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公開番号2025061984
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-11
出願番号2025014131,2020001131
出願日2025-01-30,2020-01-08
発明の名称薄膜製造方法及び薄膜製造装置
出願人ソウルブレインシーオー., エルティーディー.
代理人弁理士法人グローバル・アイピー東京
主分類C23C 16/34 20060101AFI20250403BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】副反応を抑制して薄膜成長率を下げ、また薄膜内工程副生成物を除去することで
複雑な構造を持つ基板上に薄膜を形成する場合でも段差被覆性及び薄膜の厚さ均一性を大
きく向上させる薄膜製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】i)化学式(1)で表される薄膜形成用成長抑制剤を基板表面に吸着させる
工程及びii)成長抑制剤が吸着された基板表面にTi系薄膜前駆体を吸着させる工程を
含む薄膜製造方法。
AnBmXo (1)
(式中、Aは炭素またはケイ素であり、Bは水素または炭素数1ないし3のアルキルで
あり、Xはハロゲンであり、nは1ないし15のいずれかの整数であり、oは1以上の整
数であり、mは0ないし2n+1である。)
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ｉ）下記化学式（１）で表される薄膜形成用成長抑制剤を基板表面に吸着させる工程、
及び
ｉｉ）成長抑制剤が吸着された基板表面にＴｉ系薄膜前駆体を吸着させる工程を含む薄
膜製造方法。
ＡｎＢｍＸｏ（１）
（式中、Ａは炭素またはケイ素であり、Ｂは水素または炭素数１ないし３のアルキルで
あり、Ｘはハロゲンであり、ｎは１ないし１５のいずれかの整数であり、ｏは１以上の整
数であり、ｍは０ないし２ｎ＋１である。）

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜製造方法及び薄膜製造装置に関し、より詳細には、副反応を抑制して薄
膜成長率を適切に下げ、薄膜内工程副生成物を除去することで腐食や劣化を防ぎ、複雑な
構造を持つ基板上に薄膜を形成する場合でも段差被覆性及び薄膜の厚さ均一性を大きく向
上させる薄膜製造方法及び薄膜製造装置に関する。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
メモリ及び非メモリ半導体素子の集積度は日々増加しており、その構造がますます複雑
になることに伴い、多様な薄膜を基板に蒸着させるにあたり段差被覆性（ｓｔｅｐｃｏ
ｖｅｒａｇｅ）の重要性がますます増大している。
半導体用薄膜は窒化金属、酸化金属、ケイ化金属などからなる。窒化金属薄膜としては
窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）などがあ
り、薄膜は一般的にドーピングされた半導体のシリコン層と層間配線材料として使用され
るアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などとの拡散防止膜として使用される。但し、タン
グステン（Ｗ）薄膜を基板に蒸着する時には接着層として使用される。
基板に蒸着された薄膜が好適で均一な物性を得るためには、形成された薄膜の高い段差
被覆性が必須である。したがって、気相反応を主に活用するＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程よりも表面反応を活用するＡＬＤ（ａｔｏｍｉ
ｃｌａｙｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、原子層堆積方法）工程が活用されているが、１
００％の段差被覆性を具現するためには依然として問題が存在する。
また、前記窒化金属のうち代表的な窒化チタン（ＴｉＮ）を蒸着させるために使用され
る四塩化チタン（ＴｉＣｌ
4
）の場合、製造された薄膜内塩化物のような工程副生成物が
残留するようになりアルミニウムなどのような金属の腐食を誘発し、不揮発性副生成物が
生成される問題によって膜質の劣化を招く。
したがって、複雑な構造の薄膜形成が可能で、層間配線材料を腐食させない薄膜の製造
方法の開発が必要な実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
韓国公開特許第２００６－００３７２４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来技術の問題点を解決するため、本発明は、副反応を抑制して薄膜成長
率を適切に下げ、薄膜内工程副生成物を除去することで腐食や劣化を防止し、複雑な構造
を持つ基板上に薄膜を形成する場合でも段差被覆性及び薄膜の厚さ均一性を大きく向上さ
せる薄膜製造方法及び薄膜製造装置を提供することを目的とする。
本発明の上記目的及びその他の目的は、下記で説明された本発明によってすべて達成す
ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明は、ｉ）化学式（１）で表される薄膜形成用成長
抑制剤を基板表面に吸着させる工程、及びｉｉ）成長抑制剤が吸着された基板表面にＴｉ
系薄膜前駆体を吸着させる工程を含む薄膜製造方法を提供する。
ＡｎＢｍＸｏ（１）
（式中、Ａは炭素またはケイ素であり、Ｂは水素または炭素数１ないし３のアルキルで
あり、Ｘはハロゲンであり、ｎは１ないし１５のいずれかの整数であり、ｏは１以上の整
数であり、ｍは０ないし２ｎ＋１である。）
また、本発明は、ＡＬＤチャンバ、薄膜形成用成長抑制剤を気化する第１気化器、気化
された薄膜形成用成長抑制剤をＡＬＤチャンバ内に移送する第１移送手段、Ｔｉ系薄膜前
駆体を気化する第２気化器及び気化されたＴｉ系薄膜前駆体をＡＬＤチャンバ内に移送す
る第２移送手段を含む薄膜製造装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、副反応を抑制し、蒸着速度を低減させて薄膜成長率を適切に下げ、ま
た薄膜内工程副生成物を除去することで腐食や劣化を防ぎ、複雑な構造を持つ基板上に薄
膜を形成する場合でも段差被覆性及び薄膜の厚さ均一性を大きく向上させる薄膜製造方法
を提供する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
従来のＡＬＤ工程を説明するための工程図である。
本発明の一実施例に係るＡＬＤ工程を説明するための工程図である。
本発明の実施例７（ＳＰ－ＴｉＣｌ
4
）及び比較例１（ＴｉＣｌ
4
）のＡＬＤサイクル増加に伴う薄膜厚さの変化を示すグラフである。
本発明の実施例７－１ないし７－３及び比較例１のＡＬＤサイクルあたりの薄膜形成用成長抑制剤（ＳＰ）のフィーディング（ｆｅｅｄｉｎｇ）時間に伴う蒸着速度の変化を示すグラフである。
本発明の実施例１（ＳＰ－ＴｉＣｌ
4
）及び比較例１（ＴｉＣｌ
4
）で蒸着されたＴＩＮ薄膜に対するＴＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明者らは、ＡＬＤチャンバ内部にローディングされた基板表面にＴｉ系薄膜前駆体
を吸着させる前に所定の構造を持つハロゲン置換化合物を成長抑制剤として先に吸着させ
る場合に蒸着後に形成される薄膜の成長率が低くなり、工程副生成物として残留していた
ハロゲン化物が大幅に減って段差被覆性などが大きく向上することを確認し、これを基に
鋭意研究を重ねて本発明を完成するに至った。
本発明の薄膜製造方法は、ｉ）下記化学式（１）で表される薄膜形成用成長抑制剤を基
板表面に吸着させる工程、及びｉｉ）成長抑制剤が吸着された基板表面にＴｉ系薄膜前駆
体を吸着させる工程を含む。
ＡｎＢｍＸｏ（１）
（式中、Ａは炭素またはケイ素であり、Ｂは水素または炭素数１ないし３のアルキルで
あり、Ｘはハロゲンであり、ｎは１ないし１５のいずれかの整数であり、ｏは１以上の整
数であり、ｍは０ないし２ｎ＋１である。）
このような場合、薄膜形成時に副反応を抑制して薄膜成長率を下げ、また薄膜内工程副
生成物を除去することで腐食や劣化が低減され、複雑な構造を持つ基板上に薄膜を形成す
る場合でも段差被覆性及び薄膜の厚さ均一性を大きく向上させる効果がある。
【０００９】
前記ｉ）薄膜形成用成長抑制剤を基板表面に吸着させる工程は、基板表面に薄膜形成用
成長抑制剤の供給時間（ＦｅｅｄｉｎｇＴｉｍｅ）が好ましくは１ないし１０秒、より
好ましくは１ないし５秒、さらに好ましくは２ないし５秒、より一層好ましくは２ないし
４秒であり、この範囲内で薄膜成長率が低く、段差被覆性及び経済性に優れる利点がある
。
本記載において、薄膜形成用成長抑制剤の供給時間は、チャンバの体積１５ないし２０
Ｌ及び流量０．５ないし５ｍｇ／ｓを基準とし、より具体的にはチャンバの体積１８Ｌ及
び流量１ないし２ｍｇ／ｓを基準とする。
前記ｉ）薄膜形成用成長抑制剤を基板表面に吸着させる工程は、好ましい例として、薄
膜形成用成長抑制剤をＡＬＤチャンバ内に注入してローディングされた基板表面に吸着さ
せる工程を含み、このような場合、副反応を抑制し、蒸着速度を遅らせて薄膜成長率を下
げ、また薄膜内工程副生成物を除去する効果が大きい。
前記ｉ）薄膜形成用成長抑制剤を基板表面に吸着させる工程は、好ましくは、基板表面
に吸着されていない残留薄膜形成用成長抑制剤をパージガスでパージングすることを含み
、この場合、薄膜形成時に副反応を抑制して薄膜成長率を下げ、また薄膜内工程副生成物
を除去することで腐食や劣化が低減され、複雑な構造を持つ基板上に薄膜を形成する場合
でも段差被覆性及び薄膜の厚さ均一性を大きく向上させる利点がある。
また、前記ｉｉ）Ｔｉ系薄膜前駆体を吸着させる工程は、好ましくは、吸着されていな
い残留Ｔｉ系薄膜前駆体をパージガスでパージングすることを含む。
【００１０】
前記薄膜製造方法は、好ましくは、基板表面にＴｉ系薄膜前駆体を吸着させた後、反応
ガスを供給する工程、及びＴｉ系薄膜前駆体と反応ガスの反応副生成物をパージガスでパ
ージングする工程を含む。
前記薄膜製造方法は、好ましい一実施例として、ａ）前記薄膜形成用成長抑制剤を気化
してＡＬＤチャンバ内のローディングされた基板表面に吸着させる工程と、ｂ）前記ＡＬ
Ｄチャンバ内部をパージガスで１次パージングする工程と、ｃ）Ｔｉ系薄膜前駆体を気化
してＡＬＤチャンバ内のローディングされた基板表面に吸着させる工程と、ｄ）前記ＡＬ
Ｄチャンバ内部をパージガスで２次パージングする工程と、ｅ）前記ＡＬＤチャンバ内部
に反応ガスを供給する工程、及びｆ）前記ＡＬＤチャンバ内部をパージガスで３次パージ
ングする工程を含む。このような場合、薄膜成長率が適切に低くなり、薄膜形成時に蒸着
温度が高くなっても生成される工程副生成物が効果的に除去されて薄膜の比抵抗が減少し
、段差被覆性が大きく向上する利点がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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