KR100604089B1 - Ｉｎ-ｓｉｔｕ 박막증착방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 TiSix/Ti 또는 TiSix/Ti/TiN 막을 연속적으로 증착할 수 있는 In-situ 박막증착방법에 관한 것으로서, 내부에 로봇암(11)이 설치되는 이송챔버(10)와, 이송챔버(10)에 클러스터 타입으로 설치되며 내장된 기판(w)상에 박막을 증착하는 다수개의 챔버(20)(30)(50)를 포함하는 박막증착장치를 이용하는 것으로서, 기판(w) 상에 저항성 콘택 및 배리어 역할을 하는 박막을 증착하기 위하여, 임의의 챔버(20)로 Ti 원소를 포함하는 제1반응가스와 Si 원소를 포함하는 제2반응가스를 공급하고, 챔버(20) 내부에 플라즈마를 인가하여 기판(w)에 TiSix 막을 증착하는 TiSix 막 증착단계(S10)와, 기판(w)을 이송챔버(10)에 의하여 다른 챔버(30)로 이송시킨 후 TiSix 막상에 TiN 박막을 증착하는 TiN 막 증착단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

Ｉｎ-ｓｉｔｕ 박막증착방법{Method for depositing thin film on wafer by in-situ}
도 1은 본 발명에 따른 In-situ 박막증착방법의 제1실시예를 수행하는 클러스터 타입의 박막증착장치의 개략적 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 박막증착방법의 제1실시예에 의하여, 기판에 TiSix/TiN 막이 형성된 막구조를 도시한 도면,
도 3은 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제1실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 4는 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제2실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 5는 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제3실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 6은 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제4실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 7은 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제5실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 8은 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제6실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 9는 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제7실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 10은 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제8실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 In-situ 박막증착방법의 제2실시예를 수행하는 클러스터 타입의 박막증착장치의 개략적 구성을 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 박막증착방법의 제2실시예에 의하여, 기판에 TiSix/Ti/TiN 막이 형성된 막구조를 도시한 도면,
도 13은 본 발명에 따른 In-situ 박막증착방법의 제3실시예를 수행하는 클러스터 타입의 박막증착장치의 개략적 구성을 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 박막증착방법의 제3실시예에 의하여, Ti 및 TiSix 저항성 접촉영역상에 TiN 막이 형성된 막구조를 도시한 도면,
도 15는 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제1실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 16은 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제2실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 17은 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제3실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 18은 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제4실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 19는 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제5실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 20은 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제6실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 21은 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제7실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
도 22는 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제8실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면,
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
10 ... 이송챔버
11 ... 로봇암
20, 30, 40, 50 ... 제1,2,3,4챔버
60 ... 이송장치
70 ... 로드락
본 발명은 박막증착방법에 관한 것으로서, 상세하게는 상대적으로 저온 및 저전력의 플라즈마를 인가한 상태에서 기판상에 TiSix/Ti 또는 TiSix/Ti/TiN 막을 연속적으로 증착할 수 있는 In-situ 박막증착방법에 관한 것이다.
현재 반도체 업계는 회로선폭의 초미세화와 더불어 지속적으로 박막증착온도의 저온화를 추진하고 있으며, 많은 공정 부문에서 소기의 성과를 얻고 있다. 그러나, 베리어메탈(barrier metal)증착 공정에 있어선 아직도 기판의 온도를 600 ℃ 이상으로 유지한 상태에서 진행하는 고온 공정을 채용하고 있다. 특히, Ti/TiN 연속 공정의 경우 전통적인 CVD 방법에선 소자의 콘택에 TiSix 라는 저항성 영역을 형성시키기 위하여, 대략 600 ℃ 이상의 기판온도를 유지하고 있으며, 소자의 손상 방지를 위해 저전력의 Plasma 인가공정이 요구되고 있다.
그러나 기판온도를 고온으로 유지하고, 저전력의 플라즈마를 인가하는 것은, 막의 순도를 좋게 하고 빠른 증착 속도를 얻는데 불리하다. 따라서 기판의 저온화와 저전력의 플라즈마 인가를 통해서 콘택 배리어메탈 공정을 수행할 수 있는 박막증착방법을 개발하는 것이 중요한 과제로 남아있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 수행하기 위하여 창출된 것으로서, 기판상에 저항성 영역으로 TiSix 막을 증착하고, TiSix 막상에 Ti 또는 Ti//TiN 막을 연속적 및 효과적으로 증착할 수 있는 In-situ 박막증착방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 600 ℃ 이하의 저온상태에서 저전력의 플라즈마를 인가하여 TiSix 막에 Ti 또는 Ti//TiN 막을 연속적으로 증착할 수 있는 In-situ 박막증착방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 In-situ 박막증착방법의 제1실시예는,
내부에 로봇암(11)이 설치되는 이송챔버(10)와, 상기 이송챔버(10)에 클러스터 타입으로 설치되며 내장된 기판(w)상에 박막을 증착하는 다수개의 챔버(20)(30)(50)를 포함하는 박막증착장치를 이용하는 것으로서, 상기 기판(w) 상에 저항성 콘택 및 배리어 역할을 하는 박막을 증착하기 위하여, 임의의 챔버(20)로 Ti 원소를 포함하는 제1반응가스와 Si 원소를 포함하는 제2반응가스를 공급하여 상기 기판(w)에 TiSix 막을 증착하는 TiSix 막 증착단계(S10)와; 상기 기판(w)을 이송챔버(10)에 의하여 다른 챔버(30)로 이송시킨 후 상기 TiSix 막상에 TiN 박막을 증착하는 TiN 막 증착단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 In-situ 박막증착방법의 제2실시예는,
내부에 로봇암(11)이 설치되는 이송챔버(10)와, 상기 이송챔버(10)에 클러스터 타입으로 설치되며 내장된 기판(w)상에 박막을 증착하는 다수개의 제1,2,3,4챔버(20)(30)(40)(50)를 포함하는 박막증착장치를 이용하는 것으로서, 상기 기판(w) 상에 저항성 콘택 및 배리어 역할을 하는 박막을 증착하기 위하여, 임의의 챔버(20)로 Ti 원소를 포함하는 제1반응가스와 Si 원소를 포함하는 제2반응가스를 공급하여 상기 기판(w)에 TiSix 막을 증착하는 TiSix 막 증착단계(S10)와; 상기 TiSix 막상에 아교층(Glue Layer)으로 Ti 박막을 증착하는 Ti 막 증착단계(S20)와; 상기 기판(w)을 다른 챔버(40)로 이송시킨 후 상기 Ti 막상에 TiN 막을 증착하는 TiN 막 증착단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1,2,3실시예에 있어서, 상기 TiSix 막 증착단계(10)는 상기 챔버(20) 내부에 플라즈마를 인가하는 플라즈마 ALD 방식 또는 플라즈마 CVD 방식으로 진행된다.
본 발명의 제1,2,3실시예에 있어서, 상기 TiSix 또는 TiSix/Ti 막이 형성된 기판(w)을 상기 이송챔버(10)를 통하여 후처리용 챔버로 옮겨서 H 원소를 포함하는 후처리가스를 기판상에 분사함으로써 박막 내의 불순물 함량을 낮추는 후처리단계(S25)를 더 포함한다.
본 발명의 제1,2실시예에 있어서, 상기 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우, 상기 챔버(20)로 전원을 공급하여 상기 챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 상기 기판(w) 상으로 상기 제2반응가스를 연속적으로 분사하는 제2반응가스연속피당단계(S12)를 동시에 수행하고, 상기 제2반응가스연속피딩단계(S12)가 진행되는 동안에, 상기 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 상기 기판(w) 상에 TiSix 박막을 증착한다. 이때, 상기 제2반응가스연속피딩단계(S12)는, 상기 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 상기 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S12a)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제1,2실시예에 있어서, 상기 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우, 상기 챔버(20)로 전원을 공급하여 상기 챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 상기 기판(w) 상으로 상기 제2반응가스를 연속적으로 분사하는 제2반응가스연속피당단계(S12)와, 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 동시에 수행하고, 상기 제2반응가스연속피딩단계(S12)가 진행되는 동안에, 상기 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 TiSix 박막을 증착하되, 상기 제2반응가스연속피딩단계(S12)는, 상기 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S12a)를 포함하고, 상기 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 상기 제2반응가스의 임펄스 이후에 진행되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작됨과 동시에 종료되는 것으로서, 상기 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함한다.
본 발명의 제1,2실시예에 있어서, 상기 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우, 상기 챔버(20)로 전원을 공급하여 상기 챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 상기 기판(w) 상으로 상기 제2반응가스를 불연속적으로 분사하는 제2반응가스불연속피당단계(S112)와, 상기 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계 (S14)를 동시에 수행하고, 상기 제2반응가스불연연속피딩단계(S112)가 진행되는 동안에, 상기 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 TiSix 박막을 증착하되, 상기 제2반응가스불연속피딩단계(S112)는, 상기 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S112a)와, 상기 제2반응가스임펄스단계(S112a) 이후와 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작됨과 동시에 종료되는 제2반응가스피딩정지단계(S112b)를 포함하고, 상기 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 상기 제2반응가스피딩정지단계(S112b)와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함한다.
본 발명의 제1,2실시예에 있어서, 상기 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우, 상기 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 상기 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 상기 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 TiSix 박막을 증착하되, 상기 제2반응가스피딩단계(S12a) 도중에 시작되었다가 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작되기 이전에 종료되는 플라즈마인가단계(S111)를 함께 수행한다.
본 발명의 제1,2실시예에 있어서, 상기 싸이클이 반복되는 동안에 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 더 수행하고, 상기 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 상기 제1반응가스피딩단계(S13a) 이후에 시작되어 제2반응가스피딩단계(12a)가 시작되기 이전까지 진행되는 것으로서, 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함한다.
본 발명의 제1,2실시예에 있어서, 상기 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우, 상기 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 상기 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 상기 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복하고, 상기 싸이클이 반복되는 동안에 상기 챔버(20)로 전원을 공급하여 상기 챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)를 수행함으로써, 상기 기판(w) 상에 TiSix 박막을 증착한다. 이때, 상기 싸이클이 진행되는 동안에 상기 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 더 수행하고, 상기 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 상기 제1반응가스피딩단계(S13a) 이후에 시작되어 제2반응가스피딩단계(S12a)가 시작되기 이전까지 진행되는 것으로서 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제1퍼지가스임펄스단계(S14a)와, 상기 제2반응가스피딩단계(S12a) 이후에 시 작되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a') 이전까지 진행되는 것으로서 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2퍼지가스임펄스단계(S14b)를 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 In-situ 박막증착방법의 제3실시예는,
내부에 로봇암(11)이 설치되는 이송챔버(10)와, 상기 이송챔버(10)에 클러스터 타입으로 설치되며 내장된 기판(w)상에 박막을 증착하는 다수개의 챔버(20)(30)(50)를 포함하는 박막증착장치를 이용하는 것으로서, 상기 기판(w) 상에 저항성 콘택 및 배리어 역할을 하는 박막을 증착하기 위하여, 임의의 챔버(20)로 Ti 원소를 포함하는 제1반응가스와 H 원소를 포함하는 제2반응가스를 교호적으로 공급하여 상기 기판(w)에 Ti 막을 증착하는 Ti 막 증착단계(S100)와; Si 하지막과 상기 Ti 막이 결합반응을 일으키도록 별도의 열에너지를 공급하여 TiSix 저항성 접촉영역을 형성하는 열에너지공급단계(S200)와; Ti 막이 형성된 기판(w)을 상기 이송챔버(10)를 통하여 후처리용 챔버로 옮겨서 H 원소를 포함하는 후처리가스를 기판상에 분사함으로써 박막 내의 불순물 함량을 낮추는 후처리단계와; 상기 기판(w)을 이송챔버(10)에 의하여 다른 챔버(30)로 이송시킨 후 상기 Ti 및 TiSix 저항성 접촉영역상에 TiN 박막을 증착하는 TiN 막 증착단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 In-situ 박막증착방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 In-situ 박막증착방법의 제1실시예를 수행하는 클러스터 타입의 박막증착장치의 개략적 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 박막증착방법의 제1실시예에 의하여, 기판에 TiSix/TiN 막이 형성된 막구조를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 in-situ 박막증착방법의 제1실시예는, 내부에 로봇암(11)이 설치되는 이송챔버(10)와, 이송챔버(10)에 클러스터 타입으로 설치되며 내장된 기판(w)상에 박막을 증착하는 다수개의 챔버(20)(30)(50)와, 다수개의 기판(w)이 적재되는 LPM(Lord Port Module)(65)이 설치되는 이송장치(60)와, 이송챔버(10)와 이송장치(60)를 연결시키는 로드락(70)을 포함하는 클러스터 타입 박막증착장치에서 이루어진다. 이러한 클러스터 타입 박막증착장치를 이용하여, 기판(w) 상에 저항성 콘택 및 배리어 역할을 하는 박막을 증착한다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 임의의 챔버, 본 실시예에서는 설명을 위하여 제1챔버(20)로 Ti 원소를 포함하는 제1반응가스와 Si 원소를 포함하는 제2반응가스를 공급하여 기판(w), 엄밀하게는 층간절연막(I)에 형성된 콘택홀 내주에 TiSix 막을 증착하는 TiSix 막 증착단계(S10)를 수행한다. 이때, TiSix 막 증착단계(10)는 제1챔버(20) 내부에 플라즈마를 인가하는 플라즈마 ALD 방식 또는 플라즈마 CVD 방식으로 진행되는 것이 바람직하다.
다음, 기판(w) 상에 TiSix 막 증착단계(S10)를 거친 후, 이송챔버(10)를 통하여 후처리용의 제3챔버(50)로 옮겨서 H 원소를 포함하는 후처리가스를 기판상에 분사함으로써 박막 내의 불순물 함량을 낮추는 후처리단계(S25)를 수행한다. 이때, 후처리가스에 N 원소를 포함하는 가스를 더 포함시킬 경우, 박막내의 불순물 함량을 낮추는 동시에 박막의 상부표면을 질화시킬 수 있다. 이러한 후처리단계(S25)는 제3챔버(50) 내부에 플라즈마를 인가하여 진행하는 것이 바람직하다.
여기서, TiSix 막을 증착하기 위한 제1반응가스로 TiCl4, TEMATi, TDMATi 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용하고, 제2반응가스로 SiH4, DCS 로 이뤄진 군에서 선택된 어느 하나를 사용한다. 또한, TiSix 막은 제1챔버(20)의 압력이 0.1 ~ 10 Torr 범위로 유지되고, 기판(w)의 온도가 550 ℃ 이하로 유지된 상태에서 증착된다.
또한 TiSix 막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우, 퍼지가스를 제1챔버(20)로 공급함으로써 퍼지를 진행하는데, 이때 퍼지가스로는 Ar, He, Ne, Xe, N2 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 또는 둘 이상의 혼합 가스를 이용한다.
다음, 기판(w)을 이송챔버(10)에 의하여 다른 챔버, 예를 들면 제2챔버(30)로 이송시킨 후 TiSix 막상에 TiN 박막을 증착하는 TiN 막 증착단계(S30)를 수행한다.
그리고, TiN 막에 금속플러그(F)를 증착하고 배선(P)을 형성함으로써, 도 2에 도시된 막구조가 완성된다.
다음, 상기한 TiSix 막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 다양한 실시예를 설명한다.
도 3은 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제1실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 TiSix 막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제1실시예는, 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈 마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 기판(w) 상으로 제2반응가스를 연속적으로 분사하는 제2반응가스연속피당단계(S12)를 동시에 수행하고, 제2반응가스연속피딩단계(S12)가 진행되는 동안에, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 TiSix 막을 증착한다.
도 4는 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제2실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 TiSix 막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제2실시예는, 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 기판(w) 상으로 제2반응가스를 연속적으로 분사하는 제2반응가스연속피당단계(S12)를 동시에 수행하고,
제2반응가스연속피딩단계(S12)가 진행되는 동안에, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 TiSix 막을 증착한다.
이때, 제2반응가스연속피딩단계(S12)는, 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S12a)를 포함한다. 즉, 제2실시예가 제1실시예와 다른 점은, 제2반응가스연속피딩단계(S12)는 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 수행되는 제2반응가스임펄스단계(S12a)를 포함하는 것이다.
도 5는 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제3실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 TiSix 막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제3실시예는, 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 기판(w) 상으로 제2반응가스를 연속적으로 분사하는 제2반응가스연속피당단계(S12)와, 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 동시에 수행하고,
제2반응가스연속피딩단계(S12)가 진행되는 동안에, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 TiSix 막을 증착한다.
이때, 제2반응가스연속피딩단계(S12)는, 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S12a)를 포함한다.
또한, 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 제2반응가스의 임펄스 이후에 진행되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작됨과 동시에 종료되는 것으로서, 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄 스단계(S14a)를 포함한다.
즉, 제3실시예가 제2실시예와 다른 점은, 싸이클이 진행되는 동안에 수행되는 소량퍼지가스연속피딩단계(14)를 포함하고, 그 소량퍼지가스연속피딩단계(14)는 제2반응가스임펄스단계(12a)가 종료됨과 동시에 시작되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(13a')가 시작됨과 동시에 종료되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함하는 것이다.
도 6은 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제4실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제4실시예는, 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 기판(w) 상으로 제2반응가스를 불연속적으로 분사하는 제2반응가스불연속피당단계(S112)와, 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 동시에 수행하고,
제2반응가스불연연속피딩단계(S112)가 진행되는 동안에, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 TiSix 막을 증착한다.
이때, 제2반응가스불연속피딩단계(S112)는, 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사 되는 제2반응가스임펄스단계(S112a)와, 제2반응가스임펄스단계(S112a) 이후와 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작됨과 동시에 종료되는 제2반응가스피딩정지단계(S112b)를 포함한다.
또, 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 제2반응가스피딩정지단계(S112b)와 동시에 진행되는 것으로서, 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함한다.
즉, 제4실시예가 제3실시예와 다른 점은, 제2반응가스가 불연속적으로 피딩되는 제2반응가스불연속피딩단계(S112)를 포함한다라는 것과, 그 제2반응가스불연속피딩단계(S112)는 제2반응가스임펄스단계(S112a)와 제2반응가스피딩정지단계(S112b)를 가진다라는 점이다. 또한, 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 제2반응가스피딩정지단계(S112b)와 동시에 진행되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 가진다라는 점이다.
도 7은 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제5실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제5실시예는, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상 에 TiSix 막을 증착한다.
이때, 싸이클이 반복되는 동안에 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 인가되게 하는 플라즈마인가단계(S111)를 수행하되, 플라즈마인가단계(S111)는 제2반응가스피딩단계(S12a) 도중에 시작되었다가 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작되기 이전에 종료된다.
도 8은 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제6실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제6실시예는, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복하고, 그 싸이클이 반복되는 동안에 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 수행함으로써, 기판(w) 상에 TiSix 막을 증착한다.
이때, 싸이클이 반복되는 동안에 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 인가되게 하는 플라즈마인가단계(111)를 수행하되, 플라즈마인가단계(111)는 제2반응가스피딩단계(S12a) 도중에 시작되었다가 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(13a')가 시작되기 이전에 종료된다.
여기서, 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 제1반응가스피딩단계(S13a) 이후 에 시작되어 제2반응가스피딩단계(12a)가 시작되기 이전까지 진행되는 것으로서, 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함한다.
즉, 제6실시예가 제5실시예와 다른 점은, 싸이클이 반복되는 동안에 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 포함한다라는 점과, 그 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는 제1반응가스피딩단계(S13a) 이후에 시작되어 제2반응가스피딩단계(12a) 이전까지 진행되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함한다라는 점이다.
도 9는 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제7실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제7실시예는, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복하고, 그 싸이클이 반복되는 동안에 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)를 수행함으로써, 기판(w) 상에 TiSix 막을 증착한다.
도 10은 도 2에 있어서, TiSix 막을 형성하기 위한 제8실시예의 공정시퀀스 를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제8실시예는, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복하고, 그 싸이클이 반복되는 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)와, 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)를 동시에 수행함으로써, 기판(w) 상에 TiSix 박막을 증착한다.
이때, 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 제1반응가스피딩단계(S13a) 이후에 시작되어 제2반응가스피딩단계(S12a)가 시작되기 이전까지 진행되는 것으로서 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제1퍼지가스임펄스단계(S14a)와, 제2반응가스피딩단계(S12a) 이후에 시작되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a') 이전까지 진행되는 것으로서 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2퍼지가스임펄스단계(S14b)를 포함한다.
즉, 제8실시예가 제7실시예와 다른 점은, 싸이클이 반복되는 동안에 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 포함한다라는 점과, 그 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는 제1반응가스피딩단계 (S13a) 이후에 시작되어 제2반응가스피딩단계(S12a)가 시작되기 이전까지 진행되는 제1퍼지가스임펄스단계(S14a)와, 제2반응가스피딩단계(S12a) 이후에 시작되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a') 이전까지 진행되는 제2퍼지가스임펄스단계(S14b)를 포함하는 것이다.
다음, 본 발명에 따른 in-situ 박막증착방법의 제2실시예를 첨부된 설명한다.
도 11은 본 발명에 따른 In-situ 박막증착방법의 제2실시예를 수행하는 클러스터 타입의 박막증착장치의 개략적 구성을 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명의 박막증착방법의 제2실시예에 의하여, 기판에 TiSix/Ti/TiN 막이 형성된 막구조를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 in-situ 박막증착방법의 제2실시예는, 내부에 로봇암(11)이 설치되는 이송챔버(10)와, 이송챔버(10)에 클러스터 타입으로 설치되며 내장된 기판(w)상에 박막을 증착하는 다수개의 제1,2,3,4챔버(20)(30)(40)(50)와, 다수개의 기판(w)이 적재되는 LPM(Lord Port Module)(55)이 설치되는 이송장치(60)와, 이송챔버(10)와 이송장치(60)를 연결시키는 로드락(70)을 포함하는 클러스터 타입 박막증착장치에서 이루어진다. 이러한 클러스터 타입 박막증착장치를 이용하여, 기판(w) 상에 저항성 콘택 및 배리어 역할을 하는 박막을 증착한다.
이를 위하여, 먼저, 임의의 챔버, 본 실시예에서는 설명을 위하여 제1챔버(20)로 Ti 원소를 포함하는 제1반응가스와 Si 원소를 포함하는 제2반응가스를 공급 하여 기판(w), 엄밀하게는 층간절연막(I)에 형성된 콘택홀 내주에 TiSix 막을 증착하는 TiSix 막 증착단계(S10)를 수행한다. 이때, TiSix 막 증착단계(10)는 제1챔버(20) 내부에 플라즈마를 인가하는 플라즈마 ALD 방식 또는 플라즈마 CVD 방식으로 진행되는 것이 바람직하다.
다음, 기판(w)을 이송챔버(10)에 의하여 다른 챔버, 예를 들면 제2챔버(30)로 이송시킨 후 TiSix 막상에 아교층(Glue Layer)으로 Ti 박막을 증착하는 Ti 막 증착단계(S20)를 수행한다. 물론, 제1챔버(20)에서 TiSix 막에 Ti 막을 증착할 수도 있음은 물론이다.
다음, 기판(w) 상에 TiSix/Ti 막 증착단계를 거친 후(S10 -> S20), 이송챔버(10)를 통하여 후처리용의 제4챔버(50)로 옮겨서 H 원소를 포함하는 후처리가스를 기판상에 분사함으로써 박막 내의 불순물 함량을 낮추는 후처리단계(S25)를 수행한다. 이때, 후처리가스에 N 원소를 포함하는 가스를 더 포함시킬 경우, 박막내의 불순물 함량을 낮추는 동시에 박막의 상부표면을 질화시킬 수 있다. 이러한 후처리단계(S25)는 제4챔버(50) 내부에 플라즈마를 인가하여 진행하는 것이 바람직하다.
여기서, TiSix 박막을 증착하기 위한 제1반응가스로 TiCl4, TEMATi, TDMATi 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용하고, 제2반응가스로 SiH4, DCS 로 이뤄진 군에서 선택된 어느 하나를 사용한다. 또한, TiSix 박막은 챔버(A)의 압력이 0.1 ~ 10 Torr 범위로 유지되고, 기판(w)의 온도가 550 ℃ 이하로 유지된 상태에서 증착된다.
또한 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우, 퍼지가스를 제1챔버 (20)로 공급함으로써 퍼지를 진행하는데, 이때 퍼지가스로는 Ar, He, Ne, Xe, N2 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 또는 둘 이상의 혼합 가스를 이용한다.
다음, 기판(w)을 다른 챔버, 예를 들면 제3챔버(40)로 이송시킨 후 Ti 막상에 TiN 막을 증착하는 TiN 막 증착단계(S30)를 수행한다.
그리고, TiN 막에 금속플러그(F)를 증착하고 배선(P)을 형성함으로써, 도 12에 도시된 막구조가 완성된다.
여기서, 상기한 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 다양한 실시예는 실질적으로 제1실시예에서 설명된 것과 거의 유사하기 때문에 더 이상의 설명은 생략한다.
다음, 본 발명에 따른 In-situ 박막증착방법의 제3실시예를 첨부된 설명한다.
도 13은 본 발명에 따른 In-situ 박막증착방법의 제3실시예를 수행하는 클러스터 타입의 박막증착장치의 개략적 구성을 도시한 도면이고, 도 14는 본 발명의 박막증착방법의 제3실시예에 의하여, Ti 및 TiSix 저항성 접촉영역상에 TiN 막이 형성된 막구조를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 in-situ 박막증착방법의 제3실시예는, 내부에 로봇암(11)이 설치되는 이송챔버(10)와, 이송챔버(10)에 클러스터 타입으로 설치되며 내장된 기판(w)상에 박막을 증착하는 다수개의 제1,2,3챔버(20)(30)(40)와, 다수개의 기판(w)이 적재되는 LPM(Lord Port Module)(55)이 설치되는 이송장치(60)와, 이송챔버(10)와 이송장치(60)를 연결시키는 로드락(70)을 포함하는 클러스 터 타입 박막증착장치에서 이루어진다. 이러한 클러스터 타입 박막증착장치를 이용하여, 기판(w) 상에 저항성 콘택 및 배리어 역할을 하는 박막을 증착한다.
이를 위하여, 먼저, 임의의 챔버, 본 실시예에서는 설명을 위하여 제1챔버(20)로 Ti 원소를 포함하는 제1반응가스와 H 원소를 포함하는 제2반응가스를 교호적으로 공급하여 기판(w), 엄밀하게는 층간절연막(I)에 형성된 콘택홀 내주에 Ti 막을 증착하는 Ti 막 증착단계(S100)를 수행한다. 이때, 상기 Ti 막 증착단계(S100)는 상기 챔버(20) 내부에 플라즈마를 인가하는 플라즈마 ALD 방식으로 진행된다.
이때, 기판(w)에 별도의 열에너지를 공급하여, Si 하지막과 Ti 막의 결합반응에 의하여 TiSix 저항성 접촉영역을 형성하게 하는 열에너지공급단계(S200)를 동시 또는 시차를 두고 수행한다.
다음, Ti 막 증착단계(S100)를 거친 후, 이송챔버(10)를 통하여 후처리용의 제3챔버(50)로 옮겨서 H 원소를 포함하는 후처리가스를 기판상에 분사함으로써 박막 내의 불순물 함량을 낮추는 후처리단계(S25)를 수행한다. 이때, 후처리가스에 N 원소를 포함하는 가스를 더 포함시킬 경우, Ti 막내의 불순물 함량을 낮추는 동시에 박막의 상부표면을 질화시킬 수 있다. 이러한 후처리단계(S25)는 제3챔버(50) 내부에 플라즈마를 인가하여 진행하는 것이 바람직하다.
여기서, Ti 막을 증착하기 위한 제1반응가스로 TiCl4, TEMATi, TDMATi 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용하고, 제2반응가스로 H2 를 사용한다. 또한, Ti 막은 제1챔버(20)의 압력이 0.1 ~ 10 Torr 범위로 유지되고, 기판(w)의 온도가 550 ℃ 이하로 유지된 상태에서 증착된다.
또한 Ti 막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우, 퍼지가스를 제1챔버(20)로 공급함으로써 퍼지를 진행하는데, 이때 퍼지가스로는 Ar, He, Ne, Xe, N2 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 또는 둘 이상의 혼합 가스를 이용한다.
다음, 기판(w)을 이송챔버(10)에 의하여 다른 챔버, 예를 들면 제2챔버(30)로 이송시킨 후 Ti 및 TiSix 저항성 접촉영역상에 TiN 막을 증착하는 TiN 막 증착단계(S300)를 수행한다.
그리고, TiN 막에 금속플러그(F)를 증착하고 배선(P)을 형성함으로써, 도 14에 도시된 막구조가 완성된다.
다음, 상기한 Ti 막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 다양한 실시예를 설명한다.
도 15는 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제1실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 Ti 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제1실시예는, 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 기판(w) 상으로 제2반응가스를 연속적으로 분사하는 제2반응가스연속피당단계(S12)를 동시에 수행하고, 제2반응가스연속피딩단계(S12)가 진행되는 동안에, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 Ti 막을 증착한다.
도 16은 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제2실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 Ti 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제2실시예는, 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 기판(w) 상으로 제2반응가스를 연속적으로 분사하는 제2반응가스연속피당단계(S12)를 동시에 수행하고,
제2반응가스연속피딩단계(S12)가 진행되는 동안에, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 Ti 막을 증착한다.
이때, 제2반응가스연속피딩단계(S12)는, 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S12a)를 포함한다. 즉, 제2실시예가 제1실시예와 다른 점은, 제2반응가스연속피딩단계(S12)는 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 수행되는 제2반응가스임펄스단계(S12a)를 포함하는 것이다.
도 17은 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제3실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 Ti 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제3실시예는, 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈 마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 기판(w) 상으로 제2반응가스를 연속적으로 분사하는 제2반응가스연속피당단계(S12)와, 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 동시에 수행하고,
제2반응가스연속피딩단계(S12)가 진행되는 동안에, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 Ti 막을 증착한다.
이때, 제2반응가스연속피딩단계(S12)는, 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S12a)를 포함한다.
또한, 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 제2반응가스의 임펄스 이후에 진행되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작됨과 동시에 종료되는 것으로서, 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함한다.
즉, 제3실시예가 제2실시예와 다른 점은, 싸이클이 진행되는 동안에 수행되는 소량퍼지가스연속피딩단계(14)를 포함하고, 그 소량퍼지가스연속피딩단계(14)는 제2반응가스임펄스단계(12a)가 종료됨과 동시에 시작되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(13a')가 시작됨과 동시에 종료되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함하는 것이다.
도 18은 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제4실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 Ti 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제4실시예는, 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 기판(w) 상으로 제2반응가스를 불연속적으로 분사하는 제2반응가스불연속피당단계(S112)와, 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 동시에 수행하고,
제2반응가스불연연속피딩단계(S112)가 진행되는 동안에, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 Ti 박막을 증착한다.
이때, 제2반응가스불연속피딩단계(S112)는, 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S112a)와, 제2반응가스임펄스단계(S112a) 이후와 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작됨과 동시에 종료되는 제2반응가스피딩정지단계(S112b)를 포함한다.
또, 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 제2반응가스피딩정지단계(S112b)와 동시에 진행되는 것으로서, 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함한다.
즉, 제4실시예가 제3실시예와 다른 점은, 제2반응가스가 불연속적으로 피딩되는 제2반응가스불연속피딩단계(S112)를 포함한다라는 것과, 그 제2반응가스불연속피딩단계(S112)는 제2반응가스임펄스단계(S112a)와 제2반응가스피딩정지단계(S112b)를 가진다라는 점이다. 또한, 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 제2반응가스피딩정지단계(S112b)와 동시에 진행되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 가진다라는 점이다.
도 19는 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제5실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 Ti 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제5실시예는, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 Ti 막을 증착한다.
이때, 싸이클이 반복되는 동안에 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 인가되게 하는 플라즈마인가단계(S111)를 수행하되, 플라즈마인가단계(S111)는 제2반응가스피딩단계(S12a) 도중에 시작되었다가 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작되기 이전에 종료된다.
도 20은 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제6실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 Ti 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제6실시예는, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복하고, 그 싸이클이 반복되는 동안에 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 수행함으로써, 기판(w) 상에 Ti 막을 증착한다.
이때, 싸이클이 반복되는 동안에 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 인가되게 하는 플라즈마인가단계(111)를 수행하되, 플라즈마인가단계(111)는 제2반응가스피딩단계(S12a) 도중에 시작되었다가 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(13a')가 시작되기 이전에 종료된다.
여기서, 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 제1반응가스피딩단계(S13a) 이후에 시작되어 제2반응가스피딩단계(12a)가 시작되기 이전까지 진행되는 것으로서, 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함한다.
즉, 제6실시예가 제5실시예와 다른 점은, 싸이클이 반복되는 동안에 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 포함한다라는 점과, 그 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는 제1반응가스피딩단계 (S13a) 이후에 시작되어 제2반응가스피딩단계(12a) 이전까지 진행되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함한다라는 점이다.
도 21은 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제7실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 Ti 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제7실시예는, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복하고, 그 싸이클이 반복되는 동안에 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)를 수행함으로써, 기판(w) 상에 Ti 막을 증착한다.
도 22는 도 14에 있어서, Ti 막을 형성하기 위한 제8실시예의 공정시퀀스를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1챔버(20)에서 Ti 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우의 제8실시예는, 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼 지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복하고, 그 싸이클이 반복되는 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)와, 제1챔버(20)로 전원을 공급하여 제1챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)를 동시에 수행함으로써, 기판(w) 상에 Ti 막을 증착한다.
이때, 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 제1반응가스피딩단계(S13a) 이후에 시작되어 제2반응가스피딩단계(S12a)가 시작되기 이전까지 진행되는 것으로서 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제1퍼지가스임펄스단계(S14a)와, 제2반응가스피딩단계(S12a) 이후에 시작되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a') 이전까지 진행되는 것으로서 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2퍼지가스임펄스단계(S14b)를 포함한다.
즉, 제8실시예가 제7실시예와 다른 점은, 싸이클이 반복되는 동안에 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 포함한다라는 점과, 그 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는 제1반응가스피딩단계(S13a) 이후에 시작되어 제2반응가스피딩단계(S12a)가 시작되기 이전까지 진행되는 제1퍼지가스임펄스단계(S14a)와, 제2반응가스피딩단계(S12a) 이후에 시작되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a') 이전까지 진행되는 제2퍼지가스임펄스단계(S14b)를 포함하는 것이다.
본 발명에 따른 In-situ 박막증착방법의 제3실시예가 제1,2실시예와 다른 극명한 차이점은, 제1,2실시예에서는 저항성 접촉 영역으로서 TiSix 막 구조는 인위 적인 증착방법에 의하여 형성된 것이고, 제3실시예에서는 TiSix 는 Si 과 증착막 Ti 와의 결합반응에 의하여 형성된다라는 것이다. 이 경우 챔버와 지오미트리(Geometry)와 구체적인 공정 조건에 의하여 그 TiSix 영역의 두께가 좌우될 것이지만 기본적으로 충분한 기판 온도의 형성이 불가피 하다. 따라서, 제3실시예에서의 기판온도는 제1,2실시예에서의 기판온도보다 그 설정값이 다소 높을 수 밖에 없다.
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 In-situ 박막증착방법에 따르면, 기판상에 저항성 영역으로 TiSix 막을 증착하고, TiSix 막상에 Ti 또는 Ti/Ti/TiN 막을 연속적 및 효과적으로 증착할 수 있다.
또한, 600 ℃ 이하의 저온상태에서 저전력의 플라즈마를 인가하여 TiSix 막에 Ti 또는 Ti/TiN 막을 연속적으로 증착할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (34)

  1. 내부에 로봇암(11)이 설치되는 이송챔버(10)와, 상기 이송챔버(10)에 클러스터 타입으로 설치되며 내장된 기판(w)상에 박막을 증착하는 다수개의 챔버(20)(30)(50)를 포함하는 박막증착장치를 이용하는 것으로서, 상기 기판(w) 상에 저항성 콘택 및 배리어 역할을 하는 박막을 증착하기 위하여,
    임의의 챔버(20)로 Ti 원소를 포함하는 제1반응가스와 Si 원소를 포함하는 제2반응가스를 공급하여 상기 기판(w)에 TiSix 막을 증착하는 TiSix 막 증착단계(S10)와;
    상기 기판(w)을 이송챔버(10)에 의하여 다른 챔버(30)로 이송시킨 후 상기 TiSix 막상에 TiN 박막을 증착하는 TiN 막 증착단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  2. 내부에 로봇암(11)이 설치되는 이송챔버(10)와, 상기 이송챔버(10)에 클러스터 타입으로 설치되며 내장된 기판(w)상에 박막을 증착하는 다수개의 제1,2,3,4챔버(20)(30)(40)(50)를 포함하는 박막증착장치를 이용하는 것으로서, 상기 기판(w) 상에 저항성 콘택 및 배리어 역할을 하는 박막을 증착하기 위하여,
    임의의 챔버(20)로 Ti 원소를 포함하는 제1반응가스와 Si 원소를 포함하는 제2반응가스를 공급하여 상기 기판(w)에 TiSix 막을 증착하는 TiSix 막 증착단계(S10)와;
    상기 TiSix 막상에 아교층(Glue Layer)으로 Ti 막을 증착하는 Ti 막 증착단계(S20)와;
    상기 기판(w)을 다른 챔버(40)로 이송시킨 후 상기 Ti 막상에 TiN 막을 증착하는 TiN 막 증착단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 Ti 막은 상기 TiSix 가 증착된 기판(w)을 다른 챔버로 이송시킨 후 증착하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 TiSix 막 증착단계(10)는 상기 챔버(20) 내부에 플라즈마를 인가하는 플라즈마 ALD 방식 또는 플라즈마 CVD 방식으로 진행되는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    TiSix 또는 TiSix/Ti 막이 형성된 기판(w)을 상기 이송챔버(10)를 통하여 후처리용 챔버로 옮겨서 H 원소를 포함하는 후처리가스를 기판상에 분사함으로써 박막 내의 불순물 함량을 낮추는 후처리단계(S25)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막 증착 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 후처리가스에 N 원소를 포함하는 가스를 더 포함시켜 상기 기판상에 분사함으로써 상기 박막 내의 불순물 함량을 낮추는 동시에 상기 박막의 상부표면을 질화시키는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 후처리는 상기 후처리용 챔버 내부에 플라즈마를 인가하여 진행하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막 증착 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1반응가스로 TiCl4, TEMATi, TDMATi 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용하고, 상기 제2반응가스로 SiH4, DCS 로 이뤄진 군에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막 증착 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 TiSix 박막은 상기 챔버(20)의 압력이 0.1 ~ 10 Torr 범위로 유지되고, 상기 기판(w)의 온도가 550 ℃ 이하로 유지된 상태에서 증착되는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막 증착 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우, 퍼지가스로 Ar, He, Ne, Xe, N2 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 또는 둘 이상의 혼합 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우,
    상기 챔버(20)로 전원을 공급하여 상기 챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 상기 기판(w) 상으로 상기 제2반 응가스를 연속적으로 분사하는 제2반응가스연속피당단계(S12)를 동시에 수행하고,
    상기 제2반응가스연속피딩단계(S12)가 진행되는 동안에, 상기 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 상기 기판(w) 상에 TiSix 막을 증착하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2반응가스연속피딩단계(S12)는, 상기 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 상기 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S12a)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우,
    상기 챔버(20)로 전원을 공급하여 상기 챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 상기 기판(w) 상으로 상기 제2반응가스를 연속적으로 분사하는 제2반응가스연속피당단계(S12)와, 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 동시에 수행하고,
    상기 제2반응가스연속피딩단계(S12)가 진행되는 동안에, 상기 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 TiSix 막을 증착하되,
    상기 제2반응가스연속피딩단계(S12)는, 상기 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S12a)를 포함하고,
    상기 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 상기 제2반응가스의 임펄스 이후에 진행되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작됨과 동시에 종료되는 것으로서, 상기 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우,
    상기 챔버(20)로 전원을 공급하여 상기 챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 상기 기판(w) 상으로 상기 제2반응가스를 불연속적으로 분사하는 제2반응가스불연속피당단계(S112)와, 상기 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 동시에 수행하고,
    상기 제2반응가스불연연속피딩단계(S112)가 진행되는 동안에, 상기 제1반응 가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 TiSix 막을 증착하되,
    상기 제2반응가스불연속피딩단계(S112)는, 상기 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S112a)와, 상기 제2반응가스임펄스단계(S112a) 이후와 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작됨과 동시에 종료되는 제2반응가스피딩정지단계(S112b)를 포함하고,
    상기 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 상기 제2반응가스피딩정지단계(S112b)와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우,
    상기 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 상기 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 상기 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상 에 TiSix 막을 증착하되,
    상기 제2반응가스피딩단계(S12a) 도중에 시작되었다가 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작되기 이전에 종료되는 플라즈마인가단계(S111)를 함께 수행하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 싸이클이 반복되는 동안에 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 더 수행하고,
    상기 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 상기 제1반응가스피딩단계(S13a) 이후에 시작되어 제2반응가스피딩단계(12a)가 시작되기 이전까지 진행되는 것으로서, 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 TiSix 박막을 플라즈마 ALD 방식으로 증착할 경우,
    상기 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 상기 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 상기 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복하고,
    상기 싸이클이 반복되는 동안에 상기 챔버(20)로 전원을 공급하여 상기 챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)를 수행함으로써, 상기 기판(w) 상에 TiSix 막을 증착하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 싸이클이 진행되는 동안에 상기 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 더 수행하고,
    상기 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 상기 제1반응가스피딩단계(S13a) 이후에 시작되어 제2반응가스피딩단계(S12a)가 시작되기 이전까지 진행되는 것으로서 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제1퍼지가스임펄스단계(S14a)와, 상기 제2반응가스피딩단계(S12a) 이후에 시작되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a') 이전까지 진행되는 것으로서 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2퍼지가스임펄스단계(S14b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  19. 내부에 로봇암(11)이 설치되는 이송챔버(10)와, 상기 이송챔버(10)에 클러스터 타입으로 설치되며 내장된 기판(w)상에 박막을 증착하는 다수개의 챔버(20)(30)(50)를 포함하는 박막증착장치를 이용하는 것으로서, 상기 기판(w) 상에 저항성 콘택 및 배리어 역할을 하는 박막을 증착하기 위하여,
    임의의 챔버(20)로 Ti 원소를 포함하는 제1반응가스와 H 원소를 포함하는 제2반응가스를 교호적으로 공급하여 상기 기판(w)에 Ti 막을 증착하는 Ti 막 증착단계(S100)와;
    Si 하지막과 상기 Ti 막이 결합반응을 일으키도록 별도의 열에너지를 공급하여 TiSix 저항성 접촉영역을 형성하는 열에너지공급단계(S200)와;
    Ti 막이 형성된 기판(w)을 상기 이송챔버(10)를 통하여 후처리용 챔버로 옮겨서 H 원소를 포함하는 후처리가스를 기판상에 분사함으로써 박막 내의 불순물 함량을 낮추는 후처리단계와;
    상기 기판(w)을 이송챔버(10)에 의하여 다른 챔버(30)로 이송시킨 후 상기 Ti 및 TiSix 저항성 접촉영역상에 TiN 막을 증착하는 TiN 막 증착단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 Ti 막 증착단계(S100)는 상기 챔버(20) 내부에 플라즈마를 인가하는 플라즈마 ALD 방식으로 진행되는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  21. 삭제
  22. 제19항에 있어서, 상기 후처리가스에 N 원소를 포함하는 가스를 더 포함시켜 상기 기판상에 분사함으로써 상기 Ti 막 내의 불순물 함량을 낮추는 동시에 상기 Ti 막의 상부표면을 질화시키는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 후처리는 상기 후처리용 챔버 내부에 플라즈마를 인가하여 진행하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막 증착 방법.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 제1반응가스로 TiCl4, TEMATi, TDMATi 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용하고, 상기 제2반응가스로 H2 를 사용하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막 증착 방법.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 Ti 막은 상기 챔버(20)의 압력이 0.1 ~ 10 Torr 범위로 유지되고, 상기 기판(w)의 온도가 550 ℃ 이하로 유지된 상태에서 증착되는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막 증착 방법.
  26. 제19항에 있어서,
    퍼지가스로 Ar, He, Ne, Xe, N2 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 또는 둘 이상의 혼합 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  27. 제19항에 있어서, 상기 Ti 박막을 증착하는 Ti 막 증착단계(S100)는,
    상기 챔버(20)로 전원을 공급하여 상기 챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 플라즈마연속인가단계(S11)와 동시에 수행되는 것으로서 상기 기판(w) 상으로 상기 제2반응가스를 연속적으로 분사하는 제2반응가스연속피당단계(S12)를 포함하고,
    상기 제2반응가스연속피딩단계(S12)가 진행되는 동안에, 상기 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 상기 기판(w) 상에 TiSix 막을 증착하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제2반응가스연속피딩단계(S12)는, 상기 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 상기 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S12a)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  29. 제19항에 있어서, 상기 Ti 박막을 증착하는 Ti 막 증착단계(S100)는,
    상기 챔버(20)로 전원을 공급하여 상기 챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 상기 기판(w) 상으로 상기 제2반응가스를 연속적으로 분사하는 제2반응가스연속피당단계(S12)와, 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 포함하고,
    상기 제2반응가스연속피딩단계(S12)가 진행되는 동안에, 상기 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(13b)로 구성되는 싸이클을 반복하며,
    상기 제2반응가스연속피딩단계(S12)는, 상기 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S12a)를 포함하고,
    상기 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 상기 제2반응가스의 임펄스 이후에 진행되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작됨과 동시에 종료되는 것으로서, 상기 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  30. 제19항에 있어서, 상기 Ti 박막을 증착하는 Ti 막 증착단계(S100)는,
    상기 챔버(20)로 전원을 공급하여 상기 챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)와, 상기 기판(w) 상으로 상기 제2반응가스를 불연속적으로 분사하는 제2반응가스불연속피당단계(S112)와, 상기 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 포함하고,
    상기 제2반응가스불연연속피딩단계(S112)가 진행되는 동안에, 상기 제1반응 가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 Ti 막을 증착하되,
    상기 제2반응가스불연속피딩단계(S112)는, 상기 제1반응가스퍼지단계(S13b) 중에 진행되는 것으로서 제2반응가스가 그 기저 흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2반응가스임펄스단계(S112a)와, 상기 제2반응가스임펄스단계(S112a) 이후와 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작됨과 동시에 종료되는 제2반응가스피딩정지단계(S112b)를 포함하고,
    상기 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 상기 제2반응가스피딩정지단계(S112b)와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  31. 제19항에 있어서, 상기 Ti 박막을 증착하는 Ti 막 증착단계(S100)는,
    상기 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 상기 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 상기 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복함으로써 기판(w) 상에 Ti 막을 증착하되,
    상기 제2반응가스피딩단계(S12a) 도중에 시작되었다가 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a')가 시작되기 이전에 종료되는 플라즈마인가단계(S111)를 함께 수행하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 싸이클이 반복되는 동안에 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 더 수행하고,
    상기 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 상기 제1반응가스피딩단계(S13a) 이후에 시작되어 제2반응가스피딩단계(12a)가 시작되기 이전까지 진행되는 것으로서, 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 퍼지가스임펄스단계(S14a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  33. 제19항에 있어서, 상기 Ti 박막을 증착하는 Ti 막 증착단계(S100)는,
    상기 제1반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제1반응가스피딩단계(S13a)와, 상기 기판(w)에 흡착되지 않은 제1반응가스를 퍼지하는 제1반응가스퍼지단계(S13b)와, 상기 제2반응가스를 피딩(펄스분사)하는 제2반응가스피당단계(S12a)와, 상기 기판(w)상에 흡착된 제1반응가스와 반응하지 않거나 반응하여 생성된 반응부산물을 퍼지하는 제2반응가스퍼지단계(S12b)로 구성되는 싸이클을 반복하고,
    상기 싸이클이 반복되는 동안에 상기 챔버(20)로 전원을 공급하여 상기 챔버(20) 내로 플라즈마가 연속적으로 인가되게 하는 플라즈마연속인가단계(S11)를 수 행함으로써, 상기 기판(w) 상에 Ti 막을 증착하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 싸이클이 진행되는 동안에 상기 기판(w) 상으로 소량의 퍼지가스를 연속적으로 공급하는 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)를 더 수행하고,
    상기 소량퍼지가스연속피딩단계(S14)는, 상기 제1반응가스피딩단계(S13a) 이후에 시작되어 제2반응가스피딩단계(S12a)가 시작되기 이전까지 진행되는 것으로서 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제1퍼지가스임펄스단계(S14a)와, 상기 제2반응가스피딩단계(S12a) 이후에 시작되어 다음 싸이클의 제1반응가스피딩단계(S13a') 이전까지 진행되는 것으로서 퍼지가스가 그 기저흐름량보다 큰 흐름량으로 임펄스 분사되는 제2퍼지가스임펄스단계(S14b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 In-situ 박막증착방법.
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