KR101727259B1 - 산화물 박막 형성 방법 및 산화물 박막 형성 장치 - Google Patents

산화물 박막 형성 방법 및 산화물 박막 형성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산화물 박막 형성 방법 및 산화물 박막 형성 장치에 관한 것으로, 산화물 박막 형성 방법은, 금속 전구체와 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 반응시켜 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

산화물 박막 형성 방법 및 산화물 박막 형성 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FORMING OXIDE THIN FILM}
본 발명은 산화물 박막 형성 방법 및 산화물 박막 형성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OH 라디칼을 사용하여 산화물 박막을 형성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
산화물 박막을 증착하는 방법으로, 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)이나 원자층 박막 증착법(Atomic Layer Deposition)이 알려져 있다. 이러한 증착법들에서는 전구체와 반응물의 동시 또는 순차적 분사로 산화물 박막의 증착이 이루어진다.
종래의 박막 증착 기술은 높은 공정 온도, UV 조사, 또는 플라즈마 공정을 필요로 하는 경우가 많아, 비용이 많이 소모되는 단점이 있었다. 또한 UV 램프를 이용하여 UV를 조사하며 산화물 박막을 형성하는 경우 UV 램프 상에도 박막이 형성되여 UV 조사 효율이 점점 낮아지는 단점이 있었다. 따라서 UV 램프나 플라즈마 장치를 구비하지 않고 공정 단가를 낮추면서도 우수한 박막을 형성하기 위한 새로운 박막 증착 공정이 요구되고 있다.
본 발명은 공정 단가를 낮추면서도 우수한 특성의 산화물 박막을 형성할 수 있는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 플라즈마 공정이나 높은 온도의 열처리 없이도 우수한 특성의 산화물 박막을 형성하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 방법은, 금속 전구체와 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 반응시켜 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 방법은, 상기 금속 전구체를 상기 기판 상에 공급하는 단계, 및 상기 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 상기 기판 상에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 상기 기판 상에 공급하는 단계는, 오존과 과산화수소를 이용하여 상기 OH 라디칼을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 OH 라디칼을 생성하는 단계는 오존을 공급하는 단계, 과산화수소를 공급하는 단계, 및 상기 오존과 상기 과산화수소를 반응시켜 상기 OH 라디칼을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 오존을 공급하는 단계는, 15℃ 내지 25℃의 온도로 기체 상태의 오존을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 과산화수소를 공급하는 단계는, 5% 내지 100% 농도의 과산화수소수로부터 기화된 상기 과산화수소를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 산화물 박막을 형성하는 단계는, 상기 금속 전구체를 상기 기판상에 공급하는 단계, 및 상기 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 상기 기판 상에 공급하는 단계를 복수 회 반복할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 산화물 박막을 형성하는 단계는 상기 기판을 챔버 내에 도입하는 단계, 상기 기판을 도입한 후 챔버 내에 상기 금속 전구체를 공급하는 단계, 상기 금속 전구체 공급 후 상기 챔버 내에 퍼지 가스를 공급하는 단계, 상기 챔버 내에 상기 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 공급하는 단계, 및 상기 반응물 공급 후 상기 챔버 내에 퍼지 가스를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 기판은 실리콘 기판 또는 실리콘 옥사이드 기판일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 금속 전구체는 TMA(Trimethylaluminum), Tris(dimethylamino)cyclopentadienyl Zirconium, TDAMTi(Tetrakisdimethylamido Titanium), 디에틸아연(DiethylZinc), TEMAZr(Tetrakisdiethylamido Zirconium), PET(Pentaetoxy Tantalum), TDMAHf(Tetrakisdimehtylamido Hafnium) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 장치는, 챔버, 금속 전구체를 상기 챔버 내에 공급하는 전구체 공급부, 및 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 상기 챔버 내에 공급하는 반응물 공급부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 반응물 공급부는, 오존을 공급하는 제 1 공급부, 및 과산화수소를 공급하는 제 2 공급부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 반응물 공급부는, 상기 제 1 공급부 및 상기 제 2 공급부와 연결되어, 상기 오존과 상기 과산화수소를 반응시켜 OH 라디칼을 생성하는 OH 라디칼 생성부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제 1 공급부는, 상기 오존을 15℃ 내지 25℃의 온도에서 기체 상태로 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제 2 공급부는, 5% 내지 100% 농도의 과산화수소수로부터 기화된 과산화수소를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제 2 공급부는, 5% 내지 100% 농도의 과산화수소수를 가열함으로써 기화된 과산화수소를 생성하는 가열장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면 공정 단가를 낮추면서도 우수한 특성의 산화물 박막을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면 플라즈마 공정이나 높은 온도의 공정 없이도 우수한 특성의 산화물 박막을 얻을 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 OH 라디칼을 생성하는 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 생성된 OH 라디칼과 기존의 산화제들의 전기 화학 전위를 비교하기 위해 나타낸 표이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 장치의 예시적인 개략도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 '~위에', '~상에' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 사이에 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 방법(100)을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 방법(100)은 금속 전구체를 공급하는 단계(S110) 및 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 공급하는 단계(S120)를 포함한다. 반응물에 포함되는 OH 라디칼은 금속 전구체의 산화제로 작용할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 금속 전구체로는 TMA(Trimethylaluminum), ZyALD(Tris(dimethylamino)cyclopentadienyl Zirconium), TDAMTi(Tetrakisdimethylamido Titanium), 디에틸아연(DiethylZinc), TEMAZr(Tetrakisdiethylamido Zirconium), PET(Pentaetoxy Tantalum), TDMAHf(Tetrakisdimehtylamido Hafnium) 또는 이들의 조합을 이용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 방법은 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)에 의하여 기판 상에 산화물 박막을 형성할 수 있다. 화학적 기상 증착시, 금속 전구체를 공급하는 단계와 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 공급하는 단계는 동시에 진행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 방법은 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition)에 의하여 기판 상에 산화물 박막을 형성할 수 있다. 원자층 증착시, 금속 전구체를 공급하는 단계와 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 공급하는 단계는 순차적으로 진행된다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시 예에 따라 원자층 증착에 의하여 산화물 박막을 형성하는 방법은, 챔버 내에 기판을 도입하는 단계, 기판을 도입한 후 챔버 내에 금속 전구체를 공급하는 단계, 금속 전구체 공급 후 챔버 내에 퍼지 가스를 공급하는 단계, 챔버 내에 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 공급하는 단계, 및 반응물 공급 후 챔버 내에 퍼지 가스를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 챔버 내의 기저 압력(Base Pressure)은 8 mtorr로 제어될 수 있으며 공정 압력은 50 내지 100 mtorr로 제어될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 챔버 내로 금속 전구체와 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 분사할 때 분사 압력은 100 내지 1000 mtorr로 제어될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 원자층 증착에 의하여 산화물 박막을 형성하기 위해 금속 전구체를 2초 동안 분사, 퍼지 가스를 5초 동안 분사, OH 라디칼을 포함하는 반응물을 2초 동안 분사, 다시 퍼지 가스를 5초 동안 분사하는 과정을 반복하여 산화물 박막을 형성할 수 있다. 상기 공정 시간은 사용되는 장비나 펌프에 따라 가변적일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 방법은, 산화물 박막 형성 방법(100)은 금속 전구체를 공급하는 단계(S110) 및 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 공급하는 단계(S120)를 복수 회 반복하여 원하는 두께의 산화물 박막을 형성할 수 있다.
단계 S110에서, 기판 상에 공급되는 금속 전구체로서 상기 언급한 전구체들이 공급될 수 있다. 이때, 금속 전구체들은 기체 상태로 공급될 수 있다. TMA는 15℃ 내지 25℃, ZyALD는 40℃ 이상, TDMAT는 50℃ 이상, 디에틸아연은 15℃ 내지 25℃, TEMAZr은 45℃ 이상, PET는 100℃ 이상, TDMAHf은 40℃ 이상의 온도로 공급될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 챔버 내에서의 금속 전구체의 분압은 0.01torr 내지 0.1torr일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 산화물 증착에 사용할 수 있는 금속 전구체는 언급한 전구체들로 제한되지 않으며, 이 외에 화학적 기상 증착법 또는 원자층 증착법에 있어서 알려진 다른 전구체들도 사용될 수 있음은 자명하다.
단계 S120에서, 기판 상에 OH 라디칼을 포함하는 반응물이 공급된다. 본 발명의 일 실시 예에서, 챔버 내에서 반응물의 분압은 0.01torr 내지 0.1torr일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따라, OH 라디칼을 포함하는 반응물을 공급하는 단계(S120)은 OH 라디칼을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 OH 라디칼을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 증착 방법은, OH 라디칼을 생성하여 이를 금속 전구체의 산화제로 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 증착 방법은, 오존을 공급하는 단계(S121), 과산화수소를 공급하는 단계(122), 및 오존과 과산화수소가 반응하여 OH 라디칼을 생성하는 단계(S123)을 포함할 수 있다.
단계 S121에서, 오존은 15℃ 내지 25℃의 온도의 기체 상태로 공급될 수 있다. 단계 S122에서, 과산화수소는 5% 내지 100% 농도의 과산화수소수를 가열하여 기화된 상태로 공급될 수 있다. 오존과 과산화수소는 다음의 화학식 1과 같이 반응하여 OH 라디칼을 생성할 수 있다.
Figure 112015026403713-pat00001
상기 화학식 1과 같이 과산화수소와 오존이 반응하여 생성된 OH 라디칼은 +2.8V의 높은 전기 화학 전위를 나타낸다. 즉 OH 라디칼은 강한 산화력을 갖는 산화제로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 방법은 오존과 과산화수소를 반응시켜 생성된 OH 라디칼을 산화제로 이용하기 때문에, 추가적으로 플라즈마 장비나 UV 램프 장비를 구비하지 않고도 우수한 특성을 갖는 산화물 박막을 형성할 수 있다.
UV 램프를 사용하여 산화물 박막을 형성하는 기존의 방법의 경우 UV 램프 상에도 박막이 증착되어 공정이 진행될수록 점차 효율이 낮아지는 문제가 있었으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 방법은 UV 램프를 사용하지 않고 오존과 과산화수소를 반응시켜 산화제를 구현하기 때문에 이러한 문제를 해결할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 생성된 OH 라디칼과 기존의 산화제들의 전기 화학 전위를 비교하기 위해 나타낸 표이다.
도 3을 참조하면, OH 라디칼은 오존(O3), 과산화수소(H2O2), 및 산소(O2) 보다 높은 전기 화학 전위를 갖는 것을 알 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라 생성된 산화제인 OH 라디칼은 오존보다 더 높은 산화력을 갖는 물질로, 더 우수한 산화막질을 얻을 수 있는 산화제로 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 장치(200)를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화 물 박막 형성 장치(200)는 챔버(210), 금속 전구체를 챔버 내에 공급하는 전구체 공급부(220), 및 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 챔버 내에 공급하는 반응물 공급부(230)를 포함한다. 산화물 박막 형성 장치(200)는 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition) 또는 원자층 박막 증착법(Atomic Layer Deposition)에 의하여 산화물 박막을 형성한다.
챔버(210)는 그 내부에 금속 전구체와 OH 라디칼을 포함하는 반응물이 공급되는 처리 공간을 구비한다. 챔버(210)의 내부 공간에는 기판 지지대(10)가 제공된다. 기판 지지대(10) 상에는 산화물 박막을 형성할 기판(20)이 제공될 수 있으며, 기판(20)은 실리콘 기판 또는 실리콘 옥사이드 기판일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
전구체 공급부(220)는 금속 전구체를 챔버(210) 내에 공급한다. 공급되는 금속 전구체는 TMA(Trimethylaluminum), Tris(dimethylamino)cyclopentadienyl Zirconium, TDAMTi(Tetrakisdimethylamido Titanium), 디에틸아연(DiethylZinc), TEMAZr(Tetrakisdiethylamido Zirconium), PET(Pentaetoxy Tantalum), TDMAHf(Tetrakisdimehtylamido Hafnium) 또는 이들의 조합일 수 있으나 이제 제한되지 않는다. 일 실시 예에 있어서, 전구체 공급부(220)로부터 챔버(210)로 공급되는 금속 전구체의 양은 전구체 공급부(220)에 설치된 밸브(220a)를 통해 조절할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 챔버(210)내의 금속 전구체의 분압은 0.01torr 내지 0.1torr로 밸브(220a)를 통해 조절할 수 있다.
반응물 공급부(230)는 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 챔버(210) 내에 공급한다. 일 실시 예에 있어서, 반응물 공급부(230)로부터 챔버(210)로 공급되는 반응물의 양은 반응물 공급부(230)에 설치된 밸브(230a)를 통해 조절할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 챔버(210)내의 반응물의 분압은 0.01torr 내지 0.1torr로 밸브(230a)를 통해 조절할 수 있다.
도 4를 참조하면, 반응물 공급부(230)는 오존을 공급하는 제 1 공급부(231) 및 과산화수소를 공급하는 제 2 공급부(232)를 포함한다.
제 1 공급부(231)는 오존을 15℃ 내지 25℃의 온도에서 기체 상태로 공급할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 제 1 공급부(231)로부터 공급되는 오존의 양은 제 1 공급부(231)에 설치된 밸브(231a)를 통해 조절할 수 있다.
제 2 공급부(232)는 5% 내지 100% 농도의 과산화수소수로부터 기화된 과산화수소를 공급할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 제 2 공급부(232)로부터 공급되는 과산화수소의 양은 제 2 공급부(232)에 설치된 밸브(232a)를 통해 조절할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제 2 공급부(232)는 과산화수소수를 가열하여 기화시키는 가열장치(234)를 더 포함할 수 있다. 제 2 공급부(232)는 가열장치(234)를 사용하여 과산화수소수를 가열하여 기화된 과산화수소를 공급할 수 있다.
도 4를 참조하면, 반응물 공급부(230)는 오존과 과산화수소를 반응시켜 OH 라디칼을 생성하는 OH 라디칼 생성부(233)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, OH 라디칼 생성부(233)는 제 1 공급부(231) 및 제 2 공급부(232)와 연결되어, 제 1 공급부(231)로부터 오존을, 제 2 공급부(232)로부터 과산화수소를 공급받을 수 있다.
OH 라디칼 생성부(233) 내에서는 상기 화학식 1에 따라 오존과 과산화수소가 반응하여 OH 라디칼이 생성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 반응물 공급부(230)는 OH 라디칼 생성부(233) 내에서 OH 라디칼을 생성하여 이를 챔버(210) 내로 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 전구체 공급부(220)에서 금속 전구체를 공급하는 과정과, 반응물 공급부(230)에서 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 공급하는 과정을 복수 회 반복하여 기판(20)상에 하나의 분자층 또는 다수의 적층된 분자층을 포함하는 산화물 박막을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 장치(200)는, 플라즈마 장치나 UV 램프를 추가로 구비하지 않아도 우수한 특성을 갖는 산화물 박막을 형성할 수 있다.
[실시 예 1]
본 발명자는 아래와 같이 원자층 증착에 의해 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 실험을 수행하였다.
원자층 증착을 위한 챔버 내의 기판 지지부 상에 기판을 공급하고, 기판을 250℃ 온도로 가열하였다. 이 때, 절연 물질인 실리콘 옥사이드 기판을 사용하였다. 전구체로서 트리메탈알루미늄(TMA)을 20℃ 온도로 2초 동안 챔버 내에 분사하였다. 이 때, 챔버 내의 전구체의 분압을 0.1 torr로 형성하였다. 전구체 공급 후, 챔버 내에 퍼지 가스를 5초 동안 분사하여 퍼징하였다. 퍼지 가스로는 아르곤(Ar)을 사용하였다.
퍼징 후, 반응물로서 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 챔버 내에 2초 동안 분사하였으며, 챔버 내에서 반응물의 분압을 0.1 torr로 형성하였다.
실험에 사용한 반응물은 다음과 같이 형성하였다. 20℃ 온도의 오존 가스와, 5% 농도의 과산화수소수로부터 기화된 50℃ 온도의 과산화수소를 혼합하였다. 오존과 과산화수소가 반응하여 OH 라디칼이 포함된 반응물을 형성하였다.
반응물 공급 후, 아르곤 가스를 5초 동안 챔버 내에 분사하여 퍼징하였다.
이러한 전구체와 반응물을 반응시키는 과정을 1 사이클로 하여, 상기한 과정을 200 사이클 반복하여 약 40 nm 두께의 산화 알루미늄 박막을 형성하였다.
[실시 예 2]
본 발명자는 원자층 증착에 의해 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 또 다른 실험을 수행하였다.
원자층 증착을 위한 챔버 내의 기판 지지부 상에 기판을 공급하고, 기판을 250℃ 온도로 가열하였다. 이 때, 절연 물질인 실리콘 옥사이드 기판을 사용하였다. 전구체로서 Tetrakisdimehtylamido Hafnium(TDMAHf)을 40℃ 온도로 2초 동안 챔버 내에 분사하였다. 이 때, 챔버 내의 전구체의 분압을 0.1torr로 형성하였다. 전구체 공급 후, 챔버 내에 퍼지 가스를 5초 동안 분사하여 퍼징하였다. 퍼지 가스로는 아르곤(Ar)을 사용하였다.
퍼징 후, 반응물로서 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 챔버 내에 2초 동안 분사하였으며, 챔버 내에서 반응물의 분압을 0.1torr로 형성하였다.
실험에 사용한 반응물은 다음과 같이 형성하였다. 20℃ 온도의 오존 가스와, 5% 농도의 과산화수소수로부터 기화된 50℃ 온도의 과산화수소를 혼합하였다. 오존과 과산화수소가 반응하여 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 형성하였다.
반응물 공급 후, 아르곤 가스를 5초 동안 챔버 내에 분사하여 퍼징하였다.
이러한 과정으로 전구체와 반응물을 반응시키는 과정을 1 사이클로 하여, 상기한 과정을 200 사이클 반복하여 약 40nm 두께의 산화하프늄 박막층을 형성하였다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
100 : 산화물 박막 형성 방법
200 : 산화물 박막 형성 장치
210 : 챔버
220 : 전구체 공급부
230 : 반응물 공급부
231 : 오존 공급부
232 : 과산화수소 공급부
233 : OH 라디칼 생성부
234 : 가열 장치

Claims (16)

  1. 금속 전구체와 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 반응시켜 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 산화물 박막을 형성하는 단계는:
    상기 기판을 챔버 내에 도입하는 단계;
    상기 챔버 내에 상기 금속 전구체를 공급하는 단계;
    상기 챔버 내에 퍼지 가스를 공급하는 단계;
    상기 챔버 내에 상기 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 공급하는 단계; 및
    상기 챔버 내에 퍼지 가스를 공급하는 단계;
    가 복수 회 반복되며,
    상기 챔버 내에 상기 OH 라디칼을 포함하는 반응물을 공급하는 단계는, 오존과 과산화수소를 이용하여 상기 OH 라디칼을 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 OH 라디칼을 생성하는 단계는,
    15℃ 내지 25℃의 온도로 기체 상태의 오존을 공급하는 단계;
    5% 내지 100% 농도의 과산화수소수로부터 기화된 상기 과산화수소를 공급하는 단계; 및
    상기 오존과 상기 과산화수소를 반응시켜 상기 OH 라디칼을 생성하는 단계;
    를 포함하는 산화물 박막 형성 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 실리콘 기판 또는 실리콘 옥사이드 기판인 산화물 박막 형성 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 전구체는 TMA(Trimethylaluminum), Tris(dimethylamino)cyclopentadienyl Zirconium, TDAMTi(Tetrakisdimethylamido Titanium), 디에틸아연(DiethylZinc), TEMAZr(Tetrakisdiethylamido Zirconium), PET(Pentaetoxy Tantalum), TDMAHf(Tetrakisdimehtylamido Hafnium) 또는 이들의 조합을 포함하는 산화물 박막 형성 방법.
  11. 삭제
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