KR20150060592A - 원자층 증착에 의해 컨포멀 질화, 산화 또는 탄화된 유전체 막을 형성하는 방법 - Google Patents
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Abstract
원자층 증착 (ALD) 프로세스에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법으로서, 패터닝된 표면에 분자내 실리콘 또는 금속을 함유하는 제 1 전구체를 흡착시키는 단계; 제 1 전구체 흡착된 표면에 분자내 실리콘 또는 금속을 함유하지 않는 제 2 전구체를 흡착시키는 단계; 기판의 표면에 흡착된 전구체들을 산화, 질화 또는 탄화시키기 위하여 여기된 반응물에 제 2 전구체 흡착된 표면을 노출시키는 단계; 및 위의 사이클을 반복하여 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 일반적으로 원자층 증착 (ALD) 에 의해 컨포멀 질화, 산화 또는 탄화된 유전체 막을 형성하는 방법에 관한 것이다.
ALD 에 의해 기판 상에 절연 막을 성막하는 방법으로서, 열 반응, 플라즈마 반응, 또는 원격 플라즈마 반응에 의한 치환 반응이 일반적으로 이용된다. 하지만, 성막된 막의 타입 및 출발 재료의 타입에 따라, 리세스 패턴의 그루브에서의 반응이 불충분해지거나, 또는 물리 흡착 등의 2차 반응이 반응을 방해하는 등의 이유로 막 품질이 열화된다는 점에서 문제가 생길 수도 있다. 상기 문제들을 해결하기 위하여, 프로세스 온도를 올리는 것과 포스트 프로세스 처리를 수행하는 것은 가장 효율적인 것으로 고려되고 널리 수행되고 있다.
위의 해결책들의 문제들은, 온도에 대해 제한이 부과될 때, 프로세스 온도를 올리는 것이 허용되지 않을 수도 있고, 포스트 프로세스 처리가 수행될 때, 전체 지속기간이 연장되고, 개질 반응 (modification reaction) 이 막의 표면에서만 일어난다는 것이다. 예를 들어, 온도를 제어하는 것에 의한 그루브에서의 막 품질을 향상시키기 위하여, 프로세스 온도는 종종 400℃ 를 넘고, 또한, 포스트 프로세스 온도는 종종 400℃ 를 넘으므로, 프로세스가 400℃ 보다 낮은 프로세스 온도를 필요로 하면, 프로세스 온도 제어 및 포스트-프로세스 처리를 적용하는 것이 어렵다. 위의 관점에서, 프로세스 재료와 반응물 사이의 개질 반응에 의해 그루브에서 막 품질을 향상시키기 위하여, 새로운 재료들의 평가, 반응물 가스 타입의 의존성 연구 및 포괄적인 반응물 반응들의 조사가 수행되어 왔다. 하지만, 이들 시도들은 문제들을 해결하지 못했고 그루브들에서 막 품질을 근본적으로 향상시키지 못했다.
관련 기술에 수반된 문제 및 해법들에 대한 임의의 논의는 오로지 본 발명을 위한 맥락을 제공하는 목적을 위해서만 본 개시에 포함되고, 그 논의의 일부 또는 전부가 본 발명이 이루어진 당시에 알려져 있었다라는 것을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안된다.
본 발명의 요약
본 발명자들은 그루브들에서 막의 품질의 프로세스 시퀀스 의존성에 대한 조사를 수행했고, 반응물을 이용하여 하나의 사이클에서 다수회 전구체를 반응시키는 것과, 반응물들을 변화시키고 하나의 사이클에서 다수회 전구체를 반응시키는 것에 의해, 그루브에서의 막 품질이 향상될 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 그루브에서의 막의 습식 식각 레이트는 상면에서의 막의 습식 식각 레이트의 5배에서 상면에서의 막의 1.2 배로 향상되었다. 하지만, ALD의 사이클 당 막의 성장 레이트는 현저히 낮아졌고, 이는 문제가 되었다. 위의 관점에서, 본 발명의 실시형태에서, ALD (atomic layer deposition) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면 상에 막을 형성하는 방법은 (i) 상기 패터닝된 표면 상에 분자내 실리콘 또는 금속을 함유하는 제 1 전구체의 비여기된 가스 (non-excited gas) 를 흡착시키는 단계; 및 다음으로 (ii) 제 1 전구체 흡착된 표면 상에 분자내 실리콘 또는 금속을 함유하지 않는 제 2 전구체의 비여기된 가스를 흡착시킴으로써, 기판 표면을 보다 용이하게 산화, 질화 또는 탄화되게 만드는 단계를 포함한다. 다음 단계에서, 제 2 전구체 흡착된 표면은 반응 공간에서 반응물의 여기된 가스에 노출되어 표면에 흡착된 전구체들을 산화, 질화 또는 탄화시킨다. 위의 사이클이 반복되어 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성한다. 따라서, 적절한 성장 레이트를 유지하면서 그루브에서 막의 품질, 균일성 및 컨포멀리티 (conformality) 가 향상될 수 있다.
본 발명의 양태들 및 관련 기술에 비해 달성되는 이점들을 요약하는 목적으로, 본 발명의 특정 목적들 및 이점들이 본 개시에서 설명된다. 물론, 모든 그러한 목적들 또는 이점들이 반드시 본 발명의 임의의 특정 실시형태에 따라 달성되는 것은 아닐 수도 있다는 것이 이해되야 한다. 따라서, 예를 들어, 당업자는, 여기에 교시되거나 또는 시사될 수도 있는 바처럼 다른 목적들 또는 이점들을 반드시 달성함이 없이 여기에 교시된 바처럼 하나의 이점 또는 이점들의 군을 달성하거나 또는 최적화하는 방식으로 본 발명이 구체화되거나 또는 수행될 수도 있다는 것을 인식할 것이다.
본 발명의 추가 양태들, 특징들 및 이점들은 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
이제, 본 발명의 이들 및 다른 특징들이 본 발명을 한정하는 것이 아니라 본 발명을 예시하도록 의도된 바람직한 실시형태들의 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 그 도면들은 예시 목적들을 위해 대폭 단순화되고 반드시 스케일대로인 것은 아니다.
도 1은 비교예에 따른 하나의 사이클에서 PEALD 의 개략적인 프로세스 시퀀스를 나타낸다 (각 열의 크기는 각 프로세스의 지속시간을 나타내지 않는다).
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 하나의 사이클에서 PEALD 의 개략적인 프로세스 시퀀스를 나타내고, 여기서 열에 예시된 스텝 (step) 은 온 (ON) 상태를 나타내는 반면, 열에 예시된 스텝이 없는 상태 (no step) 는 오프 (OFF) 상태를 나타내고, 각 열의 폭은 각 프로세스의 지속시간을 나타내지 않는다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 하나의 사이클에서 PEALD 의 개략적인 프로세스 시퀀스를 나타내고, 여기서 열에 예시된 스텝은 온 상태를 나타내는 반면, 열에 예시된 스텝이 없는 상태는 오프 상태를 나타내고, 각 열의 폭은 각 프로세스의 지속시간을 나타내지 않는다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 하나의 사이클에서 PEALD 의 개략적인 프로세스 시퀀스를 나타내고, 여기서 열에 예시된 스텝은 온 상태를 나타내는 반면, 열에 예시된 스텝이 없는 상태는 오프 상태를 나타내고, 각 열의 폭은 각 프로세스의 지속시간을 나타내지 않는다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 하나의 사이클에서 PEALD 의 개략적인 프로세스 시퀀스를 나타내고, 여기서 열에 예시된 스텝은 온 상태를 나타내는 반면, 열에 예시된 스텝이 없는 상태는 오프 상태를 나타내고, 각 열의 폭은 각 프로세스의 지속시간을 나타내지 않는다.
도 6은 본 발명의 실시형태에서 사용가능한, 유전체 층을 성막하기 위한 PEALD 장치의 개략도이다.
도 1은 비교예에 따른 하나의 사이클에서 PEALD 의 개략적인 프로세스 시퀀스를 나타낸다 (각 열의 크기는 각 프로세스의 지속시간을 나타내지 않는다).
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 하나의 사이클에서 PEALD 의 개략적인 프로세스 시퀀스를 나타내고, 여기서 열에 예시된 스텝 (step) 은 온 (ON) 상태를 나타내는 반면, 열에 예시된 스텝이 없는 상태 (no step) 는 오프 (OFF) 상태를 나타내고, 각 열의 폭은 각 프로세스의 지속시간을 나타내지 않는다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 하나의 사이클에서 PEALD 의 개략적인 프로세스 시퀀스를 나타내고, 여기서 열에 예시된 스텝은 온 상태를 나타내는 반면, 열에 예시된 스텝이 없는 상태는 오프 상태를 나타내고, 각 열의 폭은 각 프로세스의 지속시간을 나타내지 않는다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 하나의 사이클에서 PEALD 의 개략적인 프로세스 시퀀스를 나타내고, 여기서 열에 예시된 스텝은 온 상태를 나타내는 반면, 열에 예시된 스텝이 없는 상태는 오프 상태를 나타내고, 각 열의 폭은 각 프로세스의 지속시간을 나타내지 않는다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 하나의 사이클에서 PEALD 의 개략적인 프로세스 시퀀스를 나타내고, 여기서 열에 예시된 스텝은 온 상태를 나타내는 반면, 열에 예시된 스텝이 없는 상태는 오프 상태를 나타내고, 각 열의 폭은 각 프로세스의 지속시간을 나타내지 않는다.
도 6은 본 발명의 실시형태에서 사용가능한, 유전체 층을 성막하기 위한 PEALD 장치의 개략도이다.
본 개시에서, “가스” 는 증기화된 고체 및/또는 액체를 포함할 수도 있고 단일 가스 또는 가스들의 혼합물에 의해 구성될 수도 있다. 마찬가지로, 관사 "a" 또는 "an" 는 하나의 종을 지칭하거나 또는 다수의 종들을 포함하는 속 (genus) 을 지칭한다. 본 개시에서, 샤워헤드를 통해 반응 챔버에 도입된 프로세스 가스는, 실리콘 또는 금속을 함유하는 제 1 전구체, 실리콘 또는 금속을 함유하지 않는 제 2 전구체, 그리고 반응물 가스로 구성되거나 (comprised of), 본질적으로 이루어지거나 (consist essentially of), 또는 이루어질 (consist of) 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 용어 "전구체" 는 일반적으로, 또 다른 화합물을 생성하는 화학 반응에 참여하는 화합물을 지칭하고, 특히 막 매트릭스 또는 막의 주된 골격을 구성하는 화합물에 관한 것인 반면, 용어 "반응물" 은 전구체를 활성화하거나, 전구체를 개질하거나, 또는 전구체의 반응을 촉매하는 가스를 지칭한다. 반응물은, RF 전력이 반응물 가스에 인가될 때 전구체를 산화, 질화 또는 탄화시키기 위한 가스를 포함한다. 제 1 전구체, 제 2 전구체 및 반응물 가스는 서로 상이할 수도 있거나 또는 가스 타입들의 면에서 상호 배타적일 수도 있다, 즉 이들 카테고리들 중에 가스 타입들의 오버랩이 없다. 전구체 및 반응물 가스는 반응 공간에 따로 또는 동시에 도입될 수 있다. 전구체는, 희가스 등의 캐리어 가스와 도입될 수 있고, 또한 희가스 등의 희석 가스가 또한 반응 공간에 도입될 수 있다. 프로세스 가스외의 가스, 즉 샤워헤드를 통과하지 않고서 도입된 가스는, 예를 들어, 반응 공간을 실링하는데 사용될 수도 있고, 이는 희가스와 같은 시일 가스를 포함한다. 일부 실시형태들에서, "막" 은 실질적으로 핀홀들 없이 두께 방향에 수직한 방향으로 연속적으로 연장되어 전체 타겟 또는 관련 표면 (concerned surface) 을 커버하는 층, 또는 간단히 타겟 또는 관련 표면을 커버하는 층을 지칭한다. 일부 실시형태들에서, "층" 은, 표면 상에 형성된 특정 두께를 갖는 구조물 또는 막 또는 막이 아닌 구조물의 동의어를 지칭한다. 막 또는 층은, 특정 특성들을 갖는 별개 (discrete) 단일 막 또는 층, 또는 다수의 막들 또는 층들에 의해 구성될 수도 있고, 인접하는 막들 또는 층들 사이의 경계 (boundary) 는 명확 (clear) 하거나 또는 그렇지 않을 수도 있고, 물리적, 화학적 및/또는 임의의 다른 특성들, 형성 프로세스들 또는 시퀀스, 및/또는 인접하는 막들 또는 층들의 기능들 또는 목적들에 기초하여 확립될 수도 있다. 또한, 본 개시에서, 변수의 임의의 2개 수들은 변수의 작업가능한 범위를 구성할 수 있는데, 그 작업가능한 범위는 일상적인 작업 (routine work) 에 기초하여 결정될 수 있기 때문이고, 나타낸 임의의 범위들은 종점 (endpoint) 들을 포함하거나 또는 제외할 수도 있다. 또한, 표시된 변수들의 임의의 값들은 ("약" 으로 표시되든지 또는 그렇지 않든지에 상관 없이) 정확한 값들 또는 근사 값들을 지칭할 수도 있고 등가물 (equivalent) 들을 포함할 수도 있고, 일부의 실시형태들에서는, 평균, 중간 (median), 대표, 다수 (majority) 등을 지칭할 수도 있다.
본 개시에서, 임의의 정의된 의미들은 일부 실시형태들에서 보통 및 관습적인 의미들을 반드시 제외하는 것은 아니다.
본 개시에서 조건들 및/또는 구조들이 명시되지 않는 경우에, 당업자는, 일상적인 실험의 문제로서, 본 개시의 관점에서, 그러한 조건들 및/또는 구조들을 손쉽게 제공할 수 있다.
모든 개시된 실시형태들에서, 실시형태에 사용된 임의의 요소는 그와 동등한 임의의 요소로 치환될 수 있고, 의도된 목적들을 위해 여기에서 명시적으로, 필요적으로, 또는 내재적으로 개시된 것들을 포함한다. 또한, 본 발명은 장치 및 방법들에 동일하게 적용될 수 있다.
일 실시형태는 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법을 제공하고, 표면은 측벽들 및 저부 (bottom) 를 갖는 리세스로 패터닝된다. 그 방법은 (i) 반응 공간에서 기판의 패터닝된 표면에 제 1 전구체의 비여기된 가스를 흡착시키는 단계로서, 상기 제 1 전구체는 그의 분자내 실리콘 또는 금속을 함유하는, 상기 제 1 전구체의 비여기된 가스를 흡착시키는 단계; (ii) 반응 공간에서 기판의 제 1 전구체 흡착된 표면에 제 2 전구체의 비여기된 가스를 흡착시키는 단계로서, 상기 제 2 전구체는 그의 분자내 실리콘 또는 금속을 함유하지 않는, 상기 제 2 전구체의 비여기된 가스를 흡착시키는 단계; (iii) 기판의 표면에 흡착된 전구체들을 산화, 질화 또는 탄화시키기 위하여 반응 공간에서 반응물의 여기된 가스에 기판의 제 2 전구체 흡착된 표면을 노출시키는 단계로서, 상기 반응물은 제 2 전구체보다 더 작은 분자 크기를 갖고 단계 (iii) 에서의 제 1 및 제 2 전구체들 양자 모두에 대해 반응성인, 상기 제 2 전구체 흡착된 표면을 노출시키는 단계; 및 (iv) 단계들 (i) 내지 (iii) 를 반복하여 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 단계를 포함한다. 실리콘 또는 금속을 포함하는 제 1 전구체를 표면에 흡착시킨 후에, 직접 제 1 전구체 흡착된 표면의 상부에 실리콘 또는 금속을 포함하지 않는 제 2 전구체를 흡착시켜 Si-O-X, Si-N-X, 또는 Si-C-X (X는 전구체들에서 실리콘 및 금속 외의 원소를 나타낸다) 를 형성함으로써, 반응물의 여기된 가스에 기판의 제 2 전구체 흡착된 표면을 노출시킬 때 기판의 표면에 흡착된 전구체들을 산화, 질화 또는 탄화시키는 것을 증진시킨다. 일부 실시형태들에서, 제 2 전구체에서의 비금속 원소는 보론과 같은 준금속 (metalloid) 을 포함한다. 제 2 전구체는 반응물보다 더 큰 분자 크기를 갖고 통상적으로 실온에서 액체 형태이고, 이는 캐리어 가스를 사용하여 반응 공간에 피딩 (feeding) 하기 위하여 기화를 필요로 한다. 반대로, 반응물은 전구체보다 더 작은 분자 크기를 갖고 통상적으로 가스 상태이다. 제 1 전구체는 또한 통상적으로 실온에서 액체 형태이고, 이는 캐리어 가스를 사용하여 반응 공간에 피딩하기 위하여 기화를 필요로 한다.
일부 실시형태들에서, 제 2 전구체는 CxHyOz, CxOy, 및 NxCyOz (x, y, 및 z 는 정수이다) 로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물이고, 반응물은 O2, O3, CO2, H2O, 및 N2O 로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가스이고, 이에 의해 여기된 반응물은 기판의 표면에 흡착된 전구체들을 산화시킨다. 예를 들어, 제 2 반응물은 디에틸에테르 및 디메틸에테르 등의 에테르 화합물일 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 제 2 전구체는 CxNyHz 및 NxHy (x, y, 및 z 는 정수이다) 로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물이고, 반응물은 N2, N2 및 H2, NH3, NxHy, 및 NxHyCz (x, y, 및 z 는 정수이다) 로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가스이고, 이에 의해 여기된 반응물은 기판의 표면에 흡착된 전구체들을 질화시킨다. 예를 들어, 제 2 반응물은 디에틸아민 및 디메틸아민 등의 아민 화합물일 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 제 2 전구체는 CxHy 및 CxNyHz (x, y, 및 z 는 정수이다) 로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물이고, 반응물은 H2, N2, Ar, 및 He 로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가스이고, 이에 의해 여기된 반응물은 기판의 표면에 흡착된 전구체들을 탄화시킨다.
일부 실시형태들에서, 제 1 전구체는 디클로로디에틸실란, 디클로로디메틸실란, 디클로로테트라메틸디실라잔, 디클로로테트라에틸디실라잔, 디클로로에틸실란, 디클로로메틸실란, 디요오도메틸실란, 디요오도에틸실란 등의 할라이드 화합물이다. 일부 실시형태들에서, 제 1 전구체는 비스(디에틸아미노)실란 및 비스(디메틸아미노)실란 등의 아미노실란 화합물이다. 일부 실시형태들에서, 제 1 전구체는, 트리스(디메틸아미노)티타늄, 트리스(디에틸아미노)티타늄, 디메틸알루미늄-이소프로폭시드, 디에틸알루미늄-이소프로폭시드, 및 알루미늄 디이소프로폭시드 등의 Ti, Zr, Al, 및 Mn 으로 이루어지는 군으로부터 선택된 금속을 포함하고, 여기서 제 1 전구체를 흡착시킨 후에, 제 1 전구체 흡착된 표면의 상부에 직접 실리콘 또는 금속을 함유하지 않는 제 2 전구체를 흡착시켜 M-O-X, M-N-X, 또는 M-C-X (M 은 금속을 나타내고, X 는 전구체들에서 실리콘 및 금속 외의 원소를 나타낸다) 를 형성함으로써, 반응물의 여기된 가스에 기판의 제 2 전구체 흡착된 표면을 노출시킬 때 기판의 표면에 흡착된 전구체의 산화, 질화 또는 탄화를 증진시킨다. 일부 실시형태들에서, 제 1 및 제 2 전구체들은 유기 화합물들이다.
일부 실시형태들에서, 단계 (ii) 에서의 제 2 전구체의 흡착된 중량은 단계 (i) 에서의 제 1 전구체의 흡착된 중량과 동등하거나 그 보다 높고 (예를 들어, 약 1.5 배 더 높지만, 통상적으로 불과 (no more than) 10 배, 50 배, 또는 100 배 더 높고), 이로써 결과적인 막의 굴절률이 증가될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 반응물은 단계 (iii) 에서 가열 및/또는 플라즈마에 의해 여기된다. 일부 실시형태들에서, 반응물은 RF 전력을 반응 공간에 인가함으로써 생성되는 플라즈마에 의해 여기된다. 일부 실시형태들에서, 반응물은 단계들 (i) 내지 (iii) 을 통하여 반응 공간에 연속적으로 공급되고, RF 전력은 단계 (iii) 에서 인가된다. 위에서, "연속적으로" 는, 진공 파괴 없이, 타임라인으로서 중단 없이, 처리 조건들을 변경함이 없이, 또는 그 직후를 지칭한다. 일부 실시형태들에서, 그 방법은 단계들 (i) 및 (ii) 사이에 반응 공간에 RF 전력을 인가하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시형태들에서, 반응물은 단계 (iii) 동안에만 공급되고, RF 전력은 단계 (iii) 에서 인가된다. 일부 실시형태들에서, 그 방법은 단계들 (i) 및 (ii) 사이에 반응 공간에 RF 전력을 인가하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태들에서, 희가스가 단계들 (i) 내지 (iii) 을 통하여 반응 공간에 연속적으로 공급된다. 일부 실시형태들에서, 그 방법은 단계들 (i) 및 (ii) 사이에, 단계들 (ii) 및 (iii) 사이에, 그리고 단계들 (iii) 및 (i) 사이에 반응 공간을 퍼징하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태들에서, 그 방법은, 단계 (iv) 후에, (v) 비활성 가스, 수소 함유 가스, 암모늄 함유 가스, 및/또는 산화 가스의 플라즈마에 기판 상의 막을 노출시키는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태들에서, 리세스에 형성된 막의 컨포멀리티는 95% 이상이다.
단계들 (i) 내지 (iv) 그리고 선택적으로 (v) 는 임의의 적합한 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어,
도 6은, 본 발명의 실시형태에서 사용될 수 있는, 바람직하게는 후술하는 시퀀스들을 수행하도록 프로그램된 제어들과 함께, 플라즈마 강화 ALD 반응기 및 흐름 제어 밸브들을 조합한 장치의 개략도이다. 동 도에서, 반응 챔버 (43) 의 내부 (51) 에서 서로 대향하고 평행한 한 쌍의 도전성 평판 전극들 (44, 42) 을 제공하고, HRF 전력 (13.56 MHz 또는 27 MHz) (45) (및 필요에 따라 5MHz 이하 (400 kHz~500 kHz) 의 LRF 전력) (90) 을 일측에 인가하고, 타측을 전기 접지 (52) 하는 것에 의해, 플라즈마가 전극들간에 여기된다. 온도 조절기가 하부 스테이지 (42) (하부 전극) 에 제공되고, 그 위에 놓여진 기판 (41) 의 온도는 주어진 온도에서 일정하게 유지된다. 상부 전극 (44) 은 샤워헤드의 역할도 하고, 프로세스 가스 및 다른 가스들이 반응 챔버 (43) 에 도입된다. 제 1 전구체는, 가스 흐름 제어기 (63) 및 펄스 흐름 제어 밸브들 (71-73) 을 통해 샤워헤드 (44) 에 제공된다. 전구체는, 히터가 구비된 보틀 (74) 에 액체로서 저장된다. 캐리어 가스로서 희가스는, (a) 밸브들 (72 및 73) 이 닫혀 있을 때 밸브 (71) 를 통해 또는 (b) 밸브 (71) 가 닫혀 있을 때 밸브 (72), 보틀 (74) 및 밸브 (73) 을 통해 반응 챔버 (43) 내로 연속적으로 유입될 수 있다. (b) 에서, 희가스는 전구체를 나르고 전구체와 함께 반응 챔버 (43) 내로 유입된다. (a) 에서, 전구체 없이 희가스는 단독으로 반응 챔버 (43) 내로 유입된다. 밸브들의 동작에 의한 위의 메카니즘에 의해, 희가스는, 전구체의 피드를 펄싱하면서 연속적으로 피드될 수 있다. 이 시스템은 흐름 통과 시스템 (flow pass system; FPS) 으로 지칭된다. 보틀 (78) 에 저장된 제 2 전구체는 가스 흐름 제어기 (65) 및 펄스 흐름 제어 밸브들 (75-77) 을 사용하여 제 1 전구체와 동일한 방식으로 샤워헤드 (44) 에 제공될 수 있다. 전구체가 낮은 증기압을 가질 때, FPS 의 가스 라인들 및/또는 보틀을 히터 (미도시) 로 가열함으로써, 전구체의 증기압이 증가될 수 있고, 이에 의해 반응 공간에의 공급 량을 증가시킨다. 일부 실시형태들에서, FPS 대신에, 자동 압력 조절기 (APR) 가 전구체 가스를 피딩하는데 사용될 수 있고, 여기서 캐리어 가스는 전구체와 함께만 흐른다. 반응물 가스가 가스 흐름 제어기 (61) 를 통해 샤워헤드 (44) 에 제공될 수 있고, 희석 가스는 가스 흐름 제어기 (62) 를 통해 샤워헤드 (44) 에 제공될 수 있다. 추가적으로, 반응 챔버 (43) 에서, 배기 파이프 (46) 가 제공되고, 이를 통해 반응 챔버 (43) 의 내부 (51) 에 있는 가스가 배기된다. 추가적으로, 반응 챔버에는 반응 챔버 (43) 의 내부 (51) 로 시일 가스를 도입하기 위하여 시일 가스 흐름 제어기 (64) 가 제공된다 (반응 챔버의 내부에서 반응 구역 및 이송 구역을 분리시키기 위한 분리 플레이트가 동 도로부터 생략되어 있다).
당업자는, 그 장치가, 본원의 다른 곳에 기재된 성막 및 반응기 세정 프로세스들로 하여금 수행되게 하도록 프로그램되거나 또는 다른 방법으로 구성된 하나 이상의 제어기(들) (미도시) 를 포함한다는 것을 인식할 것이다. 제어기(들) 은 반응기의 다양한 전력 소스들, 가열 시스템들, 펌프들, 로보틱스 및 가스 흐름 제어기들 또는 밸브들과 연통되는데, 이는 당업자에 의해 인식될 것이다.
단계들 (i) 내지 (iv) 는 예를 들어, 도 2 내지 도 5에 예시된 바처럼 다양한 시퀀스들에서 수행될 수 있다. 도 1은 비교예에 따른 하나의 사이클에서 PEALD 의 개략적인 프로세스 시퀀스를 도시하고, 여기서 열에 예시된 스텝은 온 상태를 나타내는 반면, 열에 예시된 스텝이 없는 상태는 오프 상태를 나타내고, 각 열의 폭은 각 프로세스의 지속시간을 나타내지 않는다. 도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시형태들에 따른 하나의 사이클에서 PEALD 의 개략적인 프로세스 시퀀스들을 도시하고, 여기서 열에 예시된 스텝은 온 상태를 나타내는 반면, 열에 예시된 스텝이 없는 상태는 오프 상태를 나타내고, 각 열의 폭은 각 프로세스의 지속시간을 나타내지 않는다.
도 1에서, 제 2 전구체가 사용되지 않고, 반응물, 캐리어 가스, 및 희석 가스가 연속적으로 흐른다. 이들 가스들은, 제 1 전구체가 각 사이클에서 도입되기 전후에 퍼지 가스로서 기능한다. 즉, 기판 상에 제 1 전구체를 흡착시킨 후에, 비흡착된 컴포넌트들이 퍼지 가스를 이용하여 기판의 표면으로부터 제거되고, 다음으로 RF 전력이 반응 공간에 인가되어 제 1 전구체 흡착된 표면이 반응물의 플라즈마에 노출됨으로써, 기판 상의 막을 구성할 단층 (monolayer) 또는 서브층 (sub-layer) 을 고정한다. 그 후에, 비반응 성분들이 퍼지 가스를 이용하여 기판의 단층으로부터 제거된다. 위의 하나의 사이클이 반복되어 기판 상에 막을 형성한다.
도 2에서, 프로세스 시퀀스는, 분자내 실리콘 또는 금속을 포함하지 않는 제 2 전구체가 분자내 실리콘 또는 금속을 포함하는 제 1 전구체 후에 도입되는 것을 제외하고, 도 1에 예시된 것과 유사하다. 퍼징은, 제 1 전구체를 흡착시킨 후 그러나 제 2 전구체를 흡착시키기 전에 수행되고, 제 2 전구체를 흡착시킨 후 그러나 RF 전력을 인가하기 전에 수행되고, RF 전력을 인가한 후 그러나 제 1 전구체를 흡착시키기 전에 수행된다. 위의 시퀀스에 의해, Si-O-X, Si-N-X, 또는 Si-C-X (X 는 실리콘 또는 금속외의 원소이다) 결합들이, 기판 표면에 흡착된 Si/금속 함유 제 1 전구체의 상부에 Si/금속 무함유 제 2 전구체를 흡착시킨 후에, 여기된 반응물에 의해 흡착된 전구체들의 활성화 전에, 형성되어, 흡착된 전구체들의 활성화가 현저히 증진될 수 있고, 치밀화가 수행될 수 있다. 예를 들어, 디클로로메틸실란이 제 1 전구체로서 사용되고 기판의 표면에 화학 흡착되고, 다음으로 디에틸아민이 제 2 전구체로서 흡착된 후에, 1초간 13.56 MHz 의 RF 전력의 약 100 W 를 인가하는 한편, H2 및 N2 를 각각 약 1 SLM 에서 공급될 때, 약 90% 의 스텝 커버리지 (step coverage) 를 갖는 SiN 막이 기판 상에 형성될 수 있다는 것이 확인되었다. 디에틸아민이 사용되는 않으면, 획득된 막은 약 80% 의 스텝 커버리지를 갖고 소량의 탄소를 함유하는 SiN 막이라는 것이 확인되었다. 따라서, 교번하여 흡착되는 Si-함유 전구체 및 Si-무함유 아민 함유 전구체의 조합은 측 막의 질화를 향상시킬 수 있다는 것이 확인되었다. Si-함유 전구체 및 Si-무함유 아민 함유 전구체의 교번 흡착은 또한, Si-무함유 아민 함유 전구체 없는 Si 함유 전구체의 사용과 비교하여, 약 0.05 내지 0.1 만큼 굴절률 (RI) 을 증가시킬 수 있다. 적합한 제 2 전구체 및 적합한 반응물을 선택함으로써, 전구체들의 질화 뿐만아니라 산화 또는 탄화가 증진될 수 있다.
도 3에서, 프로세스 시퀀스가, 또한 RF 전력이 제 2 전구체를 흡착하기 전에 인가되는 것을 제외하고, 도 2에 예시된 것과 유사하다. 흡착된 제 1 전구체는, 제 2 전구체를 흡착시키기 전에 여기된 반응물에 의해 활성화되고, 다음으로 흡착된 제 2 전구체는 여기된 반응물에 의해 활성화된다. 도 2에 예시된 시퀀스에서, 전구체들의 질화/산화/탄화가 전구체들을 교번하여 흡착시킨 후에 수행되는 반면에, 도 3에 예시된 시퀀스에서, RF 전력이 제 1 전구체를 흡착시킨 후에 인가되어 제 1 전구체의 질화/산화/탄화를 수행함으로써 제 2 전구체가 보다 용이하게 흡착될 수 있고 또한, 측벽 막의 막 품질의 향상이 기대된다. 전구체들 및 반응물 가스의 동일한 조합들이 도 2 및 도 3에 예시된 시퀀스들에 이용될 수 있다. 도 3에 예시된 프로세스 시퀀스에서, 제 2 전구체를 공급하기 전에 RF 전력을 인가한 후에 퍼지가 수행되지 않아, 제 1 전구체와 제 2 전구체 사이의 상호작용이 유지되는 한편, 각 단층을 치밀화할 수 있다. 도 2 및 도 3에 예시된 시퀀스들에서, 반응물 가스는 반응 공간에 연속적으로 공급된다. 이것은, 반응물 및 전구체들은, 단순히 그것들을 반응 공간에서 함께 혼합하는 것에 의해서, 반응을 일으키지 않기 때문이다. 예를 들어 2개 이상의 할로겐 기들을 갖는 할라이드 외의 전구체, 그리고 O2 또는 N-H 가스, 이를테면 NH3 외의 반응물이 도 2 또는 도 3에 예시된 시퀀스에 따라 공급될 수 있다.
도 4에서, 프로세스 시퀀스는, 반응물이 반응 공간에 연속적으로 도입되는 것이 아니라, Si-무함유 전구체를 도입하고 반응 공간을 퍼징한 후에 그러나 반응 공간에 RF 전력을 인가하기 전에 시작되고, RF 전력 인가가 종료될 때 종료되는 펄스에서 도입되는 것을 제외하고, 도 2에 예시된 것과 유사하다. 이 시퀀스는, 전구체들 및 반응물이 여기 (excitation) 없이 서로 반응성이 있을 때 효과적이다. 예를 들어, 할라이드인 전구체 및 산소 또는 암모늄인 반응물 (예를 들어, SiN 막의 경우) 은 서로 반응성일 수도 있다. Si 전구체의 펄스, Si-무함유 전구체의 펄스, 및 반응물의 펄스를 분리시키는 것에 의해, 입자들의 생성이 억제될 수 있고, 안정성이 증가될 수도 있다 (가연성 반응물의 연속 공급은 보다 조심스러운 프로세스들을 필요로 할 수도 있다). 하지만, 반응물을 펄싱하는 것은 생산성 또는 스루풋을 감소시킬 수도 있다.
도 5에서, 프로세스 시퀀스는, 반응물이 반응 공간에 연속적으로 도입되는 것이 아니라, Si-무함유 전구체를 도입하고 반응 공간을 퍼징한 후에 그러나 반응 공간에 RF 전력을 인가하기 전에 시작되고, RF 전력 인가가 종료될 때 종료되는 펄스에서 도입되는 것을 제외하고, 도 3에 예시된 것과 유사하다. 이 시퀀스는, 전구체들 및 반응물이 여기 (excitation) 없이 서로 반응성이 있을 때 효과적이다. 예를 들어, 할라이드인 전구체 및 산소 또는 암모늄인 반응물은 서로 반응성일 수도 있다. Si 전구체의 펄스, Si-무함유 전구체의 펄스, 및 반응물의 펄스를 분리시키는 것에 의해, 입자들의 생성이 억제될 수 있고, 안정성이 증가될 수도 있다 (가연성 반응물의 연속 공급은 보다 조심스러운 프로세스들을 필요로 할 수도 있다). 하지만, 반응물을 펄싱하는 것은 생산성 또는 스루풋을 감소시킬 수도 있다.
반응물 가스가, 열 또는 원격 플라즈마와 같은, 인시츄 플라즈마 외의 에너지에 의해 여기될 때, 도 4 및 도 5에 예시된 시퀀스들은 이에 따라 수정될 수 있고, 여기서 열 또는 원격 플라즈마에 의해 여기된 반응물 가스는 RF 전력의 인가 없이 도 4 및 도 5에 예시된 바처럼 펄스에서 도입된다.
일부 실시형태들에서, 하나보다 많은 반응물 가스가 시퀀스에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 2 반응물은 제 1 반응물 가스에 대한 것과 실질적으로 유사한 방식으로 도 4에 예시된 제 1 반응물 가스의 펄스 후에 펄스에서 도입될 수 있다. 예를 들어, 제 1 반응물 가스는 암모니아이고, 제 2 반응물 가스는 수소이고, 이에 의해 결과적인 막의 굴절률이 증가될 수도 있고, 이의 습식 식각 레이트는 감소될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 퍼지 시간은 가스의 각 펄스 후에 세팅되지 않는다.
일부 실시형태들에서, 컨포멀 유전체 막은 아래의 표 1에 나타낸 조건들하에서 PEALD 에 의해 형성될 수 있지만, 그 조건들은 막의 타입, 전구체의 타입, 반응물의 타입 등에 따라 달라질 수도 있다. ALD 는 자기 제한 흡착 반응 프로세스이므로, 성막되는 전구체 분자들의 양은 반응 표면 사이트들의 수에 의해 결정되고, 포화 후의 전구체 노출과 관계 없고, 전구체의 공급은, 그에 의해 반응 표면 사이트들이 사이클마다 포화되도록 한다.
위에서, 캐리어 가스 및 희석 가스를 연속적으로 피딩함으로써, 별도의 퍼지 가스는 불필요한데, 왜냐하면 이들 가스들의 연속적인 피드가 퍼징의 메카니즘으로 작용하기 때문이다. 반응물 가스는 연속적으로 피딩될 수 있는데, 왜냐하면 이것은 전구체에 반응하지 않기 때문이고, 따라서 반응물 가스의 연속적인 피드는 또한 퍼징의 메카니즘으로서 기능한다.
일부 실시형태들에서, PEALD 에 의한 산화물 막의 두께는, 약 1 nm 내지 약 350 nm의 범위에 있다 (원하는 막 두께는 막의 용도 및 목적 등에 따라 적절한 것으로 여겨지는 것으로서 선택될 수 있다).
캐리어 가스로서, 시일 가스, 퍼지 가스, 또는 프로세스 조정 가스 (희석 또는 보조 가스), 희가스 이를테면 Ar, He, Ne, Kr, 및 Xe 가 단독으로 또는 2 이상의 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 막 형성 프로세스 후에, 희가스, 수소 함유 가스, 암모니아 함유 가스, 및/또는 산화 가스의 플라즈마가 포스트 막 형성 프로세스로서 막에 인가된다. 포스트 막 형성 프로세스는 막 형성 프로세스 상의 동일한 반응 챔버에서 연속적으로 수행될 수 있다. 포스트 막 형성 프로세스는 (300-mm 기판에 대해서) 아래의 표 2에 나타낸 조건들하에서 수행될 수 있다.
그 실시형태들은 바람직한 실시형태들을 참조하여 설명될 것이다. 하지만, 본 발명은 그 바람직한 실시형태들에 한정되지 않는다.
실시예
다음의 실시예들에서 조건들 및/또는 구조들이 명시되지 않는 경우에, 당업자는, 일상적인 실험의 문제로서, 본 개시를 고려하여, 그러한 조건들 및/또는 구조들을 손쉽게 제공할 수 있다.
유전체 막이 도 6에 예시된 PEALD 장치를 사용하여 아래의 표 2에 나타낸 공통 조건들하에서 PEALD 에 의해 나 실리콘 기판 (bare silicon substrate) (Ф300 mm) 상에 성막되었다. 프로세스 시퀀스 (SQ) 를 포함하는 특정 조건들은 표 3에 나타나 있다. 전구체의 유량 (g/cycle) 은 사용 중 전구체의 온도 및 전구체의 증기압에 기초하여 산출되었다. SQ 번호는 도면 번호에 대응한다. 기판은 평탄 표면 및 개구 폭이 약 40 nm 이고 종횡비가 1:7.5 인 트렌치들을 가졌다. 막 특성을 평가하는데 막의 두께는 350 nm 이었다.
막은 사이클 당 성장 레이트 (GPC) (nm/cycle), 635 nm 에서의 굴절률 (RI), 측 스텝 커버리지 (측벽 상의 막의 두께 대 상면의 막의 두께의 백분율 비), 저부 스텝 커버리지 (하면의 막의 두께 대 상면의 막의 두께의 백분율 비), DHF (100:1) 에서의 평탄 표면의 막의 습식 식각 레이트 (WERR) 대 평탄 표면의 열 산화물 막의 습식 식각 레이트의 비, 그리고 DHF (100:1) 에서의 측벽상의 막의 습식 식각 레이트 (WERR) 대 상면의 막의 습식 식각 레이트의 비의 면에서 분석되었다. 결과들은 아래의 표 4에 나타나 있다.
표 4에 나타낸 바처럼, 질화물 막을 형성하기 위해 예 C1 및 C2 에서 제 2 전구체 없이 제 1 전구체로서 실리콘 함유 할라이드 전구체를 사용할 때, 측 및 저부에서의 스텝 커버리지는 상대적으로 낮았고 (80%), 평탄 표면의 막의 습식 식각 레이트는 열 산화물 막의 습식 식각 레이트보다 현저히 더 높았고, 측벽 상의 막의 습식 식각 레이트는 상면의 막의 습식 식각 레이트보다 현저히 더 높았다. 그에 반하여, 질화물 막을 형성하기 위해 예 1, 2, 7, 및 8 에서 제 2 전구체로서 아민 화합물과 제 1 전구체로서 실리콘 함유 할라이드 전구체를 사용할 때, 측 및 저부에서의 스텝 커버리지는 높았고 (적어도 95%), 평탄 표면의 막의 습식 식각 레이트는 열 산화물 막의 습식 식각 레이트보다 현저히 더 낮았고, 측벽 상의 막의 습식 식각 레이트는 상면의 막의 습식 식각 레이트와 동일하거나 또는 실질적으로 동일했다. 또한, 예 1, 2, 7, 및 8 에서의 막의 굴절률은 예 C1 및 C2에서의 굴절률보다 현저히 더 높았다. 즉, 제 2 전구체를 사용함으로써, 양호한 막 품질을 갖는 놀랍게도 균일하고 컨포멀한 막들이 형성될 수 있다. 또한, RF 전력이 예 2 에서 제 1 및 제 2 전구체들의 각 펄스 후에 인가되었을 때, 성장 레이트, 굴절률 및 측 스텝 커버리지에 대한 약간의 향상이, 예 1에서의 그러한 것들에 비해 관찰하였다. 또한, 제 2 전구체가 예 8에서의 제 1 전구체보다 6 배 더 많은 양으로 공급되었을 때, 성장 레이트, 굴절률 및 저부에서의 스텝 커버리지에 대한 약간의 향상들이 예 7에서의 그러한 것들에 비해 관찰되었다 (여기서 제 2 전구체는 제 1 전구체보다 4배 더 많은 양으로 공급되었다).
산화물 막을 형성하기 위하여 예 C3에서 제 2 전구체 없이 제 1 전구체로서 아미노실란 전구체를 사용했을 때, 측 및 저부에서의 스텝 커버리지는 상대적으로 높았지만, 측벽의 막의 습식 식각 레이트는 상면의 막의 습식 식각 레이트보다 현저히 더 높았다. 그에 반하여, 산화물 막을 형성하기 위하여 예 11에서 제 2 전구체로서 에테르 화합물과 제 1 전구체로서 아미노실란 전구체를 사용할 때, 측벽 상의 막의 습식 식각 레이트는 상면의 막의 습식 식각 레이트와 같았으며, 이는 측벽 상의 막 치밀화가 저부에서보다 더 진행됐다는 것을 나타낸다. 또한, 예 11에서의 습식 식각 레이트는 예 C3에서의 그것보다 더 낮았고, 예 11에서의 성장 레이트는 또한 예 C3에서의 그것보다 더 높았다.
산화물 막을 형성하기 위하여 예 C4에서 제 2 전구체 없이 제 1 전구체로서 금속 산화물을 사용했을 때, 측 및 저부에서의 스텝 커버리지는 상대적으로 높았지만, 측벽의 막의 습식 식각 레이트는 상면의 막의 습식 식각 레이트보다 현저히 더 높았다. 그에 반하여, 산화물 막을 형성하기 위하여 예 12에서 제 2 전구체로서 에테르 화합물과 제 1 전구체로서 금속 산화물을 사용할 때, 측벽 상의 막의 습식 식각 레이트는 상면의 막의 습식 식각 레이트와 같았다. 또한, 예 12에서의 습식 식각 레이트는 예 C4에서의 그것보다 더 낮았고, 예 12에서의 성장 레이트는 또한 예 C4에서의 그것보다 더 높았다.
예 1 및 2에서의 디클로로디에틸실란 대신에 예 3 및 4에서의 제 1 전구체로서 디클로로디메틸실란을 사용할 때, 결과적인 막은 예 1 및 2에서의 그것들과 동등한 균일성, 컨포멀리티 및 품질을 가졌다. 예 11에서의 아미노실란 전구체 대신에 예 5 및 6에서의 제 1 전구체로서 실리콘 함유 할라이드 전구체를 사용할 때, 결과적인 막은, 예 5 및 6에서의 습식 식각 레이트가 예 11에서의 그것보다 더 높았던 것을 제외하고, 예 11에서의 그것들과 거의 동등한 균일성, 컨포멀리티 및 품질을 가졌다.
예 1에서의 디클로로디에틸실란 대신에 예 9에서의 제 1 전구체로서 디클로로에틸실란을 사용할 때, 평탄 표면의 막의 습식 식각 레이트는 예 1 에서의 그것보다 더 높았고, 측벽 상의 막의 습식 식각 레이트는 상면의 막의 그것보다 더 높았다. 또한, 제 2 전구체가 예 10에서의 제 1 전구체보다 1.5 배 더 많은 양으로 공급되었을 때, 성장 레이트, 굴절률 및 측벽에서의 스텝 커버리지에 대한 약간의 향상들이 예 9에서의 그러한 것들에 비해 관찰되었다 (여기서 제 2 전구체는 제 1 전구체와 동일한 양으로 공급되었다).
또한, 예 4 및 6에서 제 1 및 제 2 전구체들의 각 펄스 후에 RF 전력이 인가되었을 때, 측벽 상의 막 치밀화에 대한 약간의 향상들이 예 3 및 5에서의 치밀화와 각각 비교하여 관찰되었다. 또한, 예 1, 3 및 9를 비교할 때, 예 1에서의 "디에틸" 제 1 전구체의 사용은 예 3에서의 "디메틸" 제 1 전구체의 사용, 또는 예 9 에서의 "에틸" 제 1 전구체의 사용보다 더 좋고 더 고른 막 치밀화를 나타냈다.
아래의 표 5 는 러더퍼드 후방 산란/수소 전방 산란 (RBS/HFS) 에 의해 막들의 조성 분석의 결과들을 나타낸다.
표 5에 나타낸 바처럼, 실리콘 또는 금속을 함유하지 않는 제 2 전구체를 사용함으로써, 막의 질화가 진행되었고, 이에 의해 탄소 함량을 감소시켰다.
당업자는, 본 발명의 사상으로부터 이탈함이 없이 수많은 그리고 다양한 변경들이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명의 형태들은 단지 예시적이고 본 발명의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니라는 것이 분명히 이해되야 한다.
Claims (20)
- 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법으로서, 상기 표면은 측벽들 및 저부를 갖는 리세스로 패터닝되고, 상기 방법은,
(i) 반응 공간에서 기판의 패터닝된 표면에 제 1 전구체의 비여기된 가스를 흡착시키는 단계로서, 상기 제 1 전구체는 그의 분자내 실리콘 또는 금속을 함유하는, 상기 제 1 전구체의 비여기된 가스를 흡착시키는 단계;
(ii) 상기 반응 공간에서 상기 기판의 제 1 전구체 흡착된 표면에 제 2 전구체의 비여기된 가스를 흡착시키는 단계로서, 상기 제 2 전구체는 그의 분자내 실리콘 또는 금속을 함유하지 않는, 상기 제 2 전구체의 비여기된 가스를 흡착시키는 단계;
(iii) 상기 기판의 표면에 흡착된 상기 전구체들을 산화, 질화 또는 탄화시키기 위하여 상기 반응 공간에서 반응물의 여기된 가스에 상기 기판의 제 2 전구체 흡착된 표면을 노출시키는 단계로서, 상기 반응물은 상기 제 2 전구체보다 더 작은 분자 크기를 갖는, 상기 제 2 전구체 흡착된 표면을 노출시키는 단계; 및
(iv) 단계들 (i) 내지 (iii) 를 반복하여 상기 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 단계를 포함하는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전구체는 CxHyOz, CxOy, 및 NxCyOz (x, y, 및 z 는 정수이다) 로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물이고, 상기 반응물은 O2, O3, CO2, H2O, 및 N2O 로 이루어지는 군으로부터 선택됨으로써, 여기된 반응물은 상기 기판의 표면에 흡착된 상기 전구체들을 산화시키는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전구체는 CxNyHz 및 NxHy (x, y, 및 z 는 정수이다) 로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물이고, 상기 반응물은 N2, N2 및 H2, NH3, NxHy, 및 NxHyCz (x, y, 및 z 는 정수이다) 로 이루어지는 군으로부터 선택됨으로써, 여기된 반응물은 상기 기판의 표면에 흡착된 상기 전구체들을 질화시키는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전구체는 CxHy 및 CxNyHz (x, y, 및 z 는 정수이다) 로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물이고, 상기 반응물은 H2, N2, Ar, 및 He 로 이루어지는 군으로부터 선택됨으로써, 여기된 반응물은 상기 기판의 표면에 흡착된 상기 전구체들을 탄화시키는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전구체는 할라이드 화합물인, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 전구체는 디클로로디에틸실란, 디클로로디메틸실란, 디클로로테트라메틸디실라잔, 디클로로테트라에틸디실라잔, 디클로로에틸실란, 디클로로메틸실란, 디요오도메틸실란, 디요오도에틸실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나인, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전구체는 아미노실란 화합물인, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 전구체는 비스(디에틸아미노)실란 및 비스(디메틸아미노)실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나인, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전구체는 Ti, Zr, Al, 및 Mn 으로 이루어지는 군으로부터 선택된 금속을 포함하는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전구체 및 상기 제 2 전구체는, 실온에서 액체인 유기 화합물들인, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
단계 (ii) 에서의 상기 제 2 전구체의 흡착된 중량은 단계 (i) 에서의 상기 제 1 전구체의 흡착된 중량 이상인, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 반응물은 단계 (iii) 에서 가열 및/또는 플라즈마에 의해 여기되는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 반응물은 RF 전력을 상기 반응 공간에 인가함으로써 생성되는 플라즈마에 의해 여기되는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 반응물은 단계들 (i) 내지 (iii) 을 통하여 상기 반응 공간에 연속적으로 공급되고, RF 전력은 단계 (iii) 에서 인가되는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 14 항에 있어서,
단계 (i) 와 단계 (ii) 사이에 상기 반응 공간에 RF 전력을 인가하는 단계를 더 포함하는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 반응물은 단계 (iii) 동안에만 공급되고, RF 전력은 단계 (iii) 에서 인가되는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 16 항에 있어서,
단계 (i) 와 단계 (ii) 사이에 상기 반응 공간에 RF 전력을 인가하는 단계를 더 포함하는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
단계 (iv) 후에, (v) 비활성 가스, 수소 함유 가스, 암모늄 함유 가스, 및/또는 산화 가스의 플라즈마에 상기 기판 상의 막을 노출시키는 단계를 더 포함하는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
희가스가 단계들 (i) 내지 (iii) 을 통하여 상기 반응 공간에 연속적으로 공급되는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
단계 (i) 와 단계 (ii) 사이에, 단계 (ii) 와 단계 (iii) 사이에, 그리고 단계 (iii) 와 단계 (i) 사이에 상기 반응 공간을 퍼징하는 단계를 더 포함하는, 원자 층 증착 (ALD) 프로세싱에 의해 기판의 패터닝된 표면에 막을 형성하는 방법.
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