KR20100056258A - Method for depositing thin film on wafer - Google Patents

Method for depositing thin film on wafer Download PDF

Info

Publication number
KR20100056258A
KR20100056258A KR1020080115339A KR20080115339A KR20100056258A KR 20100056258 A KR20100056258 A KR 20100056258A KR 1020080115339 A KR1020080115339 A KR 1020080115339A KR 20080115339 A KR20080115339 A KR 20080115339A KR 20100056258 A KR20100056258 A KR 20100056258A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
thin film
substrate support
reducing
substrate
Prior art date
Application number
KR1020080115339A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101485506B1 (en
Inventor
이상진
유동호
전태호
Original Assignee
주식회사 아이피에스
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 아이피에스 filed Critical 주식회사 아이피에스
Priority to KR20080115339A priority Critical patent/KR101485506B1/en
Publication of KR20100056258A publication Critical patent/KR20100056258A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101485506B1 publication Critical patent/KR101485506B1/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
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
    • 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
    • C23C16/455—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 introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • 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
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • 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
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides

Abstract

PURPOSE: A method for depositing a thin film is provided to reduce manufacturing and maintenance costs of a thin film depositing device by not requiring a valve to spray gas. CONSTITUTION: A plurality of substrates is received on a substrate receiving unit(S310). A reduction layer is formed on the substrate by supplying a reducer through a reduction gas supply unit while rotating a gas spray unit around a substrate support unit so that the plurality of substrates successively passes the lower side of the reduction gas supply unit(S320). A thin film is formed on the substrate by supplying a precursor, the reaction gas, the reducer, and purge gas through the gas supply unit while rotating the gas spray unit around the substrate support unit sot that the substrate with the reduction layer passes the lower side of the reaction gas supply unit, a raw gas supply unit, and the reduction gas supply unit successively(S330).

Description

박막 증착방법{Method for depositing thin film on wafer}Thin film deposition method {Method for depositing thin film on wafer}

본 발명은 박막 증착방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환원제를 이용한 박막 증착방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film deposition method, and more particularly to a thin film deposition method using a reducing agent.

최근, 디바이스의 미세화, 고속화 및 고집적화 경향에 따라, RC 시정수(RC time constant)로 표시되는 신호전달 지연시간이 길어지게 되어 금속 배선기술에 있어서, 기존의 알루미늄(Al) 보다 전기저항이 낮은 구리(Cu)를 이용하여 금속 배선을 형성하게 되었다. 그러나 구리는 낮은 비저항과 높은 녹는점을 제외하면 알루미늄이 갖는 우수한 물성들을 가지고 있지 않다. 특히, 구리는 실리콘(Si) 내에서 확산계수가 가장 큰 물질이어서, 후속 열처리시에 실리콘 내부로 확산하여 밴드갭(band gap) 사이에 깊은 에너지 준위(deep level)를 형성하는 문제점이 있다. 그리고 구리는 산화실리콘(SiO2) 내에서의 확산 계수 또한 커서, 구리 배선 사이의 절연 특성이 감소하게 되는 문제점이 있다. 또한, 구리는 산화실리콘을 포함한 대부분의 유전물질에 대한 접착성(adhesion)이 나쁘다.In recent years, due to the trend toward miniaturization, high speed, and high integration of devices, a signal transmission delay time expressed as an RC time constant becomes longer, and thus, copper having lower electrical resistance than conventional aluminum (Al) in metal wiring technology. Metal wiring was formed using (Cu). However, copper does not have the excellent properties of aluminum except for low resistivity and high melting point. In particular, since copper is the material having the largest diffusion coefficient in silicon (Si), there is a problem of forming deep energy levels between the band gaps by diffusing into silicon during subsequent heat treatment. In addition, copper has a problem that the diffusion coefficient in silicon oxide (SiO 2 ) is also large and the insulating properties between copper wirings are reduced. In addition, copper has poor adhesion to most dielectric materials, including silicon oxide.

따라서 구리를 금속 배선으로 이용하기 위해서는 구리의 확산을 효과적으로 차단하고, 구리와의 접착성이 우수한 확산 방지막(diffusion barrier)이 필요하다.Therefore, in order to use copper as a metal wiring, a diffusion barrier that effectively blocks the diffusion of copper and has excellent adhesion to copper is required.

최근, 질화텅스텐 박막이 질화탄탈룸(TaN) 박막과 질화티타늄(TiN) 박막과 함께 구리에 대한 확산 방지막으로서 각광받고 있다. 기존의 질화텅스텐 박막 증착 방법은 스퍼터링법(sputtering), 플라즈마 강화 화학적기상증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD), 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD) 등이 있다. 그러나 스퍼터링법이나 PECVD는 계단 도포성(step coverage)이 열악한 문제점이 있다. 그리고 ALD는 증착속도가 작아서 생산성이 저하되고, 공정이 복잡하다는 문제점이 있다.In recent years, a tungsten nitride thin film has been spotlighted as a diffusion barrier for copper together with a tantalum nitride (TaN) thin film and a titanium nitride (TiN) thin film. Conventional tungsten nitride thin film deposition methods include sputtering, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), atomic layer deposition (ALD), and the like. However, sputtering or PECVD has a problem of poor step coverage. In addition, ALD has a problem in that productivity is reduced due to a small deposition rate, and the process is complicated.

결국, 물성이 우수하고 생산성이 향상된 새로운 형태의 질화텅스텐 박막 증착방법이 고안될 필요성이 있다.As a result, there is a need to devise a new type of tungsten nitride thin film deposition method having excellent physical properties and improved productivity.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 물성이 우수하고, 공정이 간단하며, 생산성이 향상된 박막 증착방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a thin film deposition method having excellent physical properties, simple process, and improved productivity.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 박막 증착방법은, 반응기 내부에 설치되며, 기판이 안착되는 복수의 기판 안착부가 마련되어 있는 기판 지지부 및 중심 원소를 포함하는 전구체를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 원료가스 공급기와, 상기 중심 원소와 반응하여 반응물을 형성하는 반응가스를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 반응가스 공급기와, 상기 중심 원소를 환원시키는 환원제를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 환원가스 공급기와, 상기 원료가스 공급기, 반응가스 공급기 및 환원가스 공급기 각각의 사이에 배치되어 퍼지가스를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 복수의 퍼지가스 공급기를 구비하고, 상기 환원가스 공급기, 원료가스 공급기, 반응가스 공급기 및 퍼지가스 공급기가 방사형으로 배치되며, 상기 기판 지지부의 상부에 상기 기판 지지부에 대해 상대 회전 가능하게 설치되는 가스 분사부를 구비하는 박막 증착장치를 이용하여 박막을 증착하는 방법으로, 상기 기판 안착부에 복수의 기판을 안착시키는 단계; 상기 복수의 기판이 상기 환원가스 공급기의 하방을 순차적으로 지나도록 상기 기판 지지부에 대해 가스 분사부를 상대 회전시키면서, 상기 환원가스 공급기를 통해 상기 기판 지지부 상으로 환원제를 공급하여 상기 복수의 기판 상에 환원층을 형성하는 단계; 및 상기 환원 층이 형성된 복수의 기판이 상기 환원가스 공급기, 원료가스 공급기 및 반응가스 공급기의 하방을 순차적으로 지나도록 상기 기판 지지부에 대해 가스 분사부를 상대 회전시키면서, 상기 전구체, 반응가스, 환원제 및 퍼지가스를 각각의 가스 공급기를 통해 상기 환원층이 형성된 복수의 기판 상으로 함께 공급하여, 상기 복수의 기판 상에 박막을 형성하는 단계;를 갖는다.In order to solve the above technical problem, the thin film deposition method according to the present invention, a precursor including a substrate support and a central element installed in the reactor, the plurality of substrate seating portion on which the substrate is seated, onto the substrate support A source gas supply for supplying, a reaction gas supply for supplying a reaction gas that reacts with the central element to form a reactant, onto the substrate support, and a reducing gas supply for supplying a reducing agent for reducing the center element onto the substrate support; And a plurality of purge gas supplies disposed between each of the source gas supply, the reaction gas supply, and the reducing gas supply to supply purge gas onto the substrate support, wherein the reducing gas supply, source gas supply, and reaction gas are provided. A feeder and a purge gas feeder are arranged radially, the substrate A method of depositing a thin film by using a thin film deposition apparatus having a gas injector is rotatably installed relative to the substrate support on the support, the method comprising the steps of: mounting a plurality of substrates on the substrate mounting; While reducing the gas injection unit relative to the substrate support so that the plurality of substrates sequentially pass below the reducing gas supplier, a reducing agent is supplied onto the substrate support through the reducing gas supply to reduce the plurality of substrates. Forming a layer; And rotating the gas injector relative to the substrate support so that the plurality of substrates on which the reducing layer is formed pass sequentially below the reducing gas supplier, the source gas supplier, and the reaction gas supplier, and the precursor, the reaction gas, the reducing agent, and the purge. Supplying a gas together through a respective gas supply onto a plurality of substrates on which the reducing layer is formed, thereby forming a thin film on the plurality of substrates.

본 발명에 따르면, 간단한 공정을 통해 물성이 우수하고, 생산성이 향상된 박막을 증착할 수 있다.According to the present invention, it is possible to deposit a thin film having excellent physical properties and improved productivity through a simple process.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 박막 증착방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a thin film deposition method according to the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you.

도 1은 본 발명 따른 박막 증착방법에 이용되는 박막 증착장치의 바람직한 일 실시예의 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다. 1 is a view showing a schematic configuration of a preferred embodiment of a thin film deposition apparatus used in the thin film deposition method according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 박막 증착장치(100)는 반응기(110), 기판 지지부(120) 및 가스 분사부(130)를 구비한다.1 and 2, the thin film deposition apparatus 100 according to the present invention includes a reactor 110, a substrate support part 120, and a gas injection part 130.

반응기(110)는 바닥부(111), 외벽부(112) 및 상측 플레이트(113)를 구비한 다. The reactor 110 has a bottom 111, an outer wall 112 and an upper plate 113.

바닥부(111)는 원판의 형상으로 이루어져 있고, 외벽부(112)는 바닥부(111)의 가장자리로부터 상방으로 수직하게 연장 형성되어 폐곡면 형상으로 이루어져 있다. 그리고 외벽부(112)에는 기판(w)이 출입하는 기판(w) 이송통로(도면 미도시)가 형성되어 있다. 상측 플레이트(113)는 원판 형상으로 이루어져 있고, 외벽부(112)의 상면에 분리 가능하게 결합된다. 상측 플레이트(113)가 외벽부(112)의 상면에 결합되면 반응기(110) 내부에 일정한 공간이 형성되며, 특히 후술할 기판 지지부(120)의 상방으로 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)의 사이에 박막 증착공간(140)이 형성된다. 상측 플레이트(113)의 하면과 외벽부(112)의 상면 사이에는 오링(O-ring)(도면 미도시) 등과 같은 밀폐부재가 개재된다. 그리고 반응기(110) 내부에 잔존하는 불필요 가스 및 파티클을 배출하기 위한 배기구(도면 미도시)가 바닥부(111) 또는 외벽부(112)에 마련되어 있다. The bottom portion 111 is formed in the shape of a disc, the outer wall portion 112 is formed extending vertically upward from the edge of the bottom portion 111 is made of a closed curved shape. The outer wall portion 112 is provided with a substrate w transfer passage (not shown) through which the substrate w enters and exits. The upper plate 113 is formed in a disk shape, is 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 predetermined space is formed inside the reactor 110, and in particular, the substrate support 120 and the gas injection unit 130 above the substrate support 120 to be described later. The thin film deposition space 140 is formed between. A sealing member such as an O-ring (not shown) is interposed between the lower surface of the upper plate 113 and the upper surface of the outer wall portion 112. An exhaust port (not shown) for discharging unnecessary gas and particles remaining inside the reactor 110 is provided at the bottom 111 or the outer wall 112.

기판 지지부(120)는 반응기(110) 내부에 설치되며, 서셉터(121), 기판 안착부(122), 샤프트(123) 및 히터(도면 미도시)를 구비한다. The substrate support part 120 is installed inside the reactor 110 and includes a susceptor 121, a substrate seating part 122, a shaft 123, and a heater (not shown).

서셉터(121)는 원판의 형상으로 반응기(110) 내부에 회전 가능하게 설치되어 있다. 서셉터(121)의 상면에는 기판 안착부(122) 6개가 오목하게 형성되어 있다. 기판 안착부(122)는 기판 지지부(120) 상면의 둘레방향을 따라 배치되고, 각 기판 안착부(122)에는 기판(w)이 안착된다. 샤프트(123)는 양단부 중 일단부가 서셉터(121)의 하면과 결합되어 있고, 타단부가 반응기(110)를 관통하여 예컨대, 모터(도면 미도시) 등의 회전 구동수단과 연결되어 있다. 따라서 샤프트(123)가 회전함 에 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. 승강 구동수단으로는 예컨대, 모터 및 기어 조립체(도면 미도시) 등이 있다. 히터(도면 미도시)는 서셉터(121) 아래에 매설되어 기판(w)의 온도를 조절한다.The susceptor 121 is rotatably installed in the reactor 110 in the shape of a disc. On the upper surface of the susceptor 121, six substrate mounting portions 122 are formed concave. The substrate seating part 122 is disposed along the circumferential direction of the upper surface of the substrate support part 120, and the substrate w is seated on each substrate seating part 122. One end of the shaft 123 is coupled to a lower surface of the susceptor 121, and the other end penetrates through the reactor 110, and is connected to a rotation driving means such as a motor (not illustrated). Therefore, as the shaft 123 rotates, the susceptor 121 rotates about the rotation center axis A shown in FIG. 1. In addition, the shaft 123 is connected to the lifting drive means for allowing the susceptor 121 to lift. Lifting drive means include, for example, a motor and a gear assembly (not shown). A heater (not shown) is embedded under the susceptor 121 to adjust the temperature of the substrate w.

가스 분사부(130)는 기판 지지부(120)의 상방에 설치된 상측 플레이트(113)에 결합되며, 가스 공급기(151, 152, 153, 154, 155)를 구비한다. 가스 공급기(151, 152, 153, 154, 155)는 공급되는 가스의 종류에 따라, 원료가스 공급기(152), 반응가스 공급기(153), 환원가스 공급기(153) 및 퍼지가스 공급기(154, 155)로 구분된다. The gas injector 130 is coupled to the upper plate 113 installed above the substrate supporter 120, and includes gas supplies 151, 152, 153, 154, and 155. The gas supplies 151, 152, 153, 154, and 155 may include a source gas supplier 152, a reaction gas supplier 153, a reducing gas supplier 153, and a purge gas supplier 154 and 155 according to the type of gas supplied. ).

원료가스 공급기(152)는 중심 원소를 포함하는 전구체 예컨대, 불화텅스텐(WF6)과 같은 전구체를 기판 지지부(120) 상으로 공급한다. 반응가스 공급기(153)는 전구체의 중심 원소와 반응하여 반응물을 형성하는 반응가스 예컨대, 암모니아(NH3)와 같은 반응가스를 기판 지지부(120) 상으로 공급한다. 환원가스 공급기(151)는 전구체의 중심 원소를 환원시키는 환원제 예컨대, 디보레인(B2H6)과 같은 환원제를 기판 지지부(120) 상으로 공급한다. The source gas supplier 152 supplies a precursor including a central element, for example, a tungsten fluoride (WF 6 ) onto the substrate support 120. The reaction gas supplier 153 supplies a reaction gas such as ammonia (NH 3 ), which reacts with the center element of the precursor to form a reactant, onto the substrate support 120. The reducing gas supplier 151 supplies a reducing agent, such as diborane (B 2 H 6 ), that reduces the central element of the precursor onto the substrate support 120.

그리고 퍼지가스 공급기(154, 155)는 전구체, 반응가스 및 환원제를 퍼지(purge)하는 퍼지가스를 기판 지지부(120) 상으로 공급한다. 즉, 퍼지가스 공급기(154, 155)는 박막형성공간(140)에 잔류하는 미반응된 가스를 반응기(110) 외부 로 배출시켜, 기판 지지부(120) 상에서 미반응된 가스가 혼합되지 않도록 하는 퍼지가스를 공급하는 장치이다. 특히, 참조번호 155로 표시된 퍼지가스 공급기는 기판 지지부(120) 의 중앙부분을 통해 미반응된 가스가 혼합되지 않도록 퍼지가스를 공급하는 장치이다. The purge gas supplies 154 and 155 supply a purge gas for purging the precursor, the reaction gas, and the reducing agent onto the substrate support 120. That is, the purge gas supplyers 154 and 155 discharge the unreacted gas remaining in the thin film formation space 140 to the outside of the reactor 110 so that the unreacted gas is not mixed on the substrate support 120. It is a device for supplying gas. In particular, the purge gas supplier denoted by reference numeral 155 is a device for supplying the purge gas such that the unreacted gas is not mixed through the central portion of the substrate support 120.

각각의 가스 공급기(151, 152, 153, 154, 155)는 샤워헤드 형태로 구성될 수 있다. 그리고 가스 분사부(130)를 통해 공급되는 원료가스는 플라즈마화시켜 공급될 수 있다. 이를 위해 반응기(100) 외부에 설치된 별도의 플라즈마 발생기(도면 미도시)를 이용하거나 가스 분사부(130)의 내부 또는 박막 증착공간(140)에서 플라즈마를 발생시켜 기판 지지부(120) 상에 공급할 수도 있다.Each gas supplier 151, 152, 153, 154, 155 may be configured in the form of a showerhead. And the source 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 the plasma may be generated in the gas injector 130 or in the thin film deposition space 140 and supplied on the substrate support 120. have.

이와 같이, 가스 분사부(130)가 고정되어 있고, 기판 지지부(120)가 회전 가능하게 설치되어, 기판 지지부(120)가 가스 분사부(130)에 대해 상대 회전하면, 기판 지지부(120)에 안착되어 있는 기판(w)이 각각의 가스 공급기(151, 152, 153, 154, 155)의 하방을 순차적으로 지나가게 된다. 이때 각각의 가스 공급기(151, 152, 153, 154, 155)를 통해 전구체, 반응가스, 환원제 및 퍼지가스가 함께 기판 지지부(120) 상으로 공급된다면, 기판(w) 상에 원자층증착법으로 박막을 증착할 수 있다.As described above, when the gas injector 130 is fixed and the substrate supporter 120 is rotatably installed and the substrate supporter 120 rotates relative to the gas injector 130, the substrate supporter 120 is rotated. The substrate w on which it is seated sequentially passes below each gas supplier 151, 152, 153, 154, 155. At this time, if the precursor, the reaction gas, the reducing agent and the purge gas are supplied to the substrate support 120 together through the respective gas supply 151, 152, 153, 154, 155, a thin film by atomic layer deposition on the substrate (w) Can be deposited.

이상에서, 가스 분사부(130)가 고정되어 있고 기판 지지부(120)가 회전 가능하게 설치되는 박막 증착장치(100)에 대해서 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기판 지지부(120)가 고정되어 있고 가스 분사부(130)가 회전 가능하게 설치되거나 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130) 모두가 회전 가능하게 설치 되어, 가스 분사부(130)가 기판 지지부(120)에 대해 상대 회전하게 설치되는 경우도 유사하다.The thin film deposition apparatus 100 in which the gas injection unit 130 is fixed and the substrate support unit 120 is rotatable is illustrated and described, but is not limited thereto. The substrate supporter 120 is fixed and the gas injector 130 is rotatably installed, or both the substrate supporter 120 and the gas injector 130 are rotatably installed, so that the gas injector 130 is the substrate supporter. The case where it is installed to rotate relative to 120 is similar.

도 3은 본 발명에 따른 박막 증착방법의 바람직한 일 실시예에 대한 수행과정을 나타내는 흐름도이다. 참고적으로, 후술하는 박막 증착방법들은 본 발명에 따른 박막 증착장치(100)를 이용해서 구현하는 것으로 설명하지만, 환원가스 공급기, 퍼지가스 공급기, 원료가스 공급기, 퍼지가스 공급기, 반응가스 공급기 및 퍼지가스 공급기의 하방을 복수의 기판이 지나가도록 가스 분사부에 대해 기판 지지부를 상대 회전하는 단계를 구현할 수만 있다면 다른 장치를 이용해도 된다. 예컨대, 도 1에 도시된 박막 증착장치(100)는 가스 공급기(151, 152, 153, 154, 155)가 샤워헤드 형태로 구성된 것이지만, 본 발명에 따른 박막 증착방법은 가스 인젝터가 여러 개 방사형으로 배치된 박막 증착장치에 의해서도 구현될 수 있다. 그리고 도 1에 도시된 박막 증착장치(100)는 가스 분사부(130)가 고정되어 있고 기판 지지부(120)가 회전하는 형태로 구성된 것이지만, 본 발명에 따른 박막 증착방법은 기판 지지부(120)가 고정되어 있고 가스 분사부(130)가 회전하거나, 기판 지지부(120)와 가스 분사부(130)가 모두 회전하는 형태의 박막 증착장치에 의해서도 구현될 수 있다.3 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the thin film deposition method according to the present invention. For reference, the following thin film deposition methods are described as being implemented using the thin film deposition apparatus 100 according to the present invention. However, a reducing gas supplier, a purge gas supplier, a source gas supplier, a purge gas supplier, a reaction gas supplier, and a purge Other devices may be used as long as it can implement the step of rotating the substrate support relative to the gas injector so that the plurality of substrates pass below the gas supply. For example, in the thin film deposition apparatus 100 shown in FIG. 1, the gas supplies 151, 152, 153, 154, and 155 are configured in the form of a showerhead. It may also be implemented by a thin film deposition apparatus disposed. The thin film deposition apparatus 100 shown in FIG. 1 is configured in such a manner that the gas injection unit 130 is fixed and the substrate support unit 120 is rotated. However, the thin film deposition method according to the present invention includes a substrate support unit 120. It may be implemented by a thin film deposition apparatus that is fixed and the gas injector 130 rotates, or both the substrate support 120 and the gas injector 130 rotate.

도 3을 참조하면, 우선, 기판 안착부(122)에 복수의 기판을 안착시킨다(S310). 그리고 히터를 이용하여 기판(w)의 온도를 공정 온도로 조절한다. Referring to FIG. 3, first, a plurality of substrates are mounted on the substrate seating part 122 (S310). And the temperature of the board | substrate w is adjusted to process temperature using a heater.

다음으로, 기판(w)이 환원가스 공급기(151)의 하방을 순차적으로 지나도록 기판 지지부(120)를 회전시키면서, 환원제를 기판 지지부(120) 상에 공급하여 복수 의 기판(w) 상에 환원층을 형성한다(S320). 환원제는 환원가스 공급기(151)를 통해 공급하며, 이때 전구체 및 반응가스는 공급하지 않는다. 그리고 환원제를 퍼지하기 위한 퍼지가스는 퍼지가스는 퍼지가스 공급기(154, 155)를 통해 적절히 공급할 수 있다. 퍼지가스는 S320 단계를 수행하는 과정 중에 공급하는 것도 가능하고, S320 단계 이후에 공급하는 것도 가능하며, S320 단계 수행 중과 S320 단계 이후에 모두 퍼지가스를 공급하는 것도 가능하다.Next, while rotating the substrate support part 120 so that the substrate w sequentially passes below the reducing gas supplier 151, the reducing agent is supplied onto the substrate support part 120 to be reduced on the plurality of substrates w. Form a layer (S320). The reducing agent is supplied through the reducing gas supplier 151, where the precursor and the reaction gas are not supplied. The purge gas for purging the reducing agent may be appropriately supplied through the purge gas supplyers 154 and 155. The purge gas may be supplied during the process of performing the S320 step, may be supplied after the S320 step, and may be supplied to both the purge gas after the S320 step and the S320 step.

다음으로, 환원층이 형성된 기판(w)이 환원가스 공급기(151), 원료가스 공급기(152) 및 반응가스 공급기(153)의 하방을 순차적으로 지나도록 기판 지지부(120)를 회전시키면서, 전구체, 반응가스, 환원제 및 퍼지가스를 기판 지지부(120) 상에 함께 공급하여 복수의 기판(w) 상에 박막을 형성한다(S330). 환원층이 형성된 기판(w)이 환원가스 공급기(151), 원료가스 공급기(152) 및 반응가스 공급기(153)를 차례대로 지나가도록 하기 위해서, 도 1 및 도 2의 화살표 방향으로 기판 지지부(120)를 회전시킨다.Next, while rotating the substrate support unit 120 so that the substrate w on which the reducing layer is formed passes sequentially under the reducing gas supplier 151, the source gas supplier 152, and the reaction gas supplier 153, the precursor, The reaction gas, the reducing agent, and the purge gas are supplied together on the substrate support part 120 to form a thin film on the plurality of substrates w (S330). In order to allow the substrate w on which the reducing layer is formed to pass through the reducing gas supplier 151, the source gas supplier 152, and the reactive gas supplier 153, the substrate support 120 in the direction of the arrow of FIGS. 1 and 2. Rotate).

원료가스 공급기(152)는 중심 원소를 포함하는 전구체를 기판 지지부(120) 상으로 공급하는 장치이다. 중심 원소는 금속, 바람직하게는 텅스텐(W)일 수 있다. 중심 원소가 텅스텐일 경우 전구체는 WF6, WCl6, W(CO)6 또는 이들의 조합일 수 있다. 반응가스 공급기(153)는 전구체의 중심 원소와 반응하여 반응물을 형성하는 반응가스를 기판 지지부(120) 상으로 공급하는 장치이다. 반응가스는 질소(N)를 함유하는 물질일 수 있으며, 질소를 함유하는 물질은 N2, NH3, NF3, N2H6 또는 이들의 조 합일 수 있다. 환원가스 공급기(151)는 전구체의 중심 원소를 환원시키는 환원제를 기판 지지부(120) 상으로 공급하는 장치이다. 환원제는 붕소(B)를 함유하는 물질일 수 있으며, 붕소를 함유하는 물질은 보레인(borane)계열로, BH3, B2H6 또는 이들의 조합일 수 있다. 퍼지가스 공급기(154)는 퍼지가스를 기판 지지부(120) 상으로 공급하는 장치이다. 퍼지가스는 아르곤, 질소와 같은 불활성 가스가 이용될 수 있다.The source gas supplier 152 is a device for supplying a precursor including a central element onto the substrate support 120. The central element may be a metal, preferably tungsten (W). When the central element is tungsten, the precursor may be WF 6 , WCl 6 , W (CO) 6, or a combination thereof. The reaction gas supplier 153 is a device for supplying a reaction gas on the substrate support 120 to react with a central element of the precursor to form a reactant. The reaction gas may be a material containing nitrogen (N), and the material containing nitrogen may be N 2 , NH 3 , NF 3 , N 2 H 6, or a combination thereof. The reducing gas supplier 151 is a device for supplying a reducing agent for reducing the center element of the precursor onto the substrate support 120. The reducing agent may be a material containing boron (B), and the material containing boron is borane-based, and may be BH 3 , B 2 H 6, or a combination thereof. The purge gas supplier 154 is a device that supplies the purge gas onto the substrate support 120. As the purge gas, an inert gas such as argon or nitrogen may be used.

전구체가 불화텅스텐이고, 반응가스가 암모니아이며, 환원제가 디보레인인 경우에, 형성되는 박막은 질화텅스텐 박막이다.When the precursor is tungsten fluoride, the reaction gas is ammonia, and the reducing agent is diborane, the thin film formed is a tungsten nitride thin film.

각 가스 공급기(151, 152, 153, 154, 155)를 통해 환원제, 전구체, 반응가스 및 퍼지가스를 함께 공급하면, 기판 지지부(120)가 회전함에 따라, 각 기판(w)은 환원제, 퍼지가스, 전구체, 퍼지가스, 반응가스 및 퍼지가스에 순차적으로 노출된다. 이때, 하나의 기판(w) 상에 공급되는 가스의 공급순서를 도 4에 나타내었다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(w) 상에 환원제, 퍼지가스, 전구체, 퍼지가스, 반응가스 및 퍼지가스가 소정의 시간간격을 두고 공급되므로 원자층 증착이 가능하게 된다. When the reducing agent, the precursor, the reaction gas, and the purge gas are supplied together through the gas supplies 151, 152, 153, 154, and 155, each substrate w is reduced as the reducing agent and the purge gas. , The precursor, the purge gas, the reaction gas and the purge gas are sequentially exposed. At this time, the supply sequence of the gas supplied on one substrate w is shown in FIG. As shown in FIG. 4, since a reducing agent, a purge gas, a precursor, a purge gas, a reaction gas, and a purge gas are supplied at a predetermined time interval on the substrate w, atomic layer deposition is possible.

본 실시예의 S320 단계와 S330 단계는 가스 분사부(130)를 고정시키고, 기판 지지부(120)를 회전시키면서 수행하였다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 기판 지지부를 고정시키고 가스 분사부를 회전시키거나 기판 지지부와 가스 분사부를 모두 회전시키는 방식으로 S320 단계와 S330 단계를 수행할 수도 있다.Steps S320 and S330 of the present embodiment were performed while fixing the gas injection unit 130 and rotating the substrate support unit 120. However, the present invention is not limited thereto, and steps S320 and S330 may be performed by fixing the substrate support and rotating the gas injector or rotating both the substrate support and the gas injector.

환원제, 전구체 및 반응가스를 이용하여 반응물이 원자층 증착되는 과정을 도 5a 내지 도 5d에 나타내었다. 여기서 환원제로 이용된 물질은 디보레인(B2H6)이고, 전구체로 이용된 물질은 불화텅스텐이며, 반응가스로 이용된 물질은 암모니아인 경우를 나타낸 것이다.A process of atomic layer deposition using a reducing agent, a precursor and a reaction gas is shown in FIGS. 5A to 5D. Herein, the material used as the reducing agent is diborane (B 2 H 6 ), the material used as the precursor is tungsten fluoride, and the material used as the reaction gas is ammonia.

우선, 도 5a에 도시된 바와 같이 환원제인 디보레인(503)이 기판(501) 상에 공급되면, 디보레인(503)은 보레인(505) 형태로 기판(501)에 흡착되고, 보레인(505)은 기판(501) 표면에서 분해되어 붕소원자(507)가 된다. 그리고 이러한 과정을 통해, 도 5b에 도시된 바와 같이 기판(501) 표면에 환원층인 붕소층(511)이 형성된다. 그리고 붕소층(511) 상에 전구체인 불화텅스텐(509)이 공급되면, 붕소층(511)은 불화텅스텐(509)과 반응하게 되고, 붕소층(511)에 의해 텅스텐이 환원되어 도 5c에 도시된 바와 같이 기판(501) 표면에 텅스텐층(515)이 형성된다. 그리고 텅스텐층(515) 상에 반응가스인 암모니아(513)가 공급되면, 암모니아(513)는 텅스텐층(515)를 질화시켜, 도 5d에 도시된 바와 같이 기판(501) 상에 질화텅스텐(517) 층이 형성된다. 그리고 이러한 과정을 반복하면, 기판(501) 상에 원하는 두께의 질화텅스텐 박막을 증착할 수 있다.First, as shown in FIG. 5A, when diborane 503 that is a reducing agent is supplied onto the substrate 501, the diborane 503 is adsorbed onto the substrate 501 in the form of borane 505, and the borane ( 505 is decomposed on the surface of the substrate 501 to form a boron atom 507. Through this process, as shown in FIG. 5B, the boron layer 511, which is a reducing layer, is formed on the surface of the substrate 501. When tungsten fluoride 509, which is a precursor, is supplied to the boron layer 511, the boron layer 511 reacts with the tungsten fluoride 509, and tungsten is reduced by the boron layer 511, as shown in FIG. 5C. As shown, a tungsten layer 515 is formed on the surface of the substrate 501. When the ammonia 513, which is a reaction gas, is supplied onto the tungsten layer 515, the ammonia 513 nitrides the tungsten layer 515, and the tungsten nitride 517 is formed on the substrate 501 as shown in FIG. 5D. ) Layers are formed. If this process is repeated, a tungsten nitride thin film having a desired thickness may be deposited on the substrate 501.

도 5a 내지 도 5d에서 설명한 바와 같이, 원하는 박막을 증착하고자 한다면, 기판 상에 공급되는 가스는 환원제, 전구체 및 반응가스 순서이어야 한다. 만일, 가스가 환원제, 반응가스 및 전구체 순서로 기판 상에 공급된다거나 전구체, 반응가스 및 환원제 순서 또는 반응가스, 환원제 및 전구체 순서로 기판 상에 공급된다면 원하는 박막을 증착할 수 없게 된다.As described with reference to FIGS. 5A to 5D, if the desired thin film is to be deposited, the gas supplied on the substrate should be in the order of the reducing agent, the precursor and the reactant gas. If the gas is supplied on the substrate in the order of the reducing agent, the reaction gas and the precursor or on the substrate in the order of the precursor, the reaction gas and the reducing agent or the reaction gas, the reducing agent and the precursor, the desired thin film cannot be deposited.

따라서 도 1에 도시된 박막 증착장치(100)를 이용하여 원하는 박막을 증착하고자 한다면, 상술한 바와 같이 기판(w)이 환원가스 공급기(151), 원료가스 공급기(152) 및 반응가스 공급기(153)의 하방을 순차적으로 지나가도록 기판 지지부(120)를 회전시켜야 한다. 즉, 도 2에 나타낸 화살표와 같은 방향으로 기판이 지나가도록 기판 지지부(120)를 회전시킨다. Therefore, if the desired thin film is to be deposited using the thin film deposition apparatus 100 illustrated in FIG. 1, the substrate w may have the reducing gas supplier 151, the source gas supplier 152, and the reactive gas supplier 153 as described above. The substrate support 120 should be rotated so as to pass sequentially under the). That is, the substrate support 120 is rotated so that the substrate passes in the same direction as the arrow shown in FIG. 2.

이와 같이 기판 지지부(120)를 회전시키면, 도 2의 참조번호 161로 표시된 기판은 환원가스 공급기(151)의 하방에 위치하므로, 기판(161)이 회전함에 따라 기판(161) 상에 환원제, 전구체 및 반응가스 순서로 가스가 공급된다. 이에 반해, 도 2의 참조번호 162로 표시된 기판은 원료가스 공급기(152)의 하방에 위치하므로, 기판(162) 상에 전구체, 반응가스 및 환원제 순서로 가스가 공급된다. 그리고 도 2의 참조번호 163으로 표시된 기판은 반응가스 공급기(153)의 하방에 위치하므로, 기판(163) 상에 반응가스, 환원제 및 전구체 순서로 가스가 공급된다. When the substrate support part 120 is rotated as described above, the substrate indicated by reference numeral 161 of FIG. 2 is positioned below the reducing gas supplier 151, so that the reducing agent and the precursor on the substrate 161 as the substrate 161 rotates. And gases are supplied in the order of the reaction gases. On the contrary, since the substrate indicated by reference numeral 162 of FIG. 2 is positioned below the source gas supplier 152, the gas is supplied to the substrate 162 in the order of precursor, reactant gas, and reducing agent. In addition, since the substrate indicated by reference numeral 163 of FIG. 2 is positioned below the reaction gas supplier 153, the gas is supplied to the substrate 163 in the order of the reaction gas, the reducing agent, and the precursor.

즉, 참조번호 161로 표시된 기판 상에는 원하는 순서대로 가스가 공급되므로, 원하는 박막을 증착할 수 있다. 그러나 참조번호 162, 163으로 표시된 기판에는 환원제가 먼저 공급되는 것이 아니라, 전구체 또는 반응가스가 먼저 기판(162, 163) 상에 공급되어 문제가 된다. 참조번호 162로 표시된 기판은 전구체와 먼저 접촉되게 됨으로 인해, 불화텅스텐에 함유되어 있는 불소와 기판(162)과의 반응에 의하여 결함이 발생할 수 있다. 그리고 참조번호 163으로 표시된 기판은 환원제와 접촉하기 전에 반응가스와 먼저 접촉되게 됨으로 인해, 기판의 종류에 따라서는 예기치 못한 결함이 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하고자 안출된 방법이 전구 체와 반응가스를 공급하기에 앞서, 도 3의 S330 단계와 같이 모든 기판 상에 환원제를 먼저 공급하여 환원층을 형성하는 것이다.That is, since gases are supplied in a desired order on the substrate indicated by reference numeral 161, a desired thin film can be deposited. However, the reducing agent is not supplied to the substrates indicated by reference numerals 162 and 163 first, but a precursor or a reaction gas is first supplied onto the substrates 162 and 163 to become a problem. Since the substrate 162 is first contacted with the precursor, a defect may occur due to a reaction between the fluorine contained in the tungsten fluoride and the substrate 162. In addition, since the substrate indicated by reference numeral 163 is first contacted with the reaction gas before contacting the reducing agent, an unexpected defect may occur depending on the type of the substrate. The method devised to solve this problem is to form a reducing layer by first supplying a reducing agent on all substrates as in step S330 of FIG. 3 before supplying a precursor and a reaction gas.

즉, 도 3의 S320 단계 이후에 바로 S340 단계를 수행하지 않고, S330 단계를 먼저 수행한 후, S340 단계를 수행하는 것이다. 전구체와 반응가스는 공급하지 않은 상태에서 환원제만을 공급하여, 모든 기판(w) 상에 환원층을 형성한 후, 전구체, 반응가스 및 환원제를 함께 공급하게 되면, 모든 기판(w) 상에 원하는 박막을 형성할 수 있게 된다. 이와 같은 방법으로 박막을 증착하면, 원자층 증착이라는 기본 틀은 유지하면서, 모든 기판(w)에 원하는 박막을 형성할 수 있다.That is, after performing step S340 immediately after step S320 of FIG. 3, step S330 is first performed, and then step S340 is performed. When the precursor and the reactant gas are not supplied, only a reducing agent is supplied to form a reducing layer on all the substrates w. Then, when the precursor, the reactant gas and the reducing agent are supplied together, a desired thin film is formed on all the substrates w. Can be formed. By depositing a thin film in this manner, it is possible to form a desired thin film on all substrates w while maintaining the basic framework of atomic layer deposition.

결국, 본 발명에 따른 방법으로 박막을 증착하면, 원자층 증착이 가능하므로, 증착된 박막의 계단 도포성(step coverage)과 같은 박막의 물성이 우수하게 되고, 모든 기판에서 균일한 물성을 갖는 박막을 증착할 수 있게 된다. 그리고 일반적인 원자층 증착장치와는 다르게 각 가스를 분사하기 위한 밸브가 필요치 않으므로, 박막 증착장치의 제조 및 유지에 소요되는 비용이 감소하게 된다. 또한, 밸브를 개폐하는 과정이 존재하지 않으므로, 공정이 간단하게 되어 증착되는 박막의 신뢰성이 증가하고 공정이 단순화되어 생산성이 향상된다.As a result, when the thin film is deposited by the method according to the present invention, since atomic layer deposition is possible, the physical properties of the thin film such as step coverage of the deposited thin film are excellent, and the thin film having uniform physical properties on all substrates. Can be deposited. Unlike a general atomic layer deposition apparatus, since a valve for injecting each gas is not required, the cost for manufacturing and maintaining the thin film deposition apparatus is reduced. In addition, since there is no process of opening and closing the valve, the process is simplified to increase the reliability of the deposited thin film and simplify the process, thereby improving productivity.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

도 1은 본 발명에 이용되는 박막 증착장치의 바람직한 일 실시예의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a preferred embodiment of a thin film deposition apparatus used in the present invention.

도 2는 가스분사부와 기판과의 관계를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1 to explain the relationship between the gas injection unit and the substrate.

도 3은 본 발명에 따른 박막 증착방법의 바람직한 일 실시예에 대한 수행과정을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the thin film deposition method according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 박막 증착방법에 있어서, 하나의 기판 상에 공급되는 가스의 공급순서를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a supply sequence of a gas supplied on one substrate in the thin film deposition method according to the present invention.

도 5a 내지 도 5d는 질화텅스텐(WNx) 박막이 기판 상에 성장하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.5A to 5D are views for explaining a process of growing a tungsten nitride (WN x ) thin film on a substrate.

Claims (15)

반응기 내부에 설치되며, 기판이 안착되는 복수의 기판 안착부가 마련되어 있는 기판 지지부 및A substrate support provided in the reactor and having a plurality of substrate seats on which the substrate is seated; 중심 원소를 포함하는 전구체를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 원료가스 공급기와, 상기 중심 원소와 반응하여 반응물을 형성하는 반응가스를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 반응가스 공급기와, 상기 중심 원소를 환원시키는 환원제를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 환원가스 공급기와, 상기 원료가스 공급기, 반응가스 공급기 및 환원가스 공급기 각각의 사이에 배치되어 퍼지가스를 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 복수의 퍼지가스 공급기를 구비하고, 상기 환원가스 공급기, 원료가스 공급기, 반응가스 공급기 및 퍼지가스 공급기가 방사형으로 배치되며, 상기 기판 지지부의 상부에 상기 기판 지지부에 대해 상대 회전 가능하게 설치되는 가스 분사부를 구비하는 박막 증착장치를 이용하여 박막을 증착하는 방법으로,A source gas supplier for supplying a precursor including a central element onto the substrate support; a reaction gas supply for supplying a reactant gas reacting with the central element to form a reactant onto the substrate support; and reducing the center element. A reducing gas supply for supplying a reducing agent onto the substrate support, and a plurality of purge gas supply disposed between each of the source gas supply, the reaction gas supply, and the reducing gas supply to supply purge gas onto the substrate support; And a reducing gas supplier, a source gas supplier, a reaction gas supplier, and a purge gas supplier are disposed radially, and using a thin film deposition apparatus including a gas injection unit disposed on the substrate support to be rotatable relative to the substrate support. By depositing a thin film, 상기 기판 안착부에 복수의 기판을 안착시키는 단계;Mounting a plurality of substrates on the substrate mounting portion; 상기 복수의 기판이 상기 환원가스 공급기의 하방을 순차적으로 지나도록 상기 기판 지지부에 대해 상기 가스 분사부를 상대 회전시키면서, 상기 환원가스 공급기를 통해 상기 기판 지지부 상으로 환원제를 공급하여 상기 복수의 기판 상에 환원층을 형성하는 단계; 및On the plurality of substrates, a reducing agent is supplied onto the substrate support through the reducing gas supplier while the gas injection unit is rotated relative to the substrate support so that the plurality of substrates sequentially pass below the reducing gas supplier. Forming a reducing layer; And 상기 환원층이 형성된 복수의 기판이 상기 환원가스 공급기, 원료가스 공급 기 및 반응가스 공급기의 하방을 순차적으로 지나도록 상기 기판 지지부에 대해 상기 가스 분사부를 상대 회전시키면서, 상기 전구체, 반응가스, 환원제 및 퍼지가스를 각각의 가스 공급기를 통해 상기 환원층이 형성된 복수의 기판 상으로 함께 공급하여, 상기 복수의 기판 상에 박막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.The precursor, the reaction gas, the reducing agent, and the rotation of the gas injector relative to the substrate support portion so that the plurality of substrates formed with the reducing layer pass sequentially below the reducing gas supplier, source gas supply and reaction gas supply, And supplying a purge gas to each of the plurality of substrates on which the reducing layer is formed through each gas supplier to form a thin film on the plurality of substrates. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 환원층을 형성하는 단계는,Forming the reducing layer, 상기 환원가스 공급기와 상기 환원가스 공급기의 양측에 배치된 상기 퍼지가스 공급기를 통해 환원제와 퍼지가스를 함께 상기 기판 지지부 상으로 공급하는 것는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.And supplying a reducing agent and a purge gas together onto the substrate support through the purge gas supplier disposed at both sides of the reducing gas supplier and the reducing gas supplier. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 환원층을 형성하는 단계와 상기 박막을 형성하는 단계 사이에,Between forming the reducing layer and forming the thin film, 상기 퍼지가스 공급기를 통해 상기 기판 지지부 상으로 퍼지가스를 공급하여, 상기 환원제를 퍼지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.And purging the reducing agent by supplying a purge gas to the substrate support through the purge gas supplier. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판 지지부는 회전 가능하게 설치되고,The substrate support is rotatably installed, 상기 환원층을 형성하는 단계와 상기 박막을 형성하는 단계는 상기 기판 지지부를 회전시키면서 수행하는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.The forming of the reducing layer and the forming of the thin film may be performed by rotating the substrate support. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스 분사부는 회전 가능하게 설치되고,The gas injection unit is rotatably installed, 상기 환원층을 형성하는 단계와 상기 박막을 형성하는 단계는 상기 가스 분사부를 회전시키면서 수행하는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.The forming of the reducing layer and the forming of the thin film may be performed by rotating the gas injector. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판 지지부와 상기 가스 분사부는 회전 가능하게 설치되고,The substrate support and the gas injection unit is rotatably installed, 상기 환원층을 형성하는 단계와 상기 박막을 형성하는 단계는 상기 기판 지지부 및 상기 가스 분사부 중 적어도 하나를 회전시키면서 수행하는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.The forming of the reducing layer and the forming of the thin film may be performed by rotating at least one of the substrate support and the gas injector. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 중심 원소는 금속인 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.The central element is a thin film deposition method, characterized in that the metal. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 금속은 텅스텐(W)인 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.The metal is a thin film deposition method, characterized in that tungsten (W). 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 중심 원소를 포함하는 전구체는 불화텅스텐(WF6)인 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.The precursor containing the central element is a thin film deposition method, characterized in that the tungsten fluoride (WF 6 ). 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 환원제는 붕소(B)를 함유하는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.And the reducing agent contains boron (B). 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 환원제는 보레인(borane) 화합물인 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.The reducing agent is a thin film deposition method, characterized in that the borane (borane) compound. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 환원제는 디보레인(B2H6)인 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.The reducing agent is a thin film deposition method, characterized in that diborane (B 2 H 6 ). 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 반응가스는 질소(N)를 함유하는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.And the reaction gas contains nitrogen (N). 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 반응가스는 암모니아(NH3)인 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.The reaction gas is a thin film deposition method, characterized in that ammonia (NH 3 ). 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 반응물은 질화텅스텐(WNx)인 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.The reactant is tungsten nitride (WN x ) characterized in that the thin film deposition method.
KR20080115339A 2008-11-19 2008-11-19 Method for depositing thin film on wafer KR101485506B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20080115339A KR101485506B1 (en) 2008-11-19 2008-11-19 Method for depositing thin film on wafer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20080115339A KR101485506B1 (en) 2008-11-19 2008-11-19 Method for depositing thin film on wafer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100056258A true KR20100056258A (en) 2010-05-27
KR101485506B1 KR101485506B1 (en) 2015-01-28

Family

ID=42280442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20080115339A KR101485506B1 (en) 2008-11-19 2008-11-19 Method for depositing thin film on wafer

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101485506B1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012093806A2 (en) * 2011-01-04 2012-07-12 주식회사 원익아이피에스 Thin film vapor deposition method and thin film vapor deposition apparatus
CN103299398A (en) * 2011-01-04 2013-09-11 圆益Ips股份有限公司 Thin film vapor deposition method and thin film vapor deposition apparatus
KR20170133563A (en) 2016-05-25 2017-12-06 포항공과대학교 산학협력단 Smart gateway and method of controlling facility thereof
KR20180016951A (en) * 2016-08-08 2018-02-20 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Silicon nitride film forming method and silicon nitride film forming apparatus
KR20180095480A (en) 2018-08-16 2018-08-27 포항공과대학교 산학협력단 Method for manufacturing dielectric layer

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW589684B (en) 2001-10-10 2004-06-01 Applied Materials Inc Method for depositing refractory metal layers employing sequential deposition techniques
KR100497748B1 (en) * 2002-09-17 2005-06-29 주식회사 무한 ALD equament and ALD methode
KR20050006467A (en) * 2003-07-09 2005-01-17 주식회사 하이닉스반도체 Method of forming a contact plug in a semiconductor device
KR101108304B1 (en) * 2004-02-26 2012-01-25 노벨러스 시스템즈, 인코포레이티드 Deposition of tungsten nitride

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012093806A2 (en) * 2011-01-04 2012-07-12 주식회사 원익아이피에스 Thin film vapor deposition method and thin film vapor deposition apparatus
WO2012093806A3 (en) * 2011-01-04 2012-09-07 주식회사 원익아이피에스 Thin film vapor deposition method and thin film vapor deposition apparatus
CN103299398A (en) * 2011-01-04 2013-09-11 圆益Ips股份有限公司 Thin film vapor deposition method and thin film vapor deposition apparatus
US9506146B2 (en) 2011-01-04 2016-11-29 Wonik Ips Co., Ltd. Thin film vapor deposition method and thin film vapor deposition apparatus
KR20170133563A (en) 2016-05-25 2017-12-06 포항공과대학교 산학협력단 Smart gateway and method of controlling facility thereof
KR20180016951A (en) * 2016-08-08 2018-02-20 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Silicon nitride film forming method and silicon nitride film forming apparatus
KR20180095480A (en) 2018-08-16 2018-08-27 포항공과대학교 산학협력단 Method for manufacturing dielectric layer

Also Published As

Publication number Publication date
KR101485506B1 (en) 2015-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7141494B2 (en) Method for reducing tungsten film roughness and improving step coverage
US8071478B2 (en) Method of depositing tungsten film with reduced resistivity and improved surface morphology
US9076843B2 (en) Method for producing ultra-thin tungsten layers with improved step coverage
US7211144B2 (en) Pulsed nucleation deposition of tungsten layers
US7655567B1 (en) Methods for improving uniformity and resistivity of thin tungsten films
US9159571B2 (en) Tungsten deposition process using germanium-containing reducing agent
US6635965B1 (en) Method for producing ultra-thin tungsten layers with improved step coverage
US7589017B2 (en) Methods for growing low-resistivity tungsten film
KR101610773B1 (en) Method for manufacturing thin film and apparatus for the same
US20080260963A1 (en) Apparatus and method for pre and post treatment of atomic layer deposition
US20040082171A1 (en) ALD apparatus and ALD method for manufacturing semiconductor device
KR101554334B1 (en) Shower-head assembly and thin film deposition apparatus and method having the same
US20100159694A1 (en) Method for depositing thin tungsten film with low resistivity and robust micro-adhesion characteristics
US20040202786A1 (en) Method of forming low-resistivity tungsten interconnects
WO1993025722A1 (en) Methods of chemical vapor deposition (cvd) of films on patterned wafer substrates
KR101485506B1 (en) Method for depositing thin film on wafer
US20080260967A1 (en) Apparatus and method for integrated surface treatment and film deposition
US20220415711A1 (en) Backside reactive inhibition gas
JP4001509B2 (en) Method for forming diffusion barrier film of semiconductor element
US20080090415A1 (en) Substrate processing apparatus, method of manufacturing a semiconductor device, and method of forming a thin film on metal surface
JP2020506533A (en) Gap filling ALD process without nucleation
JP4965260B2 (en) A method of depositing a metal layer using sequential flow deposition.
KR101635085B1 (en) Thin film deposition apparatus
KR100552820B1 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100422398B1 (en) Apparatus for depositing a thin film

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171204

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181211

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191210

Year of fee payment: 6