KR20070066945A - Thin film formation by atomic layer growth and chemical vapor deposition - Google Patents

Abstract

A method for forming a thin film by atomic layer growth and chemical vapor deposition is provided to obtain high productivity and form thin films of high quality by applying the same thin film forming method to a process of repeatedly performing gas phase chemical growth and plasma post-treatment, and form high quality films by repeatedly performing plasma treatment in case of plasma atomic layer deposition, thereby reducing impurities. In a method for forming a thin film on a substrate(14) using a shower head(4) comprising an upper dispersion chamber(17), and a lower dispersion chamber(7) which is located below the upper dispersion chamber, which is overlapped with the upper dispersion chamber when the lower dispersion chamber is seen from an axial direction of the shower head, and which is not gas communicated with the upper dispersion chamber, the method is characterized in that a surface of the shower head facing a susceptor(2) has an overlapping area(18) in which the upper and lower dispersion chambers are overlapped with each other when seen from the axial direction of the shower head, and the shower head comprises, in the overlapping area, a first bore(12) that is gas communicated with the upper dispersion chamber without being gas communicated with the lower dispersion chamber, and a second bore(6) that is gas communicated with the lower dispersion chamber without being gas communicated with the upper dispersion chamber, wherein the method comprises the steps of: (i) releasing a first gas from the upper dispersion chamber toward the substrate side above the susceptor into a reaction space(19) through the first bore of the shower head; (ii) releasing a second gas from the lower dispersion chamber toward the substrate side into the reaction space through the second bore of the shower head; (iii) repeating the previous steps including the step(i) and the step(ii) to form a first film on the substrate; and (iv) releasing a third gas and a fourth gas respectively from the upper dispersion chamber through the first bore and the lower dispersion chamber through the second bore to form a second film different from the first film on the first film.

Description

원자층 성장 및 화학증기 증착에 의한 박막형성 방법{Thin Film Formation by Atomic Layer Growth and Chemical Vapor Deposition}Thin Film Formation by Atomic Layer Growth and Chemical Vapor Deposition

도 1(a)는 본 발명의 일 실시태양에서의 박막형성 프로세스에 이용한 장치의 단면 구조 모식도를 나타내고 있다. 도 1(b)는 상기 장치에서 이용할 수 있는 분산 노즐의 사시 모식도를 나타내고 있다. Fig. 1 (a) shows a schematic cross-sectional structure of an apparatus used in the thin film formation process in one embodiment of the present invention. FIG.1 (b) has shown the perspective schematic diagram of the dispersion nozzle which can be used by the said apparatus.

도 2는 본 발명의 일 실시태양에서의 박막형성 프로세스 차트를 나타내고 있다. 2 shows a thin film formation process chart in one embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시태양에서의 박막형성 프로세스 차트를 나타내고 있다. 3 shows a thin film formation process chart in one embodiment of the present invention.

도 4(a), 도 4(b)는 본 발명의 일 실시태양에서의 박막형성 프로세스에 이용한 샤워 플레이트(포스트 믹스형 샤워 헤드)를 나타내고 있다. 도 4(a)는 일부 단면 사시도, 도 4(b)는 단면도이다. 4 (a) and 4 (b) show a shower plate (post-mix type shower head) used in the thin film forming process in one embodiment of the present invention. 4 (a) is a partial cross-sectional perspective view, and FIG. 4 (b) is a sectional view.

도 5는 도 1에 도시한 구조의 반응 장치를 이용하여, 도 2의 프로세스 흐름도를 실행한 경우의 프로세스의 밸브 동작의 일례를 나타내고 있다. FIG. 5 shows an example of the valve operation of the process when the process flowchart of FIG. 2 is executed by using the reaction apparatus having the structure shown in FIG. 1.

도 6은 도 1에 도시한 구조의 반응 장치를 이용하여, 도 3의 프로세스 흐름도를 실행한 경우의 프로세스의 밸브 동작의 일례를 나타내고 있다. FIG. 6 shows an example of the valve operation of the process when the process flowchart of FIG. 3 is executed using the reaction apparatus having the structure shown in FIG. 1.

<부호의 설명><Description of the code>

1: 챔버 1: chamber

2: 기판 가열대(지지체, 서셉터라고도 한다) 2: substrate heating table (also called support, susceptor)

3: 배기덕트 3: exhaust duct

4: 샤워 플레이트(분산판, 샤워 헤드라고도 한다) 4: shower plate (also called dispersion plate, shower head)

5: 하부 가스 분산실로의 가스 도입구 5: gas inlet to the lower gas dispersion chamber

6: 하부 가스 분산실로부터의 가스 토출구(제 2 보어라고도 한다) 6: gas discharge port from lower gas dispersion chamber (also called second bore)

7: 하부 가스 분산실(제 2 분산실, 제 2 격실이라고도 한다) 7: lower gas dispersion chamber (also called second dispersion chamber, second compartment)

8: 상부 가스 분산실의 가스 가이드8: Gas guide in the upper gas dispersion chamber

9: 상부 가스 분산실의 배기 밸브9: exhaust valve of upper gas dispersion chamber

10: 가스 혼합용 중앙 가스관 10: central gas pipe for gas mixing

11: 가스 분산 노즐11: gas dispersion nozzle

12: 상부 가스 분산실로부터의 가스 토출구(제 1 보어라고도 한다) 12: gas discharge port from the upper gas dispersion chamber (also called the first bore)

13: 상부 리드 플레이트(lid plate)13: upper lid plate

14: 기판 14: substrate

15: 기판 가열대 상하 이동용 벨로우즈 15: Bellows for vertical heating of substrate heating table

16: 게이트 밸브16: gate valve

17: 상부 분산실(제 1 분산실, 제 1 격실이라고도 한다) 17: upper dispersion chamber (also called first dispersion chamber, first compartment)

18: 샤워 헤드면(상하부 분산실의 공통 토출영역(오버래핑 구역이라고도 한다)을 포함한다) 18: shower head surface (including a common discharge area (also called an overlapping area) of the upper and lower dispersion chambers)

19: 반응 영역(반응 공간이라고도 한다) 19: reaction zone (also called reaction space)

20: 원료 A 가스 세정용 밸브20: raw material A gas cleaning valve

21: 원료 A 가스 도입 밸브 21: Raw Material A Gas Inlet Valve

22: 가스 혼합용 중앙 가스관 세정용 가스22: gas for cleaning the central gas pipe for gas mixing

23: 원료 가스 B 세정용 가스 밸브23: gas valve for raw gas B cleaning

24: 원료 가스 B 도입용 밸브 24: Valve for introducing source gas B

25: 배기측 메인 밸브25: exhaust side main valve

26: 압력제어부 26: pressure control unit

27: 분자펌프용 게이트밸브27: gate valve for molecular pump

28: 진공배기용 게이트밸브28: gate valve for vacuum exhaust

29: 분자펌프 29: molecular pump

30: 드라이 펌프30: dry pump

31: 벨로우즈 세정용 가스 도입 밸브31: gas inlet valve for bellows cleaning

32: 분산실 7에 연통하는 배기 밸브32: exhaust valve in communication with the dispersion chamber 7

33: RF 도입 단자33: RF introduction terminal

본 발명은 반도체 웨이퍼인 피처리체를 1매씩 성막하는 매엽식 박막형성 장 치에 관한 것이다. The present invention relates to a sheet type thin film forming apparatus for forming a film to be processed, which is a semiconductor wafer, one by one.

원자층 성장을 위한 박막형성 장치로서는 샤워 헤드 방식의 경우에는 균일한 가스 농도에 의해 원료를 기판 표면에 공급할 수 있지만, 층류 방식에서는 상류와 하류에서 가스 농도가 변화하는 경향이 있다. 한편, 샤워 헤드에서는 기판 표면에 균일하게 가스를 공급하기 위하여, 샤워 헤드 내에 원료 가스를 채우고, 비교적 작은 컨덕턴스의 분산판으로부터 기판에 공급하게 된다. 이로 인해, 제 1 가스를 공급한 후, 제 2 가스로 잔류하는 제 1 가스를 배기하고, 그 후 제 3 가스를 흘리지만, 제 1 잔류가스가 남아 있으면 기상에서의 화학 반응에 의해 고형물이 샤워 헤드 내부에 생성된다. 이 때문에, 제 3 가스를 공급하는 경우에는, 충분히 분산 장치(샤워 헤드) 내부에 잔류 가스가 남아있지 않도록 할 필요가 있다. 특히, 낮은 증기압의 원료를 이용하는 경우에는 잔류 가스의 배출 시간이 길게 되어 잔류하기 쉽게 된다. As the thin film forming apparatus for atomic layer growth, the raw material can be supplied to the substrate surface by the uniform gas concentration in the shower head method, but the gas concentration tends to change upstream and downstream in the laminar flow method. On the other hand, in the shower head, in order to uniformly supply gas to the surface of the substrate, the raw material gas is filled in the shower head and supplied to the substrate from a dispersion plate having a relatively small conductance. For this reason, after supplying a 1st gas, exhausting the 1st gas which remains as a 2nd gas, and flowing a 3rd gas after that, if a 1st residual gas remains, a solid will shower by chemical reaction in a gaseous phase. It is created inside the head. For this reason, when supplying a 3rd gas, it is necessary to make sure that residual gas does not remain enough inside a dispersing apparatus (shower head). In particular, when using a raw material of low vapor pressure, the discharge time of the residual gas is long, and it is easy to remain.

또한, 2종 이상의 원료가스에 의한 기상 화학반응으로 박막형성을 수행하는 경우에는 반응성이 높은 2종 이상의 가스를 별개로 반응실에 공급할 필요가 있어, 일반적으로 포스트 믹스형의 샤워 헤드를 이용하고 있다. 미국 특허출원 제 10/824,798호(공통으로 본 출원의 권리인에 의해 소유된 것이며, 이 출원에 개시된 내용은 전체가 본 명세서에 포함된다)에는, 포스트 믹스형의 샤워 헤드이며, 또한, 각각의 가스 분산실에 직접적으로 배기 밸브가 연통하고 있어, 샤워 플레이트의 분산판을 통과하지 않아도, 반응 가스가 배기 밸브에 의해 배출될 수 있는 구조 및 그를 이용한 원자층 성장 프로세스가 개시되어 있다.In addition, when thin film formation is carried out by gas phase chemical reaction using two or more kinds of source gases, two or more highly reactive gases need to be separately supplied to the reaction chamber, and a post-mix shower head is generally used. . US patent application Ser. No. 10 / 824,798 (commonly owned by the proprietor of the present application, the disclosure of which is incorporated herein in its entirety), is a post-mix shower head, Disclosed is a structure in which an exhaust valve is in direct communication with a gas dispersion chamber, and a reaction gas can be discharged by the exhaust valve without passing through a dispersion plate of a shower plate, and an atomic layer growth process using the same.

원자층 성장 프로세스의 경우에는, 교대로 원료를 공급하는 것을 목적으로 하지만, 기판표면에 균일하게 반응 가스를 공급하지 않아도, 원자층 레벨로 포화하면 그 이상으로 성장하지 않는다는 특징이 있어서, 분산판 가스 토출구의 면밀도는 일정할 필요는 없다. 그렇지만, 원자층 성장 프로세스와 기상화학반응 프로세스를 같은 장치에서 연속해서 수행하는 경우에는, 반응 가스는 기판 표면에 될 수 있는 한 일정한 농도로 공급할 필요가 있다. 따라서, 가스 분산판의 반응 가스 토출구를 일정한 면밀도로 설정할 필요가 있다. 또한, 반응 가스를 일정한 농도로 공급하기 위해서는, 샤워 헤드의 가스 분산실 내의 압력을 반응 공간보다도 비교적 크게 할 필요가 있다. 따라서, 샤워 헤드의 분산판의 진공 컨덕턴스는 작아지는 방향이다. 한편, 이 분산판을 원자층 성장에 사용하는 경우에는, 분산판의 진공 컨덕턴스가 작으므로, 샤워 헤드의 분산실 내부로부터 반응 가스를 배출하는데는 보다 긴 시간이 걸리게 되어, 원자층 성장 장치로서는 결점이 된다.In the case of the atomic layer growth process, the raw material is alternately supplied. However, even if the reaction gas is not evenly supplied to the surface of the substrate, it does not grow further when saturated at the atomic layer level. The surface density of the discharge port need not be constant. However, when the atomic layer growth process and the gas phase chemical reaction process are continuously performed in the same apparatus, the reaction gas needs to be supplied at a constant concentration as much as possible on the substrate surface. Therefore, it is necessary to set the reactive gas discharge port of the gas dispersion plate to a constant surface density. In addition, in order to supply the reaction gas at a constant concentration, it is necessary to make the pressure in the gas dispersion chamber of the shower head relatively larger than the reaction space. Therefore, the vacuum conductance of the dispersion plate of the shower head is in the direction of decreasing. On the other hand, when this dispersion plate is used for atomic layer growth, since the vacuum conductance of the dispersion plate is small, it takes longer to discharge the reaction gas from inside the dispersion chamber of the shower head, which is a drawback for the atomic layer growth apparatus. Becomes

본 발명의 일 실시태양에 있어서는 원자층 성장과 기상화학성장을 연속해서 동일한 반응장치에 실행함으로써, 종래 할 수 없었던 고품질 막을 형성하는 것을 하나의 목적으로 하고 있으며, 이를 달성하기 위한 박막형성 장치, 박막형성 방법에 대해서 개시한다. 또한, 일 실시태양에 의하면 기상화학성장과 플라즈마 후처리를 반복하는 것과 같은 프로세스에 있어서도 동일한 박막형성 방법을 적용함으로 써, 생산성이 높고 고품질의 박막을 형성할 수 있다. 연속해서 막을 기상화학성장에 의해 형성할 경우에는 불순물이 함유하기 쉽지만, 플라즈마 ALD의 경우에는 플라즈마 처리를 반복하여 행함(예를 들면 원료공급, 세정, 수소 플라즈마, 세정의 반복)으로써, 불순물이 저감하여(막 중의 불순물은 반복 플라즈마 처리에 의해 더욱 분해되어 배출되므로 한층 불순물은 저감해 가는 방향으로 된다), 고품질의 막을 형성할 수 있다.In one embodiment of the present invention, one object is to form a high-quality film that cannot be conventionally formed by performing atomic layer growth and gas phase chemical growth continuously in the same reaction apparatus. A formation method is disclosed. Further, according to one embodiment, the same thin film formation method can be used in processes such as repeating chemical vapor growth and plasma post-treatment, whereby high productivity and high quality thin film can be formed. Impurities are easily contained when the film is continuously formed by chemical vapor growth, but in the case of plasma ALD, the plasma treatment is repeated (for example, supply of raw materials, cleaning, hydrogen plasma, and cleaning) to reduce impurities. (The impurities in the film are further decomposed and discharged by the repetitive plasma treatment, so that the impurities are further reduced), whereby a high quality film can be formed.

상기 목표들 중 적어도 하나를 달성할 수 있는 일 실시예에서, 본 발명은 상부 분산실 및, 상부 분산실 아래에 위치하고 샤워 헤드의 축 방향에서 보았을 때 상부 분산실에 의해 겹쳐지며 상부 분산실과 가스 연통이 되지 않는 하부 분산실을 포함하는 샤워 헤드를 사용하여 기판 위에 박막을 형성하는 방법을 제공하는데, 이때, 서셉터와 마주하는 샤워 헤드의 표면은 상부 분산실과 하부 분산실이 샤워 헤드의 축 방향에서 보았을 때 겹치는 오버래핑(overlapping) 구역을 가지며, 상기 오버래핑 구역에서, 상기 샤워 헤드는 하부 분산실과 가스 연통 없이 상부 분산실과 가스 연통하는 제 1 보어(bore) 및, 상부 분산실과 가스 연통 없이 하부 분산실과 가스 연통하는 제 2 보어를 포함하며, 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다: (ⅰ) 샤워 헤드의 제 1 보어를 통하여 상부 분산실로부터 제 1 가스를 서셉터 위 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (ⅱ) 상기 단계 (ⅰ) 후에, 샤워 헤드의 제 2 보어를 통하여 하부 분산실로부터 제 2 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (ⅲ) 상기 기판 위에 제 1 막을 형성하기 위하여 단계 (ⅰ) 및 (ⅱ)를 포함하는 이전 단계들을 반복하는 단계; 및 (ⅳ) 상기 제 1 보어를 통한 상부 분산실 및 상기 제 2 보어를 통한 하부 분산실로부터 각각 제 3 가스 및 제 4 가스를 방출하여 상기 제 1 막과 다른, 제 1 막 위의 제 2 막을 형성하는 단계. In an embodiment in which at least one of the above objectives can be achieved, the present invention relates to an upper dispersion chamber and a gas communication with the upper dispersion chamber located below the upper dispersion chamber and overlapped by the upper dispersion chamber when viewed from the axial direction of the shower head. This method provides a method of forming a thin film on a substrate by using a shower head including a lower dispersion chamber, wherein the surface of the shower head facing the susceptor has an upper dispersion chamber and a lower dispersion chamber in the axial direction of the shower head. In the overlapping zone, the shower head has a first bore in gas communication with the upper dispersion chamber without gas communication with the lower dispersion chamber, and the lower dispersion chamber and gas without gas communication with the upper dispersion chamber. And a second bore in communication, the method comprising the following steps: (i) through the first bore of the shower head; Of steps to release into the reaction space of the first gas from the upper distribution chamber towards the susceptor on the substrate side; (Ii) after step (iii), discharging the second gas from the lower dispersion chamber through the second bore of the shower head into the reaction space towards the substrate; (Iii) repeating previous steps comprising steps (iii) and (ii) to form a first film on the substrate; And (iii) release a third gas and a fourth gas from the upper dispersion chamber through the first bore and the lower dispersion chamber through the second bore, respectively, to separate the second membrane on the first membrane, which is different from the first membrane. Forming step.

상기 실시예는 이에 제한되지는 않지만, 하기 실시예들을 포함한다:The above examples include, but are not limited to, the following examples:

상기 방법은, 단계 (ⅰ) 및 단계 (ⅱ) 사이에 세정 가스로 상부 분산실을 세정하는 단계 (ia)를 추가로 포함할 수 있다. 상기에서, 상부 분산실은 상부 분산실을 우세하게 배기하는 배기구가 구비될 수 있으며, 상기 방법은, 단계 (ia) 및 (ⅱ) 사이에 배기구를 통하여 상부 분산실을 배기하는 단계 (ib)를 추가로 포함할 수 있다. The method may further comprise a step (ia) of cleaning the upper dispersion chamber with a cleaning gas between steps (iii) and (ii). In the above, the upper dispersion chamber may be provided with an exhaust port for predominantly evacuating the upper dispersion chamber, the method further comprising the step (ib) of evacuating the upper dispersion chamber through the exhaust port between steps (ia) and (ii). It can be included as.

상기 방법은, 단계 (ⅱ) 및 단계 (ⅲ) 사이에 세정 가스로 하부 분산실을 세정하는 단계 (ⅱa)를 추가로 포함할 수 있다. 상기에서, 하부 분산실은 하부 분산실을 우세하게 배기하는 배기구가 구비될 수 있으며, 상기 방법은, 단계 (ⅱa) 및 (ⅲ) 사이에 배기구를 통하여 하부 분산실을 배기하는 단계 (ⅱb)를 추가로 포함할 수 있다. The method may further comprise the step (iia) of cleaning the lower dispersion chamber with a cleaning gas between steps (ii) and (iii). In the above, the lower dispersion chamber may be provided with an exhaust port which predominantly exhausts the lower dispersion chamber, and the method further comprises the step (iib) of evacuating the lower dispersion chamber through the exhaust port between steps (iia) and (iii). It can be included as.

일 실시예에서, 단계 (ⅳ)는 RF 전력을 반응 공간에 인가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. In one embodiment, step (iii) may further comprise applying RF power to the reaction space.

일 실시예에서, 제 1 막은 열 또는 플라즈마 원자층 증착막으로 구성될 수 있다. 제 2 막은 열 또는 플라즈마 화학 증기 증착막으로 구성될 수 있다. 일 실 시예에서, 상기 제 2 막은 열 또는 플라즈마 원자층 증착막으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 가스와 제 3 가스는 동일한 가스일 수 있다. 제 2 가스와 제 4 가스는 동일한 가스일 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 상부 분산실은 그 중심에 위치한 가스 입구를 가질 수 있으며, 그곳을 통하여 제 1 가스와 제 3 가스가 상기 상부 분산실에 공급된다. 하부 분산실은 그 말단에 위치한 가스 입구를 가질 수 있으며, 그곳을 통하여 제 2 가스와 제 4 가스가 상기 하부 분산실에 공급된다. In one embodiment, the first film may be composed of a thermal or plasma atomic layer deposited film. The second film may be composed of a thermal or plasma chemical vapor deposition film. In one embodiment, the second film may be composed of a thermal or plasma atomic layer deposition film. In one embodiment, the first gas and the third gas may be the same gas. The second gas and the fourth gas may be the same gas. Further, in one embodiment, the upper dispersion chamber can have a gas inlet located at the center thereof, through which a first gas and a third gas are supplied to the upper dispersion chamber. The lower dispersion chamber may have a gas inlet located at its distal end through which a second gas and a fourth gas are supplied to the lower dispersion chamber.

일 실시예에서, 상기 방법은 단계 (ⅰ) 및 (ⅱ) 사이에 RF 전력을 상기 제 2 가스에 인가하는 단계 (ⅱc)를 추가로 포함할 수 있다. In one embodiment, the method may further comprise applying (iic) RF power to the second gas between steps (iii) and (ii).

일 실시예에서, 단계 (ⅳ)는 하기를 포함할 수 있다: (ⅳa) 샤워 헤드의 제 1 보어를 통하여 상부 분산실로부터 제 3 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (ⅳb) 단계 (ⅳa) 후에, 샤워 헤드의 제 2 보어를 통하여 하부 분산실로부터 제 4 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (ⅳc) 상기 제 4 가스에 RF 전력을 인가하는 단계; 및 (ⅳd) 단계 (ⅳa) 내지 (ⅳc)를 포함하는 단계 (ⅳ) 내의 이전 단계들을 반복하여 제 1 막 위에 제 2 막을 형성하는 단계. In one embodiment, step (iii) may comprise: (iiia) releasing a third gas from the upper dispersion chamber toward the substrate through the first bore of the shower head into the reaction space; (Iiib) after step (iiia), discharging the fourth gas from the lower dispersion chamber toward the substrate through the second bore of the shower head into the reaction space; (Iiic) applying RF power to the fourth gas; And (iiid) repeating the previous steps in step (iii) comprising steps (iii) to (iii) to form a second film on the first film.

다른 실시예에서, 단계 (ⅳ)는 하기를 포함할 수 있다: (ⅳa) 샤워 헤드의 제 1 보어를 통하여 상부 분산실로부터 제 3 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (ⅳb) 상부 분산실을 세정 가스로 세정하는 단계; (ⅳc) 샤워 헤드의 제 1 보어를 통하여 상부 분산실로부터 제 5 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (ⅳd) 상기 제 5 가스에 RF 전력을 인가하는 단계; 및 (ⅳe) 단계 (ⅳa) 내지 (ⅳd)를 포함하는 단계 (ⅳ) 내의 이전 단계들을 반복하여 제 1 막 위에 제 2 막을 형성하는 단계. In another embodiment, step (iii) may comprise: (iiia) releasing a third gas from the upper dispersion chamber towards the substrate through the first bore of the shower head into the reaction space; (Iiib) cleaning the upper dispersion chamber with a cleaning gas; (Iiic) releasing a fifth gas from the upper dispersion chamber toward the substrate through the first bore of the shower head into the reaction space; (Iiid) applying RF power to the fifth gas; And (iiie) repeating the previous steps in step (iii) comprising steps (iii) to (iiid) to form a second film on the first film.

일 실시예에서, 상기 기판은 절연층을 가질 수 있으며, 그 위에 제 1 막이 형성된다. 일 실시예에서, 제 1 막 및/또는 제 2 막은 루테늄(ruthenium)을 포함할 수 있다. In one embodiment, the substrate may have an insulating layer, on which a first film is formed. In one embodiment, the first film and / or the second film may comprise ruthenium.

상술한 목표들 중 적어도 하나를 달성할 수 있는 일 실시예에서, 본 발명은 상부 분산실 및, 상부 분산실 아래에 위치하고 샤워 헤드의 축 방향에서 보았을 때 상부 분산실에 의해 겹쳐지며 상부 분산실과 가스 연통이 되지 않는 하부 분산실을 포함하는 샤워 헤드를 사용하여 기판 위에 박막을 형성하는 방법을 제공하는데, 이때, 서셉터와 마주하는 샤워 헤드의 표면은 상부 분산실과 하부 분산실이 샤워 헤드의 축 방향에서 보았을 때 겹치는 오버래핑 구역을 가지며, 상기 오버래핑 구역에서, 상기 샤워 헤드는 하부 분산실과 가스 연통 없이 상부 분산실과 가스 연통하는 제 1 보어 및, 상부 분산실과 가스 연통 없이 하부 분산실과 가스 연통하는 제 2 보어를 포함하며, 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다: (ⅰ) 샤워 헤드의 제 1 보어를 통하여 상부 분산실로부터 제 1 가스를 서셉터 위 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (ⅱ) 샤워 헤드의 제 2 보어를 통하여 하부 분산실로부터 제 2 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (ⅲ) RF 전력을 반응 공간에 선택적으로 인가함으로써 기판 위에 제 1 막을 형성하는 단계; 및 (ⅳ) 제 1 보어를 통한 상부 분산실 및 제 2 보어를 통한 하부 분산실 중 적어도 하나로부터 제 3 가스를 반응 공간 내로 방출하여 상기 기판 위의 제 1 막의 표면을 처리하 는 단계. In one embodiment where at least one of the above objects can be achieved, the present invention relates to an upper dispersion chamber and an upper dispersion chamber and a gas located below the upper dispersion chamber and overlapped by the upper dispersion chamber when viewed from the axial direction of the shower head. The present invention provides a method of forming a thin film on a substrate using a shower head including a lower dispersion chamber, which is not in communication, wherein the surface of the shower head facing the susceptor has an upper dispersion chamber and a lower dispersion chamber in the axial direction of the shower head. In the overlapping zone, the shower head has a first bore in gas communication with the upper dispersion chamber without gas communication with the lower dispersion chamber, and a second bore in gas communication with the lower dispersion chamber without gas communication with the upper dispersion chamber. Wherein the method comprises the following steps: (i) an upper portion through the first bore of the shower head; Indeed, up to the first gas toward the susceptor from the substrate side comprising: emitting into the reaction space; (Ii) releasing a second gas from the lower dispersion chamber towards the substrate through the second bore of the shower head into the reaction space; (Iii) forming a first film over the substrate by selectively applying RF power to the reaction space; And (iii) discharging a third gas into the reaction space from at least one of the upper dispersion chamber through the first bore and the lower dispersion chamber through the second bore to treat the surface of the first film on the substrate.

상기 실시예는 이에 제한되지는 않지만, 하기 실시예들을 포함한다. The above examples include, but are not limited to, the following examples.

상기 방법은 단계 (ⅰ) 및 (ⅳ) 사이에 상부 분산실을 세정 가스로 세정하는 단계 (ⅰa)를 추가로 포함할 수 있다. 상기에서, 상부 분산실은 상부 분산실을 우세하게 배기하는 배기구가 구비될 수 있으며, 상기 방법은, 단계 (ia) 및 (ⅳ) 사이에 배기구를 통하여 상부 분산실을 배기하는 단계 (ib)를 추가로 포함할 수 있다. The method may further comprise the step (iiia) of cleaning the upper dispersion chamber with a cleaning gas between steps (iii) and (iii). In the above, the upper dispersion chamber may be provided with an exhaust port for predominantly evacuating the upper dispersion chamber, the method further comprises the step (ib) of evacuating the upper dispersion chamber through the exhaust port between steps (ia) and (iii). It can be included as.

상기 방법은, 단계 (ⅱ) 및 단계 (ⅳ) 사이에 세정 가스로 하부 분산실을 세정하는 단계 (ⅱa)를 추가로 포함할 수 있다. 상기에서, 하부 분산실은 하부 분산실을 우세하게 배기하는 배기구가 구비될 수 있으며, 상기 방법은, 단계 (ⅱa) 및 (ⅳ) 사이에 배기구를 통하여 하부 분산실을 배기하는 단계 (ⅱb)를 추가로 포함할 수 있다. The method may further comprise the step (iia) of cleaning the lower dispersion chamber with a cleaning gas between steps (ii) and (iii). In the above, the lower dispersion chamber may be provided with an exhaust port which predominantly exhausts the lower dispersion chamber, and the method further comprises the step (iib) of evacuating the lower dispersion chamber through the exhaust port between steps (iia) and (iii). It can be included as.

일 실시예에서, 단계 (ⅳ)는 기판의 제 1 박막의 표면을 처리하는 제 3 가스를 여기하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제 3 가스의 여기는 열 또는 플라즈마에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 단계 (ⅰ) 내지 (ⅳ)는 반복될 수 있다. In one embodiment, step (iii) may further comprise exciting the third gas treating the surface of the first thin film of the substrate. Excitation of the third gas may be performed by heat or plasma. In one embodiment, steps (iii) to (iii) can be repeated.

일 실시예에서, 단계 (ⅳ)는, (ⅳa) 샤워 헤드의 제 1 보어를 통하여 상부 분산실로부터 제 3 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (ⅳb) 단계 (ⅳa) 후에, 샤워 헤드의 제 2 보어를 통하여 하부 분산실로부터 제 4 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (ⅳc) 단계 (ⅳa) 및 (ⅳb)를 포함 하는 이전 단계들을 반복하여 제 1 막을 처리함으로써 기판상의 제 1 막 위에 제 2 막을 형성하는 단계. In one embodiment, step (iii) comprises: (iiia) releasing a third gas from the upper dispersion chamber towards the substrate through the first bore of the shower head into the reaction space; (Iiib) after step (iiia), discharging the fourth gas from the lower dispersion chamber toward the substrate through the second bore of the shower head into the reaction space; (Iiic) forming a second film on the first film on the substrate by treating the first film by repeating the previous steps including steps (iiia) and (iiib).

일 실시예에서, 제 1 막은 열 또는 플라즈마 화학증기증착막에 의해 구성될 수 있다. 제 2 막은 열 또는 플라즈마 원자층 증착막에 의해 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 실질적으로 제 2 막이 없지만 제 1 막의 표면이 표면 처리될 수 있다. In one embodiment, the first membrane may be constituted by a thermal or plasma chemical vapor deposition membrane. The second film may be constituted by a thermal or plasma atomic layer deposition film. In one embodiment, there is substantially no second film but the surface of the first film may be surface treated.

상술한 모든 실시예들에서, 일 실시예 내에 사용된 임의 요소는 실현 불가능하거나 부작용을 유발하지 않는다면 다른 실시예에서 상호 교환적으로 또는 부가적으로 사용될 수 있다. 또한, 둘 이상의 실시예들이 어떤 적절한 조합으로 사용될 수 있다. 아울러, 본 발명은 장치 및 방법에 동일하게 적용될 수 있다. In all the embodiments described above, any element used in one embodiment may be used interchangeably or additionally in another embodiment as long as it is not feasible or does not cause side effects. In addition, two or more embodiments may be used in any suitable combination. In addition, the present invention can be equally applied to an apparatus and a method.

본 발명 및 관련 기술에 대하여 달성된 장점들을 요약할 목적으로 본 발명의 어느 목적 및 장점들이 본 명세서에 개시된다. 물론, 이러한 목적 또는 장점들 모두가 본 발명의 어떤 특정한 실시예에 따라 반드시 달성되어야 하는 것은 아님을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 예를 들어 당업자들은 본 발명이, 본 명세서에 지시되거나 암시되었을 수 있는 다른 목적 또는 장점들을 달성할 필요없이 본 명세서에 지시된 장점들 중 하나 또는 장점들 군을 달성하거나 최적화하는 방법으로 구체화되거나 수행될 수 있음을 인지할 것이다. Certain objects and advantages of the invention are disclosed herein for the purpose of summarizing the advantages achieved with respect to the invention and related art. Of course, it will be understood that not all of these objects or advantages are necessarily to be achieved in accordance with any particular embodiment of the present invention. Thus, for example, those skilled in the art will embody the invention in a way that achieves or optimizes one or a group of advantages indicated herein without the need to achieve other objects or advantages that may be indicated or implied herein. It will be appreciated that this may be done or performed.

또한, 본 발명의 관점, 특징 및 장점들은 하기의 바람직한 실시태양의 자세한 설명으로부터 명백해질 것이다. In addition, aspects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments.

본 발명의 이들 및 다른 특징들은 바람직한 실시태양의 도면을 참조하여 기술될 것이며, 이들은 예시를 위해 제공되는 것이지, 본 발명을 제한하려는 것이 아 니다. These and other features of the present invention will be described with reference to the drawings of preferred embodiments, which are provided for purposes of illustration and are not intended to limit the invention.

본 발명의 일 실시태양에 있어서는, ALD(열, 플라즈마)와 CVD(열, 플라즈마)의 조합이 가능해진다. 이는, ALD 프로세스에 필요한 기능과 CVD에 필요한 기능을 충족하는 장치로 실시할 수 있고, 상기 장치는 CVD를 위한 균일 가스 분산이 가능한 한편으로 복수의 분산 실을 구비하고 있다. 이 경우에는, 분산실 내의 가스를 빈번히 치환할 필요가 있는 ALD 프로세스에 적용할 수 있도록 하기 위해서, 분산실에 배기 밸브를 설치함으로써 ALD에도 CVD에도 적용 가능하게 되어 있다. 이에 따라 ALD와 CVD의 연속 프로세스가 가능해 진다.In one embodiment of the present invention, a combination of ALD (thermal and plasma) and CVD (thermal and plasma) becomes possible. This can be done with a device that fulfills the functions required for the ALD process and the functions required for CVD, which is capable of homogeneous gas dispersion for CVD and has a plurality of dispersion chambers. In this case, in order to be applicable to the ALD process which needs to frequently replace the gas in a dispersion chamber, the exhaust valve is provided in a dispersion chamber, and it is applicable also to ALD and CVD. This enables a continuous process of ALD and CVD.

또한 다른 실시태양에서는, CVD 프로세스라도 빈번히 플라즈마 열처리를 넣을 경우와 같이, CVD를 실시한 후, 단시간에 반응 가스를 배기하여 플라즈마 처리를 할 경우에는, 분산실에 설치된 배기 밸브를 사용함으로써, 반복의 속도를 올릴 수 있다.In another embodiment, as in the case where the plasma heat treatment is frequently performed even in the CVD process, when exhausting the reaction gas in a short time after performing the CVD to perform the plasma treatment, by using an exhaust valve provided in the dispersion chamber, the speed of repetition is achieved. Can raise.

또한, 일 실시태양에 있어서는, 열 ALD(thermal ALD)에서 복수의 분산실을 사용함으로써, 분산실 내의 막 형성을 방지, 불순물의 생성을 방지할 수 있으므로, 열 ALD + 플라즈마 ALD에서도 효과를 발휘한다. 이 경우에는, 플라즈마는 분산실 내에서 생성되지 않으므로, 플라즈마 ALD에서는 분산실에는 막이 형성되지 않고, 따라서 반드시, 복수의 분산실을 사용할 필요는 없다.In addition, in one embodiment, the use of a plurality of dispersion chambers in thermal ALD (thermal ALD) prevents the formation of films in the dispersion chamber and prevents the generation of impurities, which is effective in thermal ALD + plasma ALD. . In this case, since plasma is not generated in the dispersion chamber, no film is formed in the dispersion chamber in the plasma ALD, and thus it is not necessary to use a plurality of dispersion chambers.

본 발명은 바람직한 실시태양을 참조하여 설명될 것이지만, 본 발명은 상기 바람직한 실시태양에 한정되는 것은 아니다. The present invention will be described with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above preferred embodiments.

본 발명의 일 실시태양에 의하면, 기판을 탑재하기 위한 서셉터를 구비하는 배기 가능한 반응챔버에 연결되도록 구성된 가스 공급장치이며, 헤드 표면을 통하여 챔버 내에 가스를 도입하기 위한 가스 분산 헤드에 있어서, 지지체(서셉터) 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스를 토출하기 위한 제 1 섹션과, 지지체 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스 토출하기 위한 제 2 섹션으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 섹션은 가스 분산 헤드 내부에서 서로 가스 연통성이 없도록 분리 적층 되어, 제 1 섹션이 헤드 표면을 통과하지 않고 대응하는 섹션 내부에 존재하는 가스를 그곳으로부터 세정하기 위한 배기 시스템과 결합되어 있는 가스 분산 헤드를 갖는 박막형성 장치를 사용하고, 박막 형성의 과정으로서, 제 1 섹션으로부터 반응 가스 A를 토출하는 공정, 반응 가스 A를 중단함과 동시에, 제 1 섹션과 배기 측에 연통하는 개폐 밸브를 여는 공정, 제 1 섹션에 세정용 가스를 도입하는 공정, 제 2 섹션으로부터 반응 가스 B를 토출하는 공정, 반응 가스 B를 중단함과 동시에, 제 2 섹션에 세정용 가스를 도입하는 공정을 반복하여 제 1 박막을 기판 위에 형성하는 공정(이후, 이를 원자층 성장공정이라고 명명)과 반응 가스 C를 제 1 섹션, 반응 가스 D를 제 2 섹션으로부터 토출하고, 상기 기판표면에서 기상화학성장을 시킴으로써 제 2 박막을 제 1 박막 위로 형성하는 공정(이후, 이것을 기상화학성장 공정이라고 명명)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a gas supply device configured to be connected to an evacuable reaction chamber having a susceptor for mounting a substrate, the gas dispersing head for introducing gas into the chamber through the head surface, the support comprising: A first section for discharging gas through the head surface in the (susceptor) direction, and a second section for discharging gas through the head surface in the support direction, wherein the first and second sections are inside the gas dispersing head. A thin film forming apparatus having a gas dispersing head having a gas dispersing head which is separated from each other so as to be in gas communication with each other, and which is combined with an exhaust system for cleaning a gas present therein within the corresponding section without passing through the head surface. Process of discharging the reaction gas A from the first section as a process of forming a thin film Stopping gas A and opening / closing a valve communicating with the first section and the exhaust side, introducing a cleaning gas into the first section, discharging the reactive gas B from the second section, and reacting gas B At the same time, the process of introducing the cleaning gas into the second section is repeated to form the first thin film on the substrate (hereinafter referred to as atomic layer growth process) and the reaction gas C is reacted with the first section. And forming a second thin film over the first thin film by discharging the gas D from the second section and performing gas phase chemical growth on the surface of the substrate (hereinafter referred to as a gas phase chemical growth process). This is provided.

본 발명의 다른 태양에 의하면, 기판을 탑재하기 위한 서셉터를 구비하는 배기 가능한 반응챔버에 연결되도록 구성된 가스 공급장치에 있어서, 헤드 표면을 통해서 챔버 내에 가스를 도입하기 위한 가스 분산 헤드에 있어서, 지지체 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스를 토출하기 위한 제 1 섹션과, 지지체(서셉터)방향으로 헤드 표면을 통해서 가스 토출하기 위한 제 2 섹션으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 섹션은 가스 분산 헤드 내부에서 서로 가스 연통성이 없도록 분리 적층 되어, 제 1 섹션 및 제 2 섹션이 헤드 표면을 통과하지 않고 대응하는 섹션 내부에 존재하는 가스를 그곳으로부터 세정하기 위한 배기 시스템과 결합되어 있는 가스 분산 헤드를 갖는 박막형성 장치를 사용하고, 박막형성의 과정으로서, 제 1 섹션으로부터 반응 가스 A를 토출하는 공정, 반응 가스 A를 중단하는 동시에, 제 1 섹션과 배기 측에 연통하는 개폐 밸브를 여는 공정, 제 1 섹션에 세정용 가스를 도입하는 공정, 제 2 섹션으로부터 반응 가스 B를 토출하는 공정, 반응 가스 B를 중단하는 동시에, 제 2 섹션과 배기 측에 연통하는 개폐 밸브를 여는 공정, 제 2 섹션에 세정용 가스를 도입하는 공정을 반복해서 제 1 박막을 기판 위로 형성하는 공정(이후, 이것을 원자층 성장 공정이라고 명명)과 반응 가스 C를 제 1 섹션, 반응 가스 D를 제 2 섹션으로부터 토출하고, 상기 기판표면에서 기상화학성장을 시킴으로써 제 2 박막을 제 1 박막 위로 형성하는 공정(이후, 이것을 기상화학 성장 공정이라고 명명)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형성 프로세스 및 박막형성 방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, there is provided a gas supply device configured to be connected to an exhaustable reaction chamber having a susceptor for mounting a substrate, the gas dispersing head for introducing gas into the chamber through the head surface. A first section for discharging gas through the head surface in a direction, and a second section for discharging gas through the head surface in a support (susceptor) direction, wherein the first and second sections are inside the gas dispersing head. In which the gas distribution heads are separated and stacked so that they are not in gas communication with each other, the first and second sections being combined with an exhaust system for cleaning therefrom gas present in the corresponding section without passing through the head surface. Using the thin film forming apparatus, as a process of forming the thin film, the reaction gas A was discharged from the first section. Is a process for stopping the reaction gas A, opening a shut-off valve in communication with the first section and the exhaust side, introducing a cleaning gas into the first section, discharging the reaction gas B from the second section, A step of forming the first thin film on the substrate by stopping the reaction gas B, opening the on / off valve communicating with the second section and the exhaust side, and introducing the cleaning gas into the second section. Forming a second thin film on the first thin film by discharging the reactive gas C, the reactive gas C from the first section, and the reactive gas D from the second section, and performing gaseous chemical growth on the substrate surface (hereinafter, A thin film forming process and a thin film forming method are provided.

또한, 본 발명의 일 실시태양에 의하면, 기판을 탑재하기 위한 서셉터를 구비하는 배기 가능 반응챔버에 결합되도록 구성된 가스 공급장치이며, 헤드 표면을 통해서 챔버 내에 가스를 도입하기 위한 가스 분산 헤드에 있어서, 지지체(서셉터) 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스를 토출하기 위한 제 1 섹션과, 지지체 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스 토출하기 위한 제 2 섹션으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 섹션은 가스 분산 헤드 내부에서 서로 가스 연통성이 없도록 분리 적층 되어, 제 1 섹션이 헤드 표면을 통과하지 않고 대응하는 섹션 내부에 존재하는 가스를 그곳으로부터 세정하기 위한 배기 시스템과 결합되어 있는 가스 분산 헤드를 갖는 박막형성 장치를 사용하고, 박막형성의 과정으로서, 반응 가스 A를 제 1 섹션, 반응 가스 B를 제 2 섹션으로부터 소정 시간동안, 토출하고, 상기 기판표면에서 기상화학성장을 시킴으로써 제 1 박막을 형성하는 공정, 제 1 섹션에 연통하는 배기 밸브를 열고, 상기 반응 가스 A를 배출하고, 또한 제 2 섹션으로부터는 반응 가스 B를 배출하고, 더욱 세정용 가스를 각각의 섹션에 도입하는 공정 및 제 1 섹션 또는 제 2 섹션의 적어도 어느 하나로부터 소정시간의 사이, 반응 가스 C를 토출하고, 그 후에 반응 가스 C를 중단하고, 반응 가스 C를 배출하며, 또한 세정용 가스를 상기 섹션에 도입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법이 제공된다.In addition, according to one embodiment of the present invention, there is provided a gas supply device configured to be coupled to an exhaustable reaction chamber having a susceptor for mounting a substrate, the gas dispersing head for introducing gas into the chamber through the head surface. And a first section for discharging gas through the head surface in the support (susceptor) direction, and a second section for discharging gas through the head surface in the support direction, wherein the first and second sections are gas dispersions. Thin film formation with a gas dispersing head, which is separated and stacked so that there is no gas communication with each other inside the head, the first section is combined with an exhaust system for cleaning therefrom gas present in the corresponding section without passing through the head surface. Using the apparatus, as a process of forming a thin film, the reaction gas A into the first section and the reaction gas B into the second section Discharge for a predetermined time, and form a first thin film by vapor phase chemical growth on the surface of the substrate, open an exhaust valve communicating with the first section, discharge the reaction gas A, and The reaction gas C is discharged, the reaction gas C is discharged for a predetermined time from the step of introducing the cleaning gas into each section and at least one of the first section or the second section, and then the reaction gas C is discharged. Stopping, discharging reaction gas C, and introducing a cleaning gas into the section.

또한, 본 발명의 일 실시태양에 의하면, 기판을 탑재하기 위한 서셉터를 구비하는 배기 가능 반응챔버에 결합되도록 구성된 가스 공급장치이며, 헤드 표면을 통해서 챔버 내에 가스를 도입하기 위한 가스 분산 헤드에 있어서, 지지체(서셉터) 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스를 토출하기 위한 제 1 섹션과, 지지체 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스 토출하기 위한 제 2 섹션으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 섹션은 가스 분산 헤드 내부에서 서로 가스 연통성이 없도록 분리 적층 되어, 제 1 섹션이 헤드 표면을 통과하지 않고 대응하는 섹션 내부에 존재하는 가스를 그곳으로부터 세정하기 위한 배기 시스템과 결합되어 있는 가스 분산 헤드를 갖는 박막형성 장치를 사용하고, 박막형성의 과정으로서, 반응 가스 A를 제 1 섹션, 반응 가스 B를 제 2 섹션으로부터 소정 시간동안, 토출하고, 상기기판 표면에서 기상화학성장을 시킴으로써 제 1 박막을 형성하는 공정, 제 1 섹션에 연통하는 배기 밸브, 제 2 섹션에 연통하는 배기 밸브를 열고, 상기 반응 가스 A,B를 배출하고, 더욱 세정용 가스를 각각의 섹션에 도입하는 공정 및 제 1 섹션 또는 제2 섹션의 적어도 어느 하나로부터 소정 시간동안, 반응 가스 C를 토출하고, 그 후에 반응 가스 C를 중단하고, 제 1 또는 제 2 섹션에 연통하는 배기 밸브를 열고, 반응 가스 C를 배출하고, 또한 세정용 가스를 상기 섹션에 도입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법이 제공된다.In addition, according to one embodiment of the present invention, there is provided a gas supply device configured to be coupled to an exhaustable reaction chamber having a susceptor for mounting a substrate, the gas dispersing head for introducing gas into the chamber through the head surface. And a first section for discharging gas through the head surface in the support (susceptor) direction, and a second section for discharging gas through the head surface in the support direction, wherein the first and second sections are gas dispersions. Thin film formation with a gas dispersing head, which is separated and stacked so that there is no gas communication with each other inside the head, the first section is combined with an exhaust system for cleaning therefrom gas present in the corresponding section without passing through the head surface. Using the apparatus, as a process of forming a thin film, the reaction gas A into the first section and the reaction gas B into the second section Discharge for a predetermined time, and form a first thin film by vapor phase chemical growth on the surface of the substrate, an exhaust valve communicating with the first section, an exhaust valve communicating with the second section, and the reaction gas A, Discharging the reaction gas C for a predetermined time from the step of discharging B and further introducing the cleaning gas into each section and at least one of the first section or the second section, and then the reaction gas C is stopped, A method of forming a thin film is provided, including the step of opening an exhaust valve communicating with the first or second section, discharging the reaction gas C, and introducing a cleaning gas into the section.

본 발명의 바람직한 일 실시태양에 있어서는 상기한 미국 특허 출원 제 10/824,798호에 표시하는 박막형성 장치를 사용함으로써, 종래의 원자층 성장 프로세스에 있어서의 낮은 생산성을 해결하기 위한 프로세스에 관한 것이다. 단, 동일한 기능을 갖는 장치이면 특별히 상기 장치에 한정되는 것은 아니다.A preferred embodiment of the present invention relates to a process for solving low productivity in a conventional atomic layer growth process by using the thin film forming apparatus shown in the above-mentioned US Patent Application No. 10 / 824,798. However, the device having the same function is not particularly limited to the above device.

도 1(a)은 본 발명의 일 실시태양에 있어서 이용가능한 장치의 구성을 도시한 개략도이다. 도 1(b)는 도 1(a)의 장치로 이용가능한 가스 분산 노즐의 구성을 도시한 개략도이다. 도 2는 도 1(a)의 장치를 이용하여, 원자층 성장을 수행한 후에, 기상화학성장을 수행하는 프로세스 흐름도의 일례를 나타내고 있다. 우선, 도 2에 도시한 반응 가스 A의 공급 공정, 배기, 세정 공정, 반응 가스 B의 공급 공정, 배기, 세정 공정을 1 사이클로 하는 원자층 성장 공정을 소정의 회수로 반복한 후, 반응 가스 C,D를 동시에 공급하고, 기상화학성장을 소정 시간 수행한 후, 박막형성 공정을 종료한다. 도 2의 밸브의 동작에 대해서 정리했지만 일례가 도 5에 도시되 어 있다. 본 발명의 일 실시태양에서의 특징인, 샤워 헤드에 직접 연통된 배기 밸브(9, 32)를 사용함으로써, 반응 가스의 세정을 지극히 짧게 할 수 있는 동시에, 기상화학성장 프로세스 때는, 분산판 가스 토출구의 구경, 구멍수를 최적화함으로써, 균일한 박막형성이 가능해 진다. 마찬가지로, 도 1(a)의 장치구성을 적용함으로써, 종래 장치로는 할 수 없을 것 같은 프로세스를 보다 생산성 좋게 달성할 수 있다.Fig. 1 (a) is a schematic diagram showing the configuration of a device usable in one embodiment of the present invention. Fig. 1 (b) is a schematic diagram showing the configuration of a gas dispersion nozzle usable with the apparatus of Fig. 1 (a). FIG. 2 shows an example of a process flow diagram for performing vapor phase chemical growth after performing atomic layer growth using the apparatus of FIG. 1 (a). First, after repeating the atomic layer growth process of supplying the reaction gas A, the exhaust gas, the cleaning process, the supplying the reaction gas B, the exhaust gas, and the cleaning process with one cycle shown in FIG. Simultaneously supplying, D, and performing gas phase chemical growth for a predetermined time, the thin film formation process is terminated. Although the operation of the valve of FIG. 2 is summarized, an example is shown in FIG. By using the exhaust valves 9 and 32 directly connected to the shower head, which is a feature of one embodiment of the present invention, cleaning of the reaction gas can be made extremely short, and at the time of the gas phase chemical growth process, the dispersion plate gas discharge port By optimizing the aperture size and the number of holes, uniform thin film formation is possible. Similarly, by applying the apparatus configuration of Fig. 1A, a process that is unlikely to be possible with a conventional apparatus can be more efficiently achieved.

본 발명의 다른 태양을 도시한 도 3에서는 단지 생산성의 개선뿐만 아니라, 막질의 개선을 생산성 좋게 실행하는 방법의 일례를 나타내고 있다. 기상화학반응에 의해 소정 막 두께의 박막을 형성한 후, 여기에서 사용한 반응 가스를 샤워 헤드의 각 분산실(섹션)에 연통하는 배기 밸브를 여는 동시에, 세정용 가스를 각각 도입함으로써 단시간에 반응 가스 A, B를 세정한 후, 반응 가스 E를 어느 일방의 분산실에 도입하여, 형성된 막의 막질을 개선한다. 이때, 반응 가스 E는 열 반응에 의해 형성되어 있는 막에 작용하는 경우, 또는 반응 가스 E를 고주파 플라즈마로 여기함으로써 활성이 된 반응 가스 E가 막에 작용하는 경우, 또는 자외선을 조사하면서 반응 가스를 박막에 작용시킴으로써 막에 작용하는 경우 등이 있다. 이들을 처리한 후에, 반응 가스 E는 그것을 도입한 분산실로부터, 샤워 헤드에 연통하는 배기 밸브를 거쳐서 배출되며, 또한 세정용 가스를 상기 분산실에 도입함으로써 단시간에 배출된다. 이들 박막형성과 막질개선 처리를 1사이클로서, 이를 반복함으로써, 효율적으로 막질을 개선할 수 있으므로, 생산성을 대폭 올릴 수 있다.3, which shows another aspect of the present invention, shows an example of a method for not only improving the productivity but also improving the film quality with good productivity. After the thin film having a predetermined film thickness is formed by a gas phase chemical reaction, the exhaust gas communicating the reaction gas used here to each of the dispersion chambers (sections) of the shower head is opened, and the reaction gas is introduced in a short time by introducing the cleaning gas. After A and B are washed, the reaction gas E is introduced into either of the dispersion chambers to improve the film quality of the formed film. At this time, the reaction gas E acts on the film formed by the thermal reaction, or when the reaction gas E activated by exciting the reaction gas E with high-frequency plasma acts on the film, or irradiates ultraviolet light with the reaction gas. It acts on a film | membrane by acting on a thin film. After processing these, the reaction gas E is discharged | emitted from the dispersion chamber which introduce | transduced it through the exhaust valve which communicates with a shower head, and also discharged in a short time by introducing the gas for cleaning to the said dispersion chamber. By repeating these thin film formation and film quality improvement processes in one cycle, the film quality can be efficiently improved, and thus productivity can be greatly increased.

상기의 방법에 의하면, 예를 들어 사이클을 30회 반복하는 경우에는, 박막형 성 공정을 3초로 하는 경우에 세정 시간이 1초에 종료하느냐, 10초에 종료하느냐에 따라 대폭적인 생산성의 차이가 생긴다. 본 발명의 방법에서는 샤워 헤드의 각 분산실에 연통하는 배기 밸브의 컨덕턴스는 샤워 플레이트인 분산판 보다도 몇 배 내지 약 1 자리수(예를 들면 2-100배, 5-30배) 크게 설정되어 있으며, 또한 세정용 가스로서는, 반응 가스보다도 몇 배(예를 들면 2-100배, 5-30배) 크기의 유량을 공급함으로써, 종래는 10초의 세정 시간이 필요했던 경우에, 이를 1초 정도로 할 수 있다. 따라서, 도 3에 도시한 사이클은 본 발명의 박막형성 장치를 이용하면, 합리적인 생산성을 달성할 수 있다.According to the above method, for example, in the case where the cycle is repeated 30 times, when the thin film forming step is 3 seconds, a significant difference in productivity occurs depending on whether the cleaning time ends in 1 second or 10 seconds. In the method of the present invention, the conductance of the exhaust valve communicating with each dispersion chamber of the shower head is set several times to about one order (for example, 2-100 times, 5-30 times) larger than that of the distribution plate, which is the shower plate. In addition, by supplying a flow rate several times larger than the reaction gas (for example, 2-100 times and 5-30 times) as the cleaning gas, when the cleaning time of 10 seconds is conventionally required, this can be about 1 second. have. Therefore, in the cycle shown in Fig. 3, reasonable productivity can be achieved by using the thin film forming apparatus of the present invention.

여기까지는, 반응 가스 A, B, C, D, E를 사용하여 설명해 왔지만, 도 2, 도 3의 실시예에 있어서는, 구체적인 반응 가스의 예를 제시해서 설명한다. 예를 들면 도 2에 나타낸 일 실시태양의 경우, WN막 형성에 있어서는, A가스는 WF6, B가스는 NH3이며, C가스는 WF6, D가스는 NH3이며, 도 3에 나타낸 일 실시태양의 경우에는, E가스는 N2/H2, 혹은, NH3이며, 이것에 RF 플라즈마를 여기 한다. 또한 TiN막의 경우에는 예를 들면 A가스는 TiCl4이며, B가스는 NH3이며, C가스는 TiCl4, D가스는 NH3인 것도 가능하며, E가스는 NH3가스 또는 N2/H2가스이며, RF 플라즈마를 인가하는 경우가 있다. Ru 막 형성의 경우에는, A가스는 Ru의 유기금속원료이고, B가스는 NH3가스이며 RF 플라즈마를 인가한다. 또한, 일 실시태양에서, C가스는 Ru의 유기금속원료이며, D가스는 산소이다. 또한 E가스로서는 O2가스로 할 수 있다. Ru의 유기금속원료로서는, 예를 들면 미국 특허 공보 제 2006/0177601A1에 개시되어 있는 환상인 시클로펜타디에닐, 예를 들면 시클로펜타디에닐(Cp), 메틸시클 로펜타디에닐(MeCp), 에틸시클로펜타디에닐(EtCp) 또는 이소프로필시클로펜타디에닐(i-PrCp)이 배위한 Ru 원료나, 본원과 동일한 출원인에 의한 미국 출원 제 11/557,891호에 개시된 Ru(XaXb)의 구조로 Xa 혹은 Xb의 일방이 적어도 비환상 펜타디에닐이 배위한 분자구조를 갖는 Ru원료 등(상기 공보 및 출원에 개시된 내용은 본 명세서에 참고로 모두 포함된다)을 사용할 수 있다.Although the reaction gas A, B, C, D, E was demonstrated so far, in the Example of FIG. 2, FIG. 3, the example of a specific reaction gas is demonstrated and demonstrated. For example, in the embodiment shown in FIG. 2, in the formation of the WN film, A gas is WF6, B gas is NH3, C gas is WF6, D gas is NH3, and in the embodiment shown in FIG. E gas is N2 / H2 or NH3, and RF plasma is excited to this. In the case of the TiN film, for example, A gas is TiCl4, B gas is NH3, C gas is TiCl4, D gas is NH3, E gas is NH3 gas or N2 / H2 gas, and RF plasma is applied. There is a case. In the case of Ru film formation, A gas is an organometallic raw material of Ru, B gas is NH3 gas, and RF plasma is applied. Also, in one embodiment, C gas is an organometallic raw material of Ru and D gas is oxygen. Moreover, as E gas, it can be set as O2 gas. As organometallic raw materials of Ru, for example, cyclic cyclopentadienyl disclosed in US Patent Publication No. 2006 / 0177601A1, for example cyclopentadienyl (Cp), methylcyclopentadienyl (MeCp), ethyl Xa or X in the structure of Ru raw material to which cyclopentadienyl (EtCp) or isopropylcyclopentadienyl (i-PrCp) or Ru (XaXb) disclosed in U.S. Application No. 11 / 557,891 by the same applicant Ru raw materials having a molecular structure in which one of Xb has at least one of acyclic pentadienyl (including the contents disclosed in the above publications and applications are all incorporated by reference herein).

이상과 같이, 도 2, 도 3의 프로세스차트에 도시된 프로세스를 우수한 생산성으로 각종 박막재료의 형성에 적용하는 것이 가능해 진다. 도 2, 도 3에 관한 처리 조건의 예를 이하에 나타내지만, 이러한 조건은 본 발명을 제한하려는 의도는 아니다.As described above, the process shown in the process charts of FIGS. 2 and 3 can be applied to the formation of various thin film materials with excellent productivity. Examples of the processing conditions in FIG. 2 and FIG. 3 are shown below, but these conditions are not intended to limit the present invention.

표 1: 도 2에 관한 프로세스 조건예 Table 1 : Example of Process Conditions Regarding FIG.

ALD 사이클수 ALD cycles 50~100, 바람직하게는 50~100 50-100, preferably 50-100 ALD 박막(nm) ALD thin film (nm) 1~5, 바람직하게는 1~3 1 to 5, preferably 1 to 3 반응가스 A의 종류 Type of reaction gas A WN막용:WF6, WNC막용:WF6, TaN막용：TaF5, TaNC막용： Taimata TiN막용： TiCl4 Ru막용： Ru(EtCp)2 For WN film: For WF6, WNC film: For WF6, TaN film: For TaF5, TaNC film: For Taimata TiN film: For TiCl4 Ru film: Ru (EtCp) 2 반응가스 A의 유량(sccm) Flow rate of reaction gas A (sccm) 1~100, 바람직하게는 1~10 1 to 100, preferably 1 to 10 반응가스 A의 공급시간(초) Supply time of reaction gas A (seconds) 0.1~2, 바람직하게는 0.5~1.0 0.1 to 2, preferably 0.5 to 1.0 세정 가스의 종류 Type of cleaning gas N2 N2 세정 가스의 유량(sccm) Flow rate of scrubbing gas (sccm) 500~2000, 바람직하게는 1000~2000 500-2000, preferably 1000-2000 세정 가스의 공급시간(초) Supply time of cleaning gas (second) 0.1~10, 바람직하게는 0.5~1 0.1 to 10, preferably 0.5 to 1 반응 가스 B의 종류 Kind of reaction gas B WN막용： NH3 WNC막용： NH3,(C2H5)3B TaN막용： NH3 TaNC막용： H2 TiN막용： NH3 Ru막용： NH3 For WN film: For NH3 WNC film: For NH3, (C2H5) 3B TaN film: For NH3 TaNC film: For H2 TiN film: For NH3 Ru film: NH3 반응 가스 B의 유량(sccm) Flow rate of reaction gas B (sccm) 100~1000, 바람직하게는 200~500 100-1000, preferably 200-500 반응 가스 B의 공급시간(초) Supply time of reactive gas B (seconds) 1~10, 바람직하게는 1~2 1 to 10, preferably 1 to 2 RF 인가 RF authorization (플라즈마 ALD의 경우만) 파장(MHz): 13.56 전력(W): 200~1000, 바람직하게는 300~700 (Only for plasma ALD) Wavelength (MHz): 13.56 Power (W): 200 to 1000, preferably 300 to 700 세정 가스의 종류 Type of cleaning gas 아르곤, 질소 Argon, nitrogen 세정 가스의 유량(sccm) Flow rate of scrubbing gas (sccm) 100~2000, 바람직하게는 1000~2000 100-2000, preferably 1000-2000 세정 가스의 공급시간(초) Supply time of cleaning gas (second) 0.5~2, 바람직하게는 0.5~1 0.5-2, preferably 0.5-1 반응 가스 C의 종류 Type of reactive gas C WN막용:H2, NH3 WNC막용:H2, NH3 TaN막용:H2,NH3 TaNC막용:H2,NH3 TiN막용:H2,NH3 Ru 막용:O2 WN film: H2, NH3 WNC film: H2, NH3 TaN film: H2, NH3 TaNC film: H2, NH3 TiN film: H2, NH3 Ru film: O2 반응 가스 C의 유량(sccm) Flow rate of reaction gas C (sccm) 100~2000, 바람직하게는 300~1000 100-2000, preferably 300-1000 반응 가스 D의 종류 Type of reactive gas D WN막용:WF6 WNC막용:W(CO)6 TaN막용:TaF5 TaNC막용:Taimata TiN막용:TiCl4 Ru막용:Ru(EtCp)2 For WN film: For WF6 WNC film: For W (CO) 6 TaN film: For TaF5 TaNC film: For Taimata TiN film: For TiCl4 Ru film: Ru (EtCp) 2 반응 가스 D의 유량(sccm) Flow rate of reaction gas D (sccm) 0.1~100, 바람직하게는 1~10 0.1 to 100, preferably 1 to 10 RF 인가 RF authorization 파장(MHz): 13.56 전력(W): 200~1000, 바람직하게는 300~700 Wavelength (MHz): 13.56 Power (W): 200 to 1000, preferably 300 to 700 CVD 반응시간(초) CVD reaction time (sec) 30~600, 바람직하게는 60~200 30 to 600, preferably 60 to 200 CVD 박막(nm) CVD thin film (nm) 1~100, 바람직하게는 1~50 1-100, preferably 1-50

표 2: 도 3에 관한 프로세스 조건예 Table 2 : Example of Process Conditions Regarding FIG.

사이클수 Cycles 1회~수회 Once-several times 박막(nm) Thin film (nm) 1~10, 바람직하게는 1~2 1 to 10, preferably 1 to 2 성막시간(초) Deposition time (seconds) 1~200, 바람직하게는 2~10 1 to 200, preferably 2 to 10 반응 가스 A의 종류 Kind of reaction gas A WN막용： WF6 WNC막용： W(CO2)6 TaN막용： TaF5 TaNC막용： Taimata TiN막용： TiCl4 Ru막용： Ru(EtCp)2 For WN film: For WF6 WNC film: For W (CO2) 6 TaN film: For TaF5 TaNC film: For Taimata TiN film: For TiCl4 Ru film: Ru (EtCp) 2 반응 가스 A의 유량(sccm) Flow rate of reaction gas A (sccm) 1~100, 바람직하게는 1~30 1 to 100, preferably 1 to 30 반응 가스 B의 종류 Kind of reaction gas B WN막용： NH3 WNC막용： NH3 TaN막용： NH3 TaNC막용:H2 또는 NH3 TiN막용： NH3 Ru막용： O2 For WN film: For NH3 WNC film: For NH3 TaN film: For NH3 TaNC film: For H2 or NH3 TiN film: For NH3 Ru film: O2 반응 가스 B의 유량(sccm) Flow rate of reaction gas B (sccm) 100~1000, 바람직하게는 100~500 100 to 1000, preferably 100 to 500 반응 가스 E의 종류 Type of reactive gas E 열처리용: H2 RF 플라즈마 처리용: H2, NH3 UV 처리용: N2 For heat treatment: H2 For RF plasma treatment: H2, For NH3 UV treatment: N2 반응 가스 E의 유량(sccm) Flow rate of reaction gas E (sccm) 100~2000, 바람직하게는 100~1000 100-2000, preferably 100-1000 열처리조건 Heat treatment condition 온도(℃): 200~600, 바람직하게는 200~400 시간(분): 0.5~5, 바람직하게는 0.5~2 Temperature (° C.): 200 to 600, preferably 200 to 400 hours (minutes): 0.5 to 5, preferably 0.5 to 2 RF 플라즈마 처리조건 RF plasma processing conditions RF 주파수(MHz): 13.56MHz RF 전력(W): 100~1000, 바람직하게는 300~500 시간(분): 0.1~10, 바람직하게는 0.1~2 RF frequency (MHz): 13.56 MHz RF power (W): 100 to 1000, preferably 300 to 500 hours (minutes): 0.1 to 10, preferably 0.1 to 2 UV 처리조건 UV treatment condition 파장(nm): 170~300, 바람직하게는 170~200 전력(W): 100~1000, 바람직하게는 200~500 Wavelength (nm): 170 to 300, preferably 170 to 200 Power (W): 100 to 1000, preferably 200 to 500 세정 가스의 종류 Type of cleaning gas 아르곤 argon 세정 가스 유량(sccm) Cleaning gas flow rate (sccm) 100~2000, 바람직하게는 500~1000 100-2000, preferably 500-1000

본 발명에 있어서, 이상의 실시태양을 포함해 하기의 실시태양 및 그 조합을 포함한다. 이들 실시태양은 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 또한 각 프로세스 조건은 상기 표 1, 표 2의 조합으로 실시할 수 있다.In the present invention, the following embodiments including the above embodiments and combinations thereof are included. These embodiments do not limit the invention. In addition, each process condition can be implemented by the combination of said Table 1, Table 2.

(1) 제1막(ALD)+제2막(CVD) (1) First Film (ALD) + Second Film (CVD)

(2) 상기 (1)에 있어서, 제1막은 열 ALD(2) The method according to (1), wherein the first film is a thermal ALD.

(3) 상기 (1)에 있어서, 제1막은 플라즈마 ALD(3) The method of (1), wherein the first film is a plasma ALD

(4) 상기 (1)에 있어서, 제2막은 열 CVD(4) The above-mentioned (1), wherein the second film is thermal CVD

(5) 상기 (1)에 있어서, 제2막은 플라즈마 CVD(5) The method of (1), wherein the second film is plasma CVD

(6) 제1막(CVD)+표면처리 (6) first film (CVD) + surface treatment

(7) 상기 (6)에 있어서, 제1막은 열 CVD(7) The method of (6), wherein the first film is thermal CVD

(8) 상기 (6)에 있어서, 제1막은 플라즈마 CVD(8) The method of (6), wherein the first film is plasma CVD

(9) 상기 (6)에 있어서, 「제1막(CVD)+표면처리」를 반복(9) The above-mentioned (6) is repeated with "the first film (CVD) + surface treatment".

(10) 상기 (6)에 있어서, 표면처리는 활성가스에 의한 처리(10) The process according to (6), wherein the surface treatment is performed by active gas.

(11) 상기 (6)에 있어서, 표면처리는 ALD 성막 처리(11) The surface treatment according to (6) above is performed by ALD film formation.

(12) 제1막(ALD)+제2막(ALD)(12) First Film (ALD) + Second Film (ALD)

(13) 상기 (12)에 있어서, 제1막은 열 ALD(13) The method of (12), wherein the first film is a thermal ALD.

(14) 상기 (12)에 있어서, 제1막은 플라즈마 ALD(14) The method of (12), wherein the first film is a plasma ALD

(15) 상기 (12)에 있어서, 제2막은 열 ALD (15) The method of (12) above, wherein the second film is a thermal ALD.

(16) 상기 (12)에 있어서, 제2막은 플라즈마 ALD(16) The method of (12), wherein the second film is a plasma ALD.

도 2는, 상기의 (2)+(5)의 조합, 도 3은 상기의 (7)에 해당한다. 또한 상기에 있어서 제1막, 제2막 각각의 성막은 가스 연통성이 없는 제 1 분산실과 제 2 분산실을 사용해서 실시할 수 있다. 또한 (13)+(16)의 조합에 있어서 (16)의 플라즈마 ALD용의 플라즈마용 가스는 제 1 분산실 또는 제 2 분산실 중 적어도 어느 일방으로부터 토출함으로써 수행할 수 있다. 또한 상기 (6)에 있어서 표면처리용의 가스는 제 1 분산실 또는 제 2 분산실 중 적어도 어느 일방으로부터 토출함으로써 수행할 수 있다. 또한 상기 (1), (6), (12)에 있어서 제 1 분산실로부터 배기하는 실시태양과, 제 2 분산실로부터도 또한 배기하는 실시태양이 있다.2 is a combination of (2) + (5) above, and FIG. 3 corresponds to (7) above. In the above, the film formation of each of the first film and the second film can be carried out using a first dispersion chamber and a second dispersion chamber having no gas communication property. In the combination of (13) and (16), the plasma gas for plasma ALD of (16) can be performed by discharging from at least one of the first dispersion chamber and the second dispersion chamber. In the above (6), the gas for surface treatment can be performed by discharging from at least one of the first dispersion chamber and the second dispersion chamber. Moreover, in the said (1), (6), (12), there exists an embodiment which exhausts from a 1st dispersion chamber, and also the embodiment which also exhausts from a 2nd dispersion chamber.

이하, 도를 참조하여, 본 발명의 일 실시태양에 관한 박막형성 장치의 구성을 설명하지만, 이들 도면은 본 발명을 제한하는 것이 아니다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, although the structure of the thin film formation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings, these figures do not limit this invention.

도 1의 박막형성 장치에 있어서는 피처리체인 반도체 기판을 진공반송실(도시 생략)로부터, 반응챔버(1)에 게이트 밸브(16)로 반송하고, 박막형성 프로세스를 이 반응챔버(1)에서 실시할 수 있다. 반송된 기판(14)은 가열대(2)에 설치되고, 밸브(27)로부터 분자펌프(29)(TMP)에 의해 배기할 수 있다(진공펌프(30)에 의해 배기할 수도 있도록 밸브(28)도 설치되어 있다). 그 후, 기판 가열대(2)는 벨로우즈(15)를 이용하여, 샤워 플레이트로부터 최적인 거리가 될 때까지, 상방으로 상승시킨다. 이 결과, 샤워 플레이트로부터 공급된 반응 가스는 기판(14)의 표면에 공급된 후, 배기덕트(3)를 경유해서 배출되도록 설계되어 있다. 이때, 불활성 가스를 밸브(31)를 열어 공급함으로써, 샤워 플레이트(4)로 공급된 반응 가스가 벨로우즈(15)가 있는 반송 측으로 확산하는 것을 방지할 수 있다.In the thin film forming apparatus of FIG. 1, a semiconductor substrate as an object to be processed is conveyed from the vacuum transfer chamber (not shown) to the reaction chamber 1 by the gate valve 16, and the thin film forming process is performed in the reaction chamber 1. can do. The conveyed board | substrate 14 is installed in the heating table 2, and can be exhausted from the valve 27 by the molecular pump 29 (TMP) (valve 28 so that it may also be exhausted by the vacuum pump 30). Is also installed). After that, the substrate heating table 2 is raised upward by using the bellows 15 until the optimum distance from the shower plate is reached. As a result, the reaction gas supplied from the shower plate is designed to be discharged via the exhaust duct 3 after being supplied to the surface of the substrate 14. At this time, by opening and supplying the valve 31, the reactive gas supplied to the shower plate 4 can be prevented from diffusing to the conveyance side with the bellows 15.

이 반응챔버는 배기덕트(3), 샤워 플레이트(4), 상부 리드(13)를 적층 해서 구성되어 있고, 샤워 플레이트(4)와 상부 리드(13)의 사이에, 가스 도입관(10)에 연통하여, 가스 분산 노즐(11)(도 1(b)에 구조 모식도를 나타낸다) 및 가스 분산 가이드(8)가 있다. 또한, 가스 분산 가이드에 따라, 분산부를 배기하는 배기 밸브(9)가 접속되어 있다. 또한, 샤워 플레이트(4)에는, 가스 도입부(5), 가스 도입 밸브(24), 가스 배기용의 밸브(32)가 접속되어 있다. 또한, 세정용의 불활성 가스 도입용 밸브(23)가 접속되어 있다. 또한, 가스 도입관(10)에는 가스 도입 밸브(21), 세정용의 불활성 가스 도입 밸브(20)가 접속되어 있다. 원료 가스는 밸 브(21)로부터 도입된다. 또한 큰 유량의 불활성 가스를 도입하기 위한 밸브(22)가 형성되어 있다. 가스 도입관(10)에 밸브(21)를 거쳐 도입된 가스 A는 가스 분산 노즐(11)에 의해 분산되고, 가스 분산 가이드(8)에 따라 흐른 후, 샤워 플레이트(4)를 관통하는 가스 토출구(12)를 관통하여, 기판(14) 위로 공급된다. 또한 가스 밸브(24)로부터 공급된 가스 B는 샤워 플레이트(4) 안에 설치된 가스 도입부(5)를 경유하여, 가스 분산실(7) 내로 확산하고, 가스 토출구(6)에 의해 기판(14) 위로 공급된다. 또한 기판(14) 위로 공급된 가스는 배기덕트(3)를 경유하고, 배기 밸브(25), 압력제어장치(APC)(26)를 경유하여, 진공펌프(30)에 의해 배기된다. 한편, 반응 가스를 세정할 때에는, 가스 밸브(20, 22)으로 불활성 가스를 도입하고, 밸브 (9)를 열어, 잔류하는 가스 A를 배기 밸브(9)에 의해 배기한다. 이때, 가스 토출구(12)를 경유하여, 배기덕트(3)으로부터도 배기되지만, 배기 컨덕턴스는 밸브(9)로부터의 배기는 1자리 이상(예를 들어 2-100배, 바람직하게는 5-30배) 높게 되도록 설계되어 있으므로, 대부분의 잔류 가스는 배기 밸브(9)를 경유해서 배출된다. 또한, 가스 밸브(24)로부터 공급된 가스 B를 세정할 경우에는, 마찬가지로, 밸브(23)으로부터 불활성 가스를 도입해(대량으로 불활성 가스를 도입하기 위해서 밸브(40)도 설치되어 있다), 배기 밸브(32)을 열어 잔류 가스를 배출한다. 이때, 가스 토출구(6)로부터 배기덕트(3)을 경유하여 배기되는 가스도 있지만, 가스 토출구(6)에 비교하여, 가스 배출을 위한 배출 밸브(32)의 컨덕턴스는 크므로(예를 들면 2-100배, 바람직하게는 5-30배), 거의는 배기 밸브(32)를 경유해서 배출된다.The reaction chamber is formed by stacking the exhaust duct 3, the shower plate 4, and the upper lid 13, and between the shower plate 4 and the upper lid 13 in the gas introduction pipe 10. In communication with each other, there is a gas dispersion nozzle 11 (the structural schematic diagram is shown in FIG. 1B) and a gas dispersion guide 8. Moreover, the exhaust valve 9 which exhausts a dispersion part is connected with the gas dispersion guide. Moreover, the gas introduction part 5, the gas introduction valve 24, and the valve | bulb for gas exhaust 32 are connected to the shower plate 4. In addition, a valve 23 for inert gas introduction for cleaning is connected. In addition, a gas introduction valve 21 and an inert gas introduction valve 20 for cleaning are connected to the gas introduction pipe 10. Source gas is introduced from the valve 21. Further, a valve 22 for introducing a large flow rate of inert gas is formed. The gas A introduced into the gas introduction pipe 10 via the valve 21 is dispersed by the gas dispersion nozzle 11, flows along the gas dispersion guide 8, and then passes through the shower plate 4. It penetrates through 12 and is fed onto the substrate 14. In addition, the gas B supplied from the gas valve 24 is diffused into the gas dispersion chamber 7 via the gas inlet 5 provided in the shower plate 4, and the gas discharge port 6 is disposed on the substrate 14. Supplied. In addition, the gas supplied onto the substrate 14 is exhausted by the vacuum pump 30 via the exhaust duct 3 and via the exhaust valve 25 and the pressure control device (APC) 26. On the other hand, when washing the reactive gas, an inert gas is introduced into the gas valves 20 and 22, the valve 9 is opened, and the remaining gas A is exhausted by the exhaust valve 9. At this time, it is also exhausted from the exhaust duct 3 via the gas discharge port 12, but the exhaust conductance is exhausted from the valve 9 by one or more places (for example, 2-100 times, preferably 5-30). Most of the residual gas is discharged via the exhaust valve 9 because it is designed to be high. In addition, when washing gas B supplied from the gas valve 24, the inert gas is similarly introduced from the valve 23 (valve 40 is also provided in order to introduce a large amount of inert gas), and exhaust is performed. The valve 32 is opened to discharge residual gas. At this time, although some gas is exhausted from the gas discharge port 6 via the exhaust duct 3, compared with the gas discharge port 6, the conductance of the discharge valve 32 for discharging the gas is large (for example, 2). -100 times, preferably 5-30 times), and most are discharged via the exhaust valve 32.

이상의 기능을 사용함으로써, 반응 가스 A, B를 교대로 공급하여 수행하는 원자층 성장 프로세스, 또는 레이어 바이레이어의 박막형성 프로세스에 최적인 프로세스 장치를 공급할 수 있다.By using the above functions, it is possible to supply a process apparatus that is most suitable for an atomic layer growth process performed by alternately supplying reaction gases A and B, or a thin film formation process of a layer by layer.

또한 가스 A, B를 동시에 공급함으로써, 기상화학성장을 수행할 수 있다. 이 경우에 밸브(21)로부터 공급된 원료 A는 가스 토출구(12)로부터 기판 표면에 공급되고, 밸브(24)로부터 공급된 원료 B는 가스 토출구(6)로부터 기판 표면에 공급되어, 기판 표면에서 가스 A와 가스 B가 반응하여, 기상화학반응에 의해 박막이 형성된다.In addition, by simultaneously supplying gases A and B, vapor phase chemical growth can be performed. In this case, the raw material A supplied from the valve 21 is supplied from the gas discharge port 12 to the substrate surface, and the raw material B supplied from the valve 24 is supplied from the gas discharge port 6 to the substrate surface, Gas A and gas B react, and a thin film is formed by a gas phase chemical reaction.

도 2는 본 발명의 일 실시태양에 있어서의 박막형성 프로세스의 순서를 나타내고 있으며, 우선, 소정의 회수만 원자층 성장을 한 후, 기상화학반응을 수행하는 2단계의 프로세스를 실행하는 것도 가능하며, 또한 도 3은 기상화학반응을 실행한 후, 박막에 어떠한 처리를 가하는 공정을 행하고, 이 2단계의 프로세스를 되풀이해 실행하는 프로세스를 도시하고 있다.Fig. 2 shows the sequence of the thin film formation process in one embodiment of the present invention. First, it is also possible to execute a two-step process of performing a vapor phase chemical reaction after only a predetermined number of atomic layer growths. In addition, Fig. 3 shows a process of performing a process of applying a treatment to a thin film after performing a gas phase chemical reaction, and repeatedly executing this two-step process.

도 5는 도 1의 장치를 이용해서 도 2의 박막형성 프로세스를 실행할 경우의 가스 도입의 시퀀스의 일례를 나타낸 것이다. 반응 가스 A, B를 이용해서 원자층 성장을 행하고, 또한 반응 가스 A, B를 이용해서 기상화학성장을 수행하는 경우의 프로세스 단계를 나타낸다. 기본적인 시퀀스로서, 가스 A, B를 교대로 도입할 경우의 대표적인 밸브 동작을 나타내고 있다. 밸브(20, 21)는 불활성 가스 또는 N2가스용 및 반응 가스 A용이다. 밸브(22)는 반응 가스를 샤워 헤드 내로부터 세정하기 위한 큰 유량의 세정 가스용이며, 밸브(23, 24)는 불활성 가스 또는 N2용의 밸브 및 반응 가스 B용의 밸브이다. 밸브(25)는 반응실의 배기 밸브이며, 밸 브(9), 밸브(32)는 각각 반응 가스 A, B가 도입되는 샤워 헤드의 분산실에 각각 접속하는 배기 밸브이다.FIG. 5 shows an example of a gas introduction sequence when the thin film forming process of FIG. 2 is executed using the apparatus of FIG. 1. A process step in the case of atomic layer growth using the reaction gases A and B and vapor phase chemical growth using the reaction gases A and B is shown. As a basic sequence, the typical valve operation | movement at the time of introducing gas A and B alternately is shown. The valves 20 and 21 are for inert gas or N 2 gas and for reaction gas A. The valve 22 is for a large flow rate of cleaning gas for cleaning the reaction gas from inside the shower head, and the valves 23 and 24 are valves for an inert gas or N2 and a valve for the reaction gas B. The valve 25 is an exhaust valve of the reaction chamber, and the valve 9 and the valve 32 are exhaust valves respectively connected to the dispersion chambers of the shower heads through which the reaction gases A and B are introduced.

단계 1에서는 반응 가스(A, B)는 샤워 헤드에는 공급되지 않고, N2가스만 도입되고 있으며, 배기 밸브(25)로 배기되고 있다. 단계 2에서는 반응 가스 A가 샤워 헤드에 공급된다. 단계 3에서는 반응 가스 A의 공급을 중단하는 동시에, 밸브(9)를 열어 샤워 헤드 내의 반응 가스 A를 신속히 배출한다. 단계 4에서는 밸브(22)로부터 큰 유량의 세정 가스를 도입하고, 또한 잔류하는 반응 가스 A를 보다 더 배출한다. 단계 5에서는, 큰 유량의 세정 가스를 중단시킨 후 배기한다. 단계 6에서는 반응 가스 B를 샤워 헤드에 공급한다. 단계 7에서는 반응 가스 B의 공급을 중단하는 동시에 밸브(32)를 열어, 샤워 헤드 내의 반응 가스 B를 신속히 배출한다. 단계 8에서는 밸브(40)를 열어, 다시 세정 가스를 도입해 잔류하는 반응 가스 B를 추가로 배출한다. 이 단계 1 내지 단계 8을 소정의 횟수만큼 반복한 후, 단계 9에서는 배기한 상태에서, 단계 10에서는 반응 가스 A와 반응 가스 B를 동시에 공급하여, 기상화학반응을 수행한다. 단계 11에서는 밸브(9, 32)로부터 샤워 헤드 내의 반응 가스를 배출하고, 단계 12에서는 세정용 가스를 샤워 헤드 각각의 분산실에 공급하여, 반응 가스를 세정한다. 단계 13에서는 세정용 가스를 중단하고, 샤워 헤드 배기 밸브를 닫는다. 이들의 시퀀스에 의해, 예를 들면 WN막의 경우에는 20사이클의 원자층 성장 방법에 의해 2nm 형성한 후, 연속하여 CVD법에 의해 18nm형성하지만, CVD에서의 성장속도가 빠르므로, 생산성을 높일 수 있다.In step 1, the reaction gases A and B are not supplied to the shower head, only N2 gas is introduced and exhausted to the exhaust valve 25. In step 2, reaction gas A is supplied to the shower head. In step 3, the supply of the reaction gas A is stopped, and at the same time, the valve 9 is opened to quickly discharge the reaction gas A in the shower head. In step 4, a large flow rate of cleaning gas is introduced from the valve 22, and the remaining reaction gas A is further discharged. In step 5, a large flow rate of cleaning gas is stopped and then evacuated. In step 6, reaction gas B is supplied to the shower head. In step 7, the supply of the reaction gas B is stopped, and the valve 32 is opened to quickly discharge the reaction gas B in the shower head. In step 8, the valve 40 is opened, and the cleaning gas is again introduced to discharge the remaining reaction gas B further. After repeating steps 1 to 8 a predetermined number of times, in step 9, while exhausting in step 9, reactant gas A and reactant gas B are simultaneously supplied in step 10 to perform a gas phase chemical reaction. In step 11, the reaction gas in the shower head is discharged from the valves 9 and 32, and in step 12, the cleaning gas is supplied to each dispersion chamber of the shower head to wash the reaction gas. In step 13, the cleaning gas is stopped and the shower head exhaust valve is closed. According to these sequences, for example, in the case of a WN film, 2 nm is formed by a 20-cycle atomic layer growth method, and subsequently 18 nm is formed by the CVD method. However, the growth rate in CVD is high, so that productivity can be increased. have.

도 6은 도 1의 장치를 이용하여, 도 3에 도시한 프로세스 플로우를 수행하기 위한 밸브 조작의 일례에 대해서 나타내고 있다. 단계 1에서는 프로세스 시작 전의 상태이며, 단계 2에서는 반응 가스 A,B가 동시에 샤워 헤드에 공급되어, 기상화학성장에 의한 박막형성이 행하여진다. 단계 3은 반응 가스가 중단되고, 샤워 헤드 배기 밸브가 열리며, 반응 가스를 배출한다. 단계 4에서는 세정용 가스가 도입되어 반응 가스를 완전하게 세정한다. 단계 5에서 세정용 가스를 중단하고 배기 밸브를 닫는다. 다음에 단계 6에서는 반응 가스 B만을 샤워 헤드에 공급하고, 단계 7에서는 RF 플라즈마를 인가하여 소정시간에 박막의 개질 처리를 행한다. 단계 6에서는 다른 반응 가스 E를 도입할 수도 있다. 이 개질 처리로서는, 단지 가스처리만 또는 고주파 플라즈마, 자외선 조사 등의 최적 처리를 행한다. 다음에 단계 8에서는 반응 가스 B 또는 E를 중단하고, 샤워 헤드의 배출 밸브를 열어 반응 가스를 배출하고, 또한 세정용 가스를 도입하여 완전하게 배출한다. 단계 9에서는 단계 1의 상태로 돌아간다. 이들의 단계 1 내지 단계 9의 프로세스를 반복함으로써, 매우 고품질의 박막을 생산성 높게 형성할 수 있다.FIG. 6 shows an example of a valve operation for performing the process flow shown in FIG. 3 using the apparatus of FIG. 1. In step 1, it is a state before the start of the process, and in step 2, the reaction gases A and B are simultaneously supplied to the shower head to form a thin film by vapor phase chemical growth. In step 3, the reaction gas is stopped, the shower head exhaust valve is opened, and the reaction gas is discharged. In step 4, a cleaning gas is introduced to completely clean the reaction gas. In step 5 the cleaning gas is stopped and the exhaust valve is closed. Next, in step 6, only the reaction gas B is supplied to the shower head, and in step 7, an RF plasma is applied to modify the thin film at a predetermined time. In step 6 another reactant gas E may be introduced. As the reforming treatment, only gas treatment or optimum treatment such as high frequency plasma, ultraviolet irradiation or the like is performed. Next, in Step 8, the reaction gas B or E is stopped, the discharge valve of the shower head is opened to discharge the reaction gas, and the cleaning gas is introduced to completely discharge the gas. Step 9 returns to the state of step 1. By repeating these processes of steps 1 to 9, a very high quality thin film can be formed with high productivity.

조건 및/또는 구조가 특정되지 않은 본 개시에서, 당업자들은 루틴한 실험으로 이들 조건 및/또는 구조들을 본 개시의 관점에서 용이하게 제공할 수 있다. 이하에서는, 구체적인 실시 예에 의해, 본 발명의 효과에 대해서 가리킨다.In the present disclosure where conditions and / or structures are not specified, those skilled in the art can readily provide these conditions and / or structures in view of the present disclosure by routine experimentation. Hereinafter, the effect of this invention is indicated by a specific Example.

이하에서는, 구체적인 실시예에 의해 본 발명의 효과에 대하여 설명한다. 상기 실시예는 본 발명을 제한하는 것이 아니다.Hereinafter, the effect of this invention is demonstrated by a specific Example. The above examples do not limit the present invention.

실시예 1: Example 1 :

여기에서는, 도 1에 도시한 구조의 프로세스 장치에 의해 구체적인 프로세스를 실행한 실시예에 대해 나타내었다. 비스(에틸시클로펜타디에닐)루테늄Ru(C5H4C2H5)2(이하 Ru(EtCp)2)과 암모니아(이하, NH3)에 의해 Ru막을 형성하는 프로세스에 대해서 나타낸다. 실리콘 기판을 진공 반송실(도시 생략)로부터 반응챔버(1)로 반송한 후, 터보 펌프(29)에 의해 잔류 수분, 산소 등을 충분히 배기한다.다음에 기판 가열대(2)의 상하 기구에 의해, 소정의 위치로 기판을 이동한다. 이때, 샤워 헤드 플레이트(4)와 기판 표면과의 갭(gap)은 20 내지 8mm의 범위로 설정되어 있다. 본 실시예에서는 20mm에서 프로세스를 실시하였다.Here, the embodiment which performed the specific process by the process apparatus of the structure shown in FIG. 1 was shown. The process of forming a Ru film by bis (ethylcyclopentadienyl) ruthenium Ru (C5H4C2H5) 2 (hereinafter Ru (EtCp) 2) and ammonia (hereinafter NH3) is shown. After conveying the silicon substrate from the vacuum transfer chamber (not shown) to the reaction chamber 1, the residual water, oxygen, and the like are sufficiently exhausted by the turbo pump 29. Next, the upper and lower mechanisms of the substrate heating table 2 are used. The substrate is moved to a predetermined position. At this time, the gap between the shower head plate 4 and the substrate surface is set in the range of 20 to 8 mm. In this example, the process was carried out at 20 mm.

본 실시예에서는 도 5의 프로세스의 시퀀스를 따랐다. 반응챔버는 배기덕트(3)에 의해 배기된다. 이때, 기판 가열대(2)와 배기덕트(3)의 간격을 좁혀, 반응 가스는 거의 배기덕트(3)에 의해 배기 된다. 기판 가열대(2)와 배기덕트(3)을 접촉시켜서 닫을 수도 있다. 다만, 본 실시예에서는, 기판 가열대(2)와 배기덕트(3)의 간격을 좁히고(가동시에 접촉하지 않는 간격, 예를 들면 1mm-3mm정도의 클리어런스), 또한, 반송 스페이스의 압력을 질소 가스의 도입량의 제어에 의한 압력제어에 의해 제어함으로써, 기판상의 압력보다 10-100%, 바람직하게는 10-20% 높게 차이압 제어(예를 들면 반응 영역이 1 Torr인 경우에는, 1.1-1.2Torr로 제어)하여 반응 가스가 반송실 측에 들어가는 양을 억제하였다. 기판 가열대(2)는 320도로 유지하였다.In this embodiment, the sequence of the process of FIG. 5 is followed. The reaction chamber is exhausted by the exhaust duct 3. At this time, the distance between the substrate heating table 2 and the exhaust duct 3 is narrowed, and the reaction gas is almost exhausted by the exhaust duct 3. The substrate heating table 2 and the exhaust duct 3 may be in contact with each other to close them. In the present embodiment, however, the distance between the substrate heating table 2 and the exhaust duct 3 is narrowed (the interval at which it does not contact at the time of operation, for example, a clearance of about 1 mm-3 mm), and the pressure of the transport space is nitrogen. By controlling the pressure by controlling the amount of gas introduced, the differential pressure control is 10-100%, preferably 10-20% higher than the pressure on the substrate (e.g., 1.1-1.2 when the reaction region is 1 Torr). Controlled by Torr) to suppress the amount of the reaction gas entering the transport chamber side. The substrate heating table 2 was kept at 320 degrees.

도 5에 나타나 있는 바와 같이, 단계 1은 밸브(20), 밸브(23)에 의해 Ar가스를 500sccm공급한다. 프로세스 개시 시에는, 약 30초 정도 이 상태로 배기한 후, 프로세스를 시작하였다. 밸브(21)를 열어 Ru(EtCp)2 가스를 소정시간 동안 공급하였다. 보통은 1초 정도 원료를 공급한다. 다음에 단계 3에서는 밸브(21)를 닫음과 동시에, 밸브(9)를 최대의 개방 각도로서 샤워 헤드 측으로부터 배기하였다. 거의 동시에 밸브(22)를 열어 약 2000sccm의 세정 가스를 도입하였다. 1초간 공급하고, 가스 도입관(10)으로부터, 가스 분산 노즐(11), 가스 분산 가이드(8)가 있는 가스 분산부 내로부터 잔류하는 Ru(EtCp)2가스를 제거하고 밸브(22)를 닫고, 밸브(9)를 닫았다. 다음 단계에서는, 밸브(24)를 열고, NH3 가스를 1000sccm 도입하였다.As shown in FIG. 5, step 1 supplies Ar gas by 500 sccm by the valve 20 and the valve 23. At the start of the process, after evacuating to this state for about 30 seconds, the process was started. The valve 21 was opened to supply Ru (EtCp) 2 gas for a predetermined time. Usually, the raw material is supplied for about 1 second. Next, in step 3, the valve 21 was closed and the valve 9 was exhausted from the shower head side at the maximum opening angle. At about the same time, the valve 22 was opened to introduce about 2000 sccm of cleaning gas. Supply for 1 second, remove the remaining Ru (EtCp) 2 gas from the gas inlet tube 10 from the gas dispersion unit with the gas dispersion nozzle 11 and the gas dispersion guide 8 and close the valve 22 The valve 9 was closed. In the next step, the valve 24 was opened and 1000 sccm of NH 3 gas was introduced.

보통, 1초 공급하고, RF 도입 단자(33)에 13.56MHz의 RF 플라즈마를 인가하였다. 파워는 200-1000W의 사이에서 최적인 파워를 사용하였다. RF 인가를 중단하고 밸브(24)를 닫고, 거의 동시에 밸브(32)를 열어 분산부(7) 내부를 배기하였다. 거의 동시에 밸브(23)로부터 Ar 가스 유량을 2000sccm까지 증가시켜서, 분산부(7)를 보다 빠르게 배기하였다. 다음 단계에서는, 다시 최초의 Ru(EtCp)2 가스의 도입 단계로 돌아가 이를 목표의 막 두께에 따라, 소정의 회수를 반복함으로써 막을 형성할 수 있었다. 또한, Ru막의 경우에는 1 사이클당의 막두께가 0.2 내지 0.3Å이다.Usually, 1 second was supplied and 13.56 MHz RF plasma was applied to the RF introduction terminal 33. The power used the optimal power between 200-1000W. The RF application was stopped and the valve 24 was closed, and the valve 32 was opened almost simultaneously to exhaust the inside of the dispersion 7. At the same time, the flow rate of Ar gas from the valve 23 was increased to 2000 sccm, so that the dispersion portion 7 was exhausted faster. In the next step, the film can be formed by returning to the introduction of the first Ru (EtCp) 2 gas and repeating the predetermined number of times according to the target film thickness. In the case of the Ru film, the film thickness per cycle is 0.2 to 0.3 kPa.

다음에 Ru(EtCp)2 가스를 밸브(21)에 의해 공급(0.1-100sccm, 바람직하게는 1-10sccm)하고, 산소를 밸브(24)에 의해 공급(10-50sccm)함으로써, NH3 플라즈마와 Ru(EtCp)2의 공급에 의한 원자층 성장에 의해 형성된 Ru막을 핵으로서, 기상화학성장에 의해 Ru막을 더욱 형성하였다. 다시 말해, Ru(EtCp)2를 밸브(21)로부터 공급 하고, 산소 가스를 밸브(24)로부터 공급하며, 산소 가스와 동시에 밸브(40)로부터 최적 유량의 질소 가스를 도입하여, 산소 가스를 희석함으로써, 산소분압을 최적값(산소분압은 전압의 1-5％정도)으로 제어하였다. 보통은, 산소 유량 30sccm에 대하여, 질소유량은 1200sccm을 공급한다. Ru(EtCp)2과 산소 가스는 샤워 헤드내에서는 접촉하지 않으므로 매우 반응성이 높지만, 반응은 샤워 헤드와 기판 간에서 일어나며, 일반적인 기상화학성장에 의해 Ru막이 증착한다. 소정시간 동안, Ru막을 형성한 후, 밸브(21), 밸브(24)를 닫고, 밸브(9, 32)를 열어, 샤워 헤드 내를 배기하는 동시에, 세정 가스를 각각 1000-2000sccm 밸브(23, 22)에 의해 공급함으로써 반응 가스를 보다 빨리 세정하였다. 이 공정 후, 반응기로의 가스 공급을 중단하고, 진공배기하며, 프로세스를 종료하고, 반송 공정에 들어간다. 본 프로세스에 의하면, 원자층 성장에 의해 약 1∼2nm의 매우 얇은 Ru막을 형성한 후, 성장속도가 빠른 기상화학 성장법에 의해 5∼10nm의 Ru막을 형성할 수 있었다. 320도에서의 성장속도는 약 10nm/min이고, 원자층 성장에서는 0.4nm/min이며, 약 25배의 성장속도를 얻을 수 있었다. 또한, 기상화학성장에서는 산소 가스를 이용해서 Ru막을 형성하지만, 원자층 성장에서는 NH3 가스에 의한 플라즈마라고 하는 환원성분위기에서 Ru막을 형성할 수 있다. 따라서, 바탕의 금속을 산화시키지 않고, Ru막을 형성한 후, 산소 가스를 이용해서 단시간으로 소정의 막 두께의 Ru막을 얻는 것이 가능해 진다. 원자층 성장과 기상화학성장의 공정을 반복하는 것도 가능하다.예를 들어 원자층 성장을 실시한 후, 기상성장을 실시하고, 다시 원자층 성장을 수행할 수도 있다. 이 목적으로서는 평활한 Ru막은 원자층 성장에 의해 형성되므로, 기상화학성장에 의한 Ru막의 양측에 원자층 성장에 의한 Ru막으로 끼움으로써, 보다 평활한 표면이 있는 Ru막을 형성할 수 있다.Next, Ru (EtCp) 2 gas is supplied by the valve 21 (0.1-100 sccm, preferably 1-10 sccm), and oxygen is supplied by the valve 24 (10-50 sccm), thereby providing NH3 plasma and Ru. A Ru film was further formed by vapor phase chemical growth using the Ru film formed by atomic layer growth by supplying (EtCp) 2 as a nucleus. In other words, Ru (EtCp) 2 is supplied from the valve 21, oxygen gas is supplied from the valve 24, nitrogen gas at an optimum flow rate is introduced from the valve 40 simultaneously with the oxygen gas, and the oxygen gas is diluted. By this, the oxygen partial pressure was controlled to an optimum value (oxygen partial pressure was about 1-5% of the voltage). Usually, the nitrogen flow rate is 1200 sccm with respect to the oxygen flow rate 30 sccm. Ru (EtCp) 2 and oxygen gas are very reactive because they do not contact in the shower head, but the reaction occurs between the shower head and the substrate, and the Ru film is deposited by general vapor chemical growth. After the Ru film is formed for a predetermined time, the valve 21 and the valve 24 are closed, the valves 9 and 32 are opened, the inside of the shower head is exhausted, and the cleaning gas is discharged to the 1000-2000 sccm valve 23, respectively. The reaction gas was washed faster by supplying with 22). After this step, the gas supply to the reactor is stopped, the vacuum is exhausted, the process is terminated, and the conveyance step is entered. According to this process, a very thin Ru film of about 1 to 2 nm was formed by atomic layer growth, and then a Ru film of 5 to 10 nm could be formed by a fast chemical growth method. The growth rate at 320 ° C is about 10 nm / min, 0.4 nm / min for atomic layer growth, and about 25 times the growth rate. In the gas phase chemical growth, the Ru film is formed using oxygen gas. In the atomic layer growth, the Ru film can be formed in a reducing atmosphere called plasma by NH3 gas. Therefore, after the Ru film is formed without oxidizing the underlying metal, it is possible to obtain a Ru film having a predetermined film thickness in a short time using oxygen gas. It is also possible to repeat the steps of atomic layer growth and vapor phase chemical growth. For example, after atomic layer growth is performed, vapor phase growth may be performed and atomic layer growth may be performed again. For this purpose, since the smooth Ru film is formed by atomic layer growth, the Ru film having a smoother surface can be formed by sandwiching the Ru film by atomic layer growth on both sides of the Ru film due to vapor chemical growth.

본 실시예에서는, 가스 토출구(12)는 직경 1mm으로 847개로 이루어지며, 플레이트의 두께는 30mm이다.또한 가스 토출구(6)은 직경 0.5mm의 구멍계로 847개로 이루어져 있고, 두께는 10mm이다.이에 대하여 배기 밸브의 컨덕턴스는 직경 40mm의 배기덕트로 배기한다. 이 경우에, 배기 밸브를 이용하지 않는 경우에는, 샤워 헤드 플레이트에 의해서만 Ru(EtCp)2 원료 가스를 세정하면 3 내지 10초 정도의 장시간의 세정이 필요하지만, 배기 밸브(9)를 사용함으로써, 약 4배 이상의 컨덕턴스로 세정이 가능해서, 세정 시간은 1초 이하로 단축할 수 있다. 마찬가지로, NH3이나 O2의 가스가 도입되는 부분의 세정도 마찬가지로, 지극히 단시간에 세정이 가능하다. 하부 가스 분산실(7)에 대해서는, 비교적 세정하기 쉬운 가스를 도입하므로, 가스 종류에 따라서는 배기 밸브(32)를 설치하지 않고, 샤워 플레이트 가스 토출공 (6)에 의해 세정할 수도 있다.In the present embodiment, the gas discharge holes 12 are composed of 847 pieces having a diameter of 1 mm and the thickness of the plate is 30 mm. Further, the gas discharge holes 6 are composed of 847 pieces having a hole system having a diameter of 0.5 mm, and the thickness is 10 mm. On the other hand, the conductance of the exhaust valve is exhausted with an exhaust duct of 40 mm in diameter. In this case, when the exhaust valve is not used, when the Ru (EtCp) 2 source gas is cleaned only by the shower head plate, a long time cleaning of about 3 to 10 seconds is required, but by using the exhaust valve 9, Cleaning can be performed with conductance of about 4 times or more, and the cleaning time can be shortened to 1 second or less. Similarly, the cleaning of the portion into which the gas of NH3 or O2 is introduced can be cleaned in a very short time as well. Since the gas which is comparatively easy to clean is introduce | transduced into the lower gas dispersion chamber 7, you may wash | clean by the shower plate gas discharge hole 6, without providing the exhaust valve 32 depending on gas type.

본 실시예의 박막형성 장치에 의하면, 샤워 헤드에 설치한 배기 밸브에 의해, Ru(EtCp)2 및 NH3, O2를 매우 효율적으로 배출할 수 있는 동시에, 또한 포스트 믹스 구조로 함으로써, 샤워 헤드 내에서의 성막도 억제할 수 있고, 매우 생산성 좋게 Ru막을 형성할 수 있었다. 이 효과는, 원료가 예를 들어 WF6 및 NH3이든가, WF6, TEB(테트라에틸보론) 및 NH3이든가 하여도 동일한 효과가 얻어진다. 특히, WF6, TEB 및 NH3의 경우에는, TEB와 NH3을 일방의 샤워 헤드로부터 도입함으로써, 마찬가지로, WF6와 NH3의 반응을 억제하면서 원자층 성장을 행할 수도 있고, 또한 기상화학성장에 의한 WN막 또는 WNC막을 형성할 수도 있다. 도 4(a), 도 4(b)는 본 실시예에 이용한 면밀도 일정한 가스 토출구를 갖는 포스트 믹스형 샤워 헤드이다. Ru(EtCp)2 원료는 밸브(21)로부터 공급되고, 도 1(a)에 도시한 샤워 헤드 분산판형에 도입되어, 토출구(12)에 의해 기판 측에 공급된다. 마찬가지로, NH3가스 또는 O2가스는 밸브(24)에 의해 공급되며, 하부 분산실(7)에 공급되어서, 토출구(6)에 의해 기판표면에 공급된다. 상기 샤워 플레이트에서 가스 토출구(12)는 피치 9.3mm, 직경 1mm인 900개로 이루어져 있으며, 플레이트의 두께는 30mm이다. 또한 가스 토출구(6)는 피치 9.3mm, 직경 0.5mm인 구멍계로 900개로 이루어져 있고, 두께는 10mm이다. 이에 대하여 배기 밸브의 컨덕턴스는 직경 40mm의 배기덕트에 의해 배기한다. 이 경우에, 배기 밸브를 이용하지 않을 경우에는, 샤워 헤드 플레이트만에 의해 원료 가스를 세정하면 약 4배 이상의 세정 시간이 필요하게 된다. 도 4(a), 도 4(b)에서는 샤워 플레이트로의 NH3가스, O2가스의 도입은 샤워 플레이트의 말단 측으로부터 도입하였지만, 샤워 플레이트의 중심으로부터 가스를 도입하는 것과 같은 설계도 가능하다.According to the thin film forming apparatus of this embodiment, it is possible to discharge Ru (EtCp) 2, NH 3 and O 2 very efficiently by means of an exhaust valve provided in the shower head, and also to have a post-mix structure, The film formation could also be suppressed, and the Ru film could be formed very efficiently. This effect can be obtained even if the raw materials are, for example, WF6 and NH3, or WF6, TEB (tetraethylboron) and NH3. In particular, in the case of WF6, TEB, and NH3, by introducing TEB and NH3 from one shower head, atomic layer growth can be similarly suppressed while suppressing the reaction of WF6 and NH3, and also by WN film or vapor phase chemical growth. A WNC film can also be formed. 4 (a) and 4 (b) are post-mix shower heads having a surface density constant gas discharge port used in this embodiment. The Ru (EtCp) 2 raw material is supplied from the valve 21, introduced into the shower head dispersion plate shape shown in Fig. 1A, and supplied to the substrate side by the discharge port 12. Similarly, NH 3 gas or O 2 gas is supplied by the valve 24, is supplied to the lower dispersion chamber 7, and is supplied to the substrate surface by the discharge port 6. The gas outlet 12 of the shower plate is made of 900 pitch 9.3mm, diameter 1mm, the plate thickness is 30mm. In addition, the gas discharge opening 6 is made of 900 holes having a pitch of 9.3 mm and a diameter of 0.5 mm, and has a thickness of 10 mm. In contrast, the conductance of the exhaust valve is exhausted by an exhaust duct having a diameter of 40 mm. In this case, when the exhaust valve is not used, when the raw material gas is cleaned only by the shower head plate, a cleaning time of about four times or more is required. 4 (a) and 4 (b) introduce NH3 gas and O2 gas into the shower plate from the end side of the shower plate, but a design such as introducing gas from the center of the shower plate is also possible.

실시예 2: Example 2 :

여기에서는, Ta의 유기금속 원료인 터셔리아밀이미도트리스(디메틸아미도)탄탈룸: TaN(C4H9)(NC2H6)3과 NH3을 이용한 질화 탄탈막 형성 프로세스에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 장치는, 도 1(a)에 도시한 것으로, 33으로 가리키는 RF 피드쓰루(feed through)를 사용하여, 샤워 플레이트(4)에 RF를 인가한다. 이 경우에는 기판 가열대는 어스가 되어 있어, 샤워 플레이트 측에 RF가 인가된다. 실리콘 기판을 진공 반송실(도시 생략)로부터 반응챔버(1)로 반송한 후, 터보 펌프(7)에 의해 잔류 수분, 산소 등을 충분하게 배기한다. 다음에 기판 가열대(2)의 상하 기구에 의해, 소정의 위치로 기판이 이동한다. 이때, 분산판(4)과 기판 표면과의 갭(gap)은 8-20mm의 범위로 설정되어 있다. 본 실시예에서는 20mm에서 프로세스를 실시하였다.Here, a tantalum nitride film formation process using tertiary millimidotris (dimethyl amido) tantalum: TaN (C 4 H 9) (NC 2 H 6) 3 and NH 3, which is an organic metal raw material of Ta, will be described. The apparatus used in the present embodiment is shown in Fig. 1 (a), and RF is applied to the shower plate 4 by using an RF feed through indicated by 33. In this case, the substrate heating table is earthed, and RF is applied to the shower plate side. After conveying a silicon substrate to the reaction chamber 1 from a vacuum conveyance chamber (not shown), residual moisture, oxygen, etc. are fully exhausted by the turbo pump 7. Next, the substrate moves to a predetermined position by the vertical mechanism of the substrate heating table 2. At this time, the gap between the dispersion plate 4 and the substrate surface is set in the range of 8-20 mm. In this example, the process was carried out at 20 mm.

도 6은 프로세스의 시퀀스의 일례를 나타내고 있다. 이 실시예는 TaN 막의 형성과 TaN 막의 플라즈마 NH3처리에 의한 후처리 공정으로 이루어지며, 이를 반복함으로써 저저항의 TaN막을 형성하는 방법에 대해서 나타내고 있다.6 shows an example of a sequence of processes. This embodiment consists of the formation of a TaN film and a post-treatment step by plasma NH 3 treatment of the TaN film, and shows a method of forming a low-resistance TaN film by repeating this.

도 6에 나타나 있는 바와 같이, 단계 1은 밸브(20), 밸브(23)에 의해 Ar가스를 500sccm 공급한다. 프로세스 개시 시에는, 약 30초 정도 이 상태로 배기한 후, 프로세스를 개시하였다. 밸브(21), 밸브(24)를 열어, TaMO 가스, NH3 가스를 소정시간 동안 공급하였다. 각각의 가스는 기판 표면에 가스 토출구(13, 6)에 의해 공급되므로 샤워 헤드 내에서 가스가 접촉하지 않고, 기판 표면에서 기상화학반응에 의한 증착이 진행된다. 소정 시간의 프로세스를 수행한 후, 밸브(21, 24)를 닫고, 배기 밸브(9, 32)를 여는 동시에, 밸브(22, 40)로부터 세정용으로 질소 가스를 도입하고, 반응 가스를 배출하였다. 그 후, 밸브(22, 40)를 닫은 후, 배기 밸브(9, 32)를 닫는다. 다음에 NH3 가스를 밸브(24)로부터 도입하고, RF 플라즈마를 인가 해서 NH3 플라즈마를 생성하고, TaN 막을 플라즈마에 의한 후처리를 수행하였다. 이에 따라 TaN막 중에 잔존하는 불순물인 하이드로 카본이 제거된다. 다음에 RF 플라즈마를 중단하고, 밸브(24)를 닫고 밸브(32)를 열어 NH3 가스를 배출하였다. 이때, 밸브(40)를 열어 세정용 질소 가스를 도입하였다. 그 후, 밸브(32, 40)를 닫았다. 상기의 TaN막의 증착과 NH3 플라즈마 처리 공정을 소정의 회수만 반복함으로써, 저저항의 TaN막(1000(cm정도)을 얻을 수 있었다. 소정 회수의 처리를 종료한 후, 모든 가스 밸브를 중단하고, 진공 배기하여 반송 공정에 들어간다. 본 실시예의 프로세스에서는 1회로 TaN막을 형성했을 경우와 비교하여, 10회로 분할한 경우에는 저항율은 20-50％ 낮은 값을 얻을 수 있어, 막중의 불순물이 감소한 것으로 추측된다.As shown in FIG. 6, step 1 supplies Ar gas by 500 sccm by the valve 20 and the valve 23. At the start of the process, after evacuating in this state for about 30 seconds, the process was started. The valve 21 and the valve 24 were opened to supply TaMO gas and NH 3 gas for a predetermined time. Since each gas is supplied to the substrate surface by the gas discharge ports 13 and 6, the gas does not contact in the shower head, and vapor deposition is performed on the substrate surface by vapor phase chemical reaction. After performing the process for a predetermined time, the valves 21 and 24 were closed, the exhaust valves 9 and 32 were opened, nitrogen gas was introduced from the valves 22 and 40 for cleaning, and the reaction gas was discharged. . Thereafter, after closing the valves 22 and 40, the exhaust valves 9 and 32 are closed. Next, NH3 gas was introduced from the valve 24, RF plasma was applied to generate NH3 plasma, and the TaN film was post-treated with plasma. As a result, hydrocarbon, which is an impurity remaining in the TaN film, is removed. Next, the RF plasma was stopped, the valve 24 was closed and the valve 32 was opened to discharge the NH 3 gas. At this time, the valve 40 was opened to introduce nitrogen gas for cleaning. Thereafter, the valves 32 and 40 were closed. By repeating the above-described deposition of the TaN film and the NH3 plasma treatment process only a predetermined number of times, a low-resistance TaN film (about 1000 cm) was obtained. After the predetermined number of treatments were finished, all gas valves were stopped, The evacuation is carried out by vacuum evacuation, and in the process of the present embodiment, the resistivity is 20-20% lower than that in the case of forming a TaN film in one circuit, and the impurities in the film are reduced. do.

실시예 3: 가상 실시예 Example 3 Virtual Example

본 실시예에서는, 도 1(a)의 장치를 이용하여, 포어(pore)가 있는 저유전율절연막인 SiOC막 위에 CVD반응 또는 열 ALD에 의한 프로세스로 메탈 포어 씰링층을 형성한 후, 플라즈마 ALD에 의해 배리어 메탈을 형성하는 예를 나타내고 있다.In the present embodiment, the metal pore sealing layer is formed on the SiOC film, which is a low dielectric constant insulating film with pores, by a CVD reaction or a thermal ALD process using the apparatus of FIG. The example which forms a barrier metal by the above is shown.

우선, Taimata(터셔리아밀이미도트리드(디메틸아미도)탄탈룸)와 NH3 가스를 각각의 샤워 헤드의 분산실에 의해 동시에 공급한다. 이때, 공급 방법은 동시에 소정 시간, 각각의 원료를 동시에 연속적으로 공급하는 경우와, 공급 시간과 공급을 중단하고 배기하는 시간을 각각 소정의 시간으로서, 이를 반복하는 경우가 있다. 후자 경우의 프로세스 시간을 하기의 표 3에 나타낸다.First, Taimata (Terusamilimidotrid (dimethyl amido) tantalum) and NH3 gas are simultaneously supplied by the dispersion chamber of each shower head. At this time, the supply method may be repeated at the same time for a predetermined time and for supplying each raw material simultaneously and for a predetermined time, respectively, as a predetermined time. The process time in the latter case is shown in Table 3 below.

표 3: Table 3 :

공정 fair 공정 1 Process 1 공정 2 Process 2 분산실 상 Dispersion Chamber Taimata Taimata Ar 세정 Ar cleaning 분산실 하 Dispersion Room NH3 NH3 Ar 세정 Ar cleaning 시간 time 5초 5 sec 3초 3 sec

상기에서, Taimata는 상부의 가스 도입 배관(10)에 공급된다(공정 1). 또한 NH3 가스는 하부 가스 분산실(7)에 공급된다(공정 1). 또한 각각의 가스를 5초 흘린 후, 각각의 분산실을 아르곤으로 세정하면서 진공 배기한다(공정 2). 이 사이클을 1회 이상, 수회(2회 또는 3회 이상) 반복하여, 열 ALD에 의한 제 1 TaNC막을 형성한다.In the above, Taimata is supplied to the upper gas introduction pipe 10 (step 1). In addition, NH3 gas is supplied to the lower gas dispersion chamber 7 (step 1). Furthermore, after flowing each gas for 5 seconds, each dispersion chamber is evacuated while argon is washed with argon (step 2). This cycle is repeated one or more times (two or three or more times) to form a first TaNC film by thermal ALD.

다음에, 표 4의 프로세스 조건에 의해 제 2 TaNC막을 제 1의 TaNC막 위에 형성한다. 다시 말해, 샤워 헤드의 제 1 분산실에 Taimata를 공급(공정 1)한 후, Ar가스를 도입해서 세정(공정 2)하고, 다음에 수소를 제 1 분산실 또는 제 2 분산실의 적어도 한쪽에 수소를 도입하여 수소 플라즈마를 생성시키고(공정 3), 계속해서 Ar 가스에 의해 세정하고(공정 4), 이를 소정회수(필요한 막 두께를 형성하기 위해서 필요한 사이클 수이고, 예를 들어 사이클마다 0.3Å 성장할 경우이며 30Å의 막 두께로 하는 경우에는 약 100회) 반복하는 방법에 의해, 플라즈마 ALD에 의해 제 2의 TaNC막을 형성한다. 보통, 1-4nm 두께로 설정하는 경우는, 30-150회 정도로 반복한다.Next, a second TaNC film is formed on the first TaNC film by the process conditions shown in Table 4. In other words, after supplying Taimata to the first dispersion chamber of the shower head (step 1), Ar gas is introduced and washed (step 2), and then hydrogen is added to at least one of the first dispersion chamber or the second dispersion chamber. Hydrogen is introduced to generate a hydrogen plasma (step 3), followed by cleaning with Ar gas (step 4), which is a predetermined number of cycles (the number of cycles required to form the required film thickness, for example, 0.3 ms per cycle). The second TaNC film is formed by the plasma ALD by the method of repeating 100 times in the case of growing and having a film thickness of 30 kHz. Usually, when it sets to 1-4 nm thickness, it repeats about 30-150 times.

표 4: Table 4 :

공정 fair 공정 1 Process 1 공정 2 Process 2 공정 3 Process 3 공정 4 Process 4 분산실 상 Dispersion Chamber Taimata Taimata Ar 세정 Ar cleaning Ar 또는 H2 플라즈마 Ar or H2 plasma Ar 세정 Ar cleaning 분산실 하 Dispersion Room Ar Ar Ar 세정 Ar cleaning H2(플라즈마) 또는 Ar H2 (plasma) or Ar Ar 세정 Ar cleaning 시간 time 1초 1 sec 1초 1 sec 3초 3 sec 1초 1 sec

열 ALD에 의한 제 1 TaNC막(표 3)은 1 미크론 정도의 포어가 있는 저유전율막의 포어로 확산하지 않고 TaNC막을 형성하기 쉽다. 제 1 TaNC막은 플라즈마를 이용하지 않으므로, 저유전율 절연막을 손상하지 않고, TaNC막을 표면에 형성할 수 있음과 동시에, 접착성도 양호하다. 그러나, 저항율은 1000-3000μΩcm로 비교적 높다. 한편, 표 4의 플라즈마를 이용한 제 2 TaNC막의 경우(플라즈마 원자층 성장)에서도, 포어 중에 TaNC막이 억지로 들어가지 않고, TaNC막을 형성할 수 있으며, 저저항의 TaNC막을 형성할 수 있지만, 이 제 2 TaNC막을 저유전율막의 표면에 직접 형성하면 상기 저유전율막 표면을 손상할 가능성이 있다. 따라서, 본 실시예에서는 플라즈마를 사용하지 않는 열 ALD에 의한 제 1 TaNC막을 저유전율막 위로 형성한 후에, 플라즈마 ALD에 의한 제 2 TaNC막을 형성함으로써 저유전율막 표면을 손상함 없이 저항율이 200-1000μΩcm정도(바람직하게는 300-400μΩcm정도)의 TaNC막을 형성할 수 있다. 이 연속한 프로세스를 사용함으로써, 차세대의 고속 로직용의 배선 프로세스를 용이하게 형성하는 것이 가능하다.The first TaNC film (Table 3) by thermal ALD tends to form a TaNC film without diffusing into pores of a low dielectric constant film having pores on the order of 1 micron. Since the first TaNC film does not use plasma, the TaNC film can be formed on the surface without damaging the low dielectric constant insulating film, and the adhesion is also good. However, the resistivity is relatively high at 1000-3000 μΩcm. On the other hand, even in the case of the second TaNC film using the plasma shown in Table 4 (plasma atomic layer growth), the TaNC film can be formed without forcing the TaNC film into the pores, and a TaNC film having a low resistance can be formed. Forming a TaNC film directly on the surface of the low dielectric constant film may damage the surface of the low dielectric constant film. Therefore, in this embodiment, after forming the first TaNC film by the thermal ALD without plasma and forming the second TaNC film by the plasma ALD, the resistivity is 200-1000 µΩcm without damaging the surface of the low dielectric film. A TaNC film of approximately (preferably about 300-400 µ? Cm) can be formed. By using this continuous process, it is possible to easily form a wiring process for the next generation of high speed logic.

또한, 본 실시예의 방법을 사용함으로써, 포어 크기 1 미크론 정도의 저유전율 절연막 위에 접착성이 좋고, 배리어 메탈을 연속하여 동일 챔버에서 실시할 수 있다.In addition, by using the method of the present embodiment, the adhesion is good on the low dielectric constant insulating film of the pore size of about 1 micron, and the barrier metal can be continuously performed in the same chamber.

또한, 표 4는 분산실이 상하로 분리된 샤워 헤드를 사용한 실시태양이며, 분산실 상(제 1 분산실)에는 금속원료가 흘러 내부에는 금속원료가 흡착하고 있어, 여기를 수소가 통과하면 내부에 막이 형성되므로, 수소는 분산실 하(제 2 분산실)에 흘림으로써 분산실 내부에서의 막 형성을 방지하는 것이 바람직하지만, 금속원 료에 따라서는 단지 수소와 접촉하는 것만으로는 반응하지 않으므로, 그 경우에는 단일의 분산실에서 처리할 수도 있다.In addition, Table 4 shows an embodiment using a shower head in which the dispersion chamber is divided up and down. The metal raw material flows on the dispersion chamber (the first dispersion chamber) and the metal raw material is adsorbed therein. Since a film is formed in the hydrogen, it is preferable to prevent the formation of a film in the dispersion chamber by flowing the hydrogen under the dispersion chamber (second dispersion chamber). However, depending on the metal raw material, it does not react only by contacting with hydrogen. In that case, it may be treated in a single dispersion chamber.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시태양에 의하면, 균일하게 기판표면에 2종의 가스 공급이 가능한 포스트 믹스형의 샤워 헤드를 이용하고, 샤워 헤드의 분산실에 배기용의 밸브를 설치함으로써, 단시간의 세정이 필요한 원자층 성장 프로세스를 달성함과 동시에, 포스트 믹스형 샤워 헤드로부터 2종의 반응성 가스를 공급함으로써, 기상화학성장을 수행하는 것이 가능하다. 또한 일 실시태양에 의하면, 각각의 가스 분산실에 전용의 배기구와 고속으로 개폐하는 밸브 또는 컨덕턴스 가변 가능한 밸브를 설치함으로써, 1000msec∼100msec의 고속으로 잔류 가스의 세정을 완전하게 달성할 수 있다. 이 때문에, 종래에는 원자층 성장 프로세스와 기상화학반응 프로세스를 반복한다든가 또는 기상화학성장과 플라즈마 열처리를 10회 또는 100회 반복하는 것과 같은 프로세스는 실용적인 것으로는 생각될 수 없었지만, 본 발명의 일 실시태양에 의한 박막형성 프로세스에서는, 매우 용이하게 샤워 헤드 내의 반응 가스의 치환을 수행하는 것이 가능하므로, 이로 인해 이들 프로세스를 실용적인 것으로 할 수 있다. 또한 부차적으로는, 원자층 성장에 있어서도, 파티클을 저감할 수 있다. 또한 일방의 가스에 고주파를 인가한 경우만 화학적으로 활성이 되는 것과 같은 반응에서는, 플라즈마를 중단함으로써 반응은 중단하므로, 세정을 할 필요는 없고, 이 경우에는, 일방의 금속원료 가스가 도입되는 분산실에만 전용의 배기구, 배기 밸브를 설치하는 것만으로, 매우 효율적으로 박막을 형성할 수 있다. 샤워 헤드의 분산실에는 각각 배기 밸브를 설치하는 것이 바람직하지만, 금속원료 이외의 원료의 경우에는, 반드시 분산실에 배기 밸브를 설치하지 않아도 분산실의 용적이 작고, 세정량을 많게 하면, 단시간에 세정하는 것도 가능하다. 단, 모든 분산실에 전용의 배기용 밸브를 설치할 수 있으면, 가장 효율적으로 반응 가스를 배출할 수 있음은 물론이다.As described above, according to one embodiment of the present invention, by using a post-mix type shower head capable of supplying two kinds of gases uniformly to the surface of the substrate, an exhaust valve is provided in the dispersion chamber of the shower head. It is possible to perform vapor phase chemical growth by supplying two kinds of reactive gases from the post-mix shower head while achieving an atomic layer growth process requiring short cleaning. According to one embodiment, each gas dispersion chamber is provided with a dedicated exhaust port and a valve which opens and closes at high speed, or a valve capable of variable conductance, so that the residual gas can be completely cleaned at a high speed of 1000 msec to 100 msec. For this reason, in the past, processes such as repeating the atomic layer growth process and the gas phase chemical reaction process or repeating the gas phase chemical growth and the plasma heat treatment 10 times or 100 times could not be considered practical. In the thin film formation process by the sun, it is possible to carry out the substitution of the reaction gas in the shower head very easily, and therefore these processes can be made practical. Incidentally, even in atomic layer growth, particles can be reduced. In addition, in a reaction such as chemically active only when a high frequency is applied to one of the gases, the reaction is stopped by stopping the plasma, so that it is not necessary to clean it, and in this case, dispersion in which one of the metal raw material gases is introduced. Only by providing a dedicated exhaust port and an exhaust valve in the chamber, a thin film can be formed very efficiently. It is preferable to provide exhaust valves in the dispersion chamber of the shower head, respectively. However, in the case of raw materials other than metal raw materials, the volume of the dispersion chamber is small even if the exhaust valve is not necessarily provided in the dispersion chamber. It is also possible to wash. However, if the exclusive exhaust valves can be provided in all the dispersion chambers, the reaction gas can be discharged most efficiently.

본 발명은 상술한 실시태양들 및 하기를 포함하는 다양한 다른 실시태양들을 포함한다: The present invention includes the foregoing embodiments and various other embodiments, including:

1) 기판을 탑재하기 위한 지지체를 구비하는 배기 가능 반응챔버에 연결되도록 구성된 가스 공급장치이며, 헤드 표면을 통해서 챔버 내에 가스를 도입하기 위한 가스 분산 헤드에 있어서, 지지체 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스를 토출하기 위한 제 1 섹션과, 지지체 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스 토출하기 위한 제 2 섹션으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 섹션은 가스 분산 헤드 내부에서 서로 가스 연통성이 없도록 분리 적층 되며, 제 1 섹션이 헤드 표면을 통과하지 않고 대응하는 섹션 내부에 존재하는 가스를 그곳으로부터 세정하기 위한 배기 시스템과 결합되어 있는 가스 분산 헤드를 갖는 박막형성 장치를 사용하고, 박막형성의 과정으로서, 제 1 섹션으로부터 반응 가스 A를 토출하는 공정, 반응 가스 A를 중단하는 동시에, 제 1 섹션과 배기측에 연통하는 개폐 밸브를 여는 공정, 제 1 섹션에 세정용 가스를 도입하는 공정, 제 2 섹션으로부터 반응 가스 B를 토출하는 공정, 반응 가스 B를 중단하는 동시에, 제 2 섹션에 세정용 가스를 도입하는 공정을 반복해서 제 1 박막을 기판위로 형성하는 공정(원자층 성장 공정)과 반응 가스 C를 제 1 섹션, 반응 가스 D를 제 2 섹션으로부터 토출하고, 상기 기판표면에서 기상화학성장 을 시킴으로써 제 2 박막을 제 1 박막 위로 형성하는 공정(기상화학성장 공정)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.1) A gas supply device configured to be connected to an exhaustable reaction chamber having a support for mounting a substrate, the gas dispersing head for introducing gas into the chamber through the head surface, the gas being passed through the head surface in the support direction. A first section for discharging, and a second section for discharging gas through the head surface in the support direction, wherein the first and second sections are separated and stacked so that they are not in gas communication with each other within the gas dispersing head. A first section using a thin film forming apparatus having a gas dispersing head coupled with an exhaust system for cleaning from there a gas present in the corresponding section without passing through the head surface, the first section being a process of thin film formation. Discharging the reaction gas A from the reactor, stopping the reaction gas A, and simultaneously exhausting the first section and the exhaust gas. A step of opening the on / off valve communicating with the side, a step of introducing the cleaning gas into the first section, a step of discharging the reaction gas B from the second section, a stop of the reaction gas B, and a cleaning gas to the second section By repeating the introduction process to form the first thin film on the substrate (atomic layer growth process), and by discharging the reaction gas C from the first section and the reaction gas D from the second section, and by vapor phase chemical growth on the surface of the substrate. And forming a second thin film on the first thin film.

2) 기판을 탑재하기 위한 지지체를 구비하는 배기 가능 반응챔버에 연결되도록 구성된 가스 공급장치이며, 헤드 표면을 통해서 챔버 내에 가스를 도입하기 위한 가스 분산 헤드에 있어서, 지지체 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스를 토출하기 위한 제 1 섹션과, 지지체 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스 토출하기 위한 제 2 섹션으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 섹션은 가스 분산 헤드 내부에서 서로 가스 연통성이 없도록 분리 적층 되어, 제 1 섹션 및 제 2 섹션이 헤드 표면을 통과하지 않고 대응하는 섹션 내부에 존재하는 가스를 그곳으로부터 세정하기 위한 배기 시스템과 결합되어 있는 가스 분산 헤드를 갖는 박막형성 장치를 사용하고, 박막형성의 과정으로서, 제 1 섹션으로부터 반응 가스 A를 토출하는 공정, 반응 가스 A를 중단하는 동시에, 제 1 섹션과 배기 측에 연통하는 개폐 밸브를 여는 공정, 제 1 섹션에 세정용 가스를 도입하는 공정, 제 2 섹션으로부터 반응 가스 B를 토출하는 공정, 반응 가스 B를 중단하는 동시에, 제 2 섹션과 배기 측에 연통하는 개폐 밸브를 여는 공정, 제 2 섹션에 세정용 가스를 도입하는 공정을 반복해서 제 1 박막을 기판 위에 형성하는 공정(원자층 성장 공정)과 반응 가스 C를 제 1 섹션, 반응 가스 D를 제 2 섹션으로부터 토출하고, 상기 기판표면에서 기상화학성장을 시킴으로써 제 2 박막을 형성하는 공정(기상화학성장 공정)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.2) a gas supply device configured to be connected to an exhaustable reaction chamber having a support for mounting a substrate, the gas dispersing head for introducing gas into the chamber through the head surface, wherein the gas is passed through the head surface in the direction of the support; A first section for discharging and a second section for discharging gas through the head surface in the support direction, wherein the first and second sections are separated and stacked so as to be in gas communication with each other inside the gas dispersing head, As a process of forming a thin film, using a thin film forming apparatus having a gas dispersing head in which a first section and a second section are combined with an exhaust system for cleaning from there a gas present inside a corresponding section without passing through the head surface, And discharging the reaction gas A from the first section, stopping the reaction gas A, and simultaneously Opening and closing the valve communicating with the section and the exhaust side, introducing the cleaning gas into the first section, discharging the reactive gas B from the second section, stopping the reactive gas B, The step of opening the on-off valve communicating with the side, the step of introducing the cleaning gas into the second section, the step of forming the first thin film on the substrate (atomic layer growth step) and the reaction gas C in the first section, the reaction gas A process for forming a second thin film by discharging D from a second section and performing gas phase chemical growth on the surface of the substrate (gas phase chemical growth process).

3) 상기 (1), (2) 중 어느 하나에 있어서, 상기 기상화학성장을 수행한 후, 상기 원자층 성장을 수행하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.3) The thin film forming method according to any one of (1) and (2), wherein the atomic layer growth is performed after the vapor phase chemical growth is performed.

4) 상기(1), (2)중 어느 하나에 있어서, 상기 원자층 성장을 수행한 후에, 상기 기상화학성장을 수행하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.4) The thin film formation method according to any one of (1) and (2), wherein the vapor phase chemical growth is performed after the atomic layer growth is performed.

5) 상기(1), (2), (3), (4)중 어느 하나에 있어서, 반응 가스 A와 반응 가스 C는 동일한 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.5) The thin film forming method according to any one of (1), (2), (3) and (4), wherein the reaction gas A and the reaction gas C are the same.

6) 상기 (1), (2), (3), (4), (5) 중 어느 하나에 있어서, 반응 가스 B와 반응 가스 D는 동일한 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.6) The method of forming a thin film according to any one of (1), (2), (3), (4) and (5), wherein the reaction gas B and the reaction gas D are the same.

7) 상기 (1), (2), (3), (4), (5), (6) 중 어느 하나에 있어서, 적어도 상기 화학기상성장 혹은 상기 원자층 성장 공정 후에, 형성된 박막을 후처리하는 공정을 포함하고, 적어도 1회 이상, 이들의 공정을 반복하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.7) The post-treatment of the thin film formed in any one of (1), (2), (3), (4), (5) and (6) at least after the chemical vapor growth or the atomic layer growth process. And a step of repeating at least one or more of these steps.

8) 상기 (7)에 있어서, 상기 형성된 박막을 후처리하는 공정은, 열처리인 것 또는 고주파를 인가한 플라즈마 처리인 것 또는 빛을 조사하는 처리인 것 또는 활성화된 가스에 의한 처리인 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.8) The process for post-processing the formed thin film according to the above (7), which is either a heat treatment, a plasma treatment to which high frequency is applied, a treatment to irradiate light, or a treatment by an activated gas. Thin film formation method, characterized in that one.

9) 상기 (1)-(8) 중 어느 하나에 있어서, 상기 샤워 헤드의 각각의 섹션으로부터의 가스 토출구가 적어도, 기판보다도 큰 면적에 걸쳐, 일정한 면밀도로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.9) The thin film forming method according to any one of (1) to (8), wherein the gas discharge ports from each section of the shower head are arranged at a constant surface density over at least an area larger than the substrate. .

10) 상기 (1)-(9) 중 어느 하나에 있어서, 제 1 섹션으로의 반응 가스의 도입은 제 1 섹션의 중심에 의해 도입하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.10) The method according to any one of (1) to (9), wherein the introduction of the reaction gas into the first section is introduced by the center of the first section.

11) 상기 (1)-(9)중 어느 하나에 있어서, 제 2 섹션으로의 반응 가스의 도입 은 제 2 섹션의 외주부에 의해 도입하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.11) The thin film forming method according to any one of (1) to (9), wherein introduction of the reaction gas into the second section is introduced by an outer peripheral portion of the second section.

12) 기판을 탑재하기 위한 지지체를 구비하는 배기 가능 반응챔버에 연결되도록 구성된 가스 공급장치이며, 헤드 표면을 통해서 챔버 내에 가스를 도입하기 위한 가스 분산 헤드에 있어서, 지지체 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스를 토출하기 위한 제 1 섹션과, 지지체 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스 토출하기 위한 제 2 섹션으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 섹션은 가스 분산 헤드 내부에서 서로 가스 연통성이 없도록 분리 적층 되어, 제 1 섹션이 헤드 표면을 통과하지 않고 대응하는 섹션 내부에 존재하는 가스를 그곳으로부터 세정하기 위한 배기 시스템과 결합되어 있는 가스 분산 헤드를 갖는 박막형성 장치를 사용하고, 박막형성의 과정으로서, 반응 가스 A를 제 1 섹션, 반응 가스 B를 제 2 섹션에 의해 소정시간 동안 토출하고, 상기 기판표면에서 기상화학성장을 시킴으로써 제 1 박막을 형성하는 공정, 제 1 섹션에 연통하는 배기 밸브를 열어 상기 반응 가스 A를 배출하고, 제 2 섹션으로부터 반응 가스 B를 배출하며, 추가로 세정용 가스를 도입하는 공정 및 제 1 섹션 또는 제 2 섹션 중 어느 하나로부터 소정시간 동안 반응 가스 C를 토출하고, 그 후에 반응 가스 C를 중단하고 반응 가스C를 배출하며, 또한 세정용 가스를 상기 섹션에 도입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.12) A gas supply device configured to be connected to an exhaustable reaction chamber having a support for mounting a substrate, the gas dispersing head for introducing gas into the chamber through the head surface, wherein the gas is directed through the head surface in the support direction. A first section for discharging and a second section for discharging gas through the head surface in the support direction, wherein the first and second sections are separated and stacked so as to be in gas communication with each other inside the gas dispersing head, Using a thin film forming apparatus having a gas dispersing head in which one section is combined with an exhaust system for cleaning gas therefrom that does not pass through the head surface and therein, the reaction gas A as a process of thin film formation. Is discharged for a predetermined time by the first section and the reaction gas B by the second section, and the substrate surface In the step of forming a first thin film by vapor phase chemical growth, an exhaust valve communicating with the first section is opened to discharge the reaction gas A, the reaction gas B is discharged from the second section, and a cleaning gas is further introduced. And discharging the reaction gas C from the first section or the second section for a predetermined time, and then stopping the reaction gas C and discharging the reaction gas C, and introducing a cleaning gas into the section. Thin film formation method comprising a.

13) 기판을 탑재하기 위한 지지체를 구비하는 배기 가능 반응챔버에 결합되도록 구성된 가스 공급장치이며, 헤드 표면을 통해서 챔버 내에 가스를 도입하기 위한 가스 분산 헤드에 있어서, 지지체 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스를 토출하기 위한 제 1 섹션과, 지지체 방향으로 헤드 표면을 통해서 가스 토출하기 위한 제 2 섹션으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 섹션은 가스 분산 헤드 내부에서 서로 가스 연통성이 없도록 분리 적층 되며, 제 1 섹션이 헤드 표면을 통과하지 않고 대응하는 섹션 내부에 존재하는 가스를 그곳으로부터 세정하기 위한 배기 시스템과 결합되어 있는 가스 분산 헤드를 갖는 박막형성 장치를 사용하고, 박막형성의 과정으로서, 반응 가스 A를 제 1 섹션, 반응 가스 B를 제 2 섹션으로부터 소정시간 동안 토출하며, 상기 기판표면에서 기상화학성장을 시킴으로써 제 1 박막을 형성하는 공정, 제 1 섹션에 연통하는 배기 밸브, 제 2 섹션에 연통하는 배기 밸브를 열어, 상기 반응 가스 A, B를 배출하고, 추가로 세정용 가스를 각각의 섹션에 도입하는 공정 및 제 1 섹션 또는 제 2 섹션 중 어느 하나로부터 소정시간 동안, 반응 가스 C를 토출하며, 그 후에 반응 가스 C를 중단하고, 제 1 또는 제 2 섹션에 연통하는 배기 밸브를 열어 반응 가스를 배출하고, 또한 세정용 가스를 상기 섹션에 도입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.13) A gas supply device configured to be coupled to an exhaustable reaction chamber having a support for mounting a substrate, the gas dispersing head for introducing gas into the chamber through the head surface, the gas being passed through the head surface in the support direction. A first section for discharging, and a second section for discharging gas through the head surface in the support direction, wherein the first and second sections are separated and stacked so that they are not in gas communication with each other within the gas dispersing head. Using a thin film forming apparatus having a gas dispersing head in which one section is combined with an exhaust system for cleaning gas therefrom that does not pass through the head surface and therein, the reaction gas A as a process of thin film formation. Is discharged from the first section, the reaction gas B from the second section for a predetermined time, and the substrate table Forming a first thin film by vapor phase chemical growth at a gas phase, an exhaust valve communicating with the first section, an exhaust valve communicating with the second section, and discharging the reaction gases A and B, and further cleaning gas. A process of introducing into each section and an exhaust valve for discharging the reaction gas C for a predetermined time from either the first section or the second section, and then stopping the reaction gas C and communicating with the first or second section. And removing the reaction gas and introducing a cleaning gas into the section.

14) 상기 (12), (13) 중 어느 하나에 있어서, 상기 반응 가스 C를 토출하는 소정 시간 내에, 고주파 플라즈마를 생성시키는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.14) The thin film forming method according to any one of (12) and (13), wherein a high frequency plasma is generated within a predetermined time period during which the reaction gas C is discharged.

15) 상기 (12), (13) 중 어느 하나에 있어서, 반응 가스 C가 반응 가스 B와 동일 가스인 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.15) The method according to any one of (12) and (13), wherein the reaction gas C is the same gas as the reaction gas B.

16) 상기 (12), (13), (14), (15) 중 어느 하나에 있어서, 제 1 박막을 형성하는 공정과, 반응 가스 C를 토출하는 공정을 여러번 반복하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.16) The thin film formation according to any one of (12), (13), (14) and (15), wherein the step of forming the first thin film and the step of discharging the reaction gas C are repeated several times. Way.

당업자들은 본 발명의 정신으로부터 일탈함 없이 수많은 다양한 변형들이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 형태들은 예시만을 위한 것이며 본 발명의 범주를 제한하려고 하는 것이 아님을 명백히 이해하여야 할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that many various modifications may be made without departing from the spirit of the invention. Accordingly, it should be clearly understood that the forms of the present invention are illustrative only and are not intended to limit the scope of the present invention.

본 발명의 박막형성 방법을 사용하면, 원자층 성장과 기상화학성장을 연속해서 동일한 반응장치에 실행하는 것이 가능하므로, 종래 할 수 없었던 고품질 막을 단시간에 형성하므로, 반도체 기판 증착 분야에 널리 활용될 수 있다. Using the thin film formation method of the present invention, since it is possible to continuously perform atomic layer growth and vapor chemical growth in the same reaction apparatus, it is possible to form a high quality film which cannot be conventionally formed in a short time, and thus can be widely used in the field of semiconductor substrate deposition. have.

Claims (27)

상부 분산실 및, 상부 분산실 아래에 위치하고 샤워 헤드의 축 방향에서 보았을 때 상부 분산실에 의해 겹쳐지며 상부 분산실과 가스 연통이 되지 않는 하부 분산실을 포함하는 샤워 헤드를 사용하여 기판 위에 박막을 형성하는 방법에 있어서, 서셉터와 마주하는 상기 샤워 헤드의 표면은 상부 분산실과 하부 분산실이 샤워 헤드의 축 방향에서 보았을 때 겹치는 오버래핑 구역을 가지며, 상기 오버래핑 구역에서, 상기 샤워 헤드는 하부 분산실과 가스 연통 없이 상부 분산실과 가스 연통하는 제 1 보어(bore) 및, 상부 분산실과 가스 연통 없이 하부 분산실과 가스 연통하는 제 2 보어를 포함하며, 상기 방법은 A thin film is formed on a substrate using a shower head comprising an upper dispersion chamber and a lower dispersion chamber positioned below the upper dispersion chamber and viewed by the upper dispersion chamber when viewed from the axial direction of the shower head, and not in gas communication with the upper dispersion chamber. The method of claim 1, wherein the surface of the shower head facing the susceptor has an overlapping zone where the upper and lower dispersion chambers overlap when viewed in the axial direction of the shower head, wherein in the overlapping zone, the shower head has a lower dispersion chamber and a gas. A first bore in gas communication with the upper dispersion chamber without communication, and a second bore in gas communication with the lower dispersion chamber without gas communication with the upper dispersion chamber; (ⅰ) 샤워 헤드의 제 1 보어를 통하여 상부 분산실로부터 제 1 가스를 서셉터 위 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (Iii) discharging the first gas from the upper dispersion chamber through the first bore of the shower head toward the substrate above the susceptor into the reaction space; (ⅱ) 상기 단계 (ⅰ) 후에, 샤워 헤드의 제 2 보어를 통하여 하부 분산실로부터 제 2 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (Ii) after step (iii), discharging the second gas from the lower dispersion chamber through the second bore of the shower head into the reaction space towards the substrate; (ⅲ) 상기 기판 위에 제 1 막을 형성하기 위하여 단계 (ⅰ) 및 (ⅱ)를 포함하는 이전 단계들을 반복하는 단계; 및 (Iii) repeating previous steps comprising steps (iii) and (ii) to form a first film on the substrate; And (ⅳ) 상기 제 1 보어를 통한 상부 분산실 및 상기 제 2 보어를 통한 하부 분산실로부터 각각 제 3 가스 및 제 4 가스를 방출하여 상기 제 1 막과 다른, 제 1 막 위의 제 2 막을 형성하는 단계(Iii) release a third gas and a fourth gas from the upper dispersion chamber through the first bore and the lower dispersion chamber through the second bore, respectively, to form a second film on the first film, which is different from the first film Steps to 를 포함하는 박막형성 방법. Thin film formation method comprising a. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 방법은, 단계 (ⅰ) 및 단계 (ⅱ) 사이에 세정 가스로 상부 분산실을 세정하는 단계 (ia)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. The method further comprises the step (ia) of cleaning the upper dispersion chamber with a cleaning gas between steps (iii) and (ii). 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 상부 분산실은 상부 분산실을 우세하게 배기하는 배기구를 구비하며, 상기 방법은, 단계 (ia) 및 (ⅱ) 사이에 배기구를 통하여 상부 분산실을 배기하는 단계 (ib)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.The upper dispersion chamber having an exhaust port for predominantly evacuating the upper dispersion chamber, the method further comprising the step (ib) of evacuating the upper dispersion chamber through the exhaust port between steps (ia) and (ii). Thin film formation method characterized by. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 방법은, 단계 (ⅱ) 및 (ⅲ) 사이에 세정 가스로 하부 분산실을 세정하는 단계 (ⅱa)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. The method further comprises the step (iia) of cleaning the lower dispersion chamber with a cleaning gas between steps (ii) and (iii). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하부 분산실은 하부 분산실을 우세하게 배기하는 배기구를 구비하며, 상기 방법은, 단계 (ⅱa) 및 (ⅲ) 사이에 배기구를 통하여 하부 분산실을 배기하는 단계 (ⅱb)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. The lower dispersion chamber having an exhaust port for predominantly evacuating the lower dispersion chamber, the method further comprising the step (iib) of evacuating the lower dispersion chamber through the exhaust port between steps (iia) and (iii). Thin film formation method characterized by. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 단계 (ⅳ)는 RF 전력을 반응 공간에 인가하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. The step (iii) further comprises the step of applying RF power to the reaction space. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 막은 원자층 증착막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. And the first film is composed of an atomic layer deposition film. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 2 막은 화학 증기 증착막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. And the second film is formed of a chemical vapor deposition film. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 가스와 제 3 가스는 동일한 가스인 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. And the first gas and the third gas are the same gas. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 2 가스와 제 4 가스는 동일한 가스인 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. And the second gas and the fourth gas are the same gas. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 상부 분산실은 그 중심에 위치한 가스 입구를 가지며, 그곳을 통하여 제 1 가스와 제 3 가스가 상기 상부 분산실에 공급되는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.And the upper dispersion chamber has a gas inlet located at the center thereof, through which a first gas and a third gas are supplied to the upper dispersion chamber. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 하부 분산실은 그 말단에 위치한 가스 입구를 가지며, 그곳을 통하여 제 2 가스와 제 4 가스가 상기 하부 분산실에 공급되는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.And the lower dispersion chamber has a gas inlet located at its distal end, through which a second gas and a fourth gas are supplied to the lower dispersion chamber. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 방법은 단계 (ⅰ) 및 (ⅱ) 사이에 RF 전력을 상기 제 2 가스에 인가하는 단계 (ⅱc)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. The method further comprises the step (iic) of applying an RF power to the second gas between steps (iii) and (ii). 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 단계 (ⅳ)는,In step (iii), (ⅳa) 샤워 헤드의 제 1 보어를 통하여 상부 분산실로부터 제 3 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (Iiia) discharging a third gas from the upper dispersion chamber towards the substrate through the first bore of the shower head into the reaction space; (ⅳb) 단계 (ⅳa) 후에, 샤워 헤드의 제 2 보어를 통하여 하부 분산실로부터 제 4 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (Iiib) after step (iiia), discharging the fourth gas from the lower dispersion chamber toward the substrate through the second bore of the shower head into the reaction space; (ⅳc) 상기 제 4 가스에 RF 전력을 인가하는 단계; 및 (Iiic) applying RF power to the fourth gas; And (ⅳd) 단계 (ⅳa) 내지 (ⅳc)를 포함하는 단계 (ⅳ) 내의 이전 단계들을 반복하여 제 1 막 위에 제 2 막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.(Iiid) repeating the previous steps in (iii) comprising steps (iii) through (iii) to form a second film on the first film. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 단계 (ⅳ)는, In step (iii), (ⅳa) 샤워 헤드의 제 1 보어를 통하여 상부 분산실로부터 제 3 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (Iiia) discharging a third gas from the upper dispersion chamber towards the substrate through the first bore of the shower head into the reaction space; (ⅳb) 상부 분산실을 세정 가스로 세정하는 단계; (Iiib) cleaning the upper dispersion chamber with a cleaning gas; (ⅳc) 샤워 헤드의 제 1 보어를 통하여 상부 분산실로부터 제 5 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (Iiic) releasing a fifth gas from the upper dispersion chamber toward the substrate through the first bore of the shower head into the reaction space; (ⅳd) 상기 제 5 가스에 RF 전력을 인가하는 단계; 및 (Iiid) applying RF power to the fifth gas; And (ⅳe) 단계 (ⅳa) 내지 (ⅳd)를 포함하는 단계 (ⅳ) 내의 이전 단계들을 반복하여 제 1 막 위에 제 2 막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.(Iiie) repeating the previous steps in (iii) comprising steps (iii) through (iii) to form a second film on the first film. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판은 절연층을 가지며, 그 위에 제 1 막이 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. And the substrate has an insulating layer, on which a first film is formed. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 막은 루테늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. And the first film comprises ruthenium. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 2 막은 루테늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.And the second film comprises ruthenium. 상부 분산실 및, 상부 분산실 아래에 위치하고 샤워 헤드의 축 방향에서 보았을 때 상부 분산실에 의해 겹쳐지며 상부 분산실과 가스 연통이 되지 않는 하부 분산실을 포함하는 샤워 헤드를 사용하여 기판 위에 박막을 형성하는 방법에 있어서, 서셉터와 마주하는 상기 샤워 헤드의 표면은 상부 분산실과 하부 분산실이 샤워 헤드의 축 방향에서 보았을 때 겹치는 오버래핑 구역을 가지며, 상기 오버래핑 구역에서, 상기 샤워 헤드는 하부 분산실과 가스 연통 없이 상부 분산실과 가스 연통하는 제 1 보어 및, 상부 분산실과 가스 연통 없이 하부 분산실과 가스 연통하는 제 2 보어를 포함하며, 상기 방법은, A thin film is formed on a substrate using a shower head comprising an upper dispersion chamber and a lower dispersion chamber positioned below the upper dispersion chamber and viewed by the upper dispersion chamber when viewed from the axial direction of the shower head, and not in gas communication with the upper dispersion chamber. The method of claim 1, wherein the surface of the shower head facing the susceptor has an overlapping zone where the upper and lower dispersion chambers overlap when viewed in the axial direction of the shower head, wherein in the overlapping zone, the shower head has a lower dispersion chamber and gas. A first bore in gas communication with the upper dispersion chamber without communication, and a second bore in gas communication with the lower dispersion chamber without gas communication with the upper dispersion chamber; (ⅰ) 샤워 헤드의 제 1 보어를 통하여 상부 분산실로부터 제 1 가스를 서셉터 위 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (Iii) discharging the first gas from the upper dispersion chamber through the first bore of the shower head toward the substrate above the susceptor into the reaction space; (ⅱ) 샤워 헤드의 제 2 보어를 통하여 하부 분산실로부터 제 2 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (Ii) releasing a second gas from the lower dispersion chamber towards the substrate through the second bore of the shower head into the reaction space; (ⅲ) RF 전력을 반응 공간에 선택적으로 인가함으로써 기판 위에 제 1 막을 형성하는 단계; 및 (Iii) forming a first film over the substrate by selectively applying RF power to the reaction space; And (ⅳ) 제 1 보어를 통한 상부 분산실 및 제 2 보어를 통한 하부 분산실 중 적어도 하나로부터 제 3 가스를 반응 공간 내로 방출하여 상기 기판 위의 제 1 막의 표면을 처리하는 단계(Iii) discharging a third gas into the reaction space from at least one of the upper dispersion chamber through the first bore and the lower dispersion chamber through the second bore to treat the surface of the first film on the substrate; 를 포함하는 박막형성 방법.Thin film formation method comprising a. 제 19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 방법은 단계 (ⅰ) 및 (ⅳ) 사이에 상부 분산실을 세정 가스로 세정하는 단계 (ⅰa)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. The method further comprises the step (iiia) of washing the upper dispersion chamber with a cleaning gas between steps (iii) and (iii). 제 20항에 있어서, The method of claim 20, 상기 상부 분산실은 상부 분산실을 우세하게 배기하는 배기구를 구비하며, 상기 방법은, 단계 (ia) 및 (ⅳ) 사이에 배기구를 통하여 상부 분산실을 배기하는 단계 (ib)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.The upper dispersion chamber having an exhaust port for predominantly evacuating the upper dispersion chamber, the method further comprising the step (ib) of evacuating the upper dispersion chamber through the exhaust port between steps (ia) and (iii). Thin film formation method characterized by. 제 19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 방법은, 단계 (ⅱ) 및 (ⅳ) 사이에 세정 가스로 하부 분산실을 세정하는 단계 (ⅱa)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. The method further comprises the step (iia) of cleaning the lower dispersion chamber with a cleaning gas between steps (ii) and (iii). 제 22항에 있어서, The method of claim 22, 상기 하부 분산실은 하부 분산실을 우세하게 배기하는 배기구를 구비하며, 상기 방법은, 단계 (ⅱa) 및 (ⅳ) 사이에 배기구를 통하여 하부 분산실을 배기하는 단계 (ⅱb)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법.The lower dispersion chamber having an exhaust port for predominantly evacuating the lower dispersion chamber, the method further comprising the step (iib) of evacuating the lower dispersion chamber through the exhaust port between steps (iia) and (iii). Thin film formation method characterized by. 제 19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 단계 (ⅳ)는 기판의 제 1 막의 표면을 처리하는 제 3 가스를 여기하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. And said step (iii) further comprises exciting a third gas for treating the surface of the first film of the substrate. 제 24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 제 3 가스의 여기는 열 또는 플라즈마에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. And excitation of the third gas is performed by heat or plasma. 제 19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 단계 (ⅰ) 내지 (ⅳ)는 반복되는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. Step (iii) to (iii) is repeated, characterized in that the thin film forming method. 제 19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 단계 (ⅳ)는, In step (iii), (ⅳa) 샤워 헤드의 제 1 보어를 통하여 상부 분산실로부터 제 3 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (Iiia) discharging a third gas from the upper dispersion chamber towards the substrate through the first bore of the shower head into the reaction space; (ⅳb) 단계 (ⅳa) 후에, 샤워 헤드의 제 2 보어를 통하여 하부 분산실로부터 제 4 가스를 기판 쪽을 향해 반응 공간 내로 방출하는 단계; (Iiib) after step (iiia), discharging the fourth gas from the lower dispersion chamber toward the substrate through the second bore of the shower head into the reaction space; (ⅳc) 단계 (ⅳa) 및 (ⅳb)를 포함하는 이전 단계들을 반복하여 제 1 막을 처리함으로써 기판상의 제 1 막 위에 제 2 막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성 방법. (Iiic) forming a second film on the first film on the substrate by treating the first film by repeating the previous steps including steps (iiia) and (iiib).

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