KR100421219B1 - β-디케톤 리간드를 갖는 유기 금속 착물을 이용한 원자층증착방법 - Google Patents

β-디케톤 리간드를 갖는 유기 금속 착물을 이용한 원자층증착방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 β-디케톤 계열의 리간드를 갖고 있는 유기 금속 착물을 기판에 화학흡착시킨 후, 활성화된 산소 라디칼의 도입으로 산화시켜 원자층을 증착시키는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 반응성이 좋은 산소 라디칼을 원자층 증착 공정에 도입함으로써 산소나 물을 산화제로 사용하고 에너지원으로서 열원을 사용하는 원자층 증착 공정으로는 사용할 수 없었던 β-디케톤 리간드를 갖는 유기 금속 착물을 사용하는 원자층 증착 공정을 개발할 수 있다. 그리고 β-디케톤 리간드를 갖는 유기 금속 착물을 사용시에 문제시 되던 유기물 제거가 플라즈마를 이용하여 생성된 산소 라디칼을 통해 쉽게 제거되었으며, 이를 통해 원자층 증착 공정에 사용되는 전구체의 다양화와 저온에서 우수한 산화막을 제조할 수 있다.

Description

β-디케톤 리간드를 갖는 유기 금속 착물을 이용한 원자층 증착방법{Method for depositing atomic layer using organometallic complex having β-diketone ligand}
본 발명은 β-디케톤 리간드를 갖는 유기 금속 착물을 이용한 원자층 증착방법에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 전구체로서 산소, 물 등과 같은 산화제를 이용하는 기존의 원자층 증착방법으로는 증착이 어려웠던 β-디케톤 리간드를 갖고 있는 화학종을 사용하며, 이를 활성화된 산소 라디칼을 이용하여 원자층으로 증착 하는 방법에 관한 것이다.
금속 산화물 박막은 고유전체 박막, 강유전체 박막, 전극 등으로 사용되며, 스퍼터링법, 졸겔법, 화학기상증착법 또는 원자층 증착방법에 의하여 제조된다.
원자층 증착방법은 먼저 전구체인 휘발성 유기금속 화합물을 기판에 화학흡착시킨 후 이를 산화 분위기하에서 처리하여 원하는 금속 산화물 박막을 얻는 방법이다. 이 방법은 특히 최근에 많은 주목을 받고 있는데, 이는 이 방법이 화학흡착에 의하여 원하는 박막을 형성하므로 대면적 균일도, 층 덮임율이 우수하고, 금속 조성비의 조절이 용이하다는 잇점을 갖고 있기 때문이다.
상술한 원자층 증착 방법에 의하여 금속 산화물 박막을 얻기 위해서는, 열적 안정성, 화학적 안정성 및 기화특성이 우수할 뿐만 아니라 기화온도 및 분해온도의 격차가 크고 원하는 기판에 쉽게 화학흡착될 수 있는 전구체가 필요하며, 화학흡착된 전구체를 급속하게 산화시킬 수 있는 산화 분위기의 조성이 필요하다. 여기에서 높은 반응속도를 얻기 위해서는 산화 분위기 조성시 산소, 물 등과 같은 산화제가 사용된다.
상기 전구체로는 산화 분위기에서 쉽게 분해되는 알킬기나 방향족 리간드를 갖는 화합물이 많이 사용되고 있다.
분자 결합을 이루는 금속 원자의 배위수가 낮은 경우에는 금속 원자와 비교적 약하게 결합하고 있는 알킬기 또는 방향족 리간드만을 가지고도 낮은 온도에서 높은 휘발 특성을 확보할 수 있다. 또 금속과 리간드의 결합이 약하여 쉽게 분해가 이루어짐으로써 높은 산화속도를 나타내어 원자층 증착용 전구체로서 매우 적합하다.
그러나 금속 원자가 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 등과 같이 결합부피가 크고 높은 배위수를 나타내는 경우는 리간드로서 알킬기나 방향족 리간드를 이용하는 경우에는 단위 분자가 서로 뭉치게 되어 매우 큰 분자체를 형성하게 되며 이로 인하여분자량이 증가하여 휘발도가 낮아지게 된다. 이러한 분자를 전구체로 사용하는 경우에는 높은 증기압을 얻기 위해서는 전구체를 고온으로 가열할 필요가 있는데, 이와 같이 가열하는 과정을 통하여 금속과 리간드의 약한 결합이 분해됨으로써 그 사용이 제한을 받게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 부피가 큰 리간드 즉, 금속 원자와 결합하는 리간드로서 테트라메틸헵타디케토네이트(tmhd)와 같은 β-디케톤을 이용하여 단위 분자간 뭉치는 현상을 개선하고자 하였다.
그러나, β-디케톤은 산소와 열원을 이용한 원자층 증착공정을 이용하는 경우, 산화속도가 매우 느려 원자층 증착이 불가능하다고 알려져 있다. 따라서 낮은 휘발도를 나타내지만 쉽게 산화되는 알킬기나 방향족 리간드를 이용한 전구체가 원자층 증착 방법용 전구체로서 주로 사용되어 왔다. 즉 현재까지 개발된 원자층 증착방법은 전구체의 높은 산화속도를 얻기 위하여 전구체의 휘발도를 포기하고 있는 실정이다.
이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 금속과 리간드의 결합력이 강하고 높은 휘발도 특성을 나타내는 전구체인 β-디케톤 리간드를 갖는 화합물을 사용하면서도 이의 산화속도를 증가시킬 수 있는 원자층 증착방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에서 사용하는 플라즈마 발생 반응기의 개략적인 구성도이고,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 원자층의 전자주사현미경(SEM) 10만배 확대사진이고,
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 원자층의 전자주사현미경 10만배 확대사진이고,
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 원자층의 적외선 스펙트럼을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 실시예 2에서 사용된 Ti(O)(tmhd)2의 적외선 스펙트럼을 나타낸 도면이고(단, tmhd는 테트라메틸헵타디케토네이트를 나타낸다),
도 6a 내지 6c는 본 발명의 실시예 3 내지 5의 유기 금속 착물 즉, Ti(i-OPr)2(tmhd)2, Ti(dmpd)(tmhd)2, Ti(depd)(tmhd)2에 있어서 질량 분석 스펙트럼을 나타낸 도면이고(단, i-OPr은 이소프로필기를 나타내고, dmpd는 디메틸펜타다이올, depd는 디에틸펜타다이올을 각각 나타낸다).
도 7은 상기 실시예 1 및 6에서 사용한 유기 금속 착물 즉 Sr(tmhd)2와 Ba(tmhd)2의 적외선 스펙트럼을 나타낸 도면이고,
도 8은 Sr(mthd)2와 Ba(mthd)2의 적외선 스펙트럼이고,
도 9는 Sr(tmhd)2의 적외선 분석 스펙트럼이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
10... 반응기 11... 기판 홀더
12... 기판 13... 전극
14... 통로 16... 회전 펌프
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, β-디케톤 계열의 리간드를 갖고 있는 유기 금속 착물을 기판에 화학흡착시킨 후, 활성화된 산소 라디칼의도입으로 산화시켜 원자층을 증착시키는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법을 제공한다.
상기 활성화된 라디칼은, 에너지원인 플라즈마와 산소, 오존, 일산화탄소 및 수증기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 산소 함유 기체를 반응시키거나 또는 상기 플라즈마와 반응하는 산소 함유 기체에 자외선을 조사하여 생성된다.
상기 β-디케톤 리간드를 갖는 유기 금속 착물은 화학식 1로 표시된다.
상기식중, M은 1가 내지 6가의 전하를 갖는 금속 이온이고,
X는 O, NH 또는 S이고,
Y는 O, N 또는 S이고,
R1, R2및 R3은 서로에 관계없이 수소, 탄소수 2 내지 10의 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 알콕시기로 치환된 탄소수 2 내지 10의 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 알콕시알킬렌옥시기로 치환된 탄소수 2 내지 10의 직쇄형 또는 분지형 알킬기 및 탄소수 2 내지 10의 알킬아민기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
l는 1 내지 4이고,
L은 음의 전하를 갖고 금속(M)에 배위하는 리간드이며, m은 0 내지 5의 정수이고, A는 중성의 리간드로서 n은 0 내지 4의 정수이다.
상기 L은 특히 탄소수 1 내지 5의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 알킬아민기이고, 상기 A가 금속 양이온의 부족한 배위수를 채울 수 있는 에테르 혹은 아민 계열에서 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명은 단순히 산소와 열원을 에너지원으로 사용하는 종래의 원자층 증착방법에서는 산화속도가 느려서 그 사용이 불가능하였던 β-디케톤 계열의 리간드를 가진 전구체를 사용하고 플라즈마를 에너지원으로 사용하여 산화력이 강한 산소 라디칼을 제조함으로써 높은 산화속도를 얻는 원자층 증착방법을 제공한 것이다. 알킬기나 방향족 리간드 사용시 문제되었던 전구체의 낮은 휘발도를 β-디케톤 계열의 리간드를 가진 전구체를 이용함으로써 단위 시간당 공급되는 전구체의 양을 획기적으로 증가시켜 화학적 흡착속도를 향상시키고 박막의 대면적 균일도를 확보할 수 있었으며 플라즈마를 이용함으로써 박막내에 탄소와 같은 잔류물이 거의 없는 우수한 산화막을 얻을 수 있게 된다.
상기 β-디케톤 리간드를 갖고 있는 유기 금속 착물은 분자내에 2개의 카르보닐기를 갖고 있는 금속 유기 착물을 말하며, 이러한 화합물로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 사용한다.
<화학식 1>
상기식중, M은 1가 내지 6가의 전하를 갖는 금속 이온이고,
X는 O, NH 또는 S이고,
Y는 O, N 또는 S이고,
R1, R2및 R3은 서로에 관계없이 수소, 탄소수 2 내지 10의 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 알콕시기로 치환된 탄소수 2 내지 10의 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 알콕시알킬렌옥시기로 치환된 탄소수 2 내지 10의 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알킬아민기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
l는 1 또는 2이고,
L은 음의 전하를 갖고 금속(M)에 배위하는 리간드이며, m은 0 내지 5의 정수이고, A는 중성의 리간드로서 n은 0 내지 4의 정수이다.
상기 화학식 1의 R1, R2및 R3에 있어서, 탄소수 2 내지 10의 직쇄형 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등이 있고, 탄소수 2 내지 10의 분지형 알킬기의 구체적인 예로는 터트부틸기, 이소프로필기 등이 있고, 알콕시기로 치환된 탄소수 2 내지 10의 직쇄형 알킬기의 구체적인 예로는 메톡시기, 에톡시기,부톡시기 등이 있고, 알콕시기로 치환된 탄소수 2 내지 10의 분지형 알킬기의 구체적인 예로는 -(CH3)2C-OCH3가 있고, 알콕시알킬렌옥시기로 치환된 탄소수 2 내지 10의 직쇄형 알킬기의 구체적인 예로는 -CH2-O-CH2-OCH3,-CH2-O-CH2CH2-OCH3이 있고, 알콕시알킬렌옥시기로 치환된 탄소수 2 내지 10의 분지형 알킬기의 구체적인 예로는 -(CH3)2C-CH2-O-CH2CH2-OCH3,-C(CH3)2-O-CH2-OCH3등이 있다. 탄소수 2 내지 10의 알킬아민기의 구체적인 예로는 피리딘, -NH-CH2CH2-NH-, -N(CH3)-CH2CH2-N(CH3)- 등이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 β-디케톤 리간드를 갖는 유기 금속 착물은 특히 하기 화학식 2로 표시되는 Ba(tmhd)2, 화학식 3으로 표시되는 Sr(tmhd)2, 화학식 4로 표시되는 TiO(tmhd)2, 화학식 5로 표시되는 Ba(tmhd)2(tetraglyme), 화학식 6으로 표시되는 Sr(tmhd)2(tetraglyme), 화학식 7로 표시되는 Ti(i-OPr)2(tmhd)2, 화학식 8로 표시되는 Ba(metmhd)2(단, metmhd는 (메톡시에톡시테트라메틸디케토네이트)를 의미한다), 화학식 9로 표시되는 Sr(metmhd)2, 화학식 10으로 표시되는 Sr(mthd)2, 화학식 11로 표시되는 Ti(dmpd)(tmhd)2, 화학식 12로 표시되는 Ti(depd)(tmhd)2이 및 화학식 13으로 표시되는 Ba(mthd)2인 것이 바람직하다.
도 1을 참조하여, 본 발명에 따라 플라즈마 발생 반응기를 이용하여 원자층 증착방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 플라즈마 발생 반응기 (10)는 도 1과 같은 구성을 갖고 있다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 플라즈마 발생 반응기 (10)내에는 원자층을 증착시키고자 하는 기판 (12)를 설치하고, 이 기판 (12)를 지지하고 있는 기판 홀더 (11)을 접지시킨다. 그리고 기판 홀더 (11)과 소정 간격 떨어져 있는 위치에 전극 (13)을 설치한다. 본 발명에서는 기판 홀더 (11)과 전극 (13) 사이의 간격을 3mm 정도로 유지한다. 그리고 기판 홀더 (11)와 전극 (13)사이의 공간은 반응 가스가 기판 (12)위로 흐르면서 목적하는 화학흡착 반응 및 산화반응이 일어날 수 있는 통로 (14)로서 사용된다. 그리고 도 1에서 참조번호 (16)은 회전펌프(rotary pump)를 나타내며, 화살표는 반응 가스의 이동 방향을 나타낸 것이다.
도 1의 플라즈마 발생 반응기 (10)내의 가스 주입구를 통하여 β-디케톤 리간드를 갖고 있는 유기 금속 착물을 주입한다. 이와 같이 주입된 유기 금속 착물은 통로 (14)를 통과하여 기판 (12) 상에 화학흡착된다. 이 때 유기 금속 착물 주입시 n-부틸아세테이트, 테트라하이드로퓨란, 피리딘 등과 같은 용매를 함께 사용하기도 하며, 이들 용매를 이용하여 전구체를 녹인 용액을 제조하여 유량 조절을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
그 후, 가스 주입구를 통하여 캐리어 가스인 불활성 가스와, 산소 함유 기체를 공급하고, 전극 (15)에 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시킨다. 이러한 플라즈마와 산소 함유 기체가 반응하면 활성화된 산소 라디칼이 발생되고, 이 산소 라디칼에 의하여 기판 (12)상에 화학흡착된 β-디케톤 리간드를 갖고 있는 유기 금속 착물이 산화되어 기판 (12) 상부에 대응하는 금속 산화물 원자층이 증착된다.
상기 불활성 가스로는 질소, 아르곤 등을 사용하며, 산소 함유 기체로는 산소, 일산화질소, 오존, 수증기(H20) 등을 사용할 수 있다. 그리고 경우에 따라서는 플라즈마와 반응하는 산소 함유 기체에 자외선을 조사하여 복수개의 산소 라디칼을 생성시키기도 한다. 그리고 상기 β-디케톤 리간드를 갖고 있는 유기 금속 착물로는 화학식 2 내지 10의 화합물을 사용한다.
상기 산화 반응에서의 공정조건에 대하여 살펴보면, 기판 온도는 220 내지 400℃이고, 반응기 압력은 0.1 내지 6torr, 산소 함유 기체의 유량은 10 내지 500sccm, 플라즈마원의 전력 범위는 50 내지 300W이다. 여기에서 기판 온도가 220 ℃ 미만인 경우에는 화학 흡착보다는 물리흡착이 우세하게 되며 400℃를 초과하는경우에는 전구체 물질의 분해로 물리흡착된 전구체의 제거가 어렵고 반응기 압력이 0.1torr 미만인 경우와 6rorr를 초과하는 경우에는 플라즈마의 생성이 매우 어렵다. 그리고 산소 함유 기체의 유량이 10 sccm미만인 경우에는 산화제의 절대량이 부족하고 500sccm을 초과하는 경우에는 반응기에 잔류하는 산화제로 인해 산화공정 후의 퍼지 시간이 길어지는 문제점이 발생되고 플라즈마원의 전력이 50W 미만인 경우에는 산소 라디칼의 생성이 어렵고 300W를 초과하는 경우에는 이온의 충돌에 의한 박막 손상이 발생하여 바람직하지 못하다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 보다 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
도 1의 플라즈마 발생 반응기에 화학식 3의 Sr(tmhd)2을 n-부틸 아세테이트에 용해시킨 0.2M의 용액을 주입하고, 하기 공정조건에서 플라즈마를 발생시켜 활성화된 산소 라디칼을 이용한 산화 반응을 실시하여 기판에 원자층을 증착하였다.
기판 온도는 약 250℃, 반응기 압력은 약 3torr, 산소 유량은 약 100sccm, 플라즈마원의 전력은 약 180W이다.
<실시예 2>
화학식 3의 Sr(tmhd)2대신 화학식 4의 Ti(O)(tmhd)2를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 원자층을 증착하였다.
<실시예 3>
화학식 3의 Sr(tmhd)2대신 화학식 6의 Ti(i-OPr)2(tmhd)2를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 원자층을 증착하였다.
<실시예 4>
화학식 3의 Sr(tmhd)2대신 화학식 11의 Ti(dmpd)(tmhd)2을 사용하고 산소 대신 일산화질소를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 원자층을 증착하였다.
<실시예 5>
화학식 3의 Sr(tmhd)2대신 화학식 12의 Ti(depd)(tmhd)2를 사용하고 산소 대신 수증기를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 원자층을 증착하였다.
<실시예 6>
화학식 3의 Sr(tmhd)2대신 화학식 2의 Ba(tmhd)2를 사용하고 산소 대신 오존을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 원자층을 증착하였다.
<실시예 7>
화학식 3의 Sr(tmhd)2대신 화학식 10의 Sr(mthd)2를 사용하고 산소 대신 일산화탄소를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 원자층을 증착하였다.
<실시예 8>
화학식 3의 Sr(tmhd)2대신 화학식 13의 Ba(mthd)2을 사용하고 산소 대신 일산화질소를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 원자층을 증착하였다.
<비교예 1>
화학식 3의 Sr(tmhd)2을 산소 가스와 열원만을 에너지원으로 사용하여 원자층 증착 공정을 수행하였다.
<비교예 2>
화학식 3의 Sr(tmhd)2대신 화학식 4의 Ti(O)(tmhd)2를 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법에 따라 원자층을 증착하고자 시도하였다.
상기 실시예 1 내지 2에 따라 제조된 원자층의 상태를 전자주사현미경을 이용하여 살펴보았고, 그 결과는 도 2 및 3에 나타난 바와 같다.
도 2 및 3은 실시예 1 및 2에 따라 제조된 원자층의 10만배 확대한 전자주사현미경 사진을 나타낸 것으로서, 이를 참조하면, 원자층 증착방법의 가장 큰 특징인 단차 피복성이 90% 이상으로 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 플라즈마를 이용하여 생성된 활성화된 산소 라디칼의 효과를 검증하기 위하여 상기 실시예 1-2에서 사용한 Sr(tmhd)2및 TiO(tmhd)2을 적외선 분광 분석법을 이용하여 조사하였고, 그 결과는 도 4 및 5에 나타난 바와 같다.
평가 결과, 실시예 1의 경우는 도 4로부터 알 수 있듯이 여타의 유기물이 모두 제거되었다는 것을 알 수 있었다. 그리고 도 5를 참조해볼 때, 실시예 2의 경우는 파수 1600 ~ 1700/cm 영역에 존재하는 카르보닐기의 산화가 가장 느리게 진행됨을 알 수 있었다.
한편, 질량분석기를 이용하여 상기 실시예 3-5의 유기 금속 착물 즉, Ti(i-OPr)2(tmhd)2, Ti(dmpd)(tmhd)2, Ti(depd)(tmhd)2에 있어서 이종 리간드의 분해 특성을 조사하였고, 그 결과는 도 6a-c에 나타난 바와 같다.
이를 참조하면, Ti(i-OPr)2(tmhd)2, Ti(dmpd)(tmhd)2, Ti(depd)(tmhd)2는 200℃ 이상의 온도에서 Ti(O)(tmhd)2로 전환된다는 것을 확인할 수 있었다.
상기 실시예 1 및 6에서 사용한 유기 금속 착물 즉 Sr(tmhd)2와 Ba(tmhd)2의 분해 특성을 적외선 분광 분석기를 이용하여 분해 특성을 관측하였고, 그 결과는 7과 같다.
도 7을 참조하면, 파수 1600 ~ 1700/cm 영역에 존재하는 카르보닐기의 산화가 가장 느리게 진행됨을 알 수 있었다.
한편, Sr(mthd)2와 Ba(mthd)2이며 적외선 분광 분석기를 이용하여 상기 화합물들의 분해특성을 조사하였고, 그 결과는 도 8에 도시된 바와 같다.
도 8을 참조하면, mthd 리간드도 tmhd와 유사하게 디카르보닐기의 분해가 가장 느리게 진행됨을 확인할 수 있었다.
한편, 종래기술에 따라 단순히 산소와 열원을 이용할 경우는 원자층 증착이 전혀 이루어지지 않았으며, 동일한 증착 조건에서 전구체의 분해 특성을 관측하면,
상기 비교예 1의 적외선 스펙트럼은 도 9와 같고, 이 때 평가방법은 적외선분광 분석기의 샘플 적재함에 퀴츠와 KBr로 구성된 소형 반응기에 화학식 3의 Sr(tmhd)2와 산소 가스를 유입시킨 후에 소형 반응기의 온도를 올리면서 상기 전구체의 화학적 변화를 관찰한 것이다.
도 9를 참조하면, Sr(tmhd)2의 터트부틸기는 350℃ 미만의 낮은 온도에서 분해가 쉽게 이루어지지만, 디카르보닐기는 산화가 이루어지지 않는다는 것을 알 수 있었고, 많은 양의 탄소 잔류물이 남는다는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 2에 따르면, 실시예 4의 Ti(O)(tmhd)2를 산소 가스와 열원만을 이용한 원자층 증착방법으로는 디카르보닐기의 분해가 어렵기 때문에 원자층 증착이 전혀 이루어져 않았다.
한편, 실시예 7 및 8의 경우는 tmhd의 일부 화학종을 알콕시기로 치환환 mthd와 방향족 고리를 가진 페난트롤린을 포함한 경우의 산소 환경에서의 산화 반응을 관찰한 결과에 의하면, 알콕시기가 쉽게 산화되지만, tmhd와 동일하게 디카르보닐기의 산화는 450℃ 이상의 고온이 필요하다는 것을 알 수 있었다.
본 발명에 따르면, 반응성이 좋은 산소 라디칼을 원자층 증착 공정에 도입함으로써 산소나 물을 산화제로 사용하고 에너지원으로서 열원을 사용하는 원자층 증착 공정으로는 사용할 수 없었던 β-디케톤 리간드를 갖는 유기 금속 착물을 사용하는 원자층 증착 공정을 개발할 수 있다.
그리고 β-디케톤 리간드를 갖는 유기 금속 착물을 사용시에 문제시 되던 유기물 제거가 플라즈마를 이용하여 생성된 산소 라디칼을 통해 쉽게 제거되었으며, 이를 통해 원자층 증착 공정에 사용되는 전구체의 다양화와 저온에서 우수한 산화막을 제조할 수 있다.
본 발명에 대해 상기 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 화학식 1로 표시되는 β-디케톤 계열의 리간드를 갖고 있는 유기 금속 착물을 기판에 화학흡착시킨 후, 활성화된 산소 라디칼의 도입으로 산화시켜 금속 산화물 원자층을 증착시키며, 상기 활성화된 라디칼이 에너지원인 플라즈마와 산소, 오존, 일산화탄소 및 수증기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 산소 함유 기체와 반응시키거나 또는 상기 플라즈마와 반응하는 산소 함유 기체에 자외선을 조사함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법.
    <화학식 1>
    상기식중, M은 1가 내지 6가의 전하를 갖는 금속 이온이고,
    X는 O, NH 또는 S이고,
    Y는 O, N 또는 S이고,
    R1, R2및 R3은 서로에 관계없이 수소, 탄소수 2 내지 10의 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 알콕시기로 치환된 탄소수 2 내지 10의 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 알콕시알킬렌옥시기로 치환된 탄소수 2 내지 10의 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알킬아민기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    l는 1 또는 2이고,
    L은 음의 전하를 갖고 금속(M)에 배위하는 리간드이며, m은 0 내지 5의 정수이고, A는 중성의 리간드로서 n은 0 내지 4의 정수이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 L이 탄소수 1 내지 5의 알콕시기, 알킬기 또는 알킬아민기이며,
    상기 A가 올리고에테르 및 아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 β-디케톤 리간드를 갖는 유기 금속 착물이 화학식 2 내지 13으로 표시되는 화합물중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
    <화학식 2>
    <화학식 3>
    <화학식 4>
    <화학식 5>
    <화학식 6>
    <화학식 7>
    <화학식 8>
    <화학식 9>
    <화학식 10>
    <화학식 11>
    <화학식 12>
    <화학식 13>
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