KR20200069411A - Method for depositing thin film - Google Patents

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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a thin film depositing method comprises: a deposition step of supplying a first process gas, a second process gas, and a third process gas into a process chamber through a gas injection portion on an upper portion of the process chamber where a substrate is seated, and forming plasma inside the process chamber to deposit a thin film on the substrate; a plasma purge step of stopping the supply of the first process gas, supplying the second and third process gases, supplying a fourth process gas into the process chamber while the plasma is maintained to purge unresolved first process gas for a predetermined time; and a primary purge step of stopping the plasma formation and purging the inside of the process chamber while the supply of the second and third process gasses is maintained.

Description

박막 증착 방법{Method for depositing thin film}Method for depositing thin film}

본 발명은 박막 증착 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 박막 내 불순물 함유량을 감소시키기 위한 방법 증착 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film deposition method, and more particularly, to a method deposition method for reducing the impurity content in a thin film.

플라즈마 증가 화학기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)은 공정 챔버 내에 플라즈마를 발생시켜 공정가스들의 화학적 반응에 의해 기판 상에 박막을 증착하는 방법이다. PECVD 방법은 공정가스들이 플라즈마에 의해 에너지를 얻기 때문에 저온 증착이 가능한 특징이 있다. PECVD 방식의 증착 공정을 간단히 설명하면 다음과 같다.Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) is a method of depositing a thin film on a substrate by chemical reaction of process gases by generating plasma in a process chamber. The PECVD method has a feature that low-temperature deposition is possible because process gases are energized by plasma. A brief description of the PECVD deposition process is as follows.

먼저, 공정 챔버 내의 기판 지지부 상에 기판을 안착시킨 후 안착된 기판을 기 설정된 온도로 가열한다. 이후, 공정가스들을 공정 챔버 내에 공급하고, 공정 챔버에 고전압을 인가하여 공정 챔버 내에 플라즈마를 발생시킨다. 이에 따라, 공정 챔버 내에 공급된 공정가스들이 이온 상태 즉, 플라즈마 상태로 변화하고, 플라즈마화된 공정가스들 중 증착하고자 하는 물질과 가열된 기판 표면 사이에 화학반응이 일어나면서 기판 표면 상에 박막이 증착된다.First, after the substrate is seated on the substrate support in the process chamber, the seated substrate is heated to a predetermined temperature. Thereafter, process gases are supplied into the process chamber, and a high voltage is applied to the process chamber to generate plasma in the process chamber. Accordingly, the process gases supplied to the process chamber are changed to an ionic state, that is, a plasma state, and a chemical reaction occurs between the material to be deposited and the heated substrate surface among the plasmad process gases, thereby forming a thin film on the substrate surface. To be deposited.

이러한, PECVD 방법을 이용하여 기판 상에 박막을 증착할 때, 공정 챔버 내에 미분해된 공정가스가 잔류할 수 있다. 이러한 미분해된 공정가스는 후속해서 공급되는 공정가스와 화학적으로 반응할 수 있고, 이는 곧 기판 상의 박막 내의 불순물 함량을 높여 박막의 비저항을 증가시키는 결과를 초래할 수 있다.When the thin film is deposited on the substrate using the PECVD method, unresolved process gas may remain in the process chamber. The undegraded process gas may chemically react with the subsequently supplied process gas, which may result in an increase in the resistivity of the thin film by increasing the content of impurities in the thin film on the substrate.

본 발명의 실시 예는 박막 내 불순물 함유량을 감소시켜 박막의 비저항을 감소시킬 수 있는 박막 증착 방법을 제공하는 것이다.An embodiment of the present invention is to provide a thin film deposition method capable of reducing the resistivity of a thin film by reducing the impurity content in the thin film.

본 발명의 실시 예에 의한 박막 증착 방법은 기판이 안착된 공정 챔버 상부의 가스 분사부를 통해, 상기 공정 챔버 내부에 제1 공정가스, 제2 공정가스, 및 제3 공정가스를 공급하고 상기 공정 챔버 내부에 플라즈마를 형성하여 상기 기판 상에 박막을 증착하는 증착 단계; 상기 제1 공정가스의 공급은 중지하고, 상기 제2 및 제3 공정가스의 공급 및 상기 플라즈마가 유지된 상태에서 상기 공정 챔버 내부에 제4 공정가스를 공급하여 기 설정된 시간 동안 미분해된 제1 공정가스를 퍼지하는 플라즈마 퍼지 단계; 및 상기 플라즈마 형성을 중지하고, 상기 제2 및 제3 공정가스의 공급은 유지된 상태에서 상기 공정 챔버 내부를 퍼지하는 1차 퍼지 단계를 포함한다. 상기 제1 공정가스는 티타늄(Ti)을 포함하는 가스이고, 상기 제2 공정가스는 아르곤(Ar)을 포함하는 가스이고, 상기 제3 공정가스는 수소(H)를 포함하는 가스이고, 상기 제4 공정가스는 질소(N)를 포함한다.In the thin film deposition method according to an embodiment of the present invention, a first process gas, a second process gas, and a third process gas are supplied to the process chamber through a gas injection part on a substrate-mounted process chamber, and the process chamber A deposition step of depositing a thin film on the substrate by forming a plasma therein; The supply of the first process gas is stopped, and the supply of the second and third process gases and the fourth process gas are supplied to the inside of the process chamber while the plasma is maintained, and the first decomposed first for a predetermined time. A plasma purge step of purging the process gas; And a primary purge step of stopping the plasma formation and purging the inside of the process chamber while the supply of the second and third process gases is maintained. The first process gas is a gas containing titanium (Ti), the second process gas is a gas containing argon (Ar), the third process gas is a gas containing hydrogen (H), 4 Process gas contains nitrogen (N).

본 실시 예에 따르면, 공정 챔버 내에 잔류하는 미분해된 공정가스를 완전히 제거할 수 있다. 이에 따라, 미분해된 공정가스와 후속 공급되는 공정가스 간의 화학 반응이 일어나는 것을 원천적으로 차단할 수 있고, 그 결과 박막 내의 불순물 함유량을 감소시켜 박막의 비저항을 감소시킬 수 있다.According to this embodiment, unresolved process gas remaining in the process chamber can be completely removed. Accordingly, it is possible to fundamentally block the occurrence of a chemical reaction between the undegraded process gas and the subsequently supplied process gas, and as a result, the impurity content in the thin film can be reduced to decrease the specific resistance of the thin film.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 과정을 나타낸 타이밍도이다.1 is a view schematically showing the configuration of a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a thin film deposition method according to an embodiment of the present invention.
3 is a timing diagram illustrating a thin film deposition process according to an embodiment of the present invention.

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

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 장치(10)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a thin film deposition apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.

본 실시 예에 따른 박막 증착 장치(10)는 공정 챔버(100)를 포함할 수 있다.The thin film deposition apparatus 10 according to the present embodiment may include a process chamber 100.

공정 챔버(100)는 소정의 반응 공간을 마련하고, 이를 기밀하게 유지시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버(100)는 평면부, 평면부로부터 상향 연장된 측벽부, 및 측벽부 상에 위치하는 덮개부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 평면부와 덮개부는 원형 또는 원형 이외의 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 공정 챔버(100)는 평면부, 측벽부 및 덮개부에 의해 폐쇄된 반응 공간을 가질 수 있다.The process chamber 100 may be configured to provide a predetermined reaction space and keep it airtight. For example, the process chamber 100 may include a flat portion, a side wall portion extending upward from the flat portion, and a lid portion positioned on the side wall portion. For example, the flat portion and the cover portion may be manufactured in various shapes other than circular or circular. The process chamber 100 may have a reaction space closed by a flat portion, a side wall portion, and a cover portion.

공정 챔버(100)의 반응 공간에는 공정 챔버(100) 내부로 반입된 기판(S)이 안착되는 기판 지지부(110)가 구비될 수 있다. 도 1에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 기판 지지부(110)의 내부에는 기판(S)을 가열하기 위한 열을 발생시키는 히터(도시하지 않음)가 구비될 수 있다. 기판 지지부(110)의 하부에는 기판 지지부(110)를 지지하는 샤프트(120)가 연결되고, 기판 지지부(110)는 샤프트(120)에 연결된 구동부(130)의 승강 구동에 의해 승강할 수 있다. 일 실시 예에서, 기판 지지부(110)는 전극(제2 전극)으로 작용할 수 있다.In the reaction space of the process chamber 100, the substrate support 110 on which the substrate S carried into the process chamber 100 is seated may be provided. Although not specifically illustrated in FIG. 1, a heater (not shown) that generates heat for heating the substrate S may be provided inside the substrate support 110. A shaft 120 supporting the substrate support 110 is connected to the lower portion of the substrate support 110, and the substrate support 110 can be elevated by the elevation driving of the driving unit 130 connected to the shaft 120. In one embodiment, the substrate support 110 may function as an electrode (second electrode).

공정 챔버(100)의 상부에는 기판 지지부(110)와 대향하는 위치에 배치된 가스 분사부(140)가 마련될 수 있다. 가스 분사부(140)는 공정 챔버(100)의 하측으로, 즉, 기판 지지부(110)의 상면을 향하여 공정가스를 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가스 분사부(140)는 샤워헤드 형태, 노즐 형태 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다. 가스 분사부(140)는 기판 지지부(110)와 대응하는 크기 및 대응하는 형상을 가질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시 예에서 가스 분사부(140)는 전극(제1 전극)으로 작용할 수 있다.A gas injection unit 140 disposed at a position facing the substrate support 110 may be provided on the upper portion of the process chamber 100. The gas injection unit 140 may be configured to inject process gas toward the lower side of the process chamber 100, that is, toward the upper surface of the substrate support 110. For example, the gas injection unit 140 may have various shapes such as a shower head shape and a nozzle shape. The gas injection unit 140 may have a size and a corresponding shape corresponding to the substrate support 110, but is not particularly limited thereto. In one embodiment, the gas injection unit 140 may act as an electrode (first electrode).

가스 분사부(140)의 상부에는 가스 공급관(150)이 연결될 수 있다. 가스 공급관(150)은 공정 챔버(100)의 덮개부에 형성 또는 결합될 수 있다. 가스 분사부(140)로부터 공급되는 공정가스(예를 들어, 소스가스, 환원가스 및 퍼지가스 등) 및 공정 수행에 따른 반응 부산물 등은 공정 챔버(100)에 형성된 배출부(도시하지 않음)을 통해 외부로 배출될 수 있다.The gas supply pipe 150 may be connected to an upper portion of the gas injection unit 140. The gas supply pipe 150 may be formed or coupled to the cover portion of the process chamber 100. The process gas (eg, source gas, reducing gas, purge gas, etc.) supplied from the gas injection unit 140 and reaction by-products according to the process are performed by an exhaust unit (not shown) formed in the process chamber 100. It can be discharged to the outside.

공정 챔버(100)의 평면부에는 공정 챔버(100)의 내부를 대기압 상태에서 진공 상태로 또는 진공 상태에서 대기압 상태로 전환하기 위한 진공 펌프(180)에 연결된 배기구(170)가 형성될 수 있다. 배기구(170)를 통해 공정 챔버(100)의 내부를 진공 상태 또는 대기압 상태로 만들 수 있다. 아울러, 배기구(170)를 통해 공정 챔버(100) 내에 잔류하는 공정가스 및 반응 부산물 등을 배출할 수도 있다.An exhaust port 170 connected to a vacuum pump 180 for converting the interior of the process chamber 100 from an atmospheric pressure state to a vacuum state or from a vacuum state to an atmospheric pressure state may be formed on a flat portion of the process chamber 100. The interior of the process chamber 100 may be made into a vacuum state or an atmospheric pressure state through the exhaust port 170. In addition, process gas and reaction by-products remaining in the process chamber 100 may be discharged through the exhaust port 170.

가스 공급관(150)에는 가스 공급 블록(160)이 연결될 수 있다. 가스 공급 블록(160)은 가스 공급부(200)로부터 유입되는 공정가스를 가스 공급관(150)으로 공급할 수 있다. 가스 공급 블록(160)의 일 측에는 가스 공급부(200)로부터 공급되는 공정가스가 흐르는 공정가스 라인(240)이 연결될 수 있다. 가스 공급부(200)는 제1 내지 제5 공정가스 공급부들을 포함할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.The gas supply block 160 may be connected to the gas supply pipe 150. The gas supply block 160 may supply process gas flowing from the gas supply unit 200 to the gas supply pipe 150. The process gas line 240 through which the process gas supplied from the gas supply unit 200 flows may be connected to one side of the gas supply block 160. The gas supply unit 200 may include first to fifth process gas supply units, but is not particularly limited thereto.

가스 공급부(200)는 가스 공급원(210), 개폐부(230), 가스 공급 라인(220), 공정가스 라인(240)을 포함할 수 있다.The gas supply unit 200 may include a gas supply source 210, an opening/closing unit 230, a gas supply line 220, and a process gas line 240.

가스 공급원(210)은 복수의 가스 공급원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가스 공급원(210)은 제1 공정가스를 공급하는 제1 가스 공급원(211), 제2 공정가스를 공급하는 제2 가스 공급원(213), 제3 공정가스를 공급하는 제3 가스 공급원(215), 제4 공정가스를 공급하는 제4 가스 공급원(217), 제5 공정가스를 공급하는 제5 가스 공급원(219)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 및 제4 공정가스는 소스가스이고, 제2 공정가스는 캐리어가스이고, 제3 및 제5 공정가스는 환원가스일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 도 1에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 제1 내지 제5 가스 공급원(211 내지 219)은 각각 기 설정된 유량으로 제1 내지 제5 공정가스를 공급하기 위한 유량 흐름 제어기(mass flow controller, MFC)를 포함할 수 있다.The gas source 210 may include a plurality of gas sources. For example, the gas supply source 210 includes a first gas supply source 211 for supplying a first process gas, a second gas supply source 213 for supplying a second process gas, and a third gas supply for a third process gas It may include a source 215, a fourth gas source 217 for supplying a fourth process gas, and a fifth gas source 219 for supplying a fifth process gas. In one embodiment, the first and fourth process gases are source gases, the second process gases are carrier gases, and the third and fifth process gases are reducing gases, but are not particularly limited thereto. Although not specifically illustrated in FIG. 1, the first to fifth gas sources 211 to 219 each include a mass flow controller (MFC) for supplying the first to fifth process gas at a preset flow rate. can do.

가스 공급 라인(200)은 가스 공급원(210)으로부터 공급되는 제1 내지 제5 공정가스를 가스 공급 블록(160)으로 공급하기 위한 복수의 가스 공급 라인을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가스 공급 라인(200)은 제1 가스 공급원(211)으로부터 가스 공급 블록(160)으로 제1 공정가스를 공급하기 위한 제1 가스 공급 라인(221), 제2 가스 공급원(213)으로부터 가스 공급 블록(160)으로 제2 공정가스를 공급하기 위한 제2 가스 공급 라인(223), 제3 가스 공급원(215)으로부터 가스 공급 블록(160)으로 제3 공정가스를 공급하기 위한 제3 가스 공급 라인(225), 제4 가스 공급원(217)으로부터 가스 공급 블록(160)으로 제4 공정가스를 공급하기 위한 제4 가스 공급 라인(227), 제5 가스 공급원(219)으로부터 가스 공급 블록(160)으로 제5 공정가스를 공급하기 위한 제5 가스 공급 라인(229)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 제1 내지 제5 가스 공급 라인(221 내지 229)이 공정가스 라인(240)으로 합류되어 가스 공급 블록(160)의 일 측에 연결되는 것으로 도시하였으나, 각각 따로 가스 공급 블록(160)의 일 측에 연결될 수도 있다.The gas supply line 200 may include a plurality of gas supply lines for supplying the first to fifth process gases supplied from the gas supply source 210 to the gas supply block 160. For example, the gas supply line 200 includes a first gas supply line 221 and a second gas supply source 213 for supplying the first process gas from the first gas supply source 211 to the gas supply block 160. The second gas supply line 223 for supplying the second process gas from the gas supply block 160, and the third for supplying the third process gas from the third gas supply source 215 to the gas supply block 160 Gas supply line 225, a fourth gas supply line 227 for supplying a fourth process gas from the fourth gas supply source 217 to the gas supply block 160, a gas supply block from the fifth gas supply source 219 A fifth gas supply line 229 for supplying the fifth process gas to 160 may be included. In FIG. 1, although the first to fifth gas supply lines 221 to 229 are joined to the process gas line 240 and connected to one side of the gas supply block 160, each gas supply block 160 is separately shown. It may be connected to one side of the.

개폐부(230)는 제1 내지 제5 가스 공급 라인(221 내지 229)에 각각 구비된 복수의 밸브를 포함할 수 있다. 예를 들어, 개폐부(230)는 제1 가스 공급 라인(221)에 구비되어 제1 공정가스가 공정 챔버(100)로 공급되는 것을 단속하는 제1 밸브(231), 제2 가스 공급 라인(223)에 구비되어 제2 공정가스가 공정 챔버(100)로 공급되는 것을 단속하는 제2 밸브(233), 제3 가스 공급 라인(225)에 구비되어 제3 공정가스가 공정 챔버(100)로 공급되는 것을 단속하는 제3 밸브(235), 제4 가스 공급 라인(227)에 구비되어 제4 공정가스가 공정 챔버(100)로 공급되는 것을 단속하는 제4 밸브(237), 제5 가스 공급 라인(229)에 구비되어 제5 공정가스가 공정 챔버(100)로 공급되는 것을 단속하는 제5 밸브(239)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제5 밸브(231 내지 239) 각각의 개폐에 따라 제1 내지 제5 공정가스가 공정 챔버(100)로 공급되거나 공급되지 않을 수 있다.The opening/closing unit 230 may include a plurality of valves respectively provided in the first to fifth gas supply lines 221 to 229. For example, the opening/closing unit 230 is provided in the first gas supply line 221 to control the first process gas supplied to the process chamber 100, the first valve 231, the second gas supply line 223 ) Is provided in the second valve 233 and the third gas supply line 225 to control the supply of the second process gas to the process chamber 100, and the third process gas is supplied to the process chamber 100 A third valve 235 that regulates the being, and a fourth valve 237 and a fifth gas supply line provided in the fourth gas supply line 227 to regulate the fourth process gas being supplied to the process chamber 100 It may be provided in (229) may include a fifth valve 239 to regulate the supply of the fifth process gas to the process chamber (100). The first to fifth process gases may or may not be supplied to the process chamber 100 according to the opening and closing of each of the first to fifth valves 231 to 239.

매칭 네트워크(300)는 전원 공급부(400)의 출력 임피던스와 공정 챔버(100) 내의 부하 임피던스를 상호 매칭시켜 RF 전원이 공정 챔버(100)로부터 반사됨에 따른 반사 손실을 제거하도록 구성될 수 있다.The matching network 300 may be configured to match the output impedance of the power supply unit 400 with the load impedance in the process chamber 100 to eliminate reflection loss as RF power is reflected from the process chamber 100.

전원 공급부(400)는 제1 전극으로 작용하는 가스 분사부(140)에 접속되어 RF 전원 소스를 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 전원 공급부(400)는 고주파(high frequency, HF) 전원 소스, 저주파(low frequency, LF) 전원 소스 또는 이들의 조합을 제1 전극으로 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 고주파(HF) 전원 소스는 13.56MHz의 주파수 대역을 가질 수 있고, 저주파(LF) 전원 소스는 350KHz ~ 450KHz의 주파수 대역을 가질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.The power supply unit 400 may be connected to the gas injection unit 140 serving as the first electrode to provide an RF power source. In one embodiment, the power supply 400 may be configured to provide a high frequency (HF) power source, a low frequency (LF) power source, or a combination thereof as the first electrode. For example, a high frequency (HF) power source may have a frequency band of 13.56 MHz, and a low frequency (LF) power source may have a frequency band of 350 KHz to 450 KHz, but is not particularly limited thereto.

예를 들어, 전원 공급부(400)는 기판(S) 상에 박막을 증착하는 증착 단계에서는 고주파(HF) 전원 소스와 저주파(LF) 전원 소스를 모두 제1 전극으로 제공할 수 있고, 미분해된 소스가스를 플라즈마 퍼지하는 플라즈마 퍼지 단계에서는 고주파(HF) 전원 소스와 저주파(LF) 전원 소스를 모두 제1 전극으로 제공하거나 또는, 저주파(LF) 전원 소스만을 제1 전극으로 제공할 수 있다. 또한, 전원 공급부(400)는 기판(S) 상의 박막에 대한 표면 처리를 수행하는 후처리 단계에서는, 저주파(LF) 전원 소스만을 제1 전극으로 제공할 수 있다.For example, in the deposition step of depositing a thin film on the substrate S, the power supply 400 may provide both a high-frequency (HF) power source and a low-frequency (LF) power source as the first electrode, and unresolved In the plasma purging step of plasma purging the source gas, both the high frequency (HF) power source and the low frequency (LF) power source may be provided as the first electrode, or only the low frequency (LF) power source may be provided as the first electrode. In addition, in the post-processing step of performing surface treatment on the thin film on the substrate S, the power supply 400 may provide only a low-frequency (LF) power source as the first electrode.

예를 들어, 제2 전극으로 작용하는 기판 지지부(110) 상에 기판(S)을 안착시키고 공정 챔버(100) 내부를 진공 상태로 만든 후, 가스 분사부(140)를 통해 공정 챔버(100) 내부로 공정가스를 공급함과 동시에 전원 공급부(400)를 구동하여 제1 전극으로 작용하는 가스 분사부(140)에 RF 전원을 인가함으로써, 제1 전극(즉, 가스 분사부(140))과 제2 전극(즉, 기판 지지부(110)) 사이에 플라즈마를 형성할 수 있다. 도 1에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 전원 공급부(400)를 통해 제1 전극(즉, 가스 분사부(140))에 RF 전원이 인가될 때 제2 전극(즉, 기판 지지부(110)를 통해 전달되는 RF를 필터링하여 RF 전원이 외부로 방사되지 않도록 하기 위한 필터(도시하지 않음)가 더 구비될 수 있다.For example, after the substrate S is seated on the substrate support 110 serving as the second electrode and the inside of the process chamber 100 is vacuumed, the process chamber 100 is provided through the gas injection unit 140. By supplying the process gas to the inside and driving the power supply unit 400 to apply RF power to the gas injection unit 140 serving as the first electrode, the first electrode (that is, the gas injection unit 140) and the first Plasma may be formed between two electrodes (ie, the substrate support 110 ). Although not specifically illustrated in FIG. 1, when RF power is applied to the first electrode (that is, the gas injection unit 140) through the power supply 400, the second electrode (ie, the substrate support 110 is transmitted). A filter (not shown) for filtering RF to prevent RF power from being radiated to the outside may be further provided.

상술한 바와 같이, 제1 전극(즉, 가스 분사부(140))과 제2 전극(즉, 기판 지지부(110)) 사이에 플라즈마가 형성됨에 따라, 가스 분사부(140)를 통해 공정 챔버(100) 내부로 공급되는 공정가스가 플라즈마 상태로 변화될 수 있고, 기판 지지부(110) 상에 안착된 기판(S)이 기 설정된 온도로 가열되면, 기판(S)의 표면과 플라즈마화된 공정가스 사이에 화학반응이 일어나 기판(S)의 표면 상에 박막이 증착될 수 있다.As described above, as the plasma is formed between the first electrode (that is, the gas injection unit 140) and the second electrode (that is, the substrate support 110), the process chamber (through the gas injection unit 140) 100) When the process gas supplied to the inside can be changed into a plasma state, and the substrate S seated on the substrate support 110 is heated to a predetermined temperature, the surface of the substrate S and the plasma-processed process gas A chemical reaction occurs between the thin films may be deposited on the surface of the substrate S.

제어부(500)는 박막 증착 장치(10)의 전반적인 동작을 제어하도록 구성된다. 일 실시 예에서 제어부(500)는 박막 증착 장치(10)에 포함된 각 구성부의 동작을 제어하며, 박막 증착 공정을 위한 제어 파라미터 등을 설정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 기판 지지부(110)를 승강시키기 위해 구동부(130)를 구동시킬 수 있고, 공정 챔버(100) 내부를 진공 상태로 또는 대기압 상태로 만들기 위해, 또는 공정 수행에 따라 발생된 반응 부산물 등을 배출하기 위해 진공 펌프(180)를 구동시킬 수 있다. 또한, 제어부(500)는 공정 챔버(100) 내부에 플라즈마를 형성하기 위해 전원 공급부(400) 및 매칭 네트워크(300)를 구동시킬 수 있고, 공정 단계에 따라 적절한 공정가스를 공정 챔버(100) 내부로 공급하기 위해 제1 내지 제5 밸브(231 내지 239) 각각의 개폐를 제어할 수 있다. 도 1에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 제어부(500)는 중앙처리장치, 메모리, 입출력 인터페이스 등을 포함할 수 있다.The control unit 500 is configured to control the overall operation of the thin film deposition apparatus 10. In one embodiment, the control unit 500 controls the operation of each component included in the thin film deposition apparatus 10, and may set control parameters and the like for the thin film deposition process. For example, the control unit 500 may drive the driving unit 130 to elevate the substrate support 110, to make the inside of the process chamber 100 into a vacuum state or an atmospheric pressure state, or according to a process performance The vacuum pump 180 may be driven to discharge generated reaction by-products and the like. In addition, the control unit 500 may drive the power supply unit 400 and the matching network 300 to form a plasma inside the process chamber 100, and the appropriate process gas according to the process step inside the process chamber 100 Each of the first to fifth valves 231 to 239 can be controlled to be supplied to the furnace. Although not specifically illustrated in FIG. 1, the control unit 500 may include a central processing unit, a memory, an input/output interface, and the like.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 2를 참조하여 본 실시 예에 따른 박막 증착 방법을 설명함에 있어서, 도 1이 참조될 수 있다.2 is a flowchart illustrating a thin film deposition method according to an embodiment of the present invention. In describing the thin film deposition method according to this embodiment with reference to FIG. 2, FIG. 1 may be referred to.

S201 단계에서, 공정 챔버(100) 내부의 기판 지지부(110) 상에 기판(S)을 안착시킬 수 있다. 예를 들어, 기판(S)은 웨이퍼(wafer)일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.In step S201, the substrate S may be mounted on the substrate support 110 inside the process chamber 100. For example, the substrate S may be a wafer, but is not particularly limited thereto.

S203 단계에서, 가스 분사부(140)를 통해 공정 챔버(110) 내에 제1 공정가스, 제2 공정가스 및 제3 공정가스를 공급할 수 있다. 제1 내지 제3 공정가스는 기 설정된 유량으로 공정 챔버(110) 내에 공급될 수 있다. 제어부(500)는 제 1 내지 제 3 공정가스가 각각 제1 내지 제3 가스 공급원(211, 213, 215)으로부터 제 1 내지 제 3 가스 공급 라인(221, 223, 225)를 통해 가스 공급 블록(160)으로 공급되도록 제1 내지 제3 밸브(231, 233, 235)를 개방할 수 있다.In step S203, the first process gas, the second process gas, and the third process gas may be supplied to the process chamber 110 through the gas injection unit 140. The first to third process gases may be supplied to the process chamber 110 at a predetermined flow rate. The control unit 500 is the first to third process gas from the first to third gas supply sources (211, 213, 215) through the first to third gas supply line (221, 223, 225) gas supply block ( 160), the first to third valves 231, 233, and 235 may be opened.

일 실시 예에서, 제1 공정가스는 소스가스일 수 있고, 제2 공정가스는 캐리어가스일 수 있으며, 제3 공정가스는 환원가스일 수 있다. 제2 및 제3 공정가스는 박막 증착 공정이 종료될 때까지 공정 챔버(100) 내부에 공급될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 티타늄(Ti) 박막을 증착하는 경우, 제1 공정가스는 티타늄을 포함하는 가스, 예를 들어 염화티타늄(TiClx) 계열의 가스일 수 있다. 이 때, 캐리어가스 즉, 제2 공정가스로는 아르곤(Ar)을 포함하는 가스가 이용될 수 있고, 환원가스 즉, 제3 공정가스로는 수소(H2)를 포함하는 가스가 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, the first process gas may be a source gas, the second process gas may be a carrier gas, and the third process gas may be a reducing gas. The second and third process gases may be supplied into the process chamber 100 until the thin film deposition process is completed, but are not particularly limited thereto. When depositing a titanium (Ti) thin film, the first process gas may be a gas containing titanium, for example, a titanium chloride (TiClx)-based gas. In this case, a gas containing argon (Ar) may be used as the carrier gas, that is, the second process gas, and a gas containing hydrogen (H2) may be used as the reducing gas, that is, the third process gas. It is not limited.

S205 단계에서, 가스 분사부(140)에 RF 전원을 인가하여 공정 챔버(100)의 내부, 구체적으로, 가스 분사부(140)와 기판 지지부(110) 사이의 공간에 플라즈마를 형성할 수 있다. 이를 위해, 제어부(500)는 매칭 내트워크(300) 및 전원 공급부(400)의 동작을 제어할 수 있다. 가스 분사부(140)와 기판 지지부(110) 사이에 플라즈마가 형성됨에 따라, 가스 분사부(140)를 통해 공정 챔버(100) 내부에 공급되는 제1 내지 제3 공정가스는 플라즈마 상태가 될 수 있다. 이에 따라, 플라즈마화된 소스가스(제1 공정가스)는 플라즈마화된 환원가스(제3 공정가스)에 의해 환원되어 기판(S) 상에 박막(예컨대, 티타늄(Ti) 박막)이 증착될 수 있다.In step S205, plasma may be formed in the space inside the process chamber 100, specifically, between the gas injection unit 140 and the substrate support 110 by applying RF power to the gas injection unit 140. To this end, the control unit 500 may control the operation of the matching network 300 and the power supply unit 400. As plasma is formed between the gas injection unit 140 and the substrate support 110, the first to third process gases supplied into the process chamber 100 through the gas injection unit 140 may be in a plasma state. have. Accordingly, the plasma source gas (the first process gas) is reduced by the plasmaized reducing gas (the third process gas) to deposit a thin film (eg, a titanium (Ti) thin film) on the substrate S. have.

S207 단계에서, 소스가스인 제1 공정가스의 공급을 중지할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 기판(S) 상에 증착되는 박막의 두께가 목표 두께에 도달했는지 여부를 판단하고, 목표 두께에 도달한 경우 제1 공정가스가 공정 챔버(100) 내부에 공급되지 않도록 제1 밸브(231)를 폐쇄할 수 있다.In step S207, supply of the first process gas, which is the source gas, may be stopped. For example, the controller 500 determines whether the thickness of the thin film deposited on the substrate S has reached the target thickness, and when the target thickness is reached, the first process gas is supplied into the process chamber 100 In order not to be, the first valve 231 may be closed.

S209 단계에서, 기 설정된 시간 동안 공정 챔버(100) 내에 제4 공정가스를 공급하면서 공정 챔버(100) 내부에 플라즈마가 형성된 상태를 유지할 수 있다. 제4 공정가스는 환원가스로서, 질소(N2)를 포함하는 가스가 이용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제어부(500)는 기 설정된 시간 동안 공정 챔버(100) 내부에 플라즈마가 형성된 상태를 유지하기 위해 전원 공급부(400) 및 매칭 네트워크(300)의 동작을 제어할 수 있고, 아울러, 제4 공정가스를 공정 챔버(100) 내부에 공급하기 위해 제4 밸브(237)를 개방할 수 있다. 제4 공정가스는 기 설정된 유량으로 공정 챔버(110) 내에 공급될 수 있다. 제어부(500)는 제4 공정가스가 제4 가스 공급원(217)으로부터 제4 가스 공급 라인(227)를 통해 가스 공급 블록(160)으로 공급되도록 제4 밸브(237)를 개방할 수 있다.In step S209, while the fourth process gas is supplied to the process chamber 100 for a predetermined time, a state in which plasma is formed in the process chamber 100 may be maintained. As the fourth process gas, a gas containing nitrogen (N2) may be used as the reducing gas, but is not particularly limited thereto. For example, the control unit 500 may control the operation of the power supply unit 400 and the matching network 300 in order to maintain a state in which plasma is formed inside the process chamber 100 for a predetermined time period. 4 The fourth valve 237 may be opened to supply process gas into the process chamber 100. The fourth process gas may be supplied into the process chamber 110 at a predetermined flow rate. The control unit 500 may open the fourth valve 237 such that the fourth process gas is supplied from the fourth gas supply source 217 to the gas supply block 160 through the fourth gas supply line 227.

앞선 S207 단계에서 소스가스인 제1 공정가스의 공급을 중지하여도 제1 밸브(231)와 가스 공급 블록(160) 사이의 가스 공급 라인(제1 가스 공급 라인 및 공정가스 라인) 내에는 제1 공정가스가 남아있을 수 있으며, 가스 공급 라인 내에 남아있는 제1 공정가스가 공정 챔버(100) 내부로 유입될 수 있다. 이때, 공정 챔버(100) 내부에 플라즈마를 형성하는 것을 중지하면, 공정 챔버(100) 내부로 유입되는 제1 공정가스는 플라즈마화되지 않은(즉, 미분해된) 상태로 공정 챔버(100) 내에 존재할 수 있다. 이와 같이, 플라즈마화되지 않은(즉, 미분해된) 제1 공정가스는 후속 단계에서 공급되는 제5 공정가스와 반응하여 박막 내에 불순물이 유입되거나 또는 박막 상에 파티클이 형성되는 원인이 될 수 있다.Even if the supply of the first process gas, which is the source gas, is stopped in the step S207, the gas supply line (the first gas supply line and the process gas line) between the first valve 231 and the gas supply block 160 is the first. Process gas may remain, and the first process gas remaining in the gas supply line may be introduced into the process chamber 100. At this time, if the formation of the plasma inside the process chamber 100 is stopped, the first process gas flowing into the process chamber 100 is not plasmad (ie, unresolved) in the process chamber 100 Can exist. As such, the non-plasmaized (ie, undegraded) first process gas may react with the fifth process gas supplied in a subsequent step to cause impurities to be introduced into the thin film or to form particles on the thin film. .

따라서, 본 실시 예에서는 소스가스인 제1 공정가스의 공급을 중지한 후, 기 설정된 시간 동안 공정 챔버(100) 내부의 플라즈마 형성 상태를 유지하여 가스 공급 라인으로부터 유입되는 잔여 제1 공정가스를 모두 플라즈마 상태로 변화시키는 플라즈마 퍼지 단계를 수행한다. 이때, 환원가스인 제4 공정가스를 추가로 공정 챔버(100) 내부에 공급함에 따라, 플라즈마화된 잔여 제1 공정가스는 플라즈마화된 환원가스(제3 공정가스) 및 플라즈마화된 환원가스(제4 공정가스)에 의해 모두 환원될 수 있다.Therefore, in the present embodiment, after the supply of the first process gas, which is the source gas, is stopped, the plasma forming state inside the process chamber 100 is maintained for a predetermined period of time to remove all remaining first process gas flowing from the gas supply line. A plasma purge step is performed to change the plasma state. At this time, as the fourth process gas, which is a reducing gas, is additionally supplied into the process chamber 100, the remaining plasmad first process gas is plasmad reducing gas (third process gas) and plasmad reducing gas ( All can be reduced by the (fourth process gas).

예를 들어, 소스가스인 제1 공정가스가 염화티타늄(TiClx) 계열의 가스이고, 환원가스인 제3 공정가스가 수소(H2)를 포함하는 가스이고, 환원가스인 제4 공정가스가 질소(N2)를 포함하는 가스인 경우, 플라즈마화된 제1 공정가스의 티타늄(Ti) 원소는 플라즈마화된 질소(N) 원소와 결합되어 질화티타늄(TiN)을 형성할 수 있고, 플라즈마화된 제1 공정가스의 염소(Cl) 원소는 플라즈마화된 수소(H) 원소와 결합되어 염화수소(HCl)를 형성할 수 있다. 이때, 형성된 질화티타늄(TiN)은 기판(S)의 박막 상에 증착되어 후속 단계에서 수행되는 질화막 형성에 기여할 수도 있고, 또는 퍼지 단계에서 모두 배출될 수도 있다. 이와 같이, 가스 공급 라인으로부터 공정 챔버(100)로 유입되는 잔여 제1 공정가스가 공정 챔버(100) 내에서 완전히 제거될 수 있다.For example, the first process gas as a source gas is a titanium chloride (TiClx)-based gas, the third process gas as a reducing gas is a gas containing hydrogen (H2), and the fourth process gas as a reducing gas is nitrogen ( In the case of a gas containing N2), the titanium (Ti) element of the first plasma-processed gas may be combined with the plasmad nitrogen (N) element to form titanium nitride (TiN), and the plasmad first The chlorine (Cl) element of the process gas can be combined with the plasmad hydrogen (H) element to form hydrogen chloride (HCl). At this time, the formed titanium nitride (TiN) may be deposited on the thin film of the substrate S to contribute to the formation of a nitride film performed in a subsequent step, or may be discharged in a purge step. As such, residual first process gas flowing into the process chamber 100 from the gas supply line may be completely removed in the process chamber 100.

S211 단계에서, 공정 챔버(100) 내부를 1차 퍼지할 수 있다. 예를 들어, 환원가스인 제4 공정가스의 공급을 중지하고, 공정 챔버(100) 내부에 플라즈마를 형성하는 것을 중지할 수 있다. 이를 위해, 제어부(500)는 전원 공급부(400) 및 매칭 네트워크(300)를 제어하여 공정 챔버(100) 내에 플라즈마 형성을 중지하고, 제4 공정가스가 공정 챔버(100) 내부에 공급되지 않도록 제4 밸브(237)를 폐쇄할 수 있다. 또한, 제어부(500)는 공정 챔버(100) 내부에 남아있는 반응 부산물 등을 퍼지하도록 박막 처리 장치(10)의 동작을 제어할 수 있다.In step S211, the interior of the process chamber 100 may be primary purged. For example, supply of the fourth process gas, which is a reducing gas, may be stopped, and plasma formation in the process chamber 100 may be stopped. To this end, the control unit 500 controls the power supply unit 400 and the matching network 300 to stop plasma formation in the process chamber 100, and prevents the fourth process gas from being supplied into the process chamber 100. 4 The valve 237 can be closed. In addition, the control unit 500 may control the operation of the thin film processing apparatus 10 to purge reaction by-products and the like remaining inside the process chamber 100.

일 실시 예에서, 플라즈마 퍼지 단계에서의 플라즈마 형성 상태 유지 시간은 후처리 단계에서의 플라즈마 유지 시간보다 짧을 수 있다. 이는, 플라즈마 퍼지 단계의 주 목적은 박막 표면의 질화 처리를 위한 단계가 아닌 공정 챔버(100) 내에 남아 있는 미분해된 제1 공정가스(즉, 소스가스)를 제거하는 것이며, 후처리 단계의 주 목적은 박막 표면을 질화 처리하는 것이므로, 후처리 단계에서의 플라즈마 형성 상태 유지 시간을 플라즈마 퍼지 단계에서의 플라즈마 형성 상태 유지 시간보다 충분히 길게 가져가는 것이 적절하다. 또한, 제4 공정가스를 공정 챔버(100) 내부에 공급하는 시간은 플라즈마 형성 상태 유지 시간과 동일할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, the plasma formation state retention time in the plasma purge step may be shorter than the plasma retention time in the post-treatment step. This, the main purpose of the plasma purge step is to remove the unresolved first process gas (ie, source gas) remaining in the process chamber 100, not a step for nitriding treatment of the thin film surface, and the main of the post-treatment step Since the purpose is to nitride the thin film surface, it is appropriate to take the plasma forming state holding time in the post-treatment step sufficiently longer than the plasma forming state holding time in the plasma purging step. In addition, the time for supplying the fourth process gas into the process chamber 100 may be the same as the time for maintaining the plasma formation state, but is not particularly limited thereto.

S213 단계에서, 가스 분사부(140)를 통해 공정 챔버(100) 내에 제5 공정가스를 공급할 수 있다. 제5 공정가스는 기 설정된 유량으로 공정 챔버(100) 내에 공급될 수 있다. 제어부(500)는 제5 공정가스가 각각 제5 가스 공급원(219)으로부터 제5 가스 공급 라인(229)를 통해 가스 공급 블록(160)으로 공급되도록 제5 밸브(239)를 개방할 수 있다. 제5 공정가스는 소스가스일 수 있다. 예를 들어, 티타늄(Ti) 박막을 증착하는 경우, 제5 공정가스는 티타늄(Ti) 박막 표면을 질화시킬 수 있는 질소 함유 가스, 예를 들어 암모니아(NH3)일 수 있다.In step S213, the fifth process gas may be supplied into the process chamber 100 through the gas injection unit 140. The fifth process gas may be supplied into the process chamber 100 at a predetermined flow rate. The control unit 500 may open the fifth valve 239 such that the fifth process gas is supplied from the fifth gas supply source 219 to the gas supply block 160 through the fifth gas supply line 229, respectively. The fifth process gas may be source gas. For example, when a titanium (Ti) thin film is deposited, the fifth process gas may be a nitrogen-containing gas capable of nitriding the titanium (Ti) thin film surface, for example, ammonia (NH 3 ).

S215 단계에서, 가스 분사부(140)에 RF 전원을 인가하여 공정 챔버(100)의 내부, 구체적으로, 가스 분사부(140)와 기판 지지부(110) 사이의 공간에 플라즈마를 형성할 수 있다. 가스 분사부(140)와 기판 지지부(110) 사이에 플라즈마가 형성됨에 따라, 가스 분사부(140)를 통해 공정 챔버(100) 내부에 공급되는 제5 공정가스는 플라즈마 상태가 될 수 있다. 제5 공정가스가 플라즈마 상태가 되면, 질소(N) 원소 및 수소(H) 원소가 형성될 수 있으며, 질소(N) 원소가 티타늄(Ti) 박막 표면에 결합됨에 따라, 박막 표면을 질화처리할 수 있다. 예컨대, 티타늄(Ti) 박막 표면에 질화티타늄(TiN) 층이 형성될 수 있다.In step S215, the RF power is applied to the gas injection unit 140 to form plasma in the interior of the process chamber 100, specifically, a space between the gas injection unit 140 and the substrate support 110. As the plasma is formed between the gas injection unit 140 and the substrate support 110, the fifth process gas supplied into the process chamber 100 through the gas injection unit 140 may be in a plasma state. When the fifth process gas is in a plasma state, nitrogen (N) elements and hydrogen (H) elements may be formed, and as the nitrogen (N) elements are bonded to the titanium (Ti) thin film surface, the thin film surface is nitrided. Can be. For example, a titanium nitride (TiN) layer may be formed on the titanium (Ti) thin film surface.

S217 단계에서, 공정 챔버(100) 내부를 2차 퍼지할 수 있다. 예를 들어, 소스가스인 제5 공정가스의 공급을 중지하고, 공정 챔버(100) 내부에 플라즈마를 형성하는 것을 중지할 수 있다. 이를 위해, 제어부(500)는 전원 공급부(400) 및 매칭 네트워크(300)를 제어하여 공정 챔버(100) 내에 플라즈마 형성을 중지하고, 제5 공정가스가 공정 챔버(100) 내부에 공급되지 않도록 제5 밸브(239)를 폐쇄할 수 있다. 또한, 제어부(500)는 공정 챔버(100) 내부에 남아있는 반응 부산물 등을 퍼지하도록 박막 처리 장치(10)의 동작을 제어할 수 있다.In step S217, the interior of the process chamber 100 may be purged secondary. For example, supply of the fifth process gas, which is the source gas, may be stopped, and plasma formation in the process chamber 100 may be stopped. To this end, the control unit 500 stops plasma formation in the process chamber 100 by controlling the power supply unit 400 and the matching network 300, so that the fifth process gas is not supplied into the process chamber 100. 5 The valve 239 can be closed. In addition, the control unit 500 may control the operation of the thin film processing apparatus 10 to purge reaction by-products and the like remaining inside the process chamber 100.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 과정을 나타낸 타이밍도이다. 도 3을 참조하여 본 실시 예에 따른 박막 증착 과정을 설명함에 있어서, 도 1 및 도 2가 참조될 수 있다.3 is a timing diagram illustrating a thin film deposition process according to an embodiment of the present invention. In describing a thin film deposition process according to this embodiment with reference to FIG. 3, FIGS. 1 and 2 may be referred to.

도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 박막 증착 과정은 증착 단계(t1~t2), 플라즈마 퍼지 단계(t2~t3), 1차 퍼지 단계(t3~t4), 후처리 단계(t4~t5), 및 2차 퍼지 단계(t5~t6)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the thin film deposition process according to this embodiment includes a deposition step (t1 to t2), a plasma purge step (t2 to t3), a first purge step (t3 to t4), and a post-treatment step (t4 to t5). , And a second purge step (t5 to t6).

증착 단계(t1~t2)에서는, 제1 공정가스, 제2 공정가스 및 제3 공정가스가 공정 챔버(100) 내부에 공급될 수 있다. 제1 공정가스는 소스가스이고, 제2 공정가스는 캐리어가스이고, 제3 공정가스는 환원가스일 수 있다. 제2 공정가스 및 제3 공정가스는 후처리 단계가 완료되는 시점(t5)까지 지속적으로 공정 챔버(100) 내에 공급될 수 있다. 제1 공정가스는 기 설정된 시간 동안 공정 챔버(100) 내에 공급될 수 있다.In the deposition steps t1 to t2, the first process gas, the second process gas, and the third process gas may be supplied into the process chamber 100. The first process gas may be a source gas, the second process gas may be a carrier gas, and the third process gas may be a reducing gas. The second process gas and the third process gas may be continuously supplied to the process chamber 100 until a point t5 in which the post-treatment step is completed. The first process gas may be supplied to the process chamber 100 for a predetermined time.

또한, 제1 내지 제3 공정가스가 공정 챔버(100) 내에 공급됨과 동시에 공정 챔버(100)의 내부 예를 들어, 가스 분사부(140)와 기판 지지부(110) 사이의 공간에 플라즈마가 형성될 수 있다. 플라즈마는 제1 전극으로 작용하는 가스 분사부(140)에 RF 전원을 인가함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라, 가스 분사부(140)를 통해 공정 챔버(100) 내부에 공급되는 제1 내지 제3 공정가스는 플라즈마 상태가 되고, 플라즈마화된 제1 공정가스(소스가스)가 플라즈마화된 제3 공정가스(환원가스)에 의해 환원되어 기판(S) 상에 박막이 증착될 수 있다.In addition, plasma is formed in the space between the gas injection unit 140 and the substrate support 110, for example, inside the process chamber 100 while the first to third process gases are supplied into the process chamber 100. Can be. The plasma may be formed by applying RF power to the gas injection unit 140 serving as the first electrode. Accordingly, the first to third process gases supplied into the process chamber 100 through the gas injection unit 140 are in a plasma state, and the plasma-processed first process gas (source gas) is plasma-formed third A thin film may be deposited on the substrate S by being reduced by a process gas (reduction gas).

이때, 증착 단계가 완료되는 시점(t2)이 되면, 제1 공정가스의 공급이 중지될 수 있다.At this time, when the deposition step is completed (t2), the supply of the first process gas may be stopped.

플라즈마 퍼지 단계(t2~t3)에서는, 제2 및 제3 공정가스의 공급 및 플라즈마 형성 상태가 유지될 수 있다. 이에 따라, 가스 공급 라인으로부터 공정 챔버(100) 내부로 유입되는 잔여 제1 공정가스를 플라즈마 상태로 만들 수 있다.In the plasma purge steps t2 to t3, the supply of the second and third process gases and the plasma formation state may be maintained. Accordingly, the residual first process gas flowing into the process chamber 100 from the gas supply line can be made into a plasma state.

또한, 제4 공정가스가 공정 챔버(100) 내부에 공급될 수 있다. 제4 공정가스는 환원가스일 수 있다. 공정 챔버(100) 내부가 플라즈마 형성 상태를 유지함에 따라, 제4 공정가스 역시 플라즈마 상태가 될 수 있다. 따라서, 플라즈마화된 잔여 제1 공정가스(소스가스)가 플라즈마화된 제4 공정가스(환원가스)에 의해 환원될 수 있고, 그 결과, 공정 챔버(100) 내의 미분해된 제1 공정가스를 완전히 제거할 수 있다.In addition, a fourth process gas may be supplied inside the process chamber 100. The fourth process gas may be a reducing gas. As the inside of the process chamber 100 maintains a plasma formation state, the fourth process gas may also become a plasma state. Therefore, the plasma-processed residual first process gas (source gas) can be reduced by the plasma-processed fourth process gas (reduction gas), and as a result, the unresolved first process gas in the process chamber 100 is removed. It can be removed completely.

1차 퍼지 단계(t3~t4)에서는, 공정 챔버(100) 내에 플라즈마 형성을 중지하고, 공정 챔버(100) 내에 존재하는 반응 부산물 등을 퍼지할 수 있다. 이 단계에서도 제2 및 제3 공정가스의 공급은 유지될 수 있다.In the first purge step (t3 to t4), plasma formation in the process chamber 100 may be stopped, and reaction byproducts present in the process chamber 100 may be purged. Even at this stage, the supply of the second and third process gases can be maintained.

후처리 단계(t4~t5)에서는, 공정 챔버(100) 내부에 제5 공정가스가 공급될 수 있다. 제5 공정가스는 소스가스일 수 있다. 이때, 제2 및 제3 공정가스의 공급은 여전히 유지될 수 있다.In the post-treatment steps t4 to t5, a fifth process gas may be supplied into the process chamber 100. The fifth process gas may be source gas. At this time, the supply of the second and third process gases can still be maintained.

또한, 제2, 제3 및 제5 공정가스가 공정 챔버(100) 내에 공급됨과 동시에 공정 챔버(100)의 내부에 플라즈마가 형성될 수 있다. 플라즈마는 제1 전극으로 작용하는 가스 분사부(140)에 RF 전원을 인가함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라, 가스 분사부(140)를 통해 공정 챔버(100) 내부에 공급되는 제2, 제3 및 제5 공정가스는 플라즈마 상태가 되고, 플라즈마화된 제5 공정가스(소스가스)에 의해 박막 표면에 대한 후처리(예컨대, 질화 처리)가 수행될 수 있다. 이때, 후처리 단계가 완료되는 시점(t5)이 되면, 제2, 제3 및 제5 공정가스의 공급이 중지되고, 공정 챔버(100) 내에 플라즈마 형성이 중지될 수 있다.In addition, plasma may be formed inside the process chamber 100 at the same time that the second, third and fifth process gases are supplied into the process chamber 100. The plasma may be formed by applying RF power to the gas injection unit 140 serving as the first electrode. Accordingly, the second, third and fifth process gases supplied into the process chamber 100 through the gas injection unit 140 are in a plasma state, and are thinned by the plasmad fifth process gas (source gas). Post-treatment on the surface (eg nitriding treatment) can be performed. At this time, when the post-treatment step is completed (t5), supply of the second, third, and fifth process gases is stopped, and plasma formation in the process chamber 100 may be stopped.

2차 퍼지 단계(t5~t6)에서는, 공정 챔버(100) 내에 존재하는 반응 부산물 등을 퍼지할 수 있다.In the second purge step (t5 to t6), reaction byproducts and the like present in the process chamber 100 may be purged.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 충전수적 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.As such, those skilled in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention may be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or filling characteristics. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and it should be interpreted that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention. do.

10: 박막 증착 장치 100: 공정 챔버
110: 기판 지지부 140: 가스 분사부
150: 가스 공급관 160: 가스 공급 블록
200: 가스 공급부 210: 가스 공급원
220: 가스 공급 라인 230: 개폐부
300: 매칭 네트워크 400: 전원 공급부
500: 제어부10: thin film deposition apparatus 100: process chamber
110: substrate support 140: gas injection
150: gas supply pipe 160: gas supply block
200: gas supply 210: gas supply
220: gas supply line 230: opening and closing part
300: matching network 400: power supply
500: control

Claims (9)

기판이 안착된 공정 챔버 상부의 가스 분사부를 통해, 상기 공정 챔버 내부에 제1 공정가스, 제2 공정가스, 및 제3 공정가스를 공급하고 상기 공정 챔버 내부에 플라즈마를 형성하여 상기 기판 상에 박막을 증착하는 증착 단계;
상기 제1 공정가스의 공급은 중지하고, 상기 제2 및 제3 공정가스의 공급 및 상기 플라즈마가 유지된 상태에서 상기 공정 챔버 내부에 제4 공정가스를 공급하여 기 설정된 시간 동안 미분해된 제1 공정가스를 퍼지하는 플라즈마 퍼지 단계; 및
상기 플라즈마 형성을 중단하고, 상기 제2 및 제3 공정가스의 공급은 유지된 상태에서 상기 공정 챔버 내부를 퍼지하는 1차 퍼지 단계를 포함하고,
상기 제1 공정가스는 티타늄(Ti)을 포함하는 가스이고, 상기 제2 공정가스는 아르곤(Ar)을 포함하는 가스이고, 상기 제3 공정가스는 수소(H)를 포함하는 가스이고, 상기 제4 공정가스는 질소(N)를 포함하는 가스인 박막 증착 방법.A thin film on the substrate is formed by supplying a first process gas, a second process gas, and a third process gas into the process chamber and forming a plasma inside the process chamber through a gas injection part above the process chamber on which the substrate is mounted. Deposition step of depositing;
The supply of the first process gas is stopped, and the supply of the second and third process gases and the fourth process gas are supplied to the inside of the process chamber while the plasma is maintained, and the first decomposed first for a predetermined time. A plasma purge step of purging the process gas; And
Stopping the plasma formation, and supplying the second and third process gases includes a primary purge step of purging the inside of the process chamber while being maintained,
The first process gas is a gas containing titanium (Ti), the second process gas is a gas containing argon (Ar), the third process gas is a gas containing hydrogen (H), 4 Process gas is a thin film deposition method that is a gas containing nitrogen (N). 제1항에 있어서,
상기 1차 퍼지 단계 이후,
상기 제2 및 제3 공정가스의 공급은 유지한 상태에서, 상기 공정 챔버 내부에 제5 공정가스를 공급하고 상기 플라즈마를 형성하여 상기 박막의 표면 처리를 수행하는 후처리 단계; 및
상기 제2, 제3 및 제5 공정가스의 공급 및 상기 플라즈마 형성을 중단하고, 상기 공정 챔버 내부를 퍼지하는 2차 퍼지 단계
를 더 포함하는 박막 증착 방법.According to claim 1,
After the first purge step,
A post-processing step of supplying a fifth process gas into the process chamber and forming the plasma to perform surface treatment of the thin film while maintaining the supply of the second and third process gases; And
Secondary purging step of stopping supply of the second, third and fifth process gases and forming the plasma and purging the inside of the process chamber
Thin film deposition method further comprising a. 제2항에 있어서,
상기 제5 공정가스는 질소(N)를 포함하는 가스인 박막 증착 방법.According to claim 2,
The fifth process gas is a thin film deposition method that is a gas containing nitrogen (N). 제3항에 있어서,
상기 제5 공정가스는 암모니아(NH3)를 포함하는 가스인 박막 증착 방법.According to claim 3,
The fifth process gas is a thin film deposition method that is a gas containing ammonia (NH3). 제2항에 있어서,
상기 후처리 단계에서의 플라즈마 형성 시간보다 상기 플라즈마 퍼지 단계에서의 플라즈마 형성 시간이 짧은 박막 증착 방법.According to claim 2,
A thin film deposition method in which the plasma formation time in the plasma purge step is shorter than the plasma formation time in the post-treatment step. 제1항에 있어서,
상기 증착 단계에서 상기 플라즈마 형성 시 사용되는 RF 전원은 고주파(HF) 전원 및 저주파(LF) 전원을 모두 포함하는 박막 증착 방법.According to claim 1,
The RF power used for forming the plasma in the deposition step includes a high-frequency (HF) power supply and a low-frequency (LF) power supply. 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 퍼지 단계에서 상기 플라즈마 형성 시 사용되는 RF 전원은 고주파(HF) 전원 및 저주파(LF) 전원을 모두 포함하는 박막 증착 방법.According to claim 1,
In the plasma purging step, the RF power used for forming the plasma includes a high-frequency (HF) power supply and a low-frequency (LF) power supply. 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 퍼지 단계에서 상기 플라즈마 형성 시 사용되는 RF 전원은 저주파(LF) 전원을 포함하는 박막 증착 방법.According to claim 1,
In the plasma purging step, the RF power used when forming the plasma includes a low-frequency (LF) power supply. 제2항에 있어서,
상기 후처리 단계에서 상기 플라즈마 형성 시 사용되는 RF 전원은 저주파(LF) 전원을 포함하는 박막 증착 방법.According to claim 2,
In the post-processing step, the RF power used when forming the plasma includes a low-frequency (LF) power supply.
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