KR20220087851A - 박막 형성 방법 - Google Patents

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황철주
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Abstract

본 발명은 박막 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 몰리브덴 박막을 형성하기 위한 박막 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 박막 형성 방법은, 챔버의 반응 공간에 기판을 반입하는 단계; 상기 기판 상에 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계; 및 상기 기판 상에 산소 함유 가스를 공급하는 단계;를 포함하고, 상기 산소 함유 가스를 공급하는 단계는, 상기 반응 공간에 전원을 인가하여, 상기 산소 함유 가스를 활성화시키는 단계;를 포함한다.

Description

박막 형성 방법{THIN FILM FORMING METHOD}
본 발명은 박막 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 몰리브덴 박막을 형성하기 위한 박막 형성 방법에 관한 것이다.
몰리브덴 박막은 낮은 저항과 높은 열적 안정성을 가지기 때문에 전자 장치 또는 반도체 장치 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있다.
예를 들어, 몰리브덴 박막은 유기 발광 다이오드, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널, 전계 방출 디스플레이, 박막 태양 전지, 저저항 오믹(ohmic), 기타 전자 장치 및 반도체 장치에 사용되고 있으며, 주로 배리어막 등 전자 부품의 부재로서 이용되고 있다.
몰리브덴 박막의 제조 방법으로는 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 도포 열분해법이나 졸-겔법 등의 MOD(Metal Organic Decomposition) 방법, 화학 기상 증착 방법 등을 사용할 수 있지만, 조성 제어성과 단차 피복성(step coverage)이 뛰어난 점, 양산화에 적합한 점, 하이브리드 집적이 가능한 점 등 많은 장점을 가지고 있기 때문에, 화학 기상 증착 방법이 주로 사용되고 있다.
그러나, 화학 기상 증착 방법에 의하여 몰리브덴 박막을 형성하게 되면, 몰리브덴 함유 가스에 포함된 유기물, 즉 탄소 계열의 물질이 불순물로써 잔류하는 현상이 야기된다. 이와 같은 불순물은 몰리브덴 박막의 품질을 열화시키고, 몰리브덴 박막이 사용되는 반도체 장치의 성능을 크게 감소시키는 문제점이 있었다.
KR 10-2018-0114159 A
본 발명은 불순물의 농도가 감소된 몰리브덴 박막을 형성할 수 있는 박막 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 박막 형성 방법은, 챔버의 반응 공간에 기판을 반입하는 단계; 상기 기판 상에 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계; 및 상기 기판 상에 산소 함유 가스를 공급하는 단계;를 포함하고, 상기 산소 함유 가스를 공급하는 단계는, 상기 반응 공간에 전원을 인가하여, 상기 산소 함유 가스를 활성화시키는 단계;를 포함한다.
상기 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계와 상기 산소 함유 가스를 공급하는 단계 사이에, 상기 반응 공간을 퍼지하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 산소 함유 가스를 공급하는 단계 이후에, 상기 기판 상에 수소 함유 가스를 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 수소 함유 가스를 공급하는 단계는, 상기 반응 공간에 전원을 인가하여, 상기 수소 함유 가스를 활성화시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 산소 함유 가스를 공급하는 단계에서는 상기 산소 함유 가스를 상기 몰리브덴 박막에 잔류하는 탄소 성분과 반응시키고, 상기 수소 함유 가스를 공급하는 단계에서는 상기 수소 함유 가스를 상기 몰리브덴 박막에 잔류하는 불소 성분 및 탄소 성분과 반응시킬 수 있다.
상기 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계와 상기 산소 함유 가스를 공급하는 단계를 포함하는 공정 사이클은 복수 회 반복하여 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 박막 형성 방법은, 챔버의 반응 공간에 기판을 반입하는 단계; 상기 기판 상에 몰리브덴 박막을 증착하는 단계; 상기 몰리브덴 박막에 잔류하는 불순물을 1차 제거하는 단계; 및 상기 몰리브덴 박막에 잔류하는 불순물을 2차 제거하는 단계;를 포함한다.
상기 불순물을 1차 제거하는 단계는, 상기 반응 공간에서 수소 함유 가스를 활성화시키는 단계;를 포함하고, 상기 불순물을 2차 제거하는 단계는, 상기 반응 공간에서 산소 함유 가스를 활성화시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 수소 함유 가스를 활성화시키는 단계에서는 활성화된 수소 함유 가스를 상기 몰리브덴 박막에 잔류하는 불소 성분 및 탄소 성분과 반응시키고, 상기 산소 함유 가스를 활성화시키는 단계에서는 활성화된 산소 함유 가스를 상기 몰리브덴 박막에 잔류하는 탄소 성분과 반응시킬 수 있다.
상기 몰리브덴 박막을 증착하는 단계, 상기 불순물을 1차 제거하는 단계 및 상기 불순물을 2차 제거하는 단계를 포함하는 공정 사이클은 복수 회 반복하여 수행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 박막 형성 방법에 의하면, 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계와 산소 함유 가스를 공급하는 단계를 교대로 반복하여 몰리브덴 박막을 형성함으로써 박막 스트레스 및 불순물의 농도가 감소된 몰리브덴 박막을 형성할 수 있다.
또한, 산소 함유 가스를 활성화시켜 공급함으로써 불순물 제거의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 산소 함유 가스뿐만 아니라 수소 함유 가스로 박막을 트리트먼트하여 몰리브덴 박막에 잔류하는 탄소 계열의 불순물을 성분 분석으로 감지되지 않는 수준까지 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 형성 방법을 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 형성 방법의 공정 사이클을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 박막 형성 방법의 공정 사이클을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 박막 형성 방법의 공정 사이클을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장되어 도시될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 박막, 예를 들어 몰리브덴 박막을 형성하기 위한 장치로서, 챔버(10), 상기 챔버(10) 내에 마련되며, 상기 챔버(10) 내에 제공되는 기판(S)을 지지하기 위한 기판 지지부(30), 상기 기판 지지부(30)에 대향 배치되도록 상기 챔버(10) 내에 마련되며, 상기 기판 지지부(30)를 향하여 공정 가스를 분사하기 위한 가스 분사부(20) 및 상기 챔버(10) 내에 플라즈마를 발생시키도록 전원을 인가하는 RF 전원(40)을 포함한다. 또한, 상기 기판 처리 장치는 가스를 제공하는 가스 제공부(110)를 포함할 수 있으며, 이외에도 상기 RF 전원(40)을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
챔버(10)는 소정의 반응 공간을 마련하고, 이를 기밀하게 유지시킨다. 챔버(10)는 대략 원형 또는 사각형의 평면부 및 평면부로부터 상향 연장된 측벽부를 포함하여 소정의 반응 공간을 가지는 몸체(12)와, 대략 원형 또는 사각형으로 몸체(12) 상에 위치하여 챔버(10)를 기밀하게 유지하는 덮개(14)를 포함할 수 있다. 그러나, 챔버(10)는 이에 한정되지 않고 기판(S)의 형상에 대응하는 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
챔버(10)의 하면의 소정 영역에는 배기구(미도시)가 형성되고, 챔버(10)의 외측에는 배기구와 연결되는 배기관(미도시)이 마련될 수 있다. 또한, 배기관은 배기 장치(미도시)와 연결될 수 있다. 배기 장치로는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프가 이용될 수 있다. 따라서, 배기 장치에 의해 챔버(10) 내부를 소정의 감압 분위기, 예를 들어 0.1mTorr 이하의 소정의 압력까지 진공 흡입할 수 있다. 배기관은 챔버(10)의 하면 뿐만 아니라 후술하는 기판 지지부(30) 하측의 챔버(10) 측면에 설치될 수도 있다. 또한, 배기되는 시간을 줄이기 위해 다수 개의 배기관 및 그에 따른 배기 장치가 더 설치될 수도 있음은 물론이다.
한편, 기판 지지부(30)에는 박막 형성 공정을 위하여 챔버(10) 내로 제공된 기판(S)이 안착될 수 있다. 여기서 기판(S)은 몰리브덴 박막을 형성하기 위한 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 게르마늄주석(GeSn), 실리콘게르마늄(SiGe), 실리콘게르마늄주석(SiGeSn), 실리콘카바이드(SiC), 또는 III-V족 반도체 재료를 포함할 수 있다. 또한, 기판(S)은 실리콘 함유 유전체 재료 또는 금속 산화물과 같은 유전체 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판은 실리콘디옥사이드(SiO2), 실리콘나이트라이드(Si3N4), 실리콘옥시나이트라이드(SiON), 실리콘옥시카바이드(SiOC), 실리콘옥시카바이드나이트라이드(SiOCN), 실리콘카본나이트라이드(SiCN) 등과 같은 실리콘 함유 유전체 재료를 포함하거나, 알루미늄옥사이드(Al2O3), 하프늄옥사이드(HfO2), 탄탈륨옥사이드(Ta2O5), 지르코늄옥사이드(ZrO2), 티타늄옥사이드(TiO2), 하프늄실리케이트(HfSiOx) 및 란타늄옥사이드(La2O3) 등과 같은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 기판 지지부(30)는 기판(S)이 안착되어 지지될 수 있도록, 예를 들어 정전척 등이 마련되어 기판(S)을 정전력에 의해 흡착 유지할 수도 있고, 진공 흡착이나 기계적 힘에 의해 기판(S)을 지지할 수도 있다.
기판 지지부(30)는 기판(S) 형상과 대응되는 형상, 예를 들어 원형 또는 사각형으로 마련될 수 있다. 기판 지지부(30)는 기판(S)이 안착되는 기판 지지대(32) 및 상기 기판 지지대(32) 하부에 배치되어 기판 지지대(32)를 승하강 이동시키는 승강기(34)를 포함할 수 있다. 여기서, 기판 지지대(32)는 기판(S)보다 크게 제작될 수 있으며, 승강기(34)는 기판 지지대(32)의 적어도 일 영역, 예를 들어 중심부를 지지하도록 마련되고, 기판 지지대(32) 상에 기판(S)이 안착되면 기판 지지대(32)를 가스 분사부(20)에 근접하도록 이동시킬 수 있다. 또한, 기판 지지대 내부에는 히터(미도시)가 설치될 수 있다. 히터는 소정 온도로 발열하여 기판 지지대 및 상기 기판 지지대에 안착된 기판(S)을 가열하여, 기판(S)에 균일하게 박막이 증착되도록 한다.
가스 제공부(110)는 상기 챔버(10)의 외부에 설치될 수 있으며, 상기 가스 분사부(20)에 가스를 제공한다. 가스 제공부(110)는 제1 가스 제공부 및 제2 가스 제공부를 포함할 수 있으며, 제1 가스 제공부 및 제2 가스 제공부는 제1 가스 및 제2 가스를 상기 가스 분사부(20)에 각각 제공할 수 있다. 박막 증착 공정에서 상기 제1 가스 및 상기 제2 가스는 서로 다른 원료 가스를 포함할 수 있다. 제1 가스 제공부 및 제2 가스 제공부는 각각 반드시 하나의 가스를 제공하는 것은 아니며, 제1 가스 제공부 및 제2 가스 제공부는 각각 복수의 가스를 동시에 공급하거나, 복수의 가스 중 선택된 가스를 공급하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 제1 가스 제공부는 공정 가스로서 몰리브덴 함유 가스를 공급하도록 구성될 수 있으며, 제2 가스 제공부는 공정 가스로서 산소 함유 가스를 공급하도록 구성될 수 있다. 여기서, 산소 함유 가스는 O2 가스, O3 가스를 포함할 수 있다. 이외에도, 가스 제공부(110)는 수소 함유 가스를 제공하거나 불활성 가스를 제공할 수 있는 다양한 구조로 마련될 수 있음은 물론이다.
가스 분사부(20)는 챔버(10) 내부의 상측에 마련되어 기판을 향해 공정 가스를 분사한다. 가스 분사부(20)는 내부에 소정의 공간이 마련되며, 상측은 가스 공급부(110)와 연결되고, 하측에는 기판에 공정 가스를 분사하기 위한 복수의 분사홀(미도시)이 형성된다. 가스 분사부(20)는 기판 형상에 대응되는 형상으로 제작될 수 있는데, 대략 원형 또는 사각형으로 제작될 수 있다. 여기서, 가스 분사부(20)는 챔버(10)의 측벽부 및 덮개(14)와 소정 간격 이격되어 마련될 수 있다. 플라즈마를 이용하여 박막을 증착하는 경우에, 상기 가스 분사부(20)는 플라즈마 발생부(미도시)로부터 전원을 공급받는 상부 전극으로 작용할 수도 있다.
RF 전원(40)은 챔버(10) 내에 플라즈마를 발생시키도록 전원을 인가한다. 즉, RF 전원(40)은 반응 공간에 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시킨다. 예를 들어, RF 전원(40)은 기판 지지부(30) 또는 가스 분사부(20) 중 어느 하나에 전력을 공급하고, 기판 지지부(30) 또는 가스 분사부(20) 중 다른 하나는 접지되어 기판 지지부(30)와 가스 분사부(20) 사이의 공간에서 플라즈마를 형성할 수 있다.
이하에서, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 박막 형성 방법을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예에 따른 박막 형성 방법의 설명에 있어서, 전술한 기판 처리 장치에 관한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 형성 방법을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 형성 방법의 공정 사이클을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 박막 형성 방법은 챔버(10)의 반응 공간에 기판(S)을 반입하는 단계(S100), 상기 기판(S) 상에 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계(S200) 및 상기 기판(S) 상에 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S300)를 포함한다.
기판(S)을 반입하는 단계(S100)는 챔버(10)의 반응 공간에 기판(S)을 반입한다. 반응 공간에 반입된 기판(S)은 기판 지지부(20)에 안착될 수 있다. 여기서 기판(S)은 몰리브덴 박막을 형성하기 위한 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 게르마늄주석(GeSn), 실리콘게르마늄(SiGe), 실리콘게르마늄주석(SiGeSn), 실리콘카바이드(SiC), 또는 III-V족 반도체 재료를 포함할 수 있으며, 이외에도 기판(S)은 실리콘 함유 유전체 재료 또는 금속 산화물과 같은 유전체 재료를 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다. 기판 지지부(20)는 기판(S)이 안착되어 지지될 수 있도록, 예를 들어 정전척 등이 마련되어 기판(S)을 정전력에 의해 흡착 유지할 수도 있고, 진공 흡착이나 기계적 힘에 의해 기판(S)을 지지할 수도 있다.
몰리브덴(Mo) 함유 가스를 공급하는 단계(S200)는 기판(S) 상에 몰리브덴(Mo) 함유 가스를 공급한다. 여기서, 몰리브덴 함유 가스는 몰리브덴을 주성분으로 포함하고, 탄소(C) 성분 또는 탄소(C) 성분과 불소(F) 성분을 포함하는 가스일 수 있다.
몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계(S200)에서는 기판(S) 상에 몰리브덴 박막을 증착한다. 이때, 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계(S200)에서는 전원을 인가하지 않고 수행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 몰리브덴 함유 가스는 주성분인 몰리브덴(Mo) 외에 탄소(C) 성분 또는 탄소(C) 성분과 불소(F) 성분을 포함할 수 있으므로, 몰리브덴 박막은 불순물로 탄소(C) 성분 또는 탄소(C) 성분과 불소(F) 성분을 포함하게 된다.
산소 함유 가스를 공급하는 단계(S200)는 기판(S) 상에 산소 함유 가스를 공급한다. 이와 같이, 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S200)에서는 몰리브덴 박막에 불순물로써 포함된 탄소(C) 성분을 제거할 수 있다. 즉, 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S200)에서는 산소 함유 가스와 탄소(C) 성분을 반응시켜 CO2 가스로 방출시킬 수 있다.
이때, 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S200)에서는 탄소(C) 성분과 효과적으로 반응시키기 위하여 산소 함유 가스를 활성화시켜 플라즈마가 발생되도록 반응 공간에 전원을 인가할 수 있다. 전원의 인가는 가스 분사부(20) 및 기판 지지부(30) 중 적어도 하나에 전력을 공급하여 이루어질 수 있으며, 전원의 인가는 산소 함유 가스가 공급되는 중에 지속적으로 수행되어, 공급되는 산소 함유 가스를 산소 라디칼로 활성화시켜 탄소(C) 성분과 반응시키고, 기판(S) 상에 증착된 몰리브덴 박막을 산소 성분으로 트리트먼트(treatment)할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 박막 형성 방법은, 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계(S200)와 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S300) 사이에, 상기 반응 공간을 퍼지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
몰리브덴 함유 가스의 공급이 중단된 직후에도 반응 공간 내에는 몰리브덴 함유 가스가 잔류한다. 반응 공간 내에 몰리브덴 함유 가스가 잔류하는 경우, 산소 함유 가스를 공급하게 되면 공급되는 산소 함유 가스는 반응 공간 내에 잔류하는 몰리브덴 함유 가스와 먼저 반응하게 되어 기판(S) 상에 증착된 몰리브덴 박막을 충분하게 트리트먼트할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계(S200)와 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S300) 사이에, 전원이 인가되지 않는 동안 반응 공간을 퍼지하여 챔버(10) 내의 반응 공간에 잔류하는 몰리브덴 함유 가스를 제거할 수 있다. 이와 같은 반응 공간의 퍼지는 반응 공간에 불활성 가스, 예를 들어 아르곤(Ar) 가스를 공급하여 이루어질 수 있으며, 반응 공간을 퍼지하는 중에는 반응 공간에 전원이 인가되지 않을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S300) 이후에도 아르곤(Ar) 가스를 공급하여 반응 공간을 퍼지하는 단계가 수행될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따르면, 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계(S200)와 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S300)를 포함하는 공정 사이클은 복수 회 반복하여 수행될 수 있다. 즉, 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계(S200), 반응 공간을 퍼지하는 단계, 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S300) 및 반응 공간을 퍼지하는 단계는 하나의 공정 사이클을 이루며, 상기 공정 사이클은 기판 상에 원하는 두께의 몰리브덴 박막이 형성될 때까지 반복하여 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 박막 형성 방법의 공정 사이클을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 박막 형성 방법에서는 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S300) 이후에 기판(S) 상에 수소 함유 가스를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 박막 형성 방법에서는 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계(S200), 반응 공간을 퍼지하는 단계, 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S300) 및 반응 공간을 퍼지하는 단계 이후에, 기판(S) 상에 수소 함유 가스를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
수소 함유 가스를 공급하는 단계는 기판(S) 상에 수소 함유 가스를 공급한다. 이와 같이, 수소 함유 가스를 공급하는 단계에서는 몰리브덴 박막에 불순물로써 포함된 탄소(C) 성분 및 불소(F) 성분을 제거할 수 있다. 즉, 수소 함유 가스를 공급하는 단계에서는 수소 함유 가스와 탄소(C) 성분을 반응시켜 CH4 가스로 방출시키고, 수소 함유 가스와 불소(F) 성분을 반응시켜 HF 가스로 방출시킬 수 있다.
이때, 수소 함유 가스를 공급하는 단계에서는 탄소(C) 성분 및 불소(F) 성분과의 반응을 위하여 수소 함유 가스를 활성화시켜 플라즈마가 발생되도록 반응 공간에 전원을 인가할 수 있다. 이때, 전원의 인가는 수소 함유 가스가 공급되는 중에 지속적으로 수행되어 공급되는 수소 함유 가스를 수소 라디칼로 활성화시켜 탄소(C) 성분 및 불소(F) 성분과 반응시키고, 기판(S) 상에 증착된 몰리브덴 박막을 수소 성분으로 트리트먼트할 수 있다.
또한, 수소 함유 가스를 공급하는 단계 이후에는 반응 공간 내에 잔류한 수소 함유 가스를 제거하기 위하여 반응 공간을 퍼지하는 단계가 수행될 수 있다. 이에 따라, 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계(S200), 반응 공간을 퍼지하는 단계, 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S300), 반응 공간을 퍼지하는 단계, 수소 함유 가스를 공급하는 단계 및 반응 공간을 퍼지하는 단계는 하나의 공정 사이클을 이루며, 상기 공정 사이클은 기판 상에 원하는 두께의 몰리브덴 박막이 형성될 때까지 반복하여 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 박막 형성 방법의 공정 사이클을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 박막 형성 방법에서는 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S300) 이전에 기판(S) 상에 수소 함유 가스를 공급하는 단계를 수행한다. 즉, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 박막 형성 방법에서는 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계(S200), 수소 함유 가스를 공급하는 단계 및 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S300)를 포함하는 공정 사이클이 복수 회 반복하여 수행될 수 있다.
수소 함유 가스를 공급하는 단계는 기판(S) 상에 수소 함유 가스를 공급한다. 이와 같이, 수소 함유 가스를 공급하는 단계에서는 몰리브덴 박막에 불순물로써 포함된 탄소(C) 성분 및 불소(F) 성분을 1차적으로 제거할 수 있다. 즉, 수소 함유 가스를 공급하는 단계에서는 수소 함유 가스와 탄소(C) 성분을 반응시켜 CH4 가스로 방출시키고, 수소 함유 가스와 불소(F) 성분을 반응시켜 HF 가스로 방출시킨다.
이때, 수소 함유 가스를 공급하는 단계에서는 탄소(C) 성분 및 불소(F) 성분과의 반응을 위하여 수소 함유 가스를 활성화시켜 플라즈마가 발생되도록 전원을 인가할 수 있다. 이때, 전원의 인가는 수소 함유 가스가 공급되는 중에 지속적으로 수행되어 공급되는 수소 함유 가스를 수소 라디칼로 활성화시켜 탄소(C) 성분 및 불소(F) 성분과 반응시키고, 기판(S) 상에 증착된 몰리브덴 박막을 수소 성분으로 트리트먼트할 수 있다.
산소 함유 가스를 공급하는 단계(S200)는 기판(S) 상에 산소 함유 가스를 공급한다. 이와 같이, 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S200)에서는 몰리브덴 박막에 불순물로써 포함된 탄소(C) 성분을 2차적으로 제거할 수 있다. 산소 함유 가스를 공급하는 단계(S200)에서는 탄소(C) 성분과의 반응을 위하여 산소 함유 가스를 활성화시켜 플라즈마가 발생되도록 전원을 인가할 수 있다. 이때, 전원의 인가는 산소 함유 가스가 공급되는 중에 지속적으로 수행되어 공급되는 산소 함유 가스를 산소 라디칼로 활성화시켜 탄소(C) 성분과 반응시키고, 기판(S) 상에 증착된 몰리브덴 박막을 산소 성분으로 트리트먼트(treatment)할 수 있다.
이 경우, 몰리브덴 박막에 불순물로써 함유되는 불소(F) 성분이 먼저 제거되고, 탄소(C) 성분은 수소 함유 가스와 산소 함유 가스에 의하여 단계적으로 제거되므로 불순물이 최소화되고, 보다 고순도의 몰리브덴 박막을 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 박막 형성 방법에 의하면, 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계와 산소 함유 가스를 공급하는 단계를 교대로 반복하여 몰리브덴 박막을 형성함으로써 박막 스트레스 및 불순물의 농도가 감소된 몰리브덴 박막을 형성할 수 있다.
또한, 산소 함유 가스를 활성화시켜 공급함으로써 불순물 제거의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 산소 함유 가스뿐만 아니라 수소 함유 가스로 박막을 트리트먼트하여 몰리브덴 박막에 잔류하는 탄소 계열의 불순물을 성분 분석으로 감지되지 않는 수준까지 감소시킬 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
10: 챔버 12: 몸체
14: 본체 20: 가스 분사부
30: 기판 지지부 32: 기판 지지대
34: 승강기 40: RF 전원

Claims (10)

  1. 챔버의 반응 공간에 기판을 반입하는 단계;
    상기 기판 상에 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계; 및
    상기 기판 상에 산소 함유 가스를 공급하는 단계;를 포함하고,
    상기 산소 함유 가스를 공급하는 단계는,
    상기 반응 공간에 전원을 인가하여, 상기 산소 함유 가스를 활성화시키는 단계;를 포함하는 박막 형성 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계와 상기 산소 함유 가스를 공급하는 단계 사이에,
    상기 반응 공간을 퍼지하는 단계;를 더 포함하는 박막 형성 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 산소 함유 가스를 공급하는 단계 이후에,
    상기 기판 상에 수소 함유 가스를 공급하는 단계;를 더 포함하는 박막 형성 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 수소 함유 가스를 공급하는 단계는,
    상기 반응 공간에 전원을 인가하여, 상기 수소 함유 가스를 활성화시키는 단계;를 포함하는 박막 형성 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 산소 함유 가스를 공급하는 단계에서는 상기 산소 함유 가스를 상기 몰리브덴 박막에 잔류하는 탄소 성분과 반응시키고,
    상기 수소 함유 가스를 공급하는 단계에서는 상기 수소 함유 가스를 상기 몰리브덴 박막에 잔류하는 불소 성분 및 탄소 성분과 반응시키는 박막 형성 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 몰리브덴 함유 가스를 공급하는 단계와 상기 산소 함유 가스를 공급하는 단계를 포함하는 공정 사이클은 복수 회 반복하여 수행되는 박막 형성 방법.
  7. 챔버의 반응 공간에 기판을 반입하는 단계;
    상기 기판 상에 몰리브덴 박막을 증착하는 단계;
    상기 몰리브덴 박막에 잔류하는 불순물을 1차 제거하는 단계; 및
    상기 몰리브덴 박막에 잔류하는 불순물을 2차 제거하는 단계;를 포함하는 박막 형성 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 불순물을 1차 제거하는 단계는,
    상기 반응 공간에서 수소 함유 가스를 활성화시키는 단계;를 포함하고,
    상기 불순물을 2차 제거하는 단계는,
    상기 반응 공간에서 산소 함유 가스를 활성화시키는 단계;를 포함하는 박막 형성 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 수소 함유 가스를 활성화시키는 단계에서는 활성화된 수소 함유 가스를 상기 몰리브덴 박막에 잔류하는 불소 성분 및 탄소 성분과 반응시키고,
    상기 산소 함유 가스를 활성화시키는 단계에서는 활성화된 산소 함유 가스를 상기 몰리브덴 박막에 잔류하는 탄소 성분과 반응시키는 박막 형성 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 몰리브덴 박막을 증착하는 단계, 상기 불순물을 1차 제거하는 단계 및 상기 불순물을 2차 제거하는 단계를 포함하는 공정 사이클은 복수 회 반복하여 수행되는 박막 형성 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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