KR20210074918A - 박막 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 관점에 따른 박막 형성 방법은, 공정 챔버 내 기판 지지대 상에 안착된 기판 상에, 가스 분사부를 통해서 금속을 함유하는 소스 가스 및 상기 소스 가스와 반응을 위한 반응 가스를 공급하고 플라즈마 전원부를 통해서 전력을 공급하여 상기 공정 챔버 내에 플라즈마 분위기를 형성하여, 상기 기판 상에 제 1 시간 동안 금속 박막을 예비 증착하는 단계와, 상기 플라즈마 전원부의 전력을 차단하고 상기 반응 가스의 공급을 중단한 상태로, 상기 소스 가스를 상기 기판 상으로 제 2 시간 동안 공급하여 상기 기판을 사전 처리하는 단계와, 상기 기판 상에 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스를 공급하고 상기 플라즈마 전원부를 통해서 전력을 공급하여 상기 공정 챔버 내에 플라즈마 분위기를 형성하여, 상기 기판 상에 제 3 시간 동안 금속 박막을 메인 증착하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조에 관한 것으로서, 더 상세하게는 박막 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조에 있어서 플라즈마를 이용한 공정이 적용되고 있다. 예를 들어, 플라즈마를 이용하여 공정 기체를 활성화함으로써 낮은 공정 온도에서도 빠른 속도로 증착 공정을 수행할 수 있다. 이러한 공정 방법의 예로, 플라즈마 강화 화학기상증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)을 들 수 있다.
이러한 플라즈마를 이용한 박막 증착 공정에 있어서, 박막의 품질은 플라즈마 환경이나 기판의 표면 처리 등에 영향을 받는다. 특히, 금속 박막의 증착에 있어서, 메인 증착 전 기판의 사전 처리가 금속 박막 내 불순물의 함량 등에 크게 영향을 미치고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 금속 박막 내 불순물 함량을 줄일 수 있는 박막 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따른 박막 형성 방법은, 공정 챔버 내 기판 지지대 상에 안착된 기판 상에, 가스 분사부를 통해서 금속을 함유하는 소스 가스 및 상기 소스 가스와 반응을 위한 반응 가스를 공급하고 플라즈마 전원부를 통해서 전력을 공급하여 상기 공정 챔버 내에 플라즈마 분위기를 형성하여, 상기 기판 상에 제 1 시간 동안 금속 박막을 예비 증착하는 단계와, 상기 플라즈마 전원부의 전력을 차단하고, 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스를 상기 기판 상으로 제 2 시간 동안 공급하여 상기 기판을 사전 처리하는 단계와, 상기 기판 상에 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스를 공급하고 상기 플라즈마 전원부를 통해서 전력을 공급하여 상기 공정 챔버 내에 플라즈마 분위기를 형성하여, 상기 기판 상에 제 3 시간 동안 금속 박막을 메인 증착하는 단계를 포함한다.
상기 박막 형성 방법에 따르면, 상기 제 1 시간은 상기 제 2 시간 및 상기 제 3 시간보다 짧을 수 있다.
상기 박막 형성 방법에 따르면, 상기 예비 증착 단계에서, 상기 금속 박막은 상기 기판 상에 5 Å 이하로 증착될 수 있다.
상기 박막 형성 방법에 따르면, 상기 예비 증착하는 단계, 상기 사전 처리하는 단계 및 상기 메인 증착하는 단계 동안, 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스는 연속적으로 상기 기판 상에 공급될 수 있다.
상기 박막 형성 방법에 따르면, 상기 금속 박막은 티타늄을 함유하는 박막이고, 상기 소스 가스는 TiCl4 가스를 포함하고, 상기 반응 가스는 H 함유 가스를 포함할 수 있다.
상기 박막 형성 방법에 따르면, 상기 예비 증착하는 단계 및 상기 메인 증착하는 단계 동안, 상기 플라즈마 전원부는 저주파 (LF) 전력 및 고주파(HF) 전력 중 어느 하나 또는 모두를 공급할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 박막을 형성함에 있어서 절연층의 하부에서 상부로 식각율이 낮아지게 하여, 통상적인 식각 방법으로도 수직 패턴 형성이 가능한 박막의 형성 방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 박막 형성에 이용되는 기판 처리 장치의 일 예를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 형성 방법을 보여주는 순서도이다.
도 3은 도 2의 방법에 있어서 공정 가스 및 전력의 공급을 보여주는 개략적인 그래프이다.
도 4는 비교예 및 본 발명의 실험예들에 따라 형성된 금속 박막 내 Cl 함량을 보여주는 그래프이다.
도 5는 비교예 및 본 발명의 실험예들에 따라 형성된 금속 박막 내 F 함량을 깊이에 따라서 보여주는 그래프이다.
도 6은 비교예 및 본 발명의 실험예들에 따라 형성된 금속 박막 내 Ti 함량을 깊이에 따라서 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 형성 방법을 보여주는 순서도이다.
도 3은 도 2의 방법에 있어서 공정 가스 및 전력의 공급을 보여주는 개략적인 그래프이다.
도 4는 비교예 및 본 발명의 실험예들에 따라 형성된 금속 박막 내 Cl 함량을 보여주는 그래프이다.
도 5는 비교예 및 본 발명의 실험예들에 따라 형성된 금속 박막 내 F 함량을 깊이에 따라서 보여주는 그래프이다.
도 6은 비교예 및 본 발명의 실험예들에 따라 형성된 금속 박막 내 Ti 함량을 깊이에 따라서 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 박막 형성에 이용되는 기판 처리 장치(100)의 일 예를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 공정 챔버(110), 가스 분사부(120), 및 기판 지지대(130)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(110)는 내부에 처리 공간(112)을 한정할 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버(110)는 기밀을 유지하도록 구성되며, 처리 공간(112) 내 공정 가스를 배출하고 처리 공간(112) 내 진공도를 조절하도록 배기 포트를 통해서 진공 챔버(미도시)에 연결될 수 있다. 공정 챔버(110)는 다양한 형상으로 제공될 수 있으며, 예컨대 처리 공간(112)을 한정하는 측벽부와 측벽부 상단에 위치하는 덮개부를 포함할 수 있다.
가스 분사부(120)는 공정 챔버(110)의 외부로부터 공급된 공정 가스를 처리 공간(112)으로 공급하도록 공정 챔버(110)에 설치될 수 있다. 가스 분사부(120)는 기판 지지대(130) 상에 안착된 기판(S)에 공정 가스를 분사하도록 공정 챔버(110)의 상부에 기판 지지대(130)에 대항되게 설치될 수 있다. 가스 분사부(120)는 외부로부터 공정 가스를 공급받기 위해 상측 또는 측부에 형성된 적어도 하나의 유입홀과, 기판(S) 상에 공정 가스를 분사하기 위해서 기판(S)을 바라보는 하방으로 형성된 복수의 분사홀들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 가스 분사부(120)는 샤워 헤드(shower head) 형태, 노즐(nozzle) 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 가스 분사부(120)가 샤워 헤드 형태인 경우, 가스 분사부(120)는 공정 챔버(110)의 상부를 부분적으로 덮는 형태로 공정 챔버(110)에 결합될 수도 있다. 예를 들어, 가스 분사부(120)가 공정 챔버(110)의 덮개 형태로 덮개부 또는 측벽부에 결합될 수 있다.
기판 지지대(130)는 그 상부에 기판(S)이 안착되도록 공정 챔버(110)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 기판 지지대(130)는 가스 분사부(120)에 대향되게 공정 챔버(110)에 설치될 수 있다. 나아가, 기판 지지대(130)는 그 내부에 기판(S)을 가열하기 위한 히터(175)를 포함할 수 있다. 히터 전원부(180)는 히터(175)에 전력을 인가하도록 히터(175)에 연결될 수 있다.
기판 지지대(130)의 형상은 대체로 기판(S)의 모양에 대응되나 이에 한정되지 않고 기판(S)을 안정적으로 안착시킬 수 있도록 기판(S)보다 크게 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 일 예에서, 기판 지지대(130)는 승하강이 가능하도록 외부 모터(미도시)에 연결될 수 있으며, 이 경우 기밀 유지를 위하여 벨로우즈관(미도시)이 연결될 수도 있다. 나아가, 기판 지지대(130)는 그 위에 기판(S)을 안치하도록 구성되기 때문에, 기판 안착부, 서셉터 등으로 불릴 수도 있다.
나아가, 플라즈마 전원부(140)는 공정 챔버(110) 내부로 플라즈마 분위기를 형성하기 위한 전력을 공급하도록 가스 분사부(120)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 전원부(140)는 공정 챔버(110)에 적어도 하나의 RF(radio frequency) 전력을 인가하도록 적어도 하나의 RF 전원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 전원부(140)는 가스 분사부(120)에 RF 전력을 인가하도록 연결될 수 있다. 이 경우, 가스 분사부(120)는 전원 공급 전극 또는 상부 전극으로 불릴 수도 있다.
플라즈마 전원부(140) 내 RF 전원은 하나 또는 복수개일 수 있다. 예를 들어, RF 전원은 공정 조건에 따른 플라즈마 환경 제어를 위하여 제 1 주파수 대역의 제 1 RF 전원(142) 및 제 1 주파수 대역보다 큰 제 2 주파수 대역의 제 2 RF 전원(144)을 포함할 수 있다. 제 1 RF 전원(142) 및 제 2 RF 전원(144)으로 구성되는 듀얼 주파수 전원은 공정 조건에 따라서 또는 공정 스텝에 따라서 주파수 대역을 달리할 수 있어서 공정을 정밀하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 플라즈마 전원부(140)의 전원이 두 개의 RF 전원들(142, 144)인 것으로 도시되었으나, 두 개의 RF 전원 중 어느 하나만 인가될 수도 있다. 도 1은 예시적인 것으로서 본 발명의 범위가 이에 제한되지는 않는다.
이러한 플라즈마 전원부(140)의 일 예에서, 제 1 RF 전원(142)은 제 1 주파수 대역이 적어도 450 kHz를 포함하는 저주파(low frequency, LF) 전원이고, 제 2 RF 전원(144)은 제 2 주파수 대역이 적어도 13.56 MHz를 포함하는 고주파(high frequency, HF) 전원일 수 있다.
보다 구체적으로, 고주파(HF) 전원은 넓게는 5 MHz 내지 60 MHz 범위, 좁게는 13.56 MHz 내지 27.12 MHz의 주파수 범위의 RF 전원일 수 있다. 저주파(LF) 전원은 넓게는 100 kHz 내지 5 MHz, 좁게는 300 kHz 내지 600 kHz 의 주파수 범위의 RF 전원일 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 주파수 대역은 13.56 MHz 내지 27.12 MHz 의 주파수 범위를 가지며, 제 1 주파수 대역은 300 kHz 내지 600 kHz 의 주파수 범위를 가질 수 있다.
부가적으로, 임피던스 매칭부(146)는 RF 전원과 공정 챔버(110) 사이의 임피던스 매칭을 위하여 플라즈마 전원부(140) 및 가스 분사부(120) 사이에 배치될 수 있다. 플라즈마 전원부(140)에서 공급된 RF 전력은 플라즈마 전원부(140)와 공정 챔버(110) 사이에서 임피던스 매칭부(146)를 통해서 적절하게 임피던스 매칭이 되어야 공정 챔버(110)에서 반사되서 되돌아오지 않고 공정 챔버(110)로 효과적으로 전달될 수 있다.
통상적으로는 플라즈마 전원부(140)의 임피던스가 고정되어 있고, 공정 챔버(110)의 임피던스가 일정하지 않기 때문에 공정 챔버(110)의 임피던스와 플라즈마 전원부(140)의 임피던스를 맞추도록 임피던스 매칭부(146)의 임피던스가 정해질 수 있지만, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
임피던스 매칭부(146)는 저항, 인덕터 및 커패시터의 군에서 선택된 둘 또는 그 이상의 직렬 또는 병렬 조합으로 구성될 수 있다. 나아가, 임피던스 매칭부(146)는 RF 전력의 주파수와 공정 조건에 따라서 그 임피던스 값이 가변될 수 있도록 적어도 하나의 가변 커패시터 또는 커패시터 어레이 스위칭 구조를 채택할 수 있다.
일부 실시예에서 임피던스 매칭부(146)는 플라즈마 전원부(140)에 직렬 연결된 튠 커패시터(tune capacitor), 플라즈마 전원부(140)에 병렬 연결된 로드 커패시터(load capacitor) 및/또는 플라즈마 전원부(140)에 직렬 연결된 인덕터(inductor)를 포함할 수 있다. 튠 커패시터(tune capacitor) 및 로드 커패시터(load capacitor)는 임피던스 매칭을 위하여 그 임피던스 값이 가변될 수 있다.
선택적으로, 기판 지지대(130)는 기판(S)에 정전기력을 인가하여 그 상부에 고정하기 위해서 정전 전극을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 정전 전극은 정전력 전원 공급부로부터 DC 전력을 공급받을 수 있다.
나아가, 기판 지지대(130)는 내부에 히터(175)를 포함할 수 있고, 히터 전원부(180)는 히터(175)에 AC 전력을 인가하도록 히터(175)에 연결될 수 있다. 선택적으로, RF 필터가 히터 전원부(180)와 히터(170) 사이에 연결되어, 히터 전원부(180)의 AC 전력과 히터(175) 사이의 임피던스 매칭 기능을 수행할 수 있다.
제어부(170)는 전술한 기판 처리 장치(100)의 여러 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는 임피던스 매칭부(146)의 임피던스값을 제어하거나, 기판 지지대(130)의 높이를 제어하거나, 플라즈마 전원부(140) 및 히터 전원부(180)의 온/오프를 제어하거나, 또는 가스 분사부(120)로의 공정 가스의 공급을 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 형성 방법을 보여주는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 형성 방법은 예비 증착하는 단계(S10), 사전 처리하는 단계(S20) 및 메인 증착하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
도 3은 도 2의 방법에 있어서 공정 가스 및 전력의 공급을 보여주는 개략적인 그래프이다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 같이 참조하여, 기판 처리 장치(100)를 이용한 박막 형성 방법을 설명한다.
도 1 내지 도 3을 같이 참조하면, 예비 증착하는 단계(S10)에서, 공정 챔버(110) 내 기판 지지대(130) 상에 안착된 기판(S) 상에, 가스 분사부(120)를 통해서 금속을 함유하는 소스 가스(SG) 및 이러한 소스 가스(SG)와 반응을 위한 반응 가스(RG)를 공급하고 플라즈마 전원부(140)를 통해서 전력(PP)을 공급하여 공정 챔버(110) 내에 플라즈마 분위기를 형성하여, 기판(S) 상에 제 1 시간(t1) 동안 금속 박막을 예비 증착할 수 있다.
예비 증착하는 단계(S10)는 기판(S) 상에 금속 박막을 본격적으로 형성하기 전에 수행되는 사전 처리의 일부일 수 있다. 예비 증착하는 단계(S10)에서, 소스 가스(SG), 반응 가스(RG) 및 전력(PP)을 짧은 시간인 제 1 시간(t1) 동안 공급하여, 플라즈마 강화 화학기상증착(PECVD) 반응이 일어나면서 기판(S) 상에 금속이 증착되면서 동시에 기판(S)이 표면처리될 수 있다.
따라서, 예비 증착하는 단계(S10)에서, 금속 박막은 실질적으로 매우 얇은 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 예비 증착하는 단계(S10)에서, 금속은 5 Å 이하(0초과)로 증착될 수 있다. 이에 따라, 제 1 시간(t1)은 약 1~3초 범위의 짧은 시간 동안 수행될 수 있다. 예를 들어, 제 1 시간(t1)은 이어지는 제 2 시간(t2) 및 제 3 시간(t3)보다 짧을 수 있다.
사전 처리하는 단계(S20)에서, 플라즈마 전원부(140)의 전력(PP)을 차단하고, 소스 가스(SG) 및 반응 가스(RG)를 기판(S) 상으로 제 2 시간(t2) 동안 공급하여 기판(S)을 사전 처리할 수 있다.
사전 처리하는 단계(S20)는 플라즈마 분위기 없이 기판(S) 상에 소스 가스(SG)를 공급하여 공정 챔버(110) 내 소스 가스(SG) 분위기를 메인 증착 전에 형성하는 목적으로 수행될 수 있다.
사전 처리하는 단계(S20)에서는 실질적인 금속 박막이 형성되지 않기 때문에 예비 증착하는 단계(S20)보다는 길게 수행될 수 있다. 예를 들어, 제 2 시간(t2)은 제 1 시간(t1)보다 길 수 있고, 약 2배이상 길 수 있다.
메인 증착하는 단계(S30)에서, 기판(S) 상에 소스 가스(SG) 및 반응 가스(RG)를 공급하고 플라즈마 전원부(140)를 통해서 전력(PP)을 공급하여 공정 챔버(110) 내에 플라즈마 분위기를 형성하여, 기판(S) 상에 제 3 시간(t3) 동안 금속 박막을 메인 증착할 수 있다.
메인 증착하는 단계(S30)는 실질적으로 기판(S) 상에 금속 박막을 형성하는 단계일 수 있다. 따라서, 메인 증착하는 단계(S30)에서는 소스 가스(SG), 반응 가스(RG) 및 전력(PP)을 제 3 시간(t3) 동안 공급하여, 플라즈마 강화 화학기상증착(PECVD) 반응이 일어나면서 금속 박막이 원하는 두께로 형성될 수 있다. 금속 박막의 두께에 따라 다르지만, 예컨대 제 3 시간(t3)은 제 1 시간(t1)의 10배 이상일 수 있다.
예비 증착하는 단계(S10), 사전 처리하는 단계(S20) 및 메인 증착하는 단계(S30) 모두 에서, 소스 가스(SG)가 공급될 수 있다. 예를 들어, 예비 증착하는 단계(S10), 사전 처리하는 단계(S20) 및 메인 증착하는 단계(S30)에서 소스 가스(SG)는 연속적으로 기판(S) 상에 공급될 수 있다.
다른 예에서, 예비 증착하는 단계(S10), 사전 처리하는 단계(S20) 및 메인 증착하는 단계(S30)들의 사이에 짧은 휴지 시간 또는 퍼지 시간이 있는 경우에는, 소스 가스(SG)의 공급이 짧게 중간에 오프(OFF)되고 예비 증착하는 단계(S10), 사전 처리하는 단계(S20) 및 메인 증착하는 단계(S30) 동안에는 온(ON) 될 수 있다.
부가적으로, 예비 증착하는 단계(S10), 사전 처리하는 단계(S20) 및 메인 증착하는 단계(S30)들의 일부 또는 전부 동안, 불활성 가스가 더 공급될 수 있다. 예를 들어, 불활성 가스는 아르곤(Ar) 가스를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 기판(S) 상에 형성하고자 하는 금속은 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다. 이 경우, 소스 가스(SG)는 TiCl4 가스를 포함하고, 반응 가스(RG)는 H 함유 가스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반응 가스(RG)는 H2 가스를 포함할 수 있다.
이하에서는 비교예 및 실험예들에서 따라 형성된 금속 박막의 품질에 대해서 설명한다. 아래 비교예 및 실험예들에서 금속 박막은 티타늄 박막을 예시적으로 형성한 결과이다.
도 4는 비교예 및 본 발명의 실험예들에 따라 형성된 금속 박막 내 Cl 함량을 보여주는 그래프이고, 도 5는 비교예 및 본 발명의 실험예들에 따라 형성된 금속 박막 내 F 함량을 깊이에 따라서 보여주는 그래프이고, 도 6은 비교예 및 본 발명의 실험예들에 따라 형성된 금속 박막 내 Ti 함량을 깊이에 따라서 보여주는 그래프이다. 도 4는 XPS(Xray Photoelectron Spectroscopy) 분석 결과이고, 도 5 및 도 6은 SIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy) 분석 결과이다.
도 4 내지 도 6에서, 비교예(REF)는 예비 증착하는 단계(S10) 없이 사전 처리하는 단계(S20) 및 메인 증착하는 단계(S30)를 수행하여 금속 박막으로 Ti 박막을 형성한 경우이고, 실험예 1~3(ES1, ES2, ES3)은 도 2와 같이 예비 증착하는 단계(S10), 사전 처리하는 단계(S20) 및 메인 증착하는 단계(S30)를 수행하여 금속 박막으로 Ti 박막을 형성한 경우를 나타낸다. 실험예 1~3(ES1, ES2, ES3)은 플라즈마 전원부(140)를 통해 공급되는 전력(PP)에서 차이가 있다. 실험예 1(ES1)은 저주파(LF) 전력만 공급한 경우를 나타내고, 실험예 2(ES2)는 고주파(HF) 전력만 공급한 경우를 나타내고, 실험예 3(ES3)은 저주파(LF) 전력 및 고주파(HF) 전력을 같이 공급한 경우를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 비교예(REF)에 비해서 실험예 1~3(ES1, ES2, ES3)에서 염소(Cl) 농도가 낮아진 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로 보면, Cl 최고 농도는 저주파(LF) 전력 및 고주파(HF) 전력을 같이 공급한 실험예 3(ES3)에서 가장 낮고 저주파(LF) 전력만 사용한 실험예 1(ES1), 고주파(HF) 전력만 공급한 실험예 2(ES2) 순서로 낮아지는 것을 알 수 있다.
도 5를 참조하면, 비교예(ES1)에 비해서 실험예 1~3(ES1, ES2, ES3)에서 불소(F) 농도가 낮아진 것을 알 수 있다.
도 6을 참조하면, 비교예(ES1)에 비해서 실험예 1~3(ES1, ES2, ES3)에서 티타늄(Ti) 농도가 높아진 것을 알 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 실험예 1~3(ES1, ES2, ES3)에 따른 티타늄 박막은 비교예(REF)에 따른 티타늄 박막에 비해서 Cl 및 F와 같은 불순물 농도가 낮고, 티타늄 밀도는 높다고 볼 수 있다. 이러한 결과는 예비 증착하는 단계(S10)에서 공정 챔버(110)에 남아 있는 불순물, 예컨대 Cl, F 등이 분해되어 제거되어 티타늄 박막 내 이러한 불순물 함량이 낮아지고 역으로 티타늄 밀도가 높아진 것으로 이해된다. 예를 들어, Cl, F 등의 불순물은 금속 박막 증착 전 공정 챔버(110)의 세정 단계에서 공급된 세정 가스가 공정 챔버(110) 내에 잔존하여 박막 증착 시 박막 내 포함될 수 있다.
따라서, 예비 증착하는 단계(S10)를 사전 처리하는 단계(S20) 전에 부가하는 것은 티타늄 박막 내 불순물 함량을 줄여 티타늄 박막의 품질을 높이는 데 효과적인 것으로 이해된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110: 공정 챔버
120: 가스 분사부
130: 기판 지지대
140: 플라즈마 전원부
146: 임피던스 매칭부
120: 가스 분사부
130: 기판 지지대
140: 플라즈마 전원부
146: 임피던스 매칭부
Claims (6)
- 공정 챔버 내 기판 지지대 상에 안착된 기판 상에, 가스 분사부를 통해서 금속을 함유하는 소스 가스 및 상기 소스 가스와 반응을 위한 반응 가스를 공급하고 플라즈마 전원부를 통해서 전력을 공급하여 상기 공정 챔버 내에 플라즈마 분위기를 형성하여, 상기 기판 상에 제 1 시간 동안 금속 박막을 예비 증착하는 단계;
상기 플라즈마 전원부의 전력을 차단하고, 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스를 상기 기판 상으로 제 2 시간 동안 공급하여 상기 기판을 사전 처리하는 단계; 및
상기 기판 상에 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스를 공급하고 상기 플라즈마 전원부를 통해서 전력을 공급하여 상기 공정 챔버 내에 플라즈마 분위기를 형성하여, 상기 기판 상에 제 3 시간 동안 금속 박막을 메인 증착하는 단계;를 포함하는,
박막 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 시간은 상기 제 2 시간 및 상기 제 3 시간보다 짧은,
박막 형성 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 예비 증착 단계에서, 상기 금속 박막은 상기 기판 상에 5 Å 이하로 증착되는,
박막 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 예비 증착하는 단계, 상기 사전 처리하는 단계 및 상기 메인 증착하는 단계 동안, 상기 소스 가스 및 상기 반응 가스는 연속적으로 상기 기판 상에 공급되는,
박막 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속 박막은 티타늄을 함유하는 박막이고,
상기 소스 가스는 TiCl4 가스를 포함하고,
상기 반응 가스는 H 함유 가스를 포함하는,
박막 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 예비 증착하는 단계 및 상기 메인 증착하는 단계 동안, 상기 플라즈마 전원부는 저주파 (LF) 전력 및 고주파(HF) 전력 중 어느 하나 또는 모두를 공급하는,
박막 형성 방법.
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