KR20230039475A - Agent for enhancing film characteristics, method for forming thin film and semiconductor substrate prepared therefrom - Google Patents

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KR20230039475A
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김진희
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김덕현
조덕현
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Abstract

The present invention relates to an agent for enhancing film characteristics, a method for forming a thin film and a semiconductor substrate manufactured therefrom. In a thin film deposition process, a reaction gas is supplied in a plasma state while using an agent for enhancing film characteristics having a predetermined structure. Thus, the present invention has the effect of greatly improving the step coverage and thickness uniformity of the thin film even when the thin film of 10 nm or less is formed on a substrate having a complicated structure, reducing corrosion or deterioration, and improving electrical properties of the thin film by improving the crystallinity of the thin film.

Description

막질 개선제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판{AGENT FOR ENHANCING FILM CHARACTERISTICS, METHOD FOR FORMING THIN FILM AND SEMICONDUCTOR SUBSTRATE PREPARED THEREFROM}Film quality improver, method for forming a thin film using the same, and semiconductor substrate manufactured therefrom

본 발명은 막질 개선제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두께 10 nm 이하의 초박막을 형성하여도 증착 초기부터 박막이 균일하게 형성되어 단차 피복성(step coverage) 및 박막의 두께 균일성이 크게 향상되고, 이에 의해 박막의 전기적 특성을 크게 향상시키는 막질 개선제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a film quality improver, a method for forming a thin film using the same, and a semiconductor substrate manufactured therefrom. The present invention relates to a film quality improving agent that greatly improves coverage and thickness uniformity of a thin film, thereby greatly improving electrical characteristics of the thin film, a thin film forming method using the same, and a semiconductor substrate manufactured therefrom.

메모리 및 비메모리 반도체 소자의 집적도는 나날이 증가하고 있으며, 그 구조가 점점 복잡해짐에 따라 홀(hole)이나 트렌치(trench)가 형성된 기판을 사용하는 등 다양한 박막을 기판에 증착시키는데 있어서 미세하고 복잡한 구조에도 박막을 고르고 균일하게 형성하는 단차 피복성(step coverage)의 중요성이 점점 증대되고 있다. The degree of integration of memory and non-memory semiconductor devices is increasing day by day, and as the structure becomes increasingly complex, fine and complex structures are used to deposit various thin films on substrates, such as using substrates with holes or trenches. The importance of step coverage, which evenly and uniformly forms an Edo thin film, is gradually increasing.

상기 반도체용 박막은 질화금속, 산화금속, 규화금속 등으로 이루어진다. 상기 질화금속 박막으로는 질화티타늄(TiN), 질화탄탈륨(TaN), 질화지르코늄(ZrN) 등이 있으며, 상기 박막은 일반적으로 도핑된 반도체의 실리콘층과 층간 배선 재료로 사용되는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등과의 확산 방지막(diffusion barrier)으로 사용된다. 다만, 텅스텐(W) 박막을 기판에 증착할 때에는 접착층(adhesion layer)으로 사용된다. 또한 상기 질화금속 박막은 구체적으로 낸드(NAND) 플래시의 베리어층(확산 방지막), 메모리 디바이스의 상부/하부 전극 등 반도체 소자에 적용된다.The semiconductor thin film is made of metal nitride, metal oxide, metal silicide, and the like. Examples of the metal nitride thin film include titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), and zirconium nitride (ZrN). It is used as a diffusion barrier with copper (Cu) and the like. However, when depositing a tungsten (W) thin film on a substrate, it is used as an adhesion layer. In addition, the metal nitride thin film is specifically applied to semiconductor devices such as barrier layers (diffusion prevention films) of NAND flash and upper/lower electrodes of memory devices.

기판에 증착된 박막이 우수하고 균일한 물성을 얻기 위해서는, 형성된 박막의 높은 단차 피복성이 필수적이다. 따라서 기상반응을 주로 활용하는 CVD(chemical vapor deposition) 공정보다 표면반응을 활용하는 ALD(atomic layer deposition) 공정이 선호되고 있지만, 원하는 수준의 step coverage 구현에는 여전히 미치지 못하고 있다.In order to obtain excellent and uniform physical properties of a thin film deposited on a substrate, high step coverage of the formed thin film is essential. Therefore, the ALD (atomic layer deposition) process that utilizes surface reaction is preferred over the CVD (chemical vapor deposition) process that mainly utilizes gas phase reaction, but it still does not reach the desired level of step coverage.

또한, 상기 질화금속 중에서 대표적인 질화티타늄(TiN)을 증착시키기 위해서 사용되는 사염화티타늄(TiCl4)의 경우, 제조된 박막 내 염화물과 같은 공정 부산물이 잔류하게 되어 주변의 알루미늄 등과 같은 금속의 부식을 유발하며, 또한 비휘발성 부산물이 생성되는 문제로 막질의 열화를 초래한다.In addition, in the case of titanium tetrachloride (TiCl 4 ) used to deposit typical titanium nitride (TiN) among the metal nitrides, process by-products such as chloride remain in the thin film, causing corrosion of metals such as aluminum. In addition, non-volatile by-products are generated, resulting in deterioration of membrane quality.

한편, 반도체 소자의 고집적화에 따라 트렌치 또는 비아홀(via hole)의 직경(폭) 및 깊이가 점점 좁아지고 있는데, 트렌치 또는 비아홀의 표면에 베리어층을 형성하는 경우, 트렌치의 수직 단면을 기준으로 양쪽 수직면에 베리어층이 형성되므로 베리어층의 두께의 두배만큼 트렌치의 폭이 좁아진다. 이때, 상기 베리어층에 전극을 형성하게 되므로, 소자가 미세화될수록 전극 형성에 부여될 수 있는 트렌치 폭의 마진(margin)이 줄어들 수밖에 없고, 이에 따라 소자 구동을 위한 최소한의 전기 전도도를 확보하는 데에 문제가 발생한다. 따라서, 트렌치 폭 마진을 최대한 확보하기 위해서는 베리어층과 같은 박막의 두께를 얇게 형성할수록 유리하다.On the other hand, with the high integration of semiconductor devices, the diameter (width) and depth of trenches or via holes are getting narrower. When a barrier layer is formed on the surface of the trench or via hole, both vertical surfaces Since the barrier layer is formed in the trench, the width of the trench is narrowed by twice the thickness of the barrier layer. At this time, since the electrode is formed on the barrier layer, as the device is miniaturized, the margin of the trench width that can be given to the electrode formation inevitably decreases, and accordingly, to secure the minimum electrical conductivity for driving the device A problem arises. Therefore, in order to secure the maximum trench width margin, it is advantageous to form a thin film such as a barrier layer as thinly as possible.

그러나, 박막의 두께가 얇아질수록 박막에 나노 단위 크기의 돌기가 발생하는데, 이러한 돌기들이 연속적으로 형성되어 고립형 막(island grown film)이 형성되어 막질의 저하를 초래한다. 더욱이 박막의 두께가 얇아질수록 돌기의 크기가 상대적으로 두드러지게 되므로, 초막박 형성에 있어 두께의 균일성을 개선하는 것이 중요하다.However, as the thickness of the thin film becomes thinner, nano-sized protrusions are generated on the thin film, and these protrusions are continuously formed to form an island grown film, resulting in deterioration of the film quality. Moreover, as the thickness of the thin film becomes thinner, the size of the protrusion becomes relatively prominent, so it is important to improve the uniformity of the thickness in forming the ultra-thin film.

따라서 복잡한 구조의 기판에도 균일한 박막 형성이 가능하고, 보다 얇은 두께의 초박막을 균일하고 연속적으로 형성할 수 있으며, 층간 배선재료를 부식시키지 않는 박막의 형성 방법과 이로부터 제조된 반도체 기판 등의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is possible to form a uniform thin film even on a substrate with a complex structure, uniformly and continuously form an ultra-thin film with a smaller thickness, and develop a thin film formation method that does not corrode interlayer wiring materials and semiconductor substrates manufactured therefrom This is what is needed.

한국 공개특허 제2006-0037241호Korean Patent Publication No. 2006-0037241

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 증착 초기부터 박막이 균일하게 형성되면서도, 부반응을 억제하여 공정 부산물이 저감되며, 복잡한 구조를 갖는 기판 위에 10 nm 이하의 초박막을 형성하는 경우에도 단차 피복성(step coverage) 및 박막의 두께 균일성을 크게 향상시키는 막질 개선제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention reduces process by-products by suppressing side reactions while forming a uniform thin film from the beginning of deposition, even when forming an ultra-thin film of 10 nm or less on a substrate having a complicated structure. An object of the present invention is to provide a film quality improving agent that greatly improves step coverage and thickness uniformity of a thin film, a method of forming a thin film using the same, and a semiconductor substrate manufactured therefrom.

본 발명은 박막의 결정성을 개선시킴으로써 박막의 밀도 및 전기적 특성을 개선시키는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to improve the density and electrical properties of a thin film by improving the crystallinity of the thin film.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can all be achieved by the present invention described below.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 ⅰ) 박막 전구체 화합물을 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; 및 ⅱ) 상기 ALD 챔버 내부에 플라즈마 상태로 반응 가스를 공급하는 단계;를 포함하고, 상기 ⅰ) 단계 전 또는 후에 하기 화학식 1로 표시되는 막질 개선제를 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention i) vaporizing the thin film precursor compound and adsorbing it onto the surface of the loaded substrate in the ALD chamber; and ii) supplying a reaction gas in a plasma state into the ALD chamber; wherein, before or after step i), the film quality improver represented by Chemical Formula 1 is evaporated and adsorbed on the surface of the substrate loaded in the ALD chamber. It provides a thin film forming method characterized in that it comprises the step.

[화학식 1][Formula 1]

AnBmXoYiZjAnBmXoYiZj

(상기 A는 탄소 또는 규소이고, 상기 B는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 X는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 및 아이오딘(I) 중 1종 이상이고, 상기 Y와 Z은 독립적으로 산소, 질소, 황 및 플루오린으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며 서로 같지 않고, 상기 n은 1 내지 15의 정수이며, 상기 o는 1 이상의 정수이고, m은 0 내지 2n+1이며, 상기 i와 j는 0 내지 3의 정수이다.)(A is carbon or silicon, B is hydrogen or alkyl having 1 to 3 carbon atoms, X is at least one of fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine (I), , wherein Y and Z are independently one or more selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, sulfur and fluorine and are not the same, n is an integer from 1 to 15, o is an integer of 1 or more, and m is 0 to 2n+1, where i and j are integers from 0 to 3.)

상기 박막 형성 방법은 상기 막질 개선제를 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 1차 퍼징하는 단계; 박막 전구체 화합물을 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 2차 퍼징하는 단계; 상기 ALD 챔버 내부에 반응 가스를 공급하는 단계; 및 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 3차 퍼징하는 단계;를 포함하는 단위 사이클을 총 1 내지 500회 수행할 수 있다.The method of forming the thin film may include evaporating the film quality improver and adsorbing the film quality improver onto a surface of a loaded substrate in an ALD chamber; firstly purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; vaporizing the thin film precursor compound and adsorbing it onto the surface of the loaded substrate in the ALD chamber; secondarily purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; supplying a reaction gas into the ALD chamber; and thirdly purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; a total of 1 to 500 unit cycles may be performed.

상기 박막 형성 방법은 박막 전구체 화합물을 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 1차 퍼징하는 단계; 상기 막질 개선제를 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 2차 퍼징하는 단계; 상기 ALD 챔버 내부에 반응 가스를 공급하는 단계; 및 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 3차 퍼징하는 단계;를 포함하는 단위 사이클을 총 1 내지 500회 수행할 수 있다.The thin film forming method may include vaporizing a thin film precursor compound and adsorbing it to the surface of a substrate loaded in an ALD chamber; firstly purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; evaporating the film quality improving agent and adsorbing it to the surface of the substrate loaded in the ALD chamber; secondarily purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; supplying a reaction gas into the ALD chamber; and thirdly purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; a total of 1 to 500 unit cycles may be performed.

상기 반응 가스는 총 사이클 수의 1/15 내지 1/3의 사이클에서 플라즈마 상태로 공급될 수 있다.The reaction gas may be supplied in a plasma state in cycles of 1/15 to 1/3 of the total number of cycles.

상기 플라즈마 상태로 공급되는 반응 가스는 바람직하게는 첫번째 사이클에서 총 사이클의 1/2이 되는 지점의 사이클 사이에 투입될 수 있고, 보다 바람직하게는 첫번째 사이클에서 총 사이클의 1/15 내지 1/3의 사이클 지점까지 연속해서 투입될 수 있다.The reactive gas supplied in the plasma state may preferably be introduced between cycles at a point of 1/2 of the total cycle in the first cycle, and more preferably 1/15 to 1/3 of the total cycle in the first cycle. It can be continuously injected until the cycle point of

상기 플라즈마는 플라즈마 전력 20 내지 1,000 W 하에 형성된 것일 수 있다.The plasma may be formed under a plasma power of 20 to 1,000 W.

상기 박막 형성 방법은 초기 10 사이클 후 형성된 박막의 두께가 5Å 이상일 수 있다.In the method of forming the thin film, the thickness of the thin film formed after an initial 10 cycles may be 5 Å or more.

상기 막질 개선제 및 박막 전구체 화합물은 VFC 방식, DLI 방식 또는 LDS 방식으로 ALD 챔버 내로 이송될 수 있다.The film quality improver and the thin film precursor compound may be transferred into the ALD chamber using a VFC method, a DLI method, or an LDS method.

상기 막질 개선제와 상기 전구체 화합물의 ALD 챔버 내 투입량(mg/cycle) 비는 1 : 1.5 내지 1 : 20일 수 있다.A ratio of the amount (mg/cycle) of the film quality improving agent and the precursor compound injected into the ALD chamber may range from 1:1.5 to 1:20.

또한, 본 발명은 상기 박막 형성 방법으로 제조됨을 특징으로 하는 반도체 기판을 제공한다.In addition, the present invention provides a semiconductor substrate characterized in that it is manufactured by the thin film forming method.

상기 박막은 두께가 10 nm 이하일 수 있다.The thin film may have a thickness of 10 nm or less.

상기 박막은 표면 조도가 500 pm 미만일 수 있다.The thin film may have a surface roughness of less than 500 pm.

상기 박막은 두께 균일도가 50% 이하일 수 있다.The thickness uniformity of the thin film may be 50% or less.

상기 박막은 티타늄질화막을 포함할 수 있다.The thin film may include a titanium nitride film.

또한, 본 발명은 하기 화학식 1 로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 막질 개선제를 제공한다.In addition, the present invention provides a film quality improving agent characterized in that it is a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1] [Formula 1]

AnBmXoYiZjAnBmXoYiZj

(상기 A는 탄소 또는 규소이고, 상기 B는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 X는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 및 아이오딘(I) 중 1종 이상이고, 상기 Y와 Z은 독립적으로 산소, 질소, 황 및 플루오린으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며 서로 같지 않고, 상기 n은 1 내지 15의 정수이며, 상기 o는 1 이상의 정수이고, m은 0 내지 2n+1이며, 상기 i와 j는 0 내지 3의 정수이다.)(A is carbon or silicon, B is hydrogen or alkyl having 1 to 3 carbon atoms, X is at least one of fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine (I), , wherein Y and Z are independently one or more selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, sulfur and fluorine and are not the same, n is an integer from 1 to 15, o is an integer of 1 or more, and m is 0 to 2n+1, where i and j are integers from 0 to 3.)

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.The compound represented by Formula 1 may be a compound represented by Formula 2 below.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00001
Figure pat00001

(상기 A는 탄소 또는 규소이고, 상기 R1, R2 및 R3는 독립적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬기이며, 상기 X는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 및 아이오딘(I) 중 1종 이상이다.)(A is carbon or silicon, R 1 , R 2 and R 3 are independently C1-3 alkyl groups, X is fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine ( I) is one or more of them.)

상기 R1, R2 및 R3 중 하나 이상은 탄소수가 1일 수 있다.At least one of R 1 , R 2 and R 3 may have 1 carbon atom.

상기 R1, R2 및 R3 중 하나 이상은 탄소수가 2 또는 3일 수 있다.At least one of R 1 , R 2 and R 3 may have 2 or 3 carbon atoms.

상기 X는 아이오딘일 수 있다.The X may be iodine.

상기 X는 불소, 염소 또는 브롬일 수 있다.The X may be fluorine, chlorine or bromine.

본 발명에 따르면, 두께 10 nm 이하의 초박막을 형성하는 경우에도 증착 초기부터 박막이 균일하게 형성되어 단차 피복성(step coverage) 및 박막의 두께 균일성이 크게 향상되고 이로써 박막의 전기적 특성이 크게 향상된 박막을 형성할 수 있는 박막 형성 방법을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, even in the case of forming an ultra-thin film with a thickness of 10 nm or less, the thin film is uniformly formed from the beginning of deposition, so that step coverage and thickness uniformity of the thin film are greatly improved, thereby greatly improving the electrical characteristics of the thin film. There is an effect of providing a thin film forming method capable of forming a thin film.

도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 박막의 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 깊이 프로파일 분석 결과를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 3 및 비교에 1 내지 3에 따라 제조된 박막의 표면 조도를 스캔한 AFM(atomic force microscope) 맵핑 이미지이다.
1 shows the results of XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) depth profile analysis of thin films prepared according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.
2 is an atomic force microscope (AFM) mapping image obtained by scanning the surface roughness of thin films prepared according to Examples 1 to 3 and Comparison 1 to 3 of the present invention.

이하 본 기재의 막질 개선제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the film quality improver of the present substrate, a method of forming a thin film using the same, and a semiconductor substrate manufactured therefrom will be described in detail.

본 발명자들은 ALD 챔버 내부에 로딩된 기판 표면에 박막 전구체 화합물을 흡착 전 또는 후에 소정 구조의 할로겐 치환 분지형 화합물을 흡착시키면서, 증착 초기 반응 가스를 플라즈마 상태로 공급하는 경우, 증착 초기부터 박막이 균일하게 형성되며 두께 10 nm 이하의 초박막을 형성하는 경우에도 단차 피복성 및 두께 균일성이 크게 향상되는 것을 확인하고, 이를 토대로 더욱 연구에 매진하여 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors adsorbed a halogen-substituted branched compound having a predetermined structure on the surface of a substrate loaded into an ALD chamber before or after adsorption of a thin film precursor compound, and supplying a reaction gas in a plasma state at the initial stage of deposition, resulting in a uniform thin film from the beginning of deposition. It was confirmed that even in the case of forming an ultra-thin film with a thickness of 10 nm or less, the step coverage and thickness uniformity were greatly improved, and based on this, further research was conducted to complete the present invention.

본 발명의 박막 형성 방법은 ⅰ) 박막 전구체 화합물을 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; 및 ⅱ) 상기 ALD 챔버 내부에 플라즈마 상태로 반응 가스를 공급하는 단계;를 포함하고, 상기 ⅰ) 단계 전 또는 후에 하기 화학식 1로 표시되는 막질 개선제를 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이 경우 두께 10 nm 이하의 초박막 형성 시에도 증착 초기부터 박막이 균일하게 형성되어 단차 피복성, 박막의 두께 균일성 및 박막의 전기적 특성이 크게 향상되는 효과가 있다.The thin film formation method of the present invention is i) vaporizing the thin film precursor compound and adsorbing it onto the surface of the loaded substrate in the ALD chamber; and ii) supplying a reaction gas in a plasma state into the ALD chamber; wherein, before or after step i), the film quality improver represented by Chemical Formula 1 is evaporated and adsorbed on the surface of the substrate loaded in the ALD chamber. In this case, even when forming an ultra-thin film with a thickness of 10 nm or less, the thin film is uniformly formed from the beginning of deposition, so that the step coverage, the thickness uniformity of the thin film, and the electrical properties of the thin film are greatly improved. .

[화학식 1][Formula 1]

AnBmXoYiZjAnBmXoYiZj

상기 화학식 1에서, 상기 A는 탄소 또는 규소이고, 상기 B는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 X는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 및 아이오딘(I) 중 1종 이상이고, 상기 Y와 Z은 독립적으로 산소, 질소, 황 및 플루오린으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며 서로 같지 않고, 상기 n은 1 내지 15의 정수이며, 상기 o는 1 이상의 정수이고, m은 0 내지 2n+1이며, 상기 i와 j는 0 내지 3의 정수이다.In Formula 1, A is carbon or silicon, B is hydrogen or alkyl having 1 to 3 carbon atoms, and X is selected from among fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine (I). At least one, wherein Y and Z are independently at least one selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, sulfur and fluorine and are not the same, n is an integer from 1 to 15, and o is an integer of 1 or more , m is 0 to 2n + 1, and i and j are integers from 0 to 3.

상기 B는 바람직하게 수소 또는 메틸이고, 상기 n은 바람직하게 2 내지 15의 정수, 보다 바람직하게 2 내지 10의 정수, 더욱 바람직하게 2 내지 6의 정수, 보다 더욱 바람직하게 4 내지 6의 정수이며, 이 범위 내에서 공정 부산물 제거 효과가 크고 단차 피복성이 우수하다.B is preferably hydrogen or methyl, n is preferably an integer from 2 to 15, more preferably an integer from 2 to 10, still more preferably an integer from 2 to 6, even more preferably an integer from 4 to 6, Within this range, the effect of removing process by-products is high and the step coverage is excellent.

상기 화학식 1에서 X는 바람직하게는 브롬(Br) 및 아이오딘(I) 중 1종 이상이고, 보다 바람직하게 아이오딘일 수 있으며, 이 경우 박막 결정성이 개선되고 부반응을 억제하여 공정 부산물을 보다 효과적으로 제거하는 효과가 있다.In Formula 1, X is preferably at least one of bromine (Br) and iodine (I), and more preferably iodine. In this case, crystallinity of the thin film is improved and side reactions are suppressed to reduce process by-products. It has an effective removal effect.

다른 일례로, 상기 X는 불소, 염소 또는 브롬일 수 있고, 바람직하게는 염소 또는 브롬일 수 있으며, 이 범위 내에서 공정 부산물 감소 및 단차 피복성 개선에 더욱 효과적인 이점이 있다.In another example, the X may be fluorine, chlorine or bromine, preferably chlorine or bromine, and within this range, there is an advantage that is more effective in reducing process by-products and improving step coverage.

상기 화학식 1에서 상기 o는 바람직하게 1 내지 5의 정수일 수 있고, 보다 바람직하게 1 내지 3의 정수일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 또는 2일 수 있고, 이 범위 내에서 증착 속도의 감소효과가 커 단차 피복성 개선에 더욱 효과적인 이점이 있다.In Formula 1, o may be preferably an integer of 1 to 5, more preferably an integer of 1 to 3, and even more preferably 1 or 2, and within this range, the effect of reducing the deposition rate is large. There is an advantage of being more effective in improving step coverage.

상기 m은 바람직하게는 1 내지 2n+1이고, 보다 바람직하게는 3 내지 2n+1이며, 이 범위 내에서 공정 부산물 제거 효과가 크고 단차 피복성이 우수하다.The m is preferably 1 to 2n + 1, more preferably 3 to 2n + 1, and within this range, the effect of removing process by-products is high and the step coverage is excellent.

상기 Y와 Z은 바람직한 예로 독립적으로 산소, 질소 및 플루오린으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고 서로 같지 않다.Preferably, Y and Z are independently at least one selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, and fluorine, and are not the same.

상기 i와 j는 바람직한 예로 둘 다 0은 아니고, 구체적인 예로 1 내지 3의 정수일 수 있다.The i and j are not both 0 in a preferred embodiment, and may be an integer of 1 to 3 as a specific example.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 바람직하게 분지형, 환형 또는 방향족 화합물일 수 있고, 구체적인 예로 tert-부틸 브로마이드, 1-메틸-1-브로모사이클로헥산, 1-iodopropane, 1-iodobutane, 1-iodo-2-methyl propane, 1-iodo-1-isopropylcyclohexane, 1-iodo-4-nitrobenzene, 1-iodo-4-methoxybenzene, 1-iodo-2-methylpentane, 1-iodo-4-trifuloromethylbenzene, tert-부틸 아이오다이드(tert-butyl iodide) 및 1-메틸-1-아이오도사이클로헥산(1-methyl-1-iodocyclohexane), 1-bromo-4-chlorobenzene, 1-bromopropane, 1-bromobutane, 1-bromopentane, 1-bromohexane, 1-bromo-2-methylpropane, 1-bromooctance, 1-bromonaphthalene, 1-bromo-4-iodobenzene 및 1-bromo-4-nitrobenzene으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 이 경우 공정 부산물 제거 효과가 크고 단차 피복성 개선 및 막질 개선효과가 우수하다.The compound represented by Formula 1 may preferably be a branched, cyclic or aromatic compound, and specific examples include tert-butyl bromide, 1-methyl-1-bromocyclohexane, 1-iodopropane, 1-iodobutane, 1-iodo -2-methyl propane, 1-iodo-1-isopropylcyclohexane, 1-iodo-4-nitrobenzene, 1-iodo-4-methoxybenzene, 1-iodo-2-methylpentane, 1-iodo-4-trifuloromethylbenzene, tert-butyl child tert-butyl iodide and 1-methyl-1-iodocyclohexane, 1-bromo-4-chlorobenzene, 1-bromopropane, 1-bromobutane, 1-bromopentane, 1 -At least one member selected from the group consisting of -bromohexane, 1-bromo-2-methylpropane, 1-bromooctance, 1-bromonaphthalene, 1-bromo-4-iodobenzene and 1-bromo-4-nitrobenzene, in which case the process by-product removal effect is large and has excellent step coverage improvement and film quality improvement effect.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 바람직한 일례로 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.The compound represented by Formula 1 may be a compound represented by Formula 2 below as a preferred example.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
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상기 화학식 2에서, 상기 A 및 X는 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, 상기 R1, R2 및 R3는 독립적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.In Formula 2, A and X are each as defined in Formula 1, and R 1 , R 2 and R 3 are independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.

상기 R1, R2 및 R3 중 하나 이상은 탄소수가 1일 수 있고, 바람직하게는 상기 R1, R2 및 R3 모두 탄소수가 1일 수 있으며, 이 경우 증착 초기부터 박막이 고르게 형성되고 초박막 형성 시 두께 균일도가 보다 뛰어난 이점이 있다.At least one of R 1 , R 2 and R 3 may have a carbon number of 1, preferably all of R 1 , R 2 and R 3 may have a carbon number of 1, in which case a thin film is uniformly formed from the initial deposition When forming an ultra-thin film, there is an advantage of superior thickness uniformity.

다른 일례로, 상기 R1, R2 및 R3 중 하나 이상은 탄소수가 2 또는 3일 수 있고, 바람직하게는 R1, R2 및 R3 중 하나 이상의 탄소수가 2일 수 있으며, 이 경우 단차 피복성이 보다 뛰어난 이점이 있다.In another example, at least one of R 1 , R 2 and R 3 may have 2 or 3 carbon atoms, preferably at least one of R 1 , R 2 and R 3 may have 2 carbon atoms, in which case there is a step difference. There is an advantage that the covering property is superior.

상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 할로겐 치환된 터셔리 알킬 화합물로, 구체적인 예로 2-아이오도-2-메틸프로판(tert-부틸 아이오다이드), 2-아이오도-2메틸부탄, 2-아이오도-2메틸펜탄, 3-아이오도-3메틸펜탄, 3-아이오도-3메틸헥산, 3-아이오도-3에틸펜탄, 3-아이오도-3에틸헥산, 4-아이오도-4메틸헵탄, 4-아이오도-4에틸헵탄, 4-아이오도-4프로필헵탄, 2-클로로-2메틸프로판, 2-클로로-2메틸부탄, 2-클로로-2메틸펜탄, 3-클로로-3메틸펜탄, 3-클로로-3메틸헥산, 3-클로로-3에틸펜탄, 3-클로로-3에틸헥산, 4-클로로-4메틸헵탄, 4-클로로-4에틸헵탄, 4-클로로-4프로필헵탄, 2-브로모-2메틸프로판, 2-브로모-2메틸부탄, 2-브로모-2메틸펜탄, 3-브로모-3메틸펜탄, 3-브로모-3메틸헥산, 3-브로모-3에틸펜탄, 3-브로모-3에틸헥산, 4-브로모-4메틸헵탄, 4-브로모-4에틸헵탄, 4-브로모-4프로필헵탄, 2-플루오로-2메틸프로판, 2-플루오로-2메틸부탄, 2-플루오로-2메틸펜탄, 3-플루오로-3메틸펜탄, 3-플루오로-3메틸헥산, 3-플루오로-3에틸펜탄, 3-플루오로-3에틸헥산, 4-플루오로-4메틸헵탄, 4-플루오로-4에틸헵탄, 4-플루오로-4프로필헵탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 바람직하게는 2-아이오도-2-메틸프로판 및 2-아이오도-2메틸부탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며, 이 경우 공정 부산물 제거 효과가 크고 단차 피복성 개선 및 막질 개선효과가 우수한 이점이 있다.The compound represented by Formula 2 is a halogen-substituted tertiary alkyl compound, and specific examples include 2-iodo-2-methylpropane (tert-butyl iodide), 2-iodo-2methylbutane, and 2-iodo. -2methylpentane, 3-iodo-3methylpentane, 3-iodo-3methylhexane, 3-iodo-3ethylpentane, 3-iodo-3ethylhexane, 4-iodo-4methylheptane, 4-iodo-4ethylheptane, 4-iodo-4propylheptane, 2-chloro-2methylpropane, 2-chloro-2methylbutane, 2-chloro-2methylpentane, 3-chloro-3methylpentane, 3-chloro-3methylhexane, 3-chloro-3ethylpentane, 3-chloro-3ethylhexane, 4-chloro-4methylheptane, 4-chloro-4ethylheptane, 4-chloro-4propylheptane, 2- Bromo-2methylpropane, 2-bromo-2methylbutane, 2-bromo-2methylpentane, 3-bromo-3methylpentane, 3-bromo-3methylhexane, 3-bromo-3ethyl Pentane, 3-bromo-3ethylhexane, 4-bromo-4methylheptane, 4-bromo-4ethylheptane, 4-bromo-4propylheptane, 2-fluoro-2methylpropane, 2-fluoro Rho-2methylbutane, 2-fluoro-2methylpentane, 3-fluoro-3methylpentane, 3-fluoro-3methylhexane, 3-fluoro-3ethylpentane, 3-fluoro-3ethylhexane , 4-fluoro-4methylheptane, 4-fluoro-4ethylheptane, and at least one selected from the group consisting of 4-fluoro-4propylheptane, preferably 2-iodo-2-methylpropane and It is at least one selected from the group consisting of 2-iodo-2methylbutane, and in this case, there is an advantage in that the effect of removing process by-products is high and the effect of improving step coverage and film quality is excellent.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 바람직하게 원자층 증착(ALD) 공정에 사용되는 것이며, 이 경우 박막 전구체 화합물의 흡착을 방해하지 않으면서 막질 개선제로서 기판의 표면을 효과적으로 보호(protection)하고 공정 부산물을 효과적으로 제거하는 이점이 있다.The compound represented by Formula 1 is preferably used in an atomic layer deposition (ALD) process, and in this case, it effectively protects the surface of the substrate as a film quality improver without interfering with the adsorption of the thin film precursor compound and removes process by-products. It has the advantage of effectively removing it.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 바람직하게 상온(22℃)에서 액체이고, 밀도가 0.8 내지 2.5 g/cm3 또는 0.8 내지 1.5 g/cm3이며, 증기압(20℃)이 0.1 내지 300 mmHg 또는 1 내지 300 mmHg이고, 물에서의 용해도(25℃)가 200 mg/L 이하일 수 있으며, 이 범위 내에서 단차 피복성, 박막의 두께 균일성 및 막질 개선이 우수한 효과가 있다.The compound represented by Formula 1 is preferably a liquid at room temperature (22°C), has a density of 0.8 to 2.5 g/cm 3 or 0.8 to 1.5 g/cm 3 , and has a vapor pressure (20°C) of 0.1 to 300 mmHg or 1 to 300 mmHg, and the solubility in water (25° C.) may be 200 mg/L or less, and within this range, there is an excellent effect in improving step coverage, thickness uniformity of the thin film, and film quality.

보다 바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 밀도가 0.75 내지 2.0 g/cm3 또는 0.8 내지 1.3 g/cm3이며, 증기압(20℃)이 1 내지 260 mmHg이고, 물에서의 용해도(25℃)가 160 mg/L 이하일 수 있으며, 이 범위 내에서 단차 피복성, 박막의 두께 균일성 및 막질개선이 우수한 효과가 있다.More preferably, the compound represented by Formula 1 has a density of 0.75 to 2.0 g/cm 3 or 0.8 to 1.3 g/cm 3 , a vapor pressure (20° C.) of 1 to 260 mmHg, and a solubility in water (25 ℃) may be 160 mg/L or less, and within this range, there are excellent effects in step coverage, thickness uniformity of the thin film, and film quality improvement.

본 발명의 박막 형성 방법은 구체적인 일례로 상기 막질 개선제를 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 1차 퍼징하는 단계; 박막 전구체 화합물을 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 2차 퍼징하는 단계; 상기 ALD 챔버 내부에 반응 가스를 공급하는 단계; 및 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 3차 퍼징하는 단계;를 단위 사이클로 하며, 상기 사이클을 총 1 내지 500회 반복할 수 있다.As a specific example, the method for forming a thin film of the present invention includes vaporizing the film quality improving agent and adsorbing it to the surface of a substrate loaded in an ALD chamber; firstly purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; vaporizing the thin film precursor compound and adsorbing it onto the surface of the loaded substrate in the ALD chamber; secondarily purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; supplying a reaction gas into the ALD chamber; and thirdly purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; as a unit cycle, and the cycle may be repeated 1 to 500 times in total.

본 발명의 박막 형성 방법은 구체적인 일례로 박막 전구체 화합물을 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 1차 퍼징하는 단계; 상기 막질 개선제를 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 2차 퍼징하는 단계; 상기 ALD 챔버 내부에 반응 가스를 공급하는 단계; 및 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 3차 퍼징하는 단계;를 단위 사이클로 하며, 상기 사이클을 총 1 내지 500회 반복할 수 있다.As a specific example, the thin film formation method of the present invention includes the steps of vaporizing a thin film precursor compound and adsorbing it to the surface of a substrate loaded in an ALD chamber; firstly purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; evaporating the film quality improving agent and adsorbing it to the surface of the substrate loaded in the ALD chamber; secondarily purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; supplying a reaction gas into the ALD chamber; and thirdly purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; as a unit cycle, and the cycle may be repeated 1 to 500 times in total.

본 발명의 박막 형성 방법은 상기와 같이 기판 상에 박막 전구체 화합물을 흡착시키고 미흡착 박막 전구체 화합물을 퍼징시키는 공정을 수행하기 전 또는 후에 상기 막질 개선제를 흡착시키고 미흡착 막질 개선제를 퍼징시키는 공정을 수행하며, 이때 최소 1 사이클 이상은 반응 가스를 플라즈마 상태로 공급하는 것을 특징으로 한다.In the thin film formation method of the present invention, a process of adsorbing the film quality improver and purging the unadsorbed film quality improver is performed before or after performing the process of adsorbing the thin film precursor compound on the substrate and purging the unadsorbed film precursor compound as described above. At this time, at least one cycle or more is characterized in that the reaction gas is supplied in a plasma state.

상기 반응 가스는 일례로 총 사이클 수의 1/15 내지 1/3의 사이클에서 플라즈마 상태로 공급될 수 있다. 상기 플라즈마 상태로 공급되는 반응 가스는 바람직하게는 첫번째 사이클에서 총 사이클의 1/2이 되는 지점의 사이클 사이에 투입될 수 있고, 보다 바람직하게는 첫번째 사이클에서 총 사이클의 1/15 내지 1/3의 사이클 지점까지 연속해서 투입될 수 있다.The reaction gas may be supplied in a plasma state at cycles of 1/15 to 1/3 of the total number of cycles, for example. The reactive gas supplied in the plasma state may preferably be introduced between cycles at a point of 1/2 of the total cycle in the first cycle, and more preferably 1/15 to 1/3 of the total cycle in the first cycle. It can be continuously injected until the cycle point of

보다 구체적으로, 상기 단위 사이클 총 반복 회수를 k라고 했을 때, 초기 1 내지 k/q(단, k는 최소한 q보다 2배 이상 크다)번째 사이클에서는 상기 반응 가스 공급 단계에서 반응 가스를 플라즈마 상태로 공급하고, 상기 k/q번째 사이클 이후부터는 비(非) 플라즈마 상태로 공급할 수 있으며, 이 경우 증착 초기부터 박막이 균일하게 형성되고, 플라즈마 강화 처리에 의해 박막이 지나치게 빠른 속도로 증착되어 막질이 저하되는 문제를 방지할 수 있으며, 박막의 두께 균일성이 크게 개선되는 이점이 있다. 여기서, 상기 k는 1 내지 500의 정수이고, q는 3 내지 15의 정수이다. 상기 k는 바람직하게는 5 내지 400, 보다 바람직하게는 10 내지 200, 더욱 바람직하게는 15 내지 100, 보다 더 바람직하게는 20 내지 70, 구체적인 일례로 25 내지 50일 수 있다. 상기 q는 바람직하게는 3 내지 12, 보다 바람직하게는 5 내지 10일 수 있다.More specifically, when the total number of repetitions of the unit cycle is k, in the initial cycle of 1 to k / q (where k is at least twice as large as q), the reaction gas supply step converts the reaction gas into a plasma state supply, and can be supplied in a non-plasma state after the k/qth cycle. In this case, the thin film is uniformly formed from the beginning of deposition, and the thin film is deposited at an excessively high speed due to plasma enhancement treatment, so that the film quality is deteriorated. problem can be prevented, and there is an advantage in that the thickness uniformity of the thin film is greatly improved. Here, k is an integer from 1 to 500, and q is an integer from 3 to 15. The k may be preferably 5 to 400, more preferably 10 to 200, still more preferably 15 to 100, even more preferably 20 to 70, and 25 to 50 as a specific example. The q may be preferably 3 to 12, more preferably 5 to 10.

본 기재에서 k/q 값이 소수점 이하의 값을 갖는 경우, 소수점 이하의 값이 삭제된 값이 k/q 번째 사이클에 해당한다.In the present description, when the k/q value has a value below the decimal point, the value from which the value below the decimal point is deleted corresponds to the k/q th cycle.

일반적으로 박막 증착 공정은 기판 상에 박막 전구체를 흡착시키는 단계, 퍼지 가스를 공급하여 미흡착 박막 전구체를 퍼징하는 단계, 반응 가스를 공급하는 단계 및 퍼지 가스를 공급하여 미반응물을 퍼징하는 단계를 단위 사이클로 하여, 원하는 두께의 박막을 얻을 때 까지 단위 사이클을 수십회 이상 반복하여 박막을 증착시킨다. 이때, 초기 사이클, 예를 들어 1 내지 10번째 사이클에서는 기판 상에 박막 증착이 전혀 또는 거의 이루어지지 않는 현상이 발생하며, 이를 잠복 사이클(incubation cycle)이라고 칭한다.In general, a thin film deposition process includes the steps of adsorbing a thin film precursor on a substrate, purging unadsorbed thin film precursors by supplying a purge gas, supplying a reaction gas, and purging unreacted substances by supplying a purge gas. As a cycle, the thin film is deposited by repeating the unit cycle dozens of times or more until a thin film having a desired thickness is obtained. At this time, in the initial cycle, for example, the 1st to 10th cycles, there occurs a phenomenon in which no or little thin film is deposited on the substrate, and this is referred to as an incubation cycle.

본 발명은 바람직한 일례로 한 사이클 내에서 박막 전구체 흡착 전 또는 후에 상기 막질 개선제를 흡착시키는 단계를 포함하는 동시에, 초기 사이클에서 반응 가스를 플라즈마 상태로 공급함으로써 잠복 사이클 없이 증착 초기부터 기판 상에 박막 전구체 화합물의 증착이 이루어지는 잠복 사이클 프리(incubation cycle-free) 공정일 수 있으며, 이 경우 증착 초기부터 박막의 증착이 안정적으로 이루어져 균일도가 크게 향상된 박막을 형성할 수 있고, 넓은 증착 온도 범위에서 균일도가 뛰어난 초박막을 형성하는 이점이 있다.As a preferred example, the present invention includes the step of adsorbing the film quality improver before or after adsorption of the thin film precursor within one cycle, and at the same time, supplying the reaction gas in a plasma state in the initial cycle to form a thin film precursor on the substrate from the beginning of deposition without a latency cycle. It may be an incubation cycle-free process in which the compound is deposited. In this case, the thin film is deposited stably from the beginning of the deposition, so that a thin film with significantly improved uniformity can be formed, and the uniformity is excellent over a wide deposition temperature range. There is an advantage of forming an ultra-thin film.

상기 박막 형성 방법은 일례로 초기 10 번째 사이클 후 형성된 박막의 두께가 5Å 이상일 수 있고, 바람직하게는 6Å 이상, 보다 바람직하게는 7Å 이상일 수 있으며, 이 경우 보다 균일도가 뛰어난 초박막을 얻는 이점이 있다.In the thin film forming method, for example, the thickness of the thin film formed after the initial 10th cycle may be 5 Å or more, preferably 6 Å or more, and more preferably 7 Å or more. In this case, there is an advantage in obtaining an ultra-thin film with excellent uniformity.

상기 박막 형성 방법은 일례로 기판 상에 박막 전구체 화합물을 흡착시키고 미흡착 박막 전구체 화합물을 퍼지시기는 공정을 수행하기 전 또는 후에 상기 막질 개선제를 흡착시키고 미흡착 막질 개선제를 퍼징시키는 공정을 수행하는 경우, 상기 사이클을 1 내지 500 회 반복할 수 있고, 바람직하게는 5 내지 400회, 보다 바람직하게는 10 내지 200회, 더욱 바람직하게는 15 내지 100회, 보다 더 바람직하게는 20 내지 70회, 구체적인 일례로 25 내지 50회 반복할 수 있으며, 이 범위 내에서 목적하는 박막 특성이 잘 발현되는 효과가 있다.In the thin film formation method, for example, when performing a process of adsorbing the film quality improver and purging the unadsorbed film quality improver before or after performing a process of adsorbing the thin film precursor compound on a substrate and purging the unadsorbed film precursor compound. , The above cycle can be repeated 1 to 500 times, preferably 5 to 400 times, more preferably 10 to 200 times, still more preferably 15 to 100 times, still more preferably 20 to 70 times, specific For example, it can be repeated 25 to 50 times, and within this range, there is an effect that the desired thin film characteristics are well expressed.

상기 플라즈마는 일례로 플라즈마 전력 20 내지 1,000 W 하에 형성된 것일 수 있고, 상기 플라즈마 전력은 바람직하게는 30 내지 700 W, 보다 바람직하게는 50 내지 500 W, 더욱 바람직하게는 60 내지 300 W, 보다 더 바람직하게는 80 내지 200 W, 구체적인 일례로 80 내지 150 W일 수 있으며, 이 범위 내에서 원하는 효과를 충분히 발현할 수 있다.The plasma may be formed under, for example, a plasma power of 20 to 1,000 W, and the plasma power is preferably 30 to 700 W, more preferably 50 to 500 W, still more preferably 60 to 300 W, even more preferably. It may be 80 to 200 W, in a specific example, 80 to 150 W, and the desired effect can be sufficiently expressed within this range.

상기 플라즈마는 일례로 He, Ne, Ar, Kr, H2, N2, NO, NO2, NH3, CO, CO2 및 O2로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 분위기 하에서 플라즈마 처리된 것일 수 있고, 바람직하게는 He, Ne, Ar 및 Kr로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 분위기 하에서 형성된 것일 수 있고, 보다 바람직하게는 Ar 분위기 하에서 형성된 것일 수 있으며, 이 경우 박막 균일도가 보다 우수한 이점이 있다. 구체적인 일례로, TiN 박막과 같은 금속 질화막을 증착하는 경우, 상기 플라즈마는 아르곤 분위기 하에 반응 가스로 N2, H2 및 N2의 혼합 가스 또는 NH3를 플라즈마 처리한 것일 수 있다.The plasma is, for example, He, Ne, Ar, Kr, H 2 , N 2 , NO, NO 2 , NH 3 , CO, CO 2 and O 2 Plasma-treated under an atmosphere containing one or more selected from the group consisting of It may be, preferably formed under an atmosphere containing at least one selected from the group consisting of He, Ne, Ar and Kr, more preferably under an Ar atmosphere, in which case the thin film uniformity is more There are great advantages. As a specific example, in the case of depositing a metal nitride film such as a TiN thin film, the plasma may be obtained by plasma-processing a mixed gas of N 2 , H 2 and N 2 or NH 3 as a reactive gas under an argon atmosphere.

상기 막질 개선제를 기판 상에 먼저 흡착시킨 후 상기 박막 전구체 화합물을 흡착시키는 경우, 또는 상기 박막 전구체 화합물을 먼저 흡착시킨 후 상기 막질 개선제를 흡착시키는 경우, 상기 미흡착 막질 개선제를 퍼징하는 단계에서 상기 ALD 챔버 내부로 투입되는 퍼지 가스의 양은 상기 미흡착 막질 개선제를 제거하는 데 충분한 양이면 특별히 제한되지 않으나, 일례로 10 내지 100,000배일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 50,000배, 보다 바람직하게는 100 내지 10,000배일 수 있으며, 이 범위 내에서 미흡착 막질 개선제를 충분히 제거하여 박막이 고르게 형성되고 막질의 열화를 방지할 수 있다. 여기서, 상기 퍼지 가스 및 막질 개선제의 투입량은 각각 한 사이클을 기준으로 하며, 상기 막질 개선제의 부피는 기회된 막질 개선제의 부피를 의미한다.When the film quality improver is first adsorbed onto the substrate and then the thin film precursor compound is adsorbed, or when the film quality improver is adsorbed after the thin film precursor compound is first adsorbed, the ALD in the step of purging the unadsorbed film quality improver The amount of purge gas injected into the chamber is not particularly limited as long as it is sufficient to remove the unadsorbed film quality improver, but may be, for example, 10 to 100,000 times, preferably 50 to 50,000 times, more preferably 100 to 10,000 times. Within this range, unadsorbed film quality improving agents are sufficiently removed to form a thin film evenly and to prevent deterioration of film quality. Here, the input amounts of the purge gas and the film quality improver are based on one cycle, respectively, and the volume of the film quality improver means the volume of the film quality improver that has been introduced.

구체적인 일례로, 상기 막질 개선제를 유속 1.66 mL/s 및 주입시간 0.5 sec으로 주입(1 사이클 당)하고, 미흡착 막질 개선제를 퍼징하는 단계에서 퍼지 가스를 유량 166.6 mL/s 및 주입시간 3 sec로 주입(1 사이클 당)하는 경우, 퍼지 가스의 주입량은 막질 개선제 주입량의 602배이다.As a specific example, the membrane quality improver is injected (per cycle) at a flow rate of 1.66 mL/s and an injection time of 0.5 sec, and in the step of purging the unadsorbed membrane quality improver, a purge gas is supplied at a flow rate of 166.6 mL/s and an injection time of 3 sec. In the case of injection (per cycle), the injection amount of the purge gas is 602 times the injection amount of the film quality improver.

또한, 상기 미흡착 박막 전구체 화합물을 퍼징하는 단계에서 상기 ALD 챔버 내부로 투입되는 퍼지 가스의 양은 상기 미흡착 박막 전구체 화합물을 제거하는 데 충분한 양이면 특별히 제한되지 않으나, 일례로 상기 ALD 챔버 내부로 투입된 박막 전구체 화합물의 부피를 기준으로 10 내지 10,000배일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 50,000배, 보다 바람직하게는 100 내지 10,000배일 수 있으며, 이 범위 내에서 미흡착 박막 전구체 화합물을 충분히 제거하여 박막이 고르게 형성되고 막질의 열화를 방지할 수 있다. 여기서, 상기 퍼지 가스 및 박막 전구체 화합물의 투입량은 각각 한 사이클을 기준으로 기준으로 하며, 상기 박막 전구체 화합물의 부피는 기회된 박막 전구체 화합물의 부피를 의미한다.In addition, in the step of purging the unadsorbed thin film precursor compound, the amount of purge gas injected into the ALD chamber is not particularly limited as long as it is an amount sufficient to remove the unadsorbed thin film precursor compound. For example, the amount of purge gas introduced into the ALD chamber It may be 10 to 10,000 times, preferably 50 to 50,000 times, more preferably 100 to 10,000 times based on the volume of the thin film precursor compound, and within this range, unadsorbed thin film precursor compounds are sufficiently removed to form a thin film evenly. formed, and deterioration of the film quality can be prevented. Here, the input amounts of the purge gas and the thin film precursor compound are based on one cycle, respectively, and the volume of the thin film precursor compound means the volume of the thin film precursor compound that is given an opportunity.

또한, 상기 반응 가스 공급 단계 직후 수행하는 퍼징 단계에서 상기 ALD 챔버 내부로 투입되는 퍼지 가스의 양은 일례로 상기 ALD 챔버 내부로 투입된 반응 가스의 부피를 기준으로 10 내지 10,000배일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 50,000배, 보다 바람직하게는 100 내지 10,000배일 수 있으며, 이 범위 내에서 원하는 효과를 충분히 얻을 수 있다. 여기서, 상기 퍼지 가스 및 반응 가스의 투입량은 각각 한 사이클을 기준으로 한다. In addition, in the purging step performed immediately after the reactant gas supply step, the amount of purge gas introduced into the ALD chamber may be 10 to 10,000 times the volume of the reactant gas introduced into the ALD chamber, and preferably 50 to 50,000 times, more preferably 100 to 10,000 times, and within this range, desired effects can be sufficiently obtained. Here, the input amounts of the purge gas and the reactive gas are each based on one cycle.

상기 막질 개선제 및 박막 전구체 화합물은 바람직하게 VFC 방식, DLI 방식 또는 LDS 방식으로 ALD 챔버 내로 이송될 수 있고, 보다 바람직하게는 LDS 방식으로 ALD 챔버 내로 이송되는 것이다.The film quality improver and the thin film precursor compound may be preferably transferred into the ALD chamber by a VFC method, a DLI method or an LDS method, and more preferably transferred into the ALD chamber by an LDS method.

상기 막질 개선제와 상기 전구체 화합물의 ALD 챔버 내 투입량(mg/cycle) 비는 바람직하게 1:1.5 내지 1:20일 수 있고, 보다 바람직하게 1:2 내지 1:15이며, 더욱 바람직하게 1:2 내지 1:12이고, 보다 더욱 바람직하게 1:2.5 내지 1:10이며, 이 범위 내에서 단차 피복성 향상 효과 및 공정 부산물의 저감 효과가 크다.The input amount (mg/cycle) ratio of the film quality improver and the precursor compound in the ALD chamber may be preferably 1:1.5 to 1:20, more preferably 1:2 to 1:15, and still more preferably 1:2 to 1:12, more preferably 1:2.5 to 1:10, and within this range, the effect of improving step coverage and reducing process by-products is great.

상기 박막 전구체 화합물은 통상적으로 ALD(원자층 증착방법)에 사용되는 박막 전구체 화합물인 경우 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 금속막 전구체 화합물, 금속산화막 전구체 화합물, 금속 질화막 전구체 화합물 및 실리콘 질화막 전구체 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 금속은 바람직하게 텅스텐, 코발트, 크롬, 알루미늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 게르마늄, 란탄족 원소, 악티늄족 원소, 갈륨, 탄탈륨, 지르코늄, 루테늄, 구리, 티타늄, 니켈, 이리듐, 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The thin film precursor compound is not particularly limited when it is a thin film precursor compound commonly used in ALD (atomic layer deposition method), but is preferably a metal film precursor compound, a metal oxide film precursor compound, a metal nitride film precursor compound, and a silicon nitride film precursor compound. may include one or more selected from the group consisting of, and the metal is preferably tungsten, cobalt, chromium, aluminum, hafnium, vanadium, niobium, germanium, lanthanide, actinium, gallium, tantalum, zirconium, ruthenium, It may include at least one selected from the group consisting of copper, titanium, nickel, iridium, and molybdenum.

상기 금속막 전구체, 금속산화막 전구체 및 금속 질화막 전구체는 각각 일례로 금속 할라이드, 금속 알콕사이드, 알킬 금속 화합물, 금속 아미노 화합물, 금속 카르보닐 화합물, 및 치환 또는 비치환 시클로펜타디에닐 금속 화합물 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The metal film precursor, metal oxide film precursor, and metal nitride film precursor are, for example, a metal halide, a metal alkoxide, an alkyl metal compound, a metal amino compound, a metal carbonyl compound, and a substituted or unsubstituted cyclopentadienyl metal compound. It may be one or more selected from, but is not limited thereto.

구체적인 예로, 상기 금속막 전구체, 금속산화막 전구체 및 금속 질화막 전구체는 각각 테트라클로로티타늄(tetrachlorotitanium), 테트라클로로저머늄(tetrachlorogemanium), 테트라클로로틴(tetrchlorotin), 트리스(아이소프로필)에틸메틸아미노게르마늄(tris(isopropyl)ethylmethyl aminogermanium), 테트라에록시게르마늄(tetraethoxylgermanium), 테트라메틸틴(tetramethyl tin), 테트라에틸틴(tetraethyl tin), 비스아세틸아세토네이트틴(bisacetylacetonate tin), 트리메틸알루미늄(trimethylaluminum), 테트라키스(디메틸아미노) 게르마늄(tetrakis(dimethylamino)germanium), 비스(n-부틸아미노) 게르마늄(bis(n-butylamino) germanium), 테트라키스(에틸메틸아미노) 틴(tetrakis(ethylmethylamino) tin), 테트라키스(디메틸아미노) 틴(tetrakis(dimethylamino)tin), Co2(CO)8(dicobalt octacarbonyl), Cp2Co(biscyclopentadienylcobalt), Co(CO)3(NO)(cobalt tricarbonyl nitrosyl), 및 CpCo(CO)2(cabalt dicarbonyl cyclopentadienyl) 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As a specific example, the metal film precursor, metal oxide film precursor, and metal nitride film precursor are tetrachlorotitanium, tetrachlorogemanium, tetrachlorotin, tris (isopropyl) ethylmethylamino germanium, respectively. (isopropyl)ethylmethyl aminogermanium), tetraethoxylgermanium, tetramethyl tin, tetraethyl tin, bisacetylacetonate tin, trimethylaluminum, tetrakis( dimethylamino) germanium (tetrakis(dimethylamino)germanium), bis(n-butylamino) germanium (bis(n-butylamino) germanium), tetrakis(ethylmethylamino) tin (tetrakis(ethylmethylamino) tin), tetrakis(dimethyl amino) tin (tetrakis(dimethylamino)tin), Co 2 (CO) 8 (dicobalt octacarbonyl), Cp2Co (biscyclopentadienylcobalt), Co(CO) 3 (NO) (cobalt tricarbonyl nitrosyl), and CpCo(CO) 2 (cabalt dicarbonyl) cyclopentadienyl) and the like, but is not limited thereto.

상기 실리콘 질화막 전구체는 일례로 SiH4, SiCl4, SiF4, SiCl2H2, Si2Cl6, TEOS, DIPAS, BTBAS, (NH2)Si(NHMe)3, (NH2)Si(NHEt)3, (NH2)Si(NHnPr)3, (NH2)Si(NHiPr)3, (NH2)Si(NHnBu)3, (NH2)Si(NHiBu)3, (NH2)Si(NHtBu)3, (NMe2)Si(NHMe)3, (NMe2)Si(NHEt)3, (NMe2)Si(NHnPr)3, (NMe2)Si(NHiPr)3, (NMe2)Si(NHnBu)3, (NMe2)Si(NHiBu)3, (NMe2)Si(NHtBu)3, (NEt2)Si(NHMe)3, (NEt2)Si(NHEt)3, (NEt2)Si(NHnPr)3, (NEt2)Si(NHiPr)3, (NEt2)Si(NHnBu)3, (NEt2)Si(NHiBu)3, (NEt2)Si(NHtBu)3, (NnPr2)Si(NHMe)3, (NnPr2)Si(NHEt)3, (NnPr2)Si(NHnPr)3, (NnPr2)Si(NHiPr)3, (NnPr2)Si(NHnBu)3, (NnPr2)Si(NHiBu)3, (NnPr2)Si(NHtBu)3, (NiPr2)Si(NHMe)3, (NiPr2)Si(NHEt)3, (NiPr2)Si(NHnPr)3, (NiPr2)Si(NHiPr)3, (NiPr2)Si(NHnBu)3, (NiPr2)Si(NHiBu)3, (NiPr2)Si(NHtBu)3, (NnBu2)Si(NHMe)3, (NnBu2)Si(NHEt)3, (NnBu2)Si(NHnPr)3, (NnBu2)Si(NHiPr)3, (NnBu2)Si(NHnBu)3, (NnBu2)Si(NHiBu)3, (NnBu2)Si(NHtBu)3, (NiBu2)Si(NHMe)3, (NiBu2)Si(NHEt)3, (NiBu2)Si(NHnPr)3, (NiBu2)Si(NHiPr)3, (NiBu2)Si(NHnBu)3, (NiBu2)Si(NHiBu)3, (NiBu2)Si(NHtBu)3, (NtBu2)Si(NHMe)3, (NtBu2)Si(NHEt)3, (NtBu2)Si(NHnPr)3, (NtBu2)Si(NHiPr)3, (NtBu2)Si(NHnBu)3, (NtBu2)Si(NHiBu)3, (NtBu2)Si(NHtBu)3, (NH2)2Si(NHMe)2, (NH2)2Si(NHEt)2, (NH2)2Si(NHnPr)2, (NH2)2Si(NHiPr)2, (NH2)2Si(NHnBu)2, (NH2)2Si(NHiBu)2, (NH2)2Si(NHtBu)2, (NMe2)2Si(NHMe)2, (NMe2)2Si(NHEt)2, (NMe2)2Si(NHnPr)2, (NMe2)2Si(NHiPr)2, (NMe2)2Si(NHnBu)2, (NMe2)2Si(NHiBu)2, (NMe2)2Si(NHtBu)2, (NEt2)2Si(NHMe)2, (NEt2)2Si(NHEt)2, (NEt2)2Si(NHnPr)2, (NEt2)2Si(NHiPr)2, (NEt2)2Si(NHnBu)2, (NEt2)2Si(NHiBu)2, (NEt2)2Si(NHtBu)2, (NnPr2)2Si(NHMe)2, (NnPr2)2Si(NHEt)2, (NnPr2)2Si(NHnPr)2, (NnPr2)2Si(NHiPr)2, (NnPr2)2Si(NHnBu)2, (NnPr2)2Si(NHiBu)2, (NnPr2)2Si(NHtBu)2, (NiPr2)2Si(NHMe)2, (NiPr2)2Si(NHEt)2, (NiPr2)2Si(NHnPr)2, (NiPr2)2Si(NHiPr)2, (NiPr2)2Si(NHnBu)2, (NiPr2)2Si(NHiBu)2, (NiPr2)2Si(NHtBu)2, (NnBu2)2Si(NHMe)2, (NnBu2)2Si(NHEt)2, (NnBu2)2Si(NHnPr)2, (NnBu2)2Si(NHiPr)2, (NnBu2)2Si(NHnBu)2, (NnBu2)2Si(NHiBu)2, (NnBu2)2Si(NHtBu)2, (NiBu2)2Si(NHMe)2, (NiBu2)2Si(NHEt)2, (NiBu2)2Si(NHnPr)2, (NiBu2)2Si(NHiPr)2, (NiBu2)2Si(NHnBu)2, (NiBu2)2Si(NHiBu)2, (NiBu2)2Si(NHtBu)2, (NtBu2)2Si(NHMe)2, (NtBu2)2Si(NHEt)2, (NtBu2)2Si(NHnPr)2, (NtBu2)2Si(NHiPr)2, (NtBu2)2Si(NHnBu)2, (NtBu2)2Si(NHiBu)2, (NtBu2)2Si(NHtBu)2, Si(HNCH2CH2NH)2, Si(MeNCH2CH2NMe)2, Si(EtNCH2CH2NEt)2, Si(nPrNCH2CH2NnPr)2, Si(iPrNCH2CH2NiPr)2, Si(nBuNCH2CH2NnBu)2, Si(iBuNCH2CH2NiBu)2, Si(tBuNCH2CH2NtBu)2, Si(HNCHCHNH)2, Si(MeNCHCHNMe)2, Si(EtNCHCHNEt)2, Si(nPrNCHCHNnPr)2, Si(iPrNCHCHNiPr)2, Si(nBuNCHCHNnBu)2, Si(iBuNCHCHNiBu)2, Si(tBuNCHCHNtBu)2, (HNCHCHNH)Si(HNCH2CH2NH), (MeNCHCHNMe)Si(MeNCH2CH2NMe), (EtNCHCHNEt)Si(EtNCH2CH2NEt), (nPrNCHCHNnPr)Si(nPrNCH2CH2NnPr), (iPrNCHCHNiPr)Si(iPrNCH2CH2NiPr), (nBuNCHCHNnBu)Si(nBuNCH2CH2NnBu), (iBuNCHCHNiBu)Si(iBuNCH2CH2NiBu), (tBuNCHCHNtBu)Si(tBuNCH2CH2NtBu), (NHtBu)2Si(HNCH2CH2NH), (NHtBu)2Si(MeNCH2CH2NMe), (NHtBu)2Si(EtNCH2CH2NEt), (NHtBu)2Si(nPrNCH2CH2NnPr), (NHtBu)2Si(iPrNCH2CH2NiPr), (NHtBu)2Si(nBuNCH2CH2NnBu), (NHtBu)2Si(iBuNCH2CH2NiBu), (NHtBu)2Si(tBuNCH2CH2NtBu), (NHtBu)2Si(HNCHCHNH), (NHtBu)2Si(MeNCHCHNMe), (NHtBu)2Si(EtNCHCHNEt), (NHtBu)2Si(nPrNCHCHNnPr), (NHtBu)2Si(iPrNCHCHNiPr), (NHtBu)2Si(nBuNCHCHNnBu), (NHtBu)2Si(iBuNCHCHNiBu), (NHtBu)2Si(tBuNCHCHNtBu), (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHMe)2, (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHEt)2, (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHnPr)2, (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHiPr)2, (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHnBu)2, (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHiBu)2, (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHtBu)2, (iPrNCHCHNiPr)Si(NHMe)2, (iPrNCHCHNiPr)Si(NHEt)2, (iPrNCHCHNiPr)Si(NHnPr)2, (iPrNCHCHNiPr)Si(NHiPr)2, (iPrNCHCHNiPr)Si(NHnBu)2, (iPrNCHCHNiPr)Si(NHiBu)2 및 (iPrNCHCHNiPr)Si(NHtBu)2 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The silicon nitride film precursor is, for example, SiH 4 , SiCl 4 , SiF 4 , SiCl 2 H 2 , Si 2 Cl 6 , TEOS, DIPAS, BTBAS, (NH 2 )Si(NHMe) 3 , (NH 2 )Si(NHEt) 3 , (NH 2 )Si(NH n Pr) 3 , (NH 2 )Si(NH i Pr) 3 , (NH 2 )Si(NH n Bu) 3 , (NH 2 )Si(NH i Bu) 3 , (NH 2 )Si(NH t Bu) 3 , (NMe 2 )Si(NHMe) 3 , (NMe 2 )Si(NHEt) 3 , (NMe 2 )Si(NH n Pr) 3 , (NMe 2 )Si( NH i Pr) 3 , (NMe 2 )Si(NH n Bu) 3 , (NMe 2 )Si(NH i Bu) 3 , (NMe 2 )Si(NH t Bu) 3 , (NEt 2 )Si(NHMe) 3 , (NEt 2 )Si(NHEt) 3 , (NEt 2 )Si(NH n Pr) 3 , (NEt 2 )Si(NH i Pr) 3 , (NEt 2 )Si(NH n Bu) 3 , (NEt 2 )Si(NH i Bu) 3 , (NEt 2 )Si(NH t Bu) 3 , (N n Pr 2 )Si(NHMe) 3 , (N n Pr 2 )Si(NHEt) 3 , (N n Pr 2 )Si(NH n Pr) 3 , (N n Pr 2 )Si(NH i Pr) 3 , (N n Pr 2 )Si(NH n Bu) 3 , (N n Pr 2 )Si(NH i Bu) 3 , (N n Pr 2 )Si(NH t Bu) 3 , (N i Pr 2 )Si(NHMe) 3 , (N i Pr 2 )Si(NHEt) 3 , (N i Pr 2 )Si(NH n Pr) 3 , (N i Pr 2 )Si(NH i Pr) 3 , (N i Pr 2 )Si(NH n Bu) 3 , (N i Pr 2 )Si(NH i Bu) 3 , (N i Pr 2 )Si(NH t Bu) 3 , (N n Bu 2 )Si(NHMe) 3 , (N n Bu 2 )Si(NHEt) 3 , (N n Bu 2 )Si(NH n Pr) 3 , (N n Bu 2 )Si(NH i Pr) 3 , (N n Bu 2 )Si(NH n Bu) 3 , (N n Bu 2 )Si(NH i Bu) 3 , (N n Bu 2 )Si(NH t Bu) 3 , (N i Bu 2 )Si(NHMe) 3 , (N i Bu 2 )Si(NHEt) 3 , (N i Bu 2 )Si(NH n Pr) 3 , ( N i Bu 2 )Si(NH i Pr) 3 , (N i Bu 2 )Si(NH n Bu) 3 , (N i Bu 2 )Si(NH i Bu) 3 , (N i Bu 2 )Si(NH t Bu) 3 , (N t Bu 2 )Si(NHMe) 3 , (N t Bu 2 )Si(NHEt) 3 , (N t Bu 2 )Si(NH n Pr) 3 , (N t Bu 2 )Si (NH i Pr) 3 , (N t Bu 2 )Si(NH n Bu) 3 , (N t Bu 2 )Si(NH i Bu) 3 , (N t Bu 2 )Si(NH t Bu) 3 , ( NH 2 ) 2 Si(NHMe) 2 , (NH 2 ) 2 Si(NHEt) 2 , (NH 2 ) 2 Si(NH n Pr) 2 , (NH 2 ) 2 Si(NH i Pr) 2 , (NH 2 ) 2 Si(NH n Bu) 2 , (NH 2 ) 2 Si(NH i Bu) 2 , (NH 2 ) 2 Si(NH t Bu) 2 , (NMe 2 ) 2 Si(NHMe) 2 , (NMe 2 ) 2 Si(NHEt) 2 , (NMe 2 ) 2 Si(NH n Pr) 2 , (NMe 2 ) 2 Si(NH i Pr) 2 , (NMe 2 ) 2 Si(NH n Bu) 2 , (NMe 2 ) ) 2 Si(NH i Bu) 2 , (NMe 2 ) 2 Si(NH t Bu) 2 , (NEt 2 ) 2 Si(NHMe) 2 , (NEt 2 ) 2 Si(NHEt) 2 , (NEt 2 ) 2 Si(NH n Pr) 2 , (NEt 2 ) 2 Si(NH i Pr) 2 , (NEt 2 ) 2 Si(NH n Bu) 2 , (NEt 2 ) 2 Si(NH i Bu) 2 , ( NEt 2 ) 2 Si(NH t Bu) 2 , (N n Pr 2 ) 2 Si(NHMe) 2 , (N n Pr 2 ) 2 Si(NHEt) 2 , (N n Pr 2 ) 2 Si(NH n Pr ) 2 , (N n Pr 2 ) 2 Si(NH i Pr) 2 , (N n Pr 2 ) 2 Si(NH n Bu) 2 , (N n Pr 2 ) 2 Si(NH i Bu) 2 , (N n Pr 2 ) 2 Si(NH t Bu) 2 , (N i Pr 2 ) 2 Si(NHMe) 2 , (N i Pr 2 ) 2 Si(NHEt) 2 , (N i Pr 2 ) 2 Si(NH n Pr) 2 , (N i Pr 2 ) 2 Si(NH i Pr) 2 , (N i Pr 2 ) 2 Si(NH n Bu) 2 , (N i Pr 2 ) 2 Si(NH i Bu) 2 , ( N i Pr 2 ) 2 Si(NH t Bu) 2 , (N n Bu 2 ) 2 Si(NHMe) 2 , (N n Bu 2 ) 2 Si(NHEt) 2 , (N n Bu 2 ) 2 Si(NH n Pr) 2 , (N n Bu 2 ) 2 Si(NH i Pr) 2 , (N n Bu 2 ) 2 Si(NH n Bu) 2 , (N n Bu 2 ) 2 Si(NH i Bu) 2 , (N n Bu 2 ) 2 Si(NH t Bu) 2 , (N i Bu 2 ) 2 Si(NHMe) 2 , (N i Bu 2 ) 2 Si(NHEt) 2 , (N i Bu 2 ) 2 Si( NH n Pr) 2 , (N i Bu 2 ) 2 Si(NH i Pr) 2 , (N i Bu 2 ) 2 Si(NH n Bu) 2 , (N i Bu 2 ) 2 Si(NH i Bu) 2 , (N i Bu 2 ) 2 Si(NH t Bu) 2 , (N t Bu 2 ) 2 Si(NHMe) 2 , (N t Bu 2 ) 2 Si(NHEt) 2 , (N t Bu 2 ) 2 Si (NH n Pr) 2 , (N t Bu 2 ) 2 Si(NH i Pr) 2 , (N t Bu 2 ) 2 Si(NH n Bu) 2 , (N t Bu 2 ) 2 Si(NH i Bu) 2 , (N t Bu 2 ) 2 Si(NH t Bu) 2 , Si(HNCH 2 CH 2 NH) 2 , Si(MeNCH 2 CH 2 NMe) 2 , Si(EtNCH 2 CH 2 NEt) 2 , Si( n PrNCH 2 CH 2 N n Pr) 2 , Si( i PrNCH 2 CH 2 N i Pr) 2 , Si( n BuNCH 2 CH 2 N n Bu) 2 , Si ( i BuNCH 2 CH 2 N i Bu) 2 , Si( t BuNCH 2 CH 2 N t Bu) 2 , Si(HNCHCHNH) 2 , Si(MeNCHCHNMe) 2 , Si(EtNCHCHNEt) 2 , Si( n PrNCHCHN n Pr) 2 , Si( i PrNCHCHN i Pr) 2 , Si( n BuNCHCHN n Bu) 2 , Si( i BuNCHCHN i Bu) 2 , Si( t BuNCHCHN t Bu) 2 , (HNCHCHNH)Si(HNCH 2 CH 2 NH), (MeNCHCHNMe)Si(MeNCH 2 CH 2 NMe), (EtNCHCHNEt)Si(EtNCH 2 CH 2 NEt), ( n PrNCHCHN n Pr)Si( n PrNCH 2 CH 2 N n Pr), ( i PrNCHCHN i Pr)Si( i PrNCH 2 CH 2 N i Pr), ( n BuNCHCHN n Bu)Si( n BuNCH 2 CH 2 N n Bu), ( i BuNCHCHN i Bu)Si( i BuNCH 2 CH 2 N i Bu), ( t BuNCHCHN t Bu)Si( t BuNCH 2 CH 2 N t Bu), (NH t Bu) 2 Si(HNCH 2 CH 2 NH), (NH t Bu) 2 Si(MeNCH 2 CH 2 NMe), (NH t Bu) 2 Si(EtNCH 2 CH 2 NEt), (NH t Bu) 2 Si( n PrNCH 2 CH 2 N n Pr), (NH t Bu) 2 Si( i PrNCH 2 CH 2 N i Pr), (NH t Bu) 2 Si( n BuNCH 2 CH 2 N n Bu), (NH t Bu) 2 Si( i BuNCH 2 CH 2 N i Bu), (NH t Bu) 2 Si( t BuNCH 2 CH 2 N t Bu), ( NH t Bu) 2 Si(HNCHCHNH), (NH t Bu) 2 Si(MeNCHCHNMe) , (NH t Bu) 2 Si(EtNCHCHNEt), (NH t Bu) 2 Si( n PrNCHCHN n Pr), (NH t Bu) 2 Si( i PrNCHCHN i Pr), (NH t Bu) 2 Si( n BuNCHCHN n Bu), (NH t Bu) 2 Si( i BuNCHCHN i Bu), (NH t Bu) 2 Si( t BuNCHCHN t Bu), ( i PrNCH 2 CH 2 N i Pr)Si(NHMe) 2 , ( i PrNCH 2 CH 2 N i Pr)Si(NHEt) 2 , ( i PrNCH 2 CH 2 N i Pr)Si(NH n Pr) 2 , ( i PrNCH 2 CH 2 N i Pr)Si(NH i Pr) 2 , ( i PrNCH 2 CH 2 N i Pr)Si(NH n Bu) 2 , ( i PrNCH 2 CH 2 N i Pr)Si(NH i Bu) 2 , ( i PrNCH 2 CH 2 N i Pr)Si(NH t Bu) 2 , ( i PrNCHCHN i Pr)Si(NHMe) 2 , ( i PrNCHCHN i Pr)Si(NHEt) 2 , ( i PrNCHCHN i Pr)Si (NH n Pr) 2 , ( i PrNCHCHN i Pr)Si(NH i Pr) 2 , ( i PrNCHCHN i Pr)Si(NH n Bu) 2 , ( i PrNCHCHN i Pr)Si(NH i Bu) 2 and ( i PrNCHCHN i Pr)Si(NH t Bu) 2 It may be one or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

상기 nPr은 n-프로필을 의미하고, iPr은 iso-프로필을 의미하며, nBu은 n-부틸을, iBu은 iso-부틸을, tBu은 tert-부틸을 의미한다. n Pr means n-propyl, i Pr means iso-propyl, n Bu means n-butyl, i Bu means iso-butyl, and t Bu means tert -butyl.

상기 박막 전구체 화합물은 바람직한 일 실시예로 TiCl4, (Ti(CpMe5)(OMe)3), Ti(CpMe3)(OMe)3, Ti(OMe)4, Ti(OEt)4, Ti(OtBu)4, Ti(CpMe)(OiPr)3, TTIP(Ti(OiPr)4, TDMAT (Ti(NMe2)4), Ti(CpMe){N(Me2)3}로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 이 경우 본 발명에서 달성하고자 하는 효과를 충분히 얻을 수 있다.In a preferred embodiment, the thin film precursor compound is TiCl 4 , (Ti(CpMe 5 )(OMe) 3 ), Ti(CpMe 3 )(OMe) 3 , Ti(OMe) 4 , Ti(OEt) 4 , Ti(OtBu) ) 4 , Ti(CpMe)(OiPr) 3 , TTIP(Ti(OiPr) 4 , TDMAT (Ti(NMe 2 ) 4 ), and at least one selected from the group consisting of Ti(CpMe){N(Me 2 ) 3 } It may include, and in this case, the effect to be achieved in the present invention can be sufficiently obtained.

상기 테트라할로겐화 티타늄은 박막 형성용 조성물의 금속 전구체로서 사용될 수 있다. 상기 테트라할로겐화 티타늄은 일례로 TiF4, TiCl4, TiBr4 및 TiI4로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있고, 예컨대 TiCl4인 것이 경제성 측면에서 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.The titanium tetrahalide may be used as a metal precursor of a composition for forming a thin film. The tetrahalide titanium may be, for example, at least one selected from the group consisting of TiF 4 , TiCl 4 , TiBr 4 and TiI 4 , and for example, TiCl 4 is preferable in view of economic efficiency, but is not limited thereto.

일례로 상기 테트라할로겐화 티타늄은 열적 안정성이 우수하여 상온에서 분해되지 않고 액체 상태로 존재하기 때문에, ALD(원자층 증착 방법)의 전구체로 사용하여 박막을 증착시키는데 유용하게 사용될 수 있다.For example, since the titanium tetrahalide has excellent thermal stability and exists in a liquid state without decomposition at room temperature, it can be usefully used as a precursor for ALD (atomic layer deposition) to deposit a thin film.

상기 박막 전구체 화합물은 일례로 비극성 용매와 혼합하여 챔버 내로 투입될 수 있고, 이 경우 박막 전구체 화합물의 점도나 증기압을 용이하게 조절 가능한 이점이 있다.For example, the thin film precursor compound may be mixed with a non-polar solvent and introduced into the chamber. In this case, there is an advantage in that the viscosity or vapor pressure of the thin film precursor compound can be easily adjusted.

상기 비극성 용매는 바람직하게 알칸 및 사이클로 알칸으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이러한 경우 반응성 및 용해도가 낮고 수분 관리가 용이한 유기용매를 함유하면서도 박막 형성 시 증착 온도가 증가되더라도 단차 피복성(step coverage)이 향상되는 이점이 있다.The non-polar solvent may preferably be at least one selected from the group consisting of alkanes and cycloalkanes, and in this case, even if the deposition temperature is increased when forming a thin film, the step coverage ( There is an advantage that step coverage is improved.

보다 바람직한 예로, 상기 비극성 용매는 C1 내지 C10의 알칸(alkane) 또는 C3 내지 C10의 사이클로알칸(cycloalkane)을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 C3 내지 C10의 사이클로알칸(cycloalkane)이고, 이 경우 반응성 및 용해도가 낮고 수분 관리가 용이한 이점이 있다.As a more preferred example, the non-polar solvent may include a C1 to C10 alkane or a C3 to C10 cycloalkane, preferably a C3 to C10 cycloalkane, in which case the reactivity and It has the advantage of low solubility and easy water management.

본 기재에서 C1, C3 등은 탄소수를 의미한다.In this description, C1, C3, etc. mean the number of carbon atoms.

상기 사이클로알칸은 바람직하게는 C3 내지 C10의 모노사이클로알칸일 수 있으며, 상기 모노사이클로알칸 중 사이클로펜탄(cyclopentane)이 상온에서 액체이며 가장 증기압이 높아 기상 증착 공정에서 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The cycloalkane may preferably be a C3 to C10 monocycloalkane, and among the monocycloalkanes, cyclopentane is a liquid at room temperature and has the highest vapor pressure, so it is preferable in a vapor deposition process, but is not limited thereto.

상기 비극성 용매는 일례로 물에서의 용해도(25℃)가 200 mg/L 이하, 바람직하게는 50 내지 200 mg/L, 보다 바람직하게는 135 내지 175 mg/L이고, 이 범위 내에서 박막 전구체 화합물에 대한 반응성이 낮고 수분 관리가 용이한 이점이 있다.The non-polar solvent has, for example, a solubility in water (25° C.) of 200 mg/L or less, preferably 50 to 200 mg/L, more preferably 135 to 175 mg/L, and within this range, the thin film precursor compound It has the advantage of low reactivity and easy water management.

본 기재에서 용해도는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용하는 측정 방법이나 기준에 의하는 경우 특별히 제한되지 않고, 일례로 포화용액을 HPLC법으로 측정할 수 있다.In the present description, solubility is not particularly limited when it is based on a measurement method or standard commonly used in the technical field to which the present invention belongs, and for example, a saturated solution can be measured by an HPLC method.

상기 비극성 용매는 바람직하게 박막 전구체 화합물 및 비극성 용매를 합한 총 중량에 대하여 5 내지 95 중량%를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 10 내지 90 중량%를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 40 내지 90 중량%를 포함할 수 있고, 가장 바람직하게는 70 내지 90 중량%를 포함할 수 있다. The non-polar solvent may preferably include 5 to 95% by weight, more preferably 10 to 90% by weight, and more preferably 40 to 95% by weight based on the total weight of the thin film precursor compound and the non-polar solvent. It may contain 90% by weight, and most preferably 70 to 90% by weight.

만약, 상기 비극성 용매의 함량이 상기 상한치를 초과하여 투입되면 불순물을 유발하여 저항과 박막내 불순물 수치가 증가하고, 상기 유기용매의 함량이 상기 하한치 미만으로 투입될 경우 용매 첨가로 인한 단차 피복성의 향상 효과 및 염소(Cl) 이온과 같은 불순물의 저감효과가 적은 단점이 있다.If the content of the non-polar solvent is added in excess of the upper limit, impurities are induced to increase resistance and impurity levels in the thin film, and if the content of the organic solvent is added to be less than the lower limit, step coverage is improved due to the addition of the solvent. There is a disadvantage that the reduction effect of impurities such as effect and chlorine (Cl) ion is small.

상기 박막 형성 방법은 일례로 하기 수학식 1로 계산되는 사이클당 박막 성장률(Å/Cycle) 감소율이 -5 % 이하이고, 바람직하게는 -10 % 이하, 보다 바람직하게는 -20 % 이하이고, 더욱 바람직하게는 -30 % 이하, 보다 더욱 바람직하게는 -40 % 이하, 가장 바람직하게는 -45 % 이하이며, 이 범위 내에서 단차 피복성 및 막의 두께 균일성이 우수하다.In the thin film forming method, for example, the thin film growth rate per cycle (Å/Cycle) reduction rate calculated by Equation 1 below is -5% or less, preferably -10% or less, more preferably -20% or less, and It is preferably -30% or less, even more preferably -40% or less, and most preferably -45% or less, and within this range, the step coverage and film thickness uniformity are excellent.

[수학식 1][Equation 1]

사이클당 박막 성장률 감소율(%) = [(막질 개선제를 사용했을 때 사이클당 박막 성장률 - 막질 개선제를 사용하지 않았을 때 사이클당 박막 성장률) / 막질 개선제를 사용하지 않았을 때 사이클당 박막 성장률] Ⅹ 100Thin film growth rate decrease per cycle (%) = [(Film growth rate per cycle when film quality improver is used - Thin film growth rate per cycle when film quality improver is not used) / Thin film growth rate per cycle when film quality improver is not used] Ⅹ 100

상기 수학식 1에서, 막질 개선제를 사용했을 때 및 사용하지 않았을 때 사이클당 박막 성장률은 각각 사이클 당 박막 증착 두께(Å/Cycle) 즉, 증착 속도를 의미하고, 상기 증착 속도는 일례로 Ellipsometery로 박막의 최종 두께를 측정한 후 총 사이클 회수로 나누어 평균 증착 속도로 구할 수 있다.In Equation 1, the thin film growth rate per cycle with and without the film quality improver means the thin film deposition thickness per cycle (Å/Cycle), that is, the deposition rate, and the deposition rate is, for example, ellipsometery. After measuring the final thickness of , the average deposition rate can be obtained by dividing by the total number of cycles.

상기 수학식 1에서, "막질 개선제를 사용하지 않았을 때"는 박막 증착 공정에서 기판 상에 박막 전구체 화합물만을 흡착시켜 박막을 제조하는 경우를 의미하고, 구체적인 예로는 상기 박막 형성 방법에서 막질 개선제를 흡착시키는 단계 및 미흡착 막질 개선제를 퍼징시키는 단계를 생략하여 박막을 형성한 경우를 가리킨다.In Equation 1, "when no film quality improver is used" means a case in which a thin film is produced by adsorbing only a thin film precursor compound onto a substrate in a thin film deposition process. This refers to a case in which the thin film is formed by omitting the step of purging the unadsorbed film quality improving agent.

상기 박막 형성 방법은 SIMS에 의거하여 측정된, 박막 두께 100Å 기준 박막 내 잔류 할로겐 세기(c/s)가 바람직하게 100,000 이하, 보다 바람직하게 70,000 이하, 더욱 바람직하게 50,000 이하, 보다 더욱 바람직하게 10,000 이하일 수 있고, 바람직한 일 실시예로 5,000 이하, 보다 바람직하게는 1,000 내지 4,000, 보다 더 바람직하게는 1,000 내지 3,800일 수 있으며, 이러한 범위 내에서 부식 및 열화가 방지되는 효과가 우수하다.In the thin film formation method, the residual halogen intensity (c / s) in a thin film based on a thin film thickness of 100 Å, measured based on SIMS, is preferably 100,000 or less, more preferably 70,000 or less, still more preferably 50,000 or less, and even more preferably 10,000 or less In a preferred embodiment, it may be 5,000 or less, more preferably 1,000 to 4,000, and even more preferably 1,000 to 3,800, and the effect of preventing corrosion and deterioration within this range is excellent.

본 기재에서 퍼징은 바람직하게 1,000 내지 50,000 sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute), 보다 바람직하게 2,000 내지 30,000 sccm, 더욱 바람직하게 2,500 내지 15,000 sccm이고, 이 범위 내에서 사이클당 박막 성장률이 적절히 제어되고, 단일 원자층(atomic mono-layer)으로 혹은 이에 가깝게 증착이 이루어져 막질 측면에서 유리한 이점이 있다.Purging in the present substrate is preferably 1,000 to 50,000 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute), more preferably 2,000 to 30,000 sccm, still more preferably 2,500 to 15,000 sccm, and within this range, the thin film growth rate per cycle is appropriately controlled, It is deposited as an atomic mono-layer or close to it, so there is an advantage in terms of film quality.

상기 ALD(원자층 증착공정)은 높은 종횡비가 요구되는 집적회로(IC: Integrated Circuit) 제작에 있어서 매우 유리하며, 특히 자기제한적인 박막 성장 메커니즘에 의해 우수한 단차 도포성 (conformality), 균일한 피복성 (uniformity) 및 정밀한 두께 제어 등과 같은 이점이 있다.The ALD (atomic layer deposition process) is very advantageous in manufacturing an integrated circuit (IC) requiring a high aspect ratio, and in particular, excellent conformality and uniform coverage due to a self-limiting thin film growth mechanism (uniformity) and precise thickness control.

상기 박막 형성 방법은 일례로 50 내지 800℃범위의 증착 온도에서 실시할 수 있고, 바람직하게는 300 내지 700℃범위의 증착 온도에서, 보다 바람직하게는 400 내지 650℃범위의 증착 온도에서 실시하는 것이며, 더욱 바람직하게는 400 내지 600℃범위의 증착 온도에서 실시하는 것이고, 보다 더욱 바람직하게는 430 내지 600℃범위의 증착 온도에서 실시하는 것인데, 이 범위 내에서 ALD 공정 특성을 구현하면서 우수한 막질의 박막으로 성장시키는 효과가 있다.The thin film formation method can be carried out at a deposition temperature in the range of 50 to 800 ° C., preferably at a deposition temperature in the range of 300 to 700 ° C., more preferably at a deposition temperature in the range of 400 to 650 ° C. , More preferably, it is carried out at a deposition temperature in the range of 400 to 600 ° C, and even more preferably, it is carried out at a deposition temperature in the range of 430 to 600 ° C. has the effect of growing into

상기 박막 형성 방법은 일례로 0.01 내지 20 Torr 범위의 증착 압력에서 실시할 수 있고, 바람직하게는 0.1 내지 20 Torr 범위의 증착 압력에서, 보다 바람직하게는 0.1 내지 10 Torr 범위의 증착 압력에서, 가장 바람직하게는 1 내지 7 Torr 범위의 증착 압력에서 실시하는 것인데, 이 범위 내에서 균일한 두께의 박막을 얻는 효과가 있다.The thin film formation method may be carried out, for example, at a deposition pressure in the range of 0.01 to 20 Torr, preferably at a deposition pressure in the range of 0.1 to 20 Torr, more preferably at a deposition pressure in the range of 0.1 to 10 Torr, and most preferably at a deposition pressure in the range of 0.1 to 10 Torr. Preferably, it is carried out at a deposition pressure in the range of 1 to 7 Torr, and there is an effect of obtaining a thin film with a uniform thickness within this range.

본 기재에서 증착 온도 및 증착 압력은 증착 챔버 내 형성되는 온도 및 압력으로 측정되거나, 증착 챔버 내 기판에 가해지는 온도 및 압력으로 측정될 수 있다.In the present disclosure, the deposition temperature and the deposition pressure may be measured as the temperature and pressure formed in the deposition chamber or the temperature and pressure applied to the substrate in the deposition chamber.

상기 박막 형성 방법은 바람직하게 상기 막질 개선제를 챔버 내에 투입하기 전에 챔버 내 온도를 증착 온도로 승온하는 단계; 및/또는 상기 막질 개선제를 챔버 내에 투입하기 전에 챔버 내에 비활성 기체를 주입하여 퍼징하는 단계를 포함할 수 있다.The method of forming the thin film may preferably include raising the temperature in the chamber to a deposition temperature before introducing the film quality improver into the chamber; and/or purging by injecting an inert gas into the chamber before introducing the film quality improver into the chamber.

또한, 본 발명은 상기 박막 제조 방법을 구현할 수 있는 박막 제조 장치로 ALD 챔버, 막질 개선제를 기화하는 제1 기화기, 기화된 막질 개선제를 ALD 챔버 내로 이송하는 제1 이송수단, 박막 전구체를 기화하는 제2 기화기 및 기화된 박막 전구체를 ALD 챔버 내로 이송하는 제2 이송수단을 포함하는 박막 제조 장치를 포함할 수 있다. 여기에서 기화기 및 이송수단은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 기화기 및 이송수단인 경우 특별히 제한되지 않는다.In addition, the present invention is an ALD chamber, a first vaporizer for vaporizing the film quality improver, a first transfer means for transferring the vaporized film quality improver into the ALD chamber, and a vaporizer for vaporizing the thin film precursor. 2 It may include a thin film manufacturing apparatus including a vaporizer and a second transfer means for transferring the vaporized thin film precursor into the ALD chamber. Here, the vaporizer and transfer means are not particularly limited in the case of vaporizers and transfer means commonly used in the technical field to which the present invention belongs.

구체적인 예로서, 상기 박막 형성 방법에 대해 설명하면,As a specific example, if the thin film formation method is described,

먼저 상부에 박막이 형성될 기판을 원자층 증착이 가능한 증착 챔버 내에 위치시킨다. First, a substrate on which a thin film is to be formed is placed in a deposition chamber capable of atomic layer deposition.

상기 기판은 실리콘 기판, 실리콘 옥사이드 등의 반도체 기판을 포함할 수 있다. The substrate may include a semiconductor substrate such as a silicon substrate or silicon oxide.

상기 기판은 그 상부에 도전층 또는 절연층이 더 형성되어 있을 수 있다.The substrate may further have a conductive layer or an insulating layer formed thereon.

상기 증착 챔버 내에 위치시킨 기판 상에 박막을 증착하기 위해서 상술한 막질 개선제와, 박막 전구체 화합물 또는 이와 비극성 용매의 혼합물을 각각 준비한다.In order to deposit a thin film on a substrate placed in the deposition chamber, the above-described film quality improving agent, a thin film precursor compound, or a mixture of the non-polar solvent and the mixture are prepared.

이후 준비된 막질 개선제를 기화기 내로 주입한 후 증기상으로 변화시켜 증착 챔버로 전달하여 기판 상에 흡착시키고, 퍼징(purging)하여 미흡착된 막질 개선제를 제거시킨다.Thereafter, the prepared film quality improver is injected into a vaporizer, changed into a vapor phase, transferred to a deposition chamber, adsorbed on a substrate, and purged to remove unadsorbed film quality improvers.

다음으로, 준비된 박막 전구체 화합물 또는 이와 비극성 용매의 혼합물(박막 형성용 조성물)을 기화기 내로 주입한 후 증기상으로 변화시켜 증착 챔버로 전달하여 기판 상에 흡착시키고, 미흡착된 박막 전구체 화합물/박막 형성용 조성물을 퍼징(purging)시킨다.Next, the prepared thin film precursor compound or a mixture of it and a non-polar solvent (composition for forming a thin film) is injected into a vaporizer, converted into a vapor phase, transferred to a deposition chamber, and adsorbed on a substrate, thereby forming an unadsorbed thin film precursor compound/thin film. The composition is purged.

본 기재에서 상기 막질 개선제를 기판 상에 흡착시킨 후 퍼징하여 미흡착 막질 개선제를 제거시키는 공정; 및 박막 전구체 화합물을 기판 상에 흡착시키고 퍼징하여 미흡착 박막 전구체 화합물을 제거시키는 공정;은 필요에 따라 순서를 바꾸어 실시할 수 있다.In the present substrate, a step of adsorbing the film quality improver on a substrate and then purging to remove unadsorbed film quality improver; and adsorbing the thin film precursor compound on the substrate and purging to remove the unadsorbed thin film precursor compound; the order may be changed if necessary.

본 기재에서 막질 개선제 및 박막 전구체 화합물(박막 형성용 조성물) 등을 증착 챔버로 전달하는 방식은 일례로 기체상 유량 제어(Mass Flow Controller; MFC) 방법을 활용하여 휘발된 기체를 이송하는 방식(Vapor Flow Control; VFC) 또는 액체상 유량 제어(Liquid Mass Flow Controller; LMFC) 방법을 활용하여 액체를 이송하는 방식(Liquid Delivery System; LDS)을 사용할 수 있고, 바람직하게는 LDS 방식을 사용하는 것이다.In the present substrate, the method of delivering the film quality improver and the thin film precursor compound (composition for forming a thin film) to the deposition chamber is, for example, a method of transporting volatilized gas using a mass flow controller (MFC) method (vapor A liquid delivery system (LDS) may be used by using a flow control (VFC) or liquid mass flow controller (LMFC) method, and preferably the LDS method is used.

이때 막질 개선제 및 박막 전구체 화합물 등을 기판 상에 이동시키기 위한 운송 가스 또는 희석 가스로는 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합 기체를 사용할 수 있으나, 제한되는 것은 아니다.At this time, one or a mixture of two or more selected from the group consisting of argon (Ar), nitrogen (N 2 ), and helium (He) may be used as a transport gas or diluent gas for moving the film quality improver and the thin film precursor compound on the substrate. It can, but is not limited.

본 기재에서 퍼지 가스로는 일례로 비활성 가스가 사용될 수 있고, 바람직하게는 상기 운송 가스 또는 희석 가스를 사용할 수 있다.In the present description, an inert gas may be used as the purge gas, for example, and the transport gas or dilution gas may be preferably used.

다음으로, 반응 가스를 공급한다. 상기 반응 가스로는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 반응 가스인 경우 특별히 제한되지 않고, 바람직하게 환원제, 질화제 또는 산화제를 포함할 수 있다. 상기 환원제와 기판에 흡착된 박막 전구체 화합물이 반응하여 금속 박막이 형성되고, 상기 질화제에 의해서는 금속질화물 박막이 형성되며, 상기 산화제에 의해서는 금속산화물 박막이 형성된다. Next, a reactive gas is supplied. The reaction gas is not particularly limited when it is a reaction gas commonly used in the art to which the present invention pertains, and may preferably include a reducing agent, a nitriding agent, or an oxidizing agent. A metal thin film is formed by reacting the reducing agent with the thin film precursor compound adsorbed on the substrate, a metal nitride thin film is formed by the nitriding agent, and a metal oxide thin film is formed by the oxidizing agent.

바람직하게는 상기 환원제는 암모니아 가스(NH3) 또는 수소 가스(H2)일 수 있고, 상기 질화제는 질소 가스(N2), 히드라진 가스(N2H4), 또는 질소 가스 및 수소 가스의 혼합물일 수 있으며, 상기 산화제는 H2O, H2O2, O2, O3 및 N2O으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.Preferably, the reducing agent may be ammonia gas (NH 3 ) or hydrogen gas (H 2 ), and the nitriding agent may be nitrogen gas (N 2 ), hydrazine gas (N 2 H 4 ), or a mixture of nitrogen gas and hydrogen gas. It may be a mixture, and the oxidizing agent may be at least one selected from the group consisting of H 2 O, H 2 O 2 , O 2 , O 3 and N 2 O.

상기 반응 가스는 바람직한 일 실시예로 암모니아 가스(NH3)일 수 있다.The reaction gas may be ammonia gas (NH 3 ) in a preferred embodiment.

다음으로, 비활성 가스를 이용하여 반응하지 않은 잔류 반응 가스를 퍼징시킨다. 이에 따라, 과량의 반응 가스뿐만 아니라 생성된 부산물도 함께 제거할 수 있다.Next, the unreacted residual reaction gas is purged using an inert gas. Accordingly, it is possible to remove not only the excess reaction gas but also the generated by-products.

위와 같이, 상기 박막 형성 방법은 일례로 막질 개선제를 기판 상에 흡착시키는 단계, 미흡착된 막질 개선제를 퍼징하는 단계, 박막 전구체 화합물/박막 형성용 조성물을 기판 상에 흡착시키는 단계, 미흡착된 박막 전구체 화합물/박막 형성용 조성물을 퍼징하는 단계, 반응 가스를 공급하는 단계, 잔류 반응 가스를 퍼징하는 단계를 단위 사이클로 하며, 원하는 두께의 박막을 형성하기 위해, 상기 단위 사이클을 반복할 수 있다.As described above, the thin film forming method includes, for example, adsorbing the film quality improver on the substrate, purging the unadsorbed film quality improver, adsorbing the thin film precursor compound/thin film forming composition on the substrate, and unadsorbed thin film. The step of purging the precursor compound/film-forming composition, the step of supplying the reaction gas, and the step of purging the remaining reaction gas are a unit cycle, and the unit cycle may be repeated to form a thin film having a desired thickness.

상기 박막 형성 방법은 다른 일례로 박막 전구체 화합물/박막 형성용 조성물을 기판 상에 흡착시키는 단계, 미흡착된 박막 전구체 화합물/박막 형성용 조성물을 퍼징하는 단계, 막질 개선제를 기판 상에 흡착시키는 단계, 미흡착된 막질 개선제를 퍼징하는 단계, 반응 가스를 공급하는 단계, 잔류 반응 가스를 퍼징하는 단계를 단위 사이클로 하며, 원하는 두께의 박막을 형성하기 위해, 상기 단위 사이클을 반복할 수 있다.In another example, the thin film forming method includes adsorbing the thin film precursor compound/thin film forming composition on a substrate, purging the unadsorbed thin film precursor compound/thin film forming composition, adsorbing a film quality improver on the substrate, Purging the unadsorbed film quality improving agent, supplying the reaction gas, and purging the remaining reaction gas are performed as a unit cycle, and the unit cycle may be repeated to form a thin film having a desired thickness.

상기 단위 사이클은 일례로 1 내지 99,999회, 바람직하게는 10 내지 1,000회, 보다 바람직하게는 50 내지 5,000회, 보다 더욱 바람직하게는 100 내지 2,000회 반복될 수 있고, 이 범위 내에서 목적하는 박막 특성이 잘 발현되는 효과가 있다.The unit cycle may be repeated, for example, 1 to 99,999 times, preferably 10 to 1,000 times, more preferably 50 to 5,000 times, and still more preferably 100 to 2,000 times, and within this range, desired thin film properties This effect is well expressed.

본 발명은 또한 반도체 기판을 제공하고, 상기 반도체 기판은 본 기재의 박막 형성 방법으로 제조됨을 특징으로 하며, 이러한 경우 박막의 단차 피복성(step coverage) 및 박막의 두께 균일성이 크게 뛰어나고, 박막의 밀도 및 전기적 특성이 뛰어남과 동시에 두께 10 nm 이하의 초박막을 제공할 수 있어 고집적화된 기판에 특히 적합한 이점이 있다.The present invention also provides a semiconductor substrate, characterized in that the semiconductor substrate is manufactured by the thin film formation method of the present description, and in this case, the step coverage of the thin film and the thickness uniformity of the thin film are greatly excellent, and the thickness of the thin film is excellent. It has excellent density and electrical properties and can provide an ultra-thin film with a thickness of 10 nm or less, which is particularly suitable for highly integrated substrates.

상기 박막은 두께가 일례로 10 nm 이하, 바람직하게는 5 nm 이하, 보다 바람직하게는 3 nm 이하의 초박막일 수 있고, 보다 구체적인 일례로 0.1 내지 10 nm, 바람직하게는 0.5 내지 5 nm, 보다 바람직하게는 0.8 내지 3 nm, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 2.8 nm일 수 있으며, 이 범위 내에서 막질이 뛰어난 박막을 제공하는 효과가 있다.The thin film may be an ultra-thin film having a thickness of, for example, 10 nm or less, preferably 5 nm or less, more preferably 3 nm or less, and more specifically, 0.1 to 10 nm, preferably 0.5 to 5 nm, more preferably 3 nm or less. Preferably it may be 0.8 to 3 nm, more preferably 0.9 to 2.8 nm, and there is an effect of providing a thin film with excellent film quality within this range.

상기 박막은 일례로 표면 조도가 500 pm 미만일 수 있고, 바람직하게는 300 pm 미만, 보다 바람직하게는 200 pm 미만, 더욱 바람직하게는 100 pm 미만, 보다 더 바람직하게는 90 pm 미만일 수 있고, 구체적인 일례로 10 내지 500 pm, 바람직하게는 20 내지 300 pm, 보다 바람직하게는 20 내지 200 pm, 더욱 바람직하게는 30 내지 100 pm, 보다 더 바람직하게는 40 내지 90 pm일 수 있으며, 이 범위 내에서 박막 균일도가 높아 막질이 뛰어난 박막을 제공하는 효과가 있다.The thin film may have, for example, a surface roughness of less than 500 pm, preferably less than 300 pm, more preferably less than 200 pm, even more preferably less than 100 pm, and even more preferably less than 90 pm. 10 to 500 pm, preferably 20 to 300 pm, more preferably 20 to 200 pm, still more preferably 30 to 100 pm, even more preferably 40 to 90 pm, within this range the thin film There is an effect of providing a thin film with high uniformity and excellent film quality.

본 기재에서 표면 조도(surface roughness)는 일례로 타켓 박막의 표면에 레이저를 조사하여 난반사 강도로 측정할 수 있고, 이 값이 낮을수록 표면이 평평하고 매끄러운 것을 의미하여 박막의 두께 균일도를 간접적으로 나타내는 지표로 볼 수 있다. 상기 표면 조도는 일례로 주사탐침현미경(AFM)을 이용하여 5 Х 5㎛2 면적에 대해 비접촉식 방식으로 측정할 수 있다.In the present description, surface roughness can be measured, for example, by irradiation of a laser on the surface of a target thin film by diffuse reflection intensity, and the lower this value is, the flatter and smoother the surface is, which indirectly indicates the thickness uniformity of the thin film. can be viewed as indicators. The surface roughness may be measured in a non-contact manner for an area of 5 Х 5 μm 2 using, for example, a scanning probe microscope (AFM).

상기 박막은 일례로 박막의 두께 균일도가 50% 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 50%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 35%, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 30%, 보다 더 바람직하게는 0.8 내지 25%일 수 있고, 바람직한 일 실시예로 1 내지 20%, 보다 더 바람직하게는 2 내지 18%일 수 있으며, 이 범위 내에서 박막 균일도가 높아 막질이 뛰어난 박막을 제공하는 효과가 있다.For example, the thickness uniformity of the thin film may be 50% or less, preferably 0.5 to 50%, more preferably 0.5 to 35%, still more preferably 0.8 to 30%, and still more preferably 0.8 to 25%. %, and in a preferred embodiment, 1 to 20%, more preferably 2 to 18%, and within this range, the uniformity of the thin film is high, and there is an effect of providing a thin film with excellent film quality.

본 기재에서 박막의 두께 균일도는 일례로 직경 300 mm인 웨이퍼 상에 증착된 박막의 중앙부로부터 일정한 간격을 두고 임의의 9 지점의 두께를 측정하여 얻은 두께 값으로부터 표준편차 및 평균값을 산출하여 하기 수학식 2를 이용하여 구할 수 있다.In the present substrate, the thickness uniformity of the thin film is calculated by calculating the standard deviation and average value from the thickness values obtained by measuring the thickness of 9 random points at regular intervals from the central part of the thin film deposited on a wafer having a diameter of 300 mm, for example, and calculating the following equation 2 can be obtained using

[수학식 2][Equation 2]

두께 균일도(%) = (두께 표준편차 / 평균 두께) × 100Thickness uniformity (%) = (thickness standard deviation / average thickness) × 100

상기 박막은 일례로 박막 두께 5 nm 기준 비저항 값이 1 내지 400 μΩ·cm, 바람직하게는 3 내지 300 μΩ·cm, 보다 바람직하게는 5 내지 290 μΩ· cm, 보다 더욱 바람직하게는 7 내지 280 μΩ· cm일 수 있고, 이 범위 내에서 박막 특성이 우수한 효과가 있다.The thin film has, for example, a specific resistance value based on a thin film thickness of 5 nm of 1 to 400 μΩ cm, preferably 3 to 300 μΩ cm, more preferably 5 to 290 μΩ cm, and even more preferably 7 to 280 μΩ. · cm, and within this range, there is an effect of excellent thin film properties.

상기 박막은 할로겐 함량이 바람직하게는 1,000 ppm 이하 또는 1 내지 1,000 ppm, 더욱 바람직하게는 5 내지 500 ppm, 보다 더욱 바람직하게는 10 내지 100 ppm일 수 있고, 이 범위 내에서 박막 특성이 우수하면서도 금속 배선재료의 부식이 저감되는 효과가 있다. 여기서, 상기 박막에 잔류하는 할로겐은 일례로 Cl2, Cl, 또는 Cl-일 수 있고, 박막 내 할로겐 잔류량이 낮을수록 막질이 뛰어나 바람직하다.The thin film may have a halogen content of preferably 1,000 ppm or less, or 1 to 1,000 ppm, more preferably 5 to 500 ppm, and even more preferably 10 to 100 ppm, and within this range, the thin film properties are excellent and the metal There is an effect of reducing corrosion of the wiring material. Here, the halogen remaining in the thin film may be, for example, Cl 2 , Cl, or Cl , and the lower the residual amount of halogen in the thin film, the better the quality of the film.

상기 박막은 일례로 단차 피복률이 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 92% 이상이며, 이 범위 내에서 복잡한 구조의 박막이라도 용이하게 기판에 증착시킬 수 있어 차세대 반도체 장치에 적용 가능한 이점이 있다.The thin film has, for example, a step coverage of 80% or more, preferably 90% or more, and more preferably 92% or more. There are applicable benefits.

상기 제조된 박막은 일례로 티타늄질화막(TixNy, 여기서 0<x≤1.2, 0<y≤1.2, 바람직하게는 0.8≤x≤1, 0.8≤y≤1, 보다 바람직하게는 각각 1일 수 있음) 및 티타늄산화막(TiO2)으로 이루어진 군에서 1종 또는 2종을 포함할 수 있고, 바람직하게는 티타늄질화막을 포함할 수 있으며, 이 경우 반도체 소자의 확산방지막, 에칭정지막 또는 배선(electrode)에 특히 적합한 이점이 있다.The prepared thin film is, for example, a titanium nitride film (Ti x N y , where 0<x≤1.2, 0<y≤1.2, preferably 0.8≤x≤1, 0.8≤y≤1, more preferably 1 day each may include) and titanium oxide film (TiO 2 ) may include one or two types from the group consisting of, and preferably may include a titanium nitride film, in which case a diffusion prevention film, an etch stop film or wiring of a semiconductor device ( electrode).

상기 박막은 일례로 필요에 따라 2층 또는 3층의 다층 구조일 수 있다. 상기 2층 구조의 다층막은 구체적인 일례로 하층막-중층막 구조일 수 있다. 상기 3층 구조의 다층막은 구체적인 일례로 하층막-중층막-상층막 구조일 수 있다.The thin film may have, for example, a multilayer structure of two or three layers as needed. The multilayer film of the two-layer structure may have a lower film-middle layer structure as a specific example. As a specific example, the multilayer film having the three-layer structure may have a lower film-middle layer-upper layer structure.

상기 하층막은 일례로 Si, SiO2, MgO, Al2O3, CaO, ZrSiO4, ZrO2, HfSiO4, Y2O3, HfO2, LaLuO2, Si3N4, SrO, La2O3, Ta2O5, BaO, TiO2로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.The lower layer film is, for example, Si, SiO 2 , MgO, Al 2 O 3 , CaO, ZrSiO 4 , ZrO 2 , HfSiO 4 , Y 2 O 3 , HfO 2 , LaLuO 2 , Si 3 N 4 , SrO, La 2 O 3 , Ta 2 O 5 , BaO, TiO 2 It may be made of including one or more selected from the group consisting of.

상기 중층막은 일례로 TixNy, 바람직하게는 TiN을 포함하여 이루어질 수 있다.The intermediate layer may include, for example, Ti x N y , preferably TiN.

상기 상층막은 일례로 W, Mo로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.The upper layer film may include, for example, one or more selected from the group consisting of W and Mo.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 도면을 제시하나, 하기 실시예 및 도면은 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, preferred embodiments and drawings are presented to aid understanding of the present invention, but the following embodiments and drawings are merely illustrative of the present invention, and various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present invention to those skilled in the art. It is obvious in this regard, and it is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

[실시예][Example]

실시예 1Example 1

막질 개선제로 tert-butyl iodide와, 박막 전구체 화합물로 TiCl4를 각각 준비하였다. 준비된 막질 개선제를 캐니스터에 담아 상온에서 LMFC(Liquid Mass Flow Controller)를 이용하여 0.05 g/min의 유속으로 150℃로 가열된 기화기로 공급하였다. 기화기에서 증기상으로 기화된 막질 개선제를 1초 동안 기판이 로딩된 증착 챔버에 투입한 후 아르곤 가스를 5000 sccm으로 2초 동안 공급하여 아르곤 퍼징을 실시하였다. 이때 반응 챔버내 압력은 2.5 Torr로 제어하였다. 다음으로 준비된 TiCl4를 별도의 캐니스터에 담아 상온에서 LMFC(Liquid Mass Flow Controller)를 이용하여 0.05 g/min의 유속으로 150℃로 가열된 별도의 기화기로 공급하였다. 기화기에서 증기상으로 기화된 TiCl4를 1초 동안 증착 챔버에 투입한 후 아르곤 가스를 5000 sccm으로 2초 동안 공급하여 아르곤 퍼징을 실시하였다. 이때 반응 챔버내 압력은 2.5 Torr로 제어하였다. 다음으로 반응 가스로서 암모니아 1000 sccm을 3초 동안 상기 반응 챔버에 투입한 후, 3초 동안 아르곤 퍼징을 실시하였다. 이때 금속 박막이 형성될 기판을 460℃로 가열하였다.Tert-butyl iodide as a film quality improver and TiCl 4 as a thin film precursor compound were prepared, respectively. The prepared film quality improver was put in a canister and supplied to a vaporizer heated to 150° C. at a flow rate of 0.05 g/min using a liquid mass flow controller (LMFC) at room temperature. The film quality improver vaporized in the vaporizer was introduced into the deposition chamber loaded with the substrate for 1 second, and then argon gas was supplied at 5000 sccm for 2 seconds to perform argon purging. At this time, the pressure in the reaction chamber was controlled to 2.5 Torr. Next, the prepared TiCl 4 was put in a separate canister and supplied to a separate vaporizer heated to 150° C. at a flow rate of 0.05 g/min using a Liquid Mass Flow Controller (LMFC) at room temperature. After TiCl 4 vaporized in a vaporizer was introduced into the deposition chamber for 1 second, argon gas was supplied at 5000 sccm for 2 seconds to perform argon purging. At this time, the pressure in the reaction chamber was controlled to 2.5 Torr. Next, 1000 sccm of ammonia as a reaction gas was introduced into the reaction chamber for 3 seconds, followed by argon purging for 3 seconds. At this time, the substrate on which the metal thin film is to be formed was heated to 460°C.

이와 같은 공정을 총 25회 반복하여 13Å 두께의 자기-제한 원자층인 TiN 박막을 형성하였다.This process was repeated a total of 25 times to form a TiN thin film as a self-limiting atomic layer with a thickness of 13 Å.

증착 개시 초기 1 내지 5번째 사이클에서는 상기 반응 가스 주입 시 암모니아 가스를 플라즈마 발생기 출력 100 W 및 아르곤 분위기 하에 플라즈마 처리하여 NH3 plasma로 공급하였고, 6번째 사이클부터는 플라즈마 처리 없이 암모니아 가스를 공급하였다.In the first to fifth cycles of the beginning of deposition, when the reaction gas was injected, ammonia gas was plasma treated under an argon atmosphere with a plasma generator output of 100 W and supplied as NH 3 plasma, and from the 6th cycle, ammonia gas was supplied without plasma treatment.

실시예 2Example 2

실시예 1에서, 증착 사이클 회수를 50회로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 자기-제한 원자층인 TiN 박막을 형성하였다.In Example 1, a TiN thin film as a self-limiting atomic layer was formed in the same manner as in Example 1, except that the number of deposition cycles was changed to 50.

실시예 3Example 3

실시예 1에서, 기판 가열 온도를 550℃로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 자기-제한 원자층인 TiN 박막을 형성하였다.In Example 1, a TiN thin film as a self-limiting atomic layer was formed in the same manner as in Example 1, except that the substrate heating temperature was changed to 550°C.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1에서, 막질 개선제를 공급하지 않은 것과 이에 따라 미흡착 막질 개선제를 퍼징하는 단계를 생략하고, 증착 사이클 회수를 50회로 변경하고, 모든 사이클에서 반응 가스 공급 시 NH3 plasma로 공급한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 자기-제한 원자층인 TiN 박막을 형성하였다.In Example 1, except that the film quality improver was not supplied and the step of purging the unadsorbed film quality improver was omitted accordingly, the number of deposition cycles was changed to 50, and NH 3 plasma was supplied when the reaction gas was supplied in all cycles. Then, a TiN thin film as a self-limiting atomic layer was formed in the same manner as in Example 1.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 1에서, 막질 개선제를 공급하지 않은 것과 이에 따라 미흡착 막질 개선제를 퍼징하는 단계를 생략한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 자기-제한 원자층인 TiN 박막을 형성하였다.In Example 1, a TiN thin film as a self-limiting atomic layer was formed in the same manner as in Example 1, except that the film quality improver was not supplied and the step of purging the unadsorbed film quality improver was omitted.

비교예 3Comparative Example 3

실시예 1에서, 증착 사이클 회수를 50회로 변경하고, 모든 사이클에서 반응 가스 공급 시 플라즈마 처리 없이 암모니아 가스를 공급한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 자기-제한 원자층인 TiN 박막을 형성하였다.In Example 1, a TiN thin film as a self-limiting atomic layer was formed in the same manner as in Example 1, except that the number of deposition cycles was changed to 50 and ammonia gas was supplied without plasma treatment when the reaction gas was supplied in all cycles. did

[실험예][Experimental example]

1) 박막 두께1) Thin film thickness

제조된 박막에 대하여, 빛의 편광 특성을 이용하여 박막의 두께나 굴절률과 같은 광학적 특성을 측정할 수 있는 장치인 엘립소미터 (Ellipsometer)로 박막의 두께를 측정하였고, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.For the manufactured thin film, the thickness of the thin film was measured with an ellipsometer, a device that can measure optical properties such as thickness or refractive index of the thin film using the polarization characteristics of light, and the results are shown in Table 2 below. showed up

2) 두께 균일도2) Thickness uniformity

제조된 박막(웨이퍼 직경 300 mm)의 중앙부로부터 일정한 간격의 임의의 9 지점에 대해 박막 두께 측정 방법으로 두께를 측정하여 얻은 9개의 두께 데이터로 표준 편차 및 평균값을 구한 후, 하기 수학식 2에 대입하여 두께 균일도를 구하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The standard deviation and the average value are obtained from the 9 thickness data obtained by measuring the thickness by the thin film thickness measurement method at 9 random points at regular intervals from the center of the manufactured thin film (wafer diameter 300 mm), and then substituting them into Equation 2 below To obtain the thickness uniformity, the results are shown in Table 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

두께 균일도(%) = (두께 표준편차 / 평균 두께) × 100Thickness uniformity (%) = (thickness standard deviation / average thickness) × 100

3) 박막 내 Ti 원소 함량3) Ti element content in the thin film

제조된 박막에 대하여, 광전자 분광법(XPS)으로 깊이 프로파일을 분석하였다. 구체적으로, X-ray로 0 내지 1,200 eV까지 스캔하여 박막 내 N, O, Si, C, Ti, Cl 및 Ni 원소의 신호를 검출하고, 여기서 Si 및 O 원소의 신호 값은 소거해준 뒤, 나머지 원소들의 신호의 합을 기준(1)으로 하여, 그 중 Ti2p에서 검출된 Ti의 원소비(atomic %)를 구하였다.For the prepared thin film, the depth profile was analyzed by photoelectron spectroscopy (XPS). Specifically, X-ray scans from 0 to 1,200 eV to detect signals of N, O, Si, C, Ti, Cl, and Ni elements in the thin film, where the signal values of Si and O elements are erased, and the remaining Using the sum of the signals of the elements as the standard (1), the elemental ratio (atomic %) of Ti detected in Ti2p was obtained.

이후, 박막 기판에 아르곤 이온빔을 스퍼터링하여 약 0.2nm/min의 속도로 0.2분 간 박막의 깊이 방향으로 침투시킨 후, 다시 X-ray를 조사하여 스캔하는 과정을 30회 반복(총 6분)하여 그 결과를 하기 표 2 및 도 1에 나타내었다.Then, after sputtering an argon ion beam on the thin film substrate and infiltrating it in the depth direction of the thin film for 0.2 minutes at a rate of about 0.2 nm/min, the process of scanning by irradiating X-rays again is repeated 30 times (6 minutes in total). The results are shown in Table 2 and FIG. 1 below.

하기 도 1에서, 스퍼터링 개시 초기 불안정한 상태의 여기된 이온 등의 영향으로 인해 데이터의 신뢰도가 저하될 수 있어, 일정 시점 이후의 데이터를 Ti2p 원소비로 하며, 본 실험예에서는 1분 시점에서의 Ti2p 원소비를 유효 데이터로 분석하였다.In FIG. 1 below, since the reliability of data may be lowered due to the influence of excited ions in an unstable state at the beginning of sputtering, the data after a certain point in time is Ti2p element ratio, and in this experimental example, Ti2p at 1 minute time point Elemental ratios were analyzed as valid data.

4) 표면 조도4) Surface roughness

제조된 박막 표면에서 X축 및 Y축 방향 각각 5㎛ (25㎛2)의 영역에 대해 주사탐침현미경(AFM)으로 비접촉식 방식으로 스캔하여 맵핑하였고, 그 결과를 하기 표 2 및 도 2에 나타내었다.On the surface of the prepared thin film, an area of 5 μm (25 μm 2 ) in each of the X-axis and Y-axis directions was scanned and mapped in a non-contact method with a scanning probe microscope (AFM), and the results are shown in Table 2 and FIG. 2 below. .

레퍼런스로서, 본 기재에서 사용한 실리콘 웨이퍼의 박막 증착 전 조도는 50 내지 60 pm으로 확인되었다.As a reference, the illuminance of the silicon wafer used in the present disclosure before thin film deposition was confirmed to be 50 to 60 pm.

구분division 막질 개선제membrane improver 반응가스 투입 방식Reaction gas input method 증착 온도
(℃)
deposition temperature
(℃)
증착 사이클 수
(회)
number of deposition cycles
(episode)
실시예 1Example 1 tert-butyl iodidetert-butyl iodide 1 ~ 5th cycle: NH3 plasma
6 ~ 25th cycle: NH3
1st ~ 5th cycle: NH 3 plasma
6 to 25th cycle: NH 3
460460 2525
실시예 2Example 2 tert-butyl iodidetert-butyl iodide 1 ~ 5th cycle: NH3 plasma
6 ~ 50th cycle: NH3
1st ~ 5th cycle: NH 3 plasma
6 to 50 cycles: NH 3
460460 5050
실시예 3Example 3 tert-butyl iodidetert-butyl iodide 1 ~ 5th cycle: NH3 plasma
6 ~ 50th cycle: NH3
1st ~ 5th cycle: NH 3 plasma
6 to 50 cycles: NH 3
550550 5050
비교예 1Comparative Example 1 -- all cycle: NH3 plasmaall cycles: NH 3 plasma 460460 5050 비교예 2Comparative Example 2 -- 1 ~ 5th cycle: NH3 plasma
6 ~ 50th cycle: NH3
1st ~ 5th cycle: NH 3 plasma
6 to 50 cycles: NH 3
460460 5050
비교예 3Comparative Example 3 tert-butyl iodidetert-butyl iodide all cycle: NH3 all cycles: NH 3 460460 5050

구분division 박막 두께
(Å)
thin film thickness
(Å)
두께 균일도
(%)
thickness uniformity
(%)
XPS 원소 함량
(Ti2p, atom% @1min)
XPS elemental content
(Ti2p, atom% @1min)
AFM 표면 조도
(pm)
AFM surface roughness
(pm)
실시예 1Example 1 1313 5.85.8 0.67560.6756 7070 실시예 2Example 2 1717 9.69.6 2.07232.0723 6262 실시예 3Example 3 2222 14.514.5 2.15622.1562 8080 비교예 1Comparative Example 1 1010 56.956.9 0.10010.1001 250250 비교예 2Comparative Example 2 1414 59.859.8 -- 180180 비교예 3Comparative Example 3 1717 29.929.9 -- 178178

상기 표 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 3의 박막은 박막 두께가 22Å 이하로 얇은 동시에 두께 균일도는 15% 이하의 범위로 나타나, 얇은 두께에서도 균일도가 높은 박막이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 내지 3의 박막은 티타늄 원소 비율이 높게 나타났고, 표면 조도도 80 pm 이하로 낮게 나타나 박막 전구체 화합물이 안정적으로 증착되었으며 박막이 고르고 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명의 실시예 1 내지 3의 경우, 비교예 1 내지 3과 달리 초기 잠복 구간(incubation cycle) 없이 증착 초기부터 박막이 안정적으로 형성되어 균일도가 뛰어난 박막이 형성된 것을 보여준다.As shown in Tables 1 and 2, the thin films of Examples 1 to 3 manufactured according to the present invention have a thin film thickness of 22 Å or less and a thickness uniformity of 15% or less, and thus have high uniformity even at a thin thickness. formation was confirmed. In addition, the thin films of Examples 1 to 3 had a high titanium element ratio and a low surface roughness of 80 pm or less, confirming that the thin film precursor compounds were stably deposited and the thin films were formed evenly and uniformly. This shows that in the case of Examples 1 to 3 of the present invention, unlike Comparative Examples 1 to 3, thin films with excellent uniformity were formed stably from the beginning of deposition without an initial incubation cycle.

반면에, 본 발명을 벗어나는 비교예 1 내지 3의 경우 두께 균일도 및 표면 조도가 상당히 높으면서 티타늄 원소 비율은 낮게 나타나, 실시예 1 내지 3에 비하여 막질이 저하된 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, in the case of Comparative Examples 1 to 3, which deviated from the present invention, the thickness uniformity and surface roughness were considerably high and the titanium element ratio was low, and it could be confirmed that the film quality was deteriorated compared to Examples 1 to 3.

Claims (19)

ⅰ) 박막 전구체 화합물을 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; 및
ⅱ) 상기 ALD 챔버 내부에 플라즈마 상태로 반응 가스를 공급하는 단계;를 포함하고,
상기 ⅰ) 단계 전 또는 후에 하기 화학식 1로 표시되는 막질 개선제를 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
[화학식 1]
AnBmXoYiZj
(상기 A는 탄소 또는 규소이고, 상기 B는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 X는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 및 아이오딘(I) 중 1종 이상이고, 상기 Y와 Z은 독립적으로 산소, 질소, 황 및 플루오린으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며 서로 같지 않고, 상기 n은 1 내지 15의 정수이며, 상기 o는 1 이상의 정수이고, m은 0 내지 2n+1이며, 상기 i와 j는 0 내지 3의 정수이다.)
i) vaporizing the thin film precursor compound and adsorbing it onto the surface of the loaded substrate in the ALD chamber; and
ii) supplying a reaction gas in a plasma state into the ALD chamber;
Vaporizing the film quality improving agent represented by Formula 1 before or after step i) and adsorbing it to the surface of the substrate loaded in the ALD chamber.
thin film formation method.
[Formula 1]
AnBmXoYiZj
(A is carbon or silicon, B is hydrogen or alkyl having 1 to 3 carbon atoms, X is at least one of fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine (I), , wherein Y and Z are independently one or more selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, sulfur and fluorine and are not the same, n is an integer from 1 to 15, o is an integer of 1 or more, and m is 0 to 2n+1, where i and j are integers from 0 to 3.)
제1항에 있어서,
상기 막질 개선제를 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계;
상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 1차 퍼징하는 단계;
박막 전구체 화합물을 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계;
상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 2차 퍼징하는 단계;
상기 ALD 챔버 내부에 반응 가스를 공급하는 단계; 및
상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 3차 퍼징하는 단계;를 단위 사이클로 하며, 총 사이클 수는 1 내지 500회인 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
According to claim 1,
evaporating the film quality improving agent and adsorbing it to the surface of the substrate loaded in the ALD chamber;
firstly purging the inside of the ALD chamber with a purge gas;
vaporizing the thin film precursor compound and adsorbing it onto the surface of the loaded substrate in the ALD chamber;
secondarily purging the inside of the ALD chamber with a purge gas;
supplying a reaction gas into the ALD chamber; and
Thirdly purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; as a unit cycle, characterized in that the total number of cycles is 1 to 500
thin film formation method.
제1항에 있어서,
박막 전구체 화합물을 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계;
상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 1차 퍼징하는 단계;
상기 막질 개선제를 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계;
상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 2차 퍼징하는 단계;
상기 ALD 챔버 내부에 반응 가스를 공급하는 단계; 및
상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 3차 퍼징하는 단계;를 단위 사이클로 하며, 총 사이클 수는 1 내지 500회인 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
According to claim 1,
vaporizing the thin film precursor compound and adsorbing it onto the surface of the loaded substrate in the ALD chamber;
firstly purging the inside of the ALD chamber with a purge gas;
evaporating the film quality improving agent and adsorbing it to the surface of the substrate loaded in the ALD chamber;
secondarily purging the inside of the ALD chamber with a purge gas;
supplying a reaction gas into the ALD chamber; and
Thirdly purging the inside of the ALD chamber with a purge gas; as a unit cycle, characterized in that the total number of cycles is 1 to 500
thin film formation method.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 반응 가스는, 총 사이클 수를 k라고 했을 때, 초기 1 내지 k/q (단, k는 1 내지 500의 정수이고, q는 3 내지 15의 정수이며, 상기 k는 최소한 q의 2배 이상이고, k/q 값이 소수점 이하의 값을 갖는 경우 소수점 이하의 값은 생략한다)번째 사이클에서는 플라즈마 상태로 공급되고, 상기 k/q 번째 사이클 이후 사이클에서는 비플라즈마 상태로 공급되는 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
According to claim 2 or 3,
The reaction gas, when the total cycle number is k, is initially 1 to k / q (where k is an integer from 1 to 500, q is an integer from 3 to 15, and k is at least twice or more than q And, if the k / q value has a value below the decimal point, the value below the decimal point is omitted) is supplied in a plasma state in the cycle, and is supplied in a non-plasma state in the cycle after the k / q cycle.
thin film formation method.
제1항에 있어서,
상기 플라즈마는 플라즈마 전력 20 내지 1,000 W 하에 형성된 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
According to claim 1,
Characterized in that the plasma is formed under a plasma power of 20 to 1,000 W
thin film formation method.
제1항에 있어서,
초기 10 사이클 후 형성된 박막의 두께가 5 Å 이상인 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
According to claim 1,
Characterized in that the thickness of the thin film formed after the initial 10 cycles is 5 Å or more
thin film formation method.
제1항에 있어서,
상기 막질 개선제 및 박막 전구체 화합물은 VFC 방식, DLI 방식 또는 LDS 방식으로 ALD 챔버 내로 이송되는 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
According to claim 1,
Characterized in that the film quality improver and thin film precursor compound are transferred into the ALD chamber by VFC method, DLI method or LDS method
thin film formation method.
제1항에 있어서,
상기 막질 개선제와 상기 전구체 화합물의 ALD 챔버 내 투입량(mg/cycle) 비는 1 : 1.5 내지 1 : 20인 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
According to claim 1,
Characterized in that the input amount (mg / cycle) ratio of the film quality improver and the precursor compound in the ALD chamber is 1: 1.5 to 1: 20
thin film formation method.
제1항에 따른 박막 형성 방법으로 제조됨을 특징으로 하는
반도체 기판.
Characterized in that it is produced by the thin film forming method according to claim 1
semiconductor substrate.
제9항에 있어서,
상기 박막은 두께가 10 nm 이하인 것을 특징으로 하는
반도체 기판.
According to claim 9,
The thin film is characterized in that the thickness is less than 10 nm
semiconductor substrate.
제9항에 있어서,
상기 박막은 표면 조도가 500 pm 미만인 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
According to claim 9,
The thin film is characterized in that the surface roughness is less than 500 pm
thin film formation method.
제9항에 있어서,
상기 박막은 두께 균일도가 50% 이하인 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
According to claim 9,
The thin film Characterized in that the thickness uniformity is 50% or less
thin film formation method.
제9항에 있어서,
상기 박막은 티타늄질화막을 포함하는 것을 특징으로 하는
반도체 기판.
According to claim 9,
The thin film is characterized in that it comprises a titanium nitride film
semiconductor substrate.
초박막 형성에 사용되고,
하기 화학식 1
[화학식 1]
AnBmXoYiZj
(상기 A는 탄소 또는 규소이고, 상기 B는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 X는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 및 아이오딘(I) 중 1종 이상이고, 상기 Y와 Z은 독립적으로 산소, 질소, 황 및 플루오린으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며 서로 같지 않고, 상기 n은 1 내지 15의 정수이며, 상기 o는 1 이상의 정수이고, m은 0 내지 2n+1이며, 상기 i와 j는 0 내지 3의 정수이다.)로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는
막질 개선제.
Used to form ultra-thin films,
Formula 1 below
[Formula 1]
AnBmXoYiZj
(A is carbon or silicon, B is hydrogen or alkyl having 1 to 3 carbon atoms, X is at least one of fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine (I), , wherein Y and Z are independently one or more selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, sulfur and fluorine and are not the same, n is an integer from 1 to 15, o is an integer of 1 or more, and m is 0 to 2n + 1, wherein i and j are integers from 0 to 3).
membrane improver.
제14항에 있어서,
하기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2
[화학식 2]
Figure pat00003


(상기 A는 탄소 또는 규소이고, 상기 R1, R2 및 R3는 독립적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬기이며, 상기 X는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 및 아이오딘(I) 중 1종 이상이다.)로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는
막질 개선제.
According to claim 14,
The compound represented by Formula 1 below is Formula 2
[Formula 2]
Figure pat00003


(A is carbon or silicon, R 1 , R 2 and R 3 are independently C1-3 alkyl groups, X is fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine ( It is one or more of I).) Characterized in that the compound represented by
membrane improver.
제15항에 있어서,
상기 R1, R2 및 R3 중 하나 이상은 탄소수가 1인 것을 특징으로 하는
막질 개선제.
According to claim 15,
At least one of R 1 , R 2 and R 3 is characterized in that the number of carbon atoms is 1
membrane improver.
제15항에 있어서,
상기 R1, R2 및 R3 중 하나 이상은 탄소수가 2 또는 3인 것을 특징으로 하는
막질 개선제.
According to claim 15,
wherein at least one of R 1 , R 2 and R 3 has 2 or 3 carbon atoms
membrane improver.
제14항에 있어서,
상기 X는 아이오딘인 것을 특징으로 하는
막질 개선제.
According to claim 14,
Wherein X is iodine
membrane improver.
제14항에 있어서,
상기 X는 불소, 염소 또는 브롬인 것을 특징으로 하는
막질 개선제.
According to claim 14,
Wherein X is fluorine, chlorine or bromine
membrane improver.
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KR20060037241A (en) 2003-07-16 2006-05-03 코니카 미놀타 홀딩스 가부시키가이샤 Method for forming thin film and base having thin film formed by such method

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