KR20180061472A - Method of depositing thin film using plasma enhanced atomic layer deposition - Google Patents

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Abstract

A method for depositing a thin film using plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) according to an embodiment of the present invention comprises: a loading step of loading a substrate in a process chamber; an adsorption step of adsorbing a source gas on the substrate by supplying the source gas into the process chamber; a first purge step of purging the inside of the process chamber; a reaction step of supplying a reaction gas activated by plasma in the process chamber to react with the source gas adsorbed on the substrate; and a second purge step of purging the inside of the process chamber.

Description

플라즈마 원자층 증착법을 이용한 박막 증착 방법{Method of depositing thin film using plasma enhanced atomic layer deposition}[0001] The present invention relates to a thin film deposition method using a plasma atomic layer deposition method,

본 발명은 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플라즈마 원자층 증착법(plasma enhanced atomic layer deposition, PEALD)을 이용한 박막 증착 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing method, and more particularly, to a thin film deposition method using plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD).

소자 회로 선폭이 감소함에 따라 소자의 전기적 특성을 향상시키기 위하여 실리사이드(silicide) 화합물이 반도체 공정에 필요하게 되었다. 실리사이드 화합물은 실리사이드의 응집(agglomeration) 현상 때문에 실리사이드 화합물을 포함하는 반도체의 후속 공정은 저온에서 수행된다. 따라서, 실리사이드 제조공정의 후속 공정인 확산 방지막(duffusion barrier layer) 제조 공정 역시 저온 공정이 요구된다.As the device circuit line width decreases, a silicide compound is required for the semiconductor process to improve the electrical characteristics of the device. Because of the agglomeration phenomenon of the silicide compound, the subsequent process of the semiconductor containing the silicide compound is performed at a low temperature. Therefore, a process for manufacturing a duffing barrier layer, which is a subsequent process of the silicide manufacturing process, is also required to be a low temperature process.

확산 방지막으로 이용되는 물질은 질화티타늄(TiN), 질화탄탈룸(TaN), 질화텅스텐(WN) 등이 있다. 이 중에서도 TiN이 널리 이용되고 있다. TiN을 화학증착방법(Chemical vapor deposition, CVD)으로 증착하기 위해서는 전구체(precursor)가 필요하며, 전구체로 사용되는 원료가스는 크게 염화물 계열과 유기금속 계열로 분류될 수 있다.Materials used for the diffusion barrier include titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), and tungsten nitride (WN). Among them, TiN is widely used. In order to deposit TiN by chemical vapor deposition (CVD), a precursor is required. As the precursor, the raw material gas can be classified into chloride and organometallic.

이중 염화물 계열의 원료가스는 염화티타늄(TiCl4) 등이 있는데, 이와 같은 염화물 계열의 원료가스로 TiN 박막을 고온에서 증착하면 우수한 물성을 갖는 TiN 박막을 증착할 수 있다. 그러나, 저온 공정을 이용하게 되면 TiN 박막 내에 염소(Cl) 성분이 불순물로 잔존하게 되어 TiN 박막의 물성이 저하되는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위하여, 염화티타늄(TiCl4)을 저온공정에 적용하면서 플라즈마 공정을 도입하는 방법이 연구되었다.Titanium chloride (TiCl 4 ) or the like is used as a raw material gas of the double-chloride type. TiN thin film can be deposited with high quality by depositing a TiN thin film with a chlorine-based raw material gas. However, if a low-temperature process is used, a chlorine (Cl) component remains as an impurity in the TiN thin film, thereby deteriorating the physical properties of the TiN thin film. To improve this, a method of introducing a plasma process while applying titanium chloride (TiCl 4 ) to a low temperature process has been studied.

플라즈마를 이용하게 되면, 저온에서 TiN 박막의 밀도가 증가되어 TiN 박막의 물성이 향상되는 이점이 있다. 그러나, 플라즈마를 사용하여 TiN 박막을 형성하게 되면 파티클(particle)이 발생하여 TiN 박막 내부에 혼합되거나 또는 잔류 공정 가스이 TiN 박막과 반응하여 결함이 있는 막질을 형성하는 문제가 있다.When plasma is used, the density of the TiN thin film is increased at a low temperature, thereby improving the physical properties of the TiN thin film. However, if a TiN film is formed using plasma, particles are generated and mixed with the TiN film, or the residual process gas reacts with the TiN film to form a defective film.

본 발명의 실시 예는 저온에서도 표면 결함이 없는 박막을 증착할 수 있는 플라즈마 원자층 증착법(PEALD)을 이용한 박막 증착 방법을 제공하는 것이다.An embodiment of the present invention is to provide a thin film deposition method using plasma atomic layer deposition (PEALD) capable of depositing a thin film without surface defects even at a low temperature.

본 발명의 실시 예에 의한 플라즈마 원자층 증착법(PEALD)을 이용한 박막 증착 방법은 공정 챔버 내부에 기판을 로딩하는 단계; 상기 공정 챔버 내에 소스가스를 공급하여 상기 기판 상에 상기 소스가스를 흡착시키는 흡착 단계; 상기 공정 챔버 내부를 퍼지하는 제1 퍼지 단계; 상기 공정 챔버 내에 플라즈마에 의해 활성화된 반응가스를 공급하여 상기 기판 상에 흡착된 소스가스와 반응시키는 반응 단계; 및 상기 공정 챔버 내부를 퍼지하는 제2 퍼지 단계를 포함한다.A thin film deposition method using a plasma atomic layer deposition (PEALD) according to an embodiment of the present invention includes: loading a substrate into a process chamber; An adsorption step of supplying a source gas into the process chamber to adsorb the source gas on the substrate; A first purge step of purging the interior of the process chamber; A reaction step of supplying a reactive gas activated by plasma in the process chamber and reacting with the source gas adsorbed on the substrate; And a second purge step of purging the interior of the process chamber.

본 실시 예에 따르면, 소스가스의 흡착 후 파티클을 퍼지하고 반응가스를 공급하여 박막을 증착함으로써, 파티클에 의한 막질 결함 발생을 방지할 수 있다.According to this embodiment, it is possible to prevent the occurrence of film quality defects by particles by purging the particles after the source gas is adsorbed and supplying the reactive gas to deposit the thin film.

또한, 소스가스 흡착 및 박막 증착 시 플라즈마를 이용함으로써, 저온에서도 표면 결함이 없는 박막을 증착할 수 있다.Further, by using plasma for source gas adsorption and thin film deposition, a thin film having no surface defects can be deposited even at a low temperature.

또한, 듀얼 주파수 플라즈마 전원을 이용함으로써, 증착되는 박막의 막질 특성 및 스텝 커버리지 특성이 개선될 수 있다.Further, by using a dual frequency plasma power source, the film quality and the step coverage characteristics of the thin film to be deposited can be improved.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 원자층 증착법(PEALD)을 이용한 박막 증착 방법을 도시한 순서도이다.
도 3a 내지 도 4e는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 원자층 증착법(PEALD)을 이용한 박막 증착 방법의 가스 공급 순서 및 플라즈마 발생 순서를 도시한 타이밍도들이다.1 is a view showing a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a thin film deposition method using plasma atomic layer deposition (PEALD) according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A through 4E are timing diagrams illustrating a gas supply procedure and a plasma generation procedure of the thin film deposition method using the plasma atomic layer deposition (PEALD) according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 기술의 실시 예를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present technology will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 박막 증착 장치(10)는 공정 챔버(110), 기판 지지대(120), 가스 분사기(130), 플라즈마 전원 공급부(140), 및 매칭 네트워크(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a thin film deposition apparatus 10 according to the present embodiment includes a process chamber 110, a substrate support 120, a gas injector 130, a plasma power supply 140, and a matching network 150 .

공정 챔버(110)는 소정의 반응 공간을 마련하고, 이를 기밀하게 유지시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버(110)는 평면부, 평면부로부터 상향 연장된 측벽부, 측벽부의 상단에 위치하는 덮개를 포함할 수 있다. 이때, 평면부와 덮개는 동일한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 평면부와 덮개는 원형 또는 원형 이외의 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 공정 챔버(110)는 평면부, 측벽부, 및 덮개에 의해 폐쇄된 반응 공간을 가질 수 있다. 여기에서, 공정 챔버(110)의 반응 공간은 소스가스 및 반응가스의 플라즈마 활성화가 이루어지는 공간에 해당할 수 있다. 도 1에 도시되지는 않았으나, 공정 챔버(110)는 반응 공간 내의 소스가스, 반응가스 또는 퍼지가스를 외부로 배출시키기 위한 배출관(미도시)과 연결될 수 있다.The process chamber 110 may be configured to provide a predetermined reaction space and to keep it confidential. For example, the process chamber 110 may include a planar portion, a sidewall portion extending upwardly from the planar portion, and a lid positioned at the top of the sidewall portion. At this time, the flat portion and the cover may have the same shape. For example, the planar portion and the lid can be made in various shapes other than circular or circular. The process chamber 110 may have a planar portion, a side wall portion, and a reaction space closed by a lid. Here, the reaction space of the process chamber 110 may correspond to a space where the source gas and the reactive gas are activated. Although not shown in FIG. 1, the process chamber 110 may be connected to a discharge pipe (not shown) for discharging the source gas, the reactive gas, or the purge gas in the reaction space to the outside.

기판 지지대(120)는 공정 챔버(110)의 하부에 기판(S)을 지지하도록 마련될 수 있다. 도 1에 구체적으로 도시하지는 않았으나, 기판 지지대(120)는 기판(S)이 안착되는 서셉터(susceptor)와 기판(S)의 온도를 조절하기 위한 히터를 구비할 수 있다. 또한, 기판 지지대(120)는 기판(S)과 대응되는 형상으로 제작될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 기판 지지대(120)는 기판(S)보다 크게 제작될 수도 있다. 기판 지지대(120)의 하부에는 기판 지지대(120)를 상승 또는 하강시키기 위한 구동부(미도시)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 구동부(미도시)는 기판 지지대(120) 상에 기판(S)이 안착되면 기판 지지대(120)를 가스 분사기(130)와 근접하도록 상승시킬 수 있다.The substrate support 120 may be provided to support the substrate S under the process chamber 110. 1, the substrate support 120 may include a susceptor on which the substrate S is placed and a heater for adjusting the temperature of the substrate S. The substrate support 120 may be formed in a shape corresponding to the substrate S, but is not limited thereto. In addition, the substrate support 120 may be made larger than the substrate S. A driving unit (not shown) for raising or lowering the substrate support 120 may be provided below the substrate support 120. For example, a drive (not shown) may lift the substrate support 120 closer to the gas injector 130 when the substrate S is seated on the substrate support 120.

가스 분사기(130)는 공정 챔버(110)의 상부의 기판 지지대(120)와 대향하는 위치에 배치될 수 있다. 가스 분사기(130)는 소스가스, 반응가스 또는 퍼지가스를 공정 챔버(110)의 하측으로 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가스 분사기(130)는 샤워헤드 형태, 노즐 형태 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다. 가스 분사기(130)는 기판 지지대(120)와 동일한 크기로 제작될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 가스 분사기(130)의 하부는 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스를 분사하기 위한 복수의 홀들이 형성될 수 있다.The gas injector 130 may be disposed at a location opposite the substrate support 120 at the top of the process chamber 110. The gas injector 130 may be configured to inject a source gas, a reactive gas, or a purge gas into the lower portion of the process chamber 110. For example, the gas injector 130 may have various shapes, such as a showerhead shape, a nozzle shape, and the like. The gas injector 130 may be manufactured to have the same size as the substrate support 120, but is not limited thereto. The lower portion of the gas injector 130 may be formed with a plurality of holes for injecting a source gas, a reaction gas, and a purge gas.

공정 챔버(110) 내부에 마련된 기판 지지대(120)의 서셉터 및 가스 분사기(130)는 각각 플라즈마 형성을 위한 제1 전극 및 제2 전극으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극인 가스 분사기(130)에는 플라즈마 전원이 인가되고, 제2 전극인 기판 지지대(120)의 서셉터에는 접지단자가 연결될 수 있다. 다른 실시 예로, 제1 전극인 가스 분사기(130)에는 접지단자가 연결되고, 제2 전극인 기판 지지대(120)의 서셉터에는 플라즈마 전원이 인가될 수도 있다. 이와 같이, 가스 분사기(130)(또는 서셉터)에 플라즈마 전원이 인가되고, 서셉터(또는 가스 분사기(130))에 접지단자가 연결됨에 따라 가스 분사기(130)와 기판 지지대(120) 사이에 플라즈마가 발생할 수 있다.The susceptor of the substrate support 120 provided in the process chamber 110 and the gas injector 130 may be used as a first electrode and a second electrode for plasma formation, respectively. For example, a plasma power source may be applied to the gas injector 130, which is the first electrode, and a ground terminal may be connected to the susceptor of the substrate support 120, which is the second electrode. In another embodiment, a ground terminal is connected to the gas injector 130, which is the first electrode, and plasma power may be applied to the susceptor of the substrate support 120, which is the second electrode. In this way, plasma power is applied to the gas injector 130 (or the susceptor) and the ground terminal is connected to the susceptor (or the gas injector 130), so that the gap between the gas injector 130 and the substrate support 120 Plasma can occur.

플라즈마 전원 공급부(140)는 공정 챔버(110) 내에 주입된 공정가스(예를 들어, 소스가스 또는 반응가스)로부터 플라즈마가 발생되도록 공정 챔버(110) 내에 마련된 가스 분사기(130)(또는 서셉터)에 플라즈마 전원을 인가할 수 있다. 도 1에서는 가스 분사기(130)에 플라즈마 전원을 인가하는 것으로 도시하였다.The plasma power supply 140 may include a gas injector 130 (or susceptor) provided in the process chamber 110 to generate plasma from a process gas (e.g., a source gas or a reaction gas) injected into the process chamber 110. [ The plasma power can be applied to the plasma display panel. In FIG. 1, a plasma power source is applied to the gas injector 130.

플라즈마 전원 공급부(140)는 고주파(HF) 플라즈마 전원 공급부(141) 및 저주파(LF) 플라즈마 전원 공급부(143)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 전원 공급부(140)로부터 인가되는 플라즈마 전원은 고주파(HF) 전원 및 저주파(LF) 전원을 포함하는 듀얼 주파수 플라즈마 전원일 수 있다. 고주파(HF) 전원은 5 MHz 내지 60 MHz, 예를 들어, 13.56 MHz 일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 저주파(LF) 전원은 100 kHz 내지 5 MHz, 또는 100 kHz 내지 2 MHz, 예를 들어, 430 kHz 일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.The plasma power supply 140 may include a high frequency (HF) plasma power supply 141 and a low frequency (LF) plasma power supply 143. Accordingly, the plasma power source applied from the plasma power source 140 may be a dual frequency plasma power source including a high frequency (HF) power source and a low frequency (LF) power source. The high frequency (HF) power source may be 5 MHz to 60 MHz, for example, 13.56 MHz, but is not limited thereto. Further, the low frequency (LF) power source may be 100 kHz to 5 MHz, or 100 kHz to 2 MHz, for example, 430 kHz, but is not limited thereto.

매칭 네트워크(150)는 플라즈마 전원 공급부(140)의 출력 임피던스와 공정 챔버(110) 내의 부하 임피던스를 상호 매칭시켜 플라즈마 전원이 공정 챔버(110)로부터 반사됨에 따른 반사 손실을 제거하도록 구성될 수 있다.The matching network 150 may be configured to match the output impedance of the plasma power supply 140 with the load impedance in the process chamber 110 to eliminate return loss as the plasma power is reflected from the process chamber 110.

도 1에 도시하지는 않았으나, 박막 증착 장치(10)는 플라즈마 전원 공급부(140)로부터 가스 분사기(130)로 플라즈마 전원이 인가될 때, 제2 전극인 기판 지지대(120)의 서셉터로 전달되는 고주파(HF) 성분 및 저주파(LF) 성분을 필터링하기 위한 필터부(미도시)를 더 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 1, when the plasma power is supplied from the plasma power supply unit 140 to the gas injector 130, the thin film deposition apparatus 10 generates a high frequency (Not shown) for filtering the high frequency (HF) component and the low frequency (LF) component.

한편, 도 1에서는 공정 챔버(110) 내부에 플라즈마 전원을 직접 인가하여 공정 챔버(110) 내에서 플라즈마가 발생되도록 하는 다이렉트 플라즈마를 도시하였으나, 본 발명은 특별히 이에 한정되지 않으며, 외부에 마련된 리모트 플라즈마 발생기(remote plasma generator, RPG)에서 플라즈마를 발생시킨 뒤 발생된 플라즈마를 공정 챔버(110) 내부로 공급하는 실시 예에도 적용될 수 있다.In FIG. 1, a direct plasma is shown in which a plasma power is directly applied to the process chamber 110 to generate plasma in the process chamber 110. However, the present invention is not limited to this, and a remote plasma The present invention can also be applied to an embodiment in which a generated plasma is generated in a remote plasma generator (RPG) and then the generated plasma is supplied into the process chamber 110.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 원자층 증착법(PEALD)을 이용한 박막 증착 방법을 도시한 순서도이다. 2 is a flowchart illustrating a thin film deposition method using plasma atomic layer deposition (PEALD) according to an embodiment of the present invention.

S210 단계에서, 공정 챔버(110) 내에 기판(S)을 로딩할 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버(110) 내의 기판 지지대(120) 상에 패턴이 형성된 기판(S)을 로딩할 수 있다. 또한, 기판(S)의 온도 및 공정 챔버(110)의 내부 압력은 각각 적절한 공정 온도 및 공정 압력으로 조절될 수 있다.In step S210, the substrate S may be loaded in the process chamber 110. [ For example, a patterned substrate S may be loaded onto a substrate support 120 in a process chamber 110. In addition, the temperature of the substrate S and the internal pressure of the process chamber 110 can be adjusted to appropriate process temperatures and process pressures, respectively.

S220 단계에서, 공정 챔버(110) 내부로 소스가스를 공급하여 기판(S) 상에 소스가스의 흡착시킬 수 있다. 소스가스는 금속원자를 함유하는 할로겐 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소스가스는 염화티타늄(TiCl4), 염화실리콘(SiCl4), 염화알루미늄(AlCl3), 염화탄탈룸(TaCl5), 요오드화티타늄(TiI4), 불화텅스텐(WF6), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시 예에서는 소스가스로 염화티타늄(TiCl4)이 사용될 수 있다.In step S220, a source gas may be supplied into the process chamber 110 to adsorb the source gas on the substrate S. The source gas may comprise a halogen compound containing a metal atom. For example, the source gases are titanium chloride (TiCl 4), chloride, silicon (SiCl 4), aluminum chloride (AlCl 3), chloride, tantalum (TaCl 5), iodide, titanium (TiI 4), tungsten hexafluoride (WF 6), or And combinations thereof. However, the present invention is not limited thereto. In this embodiment, titanium chloride (TiCl 4 ) may be used as a source gas.

일 실시 예에서, 공정 챔버(110) 내부로 플라즈마에 의해 활성화된 소스가스를 공급할 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버(110) 내에 소스가스를 공급하고 가스 분사기(130)(또는 서셉터)로 플라즈마 전원을 인가하여 소스가스로부터 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 기판(S) 상에 소스가스가 흡착되는 속도가 빨라질 수 있다. 이때, 플라즈마 전원은 도 1에 도시한 플라즈마 전원 공급부(140)를 통해 인가된 듀얼 주파수 플라즈마 전원일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, a source gas activated by the plasma can be supplied into the process chamber 110. For example, plasma may be generated from the source gas by supplying a source gas into the process chamber 110 and applying a plasma power to the gas injector 130 (or susceptor). As a result, the rate at which the source gas is adsorbed on the substrate S can be accelerated. At this time, the plasma power source may be a dual frequency plasma power source applied through the plasma power supply unit 140 shown in FIG. 1, but the present invention is not limited thereto.

S230 단계에서, 공정 챔버(110) 내부로 퍼지가스를 공급하여 기판(S) 상에 흡착되지 않고 잔류하는 소스가스 및 반응 부산물 등을 1차 퍼지할 수 있다. 퍼지가스는 불활성 가스, 예를 들어, 아르곤(Ar), 질소(N2), 또는 헬륨(He) 등을 포함할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.In step S230, a purge gas is supplied into the process chamber 110 to primarily purge the source gas, the reaction byproduct, and the like that are not adsorbed on the substrate S, and so on. The purge gas may include an inert gas, for example, argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He) or the like, but is not limited thereto.

S240 단계에서, 공정 챔버(110) 내부로 반응가스를 공급하여 기판(S) 상에 흡착된 소스가스와 반응시켜 기판(S) 상에 박막을 증착할 수 있다. 상기 반응가스는 플라즈마에 의해 활성화된 반응가스를 의미일 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버(110) 내부로 반응가스를 공급하고 공정 챔버(110)의 가스 분사기(130)(또는 서셉터)로 플라즈마 전원을 인가하여 반응가스로부터 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이때, 플라즈마 전원은 도 1에 도시한 플라즈마 전원 공급부(140)를 통해 인가된 듀얼 주파수 플라즈마 전원일 수 있다. 듀얼 주파수 플라즈마 전원의 파워는 100W 내지 3000W 범위 내에서 설정될 수 있으며, 고주파(HF) 전원의 파워와 저주파(LF) 전원의 파워는 서로 다를 수 있다.In step S240, the reaction gas may be supplied into the process chamber 110 to react with the source gas adsorbed on the substrate S to deposit the thin film on the substrate S. The reactive gas may mean a reactive gas activated by a plasma. For example, a reaction gas may be supplied into the process chamber 110 and a plasma power may be applied to the gas injector 130 (or the susceptor) of the process chamber 110 to generate plasma from the reaction gas. At this time, the plasma power source may be a dual frequency plasma power source applied through the plasma power supply unit 140 shown in FIG. The power of the dual frequency plasma power source can be set within the range of 100 W to 3000 W, and the power of the high frequency (HF) power source and the power of the low frequency (LF) power source may be different from each other.

반응가스는 암모니아(NH3) 가스 또는 암모니아(NH3) 가스와 수소(H2) 가스의 혼합가스를 포함할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시 예에서, 반응가스는 암모니아(NH3) 가스를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 반응가스는 암모니아(NH3) 가스 및 수소(H2) 가스 모두 포함할 수 있다. 수소(H2) 가스를 추가적으로 공급함에 따라 기판(S) 상에 흡착된 소스가스 내에 존재하는 염소(Cl) 성분과의 결합을 유도하여 TiN 박막 내의 염소(Cl) 성분을 감소시킴에 따라 TiN 박막의 물성이 개선될 수 있다.The reaction gas may include ammonia (NH 3 ) gas or a mixed gas of ammonia (NH 3 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas, but is not limited thereto. In one embodiment, the reaction gas may include ammonia (NH 3) gas. In another embodiment, the reaction gas may include both ammonia (NH 3 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas. As the hydrogen (H 2 ) gas is additionally supplied, the chlorine (Cl) component in the TiN thin film is reduced by inducing the bonding with the chlorine (Cl) component present in the source gas adsorbed on the substrate (S) Can be improved.

예를 들어, 반응가스로 암모니아(NH3) 가스만을 사용하는 경우, S240 단계에서 공정 챔버(110) 내부로 반응가스를 공급하는 것은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(110) 내에 반응가스를 공급하는 동안 공정 챔버(110)에 플라즈마 전원을 인가하는 것을 포함할 수 있다.For example, when only ammonia (NH 3 ) gas is used as the reaction gas, the supply of the reaction gas into the process chamber 110 in step S 240 may be performed by supplying the reaction gas into the process chamber 110, as shown in FIGS. 3A and 3B. And applying a plasma power to the process chamber 110 during the supply of the reaction gas into the process chamber 110.

다른 예로써, S240 단계에서 공정 챔버(110) 내부로 반응가스를 공급하는 단계는 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 제1 퍼지 단계 직후의 제1 단계 및 제1 단계 직후의 제2 단계를 포함할 수 있다. 이때, 제1 단계에서는 열처리(또는 플라즈마)를 이용하여 반응가스와 기판(S) 상에 흡착된 소스가스를 반응시키고, 제2 단계에서는 플라즈마(또는 열처리)를 이용하여 반응가스와 기판(S) 상에 흡착된 소스가스를 반응시킬 수 있다.As another example, the step of supplying the reaction gas into the process chamber 110 in step S240 may include a first step immediately after the first purge step and a second step immediately after the first step, as shown in FIGS. 3C and 3D. . ≪ / RTI > At this time, in the first step, the reaction gas is reacted with the source gas adsorbed on the substrate S by using heat treatment (or plasma), and in the second step, the reaction gas and the substrate S are reacted by plasma (or heat treatment) Can be reacted with the source gas adsorbed on the substrate.

한편, 반응가스로 암모니아(NH3) 가스와 수소(H2) 가스를 모두 사용하는 경우, S240 단계에서 공정 챔버(110) 내부로 반응가스를 공급하는 것은 암모니아(NH3) 가스 및 수소(H2) 가스를 동시에 공급하는 것, 수소(H2) 가스를 먼저 공급한 후 암모니아(NH3) 가스를 공급하는 것 또는 암모니아(NH3) 가스를 공급한 후 수소(H2) 가스를 공급하는 것을 포함할 수 있다.On the other hand, a reaction gas of ammonia (NH 3) If both a gas and a hydrogen (H 2) gas, is to supply the reaction gas into the process chamber 110 at S240 step of ammonia (NH 3) gas and hydrogen (H 2) for supplying the gas at the same time, hydrogen (H 2) after supplying the gas before the ammonia (NH 3) to supply the gas or ammonia (NH 3) that after the gas supply supplying hydrogen (H 2) gas ≪ / RTI >

이때, 반응가스로 암모니아(NH3) 가스 및 수소(H2) 가스를 동시에 공급하는 경우, 도 4a에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(110) 내에 암모니아(NH3) 가스 및 수소(H2) 가스가 함께 공급되고, 이와 동시에 공정 챔버(110)에 플라즈마 전원을 인가하여 암모니아(NH3) 가스 및 수소(H2) 가스로부터 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 흡착된 소스가스와 반응시킬 수 있다.At this time, a reaction gas of ammonia (NH 3) gas and hydrogen (H 2) the case of supplying a gas at the same time, as shown in Figure 4a, the ammonia in the process chamber (110) (NH 3) gas and hydrogen (H 2) At the same time, a plasma power is applied to the process chamber 110 to generate a plasma from ammonia (NH 3 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas to react with the source gas adsorbed on the substrate S .

또한, 반응가스로 수소(H2) 가스를 먼저 공급한 후 암모니아(NH3) 가스를 공급하는 경우, 도 4b에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(110) 내에 수소(H2) 가스가 공급되기 시작하면서부터 암모니아(NH3) 가스의 공급이 완료될 때까지 공정 챔버(110)에 플라즈마 전원을 인가하여 수소(H2) 가스 및 암모니아(NH3) 가스로부터 순차적으로 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 흡착된 소스가스와 반응시킬 수 있다. 또는, 도 4c에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(110) 내에 수소(H2) 가스가 공급되는 동안에는 열처리를 수행하여 수소(H2) 가스와 기판(S) 상에 흡착된 소스가스를 반응시키고, 수소(H2) 가스의 공급이 완료되고 암모니아(NH3) 가스가 공급되면 플라즈마 전원을 인가하여 암모니아(NH3) 가스로부터 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 흡착된 소스가스와 반응시킬 수 있다.When hydrogen (H 2 ) gas is first supplied to the reaction gas and then ammonia (NH 3 ) gas is supplied, hydrogen (H 2 ) gas is supplied into the process chamber 110 as shown in FIG. 4B A plasma power is applied to the process chamber 110 until the supply of ammonia (NH 3 ) gas is completed from the start to generate a plasma sequentially from hydrogen (H 2 ) gas and ammonia (NH 3 ) ), ≪ / RTI > Alternatively, as shown in Figure 4c, the process chamber 110, hydrogen (H 2) and during which the gas is supplied to perform a heat treatment to react the source gas adsorbed on the hydrogen (H 2) gas and the substrate (S) in the , hydrogen (H 2) the supply of gas completed and ammonia (NH 3) gas is supplied when applying a plasma power and ammonia (NH 3) to generate a plasma from the gases to react with the source gas adsorbed on the substrate (S) .

또한, 반응가스로 암모니아(NH3) 가스를 먼저 공급한 후 수소(H2) 가스를 공급하는 경우, 도 4d에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(110) 내에 암모니아(NH3) 가스가 공급되는 동안에는 열처리를 수행하여 암모니아(NH3) 가스와 기판(S) 상에 흡착된 소스가스를 반응시키고, 암모니아(NH3) 가스의 공급이 완료되고 수소(H2) 가스가 공급되면 플라즈마 전원을 인가하여 수소(H2) 가스로부터 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 흡착된 소스가스와 반응시킬 수 있다. 4 (d), ammonia (NH 3 ) gas is supplied into the process chamber 110 when hydrogen (H 2 ) gas is supplied after the ammonia (NH 3 ) gas is first supplied to the reaction gas (NH 3 ) gas is reacted with the source gas adsorbed on the substrate S by performing a heat treatment during the annealing process and a plasma power is applied when the supply of the ammonia (NH 3 ) gas is completed and the hydrogen (H 2 ) gas is supplied A plasma can be generated from the hydrogen (H 2 ) gas and reacted with the source gas adsorbed on the substrate S.

한편, 고주파(HF) 전원에 의해 발생되는 플라즈마는 저주파(LF) 전원에 의해 발생되는 플라즈마에 비해 높은 밀도(density)를 갖는다. 또한, 저주파(LF) 전원에 의해 발생되는 플라즈마 쉬스(sheath) 영역은 고주파(HF) 전원에 의해 발생되는 플라즈마 쉬스(sheath) 영역보다 넓어진다.On the other hand, the plasma generated by the high frequency (HF) power source has a higher density than the plasma generated by the low frequency (LF) power source. Further, the plasma sheath region generated by the low frequency (LF) power source is wider than the plasma sheath region generated by the high frequency (HF) power source.

이에 따라, 고주파(HF) 전원을 인가하면 높은 밀도의 플라즈마에 의해 전자의 이동 거리가 짧아짐에 따라 전자의 가속도가 감소하여 분자로 전달되는 충돌 에너지가 감소하게 된다. 그 결과, 증착되는 박막의 막질 특성이 나빠지는 반면, 상대적으로 작은 플라즈마 쉬스(sheath) 영역에 의해 플라즈마 영역으로부터 패턴의 하부까지 도달하는 분해된 분자들의 수가 증가하여 박막의 스텝 커버리지 특성은 개선될 수 있다.Accordingly, when a high frequency (HF) power source is applied, the electron movement speed is reduced by the plasma of high density, so that the acceleration of the electrons is decreased and the collision energy transmitted to the molecules is decreased. As a result, the film quality of the deposited film deteriorates, while the relatively small plasma sheath region increases the number of degraded molecules reaching the bottom of the pattern from the plasma region, thereby improving the step coverage characteristics of the film have.

한편, 저주파(LF) 전원을 인가하면 낮은 플라즈마의 밀도에 의해 전자의 이동 거리가 길어짐에 따라 전자의 가속도가 증가하여 분자로 전달되는 충돌 에너지가 증가하게 된다. 그 결과, 증착되는 박막의 막질 특성은 좋아지는 반면, 넓은 플라즈마 쉬스(sheath) 영역에 의해 플라즈마 영역으로부터 패턴의 하부까지 도달하는 분해된 분자들의 수가 감소하여 박막의 스텝 커버리지 특성은 나빠지게 된다.On the other hand, when a low frequency (LF) power source is applied, the acceleration of electrons increases as the electron movement distance increases due to the density of the plasma, and the collision energy transmitted to the molecules increases. As a result, while the film quality of the deposited film is improved, the wide plasma sheath region reduces the number of decomposed molecules reaching the bottom of the pattern from the plasma region, thereby degrading the step coverage characteristics of the film.

따라서, 본 실시 예에서는 고주파(HF) 전원 및 저주파(LF) 전원을 포함하는 듀얼 주파수 플라즈마 전원을 인가함으로써, 기판(S) 상에 증착되는 박막의 막질 특성 및 스텝 커버리지 특성을 모두 개선할 수 있다.Therefore, in this embodiment, by applying a dual frequency plasma power source including a high frequency (HF) power source and a low frequency (LF) power source, both the film quality and the step coverage characteristic of the thin film deposited on the substrate S can be improved .

S250 단계에서, 공정 챔버(110) 내부로 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내에 잔류하는 반응가스 및 반응 부산물 등을 2차 퍼지할 수 있다. 퍼지가스는 불활성 가스, 예를 들어, 아르곤(Ar), 질소(N2), 또는 헬륨(He) 등을 포함할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.In step S250, the purge gas is supplied into the process chamber 110 to purge the reaction gas and reaction by-products remaining in the process chamber 110. [ The purge gas may include an inert gas, for example, argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He) or the like, but is not limited thereto.

S260 단계에서, 기판(S) 상에 증착된 박막의 두께가 원하는 두께에 도달했는지 여부를 확인 및 판단하고, 도달했으면 S270 단계로 진행되고, 도달하지 않았으면, S220 단계로 진행될 수 있다. 기판(S) 상에 원하는 두께의 박막이 증착될 때까지 S220 단계 내지 S250 단계를 1 사이클로 하여 반복적으로 수행될 수 있다.In step S260, whether or not the thickness of the thin film deposited on the substrate S has reached a desired thickness is confirmed and determined. If the thickness of the thin film deposited on the substrate S has reached the desired thickness, the process proceeds to step S270. The process of steps S220 to S250 may be repeatedly performed as one cycle until a thin film having a desired thickness is deposited on the substrate S. [

S270 단계에서, 기판(S) 상에 증착된 박막의 후처리를 수행할 수 있다. 본 실시 예에서 박막의 후처리는 박막을 질화 처리하는 것을 의미할 수 있다. 박막을 후처리하는 것은 공정 챔버(110)의 내부로 플라즈마에 의해 활성화된 후처리가스, 예를 들어, 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 후처리가스를 공급하고, 공정 챔버(110)의 가스 분사기(130)(또는 서셉터)로 플라즈마 전원을 인가하여 후처리가스로부터 플라즈마를 발생시켜 수행될 수 있다. 다른 예로써, 외부에 마련된 리모트 플라즈마 발생기(remote plasma generator, RPG)에서 암모니아(NH3) 플라즈마를 발생시킨 뒤 발생된 암모니아(NH3) 플라즈마를 공정 챔버(110) 내부로 공급하여 수행될 수 있다.In step S270, a post-treatment of the thin film deposited on the substrate S may be performed. In this embodiment, the post-treatment of the thin film may mean nitriding the thin film. The post-treatment of the thin film may be performed by supplying a post-treatment gas containing a post-treatment gas, e.g., ammonia (NH 3 ) gas, activated by the plasma into the process chamber 110, And applying a plasma power to the injector 130 (or the susceptor) to generate a plasma from the post-treatment gas. May be performed as another example, in a remote plasma generator provided with an external (remote plasma generator, RPG), ammonia (NH 3) generated after that caused the plasma ammonia (NH 3) supplying the plasma into the process chamber 110, .

도 3a 내지 도 4e는 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 원자층 증착법(PEALD)을 이용한 박막 증착 방법의 가스 공급 순서 및 플라즈마 발생 순서를 도시한 타이밍도들이다. 도 3a 내지 도 3d에는 반응가스로 암모니아(NH3) 가스만을 포함하는 실시 예들을 도시하였으며, 도 4a 내지 도 4e에는 반응가스로 암모니아(NH3) 가스와 수소(H2) 가스를 모두 포함하는 실시 예들을 도시하였다.FIGS. 3A through 4E are timing diagrams illustrating a gas supply sequence and a plasma generation sequence of the thin film deposition method using the plasma atomic layer deposition (PEALD) according to the embodiments of the present invention. 3A to 3D show embodiments in which only ammonia (NH 3 ) gas is used as a reaction gas, and FIGS. 4A to 4E show examples in which ammonia (NH 3 ) gas and hydrogen (H 2 ) Embodiments are shown.

도 3a를 참조하면, 공정 챔버(110) 내부로 소스가스를 공급하여 기판(S) 상에 흡착시킨 후, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110)의 내부를 퍼지한다. 이후, 반응가스를 공정 챔버(110) 내부로 공급하면서 듀얼 주파수 플라즈마 전원을 인가하여 반응가스로부터 플라즈마를 발생시키고, 발생된 반응가스의 플라즈마와 기판(S) 상에 흡착된 소스가스를 반응시켜 기판(S) 상에 박막을 증착한다. 이후, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 여기까지가 1 사이클(cycle)의 박막 증착 공정이며, 박막의 두께가 원하는 두께가 될 때까지 이 과정을 반복하여 수행하고, 박막의 두께가 원하는 두께가 되면 반응가스를 공정 챔버(110) 내부로 공급하고 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 증착된 박막을 질화 처리한다.Referring to FIG. 3A, a source gas is supplied into the process chamber 110 to be adsorbed on the substrate S, and then purge gas is supplied to purge the interior of the process chamber 110. Thereafter, a reactive gas is supplied into the process chamber 110, a dual frequency plasma power source is applied to generate a plasma from the reactive gas, a plasma of the generated reactive gas is reacted with a source gas adsorbed on the substrate S, (S). Thereafter, purge gas is supplied to purge the inside of the process chamber 110. This process is repeated until the thickness of the thin film reaches the desired thickness. When the thickness of the thin film reaches the desired thickness, the reactive gas is introduced into the process chamber 110 And a plasma is generated to nitride the thin film deposited on the substrate S.

도 3b를 참조하면, 공정 챔버(110) 내부로 소스가스를 공급할 때 플라즈마 전원을 인가하여 소스가스로부터 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 소스가스를 흡착시키고, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 이후, 반응가스를 공정 챔버(110) 내부로 공급하고 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 박막을 증착한 다음, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 여기까지가 1 사이클(cycle)의 박막 증착 공정이며, 박막의 두께가 원하는 두께가 될 때까지 이 과정을 반복하여 수행하고, 박막의 두께가 원하는 두께가 되면 반응가스를 공정 챔버(110) 내부로 공급하고 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 증착된 박막을 질화 처리한다.Referring to FIG. 3B, when a source gas is supplied into the process chamber 110, a plasma power is applied to generate a plasma from the source gas to adsorb the source gas on the substrate S and supply purge gas to the process chamber 110). Thereafter, a reactive gas is supplied into the process chamber 110, a plasma is generated to deposit a thin film on the substrate S, and then purge gas is supplied to purge the inside of the process chamber 110. This process is repeated until the thickness of the thin film reaches the desired thickness. When the thickness of the thin film reaches the desired thickness, the reactive gas is introduced into the process chamber 110 And a plasma is generated to nitride the thin film deposited on the substrate S.

도 3c를 참조하면, 공정 챔버(110) 내부로 소스가스를 공급하여 기판(S) 상에 소스가스를 흡착시키고, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 이후, 반응가스를 공정 챔버(110) 내부로 공급하되, 반응가스 공급 단계의 전반부에 해당하는 제1 단계에서는 열처리를 이용하여 반응가스와 기판(S) 상에 흡착된 소스가스를 반응시키고, 반응가스 공급 단계의 후반부에 해당하는 제2 단계에서는 플라즈마 전원을 인가하여 반응가스로부터 발생된 플라즈마와 기판(S) 상에 흡착된 소스가스를 반응시켜 기판(S) 상에 박막을 증착한 후 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 여기까지가 1 사이클(cycle)의 박막 증착 공정이며, 박막의 두께가 원하는 두께가 될 때까지 이 과정을 반복하여 수행하고, 박막의 두께가 원하는 두께가 되면 반응가스를 공정 챔버(110) 내부로 공급하고 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 증착된 박막을 질화 처리한다.Referring to FIG. 3C, a source gas is supplied into the process chamber 110 to adsorb the source gas on the substrate S, and a purge gas is supplied to purge the inside of the process chamber 110. Thereafter, the reaction gas is supplied into the process chamber 110. In the first step corresponding to the first half of the reaction gas supply step, the reaction gas is reacted with the source gas adsorbed on the substrate S using heat treatment, In a second step corresponding to the second half of the gas supply step, a plasma power source is applied to cause a plasma generated from the reaction gas to react with a source gas adsorbed on the substrate S to deposit a thin film on the substrate S, And purges the inside of the process chamber 110. This process is repeated until the thickness of the thin film reaches the desired thickness. When the thickness of the thin film reaches the desired thickness, the reactive gas is introduced into the process chamber 110 And a plasma is generated to nitride the thin film deposited on the substrate S.

도 3d를 참조하면, 공정 챔버(110) 내부로 소스가스를 공급하여 기판(S) 상에 소스가스를 흡착시키고, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 이후, 반응가스를 공정 챔버(110) 내부로 공급하되, 반응가스 공급 단계의 전반부에 해당하는 제1 단계에서는 플라즈마 전원을 인가하여 반응가스로부터 발생된 플라즈마와 기판(S) 상에 흡착된 소스가스를 반응시키고, 반응가스 공급 단계의 후반부에 해당하는 제2 단계에서는 열처리를 이용하여 반응가스와 기판(S) 상에 흡착된 소스가스를 반응시켜 기판(S) 상에 박막을 증착한 후 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 여기까지가 1 사이클(cycle)의 박막 증착 공정이며, 박막의 두께가 원하는 두께가 될 때까지 이 과정을 반복하여 수행하고, 박막의 두께가 원하는 두께가 되면 반응가스를 공정 챔버(110) 내부로 공급하고 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 증착된 박막을 질화 처리한다.Referring to FIG. 3D, a source gas is supplied into the process chamber 110 to adsorb a source gas on the substrate S, and a purge gas is supplied to purge the inside of the process chamber 110. In the first step corresponding to the first half of the reaction gas supplying step, a plasma power source is applied to supply the reaction gas to the inside of the process chamber 110. The plasma generated from the reaction gas and the source gas And in the second step corresponding to the second half of the reaction gas supply step, the reaction gas is reacted with the source gas adsorbed on the substrate S using heat treatment to deposit a thin film on the substrate S, and then a purge gas And purges the inside of the process chamber 110. This process is repeated until the thickness of the thin film reaches the desired thickness. When the thickness of the thin film reaches the desired thickness, the reactive gas is introduced into the process chamber 110 And a plasma is generated to nitride the thin film deposited on the substrate S.

도 4a를 참조하면, 공정 챔버(110) 내부로 소스가스를 공급하여 기판(S) 상에 흡소스가스를 흡착시키고, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 이후, 반응가스로서 암모니아(NH3) 가스 및 수소(H2) 가스를 동시에 공정 챔버(110) 내부로 공급하고 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 박막을 증착한 다음, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 여기까지가 1 사이클(cycle)의 박막 증착 공정이며, 박막의 두께가 원하는 두께가 될 때까지 이 과정을 반복하여 수행하고, 박막의 두께가 원하는 두께가 되면 반응가스를 공정 챔버(110) 내부로 공급하고 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 증착된 박막을 질화 처리한다.Referring to FIG. 4A, a source gas is supplied into the process chamber 110 to adsorb a source gas on the substrate S, and a purge gas is supplied to purge the inside of the process chamber 110. Thereafter, ammonia (NH 3 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas are simultaneously supplied as a reaction gas into the process chamber 110, plasma is generated to deposit a thin film on the substrate S, And purges the inside of the process chamber 110. This process is repeated until the thickness of the thin film reaches the desired thickness. When the thickness of the thin film reaches the desired thickness, the reactive gas is introduced into the process chamber 110 And a plasma is generated to nitride the thin film deposited on the substrate S.

도 4b를 참조하면, 공정 챔버(110) 내부로 소스가스를 공급하여 기판(S) 상에 소스가스를 흡착시키고, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 이후, 반응가스로서 수소(H2) 가스 및 암모니아(NH3) 가스를 순차적으로 공정 챔버(110) 내부로 공급하고 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 박막을 증착한 다음, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 여기까지가 1 사이클(cycle)의 박막 증착 공정이며, 박막의 두께가 원하는 두께가 될 때까지 이 과정을 반복하여 수행하고, 박막의 두께가 원하는 두께가 되면 반응가스를 공정 챔버(110) 내부로 공급하고 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 증착된 박막을 질화 처리한다.Referring to FIG. 4B, a source gas is supplied into the process chamber 110 to adsorb the source gas on the substrate S, and purge gas is supplied to purge the inside of the process chamber 110. Thereafter, hydrogen (H 2 ) gas and ammonia (NH 3 ) gas are sequentially supplied as a reaction gas into the process chamber 110, plasma is generated to deposit a thin film on the substrate S, And purges the inside of the process chamber 110. This process is repeated until the thickness of the thin film reaches the desired thickness. When the thickness of the thin film reaches the desired thickness, the reactive gas is introduced into the process chamber 110 And a plasma is generated to nitride the thin film deposited on the substrate S.

도 4c를 참조하면, 공정 챔버(110) 내부로 소스가스를 공급하여 기판(S) 상에 소스가스를 흡착시키고, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 이후, 반응가스로서 수소(H2) 가스 및 암모니아(NH3) 가스를 순차적으로 공정 챔버(110) 내부로 공급하되, 수소(H2) 가스가 공급되는 동안에는 열처리를 수행하여 수소(H2) 가스와 기판(S) 상에 흡착된 소스가스를 반응시키고, 암모니아(NH3) 가스가 공급되는 동안에는 플라즈마 전원을 인가하여 암모니아(NH3) 가스로부터 발생된 플라즈마와 기판(S) 상에 흡착된 소스가스를 반응시켜 기판(S) 상에 박막을 증착한 다음, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 여기까지가 1 사이클(cycle)의 박막 증착 공정이며, 박막의 두께가 원하는 두께가 될 때까지 이 과정을 반복하여 수행하고, 박막의 두께가 원하는 두께가 되면 반응가스를 공정 챔버(110) 내부로 공급하고 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 증착된 박막을 질화 처리한다.Referring to FIG. 4C, a source gas is supplied into the process chamber 110 to adsorb the source gas on the substrate S, and a purge gas is supplied to purge the inside of the process chamber 110. Since, but hydrogen (H 2) supplied to gas and ammonia (NH 3) gas into the sequential process chamber 110 as a reaction gas, by performing the heat treatment during which the hydrogen (H 2) gas providing hydrogen (H 2) (NH 3 ) gas is supplied, a plasma generated from ammonia (NH 3 ) gas and a plasma that is adsorbed on the substrate (S) are applied to the substrate (S) A source gas is reacted to deposit a thin film on the substrate S, and then purge gas is supplied to purge the inside of the process chamber 110. This process is repeated until the thickness of the thin film reaches the desired thickness. When the thickness of the thin film reaches the desired thickness, the reactive gas is introduced into the process chamber 110 And a plasma is generated to nitride the thin film deposited on the substrate S.

도 4d를 참조하면, 공정 챔버(110) 내부로 소스가스를 공급하여 기판(S) 상에 소스가스를 흡착시키고, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 이후, 반응가스로서 암모니아(NH3) 가스 및 수소(H2) 가스를 공정 챔버(110) 내부로 순차적으로 공급하고 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 박막을 증착한 다음, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 여기까지가 1 사이클(cycle)의 박막 증착 공정이며, 박막의 두께가 원하는 두께가 될 때까지 이 과정을 반복하여 수행하고, 박막의 두께가 원하는 두께가 되면 반응가스를 공정 챔버(110) 내부로 공급하고 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 증착된 박막을 질화 처리한다.Referring to FIG. 4D, a source gas is supplied into the process chamber 110 to adsorb the source gas on the substrate S, and purge gas is supplied to purge the inside of the process chamber 110. Thereafter, ammonia (NH 3 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas are sequentially supplied as a reaction gas into the process chamber 110, a plasma is generated to deposit a thin film on the substrate S, And purges the inside of the process chamber 110. This process is repeated until the thickness of the thin film reaches the desired thickness. When the thickness of the thin film reaches the desired thickness, the reactive gas is introduced into the process chamber 110 And a plasma is generated to nitride the thin film deposited on the substrate S.

도 4e를 참조하면, 공정 챔버(110) 내부로 소스가스를 공급하여 기판(S) 상에 소스가스를 흡착시키고, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 이후, 반응가스로서 암모니아(NH3) 가스 및 수소(H2) 가스를 순차적으로 공정 챔버(110) 내부로 공급하되, 암모니아(NH3) 가스가 공급되는 동안에는 열처리를 수행하여 수소(H2) 가스와 기판(S) 상에 흡착된 소스가스를 반응시키고, 수소(H2) 가스가 공급되는 동안에는 플라즈마 전원을 인가하여 수소(H2) 가스로부터 발생된 플라즈마와 기판(S) 상에 흡착된 소스가스를 반응시켜 기판(S) 상에 박막을 증착한 다음, 퍼지가스를 공급하여 공정 챔버(110) 내부를 퍼지한다. 여기까지가 1 사이클(cycle)의 박막 증착 공정이며, 박막의 두께가 원하는 두께가 될 때까지 이 과정을 반복하여 수행하고, 박막의 두께가 원하는 두께가 되면 반응가스를 공정 챔버(110) 내부로 공급하고 플라즈마를 발생시켜 기판(S) 상에 증착된 박막을 질화 처리한다.Referring to FIG. 4E, a source gas is supplied into the process chamber 110 to adsorb the source gas on the substrate S, and a purge gas is supplied to purge the inside of the process chamber 110. Then, as the reaction gas of ammonia (NH 3), but the supply of gas and hydrogen (H 2) gas into the sequential process chamber (110), ammonia (NH 3) by performing the heat treatment during which the gas is supplied the hydrogen (H 2) (H 2 ) gas is supplied, a plasma power is applied to the plasma generated by the hydrogen (H 2 ) gas and the plasma generated from the plasma generated by the plasma that is adsorbed on the substrate S A source gas is reacted to deposit a thin film on the substrate S, and then purge gas is supplied to purge the inside of the process chamber 110. This process is repeated until the thickness of the thin film reaches the desired thickness. When the thickness of the thin film reaches the desired thickness, the reactive gas is introduced into the process chamber 110 And a plasma is generated to nitride the thin film deposited on the substrate S.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Thus, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

10: 박막 증착 장치 110: 공정 챔버
120: 기판 지지대 130: 가스 분사기
140: 플라즈마 전원 공급부 141: HF 플라즈마 전원 공급부
143: LF 플라즈마 전원 공급부 150: 매칭 네트워크10: thin film deposition apparatus 110: process chamber
120: substrate support 130: gas injector
140: plasma power supply unit 141: HF plasma power supply unit
143: LF plasma power supply unit 150: matching network

Claims (17)

공정 챔버 내부에 기판을 로딩하는 단계;
상기 공정 챔버 내에 소스가스를 공급하여 상기 기판 상에 상기 소스가스를 흡착시키는 흡착 단계;
상기 공정 챔버 내부를 퍼지하는 제1 퍼지 단계;
상기 공정 챔버 내에 플라즈마에 의해 활성화된 반응가스를 공급하여 상기 기판 상에 흡착된 소스가스와 반응시키는 반응 단계; 및
상기 공정 챔버 내부를 퍼지하는 제2 퍼지 단계
를 포함하는 박막 증착 방법.Loading a substrate into the process chamber;
An adsorption step of supplying a source gas into the process chamber to adsorb the source gas on the substrate;
A first purge step of purging the interior of the process chamber;
A reaction step of supplying a reactive gas activated by plasma in the process chamber and reacting with the source gas adsorbed on the substrate; And
A second purge step of purging the interior of the process chamber
≪ / RTI > 제1항에 있어서,
상기 제2 퍼지 단계 이후,
상기 공정 챔버 내에 플라즈마에 의해 활성화된 후처리가스를 공급하여 상기 반응 단계에 의해 상기 기판 상에 형성된 박막을 후처리하는 후처리 단계를 더 포함하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
After the second purge step,
Further comprising a post-treatment step of supplying a post-treatment gas activated by plasma in the process chamber to post-treat the thin film formed on the substrate by the reaction step. 제1항에 있어서,
상기 흡착 단계에서,
상기 공정 챔버 내에 공급되는 상기 소스가스는 플라즈마에 의해 활성화된 소스가스인 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
In the adsorption step,
Wherein the source gas supplied into the process chamber is a source gas activated by plasma. 제1항에 있어서,
상기 반응 단계는,
상기 공정 챔버 내에 불활성 상태의 반응가스를 공급하고 열처리를 수행하여 상기 기판 상에 흡착된 소스가스와 반응시키는 것을 더 포함하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
The reaction step comprises:
Supplying a reactive gas in an inert state into the process chamber and performing a heat treatment to react with the source gas adsorbed on the substrate. 제4항에 있어서,
상기 플라즈마에 의해 활성화된 반응가스 및 상기 불활성 상태의 반응가스는 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 박막 증착 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the reaction gas activated by the plasma and the inert gas include ammonia (NH 3 ) gas. 제4항에 있어서,
상기 불활성 상태의 반응가스는 상기 플라즈마에 의해 활성화된 반응가스가 공급되기 전에 상기 공정 챔버 내부로 공급되거나 또는 상기 플라즈마에 의해 활성화된 반응가스의 공급이 완료된 후에 상기 공정 챔버 내부로 공급되는 박막 증착 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the inert gas is supplied into the process chamber before the reactive gas activated by the plasma is supplied or is supplied into the process chamber after the supply of the reactive gas activated by the plasma is completed, . 제4항에 있어서,
상기 플라즈마에 의해 활성화된 반응가스는 암모니아(NH3) 가스를 포함하고, 상기 불활성 상태의 가스는 수소(H2) 가스를 포함하고, 및
상기 공정 챔버 내부로 상기 수소(H2) 가스가 먼저 공급된 후 상기 수소(H2) 가스의 공급이 완료되면 상기 암모니아(NH3) 가스가 공급되는 박막 증착 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the reactive gas activated by the plasma comprises ammonia (NH 3 ) gas, the inert gas comprises hydrogen (H 2 ) gas, and
Wherein the ammonia (NH 3 ) gas is supplied when the supply of the hydrogen (H 2 ) gas is completed after the hydrogen (H 2 ) gas is first supplied into the process chamber. 제4항에 있어서,
상기 플라즈마에 의해 활성화된 반응가스는 수소(H2) 가스를 포함하고, 상기 불활성 상태의 가스는 암모니아(NH3) 가스를 포함하고, 및
상기 공정 챔버 내부로 상기 암모니아(NH3) 가스가 먼저 공급된 후 상기 암모니아(NH3) 가스의 공급이 완료되면 상기 수소(H2) 가스가 공급되는 박막 증착 방법.5. The method of claim 4,
The reaction gas activated by the plasma containing hydrogen (H 2) gas, and the gas of the inert condition comprises ammonia (NH 3) gas, and
Wherein the ammonia (NH 3 ) gas is first supplied into the process chamber and then the hydrogen (H 2 ) gas is supplied when the supply of the ammonia (NH 3 ) gas is completed. 제1항에 있어서,
상기 반응가스는 암모니아(NH3) 가스 및 수소(H2) 가스를 포함하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
Wherein the reaction gas comprises ammonia (NH 3 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas. 제9항에 있어서,
상기 반응 단계에서,
상기 암모니아(NH3) 가스 및 수소(H2) 가스는 상기 공정 챔버 내부로 동시에 공급되는 박막 증착 방법.10. The method of claim 9,
In the reaction step,
Wherein the ammonia (NH 3 ) gas and the hydrogen (H 2 ) gas are simultaneously supplied into the process chamber. 제9항에 있어서,
상기 반응 단계에서,
상기 암모니아(NH3) 가스 및 수소(H2) 가스는 상기 공정 챔버 내부로 순차적으로 공급되는 박막 증착 방법.10. The method of claim 9,
In the reaction step,
Wherein the ammonia (NH 3 ) gas and the hydrogen (H 2 ) gas are sequentially supplied into the process chamber. 제1항에 있어서,
상기 반응단계에서,
상기 플라즈마에 의해 활성화된 반응가스는 상기 공정 챔버에 고주파 전원(HF) 및 저주파 전원(LF)을 포함하는 듀얼 주파수 플라즈마 전원을 인가하여 발생되는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
In the reaction step,
Wherein the reactive gas activated by the plasma is generated by applying a dual frequency plasma power source including a high frequency power source (HF) and a low frequency power source (LF) to the process chamber. 제12항에 있어서,
상기 고주파 전원의 파워와 상기 저주파 전원의 파워는 서로 다른 박막 증착 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the power of the high frequency power source and the power of the low frequency power source are different from each other. 제1항에 있어서,
상기 반응단계에서,
상기 플라즈마에 의해 활성화된 반응가스는 상기 공정 챔버 외부의 리모트 플라즈마 발생기에서 발생되어 상기 공정 챔버 내부로 공급되는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
In the reaction step,
Wherein the reaction gas activated by the plasma is generated in a remote plasma generator outside the process chamber and supplied into the process chamber. 제2항에 있어서,
상기 후처리 단계는 상기 흡착 단계 내지 상기 제2 퍼지 단계를 1 사이클로 하여 적어도 1회 이상 반복 수행한 후 수행되는 박막 증착 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the post-treatment step is performed after the adsorption step to the second purge step are repeated at least once. 제1항에 있어서,
상기 소스가스는 염화티타늄(TiCl4)을 포함하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
Wherein the source gas comprises titanium chloride < RTI ID = 0.0 > (TiCl4). ≪ / RTI > 제1항에 있어서,
상기 반응가스는 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 박막 증착 방법.The method according to claim 1,
Wherein the reactive gas comprises ammonia (NH 3 ) gas.
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