KR20060089212A - 순차 흐름 성막법을 이용한 금속층 성막 방법 - Google Patents

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Abstract

처리 챔버 내의 기판을 금속 카르보닐 전구체 가스와 환원 가스에 번갈아 노출시키는 것을 포함하는 SFD(sequential flow deposition)를 사용하여 양호한 표면 형태를 가지는 금속층을 성막하는 방법. 금속 카르보닐 전구체 가스에 노출되는 동안, 열 분해에 의해 상기 기판에 금속 박막이 성막되고, 후속해서 상기 금속층을 상기 환원 가스에 노출시켜 상기 금속층으로부터 반응 부산물이 제거되는 것을 돕는다. 원하는 두께의 금속층이 얻어질 때까지 상기 금속 카르보닐 전구체 및 환원 가스에 노출시키는 단계는 반복될 수 있다. 예컨대, 상기 금속 카르보닐 전구체는 W(CO)6, Ni(CO)4, Mo(CO)6, Co2(CO)8, Rh4(CO)12, Re2(CO)10, Cr(Co)6, Ru3(CO)12로부터 선택될 수 있다.
SFD, 성막, 금속 카르보닐 전구체

Description

순차 흐름 성막법을 이용한 금속층 성막 방법{METHOD FOR DEPOSITING METAL LAYERS USING SEQUENTIAL FLOW DEPOSITION}
본 발명은 반도체 처리에 관한 것이며, 보다 구체적으로 말하자면 금속 카르보닐 전구체로부터 금속층을 성막하는 방법에 관한 것이다.
집적회로 제조하기 위해서 구리(Cu) 금속을 다층 금속 피복 스킴(multilayer metallization scheme)에 도입하는 데에는 Cu 층의 부착과 성장을 촉진하고, Cu가 유전체 재료로 확산되는 것을 방지하기 위한 확산 장벽/라이너의 사용을 필요로 할 수 있다. 유전체 재료 위에 성막되는 장벽/라이너는 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta)과 같은 Cu와 비반응성 또는 비상용성으로 낮은 전기 저항을 제공할 수 있는 내화 물질을 포함할 수 있다. Cu 금속 피복과 유전체 재료를 집적시키는 기존의 집적화 스킴은 약 400 ℃ 내지 약 500 ℃, 또는 이보다 낮은 기판 온도에서의 장벽/라이너의 성막 공정을 필요로 할 수 있다.
수소, 실란, 디클로로실란(dechlorosilane) 등과 같은 환원 가스의 존재 하에 6플르오르화 텅스텐(WF6)과 같은 할로겐화 텅스텐(tungsten-halide) 전구체를 열 분해함으로써, TCVD(열 화학 기상 증착, Thermal Chemical Vapor Deposition) 공정 으로 W 층을 형성할 수 있다. 할로겐화 텅스텐 전구체의 이용의 단점은 상기 W 층의 재료 성질을 열화시킬 수 있는 할로겐화 부산물이 W 층에 혼입될 수 있다는 것이다.
할로겐화 텅스텐 전구체와 관련된 전술한 결점을 완화시키기 위해서 텅스텐 카르보닐 전구체와 같은 할로겐 비함유 텅스텐 전구체가 사용될 수 있다. 그러나, CO 반응 부산물이 열 성막(thermal deposition)된 W 층에 혼입되기 때문에 , 금속 카르보닐 전구체(예컨대, W(CO)6)의 열 성막에 의해서 성막된 W 층의 재료 성질이 저하될 수 있다. 혼입된 CO 반응 부산물은 상기 W 층의 (전기) 저항을 상승시킬 수 있고, 상기 W 층의 표면 및/또는 W 층에 W 노듈(nodules)(입자)의 비정상적인 성장에 의한 불량한 표면 형태(morphology)를 야기할 수 있다. 노듈을 형성하는 경우, 예컨대, 집적 회로 제조시, 상기 W 층에 금속층(예컨대, 구리)을 스퍼터링 성막할 때 음영 효과(shadow effect)를 발생시킴으로써, 상기 W 층의 에칭 거동 및 W 층의 집적에 영향을 줄 수 있다.
본 발명은 SFD(순차 흐름 성막, Sequential Flow Deposition)을 이용하여 기판에 금속층을 성막하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 기판을 금속 카르보닐 전구체 가스에 노출시킴으로써, 상기 금속 카르보닐 전구체 가스의 열 분해에 의해 상기 기판에 금속층을 형성하는 단계, 그 후 상기 금속층을 환원 가스에 노출시키는 단계, 원하는 두께의 금속층이 형성될 때까지 상기 노출 단계들을 반복하는 단계를 포함한다. 본 발명의 한 가지 실시예에 있어서는, 상기 금속 카르보닐 전구체는 W(CO)6, Ni(CO)4, Mo(CO)6, Co2(CO)8, Rh4(CO)12, Re2(CO)10, Cr(Co)6, Ru3(CO)12 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있고, 성막 금속층은 W, Ni, Mo, Co, Rh, Cr, Ru 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 한 가지 실시예에서는, W(CO)6 전구체 가스에 상기 기판을 노출시키는 단계와, 상기 W(CO)6 전구체 가스의 열 분해로부터 상기 기판에 W 층을 형성하는 단계와, 그 후에 환원 가스에 상기 W 층을 노출시키는 단계, 그리고 원하는 두께의 W 층이 형성될 때까지 상기 노출 단계들을 반복하는 단계에 의해서 기판에 W 층을 성막하는 방법이 제공된다.
도 1은 금속층을 성막하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 처리 장치의 단순화된 블록 선도를 도시한다.
도 2는 금속층을 성막하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 흐름도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 금속층의 순차 흐름 성막 중의 가스 흐름(gas flows)을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명 실시예에 따른 W 층의 두께의 함수로서의 W 층의 노듈의 갯수를 도시한다.
도 5는 본 발명 실시예에 따른 W 층의 두께의 함수로서의 W 층의 노듈의 개 수를 도시한다.
도 6a는 CVD에 의해 성막된 W 층의 단면의 주사전자현미경 사진(SEM micrograph) 및 그 주사전자현미경 사진으로부터 작도된 개략도를 도시한다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 성막된 W 층의 단면의 주사전자현미경 사진 및 주사전자현미경 사진으로부터 작도된 개략도를 도시한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속층 성막용 처리 장치의 단순화된 블록 선도를 도시한다. 상기 처리 장치(100)는 처리 챔버(process chamber)(1)를 포함하며, 이 처리 챔버(1)는 상부 챔버 구역(upper chamber section)(1a)과, 하부 챔버 구역(lower chamber section)(1b)과, 배기 챔버(exhaust chamber)(23)를 포함한다. 하부 챔버 구역(1b)이 배기 챔버(23)와 연결되는 하부 챔버 구역(1b)의 중간에 원형 개구부(22)가 형성된다.
처리 챔버(1)의 내부에는 처리될 기판(워이퍼)(50)을 수평으로 고정시키기 위한 기판 홀더(2)가 마련된다. 상기 기판 홀더(2)는 배기 챔버(23)의 하부의 중심에서부터 위로 연장된 원통형 지지 부재(3)에 의해 지지된다. 상기 기판 홀더(2)의 가장자리에는 그 기판 홀더(2)에 기판(50)을 배치하기 위한 안내 링(guide ring)(4)이 마련된다. 또한, 상기 기판 홀더(2)는 전원(6)에 의해 제어되며, 기판(50)을 가열하는 데 이용되는 가열기(5)를 포함한다. 이 가열기(5)는 저항 가열기일 수 있다. 대안적으로, 가열기(5)는 램프 가열기(lamp heater)일 수 있다.
처리 중에, 상기 가열된 기판(50)은 W(CO)6 전구체를 열 분해하여 기판(50)에 W 층을 성막하는 것을 가능하게 한다. 상기 기판 홀더(2)는 기판(50)에 원하는 W 층을 성막하기에 적절한 예정된 온도로 가열된다. 상기 처리 챔버(1)의 벽에는 그 챔버 벽을 예정된 온도로 가열하기 위한 가열기(도시되지 않음)가 매설되어 있다. 상기 가열기는 처리 챔버(1)의 벽의 온도가 약 40 ℃ 내지 약 80 ℃를 유지하게 할 수 있다.
처리 챔버(1)의 상부 챔버 영역(1a)에 사워헤드(showehead)(10)가 위치한다. 샤워헤드(10)의 바닥에 위치한 샤워헤드 플레이트(10a)는 상기 W(CO)6 전구체 가스를 포함하는 공정 가스를 상기 기판(50) 위에 배치된 처리 구역(60)에 공급하기 위한 다수의 가스 공급 구멍을 포함한다. 처리 구역(60)은 상기 기판의 직경 및 상기 기판(50)과 상기 샤워헤드(10) 사이의 간극에 의해 정해진 공간이다.
상부 챔버 구역(1b)에는, 가스 라인(12)에서 가스 분배 구획(gas distributuion compartment)(10d)으로 공정 가스를 주입하기 위해서 개구부(10c)가 마련된다. 상기 샤워헤드(10) 내부에는 상기 샤워헤드(10)의 온도를 제어하여 W(CO)6 전구체 가스가 분해를 방지하기 위한 동심의 냉각제 유로(10e)가 마련되어 있다. 샤워헤드(10)의 온도를 약 20 ℃ 내지 약 100 ℃ 범위로 제어하기 위해서, 상기 냉각제 유로(10e)에는 냉각 유체 공급원(10f)으로부터 물과 같은 냉각 유체가 공급될 수 있다.
상기 가스 라인(12)은 상기 전구체 공급 장치(300)를 처리 챔버(1)에 연결한 다. 전구체 컨테이너(13)가 고체 상태의 W(CO)6 전구체(55)를 수용하고, 상기 W(CO)6 전구체(55)를 필요한 W(CO)6 전구체 증기압을 생성하는 온도에 유지하기 위해서 상기 전구체 컨테이너(13)를 가열하는 전구체 가열기(13a)가 제공된다. 상기 W(CO)6 전구체(55)는 유리하게는 비교적 높은 증기압, 65 ℃에서 Pvap~1 Torr을 가질 수 있다. 따라서, 상기 처리 챔버(1)로 상기 W(CO)6 전구체 가스를 공급하기 위해서는 단지 상기 전구체 소스(13) 및 상기 전구체 가스 공급 라인(예컨대, 가스 라인(12))의 적당한 가열만이 필요할 뿐이다. 또한, 상기 W(CO)6 전구체는 약 200 ℃ 미만의 온도에서는 열분해 되지 않는다. 이것은 가열된 챔버 벽과 가스 상태 반응물(reactions)의 상호작용에 의한 상기 W(CO)6 전구체의 분해를 상당히 저감시킬 수 있다.
한가지 실시예에서는, 캐리어 가스(carrier gas)를 사용하지 않고서 W(CO)6 전구체 증기가 상기 처리 챔버(1)로 공급되거나, 또는 대안적으로 처리 챔버(1)의 상기 전구체 증기의 공급을 증가시키기 위해서 캐리어 가스가 사용될 수도 있다. 가스 라인(14)은 가스 공급원(15)에서 상기 전구체 컨테이너(13)로 캐리어 가스를 공급할 수 있고, 상기 캐리어 가스 흐름을 제어하는 데 MFC(질량 유량 제어기, Mass Flow Controller)(16)가 사용될 수 있다. 캐리어 가스가 사용되는 경우에는, 캐리어 가스는 전구체 컨테이너(13)의 하부로 주입하여 상기 고체 W(CO)6 전구체(55)에 스며들게 할 수 있다. 대안적으로는, 상기 캐리어 가스는 전구체 공급원 (13)에 주입되어 고체 W(CO)6 전구체(55)의 상부를 가로질러 살포될 수 있다. 상기 전구체 컨테이너(13)로부터의 전체 가스 유량을 측정하기 위해 센서(45)가 마련될 수 있다. 예컨대, 이 센서(45)는 MFC를 포함할 수 있고, 센서(45) 및MFC(17)를 이용해서 처리 챔버(1)로 공급되는 상기 W(CO)6 전구체의 양을 결정할 수 있다. 대안적으로, 상기 센서(45)는 처리 챔버(1)로의 상기 가스 흐름 중의 상기 W(CO)6 전구체의 밀집도를 측정하기 위하여 흡광 센서를 포함할 수 있다.
센서(45)의 하류에 위치한 바이패스 라인(41)이 가스 라인(12)을 배기 라인(24)에 연결한다. 상기 바이패스 라인(41)은 가스 라인(12)을 비우고 상기 처리 챔버(1)로의 상기 W(CO)6 전구체의 공급을 안정화하기 위해 마련된다. 또한, 가스 라인(12)의 분지부 하류에 위치하는 밸브(42)가 바이패스 라인(41)에 마련된다.
가스 라인들(12, 14 및 41)을 개별적으로 가열하기 위한 가열기(도시되지 않음)가 마련되는데, 가스 라인에서의 상기 W(CO)6 전구체의 응축을 피하기 위해서 상기 라인들의 온도가 제어될 수 있다. 가스 라인의 온도는 약 20 ℃ 내지 약 100 ℃ 또는 약 25 ℃ 내지 약 60 ℃로 제어될 수 있다.
가스 라인(18)을 이용해서 가스 공급원(19)에서 가스 라인(12)으로 희석 가스를 공급할 수 있다. 이 희석 가스는 상기 공정 가스를 희석시키거나, 상기 공정 가스의 분압(들)을 조정하기 위해서 사용될 수 있다. 가스 라인(18)은 MFC(20)와 밸브(21)를 포함한다. MFC(16, 20)와 밸브(17, 21, 42)는 제어기(40)에 의해 제어 되며, 이 제어기는 캐리어 가스, 상기 W(CO)6 전구체 가스 및 희석 가스의 공급, 차단 및 흐름을 제어한다. 또한 센서(45)는 상기 제어기(40)에 연결되며, 제어기(40)는 상기 센서의 출력에 기초하여 MFC(16)를 통한 상기 캐리어 가스의 유량을 제어하여 상기 처리 챔버(1)로의 원하는 W(CO)6 전구체 유량을 확보한다. 가스 라인(64), MFC(63) 및 밸브(62)를 이용해서 가스 소스(61)에서 상기 처리 챔버(1)로 환원 가스(reducing gas)를 공급할 수 있다. 가스 라인(68), MFC(67) 및 밸브(66)를 이용해서 가스 소스(65)에서 상기 처리 챔버(1)로 정화 가스(purge gas)를 공급할 수 있다. 제어기(40)는 상기 희석 가스 및 상기 정화 가스의 공급, 차단 및 흐름을 제어한다.
배기 라인(exhaust line)(24)은 배기 챔버(23)를 진공 펌핑 장치(vacuum pumping system)(400)로 연결한다. 처리 공정 중에 처리 챔버(1)를 원하는 진공도로 비우거나 상기 처리 챔버(1)에서 기체 상태의 종(種)을 제거하기 위하여 진공 펌프(25)를 사용할 수 있다. 상기 진공 펌프와 직렬로 APC(자동 압력 제어기, automatic pressure controller)(59) 및 트랩(trap)(57)을 사용할 수 있다. 상기 진공 펌프(25)는 시드(seed)를 약 초당 5000 리터(또는 그 이상)까지 펌핑할 수 있는 TMP(터보 분자 펌프, turbo-molecular pump)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 진공 펌프(25)는 드라이 펌프(dry pump)를 포함할 수 있다. 처리 공정 동안, 상기 처리 챔버(1)로 상기 공정 가스가 주입될 수 있고, 상기 APC(59)로 상기 챔버 압력을 조정할 수 있다. 상기 APC는 나비형 밸브(butterfly-type valve) 또는 게 이트 밸브(gate valve)를 포함할 수 있다. 상기 트랩(57)은 반응하지 않은 전구체 재료 및 처리 챔버의 부산물을 수거할 수 있다.
상기 처리 챔버(1)에는, 상기 기판(50)을 고정, 상승, 하강시키기 위한 세 개(단 두 개만 도시됨)의 기판 리프트 핀(26)이 마련된다. 상기 기판 리프트 핀(26)은 플레이트(27)에 고정되어, 기판 홀더(2)의 상면 아래로 하강될 수 있다. 상기 플레이트(27)를 승·하강시키기 위한 수단으로서 예컨대, 공압 실린더(air cylinder)를 이용하는 구동 메카니즘(28)이 마련될 수 있다. 기판(50)은 로봇 이송 장치(robotic transfer system)(도시되지 않음)에 의해서 게이트 밸브(30) 및 챔버 피드-스루(feed through) 통로(29)를 통해 처리 챔버(1) 내외로 이송될 수 있고, 상기 기판 리프트 핀(26)에 의해 수납될 수 있다. 상기 기판(50)이 일단 상기 로봇 이송 장치에 수납되면, 상기 기판 리프트 핀(26)을 하강시킴으로써 기판을 상기 기판 홀더(2)의 상면으로 하강시킨다.
처리 장치 제어기(500)는 상기 처리 장치(100)의 출력을 모니터링할 뿐 아니라 상기 처리 장치(100)의 입력을 활성화시키고 전달하기에 충분한 제어 전압을 발생시킬 수 있는 디지털 입출력 포트와, 마이크로프로세서와, 메모리를 포함한다. 또한, 상기 처리 장치 제어기(500)는 제어기(40)와 전구체 가열기(13a)를 포함하는 전구체 공급 장치(300), 처리 챔버(1), 진공 펌핑 장치(400), 전원(6), 냉각액 공급원(10f)와 연결되어 정보를 교환한다. 상기 진공 펌핑 장치(400)에서 상기 처리 장치 제어기(500)는 처리 챔버(1) 내의 압력을 제어하는 APC(500)와 연결되어 정보를 교환한다. 상기 메모리에 저장된 프로그램이 전술한 처리 장치(100)의 구성 요 소들을 저장된 공정 지침(process recipe)에 따라서 제어하는 데 이용된다. 처리 장치 제어기(500)의 한 가지 예는 텍사스주 달라스의 Dell사(Dell Corporation)로부터 구입할 수 있는 DELL PRECISION WORKSTATION 610TM이다.
도 1에 도시되고 설명되는 바와 같이, W 층을 형성하기 위한 처리 장치는 단일의 웨이퍼 처리 챔버를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 처리 장치는 동시에 다수의 기판(웨이퍼)을 처리할 수 있는 배치 타입(batch type)의 처리 챔버를 포함할 수 있다. 상기 기판은, 예컨대, 반도체 웨이퍼(예컨대, Si 웨이퍼)에 추가해서, 상기 기판은 LCD 웨이퍼, 유리 웨이퍼, 또는 복합 반도체 기판 등을 포함할 수 있다. 상기 처리 챔버는 200 mm 기판, 300 mm 기판, 또는 더 큰 기판과 같은 어떤 크기의 기판도 처리할 수 있다. 상기 금속층은 예컨대 기판을 덮은 Si, SiO2, Ta, TaN, Ti, TiN, 또는 높은 유전율(high-k) 층에 성막될 수 있다.
일반적으로, 대응하는 금속 카르보닐 전구체로부터 다양한 금속층이 성막될 수 있다. 이것은 W(CO)6, Ni(CO)4, Mo(CO)6, Co2(CO)8, Rh4(CO)12, Re2(CO)10, Cr(Co)6, Ru3(CO)12 전구체로부터 W, Ni, Mo, Co, Rh, Cr, Ru 금속층이 각각 성막되는 것을 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라서 금속층을 성막하기 위한 흐름도이다. 단계(200)에서, 공정이 시작된다. 단계(202)에서 처리 챔버에 기판을 장입하고, 이 기판을 상기 기판 홀더로 예정 온도가지 가열한다. 단계(204)에서, 상기 기판을 금속 카르보닐 전구체 가스에 노출시켜서, 상기 금속 카르보닐 전구체의 열 분 해에 의해 기판에 금속층을 형성한다. 단계(206)에서, 상기 금속층을 환원 가스에 노출시킨다. 단계(208)에서, 상기 처리를 반복하여 더 두꺼운 금속층을 성막할 것인지, 또는 원하는 금속층의 두께가 형성되었다면 단계(210)에서 처리를 끝낼 것인지를 결정한다.
원칙적으로는, 금속 카르보닐 전구체의 금속 원자가 이미 0가(zero-valent)이기 때문에, 금속 카르보닐 전구체로부터 금속층을 열 분해시키는 데에는 환원 가스가 필요하지 않다. 금속 카르보닐 전구체의 열 분해 및 후속되는 기판의 금속 성막은 주로 CO 제거 및 기판의 CO 부산물의 탈착(desorption)에 의해 진행된다. 상기 금속층에 CO 부산물이 혼입되는 것은 상기 금속 카르보닐 전구체의 불완전한 분해와, 금속층으로부터 흡착된 CO 부산물의 불완전한 제거, 그리고 상기 처리 챔버에서 상기 금속층으로의 CO 부산물의 재흡착에 의해 발생할 수 있다. 금속층으로의 CO 반응 부산물의 혼입으로 상기 금속층의 전기 저항을 증가시킬 수 있고, 금속층의 표면 및/또는 금속층에 비정상적인 노듈(금속 입자들)의 성장으로 인한 불량한 표면 구조를 야기할 수 있다.
금속 카르보닐 전구체 및 선택적으로는 캐리어 가스와 희석 가스를 포함하는 금속 카르보닐 전구체 가스에 기판을 노출시킴으로써 상기 기판에 약 5 Å 내지 약 60 Å 두께의 금속 박막이 성막된다. 그 후, 상기 성막된 금속층을 환원 가스 및 선택적으로는, 희석 가스에 노출시켜서, 성막된 금속층으로부터 CO 부산물과 불순물을 제거하는 데 도움을 준다. 환원 가스에 상기 금속층을 노출시킨 다음에, 만약 더 두꺼운 금속층을 원하면 상기 금속층의 성막 공정을 반복할 수 있고, 또한 원하는 두께의 금속층이 형성되었다면, 상기 성막 공정을 끝낼 수 있다. CVD(화학 기상 증착이라는 용어는 비반복적인(non-cyclical) 성막 공정, 즉 금속 성막 공정 동안 기판이 금속 카르보닐 전구체 가스에 단지 한 번만 노출되는 경우에 사용되는 용어라고 하는 점을 주의해야 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 금속층의 순차 흐름 성막(SFD) 동안의 가스 흐름을 개략적으로 도시한다. 도 3에 도시된 실시예에서는, 정화 가스(예컨대, Ar)가 상기 처리 챔버로 유입되어, 성막 공정 동안 계속하여 흐른다. 상기 성막을 하는 동안에는 상기 정화 가스의 유량은 일하거나, 또는 순차 흐름 성막 중에 변할 수 있다. 상기 정화 가스는 반응물(예컨대, 금속 카르보닐 전구체와 환원 가스)과 반응 부산물을 기판에서 효율적으로 제거할 수 있도록 선택된다. 예컨대, 상기 정화 가스는 Ar, He, Kr, Xe, N2와 같은 불활성 가스를 포함할 수 있다. 금속 카르보닐 전구체 가스와 환원 가스는 성막 공정 동안, 상기 기판에 노출되도록 상기 처리 챔버로 번갈아 유입된다. 상기 금속 카르보닐 전구체 가스는 캐리어 가스와 희석 가스를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 환원 가스는 희석 가스를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 캐리어 가스 및 희석 가스는 Ar, He, Kr, Xe, N2와 같은 불활성 가스를 포함할 수 있다. 상기 성막 공정 동안, 진공 펌핑 장치를 이용하여 가스들을 상기 처리 챔버에서 연속적으로 배출시킨다.
도 3을 참고로 계속해서, 상기 처리 챔버에 상기 정화 가스가 만들어진 후에, 예정된 시간인 TW 동안 금속 카르보닐 전구체 가스가 상기 챔버로 유입된다. 상기 시간 TW은 층 두께의 금속층을 성막하도록 선택된다. 예컨대, 상기 시간 TW 은 상기 금속 카르보닐 전구체의 반응성과, 불활성 가스와 상기 금속 카르보닐 전구체의 희석도, 그리고 상기 처리 장치의 흐름 특성에 종속된다. 상기 시간 TW의 종료시, 상기 금속 카르보닐 전구체 가스의 흐름은 중단되며, 정화 가스 및 선택적으로 희석 가스에 의해 상기 처리 장치는 시간 Ti 동안 정화된다.
상기 시간 Ti의 끝에서, 환원 가스가 예정된 시간인 Ts 동안 상기 챔버로 유입된다. 상기 시간 Ts는 상호 작용할 환원 가스의 충분한 양에 노출되기에, 그리고 상기 금속층에서 부산물을 제거하는 데 도움이 될 만큼 충분히 길게 선택된다. 일반적으로, 상기 환원 가스는 상기 금속층으로부터의 부산물의 제거에 도움이 될 수 있는 가스를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 환원 가스는 실란(SiH4), silane), 디실란(Si2H6), 디클로로실란(SiCl2H2)과 같은 실리콘 함유 가스를 포함할 수 있다. 대안적으로는, 상기 환원 가스는, 예컨대 일반식이 BxH3x와 같은 브롬 함유 가스를 포함할 수 있다. 예컨대, 이것은 보란(BH3), 디보란(B2H6), diborane), 트리보란(B3H9) 등을 포함한다. 대안적으로, 상기 환원 가스는 예컨대 암모니아(NH3)와 같은 질소 함유 가스를 포함할 수 있다. 또한, 상기 환원 가스는 전술한 가스들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 시간 Ts의 종료시, 상기 환원 가스의 흐름이 중단되며, 상기 처리 장치 는 정화 가스 및 선택적으로는 희석 가스에 의해 시간 Tf 동안 정화된다. 기간 Ti 와 시간 Tf는 길이가 같거나, 서로 다를 수 있다.
도 3에서 개략적으로 도시된 순차 흐름 성막 공정 동안, 증착 시간 Tc는 시간 Tw, Ti, Ts Tf로 구성된다. 시간 Tw 동안에는 상기 금속 카르보닐 전구체의 열 분해에 의해 금속층(박막)이 상기 기판에 성막되고, Ti 기간 동안에는 상기 금속 카르보닐 전구체 및 CO와 같은 반응 부산물이 상기 처리 챔버에서 정화되며, 시간 Ts 동안에는 시간 Tw 동안 성막된 상기 금속층을 상기 기판에서 반응 부산물의 제거하는 데 도움이 되는 환원 가스에 노출시키고, 시간 Tf 동안에는 상기 환원 가스 및 모든 부산물을 상기 처리 챔버에서 정화시킨다. 전술된 바와 같이, 상기 흐름 성막 공정은 원하는 두께의 금속층을 형성하기 위해 반복될 수 있다.
원하는 두께의 금속층을 성막할 수 있는 적절한 처리 조건은 직접적인 실험 및/또는 DOE(실험 계획법, design of experiment)에 의해 정해질 수 있다. 예컨대, 기간 Tw, Ti, Ts Tf의 길이, 온도(예컨대 기판의 온도), 처리 압력, 처리 가스들, 처리 가스들의 상대적인 가스 유량은 조정 가능한 공정 파라미터에 포함될 수 있다. 상기 금속층의 특성을 최적화하기 위해서 각 시간 Tw, Ti, Ts Tf을 독립적으로 변화시킬 수 있다. 각각의 성막 주기에서 각 시간 Tw, Ti, Ts Tf은 동일할 수 있고, 또는 이와 다르게, 다른 성막 주기 동안 각각의 상기 시간을 변화시킬 수 있 다. 일반적으로, 시간 Tw는 약 1초 내지 약 500초 범위로서, 예컨대 약 10초일 수 있고, 시간 Ts는 약 1초 내지 약 120초 범위로서, 예컨대 약 5초일 수 있으며, 시간 Ti 및 시간 Tf는 약 120초 미만으로서, 예컨대 약 30초일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 금속 카르보닐 전구체 가스 중 하나 및 환원 가스가 흐르지 않을 때(예컨대, 시간 Ti 와 Tf), 상기 정화 가스가 처리 챔버로 순차적으로 유입될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 성막 공정에서 정화 가스가 생략될 수도 있다.
하나의 예에서, W(CO)6 전구체 가스, SiH4 환원 가스, Ar 캐리어 가스, Ar 희석 가스, Ar 정화 가스를 이용하는 도 2에 도시된 상기 순차 흐름 성막에 의해 W 층이 형성될 수 있다. W(CO)6 가스의 유량은, 예컨대 약 4 sccm 미만일 수 있고, SiH4 환원 가스의 유량은, 예컨대 약 500 sccm 미만일 수 있으며 , Ar 캐리어 가스의 유량은, 예컨대 약 50 sccm 내지 약 500 sccm 범위, 또는 약 50 sccm 내지 약 200 sccm 범위일 수 있다. W(CO)6 가스가 흐르는 동안 Ar 희석 가스의 유량은, 예컨대 약 50 sccm 내지 약 1000 sccm 범위, 또는 약 50 sccm 내지 약 500 sccm 범위일 수 있다. SiH4 가스가 흐르는 동안, 예컨대 Ar 희석 가스의 유량은 약 50 sccm 내지 약 2000 sccm 범위, 또는 약 100 sccm 내지 약 1000 sccm 범위일 수 있다. Ar 정화 가스의 유량은. 예컨대 약 100 sccm 내지 약 1000 sccm 범위일 수 있다. 상기 처리 챔버의 처리 압력은, 예컨대 약 5 Torr 또는 약 0.2 5 Torr 미만일 수 있고, 상기 기판 온도는, 약 200 ℃ 내지 약 600 ℃ 범위, 예컨대 약 410 ℃일 수 있다. 상기 시간 Tw, Ti, Ts Tf는, 예컨대 각각 약 6 초, 약 30 초, 약 10 초, 약 30 초일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 W 층의 노듈의 갯수를 W 층의 두께의 함수로서 도시한다. 도 4에서, W 층에 형성된 노듈의 갯수는 주사전자현미경(SEM) 사진을 이용하여 250 nm × 250 nm의 면적에 걸쳐서 시각적으로 관찰된 것이다. 곡선 A는 W(CO)6 가스, 유량이 약 90 sccm인 Ar 캐리어 가스, 유량이 약 250 sccm인 Ar 희석 가스를 이용해 성막된 W 층의 노듈의 갯수를 나타낸다. 상기 성막 조건은 약 410 ℃의 기판 온도, 약 0.3 Torr의 챔버 압력, 약 90 sccm의 Ar 캐리어 가스의 유량, 약 250 sccm의 Ar 희석 가스의 유량을 포함한다. 상기 W 층의 두께가 약 30 Å을 초과하기까지는 SEM에 의해 노듈이 거의 관찰되지 않았다. 상기 W 층의 두께가 약 60 Å일 때, 더 크고, 더 많은 수의 노듈이 상기 W 층에서 관찰되었다. 따라서, CVD를 사용할 경우 거의 노듈이 없는 W 층을 성막하기 위해서는 W 층의 두께가 약 30 Å을 초과하면 안된다.
도 4에서 곡선 B는 순차 흐름 성막에 의해 성막된 W 층에서 관찰된 노듈의 갯수를 도시한다. 이 W 층은 다섯 번의 성막 사이클을 사용하여 증착되었으며(도 2의 TC), 각 사이클에서는 평균적으로 약 12 Å, 약 21 Å, 약 30 Å, 약 40 Å, 약 61 Å의 W 층이 기판에 성막되었다. Ar은 캐리어 가스, 환원 가스, 정화 가스로서 사용되었고, 상기 환원 가스는 SiH4이었다. 각 성막 주기마다 상기 W 층의 두께가 약 40 Å 이하일 때는 순차 흐름 성막에 의해 성막된 W 층에서는 노듈이 거의 관찰되지 않았다. 각 성막 사이클마다 상기 W 층의 두께가 약 40 Å일 때는, 노듈이 거의 관찰되지 않았다. 도 4의 곡선 A와 곡선 B를 비교하면, 순차 흐름 성막의 사용으로 W 층의 노듈 생성을 억제함으로써, 약 30 Å이상 두께의 W 층의 표면 형태(surface morphology)를 크게 개선시킬 수 있음을 알 수 있다. 예컨대, 상기 개선된 표면 형태는 W 층의 형성 후에 후속되는 처리로 스퍼터링 성막 또는 플라즈마 강화 CVD(plasma-enhanced CVD)에 의해 후속 공정이 재료들을 비아들(vias) 또는 콘택 홀(contact holes)에 재료들이 성막될 때 바람직하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 W 층의 노듈의 갯수를 W 층의 두께의 함수로서 도시한 것이다. 도 5에서, W 층의 노듈의 갯수는 주사전자현미경 사진을 이용하여 250 nm × 250 nm의 면적에 걸쳐서 시각적으로 관찰된 것이다. 도 5에서, 수평축은 성막된 W 층의 총 두께를 나타낸다. 예컨대, 약 200 Å의 두께를 가지는 W 층은 각 W 성막 사이클 마다 W를 약 40 Å씩 5회의 성막 사이클에 걸쳐 성막한 것이고, 약 450 Å의 두께를 가지는 W 층은 성막 사이클 마다 W를 약 45 Å씩 10회의 성막 사이클에 걸쳐 성막한 것이다.
또한, 도 5는 CVD에 의해 성막된 W 층에서 관찰된 노듈의 갯수를 또한 보여주고 있다. 상기 CVD 조건은 CVD1(■) 공정에서의 약 410 ℃의 기판 온도, 약 0.3 Torr의 챔버 압력, 약 90 sccm의 Ar 캐리어 가스의 유량, 약 250 sccm의 Ar 희석 가스의 유량을 포함하고, CVD2(◇) 공정에서의 약 100 sccm의 Ar 캐리어 가스의 유량, 약 800 sccm의 Ar 희석 가스의 유량을 포함한다. CVD와 SFD에 의해 성막된 W 층에서 관찰된 노듈의 개수를 비교하면, SFD의 사용이 약 30 Å이상 두께의 W 층의 표면 형태를 크게 개선시킬 수 있고, SFD가 양호한 표현 형태를 가진 두꺼운 W 층의 성막을 가능하게 함을 알 수 있다.
도 6a는 CVD에 의해 성막된 W 층의 단면의 주사전자현미경 사진과 주사전자현미경 사진으로부터 작도한 개략적인 구조를 보여준다. 도 6a는 상기 W 층에서 관찰된 다수의 노듈(4) 때문에 불량한 표현 형태를 갖는 W 층을 보여주고 있다. 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 순차 흐름 성막에 의해 성막된 W 층의, 단면의 주사전자현미경 사진과 주사전자현미경 사진으로부터 작도한 개략적 구조를 보여준다. 상기 W 층은 도 3에서 표현된 상기 순차 흐름 성막에 의해 성막되었으며, 이 순차 흐름 성막에서는 SiH4를 포함하는 환원 가스와 W(CO)6 전구체 가스가 상기 처리 챔버로 번갈아 유입된다. 도 6b는 상기 W 층에서 노듈이 거의 관찰되지 않거나 전혀 없는 양호한 표현 형태를 가진 W 층을 보여주고 있다.
평탄한 기판에 W를 성막한 후, 높은 종횡비(high aspect ratio)를 갖는 미세구조(microstructure)에 W 층을 순차 흐름 성막하는 것은 CVD에 의해 성막된 W 층과 비교할 때 개선된 형태의 W 층을 발생시킨다. 하나의 예에서는, 약 410 ℃의 기판 온도에서 10회 성막 주기의 SFD를 이용해서 약 5:1의 종횡비(미세구조의 높이를 미세구조의 폭으로 나눈 값)를 가진 미세구조로 W 층이 성막되었다. W 전구체 로서 W(CO)6가, 캐리어 가스로서 Ar 가스(예컨대, 유량이 약 100 sccm)가, 희석 가스로서 Ar 가스(예컨대, 유량이 약 800 sccm)가 각각 사용되었다. 또한, 환원 가스로서 SiH4가 사용되었고, 상기 공정 압력은 약 0.3 내지 약 0.4 Torr로 유지되었다. 순차 흐름 성막에 의해 성막된 W 층의 모서리 도포성(step coverage)(미세구조의 하부 부근에서의 미세구조 측벽 상의 W 층의 두께를 미세구조에서 멀리 떨어진 기판 상의 W 층의 두께로 나눈 값)은 약 0.4이었다.
본 발명을 실시함에 있어서, 본 발명의 다양한 변형과 변화가 채용될 수 있음은 이해되어야 한다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위 내에서, 본 명세서에 구체적으로 기술된 것과 다르게 실시될 수 있음이 이해되어야 한다.

Claims (74)

  1. 기판에 금속층을 성막하는 방법에 있어서,
    a)처리 챔버에 기판을 장입하는 단계,
    b)기판을 금속 카르보닐 전구체 가스에 노출시키는 단계,
    c)상기 금속 카르보일 전구체의 열 분해로 상기 기판에 금속층을 형성하는 단계,
    d)형성된 금속층을 환원 가스에 노출시키는 단계,
    e)판을 노출시키는 상기 단계와, 금속층을 형성하는 상기 단계와, 형성된 금속층을 노출시키는 상기 단계를 반복하여 원하는 두께의 금속층을 형성하는 단계
    를 포함하는 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 카르보닐 전구체는 W(CO)6, Ni(CO)4, Mo(CO)6, Co2(CO)8, Rh4(CO)12, Re2(CO)10, Cr(Co)6, Ru3(CO)12 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속층은 W, Ni, Mo, Co, Rh, Cr, Ru 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 카르보닐 전구체의 유량은 약 4 sccm 미만인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속 카르보닐 전구체 가스는 희석 가스(dilution gas)와 캐리어 가스(carrier gas) 중 적어도 하나를 더 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 희석 가스와 상기 캐리어 가스 중 적어도 하나의 가스는 불활성 가스를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 불활성 가스는 Ar, He, Kr, Xe, N2 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 전구체 가스는 유량이 약 50 sccm 내지 약 500 sccm인 캐리어 가스를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 캐리어 가스의 유량은 약 50 sccm 내지 약 200 sccm인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  10. 제5항에 있어서, 상기 전구체 가스는 유량이 약 50 sccm 내지 약 1000 sccm인 희석 가스를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 희석 가스의 유량은 50 sccm 내지 약 500 sccm인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 금속 카르보닐 전구체의 흐름은 약 1 sec 내지 약 500 sec인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 환원 가스는 실리콘 함유 가스, 붕소 함유 가스, 질소 함유 가스 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 환원 가스는 SiH4, Si2H6, SiCl2H2 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 환원 가스는 BH3, B2H6, B3H9 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 환원 가스는 NH3를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 환원 가스의 유량은 약 500 sccm 미만인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 환원 가스의 흐름은 약 1 sec 내지 약 120 sec인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 환원 가스는 희석 가스를 더 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 희석 가스는 불활성 가스를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 불활성 가스는 Ar, He, Kr, Xe, N2 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 희석 가스의 유량은 약 50 sccm 내지 약 2000 sccm 사이인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 희석 가스의 유량은 약 100 sccm 내지 약 1000 sccm인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  24. 제1항에 있어서, 상기 금속 카르보닐 전구체 가스와 상기 환원 가스는 상기 처리 챔버로 연속하여 유입되는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  25. 제1항에 있어서, 챔버에 정화 가스를 흘리는 단계를 더 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 정화 가스는 불활성 가스를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 불활성 가스는 Ar, He, Kr, Xe, N2 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  28. 제25항에 있어서, 상기 정화 가스는 챔버로 연속적으로 흐르는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  29. 제25항에 있어서, 정화 가스는 기판을 노출하는 상기 단계 및 금속층을 노출시키는 상기 단계 중 적어도 하나보다 이전에 처리 챔버로 유입되는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 처리 챔버에 정화 가스는 기판을 노출하는 상기 단계 및 금속층을 노출시키는 상기 단계 중 적어도 하나보다 약 120 초 먼저 처리 챔버로 유입되는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  31. 제25항에 있어서, 상기 정화 가스의 유량은 약 100 sccm 내지 약 1000 sccm인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  32. 제1항에 있어서, 상기 기판의 온도는 약 200 ℃ 내지 약 600℃ 사이인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  33. 제1항에 있어서, 상기 처리 챔버의 압력은 약 5 Torr 미만인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  34. 제1항에 있어서, 1회의 성막 사이클 동안 성막되는 상기 금속층의 두께는 약 5 Å 내지 약 60 Å 사이인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  35. 제34항에 있어서, 1회의 성막 사이클 동안 성막되는 상기 금속층의 두께는 약 15 Å 내지 약 30 Å 사이인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  36. 제1항에 있어서, 상기 기판은 반도체 기판, LCD 기판, 유리 기판 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 반도체 기판은 Si, SiO2, Ta, TaN, Ti, TiN, 고유전율 재료(high-k) 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  38. 기판에 W 층을 성막하는 방법에 있어서,
    a)처리 챔버에 기판을 장입하는 단계,
    b)기판을 W(CO)6 전구체 가스에 노출시키는 단계,
    c)상기 W(CO)6 전구체 가스의 열 분해로부터 상기 기판에 W 층을 형성하는 단계,
    d)상기 W 층을 환원 가스에 노출시키는 단계,
    e)기판을 노출시키는 상기 단계와, W 층을 형성하는 상기 단계와, 형성된 W 층을 노출시키는 상기 단계를 반복하여 원하는 두께의 W 층을 형성하는 단계를
    포함하는 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 W(CO)6 전구체의 유량은 약 4 sccm 미만인 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  40. 제38항에 있어서, 상기 W(CO)6 전구체 가스는 희석 가스와 캐리어 가스 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  41. 제40항에 있어서, 상기 희석 가스와 상기 캐리어 가스 중 적어도 하나는 불활성 가스를 더 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 불활성 가스는 Ar, He, Kr, Xe, N2 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  43. 제41항에 있어서, 상기 전구체 가스는 유량이 약 50 sccm 내지 약 500 sccm인 캐리어 가스를 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 캐리어 가스의 유량은 약 50 sccm 내지 약 200 sccm인 것인 기판에 금속층을 성막하는 방법.
  45. 제41항에 있어서, 상기 전구체 가스는 유량이 약 50 sccm 내지 약 1000 sccm 인 희석 가스를 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  46. 제45항에 있어서, 상기 희석 가스의 유량은 약 50 sccm 내지 약 500 sccm인 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  47. 제38항에 있어서, 상기 W(CO)6 전구체의 흐름은 약 1 sec 내지 약 500 sec인 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  48. 제38항에 있어서, 상기 환원 가스는 실리콘 함유 가스, 붕소 함유 가스, 질소 함유 가스 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  49. 제48항에 있어서, 상기 환원 가스는 SiH4, Si2H6, SiCl2H2 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  50. 제48항에 있어서, 상기 환원 가스는 BH3, B2H6, B3H9 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  51. 제48항에 있어서, 상기 환원 가스는 NH3를 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  52. 제38항에 있어서, 상기 환원 가스의 유량은 약 500 sccm 미만인 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  53. 제38항에 있어서, 상기 환원 가스의 흐름은 약 1 sec 내지 약 120 sec인 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  54. 제38항에 있어서, 상기 환원 가스는 희석 가스를 더 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  55. 제54항에 있어서, 상기 희석 가스는 불활성 가스를 더 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  56. 제55항에 있어서, 상기 불활성 가스는 Ar, He, Kr, Xe, N2 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  57. 제54항에 있어서, 상기 희석 가스의 유량은 약 50 sccm 내지 약 2000 sccm인 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  58. 제57항에 있어서, 상기 희석 가스의 유량은 약 100 sccm 내지 약 1000 sccm인 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  59. 제38항에 있어서, 상기 W(CO)6 전구체 가스와 상기 환원 가스는 상기 처리 챔버로 연속하여 유입되는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  60. 제38항에 있어서, 챔버에 정화 가스를 흘리는 단계를 더 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  61. 제60항에 있어서, 상기 정화 가스는 불활성 가스를 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  62. 제61항에 있어서 상기 불활성 가스는 Ar, He, Kr, Xe, N2 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  63. 제60항에 있어서, 상기 정화 가스는 상기 처리 챔버로 연속적으로 유입되는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  64. 제60항에 있어서, 상기 정화 가스는 기판을 노출하는 상기 단계 및 W 층을 노출시키는 상기 단계 중 적어도 하나 이전에 처리 챔버로 유입되는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  65. 제64항에 있어서, 정화 가스는 기판을 노출하는 상기 단계 및 W 층을 노출시키는 상기 단계 중 적어도 하나보다 약 120초 먼저 처리 챔버로 유입되는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  66. 제60항에 있어서, 상기 정화 가스의 유량은 약 100 sccm 내지 약 1000 sccm인 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  67. 제38항에 있어서, 상기 기판의 온도는 약 200 ℃ 내지 약 600℃ 사이인 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  68. 제67항에 있어서, 상기 기판의 온도는 약 410 ℃인 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  69. 제38항에 있어서, 처리 챔버의 압력은 약 5 Torr 미만인 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  70. 제69항에 있어서, 처리 쳄버의 압력은 약 0.2 Torr인 것인 기판에 W 층을 성 막하는 방법.
  71. 제38항에 있어서, 1회의 성막 사이클 동안 성막되는 상기 W 층의 두께는 약 5 Å 내지 약 60 Å 사이인 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  72. 제71항에 있어서, 1회의 성막 사이클 동안 성막되는 상기 W 층의 두께는 약 15 Å 내지 약 30 Å 사이인 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  73. 제38항에 있어서, 상기 기판은 반도체 기판, LCD 기판, 유리 기판 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
  74. 제73항에 있어서, 상기 반도체 기판은 Si, SiO2, Ta, TaN, Ti, TiN, 높은 유전율(high-k) 층 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판에 W 층을 성막하는 방법.
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