KR100458779B1 - 금속막의 제작방법 및 그 제작장치 - Google Patents

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Abstract

막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있으며, 박막에 불순물이 잔류하지 않는 귀금속 박막의 제작방법 및 그 제작장치를 제공한다. 염소를 함유하는 원료 기체(55)를 다공 구리판(12)을 구비한 도입용기(11)내로 공급하는 단계; 원료 기체(55)를 플라즈마화하는 단계; 원료 기체 플라즈마로 다공판(12)을 에칭시킴으로써, 다공판(12)에 함유된 Cu 성분과 원료 기체(55)중의 염소와의 전구체(13)를 생성시키는 단계; 수소 기체를 플라즈마화하는 단계; 전구체(13)를 도입용기(11)로부터 배출시킨 후, 회전 자기장중에 통과시키고 기판(15)를 향해서 가속시켜 주행시키는 단계; 및 전구체(13)를 수소 기체 플라즈마중에 통과시킴으로써, 전구체(13)로부터 염소를 제거한 후, 기판(15)에 분사시킴으로써, 기판(15)상에 Cu 박막(62)을 생성시키는 단계를 포함하는 금속 박막의 제작방법 및 이 방법에 사용되는 장치이다.

Description

금속막의 제작방법 및 그 제작장치{METHOD FOR FORMING METALLIC FILM AND APPARATUS FOR FORMING THE SAME}
종래, 기상 성장법에 의해 귀금속 박막을 제작하는 경우, 예컨대 구리·헥사플루오로아세틸아세토네이토·트리메틸비닐실란[이하, Cu(hfac)(tmvs)로 지칭함] 등의 액체의 유기 금속 착체를 원료로서 사용하고 열적 반응을 이용하여 막을 형성하고 있다.
도 22는 종래의 귀금속 박막 기상 성장장치(500)를 도시한 개략도이다. 이 장치(500)를 사용하여 기판(515) 위에 귀금속의 박막(541)을 생성시키는 방법을 설명한다. 우선, 원료 용기(521)내에 액체 원료(522)로서 Cu(hfac)(tmvs)를 봉입하고, He 기체를 수송용 기체로서 버블링한다. 이 버블링에 의해 증기화된 원료와 환원반응용 H2를 유량 제어기(503 및 506)에 의해 각각 유량을 제어하고, 기화기(520)를 구비한 도입용기(511)내에서 완전히 기화한 뒤에, 반응용기(501)의 내부에 다공판(512)을 통해서 전구체(513)로서 도입한다. 기판(515)은 히터(516) 위에 위치된 상태로 다공판(512)의 바로 아래에 배치되어 있다. 이 때, 원료(522) 및 환원반응용 H2의 유량과 성장 온도를 제어함으로써, 성장 속도와 막의 품질의 개선을 도모하고 있다.
그러나, 전술된 종래 기술에서는 이하 3가지의 문제점이 있었다.
첫째로, 기판(515)을 가열함으로써 발생하는 기판 표면상에서의 열적 반응을 이용한 막 형성방법이기 때문에, 막 형성 속도의 향상을 도모하기 어려웠다.
둘째로, 원료인 유기 금속 착체, 예컨대 Cu(hfac)(tmvs)의 비용이 많이 들었다.
셋째로, Cu(hfac)(tmvs)중에서 Cu에 결합된 헥사플루오로아세틸아세토네이토 (hfac) 및 트리메틸비닐실란(tmvs)이 박막(541)인 Cu 박막중에 불순물로서 잔류하기 때문에, 막의 품질의 향상을 꾀하기 어려웠다.
또한, 종래에는, 기상 성장법에 의해 금속막, 예컨대 구리 박막을 제작하는 경우, 예컨대 구리·헥사플루오로아세틸아세토네이토·트리메틸비닐실란 등의 액체의 유기 금속 착체를 원료로서 사용하고, 고체상의 원료를 용매에 녹이고, 열적 반응을 이용하여 기화시켜 기판에 막 형성을 실시하였다.
그러나, 종래 기술에서는 열적 반응을 이용한 막 형성이기 때문에, 막 형성 속도의 향상을 꾀하기 어려웠다. 또한, 원료인 금속 착체가 고가이며, 또한 구리에 결합되어 있는 헥사플루오로아세틸아세토네이토 및 트리메틸비닐실란이 구리 박막중에 불순물로서 잔류하기 때문에, 막의 품질의 향상을 꾀하기 어려웠다.
또한, 종래에는 구리(Cu) 박막은 진공 증착법, 이온 플레이팅법 및 스퍼터링 등의 물리적 막 형성법, 및 화학적 기상 성장법(CVD 법)에 의해 형성되고 있다. 특히, CVD 법은 표면의 피복성이 우수한 점에서 일반적으로 널리 사용된다.
CVD 법에 의한 구리 박막의 형성방법으로서는, 종래 구리·헥사플루오로아세틸아세토네이토·트리메틸비닐실란[이하, Cu(hfac)(tmvs)로 지칭함] 등의 액체의 유기 구리 착체를 원료로서 사용하고, 이 원료를 증발시켜 소정의 피처리 기판 표면에 수송하고, 이것을 열적으로 분해시켜 구리 박막을 상기 기판 표면에 형성하는 방법이 알려져 있다.
상기 구리 박막의 형성방법을 도 23에 도시한 구리 박막의 기상 성장장치(600)를 참조하여 구체적으로 설명한다. 우선, 반응용기(601)내의 평판상 히터(602)상에 피처리 기판(603)을 설치하고, 배기관(604)을 통해서 상기 반응용기(601)내의 기체를 배기시켜 소정의 진공도로 한다. 계속해서, Cu(hfac)(tmvs)의 원료(605)가 수용된 원료 용기(606)내에 He와 같은 수송용 기체를 배관(607a)를 통해서 공급하여 버블링한다. 이 버블링에 의해 증기화된 원료 기체 및 환원 기체, 예컨대 수소를 각각 배관(607b, 607c)을 통해서 상기반응용기(601)의 상부에 설치된 기화기(608)내로 공급한다. 이 때, 상기 각 배관(607b, 607c)에 장착된 유량 제어기(609, 610)에 의해 상기 원료 기체 및 수소의 유량을 제어한다. 상기 기화기(608)내에서 상기 원료 기체를 완전히 기화시킨 후, 이 기화기(608) 저부에 배치된 분사판(611)의 복수의 분사공(612)으로부터 상기 원료 기체와 수소의 혼합 기체(613)를 상기 히터(602)상의 피처리 기판(603)을 향해서 분사한다. 이 때, 상기 원료인 Cu(hfac)(tmvs)는 상기 평판상 히터(602)에 의해 소정의 온도로 가열된 상기 피처리 기판(603) 표면에서 열분해되어 구리 박막(614)이 형성된다. 또한, 이 막 형성시 수소의 환원작용에 의해 구리의 산화가 방지된다. 또, 상기 원료 및 수소의 유량과 히터(602)에 의한 가열온도를 제어함으로써, 구리의 막 형성 속도의 조절 및 막의 품질의 개선이 이루어진다.
그러나, 상기한 종래의 구리 박막의 형성방법은 다음과 같은 3가지의 문제가 있다.
첫째는 상기 구리 박막의 막 형성이 증기화된 Cu(hfac)(tmvs)를 열적으로 분해시키는 방법이기 때문에, 막 형성 속도의 향상을 꾀하기 어렵다. 둘째는 원료인 유기 구리 착체, 예컨대 Cu(hfac)(tmvs)가 고가이기 때문에, 막 형성되는 구리 박막의 비용이 높아진다. 셋째는 구리에 결합되어 있는 헥사플루오로아세틸아세토네이토(hfac) 또는 트리메틸비닐실란(tmvs)이 구리 박막중에 취입되어 불순물로서 잔류하기 때문에 막의 품질이 저하될 우려가 있다.
본 발명은 이상 설명한 바와 같은 상황에 비추어 이루어진 것으로, 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있으며, 박막에 불순물이 잔류하지 않는귀금속 박막의 제작방법 및 그 제작장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있으며, 막중에 불순물이 잔류하지 않는 금속막 제작장치 및 금속막 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 저렴한 염소 또는 염화수소를 원료 기체로서 사용하고, 막 형성 속도가 빠르며, 또한 불순물이 잔류하기 어려워 막의 품질이 양호하고 또한 목적하는 막 두께를 갖는 여러겹의 구리막을 형성할 수 있는 구리 박막의 기상 성장장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 플라즈마 기상(氣相) 성장법에 의한 귀금속 박막의 제작방법 및 그 제작장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 기상 성장법에 의해 기판 표면에 금속막을 제작하는 금속막 제작장치 및 금속막 제작방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 반도체 장치의 배선 재료 막의 형성 등에 적용되는 구리 박막의 기상 성장장치에 관한 것이다.
도 1은 실시형태 1에 사용하는 플라즈마-여기(plasma-excited) 기상 성장장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 실시형태 2에 사용하는 플라즈마-여기 기상 성장장치를 도시한 개략도이다.
도 3은 실시형태 3에 사용하는 플라즈마-여기 기상 성장장치를 도시한 개략도이다.
도 4는 실시형태 4에 사용하는 플라즈마-여기 기상 성장장치를 도시한 개략도이다.
도 5는 실시형태 4에 사용하는 메쉬형 전극을 도시한 평면도이다.
도 6은 실시형태 4에 사용하는 사다리형 전극을 도시한 평면도이다.
도 7은 실시형태 4에 사용하는 빗형 전극을 도시한 평면도이다.
도 8은 실시형태 4에 사용하는 펀칭 보드상(punching board type) 전극을 도시한 평면도이다.
도 9는 실시형태 5에 사용하는 플라즈마-여기 기상 성장장치를 도시한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 6의 예에 관한 금속막 제작장치의 개략 측면도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태 7의 예에 관한 금속막 제작장치의 개략 측면도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태 8의 예에 관한 금속막 제작장치의 개략 측면도이다.
도 13은 본 발명의 실시형태 9의 예에 관한 금속막 제작장치의 개략 측면도이다.
도 14는 본 발명의 실시형태 10의 예에 관한 금속막 제작장치의 개략 측면도이다.
도 15는 본 발명의 실시형태 11의 예에 관한 금속막 제작장치의 개략 측면도이다.
도 16은 본 발명의 실시형태 12의 예에 관한 금속막 제작장치의 개략 측면도이다.
도 17은 실시형태 13에 관한 구리 박막의 기상 성장장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 18은 도 17의 기상 성장장치에 구비된 구리제 분사판을 도시한 평면도이다.
도 19는 실시형태 14에 관한 구리 박막의 기상 성장장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 20은 도 19의 기상 성장장치에 구비된 나선형 관의 한 형태를 도시한 도면이다.
도 21은 도 19의 기상 성장장치에 구비된 나선형 관의 다른 형태를 도시한 도면이다.
도 22는 종래의 귀금속 박막 기상 성장장치를 도시한 개략도이다.
도 23은 종래의 구리 박막의 기상 성장장치를 도시한 개략 단면도이다.
본 발명에 따른 금속막의 제작방법은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 할로겐 원소를 함유하는 원료 기체를 금속제 다공판을 구비한 도입용기내로 공급하는 단계; 상기 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 생성시키는 단계; 상기 원료 기체 플라즈마로 다공판을 에칭시킴으로써, 상기 다공판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 할로겐 원소와의 전구체를 생성시키는 단계; 환원성 기체를 플라즈마화하여 환원성 기체 플라즈마를 발생시키는 단계; 상기 전구체를 도입용기로부터 배출시킨 후, 회전 자기장을 통과시킴으로써, 전구체를 기판을 향해서 가속시켜서 주행시키는 단계; 및 상기 전구체를 환원성 기체 플라즈마중에 통과시킴으로써 전구체로부터 할로겐 원소를 제거하고, 생성된 금속 이온 또는 중성 금속을 기판에 분사시켜 기판상에 금속 박막을 생성시키는 단계를 포함하는 방법이다.
상기 금속 이온은 금속 원자가 전자를 방출시켜 이온화된 것이고, 중성 금속이란 이온화되어 있지 않은 상태의 금속 원자를 말한다.
상기 다공판은 Cu, 또는 Ag, Au, Pt 등의 귀금속으로 이루어지는 것이 바람직하고, 예컨대 다공 구리판을 사용하는 경우는 상기 전구체로서 CuxCly가 생성되기 때문에, Cu 이온이 기판에 분사되어 기판상에 Cu 박막이 형성된다.
이 방법에 의하면, 원료 기체 플라즈마와 환원성 기체 플라즈마의 2개의 플라즈마를 사용하기 때문에, 반응 효율이 대폭 향상되어 막 형성 속도가 커진다. 또한, 원료 기체에는 염소를 함유한 기체를, 환원성 기체에는 수소를 함유한 기체를 사용하고 있기 때문에, 비용이 대폭 감소된다. 또한, 환원반응을 독립적으로 높일 수 있기 때문에, 박막중에 염소 등의 불순물의 잔류가 적어져 고품질의 박막을 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 금속막의 제작방법의 다른 형태는, 상기 목적을 달성하기 위해서, 할로겐 원소를 함유하는 원료 기체를 금속제 다공판을 구비한 도입용기내로 공급하는 단계; 상기 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 생성시키는 단계; 상기 원료 기체 플라즈마로 다공판을 에칭시킴으로써, 상기 다공판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 할로겐 원소와의 전구체를 생성시키는 단계; 환원성 기체를 플라즈마화하여 환원성 기체 플라즈마를 발생시키는 단계; 및 상기 전구체를 환원성 기체 플라즈마중에 통과시킴으로써 전구체로부터 할로겐 원소를 제거하고, 생성된 금속 이온 또는 중성 금속을 기판에 분사시켜 기판상에 금속 박막을생성시키는 단계를 포함하는 방법이다.
상기 다공판은 Cu, 또는 Ag, Au, Pt 등의 귀금속으로 이루어지는 것이 바람직하고, 예컨대 다공 구리판을 사용하는 경우는 상기 전구체로서 CuxCly가 생성되기 때문에, Cu 이온이 기판에 분사되어 기판상에 Cu 박막이 형성된다.
또한 상기 환원성 기체 플라즈마를 발생시키는 방법으로서는 고주파 전력을 전극에 가하여 실시하는 방법이 있다. 예컨대, 기판에 대향하여 배치된 전극의 전체면에 플라즈마를 발생시킴으로써, 상기 기판에 확산되어 있는 전구체를 환원시킬 수 있다.
이 방법에 의하면, 원료 기체 플라즈마와 환원성 기체 플라즈마의 2개의 플라즈마를 사용하기 때문에, 반응 효율이 대폭 향상되어 막 형성 속도가 커진다. 또한, 원료 기체에는 할로겐 원소를 함유한 기체를, 환원성 기체에는 수소를 함유한 기체를 사용하고 있기 때문에, 비용이 대폭 감소된다. 또한, 환원반응을 독립적으로 높일 수 있기 때문에, 박막중에 염소 등의 불순물의 잔류가 적어져 고품질의 박막을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속막의 제작방법의 다른 형태는, 할로겐 원소를 함유하는 원료 기체를 금속제 다공판을 구비한 도입용기내로 공급하는 단계; 상기 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 생성시키는 단계; 상기 원료 기체 플라즈마로 다공판을 에칭시킴으로써, 상기 다공판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 할로겐 원소와의 전구체를 생성시키는 단계; 다공판과 기판 사이에, 환원성 기체를 고온으로 가열하여 원자상 환원 기체를 발생시키는 단계; 및 상기 전구체를 도입용기로부터 배출시킨 후, 원자상 환원 기체중에 통과시킴으로써 전구체로부터 할로겐 원소를 제거하고, 생성된 금속 이온 또는 중성 금속으로 실시한 후, 기판에 분사하여 기판상에 금속 박막을 생성시키는 단계를 포함하는 방법이다.
이 방법에 의하면, 반응 효율이 대폭 향상되어 막 형성 속도가 커진다. 또한, 원료 기체에는 할로겐 원소를 함유한 기체를, 환원성 기체에는 수소를 함유한 기체를 사용하고 있기 때문에, 비용이 대폭 감소된다. 또한, 환원반응을 독립적으로 높일 수 있기 때문에, 박막중에 염소 등의 불순물의 잔류가 적어져 고품질의 박막을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속막의 제작방법의 다른 형태는, 할로겐 원소를 함유하는 원료 기체를 고온의 금속제 필라멘트에 접촉시켜 상기 필라멘트를 원료 기체로 에칭시킴으로써, 상기 필라멘트에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 할로겐 원소와의 전구체를 생성시키는 단계; 환원성 기체를 고온으로 가열하여 원자 환원성 기체를 생성시키는 단계; 및 이 원자상 환원 기체중에 상기 전구체를 통과시킴으로써 전구체로부터 할로겐 원소를 제거하고, 생성된 금속 이온 또는 중성 금속으로 실시한 후, 기판에 분사함으로써 기판상에 금속 박막을 생성시키는 단계를 포함하는 방법이다.
상기 방법에 의하면, 반응 효율이 대폭 향상되어 막 형성 속도가 커진다. 또한, 원료 기체에는 할로겐 원소를 함유한 기체를, 환원성 기체에는 수소를 함유한 기체를 사용하고 있기 때문에, 비용이 대폭 감소된다. 또한, 환원반응을 독립적으로 높일 수 있기 때문에, 박막중에 염소 등의 불순물의 잔류가 적어져 고품질의 박막을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속막의 제작방법의 다른 형태는, 할로겐 원소를 함유하는 원료 기체를 고온의 금속제 필라멘트에 접촉시켜 상기 필라멘트를 원료 기체로 에칭시킴으로써, 상기 필라멘트에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 할로겐 원소와의 전구체를 생성시키는 단계; 환원성 기체를 플라즈마화하여 환원성 기체 플라즈마를 발생시키는 방법으로서 고주파 전력을 이용하는 단계; 및 상기 전구체를 환원성 기체 플라즈마중에 통과시킴으로써 전구체로부터 할로겐 원소를 제거하고, 생성된 금속 이온 또는 중성 금속을 기판에 분사시켜 기판상에 금속 박막을 생성시키는 단계를 포함하는 방법이다.
상기 방법에 의하면, 반응 효율이 대폭 향상되어 막 형성 속도가 커진다. 또한, 원료 기체에는 할로겐 원소를 함유한 기체를, 환원성 기체에는 수소를 함유한 기체를 사용하고 있기 때문에, 비용이 대폭 감소된다. 또한, 환원반응을 독립적으로 높일 수 있기 때문에, 박막중에 염소 등의 불순물의 잔류가 적어져 고품질의 박막을 생성할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 금속막의 제작방법에서는 상기 원료 기체로서 할로겐 기체, 할로겐화수소 기체, 또는 이것들의 혼합 기체를 사용하고 있다. 예컨대, 불소 기체, 염소 기체, 브롬 기체, 요오드 기체, 또는 이것들의 할로겐이 수소와 화합된 할로겐화수소 기체 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 기체중에서 염화수소 기체가 염소 기체보다도 반응 효율이 크기 때문에, 환원성 기체의 양이 적게 들어비용 저감을 꾀할 수 있다.
또한, 전술된 원료 기체의 공급으로부터 전구체의 생성까지의 단계를, 액체의 유기 금속 착체를 He 등의 수송용 기체에 의해 버블링하여 증기화시키는 단계, 및 이 증기화된 유기 금속 착체를 기화기 등에 의해 기화시킨 뒤에 반응용기에 도입하는 단계를 포함하는 방법으로 치환하는 것도 가능하다.
이 방법에 의하면, 환원성 기체 플라즈마가 원료 기체에 함유된 할로겐화합물 또는 탄소화합물 등의 불순물을 분해시키기 때문에, 금속 박막중의 불순물의 잔류가 적어진다.
또한, 본 발명에 따른 금속막의 제작장치는, 분사공이 뚫려 설치된 금속제 다공판을 구비하는 동시에 그 내부에 원료 기체가 공급되는 도입용기; 상기 도입용기의 내부에 수용된 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생장치; 상기 도입용기 및 기판을 수용한 반응용기; 상기 다공판과 기판 사이에 회전 자기장을 발생시키는 회전 자기장 발생장치; 및 반응용기내로 공급하는 환원성 기체를 플라즈마화하는 제 2 플라즈마 발생장치를 구비하고 있다.
상기 회전 자기장 발생장치로서는 예컨대 반응용기의 측부에 회전 자기장 코일을 배치하고, 상기 회전 자기장 코일에 높은 전류를 흘리는 장치를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속막의 제작장치의 다른 형태는, 분사공이 뚫려 설치된 금속제 다공판을 구비하는 동시에 그 내부에 원료 기체가 공급되는 도입용기; 상기 도입용기의 내부에 수용된 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를생성시키는 제 1 플라즈마 발생장치; 상기 도입용기 및 기판을 수용한 반응용기; 및 반응용기내로 공급하는 환원성 기체를 플라즈마화하기 위한 고주파 전력을 가하는 메쉬형(meshlike), 사다리형, 빗형의 전극을 구비하고 있다.
이와 같이 전극면에 구멍 또는 공극을 제공함으로써, 기판으로 향하는 전구체의 행로를 방해하는 일없이, 전구체 플럭스에 균등하게 환원반응을 일으킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속막의 제작장치의 다른 형태는, 분사공이 뚫려 설치된 금속제 다공판을 구비하는 동시에 그 내부에 원료 기체가 공급되는 도입용기; 상기 도입용기의 내부에 수용된 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 발생장치; 상기 도입용기 및 기판을 수용한 반응용기; 및 반응용기내로 공급하는 환원성 기체를 가열하는 환원성 기체 가열장치를 구비하고 있다.
상기 환원성 기체 가열장치로서는 예컨대, 높은 전류를 흘려 고온으로 가열한 텅스텐제 필라멘트를 적합하게 사용할 수 있고, 이 필라멘트중에 환원성 기체를 흐르게 하여 원자상 환원 기체가 생성된다.
또한, 본 발명에 따른 금속막의 제작장치의 다른 형태는, 원료 기체를 고온의 금속제 필라멘트에 접촉시켜 전구체를 생성시킨 후, 반응용기내로 공급하는 전구체 공급장치; 기판을 수용한 반응용기; 및 반응용기내로 공급하는 환원성 기체를 가열하는 환원성 기체 가열장치를 구비하고 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속막의 제작장치의 다른 형태는, 액체의 유기 금속착체를 수송용 기체의 버블링에 의해 증기화시켜 전구체를 생성시킨 후, 반응용기내로 공급하는 전구체 공급장치; 기판을 수용한 반응용기; 기판 상부의 공간에 회전자기장을 발생시키는 회전 자기장 발생장치; 및 반응용기내로 공급하는 환원성 기체를 플라즈마화하는 제 2 플라즈마 발생장치를 구비하고 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속막의 제작장치의 다른 형태는, 액체의 유기 금속 착체를 수송용 기체의 버블링에 의해 증기화시켜 전구체를 생성시킨 후, 반응용기내로 공급하는 전구체 공급장치; 기판을 수용한 반응용기; 및 반응용기내로 공급하는 환원성 기체를 플라즈마화하기 위해서 고주파 전력을 가하는 메쉬형, 사다리형, 빗형의 전극을 구비하고 있다.
본 발명에 따른 금속막의 제작방법 및 제작장치에 의하면, 불순물이 석출되지 않는 고품질의 금속 박막을 저렴한 비용으로 또한 고속으로 생성시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태는, 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 챔버내에서 수소를 함유하는 환원 기체를 플라즈마화하고 환원 기체 플라즈마를 발생시키는 제 2 플라즈마 발생수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고, 챔버내에서 전구체가 환원 기체 플라즈마중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태는, 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 분사판을 소정의 온도로 가열하는 분사판 가열수단; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 및 챔버내에서 수소를 함유하는 환원 기체를 플라즈마화하여 환원 기체 플라즈마를 발생시키는 제 2 플라즈마 발생수단을 구비하고, 가열된 분사판을 에칭시킴으로써 생성되어 환원되기 용이해진 전구체가 환원 기체 플라즈마중에 통과됨으로써 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태는, 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 분사판을 소정의 온도로 가열하는 분사판 가열수단; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 챔버내에서 수소를 함유하는 환원 기체를 플라즈마화하여환원 기체 플라즈마를 발생시키는 제 2 플라즈마 발생수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고, 가열된 분사판을 에칭시킴으로써 생성되어 환원되기 용이해진 전구체가 환원 기체 플라즈마중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태는, 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 수소를 함유하는 환원 기체를 고온으로 가열하여 원자상 환원 기체를 챔버내의 기판과 분사판 사이에 발생시키는 환원 기체 가열수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고, 챔버내에서 전구체가 원자상 환원 기체중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태는, 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 분사판을 소정의 온도로 가열하는 분사판 가열수단; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 및 수소를 함유하는 환원 기체를 고온으로 가열하여 원자상 환원 기체를 챔버내의 기판과 분사판 사이에 발생시키는 환원 기체 가열수단을 구비하고, 가열된 분사판을 에칭시킴으로써 생성되어 환원되기 용이해진 전구체가 원자상 환원 기체중에 통과됨으로써 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태는, 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 분사판을 소정의 온도로 가열하는 분사판 가열수단; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 수소를 함유하는 환원 기체를 고온으로 가열하여 원자상 환원 기체를 챔버내의 기판과 분사판 사이에 발생시키는 환원 기체 가열수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고, 가열된 분사판을 에칭시킴으로써 생성되어 환원되기 용이해진 전구체가 환원 기체 플라즈마중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태는, 염소를 함유하는 원료 기체를 고온의 금속 필라멘트에 접촉시켜서 금속 필라멘트에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 기판이 수용되는 챔버내에 생성시키는 전구체 공급수단; 수소를 함유하는 환원 기체를 고온으로 가열하여 원자상 환원 기체를 챔버내의 기판과 분사판 사이에 발생시키는 환원 기체 가열수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고, 챔버내에서 전구체가 원자상 환원 기체중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 분사판 또는 금속 필라멘트를 구리제로 함으로써, 상기 전구체로서 CuxCly를 생성시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 분사판을 구리제로 하고, 분사판 가열수단에 의해 가열되는 분사판의 소정의 온도를 200℃ 내지 800℃로 한 것을 특징으로 한다. 또한, 분사판 가열수단은 도입용기내에 희귀 기체를 도입하고, 제 1 플라즈마 발생수단으로 희귀 기체 플라즈마를 발생시키고, 전압의 인가에 의해 희귀 기체 성분 이온을 분사판에 충돌시킴으로써 분사판을 가열하는 수단인 것을 특징으로 한다.
이 때, 분사판은 소정의 온도를 600℃로 하여 가열하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전구체로서 CuxCly를 생성할 경우, 챔버 가열수단에 의해 가열되는 챔버의 소정의 온도를 약 200℃로 하는 것이 바람직하다. 분사판 또는 금속 필라멘트로서 Cu 외에, Ag, Au, Pt, Ti, W 등이 사용되고, 원료 기체로서는 염소 기체, 염화수소 기체 또는 이것들의 혼합 기체가 사용된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속막 제작방법은, 챔버내에서 염소와 금속판에 의해 금속 성분과 염소와의 전구체를 생성시키고, 전구체로부터 염소를 환원 제거하고, 생성된 금속 이온을 챔버내의 기판에 분사시켜 기판상에 금속막을 생성시킴을 포함하는 금속막 제작방법에 있어서, 챔버를 소정의 온도로 가열하여 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속막 제작방법은, 챔버내에서 염소와 금속판에 의해 금속 성분과 염소와의 전구체를 생성시키고, 전구체로부터 염소를 환원 제거하고, 생성된 금속 이온을 챔버내의 기판에 분사시켜 기판상에 금속막을 생성시킴을 포함하는 금속막 제작방법에 있어서, 금속판을 소정의 온도로 가열하여 전구체의 환원이 용이하도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속막의 제작방법의 다른 형태는, 챔버내에서 염소와 금속판에 의해 금속 성분과 염소와의 전구체를 생성시키고, 전구체로부터 염소를 환원 제거하고, 생성된 금속 이온을 챔버내의 기판에 분사시켜 기판상에 금속막을 생성시킴을 포함하는 금속막 제작방법에 있어서, 챔버를 소정의 온도로 가열하여 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않도록 하는 동시에, 금속판을 소정의 온도로 가열하여 전구체의 환원이 용이하도록 한 것을 특징으로 한다.
그리고, 금속판을 구리제로 함으로써, 상기 전구체로서 CuxCly를 생성시키는것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태에서는, 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 챔버내에서 수소를 함유하는 환원 기체를 플라즈마화하여 환원 기체 플라즈마를 발생시키는 제 2 플라즈마 발생수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고, 챔버내에서 전구체가 환원 기체 플라즈마중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되기 때문에, 전구체가 챔버의 측벽에 부착되는 것이 방지된다. 그 결과, 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있고, 막중에 불순물이 잔류하지 않는 금속막 제작장치를 사용할 수 있으며, 또한 챔버내의 정기적인 클리닝 처리가 불필요해지므로, 원료 가공이 향상되어 운용 비용을 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태에서는, 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 분사판을 소정의 온도로 가열하는 분사판 가열수단; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 및 챔버내에서 수소를 함유하는 환원 기체를 플라즈마화하여 환원 기체 플라즈마를 발생시키는 제 2 플라즈마 발생수단을 구비하고, 가열된 분사판을 에칭시킴으로써 생성되어 환원되기 용이해진 전구체가 환원 기체 플라즈마중에 통과됨으로써 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되기 때문에, 환원되기 쉬운 단량체의 전구체를 생성시키기 용이해진다. 그 결과, 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있으며, 막중에 불순물이 잔류하지 않는 금속막 제작장치로 만들 수 있고, 또한 염소가 단시간에 환원 제거되어 막 형성 속도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태에서는, 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 분사판을 소정의 온도로 가열하는 분사판 가열수단; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 챔버내에서 수소를 함유하는 환원 기체를 플라즈마화하여 환원 기체 플라즈마를 발생시키는 제 2 플라즈마 발생수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고, 가열된 분사판을 에칭시킴으로써 생성되어 환원되기 용이해진 전구체가 환원 기체 플라즈마중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되기 때문에, 전구체가 챔버의 측벽에 부착되는 것을 방지하고, 환원되기 쉬운 단량체의 전구체를 생성시키기 용이해진다. 그 결과, 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있으며, 막중에 불순물이 잔류하지 않는 금속막 제작장치를 만들 수 있고, 또한 챔버내의 정기적인 클리닝 처리가 불필요해지므로, 원료 가공이 향상되어 운용 비용을 저감시킬 수 있는 동시에, 염소가 단시간에 환원 제거되어 막 형성 속도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태에서는, 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 수소를 함유하는 환원 기체를 고온으로 가열하여 원자상 환원 기체를 챔버내의 기판과 분사판 사이에 발생시키는 환원 기체 가열수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고, 챔버내에서 전구체가 원자상 환원 기체중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되기 때문에, 전구체가 챔버의 측벽에 부착되는 것이 방지된다. 그 결과, 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용하는 수 있고, 막중에 불순물이 잔류하지 않는 금속막 제작장치로 만들 수 있고, 또한 챔버내의 정기적인 클리닝 처리가 불필요해지므로, 원료 가공이 향상되어 운용 비용을 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태에서는, 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 분사판을 소정의 온도로 가열하는 분사판 가열수단; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 및 수소를 함유하는 환원 기체를 고온으로 가열한 원자상 환원 기체를 챔버내의 기판과 분사판 사이에 발생시키는 환원 기체 가열수단을 구비하고, 가열된 분사판을 에칭시킴으로써 생성되어 환원되기 용이해진 전구체가 원자상 환원 기체중에 통과됨으로써 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되기 때문에, 환원되기 쉬운 단량체의 전구체를 생성시키기 용이해진다. 그 결과, 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있으며, 막중에 불순물이 잔류하지 않는 금속막 제작장치를 만들 수 있고, 또한 염소가 단시간에 환원 제거되어 막 형성 속도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태에서는, 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 분사판을 소정의 온도로 가열하는 분사판 가열수단; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 수소를 함유하는 환원 기체를 고온으로 가열하여 원자상 환원 기체를 챔버내의 기판과 분사판 사이에 발생시키는 환원 기체 가열수단; 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고, 가열된 분사판을 에칭시킴으로써 생성되어 환원되기 용이해진 전구체가 환원 기체 플라즈마중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되기 때문에, 전구체가 챔버의 측벽에 부착되는 것을 방지하고, 환원되기 쉬운 단량체의 전구체를 생성시키기 용이해진다. 그 결과, 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있으며, 막중에 불순물이 잔류하지 않는 금속막 제작장치를 만들 수 있고, 또한 챔버내의 정기적인 클리닝 처리가 불필요해지므로, 원료 가공이 향상되어 운용 비용을 저감시킬 수 있고, 염소가 단시간에 환원 제거되어 막 형성 속도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 금속막의 제작장치의 다른 형태에서는, 염소를 함유하는 원료 기체를 고온의 금속 필라멘트에 접촉시켜 금속 필라멘트에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 기판이 수용되는 챔버내에 생성시키는 전구체 공급수단; 수소를 함유하는 환원 기체를 고온으로 가열하여 원자상 환원 기체를 챔버내의 기판과 분사판 사이에 발생시키는 환원 기체 가열수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고, 챔버내에서 전구체가 원자상 환원 기체중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되기 때문에, 전구체가 챔버의 측벽에 부착되는 것이 방지된다. 그 결과, 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있으며, 막중에 불순물이 잔류하지 않는 금속막 제작장치를 만들 수 있고, 또한 챔버내의 정기적인 클리닝 처리가 불필요해지므로, 원료 가공이 향상되어 운용 비용을 저감시킬 수 있게 된다.
본 발명의 금속막의 제작방법의 다른 형태에서는, 챔버내에서 염소와 금속판에 의해 금속 성분과 염소와의 전구체를 생성시키고, 전구체로부터 염소를 환원 제거하고, 생성된 금속 이온을 챔버내의 기판에 분사시켜 기판상에 금속막을 생성시킴을 포함하는 금속막 제작방법에 있어서, 챔버를 소정의 온도로 가열하여 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않도록 하였기 때문에, 전구체가 챔버의 측벽에 부착되는 것이 방지된다. 그 결과, 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있으며, 막중에 불순물이 잔류하지 않는 금속막 제작장치를 만들 수 있고, 또한 챔버내의 정기적인 클리닝 처리가 불필요해지므로, 원료 가공이 향상되어 운용 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 금속막의 제작방법의 다른 형태에서는, 챔버내에서 염소와 금속판에 의해 금속 성분과 염소와의 전구체를 생성시키고, 전구체로부터 염소를 환원 제거하고, 생성된 금속 이온을 챔버내의 기판에 분사시켜 기판상에 금속막을 생성시킴을 포함하는 금속막 제작방법에 있어서, 금속판을 소정의 온도로 가열하여 전구체를 환원시키기 용이하게 하였기 때문에, 환원되기 쉬운 단량체의 전구체를생성시키기 용이해진다. 그 결과, 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있으며, 막중에 불순물이 잔류하지 않는 금속막 제작장치로 만들 수 있고, 또한 염소가 단시간에 환원 제거되어 막 형성 속도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 금속막의 제작방법의 다른 형태에서는, 챔버내에서 염소와 금속판에 의해 금속 성분과 염소와의 전구체를 생성시키고, 전구체로부터 염소를 환원 제거하고, 생성된 금속 이온을 챔버내의 기판에 분사시켜 기판상에 금속막을 생성시킴을 포함하는 금속막 제작방법에 있어서, 챔버를 소정의 온도로 가열하여 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않도록 하는 동시에, 금속판을 소정의 온도로 가열하여 전구체를 환원되기 쉽게 하였기 때문에, 전구체가 챔버의 측벽에 부착되는 것을 방지하고, 환원되기 쉬운 단량체의 전구체를 생성시키기 용이해진다. 그 결과, 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있으며, 막중에 불순물이 잔류하지 않는 금속막 제작장치로 만들 수 있고, 또한 챔버내의 정기적인 클리닝 처리가 불필요해지므로, 원료 가공이 향상되어 운용 비용을 저감시킬 수 있는 동시에, 염소가 단시간에 환원 제거되어 막 형성 속도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
그리고, 본 발명에 따른 금속막의 제작장치의 다른 형태에서는, 내부에 피처리 기판이 배치되는 반응용기; 상기 반응용기내에 배치되고, 복수의 분사공이 뚫려 설치된 구리제 분사판을 구비한 도입용기; 상기 구리제 분사판에 구비된 온도 제어수단; 상기 도입용기내에 삽입되어, 염소 또는 염화수소를 공급하기 위한 원료 기체 공급관; 상기 도입용기내에 염소 또는 염화수소의 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생수단; 상기 반응용기내의 적어도 상기 피처리 기판 근방에 원자상 환원 기체를 생성시키기 위한 원자상 환원 기체 생성수단; 상기 반응용기내 및 상기 도입용기내의 기체를 진공 배기시키기 위한 진공 배기수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 금속막의 제작장치의 다른 형태에서는, 내부에 피처리 기판이 배치된 반응용기; 상기 반응용기내에 삽입되어, 염소 또는 염화수소를 공급하기 위한 원료 기체 공급관; 상기 원료 기체 공급관의 선단에 설치되고, 원료 기체의 유통공 내면이 구리로 이루어지고, 또한 가열 부재가 부설된 나선형 관; 상기 반응용기내의 적어도 상기 피처리 기판 근방에 원자상 환원 기체를 생성시키기 위한 원자상 환원 기체 생성수단; 상기 반응용기내 및 상기 원료 기체의 유통공내의 기체를 진공 배기시키기 위한 진공 배기수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
이상 전술된 바와 같이 본 발명에 의하면, 저렴한 염소 또는 염화수소를 원료 기체로서 사용하고, 막 형성 속도가 빠르며, 또한 불순물이 잔류하기 어려워 막의 품질이 양호하고 또한 목적하는 막 두께를 갖는 구리 박막을 재현성이 우수하게 형성할 수 있으므로, 반도체 장치 및 액정 표시장치의 배선 재료 막의 형성 등에 유용한 구리 박막의 기상 성장장치를 제공할 수 있다.
이하에, 본 발명의 실시형태에 관해 도면을 사용하여 상세히 설명한다.
실시형태 1
도 1은 실시형태 1에 관한 귀금속 박막 제작에 사용하는 플라즈마-여기 기상 성장장치를 도시한 개략도이다.
이 플라즈마-여기 기상 성장장치(51)는 상자모양으로 형성된 반응용기(1), 상기 반응용기(1)의 상하에 배치된 제 1 및 제 2 플라즈마 발생장치(52, 53), 및 반응용기(1)의 측부에 배치된 회전 자기장 코일(4, 4)을 구비하고 있다.
또한, 상기 반응용기(1)의 상부에는 원료 기체(55)를 수용하는 도입용기(11)가 배치되어 있다. 이 도입용기(11)의 측부에는 유량 제어기(3) 및 노즐(2)이 접속되고, 저부에는 복수의 구멍(12a)이 뚫려 설치된 Cu제 다공판(12)이 배치되어 있다. 또한, 반응용기(1)의 측부에 배치된 회전 자기장 코일(4, 4)에 의해 반응용기(1) 내부의 하방으로는 회전 자기장이 형성되어 있고, 이 회전 자기장에 의해 Cu 등의 금속은 기판(15) 측을 향한 힘이 가해지고, 가속되어 주행된다. 상기 반응용기(1) 저부에는 다공판(12)으로부터 간격을 두고 히터(16)가 배치되어 있고, 상기 히터(16)의 상부에는 기판(15)이 위치되어 있다. 그리고, 반응용기(1)의 하단부에서, 회전 자기장 코일(4)의 하부에는 환원 기체(60)인 수소 기체를 반응용기(1)의 내부로 공급하는 환원 기체 유량 제어기(6) 및 환원 기체 도입노즐(5)이 배치되어 있다. 또한, 제 1 플라즈마 발생장치(52)는 반응용기(1)의 표면(58)에 배치된 절연판(9), 이 절연판(9)에 설치된 제 1 플라즈마용 안테나(8) 및 제 1 플라즈마용 전원(7)에 의해 구성되어 있고, 제 2 플라즈마 발생장치(53)도 제 1 플라즈마 발생장치(52)와 동일한 구조를 갖는다. 그리고, 반응용기(1) 저면(56)에는배기구(57)가 뚫려 설치되어 있다.
상기 구성을 갖는 플라즈마-여기 기상 성장장치(51)에 의한 작용을 이하에 설명한다.
우선, 원료 기체(55)인 Cl2기체를 유량 제어기(3)에서 유량 제어한 후, 노즐(2)을 통해 도입용기(11)내로 도입한다. 다음으로, 제 1 플라즈마용 전원(7)으로 제 1 플라즈마용 안테나(8)를 통해 원료 기체인 Cl2기체를 플라즈마화하면, 원료 기체 플라즈마(10)인 Cl2플라즈마가 도입용기(11)의 내부에 발생한다. 여기에서, 다공판(12)은 그 재질에 Cu를 포함하고 있기 때문에, 이 Cl2플라즈마에 의해 다공 구리판(12)의 에칭반응이 적극적으로 발생하는 결과, 전구체(CuxCly)(13)가 생성된다. 이 전구체(CuxCly)(13)는 다공판(12)으로부터 복수의 구멍(12a)을 통해서 하방으로 분사된다. 그 다음, 회전 자기장 코일(4, 4)에서 형성된 회전 자기장에 의해, 전구체(13)가 히터(16)상에 설치한 기판(15)를 향해서 가속하여 보내진다. 전구체(13)가 기판(15)에 도달하기 직전에, 제 2 플라즈마용 전원(19)으로 제 2 플라즈마용 안테나(18)를 통해 발생시킨 환원 기체 플라즈마(14)인 H2플라즈마중을 통과하면, 상기 전구체(13)가 수소원자에 의한 환원반응을 일으켜 기판(15)상에 Cu 박막(62)이 생성된다. 이 Cu 박막(62)이 형성되는 범위는 회전 자기장의 균일성에 의존한다.
또한, 상기 원료 기체(55)로서 HCl 기체를 사용할 수 있고, 이 경우는 원료기체 플라즈마(10)로서는 HCl 플라즈마가 생성되지만, 다공 구리판(12)의 에칭반응에 의해 생성되는 전구체(13)는 CuxCly이다. 따라서, 원료 기체(55)는 염소를 함유하는 기체이면 사용할 수 있고, HCl 기체와 Cl2기체의 혼합 기체를 사용할 수 있다. 또한, 안정한 박막이 생성될 수 있는 범위는 회전 자기장의 균일성에 의존한다.
실시형태 2
도 2는 실시형태 2에 관한 귀금속 박막을 제작하기 위한 플라즈마-여기 기상 성장장치(65)의 개략도이다. 이 장치(65)에는 상기 실시형태 1에서의 플라즈마-여기 기상 성장장치(51)와 구조가 같은 부위가 있기 때문에, 그 동일한 부위에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
실시형태 2에서의 플라즈마-여기 기상 성장장치(65)는, 상자모양으로 형성된 반응용기(1), 상기 반응용기(1)의 상부에 배치된 제 1 플라즈마 발생장치(52), 및 수소 기체 등의 환원 기체(55)를 가열하여 원자 기체를 생성시키는 환원 기체 가열장치(66)를 구비하고 있다. 이 플라즈마-여기 기상 성장장치(65)와 상기 실시형태 1에서의 플라즈마-여기 기상 성장장치(51)는, 환원 기체 가열장치(66)를 갖는 점에서 다르다.
이 환원 기체 가열장치(66)는 환원 기체 유량 제어기(6)에 환원 기체 도입노즐(5)을 구비하고, 상기 환원 기체 도입노즐(5)의 내부에 텅스텐 필라멘트를 구비하고, 그 단부를 직류 전원(24)에 접속하고 있다.
상기 구성을 갖는 플라즈마-여기 기상 성장장치(65)에 의한 작용을 이하에 설명한다.
우선, 원료 기체(55)인 Cl2기체를 유량 제어기(3)에 의해 유량 제어하여 노즐(2)을 통해서 도입용기(11)내에 도입하면, 상기 Cl2기체는 플라즈마용 전원(7)으로 플라즈마용 안테나(8)를 통해 원료 기체 플라즈마(10)인 Cl2플라즈마가 된다. 이 Cl2플라즈마에 의해 다공 구리판(12)의 에칭반응이 적극적으로 발생하는 결과, 도입용기(11) 내부에 전구체(CuxCly)(13)가 생성된다. 이 전구체(CuxCly)(13)는 다공판(12)으로부터 복수의 구멍(12a)을 통해서 하방으로 분사된다. 여기에서, 전구체(13)가 기판(15)에 도달하기 직전에, 환원 기체(60)인 H2기체를 환원반응 유량 제어기(6)에 의해 유량 제어하고, 직류 전원(24)으로 텅스텐 필라멘트(23)를 1800℃로 가열하여 원자상 환원 기체(25)인 수소원자를 발생시키고, 환원 기체 도입노즐(5)로부터 반응용기(1)내에 조사한다. 이에 따라, 전구체(13)에 수소원자에 의한 환원반응을 일으켜 기판(15)상에 Cu 박막(62)을 생성시킨다.
또, 상기 원료 기체(55)로서 HCl 기체를 사용할 수 있고, 이 경우는 원료 기체 플라즈마(10)로서는 HCl 플라즈마가 생성되지만, 다공 구리판(12)의 에칭반응에 의해 생성되는 전구체(13)는 CuxCly이다. 따라서, 원료 기체(55)는 염소를 함유하는 기체이면 사용할 수 있고, HCl 기체와 Cl2기체의 혼합 기체를 사용할 수 있다.
또한, 원자상 환원 기체(25)인 수소원자를 비교적 유연한 배치가 가능한 환원 기체 도입노즐(5)만으로 공급할 수 있기 때문에, 50㎜ × 50㎜ 정도까지의 면적을 갖는 안정된 막 형성에 대응할 수 있다.
실시형태 3
도 3은 실시형태 3에 관한 귀금속 박막을 제작하기 위한 플라즈마-여기 기상 성장장치(70)의 개략도이다. 이 장치(70)는 상기 제 1 및 실시형태 2에서의 플라즈마-여기 기상 성장장치(51, 65)와 구조가 같은 부위가 있기 때문에, 그 동일한 부위에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
실시형태 3에서의 플라즈마-여기 기상 성장장치(70)는 상자모양으로 형성된 반응용기(1), 상기 반응용기(1)의 상부에 배치된 원료 기체 가열장치(71), 및 반응용기(1)의 하부에 배치된 환원 기체 가열장치(66)를 구비하고 있다. 이 플라즈마-여기 기상 성장장치(70)와 상기 실시형태 2에서의 플라즈마-여기 기상 성장장치(65)는, 원료 기체 가열장치(71)를 갖는 점에서 다르다.
이 원료 기체 가열장치(71)는 유량 제어기(3)에 노즐(2)을 구비하고, 상기 노즐(2)의 내부에 여러차례 감은 상태의 구리 필라멘트(26)를 구비하고, 상기 구리 필라멘트(26)의 단부를 직류 전원(27)에 접속하고 있다.
상기 구성을 갖는 플라즈마-여기 기상 성장장치(70)에 의한 작용을 이하에 설명한다.
우선, 원료 기체(55)인 Cl2기체를 유량 제어기(3)에 의해 유량 제어하여 원료 기체 도입노즐(2)에 보내준다. 이 원료 기체 도입노즐(2)의 내부에는 직류 전원(27)으로부터 전류를 흘려 300 내지 600℃로 가열된 구리 필라멘트(26)가 구비되고, 상기 구리 필라멘트(26)에 상기 Cl2기체를 높은 효율로 접촉시킴으로써 전구체(13)를 발생시킨다. 이 전구체(13)를 원료 기체 도입노즐(2)을 통해 반응용기(1)내에 도입하면, 상기 전구체(13)는 하방으로 이동한다.
여기에서, 환원 기체(60)인 H2기체를 환원 기체 유량 제어기(6)에 의해 유량 제어하고, 환원 기체 도입노즐(5)에 보낸다. 이 환원 기체 도입노즐(5)의 내부에는 텅스텐 필라멘트(23)가 구비되고, 상기 텅스텐 필라멘트(23)에 직류 전원(24)으로부터 전류를 흘려 약 1800℃로 가열함으로써, 환원 기체(60)로부터 원자상 환원 기체(25)인 수소원자를 발생시킨다. 전구체(13)가 기판(15)에 도달하기 직전에, 상기 수소원자를 환원 기체 도입노즐(5)로부터 반응용기(1)내에 조사하여 상기 전구체(13)에 수소원자에 의한 환원반응을 일으키게 함으로써, 기판(15)상에 Cu 박막(62)을 생성시킨다.
또한, 상기 원료 기체(55)로서 염소를 함유하는 기체이면 사용할 수 있고, 예컨대 HCl 기체 또는 HCl 기체와 Cl2기체의 혼합 기체일 수 있다.
상기 방법에 의해, 전구체(13) 및 수소원자를 비교적 유연한 배치가 가능한 기체노즐(5)만으로 공급할 수 있기 때문에, 100㎜ × 100㎜ 정도까지의 면적을 갖는 안정된 막 형성에 대응할 수 있다.
실시형태 4
도 4는 실시형태 4에 관한 귀금속 박막을 제작하기 위한 플라즈마-여기 기상성장장치(85)의 개략도이다. 이 장치(85)는 상기 실시형태 1에서의 플라즈마-여기 기상 성장장치(51)와 구조가 같은 부위가 있기 때문에, 그 동일한 부위에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 상기 플라즈마-여기 기상 성장장치(85)는 실시형태 1에 관한 플라즈마-여기 기상 성장장치(51)에서 환원 플라즈마를 발생시키기 위해서 고주파 전력을 이용한다. 구체적으로는, 도 1의 플라즈마-여기 기상 성장장치(51)로부터, 회전 자기장 코일(4), 절연판(17), 제 2 플라즈마용 안테나(18) 및 제 2 플라즈마용 전원(19)을 제외하는 한편, 고주파전원에 접속된 전극을 추가 배치한 것이고, 전구체(13)의 발생, 환원 기체(60)인 수소 기체의 공급, 기판(15)을 배치하는 각 부분의 구성에는 변경이 없다.
상기 플라즈마-여기 기상 성장장치(85)는 반응용기(1)의 내부에 있어서 다공판(12)과 히터(16) 사이에 환원 플라즈마 발생용 전극(71)을 배치하는 동시에, 반응용기(1)의 외부에는 고주파 전원(76), 정합기(matching transformer)(75), 전류 도입단자(73)를 배치하고 있다. 이들 고주파 전원(76), 정합기(75) 및 전류 도입단자(73)는 동축 케이블(74)에 의해 상호 접속되어 있고, 전류 도입단자(73)와 환원 플라즈마 발생용 전극(71)은 급전선(feeder)(72)에 의해 접속되어 있다.
여기에서, 상기 환원 플라즈마 발생용 전극(71)으로서는, 기판(15)으로 향하는 전구체(13)의 플럭스의 행로를 방해하지 않도록, 다수의 구멍을 갖는 평판상의 전극을 사용한다. 예컨대, 도 5에 도시한 바와 같은 원형의 메쉬형 전극(77)이다. 상기 메쉬형 전극(77)은 내주측에 금속 와이어를 메쉬모양으로 만든 금속 메쉬(77a)를 배치하고, 상기 금속 메쉬(77a)의 외주를 메쉬-고정 지그(mesh-holding jig)(77b)로 주위가 풀리지 않도록 고정한 것이다. 이 메쉬-고정 지그(77b)는 예컨대 금속 메쉬(77a)와 같은 재질의 원환이며, 상기 금속 메쉬(77a)를 상하로부터 샌드위치 모양으로 끼워 고정한다.
또한, 상기 환원 플라즈마 발생용 전극(71)은, 기판(15)으로 향하는 전구체(13)의 플럭스를 방해하지 않는 형상이면, 메쉬형 전극(77)에 한정되지 않고 다양한 것을 사용할 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시한 사다리형 전극(79), 도 7에 도시한 빗형 전극(80), 도 8에 도시한 펀칭 보드상 전극(81) 등을 적합하게 사용할 수 있다.
상기 사다리형 전극(79)은 양측에 수직 와이어(79a)를 배치하고, 상기 수직 와이어(79a, 79a) 사이에 수평 와이어(79b)를 복수 배치한 것이다. 상기 빗형 전극(80)은 하나의 수직 와이어(80a)에 수평 와이어(80b)를 복수 배치한 것 두개를 제작하고, 이들 복수의 수평 와이어(80b)가 번갈아서 되도록 배치시킨 것이다. 그리고, 상기 펀칭 보드상 전극(81)은 원형의 금속제 보드(82)에 작은 구멍(83)을 복수 뚫어서 설치한 것이다.
또, 전술된 전극에서는 메쉬형 전극(77)에서의 금속 메쉬(77a)를 구성하는 와이어의 직경 또는 수, 메쉬간의 피치, 사다리형 전극(79)에서의 사다리 단의 직경, 수 및 간격, 빗형 전극(80)에서의 수직 및 수평 와이어(80a, 80b)의 직경 또는 수, 간격 및 빗형을 조합시키는 수, 펀칭 보드상 전극(81)을 구성하는 보드(82)의 구멍의 직경, 수 및 구멍의 배치, 그리고 전극의 개구율(開口率)에 특별한 제한은 없기 때문에, 어떠한 환원작용을 발생시키려는지에 따라 형상을 적당히 선택하면된다.
또한, 이들 전극의 재료는 도전성 재료를 사용하지만, 반응용기내는 염소 분위기이기 때문에, 부식 방지를 위해 스테인레스 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 구성을 갖는 플라즈마-여기 기상 성장장치(85)에 의한 작용을 이하에 설명한다.
우선, 전구체(13)가 다공판(12)의 구멍(12a)에서 분사되기까지의 과정은 실시형태 1과 동일하다. 여기에서, 환원 플라즈마 발생용 전극(71)에 고주파 전원(76)으로부터 정합기(75), 전류 도입단자(73)를 통해 고주파 전력을 가하면, 상기 환원 플라즈마 발생용 전극(71)의 전면에 환원 기체 플라즈마(14)인 수소 플라즈마가 발생된다. 상기 수소 플라즈마중을 전구체(13)가 통과하면, 상기 전구체(13)가 수소원자에 의해 환원반응을 일으켜 기판(15)상에 Cu 박막(62)이 형성된다.
실시형태 5
도 9는 실시형태 5에 관한 귀금속 박막을 제작하기 위한 플라즈마-여기 기상 성장장치(90)의 개략도이다. 이 장치(90)는 상기 실시형태 4에서의 플라즈마-여기 기상 성장장치(85)(도 4를 참조)와 종래의 원료 기체 공급방법(도 10을 참조)을 조합시킨 형태이고, 구조가 동일한 부위에 관해서는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
상기 플라즈마-여기 기상 성장장치(90)에서는 원료 용기(121)를 유량 제어기(103)를 통해 기화기(120)에 접속하고 있고, 상기 원료 용기(121)에 수용되는 액체 원료(122)의 증기를 발생시키기 위해서 버블링용 배관도 구비하고 있다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같은 고주파 전력을 이용하여 전구체(13)를 환원 기체 플라즈마(14)에 의해 환원반응을 일으키는 장치를 배치하고 있다.
상기 구성을 갖는 플라즈마-여기 기상 성장장치(90)에 의한 작용을 이하에 설명한다.
우선, 원료 용기(121)내에 액체 원료(122)로서 예컨대 구리·헥사플루오로아세틸아세토네이토·트리메틸비닐실란 Cu(hfac)(tmvs)를 봉입하고, He를 수송용 기체로서 버블링을 한다. 액체 원료(122)는 이에 한정되지 않고 액체의 유기 금속 착체라면 상관없다. 이 버블링에 의해 증기화된 원료의 유량을 유량 제어기(103)에 의해 제어하고, 기화기(120)내에 도입한다. 상기 기화기(120)내에서 상기 원료를 완전히 기화시킨 뒤에, 반응용기(1)의 내부에 다공판(112)을 통해서 전구체(113)로서 도입한다. 여기에서, 실시형태 4의 경우와 같이, 고주파 전력에 의해 환원 기체 플라즈마(14)인 수소 플라즈마가 발생하기 때문에, 상기 수소 플라즈마중에 상기 전구체(113)가 통과하면, 전구체(113)에 환원반응을 일으키게 함으로써, 기판(15)상에 Cu 박막(62)을 형성한다.
다음으로, 도 10에서는 본 발명의 금속막 제작장치 및 금속막 제작방법의 실시형태 6의 예를 설명한다. 도 10에는 본 발명의 실시형태 6의 예에 관한 금속막의 제작장치의 개략 측면을 도시하였다.
도면에 도시한 바와 같이, 상자모양으로 형성된, 예컨대 스테인레스제의 챔버(201)의 상부에는 제 1 플라즈마 발생수단(202)이 구비되고, 챔버(201)의 하부에는 제 2 플라즈마 발생수단(203)이 구비된다. 또한, 챔버(201)의 측부에는 자기장 코일(204)이 구비된다. 제 1 플라즈마 발생수단(202)은 챔버(201)의 표면에 구비된 제 1 절연판(221), 제 1 절연판(221)에 구비된 제 1 플라즈마 안테나(222), 및 제 1 플라즈마 안테나(222)에 급전을 하는 제 1 전원(223)에 의해 구성되어 있다. 또한, 제 2 플라즈마 발생수단(203)은 챔버(201)의 하면에 구비된 제 2 절연판(224), 제 2 절연판(224)에 구비된 제 2 플라즈마 안테나(225), 및 제 2 플라즈마 안테나(225)에 급전을 하는 제 2 전원(226)에 의해 구성되어 있다.
챔버(201)의 내부의 제 1 절연판(221)에 하부에는 도입용기(206)가 배치되고, 도입용기(206)에는 원료 기체(205)인 염소 기체(Cl2기체)가 공급된다. 도입용기(206)의 측부에는 유량 제어기(207) 및 노즐(208)이 접속되고, 도입용기(206) 저부에는 구리(Cu)제 분사판(금속판)(209)이 구비된다. 분사판(209)에는 다수의 분사공(210)이 뚫려 설치되어 있다. 챔버(201) 저부 근방에는 지지대(221)가 구비되고, 지지대(221)에는 기판(212)이 위치된다. 지지대(221)는 도시하지 않은 히터수단에 의해 소정의 온도로 온도가 상승된다. 또한, 자기장 코일(204)의 하방으로 놓을 수 있는 챔버(201)의 하단부에는, 환원 기체(213)인 수소 기체(H2기체)를 챔버(201)의 내부로 공급하는 환원 기체 유량 제어기(214) 및 환원 기체노즐(215)이 구비된다. 또한, 챔버(201) 저부에는 배기구(227)가 뚫려 설치되어 있다.
한편, 챔버(201)의 측벽에는 챔버 가열수단으로서의 필라멘트상의 가열히터(228)가 구비되고, 전원(229)에 의해 가열히터(228)가 통전됨으로써,챔버(201)의 측벽이 소정의 온도, 예컨대 200℃ 내지 600℃로 가열된다. 또한, 소정의 온도의 상한온도는 챔버(201)의 내구(耐久) 온도 이하가 바람직하다. 본 실시형태의 예로서는 챔버(201)가 스테인레스제인 경우에 관해서 설명하고 있기 때문에, 상한온도를 600℃로 하고 있다. 이 때문에, 소정의 온도의 상한온도는 챔버(201)의 재질에 따라 적당히 설정된다.
챔버(201)의 측벽을 가열함으로써, 후술하는 전구체(CuxCly)가 챔버(201)의 측벽에 부착되어도 증기 압력이 높아져 기화되기 쉬워지므로, 전구체(CuxCly)가 챔버(201)의 측벽에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 본 실시형태의 예로서는 분사판(209)이 Cu제인 경우에 관해서 설명하고 있기 때문에, 전구체(CuxCly)의 증기 압력과 온도와의 관계에 의해 소정의 온도의 하한치를 200℃로 하고 있다. 이 때문에, 소정의 온도의 하한치는 분사판(209)의 재질에 기초하여 생성되는 전구체에 따라 적당하게 설정된다.
전술된 금속막 제작장치에서는 도입용기(206)에 Cl2기체를 도입하고, 제 1 플라즈마 발생수단(202)의 제 1 플라즈마 안테나(222)로부터 전자파를 도입용기(206)내에 입사함으로써, 도입용기(206)내의 Cl2기체가 이온화되어 Cl2기체 플라즈마(원료 기체 플라즈마)(231)가 발생된다. 이 Cl2기체 플라즈마(231)에 의해, Cu제 분사판(209)에 에칭반응이 발생하여 전구체(CuxCly)(230)가 생성된다. 전구체(CuxCly)(230)는 분사공(210)을 통해 하방으로 분사된다.
한편, 챔버(201)내에 H2기체를 도입하고, 제 2 플라즈마 발생수단(203)의 제 2 플라즈마 안테나(225)로부터 전자파를 챔버(201)내에 입사함으로써, 챔버(201)내의 H2기체가 이온화되어 H2기체 플라즈마(환원 기체 플라즈마)(232)가 발생한다. H2기체 플라즈마(232)는 자기장 코일(204)에 의해 형성된 회전 자기장에 의해 기판(212)의 표면 근방에 고밀도로 균일하게 분포된다. 분사공(210)을 통해 하방으로 분사된 전구체(CuxCly)(230)는 기판(212)에 도달하기 직전에 H2기체 플라즈마(232)를 통과한다. 환원 기체 플라즈마인 H2기체 플라즈마(232)를 통과하는 전구체(CuxCly)(230)는 수소원자에 의한 환원반응에 의해 염소가 환원 제거되고, Cu 이온만 남아 기판(212)에 분사되어 기판(212)의 표면에 Cu 박막(233)이 생성된다.
이 때, 챔버(201)의 측벽이 가열히터(228)에 의해 소정의 온도, 예컨대 200℃로 가열되기 때문에, 전구체(CuxCly)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되어도 증기 압력이 높아져 기화되기 쉬워지므로, 전구체(CuxCly)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되는 것이 방지된다. 또한, 챔버(201)의 측벽이 소정의 온도보다도 낮은 온도, 예컨대 180℃ 정도인 경우에는, 전구체(CuxCly)(230)의 증기 압력이 충분히 높아지지 않으므로 전구체(CuxCly)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되어 버리는 것으로 확인되었다.
또한, 상기 구성의 금속막 제작장치에서는 원료 기체(205)로서 염소기체(Cl2기체)를 예로 들어 설명하였지만, HCl 기체를 적용하는 것도 가능하며, 이 경우, 원료 기체 플라즈마는 HCl 기체 플라즈마를 생성시키지만, Cu제 분사판(209)의 에칭에 의해 생성되는 전구체(230)는 CuxCly이다. 따라서, 원료 기체(205)는 염소를 함유하는 기체이면 사용할 수 있고, HCl 기체와 Cl2기체의 혼합 기체를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 분사판(209)의 재질은 Cu에 한정되지 않고, Ag, Au, Pt, Ti, W 등을 사용할 수 있다. 이 경우, 전구체(230)는 Ag, Au, Pt, Ti, W 등의 염화물이 되고, 기판(212)의 표면에 생성되는 박막은 Ag, Au, Pt, Ti, W 등이 된다.
상기 구성의 금속막 제작장치는 Cl2기체 플라즈마(원료 기체 플라즈마)(231)와 H2기체 플라즈마(환원 기체 플라즈마)(232)의 2개의 플라즈마를 사용하고 있기 때문에, 반응 효율이 대폭 향상하여 막 형성 속도가 커진다. 또한, 원료 기체(205)로서 염소 기체(Cl2기체)를 사용하고, 환원 기체(213)로서 수소를 함유한 기체를 사용하고 있기 때문에, 비용을 대폭 감소시킬 수 있다. 또한, 환원반응을 독립적으로 높일 수 있기 때문에, Cu 박막(233)중에 염소 등의 불순물의 잔류를 적게 할 수 있으므로, 고품질의 Cu 박막(233)을 생성할 수 있게 된다.
그리고, 챔버(201)의 측벽이 가열히터(228)에 의해 소정의 온도로 가열되기 때문에, 전구체(CuxCly)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되어도 증기 압력이 높아져 기화되기 쉬워지므로, 전구체(CuxCly)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되는 것이 방지된다. 이 때문에, 챔버(201)내의 정기적인 클리닝 처리가 불필요해지므로, 원료 수율이 향상되는 동시에 운용 비용을 저감시킬 수 있게 된다.
도 11에서는 본 발명의 실시형태 7의 예에 관한 금속막 제작장치 및 금속막 제작방법을 설명한다. 도 11에는 본 발명의 실시형태 7의 예에 관한 금속막 제작장치의 개략 측면을 도시하였다. 또한, 도 10에 도시한 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명은 생략하였다.
도 11에 도시한 실시형태 7의 예에 관한 금속막 제작장치는 도 10에 도시한 금속막 제작장치에 대응하는 것이고, 챔버 가열수단으로서의 필라멘트상의 가열히터(228) 및 전원(229)이 구비되지 않고, 분사판(209)을 가열하는 분사판 가열수단이 구비된다. 즉, 도입용기(206) 저부에는 절연부(241)를 개입한 구리(Cu)제 분사판(금속판)(209)이 구비된다. 도입용기(206)의 측부에는 희귀 기체인 He 기체를 공급하기 위한 보조노즐(242)이 접속되고, 도입용기(206)에는 원료 기체(205)인 염소 기체(Cl2기체)와 동시에 He 기체가 공급된다. 도입용기(206)에 공급된 Cl2기체와 He 기체는 약 1:1의 비율로 공급된다. 분사판(209)에는 바이어스 전원(243)이 접속되고, 바이어스 전원(243)에 의해 직류전압이 분사판(209)에 인가된다.
전술된 금속막의 제작장치에서는 제 1 플라즈마 발생수단(202)의 제 1 플라즈마 안테나(222)로부터 전자파를 도입용기(206)내에 입사함으로써, 도입용기(206)내의 Cl2기체 및 He 기체가 이온화되어 Cl2·He 기체 플라즈마(244)가 발생한다. 이 Cl2·He 기체 플라즈마(244)에 의해, 바이어스 전압이 인가된 분사판(209)에 He이온이 충돌하여 분사판(209)이 균일하게 가열된다. 또한, 분사판(209)의 가열수단으로서는 He 이온을 충돌시키는 수단 외에, 히터 등을 분사판(209)에 직접 구비하여 가열하는 수단을 적용하는 것도 가능하다.
분사판(209)의 가열온도는 예컨대, 200℃ 내지 800℃의 범위로 가열되고, 바람직하게는 600℃로 가열된다. 가열온도의 하한은 전구체(CuxCly)(230)가 분사공(210)을 지날 때에, 중합체가 아니라 단량체에 가까운 전구체가 되는 온도가 바람직하고, 600℃로 가열되고 있으면, 전구체(230)는 단량체의 CuCl이 되기 쉬워 후술하는 환원반응이 용이해진다. 또한, 가열온도의 상한은 분사판(209)의 재질에 의존하고, 구리(Cu)제 분사판(209)의 경우는 800℃가 상한이 되고, 800℃를 넘으면 연화되어 분사판(209)을 사용할 수 없게 된다. 분사판(209)에 가하는 전압을 제어함으로써, 분사판(209)은 소정의 온도로 제어된다.
도입용기(206)내에 Cl2·He 기체 플라즈마(244)가 발생하는 것에 있어서, Cl2기체 플라즈마에 의해 Cu제의 가열된 분사판(209)에 에칭반응이 발생하여, 단량체의 전구체(CuCl)(230)가 생성되기 용이해진다. 전구체(CuCl)(230)는 분사판(209)의 분사공(210)을 통해 하방으로 분사된다. 분사공(210)을 통해 하방으로 분사된 전구체(CuCl)(230)는 기판(212)에 도달하기 직전에 H2기체 플라즈마(232)를 통과하고, 수소원자에 의한 환원반응에 의해 염소가 환원 제거되고, Cu 이온만 남아 기판(212)에 분사되어 기판(212)의 표면에 Cu 박막(233)이 생성된다.
하방으로 분사된 전구체(230)는 단량체의 CuCl이기 때문에, 수소원자에 의해 환원되기 쉽게 되어 염소가 단시간에 환원 제거되고, Cu 이온만 남아 기판(212)에 분사되어 기판(212)의 표면에 Cu 박막(233)이 단시간에 생성된다. 따라서, 또한, 분사판(209)이 He 이온의 충돌에 의해 균일하게 소정의 온도로 가열되기 때문에, 환원되기 쉬운 단량체의 전구체(CuCl)(230)가 생성되어 염소가 단시간에 환원 제거되므로, 막 형성 속도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 12에서는 본 발명의 실시형태 8의 예에 관한 금속막 제작장치 및 금속막 제작방법을 설명한다. 도 12에는 본 발명의 실시형태 8의 예에 관한 금속막 제작장치의 개략 측면을 도시하였다. 또한, 도 10 또는 도 11에 도시한 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명은 생략하였다.
도 12에 도시한 실시형태 8의 예에 관한 금속막 제작장치는 도 11에 도시한 금속막 제작장치에 대응하고, 챔버 가열수단으로서의 필라멘트상의 가열히터(228) 및 전원(229)이 구비된다. 즉, 챔버 가열수단 및 분사판 가열수단이 구비된 구성으로 되어 있다.
이 때문에, 챔버(201)의 측벽이 가열히터(228)에 의해 소정의 온도, 예컨대 200℃로 가열되기 때문에, 전구체(CuCl)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되어도 증기 압력이 높아져 기화되기 쉬워지므로, 전구체(CuCl)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되는 것이 방지된다. 또한, 하방으로 분사된 전구체(230)는 단량체의 CuCl이기 때문에, 수소원자에 의해 환원되기 용이해져 염소가 단시간에 환원 제거되고, Cu이온만 남아 기판(212)에 분사되어 기판(212)의 표면에 Cu 박막(233)이 단시간에생성된다.
따라서, 챔버(201)의 측벽이 가열히터(228)에 의해 소정의 온도로 가열되기 때문에, 전구체(CuCl)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되어도 증기 압력이 높아져 기화되기 쉬워지므로, 전구체(CuCl)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되는 것이 방지된다. 이 때문에, 챔버(201)내의 정기적인 클리닝 처리가 불필요해져서, 원료공정이 향상되는 동시에 운용 비용을 저감시킬 수 있게 된다. 또한, 분사판(209)이 He 이온의 충돌에 의해 균일하게 소정의 온도로 가열되기 때문에, 환원되기 쉬운 단량체의 전구체(CuCl)(230)가 생성되어 염소가 단시간에 환원 제거되므로, 막 형성 속도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 13에서는 본 발명의 실시형태 9의 예에 관한 금속막 제작장치 및 금속막 제작방법을 설명한다. 도 13에는 본 발명의 실시형태 9의 예에 관한 금속막 제작장치의 개략 측면을 도시하였다. 또한, 도 10에 도시한 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명은 생략하였다.
도 13에 도시한 실시형태 9의 예에 관한 금속막 제작장치는 도 10에 도시한 금속막 제작장치에 대응하고, 환원 기체 플라즈마인 H2기체 플라즈마(232) 대신에 원자상 환원 기체(251)를 발생시키도록 한 것이다. 제 2 플라즈마 발생수단(203) 대신에, H2기체 등의 환원 기체(213)를 가열하여 원자상 환원 기체(251)로 하는 환원 기체 가열수단(252)을 갖는 구성으로 되어 있다. 환원 기체 가열수단(252)은 환원 기체 유량 제어기(214)에 환원 기체노즐(215)을 구비하고, 환원 기체노즐(215)의 내부에 텅스텐 필라멘트(253)를 구비하고, 텅스텐 필라멘트(253)의 단부를 직류 전원(254)에 접속한 것이다.
전술된 금속막 제작장치에서는 도입용기(206)에 Cl2기체를 도입하고, 제 1 플라즈마 발생수단(202)의 제 1 플라즈마 안테나(222)로부터 전자파를 도입용기(206)내에 입사함으로써, 도입용기(206)내의 Cl2기체가 이온화된 Cl2기체 플라즈마(원료 기체 플라즈마)(231)가 발생한다. 이 Cl2기체 플라즈마(231)에 의해, Cu제 분사판(209)에 에칭반응이 발생하여 전구체(CuxCly)(230)가 생성된다. 전구체(CuxCly)(230)는 분사공(210)을 통해 하방으로 분사된다.
전구체(CuxCly)(230)가 기판(212)에 도달하기 직전에, 환원 기체(213)인 H2기체를 환원 기체 유량 제어기(214)에 의해 유량 제어하고, 직류 전원(254)으로 텅스텐 필라멘트(253)를 1800℃로 가열한다. 텅스텐 필라멘트(253)의 가열에 의해 원자상 환원 기체(251)(수소원자)를 발생시키고, 원자상 환원 기체(251)를 환원 기체노즐(215)로부터 챔버(201)내로 분사한다. 이에 따라, 분사공(210)을 통해 하방으로 분사된 전구체(CuxCly)(230)는 기판(212)에 도달하기 직전에 원자상 환원 기체(251)를 통과하고, 전구체(CuxCly)(230)는 수소원자에 의한 환원반응에 의해 염소가 환원 제거되고, Cu 이온만 남아 기판(212)에 분사되어 기판(212)의 표면에 Cu 박막(233)이 생성된다.
이 때, 챔버(201)의 측벽이 가열히터(228)에 의해 소정의 온도, 예컨대 200℃로 가열되기 때문에, 전구체(CuxCly)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되어도 증기 압력이 높아져 기화되기 쉬워지므로, 전구체(CuxCly)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되는 것이 방지된다.
상기 구성의 금속막 제작장치는 원료 기체(205)로서 염소 기체(Cl2기체)를 사용하고, 환원 기체(213)로서 수소를 함유한 기체를 사용하고 있기 때문에, 비용을 대폭 감소시킬 수 있다. 또한, 환원반응을 독립적으로 높일 수 있기 때문에, Cu 박막(233)중에 염소 등의 불순물의 잔류를 감소시킬 수 있어 고품질의 Cu 박막(233)을 생성할 수 있게 된다. 또한, 원자상 환원 기체(251)인 수소원자를 비교적 유연한 배치가 가능한 환원 기체노즐(215)만으로 공급할 수 있기 때문에, (예컨대, 50㎜ × 50㎜) 면적을 갖는 안정된 막 형성에 대응할 수 있다.
그리고, 챔버(201)의 측벽이 가열히터(228)에 의해 소정의 온도로 가열되기 때문에, 전구체(CuxCly)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되어도 증기 압력이 높아져 기화되기 쉬워지므로, 전구체(CuxCly)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되는 것이 방지된다. 이 때문에, 챔버(201)내의 정기적인 클리닝 처리가 불필요해지므로, 원료 수율이 향상되는 동시에 운용 비용을 저감시킬 수 있게 된다.
도 14에 기초하여 본 발명의 실시형태 10의 예에 관한 금속막 제작장치 및 금속막 제작방법을 설명한다. 도 14에는 본 발명의 실시형태 10의 예에 관한 금속막 제작장치의 개략 측면을 도시하였다. 또한, 도 13에 도시한 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명은 생략하였다.
도 14에 도시한 실시형태 10의 예에 관한 금속막 제작장치는, 도 13에 도시한 금속막 제작장치에 대응하고, 챔버 가열수단으로서의 필라멘트상의 가열히터(228) 및 전원(229)이 구비되지 않고, 분사판(209)을 가열하는 분사판 가열수단이 구비된다. 즉, 도입용기(206) 저부에는 절연부(241)을 통해 구리(Cu)제 분사판(금속판)(209)이 설치되어 있다. 도입용기(206)의 측부에는 희귀 기체인 He 기체를 공급하기 위한 보조노즐(242)이 접속되고, 도입용기(206)에는 원료 기체(205)인 염소 기체(Cl2기체)와 동시에 He 기체가 공급된다. 도입용기(206)에 공급되는 Cl2기체와 He 기체는 약 1:1 비율로 공급된다. 분사판(209)에는 바이어스 전원(243)이 접속되어, 바이어스 전원(243)에 의해 직류전압이 분사판(209)에 인가된다.
전술된 금속막의 제작장치에서는 제 1 플라즈마 발생수단(202)의 제 1 플라즈마 안테나(222)로부터 전자파를 도입용기(206)내로 입사함으로써, 도입용기(206)내의 Cl2기체 및 He 기체가 이온화되어 Cl2·He 기체 플라즈마(244)가 발생한다. 이 Cl2·He 기체 플라즈마(244)에 의해, 바이어스 전압이 인가된 분사판(209)에 He 이온이 충돌하여 분사판(209)이 균일하게 가열된다. 또한, 분사판(209)의 가열수단으로서는 He 이온을 충돌시키는 수단 외에, 히터 등을 분사판(209)에 직접 구비하여 가열하는 수단을 적용하는 것도 가능하다.
분사판(209)의 가열온도는 예를 들면, 200℃ 내지 800℃의 범위로 가열되고,바람직하게는 600℃로 가열된다. 가열온도의 하한은 전구체(CuxCly)(230)가 분사공(210)을 통과할 때에, 중합체가 아니라 단량체에 가까운 전구체가 되는 온도가 바람직하고, 600℃로 가열되어 있으면 전구체(230)는 단량체의 CuCl이 되기 쉬워, 후술하는 환원반응이 용이해진다. 또한, 가열온도의 상한은 분사판(209)의 재질에 의존하고, 구리(Cu)제 분사판(209)의 경우는 800℃가 상한이 되고, 800℃를 넘으면 연화되어 분사판(209)을 사용할 수 없게 된다. 분사판(209)에 가하는 전압을 제어함으로써, 분사판(209)은 소정의 온도로 제어된다.
도입용기(206)내에 Cl2·He 기체 플라즈마(244)가 발생하는 것에 있어서, Cl2기체 플라즈마에 의해 Cu제의 가열된 분사판(209)에 에칭반응이 발생하여, 단량체의 전구체(CuCl)(230)가 생성되기 용이해진다. 전구체(CuCl)(230)는 분사판(209)의 분사공(210)을 통해 하방으로 분사된다. 분사공(210)을 통해 하방으로 분사된 전구체(CuCl)(230)는 기판(212)에 도달하기 직전에 원자상 환원 기체(251)를 통과하고, 전구체(CuCl)(230)는 수소원자에 의한 환원반응에 의해 염소가 환원 제거되고, Cu 이온만 남아 기판(212)에 분사되어 기판(212)의 표면에 Cu 박막(233)이 생성된다.
하방으로 분사된 전구체(230)는 단량체의 CuCl이기 때문에, 수소원자에 의해 환원되기 쉽게 되어 염소가 단시간에 환원 제거되고, Cu 이온만 남아 기판(212)에 분사되어 기판(212)의 표면에 Cu 박막(233)이 단시간에 생성된다. 따라서, 분사판(209)이 He 이온의 충돌에 의해 균일하게 소정의 온도로 가열되기 때문에,환원되기 쉬운 단량체의 전구체(CuCl)(230)가 생성되어 염소가 단시간에 환원 제거되므로, 막 형성 속도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 15에서는 본 발명의 실시형태 11의 예에 관한 금속막 제작장치 및 금속막 제작방법을 설명한다. 도 15에는 본 발명의 실시형태 11의 예에 관한 금속막 제작장치의 개략 측면을 도시하였다. 또한, 도 13, 도 14에 도시한 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명은 생략하였다.
도 15에 도시한 실시형태 11의 예에 관한 금속막 제작장치는, 도 14에 도시한 금속막 제작장치에 대응하고, 챔버 가열수단으로서의 필라멘트상의 가열히터(228) 및 전원(229)이 구비된다. 즉, 챔버 가열수단 및 분사판 가열수단이 구비된 구성으로 되어 있다.
이 때문에, 챔버(1)의 측벽이 가열히터(228)에 의해 소정의 온도, 예컨대 200℃로 가열되기 때문에, 전구체(CuCl)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되어도 증기 압력이 높아져 기화되기 쉬워지므로, 전구체(CuCl)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되는 것이 방지된다. 또한, 하방으로 분사된 전구체(230)는 단량체의 CuCl이기 때문에, 수소원자에 의해 환원되기 쉽게 되어 염소가 단시간에 환원 제거되고, Cu 이온만 남아 기판(212)에 분사되어 기판(212)의 표면에 Cu 박막(233)이 단시간에 생성된다.
따라서, 챔버(201)의 측벽이 가열히터(228)에 의해 소정의 온도로 가열되기 때문에, 전구체(CuCl)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되어도 증기 압력이 높아져 기화되기 쉬워지므로, 전구체(CuCl)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되는 것이 방지된다. 이 때문에, 챔버(201)내의 정기적인 클리닝 처리가 불필요해지므로, 원료 가공이 향상되어 운용 비용을 저감시킬 수 있게 된다. 또한, 분사판(209)이 He 이온의 충돌에 의해 균일하게 소정의 온도로 가열되기 때문에, 환원되기 쉬운 단량체의 전구체(CuCl)(230)가 생성되어 염소가 단시간에 환원 제거되므로, 막 형성 속도를 향상시킬 수 있다.
도 16에서는 본 발명의 실시형태 12의 예에 관한 금속막 제작장치 및 금속막 제작방법을 설명한다. 도 16에는 본 발명의 실시형태 12의 예에 관한 금속막 제작장치의 개략 측면을 도시하였다. 또한, 도 13에 도시한 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명은 생략하였다.
도 16에 도시한 실시형태 12의 예에 관한 금속막 제작장치는, 도 13에 도시한 금속막 제작장치에 대응하고, 도입용기(206)내에서 Cl2기체 플라즈마(231)를 발생시켜 전구체(CuxCly)(230)를 생성시키는 대신에, 원료 기체 가열수단(261)의 노즐(208)로부터 전구체(CuxCly)(230)를 챔버(201)내로 분사시키도록 한 것이다. 원료 기체 가열수단(261)은 유량 제어기(207)에 노즐(208)을 구비하고, 노즐(208)의 내부에 여러번 감은 상태의 구리 필라멘트(262)를 구비하고, 구리 필라멘트(262)의 단부를 직류 전원(263)에 접속한 것이다. 직류 전원(263)에 의해 구리 필라멘트(262)는 300℃ 내지 600℃로 가열된다.
전술된 금속막 제작장치에서는 원료 기체인 Cl2기체를 유량 제어기(207)로 유량 제어하여 노즐(208)에 도입한다. 노즐(208)의 내부에는 직류 전원(263)에 의해 300℃ 내지 600℃로 가열된 구리 필라멘트(262)가 구비되고 있기 때문에, Cl2기체를 가열된 구리 필라멘트(262)에 접촉시킴으로써, 전구체(CuxCly)를 생성시킨다. 노즐(208)로부터 챔버(201)내에 전구체(CuxCly)(230)를 도입하면, 전구체(CuxCly)(230)는 하방으로 이동한다.
전구체(CuxCly)(230)가 기판(212)에 도달하기 직전에, 환원 기체(213)인 H2기체를 환원 기체 유량 제어기(214)에 의해 유량 제어하고, 직류 전원(254)으로 텅스텐 필라멘트(253)를 1800℃로 가열한다. 텅스텐 필라멘트(253)의 가열에 의해 원자상 환원 기체(251)(수소원자)를 발생시키고, 원자상 환원 기체(251)를 환원 기체노즐(215)로부터 챔버(1)내로 분사한다. 이에 따라, 분사공(210)을 통해 하방으로 분사된 전구체(CuxCly)(230)는 기판(212)에 도달하기 직전에 원자상 환원 기체(251)를 통과하고, 전구체(CuxCly)(230)는 수소원자에 의한 환원반응에 의해 염소가 환원 제거되고, Cu 이온만 남아 기판(212)에 분사되어 기판(212)의 표면에 Cu 박막(233)이 생성된다.
이 때, 챔버(201)의 측벽이 상기와 같이 가열히터(228)에 의해 소정의 온도, 예컨대 200℃로 가열되기 때문에, 전구체(CuxCly)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되어도 증기 압력이 높아져 기화되기 쉬워지므로, 전구체(CuxCly)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되는 것이 방지된다.
상기 구성의 금속막의 제작장치는 전구체(CuxCly)(230)를 비교적 유연한 배치가 가능한 노즐(208)만으로 공급하고, 수소원자를 비교적 유연한 배치가 가능한 환원 기체노즐(215)만으로 공급할 수 있기 때문에, 면적이 크고(예컨대, 100㎜ × 100㎜) 매우 안정된 막 형성에 대응할 수 있다.
그리고, 챔버(201)의 측벽이 가열히터(228)에 의해 소정의 온도로 가열되기 때문에, 전구체(CuxCly)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되어도 증기 압력이 높아져 기화되기 쉬워지므로, 전구체(CuxCly)(230)가 챔버(201)의 측벽에 부착되는 것이 방지된다. 이 때문에, 챔버(201)내의 정기적인 클리닝 처리가 불필요해지므로, 원료 가공이 향상되어 운용 비용을 저감시킬 수 있게 된다.
도 17은 실시형태 13에 관한 구리 박막의 기상 성장장치를 도시한 개략 단면도이고, 도 18은 도 17의 기상 성장장치에 구비된 구리제 분사판을 도시한 평면도이다.
저부에 배기관(301)을 구비한 상자모양의 반응용기(302)내에는 피처리 기판이 위치되는 평판상 히터(303)가 배치되어 있다. 진공 펌프 등의 배기수단(도시하지 않음)은 상기 배기관(301)의 타단에 접속되어 있다. 저부에 복수의 분사공(304)이 뚫려 설치된 구리제 분사판(305)을 구비한 유저원통형(closed-end cylinder, 有低圓筒形) 도입용기(306)는 상기 반응용기(302)의 상부에 걸려 배치되어 있다. 가열용 매체(예컨대, 가열 공기) 또는 냉각용 매체(예컨대, 냉각 공기)가 유통되는 온도 제어수단으로서의 순환 파이프(307)는, 도 18에 도시한 바와 같이 상기 구리제 분사판(305)내에 그 분사판(305) 표면과 평행하도록 끼워 설치되어 있다.
염소 또는 염화수소를 도입하기 위한 원료 기체 공급관(308)은, 외부에서 상기 반응용기(302)의 측벽 및 상기 도입용기(306)의 측벽을 관통하여 상기 도입용기(306)내에 삽입되어 있다. 유량 제어기(309)는 상기 반응용기(302)의 외부에 위치하는 상기 원료 기체 공급관(308) 부분에 장착되어 있다. 제 1 플라즈마 발생기(310)는 상기 도입용기(306)가 위치된 상기 반응용기(302)의 표면에 배치되어 있다. 이 제 1 플라즈마 발생기(310)는 상기 반응용기(302)의 표면에 상기 도입용기(306)를 덮도록 배치된 절연판(311), 이 절연판(311)상에 구비된 제 1 플라즈마용 안테나(312), 및 이 제 1 플라즈마용 안테나(312)에 접속된 제 1 플라즈마용 전원(313)으로 구성되어 있다.
두개의 검출단자(314a, 314b)를 구비한 수분압계(315)는 상기 반응용기(302)의 외부에 배치되어 있다. 한쪽의 검출단자(314a)는 상기 반응용기(302)의 측벽 및 상기 도입용기(306)의 측벽을 관통하여 상기 도입용기(306)내에 삽입되고, 또한 다른쪽의 검출단자(314b)는 상기 반응용기(302)의 측벽을 관통하여 상기 반응용기(302)내에 삽입되어 있다. 상기 수분압계(315)는 막 형성 전에 상기 반응용기(302)내 및 상기 도입용기(306)내를 진공 배기하였을 때의 수분압을 측정한다.
환원 기체, 예컨대 원소를 공급하기 위한 수소 공급관(316)은 외부에서 상기 반응용기(302)의 하부 측벽을 관통하여 상기 반응용기(302)내에 삽입되어 있다. 유량 제어기(317)는 상기 반응용기(302)의 외부에 위치하는 상기 수소 공급관(316)부분에 장착되어 있다. 제 2 플라즈마는 상기 반응용기(302) 저부에 배치되어 있다. 이 제 2 플라즈마 발생기(318)는 상기 반응용기(302) 저면에 배치된 절연체(319), 이 절연판(319) 하면에 구비된 제 2 플라즈마용 안테나(320), 및 이 제 2 플라즈마용 안테나(320) 저면에 접속된 제 2 플라즈마용 전원(321)으로 구성되어 있다. 회전 자기장 코일(322)은 상기 반응용기(302)의 하부 부근의 측벽 외면에 소정의 거리를 두고 바깥으로 감겨 있다. 이 회전 자기장 코일(322)은 상기 반응용기(2)의 상기 히터(303) 상방에 생성된 후술하는 수소 플라즈마를 상기 히터(303)상에 설치되는 피처리 기판 표면 근방에 고밀도로 분포시키는 작용을 한다.
다음에, 상기한 도 17 및 도 18에 도시한 구리 박막의 기상 성장장치에 의한 구리 박막의 형성방법을 설명한다.
우선, 피처리 기판(323)을 반응용기(302)내의 평판상 히터(303)상에 설치한다. 도시하지 않은 배기수단을 작동하여 배기관(1)을 통해서 상기 반응용기(302)내 및 도입용기(306)내의 기체(공기)를 배기시켜 소정의 진공도로 한다.
이러한 진공 배기에서, 상기 반응용기(302)와 도입용기(306)내의 수분압을 수분압계(315)에 의해 측정하여 수분압이 일정한 것을 확인한다. 이 수분압의 확인 후에 수소를 수소 공급관(316)을 통해서 상기 반응용기(302)내로 공급한다. 이 때, 상기 수소 공급관(316)에 장착된 유량 제어기(317)에 의해 상기 수소의 유량을 제어한다. 제 2 플라즈마 발생기(318)의 제 2 플라즈마용 전원(321)을 켜고, 예컨대 고주파 전력을 상기 제 2 플라즈마용 안테나(320)에 인가함으로써, 상기 피처리기판(323) 상방에 수소 플라즈마(324)를 생성시킨다. 이 때, 상기 반응용기(302)의 외부에 배치된 회전 자기장 코일(322)로부터의 회전 자기장 작용에 의해 상기 수소 플라즈마(324)는 상기 피처리 기판(323) 표면 근방에 고밀도로 분포된다.
다음으로, 원료 기체, 예컨대 염소(Cl2)를 원료 기체 공급관(308)을 통해서 상기 도입용기(306)내로 공급한다. 이 때, 상기 원료 기체 공급관(308)에 장착된 유량 제어기(309)에 의해 상기 염소의 유량을 제어한다. 소정의 온도로 가열한 가열용 매체(예컨대, 가열 공기)를 구리제 분사판(305)의 순환 파이프(307)에 공급하고 순환시켜 그 구리제 분사판(305)을 소정의 온도로 가열한다. 구리제 분사판(305)의 가열 후에, 제 1 플라즈마 발생기(310)의 제 1 플라즈마용 전원(313)을 켜고, 예컨대 고주파 전력을 상기 제 1 플라즈마용 안테나(312)에 인가함으로써, 상기 도입용기(306)내에 염소 플라즈마(25)를 발생시킨다. 또, 염소 플라즈마(325)의 생성에 따라 상기 분사판(305)의 온도가 과도하게 상승한 경우에는 상기 가열용 매체 대신에 냉각용 매체를 상기 순환 파이프(307)에 공급하여 상기 분사판(305)을 목적하는 온도로 제어한다.
상기한 염소 플라즈마(324)의 생성에 따라 그 플라즈마(324)중의 활성화 염소와 상기 순환 파이프(307)로 가열용 매체를 공급 순환시킴으로써 소정의 온도로 가열된 구리제 분사판(305)이 반응하여 염화구리의 전구체(CuxCly)가 생성된다. 생성된 전구체(CuxCly)는 도 17의 화살표로 나타낸 것과 같이 상기 구리제 분사판(305)의 복수의 분사공(304)을 통해서 상기 반응용기(302)내로 분사된다.분사된 전구체는 평판상 히터(303)상에 설치된 피처리 기판(323)에 도달하기 직전에 상기 수소 플라즈마(324)중을 통과하기 때문에, 이 수소 플라즈마(324)중의 수소원자에 의해 환원반응이 이루어진다. 그 결과, 전구체(CuxCly)와 수소원자의 환원반응에 의해 생성된 구리가 상기 피처리 기판(323)상에 성장하여 구리 박막이 형성된다.
이상, 실시형태 13에 의하면, 저렴한 염소를 원료 기체 공급관(308)을 통해서 저부에 구리제 분사판(305)을 구비한 도입용기(306)내로 공급하고, 제 1 플라즈마 발생기(310)에 의해 상기 도입용기(6)내에 염소 플라즈마(325)를 발생시켜 이 플라즈마(325)중의 활성화 염소와 상기 구리제 분사판(305)을 반응시킴으로써, 구리의 기상 성장 원료로서의 저렴한 염화구리의 전구체(CuxCly)를 생성할 수 있다. 또한, 상기 구리제 분사판(305)에 내장된 순환 파이프(307)로 가열용 매체를 공급 순환시키고, 상기 구리제 분사판(305)을 소정의 온도로 가열함으로써, 플라즈마(325)중의 활성화 염소와 상기 구리제 분사판(305)을 반응을 촉진할 수 있기 때문에, 상기 전구체(CuxCly)의 생성량을 증대시킬 수 있다.
이러한 전구체를 상기 분사판(305)의 복수의 분사공(304)을 통해서 반응용기(302)내로 분사시키고, 미리 상기 반응용기(302)내에 발생시킨 수소 플라즈마(324)를 통과시키는 동안에 수소원자에 의해 환원반응시킴으로써, 열분해에 비해 비교적 빠른 속도로 구리가 상기 피처리 기판(323)상에 성장하여 구리 박막을 형성할 수 있다.
또한, 구리제 분사판(305)내에 내장된 순환 파이프(307)로 가열용 매체를 공급하고 순환시켜 가열하고, 그 구리제 분사판(305)이 일정한 온도에 이른 시점에서 상기 염소 플라즈마(325)중의 활성화 염소와의 반응이 진행되기 때문에, 상기 구리 분사판의 복수의 분사공(304)으로부터 분사되는 전구체의 압력(분사 압력)을 안정시킬 수 있다. 또한, 생성되는 전구체(CuxCly)의 종류도 동일한 종이 된다. 그 결과, 상기 피처리 기판(323)상에서의 구리의 막 형성 속도를 안정화할 수 있기 때문에, 상기 피처리 기판(323)상에 목적으로 한 두께의 구리 박막을 우수한 재현성으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 전구체(CuxCly)는 수소 플라즈마(324)를 통과시키는 동안에 수소원자에 의해 환원반응이 이루어져 상기 피처리 기판(323) 표면에 구리를 기상 성장시킴과 동시에, 이 막 형성 과정의 구리에 대하여도 수소 플라즈마(324)중의 수소원자에 의해 환원작용이 이루어지기 때문에, 염소 등의 불순물의 잔류가 적은 양호한 막의 품질을 갖는 구리 박막을 형성할 수 있다.
또한, 상기 실시형태 13에서 상기 구리제 분사판의 온도 제어수단은, 가열용 매체 또는 냉각용 매체가 순환되는 순환 파이프에 한정되지 않고, 상기 구리제 분사판에 히터 및 냉각용 매체의 순환 파이프를 동시에 설치할 수도 있다.
상기 실시형태 13에서 원료 기체로서 염소를 사용하였지만, 염화수소를 사용해도 마찬가지로 염화구리의 전구체(CuxCly)를 생성시킬 수 있다.
상기 실시형태 13에서 수소를 플라즈마화하여 수소원자를 생성시켰지만, 상기 반응용기내로 공급된 수소를 가열하기 위한 히터(예컨대, 텅스텐 필라멘트 등)를 구비하여 수소원자를 생성시키도록 할 수도 있다.
도 19는 이 실시형태 14에 관한 구리 박막의 기상 성장장치를 도시한 개략 단면도이고, 도 20의 (A)는 도 19의 기상 성장장치에 구비된 나선형 관을 도시한 종단면도이고, 도 20의 (B)는 나선형 관을 도시한 횡단면도이고, 도 21의 (A)는 도 19의 기상 성장장치에 구비된 다른 형태의 나선형 관을 도시한 종단면도이고, 도 21의 (B)는 동일한 나선형 관을 도시한 횡단면도이다.
저부에 배기관(331)을 구비한 상자모양의 반응용기(332)내에는 피처리 기판이 위치되는 평판상 히터(333)가 배치되어 있다. 진공 펌프 등의 배기수단(도시하지 않음)은 상기 배기관(331)의 타단에 접속되어 있다.
염소 또는 염화수소를 도입하기 위한 원료 기체 공급관(334)은, 외부에서 상기 반응용기(332)의 측벽을 관통하여 상기 반응용기(332)내의 상부에 삽입되어 있다. 유량 제어기(335)는 상기 반응용기(332)의 외부에 위치하는 상기 원료 기체 공급관(334) 부분에 장착되어 있다. 원료 기체의 유통 내면이 구리로 이루어지고, 또한 가열 부재가 부설된 나선형 관(336)은 그 상단이 상기 반응용기(332)내에 위치하는 상기 원료 기체 공급관(334)의 선단에 접속되어 있다. 이 나선형 관(336)은, 예컨대 도 20에 도시한 바와 같이, 외관(337)과 외관(337)내에 삽입되고 상기 원료 기체 공급관(334)과 접속되는 구리제 내관(338)과의 이중관 구조를 구비하고, 상기 구리제 내관(338)내에 상기 원료 기체가 유통되고, 또한 상기 외관(337)과 상기 구리제 내관(338) 사이의 환상 공간에 가열용 매체(예컨대, 가열 공기)가 유통된다. 또한, 도시하지 않은 가열용 매체 공급관은, 상기 반응용기(332)의 벽부를 관통하여 상기 원료 기체 공급관(334)과의 접속부 근방에 위치하는 나선형 관(336)의 외관(337) 부분에 접속되어, 가열용 매체를 상기 외관(337)과 상기 구리제 내관(338) 사이의 환상 공간에 공급하도록 되어 있다. 또한, 도시하지 않은 가열용 매체 배출관은 상기 반응용기(332)의 벽부를 관통하여 상기 나선형 관(336)의 하단 부근의 외관(337) 부분에 접속되어, 상기 환상 공간에 공급된 가열용 매체를 외부에 배출하도록 되어 있다.
전구체 분사 부재(339)는 상기 나선형 관(336)의 하방의 상기 반응용기(332)내에 그 상부에 상기 나선형 관(336)이 접속되도록 배치되어 있다.
두개의 검출단자(340a, 340b)를 구비한 수분압계(341)는 상기 반응용기(332)의 외부에 배치되어 있다. 한쪽의 검출단자(340a)는 상기 반응용기(332)의 측벽 및 상기 나선형 관(336)의 외관(337)과 내관(338)을 관통하여 상기 내관(338)내에 삽입되고, 또한 다른쪽의 검출단자(340b)는 상기 반응용기(332)의 측벽을 관통하여 상기 반응용기(332)내에 삽입되어 있다. 상기 수분압계(341)는 막 형성 전에 상기 반응용기(332)내 및 상기 나선형 관(336)의 내관(338)내를 진공 배기하였을 때의 수분압을 측정한다.
환원 기체, 예컨대 수소를 공급하기 위한 수소 공급관(342)은 외부에서 상기 반응용기(332)의 하부 측벽을 관통하여 상기 반응용기(332)내에 삽입되어 있다. 유량 제어기(343)는 상기 반응용기(332)의 외부에 위치하는 상기 수소 공급관(342) 부분에 장착되어 있다. 플라즈마 발생기(344)는 상기 반응용기(332) 저부에 배치되어 있다. 이 플라즈마 발생기(344)는 상기 반응용기(332) 저면에 배치된 절연판(345), 이 절연판(345) 하면에 구비된 플라즈마용 안테나(346), 및 이 플라즈마용 안테나(346) 저면에 접속된 플라즈마용 전원(347)으로 구성되어 있다. 회전 자기장 코일(348)은 상기 반응용기(332)의 하부 부근의 측벽 외면에 소정의 거리를 두고 바깥으로 감겨 있다. 이 회전 자기장 코일(348)은 상기 반응용기(332)의 상기 히터(333) 윗쪽에 생성된 후술하는 수소 플라즈마를 상기 히터(333)상에 설치되는 피처리 기판 표면 근방에 고밀도로 분포시키는 작용을 한다.
다음에, 상기한 도 19 및 도 20에 도시한 구리 박막의 기상 성장장치에 의한 구리 박막의 형성방법을 설명한다.
우선, 피처리 기판(349)을 반응용기(332)내의 평판상 히터(333)상에 설치한다. 도시하지 않은 배기수단을 작동하여 배기관(331)을 통해서 상기 반응용기(332)내 및 나선형 관(336)의 내관(338)내의 기체(공기)를 배기시켜 소정의 진공도로 한다.
이러한 진공 배기에서 상기 반응용기(332)내와 상기 나선형 관(336)의 내관(338)내의 수분압을 수분압계(341)에 의해 측정하여 수분압이 일정한 것을 확인한다. 이 수분압의 확인후에 수소를 수소 공급관(342)을 통해서 상기 반응용기(332)내로 공급한다. 이 때, 상기 수소 공급관(342)에 장착된 유량 제어기(343)에 의해 상기 수소의 유량을 제어한다. 플라즈마 발생기(344)의 막 형성 플라즈마용 전원(347)을 켜고, 예컨대 고주파 전력을 상기 플라즈마용 안테나(346)에 가함으로써, 상기 피처리 기판(349) 상방에 수소 플라즈마(350)를 생성한다.이 때, 상기 반응용기(332)의 외부에 배치된 회전 자기장 코일(348)로부터의 회전 자기장 작용에 의해 상기 수소 플라즈마(350)는 상기 피처리 기판(349) 표면 근방에 고밀도로 분포된다.
다음으로, 원료 기체, 예컨대 염소(Cl2)를 원료 기체 공급관(334)을 통해서 상기 나선형 관(336)의 구리제 내관(338)내로 공급한다. 이 때, 상기 원료 기체 공급관(334)에 장착된 유량 제어기(335)에 의해 상기 염소의 유량을 제어한다. 소정의 온도로 가열하는 가열용 매체(예컨대, 가열 공기)를, 상기 반응용기(332)의 외부에서 도시하지 않은 가열용 매체 공급관을 통해서 상기 나선형 관(336)의 외관(337)과 내관(338) 사이의 환상 공간에 공급하고, 도시하지 않은 가열용 매체 배출관을 통해서 외부에 배출하고, 상기 나선형 관(336)의 구리제 내관(338)을 소정의 온도로 가열함으로써, 상기 구리제 내관(338)과 내관(338)을 유통하는 염소(Cl2)가 반응하여 염화구리의 전구체(CuxCly)가 생성된다.
생성된 전구체(CuxCly)는 도 19의 화살표로 나타낸 것과 같이 전구체 분사 부재(339)로부터 상기 반응용기(332)내로 분사된다. 분사된 전구체는 평판상 히터(333)상에 설치된 피처리 기판(349)에 도달하기 직전에 상기 수소 플라즈마(350)중을 통과하기 때문에, 이 수소 플라즈마(350)중의 수소원자에 의해 환원반응이 이루어진다. 그 결과, 전구체(CuxCly)와 수소원자의 환원반응에 의해 생성된 구리가 상기 피처리 기판(349)상에 성장하여 구리 박막이 형성된다.
이상, 실시형태 14에 의하면, 저렴한 염소를 원료 기체 공급관(334)을 통해서 나선형 관(336)의 구리제 내관(338)내로 공급하고, 상기 나선형 관(336)의 외관(337)과 내관(338) 사이의 환상 공간로 가열용 매체를 유통시켜 상기 구리제 내관(338)을 가열시키고 염소와 상기 구리제 내관(338)을 반응하게 함으로써, 구리의 기상 성장 원료로서의 저렴한 염화구리의 전구체(CuxCly)를 생성할 수 있다.
이러한 전구체를 전구체 분사 부재(339)로부터 반응용기(332)내로 분사시키고, 미리 상기 반응용기(332)내에 발생시킨 수소 플라즈마(350)를 통과시키는 동안에 수소원자에 의해 환원반응시킴으로써, 열분해에 비교하여 비교적 빠른 속도로 구리가 상기 피처리 기판(349)상에 성장하여 구리 박막을 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 나선형 관(336)의 외관(337)과 내관(338) 사이의 환상 공간에 가열용 매체를 유통시켜 상기 구리제 내관(338)을 가열시키고, 그 구리제 내관(338)이 일정한 온도에 이른 시점에서 이 구리제 내관(338)과 내관(338)을 유통하는 염소와의 반응이 진행되기 때문에, 상기 전구체 분사 부재(339)로부터 분사되는 전구체의 압력(분사 압력)을 안정시킬 수 있다. 또한, 생성되는 전구체(CuxCly)의 종류도 동일한 종이 된다. 그 결과, 상기 피처리 기판(349)상에서의 구리의 막 형성 속도를 안정화할 수 있기 때문에, 상기 기판(349)상에 소정 두께의 구리 박막이 우수한 재현성으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전구체(CuxCly)는 수소 플라즈마(350)를 통과시키는 동안에 수소원자에 의해 환원반응이 이루어져 상기 피처리 기판(349) 표면에 구리를 기상 성장시킴과 동시에, 이 막 형성 과정의 구리에 대하여도 수소 플라즈마(350)중의 수소원자에 의한 환원작용이 이루어지기 때문에, 염소 등의 불순물의 잔류가 적은 양호한 막의 품질을 갖는 구리 박막을 형성할 수 있다.
또, 상기 실시형태 14에서 나선형 관을 이중관 구조로 하고, 가열용 매체를 상기 나선형 관의 외관과 구리제 내관 사이의 환상 공간에 공급하고 상기 구리제 내관을 가열하였지만, 이러한 구조에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 21에 도시한 바와 같이 나선형 관(336)를 구리관(351)의 외주면에 관상 절연재(352)를 통해 관상 히터(353)를 배치한 구조로 하고, 상기 관상 히터(353)에 의해 상기 구리관(351)을 소정의 온도로 가열하도록 할 수 있다.
상기 실시형태 14에서 원료 기체로서 염소를 사용하였지만, 염화수소를 사용해도 마찬가지로 염화구리의 전구체(CuxCly)를 생성시킬 수 있다.
상기 실시형태 14에서 수소를 플라즈마화하여 수소원자를 생성시켰지만, 상기 반응용기내로 공급된 수소를 가열하기 위한 히터 등을 구비하여 수소원자를 생성시키도록 할 수 있다.

Claims (35)

  1. 할로겐 원소를 함유하는 원료 기체를 금속제 다공판을 구비한 도입용기내로 공급하는 단계;
    상기 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 생성시키는 단계;
    상기 원료 기체 플라즈마로 다공판을 에칭시킴으로써, 상기 다공판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 할로겐 원소와의 전구체를 생성시키는 단계;
    환원성 기체를 플라즈마화하여 환원성 기체 플라즈마를 발생시키는 단계;
    상기 전구체를 도입용기로부터 배출시킨 후, 회전 자기장중에 통과시킴으로써, 전구체를 기판을 향해서 가속시켜 주행시키는 단계; 및
    상기 전구체를 환원성 기체 플라즈마중에 통과시킴으로써 전구체로부터 할로겐 원소를 제거하고, 생성된 금속 이온 또는 중성 금속을 기판에 분사시켜 기판상에 금속 박막을 생성시키는 단계를 포함하는 금속막의 제작방법.
  2. 할로겐 원소를 함유하는 원료 기체를 금속제 다공판을 구비한 도입용기내로 공급하는 단계;
    상기 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 생성시키는 단계;
    상기 원료 기체 플라즈마로 상기 다공판을 에칭시킴으로써, 상기 다공판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 할로겐 원소와의 전구체를 생성시키는 단계;
    전구체가 통과할 수 있는 개구를 구비한 전극에 고주파 전류를 유통시킴으로써, 환원성 기체를 플라즈마화하여 환원성 기체 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
    상기 환원성 기체 플라즈마중에 전구체를 통과시킴으로써 상기 전구체로부터 할로겐 원소를 제거하고, 생성된 금속 이온 또는 중성 금속을 기판에 분사시켜 상기 기판상에 금속 박막을 생성시키는 단계를 포함하는 금속막의 제작방법.
  3. 할로겐 원소를 함유하는 원료 기체를 금속제 다공판을 구비한 도입용기내로 공급하는 단계;
    상기 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 생성시키는 단계;
    상기 원료 기체 플라즈마로 다공판을 에칭시킴으로써, 상기 다공판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 할로겐 원소와의 전구체를 생성시키는 단계;
    다공판과 기판 사이에, 환원성 기체를 고온으로 가열하여 원자상 환원 기체를 발생시키는 단계; 및
    상기 전구체를 도입용기로부터 배출시킨 후, 원자상 환원 기체중에 통과시킴으로써 전구체로부터 할로겐 원소를 제거하고, 생성된 금속 이온 또는 중성 금속을 기판에 분사시켜 기판상에 금속 박막을 생성시키는 단계를 포함하는 금속막의 제작방법.
  4. 삭제
  5. 할로겐 원소를 함유하는 원료 기체를 고온의 금속제 필라멘트에 접촉시켜 상기 필라멘트를 원료 기체로 에칭시킴으로써, 상기 필라멘트에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 할로겐 원소와의 전구체를 생성시키는 단계;
    전구체가 통과할 수 있는 개구를 구비한 전극에 고주파 전류를 유통시킴으로써, 환원 기체를 플라즈마화하여 환원성 기체 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
    상기 환원성 기체 플라즈마중에 전구체를 통과시킴으로써 상기 전구체로부터 할로겐 원소를 제거하고, 생성된 금속 이온 또는 중성 금속을 기판에 분사시켜 상기 기판상에 금속 박막을 생성시키는 단계를 포함하는 금속막의 제작방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공판 또는 필라멘트가 구리 원소를 포함하고, 상기 전구체가 CuxCly인 것을 특징으로 하는 금속막의 제작방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원료 기체를 도입용기내로 공급하는 단계, 원료 기체 플라즈마를 생성시키는 단계 및 전구체를 생성시키는 단계가, 액체의 유기 금속 착체를 수송용 기체에 의해 버블링한 후 기화시키는 단계, 및 이 기화한 유기 금속 착체로 다공판을 에칭시킴으로써, 상기 다공판에 함유된 금속 성분과 유기 금속 착체중의 할로겐 원소와의 전구체를 생성시키는 단계인 것을 특징으로 하는 금속막의 제작방법.
  8. 분사공이 뚫려 설치된 금속제 다공판을 구비하는 동시에 그 내부에 원료 기체가 공급되는 도입용기; 상기 도입용기의 내부에 수용된 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생장치; 상기 도입용기 및 기판을 수용한 반응용기; 상기 다공판과 기판 사이에 회전 자기장을 발생시키는 회전 자기장 발생장치; 및 반응용기내로 공급하는 환원성 기체를 플라즈마화하는 제 2 플라즈마 발생장치를 갖는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  9. 분사공이 뚫려 설치된 금속제 다공판을 구비하는 동시에 그 내부에 원료 기체가 공급되는 도입용기; 상기 도입용기의 내부에 수용된 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생장치; 상기 도입용기 및 기판을 수용한 반응용기; 및 반응용기내로 공급하는 환원성 기체를 플라즈마화하기 위해서 고주파 전력을 인가하는 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  10. 분사공이 뚫려 설치된 금속제 다공판을 구비하는 동시에 그 내부에 원료 기체가 공급되는 도입용기; 상기 도입용기의 내부에 수용된 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 발생장치; 상기 도입용기 및 기판을 수용한 반응용기; 및 반응용기내로 공급하는 환원성 기체를 가열하는 환원성 기체 가열장치를 갖는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  11. 삭제
  12. 액체의 유기 금속 착체를 수송용 기체로 버블링한 후 기화시키고, 이 기화한 유기 금속 착체로부터 전구체를 생성시켜 반응용기내로 공급하는 전구체 공급장치; 기판을 수용한 반응용기; 기판 상부의 공간에 회전 자기장을 발생시키는 회전 자기장 발생장치; 및 반응용기내로 공급하는 환원성 기체를 플라즈마화하는 제 2 플라즈마 발생장치를 갖는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  13. 액체의 유기 금속 착체를 수송용 기체로 버블링한 후 기화시키고, 이 기화한 유기 금속 착체로부터 전구체를 생성시켜 반응용기내로 공급하는 전구체 공급장치; 기판을 수용한 반응용기; 및 반응용기내로 공급하는 환원성 기체를 플라즈마화하기 위해서 고주파 전력을 인가하는 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  14. 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 챔버내에서 수소를 함유하는 환원 기체를 플라즈마화하여 환원 기체 플라즈마를 발생시키는 제 2 플라즈마 발생수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고,
    챔버내에서 전구체가 환원 기체 플라즈마중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  15. 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 분사판을 소정의 온도로 가열하는 분사판 가열수단; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 및 챔버내에서 수소를 함유하는 환원 기체를 플라즈마화하여 환원 기체 플라즈마를 발생시키는 제 2 플라즈마 발생수단을 구비하고,
    가열된 분사판을 에칭시킴으로써 생성되어 환원되기 용이해진 전구체가 환원 기체플라즈마중에 통과됨으로써 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  16. 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 분사판을 소정의 온도로 가열하는 분사판 가열수단; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 챔버내에서 수소를 함유하는 환원 기체를 플라즈마화하여 환원 기체 플라즈마를 발생시키는 제 2 플라즈마 발생수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고,
    가열된 분사판을 에칭시킴으로써 생성되어 환원되기 용이해진 전구체가 환원 기체 플라즈마중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  17. 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 수소를 함유하는 환원 기체를 고온으로 가열하여 원자상 환원 기체를 챔버내의 기판과 분사판 사이에 발생시키는 환원 기체 가열수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고,
    챔버내에서 전구체가 원자상 환원 기체중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  18. 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 분사판을 소정의 온도로 가열하는 분사판 가열수단; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 및 수소를 함유하는 환원 기체를 고온으로 가열하여 원자상 환원 기체를 챔버내의 기판과 분사판 사이에 발생시키는 환원 기체 가열수단을 구비하고,
    가열된 분사판을 에칭시킴으로써 생성되어 환원되기 용이해진 전구체가 원자상 환원 기체중에 통과됨으로써 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  19. 다수의 분사공이 뚫려 설치된 금속제 분사판을 구비하고, 그 내부에 염소를 함유하는 원료 기체가 공급되는 도입용기; 분사판을 소정의 온도로 가열하는 분사판 가열수단; 도입용기 및 기판을 수용하는 챔버; 도입용기내의 원료 기체를 플라즈마화하여 원료 기체 플라즈마를 발생시켜 원료 기체 플라즈마로 분사판을 에칭시킴으로써, 분사판에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 생성시키는 제 1 플라즈마 발생수단; 수소를 함유하는 환원 기체를 고온으로 가열하여 원자상 환원 기체를 챔버내의 기판과 분사판 사이에 발생시키는 환원 기체 가열수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고,
    가열된 분사판을 에칭시킴으로써 생성되어 환원되기 용이해진 전구체가 환원 기체 플라즈마중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  20. 염소를 함유하는 원료 기체를 고온의 금속 필라멘트에 접촉시켜 금속 필라멘트에 함유된 금속 성분과 원료 기체중의 염소와의 전구체를 기판이 수용되는 챔버내에 생성시키는 전구체 공급수단; 수소를 함유하는 환원 기체를 고온으로 가열하여 원자상 환원 기체를 챔버내의 기판과 분사판 사이에 발생시키는 환원 기체 가열수단; 및 챔버를 소정의 온도로 가열하는 챔버 가열수단을 구비하고,
    챔버내에서 전구체가 원자상 환원 기체중에 통과됨으로써, 가열된 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않은 상태로 전구체로부터 염소가 환원 제거되고, 생성된 금속 이온이 기판에 분사되어 기판상에 금속막이 생성되는 것을 특징으로 하는 금속막 제작장치.
  21. 제 14 항 내지 제 20 항중 어느 한 항에 있어서,
    분사판 또는 금속 필라멘트를 구리제로 함으로써 상기 전구체로서 CuxCly를 생성시키는 것을 특징으로 하는 금속막 제작장치.
  22. 제 15 항, 제 16 항, 제 18 항 및 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,
    분사판을 구리제로 하고, 분사판 가열수단에 의해 가열되는 분사판의 소정의 온도를 200℃ 내지 800℃로 한 것을 특징으로 하는 금속막 제작장치.
  23. 제 15 항, 제 16 항, 제 18 항 및 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    분사판 가열수단이, 도입용기내에 희귀 기체를 도입하고, 제 1 플라즈마 발생수단으로 희귀 기체 플라즈마를 발생시키고, 전압의 인가에 의해 희귀 기체 성분 이온을 분사판에 충돌시킴으로써 분사판을 가열하는 수단인 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  24. 챔버내에서 염소와 금속판에 의해 금속 성분과 염소와의 전구체를 생성시키고, 전구체로부터 염소를 환원 제거하고, 생성된 금속 이온을 챔버내의 기판에 분사시켜 기판상에 금속막을 생성시킴을 포함하는 금속막의 제작방법에 있어서, 챔버를 소정의 온도로 가열하여 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 금속막의 제작방법.
  25. 삭제
  26. 챔버내에서 염소와 금속판에 의해 금속 성분과 염소와의 전구체를 생성시키고, 전구체로부터 염소를 환원 제거하고, 생성된 금속 이온을 챔버내의 기판에 분사시켜 기판상에 금속막을 생성시킴을 포함하는 금속막의 제작방법에 있어서, 챔버를 소정의 온도로 가열하여 챔버 내벽에 전구체가 부착되지 않도록 하는 동시에, 금속판을 소정의 온도로 가열하여 전구체를 환원되기 쉽게 한 것을 특징으로 하는 금속막의 제작방법.
  27. 제 24 항 또는 제 26 항중 어느 한 항에 있어서,
    금속 부재를 구리제로 함으로써 상기 전구체로서 CuxCly를 생성시키는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    가열되는 금속판의 소정의 온도를 200℃ 내지 800℃로 한 것을 특징으로 하는 금속막의 제작방법.
  29. 내부에 피처리 기판이 배치되는 반응용기; 상기 반응용기내에 배치되고, 복수의 분사공이 뚫려 설치된 구리제 분사판을 구비한 도입용기; 상기 구리제 분사판에 구비된 온도 제어수단; 상기 도입용기내에 삽입되어, 염소 또는 염화수소를 공급하기 위한 원료 기체 공급관; 상기 도입용기내에 염소 또는 염화수소의 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생수단; 상기 반응용기내의 적어도 상기 피처리 기판 근방에 원자상 환원 기체를 생성하기 위한 원자상 환원 기체 생성수단; 및 상기 반응용기내 및 상기 도입용기내의 기체를 진공 배기시키기 위한 진공 배기수단을 갖는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 온도 제어수단이, 상기 구리제 분사판에 내장된 가열용 매체 또는 냉각용 매체를 유통시키는 순환 파이프인 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 원자상 환원 기체 생성수단이, 상기 반응용기내에 환원 기체를 공급하기 위한 환원 기체 공급관, 및 이 환원 기체를 플라즈마화하여 적어도 상기 피처리 기판 근방에 원자상 환원 기체를 생성하기 위한 플라즈마 발생기를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 원자상 환원 기체 생성수단이, 상기 반응용기내에 환원 기체를 공급하기 위한 환원 기체 공급관, 및 이 환원 기체를 가열하여 적어도 상기 피처리 기판 근방에 원자상 환원 기체를 생성하기 위한 가열 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속막의 제작장치.
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
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