KR20120068184A - Atomic layer deposition method - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An atomic layer deposition method is provided to prevent the resistivity of a TiN film from increasing due to oxygen since a TiN film is formed by using an atomic layer deposition method. CONSTITUTION: A high vacuum pump(115) provides vacuum to a process chamber while being included in one side of the process chamber. A plasma generation part(108) generates plasma inside the process chamber. An ultraviolet radiation part(107) radiates ultraviolet rays while being included in an upper portion of the process chamber. The plasma generation part generates plasma in order to eliminate oxygen from the inside of the process chamber. The ultraviolet radiation part radiates the ultraviolet rays.

Description

원자층 증착 방법{ATOMIC LAYER DEPOSITION METHOD}Atomic Layer Deposition Method {ATOMIC LAYER DEPOSITION METHOD}

본 발명은 TiN 박막을 형성하기 위한 원자층 증착 방법을 제공하기 위한 것이다.
The present invention is to provide an atomic layer deposition method for forming a TiN thin film.

일반적으로, 반도체 기판이나 글라스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하는 방법으로는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등이 있다. 최근 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커졌다. 이러한 추세로 인해 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 원자층 증착 방법(atomic layer deposition, ALD)의 사용이 증대되고 있다.In general, a method of depositing a thin film having a predetermined thickness on a substrate such as a semiconductor substrate or glass includes physical vapor deposition (PVD) using physical collision, such as sputtering, and chemical reaction using a chemical reaction. Chemical vapor deposition (CVD) and the like. Recently, as the design rules of semiconductor devices are drastically fined, thin films of fine patterns are required, and the step height of regions where thin films are formed is also very large. Due to this trend, the use of atomic layer deposition (ALD) with excellent step coverage is possible, as well as the formation of fine patterns of atomic layer thickness.

원자층 증착 방법은 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착 방법과 유사하다. 하지만, 통상의 CVD가 다수의 기체 분자들을 동시에 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, 원자층 증착 방법은 하나의 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 화학흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질 사이의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다. 이러한 원자층 증착 방법은 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 증착하는 것이 가능하다는 장점을 갖고 있어 현재 널리 각광받고 있다.The atomic layer deposition method is similar to the general chemical vapor deposition method in that it utilizes chemical reactions between gas molecules. However, in contrast to conventional CVD in which a plurality of gas molecules are simultaneously injected into a chamber to deposit a reaction product generated on a substrate, an atomic layer deposition method injects a gas containing one source material into the chamber to a heated substrate. The difference is that the product is deposited by chemical reaction between the source materials at the substrate surface by chemisorption and then injection of a gas containing another source material into the chamber. Such an atomic layer deposition method is widely attracting attention as it has the advantage of being able to deposit a pure thin film having excellent step coverage characteristics and low impurity content.

한편, 최근 반도체 장치의 미세화?고집적화에 따라 디자인 룰(design rule)이 해마다 축소되고 있는데, 보다 높은 밀도와 높은 집적도가 요구되어 다층 구조가 요구된다. 하부 반도체 장치층과 상부 배선층 사이의 접속부인 콘택홀, 상부 및 하부 배선층 사이의 접속부인 비아홀과 같은 층간 전기 접속용 매립 기술이 중요하다. 여기서, 콘택홀 및 비아홀의 매립은 Al, W, Al 또는 W 을 함유하는 합금이 일반적으로 사용된다. 한편, 콘택홀 또는 비아홀 내에 매립층을 형성하기 전에 배리어층을 형성하는 데, 배리어층은 Ti 또는 TiN의 복층 구조가 일반적으로 사용된다.On the other hand, with the recent miniaturization and high integration of semiconductor devices, design rules have been reduced year by year, and higher density and higher integration are required, and thus a multilayer structure is required. An embedding technique for interlayer electrical connection is important, such as a contact hole, which is a connection between the lower semiconductor device layer and an upper wiring layer, and a via hole, which is a connection between the upper and lower wiring layers. Here, the alloy containing Al, W, Al, or W is generally used for the filling of the contact hole and the via hole. On the other hand, before forming the buried layer in the contact hole or the via hole, the barrier layer is generally formed, and a multilayer structure of Ti or TiN is generally used.

그런데, 최근 반도체 장치의 미세화?고집적화에 따라 선폭 및 홀의 직경이 더욱 감소되고 어스펙트비(aspect ratio)가 증가하였다. 이로 인해 보다 스텝 커버리지가 우수한 TiN 막 및 TiN 막을 형성할 수 있는 방법이 요구된다.
However, with the recent miniaturization and high integration of semiconductor devices, line widths and hole diameters have been further reduced and aspect ratios have increased. For this reason, there is a need for a method capable of forming a TiN film and a TiN film having better step coverage.

본 발명의 실시예들에 따르면 스텝 커버리지가 우수한 원자층 증착 방법을 이용하여 TiN 막을 형성하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
According to embodiments of the present invention to provide a method of forming a TiN film using an atomic layer deposition method having excellent step coverage.

상술한 본 발명의 실시예들에 따른 TiN 막을 형성하기 위한 원자층 증착 장치는, 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 일측에 구비되어 상기 프로세스 챔버에 진공을 제공하는 고진공 펌프, 상기 프로세스 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부 및 상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 자외선을 조사하는 자외선 조사부를 포함하고, 상기 프로세스 챔버 내부에서 산소를 제거하기 위해 상기 플라즈마 발생부에서 플라즈마를 발생시키고, 상기 자외선 조사부에서 자외선을 조사한다.An atomic layer deposition apparatus for forming a TiN film according to the embodiments of the present invention described above, a process chamber, a high vacuum pump provided on one side of the process chamber to provide a vacuum to the process chamber, generating a plasma inside the process chamber A plasma generator configured to irradiate ultraviolet rays provided at an upper portion of the process chamber, and generate plasma from the plasma generator to remove oxygen from the process chamber, and irradiate ultraviolet rays from the ultraviolet irradiation unit. .

일 측면에 따르면, 상기 고진공 펌프는, 상기 프로세스 챔버에 진공을 제공하기 위한 제1 펌프와 상기 프로세스 챔버에서 산소를 제거하기 위한 제2 펌프를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 프로세스 챔버 내부에서 산소를 제거하기 위해서 상기 프로세스 챔버 내부에 크세논(Xe) 가스 및 네온(Ne) 가스를 제공하는 가스 공급부가 연결될 수 있다.According to an aspect, the high vacuum pump may include a first pump for providing a vacuum to the process chamber and a second pump for removing oxygen from the process chamber. Here, a gas supply unit for providing xenon (Xe) gas and neon (Ne) gas may be connected to the process chamber to remove oxygen from the process chamber.

한편, 상술한 본 발명의 다른 실시예들에 따른 TiN 막을 형성하기 위한 원자층 증착 방법은, 웨이퍼를 제공하는 단계, 진공을 제공하는 단계, 잔류 산소를 제거하는 단계 및 TiN 막을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 잔류 산소를 제거하는 단계는, 크세논(Xe) 가스 및 네온(Ne) 가스를 제공하는 단계, 플라즈마를 발생시키는 단계 및 자외선을 조사하는 단계를 포함하여 구성된다.Meanwhile, an atomic layer deposition method for forming a TiN film according to another embodiment of the present invention described above includes providing a wafer, providing a vacuum, removing residual oxygen, and forming a TiN film. It is configured by. The step of removing the residual oxygen may include providing a xenon (Xe) gas and a neon (Ne) gas, generating a plasma, and irradiating ultraviolet rays.

일 측면에 따르면, 상기 진공을 제공하는 단계는, 두 단계로 나누어 진공을 제공할 수 있다. 또한, 상기 TiN 막을 형성한 후, 상기 프로세스 챔버 내부의 진공을 해제하는 단계를 더 포함하고, 상기 진공을 해제하는 단계는, 상기 진공을 제공하는 단계와 같이 두 단계로 나누어 이루어질 수 있다.According to one aspect, the providing of the vacuum may be divided into two steps to provide a vacuum. In addition, after the TiN film is formed, the method may further include releasing a vacuum in the process chamber, and releasing the vacuum may be divided into two steps as in the providing of the vacuum.

일 측면에 따르면, 상기 크세논(Xe) 가스 및 네온(Ne) 가스를 제공하는 단계는, 퍼지 가스와 혼합하여 제공할 수 있다.
According to one aspect, the step of providing the xenon (Xe) gas and neon (Ne) gas, may be provided by mixing with the purge gas.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 스텝 커버리지가 우수한 원자층 증착 방법을 이용하여 TiN 막을 형성할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the TiN film may be formed by using an atomic layer deposition method having excellent step coverage.

또한, 공정 중에 산소로 인해 TiN 막의 비저항이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
In addition, it is possible to prevent the specific resistance of the TiN film from increasing due to oxygen during the process.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TiN 막을 형성하기 위한 원자층 증착 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 원자층 증착 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 TiN 막을 형성하기 위한 원자층 증착 방법의 순서도이다.1 is a cross-sectional view of an atomic layer deposition apparatus for forming a TiN film according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the atomic layer deposition apparatus of FIG. 1.
3 is a flowchart of an atomic layer deposition method for forming a TiN film according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments. In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 TiN 막을 형성하기 위한 원자층 증착 장치와 방법에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TiN 막을 형성하기 위한 원자층 증착 장치(100)의 일 예를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 원자층 증착 장치(100)에서 구성 및 동작을 설명하기 위한 블록도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 방법을 이용하여 TiN 막을 형성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.An atomic layer deposition apparatus and method for forming a TiN film according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3. For reference, FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an atomic layer deposition apparatus 100 for forming a TiN film according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the atomic layer deposition apparatus 100 of FIG. 1. A block diagram for explaining the configuration and operation. 3 is a flowchart illustrating a method of forming a TiN film using an atomic layer deposition method according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 원자층 증착 방법을 이용하여 TiN 막을 형성하기 위한 원자층 증착 장치(100)는 통상적으로 사용되는 증착 장치를 사용할 수 있으며, 그 상세한 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하며 본 발명의 요지가 아니므로 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.Referring to the drawings, the atomic layer deposition apparatus 100 for forming a TiN film using the atomic layer deposition method may use a deposition apparatus that is commonly used, the detailed technical configuration of which can be understood from known techniques and the present invention. Since it is not the gist of the detailed description and illustration, only the main components are briefly described.

원자층 증착 장치(100)는 프로세스 챔버(101)와 웨이퍼(10)가 안착되는 서셉터(102), 서셉터(102) 상부에 구비되어 웨이퍼(10)에 증착가스를 제공하는 가스분사 모듈(103)를 포함하여 구성된다.The atomic layer deposition apparatus 100 includes a gas injection module provided on the susceptor 102 and the susceptor 102 on which the process chamber 101 and the wafer 10 are seated to provide a deposition gas to the wafer 10 ( 103).

본 실시예에서 증착 대상이 되는 웨이퍼(10)는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명의 대상이 되는 웨이퍼(10)는 실리콘 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 웨이퍼(10)는 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 글라스를 포함하는 투명 기판을 포함할 수 있다. 또한, 웨이퍼(10)의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.In the present embodiment, the wafer 10 to be deposited may be a silicon wafer. However, the wafer 10 of the present invention is not limited to a silicon wafer, and the wafer 10 includes glass used for a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD) and a plasma display panel (PDP). It may include a transparent substrate. In addition, the shape and size of the wafer 10 are not limited by the drawings, and may have substantially various shapes and sizes, such as a circle and a rectangle.

또한, 본 실시예에서 증착가스는 TiN 막을 형성하기 위한 Ti를 포함하는 소스가스와 상기 소스가스를 퍼지시키기 위한 퍼지가스를 포함한다.Further, in the present embodiment, the deposition gas includes a source gas containing Ti for forming a TiN film and a purge gas for purging the source gas.

여기서, 원자층 증착 장치(100)는 스루풋(throughput) 및 품질을 향상시키기 위해서 복수의 웨이퍼(10)에 대해 동시에 증착이 수행되는 형태의 세미 배치 타입(semi-batch type)이 사용될 수 있다. 원자층 증착 장치(100)는 프로세스 챔버(101) 내부에 복수의 웨이퍼(10)가 서셉터(102) 상면에 가스분사 모듈(103)에 대해 평행하게 안착되고, 가스분사 모듈(103)은 서로 다른 종류의 증착가스를 각각 분사하는 복수의 영역이 웨이퍼(10)의 회전 방향을 따라 방사상으로 배치된다. 그리고 서셉터(102)가 회전함에 따라 웨이퍼(10)가 가스분사 모듈(103)에 대해서 공전하면서 가스분사 모듈(103)에서 분사되는 서로 다른 종류의 가스가 분사되는 영역을 통과함에 따라 박막이 증착된다. 그리고 서셉터(102) 하부에는 웨이퍼(10) 및 서셉터(102)를 가열하기 위한 히터 유닛(105)이 구비된다.The atomic layer deposition apparatus 100 may use a semi-batch type in which deposition is simultaneously performed on a plurality of wafers 10 in order to improve throughput and quality. In the atomic layer deposition apparatus 100, a plurality of wafers 10 are disposed on the upper surface of the susceptor 102 in parallel to the gas injection module 103 in the process chamber 101, and the gas injection modules 103 are connected to each other. A plurality of regions respectively spraying different kinds of deposition gases are disposed radially along the rotational direction of the wafer 10. As the susceptor 102 rotates, the thin film is deposited as the wafer 10 revolves about the gas injection module 103 and passes through regions where different kinds of gases are injected from the gas injection module 103. do. In addition, a heater unit 105 for heating the wafer 10 and the susceptor 102 is provided under the susceptor 102.

본 실시예에서는 가스분사 모듈(103)이 샤워헤드 형태인 것을 예시하였으나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 샤워헤드 형태 이외에도 증착가스를 웨이퍼(10)에 제공할 수 있는 노즐이나 에어 나이프(air knife) 등과 같이 실질적으로 다양한 형태를 가질 수 있다.In the present embodiment, the gas injection module 103 is illustrated in the form of a shower head, but the present invention is not limited to the drawings, and a nozzle or air knife (air knife) capable of providing the deposition gas to the wafer 10 in addition to the shower head form. such as a knife) may have a variety of forms.

가스분사 모듈(103) 상부에는 증착가스를 플라즈마화시키기 위한 플라즈마 발생부(145108)와 프로세스 챔버(101) 내부에서 산소를 제거하기 위한 자외선 조사부(107)가 구비된다.The upper portion of the gas injection module 103 is provided with a plasma generator 145108 for converting the deposition gas into a plasma and an ultraviolet irradiator 107 for removing oxygen from the process chamber 101.

프로세스 챔버(101) 일측에는 프로세스 챔버(101) 내부에서 미반응 증착가스를 포함하는 배기가스를 배출시키기 위한 탑 배기부(135)와 챔버 배기부(106)가 구비될 수 있다. 탑 배기부(135)는 가스분사 모듈(103)을 통해 프로세스 챔버(101) 내부의 배기가스를 배출시킨다. 그리고 챔버 배기부(106)는 프로세스 챔버(101) 둘레를 따라 형성되고, 배기 펌프(165)가 연결된다.One side of the process chamber 101 may include a tower exhaust unit 135 and a chamber exhaust unit 106 for discharging the exhaust gas including the unreacted deposition gas in the process chamber 101. The tower exhaust unit 135 exhausts the exhaust gas inside the process chamber 101 through the gas injection module 103. The chamber exhaust 106 is formed along the periphery of the process chamber 101, and the exhaust pump 165 is connected.

또한, 원자층 증착 방법을 이용하여 웨이퍼(10)에 박막을 형성하기 위해서는 프로세스 챔버(101) 내부에 일정 정도의 진공을 형성하여야 하므로, 프로세스 챔버(101)에 진공을 형성하기 위한 고진공 펌프(115)가 연결된다. 여기서, 고진공 펌프(115)는 원자층 증착 방법으로 박막을 형성하기 위한 진공을 형성하기 위한 펌프와 이와는 별도로, 프로세스 챔버(101) 내부에서 배기가스를 배출시키는 배기 펌프(165)와 별도의 펌프로 산소를 제거하기 위한 펌프가 구비될 수 있다.In addition, in order to form a thin film on the wafer 10 by using the atomic layer deposition method, since a certain degree of vacuum must be formed inside the process chamber 101, the high vacuum pump 115 for forming a vacuum in the process chamber 101. ) Is connected. Here, the high vacuum pump 115 is a pump separate from the pump for forming a vacuum for forming a thin film by the atomic layer deposition method, and a separate pump from the exhaust pump 165 for discharging the exhaust gas inside the process chamber 101. A pump may be provided for removing oxygen.

한편, TiN 막을 형성할 때 TiN과 산소가 반응하면 비저항이 상승하므로 공정 중에 산소를 제거하는 공정이 필요하다. 그런데 프로세스 챔버(101)에 웨이퍼(10)를 로딩 및 언로딩 할 때 미량의 산소가 유입된다. 이와 같이 유입된 산소를 제거하기 위해서 다음과 같이 고진공 펌프(115)와 자외선 조사부(107)가 구비된다.On the other hand, when TiN and oxygen react to form a TiN film, a specific resistance increases, so a step of removing oxygen during the process is necessary. However, when loading and unloading the wafer 10 into the process chamber 101, a small amount of oxygen is introduced. In order to remove the oxygen introduced in this way, the high vacuum pump 115 and the ultraviolet irradiation unit 107 is provided as follows.

본 실시예에 따르면, 프로세스 챔버(101) 일측에 고진공 펌프(115)가 구비되고, 상기 고진공 펌프(115)를 통해 프로세스 챔버(101) 내부를 진공 상태로 형성하고, TiN 막을 형성하기 위해서 프로세스 챔버(101) 내부에서 잔류 산소를 제거한다.According to the present embodiment, a high vacuum pump 115 is provided at one side of the process chamber 101, and the process chamber 101 is formed in a vacuum state through the high vacuum pump 115 to form a TiN film. Residual oxygen is removed inside 101.

또한, 프로세스 챔버(101) 상부에 웨이퍼(10)에 자외선을 조사할 수 있도록 자외선 조사부(107)가 구비된다. 자외선 조사부(107)는 가스분사 모듈(103) 일측에 구비되며, 플라즈마 발생부(108)과 동일한 위치, 또는 동일 개체로 구비될 수 있다. 또는 자외선 조사부(107)는 웨이퍼(10) 상부에서 웨이퍼(10)에 자외선을 조사할 수 있는 실질적으로 다양한 위치에 구비될 수 있다.In addition, an ultraviolet irradiation unit 107 is provided on the process chamber 101 so as to irradiate the ultraviolet light to the wafer 10. The ultraviolet irradiator 107 may be provided at one side of the gas injection module 103 and may be provided at the same position as the plasma generator 108 or at the same object. Alternatively, the ultraviolet irradiator 107 may be provided at substantially various positions capable of irradiating ultraviolet rays to the wafer 10 from the top of the wafer 10.

한편, 자외선을 조사하여 산소를 제거하기 위해서는 프로세스 챔버(101) 내부에 크세논(Xe) 및 네온(Ne) 가스를 아르곤(Ar) 가스와 혼합하여 제공하고, 플라즈마 발생부(145108)에서 플라즈마를 발생시킴으로써 산소를 제거할 수 있다.Meanwhile, in order to remove oxygen by irradiating ultraviolet rays, xenon (Xe) and neon (Ne) gases are mixed and provided with argon (Ar) gas in the process chamber 101, and the plasma generating unit 145108 generates plasma. The oxygen can be removed by doing so.

그리고 자외선 조사부(107) 및 플라즈마 발생부(108)에는 증착가스를 제공하는 증착가스 공급부(104)가 연결된다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 프리커서 가스를 제공하는 프리커서 가스 공급원(141)이 프로세스 챔버(101) 일측에서 가스분사 모듈(103)에 연결되고, 자외선 조사부(107) 및 플라즈마 발생부(108)에는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급원(143)과 산소를 제거하기 위한 크세논(Xe) 가스 및 네온(Ne) 가스를 공급하는 크세논 가스 및 네온 가스 공급원(145)가 연결될 수 있다.
The ultraviolet irradiation unit 107 and the plasma generating unit 108 are connected to a deposition gas supply unit 104 that provides a deposition gas. For example, as shown in FIG. 2, a precursor gas supply source 141 for providing a precursor gas is connected to the gas injection module 103 at one side of the process chamber 101, and the ultraviolet irradiation unit 107 and the plasma are provided. The generator 108 may be connected with a reaction gas supply source 143 for supplying a reaction gas and a xenon gas and neon gas supply source 145 for supplying a xenon (Xe) gas and a neon (Ne) gas for removing oxygen. .

본 실시예에 따른 산소 제거 및 TiN 막을 형성 방법을 살펴보면 다음과 같다.The method of removing oxygen and forming a TiN film according to the present embodiment is as follows.

우선, 웨이퍼(10)를 프로세스 챔버(101) 내부에 로딩한다(S1)First, the wafer 10 is loaded into the process chamber 101 (S1).

다음으로, 고진공 펌프(115)를 이용하여 프로세스 챔버(101) 내부에 진공을 형성한다. 여기서, 진공을 형성하는 단계는 단계적으로 저진공을 형성하는 저진공 펌핑 단계(S2)와 상기 저진공 펌핑 단계(S2)에 비해 보다 고진공을 형성하는 고진공 펌핑 단계(S3)의 2단계로 이루어진다. 진공을 형성하는 단계는 웨이퍼(10)에 원자층 증착 방법으로 박막을 형성하기 위해서 필요한 정도로 프로세스 챔버(101) 내부에 소정의 진공을 형성하는 단계이다. 또한, 고진공 펌핑 단계(S3)는 상기 웨이퍼 로딩 단계(S1)에서 유입되는 미량의 산소를 제거한다.Next, a vacuum is formed in the process chamber 101 using the high vacuum pump 115. Here, the step of forming the vacuum consists of two steps, a low vacuum pumping step (S2) to form a low vacuum step by step and a high vacuum pumping step (S3) to form a higher vacuum than the low vacuum pumping step (S2). The step of forming a vacuum is to form a predetermined vacuum in the process chamber 101 to the extent necessary to form a thin film on the wafer 10 by an atomic layer deposition method. In addition, the high vacuum pumping step (S3) removes a trace amount of oxygen introduced in the wafer loading step (S1).

다음으로, 프로세스 챔버(101) 내부에 크세논(Xe) 및 네온(Ne) 가스를 제공한다(S31). 여기서, 본 실시예에서는 퍼지 가스로 아르곤(Ar) 가스를 사용하고, 상기 크세논(Xe) 및 네온(Ne) 가스는 퍼지 가스인 아르곤 가스와 소정 비율로 혼합하여 제공할 수 있다.Next, xenon (Xe) and neon (Ne) gases are provided in the process chamber 101 (S31). In this embodiment, argon (Ar) gas is used as the purge gas, and the xenon (Xe) and neon (Ne) gas may be provided by mixing the argon gas, which is a purge gas, in a predetermined ratio.

다음으로, 플라즈마를 발생시키고(S4), 자외선을 조사하여(S5), 프로세스 챔버(101) 내부에서 잔류 산소(O2)를 제거한다(S51).Next, plasma is generated (S4), ultraviolet rays are irradiated (S5), and residual oxygen (O2) is removed from the process chamber 101 (S51).

다음으로, 티타늄(Ti)과 질소(N) 소스를 포함하는 증착가스를 제공하여 웨이퍼(10)에 TiN 막을 형성한다(S6).Next, a TiN film is formed on the wafer 10 by providing a deposition gas including a titanium (Ti) and nitrogen (N) source (S6).

다음으로, TiN 막의 형성이 완료되면, 공정을 완료하기 위해서 진공을 해제한다. 여기서, 진공을 해제하는 단계 역시, 진공을 형성하는 단계와 마찬가지로 단계적으로 수행된다. 즉, 진공을 해제하는 단계는, 고진공 상태에서 저진공 상태로 해제하는 고진공 펌핑 단계(S7)와 저진공 상태를 해제하는 저진공 펌핑 단계(S8)로 이루어진다.Next, when the formation of the TiN film is completed, the vacuum is released to complete the process. Here, the step of releasing the vacuum is also performed step by step as in the step of forming the vacuum. That is, the step of releasing the vacuum comprises a high vacuum pumping step S7 for releasing from a high vacuum state to a low vacuum state and a low vacuum pumping step S8 for releasing the low vacuum state.

다음으로, 진공이 해제되면 프로세스 챔버(101)에서 웨이퍼(10)를 언로딩한다(S9).Next, when the vacuum is released, the wafer 10 is unloaded in the process chamber 101 (S9).

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention.

10: 웨이퍼
100: 원자층 증착 장치
101: 프로세스 챔버
102: 서셉터
103: 가스분사 모듈
104: 증착가스 공급부
105: 히터유닛
106: 챔버 배기부
107: 자외선 조사부
108: 플라즈마 발생부
115: 고진공 펌프
135: 탑 배기부
141: 프리커서 가스 공급원
143: 반응 가스 공급원
145: 크세논 및 네온 가스 공급원
145: 플라즈마 발생부
165: 배기 펌프10: wafer
100: atomic layer deposition apparatus
101: process chamber
102: susceptor
103: gas injection module
104: deposition gas supply unit
105: heater unit
106: chamber exhaust
107: ultraviolet irradiation unit
108: plasma generating unit
115: high vacuum pump
135: tower exhaust
141: precursor gas source
143: reactant gas source
145: xenon and neon gas source
145: plasma generating unit
165: exhaust pump

Claims (7)

프로세스 챔버;
상기 프로세스 챔버 일측에 구비되어 상기 프로세스 챔버에 진공을 제공하는 고진공 펌프;
상기 프로세스 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부; 및
상기 프로세스 챔버 상부에 구비되어 자외선을 조사하는 자외선 조사부;
를 포함하고, 상기 프로세스 챔버 내부에서 산소를 제거하기 위해 상기 플라즈마 발생부에서 플라즈마를 발생시키고, 상기 자외선 조사부에서 자외선을 조사하는 원자층 증착 장치.
Process chambers;
A high vacuum pump provided at one side of the process chamber to provide a vacuum to the process chamber;
A plasma generator for generating a plasma inside the process chamber; And
An ultraviolet irradiator disposed on the process chamber to irradiate ultraviolet rays;
Includes, and generating a plasma in the plasma generating unit to remove oxygen in the process chamber, the atomic layer deposition apparatus for irradiating ultraviolet rays from the ultraviolet irradiation unit.
제1항에 있어서,
상기 고진공 펌프는,
상기 프로세스 챔버에 진공을 제공하기 위한 제1 펌프와 상기 프로세스 챔버에서 산소를 제거하기 위한 제2 펌프를 구비하는 원자층 증착 장치.
The method of claim 1,
The high vacuum pump,
And a first pump for providing a vacuum to said process chamber and a second pump for removing oxygen from said process chamber.
제1항에 있어서,
상기 프로세스 챔버 내부에서 산소를 제거하기 위해서 상기 프로세스 챔버 내부에 크세논(Xe) 가스 및 네온(Ne) 가스를 제공하는 가스 공급부가 연결되는 원자층 증착 장치.
The method of claim 1,
And a gas supply unit providing xenon (Xe) gas and neon (Ne) gas in the process chamber to remove oxygen from the process chamber.
웨이퍼를 제공하는 단계;
진공을 제공하는 단계;
잔류 산소를 제거하는 단계; 및
TiN 막을 형성하는 단계;
를 포함하고,
상기 잔류 산소를 제거하는 단계는,
크세논(Xe) 가스 및 네온(Ne) 가스를 제공하는 단계;
플라즈마를 발생시키는 단계; 및
자외선을 조사하는 단계;
를 포함하는 원자층 증착 방법.
Providing a wafer;
Providing a vacuum;
Removing residual oxygen; And
Forming a TiN film;
Including,
Removing the residual oxygen,
Providing a xenon (Xe) gas and a neon (Ne) gas;
Generating a plasma; And
Irradiating ultraviolet rays;
Atomic layer deposition method comprising a.
제4항에 있어서,
상기 진공을 제공하는 단계는, 두 단계로 나누어 진공을 제공하는 원자층 증착 방법.
The method of claim 4, wherein
Providing the vacuum is divided into two steps to provide a vacuum.
제5항에 있어서,
상기 TiN 막을 형성한 후,
상기 프로세스 챔버 내부의 진공을 해제하는 단계를 더 포함하고,
상기 진공을 해제하는 단계는, 상기 진공을 제공하는 단계와 같이 두 단계로 나누어 이루어지는 원자층 증착 방법.
The method of claim 5,
After forming the TiN film,
Releasing the vacuum inside the process chamber,
The step of releasing the vacuum is divided into two steps, such as the step of providing the vacuum.
제4항에 있어서,
상기 크세논(Xe) 가스 및 네온(Ne) 가스를 제공하는 단계는, 퍼지 가스와 혼합하여 제공하는 원자층 증착 방법.The method of claim 4, wherein
The providing of xenon (Xe) gas and neon (Ne) gas, the atomic layer deposition method to provide a mixture with a purge gas.
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