KR100589284B1 - Ａｌｄ 박막증착방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ALD 박막증착방법에 관한 것으로서, 기판이 안착되어 있는 챔버 내부로 제1반응원을 피딩하는 제1피딩단계와, 제1반응원을 챔버로부터 퍼지하는 제1퍼지단계와, 챔버로 제2반응원을 피딩하는 제2피딩단계와, 챔버로부터 제1반응원과 반응하지 않거나 반응하여 생성된 부산물을 퍼지하는 제2퍼지단계로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판 상에 박막을 증착하는 ALD 박막증착방법에 있어서, 제1피딩단계와, 제1퍼지단계와, 제2피딩단계와, 제2퍼지단계 중 적어도 하나 이상은, 불연속적인 반복 과정을 통하여 구현되는 것을 특징으로 한다.

Description

ＡＬＤ 박막증착방법{A method for depositing thin film using ALD}
도 1은 종래의 ALD 박막증착방법의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법의 제1실시예의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법의 제2실시예의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 다른 ALD 박막증착방법의 제3실시예의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법의 제4실시예의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법의 제5실시예의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
S1 ... 제1피딩단계
S2 ... 제1퍼지단계
S3 ... 제2피딩단계
S4 ... 제2퍼지단계
S1a, S1b ... 제1서브피딩단계
S2a, S2b ... 제1서브퍼지단계
S3a, S3b ... 제2서브피딩단계
S4a, S4b ... 제2서브퍼지단계
본 발명은 다른 종류의 반응원을 기판이 안착되어 있는 챔버 내부에 피딩 또는 퍼지함으로써, 기판상에 박막을 증착하는 ALD 박막증착방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 ALD 박막증착방법의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이 종의 ALD 박막증착방법은, 기판이 안착되어 있는 챔버 내부로 제1반응원을 피딩하는 제1피딩단계와, 제1반응원을 챔버로부터 퍼지하는 제1퍼지단계와, 챔버로 제2반응원을 피딩하는 제2피딩단계와, 챔버로부터 제1반응원과 반응하지 않은 제2반응원이나 반응하여 생성된 부산물을 퍼지하는 제2퍼지단계를 한 싸이클로서 여러번 반복함으로써 기판 상에 박막을 증착한다. 상기한 공정 시퀀스를 따라 1 싸이클이 진행될 경우, 기판 상에 1 원자층 또는 1 분자층이 형성된다.
그런데, 반도체 소자를 제조함에 있어 패턴이 형성되어 있는 기판의 표면적은, 패턴이 형성되어 있지 않은 기판의 표면적보다 수백% 이상 크다. 이는, 박막증 착이 진행되기 전의 기판 표면적이, 패턴이 형성됨에 따라 수백% 이상 증가되기 때문이다. 이 경우, 증기압이 낮은 반응원의 경우, 챔버로 충분히 피딩되지 않았을 때 콘택트홀(contact hole)과 같은 패턴 내부까지 충분히 침투하지 못하여 완벽한 박막증착이 진행되지 못하였고, 이는 불량률의 증가와 생산성의 저하를 의미하였다.
이에, 챔버로 피딩되는 반응원의 증기량을 늘리기 위하여 반응원을 가열할 필요가 있지만, 대부분의 금속 유기 반응물은 분해온도가 낮기 때문에 온도를 올릴 수 있는 한계가 있었다.
또한, 챔버로 반응원을 피딩할 때의 시간을 길게 하여 공급량을 늘리는 방법이 있기는 하지만, 이는 결과적으로 생산성을 저하시키는 원인이 되었다.
특히 버블방식의 경우, 액상의 반응물이 수용된 캐니스터 내부에서, 액상 반응물 상부에 반응물이 증기 상태로 존재하므로, 초기 피딩시 이미 증기상태로 존재하는 반응물이 짧은 시간동안 챔버로 한꺼번에 유입되어 많은 양의 반응물이 공급되기는 하나, 이후에는 액상 반응물이 증기 상태로 변환된 후 챔버로 공급되어야 하므로 피딩 시간이 길어지게 된다. 따라서, 피딩 시간을 늘린다라고 하더라도 실제로 늘어난 시간만큼 비례하여 많은 양의 반응물이 챔버로 공급되지 않게 된다라는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 보다 짧은 시간동안 많은 양의 반응원을 챔버로 공급할 수 있도록 할 수 있는 ALD 박막증 착방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 기판 위에서 반응원이 반응하고 남은 부산물을 제거할 수 있는 시간을 제공함으로써, 추가 공급되는 반응원이 기판 표면에서 반응이 극대화될 수 있도록 하는, 특히 콘택트홀 내부까지 침투되어 충분한 반응이 이루어지도록 할 수 있는 ALD 박막증착방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막증착방법은,
기판이 안착되어 있는 챔버 내부로 제1반응원을 피딩하는 제1피딩단계와, 상기 제1반응원을 상기 챔버로부터 퍼지하는 제1퍼지단계와, 상기 챔버로 제2반응원을 피딩하는 제2피딩단계와, 상기 챔버로부터 상기 제1반응원과 반응하지 않거나 반응하여 생성된 부산물을 퍼지하는 제2퍼지단계로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 상기 기판 상에 박막을 증착하는 ALD 박막증착방법에 있어서, 상기 제1피딩단계와, 상기 제1퍼지단계와, 상기 제2피딩단계와, 상기 제2퍼지단계 중 하나 이상은, 불연속적인 반복 과정을 통하여 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1피딩단계는 2 회 이상의 제1서브피딩단계로 구성되고, 상기 제1퍼지단계는 2 회 이상의 제1서브퍼지단계로 구성되되, 상기 제1서브피딩단계와 상기 제1서브퍼지단계는 상호 교번으로 수행된다. 이때, 상기 제1피딩단계와 제1퍼지단계가 진행되는 시간을 상기 제2피딩단계와 제2퍼지단계가 진행되는 시간보다 줄임으로써, 생산성을 향상시킬 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2피딩단계는 2 회 이상의 제2서브피딩단계로 구성되고, 상기 제2퍼지단계는 2 회 이상의 제2서브퍼지단계로 구성되되, 제2서브피딩단계와 제2서브퍼지단계는 상호 교번으로 수행된다.
본 발명에 있어서, 상기 제1피딩단계는 2 회 이상의 제1서브피딩단계로 구성되고, 상기 제1퍼지단계는 2 회 이상의 제1서브퍼지단계로 구성되되, 상기 제1서브피딩단계와 제1서브퍼지단계는 상호 교번으로 수행되고, 상기 제2피딩단계는 2 회 이상의 제2서브피딩단계로 구성되고, 상기 제2퍼지단계는 2 회 이상의 제2서브퍼지단계로 구성되되, 상기 제2서브피딩단계와 제2서브퍼지단계는 상호 교번으로 수행된다.
본 발명에 있어서, 상기 제1퍼지단계 및 제2퍼지단계는, Ar 또는 N2 등 불활성 가스를 사용한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법은,
기판이 안착되어 있는 챔버 내부를 펑핑하는 동안에, 상기 챔버 내부로 제1반응원을 피딩하는 제1피딩단계와, 상기 제1피딩단계 이후에 상기 챔버로 제2반응원을 피딩하는 제2피딩단계와, 상기 챔버로부터 상기 제1반응원과 반응하지 않거나 반응하여 생성된 부산물을 퍼지하는 제2퍼지단계로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 상기 기판 상에 박막을 증착하는 ALD 박막증착방법에 있어서, 상기 제1피딩단계는, 2 회 이상의 제1서브피딩단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법은, 제1피딩단계와, 제1퍼지단계와, 제2피딩단계와, 제2퍼지단계로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판 상에 박막을 증착하는데, 이때 제1피딩단계, 제1퍼지단계, 제2피딩단계, 및 제2퍼지단계 중 적어도 하나 이상은, 불연속적인 반복 단계를 통하여 구현된다. 여기서 불연속적인 반복 단계라 함은, 제1피딩단계나 제1퍼지단계, 제2피딩단계나 제2퍼지단계중 어느 1개, 또는 2개 또는 3개 또는 4개 각각이 여러개로 분리되어 반복되는 서브단계로 이루어진다라는 의미이며, 이들 분리된 서브단계가 불연속적으로 반복해서 진행된다라는 의미이다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법의 제1실시예의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법의 제1실시예는, 기판이 안착되어 있는 챔버 내부로 제1반응원을 피딩하는 제1피딩단계(S1)와, 제1반응원을 챔버로부터 퍼지하는 제1퍼지단계(S2)와, 챔버로 제2반응원을 피딩하는 제2피딩단계(S3)와, 챔버로부터 제1반응원과 반응하지 않거나 반응하여 생성된 부산물을 퍼지하는 제2퍼지단계(S4)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판 상에 박막을 증착한다. 상기한 공정 시퀀스를 따라 1 싸이클이 진행될 경우, 기판 상에 1 원자층 또는 1 분자층이 형성된다. 이때, 챔버를 퍼지시키기 위한 가스로서 Ar 이나 N2 등 불활성가스를 사용한다.
제1피딩단계(S1)는 적어도 2 회 이상의 제1서브피딩단계로 구성되고, 제1퍼지단계(S2)는 적어도 2 회 이상의 제1서브퍼지단계로 구성되되 제1서브피딩단계와 제1서브퍼지단계는 상호 교번으로 수행된다. 즉, 제1피딩단계(S1)는 반복되는 2 회 이상의 제1서브피딩단계가 불연속적으로 반복되어 이루어지고, 제1퍼지단계(S2)는 반복되는 2 회 이상의 제1서브피딩단계가 불연속적으로 반복되어 이루어지는 것이다.
본 실시예에서는 설명을 위하여, 제1피딩단계(S1)는 2 회의 제1서브피딩단계(S1a)(S1b)로 구성되고, 제1퍼지단계(S2)도 2 회의 제1서브퍼지단계(S2a)(S2b)로 구성되는 투스텝 단계를 예로써 설명한다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과하고 3 회 이상의 서브단계로 구성되는 멀티스텝(multi step)도 가능함은 물론이다.
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제1실시예의 경우, 전체적인 공정 시퀀스는, 제1서브피딩단계(S1a) -> 제1서브퍼지단계(S2a) -> 제1서브피딩단계(S1b) -> 제1서브퍼지단계(S2b)를 통하여 제1피딩단계(S1)와 제1퍼지단계(S2)를 수행하고, 이후에 제2피딩단계(S3) -> 제2퍼지단계(S4)를 통하여 1 싸이클의 ALD 공정을 수행하는 것이다.
이와 같이, 각각의 제1피딩단계와 제1퍼지단계를 원스텝에 의하여 수행하는 것이 아닌 투스텝으로 나누어 수행함으로써, 챔버로 충분한 양의 반응원을 상대적으로 짧은 시간내에 공급할 수 있고, 기판상에서의 표면 반응을 극대화시킬 수 있다. 본 실시예는, 증기압이 낮은 반응원일 경우에 더욱 효과적이며, 특히 반응원을 버블방식으로 생성하는 경우에 더더욱 효과적이다.
ALD 박막증착방법을 수행하는 통상적인 프로세스 모듈(PM)은, 반응원박스(source box), 챔버, 반응원박스의 반응원을 챔버로 이송하는 가스박스(gas box)로 구성된다. 이때, 반응원박스는 액상의 반응원이 담겨진 캐니스터와, 캐니스터에 장착된 온/오프 밸브로 구성되며, 온/오프 밸브는 가스박스 라인과 연결된다. 온/오프 밸브를 통하여 발생되는 반응원 증기의 양은, 반응원의 증기압 정도나 캐니스터의 가열 또는 냉각 정도에 따라 달라진다.
온/오프 밸브를 개방하면, 캐니스터 내부에 이미 증기 상태로 존재하는 반응원이 급격하게 챔버로 공급되다가 이후 공급량이 급격히 감소한다. 이는, 액상의 반응원이 기상으로 변환될때까지 시간이 필요하기 때문이다. 따라서, 온/오프 밸브를 계속 개방할 경우에도 챔버로 공급되는 반응원의 양은 개방 시간에 비례하지 않게 된다. 따라서, 한번에 긴 시간동안 반응원을 공급하는 것보다, 본 실시예에서처럼 여러번에 나누어 반응원을 공급하는 것이 효과적이다.
이와 같이, 제1반응원을 투스텝으로 나누어서 챔버로 공급함으로써 보다 짧은 시간동안 보다 많은 양의 반응원의 공급이 가능하고, 따라서 콘택트홀(contact hole)과 같은 패턴이 있는 경우에도 충분한 박막증착을 기대할 수 있다.
또한, 제1반응원의 피딩뿐만 아니라 퍼지도 투스텝으로 진행함으로써, 기판 상에서 첫 번째로 공급된 제1반응원에 의해 형성된 부산물을 기판상에서 2 회에 걸쳐 제거할 수 있게 되고, 따라서 제2반응원의 공급시 표면 반응을 극대화 시킬 수 있다.
상기한 예를 이용하여 ALD 방식으로 기판상에 HfO2 박막을 증착하는 예를 설명한다.
ALD 방식으로 형성되는 HfO2 박막의 경우, DRAM 소자에 있어 캐패시터(capacitor) 박막으로 많이 연구되고 양산용으로 사용이 검토되고 있는 박막이다. 그런데 HfO2 박막을 증착하기 위하여 제1반응원으로 TEMAHf, Hf(t-BuO)나 TDMAHf 등을 사용하여야 하는데, 이들 제1반응원의 증기압은 상당히 낮다(예: TEMAHF 0.5Torr at 70 deg C). 따라서, 증기압이 낮은 제1반응원을 이용하여 박막을 증착할 때, 단위 시간당 공급되는 증기량은 작게 되고, 따라서 종횡비(aspect ratio)가 20 : 1 이상인 콘택트홀 내부로 제1반응원이 충분히 침투되도록 하기가 매우 어려 웠다.
그러나, TEMAHf, Hf(t-BuO)나 TDMAHf 등과 같은 제1반응원의 피딩을 투스텝으로 나누어 진행하고, 제1반응원의 퍼지를 투스텝으로 나누어 진행함으로써 보다 효과적인 박막증착이 가능하다.
[표 1]은 원스텝의 제1피딩단계(S1), 제1퍼지단계(S2), 제2피딩단계, 제2퍼지단계로 이루어진 종래의 ALD 박막증착방법과, 투스텝의 제1피딩단계(S1a)(S1b) 및 제1퍼지단계(S2a)(S2b)와, 원스텝의 제2피딩단계(S3) 및 제2퍼지단계(S4)로 이루어진 본 발명의 ALD 박막증착방법에 있어서 두께 분포를 비교한 표이다. 여기서, 제1반응원은 TEMAHf 이고, 제2반응원은 O3 으로 하였다.
[표 1을 참조하면, 종래의 ALD 박막증착방법으로 진행했을 경우 기판상에 형성된 박막 두께는 29.94Å 이고, 본 발명의 ALD 박막증착방법으로 진행했을 경우 박막 두께가 30. 76Å 인 것으로 보아, 투스텝으로 이루어진 본원의 경우 종래보다 많은 양의 반응원이 공급된 것을 알 수 있다. 그리고, 평탄도에 있어서도 큰 유의차를 볼 수 없었다.
[표 1]
Process time(sec) 두께(Å)
평균 평탄도 (uniformity)
종래 S1/S2/S3/S4 29.94 1.5
본발명 (2step) (S1a)/(S2a)/(S1b)/(S2b)/(S3)/(S4) 30.76 1.88
도 3은 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법의 제2실시예의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법의 제2실시예는, 기판이 안착되어 있는 챔버 내부로 제1반응원을 피딩하는 제1피딩단계(S1')와, 제1반응원을 챔버로부터 퍼지하는 제1퍼지단계(S2')와, 챔버로 제2반응원을 피딩하는 제2피딩단계(S3)와, 챔버로부터 제1반응원과 반응하지 않거나 반응하여 생성된 부산물을 퍼지하는 제2퍼지단계(S4)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판 상에 박막을 증착한다. 상기한 공정 시퀀스를 따라 1 싸이클이 진행될 경우, 기판 상에 1 원자층 또는 1 분자층이 형성된다. 이때, 챔버를 퍼지시키기 위한 가스로서 Ar 이나 N2 등 불활성가스를 사용한다.
생산성을 향상시키기 위하여, ALD 싸이클을 이루는 시간을 줄여야 하는데, 제2실시예에서는 제1피딩단계와 제1퍼지단계를 수행하는 시간을 줄일 수 있다. 본 발명의 경우, 제1피딩단계 및 제1퍼지단계 각각의 멀티스텝, 본 실시예에서는 투스텝으로 진행함으로써 짧은 시간동안 보다 많은 양의 제1반응원 공급과 퍼지가 가능하다.
제1실시예에서는 제1피딩단계(S1a)(S1b) 및 제1퍼지단계(S2a)(S2b)가 진행되는 총 시간과, 제2피딩단계(S3)와 제2퍼지단계(S4)가 진행되는 시간이 동일하였으나, 제2실시예에서는 제1피딩단계(S1a')(S1b')와 제1퍼지단계(S2a')(S2b')가 진행되는 시간을 제2피딩단계(S3)와 제2퍼지단계(S4)가 진행되는 시간보다 줄임으로써, 생산성을 향상시킬 수 있다. 이는, 제1피딩단계와 제2퍼지단계 각각이 멀티 스텝으로 진행되어 보다 짧은 시간동안에 챔버로 제1반응원을 피딩하고 퍼지할 수 있기 때문이다.
도 4는 본 발명에 다른 ALD 박막증착방법의 제3실시예의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법의 제3실시예는, 기판이 안착되어 있는 챔버 내부로 제1반응원을 피딩하는 제1피딩단계(S1)와, 제1반응원을 챔버로부터 퍼지하는 제1퍼지단계(S2)와, 챔버로 제2반응원을 피딩하는 제2피딩단계(S3)와, 챔버로부터 제1반응원과 반응하지 않거나 반응하여 생성된 부산물을 퍼지하는 제2퍼지단계(S4)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판 상에 박막을 증착한다. 상기한 공정 시퀀스를 따라 1 싸이클이 진행될 경우, 기판 상에 1 원자층 또는 1 분자층이 형성된다. 이때, 챔버를 퍼지시키기 위한 가스로서 Ar 이나 N2 등 불활성가스를 사용한다.
제2피딩단계(S3)는 적어도 2 회 이상의 제2서브피딩단계로 구성되고, 제2퍼지단계(S4)X는 적어도 2 회 이상의 제2서브퍼지단계로 구성되되, 제2서브피딩단계와 제2서브퍼지단계는 상호 교번으로 수행된다. 즉, 제2피딩단계(S3)는 반복되는 2 회 이상의 제2서브피딩단계가 불연속적으로 반복되어 이루어지고, 제2퍼지단계는 반복되는 2 회 이상의 제1서브피딩단계가 불연속적으로 반복되어 이루어지는 것이다.
본 실시예에서는 설명을 위하여, 제2피딩단계(S3)는 2 회의 제2서브피딩단계(S3a)(S3b)로 구성되고, 제2퍼지단계(S4) 역시 2 회의 제2서브퍼지단계(S4a)(S4b)로 구성되는 투스텝 단계를 예로써 설명한다. 그러나, 이 역시 일 실시예에 불과하고 멀티스텝으로도 가능함은 물론이다.
제2실시예의 경우, 전체적인 공정 시퀀스는, 제2서브피딩단계(S3a) -> 제2서브퍼지단계(S4a) -> 제2서브피딩단계(S3b) -> 제2서브퍼지단계(S4b)를 통하여 제2 피딩단계(S3)와 제2퍼지단계(S4)를 수행하고, 이후에 제1피딩단계(S1) -> 제1퍼지단계(S2)를 통하여 1 싸이클의 ALD 공정을 수행하는 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법의 제4실시예의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 ALD 박막증착종정의 제4실시예는, 기판이 안착되어 있는 챔버 내부로 제1반응원을 피딩하는 제1피딩단계(S1)와, 제1반응원을 챔버로부터 퍼지하는 제1퍼지단계(S2)와, 챔버로 제2반응원을 피딩하는 제2피딩단계(S3)와, 챔버로부터 제1반응원과 반응하지 않거나 반응하여 생성된 부산물을 퍼지하는 제2퍼지단계(S4)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판 상에 박막을 증착한다. 상기한 공정 시퀀스를 따라 1 싸이클이 진행될 경우, 기판 상에 1 원자층 또는 1 분자층이 형성된다. 이때, 챔버를 퍼지시키기 위한 가스로서 Ar 이나 N2 등 불활성가스를 사용한다.
이때, 제1피딩단계(S1)는 적어도 2 회 이상의 제1서브피딩단계로 구성되고, 제1퍼지단계(S2)는 적어도 2 회 이상의 제1서브퍼지단계로 구성되되 제1서브피딩단계와 제1서브퍼지단계는 상호 교번으로 수행된다. 즉, 제1피딩단계(S1)는 반복되는 2 회 이상의 제1서브피딩단계가 불연속적으로 반복되어 이루어지고, 제1퍼지단계(S2)는 반복되는 2 회 이상의 제1서브피딩단계가 불연속적으로 반복되어 이루어지는 것이다.
또, 제2피딩단계(S3)는 적어도 2 회 이상의 제2서브피딩단계로 구성되고, 제2퍼지단계(S4)는 적어도 2 회 이상의 제2서브퍼지단계로 구성되되, 제2서브피딩단계(S3a)(S3b)와 제2서브퍼지단계(S4a)(S4b)는 상호 교번으로 수행된다. 즉, 제2피딩단계(S3)는 반복되는 2 회 이상의 제2서브피딩단계가 불연속적으로 반복되어 이루어지고, 제2퍼지단계(S4)는 반복되는 2 회 이상의 제2서브피딩단계가 불연속적으로 반복되어 이루어지는 것이다.
제3실시예의 경우, 전체적인 공정 시퀀스는, 제1서브피딩단계(S1a) -> 제1서 브퍼지단계(S2a) -> 제1서브피딩단계(S1b) -> 제1서브퍼지단계(S2b)를 통하여 제1피딩단계(S1)와 제1퍼지단계(S2)를 수행하고, 이후에 제2서브피딩단계(S3a) -> 제2서브퍼지단계(S4a) -> 제2서브피딩단계(S3b) -> 제2서브퍼지단계(S4b)를 통하여 제2피딩단계(S3)와 제2퍼지단계(S4)를 수행함으로써 1 싸이클의 ALD 공정을 수행하는 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 ALD 박막증착방법의 제5실시예의 공정 시퀀스를 그래프로 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 ALD 박막증착종정의 제5실시예는,
기판이 안착되어 있는 챔버 내부를 펑핑하는 동안에, 챔버 내부로 제1반응원을 피딩하는 제1피딩단계(S1)와, 챔버로 제2반응원을 피딩하는 제2피딩단계(S3)와, 챔버로부터 제1반응원과 반응하지 않거나 반응하여 생성된 부산물을 퍼지하는 제2퍼지단계(S4)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판 상에 박막을 증착한다. 여기서, 이때, 펌핑단계(S")는 Ar 이나 N2 등의 불활성가스를 사용하지 않고 진공펌프를 가동함으로써 수행되며, 펑핑단계(S")는 기판 위에서 부산물을 제거해 줌으로써 다음 공급되는 반응원의 표면 반응을 극대화 시킨다. 이때, 제1피딩단계(S1)는 적어도 2 회 이상의 제1서브피딩단계로 구성된다. 본 실시예에서는 설명을 위하여, 제1피딩단계(S1)는 2 회의 제1서브피딩단계(S1a)(S1b)로 구성되는 투스텝 단계를 예로 들었다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과하고 3 회 이상의 서브단계로 구성되는 멀티스텝(multi step)도 가능함은 물론이다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막증착방법에 따르면, 피딩단계가 투스텝 이상으로 나누어 진행됨으로서 보다 짧은 시간동안 많은 양의 반응원을 챔버로 공급할 수 있고 이에 따라 큰 종횡비의 콘택트홀과 같은 패턴이 있는 경우에도 충분한 박막증착을 기대할 수 있다.
또한, 피딩단계뿐만 아니라 퍼지단계도 투스텝 이상으로 나누어 진행되므로, 기판 상에서 첫 번째로 공급된 반응원에 의해 형성된 부산물을 기판상에서 2 회에 걸쳐 제거할 수 있게 되고, 따라서 다음 반응원의 공급시 표면 반응을 극대화 시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 기판이 안착되어 있는 챔버 내부로 제1반응원을 피딩하는 제1피딩단계와, 상기 제1반응원을 상기 챔버로부터 퍼지하는 제1퍼지단계와, 상기 챔버로 제2반응원을 피딩하는 제2피딩단계와, 상기 챔버로부터 상기 제1반응원과 반응하지 않거나 반응하여 생성된 부산물을 퍼지하는 제2퍼지단계로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 상기 기판 상에 박막을 증착하는 ALD 박막증착방법에 있어서,
    상기 제1피딩단계와, 상기 제1퍼지단계와, 상기 제2피딩단계와, 상기 제2퍼지단계 중 하나 이상은, 불연속적인 반복 과정을 통하여 구현되는 것을 특징으로 하는 ALD 박막증착방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1피딩단계는 2 회 이상의 제1서브피딩단계로 구성되고,
    상기 제1퍼지단계는 2 회 이상의 제1서브퍼지단계로 구성되되, 상기 제1서브피딩단계와 상기 제1서브퍼지단계는 상호 교번으로 수행되는 것을 특징으로 하는 ALD 박막증착방법,
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1피딩단계와 제1퍼지단계가 진행되는 시간을 상기 제2피딩단계와 제2퍼지단계가 진행되는 시간보다 줄임으로써, 생산성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 ALD 박막증착방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2피딩단계는 2 회 이상의 제2서브피딩단계로 구성되고,
    상기 제2퍼지단계는 2 회 이상의 제2서브퍼지단계로 구성되되, 제2서브피딩단계와 제2서브퍼지단계는 상호 교번으로 수행되는 것을 특징으로 하는 ALD 박막증착방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1피딩단계는 2 회 이상의 제1서브피딩단계로 구성되고, 상기 제1퍼지단계는 2 회 이상의 제1서브퍼지단계로 구성되되, 상기 제1서브피딩단계와 제1서브퍼지단계는 상호 교번으로 수행되고,
    상기 제2피딩단계는 2 회 이상의 제2서브피딩단계로 구성되고, 상기 제2퍼지단계는 2 회 이상의 제2서브퍼지단계로 구성되되, 상기 제2서브피딩단계와 제2서브퍼지단계는 상호 교번으로 수행되는 것을 특징으로 하는 ALD 박막증착방법.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1퍼지단계 및 제2퍼지단계는, Ar 또는 N2 가스등 불활성가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 ALD 박막증착방법.
  7. 기판이 안착되어 있는 챔버 내부를 펑핑하는 동안에,
    상기 챔버 내부로 제1반응원을 피딩하는 제1피딩단계와, 상기 제1피딩단계 이후에 상기 챔버로 제2반응원을 피딩하는 제2피딩단계와, 상기 챔버로부터 상기 제1반응원과 반응하지 않거나 반응하여 생성된 부산물을 퍼지하는 제2퍼지단계로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 상기 기판 상에 박막을 증착하는 ALD 박막증착방법에 있어서,
    상기 제1피딩단계는, 2 회 이상의 제1서브피딩단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 ALD 박막증착방법.
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