KR20090066468A - Process of forming thin film with improved physical properties - Google Patents

Process of forming thin film with improved physical properties Download PDF

Info

Publication number
KR20090066468A
KR20090066468A KR1020070134016A KR20070134016A KR20090066468A KR 20090066468 A KR20090066468 A KR 20090066468A KR 1020070134016 A KR1020070134016 A KR 1020070134016A KR 20070134016 A KR20070134016 A KR 20070134016A KR 20090066468 A KR20090066468 A KR 20090066468A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
source
thin film
adsorbed
purge gas
supplying
Prior art date
Application number
KR1020070134016A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
안황기
김형석
김진균
Original Assignee
주성엔지니어링(주)
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 주성엔지니어링(주) filed Critical 주성엔지니어링(주)
Priority to KR1020070134016A priority Critical patent/KR20090066468A/en
Publication of KR20090066468A publication Critical patent/KR20090066468A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/455Chemical 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 introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical 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 deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34Nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical 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 deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40Oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical 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 deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/42Silicides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4408Means 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

A method for forming a thin film having excellent physical property is provided to gain a uniform thin film by preventing adsorption of a source on the surface of an object to be processed and to improve physical property of the thin film. A method for forming a thin film having excellent physical property comprises the following steps of: adsorbing a first source on an object to be processed; forming a first source thin film by performing a first source removing process consecutively; adsorbing the first source on the object by supplying a second source reacting with the first source; and forming a first and second source thin film by removing the second source which is not adsorbed on the object.

Description

물성이 양호한 박막 형성 방법{Process of Forming Thin Film with Improved Physical Properties}Process of Forming Thin Film with Improved Physical Properties

본 발명은 박막 증착 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 가스 증착 및 퍼지 공정을 연속적으로 시분할을 통하여 수행함으로써, 소자의 단차피복성 및 전기적 성질과 같은 물성이 양호한 박막 증착 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film deposition method, and more particularly, to a thin film deposition method having good physical properties such as step coverage and electrical properties of the device by performing a time-division of a specific gas deposition and purge process continuously.

정보화 사회로 진전됨에 따라 이를 가능하게 하는 반도체 소자와 같은 전자 소자의 활용이 증대되고 있다. 종래, 미세한 금속 배선과 같은 반도체 소자를 형성하기 위해서 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리적 증착법이 이용되었으나, 이와 같은 물리적 증착법의 경우에는 단차피복성(step coverage)이 불량하여 미세한 크기의 비어홀을 보이드(void) 없이 메우기가 매우 어렵다. As the information society progresses, the utilization of electronic devices such as semiconductor devices that make it possible is increasing. Conventionally, physical vapor deposition, such as sputtering, has been used to form a semiconductor device such as a fine metal interconnection. However, in the case of such physical vapor deposition, void coverage of a fine size is voided due to poor step coverage. It is very difficult to fill in without).

특히, 최근 반도체 소자의 초집적화, 초박막화의 추세에 따라 박막 증착 공정에서 균일한 비교적 우수한 증착 특성과 단차피복성(step coverage)을 갖는 박막 증착 기술로 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 방법이 개발되었다. 그런데, 화학기상증착 방법에 따르면, 박막 형성에 필요한 모든 공정물질이 동시에 공정챔버 내에 공급되어 원하는 조성비의 물성을 갖는 막을 형성하기가 어렵고, 특히 화학기상증착방법을 사용하여 금속유기화합물과 반응하는 반응가스를 원료로 금속 박막을 형성하는 경우 원료 사이의 반응성이 낮으면 박막 형성속도가 느리게 되어 통상 고온에서 공정이 진행되기 때문에 형성된 막에 불순물이 많이 포함된다. 뿐만 아니라, 특히 금속 산화막의 경우에 형성된 금속 산화막과 금속 산화막 하부에 기 형성되어 있는 금속 표면 사이에서 산소 소스에 의한 산화가 발생하여 전기적인 특성을 열화(劣化)시키거나 축전용량의 저하를 초래하며, 공급되는 소스-량에 따라 조성비가 결정되기 때문에, 각각의 용도에 적합한 조성비를 갖는 막 형성이 불가능하게 된다.In particular, the chemical vapor deposition (CVD) method is a thin film deposition technology having uniform relatively excellent deposition characteristics and step coverage in the thin film deposition process according to the recent trend of super integration and ultra thin film of semiconductor devices. This was developed. However, according to the chemical vapor deposition method, it is difficult to form a film having a desired compositional ratio of physical properties by supplying all process materials necessary for forming a thin film at the same time, and in particular, a reaction of reacting with a metal organic compound using a chemical vapor deposition method. In the case of forming a metal thin film using gas as a raw material, if the reactivity between the raw materials is low, the thin film formation speed is slow, and the process is performed at a high temperature. Therefore, the formed film contains a large amount of impurities. In addition, in particular, in the case of the metal oxide film, oxidation occurs by an oxygen source between the metal oxide film formed in the metal oxide film and the metal surface pre-formed under the metal oxide film, resulting in deterioration of electrical characteristics or deterioration of capacitance. Since the composition ratio is determined according to the source-amount supplied, it becomes impossible to form a film having a composition ratio suitable for each use.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 공정가스를 연속적으로 공급하지 않고 독립적으로, 즉 시분할에 의하여 펄스형태로 공급하는 원자층증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 방법이 개발되었다. 원자층증착에 의하여 대상물 표면에 금속소스와 반응가스의 반응에 따른 금속 산화막을 증착하는 공정을 간략하게 도시한 도 1을 참조하여 간단히 설명한다.In order to solve such a problem, an atomic layer deposition (ALD) method of supplying process gases independently, that is, in a pulse form by time division, has been developed. A process of depositing a metal oxide film according to a reaction between a metal source and a reactant gas on an object surface by atomic layer deposition will be briefly described with reference to FIG. 1.

종래의 원자층 증착 공정의 1회 주기는 4단계로 구분될 수 있는데, 일반적으로 금속유기화합물 형태의 금속소스를 웨이퍼와 같은 대상물이 인입된 공정 챔버 내부의 반응 영역으로 일정 시간, 예를 들어 T1 시간 동안 유입하여 대상물의 상부 표면으로 금속소스를 화학적으로 흡착시키는 단계, 비활성의 퍼지 가스를 반응 영역으로 T2 시간 동안 공급하여 대상물에 화학적으로 흡착되지 못하고 단순히 물리 적 결합 또는 잔류하는 금속소스를 제거하는 단계, 대상물 상에 화학 흡착되어 있는 금속소스와 화학 반응을 하여 금속 박막을 형성하는 반응 가스를 반응 영역으로 T3 시간 동안 공급, 흡착하는 단계, 다시 퍼지 가스를 T4 시간 동안 공급하여 금속 소스와 화학적으로 흡착되지 못하고 기판 처리 장치의 내부에서 물리 결합 또는 잔류하는 반응 가스를 제거하는 단계로 구성된다. 이와 같은 단계를 하나의 박막증착주기를 이루는데, 원하는 두께의 박막이 구현될 때까지 이와 같은 박막증착주기를 수회 내지 수백 회 반복함으로써 공정을 완료한다. One cycle of a conventional atomic layer deposition process can be divided into four stages. In general, a metal source in the form of a metal organic compound is reacted to a reaction region inside a process chamber into which an object, such as a wafer, is introduced. Chemically adsorbing the metal source to the upper surface of the object and supplying an inert purge gas to the reaction zone for T2 hours to remove the metallic source that is not chemically adsorbed to the object and simply remains. Step, supplying and adsorbing a reaction gas that forms a metal thin film by chemical reaction with a metal source chemisorbed on the object to the reaction zone for T3 time, and again supplying a purge gas for T4 time to chemically react with the metal source Reaction gas that is not adsorbed and is physically bound or remains inside the substrate processing apparatus It consists of a huge step. Such a step forms a thin film deposition cycle, and the process is completed by repeating the thin film deposition cycle several times to several hundred times until a thin film having a desired thickness is realized.

즉, 원자층 증착 방법은 시분할을 통하여 서로 독립적으로 소스와 반응 가스를 공급하여 박막을 형성하는 방법으로서, 우선 대상물의 상부에 리간드를 갖는 금속소스 전구체를 화학적으로 흡착하고 퍼지 가스를 공급하여 화학적으로 흡착되지 못한 금속소스 전구체를 제거한 뒤, 화학적으로 흡착된 금속소스의 전구체의 리간드와 치환 반응 할 수 있는 반응 가스를 공급함으로써 원하는 박막을 형성하는 방법이다. 이와 같은 원자층증착 방법을 사용하면 소스들 사이의 상호반응이 방지되고 원자층 단위의 막을 형성할 수 있어 균일한 박막을 얻을 수 있고, 박막 두께를 제어할 수 있으며, 이러한 원자층 증착 방법은 금속 산화막, 금속 질화막, 실리사이드 막 등 다양한 박막을 형성하는데 널리 이용되고 있다. That is, the atomic layer deposition method is a method of forming a thin film by supplying a source and a reaction gas independently through each other through time division, firstly chemically adsorbs a metal source precursor having a ligand on the upper part of the target object and chemically by supplying a purge gas After removing the metal source precursor that has not been adsorbed, a desired thin film is formed by supplying a reaction gas capable of performing a substitution reaction with a ligand of a precursor of a chemically adsorbed metal source. By using such an atomic layer deposition method, it is possible to prevent interaction between the sources and to form an atomic layer film, thereby obtaining a uniform thin film and controlling the thickness of the thin film. It is widely used to form various thin films, such as an oxide film, a metal nitride film, and a silicide film.

이와 같은 금속 산화막, 금속 질화막을 형성하기 위한 금속 소스로서 종래 HfCl4 또는 TiCl4, AlCl3 와 같은 할로겐화 금속화합물 또는 알콕사이드 금속화합 물(M-O-R)이 사용되었으나 이러한 금속 전구체는 반응 가스로 사용되는 산소 소스와 반응하여 공정 챔버 내부를 부식시키는 부산물을 생성할 뿐 만 아니라 할로겐 또는 알콕사이드 작용기에 존재하는 탄소 성분이 박막 내에 잔류할 수 있으므로 박막 특성을 저하시키는 문제점이 있었다. As a metal source for forming such a metal oxide film and a metal nitride film, conventionally, a halogenated metal compound such as HfCl 4 or TiCl 4 , AlCl 3 , or an alkoxide metal compound (MOR) has been used, but the metal precursor is an oxygen source used as a reaction gas. In addition to generating by-products that corrode the inside of the process chamber, the carbon component present in the halogen or alkoxide functional group may remain in the thin film.

이러한 문제점으로 인하여, 최근 반도체 소자의 초정밀화 경향에 따라 요구되는 고유전율 재료(high-k materials)인 HfO2, ZrO2, HfSiO, HfAlO, ZrSiO, ZrAlO와 같은 단일 금속 또는 복합 금속 산화막을 형성하기 위한 금속 소스의 전구체로는 테트라키스에틸메틸아미노(TetrakisEthylMethylAmino, TEMA)와 같은 아미노 작용기를 갖는 리간드(ligand)가 결합되어 있는 물질이 사용되고 있다. 특히, TEMA 계열의 리간드의 경우 다른 리간드와 비교하여 낮은 탄소 함유량을 가지고 있어 고순도의 박막을 형성할 수 있으며 양호한 단차피복성이 가능하기 때문에 널리 사용되고 있다. 즉, 예를 들어 중앙의 금속 원소와 배위 결합 형태로 연결된 아미노 작용기를 갖는 리간드는 박막 성분인 금속 원자와 강하게 결합되어 있지 않으므로 금속 원자로부터 치환 또는 제거될 수 있어서 형성된 박막 중에 아미노 리간드가 잔류할 가능성은 크게 감소한다. 그러나, TEMA 리간드를 갖는 금속 전구체의 경우 하기 반응식으로 표시되는 것과 같이 열에 의하여 쉽게 분해되기 때문에 열 분해된 비-반응 물질은 Deep trench 웨이퍼에서 균일한 박막과 양호한 단차피복성을 얻는데 한계가 존재한다. Due to these problems, to form a single metal or composite metal oxide film such as HfO 2 , ZrO 2 , HfSiO, HfAlO, ZrSiO, ZrAlO, which are high-k materials, which are required according to the recent trend of ultra-precision of semiconductor devices. As a precursor of the metal source, a substance having a ligand having an amino functional group such as TetrakisEthylMethylAmino (TEMA) is bound. In particular, the TEMA-based ligand has a low carbon content compared to other ligands to form a thin film of high purity and has been widely used because of good step coverage. That is, for example, a ligand having an amino functional group connected in the form of a coordination bond with a metal element in the center is not strongly bound to a metal atom as a thin film component, and thus may be substituted or removed from the metal atom so that the amino ligand remains in the formed thin film. Decreases significantly. However, since the metal precursor having the TEMA ligand is easily decomposed by heat as shown in the following scheme, the thermally decomposed non-reactive material has a limitation in obtaining a uniform thin film and good step coverage in a deep trench wafer.

반응식 Scheme

Figure 112007091344462-PAT00001
Figure 112007091344462-PAT00001

이러한 문제점을 해결하기 위하여 TEMA와 같은 아미노 작용기와 결합된 금속 전구체를 사용하여 시분할 방법에 의하여 박막을 형성하는 과정에서 금속 소스의 공급 시간(feeding time) 또는 공급 속도(flow rate)을 증가시켜 단차피복성을 증가하는 방법이 제안되었으나, 이와 같은 방법은 생산성 감소 및 단가 증대를 유발하는 문제점을 가지고 있었다. In order to solve this problem, in step of forming a thin film by a time division method using a metal precursor combined with an amino functional group such as TEMA, the feeding time or flow rate of the metal source is increased to increase the step coverage. Although a method of increasing sex is proposed, such a method has a problem of causing a decrease in productivity and an increase in cost.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 소스 흡착 및 퍼지 유입을 다단계로 구분하여 시분할을 통하여 기판 처리 장치의 내부로 제공되는 소스의 열분해를 방지할 수 있는 박막을 형성하는 방법을 제공하고자 하는 것이다. The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to divide the source adsorption and purge inflow into multiple stages to prevent thermal decomposition of the source provided into the substrate processing apparatus through time division. It is to provide a method for forming.

본 발명의 다른 목적은 피처리물의 표면으로 동일 소스의 흡착을 예방함으로써 균일한 박막을 얻을 수 있고, 최종적으로 얻어진 소자의 단차피복성과 같은 물성이 크게 향상될 수 있는 박막 형성 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a thin film formation method which can obtain a uniform thin film by preventing the adsorption of the same source to the surface of the workpiece, and can significantly improve the physical properties such as step coverage of the finally obtained device. .

본 발명의 또 다른 목적은 제 1 소스가 흡착된 피처리물의 상부로 제 2 소스의 분포를 개선함으로써 제 1 소스와의 결합을 균일, 원활하게 하여 소자의 전기적 특성을 향상시킬 뿐만 아니라, 적은 양의 소스를 사용함으로써 공정비용 감소와 공정 시간을 감소시켜 생산성 증대를 달성할 수 있는 박막 형성 방법을 제공하고자 하는 것이다. It is still another object of the present invention to improve the distribution of the second source on top of the workpiece to which the first source is adsorbed, thereby uniformly and smoothly joining the first source to improve the electrical characteristics of the device, as well as to reduce the amount of The purpose of the present invention is to provide a method of forming a thin film that can increase productivity by reducing process cost and processing time by using a source of.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 후술하는 발명의 상세한 설명 및 첨부하는 도면을 통해서 더욱 분명해 질 것이다. Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention and the accompanying drawings.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 소스 및 제 1 소스와 반응할 수 있는 제 2 소스를 시분할을 통하여 제공하는 박막 형성 방법으로서, 제 1 소스를 피처리물에 흡착시킨 뒤, 퍼지 가스를 공급하여 피처리물에 흡착되지 않은 제 1 소스를 제거하는 공정을 2회 이상 연속적으로 수행하여 제 1 소스 박막을 형성하는 단계와; 상기 제 1 소스와 반응할 수 있는 제 2 소스를 공급하여 피처리물에 흡착된 제 1 소스로 흡착시킨 뒤, 퍼지 가스를 공급하여 피처리물에 흡착되지 않은 제 2 소스를 제거하여 제 1 소스-제 2 소스 박막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 형성 방법이 제공된다. According to an embodiment of the present invention having the above object, a thin film forming method for providing a first source and a second source capable of reacting with the first source through time division, wherein the first source is adsorbed onto the workpiece. Forming a first source thin film by supplying a purge gas to continuously remove the first source that is not adsorbed on the target object two or more times; After supplying a second source capable of reacting with the first source and adsorbed to the first source adsorbed on the object to be treated, a purge gas is supplied to remove the second source that is not adsorbed on the object to be treated. A thin film forming method comprising forming a second source thin film.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 1 소스 및 제 1 소스와 반응할 수 있는 제 2 소스를 시분할을 통하여 제공하는 박막 형성 방법으로서, 제 1 소스를 피처리물에 흡착시킨 뒤, 퍼지 가스를 공급하여 피처리물에 흡착되지 않은 제 1 소스를 제거하여 제 1 소스 박막을 형성하는 단계와; 상기 제 1 소스와 반응할 수 있는 제 2 소스를 공급하여 피처리물에 흡착된 제 1 소스로 흡착시킨 뒤, 퍼지 가스를 공급하여 피처리물에 흡착되지 않은 제 2 소스를 제거하는 공정을 2회 이상 연속적으로 수행하여 제 1 소스-제 2 소스 박막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 형성 방법을 제공한다. In addition, according to another embodiment of the present invention, a thin film forming method for providing a first source and a second source capable of reacting with the first source through time division, wherein the first source is adsorbed onto the workpiece and then purged Supplying a gas to remove the first source that is not adsorbed to the workpiece to form a first source thin film; Supplying a second source capable of reacting with the first source and adsorbing the first source adsorbed to the object, and then supplying a purge gas to remove the second source not adsorbed to the object. It provides a thin film forming method comprising the step of performing a plurality of times in succession to form a first source-second source thin film.

아울러, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 제 1 소스 및 제 1 소스와 반응할 수 있는 제 2 소스를 시분할을 통하여 제공하는 박막 형성 방법으로서, 제 1 소스를 피처리물에 흡착시킨 뒤, 퍼지 가스를 공급하여 피처리물에 흡착되지 않은 제 1 소스를 제거하는 공정을 2회 이상 연속적으로 수행하여 제 1 소스 박막을 형성하는 단계와; 상기 제 1 소스와 반응할 수 있는 제 2 소스를 공급하여 피처리물에 흡착된 제 1 소스로 흡착시킨 뒤, 퍼지 가스를 공급하여 피처리물에 흡착되지 않은 제 2 소스를 제거하는 공정을 2회 이상 연속적으로 수행하여 제 1 소스-제 2 소스 박막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 형성 방법을 제공한다. In addition, according to another embodiment of the present invention, a thin film forming method for providing a first source and a second source capable of reacting with the first source through time division, wherein the first source is adsorbed onto the object to be treated, and then a purge gas Supplying a second step of continuously removing the first source that is not adsorbed to the object to be processed two or more times to form a first source thin film; Supplying a second source capable of reacting with the first source and adsorbing the first source adsorbed to the object, and then supplying a purge gas to remove the second source not adsorbed to the object. It provides a thin film forming method comprising the step of performing a plurality of times in succession to form a first source-second source thin film.

이때, 바람직하게는 상기 제 1 소스는 아미노 리간드를 갖는 금속 물질일 수 있으며, 최종적으로 형성되는 박막은 금속 산화막, 금속 질화막, 실리사이드 박막, 또는 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. In this case, preferably, the first source may be a metal material having an amino ligand, and the finally formed thin film may be selected from the group consisting of a metal oxide film, a metal nitride film, a silicide thin film, or a combination thereof.

특히, 금속 물질로서의 상기 제 1 소스는 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 스트론튬(Sr), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 루테늄(Ru), 인듐(Id), 바륨(Ba), 란탄(La), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 이리듐(Ir), 납(Pb), 비스무트(Bi), 또는 이들의 조합으로 구 성되는 군으로부터 선택될 수 있다. In particular, the first source as a metal material is aluminum (Al), silicon (Si), titanium (Ti), cobalt (Co), gallium (Ga), germanium (Ge), strontium (Sr), yttrium (Y), Zirconium (Zr), Niobium (Nb), Ruthenium (Ru), Indium (Id), Barium (Ba), Lanthanum (La), Hafnium (Hf), Tantalum (Ta), Tungsten (W), Iridium (Ir), It may be selected from the group consisting of lead (Pb), bismuth (Bi), or a combination thereof.

한편, 금속 산화막을 형성하는 경우에 제 1 소스 전구체의 리간드와 치환될 수 있는 제 2 소스로서의 산소 전구체로는 H2O, 산소, N2O, 오존(O3), 또는 이들의 조합으로 구성되며, 금속 질화막을 형성하는 경우 제 2 소스의 질소 전구체로는 질소 또는 암모니아이며, 금속 실리사이드 박막을 형성하는 경우 제 2 소스의 실리콘 전구체로는 SiH4, SiH2, SiCl2, SiCl4, Si2HxCl6-x(x는 0-6 사이의 정수), 또는 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. On the other hand, the oxygen precursor as a second source that can be substituted with the ligand of the first source precursor when forming a metal oxide film is composed of H 2 O, oxygen, N 2 O, ozone (O 3 ), or a combination thereof In the case of forming the metal nitride film, the nitrogen precursor of the second source is nitrogen or ammonia, and when the metal silicide thin film is formed, the silicon precursor of the second source is SiH 4 , SiH 2 , SiCl 2 , SiCl 4 , Si 2. H x Cl 6-x (x is an integer between 0-6), or a combination thereof.

이때, 제 1 소스 및/또는 제 2 소스의 원활한 공급을 위하여 상기 제 1 소스 및/또는 제 2 소스는 수소(H2), 헬륨(He), 질소(N2), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 또는 이들 혼합물로 구성되는 캐리어 가스와 함께 제공될 수 있다. In this case, the first source and / or the second source is hydrogen (H 2 ), helium (He), nitrogen (N 2 ), neon (Ne), argon for the smooth supply of the first source and / or second source (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), or a mixture of these carrier gases.

본 발명에서는 종래 시분할에 의하여 소스 흡착 및 퍼지 가스 유입을 연속적으로 반복되는 다단계로 구분하는 박막 형성 방법을 통하여, 특히 피처리물의 상부로 흡착되는 소스가 열 분해되는 것을 방지할 수 있도록 하였다. In the present invention, through a thin film formation method for dividing the source adsorption and purge gas inlet by a multi-step continuously repeated by the conventional time division, in particular, the source adsorbed to the upper portion of the workpiece can be prevented from thermal decomposition.

이에 따라 피처리물의 표면으로 동일 소스의 흡착을 예방함으로써 균일한 박막을 얻을 수 있고, 최종적으로 얻어진 소자의 단차피복성과 같은 물성을 향상시킬 수 있었으며, 제 1 소스가 흡착된 피처리물의 상부로 제 2 소스의 분포를 개선함으 로써 제 1 소스와의 결합을 균일, 원활하게 하여 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. Accordingly, by preventing the adsorption of the same source onto the surface of the workpiece, a uniform thin film can be obtained, and the physical properties such as the step coverage of the finally obtained device can be improved. By improving the distribution of the two sources, the electrical characteristics of the device can be improved by uniformly and smoothly coupling the first source.

특히, 종래의 시분할에 의한 박막 형성 공정과 비교할 때, 적은 양의 소스를 사용함으로써 공정 비용 감소와 공정 시간을 감소시켜 생산성 증가를 도모할 수 있게 되었다. In particular, compared to the conventional time-division thin film formation process, the use of a small amount of source can reduce the production cost and process time, thereby increasing productivity.

본 발명에서는 시분할을 통하여 기판 처리 장치의 내부로 공급된 소스 물질을 웨이퍼와 같은 피처리물 또는 피처리물의 상부로 소스 물질이 기-흡착된 박막의 상부로 흡착되지 못하고 열-분해되어 박막의 물성 또는 균일성을 저하시킬 수 있는 문제를 해결하기 위하여, 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 유입 및/또는 제 2 소스 흡착-퍼지 가스 유입을 2회 이상의 다단계로 구분함으로써, 형성되는 박막의 물리적 성질을 제어할 수 있도록 구성하였다. In the present invention, the source material supplied to the inside of the substrate processing apparatus through time division is heat-decomposed without being adsorbed to the upper part of the pre-adsorbed thin film or the source material to be processed such as a wafer or the upper part of the processed material. Alternatively, in order to solve the problem of lowering the uniformity, the physical properties of the formed thin film are controlled by dividing the first source adsorption-purge gas inlet and / or the second source adsorption-purge gas inlet into two or more multi-steps. It was configured to be.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 시분할을 통하여 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 주입 및 제 2 소스 흡착-퍼지 가스 주입이 각각 2회 이상 연속적인 다단계 공정에 의하여 이루어지는 박막 형성 공정의 단계를 개략적으로 도시한 플로 차트이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 주입 및 제 2 소스 흡착-퍼지 가스 주입이 각각 2회 이상 연속적인 다단계 공정에 의하여 이루어지는 박막 형성 공정을 개략적으로 도시한 그래프이다. FIG. 2A schematically illustrates the steps of a thin film formation process in which a first source adsorption-purge gas injection and a second source adsorption-purge gas injection are each performed two or more successive multi-step processes through time division according to an embodiment of the present invention. 3 is a thin film forming process in which a first source adsorption-purge gas injection and a second source adsorption-purge gas injection are each performed two or more successive multi-step processes according to an embodiment of the present invention. Is a graph schematically.

도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 1 소스 흡착-퍼지 유입-2 소스 흡착-퍼지 유입을 하나의 사이클로 하는 종래의 시분할 박막 형성 공정과 달리, 제 1 소스의 박막을 형성하는 과정을 제 1 소스 흡착-퍼지 유입-제 1 소스 흡착-퍼지 유입의 공정으로 다단계로 분할하고, 제 1 소스와 반응하여 제 1 소스-제 2 소스 박막을 형성하는 과정을 제 2 소스 흡착-퍼지 유입-제 2 소스 흡착-퍼지 유입의 공정으로 다단계로 분할하였다. 즉, 본 실시예에서는 제 2 소스를 공급하기 전에 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 유입 공정을 2회 이상 연속적으로 수행하여 제 1 소스 박막을 형성하는 한편, 제 2 소스 흡착-퍼지 가스 유입 공정을 2회 이상 연속적으로 수행하여 제 1 소스-제 2 소스 박막을 형성한다. 도 3에서는 '제 1 소스 흡착-퍼지 가스 유입' 및 '제 2 소스 흡착-퍼지 가스 유입'공정이 각각 2회 연속 반복 수행되는 것으로 표시하였으나 이는 예시에 불과할 뿐이고, '제 1 소스 흡착-퍼지 가스 유입' 및/또는 제 2 소스 흡착-퍼지 가스 유입' 공정은 필요에 따라 각각 연속적으로 다수 번 반복되는 다단계 공정으로 이루어질 수 있는데, 이에 대해서 구체적으로 설명한다. As shown, according to an embodiment of the present invention, unlike the conventional time-division thin film formation process in which one source adsorption-purge inflow-2 source adsorption-purge inflow is one cycle, the process of forming the thin film of the first source is performed. The process of first source adsorption-purge inlet-first source adsorption-purge inlet is divided into multiple stages, and reacting with the first source to form the first source-second source thin film. The process of the second source adsorption-purge inlet was divided into multiple stages. That is, in this embodiment, the first source adsorption-purge gas inflow process is continuously performed two or more times before the second source is supplied to form the first source thin film, while the second source adsorption-purge gas inflow process is performed two times. It is performed successively more than once to form the first source-second source thin film. In FIG. 3, the processes of 'first source adsorption-purge gas inflow' and 'second source adsorption-purge gas inflow' are respectively repeated twice in succession. The 'inflow' and / or the second source adsorption-purge gas inflow 'process may be comprised of a multi-step process, each repeated several times in succession as needed, which will be described in detail.

우선, 피처리물이 내부로 인입된 공정 챔버와 같은 기판 처리 장치로 공급 라인을 통하여 제 1 소스 전구체를 종래 시분할 방법에서의 흡착 시간(T1)에 비하여 짧은 시간(t1) 동안 공급하여, 피처리물의 상부 표면으로 제 1 소스 전구체가 흡착되도록 한다(101). 이때, 제 1 소스 전구체가 기판 처리 장치의 내부로 원활하 게 공급, 유입될 수 있도록 불활성의 수소(H2), 헬륨(He), 질소(N2), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 또는 이들 혼합물과 같은 캐리어 가스가 제 1 소스 전구체와 함께 주입될 수 있다. 이어서, 제 1 소스의 공급을 중단하고, 피처리물로 화학적으로 흡착되지 못하고 기판 처리 장치 내부에 물리적으로 흡착하거나 잔류하는 제 1 소스를 제거할 수 있도록 비활성의 퍼지 가스를 종래 시분할 방법에서의 주입 시간(T2)에 비하여 짧은 시간(t2) 동안 공급한다(102). 본 발명과 관련해서 사용될 수 있는 퍼지 가스로는 불활성의 아르곤(Ar), 헬륨(He) 또는 질소(N2)이다. First, the first source precursor is supplied through a supply line to a substrate processing apparatus such as a process chamber into which a workpiece is introduced into the substrate for a short time t1 compared to the adsorption time T1 of the conventional time division method. The first source precursor is adsorbed to the upper surface of the water (101). At this time, inert hydrogen (H 2 ), helium (He), nitrogen (N 2 ), neon (Ne), argon (Ar) so that the first source precursor can be smoothly supplied and introduced into the substrate processing apparatus. Carrier gases such as krypton (Kr), xenon (Xe), or mixtures thereof may be injected with the first source precursor. Subsequently, the inert purge gas is injected in the conventional time division method so as to stop the supply of the first source and to remove the first source which is not chemically adsorbed to the object to be physically adsorbed or remains inside the substrate processing apparatus. Supply 102 for a short time t2 compared to time T2. Purge gases that can be used in connection with the present invention are inert argon (Ar), helium (He) or nitrogen (N 2 ).

이어서, 제 2 소스의 흡착 및 퍼지 단계를 진행하는 것이 아니라, 다시 제 1 소스 전구체를 종래 시분할 방법에서의 제 1 소스 흡착 시간(T1)에 비하여 짧은 시간(t'1) 동안 기판 처리 장치의 내부로 주입하여 피처리물 또는 그 상부에 흡착된 제 1 소스 전구체의 상면으로 흡착시키고(103), 제 1 소스의 공급을 중단하고 퍼지 가스를 종래 시분할 방법에서의 퍼지 가스 주입 시간(T2)보다 짧은 시간(t'2) 동안 공급하여 피처리물에 화학적으로 흡착되지 못한 제 1 소스 전구체를 제거한다(104). Subsequently, instead of proceeding with the adsorption and purge step of the second source, the inside of the substrate processing apparatus for a short time t'1 compared to the first source adsorption time T1 in the conventional time division method again. Is injected into the upper surface of the first source precursor adsorbed on the workpiece or the upper portion thereof (103), the supply of the first source is stopped and the purge gas is shorter than the purge gas injection time T2 in the conventional time division method. Supplying for a time t'2 removes the first source precursor that has not been chemically adsorbed to the workpiece (104).

이와 같이 다단계로 분할되는 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 공정이 연속적으로 2회 이상 반복 수행된다. 특히 종래 제 1 소스의 흡착을 위한 공급 시간(T1)에 비하여 짧은 시간(t1, t'1) 동안 제 1 소스 전구체를 공급, 흡착시키기 때문에, 제 1 소스 전구체의 열분해에 따른 미-반응 잔류물로 인한 박막 균일도 저하를 방지할 수 있으며, 짧아진 제 1 소스 공급, 흡착 시간으로 인하여 제 1 소스의 표면에 동일한 소스가 흡착되기 전에 퍼지 가스가 유입되기 때문에 피처리물로 흡착되는 제 1 소스 전구체의 균일도를 향상시킬 수 있다. In this manner, the first source adsorption-purge gas process divided into multiple stages is repeatedly performed two or more times in succession. In particular, since the first source precursor is supplied and adsorbed for a short time (t1, t'1) as compared to the supply time T1 for adsorption of the first source, unreacted residues due to pyrolysis of the first source precursor. It is possible to prevent the decrease in the uniformity of the thin film due to the first source precursor, the first source precursor adsorbed to the target object because purge gas is introduced before the same source is adsorbed on the surface of the first source due to the short source of the first source, adsorption time Can improve the uniformity.

이를 위하여, 제 1 소스의 흡착 시간(t1, t'1) 및 퍼지 가스 주입 시간(t2, t'2)은 각각 종래 제 1 소스 흡착 시간(T1) 및 퍼지 가스 주입 시간(T2)에 비하여 짧은 시간으로서, 예를 들어 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 주입이 2회 연속 이루어지는 경우 각각의 제 1 소스 흡착 시간(t1, t'1)은 종래 흡착 시간(T1)의 1/2이고, 퍼지 가스 주입 시간(t2, t'2)은 종래 주입 시간(T2)의 1/2로 설정할 수 있다. To this end, the adsorption times t1 and t'1 and the purge gas injection times t2 and t'2 of the first source are shorter than those of the conventional first source adsorption time T1 and the purge gas injection time T2, respectively. As the time, for example, when the first source adsorption-purge gas injection is performed twice in succession, each of the first source adsorption times t1 and t'1 is 1/2 of the conventional adsorption time T1, and the purge gas injection The times t2 and t'2 can be set to 1/2 of the conventional injection time T2.

이때, 제 1 소스 흡착 시간(t1, t'1)의 전체 시간은 종래 제 1 소스 흡착 시간(T1)과 동일하도록 설정하되, 각각의 흡착 시간(t1, t'1)의 시간은 필요에 따라 다르게 설정하거나, 또는 퍼지 가스 주입 시간(t2, t'2)의 전체 시간은 종래 퍼지 가스 주입 시간(T2)와 동일하지만, 각각의 퍼지 가스 주입 시간(t2, t'2)의 시간은 필요에 따라 다르게 설정하는 것 역시 가능하다 할 것이다. At this time, the total time of the first source adsorption time (t1, t'1) is set to be the same as the conventional first source adsorption time (T1), each time of the adsorption time (t1, t'1) as necessary Alternatively, or the total time of the purge gas injection times t2 and t'2 is the same as the conventional purge gas injection time T2, but the time of each purge gas injection time t2 and t'2 is necessary. Different settings are also possible.

이처럼 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 주입을 2회 이상 반복되는 다단계 형태로 진행하여 피처리물 상부로 제 1 소스가 균일하게 흡착되어 제 1 소스의 박막이 형성된 이후에는 유사한 과정으로 제 2 소스 흡착-퍼지 가스 유입을 2회 이상의 다단계로 진행하여 제 1 소스-제 2 소스의 박막이 형성될 수 있다. As described above, the first source adsorption-purging gas injection is performed in a multi-step form repeated two or more times, so that the first source is uniformly adsorbed on the workpiece to form a thin film of the first source. The purge gas inlet may be performed in two or more multi-steps to form a thin film of the first source-second source.

즉, 제 1 소스의 흡착이 이루어진 피처리물이 내장된 기판 처리 장치의 내부 로 별도의 공급 라인을 통하여 제 2 소스 전구체를 종래 시분할 방법에서의 제 2 소스 흡착 시간(T3)에 비하여 짧은 시간(t3) 동안 공급하여, 제 1 소스 전구체와 제 2 소스 전구체가 반응하여 제 1 소스 전구체의 리간드를 대신하여 제 2 소스가 제 1 소스와 흡착될 수 있도록 한다(201). 이어서, 제 2 소스의 공급을 중단하고 기 흡착된 제 1 소스에 흡착되지 못하고 기판 처리 장치 내부에 물리적으로 흡착하거나 잔류하는 제 2 소스를 제거할 수 있도록 비활성의 퍼지 가스를 종래 시분할 방법에서의 퍼지 가스 주입 시간(T4)에 비하여 짧은 시간(t4) 동안 공급한다(202). That is, a shorter time than the second source adsorption time T3 in the conventional time division method of the second source precursor through a separate supply line into the substrate processing apparatus in which the target material to which the first source is adsorbed is embedded ( supplied during t3), the first source precursor and the second source precursor react to allow the second source to be adsorbed with the first source in place of the ligand of the first source precursor (201). The purge gas of the inert purge gas is then purged in a conventional time division method so as to stop the supply of the second source and to remove the second source that is not adsorbed to the first adsorbed first source and is physically adsorbed or remains inside the substrate processing apparatus. Supplying for a short time t4 compared to the gas injection time (T4) (202).

계속해서 다시 제 2 소스 전구체를 종래 시분할 방법에서의 제 2 소스 흡착 시간(T3)에 비하여 짧은 시간(t'3) 동안 기판 처리 장치의 내부로 주입하여 제 2 소스가 흡착되지 않은 제 1 소스 전구체와 치환하는 방법으로 제 1 소스에 흡착시킨 뒤(203), 제 2 소스의 공급을 중단하고 퍼지 가스를 종래 시분할 방법에서의 퍼지 가스 주입 시간(T4)보다 짧은 시간(t'4) 동안 공급하여 피처리물에 화학적으로 흡착되지 못한 제 1 소스 전구체를 제거한다(204). Subsequently, the second source precursor is again injected into the substrate processing apparatus for a short time t'3 compared to the second source adsorption time T3 in the conventional time division method, so that the second source precursor is not adsorbed. After adsorbing to the first source by a method of substituting with (203), the supply of the second source is stopped and the purge gas is supplied for a time t'4 shorter than the purge gas injection time (T4) in the conventional time division method. The first source precursor that has not been chemically adsorbed to the workpiece is removed (204).

이러한 다단계로 분할되는 제 2 소스 흡착-퍼지 가스 주입을 2회 이상 연속적으로 반복 수행하기 위해서 각각의 제 2 소스 흡착 시간(t3, t'3) 및 퍼지 가스 주입 시간(t4, t'4)는 각각 종래 제 2 소스 흡착 시간(T3) 및 퍼지 가스 주입 시간(T4)에 비하여 짧은 시간으로서, 제 2 소스가 반응 영역으로 균일하게 분포하기 때문에 제 1 소스에 대한 제 2 소스의 화학적 흡착 역시 균일하게 이루어지기 때문에 각 소스 물질의 조성이 균일한 박막을 얻을 수 있으며 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 제 1 소스에서 설명한 것과 마찬가지로 제 2 소스의 흡착 시간(t3, t'3) 퍼지 가스 주입 시간(t4, t'4)는 종래 제 2 소스 흡착 시간(T3) 및 퍼지 가스 주입 시간(T4)보다 짧은 시간이며, 각각의 제 2 소스 흡착 시간(t3, t'3) 및 퍼지 가스 주입 시간(t4, t'4)은 동일하거나 또는 필요에 따라 다르게 설정할 수 있다. In order to repeatedly perform the second source adsorption-purge gas injection which is divided into multiple stages, the second source adsorption time t3 and t'3 and the purge gas injection time t4 and t'4 are respectively As a time shorter than the conventional second source adsorption time T3 and purge gas injection time T4, respectively, the chemical adsorption of the second source to the first source is also uniform since the second source is uniformly distributed into the reaction zone. Because of this, it is possible to obtain a thin film having a uniform composition of each source material and to improve electrical characteristics. As described in the first source, the adsorption times t3 and t'3 of the second source purge gas injection times t4 and t'4 are lower than those of the conventional second source adsorption time T3 and the purge gas injection time T4. It is a short time, and each of the second source adsorption times t3 and t'3 and the purge gas injection times t4 and t'4 may be the same or differently set as necessary.

도 2a 및 도 3에서는 제 1 소스 흡착-퍼지 가스의 주입은 물론이고 제 2 소스 흡착-퍼지 가스의 주입을 모두 다단계로 분할되는 2회 이상의 연속적인 공정으로 진행하였으나, 제 1 소스 또는 제 2 소스 중 어느 하나를 흡착하는 과정만을 다단계로 분할할 수도 있다. In FIGS. 2A and 3, the injection of the first source adsorption-purge gas as well as the injection of the second source adsorption-purge gas are all performed in two or more successive processes in which the multi-stage is divided into the first source or the second source. Only the process of adsorbing any one may be divided into multiple stages.

도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 시분할을 통하여 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 주입 2회 이상 반복적으로 이루어지는 박막 형성 공정의 단계를 개략적으로 도시한 플로 차트로서, 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 주입 단계에 따른 제 1 소스 박막의 형성 공정이 2회 이상 반복적으로 이루어지고, 제 2 소스 흡착-퍼지 가스 주입은 종래의 시분할 방법과 동일한 공정으로 이루어지는 박막 형성 공정을 나타내고 있다. FIG. 2B is a flow chart schematically illustrating the steps of a thin film forming process in which a first source adsorption-purge gas injection is repeatedly performed two or more times through time division according to another embodiment of the present invention. The process of forming the first source thin film according to the step is repeatedly performed two or more times, and the second source adsorption-purge gas injection represents the thin film forming process made of the same process as the conventional time division method.

또한, 도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 시분할을 통하여 2 소스 흡착-퍼지 가스 주입이 2회 이상 반복적으로 이루어지는 박막 형성 공정의 단계를 개략적으로 도시한 플로 차트로서, 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 주입은 종래 시분할 방법과 동일한 단계로 이루어지지만, 제 2 소스 흡착-퍼지 가스 주입 단계에 따른 제 1 소스-제 2 소스 박막을 형성하는 공정이 2회 이상 반복적으로 이루어지는 박막 형성 공정을 나타내고 있다. 2C is a flow chart schematically illustrating the steps of a thin film formation process in which two source adsorption-fuge gas injection is repeatedly performed two or more times through time division according to another embodiment of the present invention. The purge gas injection is performed in the same steps as the conventional time-division method, but shows a thin film formation process in which the process of forming the first source-second source thin film according to the second source adsorption-purge gas injection step is repeated two or more times. .

결국, 본 발명에 따르면 시분할을 통하여 독립적으로 공급되는 제 1 소스 및/또는 제 2 소스를 흡착시킨 뒤 퍼지 가스를 통하여 잔류하는 소스 가스를 제거하는 공정을 2회 이상의 연속되는 다단계로 분할함으로써, 박막의 균일도 향상에 따른 전기적 특성 강화는 물론이고 최종 소자의 단차피복성과 같은 물성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 피처리물 또는 제 1 소스와 흡착되지 못하고 잔류함으로써, 최종적으로 제거되는 소스의 양을 감소시킬 수 있어 비용 감소와 공정 시간의 절감을 통한 생산성 향상과 같은 경제성을 도모할 수 있게 된다. As a result, according to the present invention, by adsorbing the first source and / or the second source independently supplied through time division, the process of removing the remaining source gas through the purge gas is divided into two or more continuous multi-stages. In addition to enhancing the electrical properties by improving the uniformity of the properties can be improved such as the step coverage of the final device. In addition, by remaining without being adsorbed with the workpiece or the first source, the amount of the source finally removed can be reduced, thereby achieving economics such as productivity improvement through cost reduction and process time reduction.

본 발명과 관련하여 기판 처리 장치의 내부의 피처리물 또는 그 상부에 형성된 박막으로 흡착될 수 있는 제 1 소스는 바람직하게는 아미노 리간드에 의하여 결합되는 금속 전구체로부터 얻어지는 금속 물질이다. 한편, 제 1 소스에 결합된 리간드를 치환하여 제 1 소스에 흡착될 수 있는 제 2 소스는 제 1 소스 리간드와 화학적으로 결합할 수 있는 반응성 제 2 소스 전구체로부터 얻어질 수 있다. 예를 들어 제 2 소스의 전구체는 산소 전구체, 질소 전구체, 탄소 전구체, 규소 전구체, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있는데, 제 1 소스 전구체인 금속 전구체와 반응하여 각각 금속 산화막, 금속 질화막, 금속 탄화막, 금속 실리사이드 박막을 형성할 수 있다. In connection with the present invention, the first source which can be adsorbed into the workpieces inside the substrate processing apparatus or the thin film formed thereon is preferably a metal material obtained from a metal precursor bound by an amino ligand. On the other hand, a second source that can be adsorbed to the first source by substituting a ligand bound to the first source can be obtained from a reactive second source precursor capable of chemically binding to the first source ligand. For example, the precursor of the second source may be formed of an oxygen precursor, a nitrogen precursor, a carbon precursor, a silicon precursor, or a combination thereof, and reacted with the metal precursor, which is the first source precursor, to form a metal oxide film, a metal nitride film, and a metal carbide film, respectively. , A metal silicide thin film can be formed.

이와 관련해서 기판 처리 장치 내부의 반응 영역으로 제공되는 제 1 소스로서의 금속 소스는 예를 들어 반도체 소자의 유전막(dielectrics) 또는 액정표시소자(liquid crystal display)와 같은 평판표시소자의 도전체 등에 사용될 수 있는 소스 물질이다. 이러한 형태의 금속 박막을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 제 1 소스로는 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 스트론튬(Sr), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 루테늄(Ru), 인듐(Id), 바륨(Ba), 란탄(La), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 이리듐(Ir), 납(Pb), 비스무트(Bi), 또는 이들의 조합과 같은 금속 물질이다. 다만, 최종적으로 형성되는 박막 형태에 따라 상술한 금속 물질 중 일부 물질은 사용하지 못할 수 있다는 점에 유의하여야 한다. In this regard, the metal source as the first source provided to the reaction region inside the substrate processing apparatus may be used, for example, in a dielectric of a semiconductor device or a conductor of a flat panel display device such as a liquid crystal display. That is the source material. The first source that can be used to form this type of thin metal film is aluminum (Al), silicon (Si), titanium (Ti), cobalt (Co), gallium (Ga), germanium (Ge), strontium (Sr ), Yttrium (Y), Zirconium (Zr), Niobium (Nb), Ruthenium (Ru), Indium (Id), Barium (Ba), Lanthanum (La), Hafnium (Hf), Tantalum (Ta), Tungsten (W) ), A metal material such as iridium (Ir), lead (Pb), bismuth (Bi), or a combination thereof. However, it should be noted that some of the above-described metal materials may not be used depending on the final thin film form.

특히, 이와 같은 제 1 소스 물질은 바람직하게는 아미노 작용기를 갖는 리간드에 의하여 결합되어 있는 전구체의 형태로 피처리물의 상부로 흡착되는데, 아미노 리간드를 갖는 제 1 소스 전구체는 생성된 박막 중에 불순물이 잔류하는 것을 크게 감소시킬 수 있기 때문이다. 아미노 작용기를 갖는 리간드에 결합된 제 1 소스 전구체를 사용하는 경우에는 이러한 아미노기를 함유하는 리간드와 화학 결합이 용이한 알루미늄, 티타늄, 또는 하프늄이 포함되어 있는 금속 소스를 제 1 소스 전구체로 사용할 수 있다. 특히, 본 발명에서 사용될 수 있는 아미노기를 함유하는 리간드는 반드시 동일한 리간드가 중앙의 금속 원소와 결합할 필요는 없으며, 금속 원소와 결합하고 있는 리간드 중 적어도 하나의 리간드가 아미노기를 포함하고 있어도 된다. In particular, such a first source material is adsorbed to the top of the workpiece, preferably in the form of a precursor bound by a ligand with amino functional groups, wherein the first source precursor with amino ligands retains impurities in the resulting thin film. This can be greatly reduced. When using a first source precursor bound to a ligand having an amino functional group, a metal source containing aluminum, titanium, or hafnium, which is easily chemically bonded to the ligand containing such amino group, may be used as the first source precursor. . In particular, in the ligand containing an amino group that can be used in the present invention, the same ligand does not necessarily need to be bonded to the central metal element, and at least one ligand of the ligand which is bonded to the metal element may contain an amino group.

본 발명에 따라 중앙 금속 원자와 배위 결합하는 리간드가 모두 아미노 작용기를 함유하는 제 1 소스 전구체로는 TEMA와 같이 아미노기와 결합된 작용기가 탄소수 1-10, 바람직하게는 탄소수 1-4의 알킬, 알케닐과 같은 지방족 사슬로 치환되 어 있는 아미노 작용기를 가질 수 있다. 이와 같이 알킬기로 치환되어 있는 아미노기를 포함하고 있는 제 1 소스 전구체로는 테트라키스-에틸메틸아미노 하프늄(Hf[N(C2H5)CH3]4), 테트라키스-디메틸아미노 하프늄(Hf[N(CH3)2]4), 테트라키스-디에틸아미노 하프늄(Hf[N(C2H5)2]4), 테트라키스-디메틸아미노 티타늄(Ti[N(CH3)2]4), 테트라키스-디에틸아미노 티타늄(Ti[N(C2H5)2]4), 또는 펜타키스-디메틸아미노 티타늄(Ta[N(CH3)2]5 등이 있다. According to the present invention, as a first source precursor in which all ligands coordinated with the central metal atom contain amino functional groups, functional groups bonded to amino groups such as TEMA have 1-10 carbon atoms, preferably alkyl 1-4 carbon atoms. It may have an amino functional group substituted with an aliphatic chain such as kenyl. The first to the first source precursor and as containing the amino group substituted with an alkyl group is tetrakis-ethyl-methyl-amino-hafnium (Hf [N (C 2 H 5) CH 3] 4), tetrakis-dimethylamino-hafnium (Hf [ N (CH 3 ) 2 ] 4 ), tetrakis-diethylamino hafnium (Hf [N (C 2 H 5 ) 2 ] 4 ), tetrakis-dimethylamino titanium (Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4 ) , Tetrakis-diethylamino titanium (Ti [N (C 2 H 5 ) 2 ] 4 ), or pentakis-dimethylamino titanium (Ta [N (CH 3 ) 2 ] 5 ).

한편, 중앙의 금속 원소와 결합되어 있는 리간드 중 어느 하나만이 아미노 리간드를 가질 수 있는데, 이 경우에 아미노기를 함유하는 리간드는 상기와 같은 사슬(chain)형의 알킬기가 아니라 고리형의 작용기가 아미노기와 결합하는 형태를 가질 수 있는데, 고리형의 치환기는 탄소수 5 ~ 8 개 및 적어도 하나의 질소 또는 산소를 포함하는 헤테로사이클릭 아민 형태인 것이 바람직하다. 이와 같은 헤테로 사이클릭 형태의 아미노기를 갖는 금속소스는 넓은 온도 범위에서 증착이 일어날 수 있고 증착속도, 유전율 등이 뛰어나기 때문이다. On the other hand, only one of the ligands bonded to the central metal element may have an amino ligand. In this case, the ligand containing an amino group is a cyclic functional group, not a chain-type alkyl group, as described above. It may have a form of binding, the cyclic substituent is preferably in the form of a heterocyclic amine containing 5 to 8 carbon atoms and at least one nitrogen or oxygen. This is because a metal source having such a heterocyclic amino group can be deposited at a wide temperature range and has excellent deposition rate, dielectric constant, and the like.

이러한 고리형의 치환기가 아미노기와 결합되어 있는 리간드로는 헤테로 원자인 질소에 알킬기(탄소수 1-10, 바람직하게는 1-5)가 치환되어 있는 5각 고리 형상의 알킬 피롤리딘(alkyl pyrolidine), 헤테로 원자인 질소 원자 및/또는 고리를 이루는 탄소 원자 중 적어도 하나의 탄소에 알킬기(탄소수 1-10, 바람직하게는 1-5)가 치환되어 있는 6각 고리 형상의 알킬 피페리딘(alkyl piperidine), 헤테로 원자인 질소에 알킬기(탄소수 1-10, 바람직하게는 1-5)가 치환되어 있으며 고리에 산 소 원자를 포함하는 6각 고리 형상의 알킬 모폴린(alkyl mprpholine), 고리를 이루는 2개의 질소 원자 중 적어도 어느 하나의 질소 원자에 알킬기(탄소수 1-10, 바람직하게는 1-5)가 치환되어 있는 6각 고리 형상의 알킬 피페라진(alkyl piperazine), 또는 디알킬 피페라진(dialkyl piperazine) 중에서 선택될 수 있다. As a ligand to which such a cyclic substituent is bonded to an amino group, an alkyl pyrolidine having a pentagonal ring in which an alkyl group (1-10 carbon atoms, preferably 1-5) is substituted with a hetero atom nitrogen. , Hexagonal ring-shaped alkyl piperidine in which an alkyl group (1-10 carbon atoms, preferably 1-5) is substituted on at least one carbon of a hetero nitrogen atom and / or a cyclic carbon atom ), An alkyl group (1-10 carbon atoms, preferably 1-5) is substituted with a hetero atom nitrogen, and a hexagonal cyclic alkyl mprpholine containing an oxygen atom in the ring, 2 forming a ring Hexagonal alkyl piperazine or dialkyl piperazine in which at least one nitrogen atom of the four nitrogen atoms is substituted with an alkyl group (1-10 carbon atoms, preferably 1-5) ) To be selected There.

좀 더 구체적으로 헤테로 사이클릭 형태의 아미노 작용기를 갖는 알킬 피롤리딘으로는 1,2-디메틸피롤리딘, 1-메틸피롤리딘, 1, 1-부틸피롤리딘을 포함하고, 알킬 피페리딘으로는 1-메틸피페리딘, 1-에틸피페리딘을 포함하며, 알킬 모폴린으로는 4-에틸모폴린을 포함하고, 디알킬 피페라진으로는 1,4-디메틸 피페리진을 포함한다. More specifically, alkyl pyrrolidines having amino functional groups in heterocyclic form include 1,2-dimethylpyrrolidine, 1-methylpyrrolidine, 1, 1-butylpyrrolidine, and alkyl piperi Deans include 1-methylpiperidine, 1-ethylpiperidine, alkyl morpholines include 4-ethylmorpholine, and dialkyl piperazine include 1,4-dimethyl piperizine .

보다 구체적으로 이와 같은 아미노 작용기를 갖는 리간드를 적어도 하나 이상 포함하는 제 1 소스 전구체로는 메틸피롤리딘 트리메틸 알루미늄 (Al(CH3)3N(CH2)4CH3), 부틸피롤리딘 트리메틸알루미늄 (Al(CH3)3N(CH2)4C4H9), 에틸피페리딘 트리메틸알루미늄 (Al(CH3)3N(CH2)5C2H5), 메틸피롤리딘 트리에틸알루미늄 (Al(C2H5)3N(CH2)4CH3), 부틸피롤리딘 트리에틸알루미늄 (Al(C2H5)3N(CH2)4C4H9), 에틸피페리딘 트리에틸알루미늄 (Al(C2H5)3N(CH2)5C2H5), 디메틸알루미늄하이드라이드:에틸피페리딘(HAl(CH3)2N(CH2)5C2H5) 등이 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 결코 아니다. More specifically, the first source precursor including at least one ligand having such an amino functional group may be methylpyrrolidine trimethyl aluminum (Al (CH 3 ) 3 N (CH 2 ) 4 CH 3 ), butylpyrrolidine trimethyl Aluminum (Al (CH 3 ) 3 N (CH 2 ) 4 C 4 H 9 ), ethylpiperidine trimethylaluminum (Al (CH 3 ) 3 N (CH 2 ) 5 C 2 H 5 ), methylpyrrolidine tri Ethylaluminum (Al (C 2 H 5 ) 3 N (CH 2 ) 4 CH 3 ), butylpyrrolidine triethylaluminum (Al (C 2 H 5 ) 3 N (CH 2 ) 4 C 4 H 9 ), ethyl Piperidine triethylaluminum (Al (C 2 H 5 ) 3 N (CH 2 ) 5 C 2 H 5 ), dimethylaluminum hydride: ethylpiperidine (HAl (CH 3 ) 2 N (CH 2 ) 5 C 2 H 5) and the like, but the present invention is not limited thereto.

한편, 상술한 제 1 소스 전구체의 리간드와 치환되어 제 1 소스에 흡착될 수 있는 제 2 소스는 반응성이 강한 전구체의 형태로 제공된다. 이때, 제 2 소스 전구체에 따라 최종적으로 형성되는 박막은 금속산화막, 금속질화막, 금속탄화막, 금속 실리사이드 박막의 형태를 가질 수 있다. On the other hand, the second source that can be substituted with the ligand of the first source precursor described above and adsorbed to the first source is provided in the form of a highly reactive precursor. In this case, the thin film finally formed according to the second source precursor may have a form of a metal oxide film, a metal nitride film, a metal carbide film, and a metal silicide thin film.

예를 들어, 최종적으로 형성하고자 하는 박막이 금속 산화막인 경우 산소 소스로서의 상기 제 2 소스는 H2O, 산소, N2O, 오존(O3), 또는 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 제 2 소스 전구체의 형태로 기판 처리 장치의 내부로 제공된다. 특히, 본 발명에 따라 서로 다른 금속 산화막을 연속적으로 형성하고자 하는 경우에는 알루미늄 산화막-하프늄산화막([(Al2O3)x(HfO2)y]z, 알루미늄 산화막-티타늄 산화막([(Al2O3)x(TiO2)y]z, 티타늄 산화막-하프늄 산화막([(TiO2)x(HfO2)y]z, 알루미늄 산화막-지르코늄 산화막([(Al2O3)x(ZrO2)y]z, 알루미늄 산화막-탄탈륨 산화막([(Al2O3)x(Ta2O5)y]z), 탄탈륨 산화막-하프늄 산화막([(Ta2O5)x(HfO2)y]z), 알루미늄 산화막-실리콘 산화막([(Al2O3)x(SiO2)y]z) 등의 다층 산화막을 형성할 수 있다. For example, when the thin film to be finally formed is a metal oxide film, the second source as an oxygen source is selected from the group consisting of H 2 O, oxygen, N 2 O, ozone (O 3 ), or a combination thereof. Provided in the form of a second source precursor into the substrate processing apparatus. In particular, in the case of continuously forming different metal oxide films according to the present invention, an aluminum oxide film-hafnium oxide film ([(Al 2 O 3 ) x (HfO 2 ) y ] z , an aluminum oxide film-titanium oxide film ([(Al 2 O 3 ) x (TiO 2 ) y ] z , titanium oxide-hafnium oxide ([(TiO 2 ) x (HfO 2 ) y ] z , aluminum oxide-zirconium oxide ([(Al 2 O 3 ) x (ZrO 2 ) y ] z , aluminum oxide film-tantalum oxide film ([(Al 2 O 3 ) x (Ta 2 O 5 ) y ] z ), tantalum oxide film-hafnium oxide film ([(Ta 2 O 5 ) x (HfO 2 ) y ] z ), An aluminum oxide film-silicon oxide film ([(Al 2 O 3 ) x (SiO 2 ) y ] z ) and the like.

한편, 최종적으로 형성하고자 하는 박막이 금속 질화막인 경우 질소 소스로서의 상기 제 2 소스는 질소 또는 암모니아인 제 2 소스 전구체의 형태로 기판 처리 장치의 내부로 제공될 수 있다. Meanwhile, when the thin film to be finally formed is a metal nitride film, the second source as the nitrogen source may be provided into the substrate processing apparatus in the form of a second source precursor which is nitrogen or ammonia.

아울러, 최종적으로 형성하고자 하는 박막이 금속 탄화막인 경우 탄소 소스 로서의 상기 제 2 소스는 메탄, 에탄, 프로판과 같은 탄소수 1-5 사이의 탄화 수소인 제 2 소스 전구체의 형태로 기판 처리 장치의 내부로 제공된다. In addition, when the thin film to be finally formed is a metal carbide film, the second source as a carbon source is a second source precursor which is a hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms, such as methane, ethane, and propane. Is provided.

만약, 최종적으로 형성하고자 하는 박막이 금속 실리사이드 박막인 경우라면, 실리콘 소스로서의 상기 제 2 소스는 SiH4, SiH2, SiCl2, SiCl4, Si2HxCl6-x(x는 0-6 사이의 정수), 또는 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 제 2 소스 전구체의 형태로 기판 처리 장치의 내부로 제공될 수 있다. If the thin film to be finally formed is a metal silicide thin film, the second source as a silicon source is SiH 4 , SiH 2 , SiCl 2 , SiCl 4 , Si 2 H x Cl 6-x (x is 0-6 In the form of a second source precursor selected from the group consisting of, or a combination thereof.

본 발명에 따라 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 주입 및/또는 제 2 소스 흡착-퍼지 가스 주입을 다단계로 분할하여 2회 이상 반복하여 연속적으로 진행함으로써, 앞서 살펴본 것과 같이 소스의 열분해 방지를 통한 물성 개선이 이루어질 수 있는바, 도 4는 종래 방법 및 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 주입 및 제 2 소스 흡착-퍼지 가스 주입을 각각 2회의 연속적인 공정으로 진행하여 얻어진 산화지르코늄(ZrO2) 박막의 SEM 사진이다. 도면에서 좌측이 종래의 일반적인 시분할 공정에 의하여 형성된 박막 사진이고, 우측이 본 발명의 특징적인 공정에 의하여 형성된 박막 사진이다. 도시된 것과 같이, 종래 방법에 따라 형성된 산화지르코늄 박막의 두께는 위치에 따라 최고 20배 이상의 차이를 보여 형성된 박막의 단차피복성 내지는 균일도에 문제가 있을 알 수 있다. 이에 반하여, 본 발명의 다단계 방법에 따라 형성된 산화지르코늄 박막의 경우 그 위치와 무관하게 균일한 두께의 박막이 형성되었음을 확인할 수 있다. In accordance with the present invention, by dividing the first source adsorption-purge gas injection and / or the second source adsorption-purge gas injection into multiple stages and repeating the process two or more times, the physical properties are improved through preventing the thermal decomposition of the source as described above. This can be done, Figure 4 is a zirconium oxide obtained by performing the first source adsorption-purge gas injection and the second source adsorption-purge gas injection in each of two successive processes according to the conventional method and one embodiment of the present invention SEM image of the (ZrO 2 ) thin film. In the figure, the left side is a thin film photograph formed by a conventional general time division process, and the right side is a thin film photograph formed by a characteristic process of the present invention. As shown, the thickness of the zirconium oxide thin film formed according to the conventional method can be seen that there is a problem in the step coverage or uniformity of the thin film formed by showing a difference of up to 20 times or more depending on the position. In contrast, in the case of the zirconium oxide thin film formed according to the multi-step method of the present invention, it can be confirmed that a thin film having a uniform thickness is formed regardless of its position.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명의 기술적 사상을 상세하게 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 결코 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야의 평균적 기술자라면 상술한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실에 유의하여야 할 것이며, 이러한 사실은 첨부하는 청구의 범위를 통하여 더욱 분명해 질 것이다. In the above, the technical idea of the present invention has been described in detail based on the preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited thereto. Rather, those skilled in the art will be able to easily make various modifications and changes with reference to the above-described embodiments and the accompanying drawings. It should be noted, however, that such modifications and variations are within the scope of the present invention, which will become more apparent through the appended claims.

도 1은 종래 원자층 증착 방법에 따른 박막 형성 공정을 개략적으로 도시한 그래프이다. 1 is a graph schematically showing a thin film forming process according to a conventional atomic layer deposition method.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 시분할을 통하여 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 주입 및 제 2 소스 흡착-퍼지 가스 주입이 각각 2회 이상 반복적으로 이루어지는 박막 형성 공정의 단계를 개략적으로 도시한 플로 차트이고, 도 2b는 본 발명 의 다른 실시예에 따라 시분할을 통하여 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 주입 2회 이상 반복적으로 이루어지는 박막 형성 공정의 단계를 개략적으로 도시한 플로 차트이며, 도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 시분할을 통하여 2 소스 흡착-퍼지 가스 주입이 2회 이상 반복적으로 이루어지는 박막 형성 공정의 단계를 개략적으로 도시한 플로 차트이다. 2A is a flow diagram schematically illustrating the steps of a thin film formation process in which the first source adsorption-purge gas injection and the second source adsorption-purge gas injection are each repeated two or more times through time division according to an embodiment of the present invention. FIG. 2B is a flowchart schematically illustrating the steps of a thin film forming process in which the first source adsorption-purge gas injection is repeatedly performed two or more times through time division according to another embodiment of the present invention, and FIG. According to yet another embodiment of the present invention, a flow chart schematically illustrating the steps of a thin film formation process in which two-source adsorption-purge gas injection is repeatedly performed two or more times through time division.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1 소스 흡착-퍼지 가스 주입 및 제 2 소스 흡착-퍼지 가스 주입이 각각 2회 이상 반복적으로 이루어지는 박막 형성 공정을 개략적으로 도시한 그래프이다. FIG. 3 is a graph schematically illustrating a thin film formation process in which a first source adsorption-purge gas injection and a second source adsorption-purge gas injection are repeatedly performed two or more times, respectively, according to an embodiment of the present invention.

도 4는 종래 원자층 증착 공정 및 본 발명의 특징적인 다단계 분리 공정에 의하여 형성된 박막의 SEM 사진이다. 4 is a SEM photograph of a thin film formed by a conventional atomic layer deposition process and a characteristic multi-step separation process of the present invention.

Claims (10)

제 1 소스 및 제 1 소스와 반응할 수 있는 제 2 소스를 시분할을 통하여 제공하는 박막 형성 방법으로서, A thin film forming method for providing a first source and a second source capable of reacting with the first source through time division, 제 1 소스를 피처리물에 흡착시킨 뒤, 퍼지 가스를 공급하여 피처리물에 흡착되지 않은 제 1 소스를 제거하는 공정을 2회 이상 연속적으로 수행하여 제 1 소스 박막을 형성하는 단계와; Adsorbing the first source to the workpiece, and supplying a purge gas to remove the first source that has not been adsorbed to the workpiece to form the first source thin film at least two times in succession; 상기 제 1 소스와 반응할 수 있는 제 2 소스를 공급하여 피처리물에 흡착된 제 1 소스로 흡착시킨 뒤, 퍼지 가스를 공급하여 피처리물에 흡착되지 않은 제 2 소스를 제거하여 제 1 소스-제 2 소스 박막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 형성 방법. After supplying a second source capable of reacting with the first source and adsorbed to the first source adsorbed on the object to be treated, a purge gas is supplied to remove the second source that is not adsorbed on the object to be treated. Forming a second source thin film. 제 1 소스 및 제 1 소스와 반응할 수 있는 제 2 소스를 시분할을 통하여 제공하는 박막 형성 방법으로서, A thin film forming method for providing a first source and a second source capable of reacting with the first source through time division, 제 1 소스를 피처리물에 흡착시킨 뒤, 퍼지 가스를 공급하여 피처리물에 흡착되지 않은 제 1 소스를 제거하여 제 1 소스 박막을 형성하는 단계와; Adsorbing the first source to the workpiece, supplying a purge gas to remove the first source that is not adsorbed to the workpiece to form a first source thin film; 상기 제 1 소스와 반응할 수 있는 제 2 소스를 공급하여 피처리물에 흡착된 제 1 소스로 흡착시킨 뒤, 퍼지 가스를 공급하여 피처리물에 흡착되지 않은 제 2 소스를 제거하는 공정을 2회 이상 연속적으로 수행하여 제 1 소스-제 2 소스 박막 을 형성하는 단계를 포함하는 박막 형성 방법.Supplying a second source capable of reacting with the first source and adsorbing the first source adsorbed to the object, and then supplying a purge gas to remove the second source not adsorbed to the object. A method of forming a thin film comprising the step of forming the first source-second source thin film by performing the process more than once in succession. 제 1 소스 및 제 1 소스와 반응할 수 있는 제 2 소스를 시분할을 통하여 제공하는 박막 형성 방법으로서, A thin film forming method for providing a first source and a second source capable of reacting with the first source through time division, 제 1 소스를 피처리물에 흡착시킨 뒤, 퍼지 가스를 공급하여 피처리물에 흡착되지 않은 제 1 소스를 제거하는 공정을 2회 이상 연속적으로 수행하여 제 1 소스 박막을 형성하는 단계와; Adsorbing the first source to the workpiece, and supplying a purge gas to remove the first source that has not been adsorbed to the workpiece to form the first source thin film at least two times in succession; 상기 제 1 소스와 반응할 수 있는 제 2 소스를 공급하여 피처리물에 흡착된 제 1 소스로 흡착시킨 뒤, 퍼지 가스를 공급하여 피처리물에 흡착되지 않은 제 2 소스를 제거하는 공정을 2회 이상 연속적으로 수행하여 제 1 소스-제 2 소스 박막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 형성 방법.Supplying a second source capable of reacting with the first source and adsorbing the first source adsorbed to the object, and then supplying a purge gas to remove the second source not adsorbed to the object. Forming a first source-second source thin film by continuously performing the step more than once. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제 1 소스는 아미노 리간드를 갖는 금속 물질인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법. And the first source is a metal material having an amino ligand. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 박막은 금속 산화막, 금속 질화막, 실리사이드 박막, 또는 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 박막 형성 방법. And the thin film is selected from the group consisting of a metal oxide film, a metal nitride film, a silicide thin film, or a combination thereof. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 제 1 소스는 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 스트론튬(Sr), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 루테늄(Ru), 인듐(Id), 바륨(Ba), 란탄(La), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 이리듐(Ir), 납(Pb), 비스무트(Bi), 또는 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 박막 형성 방법.The first source may be aluminum (Al), silicon (Si), titanium (Ti), cobalt (Co), gallium (Ga), germanium (Ge), strontium (Sr), yttrium (Y), zirconium (Zr), Niobium (Nb), Ruthenium (Ru), Indium (Id), Barium (Ba), Lanthanum (La), Hafnium (Hf), Tantalum (Ta), Tungsten (W), Iridium (Ir), Lead (Pb), A thin film forming method selected from the group consisting of bismuth (Bi), or a combination thereof. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 제 2 소스는 H2O, 산소, N2O, 오존(O3), 또는 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 박막 형성 방법.And the second source is selected from the group consisting of H 2 O, oxygen, N 2 O, ozone (O 3 ), or a combination thereof. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 제 2 소스는 질소 또는 암모니아인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방 법. And the second source is nitrogen or ammonia. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 제 2 소스는 SiH4, SiH2, SiCl2, SiCl4, Si2HxCl6-x(x는 0-6 사이의 정수), 또는 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 박막 형성 방법. Wherein the second source is selected from the group consisting of SiH 4 , SiH 2 , SiCl 2 , SiCl 4 , Si 2 H x Cl 6-x (x is an integer between 0-6), or a combination thereof. . 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제 1 소스 또는 상기 제 2 소스는 수소(H2), 헬륨(He), 질소(N2), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 또는 이들 혼합물로 구성되는 캐리어 가스와 함께 제공되는 박막 형성 방법. The first source or the second source may be hydrogen (H 2 ), helium (He), nitrogen (N 2 ), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), or a mixture thereof. The thin film formation method provided with the carrier gas which consists of.
KR1020070134016A 2007-12-20 2007-12-20 Process of forming thin film with improved physical properties KR20090066468A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070134016A KR20090066468A (en) 2007-12-20 2007-12-20 Process of forming thin film with improved physical properties

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070134016A KR20090066468A (en) 2007-12-20 2007-12-20 Process of forming thin film with improved physical properties

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090066468A true KR20090066468A (en) 2009-06-24

Family

ID=40994454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070134016A KR20090066468A (en) 2007-12-20 2007-12-20 Process of forming thin film with improved physical properties

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20090066468A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110075915A (en) * 2009-12-29 2011-07-06 주식회사 아토 Method of depositing thin film

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110075915A (en) * 2009-12-29 2011-07-06 주식회사 아토 Method of depositing thin film

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102712252B1 (en) Structures including metal carbide material, devices including the structures, and methods of forming same
US10964534B2 (en) Enhanced thin film deposition
JP3687651B2 (en) Thin film formation method
KR101427142B1 (en) ALD of metal silicate films
US9466574B2 (en) Plasma-enhanced atomic layer deposition of conductive material over dielectric layers
EP1125324B1 (en) Radical-assisted sequential cvd
US6451119B2 (en) Apparatus and concept for minimizing parasitic chemical vapor deposition during atomic layer deposition
EP1633904B1 (en) Methods for forming aluminum containing films utilizing amino aluminum precursors
TW201728779A (en) NbMC layers
US20030183171A1 (en) Apparatus and concept for minimizing parasitic chemical vapor deposition during atomic layer deposition
KR101749783B1 (en) Titanium-containing precursors for vapor deposition
TWI523078B (en) Methods of making and deposition methods using hafnium-or zirconium-containing compounds
KR101003700B1 (en) Method of Forming Metal Oxidizing Thin Films by Atomic Layer Deposition
KR20090066468A (en) Process of forming thin film with improved physical properties
KR20080064259A (en) Thin film deposition method comprising improved metal precursor feeding and purging step
KR20070114519A (en) Dielectric layer in capacitor and fabricating using the same and capacitor in semiconductor device and fabricating using the same
WO2008042695A2 (en) Semiconductor devices containing nitrided high dielectric constant films and method of forming
TW202432873A (en) Dielectric film activator, semiconductor substrate and semiconductor device manufactured using the same
KR20220090438A (en) Transition metal deposition method
KR20050015442A (en) Method for the Deposition of Thin Layers by Metal Organic Chemical Vapor Deposition
KR20040006959A (en) Oxide films for semiconductor element
WO2008013675A2 (en) Precursors for atomic layer deposition

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application