KR20170119554A - 박막의 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에 처리 공간이 형성되는 챔버, 상기 처리 공간에 위치하며 기판이 장착될 수 있는 서셉터, 상기 서셉터의 테두리에 배치된 퍼지링 및 상기 챔버 내부로 소스가스와 반응가스를 제공할 수 있는 샤워헤드를 구비하는 기판처리장치를 이용하여 박막을 형성하는 방법으로서, 샤워헤드로부터 기판 상에 소스가스를 제공하여 상기 기판 상에 소스가스의 적어도 일부가 흡착되는 제 1 단계; 상기 기판 상에 제 1 퍼지가스를 제공하는 제 2 단계; 소스가스의 적어도 일부가 흡착된 상기 기판 상에 샤워헤드로부터 반응가스를 제공하여 단위증착막을 형성하는 제 3 단계; 및 상기 기판 상에 제 2 퍼지가스를 제공하는 제 4 단계; 를 포함하고, 소스가스가 상기 기판의 가장자리 영역으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 상기 제 1 단계 내지 상기 제 4 단계 중 적어도 일부 동안에는 퍼지링과 서셉터 사이에서 불활성가스를 제공하되, 단위증착막의 두께를 균일하게 형성하기 위하여 상기 제 3 단계의 적어도 일부 동안에는 퍼지링과 서셉터 사이에서 에지가스를 제공하는, 박막의 형성방법을 제공한다.

Description

박막의 형성방법{Method of fabricating thin film}
본 발명은 박막의 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원자층 증착 공정에 의한 박막의 형성방법에 관한 것이다.
반도체 메모리 등 각종 전자 소자는 다양한 박막이 적층되어 제조된다. 즉, 기판 상에 각종 박막을 형성하며, 형성된 박막을 사진-식각 공정을 사용하여 패터닝하여 소자 구조를 형성하게 된다. 박막은 재료에 따라 도전막, 유전체막, 절연막 등이 있으며, 박막을 제조하는 방법 또한 매우 다양하다. 박막을 제조하는 방법으로는 크게 물리적 방법 및 화학적 방법 등이 있다. 최근에는 반도체 소자 제조를 위해, 가스의 화학적 반응에 의해 기판상에 금속, 유전체 또는 절연체 박막을 형성하는 원자층 증착(ALD: Atomic layer deposition) 공정이나 화학적 기상 증착(CVD: Chemical vapor deposition) 공정을 사용하고 있다.
이러한 공정으로 기판에 박막을 제조하는 경우, 챔버 내부의 기판 지지대 상에 기판을 배치시키고, 챔버 내부로 공정가스를 공급하여 이들 가스의 반응으로 박막을 제조한다. 이러한 방식은 기판 상에서 박막이 모든 방향으로 형성되는 등방성 증착으로, 공정가스가 공급되는 모든 영역에 박막이 제조된다. 기판이 챔버 내에 로딩되면, 기판의 후면이 기판 지지대에 지지되고, 기판의 앞면 및 측면이 노출되므로, 기판의 앞면 및 측면에 박막이 형성된다. 또한, 기판의 후면이 기판 지지대 상에 접촉하더라도, 기판의 후면과 기판 지지대 사이의 틈으로 공정 가스가 침투하여 기판 후면에도 박막이 형성될 수 있다. 한편, 반도체 소자는 기판 앞면의 유효 영역에 제조되며, 이러한 유효 영역에 고품질의 균일한 박막이 형성되는 것이 좋다. 또한, 기판의 가장자리 및 후면에 형성되는 박막은 소자로 활용되지 않을 뿐만 아니라, 기판에 부착되어 기판 전체 또는 일부를 쓸모없게 만드는 오염물을 야기시킨다. 기판의 가장자리 및 후면에 증착되는 재료는 박리되어, 입자(particle) 오염을 야기시킨다. 즉, 박리된 재료들이 원하지 않은 입자로 발생되어, 기판에 부적절하게 부착되거나 챔버 내부의 여러 곳에 오염을 야기시킨다.
한편, 기판의 앞면 중에서도 가장자리 영역에 박막을 증착할 경우, 박막 응력에 의해 베벨(bevel) 쪽의 증착막의 접착(adhesion)이 취약하고 이에 따라 리프팅(lifting)이 발생할 수 있으며, 이러한 리프팅은 파티클을 발생시키는 원인이 되어 문제가 되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기판의 가장자리 영역에 박막이 증착되는 것을 방지하면서도 두께가 균일한 박막을 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 박막의 형성방법이 제공된다. 상기 박막의 형성방법은 내부에 처리공간이 마련된 챔버, 상기 처리 공간 에 마련되어 기판이 장착될 수 있는 서셉터, 상기 서셉터의 테두리에 배치된 퍼지링 및 상기 챔버 내부로 소스가스와 반응가스를 제공할 수 있는 샤워헤드를 구비하는 기판처리장치를 이용하여 박막을 형성하는 방법으로서, 샤워헤드로부터 기판 상에 소스가스를 제공하여 상기 기판 상에 소스가스의 적어도 일부가 흡착되는 제 1 단계; 상기 기판 상에 제 1 퍼지가스를 제공하는 제 2 단계; 소스가스의 적어도 일부가 흡착된 상기 기판 상에 샤워헤드로부터 반응가스를 제공하여 단위증착막을 형성하는 제 3 단계; 및 상기 기판 상에 제 2 퍼지가스를 제공하는 제 4 단계; 를 포함하고, 소스가스가 상기 기판의 가장자리 영역으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 상기 제 1 단계 내지 상기 제 4 단계 중 적어도 어느 일부 동안에는 퍼지링과 서셉터 사이에서 불활성가스를 제공하되, 단위증착막의 두께를 균일하게 형성하기 위하여 상기 제 3 단계의 적어도 일부 동안에는 퍼지링과 서셉터 사이에서 에지가스를 제공한다.
상기 박막의 형성방법에서, 상기 에지가스를 제공하는 단계는 상기 제 3 단계 내지 상기 제 4 단계 동안 수행될 수 있다.
상기 박막의 형성방법에서, 상기 에지가스를 제공하는 단계는 상기 제 1 단계를 제외한 상기 제 2 단계 내지 상기 제 4 단계 동안 수행될 수 있다.
상기 박막의 형성방법에서, 상기 단계들을 포함하는 단위 사이클이 복수 회 수행될 수 있다.
상기 박막의 형성방법에서, 상기 소스가스는, 예를 들어, WF6와 같은 텅스텐을 함유하는 가스를 포함하고, 상기 반응가스는 H2, SiH4 및 B2H6 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 불활성가스는 N2, He, Ne, Ar, Kr, Xe 및 Rn 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 상기 박막은 텅스텐을 함유하는 박막일 수 있다.
상기 박막의 형성방법에서, 상기 에지가스는 상기 반응가스와 동일한 가스일 수 있다.
상기 박막의 형성방법에서, 상기 에지가스가 제공되는 동안 상기 불활성가스와 상기 에지가스의 공급 비율은 1:0.1 내지 1:0.5일 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 기판의 가장자리 영역에 박막이 증착되는 것을 방지하면서도 두께가 균일한 박막을 형성할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 형성방법을 구현하는 장치 구성을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 형성방법을 구성하는 단계들을 도해하는 도면이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실험예에 따라 구현된 기판 상의 박막의 두께 균일도와 관련된 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 상기 다른 구성요소 "상에" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것일 수 있다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 기술적 사상은 원자층 증착 공정을 이용하는 임의의 박막형성 공정에 적용할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 본 발명의 기술적 사상은 원자층 증착 공정을 이용하는 텅스텐 박막 형성 공정에 적용할 수 있다. 이 경우, 소스가스는 WF6와 같은 텅스텐을 함유하는 가스를 포함하고, 반응가스는 H2, SiH4 및 B2H6 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 불활성가스는 N2, He, Ne, Ar, Kr, Xe 및 Rn 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에서 기판의 가장자리 영역은, 예를 들어, 기판의 가장자리변으로부터 내측으로 0.7mm 내지 0.9mm인 지점까지의 영역을 포함할 수 있다. 기판의 외측 영역은, 예를 들어, 상기 가장자리 영역을 제외하고 기판의 가장자리변으로부터 내측으로 2.9mm 내지 3.1mm인 지점까지의 영역으로서 기판의 가장자리 영역 보다는 기판 중심에 더 가깝게 위치할 수 있다. 이 경우, 기판의 내측 영역은, 예를 들어, 기판의 상면 중에서 상기 가장자리 영역 및 상기 외측 영역을 제외한 영역을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 형성방법을 구현하는 기판처리장치 구성을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판처리장치는 내부에 처리 공간이 형성되는 챔버(23), 상기 처리 공간에 위치하며 기판(10)이 장착될 수 있는 서셉터(24) 및 서셉터(24)의 테두리에 배치된 퍼지링(25)을 구비한다. 나아가, 상기 기판처리장치는 챔버(23) 내부로 소스가스와 반응가스를 제공할 수 있는 샤워헤드(20) 및 샤워헤드(20)를 지지하는 챔버리드(22)를 구비한다. 챔버(23)의 하단에는 배기부에 연결된 펌프(미도시)가 배치될 수 있다. 서셉터(24)는 구동부에 의해 상하 이동이 가능하다.
그리고, 도 1의 A 영역의 확대 도면을 참조하면, 서셉터(24)와 퍼지링(25) 사이에 불활성가스 및 에지가스를 공급하기 위해 서셉터(24)에는 불활성가스 및 에지가스를 이송하기 위한 유로(26)가 형성되어 있다. 유로(26)의 말단부에는 상기 불활성가스 및/또는 에지가스를 공급하는 공급부(27)가 배치될 수 있다. 상기 불활성 가스 및 상기 에지가스는 서셉터(24) 내부에 구비되는 유로(26)를 통해 기판(10)의 가장자리 영역으로 공급되도록 상기 서셉터(24)의 외측 테두리와 상기 퍼지링(25) 사이로 공급될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 형성방법을 구성하는 단계들을 도해하는 도면이다. 도 2에 도해된 내용은 텅스텐 박막을 형성하기 위한 원자층 증착 공정을 예시적으로 상정한 것이다. 예컨대, 'W source' 항목은 소스가스를 의미하며, 'Purge' 항목은 퍼지가스를 의미하며, 'Reactant' 항목은 반응가스를 의미한다. 또한, 'Edge Ar' 항목은 기판의 가장자리 영역으로 제공되는 불활성가스를 의미하며, 'Edge H2' 항목은 기판의 가장자리 영역으로 제공되는 에지가스를 의미한다. 이러한 항목에 대한 설명은 도 3 내지 도 6에서도 동일하게 적용된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 형성방법은 상기 기판처리장치에 의하여 구현되는 바, 샤워헤드(20)로부터 기판(10) 상에 소스가스를 제공하여 기판(10) 상에 소스가스의 적어도 일부가 흡착되는 제 1 단계(S1); 기판(10) 상에 제 1 퍼지가스를 제공하는 제 2 단계(S2); 소스가스의 적어도 일부가 흡착된 기판(10) 상에 샤워헤드(20)로부터 반응가스를 제공하여 단위증착막을 형성하는 제 3 단계(S3); 및 기판(10) 상에 제 2 퍼지가스를 제공하는 제 4 단계(S4);를 포함한다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 형성방법에서는 소스가스가 기판(10)의 가장자리 영역으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 제 1 단계(S1) 내지 제 4 단계(S4) 중 적어도 일부 동안에는 퍼지링(25)과 서셉터(24) 사이에서 불활성가스를 제공하되, 단위증착막의 두께를 균일하게 형성하기 위하여 상기 제 3 단계의 적어도 일부 동안에는 퍼지링(25)과 서셉터(24) 사이에서 에지가스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 단계(S1) 내지 제 4 단계(S4) 중 적어도 일부의 동안에 퍼지링(25)과 서셉터(24) 사이 공간으로 제공되는 불활성가스는 기판(10)의 가장자리 영역으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제 3 단계의 적어도 일부 동안에 퍼지링(25)과 서셉터(24) 사이 공간으로 제공되는 에지가스는 기판(10)의 가장자리 영역으로 제공될 수 있다.
기판(10)의 가장자리 영역으로 제공되는 불활성가스 및/또는 에지가스의 유동은 샤워헤드(20)로부터 기판(10) 상으로 제공된 소스가스가 기판(10)의 가장자리 영역으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
기판(10)의 가장자리 영역은, 예를 들어, 기판(10)의 가장자리변으로부터 내측으로 0.7mm 내지 0.9mm인 지점까지의 영역을 포함할 수 있다. 기판(10)의 가장자리 영역에 박막을 증착할 경우, 박막 응력에 의해 베벨(bevel) 쪽의 박막이 취약할 수 있으며 이에 따라 파티클의 발생원인인 리프팅(lifting)이 발생할 수 있다. 따라서, 기판(10)의 가장자리 영역에는 박막이 형성되지 않는 것이 바람직하다.
이를 구현하기 위하여, 샤워헤드(20)로부터 제공된 소스가스가 기판(10)의 가장자리 영역으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 제 1 단계(S1) 내지 제 4 단계(S4) 중 적어도 일부 동안 기판(10)의 퍼지링(25)과 서셉터(24) 사이에서 불활성가스를 제공할 수 있다.
다만, 제 1 단계(S1) 내지 제 4 단계(S4) 중 적어도 일부 동안 기판(10)의 가장자리로 불활성가스를 제공하는 경우, 예를 들어, 제 1 단계(S1) 내지 제 4 단계(S4) 중 적어도 제 3 단계(S3) 동안 기판(10)의 가장자리로 불활성가스를 제공하는 경우, 제 3 단계(S3)에서 샤워헤드(20)로부터 기판(10)으로 제공되는 반응가스의 분압비는 기판(10)의 내측 영역 보다 기판(10)의 외측 영역에서 상대적으로 낮아질 수 있다. 이에 따르면, 기판(10)의 외측 영역에 형성되는 박막의 두께는 기판(10)의 내측 영역에 형성되는 박막의 두께 보다 상대적으로 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다. 여기에서, 외측 영역은, 예를 들어, 기판(10)의 가장자리변으로부터 내측으로 2.9mm 내지 3.1mm인 지점까지의 영역으로서 가장자리 영역 보다는 기판 중심에 더 가깝게 위치할 수 있다. 이 경우, 내측 영역은, 예를 들어, 기판(10)의 상면 중에서 가장자리 영역 및 외측 영역을 제외한 영역을 포함할 수 있다.
이러한 두께 불균일성을 극복하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 3 단계(S3)의 적어도 일부 동안 퍼지링(25)과 서셉터(24) 사이의 공간을 통하여 기판(10)의 가장자리 영역으로 에지가스를 제공할 수 있다. 에지가스는 반응가스와 동일한 가스일 수 있다. 이 경우, 기판(10)의 외측 영역에서 반응가스의 분압비가 상대적으로 보상되어 기판(10)의 내측 영역과 기판(10)의 외측 영역에서의 반응가스의 분압비가 균일해져 박막의 두께분포도 균일하게 구현된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막의 형성방법에서, 기판(10)의 외측 영역에서 반응가스의 분압비를 상대적으로 보상하기 위하여, 기판(10)의 가장자리 로 에지가스를 제공하는 단계는 샤워헤드(20)에서 제공된 반응가스가 기판(10)에 도달한 시간부터 제 2 퍼지가스에 의하여 반응가스가 기판(10)으로부터 퍼징되는 시간까지 수행되도록 동기화될 수 있다. 이 경우, 상기 에지가스는 반응가스와 동일한 가스일 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막의 형성방법에서, 퍼지링과 서셉터 사이의 공간을 통과하여 기판(10)의 가장자리 영역으로 에지가스를 제공하는 단계는 제 1 단계(S1)를 제외한 제 2 단계(S2) 내지 제 4 단계(S4) 중 적어도 일부 동안 수행될 수 있다. 만일, 상기 에지가스가 상기 반응가스와 동일한 가스인 경우를 상정한 상태에서, 제 1 단계(S1)에서 기판(10)의 가장자리로 에지가스를 제공하는 단계를 수행한다면 기판(10)의 가장자리 영역에서 소스가스와 에지가스가 반응하여 가장자리 영역에서 형성되는 박막의 두께가 상대적으로 두꺼워지는 현상이 발생할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 박막의 형성방법에 따르면, 상술한 단계들을 포함하는 단위 사이클은 박막을 형성하기 위하여 적어도 1 회 이상 반복하여 수행될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 박막의 형성방법의 유리한 효과를 이해하기 위하여, 본 발명의 비교예를 살펴본다.
먼저, 본 발명의 제 1 비교예에 따른 박막의 형성방법은 샤워헤드(20)로부터 기판(10) 상에 소스가스를 제공하여 기판(10) 상에 소스가스의 적어도 일부가 흡착되는 제 1 단계(S1); 기판(10) 상에 제 1 퍼지가스를 제공하는 제 2 단계(S2); 소스가스의 적어도 일부가 흡착된 기판(10) 상에 샤워헤드(20)로부터 반응가스를 제공하여 단위증착막을 형성하는 제 3 단계(S3); 및 기판(10) 상에 제 2 퍼지가스를 제공하는 제 4 단계(S4);를 포함하되, 소스가스가 기판(10)의 가장자리 영역으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 제 1 단계(S1) 내지 제 4 단계(S4) 동안 기판(10)의 가장자리 영역으로 불활성가스를 제공한다.
이 경우, 제 3 단계(S3)에서 샤워헤드(20)로부터 기판(10)으로 제공되는 반응가스의 분압비는 기판(10)의 내측 영역 보다 기판(10)의 외측 영역에서 상대적으로 낮아진다. 이에 따르면, 기판(10)의 외측 영역에 형성되는 박막의 두께는 기판(10)의 내측 영역에 형성되는 박막의 두께 보다 상대적으로 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 제 2 비교예에 따른 박막의 형성방법은 샤워헤드(20)로부터 기판(10) 상에 소스가스를 제공하여 기판(10) 상에 소스가스의 적어도 일부가 흡착되는 제 1 단계(S1); 기판(10) 상에 제 1 퍼지가스를 제공하는 제 2 단계(S2); 소스가스의 적어도 일부가 흡착된 기판(10) 상에 샤워헤드(20)로부터 반응가스를 제공하여 단위증착막을 형성하는 제 3 단계(S3); 및 기판(10) 상에 제 2 퍼지가스를 제공하는 제 4 단계(S4);를 포함하되, 소스가스가 기판(10)의 가장자리 영역으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 제 1 단계(S1) 내지 제 4 단계(S4) 동안 기판(10)의 가장자리 영역으로 불활성가스를 제공하며, 제 1 단계(S1) 내지 제 4 단계(S4) 동안 퍼지링과 서셉터 사이의 공간을 통과하여 기판(10)의 가장자리 영역으로 반응가스와 동일한 에지가스를 제공한다. 이 경우, 기판(10)의 가장자리 영역으로 상기 반응가스와 동일한 에지가스가 제공됨으로써 기판(10)의 가장자리 영역에서 소스가스와 반응가스가 반응하여 제 1 단계(S1)에서 단위증착막이 먼저 형성되어 가장자리 영역에서 형성되는 박막의 두께가 상대적으로 두꺼워지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명자는 기판의 가장자리 영역에 박막이 증착되는 것을 방지하면서도 두께가 균일한 박막을 형성하기 위하여 상기 제 1 단계(S1) 내지 제 4 단계(S4) 중 적어도 일부 동안에는 퍼지링과 서셉터 사이에서 불활성가스를 제공하며, 상기 제 3 단계(S3)의 적어도 일부 동안에는 퍼지링과 서셉터 사이에서 에지가스를 제공하되, 예를 들어, 퍼지링과 서셉터 사이를 통과하여 기판의 가장자리 영역에 제공되는 상기 불활성가스와 상기 에지가스의 공급 비율은 1:0.1 내지 1:0.5 의 범위를 가지는 것이 바람직하다는 것을 확인하였다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실험예에 따라 구현된 기판 상의 박막의 두께 균일도와 관련된 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 3 내지 도 6의 그래프에서 가로축에 나타난 조건들 중에서 'Edge H2 미사용' 항목은 제 3 단계(S3) 동안 기판(10)의 가장자리 영역으로 에지가스를 별도로 제공하지 않는 조건을 의미하며, 'Edge H2 10%', 'Edge H2 17%' , 'Edge H2 23%' 항목은 상기 제 3 단계(S3) 동안 기판(10)의 가장자리 영역으로 불활성가스와 에지가스의 공급비율이 각각 10%, 17%, 23%인 조건을 의미한다. 상기 에지가스는 반응가스와 동일한 가스일 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 각 조건들에서 기판 상에 텅스텐 박막을 형성한 후에 49 포인트의 면저항과 두께를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 전체 49 포인트의 면저항과 두께 중에서 'Edge 제외 Avg' 항목은 상술한 기판의 내측 영역에 형성된 텅스텐 박막에 대하여 25 포인트의 면저항과 두께를 측정한 평균값이며, 'Edge Avg' 항목은 상술한 기판의 외측 영역에 형성된 텅스텐 박막에 대하여 24 포인트의 면저항과 두께를 측정한 평균값이다.
이에 따르면, 기판의 내측 영역에 형성된 텅스텐 박막의 두께와 면저항은 제 3 단계(S3) 동안 기판(10)의 가장자리 영역으로 상기 반응가스와 동일한 에지가스가 제공되는 양태와 상관관계가 높지 않음을 알 수 있다. 그러나, 기판의 외측 영역에 형성된 텅스텐 박막의 두께와 면저항은 제 3 단계(S3) 동안 기판(10)의 가장자리 영역으로 상기 에지가스가 더 제공되는지 여부에 따라 유의차가 큼을 확인할 수 있다.
특히, 제 3 단계(S3) 동안 기판(10)의 가장자리 영역으로 에지가스가 더 제공되지 않는 경우, 외측 영역에서의 에지가스의 분압비가 상대적으로 낮아져 형성되는 텅스텐 박막의 두께가 상대적으로 낮고 따라서 텅스텐 박막의 면저항이 상대적으로 높다는 것을 확인할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 전체 49 포인트의 면저항과 두께의 균일도(uniformity)가 도시되어 있는 바, 제 3 단계(S3) 동안 기판(10)의 가장자리 영역으로 에지가스가 제공되지 않는 경우, 내측 영역에 형성된 텅스텐 박막의 두께와 면저항과 외측 영역에 형성된 텅스텐 박막의 두께와 면저항의 편차가 상대적으로 크다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 제 3 단계(S3) 동안 기판(10)의 가장자리 영역으로 에지가스가 제공되는 경우에는, 내측 영역에 형성된 텅스텐 박막의 두께와 면저항과 외측 영역에 형성된 텅스텐 박막의 두께와 면저항의 편차가 상대적으로 크지 않다는 것을 확인할 수 있으며, 에지가스 조절에 따라 두께를 조절할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 기판
20 : 샤워헤드
23 : 챔버
24 : 서셉터
25 : 퍼지링
26 : 유로

Claims (7)

  1. 내부에 처리 공간이 형성되는 챔버, 상기 처리 공간에 위치하며 기판이 장착될 수 있는 서셉터, 상기 서셉터의 테두리에 배치된 퍼지링 및 상기 챔버 내부로 소스가스와 반응가스를 제공할 수 있는 샤워헤드를 구비하는 기판처리장치를 이용하여 박막을 형성하는 방법으로서,
    샤워헤드로부터 기판 상에 소스가스를 제공하여 상기 기판 상에 소스가스의 적어도 일부가 흡착되는 제 1 단계;
    상기 기판 상에 제 1 퍼지가스를 제공하는 제 2 단계;
    소스가스의 적어도 일부가 흡착된 상기 기판 상에 샤워헤드로부터 반응가스를 제공하여 단위증착막을 형성하는 제 3 단계; 및
    상기 기판 상에 제 2 퍼지가스를 제공하는 제 4 단계; 를 포함하고,
    소스가스가 상기 기판의 가장자리 영역으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 상기 제 1 단계 내지 상기 제 4 단계 중 적어도 일부 동안에는 퍼지링과 서셉터 사이에서 불활성가스를 제공하되, 단위증착막의 두께를 균일하게 형성하기 위하여 상기 제 3 단계의 적어도 일부 동안에는 퍼지링과 서셉터 사이에서 에지가스를 제공하는,
    박막의 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지가스를 제공하는 단계는,
    상기 제 3 단계 내지 상기 제 4 단계 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 박막의 형성방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지가스를 제공하는 단계는 상기 제 1 단계를 제외한 상기 제 2 단계 내지 상기 제 4 단계 동안 수행되는, 박막의 형성방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계들을 포함하는 단위 사이클을 복수 회 수행하는, 박막의 형성방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소스가스는 텅스텐을 함유하는 가스를 포함하고, 상기 반응가스는 H2, SiH4 및 B2H6 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 불활성가스는 N2, He, Ne, Ar, Kr, Xe 및 Rn 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 상기 박막은 텅스텐을 함유하는 박막인, 박막의 형성방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 에지가스는 상기 반응가스와 동일한 가스인 것을 특징으로 하는, 박막의 형성방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지가스가 제공되는 동안,
    상기 불활성가스와 상기 에지가스의 공급 비율은 1:0.1 내지 1:0.5 인 것을 특징으로 하는, 박막의 형성방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07273045A (ja) * 1994-03-30 1995-10-20 Sony Corp タングステン膜の成膜方法
KR20140089646A (ko) * 2013-01-03 2014-07-16 주식회사 원익아이피에스 반도체 소자의 금속층 형성 방법

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