원소 b 가 수소원소(H) 이고 반응기체가 수소(H2)기체인 경우에 형성되는 박막은 티타늄 원소(Ti)를 포함하는 티타늄(Ti) 박막이 된다.
다음에, 단계 4 (104, 304A) 에서는 원소 b 를 포함하는 반응기체(reaction gas)를 반응기체 활성화 장치(206)를 통과시킨 후 반응기체 공급관(222A, 222B)을 거쳐서 반응챔버(200)에 계속해서 공급하면서 반응챔버 내에 플라즈마를 인가하여 이로 인하여 반응챔버 내에 라디칼(radicals)과 이온이 생성되도록 하여 반응챔버 내부의 기판상에 a 또는ab 박막을 증착 하는 제 2 부분 증착 공정(the second part of the deposition process)이 진행 된다. 단, 상기 원료기체가 상기 활성화된 반응기체와 반응챔버내 에서 플라스마의 도움 없이 반응을 하지 않거나 또는 반응을 거의 하지 않을 경우에는 상기 단계 2 (102, 302A)를 생략함(skipping)으로서, 퍼즈기체로 반응챔버 내에 잔류하는 원료기체를 퍼즈기체로 퍼즈하는 대신에, 반응챔버내의 잔류 원료기체를 반응기체로 퍼즈(purge)한다.
마지막으로, 단계 5 (105, 305A) 에서는 플라즈마 인가를 중지하고, 반응기체 공급을 중단한 후 반응챔버내에 잔류하는 반응기체를 퍼즈기체로 퍼즈한다.
한편 본 발명은 단계 2 (102, 302A)에서 퍼즈기체를 공급하여 반응챔버 내에 잔류하는 원료기체를 퍼즈한 후, 퍼즈기체를 계속해서 공급할 수도 있는데 이 경우에는 단계 5 (105, 305A) 에서 반응기체의 공급을 중단하면 반응챔버에 잔류하는 반응기체는 계속해서 공급되고 있는 퍼즈기체에 의해서 퍼즈된다.
도 3a, 도 3b 그리고 도 3c를 보면, t1 에서부터 t6 까지는 상기 단계 1 에서부터 단계 5까지의 공정의 시작점과 종료점을 각각 표시하는 것이다. 위의 다섯(5) 단계를 거쳐서 증착하는 박막을 원하는 두께만큼 형성하기 위해서는 위에설명한 단계 1 (101, 301A) 에서부터 단계 5 (105, 305A) 까지를 원하는 대로 N 번 반복한다. 상기 공정단계에서 원료기체(source gas), 반응기체(reaction gas) 및 퍼즈기체(purge gas)를 공정기체(process gas)라고 부른다. 전에 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상기 공정과정 중에서 퍼즈기체로 반응챔버내의 공정기체를 퍼즈 할 때 연속적으로 퍼즈기체를 공급하여도 되고 퍼즈가 완료 되었을 때 퍼즈기체의 공급을 중단 하여도 된다.
도 2에 본 발명을 실시하기 위한 박막 증착장치 구조의 개념도가 도시되어 있다. 본 발명에 의한 박막 증착 장치의 구성은, 실리콘 기판(silicon substrate) 또는 웨이퍼(wafer)(218)를 탑재할 수 있는 기판지지대(substrate supporting platform)(212)가 반응챔버(200)내부에 설치되어 있고, 이 반응챔버(200)에는 플라즈마를 발생시키기 위하여 RF 전력을 인가 해주는 정합기(RF matcher)(202)와 RF 전력 발전 장치(RF power generation unit)(204)가 연결되어 있으며, 정합기(202)와 RF 전력 발전 장치(204)를 합쳐서RF 전력 공급장치라 부른다. 여기에서 전극의 하나인 접지(214)는 반응챔버(200)내에 탑재되어 있는 기판지지대(212)에 연결 될 수도 있고 반응챔버(200)내에 별도로(미표시) 설치될 수도 있다. 또한 이 반응챔버(200)에는 원료기체 및 반응기체가 각각 원료기체 공급관(220)과 반응기체 공급관(222A, 222B)을 통해서, 원료기체와 반응기체의 공급을 각각 제어할 수 있는 공정기체공급 및 제어장치(210)가 연결되어 있고, 이 공정기체공급 및 제어장치(210)는 퍼즈가스의 공급 및 제어도 하도록 구성 될 수도 있다. 여기에서,통상적으로 퍼즈기체는 별도의 공급관(미표시)을 사용하여 반응챔버(200)에 공급한다. 또한 반응기체를 활성화 시켜주는 반응기체 활성화 장치(reaction gas activation unit)(206)가 반응기체 공급관(222A, 222B) 중간에 연결되어 있다. 상기 반응기체 활성화 장치(206)에는 단순히 열처리에 의한 반응기체 활성화 기능 또는 플라즈마에 의한 반응기체 활성화 기능 또는 이 두 가지 기능이 모두 구비될 수도 있다. 상기한 열처리나 플라즈마 발생기능은 플라즈마 에너지의 강도를 조정하도록 구성 할 수도 있다. 반응챔버(200)에는 공정기체를 배기하기 위한 배기장치(208)가 배기관(228)을 통해서 연결되어있다.
원료기체는 일반적으로(typically) 금속원소를 포함한다. 구체적으로 예를 들면, 질화물 박막을 형성하기 위해서는 반응기체를 질소를 포함하는 반응기체로 구성한다. 즉, 원료기체를 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 또는 텅스텐(W) 금속의 화합물 중의 하나를 포함하도록 구성하고 반응기체를 질소(N2), 암모니아(NH3), 또는 히드라진(N2H4)기체 중의 하나로 구성하면, 본 발명에서 제시하는 방법을 사용함으로서, 질화티타늄(TiN), 질화탄탈륨(TaN), 또는 질화텅스텐(WN) 등의 질화물 박막이 각각 형성된다.
반응기체는 원소 b를 포함하는 기체와 수소(H2)기체의 혼합물로 구성해도 된다. 예를 들면, 반응기체가 질소(N2)기체와 수소(H2)기체의 혼합물, 암모니아(NH3)기체와 수소(H2)기체의 혼합물, 또는 히드라진(N2H4)기체와 수소(H2)기체의 혼합물로 구성하여도 된다. 이 때에 단계 3 (103, 303A) 및 단계4 (104, 304A) 에서 기판상에 NH, NH2 또는 H 라디칼이 공급되어 금속 질화물 박막이 형성된다.
또한, 반응기체를 산소(O2)를 포함하는 기체 또는 산소를 포함하는 기체와 수소(H2)기체의 혼합물로 구성하면 산화물 박막이 형성된다.
또한, 반응기체를 수소(H2)기체를 포함하도록 구성하면, 단계 3 (103, 303A) 과 단계 4 (104, 304A) 에서 원료기체의 금속화합물을 환원시킴으로써 금속박막이 형성된다.
본 발명에 의하면, 원하는 두께의 박막을 증착하기 위해서는 도 1, 도 3a, 도 3b 그리고 도 3c에서 기본공정주기(basic process cycle)인 공정단계 1 (101, 301A) 에서부터 단계 5 (105, 305A) 까지를 원하는 대로 N 번 반복 시행한다.
또한, 본 발명에 의하면, 이 기본공정주기 과정에서 플라스마를 인가하는 과정인 단계 4 (104, 304A)를 한 주기 건너(every other basic process cycle), 두 주기 건너(every third basic process cycle), 또는 세 주기 건너(every fourth basic process cycle)는 등의 방법으로 간이공정주기를 구성하는데 이 간이공정주기에서 단계 4를 생략(skipping)한다 이렇게 하면, 기판에 인가되는 플라스마 에너지를 전체적으로 감소시켜 결과적으로는 기판상에 플라즈마에 의해서 발생하는 손상을 현저히 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 의하면, 도 4 에서 첫 번째 공정주기가 기본공정주기인데 이 주기 동안에는 단계 1 에서부터단계 5 까지를 순서대로 모두 실행하고 두 번째공정주기인 간이공정주기(reduced process cycle)에서는 기본공정주기 기간 중에서 단계 4 (104, 304A, 314B, 324C)를 생략하여 구성한다. 또한, 본 발명에 의하면, 상기 간이공정주기를 구성할때 단계4 공정과정 중에서 플라즈마를 인가하는 과정만을 생략(skip)하고 공정기체의 공급과정은 계속해서 진행 하여도 된다(도 4 에 미표시).
이렇게 하면, 단계 4 에서 반응기체 활성화 장치를 통과하는 동안에 활성화된 반응기체가 반응챔버 내에 탑재되어있는 기판상에 잔류하는 원료기체와 박막 증착 반응이 계속해서 일어나고(제 1 부분 증착 과정), 또 기본공정주기와 간이공정주기의 주기가 균일해저서 공정진행이 수월해진다. 마지막으로, 원하는 두께의 박막을 얻기 위해서는, 상기한 기본공정주기와 간이공정주기를 교대로(alternately) 실행하는 초주기(super-cycle)를 필요한 회 수만큼 반복 실행한다. 더 나아가서, 상기한 기본공정주기와 간이공정주기를, 실행이 가능한 범위 내에서, 원하는 대로 조합(combination)해서 초초주기(super-super-cycle)를 구성하여 반복 실행할 수도 있다.
이하 실시 예를 통해서, 본 발명의 구성 및 동작원리를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 이하 실시 예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명의 기본원리를 이해하도록 하기 위해서 제공한 것에 불과 하고 본 발명의 기본 사상이나 그 응용들을 제한하기 위한 의도는 아니며, 실제로, 이 분야에 통상적인 지식을 갖은 자가 본 발명의 기본사상이나 그 응용의 여러 가지 다른 형태의 변형을 쉽게 구상 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위가 다음에 기술한 실시 예에 의해서 한정되는 것은 아니다.
(제 1 실시 예)
반응챔버(200)내부에 위치한 기판지지대(substrate supporting platform)(212)에 탑재된(loaded) 실리콘 기판(218)의 표면에 원소 a와 원소 b를 포함하는 박막을 본 발명에 의한 주기적 펄스 플라즈마 원자층 증착방법으로 형성하는 단계들을 설명하는 공정 순서도(flowchart)는 전술한 바와 같이 도 1에 도시한 바와 같다.
도 1, 도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 3c를 참조하여 설명하면, 단계 1 (101, 301A)에서는 원소a를 포함하는 원료기체를 원료기체 공급관(220)을 통해서 반응챔버(200)에 공급하여 실리콘 기판(218) 표면상에 흡착시킨다.
단계 2 (102, 302B) 에서는 원료기체의 공급을 중단하고 퍼즈기체(purge gas)를 반응챔버(200)에 공급함으로써 기판에 흡착(adsorption)되지 않고 반응챔버 내부에 잔류하는 원료기체를 퍼즈한다. 동시에 퍼즈기체의 공급을 계속한다. 상기 퍼즈기체로는 알곤(Ar), 힐륨(He), 질소(N2) 또는 수소(H2)기체 등을 사용한다. 단계 3 (103, 303A, 313B) 에서는 원소b를 포함하는 반응기체를 반응기체 활성화 장치(206)와 반응기체 공급관(222A, 222B)을 통해서 반응챔버(200)에 공급한다. 이 때에 반응챔버에 공급되는 반응기체는 반응기체 활성화 장치(reaction gas activation unit)(206)를 통과하게 되는데 이 때에 반응기체 활성화 장치(206)내에 발생되는 플라즈마를 통해서 라디칼을 얻게(pick up) 되거나, 또는 반응기체 활성화 장치(206)내에서 열적으로 활성화 되거나 또는 상기 두 과정을 모두 거쳐서 활성화 된다.
전술한 바와 같이, 단계 3 (103, 303A, 313B)에서 공급되는 반응기체는 반응기체 활성화 장치를 통과 할 때 활성화 되었기 때문에 반응챔버 내에 탑재되어 있는 기판(218)상에 흡착된 원료기체와 증착 반응일어나 상기 기판상에 박막이 증착된다. 이때에, 반응기체의 공급 및 공급중단에 기인하는 반응챔버 내의 압력의 난류상태가 안정이 된다. 동시에, 퍼즈기체의 공급은 계속된다.
단계 4 (104, 304A, 314B, 324C) 에서는 원소b를 포함하는 반응기체를 반응기체 활성화 장치(206)와 반응기체 공급관(222A, 222B)을 통해서 반응챔버(200)에 계속해서 공급이 되며, 동시에 반응챔버 내에 플리즈마를 인가한다. 이때에 공급되는 반응기체는 반응기체 활성화 장치를 통해서 활성화 되고, 더구나 반응챔버에 인가되는 플라즈마로 인하여 더욱더 활성화 되기 때문에 상기 기판상에 흡착되어 있는 원료기체와 더욱 활발한 증착 반응을 일으키어 실리콘 기판(218)상에 a 또는ab박막을 형성한다. 동시에 퍼즈기체는 계속해서 공급한다.
단계 5 (105, 305A) 에서는 반응챔버에 반응기체의 공급을 중단하고, 반응챔버 내의 플리즈마 에너지 인가를 중단하며, 계속해서 연속적으로 공급되고 있는 퍼즈기체에 의해서 반응챔버 내부에 잔류하는 반응기체를 퍼즈한다. 마지막으로, 원하는 두께의 박막을 형성하기 위하여 단계 1 (101, 301A) 에서부터 단계 5 (105, 305A) 까지를 원하는 대로 N번 반복 시행한다.
여기에서 본 발명의 구성에서 설명한 바와 같이, 단계 2 에서부터 퍼즈기체를 계속해서 연속적으로 공급하지 않고, 단계 2 와 단계 5 에서만 퍼즈기체를 공급 및 공급중단을 함으로써 반응챔버 내에 잔류하는 원료기체와 반응기체를 각각 퍼즈할 수도 있다. 그리고 본 발명에서 정의한 바와 같이 상기한 단계 1 에서부터 단계 5 까지가 기본공정주기(basic process cycle)이다.
본 발명에 의하면, 상기 단계 3 에서 반응챔버 내의 반응기체 압력의 난류상태가 안정이 됨으로, 반응챔버 내의 플라즈마 점화의 신뢰성과 플라즈마 발생의 재현성이 현저히 향상된다.
(제 2 실시 예)
도 1, 도 2, 도 3a, 도 3b, 도 3c 그리고 도 4를 참고로 하여 본 발명에 의한 또 하나의 실시 예를 설명하면, 매(every) 공정기체 공급주기마다 도 1과 도 3a의 단계 4 (104, 304A)에서 반응챔버 내에 플라즈마를 인가함으로써 이 플라즈마에 의해서 기판(218)상에 발생하는 손상(damages)을 감소하기 위하여 도 3a에서 단계 1 에서부터 단계 5 로 구성이 되어있는 기본공정주기(basic process cycle)중에서 단계 4 (104, 304A) 의 플라즈마 인가 공정 과정만을 생략한(skipping) 간이공정주기(reduced process cycle)를 구성하거나(도 4 에 미표시) 또는 단계 4를 전부 생략해서 간이공정주기를 구성하여(도 4 에 표시) 이렇게 구성한 간이공정주기와 상기 기본공정주기를 교대로 실행하는 초주기(super-cycle)를 반복 실행함으로써 도 1 과 도 3a의 기본공정주기만을 반복 실행하는 경우 보다 전체적인 증착 과정에서 플라스마 에너지를 더욱 줄인다. 이렇게 플라스마 에너지를 최소화하여 공급하면 플라즈마에 의하여 기판상에 발생되는 손상 가능성이 현저히 감소한다
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
발명은 원자층 증착 방법에서 반응기체를 미리 활성화하는 공정과정과 플라즈마 에너지를 교대로 인가하는 공정과정 적용하여, 전체적으로 낮은 플라스마 에너지를 인가함으로써 반도체 기판상에 손상을 주지 않고도 박막을 증착 할 수 있는 방법을 제시(disclose)한다. 또한 반응기체를 미리 활성화된 상태로 기판에 공급하고, 반응챔버 내에서의 플라즈마 발생시점을 반응기체 공급시점 보다 늦츰으로써 플라즈마 점화의 신뢰도(reliability)와 플라즈마 발생의 재현성(repeatability) 을 높이고, 또 더욱 순도가 높은 고밀도의 원자층 증착이 보다 낮은 온도에서도 증착이 가능하다. 이것은 초 미세 선폭으로 형성된 반도체소자의 특성저하를 방지 하거나 수율을 높이는데 매우 효과적이다

Claims (30)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 반응챔버내에서 기판표면에 박막을 증착하기 위한 주기적 플라즈마 원자층 증착방법에 있어서,
    원료기체를 반응챔버에 공급하여 상기 반응챔버 내에 탑재(loaded)되어 있는 상기 기판표면에 흡착시키는 단계;
    상기 원료기체의 공급을 중단하고 퍼즈기체를 공급하여 상기 반응챔버 내부에 흡착되지 않고 잔류하는 원료기체를 퍼즈(purge)하고 계속해서 퍼즈기체를 공급하는 단계;
    반응기체를 반응기체 활성화 장치를 통과시킨 후 상기 반응챔버에 공급하는 단계;
    상기 활성화된 반응기체를 상기 반응챔버에 공급하여 상기 반응챔버 내부의 압력이 안정된 상태에서 상기 반응챔버 내에 RF 전력을 인가하는 단계;
    상기 RF 전력인가와 상기 반응기체의 공급을 중단하여, 상기 계속공급중인퍼즈기체로 하여금, 상기 반응챔버 내부에 잔류하는 반응기체를 퍼즈한 후 상기 퍼즈기체의 공급을 중단하는 단계; 및
    원하는 두께의 박막이 형성될 때까지 상기 단계들을 순차적으로 반복하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 반응챔버 내에 잔류하는 원료기체와 반응기체를 각각 퍼즈기체를 공급하여 퍼즈한 후 퍼즈기체의 공급을 각각 중단하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 반응챔버 내에 잔류하는 원료기체를, 퍼즈기체로 퍼즈하는 대신에, 다음 단계에서 상기 반응기체를 직접 공급하여 상기 반응챔버 내부에 잔류하는 원료기체를 퍼즈함과 동시에 상기 반응기체를 상기 반응챔버에 공급하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 퍼즈기체가 알곤(Ar), 힐륨(He), 질소(N2) 또는 수소(H2)로 이루어지는 그룹(group) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 반응기체가 수소원소(H)를 포함하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  10. 반응챔버 내에서 기판표면에 박막을 증착하기 위한 주기적 플라즈마 원자층 증착방법에 있어서,
    원료기체를 반응챔버에 공급하여 상기 반응챔버 내에 탑재되어 있는 상기 기판표면에 흡착시키는 단계;
    상기 원료기체의 공급을 중단하고 퍼즈기체를 공급하여 상기 반응챔버 내부에 흡착되지 않고 잔류하는 원료기체를 퍼즈하고 계속해서 퍼즈기체를 공급하는 단계;
    질소원소(N)를 포함하는 반응기체를 반응기체 활성화 장치를 통과시켜 활성화 시킨 후 상기 반응챔버에 공급하는 단계;
    상기 활성화된 반응기체를 상기 반응챔버에 공급하여 상기 반응챔버 내부의 압력이 안정된 상태에서 상기 반응챔버 내에 RF 전력을 인가하는 단계;
    상기 RF전력인가와 상기 반응기체의 공급을 중단하여, 계속 공급인 퍼즈기체로 하여금, 상기 반응챔버 내부에 잔류하는 반응기체를 퍼즈(purge)한 후 퍼즈기체의 공급을 중단하는 단계; 및
    원하는 두께의 질화물 박막이 형성될 때까지 상기 단계들을 순차적으로 반복하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 반응챔버 내에 잔류하는 원료기체와 반응기체를 각각 퍼즈기체를 공급하여 퍼즈한 후 퍼즈기체의 공급을 각각 중단하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 반응챔버 내에 잔류하는 원료기체를, 퍼즈기체로 퍼즈하는 대신에, 다음 단계에서 상기 반응기체를 직접 공급하여 상기 반응챔버 내에 잔류하는 원료기체를 직접 퍼즈함과 동시에 상기 반응기체를 상기 반응챔버에 공급하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 퍼즈기체가 알곤(Ar), 힐륨(He), 질소(N2) 또는 수소(H2)로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 원료기체가 티타늄(Ti), 탄타륨(Ta) 그리고 텅스텐(W)과 같은 전이금속의 화합물이고, 상기 반응기체는 질소(N2), 암모니아(NH3) 또는 히드라진(N2H4)으로 이루어진 그룹(group)에서 선택된 한 기체를 포함하도록 함으로써 증착되는 박막이 상기 전이금속의 질화물로 조성이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 반응기체가 질소원소(N)를 포함하는 기체와 수소기체(H2)의 혼합물로 구성된 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  16. 반응챔버 내에서 기판표면에 박막을 증착하기 위한 주기적 플라즈마 원자층 증착방법에 있어서,
    원료기체를 반응챔버에 공급하여 상기 반응챔버 내에 탑재되어 있는 상기 기판표면에 흡착시키는 단계;
    상기 원료기체의 공급을 중단하고 퍼즈기체를 공급하여 상기 반응챔버내에 잔류하는 원료기체를 퍼즈하고 계속해서 퍼즈기체를 공급하는 단계;
    산소원소(O)를 포함하는 반응기체를 반응기체 활성화 장치를 통과시켜 활성화 시킨 후 상기 반응챔버에 공급하는 단계;
    상기 활성화된 반응기체를 상기 반응챔버에 공급하여 상기 반응챔버 내부의 압력이 안정된 상태에서 상기 반응챔버 내에 RF 전력을 인가하는 단계;
    상기 RF전력 인가와 상기 반응기체의 공급을 중단하여, 계속 공급중인 퍼즈기체로 하여금, 상기 반응챔버 내부에 잔류하는 반응기체를 퍼즈한 후 퍼즈기체의 공급을 중단하는 단계; 및
    원하는 두께의 산화물 박막이 형성될 때까지 상기 단계들을 순차적으로(sequentially) 반복하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 반응챔버 내에 잔류하는 원료기체와 반응기체를 각각 퍼즈기체를 공급하여 퍼즈한 후 퍼즈기체의 공급을 각각 중단하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 반응챔버 내부에 잔류하는 상기 원료기체를, 퍼즈기체를 공급하여 퍼즈하는 대신에, 다음 단계에서 상기 반응기체를 공급하여 상기 방응챔버에 잔류하는 원료기체를 직접 퍼즈하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 반응기체가 산소원소(O)를 포함하는 기체와 수소(H2)기체의 혼합물로 구성된 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 퍼즈기체가 알곤(Ar), 힐륨(He), 질소(N2) 또는 수소(H2)로 이루어지는 그룹(group) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  21. 반응챔버 내에서 기판표면에 박막을 증착하기 위한 주기적 플라즈마 원자층 증착방법에 있어서,
    원료기체를 반응챔버에 공급하여 상기 반응챔버 내에 탑재되어 있는 상기 기판표면에 흡착시키는 단계;
    상기 원료기체의 공급을 중단하고 퍼즈기체를 공급하여 상기 반응챔버 내부에 흡착되지 않고 잔류하는 원료기체를 퍼즈하고 계속해서 퍼즈기체를 공급하는 단계;
    수소원소(H)를 포함하는 반응기체를 반응기체 활성화 장치를 통과시킨 후 상기 반응챔버에 공급하는 단계;
    상기 활성화된 반응기체를 상기 반응챔버에 공급하여 상기 반응챔버 내부의 압력이 안정된 상태에서 상기 반응챔버 내에 RF 전력을 인가하는 단계;
    상기 RF전력 인가와 상기 반응기체의 공급을 중단하여 상기 계속공급중인 퍼즈기체로 하여금 상기 반응챔버 내부에 잔류하는 반응기체를 퍼즈한 후 퍼즈기체의 공급을 중단하는 단계; 및
    원하는 두께의 금속 박막이 형성될 때까지 상기 단계들을 순차적으로 반복하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 반응챔버 내에 잔류하는 원료기체와 반응기체를 각각 퍼즈기체를 공급하여 퍼즈한 후 퍼즈기체의 공급을 각각 중단하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착 방법.
  23. 제 21항에 있어서, 상기 반응챔버에 잔류하는 원료기체를, 퍼즈기체로 퍼즈하는 대신에, 다음 단계(subsequent step)에서 상기 반응기체를 공급하여 상기 반응챔버 내부에 잔류 하는 원료기체를 직접 퍼즈하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 퍼즈기체가 알곤(Ar), 힐륨(He), 질소(N2) 또는 수소(H2)로 이루어지는 그룹(group) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  25. 반응챔버 내에서 기판표면에 박막을 증착하기 위한 주기적 플라즈마 원자층 증착방법에 있어서, 다음 단계들로 구성된 기본공정주기(basic process cycle) 인;
    원료기체를 반응챔버에 공급하여 상기 반응챔버 내에 탑재되어 있는 상기 기판표면에 흡착시키는 단계;
    상기 원료기체의 공급을 중단하고 퍼즈기체를 공급하여 상기 반응챔버 내부에 흡착되지 않고 잔류하는 원료기체를 퍼즈하고 계속해서 퍼즈기체를 공급하는 단계;
    반응기체를 반응기체 활성화 장치를 통과시켜 활성화 시킨 후 상기 반응챔버에 공급하는 단계;
    상기 활성화된 반응기체를 상기 반응챔버에 공급하여 상기 반응챔버 내부의 압력이 안정된 상태에서 상기 반응챔버 내에 RF 전력을 인가하는 단계; 및
    상기 RF전력 인가와 상기 반응기체의 공급을 중단하여 상기 공급되고 있는 중인 퍼즈기체로 하여금 상기 반응챔버 내부에 잔류하는 반응기체를 퍼즈한 후 퍼즈기체의 공급을 중단하는 단계를 포함하는 기본공정주기(basic process cycle):
    그리고, 다음 단계들로 구성된 간이공정주기(reduced process cycle)인;
    원료기체를 반응챔버에 공급하여 상기 반응챔버 내에 탑재되어 있는 상기 기판표면에 흡착시키는 단계;
    상기 원료기체의 공급을 중단하고 퍼즈기체를 공급하여 상기 반응챔버 내부에 흡착되지 않고 잔류하는 원료기체를 퍼즈하고 계속해서 공급하는 단계;
    반응기체를 반응기체 활성화 장치를 통과시켜 활성화 시킨 후 상기 반응챔버에 공급하는 단계; 및
    상기 활성화된 반응기체를 상기반응챔버에 충분히 공급하여 반응챔버 내부에 있는 기판에 흡착되어 있는 원료기체와 반응이 일어나도록 한 후 반응챔버 내부에 잔류하는 반응기체를 상기 계속 공급 중인 퍼즈기체로 하여금 퍼즈하는 단계를 포함하는 간이공정주기(reduced process cycle)
    그리고, 상기 기본공정주기(basic process cycle)와 상기 간이공정주기(reduced process cycle)로 구성된 초주기(super-cycle)를 원하는 두께의 박막이 증착 될 때 까지 M ( M ≥ 1 ) 번 반복하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  26. 제 26 항에 있어서, 상기 반응챔버 내에 잔류하는 원료기체와 반응기체를 각각 퍼즈기체를 공급하여 퍼즈한 후 퍼즈기체의 공급을 각각 중단하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착 방법.
  27. 제 25 항에 있어서, I ( I ≥ 1 ) 개의 상기 기본공정주기(basic process cycles) 와 J ( J ≥ 1 ) 개의 간이공정주기(reduced process cycles)의 조합(combination)으로 된 초초주기(super-super-cycle)를 N ( N ≥ 1 ) 번 반복 함으로써 원하는 두께의 박막을 증착하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 원료기체를 퍼즈기체로 퍼즈하는 대신에 다음 단계(subsequent step)에서 반응기체를 공급하여 상기 반응챔버 내에 잔류 하는 원료기체를 직접 퍼즈하는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  29. 제25항에 있어서, 상기 퍼즈기체가 알곤(Ar), 힐륨(He), 질소(N2) 또는 수소(H2) 기체로 이루어진 그룹(group) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
  30. 제25항에 있어서, 상기 원료기체가 금속 화합물이고, 상기 반응기체는 수소원소(H)를 포함하는 기체로 이루어진 것을 특징으로 하는 주기적 플라즈마 원자층 증착방법.
KR1020040035110A 2004-05-18 2004-05-18 주기적 펄스 플라즈마에 의한 원자층 증착 방법 KR100465118B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040035110A KR100465118B1 (ko) 2004-05-18 2004-05-18 주기적 펄스 플라즈마에 의한 원자층 증착 방법
PCT/KR2005/001385 WO2005112083A1 (en) 2004-05-18 2005-05-12 Cyclic pulsed plasma atomic layer deposition method
TW094115803A TWI293783B (en) 2004-05-18 2005-05-16 Cyclic pulsed plasma atomic layer deposition method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040035110A KR100465118B1 (ko) 2004-05-18 2004-05-18 주기적 펄스 플라즈마에 의한 원자층 증착 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100465118B1 true KR100465118B1 (ko) 2005-01-13

Family

ID=35394418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040035110A KR100465118B1 (ko) 2004-05-18 2004-05-18 주기적 펄스 플라즈마에 의한 원자층 증착 방법

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR100465118B1 (ko)
TW (1) TWI293783B (ko)
WO (1) WO2005112083A1 (ko)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100382149B1 (ko) * 2000-11-30 2003-05-09 한국전자통신연구원 스트론튬 탄탈륨 산화물 박막 형성 방법
KR100721504B1 (ko) * 2001-08-02 2007-05-23 에이에스엠지니텍코리아 주식회사 플라즈마 강화 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 박막형성방법
KR100439948B1 (ko) * 2002-04-19 2004-07-12 주식회사 아이피에스 리모트 플라즈마 ａｌｄ 장치 및 이를 이용한 ａｌｄ 박막증착방법
KR100496265B1 (ko) * 2002-11-29 2005-06-17 한국전자통신연구원 반도체 소자의 박막 형성방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005112083A1 (en) 2005-11-24
TWI293783B (en) 2008-02-21
TW200538566A (en) 2005-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100469132B1 (ko) 주기적 펄스 두 단계 플라즈마 원자층 증착장치 및 방법
KR100489140B1 (ko) 라디칼-보조 순차 ｃｖｄ
KR101379015B1 (ko) 플라즈마 원자층 증착법을 이용한 루테늄 막 증착 방법 및고밀도 루테늄 층
US6305314B1 (en) Apparatus and concept for minimizing parasitic chemical vapor deposition during atomic layer deposition
US7335569B2 (en) In-situ formation of metal insulator metal capacitors
US7833580B2 (en) Method of forming a carbon nano-material layer using a cyclic deposition technique
TWI440087B (zh) 半導體製程之薄膜形成裝置及方法、與電腦可讀取媒體
US7211506B2 (en) Methods of forming cobalt layers for semiconductor devices
US20030183171A1 (en) Apparatus and concept for minimizing parasitic chemical vapor deposition during atomic layer deposition
US20030049375A1 (en) Nanolayer thick film processing system and method
JP2008184688A (ja) 窒化タンタル膜のプラズマａｌｄ
KR20020044422A (ko) 원자층 증착 방법에 의한 박막 형성 방법
WO2000063957A1 (en) Method of forming a thin film
JP2009545138A (ja) 金属シリケート膜のａｌｄ
KR101577964B1 (ko) 질화 티탄막의 형성 방법, 질화 티탄막의 형성 장치 및 프로그램을 기록한 기록 매체
WO2012060983A2 (en) Ternary metal alloys with tunable stoichiometries
KR20080009528A (ko) 박막 형성 방법
KR100518560B1 (ko) 원자층 증착법을 이용한 박막 형성방법
KR100653705B1 (ko) 원자층증착법을 이용한 박막 형성방법
KR100465118B1 (ko) 주기적 펄스 플라즈마에 의한 원자층 증착 방법
JP2022523159A (ja) 窒化ケイ素の選択的堆積
KR20040059878A (ko) 반도체 소자의 절연박막 형성방법
KR100422577B1 (ko) 원자층증착법에 의한 산화물박막의 형성 방법
KR100508755B1 (ko) 균일한 두께의 박막을 형성하기 위한 방법 및 이를 위한장치
KR100512938B1 (ko) 플라즈마 강화 순환 증착기술을 사용하여 박막을 형성하는방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
O035 Opposition [patent]: request for opposition
O074 Maintenance of registration after opposition [patent]: final registration of opposition
O132 Decision on opposition [patent]
LAPS Lapse due to unpaid annual fee