KR20230071824A - Apparatus For Processing Substrate and Method For Forming thin film - Google Patents

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Abstract

The present technology relates to a thin film deposition apparatus and a thin film deposition method using the same, which can reduce electrical problems caused by fluorene diffusion. The thin film deposition apparatus comprises: a processing chamber which is provided with a processing space for processing a substrate; a substrate support unit which is configured to support the substrate in the processing chamber; a gas spraying unit which is provided at an upper part of the substrate support unit to spray gas to allow a thin film to be deposited on the substrate; and a gas supply block which supplies a plurality of gases to the gas spraying unit. The gas supply block comprises: a first source gas supply unit for supplying a solid metal precursor as a first source gas; a second source gas supply unit for supplying a liquid metal precursor as a second source gas; a purge gas supply unit which supplies a purge gas; and a reactive gas supply unit for supplying a reactive gas that reacts with the first and second source gases. The thin film deposition method using the thin film deposition apparatus comprises: a step of loading the substrate in the processing space; a step of forming a first thin film by supplying the first source gas on the substrate; and a step of forming a second thin film by supplying the second source gas on the first thin film.

Description

박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법{Apparatus For Processing Substrate and Method For Forming thin film}Thin film deposition apparatus and thin film deposition method using the same {Apparatus For Processing Substrate and Method For Forming thin film}

본 발명은 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 금속 박막을 형성하기 위한 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 금속 박막 증착 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film deposition apparatus and a thin film deposition method using the same, and more particularly, to an atomic layer deposition apparatus for forming a metal thin film and a metal thin film deposition method using the same.

반도체 장치의 집적 밀도가 증대됨에 따라, 3D 소자의 사용이 빈번해지고 있다. 3D 소자는 높은 어스펙트 비를 갖는 도전 플러그에 의해 전기적 신호를 인가받을 수 있다. As the integration density of semiconductor devices increases, the use of 3D devices is becoming more frequent. The 3D device may receive an electrical signal through a conductive plug having a high aspect ratio.

일반적인 콘택 플러그는 콘택홀 내에 핵생성층(seed layer)을 형성하는 단계 및 핵생성층 표면에 벌크층을 형성하는 단계를 통해 형성될 수 있다. 현재 도전 플러그 물질로는 층간 매립 특성이 우수한 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W)이 이용될 수 있다. 또한, 상기 핵생성층 및 벌크층 각각은 각각 ALD(atomic layered deposition) 방식으로 형성될 수 있다. A general contact plug may be formed by forming a nucleation layer in a contact hole and forming a bulk layer on a surface of the nucleation layer. Currently, molybdenum (Mo) and tungsten (W), which have excellent interlayer filling characteristics, can be used as a conductive plug material. In addition, each of the nucleation layer and the bulk layer may be formed by an atomic layered deposition (ALD) method.

상기 몰리브텐(Mo)과 같은 금속막은 고체 상태의 전구체를 이용하여 형성되고 있다. 알려진 바와 같이, 고체 상태의 전구체는 ALD 장치에 구비된 캐니스터(canister)에 저장되어, 상기 캐니스터내에서 기화되어, ALD 장치에 소스 가스로서 제공될 수 있다. A metal film such as the molybdenum (Mo) is formed using a precursor in a solid state. As is known, a solid-state precursor may be stored in a canister provided in an ALD device, vaporized in the canister, and provided as a source gas to the ALD device.

그런데, 고체 상태의 전구체는 캐니스터내에 충진된 전구체의 양 및 온도에 따라 내부의 증기압이 가변되므로, 동일한 분사량으로 소스 가스를 제공하기 어려운 문제가 있다. 특히, 다량의 소스 가스를 요구하는 벌크층 형성시 소스 가스의 분사량이 불균일한 경우, 콘택 플러그 내부에 씨임(Seam)과 같은 불량이 발생될 수 있다. However, since the vapor pressure of the solid-state precursor varies depending on the amount and temperature of the precursor filled in the canister, it is difficult to provide the source gas at the same injection amount. In particular, when the injection amount of the source gas is non-uniform during the formation of a bulk layer requiring a large amount of source gas, defects such as seam may occur inside the contact plug.

본 발명은 박막의 전기적 특성을 개선할 수 있는 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a thin film deposition apparatus capable of improving electrical characteristics of a thin film and a thin film deposition method using the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법은, 기판을 처리하기 위한 처리 공간을 구비한 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 상기 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지부, 상기 기판 지지부 상부에 구비되어 상기 기판상에 박막이 증착되도록 가스를 분사하는 가스 분사부, 및 상기 가스 분사부에 복수의 가스들을 공급하는 가스 공급 블록을 포함하되, 상기 가스 공급 블록은 고체 상태의 금속 전구체를 제 1 소스 가스로서 공급하기 위한 제 1 소스 가스 공급부, 액체 상태의 금속 전구체를 제 2 소스 가스로서 공급하기 위한 제 2 소스 가스 공급부, 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부, 및 상기 제 1 및 제 2 소스 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하기 위한 반응 가스 공급부를 포함하는 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법으로서, 상기 처리 공간에 상기 기판을 로딩하는 단계; 상기 기판 상에 상기 제 1 소스 가스를 공급하여 제 1 박막을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 박막 상에 상기 제 2 소스 가스를 공급하여 제 2 박막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.A thin film deposition method according to an embodiment of the present invention includes a process chamber having a processing space for processing a substrate, a substrate support unit configured to support the substrate in the process chamber, and a substrate support unit provided on an upper portion of the substrate support unit on the substrate. A gas dispensing unit for dispensing a gas to deposit a thin film, and a gas supply block supplying a plurality of gases to the gas dispensing unit, wherein the gas supply block supplies a solid-state metal precursor as a first source gas A first source gas supply unit, a second source gas supply unit for supplying a metal precursor in liquid state as a second source gas, a purge gas supply unit for supplying a purge gas, and a reaction gas reacting with the first and second source gases. A thin film deposition method using a thin film deposition apparatus including a reaction gas supply unit for supplying, comprising: loading the substrate into the processing space; forming a first thin film on the substrate by supplying the first source gas; and forming a second thin film by supplying the second source gas onto the first thin film.

본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 방법은, 기판을 처리하기 위한 처리 공간을 구비한 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 상기 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지부, 상기 기판 지지부 상부에 구비되어 상기 기판상에 박막이 증착되도록 가스를 분사하는 가스 분사부, 및 상기 가스 분사부에 복수의 가스들을 공급하는 가스 공급 블록을 포함하되, 상기 가스 공급 블록은 고체 상태의 금속 전구체를 제 1 소스 가스로서 공급하기 위한 제 1 소스 가스 공급부, 액체 상태의 금속 전구체를 제 2 소스 가스로서 공급하기 위한 제 2 소스 가스 공급부, 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부, 및 상기 제 1 및 제 2 소스 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하기 위한 반응 가스 공급부를 포함하는 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법으로서, 상기 제 1 소스 가스를 이용하여 상기 반도체 기판 표면에 핵생성층을 형성하는 단계; 및 상기 핵생성층을 기초로 하여, 상기 핵생성층 상부에 상기 제 2 소스 가스를 이용하여 벌크층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 제 1 소스 가스는 플루오린을 포함하지 않는 금속 전구체를 포함하고, 상기 제 2 소스 가스는 상기 플루오린을 포함하지 않는 금속 전구체를 포함한다. A thin film deposition method according to another embodiment of the present invention includes a process chamber having a processing space for processing a substrate, a substrate support unit configured to support the substrate in the process chamber, and provided on an upper portion of the substrate support unit on the substrate A gas dispensing unit for dispensing a gas to deposit a thin film, and a gas supply block supplying a plurality of gases to the gas dispensing unit, wherein the gas supply block supplies a solid-state metal precursor as a first source gas A first source gas supply unit, a second source gas supply unit for supplying a metal precursor in liquid state as a second source gas, a purge gas supply unit for supplying a purge gas, and a reaction gas reacting with the first and second source gases. A thin film deposition method using a thin film deposition apparatus including a reaction gas supply unit for supplying, comprising: forming a nucleation layer on a surface of the semiconductor substrate using the first source gas; and forming a bulk layer on the nucleation layer based on the nucleation layer using the second source gas. The first source gas includes a metal precursor that does not contain fluorine, and the second source gas includes a metal precursor that does not contain fluorine.

본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치는, 기판을 처리하기 위한 처리 공간을 구비한 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에 상기 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지부; 상기 기판 지지부 상부에 구비되어 상기 기판상에 박막이 증착되도록 가스를 분사하는 가스 분사부; 및 상기 가스 분사부에 복수의 가스들을 공급하는 가스 공급 블록을 포함할 수 있다. 상기 가스 공급 블록은 고체 상태의 금속 전구체를 제 1 소스 가스로서 공급하기 위한 제 1 소스 가스 공급부, 액체 상태의 금속 전구체를 제 2 소스 가스로서 공급하기 위한 제 2 소스 가스 공급부, 상기 제 1 및 제 2 소스 가스와 반응하는 적어도 하나의 반응 가스를 공급하기 위한 반응 가스 공급부, 및 상기 제 1 소스 가스, 제 2 소스 가스 및 반응 가스의 잔류 성분들을 제거하기 위하여 공급되는 퍼지 가스 공급부를 포함할 수 있다.A thin film deposition apparatus according to another embodiment of the present invention includes a process chamber having a processing space for processing a substrate; a substrate support configured to support the substrate within the process chamber; a gas spraying unit disposed above the substrate support unit to spray gas to deposit a thin film on the substrate; and a gas supply block supplying a plurality of gases to the gas dispensing unit. The gas supply block includes a first source gas supply unit for supplying a metal precursor in a solid state as a first source gas, a second source gas supply unit for supplying a metal precursor in a liquid state as a second source gas, and the first and second source gases. 2 may include a reaction gas supply unit for supplying at least one reaction gas that reacts with the source gas, and a purge gas supply unit supplied to remove residual components of the first source gas, the second source gas, and the reaction gas. .

본 발명에 따르면, 핵생성층 및/또는 벌크층의 하부 영역은 플루오린을 포함하지 않는 금속 전구체를 이용하여 형성하고, 다량의 소스 가스를 요구하는 벌크층은 분사량의 차이를 줄일 수 있도록 액상의 전구체를 이용하여 형성한다. 이에 따라, 소스 가스를 안정적으로 고르게 분사할 수 있어, 박막의 전기적 결함을 감소시킬 수 있다. 나아가, 핵생성층 및/또는 벌크층의 하부 영역을 플루오린을 포함하지 않는 금속 전구체를 이용하여 형성하므로써, 플로우린 확산으로 인한 전기적 문제가 감소된다. According to the present invention, the lower region of the nucleation layer and/or the bulk layer is formed using a metal precursor that does not contain fluorine, and the bulk layer requiring a large amount of source gas is formed in a liquid phase to reduce the difference in injection amount. Formed using precursors. Accordingly, the source gas can be stably and evenly injected, and electrical defects of the thin film can be reduced. Furthermore, since the lower region of the nucleation layer and/or the bulk layer is formed using a metal precursor that does not contain fluorine, electrical problems due to diffusion of fluorine are reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 박막 증착 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 가스 공급부의 구성을 보여주는 개략적인 블록도일 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택 플러그를 형성하기 위한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택 플러그를 형성하기 위한 가스 공급 타이밍도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택 플러그를 형성하기 위한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 may be a schematic block diagram showing the configuration of a source gas supply unit according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are cross-sectional views for each process for explaining a thin film deposition method for forming a contact plug according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are gas supply timing diagrams for forming a contact plug according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are cross-sectional views for each process for explaining a thin film deposition method for forming a contact plug according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. The sizes and relative sizes of layers and regions in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 개략적인 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급 블록을 개략적으로 보여주는 블록도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a block diagram schematically showing a gas supply block according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 박막 증착 장치(10)는 가스 공급 블록(100) 및 가스 처리 블록(200)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2 , the thin film deposition apparatus 10 of this embodiment may include a gas supply block 100 and a gas processing block 200 .

가스 공급 블록(100)은 상기 가스 처리 블록(200)내에 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스를 공급하기 위한 블록일 수 있다. 본 실시예의 가스 공급 블록(100)은 제 1 소스 가스, 제 2 소스 가스, 제 1 반응 가스, 제 2 반응 가스, 및 퍼지 가스를 선택적으로 가스 처리 블록(200)에 공급할 수 있다. 상기 제 1 소스 가스는 예를 들어 플루오린을 포함하지 않는 금속 전구체(이하 제 1 전구체)를 이용하여 생성되고, 제 2 소스 가스(S2)는 제 1 소스 가스(S1)보다 증기압이 높은 금속 전구체, 예를 들어, 액체 상태의 금속 전구체(이하, 제 2 전구체)를 이용하여 생성될 수 있다. 상기 제 1 전구체 및 상기 제 2 전구체는 예를 들어 전이 금속 물질을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 전구체 각각은 몰리브덴 금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 전구체는 플루오린 성분을 포함할 수 있다. The gas supply block 100 may be a block for supplying a source gas, a purge gas, and a reaction gas into the gas processing block 200 . The gas supply block 100 according to this embodiment may selectively supply the first source gas, the second source gas, the first reaction gas, the second reaction gas, and the purge gas to the gas processing block 200 . The first source gas is generated using, for example, a metal precursor that does not contain fluorine (hereinafter referred to as a first precursor), and the second source gas S2 is a metal precursor having a higher vapor pressure than the first source gas S1. , For example, it may be produced using a metal precursor (hereinafter referred to as a second precursor) in a liquid state. The first precursor and the second precursor may include, for example, a transition metal material. In this embodiment, each of the first and second precursors may include molybdenum metal. In addition, the second precursor may include a fluorine component.

상기 제 1 반응 가스는 상기 제 1 소스 가스와 반응될 수 있다. 상기 제 1 반응 가스는 예를 들어, B2H6 및 SiH4를 포함할 수 있다. 상기 제 2 반응 가스는 상기 제 2 소스 가스와 반응될 수 있다. 상기 제 2 반응 가스는 예를 들어, H2 가스를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제시된 반응 가스들 외에, 산소(O2), 오존(O3), 이산화질소(NO2), 일산화질소(NO), 수증기(H2O), 과산화수소(H2O2), 포름산(HCOOH), 아세트산(CH3COOH), 무수 아세트산((CH₃CO) ₂O)와 같은 산화성 가스, 수소(H2), 사일렌(SiH4), 디보란(B2H6)와 같은 환원성 가스, 모노알킬아민(Monoalkylamines), 디알킬아민(Dialkylamines), 트리알킬아민(Trialkylamines), 알킬렌디아민(alkylenediamines) 등의 유기 아민 화합물, 또는 암모니아(NH3)등과 같은 질화성 가스가 반응 가스로서 이용될 수 있다.The first reaction gas may react with the first source gas. The first reaction gas may include, for example, B2H6 and SiH4. The second reaction gas may react with the second source gas. The second reaction gas may include, for example, H2 gas. In addition to the reactive gases presented in this example, oxygen (O2), ozone (O3), nitrogen dioxide (NO2), nitrogen monoxide (NO), water vapor (H2O), hydrogen peroxide (H2O2), formic acid (HCOOH), acetic acid (CH3COOH) , oxidizing gases such as acetic anhydride ((CH₃CO)₂O), reducing gases such as hydrogen (H2), xylene (SiH4), diborane (B2H6), monoalkylamines, dialkylamines, trialkylamines Organic amine compounds such as trialkylamines and alkylenediamines, or nitrifying gases such as ammonia (NH3) may be used as the reaction gas.

퍼지 가스는 예를 들어, 비휘발성 가스인 질소(N), 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. The purge gas may include, for example, nitrogen (N), argon (Ar), or helium (He) gas, which is a non-volatile gas.

가스 처리 블록(200)은 챔버(210), 제어부(220), 샤워헤드(230), 기판 지지부(240), 구동부(250) 및 히터 전원 공급부(290)를 포함할 수 있다.The gas processing block 200 may include a chamber 210 , a control unit 220 , a shower head 230 , a substrate support unit 240 , a driving unit 250 and a heater power supply unit 290 .

챔버(210)는 상부가 개방된 본체(201) 및 본체(201)의 상단 외주에 설치되는 탑 리드(203)를 포함할 수 있다. 탑 리드(220)의 내부 공간은 가스 분사부(230)에 의해 폐쇄될 수 있다. 가스 분사부(230)와 탑 리드(203) 사이에는 절연 링(r)이 설치되어, 챔버(210)와 가스 분사부(230)가 절연될 수 있다. The chamber 210 may include a main body 201 with an open top and a top lid 203 installed on the outer circumference of the upper end of the main body 201 . The inner space of the top lid 220 may be closed by the gas injection unit 230 . An insulating ring r may be installed between the gas dispensing unit 230 and the top lid 203 to insulate the chamber 210 from the gas dispensing unit 230 .

챔버(201) 내부에서, 상기 제 1 소스 가스, 제 2 소스 가스, 반응 가스, 및 퍼지 가스를 이용하여, 금속 박막이 증착될 수 있다. 챔버(210)의 측벽면(G)의 지정된 위치에 기판이 반입 및 반출될 게이트(G)가 마련될 수 있다. Inside the chamber 201, a metal thin film may be deposited using the first source gas, the second source gas, the reaction gas, and the purge gas. A gate G through which a substrate is carried in and out may be provided at a designated location on the side wall surface G of the chamber 210 .

챔버(201)의 하부에 배기구(212)가 구비되어 있으며, 상기 배기구(212)에 펌프(213)를 연결하여, 챔버(201) 내부를 진공화시킬 수 있다. An exhaust port 212 is provided at the bottom of the chamber 201, and a pump 213 is connected to the exhaust port 212 to vacuum the inside of the chamber 201.

가스 분사부(230)는 탑 리드(203) 내측에 기판 지지부(240)와 대향되도록 설치될 수 있다. 가스 분사부(230)는 가스 공급 블록(100)을 통해 전달받은 제 1 및 제 2 소스 가스들, 반응 가스 및/또는 퍼지 가스를 전달받아, 챔버(201) 내부로 분사될 수 있다. The gas injection unit 230 may be installed inside the top lid 203 to face the substrate support unit 240 . The gas dispensing unit 230 may receive the first and second source gases, the reaction gas, and/or the purge gas delivered through the gas supply block 100 and inject them into the chamber 201 .

기판 지지부(240)는 기판 안착부(서셉터, 242) 및 지지축(244)을 포함할 수 있다. 기판 안착부(242)는 상면에 적어도 하나의 기판(W)이 안착되도록 전체적으로 평판 형상을 가질 수 있다. 지지축(244)은 기판 안착부(242) 후면에 수직 결합되며, 챔버(201) 저부의 관통공(214)을 통해 외부의 구동부(250)와 연결되어, 기판 안착부(242)를 승강 및/또는 회전시킬 수 있다. The substrate support part 240 may include a substrate seating part (susceptor) 242 and a support shaft 244 . The substrate seating portion 242 may have a flat plate shape as a whole so that at least one substrate W is seated on the upper surface. The support shaft 244 is vertically coupled to the rear surface of the substrate seating portion 242 and is connected to an external driving unit 250 through a through hole 214 at the bottom of the chamber 201 to move the substrate seating portion 242 up and down. /or can be rotated.

또한, 기판 안착부(242)의 내부에 히터(246)가 구비되어 상부에 안착된 기판(100)의 온도, 나아가 챔버(201) 내부의 온도를 조절할 수 있다. 전원 공급부(290)는 상기 히터(246)와 연결되어, 전원을 제공할 수 있다. In addition, a heater 246 is provided inside the substrate seating unit 242 to adjust the temperature of the substrate 100 seated thereon and furthermore, the temperature inside the chamber 201 . The power supply 290 may be connected to the heater 246 to provide power.

제어부(220)는 박막 증착 장치(10)의 전반적인 동작을 제어하도록 구성된다. 일 실시예에서 제어부(220)는 박막 증착 장치(10)의 각 구성 요소(200~290)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(220)는 중앙처리장치, 메모리, 입출력 인터페이스 등을 포함할 수 있다.The controller 220 is configured to control overall operations of the thin film deposition apparatus 10 . In one embodiment, the controller 220 may control the operation of each component 200 to 290 of the thin film deposition apparatus 10 . The control unit 220 may include a central processing unit, a memory, an input/output interface, and the like.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급 블록의 구성을 보여주는 도면이다. 2 is a diagram showing the configuration of a gas supply block according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 가스 공급 블록(100)은 제 1 소스 가스부(110), 제 2 소스 가스부(120), 제 1 반응 가스부(130) 및 제 2 반응 가스부(140)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the gas supply block 100 includes a first source gas unit 110, a second source gas unit 120, a first reaction gas unit 130, and a second reaction gas unit 140. can do.

제 1 소스 가스부(110)는 캐니스터(111), 제 1 유량 조절부(113), 충전 탱크(115), 퍼지 가스 공급원(117), 필터(F) 및 제 2 유량 조절부(118)를 포함할 수 있다. The first source gas unit 110 includes a canister 111, a first flow rate controller 113, a charging tank 115, a purge gas supply source 117, a filter F, and a second flow controller 118. can include

캐니스터(111)는 고체 상태의 제 1 원료를 수용하는 제 1 원료 공급원일 수 있다. 캐니스터(111)는 상기 제 1 원료를 증발시켜 제 1 소스 가스를 생성할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 제 1 원료는 플루오린을 포함하지 않는 몰리브덴 전구체, 예를 들어, MoCl5 또는 MoO2Cl2를 포함할 수 있다. 캐니스터(111)는 내부에 히터(111a)를 구비할 수 있으며, 히터(111a)의 발열에 의해, 상기 제 1 원료를 증발시킬 수 있다. 캐니스터(111)의 증기압은 캐니스터(111) 내부에 수용된 제 1 원료의 양 및 캐니스터(111) 내부의 온도에 따라 가변될 수 있다. 제 1 유량 조절부(113)는 캐니스터(111)에서 제공되는 제 1 소스 가스의 유량을 제어할 수 있다. 본 실시예의 유량 조절부는 예를 들어, MFC(mass flow controller)일 수 있다. 상기 충전 탱크(115)는 제 1 소스 가스를 공급받을 수 있다. 충전 탱크(115) 내부가 제 1 소스 가스로 채워지면, 충전 탱크(115)는 그 내부의 압력을 이용하여, 상기 제 1 소스 가스를 고르게 분사할 수 있다. 충전 탱크(115)에 제 1 소스 가스가 가득 채워진 경우, 제 1 소스 가스는 고압으로 분사될 수 있다. 퍼지 가스 공급원(117)은 퍼지 가스 원료를 수용하고 있다. 퍼지 가스 공급원(117)에서 제공되는 퍼지 가스는 필터(F) 및 제 2 유량 조절부(118)를 거쳐 제 1 소스 가스부(110)의 출력관(110_O)에 전달될 수 있다. 제 1 소스 가스부(110)의 출력관(110_O)으로 제 1 소스 가스를 전달시킨 다음, 퍼지 가스가 상기 출력관(110_O)에 제공될 수 있다. 이에 따라, 제 1 소스 가스부(110)의 출력관(110_O)의 부산물들이 제거될 수 있다. 제 1 소스 가스 및 퍼지 가스의 선택적인 전달은 밸브(Va,Vc)의 동작에 의해 수행될 수 있다. 밸브(Va)는 제 1 소스 공급부(110)의 구성 요소들(111,113,115,F, 118) 사이에 각각 위치될 수 있다. 본 실시예에서 필터(F)는 퍼지 가스내에 포함되어 있는 불순물을 필터링할 수 있으며, 이하의 구성들에서도 동일한 동작을 수행할 것이다. 또한, 밸브(Vc)는 체크 밸브로서, 역류 방지 역할을 수행할 수 있다. The canister 111 may be a first raw material supply source for accommodating a first raw material in a solid state. The canister 111 may generate a first source gas by evaporating the first raw material. In an embodiment of the present invention, the first raw material may include a molybdenum precursor that does not contain fluorine, for example, MoCl5 or MoO2Cl2. The canister 111 may include a heater 111a therein, and the first raw material may be evaporated by heat generated by the heater 111a. The vapor pressure of the canister 111 may vary according to the amount of the first raw material stored in the canister 111 and the internal temperature of the canister 111 . The first flow controller 113 may control the flow rate of the first source gas provided from the canister 111 . The flow control unit of this embodiment may be, for example, a mass flow controller (MFC). The charging tank 115 may receive a first source gas. When the inside of the filling tank 115 is filled with the first source gas, the filling tank 115 may evenly inject the first source gas using the pressure inside the filling tank 115 . When the first source gas is fully filled in the charging tank 115, the first source gas may be injected at a high pressure. The purge gas supply source 117 contains a purge gas source. The purge gas provided from the purge gas supply source 117 may be delivered to the output pipe 110_O of the first source gas unit 110 via the filter F and the second flow rate controller 118 . After the first source gas is transferred to the output tube 110_O of the first source gas unit 110, a purge gas may be provided to the output tube 110_O. Accordingly, byproducts of the output tube 110_O of the first source gas unit 110 may be removed. Selective delivery of the first source gas and the purge gas may be performed by operating the valves Va and Vc. The valve Va may be positioned between the components 111 , 113 , 115 , F and 118 of the first source supply unit 110 , respectively. In this embodiment, the filter F can filter impurities contained in the purge gas, and the same operation will be performed in the following configurations. In addition, the valve Vc is a check valve and may perform a role of preventing backflow.

제 2 소스 가스부(120)는 제 2 원료 공급원(121), 제 1 및 제 2 필터(F1,F2), 제 1 및 제 2 유량 조절부(123,128), 충전 탱크(125) 및 퍼지 가스 공급원(127)을 포함할 수 있다. The second source gas unit 120 includes a second raw material supply source 121, first and second filters F1 and F2, first and second flow rate controllers 123 and 128, a charging tank 125, and a purge gas supply source. (127) may be included.

제 2 원료 공급원(121)은 액체 상태의 전구체를 포함할 수 있다. 상기 제 2 원료 공급원(121)은 플루오린을 포함하지 않는 몰리브덴 전구체는 예를 들어, MoFn(n은 자연수) 전구체를 포함할 수 있다. 제 2 원료 공급원(121)에서 제공된 제 2 소스 가스는 제 1 필터(F1) 및 제 1 유량 제어부(123)를 거쳐 충전 탱크(125)로 전달된다. 충전 탱크(125)는 상술한 바와 같이 수용하고 있는 제 2 소스 가스를 제 2 소스 가스부(120)의 출력관(120_O)으로 고르게 분사할 수 있다. 퍼지 가스 공급원(127)은 제 1 소스 가스부(110)와 마찬가지로, 퍼지 가스를 수용하고 있으며, 상기 퍼지 가스는 제 2 필터(F2) 및 제 2 유량 조절부(128)를 거쳐 제 2 소스 가스부(120)의 출력관(120_0)에 제공될 수 있다. The second raw material supply source 121 may include a precursor in a liquid state. The second raw material supply source 121 may include, for example, a MoFn (n is a natural number) precursor as a molybdenum precursor that does not contain fluorine. The second source gas supplied from the second raw material supply source 121 passes through the first filter F1 and the first flow control unit 123 and is delivered to the charging tank 125 . As described above, the charging tank 125 may evenly inject the second source gas contained therein to the output tube 120_O of the second source gas unit 120 . Like the first source gas unit 110, the purge gas supply source 127 receives the purge gas, and the purge gas passes through the second filter F2 and the second flow rate controller 128 to supply the second source gas. It may be provided to the output tube 120_0 of the unit 120.

제 1 반응 가스부(130)는 제 3 원료 공급원(131), 제 1 및 제 2 필터(F1,F2), 제 1 및 제 2 유량 조절부(133,138), 충전 탱크(135) 및 퍼지 가스 공급원(137)을 포함할 수 있다.The first reaction gas unit 130 includes a third raw material supply source 131, first and second filters F1 and F2, first and second flow rate controllers 133 and 138, a charging tank 135, and a purge gas supply source. (137).

제 3 원료 공급원(131)은 제 1 소스 가스와 반응될 원료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 3 원료 공급원(131)은 수소 함량이 상대적으로 높은 가스(Ha, a는 3이상), 예를 들어, B2H6 또는 SiH4 가스를 수용할 수 있다. 제 3 원료 공급원(131)에서 제공된 제 1 반응 가스는 제 1 필터(F1) 및 제 1 유량 제어부(133)를 거쳐 충전 탱크(135)로 전달된다. 충전 탱크(135)는 제 1 반응 가스부(130)의 출력관(130_O)으로 제 1 반응 가스를 고르게 분사할 수 있다. 퍼지 가스 공급원(137)은 제 1 또는 제 2 소스 가스부(110,120)와 마찬가지로, 퍼지 가스를 수용하고 있으며, 상기 퍼지 가스는 제 2 필터(F2) 및 제 2 유량 조절부(128)를 거쳐 제 2 소스 가스부(130)의 출력관(130_0)에 제공될 수 있다. The third raw material supply source 131 may include a raw material to be reacted with the first source gas. For example, the third raw material supply source 131 may accommodate a gas having a relatively high hydrogen content (Ha, a is 3 or more), for example, B2H6 or SiH4 gas. The first reaction gas supplied from the third raw material supply source 131 passes through the first filter F1 and the first flow control unit 133 and is delivered to the charging tank 135 . The charging tank 135 may evenly inject the first reaction gas into the output tube 130_O of the first reaction gas unit 130 . Like the first or second source gas units 110 and 120, the purge gas supply source 137 receives the purge gas, and the purge gas passes through the second filter F2 and the second flow rate control unit 128. 2 may be provided to the output tube 130_0 of the source gas unit 130.

제 2 반응 가스부(140)는 제 4 원료 공급원(141), 제 1 및 제 2 필터(F1,F2), 제 1 및 제 2 유량 조절부(143,148), 충전 탱크(145) 및 퍼지 가스 공급원(147)을 포함할 수 있다.The second reaction gas unit 140 includes a fourth raw material supply source 141, first and second filters F1 and F2, first and second flow rate controllers 143 and 148, a charging tank 145, and a purge gas supply source. (147).

제 4 원료 공급원(141)은 제 2 소스 가스와 반응될 원료를 포함할 수 있다. 제 4 원료 공급원(141)은 수소 함량이 상대적으로 낮은 가스(Ha, a는 2 이하), 예를 들어, H2 가스를 수용할 수 있다. 제 4 원료 공급원(141)에서 제공된 제 2 반응 가스는 제 1 필터(F1) 및 제 1 유량 제어부(143)를 거쳐 충전 탱크(145)로 전달된다. 충전 탱크(145)는 제 1 반응 가스부(140)의 출력관(140_O)으로 제 2 반응 가스를 고르게 분사할 수 있다. 퍼지 가스 공급원(147)은 퍼지 가스를 수용하며, 상기 퍼지 가스는 제 2 소스 가스부(120)와 마찬가지로, 퍼지 가스를 제 2 필터(F2) 및 제 2 유량 조절부(148)를 거쳐 제 2 반응 가스부(140)의 출력관(140_0)에 제공할 수 있다. The fourth raw material supply source 141 may include a raw material to be reacted with the second source gas. The fourth raw material supply source 141 may receive a gas having a relatively low hydrogen content (Ha, a is 2 or less), for example, H2 gas. The second reaction gas provided from the fourth raw material supply source 141 passes through the first filter F1 and the first flow control unit 143 and is delivered to the charging tank 145 . The charging tank 145 may evenly inject the second reaction gas into the output tube 140_O of the first reaction gas unit 140 . The purge gas supply source 147 receives the purge gas, and like the second source gas unit 120, the purge gas passes through the second filter F2 and the second flow rate controller 148 to supply the second gas. It can be provided to the output pipe 140_0 of the reactive gas unit 140.

본 실시예에서, 퍼지 가스 공급원(121,131,141,151)은 제 1 및 제 2 소스 가스부(110,120) 및 제 1 및 제 2 반응 가스부(130,140)에 각각 구비되는 것을 설명하였지만, 하나의 퍼지 가스 공급원으로부터 분기될 수도 있다. In this embodiment, the purge gas supply sources 121 , 131 , 141 , and 151 have been described as being provided in the first and second source gas units 110 and 120 and the first and second reaction gas units 130 and 140 , respectively, but are branched from one purge gas supply source. It could be.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택 플러그를 형성하기 위한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택 플러그를 형성하기 위한 가스 공급 타이밍도이다. 3A and 3B are cross-sectional views for each process for explaining a thin film deposition method for forming a contact plug according to an embodiment of the present invention. 4A and 4B are gas supply timing diagrams for forming a contact plug according to an embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 반도체 기판(310) 상부에 층간 절연막(320)이 형성된다. 반도체 기판(310)과 층간 절연막(320) 사이에 다양한 회로 소자들, 예컨대, 3D 소자들이 개재될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 3D 소자들의 전극 부분이 노출되도록 상기 층간 절연막(320)의 소정 부분을 식각하여 콘택홀(H)을 형성한다. 상기 콘택홀(H)은 상기 3D 소자의 높이로 인해 큰 어스펙트 비를 가질 수 있다. Referring to FIG. 3A , an interlayer insulating layer 320 is formed on a semiconductor substrate 310 . Various circuit elements, for example, 3D elements, may be interposed between the semiconductor substrate 310 and the interlayer insulating film 320 . Although not shown in the drawing, a contact hole H is formed by etching a predetermined portion of the interlayer insulating layer 320 to expose electrode portions of the 3D elements. The contact hole H may have a large aspect ratio due to the height of the 3D element.

제 1 소스 가스(S1)를 기초하여, 콘택홀(H) 표면에 핵생성층(330)을 형성할 수 있다. 일 예로서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 핵생성층(330)을 형성하는 단계는, 제 1 소스 가스(S1)를 공급하는 단계, 퍼지 가스(FG)를 공급하는 단계, 제 1 반응 가스(R1)를 공급하는 단계, 및 상기 퍼지 가스(FG)를 공급하는 단계로 구성된 제 1 사이클을 적어도 1회 포함할 수 있다. A nucleation layer 330 may be formed on the surface of the contact hole H based on the first source gas S1 . As an example, as shown in FIG. 4A , the forming of the nucleation layer 330 includes supplying a first source gas S1 , supplying a purge gas FG, and a first reaction gas. A first cycle consisting of supplying R1 and supplying the purge gas FG may be included at least once.

상기와 같이, 플루오린 성분을 포함하지 않은 상기 제 1 소스 가스(S1)를 이용하여, 상기 핵생성층(330)을 형성하기 때문에, 콘택 계면 내지는 3D 소자쪽으로 결함원에 해당하는 플루오린 성분이 확산되지 않는다.As described above, since the nucleation layer 330 is formed using the first source gas S1 that does not contain a fluorine component, the fluorine component corresponding to the defect source toward the contact interface or the 3D device does not spread

또한, 상기 핵생성층(330)은 벌크층에 비해 상대적으로 얇은 두께로 형성되므로, 소량의 제 1 소스 가스(S1)가 요구된다. 이에 따라, 핵생성층(330)을 형성하는데 있어, 캐니스터(111)내의 제 1 원료의 용량 변화가 현격하지 않으므로, 증기압의 편차가 감소된다. 결과적으로 박막의 핵생성층(330)을 형성하는 경우, 분사량의 변화가 작다.In addition, since the nucleation layer 330 is formed to be relatively thin compared to the bulk layer, a small amount of the first source gas S1 is required. Accordingly, when the nucleation layer 330 is formed, the change in capacity of the first raw material in the canister 111 is not significant, and therefore, the variation in vapor pressure is reduced. As a result, in the case of forming the thin nucleation layer 330, the change in the injection amount is small.

상기 핵생성층(330) 상부에, 액체 상태의 제 2 소스 가스(S2)를 기초하여 벌크층(340)을 형성할 수 있다. 벌크층(340)을 형성하는 단계는 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 2 소스 가스(S2)를 공급하는 단계, 퍼지 가스(FG)를 공급하는 단계, 제 2 반응 가스(R2)를 공급하는 단계, 및 상기 퍼지 가스(FG)를 공급하는 단계로 구성되는 제 2 사이클을 복수 회 반복 실시하는 단계를 포함할 수 있다. A bulk layer 340 may be formed on the nucleation layer 330 based on the second source gas S2 in a liquid state. As shown in FIG. 4B , the forming of the bulk layer 340 includes supplying a second source gas S2, supplying a purge gas FG, and supplying a second reaction gas R2. and repeating a second cycle consisting of supplying the purge gas FG a plurality of times.

상술한 바와 같이, 제 2 소스 가스(S2)는 고체에 비해 상대적으로 높은 증기압을 갖는 액체 상태의 전구체를 기초로 형성되므로, 고른 분사량을 가지고 가스 처리 블록(200)에 제공될 수 있다. 이에 대해 자세히 설명하면, 벌크층(340)은 핵생성층(330)에 비해 후막의 두께를 가지므로, 핵생성층(330)을 형성할 때보다 다량의 소스 가스가 요구된다. 만일 고체 상태의 전구체가 이용되는 경우, 용량의 현격한 변화로 인해, 증기압의 변화가 증대될 수 있다. 반면, 본 실시예와 같이, 증기압 자체가 큰 액체 상태의 전구체를 이용하여 제 2 소스 가스(S2)를 형성하는 경우, 전구체의 수용량의 변화와 무관하게, 고른 증기압을 제공할 수 있다. 이때, 상기 벌크층(340)을 형성하기 위한 사이클의 반복 회수는 상기 핵생성층(330)을 형성하기 위한 사이클의 반복 회수보다 상대적으로 클 수 있다.As described above, since the second source gas S2 is formed based on a precursor in a liquid state having a relatively higher vapor pressure than that of a solid, it may be supplied to the gas processing block 200 with a uniform injection amount. Describing this in detail, since the bulk layer 340 has a thicker film thickness than the nucleation layer 330, a larger amount of source gas is required than when forming the nucleation layer 330. If a solid-state precursor is used, the change in vapor pressure can be increased due to a significant change in capacity. On the other hand, as in the present embodiment, when the second source gas S2 is formed using a precursor in a liquid state having a high vapor pressure itself, a uniform vapor pressure can be provided regardless of a change in the capacity of the precursor. In this case, the number of repetitions of cycles for forming the bulk layer 340 may be relatively greater than the number of repetitions of cycles for forming the nucleation layer 330 .

그후, 벌크층(340) 및 핵생성층(330)은 층간 절연막(320)의 표면이 노출되도록 평탄화되어 콘택 플러그가 형성된다. Thereafter, the bulk layer 340 and the nucleation layer 330 are planarized to expose the surface of the interlayer insulating layer 320 to form a contact plug.

하기 표 1은 50℃에서 고체 몰리브덴 전구체 및 액체 몰리브덴 전구체의 증기압을 나타낸다. Table 1 below shows the vapor pressure of a solid molybdenum precursor and a liquid molybdenum precursor at 50 °C.

물질matter 상태situation 증기압vapor pressure MoCl5MoCl5 고체solid 0.001torr0.001 torr MoO2Cl2MoO2Cl2 고체solid 0.5torr0.5 torr MoF4MoF4 액체Liquid 1torr1 torr MoF5MoF5 액체 Liquid 5torr5 torr MoF6MoF6 액체Liquid 1000torr1000torr

상기 표 1에 의하면, 고체 전구체 보다 액체 전구체의 증기압이 상대적으로 높고, 액체 전구체라도, 플루오린 함량이 높을수록 증기압이 높아짐이 알 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택 플러그를 형성하기 위한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다. According to Table 1, it can be seen that the vapor pressure of the liquid precursor is relatively higher than that of the solid precursor, and even in the liquid precursor, the higher the fluorine content, the higher the vapor pressure. 5A and 5B are cross-sectional views for each process for explaining a thin film deposition method for forming a contact plug according to an embodiment of the present invention.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 콘택 플러그를 형성하는 단계는 콘택홀(H) 표면을 따라 핵생성층(330)을 형성하는 단계, 상기 핵생성층(330) 상부에 제 1 벌크층(335)을 형성하는 단계, 및 상기 제 1 벌크층(335) 상부에 제 2 벌크층(340a)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 콘택홀(H)은 제 1 및 제 2 벌크층(335, 340a)에 의해 매립될 수 있다.Referring to FIGS. 5A and 5B , the forming of the contact plug includes forming a nucleation layer 330 along the surface of the contact hole H, and a first bulk layer on the nucleation layer 330 ( 335), and forming a second bulk layer 340a on the first bulk layer 335. In this embodiment, the contact hole H may be filled by the first and second bulk layers 335 and 340a.

본 실시예의 제 1 벌크층(335)은 상기 제 2 벌크층(340a)보다 박막일 수 있다. 제 1 벌크층(335)은 예를 들어, 상기 콘택홀(H)의 높이 대비 1 내지 30%의 두께를 가질 수 있다. The first bulk layer 335 of this embodiment may be thinner than the second bulk layer 340a. For example, the first bulk layer 335 may have a thickness of 1 to 30% of the height of the contact hole H.

본 실시예의 상기 핵생성층(330) 및 제 1 벌크층(335)을 형성하는 단계는 도 4a에 도시된 바와 같이, 제 1 소스 가스(S1)를 이용하여 형성될 수 있다. In the step of forming the nucleation layer 330 and the first bulk layer 335 in this embodiment, as shown in FIG. 4A , the first source gas S1 may be used.

상기 핵생성층(330) 및 상기 제 1 벌크층(335)은 상기 제 1 사이클, 즉 제 1 소스 가스(S1)를 공급하는 단계, 퍼지 가스(FG)를 공급하는 단계, 제 1 반응 가스(R1)를 공급하는 단계, 및 상기 퍼지 가스(FG)를 공급하는 단계를 적어도 1회 반복 수행할 수 있다. 상기 핵생성층(330)을 형성하기 위한 제 1 소스 가스(S1)의 유량 및 상기 제 1 벌크층(335)을 형성하기 위한 제 1 소스 가스(S1)의 유량은 같거나 상이할 수 있다. The nucleation layer 330 and the first bulk layer 335 perform the first cycle, that is, the step of supplying the first source gas S1, the step of supplying the purge gas FG, the step of supplying the first reaction gas ( The step of supplying R1) and the step of supplying the purge gas (FG) may be repeatedly performed at least once. The flow rate of the first source gas S1 for forming the nucleation layer 330 and the flow rate of the first source gas S1 for forming the first bulk layer 335 may be the same or different.

한편, 제 2 벌크층(340a)을 형성하는 단계는 상기 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 2 소스 가스(S2)를 이용한 제 2 사이클을 반복 실시하는 단계를 포함할 수 있다. Meanwhile, forming the second bulk layer 340a may include repeating the second cycle using the second source gas S2 as shown in FIG. 4B.

이와 같이, 제 1 벌크층(335)보다 두꺼운 두께를 갖는 제 2 벌크층(340a)은 액체 상태의 전구체를 이용하여 형성되므로, 소스 가스가 고르게 안정적으로 제공되어, 씨임(seam)과 같은 증착 불량을 줄일 수 있다. 핵생성층(330) 및 제 1 벌크층(335)은 플루오린을 포함하지 않는 전구체를 이용하므로써, 소자 내부로 플루오린 확산됨을 방지할 수 있다. As described above, since the second bulk layer 340a having a thickness greater than that of the first bulk layer 335 is formed using a precursor in a liquid state, the source gas is evenly and stably provided, resulting in deposition defects such as seams. can reduce Since the nucleation layer 330 and the first bulk layer 335 use a precursor that does not contain fluorine, diffusion of fluorine into the device can be prevented.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 핵생성층(및 하부 벌크층)과 같이 박막이면서 외부의 전극들과 접촉하는 부분은 플루오린 프리 전구체를 이용하고, 벌크층과 같이 상대적으로 다량의 소스 가스를 요구하는 부분은 액상의 전구체를 이용한다. 이에 따라, 공정 진행에 따라 안정적으로 소스 가스가 공급되어, 전기적 결함없이 콘택 플러그를 제작할 수 있다. As described in detail above, according to the present invention, a fluorine-free precursor is used for a thin film such as a nucleation layer (and a lower bulk layer) and a portion in contact with external electrodes, and a relatively large amount of A part requiring a source gas uses a liquid precursor. Accordingly, the source gas is stably supplied according to the progress of the process, and the contact plug can be manufactured without electrical defects.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. do.

100 : 가스 공급 블록 110 : 소스 가스 공급부
115a : 제 1 소스 공급원 115b : 제 2 소스 공급원
120 : 고체 소스 처리부 125 : 액체 소스 처리부
130 : 혼합부 200 : 가스 처리 블록
201 : 챔버 310 : 기판
320 : 층간 절연막 330 : 핵생성층
335 : 제 1 벌크층 340: 벌크층
340a : 제 2 벌크층100: gas supply block 110: source gas supply unit
115a: first source source 115b: second source source
120: solid source processing unit 125: liquid source processing unit
130: mixing unit 200: gas treatment block
201: chamber 310: substrate
320: interlayer insulating film 330: nucleation layer
335: first bulk layer 340: bulk layer
340a: second bulk layer

Claims (14)

기판을 처리하기 위한 처리 공간을 구비한 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 상기 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지부, 상기 기판 지지부 상부에 구비되어 상기 기판상에 박막이 증착되도록 가스를 분사하는 가스 분사부, 및 상기 가스 분사부에 복수의 가스들을 공급하는 가스 공급 블록을 포함하되, 상기 가스 공급 블록은 고체 상태의 금속 전구체를 제 1 소스 가스로서 공급하기 위한 제 1 소스 가스 공급부, 액체 상태의 금속 전구체를 제 2 소스 가스로서 공급하기 위한 제 2 소스 가스 공급부, 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부, 및 상기 제 1 및 제 2 소스 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하기 위한 반응 가스 공급부를 포함하는 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법으로서,
상기 처리 공간에 상기 기판을 로딩하는 단계;
상기 기판 상에 상기 제 1 소스 가스를 공급하여 제 1 박막을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 박막 상에 상기 제 2 소스 가스를 공급하여 제 2 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.A process chamber having a processing space for processing a substrate, a substrate support configured to support the substrate in the process chamber, a gas ejection unit disposed above the substrate support and injecting gas to deposit a thin film on the substrate, and A gas supply block supplying a plurality of gases to the gas dispensing unit, wherein the gas supply block comprises a first source gas supply unit for supplying a metal precursor in a solid state as a first source gas, and a metal precursor in a liquid state. 2 A thin film deposition apparatus including a second source gas supply unit for supplying a source gas, a purge gas supply unit for supplying a purge gas, and a reaction gas supply unit for supplying a reaction gas reacting with the first and second source gases. As a thin film deposition method used,
loading the substrate into the processing space;
forming a first thin film on the substrate by supplying the first source gas; and
and forming a second thin film by supplying the second source gas onto the first thin film. 제 1 항에 있어서,
상기 고체 상태의 금속 전구체는 플루오린(fluorine)을 포함하지 않는 몰리브덴 전구체를 포함하는 박막 증착 방법. According to claim 1,
The thin film deposition method of claim 1, wherein the solid-state metal precursor includes a molybdenum precursor that does not contain fluorine. 제 2 항에 있어서,
상기 고체 상태의 금속 전구체는 MoO2Cl2를 포함하는 박막 증착 방법. According to claim 2,
The solid-state metal precursor is a thin film deposition method comprising MoO2Cl2. 제 2 항에 있어서,
상기 기판은 콘택홀을 구비하는 층간 절연막을 더 포함하고,
상기 제 1 박막은 상기 콘택홀 표면을 따라 형성되는 핵생성층을 포함하는 박막 증착 방법. According to claim 2,
The substrate further includes an interlayer insulating film having a contact hole,
The thin film deposition method of claim 1 , wherein the first thin film includes a nucleation layer formed along a surface of the contact hole. 제 1 항에 있어서,
상기 액체 상태의 전구체는 플루오린을 포함하는 몰리브덴 전구체를 포함하는 박막 증착 방법. According to claim 1,
The liquid precursor is a thin film deposition method comprising a molybdenum precursor containing fluorine. 제 5 항에 있어서,
상기 액체 상태의 전구체는 MOFn(n은 자연수)를 포함하는 박막 증착 방법. According to claim 5,
The liquid precursor is a thin film deposition method comprising MOFn (n is a natural number). 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 박막은 상기 콘택홀 내부를 충진하는 벌크층을 포함하는 박막 증착 방법. According to any one of claims 2 to 6,
The thin film deposition method of claim 1 , wherein the second thin film includes a bulk layer filling an inside of the contact hole. 제 7 항에 있어서,
상기 제 2 박막은 상기 제 1 박막보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법. According to claim 7,
The thin film deposition method, characterized in that the second thin film is thicker than the first thin film. 기판을 처리하기 위한 처리 공간을 구비한 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 상기 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지부, 상기 기판 지지부 상부에 구비되어 상기 기판상에 박막이 증착되도록 가스를 분사하는 가스 분사부, 및 상기 가스 분사부에 복수의 가스들을 공급하는 가스 공급 블록을 포함하되, 상기 가스 공급 블록은 고체 상태의 금속 전구체를 제 1 소스 가스로서 공급하기 위한 제 1 소스 가스 공급부, 액체 상태의 금속 전구체를 제 2 소스 가스로서 공급하기 위한 제 2 소스 가스 공급부, 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부, 및 상기 제 1 및 제 2 소스 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하기 위한 반응 가스 공급부를 포함하는 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착 방법으로서, 상기 제 1 소스 가스를 이용하여 상기 반도체 기판 표면에 핵생성층을 형성하는 단계; 및상기 핵생성층을 기초로 하여, 상기 핵생성층 상부에 상기 제 2 소스 가스를 이용하여 벌크층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제 1 소스 가스는 플루오린을 포함하지 않는 금속 전구체를 포함하고, 상기 제 2 소스 가스는 상기 플루오린을 포함하지 않는 금속 전구체를 포함하는 박막 증착 방법. A process chamber having a processing space for processing a substrate, a substrate support configured to support the substrate in the process chamber, a gas ejection unit disposed above the substrate support and injecting gas to deposit a thin film on the substrate, and A gas supply block supplying a plurality of gases to the gas dispensing unit, wherein the gas supply block includes a first source gas supply unit for supplying a metal precursor in a solid state as a first source gas, and a metal precursor in a liquid state. 2 A thin film deposition apparatus including a second source gas supply unit for supplying a source gas, a purge gas supply unit for supplying a purge gas, and a reaction gas supply unit for supplying a reaction gas reacting with the first and second source gases. A thin film deposition method using the first source gas, comprising: forming a nucleation layer on a surface of the semiconductor substrate; and forming a bulk layer on the nucleation layer based on the nucleation layer using the second source gas,
The first source gas includes a metal precursor that does not contain fluorine, and the second source gas includes a metal precursor that does not contain fluorine. 제 9 항에 있어서,
상기 반도체 기판은 콘택홀을 포함하는 층간 절연막을 포함하고,
상기 핵생성층은 상기 콘택홀의 표면을 따라 형성되고,
상기 벌크층은 상기 콘택홀이 충진되도록 상기 핵생성층 보다 두꺼운 두께로 형성되는 박막 증착 방법. According to claim 9,
The semiconductor substrate includes an interlayer insulating film including a contact hole,
The nucleation layer is formed along the surface of the contact hole,
The bulk layer is formed to a thickness greater than that of the nucleation layer so as to fill the contact hole. 제 10 항에 있어서,
상기 핵생성층을 형성하는 단계와 상기 벌크층을 형성하는 단계 사이에, 상기 제 1 소스 가스를 이용하여 추가 벌크층을 형성하는 단계를 더 포함하는 박막 증착 방법. According to claim 10,
The thin film deposition method further comprising forming an additional bulk layer using the first source gas between the forming of the nucleation layer and the forming of the bulk layer. 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 소스 가스를 구성하는 상기 플루오린을 포함하지 않는 금속 전구체는 고체 상태를 갖는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법. According to claim 9,
The thin film deposition method, characterized in that the metal precursor that does not contain the fluorine constituting the first source gas has a solid state. 기판을 처리하기 위한 처리 공간을 구비한 공정 챔버;
상기 공정 챔버 내에 상기 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지부;
상기 기판 지지부 상부에 구비되어 상기 기판상에 박막이 증착되도록 가스를 분사하는 가스 분사부; 및
상기 가스 분사부에 복수의 가스들을 공급하는 가스 공급 블록을 포함하며,
상기 가스 공급 블록은,
고체 상태의 금속 전구체를 제 1 소스 가스로서 공급하기 위한 제 1 소스 가스부,
액체 상태의 금속 전구체를 제 2 소스 가스로서 공급하기 위한 제 2 소스 가스부, 및
상기 제 1 및 제 2 소스 가스와 각각 반응하는 적어도 하나의 반응 가스를 공급하기 위한 반응 가스 공급부를 포함하며,
상기 제 1 소스 가스부, 상기 제 2 소스 가스부 및 상기 반응 가스부는 퍼지 가스 공급부를 각각 구비하는 박막 증착 장치. a process chamber having a processing space for processing a substrate;
a substrate support configured to support the substrate within the process chamber;
a gas spraying unit disposed above the substrate support unit to spray gas to deposit a thin film on the substrate; and
A gas supply block supplying a plurality of gases to the gas injection unit;
The gas supply block,
A first source gas unit for supplying a metal precursor in a solid state as a first source gas;
A second source gas unit for supplying a metal precursor in a liquid state as a second source gas, and
A reactive gas supply unit for supplying at least one reactive gas that reacts with the first and second source gases, respectively;
The thin film deposition apparatus of claim 1 , wherein the first source gas unit, the second source gas unit, and the reaction gas unit each include a purge gas supply unit. 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 소스 가스 공급부, 상기 제 2 소스 가스 공급부 및 상기 반응 가스 공급부 중 적어도 하나의 출력단에 충전 탱크가 더 구비된 박막 증착 장치.According to claim 13,
A thin film deposition apparatus further comprising a charging tank at an output end of at least one of the first source gas supply unit, the second source gas supply unit, and the reaction gas supply unit.
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