KR102112703B1 - Method of forming Thin film using Low Temperature Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition - Google Patents

Method of forming Thin film using Low Temperature Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Download PDF

Info

Publication number
KR102112703B1
KR102112703B1 KR1020160160039A KR20160160039A KR102112703B1 KR 102112703 B1 KR102112703 B1 KR 102112703B1 KR 1020160160039 A KR1020160160039 A KR 1020160160039A KR 20160160039 A KR20160160039 A KR 20160160039A KR 102112703 B1 KR102112703 B1 KR 102112703B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
process chamber
thin film
pressure
plasma
Prior art date
Application number
KR1020160160039A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180061499A (en
Inventor
이인재
최대준
김태학
김환성
Original Assignee
주식회사 원익아이피에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 원익아이피에스 filed Critical 주식회사 원익아이피에스
Priority to KR1020160160039A priority Critical patent/KR102112703B1/en
Publication of KR20180061499A publication Critical patent/KR20180061499A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102112703B1 publication Critical patent/KR102112703B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4408—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02046—Dry cleaning only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02337—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H01L21/0234—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67763—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading
    • H01L21/67778—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading involving loading and unloading of wafers

Abstract

플라즈마 방식에 의한 박막 증착 방법은 공정 챔버내에 위치한 서셉터 상부에 기판을 로딩하는 단계, 상기 공정 챔버 상부에 구비된 가스 분사부를 통해 상기 공정 챔버 내부로 제 1 공정 가스 및 제 2 공정 가스를 공급하면서 플라즈마를 발생시켜 박막을 증착하는 단계, 상기 제 1 및 제 2 공정 가스의 공급 및 상기 플라즈마 발생을 중단시킨 상태에서 상기 공정 챔버를 펌핑하는 단계, 상기 공정 챔버 내부로 상기 제 2 공정 가스를 공급하면서 상기 공정 챔버 내부를 퍼지하는 단계, 및 상기 제 2 공정 가스의 공급을 유지한 상태로 상기 공정 챔버내에 플라즈마를 발생시켜 상기 공정 챔버 내부에 잔류하는 상기 제 1 공정 가스를 제거하기 위한 플라즈마 처리 단계를 포함한다.In the thin film deposition method using a plasma method, loading a substrate on an upper portion of a susceptor located in a process chamber, while supplying a first process gas and a second process gas into the process chamber through a gas injection part provided on the process chamber Generating a plasma to deposit a thin film, supplying the first and second process gases and pumping the process chamber while the plasma generation is stopped, while supplying the second process gas into the process chamber Purging the inside of the process chamber, and generating a plasma in the process chamber while maintaining the supply of the second process gas, a plasma treatment step for removing the first process gas remaining in the process chamber Includes.

Description

플라즈마 방식에 의한 박막 증착 방법{Method of forming Thin film using Low Temperature Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition}Method of forming thin film using low temperature plasma enhanced chemical vapor deposition

본 발명은 박막 증착 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플라즈마 방식에 의한 박막 증착 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film deposition method, and more particularly, to a thin film deposition method using a plasma method.

반도체 제작 공정들은 종종 티타늄 또는 티타늄 함유 화합물들의 증착 공정을 수반한다. 티타늄 박막들은 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition) 스퍼터링 방법들에 의해 증착되었다. 반도체 디바이스들이 집적 밀도가 증대됨에 따라, 티타늄막을 균일한 두께로 증착하는 것이 점점 어려워지고 있다. 특히, 종횡비가 증가됨에 따라, 티타늄막의 스텝 커버리지가 열악해지는 문제가 발생되고 있으며, 이로 인해 베리어 특성이 저하될 수 있다. Semiconductor fabrication processes often involve the deposition process of titanium or titanium containing compounds. Titanium thin films were deposited by physical vapor deposition sputtering methods. As semiconductor devices have increased integration densities, it has become increasingly difficult to deposit titanium films with uniform thickness. Particularly, as the aspect ratio increases, a problem occurs in that the step coverage of the titanium film is poor, which may degrade the barrier properties.

현재, 티타늄막의 증착 특성을 개선하기 위하여, 플라즈마 인가 화학 기상 증착 방법(Plasm Enhanced Chemical vapor deposition: 이하 PECVD)을 이용하여 티타늄 막을 증착하는 방식이 제안되었다. 또한, 티타늄 하부에 형성되는 물질층들의 특성 변이를 방지하기 위하여, 상기 450℃ 이하에서 티타늄 박막을 증착하고 있다. Currently, a method of depositing a titanium film using a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method has been proposed to improve the deposition properties of the titanium film. In addition, in order to prevent the characteristic variation of the material layers formed under the titanium, a titanium thin film is deposited at the temperature below 450 ° C.

그런데, 상기와 같이 450℃ 이하의 저온 공정 진행시, 티타늄 박막의 표면 특성 저하로 인해, 티타늄 박막층간의 접착력은 물론 후속으로 증착될 막과의 접착력이 현저히 떨어지는 문제가 있다. However, during the low-temperature process of 450 ° C. or lower, as described above, due to a decrease in the surface properties of the titanium thin film, there is a problem in that the adhesion between the titanium thin film layers and the adhesion to the film to be subsequently deposited are significantly reduced.

본 발명은 저온 공정을 진행하더라도 접착력을 개선할 수 있는 박막 증착 방법을 제공하는 것이다. The present invention is to provide a thin film deposition method capable of improving adhesion even when a low temperature process is performed.

본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법은, 공정 챔버내에 위치한 서셉터 상부에 기판을 로딩하는 단계, 상기 공정 챔버 상부에 구비된 가스 분사부를 통해 상기 공정 챔버 내부로 제 1 공정 가스 및 제 2 공정 가스를 공급하면서 플라즈마를 발생시켜 박막을 증착하는 단계, 상기 제 1 및 제 2 공정 가스의 공급 및 상기 플라즈마 발생을 중단시킨 상태에서 상기 공정 챔버를 펌핑하는 단계, 상기 공정 챔버 내부로 상기 제 2 공정 가스를 공급하면서 상기 공정 챔버 내부를 퍼지하는 단계, 및 상기 제 2 공정 가스의 공급을 유지한 상태로 상기 공정 챔버내에 플라즈마를 발생시켜 상기 공정 챔버 내부에 잔류하는 상기 제 1 공정 가스를 제거하기 위한 플라즈마 처리 단계를 포함한다.The thin film deposition method according to an embodiment of the present invention comprises: loading a substrate on a susceptor located in a process chamber; a first process gas and a second process gas are introduced into the process chamber through a gas injection part provided on the process chamber. Step of depositing a thin film by generating a plasma while supplying a process gas, pumping the process chamber while the supply of the first and second process gases and the plasma generation are stopped, the second into the process chamber Purging the inside of the process chamber while supplying process gas, and generating plasma in the process chamber while maintaining the supply of the second process gas to remove the first process gas remaining inside the process chamber For plasma processing.

원료 가스의 공급 후, 및/또는 환원 플라즈마 처리 공정 후에 펌핑 공정 및 퍼지 공정을 각각 수행함에 따라, 막 표면내에 잔류하는 불순물 및 미반응 가스를 완벽하게 제거하여 증착되는 막의 접착력을 개선할 수 있다. As the pumping process and the purging process are respectively performed after supply of the raw material gas and / or after the reduction plasma treatment process, impurities remaining in the film surface and unreacted gas can be completely removed to improve adhesion of the deposited film.

또한, 저온 플라즈마 공정시, 서셉터 주변의 온도를 기존의 온도보다 약 10 내지 20% 상승시킨 상태에서 증착 공정을 진행하므로써, 증착 효율 및 표면 밀착도를 개선할 수 있다. In addition, in the low temperature plasma process, the deposition process is performed in a state where the temperature around the susceptor is raised by about 10 to 20% than the existing temperature, thereby improving deposition efficiency and surface adhesion.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법을 설명하기 위한 공정 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다. 1 is a cross-sectional view of a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a process timing diagram for explaining a thin film deposition method according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart for explaining a thin film deposition method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. In the drawings, the sizes and relative sizes of layers and regions may be exaggerated for clarity of explanation. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속막 증착 장치의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a metal film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 박막 증착장치(100)는 공정 챔버에 해당하는 반응기(110), 기판 지지부(120) 및 가스 분사부(130)를 구비할 수 있다. Referring to FIG. 1, the thin film deposition apparatus 100 according to the present invention may include a reactor 110 corresponding to a process chamber, a substrate support 120, and a gas injection unit 130.

상기 반응기(110)는 바닥부(111), 외벽부(112) 및 상측 플레이트(113)를 구비할 수 있다. The reactor 110 may include a bottom portion 111, an outer wall portion 112, and an upper plate 113.

외벽부(112)는 바닥부(111)의 가장자리로부터 상방으로 실질적인 수직방향을 향해 연장될 수 있다. 외벽부(112)에 기판(w)이 출입하는 게이트(도시되지 않음)가 설치되어 있다. 상측 플레이트(113)는 바닥부(111)와 실질적으로 동일한 형상을 가지며, 외벽부(112)의 상면에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 상측 플레이트(113)가 외벽부(112)의 상면에 결합되면 반응기(110) 내부에 일정한 공간이 형성될 수 있다. The outer wall portion 112 may extend upward from the edge of the bottom portion 111 toward a substantially vertical direction. A gate (not shown) through which the substrate w enters and exits is provided on the outer wall portion 112. The upper plate 113 has a substantially same shape as the bottom portion 111 and can be detachably coupled to the upper surface of the outer wall portion 112. When the upper plate 113 is coupled to the upper surface of the outer wall portion 112, a certain space may be formed inside the reactor 110.

반응기(110) 내부에 잔존하는 불필요 가스 및 파티클을 배출하기 위한 배기구(도면 미도시)가 바닥부(111) 또는 외벽부(112)에 마련될 수 있다. An exhaust port (not shown) for discharging unnecessary gas and particles remaining inside the reactor 110 may be provided at the bottom portion 111 or the outer wall portion 112.

기판 지지부(120)는 반응기(110) 내부에 설치되며, 서셉터(121), 기판 안착부(122), 샤프트(123) 및 히터(도시되지 않음)를 구비할 수 있다. The substrate support 120 is installed inside the reactor 110, and may include a susceptor 121, a substrate seating portion 122, a shaft 123, and a heater (not shown).

서셉터(121)는 예를 들어, 원판의 형상을 가질 수 있으며, 반응기(110) 내부에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 또한, 공간 분할 타입 박막 증착 장치일 경우, 서셉터(121)는 그 표면에 복수 개의 기판 안착부(122)를 포함할 수 있다. 기판 안착부(122)는 기판 지지부(120) 상면의 둘레 방향을 따라 일정 간격을 두고 배치될 수 있다. 샤프트(123)는 양단부 중 일단부가 서셉터(121)의 하면과 결합되어 있고, 타단부가 반응기(110)를 관통하여 예컨대, 모터(도면 미도시) 등의 회전 구동수단과 연결될 수 있다. 따라서 샤프트(123)가 회전함에 따라 서셉터(121)가 도 1에 도시된 회전 중심축(A)을 중심으로 회전하게 된다. 또한 샤프트(123)는 서셉터(121)가 승강이 가능하도록 하는 승강 구동수단과 연결되어 있다. 승강구동수단으로는 예컨대, 모터 및 기어 조립체(도시되지 않음) 등이 있다. 상기 히터는 서셉터(121) 내부에 내장되어, 기판 안착부(122)에 안착되는 기판(w)의 온도를 조절할 수 있다. The susceptor 121 may have, for example, a disk shape, and may be rotatably installed inside the reactor 110. In addition, in the case of a space division type thin film deposition apparatus, the susceptor 121 may include a plurality of substrate seats 122 on its surface. The substrate seating portion 122 may be disposed at regular intervals along the circumferential direction of the upper surface of the substrate support portion 120. One end of the shaft 123 is coupled to the lower surface of the susceptor 121, and the other end can penetrate the reactor 110 and be connected to a rotation driving means such as a motor (not shown). Therefore, as the shaft 123 rotates, the susceptor 121 rotates around the rotational central axis A shown in FIG. 1. In addition, the shaft 123 is connected to the lifting driving means for allowing the susceptor 121 to move up and down. Examples of the lift driving means include a motor and a gear assembly (not shown). The heater is built in the susceptor 121, it is possible to adjust the temperature of the substrate (w) that is seated on the substrate mounting portion 122.

가스 분사부(130)는 기판 지지부(120)의 상방에 설치된 상측 플레이트(113)에 결합될 수 있고, 가스 공급기(152)를 포함할 수 있다. 상기 가스 공급기(152)를 통해, 원료 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스가 공급될 수 있다. The gas injection unit 130 may be coupled to the upper plate 113 installed above the substrate support 120, and may include a gas supply 152. Source gas, reaction gas and purge gas may be supplied through the gas supplier 152.

상기 원료가스는 중심 원소를 포함하는 전구체, 예컨대, TiCl4와 같은 전구체를 포함할 수 있다. 상기 반응가스는 상기 전구체의 중심 원소와 반응하여 반응물을 형성하는 반응가스, 예컨대, NH4 소스를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 증착된 티타늄막을 질화시키기 위한 소스로서 이용될 수 있다. 상기 퍼지 가스는 전구체 및 반응가스를 퍼지(purge)하는 가스로서, 예컨대, H2 가스 및/또는 Ar 가스를 포함할 수 있다. 상기 퍼지가스는 박막 형성 공간(140)에 잔류하는 미반응된 가스를 반응기(110) 외부로 배출시켜, 기판 지지부(120) 상에서 미반응된 가스가 혼합되지 않도록 하는 한다. The source gas may include a precursor containing a central element, for example, a precursor such as TiCl4. The reaction gas may include a reaction gas that reacts with a central element of the precursor to form a reactant, for example, an NH4 source. In this embodiment, it can be used as a source for nitriding the deposited titanium film. The purge gas is a gas that purges the precursor and the reaction gas, and may include, for example, H2 gas and / or Ar gas. The purge gas discharges unreacted gas remaining in the thin film forming space 140 to the outside of the reactor 110, so that unreacted gas is not mixed on the substrate support 120.

상기 가스 공급기(152)는 샤워헤드(shower head) 형태로 구성될 수 있다. 가스 분사부(130)를 통해 공급되는 원료가스는 플라즈마화시켜 공급될 수 있다. 이를 위해 반응기(100) 외부에 설치된 별도의 플라즈마 발생기(도시되지 않음)를 이용하거나 가스 분사부(130)의 내부 또는 박막 증착 공간(140)에서 플라즈마를 발생시켜 기판 지지부(120) 상에 공급할 수도 있다.The gas supply 152 may be configured in the form of a shower head. The raw material gas supplied through the gas injection unit 130 may be supplied by plasma. To this end, a separate plasma generator (not shown) installed outside the reactor 100 may be used, or plasma may be generated in the gas injection unit 130 or in the thin film deposition space 140 to be supplied on the substrate support 120. have.

또한, 본 실시예의 박막 증착 장치(100)는 반응기(110)를 구성하는 외벽부(112), 가스 분사부(130) 및 가스 공급기(152)의 온도를 개별 제어할 수 있는 온도 제어부(180)를 더 포함할 수 있다.In addition, the thin film deposition apparatus 100 of the present embodiment is a temperature control unit 180 that can individually control the temperature of the outer wall portion 112, the gas injection unit 130, and the gas supply unit 152 constituting the reactor 110. It may further include.

일반적으로 450℃ 이하의 저온 공정이라 함은 기판(w)이 안착되는 서셉터(121)의 온도를 의미한다. 본 실시예에서는 서셉터(121)의 온도와 별개로, 서셉터(121)의 주변의 외벽부(112), 가스 분사부(130) 및 가스 공급기(152)를 소정 온도 만큼, 예를 들어 10 내지 20% 수준으로 상승시킨 상태에서 공정을 진행할 수 있다. Generally, a low temperature process of 450 ° C. or less refers to the temperature of the susceptor 121 on which the substrate w is seated. In the present embodiment, apart from the temperature of the susceptor 121, the outer wall portion 112, the gas injection unit 130, and the gas supply unit 152 around the susceptor 121 have a predetermined temperature, for example, 10 The process can be carried out in a state of increasing to 20%.

보다 구체적으로 일반적으로 서셉터(121)의 온도가 400 내지 450℃ 수준에서 공정을 진행할 경우, 서셉터(121) 주변의 외벽부(112)의 온도는 160℃, 가스 분사부(130)의 온도는 450℃, 및 가스 공급기(152)는 140℃의 온도를 유지하였다. More specifically, in general, when the temperature of the susceptor 121 is performed at a level of 400 to 450 ° C, the temperature of the outer wall part 112 around the susceptor 121 is 160 ° C and the temperature of the gas injection part 130 Is 450 ℃, and the gas supply 152 maintained a temperature of 140 ℃.

한편, 본 실시예에서는 온도 제어부(180)를 구동시켜, 서셉터 주변의 외벽부(112)의 온도는 170 내지 200℃, 가스 분사부(130)의 온도는 500 내지 600℃, 및 가스 공급기(152)는 150 내지 200℃의 온도로 상승시킨 상태에서 공정을 진행할 수 있다. On the other hand, in this embodiment, the temperature controller 180 is driven, the temperature of the outer wall portion 112 around the susceptor is 170 to 200 ° C, the temperature of the gas injection unit 130 is 500 to 600 ° C, and the gas supplyer ( 152) may proceed to the process in a state of raising to a temperature of 150 to 200 ℃.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치에서 티타늄 질화막 증착 방법에 대해 설명한다. A method for depositing a titanium nitride film in the thin film deposition apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

도 2 및 도 3을 참조하면, 기판(w)을 공정 챔버에 해당하는 반응기(110)내의 서셉터(121) 상부에 로딩한다(S1). 반응기(110)내에는 어떠한 가스도 공급되지 않는 상태이며, 반응기(110)내의 압력은 0 Torr를 유지할 수 있다. 이때, 상기 서셉터(121)는 400 내지 450℃의 온도를 유지하는 한편, 외벽부(112)는 170 내지 200℃ 및 가스 분사부(130)는 500 내지 600℃로 일반적인 온도 범위 보다 소정 온도만큼 증가시킨다. 2 and 3, the substrate (w) is loaded onto the susceptor 121 in the reactor 110 corresponding to the process chamber (S1). No gas is supplied into the reactor 110, and the pressure in the reactor 110 can maintain 0 Torr. At this time, the susceptor 121 maintains a temperature of 400 to 450 ° C., while the outer wall part 112 is 170 to 200 ° C. and the gas injection part 130 is 500 to 600 ° C. by a predetermined temperature than the general temperature range. Increase.

다음, 제 1 공정 가스를 제공하는 원료 가스 공급기(152)를 통해 Ti 포함 원료 가스를 공급한다(S2). 상기 Ti 포함 원료 가스는 예를 들어 TiCl4 가스일 수 있고, Ti 포함 원료 가스 공급시, H2 가스 및 Ar 가스를 동시에 공급할 수 있다. 아울러, 반응이 활성화될 수 있도록 Ti 포함 원료 가스 주입 구간 동안 RF 파워를 인가하여 반응기 내부에 플라즈마 분위기를 조성할 수 있다. 또한, 반응기(110)내 압력은 4 내지 6 Torr 수준으로 증가시킨다. 이때, 상기 Ti 포함 원료 가스를 공급하기 위한 가스 공급기(152), 즉, 공급 라인은 기존보다 소정 온도만큼 상승된 약 150 내지 200℃의 온도를 유지할 수 있다. Next, the Ti-containing raw material gas is supplied through the raw material gas supplier 152 providing the first process gas (S2). The Ti-containing source gas may be, for example, TiCl4 gas, and when supplying a Ti-containing source gas, H2 gas and Ar gas may be simultaneously supplied. In addition, a plasma atmosphere can be created inside the reactor by applying RF power during a Ti-containing raw material gas injection section so that the reaction can be activated. In addition, the pressure in the reactor 110 increases to 4 to 6 Torr level. At this time, the gas feeder 152 for supplying the Ti-containing raw material gas, that is, the supply line may maintain a temperature of about 150 to 200 ° C, which is raised by a predetermined temperature than the conventional one.

Ti 포함 원료 가스 공급(S2)을 마친 후, 반응기(110) 내부를 1차 펌핑한다(S3). 상기 펌핑 공정은 Ti 포함 원료 가스, H2 가스 및 Ar 가스의 공급 없이, 10 내지 0 Torr의 압력 범위, 보다 바람직하게는 4 내지 0 Torr 범위에서 RF 파워 인가 없이 진행될 수 있다. 상기 펌핑 공정에 의해 기판(w) 상부에 잔류하는 미 반응 Ti 포함 원료 가스 성분을 제거할 수 있다. 특히, TiCl4 가스를 원료 가스로 이용하는 경우, 반응성을 저하시키는 Cl기를 펌핑 공정에 의해 대거 배출시킬 수 있다. After the supply of the raw material gas containing Ti (S2), the inside of the reactor 110 is first pumped (S3). The pumping process may be performed without supply of RF power in a pressure range of 10 to 0 Torr, more preferably 4 to 0 Torr, without supply of Ti-containing source gas, H2 gas and Ar gas. The unreacted Ti-containing raw material gas component remaining on the substrate w may be removed by the pumping process. Particularly, when TiCl4 gas is used as a raw material gas, Cl groups that decrease reactivity can be discharged by a pumping process.

1차 펌핑 공정 이후, 반응기(110) 내부를 1차 퍼지한다(S4). 상기 1차 퍼지 공정은 Ti 포함 원료 가스의 공급 없이, 제 2 공정 가스에 해당하는 H2 가스 및 Ar 가스만을 공급한 상태에서 진행될 수 있다. 상기 1차 퍼지 공정시 상기 반응기(110)내의 압력은 4 내지 10 Torr, 보다 바람직하게는 4 내지 6 Torr를 유지할 수 있다. 이와 같은 퍼지 공정에 의해 반응기(110) 내부를 안정화시킬 수 있다. After the first pumping process, the inside of the reactor 110 is first purged (S4). The primary purge process may be performed in a state in which only H2 gas and Ar gas corresponding to the second process gas are supplied without supply of a Ti-containing source gas. In the first purge process, the pressure in the reactor 110 can maintain 4 to 10 Torr, more preferably 4 to 6 Torr. The interior of the reactor 110 may be stabilized by such a purge process.

1차 퍼지 공정을 마친 후, 상기 1차 퍼지 공정과 동일한 조건 하에서 RF 파워를 인가하여, H2 플라즈마 분위기를 조성하여, 환원 처리를 수행한다(S5). H2 플라즈마는 Ti 포함 원료 가스에 포함되는 Ti 외의 성분, 즉, Cl기들과 반응되어, Cl기를 HCl상태로 휘발시킨다. 이에 따라, 기판(w) 상부에는 Ti 물질만이 남게 된다. After completing the first purge process, RF power is applied under the same conditions as the first purge process to create an H2 plasma atmosphere, and a reduction process is performed (S5). The H2 plasma reacts with components other than Ti included in the Ti-containing source gas, that is, Cl groups, to volatilize the Cl groups in the HCl state. Accordingly, only the Ti material remains on the substrate w.

그 후, 2차 펌핑 공정을 진행한다(S6). 2차 펌핑 공정은 H2 가스 및 Ar 가스의 공급을 중단하고, RF 파워 역시 오프(off)시킨 상태에서 진행될 수 있다. 상기 2차 펌핑 단계시, 반응기(110) 내부의 압력을 4 내지 0 Torr 로 낮춘다. 이와 같은 2차 펌핑 공정에 의해 환원 처리 후 잔류하는 반응 불순물들을 추가로 제거할 수 있다. Thereafter, a second pumping process is performed (S6). The secondary pumping process may be stopped while supplying H2 gas and Ar gas, and RF power may also be turned off. In the second pumping step, the pressure inside the reactor 110 is lowered to 4 to 0 Torr. Reactive impurities remaining after the reduction treatment may be additionally removed by the secondary pumping process.

2차 펌핑 공정 이후, H2 가스 및 Ar 가스를 공급하면서 반응기(110)내의 압력을 4 내지 10 Torr 수준으로 증대시켜 2차 퍼지 공정을 실시한다(S7). 상기 2차 퍼지 공정 역시 펌핑 공정 이후, 반응기(110) 내부의 안정화를 위해 진행될 수 있다. 이에 따라, Ti 박막이 완성된다. After the secondary pumping process, while supplying H2 gas and Ar gas, the pressure in the reactor 110 is increased to a level of 4 to 10 Torr to perform a secondary purge process (S7). The second purge process may also be performed for stabilization inside the reactor 110 after the pumping process. Accordingly, the Ti thin film is completed.

경우에 따라, TiN 박막을 제작할 경우, 상기 2차 퍼지 공정 이후, 질화 처리를 수행한다(S8). 상기 질화 처리는 H2 가스, Ar 가스 및 NH3 가스를 공급한 상태에서 RF 플라즈마 파워를 인가하여 진행될 수 있다. 질화 처리시 상기 반응기(110)내 압력은 4 내지 6 Torr 이하로 상승시킨다. RF 플라즈마 파워 인가에 따라, 상기 티타늄 성분은 NH3 가스의 질소 성분과 반응하게 되어, 티타늄 질화막이 형성된다. In some cases, in the case of manufacturing a TiN thin film, nitriding treatment is performed after the second purge process (S8). The nitriding treatment may be performed by applying RF plasma power while supplying H2 gas, Ar gas, and NH3 gas. During nitriding, the pressure in the reactor 110 is raised to 4 to 6 Torr or less. Upon application of RF plasma power, the titanium component reacts with the nitrogen component of the NH3 gas to form a titanium nitride film.

이와 같은 S2 내지 S7 스텝은 복수 회(n회) 반복 수행되어, 원하는 두께 Ti막 또는 TiN막을 형성할 수 있다. The steps S2 to S7 may be repeated a plurality of times (n times) to form a desired thickness Ti film or TiN film.

도 4a 및 도 4b는 다양한 방법에 따라 증착된 TiN(티타늄 질화막)의 표면 SEM 사진을 보여준다. 4A and 4B show SEM images of the surface of TiN (titanium nitride film) deposited according to various methods.

도 4a는 종래와 같이, 펌핑 공정 없이 형성된 TiN 박막의 표면 SEM 사진이고, 도 4b는 본 발명의 실시예와 같이 TiCl4 원료 가스 주입 후(티타늄 박막 증착 후), 펌핑 공정 및 퍼지 공정을 수행하고, H2 플라즈마 처리 공정 후 펌핑 공정 및 퍼지 공정을 실시하여 형성된 TiN 박막의 표면 SEM 사진이다. 4A is a surface SEM photograph of a TiN thin film formed without a pumping process as in the prior art, and FIG. 4B is a TiCl4 raw material gas injection (after titanium thin film deposition), a pumping process and a purge process, as in the embodiment of the present invention, This is a SEM image of the surface of the TiN thin film formed by performing the pumping process and purging process after the H2 plasma treatment process.

도 4a의 경우, TiN 박막 표면 및 내부의 접착력 저하로 인한 리프팅(lifting)이 다수 발생됨을 확인할 수 있다. In the case of Figure 4a, it can be seen that a number of lifting occurs due to a decrease in adhesion between the TiN thin film surface and inside.

반면, 본 실시예에 따라 형성된 TiN 박막은 도 4b에 도시된 바와 같이, 표면에 리프팅 발생 없이 매끄러운 표면을 가지고 형성됨을 확인할 수 있다. On the other hand, it can be seen that the TiN thin film formed according to this embodiment is formed with a smooth surface without lifting on the surface, as shown in FIG. 4B.

또한, 하기의 표 1은 본 발명의 실시예에 따른 접착력 개선 정도를 보여주는 테이블이다. In addition, Table 1 below is a table showing the degree of adhesion improvement according to an embodiment of the present invention.

조건Condition 서셉터 주변 Around susceptor 펌핑 공정/퍼지 공정 유무Whether there is a pumping process / purge process 증착 두께Deposition thickness 1One 일반 온도General temperature 무radish 88.8 Å88.8 Å 22 온도 상승Temperature rise 무radish 82.9 Å82.9 Å 33 일반 온도General temperature 유U 79.8 Å79.8 Å 44 온도 상승Temperature rise 유U 77.9 Å77.9 Å

상기 조건 1 내지 4는 동일한 량의 원료 가스를 공급하여 TiN막을 형성하기 기 위한 공정 사이클(Ti 포함 원료 소스 공급/H2 플라즈마 처리/질화 처리)을 10회 반복 진행하였을 때, 각 조건 별 티타늄 질화막의 증착 두께를 나타낸다. In the conditions 1 to 4, when the process cycle for supplying the same amount of raw material gas to form a TiN film (supplying a source of raw material including Ti / H2 plasma treatment / nitrification treatment) was repeatedly performed 10 times, the titanium nitride film for each condition was Deposition thickness.

조건 1에 해당하는 종래의 경우, 즉, 서셉터 주변 온도는 일반 온도를 유지한 상태에서, 펌핑 및 퍼지 공정 없이 상기 공정 사이클을 10회 반복한 결과, 88.8 Å 두께를 갖는 TiN 박막이 증착되었다. In the conventional case corresponding to condition 1, that is, while maintaining the normal temperature of the susceptor, the process cycle was repeated 10 times without a pumping and purging process, and as a result, a TiN thin film having a thickness of 88.8 kPa was deposited.

조건 2는 상기 조건 1과 같이 펌핑 및 퍼지 공정을 진행하지 않고 상기 공정 사이클을 10회 반복하되, 서셉터의 주변 온도 만을 상승시킨 경우이다. 조건 2에 따라 형성된 TiN 박막은 82.9 Å의 두께로 증착되었다. Condition 2 is a case where the process cycle is repeated 10 times without proceeding with the pumping and purging process as in Condition 1, but only the ambient temperature of the susceptor is raised. The TiN thin film formed according to condition 2 was deposited to a thickness of 82.9 mm 3.

또한, 서셉터의 주변 온도는 일반 온도를 유지하며, Ti 포함 원료 가스 공급 및 환원 처리 공정 후, 펌핑 및 퍼지 공정을 10회 반복 수행하는 경우(조건 3), TiN 박막은 79.8 Å 두께로 증착되었다. In addition, the ambient temperature of the susceptor is maintained at a general temperature, and when the pumping and purging process is repeatedly performed 10 times after the process of supplying and reducing the raw material gas containing Ti (condition 3), the TiN thin film is deposited to a thickness of 79.8 Å. .

한편, 서셉터의 주변 온도를 상술한 바와 같이 상승시킨 상태에서, Ti 포함 원료 가스 공급 및 환원 처리 공정 후, 펌핑 및 퍼지 공정을 10회 반복 수행하는 경우(조건 4), TiN 박막은 77.9 Å으로 가장 컴팩트한 두께로 형성되었다. On the other hand, when the ambient temperature of the susceptor is raised as described above, after the raw material gas supply and reduction process including Ti, the pumping and purging process are repeatedly performed 10 times (Condition 4), the TiN thin film is 77.9 MPa. It was formed with the most compact thickness.

여기서, 상대적으로 얇은 두께로 증착되었다는 것은, 각 레이어별로 불순물에 의한 리프트 없이 원자들간이 단단히 결합되었다는 것을 의미하며, 이전의 막과 티타늄 질화막, 또는 적층되는 티타늄 질화막 사이의 접착력이 우수함을 시사한다. Here, the deposition with a relatively thin thickness means that the atoms are firmly bonded without lift by impurities for each layer, and suggests excellent adhesion between the previous film and the titanium nitride film or the titanium nitride film to be laminated.

즉, 상기의 실험을 통해, Ti 포함 원료 가스 공급 공정 및 환원을 위한 플라즈마 처리 공정 이후, 본 실시예와 같이 펌핑 및 퍼지 공정을 각각 수행하는 경우, 공정중 발생하는 반응 불순물들이 완벽히 제거되어 막질의 접착력이 크게 개선된다. 부가적으로, 서셉터 주변의 온도를 증대시켰을 때, 증착 효율을 더욱 개선할 수 있어, 티타늄 질화막을 컴팩트하게 증착할 수 있다. That is, through the above experiment, after performing the pumping and purging processes, respectively, as in this embodiment, after the Ti-containing raw material gas supply process and the plasma treatment process for reduction, the reaction impurities generated during the process are completely removed and the film quality The adhesion is greatly improved. Additionally, when the temperature around the susceptor is increased, the deposition efficiency can be further improved, so that the titanium nitride film can be deposited compactly.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 원료 가스의 공급 후, 및/또는 환원 플라즈마 처리 공정 후에 펌핑 공정 및 퍼지 공정을 각각 수행함에 따라, 막 표면내에 잔류하는 불순물 및 미반응기를 완벽하게 제거하여 증착되는 막의 접착력을 개선할 수 있다. As described in detail above, according to the present invention, after performing the pumping process and the purging process after the supply of raw material gas and / or after the reduction plasma treatment process, impurities and unreacted groups remaining in the film surface are completely removed. The adhesion of the deposited film can be improved.

본 실시예는 티타늄 질화막을 예를 들어 설명하였지만, 여기에 한정되지 않고, 저온 플라즈마 방식에 의해 형성되는 박막 형성시 모두 적용될 수 있음은 물론이다. Although this embodiment has been described with an example of a titanium nitride film, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that it can be applied to all of thin films formed by a low temperature plasma method.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.The present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention. Do.

100: 박막 증착 장치 110 : 반응기
120 : 기판 지지부 121 : 서셉터
130 : 가스 분사부 180 : 온도 제어부100: thin film deposition apparatus 110: reactor
120: substrate support 121: susceptor
130: gas injection unit 180: temperature control unit

Claims (12)

제 1 압력을 유지하는 공정 챔버 내부의 서셉터 상부에 기판을 로딩하는 단계;
상기 공정 챔버의 압력을 상기 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 조절하고, 상기 공정 챔버 상부에 구비된 가스 분사부를 통해, 제 1 공정 가스 및 제 2 공정 가스를 공급하면서, 상기 공정 챔버내에 플라즈마를 발생시켜, 상기 기판 상부에 박막을 증착하는 단계;
상기 박막을 증착한 후에, 상기 제 1 및 제 2 공정 가스의 공급 및 상기 플라즈마 발생을 중단시킨 상태에서, 상기 공정 챔버 내부의 압력을 상기 제 2 압력보다 낮은 제 3 압력으로 낮추어, 잔류하는 상기 제 1 공정 가스를 배출하기 위하여 상기 공정 챔버 내부를 펌핑하는 단계;
상기 펌핑 단계를 마친 다음, 상기 공정 챔버를 상기 제 3 압력보다 큰 상기 제 2 압력으로 조절한 상태에서, 상기 공정 챔버 내부로 상기 제 2 공정 가스를 공급하여 상기 공정 챔버 내부를 퍼지하는 단계; 및
상기 퍼지 단계와 동일한 압력 및 공정 분위기 하에서, 상기 공정 챔버내에 플라즈마를 발생시켜, 상기 펌핑 단계에서 제거되지 않고 잔류하는 상기 제 1 공정 가스를 제거하기 위한 플라즈마 처리 단계를 포함하는 박막 증착 방법. Loading the substrate over the susceptor inside the process chamber maintaining the first pressure;
Adjusting the pressure of the process chamber to a second pressure higher than the first pressure, and supplying a first process gas and a second process gas through a gas injection portion provided on the process chamber, while plasma is provided in the process chamber. Generating, depositing a thin film on the substrate;
After depositing the thin film, in a state in which supply of the first and second process gases and plasma generation are stopped, the pressure inside the process chamber is lowered to a third pressure lower than the second pressure, and the remaining agent 1 pumping the inside of the process chamber to discharge process gas;
After completing the pumping step, purging the inside of the process chamber by supplying the second process gas into the process chamber while adjusting the process chamber to the second pressure greater than the third pressure; And
And a plasma treatment step of generating plasma in the process chamber under the same pressure and process atmosphere as the purge step to remove the first process gas remaining without being removed in the pumping step. 제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마 처리 단계 이후에,
상기 제 2 공정 가스의 공급 및 상기 플라즈마 발생을 중단하고, 상기 공정 챔버 내부의 압력을 상기 제 3 압력으로 하강시킨 상태로 상기 공정 챔버 내부를 추가 펌핑하는 단계; 및
상기 공정 챔버 내부의 압력을 상기 제 2 압력으로 상승시키고, 상기 공정 챔버 내부에 상기 제 2 공정 가스를 공급하여, 상기 공정 챔버 내부를 추가 퍼지하는 단계를 더 포함하는 박막 증착 방법. According to claim 1,
After the plasma treatment step,
Stopping the supply of the second process gas and generating the plasma, and further pumping the inside of the process chamber with the pressure inside the process chamber being lowered to the third pressure; And
And increasing the pressure inside the process chamber to the second pressure, and further purging the inside of the process chamber by supplying the second process gas into the process chamber. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 압력은 4 내지 10 Torr 범위인 박막 증착 방법. According to claim 1,
The second pressure is a thin film deposition method in the range of 4 to 10 Torr. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 공정 가스는 TiCl4를 포함하는 박막 증착 방법. According to claim 1,
The first process gas is a thin film deposition method comprising TiCl4. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 공정 가스는 H2 가스를 더 포함하는 박막 증착 방법. According to claim 1,
The second process gas further comprises a H2 gas thin film deposition method. 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 공정 가스는 Ar 가스를 더 포함하는 박막 증착 방법. The method of claim 5,
The second process gas thin film deposition method further comprising an Ar gas. 제 2 항에 있어서,
상기 제 3 압력은 4 내지 0 Torr인 박막 증착 방법. According to claim 2,
The third pressure is 4 to 0 Torr thin film deposition method. 제 2 항에 있어서,
상기 퍼지 단계 및 상기 추가 퍼지 단계는,
상기 공정 챔버내의 압력을 4 내지 10 Torr 범위에서 일정 시간 진행하는 박막 증착 방법. According to claim 2,
The purge step and the additional purge step,
A thin film deposition method in which the pressure in the process chamber proceeds for a predetermined time in a range of 4 to 10 Torr. 제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마 처리 단계에서,
상기 공정 챔버 내의 압력은 4 내지 10 Torr 범위인 박막 증착 방법.According to claim 1,
In the plasma treatment step,
The pressure in the process chamber is a thin film deposition method ranging from 4 to 10 Torr. 제 2 항에 있어서,
상기 박막 증착 단계 내지 상기 추가 퍼지 단계를 1개의 사이클로 한정하여, 상기 사이클을 복수 회 수행하는 단계를 더 포함하고,
상기 사이클을 복수 회 수행한 후, 상기 공정 챔버 내부에 질화 처리 가스를 공급하고 상기 플라즈마를 발생시켜, 상기 기판을 질화 처리하는 단계를 더 포함하는 박막 증착 방법. According to claim 2,
Further comprising the step of performing the plurality of times by limiting the thin film deposition step to the additional purge step to one cycle,
After performing the cycle a plurality of times, further comprising the step of supplying a nitriding gas into the process chamber and generating the plasma, nitriding the substrate. 제 10 항에 있어서,
상기 질화 처리 가스는 NH3 가스를 포함하는 박막 증착 방법. The method of claim 10,
The nitride treatment gas is NH3 gas thin film deposition method. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 서셉터는 400 내지 450℃의 온도를 유지하고,
상기 공정 챔버는 170 내지 200℃ 온도를 유지하고,
상기 가스 분사부는 500 내지 600℃를 유지하는 박막 증착 방법. The method of claim 1 or 2,
The susceptor maintains a temperature of 400 to 450 ℃,
The process chamber maintains a temperature of 170 to 200 ℃,
The gas injection unit is a thin film deposition method to maintain 500 to 600 ℃.
KR1020160160039A 2016-11-29 2016-11-29 Method of forming Thin film using Low Temperature Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition KR102112703B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160160039A KR102112703B1 (en) 2016-11-29 2016-11-29 Method of forming Thin film using Low Temperature Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160160039A KR102112703B1 (en) 2016-11-29 2016-11-29 Method of forming Thin film using Low Temperature Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180061499A KR20180061499A (en) 2018-06-08
KR102112703B1 true KR102112703B1 (en) 2020-05-21

Family

ID=62599911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160160039A KR102112703B1 (en) 2016-11-29 2016-11-29 Method of forming Thin film using Low Temperature Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102112703B1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102540252B1 (en) * 2018-07-10 2023-06-07 주식회사 원익아이피에스 Method for manufacturing a semiconductor device
JP7209515B2 (en) * 2018-11-27 2023-01-20 東京エレクトロン株式会社 Substrate holding mechanism and deposition equipment
KR102489561B1 (en) * 2018-12-06 2023-01-18 주식회사 원익아이피에스 Method for depositing thin film
CN114807893A (en) * 2021-01-19 2022-07-29 圆益Ips股份有限公司 Thin film forming method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120064318A (en) * 2010-12-09 2012-06-19 주성엔지니어링(주) Thin film, apparatus and method for fabricating the same
JP6024484B2 (en) * 2013-01-29 2016-11-16 東京エレクトロン株式会社 Film forming method and film forming apparatus
JP6389608B2 (en) * 2013-12-25 2018-09-12 東京エレクトロン株式会社 Method for forming Ti film

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180061499A (en) 2018-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10699903B2 (en) Two-step process for gapfilling high aspect ratio trenches with amorphous silicon film
KR100520902B1 (en) Method for depositing thin film on wafer using Aluminum compound
JP2021511672A (en) Treatment method for thin films of silicon nitride
KR102112703B1 (en) Method of forming Thin film using Low Temperature Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
US9748093B2 (en) Pulsed nitride encapsulation
JP4245012B2 (en) Processing apparatus and cleaning method thereof
US9005459B2 (en) Film deposition method and film deposition apparatus
US10378106B2 (en) Method of forming insulation film by modified PEALD
US7344755B2 (en) Methods and apparatus for processing microfeature workpieces; methods for conditioning ALD reaction chambers
US7771535B2 (en) Semiconductor manufacturing apparatus
US7166541B2 (en) Method of forming dielectric layer using plasma enhanced atomic layer deposition technique
US20140272184A1 (en) Methods for maintaining clean etch rate and reducing particulate contamination with pecvd of amorphous silicon filims
US20120258602A1 (en) Method for Metal Deposition Using Hydrogen Plasma
US6521302B1 (en) Method of reducing plasma-induced damage
CN1547624A (en) Film formation method for semiconductor processing
CN108220920B (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
US10483102B2 (en) Surface modification to improve amorphous silicon gapfill
US10781515B2 (en) Film-forming method and film-forming apparatus
KR20120062293A (en) Method of depositing metal nitride film
CN116334594A (en) Substrate processing method and silicon nitride film deposition method using PECVD
KR20230096373A (en) Methods of treating substrate and apparatus for treating substrate
KR20220080635A (en) Apparatus for processing substrate
KR20060118679A (en) Method for treating a surface of chamber

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant