KR101911413B1 - Thin film, apparatus and method for fabricating the same - Google Patents

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Abstract

실시예는 피처리물의 안치 수단이 구비된 챔버; 상기 챔버에 원료 물질을 공급하는 원료 물질 공급부; 상기 챔버에 수소를 함유하는 제1 반응 가스를 공급하는 제1 반응 가스 공급부; 및 상기 챔버에 제2 반응 가스를 공급하는 제2 반응 가스 공급부를 포함하고, 상기 제1 반응 가스 공급부와 상기 제2 반응 가스 공급부는 각각 밸브를 포함하고, 상기 각각의 밸브는 서로 교번으로 개폐되어 상기 챔버에 상기 제1 반응 가스와 상기 제2 반응 가스를 공급하는 박막 증착 장치를 제공한다.An embodiment includes a chamber having a means for putting a material to be treated; A raw material supply unit for supplying a raw material to the chamber; A first reaction gas supply unit for supplying a first reaction gas containing hydrogen to the chamber; And a second reaction gas supply unit for supplying a second reaction gas to the chamber, wherein the first reaction gas supply unit and the second reaction gas supply unit each include a valve, and the respective valves are alternately opened and closed And the first reaction gas and the second reaction gas are supplied to the chamber.

Description

박막, 박막 증착 장치 및 방법{THIN FILM, APPARATUS AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}[0001] THIN FILM, APPARATUS AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME [0002]

실시예는 반도체 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 챔버 내에서 박막을 증착하는 장치 및 방법에 관한 것이다.Embodiments relate to a semiconductor manufacturing apparatus and method, and more particularly, to an apparatus and a method for depositing a thin film in a chamber.

반도체 공정이 더욱 미세화되면서 박막의 두께가 얇아져 이들의 정밀한 제어가 필요하게 되고, 특히 반도체 소자의 유전막, 액정 표시 소자의 투명한 도전체 또는 전자 발광 박막 표시 소자(electroluminescent thin film display)의 보호층 등 다양한 부분에서, 더욱 미세한 구조의 박막을 증착할 필요가 있다.As the semiconductor process becomes finer, the thickness of the thin film becomes thinner and needs to be precisely controlled. In particular, a variety of materials such as a dielectric layer of a semiconductor element, a transparent conductor of a liquid crystal display element, or a protective layer of an electroluminescent thin film display It is necessary to deposit a thin film having a finer structure.

박막 증착을 위하여 CVD(Chemical vapor deposition, 화학 기상 증착법)법이 널리 이용되고 있다. 상기 CVD법은 빠른 증착 속도를 가지고 있으나, 증착 물질의 화학양론적 성분비율이 올바르지 않게 형성될 수 있으며, 증착물질의 화학양론적 성분 비율이 올바르게 형성되지 않을 수 있으며, 단차 피복(Step coverage) 특성이 나쁜 단점이 있다.CVD (Chemical Vapor Deposition) is widely used for thin film deposition. Although the CVD method has a rapid deposition rate, the stoichiometric composition ratio of the deposition material may be incorrectly formed, the stoichiometric composition ratio of the deposition material may not be formed properly, and the step coverage characteristic This has a bad drawback.

또한, CVD법 등을 이용하여 박막을 형성할 때 낮은 공정 온도에서 낮은 비저항을 확보하기 어렵고, 비저항을 낮추기 위해서는 높은 공정온도가 필요하다. 그러나, 고온 공정은 열 데미지(Thermal Damage)에 의해 장치 사용환경에 제약을 받는다. ALD TiN 공정 기술의 경우 낮은 비저항을 지니는 TiN 박막을 확보할 수 있으나, 낮은 생산성으로 인해 실제 양산 공정에 적용하기에는 어렵다.Further, when a thin film is formed using CVD or the like, it is difficult to secure a low resistivity at a low process temperature, and a high process temperature is required to lower the resistivity. However, the high temperature process is limited by the device usage environment due to thermal damage. In the case of ALD TiN process technology, it is possible to obtain TiN thin film with low resistivity, but it is difficult to apply to actual mass production process due to low productivity.

실시예는 높은 생산성과 낮은 비저항을 동시에 구현할 수 있는 박막 증착 장치 및 방법을 제공하고자 한다.The embodiments are directed to a thin film deposition apparatus and method capable of simultaneously realizing high productivity and low resistivity.

실시예는 피처리물의 안치 수단이 구비된 챔버; 상기 챔버에 원료 물질을 공급하는 원료 물질 공급부; 상기 챔버에 수소를 함유하는 제1 반응 가스를 공급하는 제1 반응 가스 공급부; 및 상기 챔버에 제2 반응 가스를 공급하는 제2 반응 가스 공급부를 포함하고, 상기 제1 반응 가스 공급부와 상기 제2 반응 가스 공급부는 각각 밸브를 포함하고, 상기 각각의 밸브는 서로 교번으로 개폐되어 상기 챔버에 상기 제1 반응 가스와 상기 제2 반응 가스를 공급하는 박막 증착 장치를 제공한다.An embodiment includes a chamber having a means for putting a material to be treated; A raw material supply unit for supplying a raw material to the chamber; A first reaction gas supply unit for supplying a first reaction gas containing hydrogen to the chamber; And a second reaction gas supply unit for supplying a second reaction gas to the chamber, wherein the first reaction gas supply unit and the second reaction gas supply unit each include a valve, and the respective valves are alternately opened and closed And the first reaction gas and the second reaction gas are supplied to the chamber.

여기서, 상기 원료 물질 공급부는 Ti를 함유하는 화합물을 상기 챔버에 공급할 수 있다.Here, the raw material supply unit may supply a Ti-containing compound to the chamber.

그리고, 상기 원료 물질 공급부 TiCl4을 상기 챔버에 공급할 수 있다.The raw material supply unit TiCl 4 can be supplied to the chamber.

그리고, 상기 제1 반응 가스 공급부와 상기 제2 반응 가스 공급부는, 각각 NH3와 H2를 상기 챔버에 공급할 수 있다.The first reaction gas supply unit and the second reaction gas supply unit can supply NH 3 and H 2 to the chamber, respectively.

그리고, 상기 박막 증착 장치는 상기 챔버 내부에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부를 더 포함하고, 상기 원료 물질 공급부 내의 밸브, 상기 제1 반응 가스 공급부 내의 밸브 및 상기 제2 반응 가스 공급부 내의 밸브가 모두 클로징(closing)되면 상기 퍼지 가스 공급부 내의 밸브가 오픈(open)될 수 있다.The thin film deposition apparatus further includes a purge gas supply unit for supplying a purge gas into the chamber, wherein a valve in the raw material supply unit, a valve in the first reaction gas supply unit, and a valve in the second reaction gas supply unit When the valve is closed, the valve in the purge gas supply unit can be opened.

또한, 상기 박막 증착 장치는 상기 챔버 내부를 펌핑하는 펌핑 유닛을 더 포함하고, 상기 원료 물질 공급부 내의 밸브가 클로징되면 상기 펌핑 유닛 내의 밸브가 오픈될 수 있다.The thin film deposition apparatus may further include a pumping unit for pumping the inside of the chamber, and when a valve in the raw material supply unit is closed, a valve in the pumping unit may be opened.

다른 실시예는 챔버에 원료 물질을 공급하는 단계; 상기 챔버에 수소를 함유하는 제1 반응 가스를 공급하는 단계; 및 상기 제1 반응 가스와 교번하여 상기 챔버에 제2 반응 가스를 공급하는 단계를 포함하는 박막 증착 방법을 제공한다.Another embodiment includes the steps of: supplying a raw material to a chamber; Supplying a first reaction gas containing hydrogen to the chamber; And supplying a second reaction gas to the chamber alternately with the first reaction gas.

여기서 상기 원료 물질의 공급과 상기 제1 반응 가스의 공급은 함께 이루어질 수 있다.Here, the supply of the raw material and the supply of the first reaction gas may be performed together.

그리고, 상기 원료 물질의 공급과 상기 제2 반응 가스의 공급은 함께 이루어질 수 있다.The supply of the raw material and the supply of the second reaction gas may be performed together.

그리고, 상기 원료 물질을 공급하는 단계는, 상기 TiCl4을 상기 챔버에 공급할 수 있다.The step of supplying the raw material may supply the TiCl 4 to the chamber.

그리고, 상기 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 공급하는 단계는, 각각 NH3와 H2를 상기 챔버에 공급할 수 있다.The supplying of the first reaction gas and the second reaction gas may supply NH 3 and H 2 to the chamber, respectively.

그리고, 상기 박막 증착 방법은 상기 원료 물질의 공급하는 단계의 사이에서 상기 챔버에 퍼지 가스를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.The thin film deposition method may further include supplying purge gas to the chamber during a step of supplying the source material.

그리고, 상기 박막 증착 방법은 상기 원료 물질의 공급이 중단되고 상기 챔버 내부를 펌핑하는 단계를 더 포함할 수 있다.The thin film deposition method may further include a step of stopping the supply of the raw material and pumping the inside of the chamber.

그리고, 상기 박막 증착 방법은 상기 챔버 내부의 압력을 낮추는 단계를 더 포함할 수 있다.The thin film deposition method may further include lowering a pressure inside the chamber.

그리고, 상기 펌핑하는 단계는, 상기 퍼지 가스의 공급 후 상기 원료 물질의 공급 이전에 이루어질 수 있다.The pumping may be performed after the supply of the purge gas and before the supply of the raw material.

그리고, 상기 퍼지 가스의 공급 후의 상기 원료 물질의 공급은, 상기 제 2 반응 가스의 공급과 함께 이루어질 수 있다.The supply of the raw material after the supply of the purge gas may be performed together with the supply of the second reaction gas.

그리고, 상기 펌핑하는 단계는, 상기 원료 물질의 공급 후 상기 퍼지 가스의 공급 이전에 이루어질 수 있다.The pumping may be performed before the supply of the purge gas after the supply of the raw material.

또한, 상기 퍼지 가스의 공급 이전의 상기 원료 물질은, 상기 제 1 반응 가스의 공급과 함께 이루어질 수 있다.Further, the raw material before the purge gas is supplied may be supplied together with the supply of the first reaction gas.

또 다른 실시예는 기판 상의 Ti 화합물층; 및 상기 Ti 화합물층 상에 도핑된 Ti을 포함하고, 상기 Ti 화합물층 내에서 상기 Ti 화합물과 상기 Ti가 결합된 박막을 제공한다.Yet another embodiment includes a Ti compound layer on a substrate; And a thin film comprising doped Ti on the Ti compound layer and the Ti compound and the Ti bonded in the Ti compound layer.

여기서, 상기 Ti 화합물은 TiN일 수 있다.Here, the Ti compound may be TiN.

그리고, 상기 Ti 화합물과 상기 Ti가 결합하여 Ti2N을 이룰 수 있다.The Ti compound and the Ti may combine to form Ti 2 N.

또한, 상기 박막 내에서 상기 티타늄(Ti)의 중량은 상기 질소(N)의 중량의 2배 이상일 수 있다.In addition, the weight of the titanium (Ti) in the thin film may be more than twice the weight of the nitrogen (N).

상술한 실시예들에 따르면, Ti도핑 기술을 이용하여 CVD의 높은 양산성에 따라 박막을 증착하면서도 ALD(Atomic Layer Deposition)법에 따른 박막의 낮은 비저항을 얻을 수 있다.According to the above-described embodiments, it is possible to obtain a low resistivity of a thin film according to an ALD (Atomic Layer Deposition) method while depositing a thin film according to high mass productivity of CVD by using a Ti doping technique.

도 1은 박막 증착 장치의 일실시예의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2a 및 도 2b는 챔버 내에서 원료 가스와 제1,2 반응 가스 및 퍼지 가스를 공급하는 것을 나타낸 도면이고,
도 3 내지 도 10은 박막 증착 방법의 일실시예들을 나타낸 도면이고,
도 11은 실시예에 따른 장치 및 방법으로 증착된 박막의 비저항을 종래와 비료한 도면이고,
도 12a 및 도 12b는 기판 상에 박막이 증착되는 현상을 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a configuration of an embodiment of a thin film deposition apparatus,
2A and 2B are diagrams showing the supply of the raw material gas, the first and second reaction gases and the purge gas in the chamber,
FIGS. 3 to 10 are views showing one embodiment of the thin film deposition method,
FIG. 11 is a view showing a conventional resistivity of the thin film deposited by the apparatus and method according to the embodiment,
12A and 12B are views showing a phenomenon in which a thin film is deposited on a substrate.

이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

상기의 실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In describing the above embodiments, it is to be understood that each layer (film), area, pattern or structure may be referred to as being "on" or "under" the substrate, each layer Quot; on "and " under" include both being formed "directly" or "indirectly" In addition, the criteria for above or below each layer will be described with reference to the drawings.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size.

도 1은 박막 증착 장치의 일실시예의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2a 및 도 2b는 챔버 내에서 원료 가스와 제1,2 반응 가스 및 퍼지 가스를 공급하는 것을 나타낸 도면이고, 도 3 내지 도 10은 박막 증착 방법의 일실시예들을 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 1 내지 도 10을 참조하여, 박막 증착 장치 및 방법의 일실시예들을 설명한다.FIG. 1 schematically shows a configuration of an embodiment of a thin film deposition apparatus, and FIGS. 2A and 2B are diagrams showing the supply of the raw material gas, the first and second reaction gases and the purge gas in the chamber, 10 is a view showing one embodiment of a thin film deposition method. Hereinafter, with reference to Figs. 1 to 10, one embodiment of a thin film deposition apparatus and method will be described.

실시예에 따른 박막 증착 장치는 반응 공간이 마련된 박막 증착부(100), 상기 박막 증착부(100)와 연결되어 상기 박막 증착부(100)로 박막 형성을 위한 가스들을 공급하는 원료 물질 공급 유닛(200), 원료 물질 공급 유닛(200)과 연결된 기화기 배기 유닛(300) 및 반응 공간 내부를 배기하는 펌핑 유닛(400)을 포함하여 이루어진다.A thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention includes a thin film deposition unit 100 having a reaction space, a source material supply unit (not shown) connected to the thin film deposition unit 100 to supply gases for forming a thin film to the thin film deposition unit 100 200, a vaporizer exhaust unit 300 connected to the raw material supply unit 200, and a pumping unit 400 exhausting the inside of the reaction space.

상기 박막 증착부(100)는 반응 공간을 가지는 챔버(110), 기판 등의 피처리물이 안치되는 안치 수단(130), 상기 안치 수단(130)과 대향 배치되어 원료 가스, 제1 반응 가스, 제2 반응 가스 및 퍼지가스를 분사하는 가스 분사 유닛(120)을 포함하여 이루어진다.The thin film deposition unit 100 includes a chamber 110 having a reaction space, a holding unit 130 on which a material to be processed such as a substrate is placed, and a holding unit 130 arranged to face the holding unit 130, And a gas injection unit (120) for injecting a second reaction gas and a purge gas.

또한, 박막 증착 장치는 상기 가스 분사 유닛(120)과 연결되어 챔버(110) 내에 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급부(250), 반응 가스를 공급하는 제1반응 가스 공급부(260) 및 제2 반응 가스 공급부(270)를 포함할 수 있다.The thin film deposition apparatus further includes a purge gas supply unit 250 connected to the gas injection unit 120 to supply purge gas into the chamber 110, a first reaction gas supply unit 260 for supplying a reaction gas, And a gas supply unit 270.

여기서, 챔버(110)는 내부가 비어있는 육면체 형상으로 제작되나, 이에 한정되지 않고 피처리물의 형상에 대응되도록 다양하게 제작될 수 있다.Here, the chamber 110 is formed in a hexahedron shape in which the inside is empty, but the present invention is not limited thereto, and the chamber 110 may be variously manufactured to correspond to the shape of the object to be processed.

원료 물질 공급 유닛(200)은 액상의 원료 물질을 공급하는 원료 물질 공급부(210), 상기 원료 물질 공급부(210)로부터 액상의 원료 물질을 기화시키는 기화기(231)를 포함하며, 이를 박막 증착부(100)로 공급하는 원료 가스 공급부(230), 원료 물질 공급부(210)로부터 공급되는 액상의 원료 물질을 기화기(231)로 이동시키기 위한 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부(240)를 포함하여 이루어진다.The raw material supply unit 200 includes a raw material supply unit 210 for supplying a liquid raw material and a vaporizer 231 for vaporizing a liquid raw material from the raw material supply unit 210, And a carrier gas supply unit 240 for supplying a carrier gas for moving the liquid raw material supplied from the raw material supply unit 210 to the vaporizer 231. The carrier gas supply unit 230 supplies the carrier gas to the vaporizer 231.

원료 물질 공급부(210)는 액상의 원료 물질을 원료 가스 공급부(230)의 기화기(231)로 공급한다. 상기 원료 물질 공급부(210)는 액상의 원료 물질을 저장하는 원료 물질 저장부(211), 일단이 원료 물질 저장부(211)에 연결되고 타단이 원료 가스 공급부(230)와 연결되는 제1 파이프(212) 및 제1 파이프(212)에 설치되어 원료 물질 저장부(211)와 원료 가스 공급부(230) 사이의 연통을 제어하는 제1 밸브(213)를 포함하여 이루어진다. 또한, 원료 물질 저장부(211)와 제1 밸브(213) 사이에 배치되어 원료 물질의 양을 조절하는 유량 조절부(미도시)를 포함할 수 있다.The raw material supply unit 210 supplies the liquid raw material to the vaporizer 231 of the raw material gas supply unit 230. The raw material supply part 210 includes a raw material storage part 211 for storing a liquid raw material, a first pipe connected to the raw material storage part 211 at one end and connected to the raw gas supply part 230 at the other end And a first valve 213 installed in the first pipe 212 and controlling the communication between the raw material storage 211 and the raw material gas supply part 230. A flow rate regulator (not shown) may be disposed between the raw material reservoir 211 and the first valve 213 to regulate the amount of the raw material.

그리고, 제1 밸브(213)를 및 제1 파이프(212)를 이용하여 원료 물질 저장부(211)와 원료 가스 공급부(230) 사이를 연통시키면, 원료 저장부(211)의 원료 물질이 제1 파이프(212)를 통해 원료 가스 공급부(230)로 공급된다.When the first valve 213 and the first pipe 212 are used to communicate the raw material storage portion 211 and the raw material gas supply portion 230, And is supplied to the raw material gas supply unit 230 through the pipe 212.

상기 캐리어 가스 공급부(240)는 캐리어 가스가 저장된 캐리어 가스 저장부(241), 일단이 캐리어 가스 저장부(241)에 연결되고 타단이 원료 가스 공급부(230)와 연결된 제2 파이프(242) 및 제2 파이프(242)에 설치되어 캐리어 가스 저장부(241)와 원료 가스 공급부(230) 사이의 연통을 제어하는 제2 밸브(243)를 포함하여 이루어진다.The carrier gas supply unit 240 includes a carrier gas storage unit 241 storing a carrier gas, a second pipe 242 having one end connected to the carrier gas storage unit 241 and the other end connected to the source gas supply unit 230, And a second valve 243 installed in the second pipe 242 for controlling the communication between the carrier gas storage part 241 and the raw material gas supply part 230.

그리고, 제2 밸브(243) 및 제2 파이프(242)를 이용하여 캐리어 가스 저장부(241)와 원료 가스 공급부(230) 사이를 연통시키면, 캐리어 가스 저장부(241)의 캐리어 가스가 제2 파이프(242)를 거쳐 원료 가스 공급부(230)로 이동한다.When the carrier gas storage portion 241 and the raw material gas supply portion 230 are communicated with each other using the second valve 243 and the second pipe 242, And moves to the raw material gas supply unit 230 via the pipe 242.

그리고, 원료 가스 공급부(230)는 상기 원료 물질 공급부(210)로부터 액상의 원료 물질을 제공받아 기화시키고, 기화된 원료 물질을 박막 증착부(100)로 공급한다.The raw material gas supply unit 230 receives the liquid raw material from the raw material supply unit 210 and vaporizes it, and supplies the vaporized raw material to the thin film deposition unit 100.

상기 원료 가스 공급부(230)는 원료 물질을 기화시키는 기화기(231), 일단이 원료 물질 공급부(210)의 제1 파이프(212) 및 캐리어 가스 공급부(240)의 제2 파이프(242)와 연결되고 타단이 기화기(231)와 연결된 원료 물질 주입 배관(232), 일단이 기화기(231)와 연결되고 타단이 박막 증착부(100)의 가스 분사 유닛(120)과 연결된 제3 배관(원료 가스 공급 배관, 233) 및 상기 제3 배관(233)에 설치되어 기화기(231)와 박막 증착부(100)의 가스 분사 유닛(120) 사이의 경로를 제어하는 제3 밸브(234)를 포함하여 이루어진다.The raw gas supply part 230 is connected to the carburetor 231 for vaporizing the raw material, the first pipe 212 of the raw material supply part 210 and the second pipe 242 of the carrier gas supply part 240, And the other end of which is connected to the vaporizer 231 and the other end of which is connected to the gas injection unit 120 of the thin film deposition unit 100. The third gas supply piping 232 is connected to the vaporizer 231, And a third valve 234 disposed in the third pipe 233 for controlling the path between the vaporizer 231 and the gas injection unit 120 of the thin film deposition unit 100.

여기서, 원료 물질 공급부(210)로부터 제공된 원료 물질은 캐리어 가스 공급부(240)로부터 공급된 캐리어 가스에 의해 원료 물질 주입 배관(232)으로 이동한다. 원료 물질 주입 배관(232)을 통해 기화기(231) 내부로 원료 물질이 주입되면 상기 원료 물질은 필터부(미도시)를 통과하게 통과된다.The raw material supplied from the raw material supply unit 210 moves to the raw material supply pipe 232 by the carrier gas supplied from the carrier gas supply unit 240. When the raw material is injected into the vaporizer 231 through the raw material injection pipe 232, the raw material passes through the filter unit (not shown).

여기서, 상기 필터부는 복수의 미세한 홀을 가지도록 형성되어 있고, 원료 물질 주입 배관(232)을 통해 기화기(231)의 내부로 주입되는 액상의 원료 물질은 상기 필터부의 복수의 미세한 홀을 통과하여 미립자(mist) 상태가 된다.The liquid raw material injected into the vaporizer 231 through the raw material injection pipe 232 passes through a plurality of fine holes of the filter part to form fine particles (mist) state.

그리고, 제3 밸브(234) 및 제3 배관(233)을 이용하여 기화기(231)와 박막 증착부(100)의 가스 분사 유닛(120) 사이가 연결된다. 따라서, 기화기(231)에서 기화된 원료 물질은 상기 제2 배관(233)을 통해 박막 증착부(100)의 가스 분사 유닛(120)으로 이동한다.The vaporizer 231 and the gas injection unit 120 of the thin film deposition unit 100 are connected by using the third valve 234 and the third piping 233. Therefore, the raw material vaporized in the vaporizer 231 is transferred to the gas injection unit 120 of the thin film deposition unit 100 through the second pipe 233.

상기 제1 반응 가스 공급부(260)는 반응 가스가 저장된 제1 반응 가스 저장부(261), 일단이 제1 반응 가스 저장부(261)와 연결되고 타단이 박막 증착부(100)의 가스 분사 유닛(120)과 연결된 제4 파이프(262) 및 제4 파이프(262)에 설치되어 퍼지가스 저장부(251)와 가스 분사 유닛(120) 사이의 연통을 제어하는 제4 밸브(263)를 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 제2 반응 가스는 상기 제2 반응 가스 저장부(261)로부터 상기 제4 파이프(262)를 통하여 상기 챔버(110)로 공급된다.The first reaction gas supply unit 260 includes a first reaction gas storage unit 261 storing the reaction gas, one end connected to the first reaction gas storage unit 261 and the other end connected to the gas injection unit 251 of the thin film deposition unit 100. [ And a fourth valve 263 provided in the fourth pipe 262 and the fourth pipe 262 connected to the purge gas storage unit 251 and controlling the communication between the purge gas storage unit 251 and the gas injection unit 120 . The second reaction gas is supplied from the second reaction gas reservoir 261 to the chamber 110 through the fourth pipe 262.

상기 제2 반응 가스 공급부(270)는 반응 가스가 저장된 제2 반응 가스 저장부(271), 일단이 제2 반응 가스 저장부(271)와 연결되고 타단이 박막 증착부(100)의 가스 분사 유닛(120)과 연결된 제8 파이프(272) 및 제8 파이프(272)에 설치되어 퍼지가스 저장부(251)와 가스 분사 유닛(120) 사이의 연통을 제어하는 제8 밸브(273)를 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 제2 반응 가스는 상기 제2 반응 가스 저장부(761)로부터 상기 제4 파이프(272)를 통하여 상기 챔버(110)로 공급된다.The second reaction gas supply unit 270 includes a second reaction gas storage unit 271 storing the reaction gas, one end connected to the second reaction gas storage unit 271, and the other end connected to the gas injection unit An eighth pipe 272 connected to the purge gas storage unit 251 and an eighth valve 273 installed in the eighth pipe 272 for controlling the communication between the purge gas storage unit 251 and the gas injection unit 120 . The second reaction gas is supplied from the second reaction gas storage part 761 to the chamber 110 through the fourth pipe 272.

그리고, 상기 원료 가스 공급부(230)와 제1 반응 가스 공급부(260) 및 제2 반응 가스 공급부(270)는 상기 챔버(100)에 연속하여 각각 원료 가스와 반응 가스를 공급할 수 있다. 이때, 상기 제1 반응 가스와 제2 반응 가스는 서로 동시에 챔버에 공급될 수 없으며, 상기 제4 밸브(263)와 제8 밸브(273)이 서로 동시에 오픈되지 않게 구비된다. 즉, 상기 제4 밸브(263)과 제8 밸브(273)은 서로 교번하여 오픈되는데, 하나의 밸브가 닫힐 때 다른 하나의 밸브가 연속하여 오픈되거나, 하나의 밸브가 닫힌 후 소정 간격 경과 후 다른 하나의 밸브가 오픈될 수 있다.The source gas supply unit 230, the first reaction gas supply unit 260, and the second reaction gas supply unit 270 may supply the source gas and the reaction gas to the chamber 100, respectively. At this time, the first reaction gas and the second reaction gas can not be supplied to the chamber at the same time, and the fourth valve 263 and the eighth valve 273 are not opened simultaneously with each other. In other words, the fourth valve 263 and the eighth valve 273 are alternately opened. When one valve is closed, the other valve is continuously opened, or after one valve is closed, One valve can be opened.

그리고, 퍼지가스 공급부(250)는 퍼지가스가 저장된 퍼지가스 저장부(251), 일단이 퍼지가스 저장부(251)와 연결되고 타단이 박막 증착부(100)의 가스 분사 유닛(120)과 연결된 제5 파이프(252) 및 제5 파이프(252)에 설치되어 퍼지가스 저장부(251)와 가스 분사 유닛(120) 사이의 연통을 제어하는 제5 밸브(253)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 제5 파이프(252)를 통하여 상기 챔버(110) 내로 퍼지 가스가 공급됨은 당연하다.The purge gas supply unit 250 is connected to the purge gas storage unit 251 storing the purge gas and the purge gas storage unit 251 connected at one end to the purge gas storage unit 251 and at the other end to the gas injection unit 120 of the thin film deposition unit 100 And a fifth valve 253 installed in the fifth pipe 252 and the fifth pipe 252 for controlling the communication between the purge gas storage unit 251 and the gas injection unit 120. Here, the purge gas is supplied into the chamber 110 through the fifth pipe 252.

상기 기화기(231) 내에서 원료 물질이 완전히 기화되지 못하면 열분해되어 파티클을 형성할 수 있다. 따라서, 기화기 배기 유닛(300)을 이용하여 기화기(231) 내부의 파티클을 제거할 수 있다. 여기서, 기화기 배기 유닛(300)은 기화기 배기 펌프(310)과 상기 기화기 배기 펌프(310)를 기화기(231)과 연결하는 제6 밸브(320)를 포함하여 이루어진다.If the raw material is not completely vaporized in the vaporizer 231, it can be pyrolyzed to form particles. Therefore, particles in the vaporizer 231 can be removed using the vaporizer exhaust unit 300. The carburetor exhaust unit 300 includes a carburetor exhaust pump 310 and a sixth valve 320 connecting the carburetor exhaust pump 310 with the carburetor 231.

그리고, 펌핑 유닛(400)은 상기 챔버(110) 내부를 펌핑할 수 있는데, 펌핑 장치(410)과 제7 밸브(420)를 포함하여 이루어진다. 상기 펌핑 유닛(400)은 후술하는 바와 같이 상기 챔버(110) 내로 원료 가스와 제1 반응 가스 및 제2 반응가스를 공급하는 시간 사이에서 작동할 수 있으므로, 상기 제7 밸브(420)는 상기 원료 가스를 공급하는 제3 밸브(234)와 상기 제1 반응 가스를 공급하는 제4 밸브(263) 및 상기 제2 반응 가스를 공급하는 제8 밸브(273)가 클로징(closing)된 상태에서 오픈(open)될 수 있다.The pumping unit 400 can pump the inside of the chamber 110, including the pumping device 410 and the seventh valve 420. Since the pumping unit 400 can operate between the time of supplying the raw material gas, the first reaction gas and the second reaction gas into the chamber 110 as described later, A third valve 234 for supplying a gas, a fourth valve 263 for supplying the first reaction gas, and an eighth valve 273 for supplying the second reaction gas are opened ( open.

도 2a와 2b는 챔버 내부를 간략히 나타낸 도면이다.Figures 2a and 2b are simplified views of the chamber interior.

안치 수단(130) 상에 복수 개의 기판(S)가 배치되어 있으며, 상기 안치 수단(130)과 대향하여 챔버의 상부에 가스 분사 유닛(120)이 배치되어 있다. 상기 가스 분사 유닛(120)은 원료 가스와 퍼지 가스 및 반응 가스를 모두 분사할 수 있어야 하는데, 본 실시예에서는 퍼지 가스 분사관(120P)가 일직선으로 배치되고, 상기 퍼지 가스 분사관(120P) 사이에 각각 원료 가스 분사관(120S)와 반응 가스 분사관(120R)이 배치되어 있다.A plurality of substrates S are disposed on the seating unit 130 and a gas injection unit 120 is disposed on the upper portion of the chamber so as to face the seating unit 130. In this embodiment, the purge gas injection pipes 120P are arranged in a straight line, and the purge gas injection pipes 120P are disposed between the purge gas injection pipes 120P. The raw material gas spraying tube 120S and the reaction gas spraying tube 120R are disposed.

그리고, 상기 퍼지 가스 분사관(120P)은 상기 제5 밸브(253)과 연결되어 퍼지 가스를 공급받을 수 있고, 상기 원료 가스 분사관(120S)은 제3 밸브(234)와 연결되어 원료 가스를 공급받을 수 있으며, 상기 반응 가스 분사관(120R)은 제4 밸브(263) 및 제8 밸브(273)와 연결되어 반응 가스를 공급받을 수 있다.The purge gas injection pipe 120P may be connected to the fifth valve 253 to receive purge gas. The source gas injection pipe 120S may be connected to the third valve 234 to supply the raw material gas And the reaction gas injection pipe 120R is connected to the fourth valve 263 and the eighth valve 273 to receive the reaction gas.

따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이 안치 수단(130) 상의 기판(S)이 배치된 영역은 각각 원료 가스가 공급되는 영역(Source), 반응 가스가 공급되는 영역(Reactant) 및 퍼지 가스가 공급되는 영역(Purge)로 나뉘어질 수 있다. 단, 상기 가스들이 다른 분사관으로부터 분사되어도 단일의 챔버(110) 내에서 분사되므로, 상기 영역들이 완전히 분리되지는 않는다.Therefore, as shown in FIG. 2B, the region where the substrate S is disposed on the seating means 130 is divided into a region to which a source gas is supplied, a region to which a reactive gas is supplied, Can be divided into areas (Purge). However, even if the gases are injected from other injection pipes, they are injected in a single chamber 110, so that the regions are not completely separated.

또한, 상기 가스 분사 유닛(120)은 상기 챔버(110) 내에서 피처리물, 즉 기판(S)에 나란한 방향으로 회전할 수 있는데 회전속도는 1 내지 200 rpm일 수 있다. 따라서, 챔버(110) 내의 공간에서 퍼지 가스 분사관(120P)과 원료 가스 분사관(120S) 및 반응 가스 분사관(120R)이 각각 회전하게 되므로, 챔버(110) 내에서 원료 가스가 공급되는 영역(Source), 반응 가스가 공급되는 영역(Reactant) 및 퍼지 가스가 공급되는 영역(Purge)가 계속 변화하여 복수 개의 기판(S)의 박막 증착을 촉진시킬 수 있다. 이때, 반응 가스가 공급되는 영역(Reactant)은 제1 반응 가스와 제2 반응 가스가 교번하여 공급되는 영역이다.In addition, the gas injection unit 120 may rotate in the chamber 110 in a direction parallel to the object to be processed, that is, the substrate S, and the rotation speed may be 1 to 200 rpm. Accordingly, since the purge gas injection tube 120P, the raw gas injection tube 120S and the reaction gas injection tube 120R rotate in the space in the chamber 110, the region where the raw material gas is supplied in the chamber 110 The source region, the reactive gas region, and the purge gas region are continuously changed to facilitate the thin film deposition of the plurality of substrates S. At this time, a region where the reaction gas is supplied is a region where the first reaction gas and the second reaction gas are alternately supplied.

즉, 챔버(110) 내의 하나의 기판(S) 상에서 가스 분사 유닛(120)이 회전하므로, 원료 가스, 퍼지 가스, 제1 반응 가스, 제2 반응 가스 및 퍼지 가스가 차례로 공급되고, 다시 원료 가스가 공급될 수 있다. 그리고, 원료 가스와 제1 반응 가스 또는 제2 반응 가스와 함께 섞이는 영역이 존재하기 때문에 기판에서 박막의 증착 반응도 함께 일어날 수 있다. 상기 가스 분사 유닛(120)의 회전 속도가 너무 느리면 가스의 혼합에 불리하고, 너무 빠르면 영역 분할의 효과를 기대하기 어렵다.That is, since the gas injection unit 120 is rotated on one substrate S in the chamber 110, the source gas, the purge gas, the first reaction gas, the second reaction gas, and the purge gas are sequentially supplied, Can be supplied. In addition, since there is a region where the raw material gas and the first reaction gas or the second reaction gas are mixed with each other, deposition reaction of the thin film on the substrate can occur at the same time. If the rotational speed of the gas injection unit 120 is too slow, it is disadvantageous to mix the gas, and if it is too fast, the effect of the division of the area is difficult to expect.

상술한 박막 증착 장치를 사용한 박막 증착 방법의 일실시예가 도 3 내지 도 10에 도시되어 있다. 4개의 그래프는 각각 원료 가스(Source)과 퍼지 가스(Purge)와 제1 반응 가스(Reactant) 및 제2 반응 가스(Reactant)의 챔버로의 공급량을 나타낸 것이다.One embodiment of the thin film deposition method using the thin film deposition apparatus described above is shown in FIGS. The four graphs show the supply amounts of the source gas, the purge gas, the first reaction gas and the second reaction gas into the chambers, respectively.

도 3에 도시된 실시예에서 기상의 원료 물질이 포함된 기화기에 캐리어 가스 공급부에서 캐리어 가스의 밀도를 증가시켜 상기 기상의 원료 물질을 챔버 내로 공급하여 상기 챔버 내의 피처리물 상에 원료 가스를 흡착시킨다.In the embodiment shown in FIG. 3, the density of the carrier gas is increased in the carrier gas supply part to the vaporizer containing the gaseous raw material, the gaseous raw material is supplied into the chamber, and the raw material gas is adsorbed .

구체적으로 설명하면 다음과 같다.Specifically, it is as follows.

먼저, 기화기 내에 원료 물질과 캐리어 가스를 공급하는데, 본 실시예에서는 원료 물질로 액상의 TiCl4을 사용하나, 이에 한정되지 않고 액상의 다양한 원료 물질을 사용할 수 있음은 당연하다. 그리고, 캐리어 가스는 상기 원료 물질 등과 반응하지 않는 것이 바람직하며, 일 예로 불활성 가스인 Ar(아르곤)을 사용한다.First, a raw material and a carrier gas are supplied into the vaporizer. In this embodiment, liquid TiCl 4 is used as a raw material, but it is needless to say that various liquid raw materials can be used. The carrier gas is preferably not reacted with the raw material or the like. For example, Ar (argon), which is an inert gas, is used.

그리고, 기화기 내에서 원료 물질을 기화시키는데, 캐리어 가스에 의하여 원료 물질이 기화기 내부로 공급되면, 원료 물질은 필터를 통과하게 되는데 필터에 형성된 복수 개의 미세한 홀(hole)을 통과하여 미립자(mist) 상태가 된다.When the raw material is supplied to the inside of the vaporizer by the carrier gas, the raw material passes through the filter. The raw material passes through a plurality of fine holes formed in the filter to form a mist state .

이어서, 히터 등으로 상기 원료 물질을 기화기 내에서 가열하면, 액상의 원료 물질이 기화된다. 여기서, 상기 미립자 상태의 원료 물질은 기화가 용이하므로 기화율이 향상될 수 있다.Subsequently, when the raw material is heated in a vaporizer with a heater or the like, the liquid raw material is vaporized. Herein, the raw material in the particulate state can be easily vaporized, so that the vaporization rate can be improved.

그리고, 캐리어 가스의 밀도를 증가시키고 원료 물질의 공급을 중단한 후, 상기 원료 물질을 챔버로 공급한다. 이때, 가스 공급 수단 등으로 상기 기화된 원료 물질을 챔버 내로 분사하면, 기상의 원료 물질이 챔버 내의 피터리물 상에 흡착된다.Then, after increasing the density of the carrier gas and stopping the supply of the raw material, the raw material is supplied to the chamber. At this time, when the vaporized raw material is injected into the chamber by a gas supply means or the like, gaseous raw material is adsorbed on the deposit in the chamber.

그리고, 상기 기상의 원료 물질의 주입과 동시에 제1 반응 가스를 챔버에 공급한다. 이때, 피처리물 표면에 흡착된 원료 물질과 제1 반응 가스가 반응하여 박막이 형성된다. 본 실시예에서 제1 반응 가스로 NH3를 사용하였는데, 도 12a에 도시된 바와 같이 원료 물질인 TiCl4과 반응하여 TiN이 피처리물의 표면에 증착된다.Then, the first reaction gas is supplied to the chamber simultaneously with the injection of the gaseous raw material. At this time, the raw material adsorbed on the surface of the object to be processed reacts with the first reaction gas to form a thin film. In this embodiment, NH 3 is used as the first reaction gas. However, as shown in FIG. 12A, TiN is deposited on the surface of the workpiece by reacting with TiCl 4 , which is a raw material.

그리고, 상기 제1 반응 가스의 공급을 중단한 후 즉시, 또는 소정 시간 경과후에 제2 반응 가스를 챔버에 공급한다. 본 실시예에서 제2 반응 가스로 H2를 사용하였는데, 수소 플라즈마(H2)와 원료 물질인 TiCl4이 반응하여 HCl 기체가 발생하고 Ti가 상기 TiN의 표면에 도핑된다.Immediately after the supply of the first reaction gas is stopped, or after a lapse of a predetermined time, the second reaction gas is supplied to the chamber. In the present embodiment it was used for H 2 as the second reaction gas, and the HCl gas generated in the hydrogen plasma (H 2) as a starting material in the reaction TiCl 4 and Ti is doped on the surface of the TiN.

상기 제2 반응 가스인 수소 플라즈마의 유량은 1,000 sccm 이상으로 충분히 공급할 수 있으며, 이때 박막의 비저항이 충분히 낮아질 수 있으며, 제1 반응 가스인 NH3도 1,000sccm 이상으로 충분히 공급할 수 있다. 또한, 상기 TiCl4의 유량이 5 sccm 이상일때 비저항이 낮아지고 10 sccm 이상일때 비저항이 충분히 낮아질 수 있다. 그리고, 상기 Ti의 일부가 상기 TiN과 반응하여 Ti2N이 일부 형성될 수 있다.The flow rate of the hydrogen plasma, which is the second reaction gas, can be sufficiently supplied to 1,000 sccm or more. At this time, the resistivity of the thin film can be sufficiently lowered, and NH 3 , which is the first reaction gas, can be sufficiently supplied to 1,000 sccm or more. Also, when the flow rate of the TiCl 4 is 5 sccm or more, the resistivity is lowered, and when the flow rate is 10 sccm or more, the resistivity can be sufficiently lowered. A part of the Ti may react with the TiN to form a part of Ti 2 N.

상술한 제2 반응 가스의 공급 시간이 길어질수록 Ti의 도핑량은 증가하는데, Ti doping함량이 높아질수록 박막의 비저항은 낮아지나 Ti : N 비율(중량비)은 2 : 1을 넘지 않아야 박막 고유의 특성을 유지할 수 있다.As the Ti doping content increases, the resistivity of the thin film becomes lower. However, the Ti: N ratio (weight ratio) should not exceed 2: 1. When the second reactive gas is supplied for a longer time, the Ti doping amount increases. Lt; / RTI >

여기서, 상기 제1 반응 가스와 제2 반응 가스는 서로 순서를 바꾸어 상기 챔버로 공급될 수 있다. 그리고, 상기 수소 플라즈마는 다이렉트(Direct), 리모트(Remote) 또는 유도 결합 플라즈마(Induced Coupled Plasma)등 여러 가지 플라즈마 원료(Plasma source)를 이용할 수 있다. 그리고, 수소 플라즈마는 예를 들어 디렉트 플라즈마의 경우 500 와트(W) 이상의 전력으로 공급할 때 비저항이 낮아질 수 있다.Here, the first reaction gas and the second reaction gas may be supplied to the chamber by changing their order. The hydrogen plasma may be a plasma source, such as a direct plasma, a remote plasma or an Inductively Coupled Plasma. And, the hydrogen plasma may be lowered when supplied with electric power of 500 watts (W) or more in the case of direct plasma, for example.

그리고, 다시 원료 물질과 제1 반응 가스를 챔버에 공급하는 공정을 반복한다. 이때, 불활성 기체인 퍼지 가스를 사용하여 잉여의 원료 물질과 반응 가스 등을 챔버의 외부로 퍼지할 수 있다. 또한, 상기 제1 반응 가스와 제2 반응 가스의 공급과 동시에 또는 분리하여 상기 퍼지 가스를 상기 챔버에 공급할 수 있다.Then, the process of supplying the raw material and the first reaction gas again to the chamber is repeated. At this time, surplus raw material, reaction gas and the like can be purged to the outside of the chamber by using a purge gas which is an inert gas. Further, the purge gas can be supplied to the chamber simultaneously with or separately from the supply of the first reaction gas and the second reaction gas.

이때, 상기 퍼지 가스의 양이 증가할수록 챔버 내에서 원료 가스와 제1 반응 가스가 분사되는 영역이 잘 분리될 수 있는데, 300 sccm 이상의 퍼지 가스면 충분하다.At this time, as the amount of the purge gas increases, the region where the raw material gas and the first reaction gas are injected may be well separated in the chamber. A purge gas of 300 sccm or more is sufficient.

즉, 제1 반응 가스의 공급 단계에서는 상기 제1 반응 가스 공급부와 상기 챔버 사이의 제4 밸브(263)가 열리고, 상기 제2 반응 가스의 공급 단계에서는 상기 제2 반응 가스 공급부와 상기 챔버 사이의 제8 밸브(273)가 열린다. 그리고, 상기 퍼지 가스 공급부(250)와 상기 챔버(100) 사이의 제 5 밸브(253)는 상기 제4 밸브(263) 또는 제8 밸브(273)와 동시에 또는 교번하여 오픈될 수 있다.That is, in the supply step of the first reaction gas, the fourth valve (263) between the first reaction gas supply part and the chamber is opened, and in the supply step of the second reaction gas, The eighth valve 273 is opened. The fifth valve 253 between the purge gas supply unit 250 and the chamber 100 may be opened simultaneously or alternately with the fourth valve 263 or the eighth valve 273. [

상술한 실시예에서, 챔버(100) 내의 온도를 300 도(℃) 이상으로 하면 증착된 박막의 비저항이 낮아지고, 챔버(100) 내의 압력을 0.5 torr 이상으로 하면 박막의 증착 속도가 빨라진다.In the above-described embodiment, if the temperature in the chamber 100 is higher than 300 deg. C, the resistivity of the deposited thin film is lowered. If the pressure in the chamber 100 is higher than 0.5 torr, the deposition rate of the thin film becomes faster.

도 4에 도시된 실시예에서는, 원료 물질과 퍼지 가스가 교번하여 챔버(100) 내에 공급된다. 그리고, 첫 번째 원료 물질의 공급시에 챔버(100) 내에 제1 반응 가스가 공급되고, 두 번째 원료 물질의 공급시에 챔버(100) 내에 제2 반응 가스가 공급된다.In the embodiment shown in FIG. 4, the raw material and the purge gas are alternately supplied into the chamber 100. The first reaction gas is supplied into the chamber 100 when the first raw material is supplied and the second reaction gas is supplied into the chamber 100 when the second raw material is supplied.

즉, 원료 물질이 소정 간격을 갖고 공급되며 원료 물질이 공급되지 않을 때 퍼지 가스가 챔버(100)에 공급되어 챔버(100) 내부를 퍼지한다. 그리고, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스가 소정 간격을 두고 상기 챔버(100) 내에 공급되는 점도 상이하다.That is, when the raw material is supplied at a predetermined interval and the raw material is not supplied, purge gas is supplied to the chamber 100 and purges the inside of the chamber 100. In addition, the first reaction gas and the second reaction gas are supplied into the chamber 100 at a predetermined interval.

도 5에 도시된 실시예에서는 원료 물질의 공급이 중단된 사이에 퍼지 가스의 공급도 중단되는 점에서 도 4의 실시예와 상이하다. 이때, 펌핑 유닛(400)의 제7 밸브(420)가 오픈되고, 펌핑 장치(410)에서 상기 챔버(100) 내의 가스 등을 펌핑할 수 있다.The embodiment shown in Fig. 5 differs from the embodiment of Fig. 4 in that the supply of the purge gas is stopped while the supply of the raw material is stopped. At this time, the seventh valve 420 of the pumping unit 400 is opened, and the gas or the like in the chamber 100 can be pumped from the pumping device 410.

상술한 그리고 후술하는 펌핑은 효과적으로 원료 가스와 제1 반응가스 및/또는 제2 반응 가스의 분사 영역을 분리할 수 있는데, 적어도 0.5 초 이상 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 펌핌 장치의 용량이 증가하고 공정 압력이 낮을수록 효과가 뛰어날 수 있는데, 펌핑 장치의 용량은 20,000 리터/분 이상이고, 공정 압력은 2 Torr 이하이면 충분하다.The pumping described above and below can effectively separate the injection region of the raw material gas and the first reaction gas and / or the second reaction gas, preferably at least 0.5 second or more. Also, as the capacity of the pumping device is increased and the process pressure is lower, the effect is more excellent. The capacity of the pumping device is 20,000 liters / minute or more and the process pressure is 2 Torr or less.

도 6에 도시된 실시예는 도 4에 도시된 실시예와 유사하나, 퍼지 가스의 공급 후 원료 물질의 공급 전에 소정 시간 간격(P)가 존재하고, 상기 소정 시간 간격에서는 펌핑 유닛(400)의 제7 밸브(420)가 오픈되고, 펌핑 장치(410)에서 상기 챔버(100) 내의 가스 등을 펌핑할 수 있다.The embodiment shown in FIG. 6 is similar to the embodiment shown in FIG. 4, except that there is a predetermined time interval P before the supply of the raw material after the purge gas is supplied, The seventh valve 420 may be opened and the pumping device 410 may pump the gas or the like in the chamber 100. [

도 7에 도시된 실시예는 도 6에 도시된 실시예와 유사하나, 챔버(100)의 펌핑 시간(P)이 원료 물질과 제1 반응 가스의 공급 후, 즉 TiN 박막의 증착 후 퍼지 가스의 공급 이전인 점에서 상이하다.The embodiment shown in FIG. 7 is similar to the embodiment shown in FIG. 6, except that the pumping time P of the chamber 100 is maintained after the source material and the first reaction gas are supplied, that is, after the deposition of the TiN thin film, It is different in terms of pre-supply.

도 8에 도시된 실시예는 챔버(100) 내에 각각의 원료 물질이나 제1 반응 가스나 제2 반응 가스를 공급하는 시간 사이에, 챔버(100) 내에 퍼지 가스를 공급한다. 즉, 가장 먼저 원료 물질을 공급하고 퍼지 가스를 공급한 후 제1 반응 가스를 공급하고 퍼지 가스를 공급하며, 이어서 원료 물질을 공급하고 퍼지 가스를 공급한 후 제2 반응 가스를 공급하고 퍼지 가스를 공급한다. 그리고, 다시 원료 물질을 공급하는 단계가 반복된다. 이때, 각각의 단계 사이에 상기 챔버 내부를 펌핑하는 시간이 존재할 수 있음도 상술한 바와 같다.The embodiment shown in FIG. 8 supplies purge gas into the chamber 100 between the time of supplying the respective raw materials or the first reaction gas or the second reaction gas into the chamber 100. That is, first, a raw material is supplied, a purge gas is supplied, a first reaction gas is supplied, a purge gas is supplied, then a raw material is supplied, a purge gas is supplied and then a second reaction gas is supplied, Supply. Then, the step of supplying the raw material again is repeated. At this time, there may be a time for pumping the inside of the chamber between the respective steps as described above.

도 9에 도시된 실시예는 도 8의 실시예와 유사하나, 원료 물질과 제1 반응 가스가 상기 챔버(100) 내에 동시에 공급되는 점에서 상이하다. 즉, 챔버(100) 내에 원료 물질과 제1 반응 가스를 함께 공급하고 퍼지 가스를 공급하며, 이어서 원료 물질을 공급하고 퍼지 가스를 공급한 후 제2 반응 가스를 공급하고 퍼지 가스를 공급한다. 그리고, 다시 원료 물질과 제1 반응 가스를 함께 공급하는 단계가 반복된다. 이때, 각각의 단계 사이에 상기 챔버 내부를 펌핑하는 시간이 존재할 수 있음도 상술한 바와 같다.The embodiment shown in FIG. 9 is similar to the embodiment of FIG. 8, but differs in that the source material and the first reaction gas are simultaneously supplied into the chamber 100. That is, the raw material and the first reaction gas are supplied together in the chamber 100, the purge gas is supplied, and then the raw material is supplied and the purge gas is supplied, then the second reaction gas is supplied and the purge gas is supplied. Then, the step of supplying the raw material and the first reaction gas together is repeated. At this time, there may be a time for pumping the inside of the chamber between the respective steps as described above.

도 10에 도시된 실시예는 도 8의 실시예와 유사하나, 먼저 원료 물질을 공급하고 퍼지 가스를 공급한 후 제1 반응 가스를 공급하고 퍼지 가스를 공급하며, 이어서 원료 물질과 제2 반응 가스를 함께 공급한 후 퍼지 가스를 공급한다. 그리고, 다시 원료 물질을 공급하는 단계가 반복된다. 이때, 각각의 단계 사이에 상기 챔버 내부를 펌핑하는 시간이 존재할 수 있음도 상술한 바와 같다.The embodiment shown in FIG. 10 is similar to the embodiment of FIG. 8 except that the raw material is first supplied, the purge gas is supplied, then the first reaction gas is supplied and the purge gas is supplied, And the purge gas is supplied. Then, the step of supplying the raw material again is repeated. At this time, there may be a time for pumping the inside of the chamber between the respective steps as described above.

도 11은 실시예에 따른 장치 및 방법으로 증착된 박막의 비저항을 종래와 비료한 도면이다.Fig. 11 is a diagram showing a conventional and modified resistivity of a thin film deposited by an apparatus and a method according to an embodiment.

도 11에서 실시예에 따른 Ti가 도핑된 박막 (Ti doped TiN)이 공간 분할 CVD 증착법(Space Divided Chemical Vapor Deposition; SDCDV) 또는 ALD법+SDCVD법에 따른 박막보다 우수한 비저항을 특히 저온에서 나타냄을 알 수 있다.11 shows that the Ti-doped TiN according to the embodiment exhibits a resistivity superior to the thin film according to the SPD method or the ALD + SDCVD method at a particularly low temperature .

즉, 종래의 CVD법 및 SDCVD법 기술을 이용한 TiN 박막은 공정온도 500도 이하에서 비저항 200uΩ-㎝이하를 확보하기 어렵고, 비저항을 낮추기 위해서는 높은 공정온도가 필요하였는데, 이러한 고온 공정은 Thermal Damage에 의해 Device 사용환경에 제약을 받는다. ALD TiN 공정 기술의 경우 낮은 비저항을 지니는 TiN 박막을 확보할 수 있으나, 낮은 생산성으로 인해 실제 양산 공정에 적용하기에는 어려운데 비하여, 즉, 도 12에 나타난 바와 같이 표면에 TiN이 증착되고 후에 Ti가 도핑되면서, Ti 도펀트(dopant)와 TiN이 결합하여 일부 Ti2N을 이루는 상술한 박막에서 높은 공정 효율과 낮은 비저항을 함께 구현함을 알 수 있다.That is, the TiN thin film using the conventional CVD and SDCVD techniques is difficult to secure a specific resistance of 200 Ω-㎝ or less at a process temperature of 500 ° C. or less, and a high process temperature is required to lower the resistivity. Device It is restricted by the usage environment. ALD TiN process technology can secure a TiN thin film having a low resistivity, but it is difficult to apply it to an actual mass production process due to low productivity. On the other hand, as shown in FIG. 12, TiN is deposited on the surface and then Ti is doped And TiN are combined with Ti dopant to realize high process efficiency and low resistivity in the above-mentioned thin films constituting a part of Ti 2 N.

상술한 박막 증착 장치 및 방법은 반도체 소자의 기판 상의 박막 증착 공정 외에, 평면표시장치 및 태양전지 등을 제조하는 공정 등에서 사용할 수 있다.The above-described thin film deposition apparatus and method can be used in a thin film deposition process on a substrate of a semiconductor device, a process for manufacturing a flat display device, a solar cell, and the like.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

100 : 박막 증착부 110 : 챔버
120 : 가스 분사 유닛 120P : 퍼지 가스 분사 유닛
120R : 반응 가스 분사 유닛 120S : 원료 가스 분사 유닛
200 : 원료 물질 공급 유닛 210 : 원료 물질 공급부
211 : 원료 물질 저장부 212 : 제1 파이프
213 : 제1 밸브 230 : 원료 가스 공급부
231 : 기화기 232 : 원료 물질 주입 배관
233 : 제3 파이프 234 : 제3 밸브
240 : 캐리어 가스 공급부 241 : 캐리어 가스 저장부
242 : 제2 파이프 243 : 제2 밸브
250 : 퍼지 가스 공급부 251 : 퍼지 가스 저장부
252 : 제5 파이프 253 : 제5 밸브
260 : 제1 반응 가스 공급부 261 : 제1 반응 가스 저장부
262 : 제4 파이프 263 : 제4 밸브
270 : 제2 반응 가스 공급부 271 : 제2 반응 가스 저장부
272 : 제8 파이프 273 : 제8 밸브
300 : 기화기 배기 유닛 310 : 기화기 배기 펌프
320 : 제6 밸브 400 : 펌핑 유닛
410 : 펌핑 장치 420 : 제7 밸브
500 : 기판100: thin film deposition unit 110: chamber
120: gas injection unit 120P: purge gas injection unit
120R: reaction gas injection unit 120S: raw material gas injection unit
200: raw material supply unit 210: raw material supply unit
211: raw material storage part 212: first pipe
213: first valve 230: source gas supply section
231: Carburetor 232: Raw material injection piping
233: third pipe 234: third valve
240: Carrier gas supply part 241: Carrier gas storage part
242: second pipe 243: second valve
250: purge gas supply unit 251: purge gas storage unit
252: fifth pipe 253: fifth valve
260: first reaction gas supply part 261: first reaction gas storage part
262: fourth pipe 263: fourth valve
270: second reaction gas supply part 271: second reaction gas storage part
272: eighth pipe 273: eighth valve
300: carburetor exhaust unit 310: carburetor exhaust pump
320: sixth valve 400: pumping unit
410: pumping device 420: seventh valve
500: substrate

Claims (11)

TiNx 박막을 형성하는 박막 증착 방법에 있어서,
챔버에 소정간격을 두고 반복하여 원료 물질을 공급하는 단계;
상기 챔버에 소정간격을 두고 제1 반응 가스를 공급하는 단계; 및
상기 제1 반응 가스와 교번하여 상기 챔버에 소정 간격을 두고 반복하여 제2 반응 가스를 공급하는 단계를 포함하고,
상기 원료 물질은 Ti를 포함하며,
상기 박막은 피처리물의 표면에 TiN 증착된 후 상기 TiN에 Ti가 도핑되어 형성되고,
상기 TiN은 상기 원료 물질과 상기 제1 반응 가스에 의하여 기판에 화학기상 반응에 의하여 형성되고,
상기 Ti은 상기 원료물질과 상기 제2 반응 가스에 의하여 상기 TiN 증착된 후 상기 TiN의 표면에 화학기상 반응에 의하여 도핑되고,
상기 TiN은,
상기 Ti의 중량이 N의 중량의 2배 이하가 되도록 상기 Ti가 도핑되는 박막 증착 방법.In a thin film deposition method for forming a TiNx thin film,
Repeatedly supplying a raw material to the chamber at a predetermined interval;
Supplying a first reaction gas to the chamber at a predetermined interval; And
And repeatedly supplying the second reaction gas to the chamber at a predetermined interval alternating with the first reaction gas,
Wherein the raw material comprises Ti,
The thin film is formed by depositing TiN on the surface of the object to be treated,
Wherein the TiN is formed by a chemical vapor reaction on the substrate by the raw material and the first reaction gas,
The Ti is deposited on the surface of the TiN by the chemical reaction, after the TiN is deposited by the source material and the second reaction gas,
The above-
Wherein the Ti is doped such that the weight of Ti is not more than twice the weight of N. 제1항에 있어서,
상기 제1 반응 가스와 제2 반응 가스는 펄스 형태로 서로 교번하여 연속적으로 상기 챔버에 공급되고,
상기 원료 물질과 상기 제1 반응가스가 동시에 공급되고, 상기 원료 물질과 상기 제2 반응가스가 동시에 공급되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
Wherein the first reaction gas and the second reaction gas are supplied to the chamber successively in a pulse shape alternately,
Wherein the source material and the first reaction gas are simultaneously supplied, and the source material and the second reaction gas are simultaneously supplied. 제1항에 있어서,
상기 제1 반응 가스는 암모니아를 포함하고, 상기 제2 반응 가스는 수소 플라즈마를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
Wherein the first reaction gas comprises ammonia and the second reaction gas comprises a hydrogen plasma. 제 1 항에 있어서,
안치 수단 상에 복수 개의 기판을 배치하는 단계;
상기 안치 수단과 대향하여 나란히 배치되고 상기 챔버의 상부에 가스 분사 유닛을 배치하는 단계; 및
일직선으로 배치된 한 쌍의 퍼지 가스 분사관과 상기 퍼지 가스 분사관의 중심을 가로지도록 배치되고 일직선으로 배치된 원료 가스 분사관 및 반응 가스 분사관을 포함하고 십자 형태로 분기되는 상기 가스 분사 유닛을 회전시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
Disposing a plurality of substrates on the seating means;
Disposing a gas injection unit on the upper side of the chamber so as to be opposed to the seating means; And
A pair of purge gas injection pipes arranged in a straight line, and a gas injection unit including a raw material gas injection pipe and a reaction gas injection pipe arranged in a straight line and crossing the center of the purge gas injection pipe and branched in a cross shape, And rotating the thin film deposition apparatus. 제1항에 있어서,
상기 박막은,
상기 Ti 중 일부와 상기 TiN이 결합하여 형성되는 Ti2N
을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
In the thin film,
Ti 2 N, which is formed by bonding a part of the Ti with the TiN
Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI > ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 6 is abandoned due to the registration fee. 제1항에 있어서,
상기 TiN은,
상기 Ti와 N(암모니아)의 중량이 서로 다르도록 상기 Ti가 도핑되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
The above-
Wherein the Ti is doped such that the weights of Ti and N (ammonia) are different from each other. 제1항에 있어서,
상기 TiN은,
상기 Ti의 중량이 N의 중량보다 크도록 상기 Ti가 도핑되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
The above-
Wherein the Ti is doped such that the weight of Ti is greater than the weight of N. 제1항에 있어서,
상기 원료 물질의 공급은 펄스 형태로 주기적으로 공급되고
상기 원료 물질의 공급과 상기 제1 반응 가스의 공급은 펄스 형태로 동기화되어 동시에 이루어지고,
상기 원료 물질의 공급과 상기 제2 반응 가스의 공급은 펄스 형태로 동기화되어 동시에 이루어지고,
상기 제1 반응 가스의 공급 또는 상기 제2 반응 가스의 공급 후 상기 원료 물질이 공급되지 않는 상태에서 퍼지 가스가 펄스 형태로 공급되고,
상기 제1 반응 가스의 공급과 상기 제2 반응 가스의 공급은 동시에 수행되지 않는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
The supply of the raw material is periodically supplied in a pulse form
Wherein the supply of the raw material and the supply of the first reaction gas are simultaneously and synchronously performed in a pulse form,
Wherein the supply of the raw material and the supply of the second reaction gas are simultaneously and synchronously performed in a pulse form,
The purge gas is supplied in a pulse form in a state in which the raw material is not supplied after the supply of the first reaction gas or the supply of the second reaction gas,
Wherein the supply of the first reaction gas and the supply of the second reaction gas are not performed at the same time. 제1항에 있어서,
상기 원료 물질의 공급은 펄스 형태로 주기적으로 공급되고
상기 원료 물질의 공급과 상기 제1 반응 가스의 공급은 펄스 형태로 동기화되어 동시에 이루어지고,
상기 원료 물질의 공급과 상기 제2 반응 가스의 공급은 펄스 형태로 동기화되어 동시에 이루어지고,
상기 제1 반응 가스의 공급 또는 상기 제2 반응 가스의 공급 후 상기 원료 물질이 공급되지 않는 상태에서 일정한 간격 동안 상기 챔버를 펌핑하고,
상기 제1 반응 가스의 공급과 상기 제2 반응 가스의 공급은 동시에 수행되지 않는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
The supply of the raw material is periodically supplied in a pulse form
Wherein the supply of the raw material and the supply of the first reaction gas are simultaneously and synchronously performed in a pulse form,
Wherein the supply of the raw material and the supply of the second reaction gas are simultaneously and synchronously performed in a pulse form,
After the supply of the first reaction gas or the supply of the second reaction gas, the chamber is pumped for a predetermined interval in a state in which the raw material is not supplied,
Wherein the supply of the first reaction gas and the supply of the second reaction gas are not performed at the same time. 제1항에 있어서,
상기 원료 물질의 공급은 펄스 형태로 주기적으로 공급되고
상기 원료 물질의 공급과 상기 제1 반응 가스의 공급은 펄스 형태로 동기화되어 동시에 이루어지고,
상기 원료 물질의 공급과 상기 제2 반응 가스의 공급은 펄스 형태로 동기화되어 동시에 이루어지고,
상기 제1 반응 가스의 공급 또는 상기 제2 반응 가스의 공급 후 상기 원료 물질이 공급되지 않는 상태에서 퍼지 가스가 펄스 형태로 공급되고,
상기 퍼지 가스가 공급된 후 상기 원료 물질이 공급되지 않는 상태에서 일정한 간격 동안 상기 챔버를 펌핑하고,
상기 제1 반응 가스의 공급과 상기 제2 반응 가스의 공급은 동시에 수행되지 않는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
The supply of the raw material is periodically supplied in a pulse form
Wherein the supply of the raw material and the supply of the first reaction gas are simultaneously and synchronously performed in a pulse form,
Wherein the supply of the raw material and the supply of the second reaction gas are synchronized in a pulse form at the same time,
The purge gas is supplied in a pulse form in a state in which the raw material is not supplied after the supply of the first reaction gas or the supply of the second reaction gas,
Pumping the chamber for a predetermined interval in a state in which the raw material is not supplied after the purge gas is supplied,
Wherein the supply of the first reaction gas and the supply of the second reaction gas are not performed at the same time. 제1항에 있어서,
상기 원료 물질의 공급은 펄스 형태로 주기적으로 공급되고
상기 원료 물질의 공급과 상기 제1 반응 가스의 공급은 펄스 형태로 동기화되어 동시에 이루어지고,
상기 원료 물질의 공급과 상기 제2 반응 가스의 공급은 펄스 형태로 동기화되어 동시에 이루어지고,
상기 제1 반응 가스의 공급 또는 상기 제2 반응 가스의 공급 후 상기 원료 물질이 공급되지 않는 상태에서 일정한 간격 동안 상기 챔버를 펌핑하고,
상기 챔버를 펌핑 한 후 상기 원료 물질이 공급되지 않는 상태에서 퍼지 가스가 펄스 형태로 공급되고,
상기 제1 반응 가스의 공급과 상기 제2 반응 가스의 공급은 동시에 수행되지 않는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
The supply of the raw material is periodically supplied in a pulse form
Wherein the supply of the raw material and the supply of the first reaction gas are simultaneously and synchronously performed in a pulse form,
Wherein the supply of the raw material and the supply of the second reaction gas are simultaneously and synchronously performed in a pulse form,
After the supply of the first reaction gas or the supply of the second reaction gas, the chamber is pumped for a predetermined interval in a state in which the raw material is not supplied,
After the chamber is pumped, the purge gas is supplied in a pulsed state in a state in which the raw material is not supplied,
Wherein the supply of the first reaction gas and the supply of the second reaction gas are not performed at the same time.
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