KR100493799B1 - 금속 막 제조 장치 및 방법 - Google Patents

금속 막 제조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

노즐을 통해 챔버 내에 원료 가스가 공급되고 플라즈마 안테나 부재로부터 챔버 내에 전자기파가 입사된다. 결과적인 Cl2 가스 플라즈마는 플라즈마 안테나의 전기의 흐름 방향에 대하여 불 연속 상태로 기판과 천장 부재 사이에 배치된 다수의 동제 돌기부에 에칭 반응을 발생시켜 전구체(CuxCly)를 형성한다. 피 에칭 부재의 온도보다 낮은 온도로 제어된 기판쪽으로 반송된 전구체(CuxCly)는 환원 반응에 의해 Cu 이온만으로 변환되고, 기판쪽으로 이동하여 기판의 표면에 Cu 박막을 형성한다. 막 형성 속도가 빠르고, 비용은 상당히 감소되며, 결과적인 Cu 박막은 고품질로 된다.

Description

금속 막 제조 장치 및 방법{METAL FILM PRODUCTION APPARATUS}
본 발명은 기상 성장법(vapor phase growth method)에 의해 기판의 표면상에 금속 막을 생성하는 금속 막 제조장치 및 금속 막 제조방법에 관한 것이다.
기상 성장법에 의해 동(copper)의 박막과 같은 금속 막을 제조하는 경우에, 예컨대 동-헥사플루오로아세틸아세토네이토-트리메틸비닐실란 등의 액체의 유기 금속 복합체를 원료로서 사용하고, 고상 원료를 용매에서 용해시키고, 열적 반응을 이용하여 용액을 기화시켜 기판상에 막을 형성하는 것이 일반적인 관행이다.
상술한 종래 기술에 의하면, 열 반응을 이용하여 막이 형성되기 때문에, 막 형성 속도를 증가시키기가 곤란하였다. 또한, 원료로서의 금속 복합체는 고가이다. 또한, 동에 동반되는 헥사플루오로아세틸아세토네이토 및 트리메틸비닐실란은 동의 박막 내에 불순물로서 잔류하여, 막의 품질을 향상시키는 것을 어렵게 한다.
본 발명은 상술한 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있고, 그리고 막내에 불순물이 잔류하지 않는 금속 막 제조장치 및 금속 막 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판을 수용하고 개방된 상부를 갖는 챔버와, 할로겐을 함유한 원료 가스를 챔버 내에 공급하는 원료 가스 공급 수단과, 챔버의 상측부의 개구를 밀폐하기 위한 절연재로 제조된 천장 부재와, 상기 천장 부재의 외부에 설치되고 챔버 내부의 대기를 전력 공급에 의해 플라즈마로 변환하기에 적합한 안테나 부재와, 기판과 천장 부재 사이에 배치된 다수의 돌기부와, 이 돌기부 사이에 형성된 다수의 공간을 포함하여, 상기 돌기부가 안테나 부재 내의 전기의 흐름 방향에 대해 불연속 상태에 있는 금속제의 피 에칭 부재(etched member)와, 안테나 부재에 전력을 공급하여 피 에칭 부재의 기판측에 안테나 부재 내의 전기의 흐름 방향과 동일한 방향으로의 전기 흐름을 발생시키고, 그에 의해 챔버 내부의 대기를 플라즈마로 변환시키고 원료 가스 플라즈마를 발생시켜, 원료 가스 플라즈마에 의해 피 에칭 부재를 에칭시킴으로써 피 에칭 부재에 함유된 금속 성분과 원료 가스의 전구체(precursor)를 형성하도록 하는 플라즈마 발생 수단과, 기판의 온도를 피 에칭 부재의 온도보다 낮게 제어하여 전구체의 금속 성분을 기판상에 막으로서 퇴적시키는 온도 제어 수단을 포함하는 금속 막 제조장치가 제공된다.
따라서, 본 발명은 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있으며, 그리고 불순물이 내부에 잔류하지 않는 금속 막을 형성할 수 있는 금속 막 제조장치를 제공할 수 있다. 또한, 피 에칭 부재에서 발생되는 유도 전류는 기판에서 볼 때 안테나 부재 내의 전기의 흐름 방향과 동일한 방향으로 흐른다. 전도체인 피 에칭 부재가 안테나 부재의 반대쪽에 존재하더라도, 전자기파는 안테나 부재로부터 챔버 내에 확실하게 입사된다. 따라서, 피 에칭 부재가 안테나 부재와 기판 사이에 유지된 상태로, 원료 가스 플라즈마가 안정되게 발생될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판을 수용하고 일 단부가 개방된 원통형 챔버와, 챔버의 개구를 밀폐하기 위한 절연재로 제조된 디스크 형상의 천장 부재와, 할로겐을 함유한 원료 가스를 챔버 내에 공급하기 위한 원료 가스 공급 수단과, 천장 부재의 외측에 설치되고 챔버 내의 대기를 전력 공급에 의해 플라즈마로 변환시키기에 적합한 평면 링 형상의 안테나 부재와, 기판과 천장 부재 사이에서 챔버의 원주 방향으로 배열되고 챔버의 직경 방향으로 연장되는 다수의 돌기부와 이 돌기부 사이에 형성된 다수의 공간을 포함하여, 상기 돌기부가 안테나 부재내의 전기의 흐름 방향에 대해 불연속 상태에 있는 금속제의 피 에칭 부재와, 안테나 부재에 전력을 공급하여 피 에칭 부재의 기판측에 안테나 부재 내의 전기의 흐름 방향과 동일한 방향으로 전기의 흐름을 발생시키고, 그에 의해서 챔버 내부의 대기를 플라즈마로 변환시키고 원료 가스 플라즈마를 발생시켜, 피 에칭 부재를 원료 가스 플라즈마로 에칭함으로써 피 에칭 부재내에 함유된 금속 성분과 원료 가스의 전구체를 형성하도록 하는 플라즈마 발생 수단과, 기판의 온도를 피 에칭 부재의 온도보다 낮게 제어하여 전구체의 금속 성분을 기판에 막으로서 퇴적시키는 온도 제어 수단을 포함하는, 금속 막 제조장치가 제공된다.
따라서, 본 발명은 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있고, 또 불순물이 내부에 잔류하지 않는 금속 막을 형성할 수 있는 금속 막 제조장치를 제공할 수 있다. 또한, 피 에칭 부재에서 발생하는 유도 전류는 기판에서 볼 때 평면 링 형상의 안테나 부재의 전기의 흐름 방향과 동일한 방향으로 흐른다. 전도체인 피 에칭 부재가 평면 링 형상의 안테나 부재의 반대쪽에 존재하더라도, 전자기파는 안테나 부재로부터 챔버 내에 확실하게 입사된다. 따라서, 피 에칭 부재를 안테나 부재와 기판 사이에 유지한 상태로, 원료 가스 플라즈마를 안정적으로 발생시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판을 수용하고 일 단부가 개방된 원통형 챔버와, 챔버의 개구를 밀폐하기 위한 절연재로 제조된 외측으로 만곡된 볼록한 천장 부재와, 할로겐을 함유한 원료 가스를 챔버 내에 공급하기 위한 원료 가스 공급 수단과, 천장 부재의 외측방향 주위에 설치되고 챔버 내의 대기를 전력 공급에 의해 플라즈마로 변환시키기에 적합한 원추형 링 형상의 안테나 부재와, 기판과 천장 부재 사이에서 챔버의 원주방향으로 배열되고 챔버의 직경방향으로 연장되는 다수의 돌기부와, 이 돌기부 사이에 형성된 다수의 공간을 포함하여, 상기 돌기부가 안테나 부재의 전기 흐름 방향에 대해서 불연속 상태에 있는 금속제의 피 에칭 부재와, 안테나 부재에 전력을 공급하여 피 에칭 부재의 기판측에 안테나 부재의 전기의 흐름 방향과 동일한 방향으로 전기 흐름을 발생시키고, 그에 의해 챔버 내부의 대기를 플라즈마로 변환시키고 원료 가스 플라즈마를 발생시켜 피 에칭 부재를 이 원료 가스 플라즈마로 에칭함으로써 피 에칭 부재에 함유된 금속 성분과 원료 가스의 전구체를 형성하도록 하는 플라즈마 발생 수단과, 기판의 온도를 피 에칭 부재의 온도보다 낮게 제어하여 전구체의 금속 성분을 기판상에 막으로서 퇴적시키는 온도 제어 수단을 포함하는 금속 막 제조장치가 제공된다.
따라서, 본 발명은 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있고, 그리고 불순물이 내부에 잔류하지 않는 금속 막을 형성할 수 있는 금속 막 제조장치를 제공할 수 있다. 또한, 피 에칭 부재에 발생하는 유도 전류는 기판에서 볼 때 원추형의 링 형상 안테나 부재내의 전기의 흐름 방향과 동일한 방향으로 흐른다. 전도체인 피 에칭 부재가 원추형의 링 형상 안테나 부재의 반대쪽에 존재하더라도, 전자기파는 안테나 부재로부터 챔버 내에 확실하게 입사된다. 따라서, 원료 가스 플라즈마는 피 에칭 부재의 내측에 안정되게 발생될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판을 수용하고 일 단부가 개방된 원통형 챔버와, 챔버의 개구를 밀폐하기 위한 절연재로 제조된 디스크 형상의 천장 부재와, 챔버의 일 단부에 설치된 절연재로 제조된 관상부(tubular portion)와, 할로겐을 함유한 원료 가스를 챔버 내에 공급하기 위한 원료 가스 공급 수단과, 천장 부재의 외측에 설치되고 챔버 내부의 대기를 전력 공급에 의해 플라즈마로 변환시키기에 적합한 평면 링 형상의 안테나 부재와, 관상부의 주위에 설치되고 챔버 내부의 대기를 전력 공급에 의해 플라즈마로 변환시키기에 적합한 원통형 코일 형상의 코일 안테나 부재와, 기판과 천장 부재 사이에서 챔버의 원주 방향으로 배열되고 챔버의 직경방향으로 연장되는 다수의 돌기부와, 이 돌기부 사이에 형성된 다수의 공간을 포함하여, 상기 돌기부가 안테나 부재 및 코일 안테나 부재의 전기 흐름 방향에 대하여 불연속 상태에 있는 금속제의 피 에칭 부재와, 안테나 부재 및 코일 안테나 부재에 전력을 공급하여 안테나 부재와 대향된 피 에칭 부재측에 안테나 부재의 전기 흐름 방향과 동일한 방향의 전기 흐름을 발생시키고, 그에 의해 챔버 내의 대기를 플라즈마로 변환시키고 원료 가스 플라즈마를 발생시켜 피 에칭 부재를 이 원료 가스 플라즈마로 에칭함으로써 피 에칭 부재에 함유된 금속 성분과 원료 가스의 전구체를 형성하는 플라즈마 발생 수단과, 기판의 온도를 피 에칭 부재의 온도보다 낮게 제어하여 전구체의 금속 성분을 기판상에 막으로서 퇴적시키기 위한 온도 제어 수단을 포함하는 금속 막 제조장치가 제공된다.
따라서, 본 발명은, 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있고, 그리고 불순물이 내부에 잔류하지 않는 금속 막을 형성할 수 있는 금속 막 제조장치를 제공할 수 있다. 또한, 피 에칭 부재에서 발생하는 유도 전류는 기판에서 볼 때 평면 링 형상 안테나 부재와 코일 안테나 부재의 전기 흐름 방향과 동일한 방향으로 흐른다. 전도체인 피 에칭 부재가 평면 링 형상 안테나 부재와 코일 안테나 부재의 반대쪽에 존재하더라도, 전자기파는 안테나 부재로부터 챔버 내에 확실하게 입사된다. 따라서, 원료 가스 플라즈마가 피 에칭 부재의 내측에 안정되게 발생될 수 있다.
금속 막 제조장치는 피 에칭 부재의 다수의 돌기부를 전기적으로 접속하여 동일 전위를 부여하는 동일 전위 유지 수단을 더 포함할 수도 있다. 금속 막 제조장치에 있어서, 온도 제어 수단은 피 에칭 부재에 설치되어 피 에칭 부재를 기판의 온도보다 고온으로 유지하기에 적합한 수단일 수도 있다. 금속 막 제조장치에서, 원료 가스 공급 수단은 피 에칭 부재에 설치된 가스 공급 통로 및 이 가스 공급 통로와 연통하는 가스 배출구일 수도 있다.
금속 막 제조장치에서, 피 에칭 부재의 기판을 향한 면에 불연속 오목면을 형성하는 오목부를 형성할 수도 있다. 금속 막 제조장치에서, 할로겐을 함유한 원료 가스는 염소를 함유한 원료 가스일 수도 있다. 금속 막 제조장치에서, 피 에칭 부재는 동으로 제조되어 전구체로서 CuxCly를 형성할 수도 있다. 금속 막 제조장치에서, 피 에칭 부재는 할로겐화물 형성 금속인 탄탈, 텅스텐 또는 티탄으로 제조될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 기판을 수용하는 챔버 내부의 대기를 안테나 부재로부터의 전력 공급에 의해 플라즈마로 변환하는 단계와, 다수의 돌기부와, 이 돌기부 사이에 형성된 다수의 공간을 포함하여, 상기 돌기부가 안테나 부재내의 전기 흐름 방향에 대하여 불연속 상태로 배열된 금속제의 피 에칭 부재를 배치하는 단계와, 안테나 부재에 전력을 공급하여 피 에칭 부재의 기판측에 안테나 부재의 전기 흐름 방향과 동일한 방향으로 전기의 흐름을 발생시키고, 그에 의해 챔버 내부의 대기를 플라즈마로 변환하며 원료 가스 플라즈마를 발생시켜 피 에칭 부재를 이 원료 가스 플라즈마로 에칭함으로써, 피 에칭 부재에 함유된 금속 성분과 원료 가스의 전구체를 형성하는 단계와, 기판의 온도를 피 에칭 부재의 온도보다 낮게 제어하여 전구체의 금속 성분을 기판상에 막으로서 퇴적시키는 단계를 포함하는, 금속 막 제조방법이 제공된다.
따라서, 본 발명은 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있고, 또한 불순물이 내부에 잔류하지 않는 금속을 형성할 수 있는 금속 막 제조방법을 제공할 수 있다. 또한, 피 에칭 부재에서 발생하는 유도 전류는 기판에서 볼 때 안테나 부재내의 전기의 흐름 방향과 동일한 방향으로 흐른다. 전도체인 피 에칭 부재가 안테나 부재의 반대쪽에 존재하더라도, 전자기파가 안테나 부재로부터 챔버 내로 확실하게 입사된다. 따라서, 피 에칭 부재가 안테나 부재와 기판 사이에 유지된 상태로 원료 가스 플라즈마가 안정적으로 발생될 수 있다.
금속 막 제조방법에서, 할로겐을 함유한 원료 가스는 염소를 함유한 원료 가스일 수도 있다. 피 에칭 부재는 동으로 제조되어 전구체로서 CuxCly를 형성할 수도 있다. 피 에칭 부재는 할로겐화물 형성 금속인 탄탈, 텅스텐 또는 티탄으로 제조될 수도 있다.
본 발명은 이하의 상세한 설명, 및 단지 예시로써 주어지며 본 발명을 제한하지는 않는 첨부 도면으로부터 보다 상세하게 이해될 것이다.
본 발명의 금속 막 제조장치 및 금속 막 제조방법의 제 1 실시예에 대해서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명할 것이다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속 막 제조 방법을 실행하기 위한 금속 막 제조장치의 개략적 측면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선 단면도이다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선 단면도이다. 도 4는 피 에칭 부재의 다른 실시예를 도시하는 평면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 금속(예컨대, 알루미늄)으로 제조된 원통형 챔버(1)의 바닥 근방에 지지 플랫폼(2)이 설치되고, 이 지지 플랫폼(2)상에 기판(3)이 배치된다. 히터(4) 및 냉매 유통 수단(5)을 구비한 온도 제어 수단(6)이 지지 플랫폼(2)에 설치되어, 이 지지 플랫폼(2)이 온도 제어 수단(6)에 의해 소정의 온도[예컨대, 기판(3)이 100℃ 내지 200℃로 유지되는 온도]로 제어되도록 되어 있다.
챔버(1)의 상측면은 개구부로 되어 있고, 이 개구부는 절연재(예컨대, 세라믹)로 제조된 천장 부재인 디스크 형상의 천장 판(7)으로 폐쇄되어 있다. 천장 판(7)으로 폐쇄된 챔버(1)의 내부는 진공 장치(8)에 의해 소정 압력으로 유지된다. 지지 플랫폼(2) 위의 챔버(1)의 원통형 부분에는, 할로겐으로서의 염소를 함유한 원료 가스[He 또는 Ar에 의해 50%, 바람직하게는 약 10% 이하의 염소 농도로 희석된 Cl2 가스]를 챔버(1)의 내부에 공급하는 공급 노즐(12)이 접속되어 있다. 노즐(12)은 천장 판(7)을 향해 개구되어 있고, 노즐(12)에는 유동 제어기(13)를 거쳐 원료 가스가 공급된다. 또한, 원료 가스내에 함유될 할로겐으로서 불소(F), 브롬(Br) 또는 요오드(I)가 적용될 수 있다.
다수의 노즐(12)을 원주 방향으로 설치하여 노즐(12)이 원주방향으로 둘 이상의 상이한 방향으로 개방되도록 할 수 있다. 상황에 따라 개방 방향이 상이한 노즐(12)을 선택함으로써, 원료 가스의 공급 상황(플라즈마의 발생 상황)을 제어할 수 있다. 노즐(12)의 위치는 도시된 실시예에 한정되지 않고, 노즐(12)을 챔버(1)의 상측부에 수평 방향으로 설치하거나, 또는 2단으로, 즉 챔버(1)의 상측부와 하측부에 설치할 수 있다.
챔버(1)의 상면의 개구부와 천장 판(7) 사이에 금속(Cu)으로 제조된 피 에칭 부재(18)가 개재되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 피 에칭 부재(18)는 챔버(1)의 상면의 개구부에 끼워지는 링부(ring portion)(19)를 구비하고 있다. 챔버(1)의 직경 방향의 중심에 가깝게 연장되고 동일한 폭을 갖는 다수(도시된 실시예에서는 12개)의 돌기부(20)가 링부(19)의 내주상에 원주 방향으로 설치되어 있다. 이 돌기부(20)는 링부(19)에 일체로 부착되거나 또는 제거 가능하게 부착된다. 천장 판(7)과 챔버(1)의 내부 사이에는 돌기부(20) 사이에 형성된 노치(notch)(공간)(35)가 존재한다. 링부(19)는 접지되어 있고, 다수의 돌기부(20)는 함께 전기적으로 접속되고 동일한 전위에 유지되어 있다(동일 전위 유지 수단).
도 4에 도시된 바와 같이, 돌기부(20)보다 직경방향으로 짧은 제 2 돌기부(36)가 돌기부(20) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 돌기부(20)와 제 2 돌기부(36) 사이에 짧은 돌기부가 배치될 수 있다. 이와 같이 함으로써, 유도 전압을 억제하면서 에칭 대상인 동의 면적을 확보할 수 있다.
챔버(1) 내부의 대기를 플라즈마로 변환하는 안테나 부재로서의 플라즈마 안테나(9)가 천장 판(7) 위에 설치되어 있다. 플라즈마 안테나(9)는 천장 판(7)의 표면에 평행한 평면 링 형상으로 형성되어 있다. 플라즈마 발생 수단으로서의 정합기(10) 및 전원(11)이 플라즈마 안테나(9)에 접속되어 전력을 공급한다. 피 에칭 부재(18)는 링부(19)의 내주상에 원주방향으로 설치된 다수의 돌기부(20)를 구비하며, 돌기부(20) 사이에 형성된 노치(공간)(35)를 포함한다. 따라서, 돌기부(20)는 플라즈마 안테나(9)내의 전기의 흐름 방향에 대하여 불연속 상태로 기판과 천장 부재 사이에 배치된다.
상술한 금속 막 제조장치에 의하면, 노즐(12)을 통해 챔버(1)의 내부에 원료 가스가 공급되고, 플라즈마 안테나(9)로부터 챔버(1) 내로 전자기파가 입사된다. 그 결과, Cl2 가스가 이온화되어 Cl2 가스 플라즈마(원료 가스 플라즈마)(14)가 발생한다. 플라즈마 안테나(9)의 하부에 전도체인 피 에칭 부재(18)가 존재한다. 그러나, Cl2 가스 플라즈마는 이하의 작용하에서 피 에칭 부재(18)와 기판(3) 사이에서, 즉 피 에칭 부재(18)의 하부에서 안정되게 발생한다.
Cl2 가스 플라즈마(14)가 피 에칭 부재(18)의 하부에서 발생하는 작용에 대해 설명할 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 평면 링 형상의 플라즈마 안테나(9)내의 전기의 흐름(A)은 돌기부(20)를 횡단한다. 이 때, 플라즈마 안테나(9)에 대향된 돌기부(20)의 표면상에 유도 전류(B)가 발생한다. 피 에칭 부재(18)에 노치(공간)(35)가 존재하기 때문에, 유도 전류(B)는 각 돌기부(20)의 하측면상으로 흘러, 플라즈마 안테나(9)내의 전기의 흐름(A)과 동일한 방향으로의 흐름(a)을 형성한다[패러데이 실드(Faraday Shield)].
따라서, 피 에칭 부재(18)를 기판(3)에서 볼 때, 플라즈마 안테나(9)에서의 전기의 흐름(A)이 상쇄되는 방향으로의 흐름은 존재하지 않는다. 또한, 링부(19)는 접지되고, 돌기부(20)는 동일한 전위에 유지되어 있다. 따라서, 전도체인 피 에칭 부재(18)가 존재하더라도, 플라즈마 안테나(9)로부터 챔버(1) 내로 전자기파가 확실하게 입사된다. 따라서, 피 에칭 부재(18)의 하부에서 Cl2 가스 플라즈마(14)가 안정되게 발생한다.
돌기부(20)를 링부(19)에 접속하지 않고 원료 가스의 공급을 제어함으로써 전위차에 의한 플라즈마의 불안정을 제거하는 것도 가능하다.
Cl2 가스 플라즈마(14)에 의해, 동으로 제조된 피 에칭 부재(18)에서 에칭 반응이 발생하여 전구체(CuxCly)(15)를 형성한다. 이 때, 피 에칭 부재(18)는 Cl2 가스 플라즈마(14)에 의해 기판(3)의 온도보다 높은 소정 온도(예컨대, 200℃ 내지 400℃)로 유지된다. 챔버(1) 내부에 형성된 전구체(CuxCly)(15)는 피 에칭 부재(18)보다 낮은 온도로 제어된 기판(3)을 향해 운반된다. 기판(3)을 향해 운반된 전구체(CuxCly)(15)는 환원 반응에 의해 Cu 이온만으로 변환되고, 기판(3)에 부착되어 기판(3)의 표면상에 Cu 박막(16)을 형성한다.
이 경우의 반응을 다음과 같이 표시할 수 있다.
2 Cu + Cl2 →2CuCl →2Cu↓+ Cl2↑
반응에 관여하지 않은 가스 및 에칭 생성물은 배출구(17)를 통해 배출된다.
He 이나 Ar으로 희석된 Cl2 가스를 예로 들어 원료 가스를 설명하였다. 그러나, Cl2 가스만을 사용하거나 또는 HCl 가스를 적용할 수도 있다. HCl 가스를 적용하는 경우, HCl 가스 플라즈마는 원료 가스 플라즈마로서 형성되지만, 피 에칭 부재(18)의 에칭에 의해 형성된 전구체는 CuxCly 이다. 따라서, 원료 가스는 염소를 함유한 임의의 가스일 수도 있고, HCl 가스와 Cl2 가스의 가스 혼합물도 사용 가능하다. 피 에칭 부재(18)의 재료는 동(Cu)에 한정되지 않고, 할로겐화물 형성 금속, 바람직하게는 Ag, Au, Pt, Ta, Ti 또는 W와 같은 염소 형성 금속일 수도 있다. 이 경우, 전구체는 Ag, Au, Pt, Ta, Ti 또는 W의 할로겐화물(염소)이며, 기판(3)의 표면에 형성된 박막은 Ag, Au, Pt, Ta, Ti 또는 W의 박막이다.
상술한 특징을 갖는 금속 막 제조장치는 Cl2 가스 플라즈마(원료 가스 플라즈마)(14)를 이용한다. 따라서, 반응 효율이 현저하게 증가하고, 막 형성 속도가 증가한다. 또한, Cl2 가스가 원료 가스로서 사용되기 때문에, 비용을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 기판(3)은 온도 제어 수단(6)을 사용하여 피 에칭 부재(18)의 온도보다 낮은 온도로 제어된다. 따라서, 염소 등의 미소량의 불순물이 Cu 박막(16)에 잔류하므로, 고품질의 Cu 박막(16)을 형성할 수 있다.
또한, 피 에칭 부재(18)는 링부(19)의 내주상에 원주 방향으로 설치된 다수의 돌기부(20)를 구비하며, 이 돌기부(20) 사이에 형성된 노치(공간)(35)를 포함한다. 따라서, 피 에칭 부재(18)에서 발생된 유도 전류는, 기판(3)에서 볼 때 플라즈마 안테나(9)의 전기 흐름 방향과 동일한 방향으로 흐른다. 따라서, 전도체인 피 에칭 부재(18)가 플라즈마 안테나(9)의 하부에 존재하더라도, 플라즈마 안테나(9)로부터 챔버(1) 내로 전자기파가 확실하게 입사된다. 따라서, Cl2 가스 플라즈마(14)가 피 에칭 부재(18)의 하부에서 안정되게 발생할 수 있다.
피 에칭 부재(18)[돌기부(20)]의 하측에 다수의 홈 또는 요부를 형성하여 표면에 불연속 오목부를 형성할 수도 있다. 이렇게 함으로써, Cl2 가스 플라즈마(14)로 에칭하여 형성된 전구체(15)로부터 돌기부(20)의 하측에 동이 성장하더라도, 돌기부(20)의 하측으로부터 바로 밑에 동이 성장하지는 않는다.
기판(3)이 배치되는 챔버(1)의 부분은 노즐(12)의 하부에서 절연체로 제조된 격벽 부재로 분할될 수도 있다. 격벽 부재 내에 다수의 구멍을 뚫어, 에칭에 의해 형성된 전구체(CuxCly)(15)가 이 구멍을 통해 기판(3)상으로 반송되도록 할 수도 있다. 즉, 챔버(1)의 내부는, 다수의 구멍이 설치된 격벽 부재에 의해 Cl2 가스 플라즈마(14)가 발생되는 구역과, 노즐(12)의 하부에 기판(3)이 설치되는 구역으로 분할될 수 있다. 이와 같이 기판(3)을 CL2 가스 플라즈마(14)로부터 격리시킴으로써, 기판(3)이 Cl2 가스 플라즈마(14)에 노출되지 않고, 따라서 플라즈마에 의한 손상이 발생하지 않는다.
도 5를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금속 막 제조장치 및 금속 막 제조방법에 대해서 설명할 것이다. 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금속 막 제조방법을 실행하기 위한 금속 막 제조장치의 개략적 측면도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 부재와 동일한 부재들은 동일한 참조부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 5에 도시된 제 2 실시예에 따른 금속 막 제조장치는 도 1에 도시된 금속 막 제조장치에서 피 에칭 부재의 형상을 변경한 것이다. 즉, 금속(Cu)으로 제조된 피 에칭 부재(21)는 챔버(1)의 상측면의 개구와 천장 부재(7) 사이에 유지되어 있다. 피 에칭 부재(21)는 챔버(1)의 상측면의 개구에 끼워진 링부(22)를 구비하며, 이 링부(22)는 챔버(1)의 직경과 동일한 직경의 짧은 실린더의 형태로 되어 있다.
챔버(1)의 직경방향의 중심에 가깝게 연장되고, 동일한 폭을 가지며, 상방으로 경사진 하면과 상방향으로 점차 감소하는 두께를 가지는 다수의 돌기부(23)가 링부(22)의 내주에 원주방향으로 설치되어 있다. 예컨대, 돌기부(23)의 선단부의 두께는 링부(22)의 두께의 약 1/4 내지 1/5 정도로 설정되어 있다. 링부(22)는 접지되고 그리고 다수의 돌기부(23)가 함께 전기적으로 접속되고 동일한 전위에 유지되어 있다(동일 전위 유지 수단). 제 1 실시예와 동일한 방식으로 돌기부(23) 사이에 노치(공간)가 존재한다.
시스 히터(sheath heater)(24)가 돌기부(23)에 설치되고, 열전대(25)(센서)에 의해 기판(3)의 온도보다 높은 소정 온도로 제어된다(온도 제어 수단의 작용). 시스 히터(24) 및 열전대(25)는 전체의 돌기부(23)에 설치되거나, 또는 교대로 배열된 돌기부(23)에 설치될 수도 있다. 또한, 시스 히터(24) 및 열전대(25)는 링부(22)에 설치될 수 있다.
상술한 금속 막 제조장치에 의하면, 원료 가스가 노즐(12)을 통해 챔버(1)의 내부에 공급되고, 플라즈마 안테나(9)로부터 챔버(1) 내에 전자기파가 입사된다. 그 결과, Cl2 가스가 이온화되어 Cl2 가스 플라즈마(원료 가스 플라즈마)(14)를 발생시킨다. 전도체인 피 에칭 부재(21)는 플라즈마 안테나(9)의 하부에 존재한다. 그러나, 노치(공간)가 존재하기 때문에, 제 1 실시예와 같이 피 에칭 부재(21)를 기판(3)에서 볼 때 플라즈마 안테나(9)내의 전기 흐름이 상쇄되는 방향으로의 흐름은 존재하지 않는다. 또한, 링부(22)는 접지되고, 돌기부(23)는 동일한 전위에 유지된다. 따라서, 전도체인 피 에칭 부재(21)가 존재하더라도, 플라즈마 안테나(9)로부터 챔버(1) 내로 전자기파가 확실하게 입사된다. 따라서, 피 에칭 부재(18)의 하부에서 Cl2 가스 플라즈마(14)가 안정되게 발생된다.
Cl2 가스 플라즈마(14)에 의해, 동으로 제조된 피 에칭 부재(21)내에서 에칭 반응이 발생하여 전구체(CuxCly)(15)를 형성한다. 이 때, 피 에칭 부재(21)는 Cl2 가스 플라즈마(14) 및 시스 히터(24)에 의해 기판(3)의 온도보다 높은 소정 온도(예컨대, 200 내지 400℃)로 유지된다. 챔버(1) 내부에 형성된 전구체(CuxCly)(15)는 피 에칭 부재(21)의 온도보다 낮은 온도로 제어된 기판(3)쪽으로 반송된다. 기판(3)쪽으로 반송된 전구체(CuxCly)(15)는 환원 반응에 의해 Cu 이온만으로 변환되고 기판(3)에 부착되어 기판(3)의 표면에 Cu 박막(16)을 형성한다.
상술한 특징을 갖는 금속 막 제조장치에서, 피 에칭 부재(21)는 시스 히터(24) 및 열전대(25)에 의해 기판(3)의 온도보다 높은 소정 온도로 제어된다. 이러한 제어와 함께, 온도 제어 수단(6)에 의한 기판(3)의 온도 제어에 의해, 피 에칭 부재(21)와 기판(3) 사이의 온도 관계를 전구체(CuxCly)(15)의 환원 반응에 최적인 온도 조건으로 제어하는 것이 가능하다. 또한, 링부(22) 옆의 돌기부(23)의 부분은 두껍다. 따라서, 하부에 존재하는 Cl2 가스 플라즈마(14)의 효과적인 사용에 의해 에칭 반응을 효과적으로 실행할 수 있다.
피 에칭 부재(21)의 하부[돌기부(23)]에 다수의 홈 또는 요부를 형성하여 표면에 불연속 오목부를 형성할 수도 있다. 이렇게 함으로써, Cl2 가스 플라즈마(14)로 에칭하여 형성된 전구체(15)로부터 돌기부(23)의 하측에 동이 성장하더라도, 돌기부(23)의 하측으로부터 바로 밑에 동이 성장하지는 않는다.
도 6을 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 금속 막 제조장치 및 금속 막 제조방법에 대해 설명할 것이다. 도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 금속 막 제조방법을 실행하기 위한 금속 막 제조장치의 개략적 측면도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 부재와 동일한 부재는 동일한 참조부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 6에 도시된 제 3 실시예에 따른 금속 막 제조장치는, 도 1에 도시된 금속 막 제조장치에서 챔버(1)의 하측부의 노즐(12) 및 유량 제어기(13)가 설치되어 있지 않다. 돌기부(20)의 중심에 가스 통로(26)가 형성되고, 이 가스 통로(26)와 연통하는 가스 배출구(27)가 돌기부(20)의 선단부와 돌기부(20)의 하부 구역의 적절한 위치에 형성되어 있다. 유량 제어기(13)로부터 가스 통로(26)에 원료 가스가 공급된다.
상술한 금속 막 제조장치에 의하면, 돌기부(20)의 가스 배출구(27)를 통해 챔버(1)의 내부에 원료 가스가 공급되고, 플라즈마 안테나(9)로부터 챔버(1) 내에 전자기파가 입사된다. 그 결과, Cl2 가스가 이온화되어 Cl2 가스 플라즈마(원료 가스 플라즈마)(14)를 발생시킨다. 플라즈마 안테나(9)의 하부에 전도체인 피 에칭 부재(18)가 존재한다. 그러나, 제 1 실시예와 같이 피 에칭 부재(18)를 기판(3)에서 볼 때 플라즈마 안테나(9)내의 전기의 흐름이 상쇄되는 방향으로의 흐름은 존재하지 않는다. 또한, 링부(19)는 접지되고, 돌기부(20)는 동일 전위에 유지되어 있다. 따라서, 전도체인 피 에칭 부재(18)가 존재하더라도, 플라즈마 안테나(9)로부터 챔버(1) 내로 전자기파가 확실하게 입사된다. 그 결과, 피 에칭 부재(18)의 하부에서 Cl2 가스 플라즈마(14)가 안정되게 발생된다.
Cl2 가스 플라즈마(14)에 의해, 동으로 제조된 피 에칭 부재(18)에서 에칭 반응이 발생하여 전구체(CuxCly)(15)를 형성한다. 이 때, 피 에칭 부재(18)는 Cl2 가스 플라즈마(14)에 의해 기판(3)의 온도보다 높은 소정 온도(예컨대, 200 내지 400℃)로 유지된다. 챔버(1)의 내부에 형성된 전구체(CuxCly)(15)는 피 에칭 부재(18)의 온도보다 낮은 온도로 제어된 기판(3)쪽으로 반송된다. 기판(3)쪽으로 반송된 전구체(CuxCly)(15)는 환원 반응에 의해 Cu 이온만으로 변환되고, 기판(3)에 부착되어 기판(3)의 표면에 Cu 박막(16)을 형성한다.
상술한 특징을 갖는 금속 막 제조장치에서, 돌기부(20)의 가스 배출구(27)를 통해 원료 가스가 챔버(1)의 내부에 공급된다. 따라서, 별도의 설치 노즐이 불필요하고, 소망하는 양의 원료 가스를 소망하는 구역에 공급할 수 있다. 그 결과, 피 에칭 부재(18) 하측의 Cl2 가스 플라즈마(14)의 안정화를 촉진시킬 수 있다.
또한, 피 에칭 부재는 가스 통로(26) 및 가스 배출구(27)가 구비된 제 3 실시예의 돌기부(20)와, 시스 히터(24) 및 열전대(25)가 구비된 제 2 실시예의 돌기부(23)를 포함할 수도 있고, 상기 돌기부(20) 및 돌기부(23)는 피 에칭 부재의 원주 방향으로 교대로 배열된다. 이러한 구성에 따르면, 기판(3)과 피 에칭 부재간의 온도 관계의 최적의 제어와 동시에 Cl2 가스 플라즈마(14)의 안정화의 촉진을 실현하는 것이 가능하게 된다.
도 7을 참조하여 본 발명의 제 4 실시예에 따른 금속 막 제조장치 및 금속 막 제조방법에 대해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 금속 막 제조방법을 실시하기 위한 금속 막 제조 장치의 개략적 측면도이다. 도 1에 도시된 부재와 동일한 부재는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
도 7에 도시된 제 4 실시예에 따른 금속 막 제조장치는 도 1에 도시된 금속 막 제조장치에서 천장 부재와, 플라즈마 안테나와, 피 에칭 부재의 형상이 상이하게 되어 있다. 즉, 절연재(세라믹 등)로 제조되고 외측으로 볼록하게 된 접시 형상(돔 형상)의 천장 부재(28)가 챔버(1)의 상측 개구에 고정되어 있다.
금속(Cu)으로 제조된 피 에칭 부재(29)가 챔버(1)의 상면의 개구와 천장 부재(28) 사이에 유지되어 있다. 피 에칭 부재(29)는 챔버(1)의 상측면의 개구상에 끼워지는 링부(30)를 구비하며, 챔버(1)의 직경방향의 중심 근처까지 연장되고 또 천장 부재(28)의 접시 형상의 내측면을 따라 연장된 다수의 돌기부(31)가 이 링부(30)의 내주상에 원주 방향으로 설치되어 있다. 링부(30)는 접지되고, 다수의 돌기부(31)는 함께 전기적으로 접속되고 그리고 동일한 전위에 유지되어 있다(동일 전위 유지 수단).
제 2 실시예에 도시된 바와 같은 시스 히터(24) 및 열전대(25), 또는 제 3 실시예에 도시된 바와 같은 가스 통로(26) 및 가스 배출구(27)가 피 에칭 부재(29)의 돌기부(31)에 설치될 수도 있다. 돌기부(31)의 하측에 다수의 홈 또는 요부를 형성하여 표면에 불연속 오목부를 발생시킬 수도 있다. 이렇게 함으로써, Cl2 가스 플라즈마(14)로 에칭하여 형성된 전구체(15)로부터 돌기부(31)의 하측에 동이 성장하더라도, 돌기부(31)의 하측으로부터 바로 밑에는 동이 성장하지 않는다.
챔버(1) 내부의 대기를 플라즈마로 변환하기 위한 안테나 부재로서의 플라즈마 안테나(32)가 천장 부재(28) 상부의 주위에 설치된다. 이 플라즈마 안테나(32)는 천장 부재(28)의 접시형상 면을 따라 원추형 링 형상으로 형성되어 있다. 플라즈마 발생 수단으로서의 정합기(10) 및 전원(11)이 안테나 부재(32)에 접속되어 전력을 공급한다. 피 에칭 부재(29)는 천장 부재(28)의 접시형상 면을 따라 링부(30)의 내주상에 원주방향으로 설치된 다수의 돌기부(31)를 구비하며, 이 돌기부(31) 사이에 형성된 노치(공간)를 포함한다. 따라서, 돌기부(31)는 플라즈마 안테나(32)의 전기의 흐름 방향에 대해 불연속 상태로 기판(3)과 천장 부재(28) 사이에 배치되어 있다.
상술한 금속 막 제조장치에 의하면, 노즐(12)을 통해 챔버(1)의 내부에 원료 가스가 공급되고, 플라즈마 안테나(32)로부터 챔버(1) 내에 전자기파가 입사된다. 그 결과, Cl2 가스가 이온화되어 Cl2 가스 플라즈마(원료 가스 플라즈마)(14)를 발생시킨다. 천장 부재(28)가 플라즈마 안테나(32)와 피 에칭 부재(29) 사이에 유지된 상태로, 플라즈마 안테나(32)에 대향된 챔버(1) 내측의 부분에 전도체인 피 에칭 부재(29)가 존재한다. 그러나, 노치(공간)가 존재하므로, 제 1 실시예와 같이 피 에칭 부재(29)를 기판(3)에서 볼 때 플라즈마 안테나(32)의 전기의 흐름이 상쇄되는 방향으로의 흐름은 존재하지 않는다. 또한, 링부(30)는 접지되고, 돌기부(31)는 동일한 전위에 유지된다. 따라서, 전도체인 피 에칭 부재(29)가 존재하더라도, 플라즈마 안테나(32)로부터 챔버(1) 내로 전자기파가 확실하게 입사된다. 그 결과, 피 에칭 챔버(29)의 내측에서 Cl2 가스 플라즈마(14)가 안정되게 발생한다.
Cl2 가스 플라즈마(14)에 의해, 동으로 제조된 피 에칭 부재(29)내에서 에칭 반응이 발생하여 전구체(CuxCly)(15)를 형성한다. 이 때, 피 에칭 부재(29)는 Cl2 가스 플라즈마(14)에 의해 기판(3)의 온도보다 높은 소정 온도(예컨대, 200 내지 400℃)로 유지된다. 챔버(1)의 내부에 형성된 전구체(CuxCly)(15)는 피 에칭 부재(29)의 온도보다 낮은 온도로 제어된 기판(3)쪽으로 반송된다. 기판(3)쪽으로 반송된 전구체(CuxCly)(15)는 환원 반응에 의해 Cu 이온만으로 변환되고, 기판(3)에 부착되어 기판(3)의 표면에 Cu 박막(16)을 형성한다.
상술한 특징을 갖는 금속 막 제조장치에서, 천장 부재(28)는 접시와 유사한 형상으로 되어 있고, 플라즈마 안테나(32)는 천장 부재(28)의 접시 형상을 따라 원추형 링과 유사한 형상으로 되어 있다. 따라서, 천장 부재(28)의 주위로부터 전자기파가 입사되어 Cl4 가스 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 그에 의해 천장 부재(28) 내측의 Cl2 가스 플라즈마(14)를 안정화시킬 수 있다. 따라서, 하나의 전원에 의해 챔버(1) 내측의 Cl2 가스 플라즈마(14)의 균일화를 달성할 수 있다.
도 8을 참조하여 본 발명의 제 5 실시예에 따른 금속 막 제조 장치 및 금속 막 제조 방법에 대해여 설명한다. 도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 금속 막 제조방법을 실행하기 위한 금속 막 제조장치의 개략적 측면도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 부재와 동일한 부재에는 동일한 참조부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 8에 도시된 제 5 실시예에 따른 금속 막 제조장치는 도 1의 금속 막 제조장치에서 천장 부재, 플라즈마 안테나, 및 피 에칭 부재의 형상이 상이하게 되어 있다. 즉, 절연재(세라믹 등)로 제조된 천장 부재(38)가 챔버(1)의 상측 개구에 고정되어 있다. 천장 부재(38)는 디스크 형상의 천장부(39) 및 관상부(40)로 구성되어 있다. 천장 부재는 천장부(39)만으로 구성될 수도 있고, 챔버(1)의 상측 원통형 부분은 관상부로서 사용되는 절연재로 구성될 수도 있다.
금속(Cu)으로 제조된 피 에칭 부재(33)가 챔버(1)의 상측면의 개구와 천장 부재(38) 사이에 설치되어 있다. 피 에칭 부재(33)는 관상부(40)의 내주에 배치된 관상 링부(34)를 구비한다. 챔버(1)의 직경방향의 중심 근방까지 연장되고 동일한 폭을 가지며 상측으로 경사진 하측면과 상방향으로 점차 감소하는 두께를 가진 다수의 돌기부(37)가 링부(34)의 내주상에 원주방향으로 설치되어 있다. 링부(34)는 접지되어 있고, 다수의 돌기부(37)는 함께 전기적으로 접속되고 동일한 전위에 유지되어 있다(동일 전위 유지 수단).
제 2 실시예에 도시된 시스 히터(24) 및 열전대(25), 또는 제 3 실시예에 도시된 가스 통로(26) 및 가스 배출구(27)를 피 에칭 부재(33)의 돌기부(37)에 설치할 수도 있다. 돌기부(37)의 하측에 다수의 홈 또는 요부를 형성하여 표면에 불연속 오목부를 발생시킬 수도 있다. 이렇게 함으로써, Cl2 가스 플라즈마(14)로 에칭하여 형성된 전구체(15)로부터 돌기부(37)의 하측에 동이 성장하더라도, 돌기부(37)의 하측으로부터 바로 밑에는 동이 성장하지 않는다.
챔버(1) 내의 대기를 플라즈마로 변환하기 위한 안테나 부재로서의 플라즈마 안테나(9)가 천장 부재(38)의 천장부(39) 위에 설치된다. 플라즈마 안테나(9)는 천장부(39)의 표면에 평행한 평면 링 형상으로 형성되어 있다. 플라즈마 발생 수단으로서의 정합기(10) 및 전원(11)이 플라즈마 안테나(9)에 접속되어 전력을 공급한다. 챔버(1) 내측의 대기를 플라즈마로 변환시키기 위한 코일 안테나 부재로서의 코일 안테나(41)가 관상부(40)의 주위에 설치된다. 플라즈마 발생 수단으로서의 제 2 정합기(42) 및 제 2 전원(43)이 코일 안테나(41)에 접속되어 전력을 공급한다.
피 에칭 부재(34)는 링부(37)의 내주상에 원주방향으로 설치된 다수의 돌기부(37)를 구비하며, 돌기부(37) 사이에 형성된 노치(공간)를 포함한다. 따라서, 돌기부(37)는 플라즈마 안테나(9) 및 코일 안테나(41)의 전기 흐름 방향에 대해서 불연속 상태로 기판(3)과 천장 부재(38) 사이에 배치되어 있다.
상술한 금속 막 제조장치에 의하면, 노즐(12)을 통해 챔버(1)의 내부에 원료 가스가 공급되고, 플라즈마 안테나(9) 및 코일 안테나(41)로부터 챔버(1) 내에 전자기파가 입사된다. 그 결과, Cl2 가스가 이온화되어 Cl2 가스 플라즈마(원료 가스 플라즈마)(14)를 발생시킨다. 천장 부재(38)가 이들 안테나와 피 에칭 부재(33) 사이에 유지된 상태로, 전도체인 피 에칭 부재(33)가 플라즈마 안테나(9) 및 코일 안테나(41)에 대향된 챔버(1)의 내측 부분에 존재한다.
그러나, 노치(공간)가 존재하지 않기 때문에, 제 1 실시예와 같이 피 에칭 부재(33)를 기판(3)에서 볼 때, 플라즈마 안테나(9)와 코일 안테나(41)의 전기의 흐름이 상쇄되는 방향으로의 흐름은 존재하지 않는다. 또한, 링부(34)는 접지되고, 돌기부(37)는 동일 전위에 유지된다. 따라서, 전도체인 피 에칭 부재(33)가 존재하더라도, 플라즈마 안테나(9) 및 코일 안테나(41)로부터 챔버(1) 내로 전자기파가 확실하게 입사된다. 그 결과, 피 에칭 부재(33)의 내측에서 Cl2 가스 플라즈마(14)가 안정되게 발생한다.
Cl2 가스 플라즈마(14)에 의해, 동으로 제조된 피 에칭 부재(33)에 에칭 반응이 발생하여 전구체(CuxCly)(15)가 형성된다. 이 때, 피 에칭 부재(33)는 기판(3)의 온도보다 높은 소정 온도(예컨대, 200 내지 400℃)로 유지된다. 챔버(1) 내에 형성된 전구체(CuxCly)(15)는 피 에칭 부재(33)의 온도보다 낮은 온도로 제어된 기판(3)쪽으로 반송된다. 기판(3)쪽으로 반송된 전구체(CuxCly)(15)는 환원 반응에 의해 Cu 이온만으로 변환되고, 기판(3)에 부착되어 기판(3)의 표면에 Cu 박막(16)을 형성한다.
상술한 특징을 갖는 금속 막 제조 장치에서, 천장 부재(38)는 천장부(39) 및 관상부(40)로 구성되고, 플라즈마 안테나(9) 및 코일 안테나(41)는 천장 부재(41)의 외측에 배치된다. 따라서, 천장 부재(38)의 주위에서 전자기파가 입사되어 Cl2 가스 플라즈마(14)를 발생시켜, 천장 부재(38) 내의 Cl2 가스 플라즈마(14)를 안정화시킬 수 있다. 또한, 플라즈마 안테나(9) 및 코일 안테나(41)에 개별적으로 전력이 공급된다. 그러므로, 챔버(1) 내부의 Cl2 가스 플라즈마(14)의 상태를 제어하여 Cl2 가스 플라즈마(14)의 균일화를 달성할 수 있다. 플라즈마 안테나(9) 및 코일 안테나(41)를 통합하여 하나의 전원으로부터 전력을 공급할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다수의 다른 방법으로 변형될 수도 있다. 예컨대, 상술한 실시예들은 피 에칭 부재가 챔버의 천장측에 배치되고, 기판이 챔버의 하부측에 배치되는 것으로 설명하였다. 그러나, 수직 방향에서의 피 에칭 부재 및 기판의 위치는 반전될 수도 있고, 그리고 어떤 경우에는 피 에칭 부재 및 기판이 우측 및 좌측 방향에 배치될 수도 있다. 그러한 변경은 본 발명의 정신 및 범위로부터의 이탈로서 간주되지 않으며, 모든 그러한 변경은 당업자에게 명확한 바와 같이, 첨부된 청구범위 내에 포함되도록 의도된다.
본 발명의 금속 막 제조장치 및 방법에 의하면, 막 형성 속도가 빠르고, 저렴한 원료를 사용할 수 있고, 막중에 불순물이 잔류하지 않는 금속 막을 성막할 수 있는 금속 막 제조장치로 할 수 있고, 게다가 피 에칭 부재에 발생하는 유도 전류는 기판측에서 볼 때 안테나 부재의 전기 흐름과 동일 방향의 흐름으로 되고, 전도체인 피 에칭 부재가 안테나 부재에 대향하여 존재하여도 안테나 부재로부터 전자파가 챔버 내에 확실하게 입사되고, 피 에칭 부재를 끼워 원료 가스 플라즈마를 안정되게 발생시키는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속 막 제조방법을 실행하기 위한 금속 막 제조장치의 개략적 측면도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에서 취한 단면도,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에서 취한 단면도,
도 4는 피 에칭 부재의 다른 실시예를 도시한 평면도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금속 막 제조방법을 실행하기 위한 금속 막 제조장치의 개략적 측면도,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 금속 막 제조방법을 실행하기 위한 금속 막 제조장치의 개략적 측면도,
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 금속 막 제조방법을 실행하기 위한 금속 막 제조장치의 개략적 측면도,
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 금속 막 제조방법을 실행하기 위한 금속 막 제조장치의 개략적 측면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 챔버 2 : 지지대
3 : 기판 4 : 히터
5 : 냉매 유통 수단 6 : 온도 제어 수단
7, 28, 38 : 천장 판 8 : 진공 장치
9, 32 : 플라즈마 안테나 10 : 정합기
11 : 전원 14 : Cl2 가스 플라즈마(원료 가스 플라즈마)
15 : 전구체 16 : Cu 박막
18, 21, 29, 33 : 피 에칭 부재
19, 22, 30, 34 : 링부
20, 23, 31, 37 : 돌기부 25 : 열전대
26 : 가스 통로 29 : 가스 배출구
36 : 제 2 돌기부 39 : 천장부
40 : 관상부 41 : 코일 안테나

Claims (15)

  1. 금속 막 제조장치에 있어서,
    기판을 수용하고 상부가 개방된 챔버와,
    할로겐을 함유한 원료 가스를 챔버 내에 공급하는 원료 가스 공급 수단과,
    챔버의 상측부의 개구부를 밀폐하는 절연재로 제조된 천장 부재와,
    상기 천장 부재의 외측에 설치되어 전력 공급에 의해 챔버 내의 대기를 플라즈마로 변환시키는 안테나 부재와,
    상기 기판과 상기 천장 부재 사이에 배치된 다수의 돌기부와, 상기 돌기부 사이에 형성된 다수의 공간을 포함하여, 상기 돌기부가 상기 안테나 부재의 전기의 흐름 방향에 대해 불연속 상태에 있는 금속제의 피 에칭 부재와,
    상기 안테나 부재에 전력을 공급하여 피 에칭 부재의 기판측에 안테나 부재의 전기의 흐름 방향과 동일한 방향의 전기의 흐름을 발생시키고, 그에 의해 챔버 내의 대기를 플라즈마로 변환시키고 원료 가스 플라즈마를 발생시켜 피 에칭 부재를 이 원료 가스 플라즈마로 에칭함으로써 피 에칭 부재에 함유된 금속 성분과 원료 가스의 전구체를 형성하는 플라즈마 발생 수단과,
    기판의 온도를 피 에칭 부재의 온도보다 낮게 제어하여 전구체의 금속 성분을 기판상에 막으로서 퇴적시키는 온도 제어 수단을 포함하는
    금속 막 제조장치.
  2. 금속 막 제조 장치에 있어서,
    기판을 수용하고 일 단부가 개방된 원통형 챔버와,
    상기 챔버의 개구를 밀폐하기 위한 절연재로 제조된 디스크 형상의 천장 부재와,
    할로겐을 함유한 원료 가스를 챔버 내에 공급하기 위한 원료 가스 공급 수단과,
    상기 천장 부재의 외측에 설치되어 전력 공급에 의해 챔버 내의 대기를 플라즈마로 변환시키는 평면 링 형상의 안테나 부재와,
    기판과 천장 부재 사이에서 상기 챔버의 원주 방향으로 배치되고 챔버의 직경방향으로 연장되는 다수의 돌기부와, 상기 돌기부 사이에 형성된 다수의 공간을 포함하여, 상기 돌기부가 상기 안테나 부재의 전기의 흐름 방향에 대해 불연속 상태에 있는 금속제의 피 에칭 부재와,
    상기 안테나 부재에 전력을 공급하여 피 에칭 부재의 기판측에 안테나 부재의 전기의 흐름 방향과 동일한 방향으로의 전기 흐름을 발생시키고, 그에 의해 챔버 내의 대기를 플라즈마로 변환시키고 원료 가스 플라즈마를 발생시켜 이 원료 가스 플라즈마로 피 에칭 부재를 에칭함으로써 피 에칭 부재에 함유된 금속 성분과 원료 가스의 전구체를 형성하는 플라즈마 발생 수단과,
    기판의 온도를 피 에칭 부재의 온도보다 낮게 제어하여 전구체의 금속 성분을 기판상에 막으로서 퇴적시키는 온도 제어 수단을 포함하는
    금속 막 제조 장치.
  3. 금속 막 제조 장치에 있어서,
    기판을 수용하고 일 단부가 개방된 원통형 챔버와,
    상기 챔버의 개구를 밀폐하기 위한 절연재로 제조된 외측으로 만곡된 볼록한 천장 부재와,
    할로겐을 함유한 원료 가스를 챔버 내에 공급하기 위한 원료 가스 공급 수단과,
    상기 천장 부재의 외측 주위에 설치되어 전력 공급에 의해 챔버 내의 대기를 플라즈마로 변환시키는 원추형 링 형상의 안테나 부재와,
    기판과 천장 부재 사이에서 상기 챔버의 원주 방향으로 배치되고 챔버의 직경방향으로 연장되는 다수의 돌기부와, 상기 돌기부 사이에 형성된 다수의 공간을 포함하여, 상기 돌기부가 상기 안테나 부재의 전기의 흐름 방향에 대해 불연속 상태에 있는 금속제의 피 에칭 부재와,
    상기 안테나 부재에 전력을 공급하여 피 에칭 부재의 기판측에 안테나 부재의 전기의 흐름 방향과 동일한 방향으로의 전기 흐름을 발생시키고, 그에 의해 챔버 내의 대기를 플라즈마로 변환시키고 원료 가스 플라즈마를 발생시켜 이 원료 가스 플라즈마로 피 에칭 부재를 에칭함으로써 피 에칭 부재에 함유된 금속 성분과 원료 가스의 전구체를 형성하는 플라즈마 발생 수단과,
    기판의 온도를 피 에칭 부재의 온도보다 낮게 제어하여 전구체의 금속 성분을 기판상에 막으로서 퇴적시키는 온도 제어 수단을 포함하는
    금속 막 제조 장치.
  4. 금속 막 제조 장치에 있어서,
    기판을 수용하고 일 단부가 개방된 원통형 챔버와,
    상기 챔버의 개구를 밀폐하기 위한 절연재로 제조된 디스크 형상의 천장 부재와,
    챔버의 일 단부에 설치되는 절연재로 제조된 관상부와,
    할로겐을 함유한 원료 가스를 챔버 내에 공급하기 위한 원료 가스 공급 수단과,
    상기 천장 부재의 외측에 설치되어 전력 공급에 의해 챔버 내의 대기를 플라즈마로 변환시키는 평면 링 형상의 안테나 부재와,
    관상부의 주위에 설치되어 전력 공급에 의해 챔버 내의 대기를 플라즈마로 변환시키는 원통형 링 형상의 코일 안테나 부재와,
    기판과 천장 부재 사이에서 상기 챔버의 원주 방향으로 배치되고 챔버의 직경방향으로 연장되는 다수의 돌기부와, 상기 돌기부 사이에 형성된 다수의 공간을 포함하여, 상기 돌기부가 상기 안테나 부재 및 상기 코일 안테나 부재의 전기의 흐름 방향에 대해 불연속 상태에 있는 금속제의 피 에칭 부재와,
    상기 안테나 부재 및 상기 코일 안테나 부재에 전력을 공급하여 안테나 부재에 대향된 피 에칭 부재측에 안테나 부재의 전기의 흐름 방향과 동일한 방향으로의 전기 흐름을 발생시키고, 그에 의해 챔버 내의 대기를 플라즈마로 변환시키고 원료 가스 플라즈마를 발생시켜 이 원료 가스 플라즈마로 피 에칭 부재를 에칭함으로써 피 에칭 부재에 함유된 금속 성분과 원료 가스의 전구체를 형성하는 플라즈마 발생 수단과,
    기판의 온도를 피 에칭 부재의 온도보다 낮게 제어하여 전구체의 금속 성분을 기판상에 막으로서 퇴적시키는 온도 제어 수단을 포함하는
    금속 막 제조 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피 에칭 부재의 다수의 돌기부를 전기적으로 접속하여 동일한 전위를 부여하기 위한 동일 전위 유지 수단을 더 포함하는
    금속 막 제조 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 제어 수단은 상기 피 에칭 부재에 설치되어 상기 피 에칭 부재를 기판의 온도보다 높은 온도로 유지하는 수단인
    금속 막 제조 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원료 가스 공급 수단은 피 에칭 부재에 설치된 가스 공급 통로 및 가스 배출구이며, 상기 가스 배출구는 상기 가스 공급 통로와 연통하는
    금속 막 제조 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판을 향하는 피 에칭 부재의 표면에 불연속 요부를 형성하는 오목부가 형성되어 있는
    금속 막 제조 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    할로겐을 함유한 상기 원료 가스는 염소를 함유한 원료 가스인
    금속 막 제조 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 피 에칭 부재는 동으로 제조되어 전구체로서 CuxCly를 형성하는
    금속 막 제조 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피 에칭 부재는 할로겐화물 형성 금속인 탄탈, 텅스텐 또는 티탄으로 제조되는
    금속 막 제조 장치.
  12. 기판을 수용하는 챔버 내의 대기를 안테나 부재로부터 전력 공급에 의해 플라즈마로 변환시키는 것을 포함하는 금속 막 제조 방법에 있어서,
    는 다수의 돌기부와, 상기 돌기부 사이에 형성된 다수의 공간을 포함하여, 상기 돌기부가 안테나 부재의 전기의 흐름 방향에 대하여 불연속 상태로 배치된 금속제의 피 에칭 부재를 배치하는 단계와,
    안테나 부재에 전력을 공급하여, 피 에칭 부재의 기판측에 상기 안테나 부재의 전기의 흐름 방향과 동일한 방향으로의 전기 흐름을 발생시키고, 그에 의해 챔버 내의 대기를 플라즈마로 변환시키고 원료 가스 플라즈마를 발생시켜, 이 원료 가스 플라즈마로 피 에칭 부재를 에칭함으로써 피 에칭 부재에 함유된 금속 성분과 원료 가스의 전구체를 형성하는, 전력 공급 단계와,
    기판의 온도를 피 에칭 부재의 온도보다 낮게 제어하여 전구체의 금속 성분을 기판상에 막으로서 형성하는 단계를 포함하는
    금속 막 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    할로겐을 함유한 원료 가스는 염소를 함유한 원료 가스인
    금속 막 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 피 에칭 부재는 동으로 제조되어 전구체로서 CuxCly를 형성하는
    금속 막 제조 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 피 에칭 부재는 할로겐화물 형성 금속인 탄탈, 텅스텐 또는 티탄으로 제조되는
    금속 막 제조 방법.
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