KR100474847B1 - Thin film comprising multi components and method for forming the same - Google Patents

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Abstract

다성분계 박막 및 그 형성 방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 본 발명은 반응 챔버에 기판을 로딩한 다음, 상기 기판 상에 형성하고자 하는 박막을 구성하는 단위 물질층을 형성하되, 상기 단위 물질층은 적어도 상기 박막을 구성하는 물질 성분을 포함하는 두 종류의 전구체들로 구성된 모자이크 원자층(MAL)으로 형성하는 제1 단계와, 상기 반응 챔버 내부를 퍼지하는 제2 단계 및 상기 모자이크 원자층을 화학 변화시키는 제3 단계를 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 및 이 방법을 통해 형성된 박막을 제공한다.A multicomponent thin film and a method of forming the same are disclosed. After the substrate is loaded into the reaction chamber, the disclosed invention forms a unit material layer constituting the thin film to be formed on the substrate, wherein the unit material layer includes at least two types of material components constituting the thin film. Forming a thin film by forming a first step of forming a mosaic atomic layer (MAL) consisting of precursors, a second step of purging the inside of the reaction chamber and a third step of chemically changing the mosaic atomic layer A method and a thin film formed through the method are provided.

Description

다성분계 박막 및 그 형성 방법{Thin film comprising multi components and method for forming the same}Thin film comprising multi components and method for forming the same

본 발명은 박막 및 그 형성 방법에 관한 것으로써, 자세하게는 박막을 구성하는 단위 물질층이 상기 박막을 구성하는 성분들로 구성된 모자이크 원자층(Mosaic Atomic Layer, 이하 MAL이라 한다)인 다성분계 박막 및 그 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film and a method of forming the same, in detail, a multi-component thin film wherein the unit material layer constituting the thin film is a mosaic atomic layer (MAL) composed of components constituting the thin film; It is related with the formation method.

원자층 증착(Atomic Layer Deposition) 기술은 통상적으로 사용되고 있는 전자빔(E-beam) 증착법, 열증착법, Sputter 증착법과 같은 물리적 증착법과 매우 다른 개념의 박막 증착법이다. ALD는 반응 가스들의 화학반응을 이용한다는 점에서 화학증착법(chemical vapor deposition:CVD)과 유사하나 통상적인 CVD가 반응 가스들이 동일 시간에 공급되어 표면이나 기상에서 화학반응을 일으키는 방법인데 비하여, ALD는 이종의 반응 가스들을 시분할하여 개별적으로 공급하여 표면 반응을 일으킨다는 점에서 크게 다르다. ALD 공정에서 금속 원소를 포함한 유기 금속 화합물(이하 전구체)이 기판 표면에 흡착되어 있는 상태에서 다른 반응가스를 공급하면 반응 가스와 전구체들이 표면에서 서로 만나서 반응함으로써 박막을 형성하게 된다. 그러므로 ALD용 전구체는 반응온도에서 스스로 분해하지 않아야 하고 표면에 흡착된 전구체와 공급되는 반응가스간의 반응이 표면에서 매우 빠른 속도로 일어날 수 있어야 한다.Atomic Layer Deposition (Atomic Layer Deposition) technology is a thin film deposition method of a very different concept from the physical vapor deposition method such as the electron beam (E-beam) deposition method, thermal evaporation method, Sputter deposition method that is commonly used. ALD is similar to chemical vapor deposition (CVD) in that it uses chemical reactions of reactant gases.However, ALD is a method in which reaction gases are supplied at the same time to cause chemical reactions on the surface or in the gas phase. It is very different in that the heterogeneous reaction gases are time-divided and individually supplied to produce a surface reaction. In the ALD process, when an organic metal compound including a metal element (hereinafter, referred to as a precursor) is adsorbed on the surface of a substrate and another reactant gas is supplied, the reactant gas and the precursors meet each other on the surface to form a thin film. Therefore, the precursor for ALD should not decompose itself at the reaction temperature, and the reaction between the precursor adsorbed on the surface and the reactant gas supplied should be able to occur at a very high speed on the surface.

ALD 공정이 표면 반응을 이용함으로써 얻게 되는 가장 큰 장점은 두께의 균일도와 스텝 커버리지(step coverage)라 할 수 있다.The biggest advantage of the ALD process using the surface reaction is the uniformity of the thickness and the step coverage.

한 종류의 전구체 증기가 공급되어 웨이퍼 표면에 흡착할 때, 화학흡착(chemisorption)이 가능한 사이트(site)에는 모두 흡착되며, 과량의 전구체 증기가 공급되더라도 나머지는 상기 화학 흡착된 전구체에 화학 흡착에 비해 상대적으로 결합력이 약한 물리 흡착을 이루게 된다. 상기 물리 흡착된 전구체들은 퍼지 가스에 의해 제거되고, 이어서 다른 종류의 전구체가 공급되어 상기 화학 흡착된 전구체 표면에 화학 흡착된다. 이러한 과정이 반복되어 상기 웨이퍼 상에 일정한 속도로 박막이 성장된다.When one kind of precursor vapor is supplied and adsorbed onto the wafer surface, all of the sites capable of chemisorption are adsorbed, and even if excess precursor vapor is supplied, the rest is compared with chemisorption to the chemisorbed precursor. It has a relatively weak physical force. The physisorbed precursors are removed by a purge gas, and then another kind of precursor is supplied and chemisorbed onto the chemisorbed precursor surface. This process is repeated to grow a thin film on the wafer at a constant rate.

예를 들면, A-전구체와 B-반응가스를 사용하는 ALD에서는 A-전구체 공급 →N₂(또는 Ar) 퍼지 →B-반응가스 공급 →N₂(또는 Ar) 퍼지의 과정을 한 사이클로 하여 이를 계속 반복함으로써 박막을 성장하게 되며 성장 속도는 한 사이클 당 증착되는 막 두께로 표시한다. 이와 같은 성장 원리에 의해 박막이 증착되므로 노출되어 있는 모든 표면은 거칠기(roughness)에 무관하게 전구체 분자가 흡착할 확률은 거의 비슷하다. 따라서 공급되는 전구체가 충분하기만 하면 항상 일정한 속도로 표면 구조의 종횡비(aspect ratio)의 크기와 무관하게 균일한 두께의 박막이 증착된다. 또한 한 층씩 쌓아나가는 방식을 취하므로 두께와 조성의 정밀한 조절이 가능하다.For example, in ALD using A-precursor and B-reactant gas, A-precursor supply → N₂ (or Ar) purge → B-reactant gas supply → N₂ (or Ar) purge As a result, the thin film is grown, and the growth rate is expressed by the film thickness deposited per cycle. Since the thin film is deposited by this growth principle, all exposed surfaces have almost similar probability of adsorbing precursor molecules regardless of roughness. Thus, as long as the precursor supplied is sufficient, a thin film of uniform thickness is deposited at a constant rate irrespective of the magnitude of the aspect ratio of the surface structure. Also, by stacking one by one, precise control of thickness and composition is possible.

이와 같은 장점에도 불구하고, ALD는 다음과 같은 문제점들을 내포하고 있다.Despite these advantages, ALD has the following problems.

첫째, 세 가지 성분 이상의 다성분을 포함하는 박막을 형성하는 경우에 기존의 CVD에 비해 증착 속도가 느리다.First, in the case of forming a thin film containing three or more components, the deposition rate is slower than that of conventional CVD.

예를 들어, SrTiO3막을 ALD로 형성하는 경우의 한 사이클은 도 1에 도시한 바와 같이 Sr을 포함하는 전구체를 공급하는 제1 단계(10)와 퍼지 가스를 공급하여 반응 챔버를 1차 퍼지하는 제2 단계(20)와 제1 단계(10)에서 형성된 Sr원자층의 산화를 위해 산소를 포함하는 반응가스를 공급하는 제3 단계(30)와 퍼지 가스를 공급하여 상기 반응 챔버를 2차 퍼지하는 제4 단계(40)와 Ti를 포함하는 전구체를 공급하는 제5 단계(50)와 퍼지 가스를 공급하여 상기 반응 챔버를 3차 퍼지하는 제6 단계(60)와 제5 단계(50)에서 형성된 Ti원자층을 산화시키기 위해 산소를 포함하는 반응가스를 공급하는 제7 단계(70) 및 퍼지 가스를 공급하여 상기 반응 챔버를 4차 퍼지하는 제8 단계(80)로 이루어진다. 따라서, 박막을 구성하는 성분의 전구체들이 동시에 공급되는 기존의 CVD에 비해 박막 증착 속도가 현저히 느리게 된다.For example, in the case of forming an SrTiO 3 film made of ALD, one cycle of supplying a precursor including Sr and a purge gas to supply the first step 10 as shown in FIG. Second purge of the reaction chamber by supplying a purge gas and a third step 30 of supplying a reaction gas containing oxygen for the oxidation of the Sr atomic layer formed in the second step 20 and the first step 10 The fourth step 40 and the fifth step 50 of supplying the precursor including Ti and the sixth step 60 and the fifth step 50 of purging the reaction chamber by supplying a purge gas. A seventh step 70 of supplying a reaction gas containing oxygen to oxidize the Ti atom layer and an eighth step 80 of supplying a purge gas to the fourth purge of the reaction chamber are provided. Therefore, the deposition rate of the thin film is significantly slower than that of the conventional CVD in which precursors of the components constituting the thin film are simultaneously supplied.

둘째, 만족할 만한 결정상을 얻기 어려워 후속 열처리가 필요하다.Second, it is difficult to obtain a satisfactory crystal phase and subsequent heat treatment is required.

구체적으로, 도 2에서 가로축은 켈빈 온도(K)를, 세로축은 활성도(activity)를 나타내고, 참조 부호 G1 내지 G11은 각각 TiO2, BaTiO3, SrTiO3, Sr4Ti3O14, TiO2S, SrCO3, BaCO3, H2, CO2, H2O 및 Sr2TiO4에 대한 활성도(activity) 그래프를 나타낸다.Specifically, in FIG. 2, the horizontal axis represents Kelvin temperature (K), and the vertical axis represents activity, and reference numerals G1 to G11 denote TiO 2, BaTiO 3, SrTiO 3, Sr 4 Ti 3 O 14, TiO 2 S, SrCO 3, BaCO 3, H 2, CO 2, and H 2 O, respectively. And activity graphs for Sr2TiO4.

도 2를 참조하면, 예를 들어 SrTiO3막을 증착하기 위해 기존의 ALD방식으로 SrO와 TiO2를 교대로 적층할 경우 각각의 상이 600K 이상의 고온까지 안정하게 존재하여 원하는 SrTiO3막을 형성할 수 없다. 다시 말하면, 형성된 SrTiO3막은 SrO와 TiO2의 혼합상에 불과하며 이를 원하는 결정상인 SrTiO3로 전환하기 위해서는 별도의 열처리가 필요하다. 이상의 결과는 3성분계 이상에서 공통으로 적용되는 상황으로 개별 금속 원소의 산화막이 안정화할 경우 이를 복합막으로 키우기 위해서는 열처리가 필요하다.Referring to FIG. 2, for example, when SrO and TiO 2 are alternately stacked by using an existing ALD method to deposit an SrTiO 3 film, each phase is stably present at a high temperature of 600K or more, and thus, a desired SrTiO 3 film cannot be formed. In other words, the formed SrTiO 3 film is only a mixed phase of SrO and TiO 2 and a separate heat treatment is required to convert the SrTiO 3 film into SrTiO 3, which is a desired crystal phase. The above results are common in three-component systems or more. When the oxide films of individual metal elements are stabilized, heat treatment is required to grow them into composite films.

이와 같이 3 성분 이상의 박막을 ALD로 형성하는 경우, 원하는 결정 구조를갖는 박막으로 형성하기 위해 별도의 열처리가 필요하므로, 박막의 수득율이 현저히 낮아지게 된다.As described above, when the thin film having three or more components is formed of ALD, since a separate heat treatment is required to form a thin film having a desired crystal structure, the yield of the thin film is significantly lowered.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, ALD에 비해 박막 증착률을 빠르게 하면서 결정 상태로 형성할 수 있기 때문에, 결정화를 위한 후속 열처리가 불필요하여 박막 수득율을 높일 수 있는 다성분계 박막 형성 방법을 제공함에 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the above-described problems of the prior art, and can be formed in a crystalline state with a faster film deposition rate than ALD, so that subsequent heat treatment for crystallization is unnecessary, thereby increasing the yield of the thin film. The present invention provides a method for forming a multicomponent thin film.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 방법으로 형성된 박막을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a thin film formed by the above method.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 반응 챔버에 기판을 로딩한 다음, 상기 기판 상에 형성하고자 하는 박막을 구성하는 단위 물질층을 형성하되, 상기 단위 물질층은 적어도 상기 박막을 구성하는 물질 성분을 포함하는 두 종류의 전구체들로 구성된 모자이크 원자층(MAL)으로 형성하는 제1 단계와, 상기 반응 챔버 내부를 퍼지하는 제2 단계 및 상기 모자이크 원자층을 화학 변화시키는 제3 단계를 거쳐서 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법을 제공한다. 이때, 상기 모자이크 원자층은 적어도 한 종류의 전구체의 표면 흡착율이 포화되는 양보다 적게 한 후 두 종류의 전구체들을 동시에 공급하여 형성하거나, 상기 두 종류의 전구체들을 시분할 공급하여 순차적으로 형성한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention after loading a substrate in the reaction chamber, to form a unit material layer constituting a thin film to be formed on the substrate, wherein the unit material layer is at least a material constituting the thin film Formed through a first step of forming a mosaic atomic layer (MAL) composed of two kinds of precursors comprising a component, a second step of purging the inside of the reaction chamber and a third step of chemically changing the mosaic atomic layer It provides a multi-component thin film forming method characterized in that. In this case, the mosaic atomic layer is formed by supplying two kinds of precursors at the same time after the surface adsorption rate of at least one kind of precursor is less than saturation, or by sequentially time-supplying the two kinds of precursors.

상기 전구체들을 시분할 공급하여 형성하는 경우, 상기 적어도 두 종류의 전구체들 중 선택된 제1 전구체를 상기 반응 챔버에 공급하는 단계와, 상기 반응 챔버를 1차 퍼지하는 단계 및 상기 적어도 두 종류의 전구체들 중 선택된 제2 전구체를 상기 반응 챔버에 공급하는 단계를 더 포함한다.In the case of forming the precursors by time-division supplying, supplying a first precursor selected from the at least two kinds of precursors to the reaction chamber, first purging the reaction chamber, and among the at least two kinds of precursors. Supplying the selected second precursor to the reaction chamber.

또, 상기 반응 챔버를 2차 퍼지하는 단계 및 상기 적어도 두 종류의 전구체들 중 선택된 제3 전구체를 상기 반응 챔버에 공급하는 단계를 더 포함한다.The method may further include secondary purging the reaction chamber and supplying a third precursor selected from the at least two kinds of precursors to the reaction chamber.

상기 제1 모자이크 원자층은 상기 적어도 두 종류의 전구체들 중 적어도 선택된 제1 및 제2 전구체들로 형성하고, 상기 제2 모자이크 원자층은 상기 적어도 두 종류의 전구체들 중 적어도 선택된 제1 및 제3 전구체들로 형성한다.The first mosaic atomic layer is formed of at least selected first and second precursors of the at least two kinds of precursors, and the second mosaic atomic layer is at least selected first and third of the at least two kinds of precursors. Form into precursors.

상기 제2 모자이크 원자층은 상기 제1 및 제2 전구체들로 형성하되, 상기 제1 및 제2 전구체들 중 선택된 어느 하나의 성분비를 다르게 하여 형성한다.The second mosaic atomic layer is formed of the first and second precursors, and is formed by different component ratios of any one selected from the first and second precursors.

상기 제1 모자이크 원자층은 상기 선택된 제1 및 제2 전구체들을 동시에 또는 시분할 공급하여 형성한다.The first mosaic atomic layer is formed by simultaneously or time divisionally supplying the selected first and second precursors.

또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 반응 챔버에 기판을 로딩한 다음, 상기 기판 상에 형성하고자 하는 박막을 구성하는 단위 물질층을 형성하되, 상기 단위 물질층은 상기 박막을 구성하는 물질 성분을 포함하는 적어도 두 종류의 전구체들로 구성된 모자이크 원자층(MAL)과 상기 모자이크 원자층 상에 형성된 비 모자이크 원자층으로 순차적으로 형성하는 제1 단계와, 상기 반응 챔버 내부를 퍼지하는 제2 단계 및 상기 제1 단계에서 형성한 결과물을 화학 변화시키는 제3 단계를 한 사이클로 하고, 상기 제1 내지 제3 단계를 통해서 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법을 제공한다.In addition, in order to achieve the above technical problem, the present invention after loading a substrate in the reaction chamber, to form a unit material layer constituting a thin film to be formed on the substrate, wherein the unit material layer comprises the thin film A first step of sequentially forming a mosaic atomic layer (MAL) composed of at least two kinds of precursors including a material component and a non-mosaic atomic layer formed on the mosaic atomic layer; and a second purging the inside of the reaction chamber. It provides a multi-component thin film forming method characterized in that the step and the third step of chemically changing the resultant formed in the first step in one cycle, and through the first to third steps.

상기 제3 단계에서 상기 제1 단계에서 형성한 결과물은 유입되는 산소 공급원에 의해 산화되는데, 상기 산화 후에 생성되는 부산물을 제거하기 위해 다음 공정을 진행한다. In the third step, the product formed in the first step is oxidized by the incoming oxygen source, and the following process is performed to remove the by-products generated after the oxidation.

곧, 챔버에 불활성 가스를 주입함과 동시에 기판에 직류 바이어스(DC-bias)를 인가하여 상기 불활성 가스가 플라즈마 상태가 되도록 한다. 이렇게 해서, 챔버에 불활성 가스 플라즈마가 생성되고, 이를 이용함으로써 모자이크 원자층 표면으로부터 상기 부산물이 제거된다.In other words, the inert gas is injected into the chamber and a direct current bias (DC-bias) is applied to the substrate so that the inert gas is in a plasma state. In this way, an inert gas plasma is generated in the chamber, by which the by-product is removed from the mosaic atomic layer surface.

한편, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 적어도 두 물질 성분들을 함유하는 다성분계 박막에 있어서, 상기 박막은 복수의 단위 물질층들로 구성되고, 상기 단위 물질층은 상기 적어도 두 물질 성분들과 관련된 서로 다른 전구체들로 구성된 모자이크 원자층인 것을 특징으로 하는 다성분계 박막을 제공한다. 이때, 상기 모자이크 원자층은 제1 및 제2 모자이크 원자층으로 구성된 이중의 모자이크 원자층이다.On the other hand, in order to achieve the other technical problem, the present invention is a multi-component thin film containing at least two material components, the thin film is composed of a plurality of unit material layers, the unit material layer is the at least two material components It provides a multi-component thin film, characterized in that the mosaic atomic layer composed of different precursors associated with them. In this case, the mosaic atomic layer is a double mosaic atomic layer composed of first and second mosaic atomic layers.

또한, 본 발명은 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 적어도 두 물질 성분들을 함유하는 다성분계 박막에 있어서, 상기 박막은 복수의 단위 물질층들로 구성되고, 상기 단위 물질층은 상기 적어도 두 물질 성분들과 관련된 서로 다른 전구체들 중 적어도 선택된 두 전구체들로 구성된 모자이크 원자층; 및 상기 서로 다른 전구체들 중 선택된 어느 한 전구체로 구성된 비 모자이크 원자층으로 구성된 것을 특징으로 하는 다성분계 박막을 제공한다. 이때, 상기 비 모자이크 원자층은 상기 모자이크 원자층 상에 구성되어 있거나 그 반대이다.In addition, the present invention, in order to achieve the above another technical problem, in the multi-component thin film containing at least two material components, the thin film is composed of a plurality of unit material layers, the unit material layer is the at least two material components A mosaic atomic layer composed of at least two selected ones of the different precursors associated with them; And a non-mosaic atomic layer composed of any one selected from among the different precursors. In this case, the non-mosaic atomic layer is configured on the mosaic atomic layer or vice versa.

상기 모자이크 원자층은 복층으로써, 상기 관련된 모든 전구체들로 구성된 제1 모자이크 원자층 및 상기 관련된 전구체들 중 적어도 선택된 두 전구체들로 구성된 제2 모자이크 원자층으로 구성된 것, 복수의 상기 관련된 모든 전구체들로 구성된 제1 모자이크 원자층으로 구성된 것 또는 전구체 구성은 동일하되, 각 모자이크 원자층에서의 상기 전구체의 구성비가 다르게 구성된 것을 특징으로 한다.The mosaic atomic layer is a multilayer comprising a first mosaic atomic layer composed of all the related precursors and a second mosaic atomic layer composed of at least two selected precursors of the related precursors, the plurality of all related precursors The first mosaic atom layer or the precursor structure is the same, but the composition ratio of the precursor in each mosaic atomic layer is characterized in that the configuration is different.

또, 상기 복층의 모자이크 원자층은 상기 관련된 전구체들 중 선택된 제1 및 제2 전구체들로 구성된 제1 모자이크 원자층과 상기 제1 모자이크 원자층 상에 구성되어 있고, 상기 관련된 전구체들 중 선택된 제1 및 제3 전구체들로 구성된 제2 모자이크 원자층으로 구성된 것이다.The mosaic atomic layer of the multilayer is formed on the first mosaic atomic layer and the first mosaic atomic layer composed of the selected first and second precursors of the related precursors, and the selected first of the related precursors. And a second mosaic atomic layer composed of third precursors.

이와 같은 본 발명에 의한 다성분계 박막 형성 방법을 이용하면 종래의 ALD방식의 장점에 더해서 종래의 ALD방식을 이용할 때보다 공정 단계를 줄일 수 있기 때문에 박막 형성에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 또한, 저온에서 박막을 형성하면서 결정화가 이루어지기 때문에 박막 형성 후에 결정화를 위한 별도의 열처리 공정이 필요하지 않다. 이에 따라 박막 수득율이 종래에 비해 현저히 높아진다.By using the multi-component thin film forming method according to the present invention, in addition to the advantages of the conventional ALD method, the process step can be reduced than when using the conventional ALD method can reduce the time required to form the thin film. In addition, since crystallization is performed while forming a thin film at a low temperature, a separate heat treatment process for crystallization is not required after the thin film is formed. As a result, the yield of the thin film is significantly higher than in the related art.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 다성분계 박막 및 그 형성 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이때, 반응 챔버에 기판은 로딩되어 있는 것으로 간주한다. 그리고, 상기 반응 챔버에 대해서도 특별한 제한을 두지 않는다. 즉, 원자층 증착이 가능한 반응 챔버이면 어떠한 반응 챔버라도 무방하다.Hereinafter, a multicomponent thin film and a method of forming the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, the substrate is considered to be loaded in the reaction chamber. There is no particular limitation on the reaction chamber. That is, any reaction chamber may be used as long as it is a reaction chamber capable of atomic layer deposition.

먼저, 박막 형성 방법에 대해 설명한다.First, the thin film formation method is demonstrated.

본 발명의 박막 형성 방법은 박막의 단위 물질층을 MAL로 형성하는 것에 특징이 있으며, 제1 및 제2 실시예로 나누어 설명한다.The thin film forming method of the present invention is characterized by forming the unit material layer of the thin film in MAL, and will be described by dividing it into the first and second embodiments.

<제1 실시예><First Embodiment>

도 3을 참조하면, 먼저 기판 상에 박막의 단위 물질층이 되는 MAL을 형성한다(100). 상기 MAL은 상기 박막을 구성하는 물질 성분들을 포함하는 전구체들로 형성한다. 따라서, 상기 박막이 세 물질 성분들로 구성된 경우, 상기 MAL도 상기 세 물질 성분들을 각각 포함하는 세 전구체들로 형성하고, 상기 박막이 네 물질 성분 이상으로 구성된 경우, 상기 MAL도 상기 물질 성분들을 각각 포함하는 네 전구체 이상으로 형성한다.Referring to FIG. 3, first, an MAL forming a unit material layer of a thin film is formed on a substrate (100). The MAL is formed of precursors including material components constituting the thin film. Thus, when the thin film is composed of three material components, the MAL is also formed of three precursors each comprising the three material components, and when the thin film is composed of four or more material components, the MAL also comprises the material components, respectively. It is formed by four or more precursors.

이러한 MAL은 상기 박막을 구성하는 물질 성분들 모두를 조성비를 고려하여 반응 챔버에 소정양 주입한 다음, 상기 기판에 동시에 화학 흡착시켜 형성한다. 이와 같이 상기 MAL은 상기 박막을 구성하는 복수의 물질 성분들로 구성된 단일의 원자층이다.The MAL is formed by injecting a predetermined amount of all the material components constituting the thin film into the reaction chamber in consideration of the composition ratio, and then simultaneously chemisorbed on the substrate. As such, the MAL is a single atomic layer composed of a plurality of material components constituting the thin film.

상기 MAL 형성에 대한 구체적인 예로써, 상기 박막이 삼성분계 산화막, 예컨대 STO막이라 할 때, 상기 MAL은 Sr을 포함하는 전구체 및 Ti를 포함하는 전구체로 형성한다. 곧, 반응 챔버에 상기 Sr을 포함하는 전구체 및 Ti를 포함하는 전구체의 소정량을 동시에 공급한다. 이때, 상기 두 전구체의 공급량은 두 전구체 각각의 원자층을 형성할 때보다 적은 양인 것이 바람직하다. 이에 대해서는 후술한다.As a specific example of forming the MAL, when the thin film is a ternary oxide film such as an STO film, the MAL is formed of a precursor including Sr and a precursor including Ti. That is, a predetermined amount of the precursor including Sr and the precursor containing Ti are simultaneously supplied to the reaction chamber. In this case, the supply amount of the two precursors is preferably less than when forming the atomic layer of each of the two precursors. This will be described later.

BST막과 같이 3가지 금속 원소를 포함하는 박막인 경우, 상기 MAL은 Ba을 포함하는 전구체, Sr을 포함하는 전구체 및 Ti을 포함하는 전구체들의 소정량을 상기 반응 챔버에 동시에 공급하여 형성한다. 이때, 상기 세 종류의 전구체들이 상기 기판 표면에 화학 흡착될 수 있도록 상기 기판을 소정의 반응 온도로 유지하는 것이 바람직하다. In the case of a thin film including three metal elements, such as a BST film, the MAL is formed by simultaneously supplying a predetermined amount of a precursor including Ba, a precursor including Sr, and precursors including Ti to the reaction chamber. In this case, it is preferable to maintain the substrate at a predetermined reaction temperature so that the three kinds of precursors can be chemisorbed on the surface of the substrate.

상기 박막으로는 상기 예로든 STO막이나 BST막외의 산화막, 질화막 또는 붕소화막 등이 있을 수 있다. 예를 들면, PZT막, YBCO막, SBTO막, HfSiON막, ZrSiO막, ZrHfO막, LaCoO막, 또는 TiSiN막 등이 있을 수 있다.The thin film may include an oxide film, a nitride film, or a boron film other than the above-described STO film or BST film. For example, there may be a PZT film, YBCO film, SBTO film, HfSiON film, ZrSiO film, ZrHfO film, LaCoO film, or TiSiN film.

이와 같이, 상기 박막이 산화막, 질화막 또는 붕소화막 등인 경우에, 상기 형성된 MAL은 산화, 질화 또는 붕소화되지 않은 상태이므로, 후속 공정에서 산화, 질화 또는 붕소화한다. 이에 대해서는 후술한다.As described above, when the thin film is an oxide film, a nitride film or a boron film, the formed MAL is not oxidized, nitrided or boronated, and thus oxidized, nitrided or boronated in a subsequent step. This will be described later.

한편, 상기 MAL을 형성하기 위해 반응 챔버에 공급된 상기 여러 종류의 전구체들 중에서 상기 기판 상에 상기 MAL을 형성하고 남은 여분의 전구체들은 상기 MAL 상에 물리 흡착될 수 있다. 상기 MAL 상에 흡착된 전구체들은 후속 공정에서 파티클로 작용할 수 있고, 후속 산화, 질화 또는 붕소화 공정 등에서 상기 MAL이 산화, 질화 또는 붕소화되는 것을 방해할 수 있다. 따라서, 상기 MAL에 물리 흡착된 전구체들은 제거하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 MAL을 형성한 후, 반응 챔버를 불활성 가스, 예컨대 질소가스 또는 알곤가스 등을 사용하여 퍼징한다(110). 상기 퍼징 후에는 상기 기판 상에 단일 원자층으로써 상기 박막을 구성하는 단위 물질층인 상기 MAL만이 남게 되는데, 그 결과의 일 예는 도 4에서 볼 수 있다.Meanwhile, the extra precursors remaining after forming the MAL on the substrate among the various kinds of precursors supplied to the reaction chamber to form the MAL may be physically adsorbed on the MAL. Precursors adsorbed on the MAL may act as particles in subsequent processes and may prevent the MAL from being oxidized, nitrided or borated in subsequent oxidation, nitriding or boronation processes. Therefore, it is desirable to remove the precursors physically adsorbed on the MAL. To this end, after forming the MAL, the reaction chamber is purged using an inert gas such as nitrogen gas or argon gas (110). After the purging, only the MAL, which is a unit material layer constituting the thin film, remains as a single atomic layer on the substrate. An example of the result can be seen in FIG. 4.

도 4에서 (a)도는 상기 MAL의 평면도를, (b)도는 (a)도를 b-b'방향으로 절개한 단면도를 나타낸다. 또, 참조번호 130은 박막을 구성하는 물질 성분들 중 제1 물질 성분을 포함하는 전구체를, 132는 제2 물질 성분을 포함하는 전구체를, 134는 기판을 각각 나타낸다. 도 4에서 볼 수 있듯이, 상기 MAL은 상기 박막을 구성하는 서로 다른 물질 성분을 포함하는 서로 다른 전구체들(130, 132)로 구성됨을 알 수 있다.In FIG. 4, (a) is a plan view of the MAL, (b) is (a) is a cross-sectional view taken in the b-b 'direction. In addition, reference numeral 130 denotes a precursor including a first material component among the material components constituting the thin film, 132 denotes a precursor including a second material component, and 134 denotes a substrate. As shown in FIG. 4, it can be seen that the MAL is composed of different precursors 130 and 132 including different material components constituting the thin film.

상기 반응 챔버에 소정의 반응 가스를 공급하여 상기 MAL을 화학적으로 변화시킨다(120), 예컨대, 상기 MAL을 산화, 질화 또는 붕소화 한다. 이때, 상기 기판은 상기 반응가스와 상기 MAL사이의 반응을 위한 소정의 온도로 가열된다.The reaction chamber is supplied with a predetermined reaction gas to chemically change the MAL (120), for example, to oxidize, nitrate or boron the MAL. At this time, the substrate is heated to a predetermined temperature for the reaction between the reaction gas and the MAL.

한편, 상기 기판의 가열 온도를 낮추면서 상기 반응 가스의 반응 활성도를 높이기 위해, 상기 반응가스에 외부에서 에너지를 공급할 수 있다. 상기 외부 에너지의 공급 방식에 따라, 상기 MAL을 산화, 질화 또는 붕소화하는 방식은 달라진다.On the other hand, in order to increase the reaction activity of the reaction gas while lowering the heating temperature of the substrate, energy may be supplied to the reaction gas from the outside. Depending on the external energy supply method, the method of oxidizing, nitriding or boring the MAL varies.

예를 들어, 상기 MAL을 산화시키는 경우에, 상기 반응 챔버에 산소를 포함하는 O2, O3, H2O, H2O2 등의 반응 가스를 공급하는 동안에 상기 반응 가스에 고주파(RF), DC전압 또는 마이크로파를 인가하는 경우, 상기 산화를 위한 반응 가스는 플라즈마화되므로, 결국 상기 MAL은 플라즈마를 이용하여 산화한 것이 된다.For example, in the case of oxidizing the MAL, high frequency (RF), DC voltage or microwave is applied to the reaction gas while supplying a reaction gas such as O 2, O 3, H 2 O, H 2 O 2 containing oxygen to the reaction chamber. In this case, since the reaction gas for oxidation is plasmalized, the MAL is finally oxidized using plasma.

또, 상기 외부 에너지로써 자외선을 이용하는 경우, 자외선의 오존(O3) 분해 반응을 이용하여 상기 MAL을 산화시키게 된다. 곧, 상기 MAL은 자외선-오존 방식으로 산화된다.In addition, when ultraviolet rays are used as the external energy, the MAL is oxidized by using ozone (O 3) decomposition reaction of ultraviolet rays. In other words, the MAL is oxidized in an ultraviolet-ozone manner.

상기 MAL에 대한 화학 변화를 완료한 다음에, 상기 박막이 원하는 두께가 될 때까지 상기 MAL형성에서부터 상기 MAL 화학 변화까지의 제1 내지 제3 단계를 반복한다.After completing the chemical change for the MAL, the first to third steps from the MAL formation to the MAL chemical change are repeated until the thin film has a desired thickness.

<제2 실시예>Second Embodiment

박막을 구성하는 물질 성분들을 시분할 방식으로 공급하여 기판 상에 상기 박막의 단위 물질층을 MAL층으로 형성하는데 특징이 있다. 이때 상기 박막은 제1 실시예에서 기술한 박막들이다.By supplying the material components constituting the thin film in a time-division manner, it is characterized in that the unit material layer of the thin film as a MAL layer on the substrate. In this case, the thin films are the thin films described in the first embodiment.

도 5를 참조하면 제1 단계(200)는 원자층을 구성하는 전구체들이 소정의 간격으로 이격된 제1 원자층(이하, 제1 이산 원자층이라 한다)을 형성하는 단계이다.Referring to FIG. 5, the first step 200 is a step of forming first atomic layers (hereinafter, referred to as first discrete atomic layers) in which precursors constituting the atomic layer are spaced at predetermined intervals.

구체적으로, 종래의 원자층이 기판의 전면(기판 상에 어떠한 구조물이 형성되어 있다면, 그 구조물 전면)을 완전히 덮는 형태로 형성되어 비 이산 원자층인 반면, 본 발명의 상기 제1 이산 원자층은 형성하고자 하는 박막을 구성하는 물질 성분들 중 제1 물질 성분을 포함하는 전구체들을 기판 상에 이산시켜 형성하되, 상기 기판 전 영역에 걸쳐 균일하게 분산되도록 형성한다. 이렇게 함으로써, 후속 공급되는 상기 박막을 구성하는 제2 물질 성분들이 상기 제1 물질 성분들 사이에 균일하게 화학 흡착될 수 있다. 이때, 상기 기판은 공급되는 성분들이 기판에 화학 흡착될 수 있는 반응 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 물질 성분들은 유입되는 과정에서 이미 상기 반응 온도 또는 그에 가까운 온도로 가열될 수 있다.Specifically, while the conventional atomic layer is formed to completely cover the front surface of the substrate (if any structure is formed on the substrate, the structure front surface) and is a non-dispersed atomic layer, the first discrete atomic layer of the present invention Precursors including the first material component of the material components constituting the thin film to be formed are formed by discretely dispersing the substrate, and are formed to be uniformly distributed over the entire area of the substrate. By doing so, the second material components constituting the thin film subsequently supplied can be chemisorbed uniformly between the first material components. In this case, the substrate is preferably maintained at a reaction temperature at which the supplied components can be chemisorbed to the substrate. In addition, the material components may already be heated to or near the reaction temperature in the course of introduction.

한편, 도 6은 상기 제1 물질 성분들을 포함하는 전구체들로 구성된 본 발명의 상기 제1 이산 원자층을 개념적으로 나타낸 것으로써, (a)도는 평면도를, (b)도는 (a)도를 b-b'방향으로 절개한 단면도이다. 여기서, 참조번호 202는 상기 제1 이산 원자층을, 204는 상기 제1 이산 원자층을 구성하는 상기 제1 물질 성분을 포함하는 전구체(이하, 제1 전구체라 한다)를, 206은 표면에 제1 이산 원자층(202)이 화학 흡착되는 기판을 나타낸다. 기판(206) 상에 형성되는 박막은 적어도 세 물질 성분들을 포함하고, 이중에서 적어도 두 물질 성분은 기판 상에 화학적으로 흡착되는 성분들이다.Meanwhile, FIG. 6 conceptually illustrates the first discrete atomic layer of the present invention composed of precursors comprising the first material components, wherein (a) is a plan view and (b) is (a) a It is sectional drawing cut | disconnected to -b 'direction. Here, reference numeral 202 denotes the first discrete atomic layer, 204 denotes a precursor containing the first material component constituting the first discrete atomic layer (hereinafter referred to as a first precursor), and 206 denotes a first 1 shows a substrate on which the discrete atomic layer 202 is chemisorbed. The thin film formed on the substrate 206 includes at least three material components, of which at least two material components are components that are chemically adsorbed on the substrate.

예를 들어, 상기 박막이 SrTiO3막 또는 BaTiO3막 등과 같이 세 물질 성분들로 구성된 다성분계 박막인 경우, 제1 전구체(204)는 스트로튬(Sr) 또는 바륨(Ba)을 포함하는 전구체이거나 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체이다. 그리고 제1 성분의 원자층(202)은 스트로튬(Sr) 또는 바륨(Ba)을 포함하는 전구체들이 기판 상에 화학 흡착된 층이다.For example, when the thin film is a multi-component thin film composed of three material components, such as an SrTiO 3 film or a BaTiO 3 film, the first precursor 204 may be a precursor containing strontium (Sr) or barium (Ba) or titanium ( Ti) is a precursor containing. The atomic layer 202 of the first component is a layer in which precursors including strontium (Sr) or barium (Ba) are chemisorbed onto the substrate.

이러한 사실은 네 물질 성분 이상으로 구성된 박막에도 그대로 적용된다. 이때, 제1 전구체(204)는 상기 네 물질 성분 중에 산소가 포함되어 있으면, 산소 성분을 제외한 나머지 성분들 중 어느 하나의 물질 성분을 포함하는 전구체이고, 제1 이산 원자층(202)은 상기 전구체들이 기판 상에 균일하게 이산되어 화학 흡착된 원자층이 된다.The same holds true for thin films consisting of more than four material components. In this case, when oxygen is included in the four material components, the first precursor 204 is a precursor including any one material component except the oxygen component, and the first discrete atomic layer 202 is the precursor. Are uniformly dispersed on the substrate to form an atomic layer chemisorbed.

도 6에서 볼 수 있듯이, 제1 이산 원자층(202)을 구성하는 제1 전구체(204)는 종래의 비 이산 원자층을 구성하는 전구체들과 달리 이산된 형태로 널리 분포되어 있다. 도 6의 (b)도를 참조하면 이러한 사실은 보다 명확해진다. 도 6에서 참조번호 208은 후속 공정에서 제1 전구체(204) 사이에 형성될 제2 전구체들을 나타낸다.As shown in FIG. 6, the first precursor 204 constituting the first discrete atomic layer 202 is widely distributed in discrete form, unlike the precursors constituting the conventional non-dispersed atomic layer. Referring to FIG. 6B, this fact becomes clearer. In FIG. 6, reference numeral 208 denotes second precursors to be formed between the first precursors 204 in a subsequent process.

한편, 제1 전구체(204)의 분포 형태는 제1 전구체(204)의 종류나 후속 형성될 제2 전구체의 원자층을 고려하여 다양한 분포 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 이산 원자층(202)은 도 7 및 도 8에 각각 도시한 바와 같이 전구체들이 사선으로 배열된 형태 또는 육각형으로 분포된 전구체들 중심에 하나의 전구체를 더 갖는 분포 형태를 가질 수 있다.Meanwhile, the distribution form of the first precursor 204 may have various distribution forms in consideration of the type of the first precursor 204 or the atomic layer of the second precursor to be subsequently formed. For example, the first discrete atomic layer 202 may have a distribution form in which precursors are arranged in diagonal lines or have one precursor at the center of precursors distributed in a hexagon as illustrated in FIGS. 7 and 8, respectively. Can be.

이러한 제1 이산 원자층(202)의 형태적 성질, 곧 제1 전구체들(204)사이의 간격 등은 제1 전구체(204)의 공급량에 의해 정해진다. 예를 들어, 상기 박막이 SrTiO3막일 때, 제1 이산 원자층(202)은 Sr 전구체들로 구성된 원자층이고, 이것의 분포 형태는 상기 반응 챔버에 공급하는 상기 Sr 전구체 양에 의해 결정되는데, 바람직하게는 종래의 원자층 형성 방식으로 SrTiO3막을 형성하기 위해 공급하는 Sr 전구체 양보다 적은 양을 공급한다.The morphological nature of the first discrete atomic layer 202, that is, the interval between the first precursors 204, is determined by the supply amount of the first precursor 204. For example, when the thin film is an SrTiO 3 film, the first discrete atomic layer 202 is an atomic layer composed of Sr precursors, the distribution form of which is determined by the amount of the Sr precursor supplied to the reaction chamber, preferably Preferably, an amount less than the amount of the Sr precursor supplied to form the SrTiO 3 film by the conventional atomic layer formation method is supplied.

구체적으로, 도 12의 그래프(G12)는 종래의 원자층 형성 방식으로 SrTiO3막을 형성할 때의 시간에 따른 Sr 전구체의 공급 양의 변화를 개념적으로 나타낸 것으로써, 참조부호 S는 포화 영역을 나타낸다. 곧, 포화 영역(S)은 기판의 전면에 Sr 전구체가 흡착될 수 있을 정도로 충분한 양의 상기 Sr 전구체가 공급되는 영역이다. 그리고 참조부호 S0는 초기 영역으로써, 상기 Sr 전구체가 막 공급되기 시작해서 포화 영역(S)으로 도달해 가는 영역이다. 따라서, 초기 영역(S0)에서 공급되는 Sr 전구체의 양은 포화영역(S)에서 공급되는 Sr 전구체의 양에 비해 적고, 그 결과 초기 영역(S0)에서 공급되는 Sr 전구체의 양으로는 상기 기판의 전면은 덮여지지 아니한다. 상기 반응챔버에 공급되는 Sr 전구체가 공급되는 과정에서 상기 Sr 전구체가 기판의 특정 영역에만 흡착되도록 하는 요인은 없다. 즉, 이것은 어느 한 단계에서 상기 반응 챔버에 공급되는 상기 Sr 전구체들이 상기 기판의 어느 한 영역에 흡착될 확률은 상기 Sr 전구체들에 대해 동일함을 의미한다. 이에 따라, 초기 영역(S0)에서 공급되는 상기 Sr 전구체는 기판 상에 이산된 형태로 분포될 것이 분명하다.Specifically, the graph G12 of FIG. 12 conceptually illustrates a change in the supply amount of the Sr precursor with time when the SrTiO 3 film is formed by the conventional atomic layer formation method, and reference numeral S denotes a saturation region. In other words, the saturation region S is a region in which the Sr precursor is supplied in an amount sufficient to allow the Sr precursor to be adsorbed on the front surface of the substrate. Reference numeral S0 denotes an initial region where the Sr precursor starts to be supplied and reaches the saturation region S. As shown in FIG. Therefore, the amount of Sr precursor supplied in the initial region S0 is smaller than the amount of Sr precursor supplied in the saturation region S, and as a result, the amount of Sr precursor supplied in the initial region S0 is the front surface of the substrate. Is not covered. There is no factor that causes the Sr precursor to be adsorbed only to a specific region of the substrate while the Sr precursor supplied to the reaction chamber is supplied. In other words, this means that in one step, the probability that the Sr precursors supplied to the reaction chamber are adsorbed to any region of the substrate is the same for the Sr precursors. Accordingly, it is apparent that the Sr precursor supplied in the initial region S0 is distributed in discrete form on the substrate.

이렇게 해서, 초기 영역(S0)에서 상기 기판 상으로 공급되는 전구체의 양을 조절함으로써, 상기 기판 상에 상기한 바와 같은 다양한 분포 형태를 갖는 제1 물질 성분의 원자층(202)을 형성할 수 있고, 제1 물질 성분 원자층(202)의 제1 전구체(204) 사이에 후속 공급되는 제2 물질 성분을 포함하는 제2 전구체가 흡착될 수 있는 빈 기판 영역(208)이 존재하게 된다.In this way, by adjusting the amount of precursor supplied onto the substrate in the initial region S0, it is possible to form an atomic layer 202 of the first material component having various distribution forms as described above on the substrate, There is an empty substrate region 208 to which a second precursor comprising a second material component subsequently supplied between the first precursors 204 of the first material component atomic layer 202 can be adsorbed.

상기한 바와 같이, 반응 챔버에 공급하는 전구체 양을 초기 영역(S0)에 공급하는 전구체들의 양으로 제한함으로써, 제1 물질 성분의 원자층(202)의 형태를 결정할 수 있는데, 이 경우에도 박막을 구성하는 성분들의 수에 따라, 성분들의 조성비에 따라, 그리고 성분들이 형성되는 순서, 곧 어느 성분이 먼저 형성되는냐에 따라 제1 물질 성분의 원자층(202)을 형성하는데 필요한 전구체의 공급양은 다르게 하는 것이 바람직하다.As described above, the shape of the atomic layer 202 of the first material component can be determined by limiting the amount of precursor supplied to the reaction chamber to the amount of precursors supplied to the initial region S0. Depending on the number of components constituting, the composition ratio of the components, and the order in which the components are formed, which component is formed first, the amount of precursor required to form the atomic layer 202 of the first material component varies. It is preferable.

예를 들면, 제1 물질 성분의 원자층(202)이 세 성분으로 구성되는 박막을 형성하는 과정에서 형성되는 것이고, 도 12의 참조부호 AN가 이때 공급되는 전구체의 양이라 하면, 적어도 네 성분 이상으로 구성되는 박막을 형성하는 과정에서 기판 상에 최초로 형성되는 원자층을 위한 전구체 공급량은 상기 원자층이 상기 네 성분 중 어느 성분을 포함하는 전구체층이냐에 따라, 곧 상기 최초 형성되는 원자층을 구성하는 전구체에 포함된 물질 성분이 상기 네 성분에서 차지하는 성분비에 따라 상기 전구체 공급량은 상기 AN보다 적거나 많거나 같을 수 있다.For example, when the atomic layer 202 of the first material component is formed in the process of forming a thin film composed of three components, and the reference numeral AN in FIG. 12 refers to the amount of precursor supplied, at least four components or more. The amount of precursor supplied for the atomic layer initially formed on the substrate in the process of forming a thin film composed of the same constitutes the atomic layer to be initially formed depending on which of the four components is the precursor layer. The precursor supply amount may be less than, more than or equal to the AN depending on the component ratio of the material components contained in the precursor to the four components.

도 5를 계속 참조하면, 제2 단계(300)는 1차 퍼지 단계이다.With continued reference to FIG. 5, the second step 300 is a primary purge step.

제1 단계(200)에서 상기 반응 챔버에 공급된 제1 전구체들(204)이 모두 제1 물질 성분의 원자층(202)을 형성하는데 기여하는 것이 바람직하나, 제1 전구체들(204) 중 일부는 원자층(202) 형성에 사용되지 않을 수 있다. 이러한 제1 전구체들(204)이 상기 반응 챔버에 잔류하는 경우, 후속 공급되는 다른 전구체들과 섞여 원하지 않는 형태의 박막이 형성될 수 있다. 이에 따라 제1 전구체들(204) 중 원자층(202) 형성에 사용되지 않은 것들은 상기 반응 챔버로부터 배기하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 원자층(202)을 형성한 다음, 화학 반응을 일으키지 않는 가스를 이용하여 상기 반응 챔버 내부를 퍼징한다. 이때, 상기 비활성 가스로써 알곤 가스(Ar), 질소가스(N2), 산소가스(O2) 등이 사용된다.It is preferred that all of the first precursors 204 supplied to the reaction chamber in the first step 200 contribute to forming the atomic layer 202 of the first material component, but some of the first precursors 204 May not be used to form the atomic layer 202. When the first precursors 204 remain in the reaction chamber, a thin film of an undesirable shape may be formed by mixing with other precursors supplied subsequently. Accordingly, it is preferable to exhaust those of the first precursors 204 not used to form the atomic layer 202 from the reaction chamber. To this end, the atomic layer 202 is formed, and then the inside of the reaction chamber is purged using a gas that does not cause a chemical reaction. At this time, argon gas (Ar), nitrogen gas (N2), oxygen gas (O2) and the like are used as the inert gas.

제3 단계(400)는 상기 기판 상에 제2 물질 성분을 포함하는 전구체들로 구성되는 제2 이산 원자층을 형성하는 단계이다. 이때, 상기 제2 이산 원자층을 구성하는 전구체(이하, 제2 전구체라 한다)는 제1 이산 원자층(202) 사이의 기판에 화학 흡착된다.The third step 400 is to form a second discrete atomic layer composed of precursors comprising a second material component on the substrate. At this time, the precursor constituting the second discrete atomic layer (hereinafter referred to as a second precursor) is chemisorbed on the substrate between the first discrete atomic layer 202.

구체적으로 설명하면, 상기 1차 퍼징(300)을 실시한 후, 상기 제2 전구체를 상기 반응 챔버에 소정량 공급한다. 이때, 상기 제2 전구체는 상기 박막을 구성하는 물질 성분들 중 선택된 상기 기판에 화학 흡착될 수 있는 제2 물질 성분을 포함한다.Specifically, after the first purging 300 is performed, the second precursor is supplied to the reaction chamber in a predetermined amount. In this case, the second precursor includes a second material component that can be chemisorbed on the substrate selected from the material components constituting the thin film.

상기 SrTiO3막이나 BaTiO3막의 경우를 예로 들면, 상기 제2 전구체는 Ti을 포함하는 전구체이다. 상기 제1 전구체가 Ti을 포함하는 전구체인 경우, 상기 제2 전구체는 Sr 또는 Ba을 포함하는 전구체가 된다. 이러한 논리는 네 물질 성분 이상을 포함하되, 적어도 세 성분 이상의 물질 성분이 기판에 화학 흡착되는 박막에도 적용할 수 있다.For example, in the case of the SrTiO 3 film or the BaTiO 3 film, the second precursor is a precursor containing Ti. When the first precursor is a precursor containing Ti, the second precursor is a precursor containing Sr or Ba. This logic may be applied to thin films that contain more than four material components, but at least three or more material components are chemisorbed onto the substrate.

상기 제2 전구체는 다음 사항을 고려하면서 공급하는 것이 바람직하다.The second precursor is preferably supplied while considering the following matters.

곧, 상기 제2 전구체가 상기 박막에 포함된 물질 성분들 중에서 화학적으로 흡착되는 마지막 물질 성분을 포함하는 전구체인 경우, 상기 제2 전구체는 상기 기판의 상기 제1 물질 성분의 원자층(202)의 빈 곳, 곧 상기 기판의 상기 제1 전구체들이 흡착되지 않은 영역에 모두 흡착될 수 있을 정도의 충분한 양을 공급하는 것이 바람직하다.In other words, when the second precursor is a precursor including the last material component that is chemically adsorbed among the material components included in the thin film, the second precursor is formed of the atomic layer 202 of the first material component of the substrate. It is desirable to supply a sufficient amount so that all of the first precursors of the substrate can be adsorbed in the unoccupied region.

반면, 상기 제2 전구체가 상기 박막을 구성하는 마지막 물질 성분이 아니라면, 상기 제2 전구체가 공급된 후에 화학적으로 흡착되는 제3, 제4의 전구체가 계속 공급될 것이므로, 이를 감안하여 후속 공급되는 전구체들이 앞서 공급된 전구체들 사이의 기판에 화학 흡착될 수 있도록, 상기 기판에 소정의 빈 영역이 존재할 수 있을 정도의 양을 공급하는 것이 바람직하다. 이것은 상기 기판 표면에 상기 제1 및 제2 전구체가 흡착된다고 하더라도, 상기 제1 및 제2 전구체들 사이에 후속 공급될 전구체들이 화학적으로 흡착될 수 있음을 의미한다. 따라서 후자의 경우, 상기 제2 전구체들의 공급량은 상기 제1 전구체들을 공급할 때와 마찬가지로 초기 영역(S0, 도 12 참조)에서 공급되는 양으로 결정하는 것이 바람직하다. 하지만, 상기 제2 전구체에 포함된 물질 성분이 상기 박막에서 차지하는 조성비에 따라 제2 전구체들의 공급량은 상기 제1 전구체들의 공급량에 보다 많거나 적을 수 있다. 물론, 상기 박막에서 제1 및 제2 전구체에 포함된 물질 성분의 성분비가 동일하고, 화학적으로 흡착될 수 있는 전구체가 상기 제1 및 제2 전구체들로 한정되는 경우, 상기 제1 및 제2 전구체들의 공급량은 초기 영역(S0)에서 동일하게 하는 것이 바람직하다.On the other hand, if the second precursor is not the last material component constituting the thin film, since the third and fourth precursors which are chemically adsorbed after the second precursor are supplied will continue to be supplied, the precursors are subsequently supplied in consideration of this. It is desirable to supply an amount such that a predetermined empty area may exist in the substrate so that they can be chemisorbed to the substrate between the precursors previously supplied. This means that even if the first and second precursors are adsorbed onto the substrate surface, the precursors to be subsequently supplied between the first and second precursors can be chemically adsorbed. Therefore, in the latter case, the supply amount of the second precursors is preferably determined by the amount supplied from the initial region S0 (see FIG. 12) as in the case of supplying the first precursors. However, the supply amount of the second precursors may be more or less than the supply amount of the first precursors depending on the composition ratio of the material component included in the second precursor in the thin film. Of course, when the component ratios of the material components included in the first and second precursors in the thin film are the same, and the chemically adsorbable precursor is limited to the first and second precursors, the first and second precursors The supply amount of these is preferably the same in the initial region S0.

제1 내지 제3 단계(200, 300, 400)를 통해서, 도 6에 도시한 바와 같이 제1 이산 원자층(202)을 구성하는 제1 전구체들(204) 및 상기 제2 이산 원자층(도 4의 제1 이산 원자층(202)과 동등하게 나타낼 수 있음)으로 구성하는 제2 전구체들(208)로 구성된 모자이크 원자층(210), 곧 MAL이 상기 박막을 구성하는 단위 물질층으로써 기판(206) 상에 형성된다. MAL(210)이 제1 및 제2 전구체들(204, 208)만으로 구성되는 경우, 제1 및 제2 전구체들(204, 208)은 접촉되게 도시하는 것이 바람직하나, 도 9에서 이들을 이격되게 도시한 것은 도시의 편의를 위한 것이다. 이러한 사실은 제1 전구체들(204)의 다양한 배열 형태에 따른 MAL(210)의 다양한 예를 도시한 도 10 및 도 11에도 적용된다. Through the first to third steps 200, 300, and 400, the first precursors 204 and the second discrete atomic layer constituting the first discrete atomic layer 202 as shown in FIG. 6 (FIG. Mosaic atomic layer 210 composed of second precursors 208 composed of the first discrete atomic layer 202 of 4, i.e., a unit material layer in which MAL constitutes the thin film. 206 is formed. If the MAL 210 is composed of only the first and second precursors 204, 208, the first and second precursors 204, 208 are preferably shown in contact, but are shown spaced apart in FIG. 9. One is for the convenience of the city. This also applies to FIGS. 10 and 11, which illustrate various examples of MAL 210 according to various arrangements of first precursors 204.

제4 단계(500)는 2차 퍼지 단계이다. 제2 단계(300)의 실시 이유와 동일한 이유로 MAL(210)을 형성한 후에 불활성 가스를 사용하여 상기 반응 챔버 내부를 퍼징한다.The fourth stage 500 is a secondary purge stage. After forming the MAL 210 for the same reason as that of the second step 300, an inert gas is used to purge the inside of the reaction chamber.

제5 단계(600)는 MAL(210)을 화학 변화 시키는 단계로써, 여러 반응 가스들을 사용하여 MAL(210)을 산화, 질화 또는 붕소화시키는 단계이다. 이러한 화학 반응을 통해 큰 부피를 차지하고 있던 리간드들이 분해, 제거되면서 리간드에 의해 가려져 있던 새로운 화학 흡착점이 노출될 수 있다.The fifth step 600 is a step of chemically changing the MAL 210, and oxidizing, nitriding or boronating the MAL 210 using various reaction gases. Through this chemical reaction, the ligands that occupy a large volume can be decomposed and removed, thereby exposing a new chemisorption point hidden by the ligand.

MAL(210)을 산화시키는 경우를 예로 들면, 상기 반응 챔버에 산소(O2), 오존(O3), 수증기(H2O), 과산화수소(H2O2) 등과 같은 반응 가스들을 소정량 공급하여 MAL(210)과 반응시킴으로써 MAL(210)을 산화시킨다. 이때, 상기 반응 가스들의 활성도를 높이기 위해 상기 반응 가스를 상기 반응 챔버에 주입함과 동시에 상기 반응 가스에 고주파(RF)나 마이크로파를 인가하거나 상기 반응 가스를 사이에 두고 DC를 인가하여 상기 반응 챔버에 상기 반응 가스의 플라즈마를 형성할 수 있다. 상기 반응가스가 오존인 경우에는 반응 가스의 활성도를 높이기 위해 자외선(UV)을 사용한다. 곧, 자외선-오존(UV-O3)을 이용하여 MAL(210)을 산화시킨다.For example, when the MAL 210 is oxidized, a predetermined amount of reaction gases such as oxygen (O 2), ozone (O 3), water vapor (H 2 O), hydrogen peroxide (H 2 O 2), or the like is supplied to the reaction chamber to react with the MAL 210. Thereby oxidizing the MAL 210. In this case, in order to increase the activity of the reaction gases, the reaction gas is injected into the reaction chamber and at the same time, high frequency (RF) or microwave is applied to the reaction gas, or DC is applied through the reaction gas to the reaction chamber. It is possible to form a plasma of the reaction gas. When the reaction gas is ozone, ultraviolet (UV) is used to increase the activity of the reaction gas. In other words, the MAL 210 is oxidized using ultraviolet-ozone (UV-O3).

제6 단계(700)는 3차 퍼지 단계로써, 제5 단계(600)이후에 상기 반응 챔버내에 남아 있는 가스들을 상기한 불활성 가스를 사용하여 퍼징하는 단계이다.The sixth step 700 is a third purge step, in which gas remaining in the reaction chamber after the fifth step 600 is purged using the inert gas.

이후, 상기 박막이 원하는 두께로 형성될 때까지 상기 제1 내지 제6 단계(200, 300, 400, 500, 600, 700)를 반복한다.Thereafter, the first to sixth steps 200, 300, 400, 500, 600, and 700 are repeated until the thin film has a desired thickness.

한편, 2차 퍼지 단계(500) 이후에 상기 기판에 화학적으로 흡착시킬 제3, 제4의 전구체들이 더 있는 경우, 곧 형성하고자 하는 박막이 비산화막으로써 적어도 세 성분의 물질 성분을 포함하거나, 산화막으로써 네 성분 이상의 물질 성분을 포함하는 경우에 제6 단계(700)를 실시하기 전에, 제3 전구체로 구성된 제3 물질 성분의 원자층을 형성하는 단계와 제3 퍼지 단계와 제4 전구체로 구성된 제4 물질 성분의 원자층을 형성하는 단계와 제4 퍼지 단계를 순차적으로 실시한다.On the other hand, if there are further third and fourth precursors to be chemically adsorbed to the substrate after the second purge step 500, the thin film to be formed soon includes a material component of at least three components as a non-oxide film, or an oxide film Prior to carrying out the sixth step 700 in the case of containing the four or more material components, forming an atomic layer of the third material component composed of the third precursor, and forming the atomic layer of the third purge step and the fourth precursor. The step of forming an atomic layer of the four material components and the fourth purge step are performed sequentially.

한편, 상기 MAL층을 반복하여 상기 박막을 형성함에 있어서 반복되는 MAL간에 성분비를 다르게 할 수 있다. 곧, 후속 형성되는 MAL을 구성하는 성분들이 앞서 형성된 MAL의 구성과 동일하되, 양자를 구성하는 전구체들 중의 어느 하나의 성분비, 곧 상기 박막을 구성하는 물질 성분들 중 어느 하나의 성분비를 다르게 형성할 수 있다.Meanwhile, in forming the thin film by repeating the MAL layer, the component ratio may be different between repeated MALs. That is, the components constituting the subsequently formed MAL are the same as the configuration of the MAL previously formed, but differently the component ratio of any one of the precursors constituting both, that is, the component ratio of any one of the material components constituting the thin film. Can be.

예를 들면, 상기 박막이 소정의 두께를 갖는 STO막 일 때, STO막은 Sr 전구체와 Ti 전구체로 구성되는 단위 물질층, 곧 Sr-Ti MAL을 반복해서 원하는 두께로 형성할 수 있는데, 편의 상 3개의 Sr-Ti MAL을 순차적으로 형성하여 상기 STO막을 형성한다고 하면, 두 번째 또는 세 번째 형성되는 Sr-Ti MAL을 구성하는 전구체들의 성분비는 첫 번째 형성된 Sr-Ti MAL을 구성하는 전구체들의 성분비와 다르게 형성한다. 이러한 성분비의 조절은 반응 챔버에 유입되는 전구체의 양을 조절함으로써 가능하다.For example, when the thin film is an STO film having a predetermined thickness, the STO film may repeatedly form a unit material layer composed of Sr precursor and Ti precursor, that is, Sr-Ti MAL, to a desired thickness. When the STO film is formed by sequentially forming Sr-Ti MALs, the component ratio of precursors constituting the second or third Sr-Ti MAL is different from that of precursors constituting the first Sr-Ti MAL. Form. Control of this component ratio is possible by controlling the amount of precursor entering the reaction chamber.

다른 한편으로, 제3 단계(400)에서 상기 제2 이산 원자층은 2차에 걸쳐 상기 제2 전구체들을 공급하는 방법으로 형성할 수 있다. 이 경우는 상기 제2 전구체들의 1차 공급으로 상기 제2 이산 원자층의 형성이 미흡할 때, 상기 제2 이산 원자층의 완전 형성을 위한 경우로써, 1차로 상기 제2 전구체들을 소정량 공급하여 상기 제2 이산 원자층을 형성한다. 이어서, 퍼징을 실시한 다음, 2차로 상기 제2 전구체들을 소정량 공급하여 상기 제2 이산 원자층의 완성도를 높인다. 상기 2차 공급 후에도 상기 제2 이산 원자층이 완전히 형성되지 않은 경우에는 3차 공급을 시도할 수 있고, 상기 1차 및 2차 공급에서 상기 제2 전구체들의 공급량을 다르게 할 수도 있다. On the other hand, in the third step 400, the second discrete atomic layer may be formed by supplying the second precursors through the secondary. In this case, when the formation of the second discrete atomic layer is insufficient due to the first supply of the second precursors, the second precursor is supplied to a predetermined amount as a first case for the complete formation of the second discrete atomic layer. The second discrete atomic layer is formed. Subsequently, after purging, a predetermined amount of the second precursors is secondarily supplied to increase the completeness of the second discrete atomic layer. If the second discrete atomic layer is not completely formed even after the second supply, a third supply may be attempted, and the supply amount of the second precursors may be changed in the first and second supply.

이러한 박막 형성 방법은 STO막 뿐만 아니라 세 물질 성분 이상을 포함하는 상기 제1 실시예에 언급한 박막들 모두에 적용할 수 있다.This thin film formation method can be applied not only to the STO film but also to all the thin films mentioned in the first embodiment including three material components or more.

<제3 실시예>Third Embodiment

단위 물질층을 두 MAL층으로 형성한다.The unit material layer is formed of two MAL layers.

구체적으로, 형성하고자 하는 박막이 적어도 세 물질 성분을 포함하는 물질막일 때, 상기 적어도 세 물질 성분을 둘로 나누고, 각각을 MAL로 순차적으로 형성하는 것이다.Specifically, when the thin film to be formed is a material film containing at least three material components, the at least three material components are divided into two, and each of them is sequentially formed in MAL.

예를 들어, 상기 박막이 세 물질 성분을 포함하는 소정의 물질막으로써, A1-X-YBXCY라 하면, 먼저 기판 상에 A 성분을 포함하는 전구체(이하, A전구체라 한다) 및 B 성분을 포함하는 전구체(이하, B전구체라 한다)로 구성된 제1 MAL(A1-XBX)을 형성한다. 이어서, 상기 제1 MAL 상에 A전구체 및 C 성분을 포함하는 전구체(이하, C전구체라 한다)로 구성된 제2 MAL(A1-YCY)을 형성한다. 이때, 상기 제1 및 제2 MAL은 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따라 형성할 수 있다. 또 상기 제2 MAL을 형성하기 전에, 제1 MAL을 산화시켜 상기 제2 MAL이 상기 제1 MAL에 화학 흡착될 수 있게 한다. 상기 제1 MAL의 산화는 제1 실시예 또는 제2 실시예에 기술된 산화 과정을 따른다. 또, 상기 제2 MAL을 형성하기까지의 각 단계 사이에 퍼징을 실시하는 것이 바람직하다. 상기 제2 MAL을 형성한 후, 제2 MAL을 상기 제1 MAL의 산화 공정에 따라 산화시킨다. 이렇게 형성된 상기 제1 및 제2 MAL은 상기 박막을 구성하는 단위 물질층이 된다. 계속해서, 상기 산화된 제2 MAL 상에 상기 제1 및 제2 MAL 형성 과정을 반복하여 상기 박막을 원하는 두께로 형성한다.For example, the thin film is a predetermined material film including three material components. When A1-X-YBXCY is used, first, a precursor containing component A (hereinafter referred to as A precursor) and component B are included on a substrate. The first MAL (A1-XBX) composed of a precursor (hereinafter referred to as B precursor) is formed. Next, on the first MAL, a second MAL (A1-YCY) including a precursor and a C component (hereinafter referred to as C precursor) is formed. In this case, the first and second MAL may be formed according to the first embodiment or the second embodiment. In addition, prior to forming the second MAL, the first MAL is oxidized to allow the second MAL to be chemisorbed to the first MAL. Oxidation of the first MAL follows the oxidation process described in the first or second embodiment. Moreover, it is preferable to perform purging between each step until forming said 2nd MAL. After forming the second MAL, the second MAL is oxidized according to the oxidation process of the first MAL. The first and second MALs thus formed become a unit material layer constituting the thin film. Subsequently, the first and second MAL forming processes are repeated on the oxidized second MAL to form the thin film to a desired thickness.

이와 같은 본 발명의 제3 실시예에 의한 박막 형성 방법으로 형성될 수 있는 박막은 상기 제1 실시에에 의한 박막 형성 방법을 설명하는 과정에서 기술한 모든 박막이 해당될 수 있다.The thin film that may be formed by the thin film forming method according to the third embodiment of the present invention may correspond to all the thin films described in the process of explaining the thin film forming method according to the first embodiment.

일 예로, 상기 박막이 PZT막인 경우에, 상기 A 내지 C 전구체는 각각 Pb를 포함하는 전구체, Zr을 포함하는 전구체 및 Ti을 포함하는 전구체이고, 상기 제1 및 제2 MAL은 각각 상기 Pb 전구체와 상기 Zr 전구체로 구성된 MAL 및 상기 Pb전구체와 상기 Ti전구체로 구성된 MAL이 된다. 또한, 상기 박막이 BST막인 경우에, 상기 A 내지 C전구체는 각각 Ba을 포함하는 전구체, Sr을 포함하는 전구체 및 Ti을 포함하는 전구체이고, 상기 제1 및 제2 MAL은 각각 상기 Ba 전구체와 상기 Sr 전구체로 구성된 MAL 및 상기 Ba 전구체와 상기 Ti 전구체로 구성된 MAL이 된다.For example, when the thin film is a PZT film, the A to C precursors are precursors containing Pb, precursors containing Zr, and precursors containing Ti, respectively, and the first and second MALs are respectively the Pb precursors. MAL composed of the Zr precursor and MAL composed of the Pb precursor and the Ti precursor. Further, when the thin film is a BST film, the A to C precursors are precursors each including Ba, ones containing Sr and ones containing Ti, and the first and second MALs are respectively the Ba precursor and the MAL composed of an Sr precursor and MAL composed of the Ba precursor and the Ti precursor.

<제4 실시예>Fourth Example

박막을 구성하는 물질 성분들 중 일부는 MAL로 형성하고, 나머지 물질 성분은 상기 MAL 상에 원자층(AL)으로 형성한다. 곧, 상기 박막을 이루는 단위 물질층을 MAL과 원자층으로 형성한다. 이때, 상기 원자층은 비 모자이크 원자층이다.Some of the material components constituting the thin film are formed of MAL, and the remaining material components are formed in the atomic layer (AL) on the MAL. In other words, the unit material layer constituting the thin film is formed of an MAL and an atomic layer. In this case, the atomic layer is a non mosaic atomic layer.

구체적으로, 상기 박막이 적어도 세 성분 이상의 물질 성분을 포함하다고 할 때, 예컨대 상기한 바와 같이 상기 박막이 A, B 및 C 성분을 포함하는 물질막인 경우, 상기 박막을 형성하기 위해, 먼저 기판 상에 A 및 B 성분을 포함하는 A 전구체 및 B 전구체로 구성된 MAL을 형성한다. 이때, 상기 MAL은 제1 내지 제3 실시예에 따라 형성한다. 이후, 반응 챔버를 퍼징한다. 상기 MAL 상에 상기 C 성분을 포함하는 C 전구체로 구성된 원자층을 형성한다. 이때, 상기 MAL 상에 상기 C 전구체로 구성된 원자층을 형성하기 위해, 바람직하게는 화학 흡착시키기 위해, 상기 MAL을 산화시킨 다음에 상기 원자층을 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 MAL은 제2 실시예에 따라 산화시키는 것이 바람직하다.Specifically, when the thin film includes at least three or more material components, for example, when the thin film is a material film including A, B and C components as described above, in order to form the thin film, first, on the substrate, To form a MAL consisting of an A precursor and a B precursor comprising the A and B components. In this case, the MAL is formed according to the first to third embodiments. Thereafter, the reaction chamber is purged. An atomic layer composed of a C precursor including the C component is formed on the MAL. In this case, in order to form an atomic layer composed of the C precursor on the MAL, and preferably to be chemisorbed, it is preferable to form the atomic layer after oxidizing the MAL. At this time, the MAL is preferably oxidized according to the second embodiment.

이렇게 해서, 상기 기판 상에 상기 A 및 B 전구체로 구성된 MAL과 상기 C 전구체로 구성된 원자층으로 이루어진 단위 물질층이 형성된다. 상기 MAL은 상기 A 및 B 전구체로 형성하는 대신, 상기 A 및 C 전구체로 형성할 수 있기 때문에 상기 원자층은 상기 B 전구체로 형성할 수도 있다.In this way, a unit material layer including an MAL composed of the A and B precursors and an atomic layer composed of the C precursor is formed on the substrate. Since the MAL may be formed of the A and C precursors instead of the A and B precursors, the atomic layer may be formed of the B precursors.

상기 MAL 상에 상기 C 전구체로 구성된 원자층을 형성한 다음, 상기 MAL을 산화할 때와 동일한 방법으로 상기 원자층을 산화시킨다. 이렇게 산화된 상기 원자층 상에 이전 단계를 반복하여 상기 박막을 원하는 두께로 형성한다.After forming the atomic layer composed of the C precursor on the MAL, the atomic layer is oxidized in the same manner as when oxidizing the MAL. The previous step is repeated on the oxidized atomic layer to form the thin film in a desired thickness.

<제 5 실시예>Fifth Embodiment

상기한 실시예들에 따라 적어도 두 가지 성분, 예를 들면 Sr과 Ti을 포함하는 MAL을 형성하는 과정에서 화학 흡착된 전구체와의 반응을 위해 산화가스 또는 환원가스를 공급하게 된다. 이 과정에서 생성된 부산물, 예컨대 탄화수소 계열의 부산물이 MAL 표면에 존재할 수 있다.According to the above embodiments, an oxidizing gas or a reducing gas is supplied for reaction with a chemisorbed precursor in the process of forming a MAL including at least two components, for example, Sr and Ti. By-products produced in this process, such as by-products of hydrocarbon series, may be present on the MAL surface.

MAL 공정 또는 ALD를 이용하여 적어도 서로 다른 두 종류의 금속 원자를 포함하는 다성분계 박막을 형성하는 공정에서, 이러한 부산물에 의해 MAL 공정 또는 ALD의 후속 사이클은 진행하기 어렵게 된다. 따라서, 상기 부산물은 제거할 필요가 있고, 본 발명의 제5 실시예는 이에 대한 것이다. In the process of forming a multi-component thin film containing at least two different metal atoms using the MAL process or ALD, these by-products make the subsequent cycle of the MAL process or ALD difficult to proceed. Thus, the by-products need to be removed, and the fifth embodiment of the present invention is directed to this.

구체적으로, 도 13을 참조하면, MAL 형성을 위한 소오스 가스 공급 단계(500), 소오스 가스 공급후의 미흡착 잔류물을 퍼지하기 위한 1차 퍼지 단계(510) 및 반응가스(산화 또는 환원가스)를 공급하여 형성된 MAL을 산화 또는 환원시키는 반응가스 공급 단계(520)를 순차적으로 실시한다. 이후, 상기 MAL과 상기 반응 가스의 반응 결과로 생성되는 부산물을 제거하기 위한 2차 퍼지 단계(530)를 실시한다. 2차 퍼지 단계(530)에서 불활성 가스, 예를 들면 아르곤가스(Ar), 헬륨가스(He), 네온가스(Ne) 또는 질소가스(N2) 등이 퍼지가스로 사용된다. 이러한 퍼지 가스를 이용한 2차 퍼지 단계(530)에서, 상기 부산물의 제거 효율을 높이기 위해 기판에 직류 바이어스(DC-bias)를 인가하여 상기 불활성 가스가 플라즈마 상태가 되도록 한다. 곧, 불활성 가스 플라즈마를 형성하고 이를 2차 퍼지 단계(530)에서 퍼지 가스로 사용한다. 상기 불활성 가스 플라즈마의 양이온은 상기 MAL 표면과 충돌되고, 그 결과 상기 MAL 표면에 흡착된 상기 부산물이 제거된다.Specifically, referring to FIG. 13, the source gas supply step 500 for MAL formation, the primary purge step 510 for purging the unadsorbed residue after the source gas supply, and the reaction gas (oxidation or reducing gas) are performed. The reaction gas supply step 520 for oxidizing or reducing the MAL formed by supplying is sequentially performed. Thereafter, a second purge step 530 is performed to remove by-products generated as a result of the reaction between the MAL and the reaction gas. In the secondary purge step 530, an inert gas such as argon gas (Ar), helium gas (He), neon gas (Ne), or nitrogen gas (N2) is used as the purge gas. In the second purge step 530 using the purge gas, a direct current bias (DC-bias) is applied to the substrate to increase the removal efficiency of the by-products so that the inert gas is in the plasma state. In other words, an inert gas plasma is formed and used as the purge gas in the secondary purge step 530. The cations of the inert gas plasma collide with the MAL surface, resulting in removal of the by-products adsorbed on the MAL surface.

이와 같이, 반응가스 공급후에 실시되는 2차 퍼지 가스로 불활성 가스 플라즈마를 이용하여 불순물 오염이 적은 박막을 형성할 수 있는데, 특히 높은 에너지를 가진 이온을 MAL 표면에 흡착된 부산물과 충돌시킴으로써, 저온 증착임에도 불구하고 고온에서 증착한 것과 동등한 효과를 얻을 수 있다.As described above, a thin film having low impurity contamination can be formed by using an inert gas plasma as a secondary purge gas performed after supplying a reaction gas. In particular, low-temperature deposition by colliding high energy ions with by-products adsorbed on the MAL surface Nevertheless, the same effect as that deposited at high temperature can be obtained.

본 발명의 제5 실시예는 상기한 바와 같은 MAL 증착 공정뿐만 아니라 서로 다른 두 종류 이상의 성분을 포함하는 ALD 공정에도 적용할 수 있다.The fifth embodiment of the present invention can be applied not only to the MAL deposition process as described above but also to an ALD process including two or more different components.

다음에는 상기한 본 발명의 실시예에 의한 다성분계 박막 형성 방법 및 종래 기술에 의한 다성분계 박막 형성 방법으로 각각 형성한 박막에 대한 엑스선(X-ray)회절 분석 결과를 설명한다. 이때, 상기 다성분계 박막으로써 SrTiO3막을 이용하였다.Next, the X-ray diffraction analysis results of the thin films formed by the multi-component thin film forming method and the conventional multi-component thin film forming method according to the embodiment of the present invention will be described. At this time, an SrTiO 3 film was used as the multicomponent thin film.

구체적으로, 도 14는 종래 기술에 따라, 도 15는 상기한 본 발명의 실시예에 따라 형성한 박막의 X-ray 회절 분석 결과를 나타낸 것으로써, 도 14에 나타나는 피크들은 단지 루테늄(Ru)과 실리콘(Si) 결정에 의한 피크들이고, 도 15에 나타나는 피크들은 상기 결정들에 의한 피크들과 SrTiO3결정에 의한 피크이다. 참조 부호 Ps가 SrTiO3결정에 의한 피크를 나타낸다.Specifically, FIG. 14 shows a result of X-ray diffraction analysis of a thin film formed according to the exemplary embodiment of the present invention as described above, and FIG. 14 shows only peaks of ruthenium (Ru) and ruthenium. Peaks due to silicon (Si) crystals, and the peaks shown in FIG. 15 are peaks due to the crystals and peaks due to SrTiO 3 crystals. Reference numeral Ps denotes a peak due to SrTiO 3 crystals.

이와 같이 종래 기술에 따른 박막 형성 방법으로 형성된 다성분계 박막에 대해서는 상기 형성된 박막이 결정화되었음을 확인할 수 있는 피크가 나타나지 않는 반면, 본 발명의 실시예에 따른 박막 형성 방법으로 형성된 다성분계 박막에 대해서는 형성된 박막이 결정화되었음을 확인할 수 있는 명확한 피크가 나타난다.As described above, the peak for confirming that the formed thin film is crystallized does not appear for the multi-component thin film formed by the thin film forming method according to the prior art, whereas the thin film formed for the multi-component thin film formed by the thin film forming method according to the embodiment of the present invention. Clear peaks appear to confirm this crystallization.

따라서, 상기한 본 발명의 실시예에 따라 다성분계 박막을 형성하는 경우, 종래 기술과 달리 상기 다성분계 박막을 형성한 후 형성된 박막의 결정화를 위한 별도의 열처리는 필요하지 않게 된다.Therefore, when forming a multi-component thin film according to the embodiment of the present invention, unlike the prior art, a separate heat treatment for crystallization of the thin film formed after forming the multi-component thin film is not necessary.

도 16 및 도 17은 각각 상기한 본 발명의 실시예에 따라 형성한 다성분계 박막의 산화 가능성을 간접적으로 알아보기 위해, 기판 상에 티타늄 층을 형성한 다음 그 결과물을 산화시킨 후 성분 함량 분석 결과를 나타낸 그래프들로써, 도 16은 기판 상에 티타늄 원자층이 형성되어 있고, 상기 티타늄 원자층 상에 물리적으로 흡착된 티타늄 층이 형성되어 있는 상태의 결과물을 산화시키는 공정을 반복적으로 수행한 후의 결과를 나타내고, 도 17은 기판 상에 티타늄 원자층만 형성된 상태에서 산화시키는 공정을 반복적으로 수행한 후의 결과물을 나타낸다. 도 16 및 도 17 각각에서 참조 부호 Go, Gti, Gsi 및 Gc는 각각 산소, 티타늄, 실리콘 및 탄소 성분의 함량 변화를 나타낸 그래프들인데, 기판 상에서 티타늄 층이 모두 산화됨을 알 수 있고, 탄소 성분도 0.5%이하인 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 기판 상에 제1 및 제2 MAL을 형성한 다음, 이들을 동시에 산화시키더라도 이들이 충분히 산화될 수 있음을 의미한다. 또는 기판 상에 원자층을 형성하는 한 사이클에서 상기 기판 상에 적어도 두 MAL을 형성한 후, 이들을 동시에 산화시킬 수 있음을 의미한다.16 and 17 are the results of analyzing the component content after forming a titanium layer on the substrate and then oxidizing the resultant to indirectly determine the oxidation potential of the multicomponent thin film formed according to the embodiment of the present invention described above. 16 shows a result after repeatedly performing a process of oxidizing a product having a titanium atomic layer formed on a substrate and a physically adsorbed titanium layer formed on the titanium atomic layer. 17 shows the result after repeatedly performing the step of oxidizing in the state where only the titanium atomic layer is formed on the substrate. In FIGS. 16 and 17, reference numerals Go, Gti, Gsi, and Gc are graphs showing changes in the contents of oxygen, titanium, silicon, and carbon, respectively. It can be seen that all titanium layers are oxidized on the substrate, and the carbon content is 0.5. It can be seen that it is less than or equal to%. This result means that even if the first and second MALs are formed on the substrate and then oxidized at the same time, they can be sufficiently oxidized. Or forming at least two MALs on the substrate in one cycle of forming an atomic layer on the substrate, and then oxidizing them simultaneously.

다음에는 상기한 본 발명의 실시예에 의한 박막 형성 방법으로 형성된 박막에 대해 설명한다.Next, the thin film formed by the thin film forming method according to the embodiment of the present invention described above will be described.

<제1 실시예><First Embodiment>

도 18에 도시한 바와 같이, 기판(206) 상에 형성된 박막(800)은 복수의 단위 물질층(L)으로 구성되어 있다. 단위 물질층(L)은 제1 물질 성분(p1)과 제2 물질 성분(p2)으로 구성된 MAL이다. 이때, 상기 박막은 산화막, 질화막 또는 붕소화막이다. 또, 상기 박막은 STO막, PZT막, BST막, YBCO막, SBTO막, HfSiON막, ZrSiO막, ZrHfO막, LaCoO막, 또는 TiSiN막이다.As shown in FIG. 18, the thin film 800 formed on the substrate 206 is composed of a plurality of unit material layers (L). The unit material layer L is a MAL composed of a first material component p1 and a second material component p2. In this case, the thin film is an oxide film, a nitride film or a boron film. The thin film is an STO film, PZT film, BST film, YBCO film, SBTO film, HfSiON film, ZrSiO film, ZrHfO film, LaCoO film or TiSiN film.

단위 물질층(L)은 상기 박막을 구성하는 물질 성분들로 구성된 MAL인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 박막이 제1 내지 제3 물질 성분으로 구성되는 경우, 단위 물질층(L)은 상기 제1 내지 제3 물질 성분으로 구성된 MAL이고, 상기 박막이 제1 내지 제4 물질 성분으로 구성되는 경우, 단위 물질층(L)도 상기 제1 내지 제4 물질 성분으로 구성된 MAL이 된다.The unit material layer L is preferably an MAL composed of material components constituting the thin film. Therefore, when the thin film is composed of the first to third material components, the unit material layer L is a MAL composed of the first to third material components, and the thin film is composed of the first to fourth material components. In this case, the unit material layer L also becomes a MAL composed of the first to fourth material components.

<제2 실시예>Second Embodiment

제2 실시예에 의한 박막은 소정 성분비의 세 물질 성분들로 구성된 물질막에 대한 것으로써, 도 19에 도시한 바와 같이, 박막(900)은 반복되는 단위 물질층(L1)이 이중 MAL로 구성되어 있다. 곧, 단위 물질층(L1)은 순차적으로 형성된 제1 및 제2 MAL(L1a, L1b)인데, 제1 MAL(L1a)은 상기 박막을 구성하는 제1 물질 성분(p21)과 제2 물질 성분(p22)으로 구성되어 있고, 제2 MAL(L1b)은 상기 박막을 구성하는 제1 물질 성분(p21)과 제3 물질 성분(p23)으로 구성되어 있다.The thin film according to the second embodiment is for a material film composed of three material components having a predetermined component ratio. As shown in FIG. 19, the thin film 900 includes a repeating unit material layer L1 having a double MAL. It is. In other words, the unit material layer L1 may be the first and second MALs L1a and L1b sequentially formed, and the first MAL L1a may include the first material component p21 and the second material component constituting the thin film. p22), and the second MAL (L1b) is composed of the first material component p21 and the third material component p23 constituting the thin film.

<제3 실시예>Third Embodiment

도 20에 도시한 바와 같이, 박막(1000)은 단위 물질층(L2)이 MAL(L2a)과 원자층(L2b)으로 구성되어 있다. MAL(L2a)은 상기 박막을 구성하는 제1 및 제2 물질 성분들(p31, p32)로 구성되어 있고, 원자층(L2b)은 상기 박막을 구성하는 제3 물질 성분들(p33)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 20, in the thin film 1000, the unit material layer L2 includes MAL L2a and an atomic layer L2b. The MAL L2a is composed of the first and second material components p31 and p32 constituting the thin film, and the atomic layer L2b is composed of the third material components p33 constituting the thin film. have.

상기 제1 내지 제3 실시예에 의한 박막의 단위 물질층을 구성하는 단일 MAL(L), 이중 MAL(L1) 중의 어느 한 MAL 또는 MAL과 원자층으로 구성된 단위 물질층(L2) 중의 MAL(L2a)은 적어도 서로 다른 두 물질 성분으로 구성된 원자층이다. 따라서, 도 18 내지 도 20에 도시하지는 않았지만, 상기 각 실시예의 박막의 단위 물질층을 구성하는 MAL은 상기 박막을 구성하는 물질 성분의 수에 따라 서로 다른 세 개 또는 내 개 이상의 물질 성분(을 포함하는 전구체들)으로 구성된 모자이크 원자층일 수 있다.MAL (L2a) in the unit material layer (L2) consisting of a single MAL (L) or a double MAL (L1) or a MAL and an atomic layer constituting the unit material layer of the thin film according to the first to third embodiments ) Is an atomic layer composed of at least two different material components. Therefore, although not shown in FIGS. 18 to 20, the MAL constituting the unit material layer of the thin film of each embodiment includes three or more material components different from each other depending on the number of material components constituting the thin film. It may be a mosaic atomic layer consisting of precursors).

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 박막을 구성하는 성분들의 수가 많은 경우 이원화된 방법으로 박막을 형성할 수 있을 것이다. 곧, 박막을 구성하는 모든 성분들에 대한 MAL을 형성한 다음 이들 층을 모두 산화시키는 대신, 조성비를 고려하여 상기 성분들 중 일부 성분에 대한 MAL(적어도 두 층 이상)을 형성하고 이들을 먼저 산화시킨다. 이어서, 나머지 성분들에 대한 MAL을 형성하고 이들을 산화시킨다. 또, 본 발명의 실시예에 따른 방법을 조합하여 상기 상세한 설명에서 언급하지 않은 다른 실시예를 구현할 수 있을 것이다. 예컨대, 기판 상에 형성되는 최초 MAL은 제1 실시예에 의한 박막 형성 방법으로 형성하고, 이후 형성되는 MAL중 선택된 어느 하나는 제2 실시예에 의한 박막 형성 방법으로 형성할 수 있을 것이다. 이러한 본 발명의 다양한 적용성 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.While many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. For example, one of ordinary skill in the art may form a thin film by a binary method when the number of components constituting the thin film is large. In other words, instead of forming MAL for all the components constituting the thin film and then oxidizing all of these layers, a MAL (at least two or more layers) for some of the above components is taken into consideration in consideration of the composition ratio and oxidized them first. . Subsequently, MALs are formed for the remaining components and they are oxidized. In addition, the combination of the method according to the embodiment of the present invention may implement other embodiments not mentioned in the above detailed description. For example, the first MAL formed on the substrate may be formed by the thin film forming method according to the first embodiment, and any one selected from the subsequent MALs may be formed by the thin film forming method according to the second embodiment. Because of the various applicability of the present invention, the scope of the present invention should not be defined by the embodiments described, but by the technical spirit described in the claims.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 다성분계 박막 형성 방법은 박막을 구성하는 단위 물질층을 MAL로 형성하거나 적어도 하나의 성분을 다르게 한 두 MAL로 형성한다. 또, 다른 실시예에서 상기 단위 물질층을 MAL과 상기 박막을 구성하는 물질 성분 중 선택된 어느 한 물질 성분만으로 구성된 원자층으로 구성한다. 따라서, 종래의 원자층 형성 방식의 장점은 그대로 확보하면서 종래의 원자층 형성 방법을 이용할 때보다 공정 단계를 줄일 수 있다. 따라서 박막 형성에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 또, 저온에서 박막을 형성하면서 결정화가 이루어지기 때문에 박막 형성 후에 결정화를 위한 별도의 열처리 공정이 필요하지 않다. 이에 따라 박막 수득율이 종래에 비해 현저히 높아진다.As described above, in the method for forming a multi-component thin film according to the present invention, the unit material layer constituting the thin film is formed of MAL or at least one component of two MALs. In another embodiment, the unit material layer includes an atomic layer composed of only one material component selected from MAL and a material component constituting the thin film. Therefore, the advantages of the conventional atomic layer formation method can be secured, and process steps can be reduced as compared with the conventional atomic layer formation method. Therefore, the time required for forming the thin film can be reduced. In addition, since crystallization is performed while forming a thin film at a low temperature, a separate heat treatment process for crystallization is not required after the thin film is formed. As a result, the yield of the thin film is significantly higher than in the related art.

도 1은 종래 기술에 의한 원자층 증착 방식을 이용한 다성분계 박막 형성 방법의 한 사이클을 단계별로 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing step by step of a multi-component thin film forming method using an atomic layer deposition method according to the prior art.

도 2는 다성분계 박막의 하나인 SrTiO3막의 열역학적 평형 상태에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing simulation results of a thermodynamic equilibrium state of SrTiO 3 film, which is one of multicomponent thin films.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 다성분계 박막 형성 방법의 한 사이클을 단계별로 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram illustrating one cycle of a method of forming a multicomponent thin film according to a first exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 박막 형성 방법의 한 사이클에서 1차 퍼지 후 기판 상에 형성된 물질층의 평면도로써, 박막을 구성하는 서로 다른 물질 성분들이 기판 표면에 화학 흡착되어 만들어진 모자이크 원자층의 평면도이다.FIG. 4 is a plan view of a material layer formed on a substrate after the first purge in one cycle of the method of forming a thin film according to a first embodiment of the present invention, in which different material components constituting the thin film are chemically adsorbed on the surface of the substrate. A top view of an atomic layer.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 다성분계 박막 형성 방법의 한 사이클을 단계별로 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram showing step by step one cycle of the method for forming a multicomponent thin film according to a second embodiment of the present invention.

도 6 내지 도 8은 각각 본 발명의 제2 실시예에 의한 박막 형성 방법의 한 사이클에서 1차 퍼지 후 기판 상에 화학 흡착되어 있는, 박막의 제1 물질 성분을 포함하는 제1 전구체로 구성되는 원자층의 다양한 평면 형태를 보여주는 평면도들이다.6 to 8 each consist of a first precursor comprising a first material component of a thin film, which is chemically adsorbed onto a substrate after a first purge in one cycle of the thin film forming method according to the second embodiment of the present invention. These are plan views showing various planar shapes of the atomic layer.

도 9 내지 도 11은 각각 본 발명의 제2 실시예에 의한 박막 형성 방법의 한 사이클에서 2차 퍼지 후의 기판 상에 형성된 물질층의 구성을 개념적으로 나타낸 평면도들로써, 박막의 제1 물질 성분을 포함하는 제1 전구체 사이에 박막의 제2 물질 성분을 포함하는 제2 전구체가 기판 상에 흡착되어 만들어진 모자이크 원자층의 구성을 개념적으로 보여주는 평면도들이다.9 to 11 are plan views conceptually showing the configuration of the material layer formed on the substrate after the second purge in one cycle of the method for forming a thin film according to the second embodiment of the present invention, each including a first material component of the thin film. The second precursor including the second material component of the thin film between the first precursor is a plan view conceptually showing the configuration of the mosaic atomic layer formed by being adsorbed on the substrate.

도 12는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 의한 박막 형성 방법에 적용된 박막 형성용 소오스 가스의 공급 영역을 설명하기 위한 그래프이다.12 is a graph for explaining a supply region of a thin film forming source gas applied to the thin film forming method according to the first and second embodiments of the present invention.

도 13은 본 발명의 제5 실시예에 의한 다성분계 박막 형성 방법의 한 사이클을 보여주는 도면이다.FIG. 13 is a view illustrating one cycle of a method of forming a multicomponent thin film according to a fifth embodiment of the present invention.

도 14 및 도 15는 각각 종래의 원자층 증착 방식을 이용한 박막 형성 방법 및 본 발명의 실시예에 의한 다성분계 박막 형성 방법으로 형성한 박막에 대한 엑스선(X-ray)회절 분석 결과를 비교하기 위한 그래프들이다.14 and 15 are for comparing the X-ray diffraction analysis results for the thin film formed by the conventional method of forming a thin film using the atomic layer deposition method and the multi-component thin film forming method according to the embodiment of the present invention, respectively. Graphs.

도 16 및 도 17은 각각 본 발명의 실시예에 의한 다성분계 박막 형성 방법으로 형성한 박막에 대한 산화 정도를 알기 위해 탄소 함량을 측정한 그래프들이다.16 and 17 are graphs of carbon contents measured in order to know the degree of oxidation of a thin film formed by the multi-component thin film forming method according to an embodiment of the present invention, respectively.

도 18 내지 도 20은 본 발명의 실시예에 의한 박막 형성 방법으로 형성된 박막의 제1 내지 제3 실시예를 나타낸 단면도들이다.18 to 20 are cross-sectional views illustrating first to third embodiments of thin films formed by the method of forming a thin film according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Major Parts of Drawings *

130:제1 물질 성분을 포함하는 전구체130: precursor comprising a first material component

132:제2 물질 성분을 포함하는 전구체132: precursor comprising a second material component

134, 206:기판 202:제1 이산(離散) 원자층134 and 206: substrate 202: first discrete atomic layer

204, 208:제1 및 제2 전구체 210:모자이크 원자층(MAL)204, 208: first and second precursors 210: mosaic atomic layer (MAL)

500:소오스 가스 공급 단계 510:제1 퍼지 단계500: source gas supply step 510: first purge step

520:반응가스 공급 단계 530:제2 퍼지 단계520: supplying reaction gas 530: second purge step

800, 900, 1000:박막 L, L1, L2:단위 물질층800, 900, 1000: Thin film L, L1, L2: Unit material layer

L1a, L1b:제1 및 제2 모자이크 원자층L1a, L1b: first and second mosaic atomic layers

L2a:모자이크 원자층 L2b:원자층L2a: mosaic atomic layer L2b: atomic layer

p1, p22, p31:제1 물질 성분(전구체)p1, p22, p31: first substance component (precursor)

p2, p22, p32:제2 물질 성분(전구체)p2, p22, p32: second material component (precursor)

S:포화영역 S0:초기영역S: Saturated area S0: Initial area

Claims (55)

반응 챔버에 기판을 로딩한 다음, 상기 기판 상에 형성하고자 하는 박막을 구성하는 단위 물질층을 형성하되, 상기 단위 물질층은 적어도 상기 박막을 구성하는 물질 성분을 포함하는 두 종류의 전구체들로 구성된 모자이크 원자층(MAL)으로 형성하는 제1 단계;After loading the substrate in the reaction chamber, a unit material layer constituting the thin film to be formed is formed on the substrate, wherein the unit material layer is composed of two kinds of precursors including at least a material component constituting the thin film. Forming a mosaic atomic layer (MAL); 상기 반응 챔버 내부를 퍼지하는 제2 단계; 및 Purging the inside of the reaction chamber; And 상기 모자이크 원자층을 화학 변화시키는 제3 단계를 포함하되,And chemically modifying the mosaic atomic layer, 상기 모자이크 원자층은 상기 적어도 두 종류의 전구체들을 동시에 공급하여 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.The mosaic atomic layer is formed by simultaneously supplying the at least two kinds of precursors multi-component thin film forming method. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 모자이크 원자층은 제1 및 제2 모자이크 원자층으로 구성된 이중의 모자이크 원자층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.The method of claim 1, wherein the mosaic atomic layer is formed of a double mosaic atomic layer composed of first and second mosaic atomic layers. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 모자이크 원자층 상에 상기 제2 모자이크 원자층을 형성하기에 앞서 상기 제1 모자이크 원자층을 화학 변화시키는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.8. The method of claim 7, wherein the first mosaic atomic layer is chemically changed prior to forming the second mosaic atomic layer on the first mosaic atomic layer. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제1 모자이크 원자층은 상기 적어도 두 종류의 전구체들 중 적어도 선택된 제1 및 제2 전구체들로 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.10. The method of claim 7 or 8, wherein the first mosaic atomic layer is formed of at least selected first and second precursors of the at least two kinds of precursors. 제 9 항에 있어서, 상기 제2 모자이크 원자층은 상기 적어도 두 종류의 전구체들 중 적어도 선택된 제1 및 제3 전구체들로 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.10. The method of claim 9, wherein the second mosaic atomic layer is formed of at least selected first and third precursors of the at least two kinds of precursors. 제 9 항에 있어서, 상기 제2 모자이크 원자층은 상기 제1 및 제2 전구체들로 형성하되, 상기 제1 및 제2 전구체들 중 선택된 어느 하나의 성분비를 다르게 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.The multicomponent system of claim 9, wherein the second mosaic atomic layer is formed of the first and second precursors, and is formed by different component ratios of any one selected from the first and second precursors. Thin film formation method. 제 9 항에 있어서, 상기 제1 모자이크 원자층은 상기 선택된 제1 및 제2 전구체들을 동시에 공급하여 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.10. The method of claim 9, wherein the first mosaic atomic layer is formed by simultaneously supplying the selected first and second precursors. 삭제delete 제 10 항에 있어서, 상기 제2 모자이크 원자층은 상기 선택된 제1 및 제3 전구체들을 동시에 공급하여 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.The method of claim 10, wherein the second mosaic atomic layer is formed by simultaneously supplying the selected first and third precursors. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 제3 단계는 상기 모자이크 원자층을 산화, 질화 또는 붕소화시키는 단계인 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.The method of claim 1, wherein the third step is to oxidize, nitride, or boron the mosaic atomic layer. 제 16 항에 있어서, 상기 모자이크 원자층은 H2O, O2, O3, H2O2 등을 산소 공급원으로 하는 플라즈마 또는 자외선-오존을 이용하여 산화시키는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.The method of claim 16, wherein the mosaic atomic layer is oxidized using plasma or ultraviolet-ozone using H 2 O, O 2, O 3, H 2 O 2, or the like as an oxygen source. 제 17 항에 있어서 상기 산소 공급원은 불활성 가스를 이용하여 퍼지하되, 이 과정에서 기판에 직류 바이어스(DC-bias)를 인가하여 상기 불활성 가스를 플라즈마 상태가 되도록 하여 불활성 가스 플라즈마를 형성한 다음, 이를 이용하여 상기 모자이크 원자층 표면에 흡착된 부산물을 제거하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성방법.18. The method of claim 17, wherein the oxygen source is purged using an inert gas, in which a direct current bias (DC-bias) is applied to the substrate to make the inert gas into a plasma state, thereby forming an inert gas plasma. And removing by-products adsorbed on the surface of the mosaic atomic layer. 제 17 항에 있어서, 상기 플라즈마는 고주파(rf) 또는 마이크로파를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.18. The method of claim 17, wherein the plasma is formed using high frequency (rf) or microwaves. 제 8 항에 있어서, 상기 제1 모자이크 원자층의 화학 변화는 상기 제1 모자이크 원자층을 산화, 질화 또는 붕소화시키는 것임을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.The method of claim 8, wherein the chemical change of the first mosaic atomic layer is to oxidize, nitride, or boron the first mosaic atomic layer. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 반응 챔버에 기판을 로딩한 다음, 상기 기판 상에 형성하고자 하는 박막을 구성하는 단위 물질층을 형성하되, 상기 단위 물질층은 상기 박막을 구성하는 물질 성분을 포함하는 적어도 두 종류의 전구체들로 구성된 모자이크 원자층(MAL)과 상기 모자이크 원자층 상에 형성된 비 모자이크 원자층으로 순차적으로 형성하는 제1 단계;After loading a substrate in a reaction chamber, a unit material layer constituting a thin film to be formed is formed on the substrate, wherein the unit material layer is composed of at least two kinds of precursors including a material component constituting the thin film. A first step of sequentially forming a mosaic atomic layer (MAL) and a non-mosaic atomic layer formed on the mosaic atomic layer; 상기 반응 챔버 내부를 퍼지하는 제2 단계; 및 Purging the inside of the reaction chamber; And 상기 제1 단계에서 형성한 결과물을 화학 변화시키는 제3 단계를 통해서 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.Forming a multi-component thin film, characterized in that formed through the third step of chemically changing the resultant formed in the first step. 제 25 항에 있어서, 상기 모자이크 원자층은 상기 적어도 두 종류의 전구체들을 동시에 공급하여 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.The method of claim 25, wherein the mosaic atomic layer is formed by simultaneously supplying the at least two kinds of precursors. 제 25 항에 있어서, 상기 모자이크 원자층은 상기 적어도 두 종류의 전구체들을 시분할하여 순차적으로 공급하여 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.26. The method of claim 25, wherein the mosaic atomic layer is formed by time division of the at least two kinds of precursors and sequentially supplying them. 제 27 항에 있어서, 상기 적어도 두 종류의 전구체들 중 선택된 제1 전구체를 상기 반응 챔버에 공급하는 단계;28. The method of claim 27, further comprising: supplying a first selected one of the at least two kinds of precursors to the reaction chamber; 상기 반응 챔버를 1차 퍼지하는 단계; 및 First purging the reaction chamber; And 상기 적어도 두 종류의 전구체들 중 선택된 제2 전구체를 상기 반응 챔버에 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.And supplying a second precursor selected from the at least two kinds of precursors to the reaction chamber. 제 28 항에 있어서, 상기 반응 챔버를 2차 퍼지하는 단계; 및 29. The method of claim 28, further comprising: secondary purging the reaction chamber; And 상기 적어도 두 종류의 전구체들 중 선택된 제3 전구체를 상기 반응 챔버에 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.And supplying a third precursor selected from the at least two kinds of precursors to the reaction chamber. 제 28 항에 있어서, 상기 제2 전구체를 공급한 다음에 상기 제2 전구체를 추가로 더 공급하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.29. The method of claim 28, wherein the second precursor is further supplied after the second precursor is supplied. 제 29 항에 있어서, 상기 제3 전구체를 공급한 다음에 상기 제3 전구체를 추가로 더 공급하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.30. The method according to claim 29, wherein the third precursor is further supplied after the third precursor is supplied. 제 25 항에 있어서, 상기 박막은 산화막, 질화막 또는 붕소화막인 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.26. The method of claim 25, wherein the thin film is an oxide film, a nitride film, or a boron film. 제 25 항에 있어서, 상기 박막은 STO막, PZT막, BST막, YBCO막, SBTO막, HfSiON막, ZrSiO막, ZrHfO막, LaCoO막, 또는 TiSiN막인 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.26. The method of claim 25, wherein the thin film is an STO film, a PZT film, a BST film, a YBCO film, an SBTO film, an HfSiON film, a ZrSiO film, a ZrHfO film, a LaCoO film, or a TiSiN film. 제 25 항에 있어서, 상기 제3 단계는 상기 모자이크 원자층을 산화, 질화 또는 붕소화시키는 단계인 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.26. The method of claim 25, wherein the third step is to oxidize, nitride, or boron the mosaic atomic layer. 제 34 항에 있어서, 상기 모자이크 원자층은 O2, O3, H2O, H2O2 등을 산소 공급원으로 하는 플라즈마 또는 자외선-오존을 이용하여 산화시키는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.35. The method of claim 34, wherein the mosaic atomic layer is oxidized using plasma or ultraviolet-ozone using O 2, O 3, H 2 O, H 2 O 2, or the like as an oxygen source. 제 35 항에 있어서, 상기 플라즈마는 고주파(rf) 또는 마이크로파를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.36. The method of claim 35, wherein the plasma is formed using high frequency (rf) or microwaves. 제 35 항에 있어서 상기 산소 공급원은 불활성 가스를 이용하여 퍼지하되, 이 과정에서 상기 불활성 가스를 플라즈마 상태로 유도하여 불활성 가스 플라즈마를 형성한 다음, 이를 이용하여 상기 모자이크 원자층 표면에 흡착된 부산물을 제거하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.36. The method of claim 35, wherein the oxygen source is purged using an inert gas, in which the inert gas is introduced into a plasma state to form an inert gas plasma, and then by-products adsorbed on the surface of the mosaic atomic layer are used. Method for forming a multi-component thin film, characterized in that the removal. 제 25 항에 있어서, 상기 모자이크 원자층은 상기 적어도 두 종류의 전구체들을 시분할 공급하여 형성하는 과정에서 상기 각 전구체는 상기 각 전구체만으로 상기 기판의 전면을 덮을 수 있는 공급량보다 적은 양을 공급하여 형성하는 것을 특징으로 하는 다성분계 박막 형성 방법.The method of claim 25, wherein the mosaic atomic layer is formed by supplying the at least two kinds of precursors in a time-division manner to supply each precursor with an amount less than the supply amount capable of covering the entire surface of the substrate with only the precursors. Method for forming a multi-component thin film, characterized in that. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 적어도 두 물질 성분들을 함유하는 다성분계 박막에 있어서,A multicomponent thin film containing at least two material components, 상기 박막은 복수의 단위 물질층들로 구성되고, 상기 단위 물질층의 각각은 상기 적어도 두 물질 성분들과 관련된 서로 다른 전구체들 중 적어도 선택된 두 전구체들로 구성된 모자이크 원자층; 및 The thin film is composed of a plurality of unit material layers, each of the unit material layer comprising: a mosaic atomic layer composed of at least two selected precursors among different precursors associated with the at least two material components; And 상기 서로 다른 전구체들 중 선택된 어느 한 전구체로 구성된 비 모자이크 원자층으로 구성된 것을 특징으로 하는 다성분계 박막.The multi-component thin film, characterized in that composed of a non-mosaic atomic layer composed of any one selected from among the different precursors. 제 46 항에 있어서, 상기 비 모자이크 원자층은 상기 모자이크 원자층 상에 구성된 것을 특징으로 하는 다성분계 박막.47. The multicomponent thin film according to claim 46, wherein the non-mosaic atomic layer is formed on the mosaic atomic layer. 제 46 항에 있어서, 상기 모자이크 원자층은 상기 비 모자이크 원자층 상에 구성된 것을 특징으로 하는 다성분계 박막.47. The multicomponent thin film according to claim 46, wherein the mosaic atomic layer is formed on the non mosaic atomic layer. 제 46 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모자이크 원자층은 복층인 것을 특징으로 하는 다성분계 박막.49. The multicomponent thin film according to any one of claims 46 to 48, wherein the mosaic atomic layer is a multilayer. 제 49 항에 있어서, 상기 모자이크 원자층은 상기 관련된 모든 전구체들로 구성된 제1 모자이크 원자층 및 상기 관련된 전구체들 중 적어도 선택된 두 전구체들로 구성된 제2 모자이크 원자층으로 구성된 것을 특징으로 하는 다성분계 박막.50. The multicomponent thin film according to claim 49, wherein the mosaic atomic layer is composed of a first mosaic atomic layer composed of all the related precursors and a second mosaic atomic layer composed of at least two selected precursors of the related precursors. . 제 49 항에 있어서, 상기 모자이크 원자층은 복수의 상기 관련된 모든 전구체들로 구성된 제1 모자이크 원자층으로 구성된 것을 특징으로 하는 다성분계 박막.50. The multicomponent thin film according to claim 49, wherein the mosaic atomic layer consists of a first mosaic atomic layer composed of a plurality of all related precursors. 제 49 항에 있어서, 상기 복층의 전구체 구성은 동일하되, 각 층에서의 상기 전구체의 구성비가 다른 것을 특징으로 하는 다성분계 박막.50. The multicomponent thin film according to claim 49, wherein the precursor composition of the multilayers is the same, but the composition ratio of the precursors in each layer is different. 제 49 항에 있어서, 상기 복층은 상기 관련된 전구체들 중 선택된 제1 및 제2 전구체들로 구성된 제1 모자이크 원자층과 상기 제1 모자이크 원자층 상에 구성되어 있고, 상기 관련된 전구체들 중 선택된 제1 및 제3 전구체들로 구성된 제2 모자이크 원자층으로 구성된 것을 특징으로 하는 다성분계 박막.50. The method of claim 49, wherein the multilayer comprises a first mosaic atomic layer consisting of selected first and second precursors of the related precursors and the first mosaic atomic layer, wherein the selected first of the related precursors And a second mosaic atomic layer composed of third precursors. 제 46 항에 있어서, 상기 박막은 산화막, 질화막 또는 붕소화막인 것을 특징으로 하는 다성분계 박막.47. The multi-component thin film according to claim 46, wherein the thin film is an oxide film, a nitride film or a boron film. 제 46 항에 있어서, 상기 박막은 STO막, PZT막, BST막, YBCO막, SBTO막, HfSiON막, ZrSiO막, ZrHfO막, LaCoO막, 또는 TiSiN막인 것을 특징으로 하는 다성분계 박막.47. The multicomponent thin film according to claim 46, wherein the thin film is an STO film, a PZT film, a BST film, a YBCO film, an SBTO film, an HfSiON film, a ZrSiO film, a ZrHfO film, a LaCoO film, or a TiSiN film.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100576739B1 (en) * 2004-02-12 2006-05-03 학교법인 포항공과대학교 Method for fabricating a metal-sili-aluminate thin film using atomic layer chemical vapor deposition
KR100647484B1 (en) 2004-11-23 2006-11-23 삼성전자주식회사 method of forming a thin film layer, and method of forming a gate structure, capacitor and flash memory device using the same
KR100924055B1 (en) * 2005-02-17 2009-10-27 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 Production method for semiconductor device and substrate processing device
KR100734744B1 (en) * 2006-01-11 2007-07-03 주식회사 아이피에스 Method of forming thin film of high-dielectric composed of multi-component
WO2011093203A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 株式会社日立国際電気 Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and semiconductor device
JP5692842B2 (en) * 2010-06-04 2015-04-01 株式会社日立国際電気 Semiconductor device manufacturing method and substrate processing apparatus
JP5587716B2 (en) * 2010-09-27 2014-09-10 マイクロンメモリジャパン株式会社 Semiconductor device, manufacturing method thereof, and adsorption site blocking atomic layer deposition method
JP6011417B2 (en) * 2012-06-15 2016-10-19 東京エレクトロン株式会社 Film forming apparatus, substrate processing apparatus, and film forming method
KR102207992B1 (en) * 2012-10-23 2021-01-26 램 리써치 코포레이션 Sub-saturated atomic layer deposition and conformal film deposition
JP6087609B2 (en) * 2012-12-11 2017-03-01 東京エレクトロン株式会社 Metal compound film forming method, film forming apparatus, and electronic product manufacturing method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58101419A (en) * 1981-12-11 1983-06-16 Seiko Epson Corp Atomic layer epitaxial device
KR20000013329A (en) * 1998-08-07 2000-03-06 윤종용 Production process of thin film using atomic layer deposition
US6090442A (en) * 1997-04-14 2000-07-18 University Technology Corporation Method of growing films on substrates at room temperatures using catalyzed binary reaction sequence chemistry
KR20010079799A (en) * 1998-09-11 2001-08-22 추후제출 Method for growing oxide thin films containing barium and strontium
KR20010114049A (en) * 2000-06-20 2001-12-29 박종섭 A method of manufacturing a capacitor in a semiconductor device
KR20020042228A (en) * 2000-11-30 2002-06-05 오길록 Formation system and method for Sr-Ta-O thin films

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4236707B2 (en) * 1995-09-14 2009-03-11 日産自動車株式会社 Chemical vapor deposition method and chemical vapor deposition apparatus
US5972430A (en) * 1997-11-26 1999-10-26 Advanced Technology Materials, Inc. Digital chemical vapor deposition (CVD) method for forming a multi-component oxide layer
EP1256638B1 (en) * 2001-05-07 2008-03-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of forming a multi-components thin film

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58101419A (en) * 1981-12-11 1983-06-16 Seiko Epson Corp Atomic layer epitaxial device
US6090442A (en) * 1997-04-14 2000-07-18 University Technology Corporation Method of growing films on substrates at room temperatures using catalyzed binary reaction sequence chemistry
KR20000013329A (en) * 1998-08-07 2000-03-06 윤종용 Production process of thin film using atomic layer deposition
KR20010079799A (en) * 1998-09-11 2001-08-22 추후제출 Method for growing oxide thin films containing barium and strontium
KR20010114049A (en) * 2000-06-20 2001-12-29 박종섭 A method of manufacturing a capacitor in a semiconductor device
KR20020042228A (en) * 2000-11-30 2002-06-05 오길록 Formation system and method for Sr-Ta-O thin films

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