KR20010070288A - 금속 성분 함유 용액, 금속 박막 형성 방법 및 장치 - Google Patents

금속 성분 함유 용액, 금속 박막 형성 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

금속성분 함유용액은 대체로 금속성분으로 만들어진 코어와 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한 복합 금속 초미립자를 포함한다. 상기 코어는 1 내지 10 ㎚ 범위의 평균직경을 가진다. 상기 복합 금속 초미립자는 용매내에 균일하게 분산된다.

Description

금속 성분 함유 용액, 금속 박막 형성 방법 및 장치{SOLUTION CONTAINING METAL COMPONENT, METHOD OF AND APPARATUS FOR FORMING THIN METAL FILM}
본 발명은 금속 성분 함유 용액, 및 금속 박막 형성 방법 및 장치에 관한 것인데, 특히 실리콘등으로 만들어진 반도체 기판상에 전도성 금속 박막을 형성하는데 사용되는 금속 성분 함유 용액에 관련되며, 또한 상기 용액을 이용해 금속 박막을 형성하는 방법 및 장치, 그리고 실리콘 등으로 만들어진 기판의 표면에 형성되는 미세한 접속 함몰부에 구리(Cu)등과 같은 전도성 금속을 채워 금속 박막을 형성하여 접속부를 형성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 기판상에 접속 회로를 형성하는 금속 물질로서 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 일반적으로 사용된다. 접속 회로를 형성하는 금속 물질로서 구리를 사용하는 것이 최근의 한가지 추세이다. 구리는 알루미늄보다 40 % 정도 낮은 1.72 μΩ㎝의 전기 저항을 가지기 때문에, 신호 지연을 방지하는데 좀더 효과적이다. 또한, 구리는 현재 사용가능한 알루미늄보다 훨씬 더 뛰어난 전기 저항을 가지며 듀얼 다마신(이중 상감-dual damascene) 공정에 의해 미세한 함몰부내로 알루미늄보다 좀 더 용이하게 채워질 수 있음으로 인해, 복잡하고 미세한 다중층 접속 구조가 상대적으로 경제적으로 제조될 수 있다.
가령 CVD, 스퍼터링 리플로우, 도금등의 3 가지 방법에 따라 듀얼 다마신 공정에 의해 접속홈 및 비아홀내로 구리 등의 금속이 채워넣어 질 수 있다. 이러한 방법중, 도금법은 상대적으로 용이하고 경제적인 공정으로 전도성 경로를 성형할 수 있는 가능성이 높은데, 이는 전도성 물질이 미세한 함몰부내로 도금에 의해 좀더 용이하게 채워질 수 있기 때문이며, 반도체 대량생산 라인에 0.18 ㎛세대의 디자인규칙을 실질적으로 적용가능하게 한다.
도 16a 내지 도 16c는 구리 접속부를 가진 반도체 디바이스를 생산하기 위하여 구리를 포함한 반도체 기판의 표면을 도금하는 기본적인 공정을 나타낸다. 도 16a에 도시된 바와 같이, SiO2로 만들어진 절연막(2)은 그 위에 형성되는 반도체 요소를 가진 반도체 베이스(1)상의 전도층(1a)상에 증착된다. 접촉홀(contact hole)(3) 및 접속홈(4)으로 이루어진 작은 함몰부(5)는 전사 및 식각에 의해 절연막(2)내로 형성된다. TaN등으로 만들어진 확산 베리어층(barrier layer)(6)과 전기도금을 위해 전류를 공급하는 시드층(seed layer)이, 기존에 형성된 표면위에 연속적으로 형성된다.
도 16b에 도시된 바와 같이, 함몰부(5)를 구리층(8)으로 채우고 기저막상에 구리막(8)을 증착시키기 위하여 기판(18)의 전표면은 전해 구리 도금에 의해 구리로 도금된다. 그런다음에는, 지금까지 형성된 표면이 화학기계적연마(chemical mechanical polishing)(CMP)로 폴리싱되어, 기저막(7), 그 위의 구리막(8), 확산 베리어막(6)을 제거하여 접촉홀(3) 및 접속홈(4)내에 채워진 구리층(8)을 절연막(2)과 같은 높이로 평탄하게 만든다. 이러한 방식으로, 구리층(8)으로 만들어진 매설된 접속보조 도 16c에 도시된 바와 같이 형성된다.
기저막(7)(시드층)은 전해 구리 도금이전에 형성되는데, 이는 그 표면이 전해 용액내에서의 환원에 의해 금속 이온을 환원시켜 이를 금속 고형물로 침착시키기 위한 충분한 전류를 공급하는 음극으로서의 역할을 하기 때문이다. 기판의 표면은 무전해 구리 도금에 의해 구리로 도금될 수 있다. 무전해 구리 도금에 따르면, 기저막(7)으로서 시드층대신에 촉매층을 널리 사용한다.
세라믹 기판상에 전도성 금속 박막을 형성하는 일반적으로 알려진 다른 방법은 기판표면상에 Ag-Pb계 페이스트, 실버계 페이스트 등의 금속 페이스트를 코팅(프린팅)한후, 코팅된 금속 페이스트를 소성시키는 단계를 포함한다. 금속 페이스트는 일반적으로 은, 구리등의 금속 분말 및 유기 용매내에 분산된 수지 또는 유리 성분으로 이루어진 용액의 형태이다. 수지 또는 유리 성분은 페이스트를 막으로 형성되도록 하며, 금속 분말은 금속 박막이 전기적으로 전도성으로 되도록 연속 접촉으로 고정된다.
최근 몇년간 반도체 디바이스에 대한 좀더 빠르고 미세한 회로의 요구에 따라, CVD에 의해 기화가 잘 되지 않는 물질의 성막이 필요하게 되었으며, 패턴크기가 너무 작아서 스퍼터링으로는 침투가 잘 되지 않는 패턴이 생겨났다. 도금 기술은 경제적이고 기술적으로 완성도가 높은 반면에, 전해 도금 공정은 오직 전도성 물질상에만 막을 형성할 수 있으며, 무전해 도금은 자연 환경과 작업 및 노동 환경에 영향을 미치는 도금 용액내에 함유된 물질과 같은 환경 오염에 노출된다. 이러한 이유들로 인해, 종래의 성막기술을 대체할 새로운 성막기술이 강력히 요구되고 있다.
세라믹 기판상의 접속부처럼 금속 박막이 종래의 금속 페이스트로 형성된다면, 전도성은 특정 수준으로 제한되는데 이는 금속 박막이 금속 입자들간의 점-대-점 접촉에 의해 전도성이 나타나기 때문이다. 전도성을 증가시키기 위하여, 금속 박막의 두께는 금속 입자들간의 점-대-점 접촉의 더 많은 영역을 제공하도록 증가되어야 한다. 금속막이 두꺼워 질수록 생산비용 또한 증가한다.
유기 용매내에 분산된 초미립 금속입자로 이루어진 분산액이 개발되어 왔다. 그러나, 초미립 금속입자를 생산하는데 이용될 수 있는 공정은 생산성이 낮다. 이러한 공정들중 일 예로, 금속을 미량의 기체가 존재하는 진공하에서 기화시켜 기상중 금속성분만을 초미립자로 응축시키는 기체 기화 공정이 있다. 금속 초미립자의 생산 공정에 있어서 단점은 일단 용매가 증발되면 이러한 입자들은 서로 들러붙어 재사용될 수 없으므로 초미립자를 안전하게 보관하기 어렵다는 것이다.
본 발명의 목적은 바람직한 전도성을 가지며 두께조절이 용이한 전도성 금속박막을 경제적이며 용이하게 형성하는데 이용되는 금속 성분 함유 용액, 및 상기 용액을 이용해서 금속 박막을 형성하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기판 표면내에 형성되는 미세한 접속 함몰부내에 신뢰성있도록 전도체를 채우기 위하여 베이스 표면상에 뛰어난 품질의 금속 박막을 안정적으로 형성하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
도 1a 및 도 1b는 원료인 초미립자의 구조를 도시한 개략도.
도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 금속 박막을 형성하는 방법의 연속적인 단계를 도시한 단면도.
도 3은 도 2a 내지 2c에 도시된 금속 박막을 형성하는 방법을 수행하는 장치의 투시도.
도 4는 도3에 도시된 장치가 클린룸내에 위치되는 것을 나타낸 투시도.
도 5는 도 3에 도시된 장치의 평면도.
도 6은 도 3에 도시된 장치의 용액 공급 장치의 투시도.
도 7은 도 6에 도시된 용액 공급 장치의 종단면도.
도 8은 도 3에 도시된 장치의 보조적인 건조 장치의 단면도.
도 9는 도 3에 도시된 장치의 가열 장치의 종단면도.
도 10은 도 3에 도시된 장치의 가열 장치의 종단면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 금속 박막을 형성하는 장치의 종단면도.
도 12a 내지 도 12f는 본 발명의 다른 실시예에 따라 금속 박막을 형성하는방법의 연속적인 단계를 도시한 종단면도.
도 13a 내지 도 13f는 도 12a 내지 도 12f에 도시된 금속 박막을 형성하는 방법의 수정예를 도시한 종단면도.
도 14는 도 12a 내지 도 12f 및 도 13a 내지 도 13f에 도시된 방법을 수행하는 장치의 평면도.
도 15는 도 14에 도시된 장치의 연마 장치의 입면도(부분단면도를 포함)
도 16a 내지 도 16c는 반도체 기판의 표면을 구리 도금함으로써 반도체 디바이스의 접속부를 제조하는 기본적인 방법의 연속적인 단계를 도시한 종단면도.
본 발명의 일 형태에 따라, 금속 성분으로 만들어진 코어를 각각 가지는 금속 초미립자와 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층으로 이루어지는 금속 성분을 함유한 용액을 제공하는데, 이 때, 코어는 1 ㎚ 내지 10 ㎚ 범위의 평균 직경을 가지며; 복합 금속 초미립자는 용매내에 균일하게 분산된다.
금속 입자의 직경이 작을수록 금속 입자의 용융점도 낮다는 것은 공지의 사실이다. 금속의 직경이 50 ㎚보다 더 작을 때 상기 효과가 발현되기 시작하며, 20 ㎚이하일 때는 더욱 현저해지며, 10 ㎚이하에서는 더욱 분명해진다. 그리하여, 금속 성분으로 만들어지며 1 ㎚ 내지 20 ㎚ 범위, 바람직하게는 1 ㎚ 내지 10 ㎚ 범위의 평균직경을 가지는 코어는 금속 성분 자체의 용융점보다 상당히 낮은 온도에서 용해되어 서로 결합된다.
비록 이러한 결합구조에 대한 상세한 사항을 명확히 제시하지는 않았지만, 코어 및 유기 화합물이 금속 분자를 공유하거나 이온분자를 이뤄 복잡한 구조를 형성하도록 복합 금속 초미립자가 결합된다고 사료된다. 복합 금속 초미립자는 액상에서 화학적 처리에 의해 제조될 수 있기 때문에, 대형인 진공 시스템없이도 간단한 장치로 상압에서 경제적으로 대량생산이 가능하다. 복합 금속 초미립자는 균일한 입경을 가지기 때문에, 모든 복합 금속 초미립자는 동일한 온도에서 같이 용해된다. 코어는 유기 화합물로 덮히기 때문에, 복합 금속 초미립자의 응집은 작으므로, 복합 금속 초미립자는 기판의 표면상으로 균일하게 분배될 수 있다. 복합 금속 초미립자는 또한 안정적이며 취급이 용이하다. 심지어 용매가 기화된 후에도, 복합 금속 초미립자는 열분해될 때까지 화학적으로 안정하게 남아있다. 따라서, 복합 금속 초미립자의 처리를 위한 공정 제어는 용이하다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 금속 성분을 함유한 용액을 제공하는 것인데, 상기 용액은, 금속 성분으로 만들어진 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 가지는 복합 금속 초미립자로 이루어며, 이 때 코어는 1 ㎚ 내지 50 ㎚범위의 평균직경을 가지며, 복합 금속 초미립자는 용매에 균일하게 분산된다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 금속 성분을 함유한 용액을 제공하는 것인데, 상기 용액은, 적어도 하나의 복합 금속 초미립자 및 유기 금속 화합물과, 1 ㎛ 내지 10 ㎛범위의 평균입경을 가지는 금속 분말로 이루어지며, 이 때 복합 금속 초미립자 각각은 금속성분으로 만들어진 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 가지며, 상기 코어는 1 ㎚ 내지 10 ㎚범위의 평균직경을 가지며, 복합 금속 초미립자 및 유기 금속 화합물 및 금속 분말중 적어도 하나는 용매내에 균일하게 분산된다.
이러한 구성을 가지면, 용액내의 금속 성분의 비율은 상대적으로 경제적인 금속 분말에 따라 증가될 수 있다. 또한, 금속 분말은 골격 및 전도체 역할을 하며, 복합 금속 초미립자 및 유기 금속 화합물중 적어도 하나는 용액의 전도성이 저하되지 않도록 결합제 역할을 한다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 금속성분을 함유한 용액을 제공하는데, 상기 용액은, 적어도 하나의 복합 금속 초미립자 및 유기 금속 화합물과, 1 ㎛ 내지 10 ㎛범위의 평균입경을 가지는 금속 분말로 이루어지며, 이 때 복합 금속 초미립자 각각은 금속 성분으로 만들어진 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 가지며, 상기 코어는 1 ㎚ 내지 50 ㎚범위의 평균직경을 가지며, 복합 금속 초미립자 및 유기 금속 화합물 및 금속 분말중 적어도 하나는 용매내에 균일하게 분산된다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 금속 박막을 형성하는 방법을 제공하는데, 상기 방법이 포함하는 단계는: 금속 성분을 함유한 용액을 준비하는 단계로서, 상기 용액은 금속 성분으로 만들어지는 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 각각 가지는 복합 금속 초미립자로 이루어지며, 이 때 코어는 1 ㎚ 내지 10 ㎚범위의 평균직경을 가지며, 복합 금속 초미립자는 용매내에 균일하게 분산되는 상기 용액 준비 단계와, 용액이 기판 표면에 접촉되도록 하는 단계와; 기판 표면상에 초미립자 코팅층을 형성시키기 위하여 기판 표면상에서 용액내의 용매를 기화시키는 단계와; 초미립자 코팅층을 열적으로 분해시켜 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛범위의 두께를 가지는 금속 박막으로 만드는 단계이다.
상기 방법은 기판 표면상에 걸쳐 균일하게 금속 박막을 형성가능하게 하는데, 이 금속 박막은 상대적으로 작은 두께를 가지고 또한, 복합 금속 초미립자에 포함된 코어(금속 성분)로만 이루어진다.
상기 방법에 따르면, 용액내의 금속성분은 30 내지 90 중량 % 범위의 총량을 가진다. 용액내의 금속 성분의 총량을 조절함으로써 금속 박막의 두께가 조절된다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 금속 박막을 형성하는 방법을 제공하는데, 상기 방법이 포함하는 단계는: 금속 성분을 함유하는 용액을 준비하는 단계로서, 용액은 금속 성분으로 만들어지는 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 각각 가지는 복합 금속 초미립자로 이루어지며, 이 때 코어는 1 ㎚ 내지 50 ㎚범위의 평균직경을 가지며, 복합 금속 초미립자는 용매내에 균일하게 분산되는 상기 용액 준비 단계와, 용액을 기판 표면에 접촉되도록 하는 단계와; 기판 표면상에 초미립자 코팅층을 형성시키기 위하여 기판 표면상에서 용액내의 용매를 기화시키는 단계와; 초미립자 코팅층을 열적으로 분해시켜 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛범위의 두께를 가지는 금속 박막으로 만드는 단계이다.
상기 방법에 따르면, 용액내의 금속 성분은 30 내지 90 중량 % 범위의 총량을 가진다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 금속 박막을 형성하는 방법을 제공하는데, 상기 방법이 포함하는 단계들은: 금속 성분을 함유한 용액을 준비하는 단계로서, 적어도 하나의 복합 금속 초미립자 및 유기 금속 화합물, 및 1 ㎛ 내지 10 ㎛범위의 평균입경을 가지는 금속 분말로 이루어지는 상기 용액을 준비하는 단계와;상기 용액이 기판 표면에 접촉되도록 하는 단계와; 기판 표면상에 초미립자 코팅층을 형성시키기 위하여 기판 표면상에서 용액내의 용매를 기화시키는 단계와; 10 ㎛ 내지 1000 ㎛범위의 두께를 가지는 금속 박막을 만들기 위해 초미립자 코팅층을 열적으로 분해시키는 단계를 포함하며; 이 때, 각각의 복합 금속 초미립자는 금속 성분으로 만들어지는 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 가지며, 코어는 1 ㎚ 내지 10 ㎚범위의 평균직경을 가지고, 복합 금속 초미립자 및 유기 금속 화합물 및 금속 분말중 적어도 하나는 용매내에 균일하게 분산된다.
상술한 바와 같이, 금속 박막의 두께는 금속 분말에 의해 증가될 수 있다. 복합 금속 초미립자의 코어(금속 성분) 또는 유기 금속 화합물을 환원시킴으로써 형성되는 금속 초미립자는 열분해에 의해 용해되고 결합된다. 이 때, 높은 전도성을 달성하기 위하여 금속 초미립자 및 유기 금속 화합물중 적어도 하나는 금속 분말에 밀착 결합된다.
상기 방법에 있어서, 용액내의 금속 성분은 30 내지 90 중량 % 범위의 총량을 가진다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 금속 박막을 형성하는 방법을 제공하는데, 상기 방법이 포함하는 단계들은: 금속 성분을 함유하는 용액을 준비하는 단계로서, 적어도 한가지의 복합 금속 초미립자 및 유기 금속 화합물, 및 1 ㎛ 내지 10 ㎛범위의 평균입경을 가지는 금속 분말로 이루어지는 상기 용액을 준비하는 단계와; 용액이 기판 표면에 접촉되도록 하는 단계와; 기판 표면상에 초미립자 코팅층을 형성시키기 위하여 기판 표면상에서 용액내의 용매를 기화시키는 단계와; 10 ㎛ 내지 1000 ㎛범위의 두께를 가지는 금속 박막을 만들기 위해 초미립자 코팅층을 열적으로 분해시키는 단계를 포함하며; 이 때, 각각의 복합 금속 초미립자는 금속 성분으로 만들어지는 코어 및 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 가지며, 코어는 1 ㎚ 내지 50 ㎚범위의 평균직경을 가지고, 복합 금속 초미립자 및 유기 금속 화합물 및 금속 분말중 적어도 하나는 용매내에 균일하게 분산된다.
상기 방법에 있어서, 용액내의 금속 성분은 30 내지 90 중량 % 범위의 총량을 가진다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 금속 박막을 형성하는 장치를 제공하는데, 상기 장치는 금속 성분을 함유하는 용액을 기판 표면에 접촉하도록 하는 용액 공급 장치를 구비하며, 상기 용액은 금속 성분으로 만들어지는 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 각각 가지는 복합 금속 초미립자로 이루어지며, 이 때 복합 금속 초미립자는 용매내에 균일하게 분산된다. 상기 금속 박막 형성 장치는 또한 기판 표면상에 초미립자 코팅층을 형성하기 위하여 기판 표면상에서 용액내의 용매를 기화시키고, 상기 초미립자 코팅층을 금속 박막으로 열분해하는 가열장치를 포함한다.
상기 장치에 있어서, 용액내의 금속 성분은 30 내지 90 중량 % 범위의 총량을 가진다.
상기 장치는 기판 표면상에서 용액내의 용매를 건조시키는 보조적인 건조장치를 더욱 포함한다. 보조 건조 장치는 스핀 코팅 공정같은 스핀 건조(기상 건조) 공정에 의해 건조되지 않는 유기 용매를 완전히 건조시키도록 하며, 금속 박막내에 보이드(voids)가 형성되는 것을 방지한다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 금속 박막을 형성하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은 적어도 부분적으로 금속으로 만들어진 초미립자를 함유하는 초미립자 분산액을 준비하는 단계, 초미립자를 기판 표면에 부딪히도록 용액내의 용매를 기화시킬 목적으로 기판 표면을 향하여 분사 노즐로부터 진공 분위기에서 초미립자 분산액을 분사하는 단계와, 기판 표면상에서 초미립자의 적어도 일부분을 이루는 금속을 결합하는 단계를 포함한다.
상기 방법에 의하면, 초미립자의 적어도 일부분을 이루는 금속만으로 구성되는 금속 박막이 기판 표면상에 균일하게 형성될 수 있다.
상기 방법에 의하면, 상기 금속은 노출된 상태(naked state)에서 기판 표면과 충돌되거나, 또는 노출된 상태에서 이온화되고, 소정의 전압에 의해 가속되어 기판의 표면과 충돌하게 된다. 이온화된 금속은 5 이상의 종횡비를 가지는 홈 또는 플러그에 용이하고 신뢰성있게 채워질 수 있다.
상기 방법에 의하면, 초미립자는 금속 성분으로 만들어지는 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 가지는 금속 초미립자로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 형태에 따라 제공되는, 금속 박막 형성 장치는, 배기가능한 처리 챔버, 기판을 고정하기 위해 처리챔버내에 배치되는 기판 홀더, 기판 홀더에 의해 고정되는 기판을 가열하기 위하여 기판 홀더내에 내장되는 히터, 처리 챔버내에 배치되는 분사 노즐을 구비하는 초미립자 분사 헤드로 이루어지며, 상기 분사 헤드는 적어도 부분적으로 금속으로 만들어지고 용매내로 분산되는 초미립자를 함유하는 초미립자 분산액을, 기판 홀더에 의해 고정되는 기판 표면상을 향하여 분사시킨다.
상기 장치는 초미립자 분사기로부터 분사되는 초미립자 분산액이 용매는 증발되고 초미립자의 적어도 일부를 이루는 금속을 노출 상태로 만드는 적어도 하나의 장치, 및 노출 상태에서 금속을 이온화시키는 장치를 포함한다.
상기 장치에 있어서, 초미립자는 금속 성분으로 만들어지는 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 가지는 복합 금속 초미립자로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 금속 박막을 형성하는 방법을 제공하는데, 막의 일 표면상에 박막 전구체(thin film precursor)를 위치시켜 이송 시트를 형성하게 하는 단계, 베이스의 표면상으로 이송 시트를 이송시키는 단계, 베이스의 표면상의 박막 전구체로부터 금속 박막을 형성하기 위하여 이송 시트 및 막을 열분해시키는 단계를 포함한다.
상기 방법에 의하면, 이송 시트를 이송시키는 단계 및 이송 시트 및 막을 열분해시키는 단계를 포함하는 비교적 간단한 공정에 의해서 박막 전구체로부터 베이스의 표면상에 금속 박막이 안정적으로 형성될 수 있다.
상기 방법에 있어서, 베이스는 전도체를 채우기 위해 표면내에 형성되는 함몰부를 가지는 기판으로 이루어지며, 박막 전구체의 일 부분으로 채워지는 함몰부를 가지는 기판의 표면상으로 이송 시트가 이송되어, 금속 박막이 형성된 후, 기판 표면은 그 표면상에 남은 잉여 금속 박막을 제거하기 위하여 폴리싱된다.
상기 방법에 있어서, 박막 전구체내에 함유된 금속은 함몰부내에 신뢰성있게 채워진 후에, 기판 표면은 폴리싱되어 금속의 접속부를 형성한다.
상기 방법에 있어서, 박막 전구체는 1 ㎚ 내지 20 ㎚범위의 평균직경을 가지는 균일하게 분산된 초미립자로 구성되는 초미립자 분산액으로 구성되며, 초미립자의 적어도 일부분은 금속으로 만들어진다. 이러한 방법으로, 기판 표면상에 순수한 금속의 균일한 금속 박막을 형성하는 것이 가능하다.
상기 방법에 있어서, 초미립자는 금속 성분으로 만들어지는 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 가지는 복합 금속 초미립자로 이루어진다.
상기 방법에 있어서, 박막 전구체는 1 ㎚ 내지 50 ㎚범위의 평균 직경을 가지는 균일하게 분산된 초미립자를 포함하는 초미립자 분산액으로 구성되며, 초미립자는 적어도 일부분이 금속으로 만들어진다.
상기 방법에 있어서, 초미립자는 금속 성분으로 만들어지는 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 가지는 복합 금속 초미립자로 이루어진다.
상기 방법에 있어서, 막은 C, H, O, N으로 구성되는 유기 물질로 만들어진다. 이송 시트 및 막이 열분해되면, 막은 용이하게 기화될 수 있으며, 기체는 생성된 금속 박막에 화학적으로 결합하지 않는다.
본 발명의 또 다른 형태에 따라 제공되는 금속 박막 형성 방법은, 막의 표면상에 박막 전구체를 위치시켜 이송 시트를 형성하는 단계, 이송 시트를 베이스의 표면상으로 이송시키는 단계, 막이 벗겨져 베이스 표면상에서 박막 전구체로부터 금속 박막을 형성하기 위하여 이송시트를 열분해하는 단계를 포함한다.
상기 방법에 있어서, 베이스는 전도체로 채워지는 표면내에 형성되는 함몰부를 가지는 기판을 포함하며, 이송 시트는 박막 전구체의 일 부분으로 채워지는 함몰부를 가지는 기판 표면상으로 이송되며, 금속 박막이 형성된 후, 기판 표면은 그 표면상에 남은 잉여 금속 박막을 제거하기 위하여 폴리싱된다.
상기 방법에 있어서, 박막 전구체는 1 ㎚ 내지 20 ㎚범위의 평균직경을 가지는 균일하게 분산된 초미립자로 구성되는 초미립자 분산액으로 구성되며, 초미립자는 적어도 부분적으로 금속으로 만들어 진다.
상기 방법에 있어서, 초미립자는 금속 성분으로 만들어지는 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 가지는 복합 금속 초미립자로 이루어진다.
상기 방법에 있어서, 박막 전구체는 1 ㎚ 내지 50 ㎚범위의 평균직경을 가지는 균일하게 분산된 초미립자로 구성되는 초미립자 분산액으로 구성되며, 초미립자는 적어도 부분적으로 금속으로 만들어 진다.
상기 방법에 있어서, 초미립자는 금속 성분으로 만들어지는 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 가지는 복합 금속 초미립자로 이루어진다.
상기 방법에 있어서, 막은 C, H, O, N으로 구성되는 유기 물질로 만들어 진다.
본 발명의 또 다른 형태에 따라 제공되는 금속 박막 형성 장치는, 막의 일 표면상에 위치되는 박막 전구체를 포함하는 이송 시트를 베이스의 표면상으로 이송시키는 이송 장치, 베이스의 표면상에서 박막 전구체로부터 금속 박막을 형성하기 위하여 상기 이송 시트 또는 이송 시트 및 막을 열분해하는 가열 장치로 이루어진다.
상기 장치에 있어서, 베이스는 전도체로 채워지는 기판내에 형성되는 함몰부를 가지는 기판으로 이루어지며, 박막 전구체의 일부분으로 채워지는 함몰부를 가지는 기판의 표면상으로 이송 시트가 이송되며, 금속 박막이 형성된후에, 장치는 그 표면상에 남은 잉여 금속 박막을 제거하기 위하여 기판 표면을 연마하기 위한 폴리싱 장치를 더욱 포함한다.
상기 방법에 있어서, 박막 전구체는 1 ㎚ 내지 20 ㎚범위의 평균직경을 가지는 균일하게 분산된 초미립자로 구성되는 초미립자 분산액으로 구성되며, 초미립자는 적어도 부분적으로 금속으로 만들어 진다.
상기 방법에 있어서, 초미립자는 금속 성분으로 만들어지는 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 가지는 복합 금속 초미립자로 이루어진다.
상기 방법에 있어서, 박막 전구체는 1 ㎚ 내지 50 ㎚범위의 평균직경을 가지는 균일하게 분산된 초미립자로 구성되는 초미립자 분산액으로 구성되며, 초미립자는 적어도 부분적으로 금속으로 만들어 진다.
상기 방법에 있어서, 초미립자는 금속 성분으로 만들어지는 코어 및 이 코어에 화학적으로 결합되는 유기 화합물로 만들어지는 피복층을 가지는 복합 금속 초미립자로 이루어진다.
상기 방법에 있어서, 막은 C, H, O, N으로 구성되는 유기 물질로 만들어 진다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 복합 금속 초미립자(14)가 제조되는데, 이는 금속 성분으로 만들어지는 코어(10) 및 유기 화합물로 만들어지는 피복층(12)으로 이루어진다. 복합 금속 초미립자(14)는 안정한데 이는 유기 화합물로 만들어지는 피복층(12)을 가지며 용매내에서 쉽게 응축될 수 없기 때문이다.
복합 금속 초미립자(14)는 유기 화합물 및 출발 물질로서 금속염(예를 들어, 탄산염, 포름산염, 또는 아세트산염)에서 유도되는 금속성분으로 구성된다. 코어(10)는 이온 유기 화합물로 만들어진 피복층으로 둘러싸인 금속 성분으로 만들어진다. 유기 화합물 및 금속 성분은 부분적 또는 전체적으로 화학적으로 서로 결합된다. 표면 활성화제로 코팅됨으로써 안정화되는 종래의 초미립 분말과는 달리, 복합 금속 초미립자(14)는 상당히 안정적이며, 높은 금속 밀도에서도 안정적이다.
코어(10)는 1 ㎚ 내지 50 ㎚, 바람직하게는 1 ㎚ 내지 20 ㎚, 더욱 바람직하게는 1 ㎚ 내지 10 ㎚범위의 평균직경을 가진다. 이러한 구조에 있어서, 코어(10)는 코어(10)의 금속의 용융점보다 상당히 낮은 온도에서 용융될 수 있다.
복합 금속 초미립자(14)는 금속염(예를 들어, 탄산염, 포름산염, 아세트산염)을 분해 환원 온도이상의 온도 및 이온성 유기 화합물에 존재하는 비수성 용매내의 이온성 유기 화합물의 분해 온도이하의 온도에서 가열시킴으로써 제조될 수 있다.
금속 성분은 Cu, Ag, Au, Zn, In, Si, Sn, Pd, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, Cr, Mo, Ba, Bi, Al, W, Ta, Ti 및 Pb 중 적어도 하나로 이루어진다. 이온성 유기 화합물은 탄소수가 5 이상인 알킬술폰산, 알킬벤젠술폰산, 또는 지방산을 포함하여 이루어진다.
금속염이 가열되는 온도는 금속염(예를 들어, 탄산염, 포름산염, 아세트산염)의 분해 환원 온도와 동일하거나 더 높으며, 이온성 유기 화합물의 분해온도와 동일하거나 낮다. 예를 들면, 아세트산은의 분해 온도는 200 ℃이기 때문에, 아세트산은은 이온성 유기 화합물이 분해되지 않는 200 ℃ 또는 그 이상의 온도에서 고정될 수 있다. 이온성 유기 화합물이 분해되지 않도록 하기 위하여, 금속염이 가열되는 분위기는 바람직하게는 비활성 기체 분위기여야 한다. 그러나, 비수성 용매를 채택함으로써 금속염은 분위기내에서 가열될 수 있다.
금속염을 가열시키기 위하여, 반응을 촉진하기 위하여 임의의 다양한 알코올이 첨가될 수 있다. 첨가될 수 있는 알코올은 반응을 촉진시킬수 있기만 하면 임의의 소정의 알코올로 제한되지 않으며, 라우릴 알코올, 글리세린, 에틸렌 글리콜 등을 포함할 수 있다. 첨가되는 알코올의 양은 첨가되는 알코올의 타입에 의해 결정될 수 있다. 통상적으로, 알코올의 5 내지 20중량부, 바람직하게는 5 내지 10중량보조 금속염 100중량부에 첨가될 수 있다.
금속염이 가열된후에, 원심분리공정, 격막정제공정, 용매추출공정 등을 포함하는 공지의 임의의 다양한 정제 공정에 의해 정제된다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1a 및 도 1b에 도시된 복합 금속 초미립자(14)를 이용하여 금속 박막을 형성하는 방법의 연속적인 단계를 나타낸다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 1 ㎛ 내지 10 ㎛범위, 바람직하게는 약 8 ㎛의 평균입경을 가지는 은, 구리, 철 등의 금속 분말(16)은 상기 유기 용매내에 분산되는 복합 금속 초미립자(14)로 이루어지는 초미립자 분산액(15)내에 균일하게 분산되어, 금속 성분을 함유하는 용액(17)이 제조된다. 복합 금속 초미립자(14)가 혼합되고 교반될 때, 분산된 복합 금속 초미립자(14)가 매우 작기 때문에 초미립자 분산액(15)은 실질적으로 투명하다. 초미립자 분산액(15)의 표면장력, 점도 등의 성질은 용매의 종류, 복합 금속 초미립자(14)의 농도, 및 초미립 분말 분산액(15)의 온도에 의해 조절될 수 있다.
비교적 얇은 금속 박막이 형성되려면, 용액(17)은 금속 성분이 30 중량 % 함유된 묽은 용액으로 이루어진다. 비교적 두꺼운 금속 박막이 형성되려면, 용액(17)은 금속 성분이 90 중량 % 함유된 진한 용액으로 이루어진다. 이러한 방식으로, 용액내의 금속성분의 총량을 조절함으로써 금속 박막의 두께가 조절된다.
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 용액(17)은 기판(18)의 표면에 접촉되어지고, 기판(18) 표면에 적용되는 용액(17)내의 유기 용매는 증발된다. 상기 순환은 복합 금속 초미립자(14) 및 금속 분말(16)로 이루어지는 소정의 두께를 가지는초미립자 코팅층(19)을 형성하도록 몇번에 걸쳐서 반복된다.
용액(17)은 침지 공정, 스프레이 코팅 공정, 또는 스핀 코팅 공정에 의해 기판(18)의 표면에 접촉될 수 있다. 침지 공정에 따르면, 용액(17)이 용기내에 담기고, 기판(18)이 용기내의 용액(17)내에 잠긴다. 스프레이 코팅 공정에 따르면, 용액(17)은 기판(18)에 분사된다. 스핀 코팅 공정에 따르면, 용액(17)이 기판(18)상으로 떨어진후, 기판이 회전된다. 코팅되지 않는 기판의 영역은 마스크될 수 있다. 용매는 정상 온도에서 또는 열에 의해 건조되어 날아 갈 수 있다.
그런 다음, 도 2c에 도시된 바와 같이, 초미립자 코팅층(19)은 대략 300 ℃ 에서 열분해되어 복합 금속 초미립자(14)의 금속 성분의 코어(10)(도 1a 참조)를 함께 용융시키고 결합시켜, 코어(10) 및 금속 분말(16)로 이루어지는 금속 박막(20)을 형성하는데, 금속 박막(20)은 10 ㎛ 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 200 ㎛범위의 두께를 가진다. 특히, 복합 금속 초미립자(14)는 피복층(유기 화합물)(12)이 코어(10)로부터 분리되는 온도 이상의 온도 또는 피복층(12)의 분해 온도까지 가열되는데, 피복층(12)이 코어(10)에서 분리되거나 피복층(12)이 분해 및 소멸되는 동시에, 코어(10)는 용융 및 서로 결합된다.
이 때, 코어(10)는 솔더역할을 하며 금속 분말(16)은 골격역할을 한다. 용융된 코어(10) 및 금속 분말(16)은 서로 접촉되도록 고정되며, 금속 박막(20)은 높은 전도성을 가진다. 사용되는 금속 분말(16)은 비교적 경제적이기 때문에, 두께 조절이 용이하고 높은 전도성을 가지는 증가된 두께를 가지는 금속 박막(20)을 용이하고 경제적으로 제조하는 것이 가능하다.
상기 예시에 있어 용액(17)을 생산하기 위하여 금속 분말(16)이 초미립자 분산액내에 균일하게 분산되는 동시에, 초미립자 분산액(15)이 용액(17)으로서 직접 이용될 수도 있다. 이러한 수정예에 따르면, 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛범위의 두께를 가지는 금속 박막이 형성되는데, 이는 복합 금속 초미립자의 열분해에 의해 용융되고 결합된 금속 성분의 코어로 이루어진다.
복합 금속 초미립자는 유기 금속 화합물로 대체될 수 있으며, 금속 성분을 함유하는 용액을 제조하기 위하여 유기 금속 화합물 및 금속 분말은 유기 용매내에 균일하게 분산될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 유기 금속 화합물을 금속 초미립자로 환원시킬 필요가 있다. 유기 금속 화합물은 환원제를 이용해 또는 열에 의한 환원 분해 반응으로 환원될 수 있다.
유기 금속 화합물은 다양한 금속을 함유하는 유기 화합물로 대체될 수 있으며, 나프테네이트, 옥타노에이트, 스테아레이트, 벤조에이트, 파라톨루에이트, n-데카노에이트 등의 지방산염, 이소프로폭사이드, 에톡사이드 등의 금속 알콕사이드, 및 상기 금속으로 된 아세틸아세톤 착물염을 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 10은 금속 박막을 형성하는 상기 방법을 수행하는 장치를 나타낸다.
도 3은 금속 박막을 형성하는 장치를 내장하는 직사각형의 실내 설비(21)를 나타낸다. 직사각형 실내 설비(21)는 두개의 공기 배기 덕트(22, 24) 및 천장상에 장착되는 공기 조절 장치(26)를 구비한다. 직사각형 실내 설비(21) 및 제어 패널(32)의 내외부를 통하여 기판(18)을 수용하는 카세트(28)을 위치시키기 위하여직사각형 실내 설비(21)는 측벽상에 유입/유출 포트(30)를 구비한다. 공기 배기 덕트(22, 24)는 유틸리티존(34)의 외부로 연장된 단일의 통상의 공기 배기 덕트(25)에 연결된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 직사각형 실내 설비(21)는 분할벽(38)에 의해 클린존(36)으로 분리된 클린룸내의 유틸리티존(34)내에 배치된다. 직사각형 실내 설비(21)는 클린존(36)내에 노출되는 유입/유출 포트(30) 및 제어 패널(32)을 가지는 분할벽(38)내에 형성되는 개구내에 위치되는 선단을 구비한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 직사각형 실내 설비(21)는 유입/유출 포트(30)를 구비한 로딩/언로딩 부분(40), 용액 공급 장치(42)를 구비한 용액 공급부(44), 보조 건조 장치(46)를 구비하는 보조 건조부(48), 가열 장치(50)를 구비한 가열부(52)로 내보조 나뉘어진다. 용액 공급 장치(42), 보조 건조 장치(46), 가열 장치(50)는 기판이 공급되는 방향을 따라 차례로 배열되어, 금속 박막을 형성하는 단계는 연속적으로 수행될 수 있다. 직사각형 실내 설비(21)는 하나의 카세트를 고정하기 위한 하나의 유입/유출 포트를 가지는 것처럼 도시되었는바, 직사각형 실내 설비(21)는 각각의 카세트를 고정하는 두개의 유입/유출 포트를 구비할 수 있다.
도 6 및 도 7은 기판(18)의 표면에 용액(17)(도 2a에 도시됨)을 공급하는 용액 공급 장치(42)를 나타낸다. 용액 공급 장치(42)는 위로 면하는 표면을 형성하는 접속부를 가진 기판(18)을 고정 및 회전시키기 위한 기판 홀더(60), 및 기판 홀더(60)에 의해 고정되는 기판(18)을 둘러싼 저면의 컵 형상의 분산 방지 부재(62)를 포함한다. 기판 홀더(60)는 상부 표면상에 기판을 부착하여 고정시키기위한 진공척을 구비하며, 서보모터(64)에서 상부로 연장되는 회전축(66)의 상단부에 연결된다. 서보모터(64)가 작동되면, 기판 홀더(60)는 자체축에 대해 회전하며, 저면의 컵 형상의 분산 방지 부재(62)는 예를 들면, 스테인레스 스틸 등의 유기 용매에 저항성을 갖는 물질로 만들어 진다.
용액 공급 장치(42)는 기판 홀더(60)에 의해 고정되는 기판(18) 표면의 중심 또는 기판(18) 표면의 중심에 상당하는 지점중 하나상에 위치되는 용액 공급 노즐(68)을 포함한다. 용액 공급 노즐(68)은 기판(18)상으로 용액(17)을 떨어뜨리기 위하여 아래방향으로 향한다. 계량된 용액(17)량을 공급하기 위하여 용액 공급 노즐(68)은 주사 펌프등의 정량 공급 장치(72)로부터 연장되는 파이프를 수용하는 암(70)의 자유단부에 연결된다. 암(70)내의 파이프는 계량된 용액(17)량을 공급하기 위하여 정량 공급 장치(72)에서 용액 공급 노즐(68)까지 용액 공급 노즐(68)로 연결되도록 고정된다.
용액 공급 장치(42)는 또한 기판(18)의 사면부에 세정액을 공급하기 위하여 기판 홀더(60)에 의해 고정되는 기판의 주변 가장자리 상으로 반경방향으로 아래로 연장되는 비스듬한 세정 노즐(74) 및 기판(18)의 배면에 가스 또는 세정액을 공급하기 위하여 기판 홀더(60)에 의해 고정되는 기판(18)의 아래로 반경방향으로 바깥쪽으로 연장되는 다수의 반대면 세정 노즐(76)을 포함한다. 저면의 컵 형상의 분산 방지 부재(62)는 그 저면내에 형성되는 드래인 홀(62a)을 구비한다.
서보모터(64)가 작동되면, 기판 홀더(60)에 의해 고정되는 기판(18)은 300 내지 500 rpm, 바람직하게는 400 내지 500 rpm의 회전 속도로 회전한다. 그와 동시에, 용액(17)의 소정량이 용액 공급 노즐(68)에서 공급되어 기판(18)의 표면상의 중심 영역상으로 떨어진다. 기판(18)의 표면이 용액(17)으로 피복되면, 용액 공급 노즐(68)로부터의 용액(17)의 공급이 중단된다. 이러한 방식으로, 용액(17)은 기판(18)의 표면상에 균일하게 코팅된다. 이와 동시에, 메탄올 또는 아세톤 등의 친수성 유기 용매, 또는 에탄올 또는 이소프로필 알코올등의 세정액이 베벨 공급 노즐(74)에서 기판(18)의 베벨부로 공급되는데, 이로 인해 외부 원주 표면 및 기판(18)의 배면이 용액(17)으로 코팅되는 것이 방지된다. 기판(18)의 배면이 오염되는 것을 방지 하기 위하여 N2기체 또는 공기 등의 기체, 또는 베벨 공급 노즐(74)에서 공급되는 세정액과 같은 세정액이 배면 세정 노즐(76)에서 기판(18)의 배면으로 공급된다.
용액(17)의 공급이 중단되자 마자, 기판(18)을 공기를 이용해 원심력으로 탈수시키기 위하여 기판(18)을 회전시키도록 서보모터(64)가 작동되는데, 이렇게 함으로써 기판(18)상에 도포된 용액(17)으로부터 용매를 증발시키게 된다.
기판(18)의 표면을 형성하는 접속부상에 용액(17)을 코팅시키고 용액(17)을 공기로 건조시키는 상기 공정은 원하는 만큼 몇번에 걸쳐서 반복된다. 도 2a에 도시된 바와 같이 초미립자 코팅층(19)이 소정의 두께로 증착되면 상기 공정은 중단된다.
기판(18)은 용매의 건조 공정을 촉진시키기 위하여 더욱 고속으로 회전될 수 있다. 기판(18)의 베벨부 및 기판(18)의 배면을 세정하기 위하여 이용되고 있는 임의의 과량의 용액(17) 및 세정액은 드래인 홀(62a)을 통하여 저면의 컵 형상의 분산 방지 부재(62)외부로 배출된다.
도 8은 보조 건조 장치(46)의 단면을 나타낸다. 예를 들어, 보조 건조 장치(46)는 위방향으로 면하는 표면으로 기판(18)을 고정하기 위한 기판 홀딩 베이스(80) 및 기판 홀딩 베이스(80)상으로 노출된 램프 히터(82)를 구비하는 가열 장치(84)로 구성된다.
보조 건조 장치(46)는 용액 공급 장치(42)에 의해 완전히 증발되지 않은 용매를 건조시켜 날려버리는 역할을 한다. 용액(17)이 기판(18)의 표면상에 매우 얇은 두께로 코팅되거나 또는 용매가 용액 공급 장치(42)에 의해 완전히 증발되면, 보조 건조 장치(46)는 필요없게 될 수 있다.
특히, 유기 용매가 초미립자 코팅층(19)에 잔류하게 될 때 기판의 표면상에 증착된 초미립자 코팅층(19)(도 2b에 도시됨)이 가열되면, 금속 박막내에 보이드가 형성되는 경향이 있다. 보조 건조 장치(46)내에서 용매를 완전히 건조시켜 날림으로써 이러한 보이드가 금속 박막내에 형성되는 것을 방지할 수 있다. 초미립자가 분해지 않는 온도, 가령 약 100℃ 정도의 온도에서 보조 건조 장치(46)가 초미립자 코팅층(19)을 가열시켜, 초미립자의 분해로 인해 보조 건조 장치(46)가 오염되는 것이 방지된다.
도 9 및 도 10은 초미립자 코팅층(19)(도 2b 참조)을 가열하여 복합 금속 초미립자를 용해시켜 그것들을 함께 결합시키는 가열장치(50)를 나타낸다. 이 가열장치(50)는 표면이 위쪽을 향하고 있는 기판(18)을 홀딩하고 가열하는 가열판(90)과,그 자신과 가열판(90) 사이에 가스실(92)을 형성하기 위해 가열판(90)에 의해 고정되는 기판(18) 위의 공간을 둘러싸는 하우징(94), 및 가열판(90)의 주변을 둘러싸는 프레임(96)을 포함한다.
이 가열판(90)은 높은 열전도성을 갖는 구리 또는 알루미늄 디스크 형태이고, 고속으로 균일하게 가열될 수 있다. 이 가열판(90)은 그 내부에 히터(98)와 가열판(90)의 온도를 검출하는 온도센서(100)를 수용한다. 또, 이 가열판(90)은 냉각가스, 공기 등의 냉각제를 유도하는 냉각제유입관(103)과 연통하며 그 내부에 형성된 냉각제통로(104)를 가진다. 이 냉각제통로(104)는 냉각제배출관(106)과 연통되어 있다.
하우징(94)은 예를 들어 세라믹으로 만들어지고, 수직으로 이동가능한 아암(108)의 자유단에 고정된다. 이 하우징(94)은 그 자신과 가열판(90) 위에 배치되어 고정되는 기판(18) 사이에 가스실(92)을 형성하며, 그 하부면에 형성된 원뿔형 함몰부(94a)를 가진다. 이 하우징(94)은 또한 그 내부 중앙에 형성되고 가스공급관(110)에 연결된 가스공급포트(94b)를 가진다. 또, 이 하우징(94)은 그 하부 주변 에지상에 번갈아 형성된 슬릿부(94c)와 프레싱부(94d)를 가진다. 하우징(94)이 낮아지면, 프레싱부(94d)는 가열판(90) 위의 기판(18)의 주변 에지와 접촉하여, 프레싱부(94d)와 가열판(90) 사이에서 기판(18)의 주변 에지를 단단히 붙잡는다. 이 때, 슬릿부(94c)는 기판(18)의 주변 에지상에 가스배출포트(112)를 제공한다.
프레임(96)은 그 내부에 형성된 링 모양의 가스유입포트(114)를 가진다. 배출덕트(116)는 가스유입포트(114)와 연통되어 있는 프레임(96)의 하부면에 고정된다. 이 배출덕트(116)는 배출송풍기(118)에 연결된다.
가열장치(50)는 다음과 같이 동작한다. 기판(18)을 가열판(90)의 상부표면상에 설치한다. 이 가열판(90)은 예를 들어 5 분 내에 300℃ 까지 기판(18)을 가열한다. 기판(18)이 5 분간 300℃ 로 유지된 후, 10 분 내에 상온으로 식힌다. 이 방법으로, 복합 금속 초미립자(14)의 금속성분의 코어(10)는 용해되어 서로 결합된다. 소량의 산소 또는 오존을 함유하는 N2등의 비활성가스는 가스공급관(110)에서 가스실(92)로 도입되고, 그 후 N2등의 비활성가스만이 가스공급관(110)에서 가스실(92)로 도입된다. 이 도입된 산소 또는 오존은 유기 물질과 금속을 서로 분리시키는 촉매로서 작용하여, 복합 금속 초미립자(14)의 분해를 촉진한다. 이 N2가스는 복합 금속 초미립자(14)가 기판(18)의 표면으로부터 분해될 때 생성되는 검댕을 제거하도록 작용하여, 기판(18)의 표면이 검댕에 의해 오염되는 것을 방지한다.
만일 산소 또는 오존이 대량으로 도입되면, 복합 금속 초미립자(14)를 산화시키는 경향이 있기 때문에, 이 산소 또는 오존은 소량으로 도입되어야 한다.
구리 초미립자를 사용하여 배선이 형성되면, 기판(18)은 소량의 산소 또는 오존을 함유하는 질소가스가 도입되는 동안 가열되고(구워지고), 그 다음 수소를 함유하는 질소가스가 도입되어 구리가 산화하는 것을 방지한다. 순수한 구리배선이 형성된 후, 질소가스가 도입된다. 이 방법으로, 배선을 효과적으로 형성할 수 있다.
상술된 바와 같이 구성된 금속박막을 형성하는 장치는 다음과 같이 동작한다. 그 내부에 하우징된 기판(18)을 구비한 카세트(28)를 입/출구포트(30)내에 배치하고, 기판(18)중의 하나를 카세트(28)로부터 용액공급부(44)내의 용액공급장치(42)내로 취한다. 이 용액공급장치(42)가 금속성분을 함유하는 용액(17)을 기판(18)의 표면에 공급하고, 이 기판(18)을 스핀-건조 공정으로써 건조하여, 기판(18)상에 코팅된 용액(17)으로부터 용매를 기화시킨다. 용액(17)을 코팅하고 건조하는 상기 공정을 원하는 만큼 여러번 반복한다. 초미립자 코팅층(19)(도 2b 참조)이 소정의 두께로 증착되면, 상기 기판(18)이 보조건조부(48)의 보조건조장치(46)에 이송된다. 이 보조건조장치(46)는 초미립자 코팅층(19)의 용매를 기화시킨다. 그런 다음, 기판(18)이 가열부(52)내의 가열장치(50)로 이송된다. 이 가열장치(50)는 초미립자 코팅층(19)을 가열하여 용해시키고 금속코어와 함께 결합시켜, 금속박막(20)(도 2c 참조)을 형성한 후, 기판(18)을 카세트(28)로 되돌린다. 본 발명에 따른 장치는 연속적으로 상기 단계를 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속박막을 형성하는 장치를 나타낸다. 이 장치는 배기포트(120a)에 연결된 진공펌프(도시되지 않음)에 의해 배기될 수 있는 처리 챔버(120)을 가진다. 이 처리 챔버(120)은 수직으로 이동가능하고 회전가능하게 배치되어 상부 표면상에 기판(18)을 위치시키는 기판 홀더(122)를 그 내부에 하우징한다. 이 기판 홀더(122)는 그 내부에 기판 홀더(122)에 의해 고정되는 기판(18)을 가열하는 히터(124)와, 냉각수로 기판(18)을 냉각하는 냉각기구를 수용한다. 액질소 트랩장치(126)는 처리 챔버(120)의 기판 홀더(122) 아래에 배치된다.
하부면에 형성된 다수의 분사노즐(130a)을 구비한 초미립자 분사헤드(130)는 처리 챔버(120)의 기판 홀더(122) 위에 위치된다. 이 초미립자 분사헤드(130)는 초미립자 분산액을 처리 챔버(120)로 도입하는 초미립자 분산액통로(132)에 연결된다. 외부 소스로부터 공급되는 초미립자 분산액은 분사노즐(130a)로부터 기판 홀더(122)에 의해 고정되는 기판(18)의 표면쪽으로 균일하게 분사된다.
기판 홀더(122)와 초미립자 분사헤드(130) 사이에는, 기판 홀더(122)의 윗영역을 개폐하기 위해 회전할 수 있는 개/폐 가능한 셔터(134)가 설치된다.
이 실시예에 있어서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 초미립자 분산액은 각각 대체로 금속성분으로 만들어진 코어와 유기 화합물로 만들어진 피복층(12)을 구비하고, 시클로헥산 등의 적합한 용매내에 균일하게 분산된 복합 금속 초미립자(14)를 포함한다. 복합 금속 초미립자(14)는 코어(10)가 유기 화합물로 만들어진 피복층(12)으로 덮여있고, 용매내에서 결합하게 될 경향이 적기 때문에 안정하다. 코어(10)는 1 내지 50 ㎚ 의 평균직경을 가지는데, 바람직하게는 1 내지 20 ㎚ 이고, 더 바람직하게는 1 내지 10 ㎚ 이다.
초미립자 분사헤드(130)는 고주파전원(140)에 연결되며, 초미립자 분사헤드(130) 아래의 플라즈마 생성영역(142)에서 플라즈마를 생성하는 방전전극으로서 동작한다. 안쪽으로 전자빔을 인가하는 전자빔 발생기(144)는 플라즈마 생성영역(142)의 아래쪽에 측방향으로 위치된다. 이 전자빔 발생기(144)는 이온 발생기로 대체될 수 있다.
시클로헥산내에 분산된 구리 초미립자(복합 금속 초미립자)를 포함하는 초미립자 분산액을 사용하여 반전도체 기판(18)상의 구리배선을 형성하기 위하여, 도 11에 도시된 장치에 의해 수행되는 금속박막 형성방법을 아래에 설명한다. 각각의 구리 초미립자는 유기 화합물의 피복층(12)으로 덮여 있는 구리 코어(10)를 포함한다. 예를 들면, 음이온 물질로서 스테아르산과 금속 소스로서 구리 카보네이트를 초기 끓는점이 250℃ 인 높은 끓는점의 파라핀계 용액에 보조하고, 그 혼합물을 300℃ 에서 3 시간 동안 가열하고, 그 혼합물에 메탄올을 첨가하고, 그 혼합물을 침전 정제함으로써 구리 초미립자를 생성할 수 있다.
우선, 기판(18)을 기판 홀더(122)의 상부표면상에 위치시키고, 히터(124)로써 소정의 온도까지 가열한다. 그 다음, 처리 챔버(120)이 진공 상태로 유지되도록 배기된다. 초미립자 분산액을 초미립자 분사헤드(130)로 도입하고, 분사노즐(130a)을 통해 기판(18)의 표면에 분사한다. 동시에, 고주파전원(140)은 초미립자 분사헤드(130)에 고주파 전기에너지를 인가하여 플라즈마 생성영역(142)에서 플라즈마를 생성하고, 셔터(134)를 개방한다. 필요한 경우에는, 전자빔 발생기(144)가 초미립자를 이온화시키기 위해 구동된다.
분사노즐(130a)을 통해 분사된 초미립자 분산액내에 함유된 용매는 재빨리 기화되고, 액질소 트랩장치(126)에 의해 트랩되거나 또는 진공펌프에 의해 배기포트(120a)를 거쳐 배출된다. 용매의 기화시 남겨진 구리 초미립자는 플라즈마 생성영역(142)을 통과하고, 플라즈마 생성영역(142) 통과시 가열된다. 가열되면, 유기 화합물의 피복층(12)(도 1a 및 도 1b 참조)은 분해되고 사라지며, 매우 활성인 구리로만 구성된 초미립자빔(코어(10))을 생성한다.
구리 코어(10)는 서로 접촉하지 않게 안정하고 균일하게 용매 내에 분산되어 있기 때문에, 매우 작은 직경을 갖는 구리 초미립자를 쉽게 핸들링할 수 있으며, 구리로 구성된 초미립자빔(코어(10))은 균일한 분포를 가진다.
전자빔은 초미립자빔에 인가되어 초미립자빔을 이온화하여 초미립자 이온빔을 만들고, 필요하다면, 전압을 가함으로써 이것을 가속화시켜 기판(18)의 표면과 충돌시킨다. 구리 코어(10)는 매우 활성이고, 기판(18)은 히터(124)에 의해 가열되기 때문에, 구리 코어(10)가 용해되고 결합되어, 균일한 반점없는 구리막을 기판(18)의 표면상에 밀착하여 형성하고 증착시킨다.
도 16a 내지 도 16c 에 도시된 바와 같이, 확산장벽층(6)과 기저막(7)이 연속적으로 소형 함몰부(5)상에 형성된 후, 기판의 표면은 구리로 도금된다. 그러나, 도 11에 도시된 장치에 의해 수행되는 방법에 따르면, 확산장벽층(6)과 기저막(7)은 형성되지 않지만, 구리층이 직접 절연막(2)의 표면상에 밀착하게 증착되어 그 내부에 보이드 및 밀봉없는 구리배선을 형성한다.
구리 코어(10)가 이온화되고 이온을 가속화시키는 에너지가 최적화되면, 가로세로비가 5 이상인 콘택트 홀(contact holes)내에 구리를 끼워넣는 것이 가능하다.
도 11에서 가상선으로 나타낸 바와 같이, 레이저빔원(150)은 처리 챔버(120)의 외부에 설치할 수 있고, 처리 챔버(120)은 레이저빔원(150)에 의해 생성된 레이저빔을 통과시킬 수 있는 물질로 만들어진 윈도우(152)를 가질 수 있다. 이러한 변형예에 있어서, 윈도우(152)를 통과한 레이저빔은 용매가 기화된 복합 금속 초미립자(14)에 인가되어 피복층(12)을 제거한다. 이 레이저빔은 자외선으로 대체할 수 있다. 대안적으로, 전자빔, 이온빔 또는 중성자빔 등의 입자빔은 용매가 기화된 복합 금속 초미립자(14)로부터 피복층(12)을 제거하기 위해 인가될 수도 있다.
상기 실시예에 있어서, 복합 금속 초미립자(14)는 초미립자로서 사용되며, 초미립자 분산액은 용매에 복합 금속 초미립자(14)를 분산시킴으로써 준비된다. 그러나, 복합 금속 초미립자(14)는 금속으로만 만들어진 공지된 초미립자로 대체될 수 있으며, 초미립자 분산액은 용매에 공지된 초미립자를 분산시킴으로써 마련될 수도 있다.
도 12a 내지 도 12f 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금속박막 형성방법의 연속적인 단계를 나타낸다. 이 방법에 따르면, 구리, 은 등의 전도체가 반전도체 기판의 표면에 형성된 배선홈 또는 콘택트 홀로서 알려진 층들을 상호접속하는 수직 홀 등의 소형 함몰부에 끼워져, 매설된 전도체 배선을 만들어진다.
도 12a 및 도 12b 에 도시된 바와 같이, 석판인쇄 및 에칭에 의해 형성된 배선홈 등의 소형 함몰부(210)를 갖는 기판(212)과, 예를 들어 합성수지막(214) 및 막(214)의 한 표면상에 소정의 두께로 증착된 박막 전구체(thin-film precursor; 216)를 포함하는 이송 시트(218)가 준비된다.
이 박막 전구체(216)는 도 1a 및 도 1b 의 실시예에 도시된 바와 같이, 각각 대체로 금속성분으로 만들어진 코어(10)와 유기 화합물로 만들어진 피복층(12)을 포함하고, 소정의 용매내에 균일하게 분산된 복합 금속 초미립자(14)를 포함하는 페이스트형 초미립자 분산액으로부터 준비된다. 이 복합 금속 초미립자(14)는코어(10)가 유기 화합물로 만들어진 피복층(12)으로 덮여있고, 용매내에서 결합되는 경향이 적기 때문에 안정하다.
복합 금속 초미립자(14)내 금속성분 비율은 보통 50 내지 90 중량 % 일 수 있다. 배선홈에서의 사용을 위해서는 금속성분이 60 내지 90 중량 %, 특히 70 내지 90 중량 % 인 것이 바람직하다. 코어(10)는 1 내지 50 ㎚ 의 평균직경을 가지는데, 바람직하게는 1 내지 20 ㎚ 이고, 더 바람직하게는 1 내지 10 ㎚ 이다.
복합 금속 초미립자(14)가 혼합되고 섞이는 경우에는, 용매내에서 복합 금속 초미립자(14)를 균일하게 분산시킴으로써 준비된 박막 전구체(초미립자 분산액)(216)는 분산된 복합 금속 초미립자(14)가 매우 작기 때문에 실질적으로 투명하다. 박막 전구체(216)의 표면장력, 점성 등의 특성들은 용매의 타입, 복합 금속 초미립자(14)의 농도 및 박막 전구체(216)의 온도를 선택함으로써 조절될 수 있다.
상기 막(214)은 C, H, O 로만 구성된 폴리에틸렌 등의 유기 물질 또는 C, H, O, H 로만 구성된 나일론 등의 유기 물질로 만들어진다. 상기 막(214)이 C, H, O, H 로만 구성된 유기 물질로 만들어지면, 막(214)이 열적으로 분해되는 경우, 쉽게 기체화될 수 있고, 생성된 가스와 형성된 박막(232)(도 12e 참조)은 화학적으로 함께 결합되지 않는다.
도 12c 에 도시된 바와 같이, 함몰부(210)가 형성되어 있는 기판(212)의 표면과 이송 시트(218)상의 박막 전구체(216)는 서로 접촉하게 되고, 압력롤러(230)에 의해 서로 눌려진다. 도 12d 에 도시된 바와 같이, 박막 전구체(216)는 박막 전구체(216)의 일부분이 채워진 함몰부(210)를 갖는 기판(212)으로 이송된다.
막(214)이 박막 전구체(216)에서 떨어져나간 후, 함몰부(210)가 형성되어 있는 기판(212)의 표면상에 박막 전구체(216)로부터 금속박막(232)이 형성된다. 특히, 박막 전구체(초미립자 분산액)(216)내에 함유된 용매는 기화되고, 복합 금속 초미립자(14)의 피복층(유기 화합물; 12)(도 1a 및 도 1b 참조)은 분해되어 버린다. 동시에, 금속성분 코어(10)는 용해되고 결합되어, 박막 전구체(216)내에 함유된 금속성분으로만 만들어진 금속박막(232)을 형성한다.
이 때, 기판(212)의 함몰부(210)는 가압된 박막 전구체(216)의 일부분으로 완전히 채워진다. 이 방법으로, 보이드 및 캐비티(cavity)가 없는 전도체가 기판(212)내 함몰부(210)에 형성된다.
도 12f 에 도시된 바와 같이, 기판의 표면은 화학기계적 폴리싱(CMP)에 의해 폴리싱되어, 함몰부(210)에 채워진 금속박막(232)보다 과도한 금속박막(232)을 기판(232)으로부터 제거한다. 이로써, 금속박막(232)으로 만들어진 장착된 배선이 제조된다.
도 13a 내지 도 13f 는, 도 12a 내지 도 12f 에 도시한 금속박막 형성방법의 변형예를 나타낸다. 이 변형된 방법은 도 13d 와 같이, 막(214)이 박막 전구체(216)에서 벗겨지는 것이 아니라, 열적으로 분해되어, 도 13e 와 같이, 함몰부(210)가 형성되어 있는 기판(212)의 표면상에 박막 전구체(216)로부터 금속박막(232)을 형성한다는 점이 도 12a 내지 도 12f 에 도시한 방법과 다르다. 특히, 상기 막(214)이 기화되어 버리고, 박막 전구체(초미립자 분산액; 216)내에함유된 용매가 기화되며, 복합 금속 초미립자(14)의 피복층(유기 화합물; 12)(도 1a 및 도 1b 참조)이 분해되어 버린다. 동시에, 금속성분 코어(10)는 용해되고 결합되어, 박막 전구체(216)내에 함유된 금속성분으로만 만들어진 금속박막(232)을 형성한다.
도 14 및 도 15는, 도 12a 내지 도 12f 및 도 13a 내지 도 13f 에 도시된 방법을 수행하는 장치를 나타낸다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 이 장치는 그 내부에 설치된 피드 로봇(240)을 구비한 중앙 피드실(242)과, 이송 장치(244)를 수용하는 이송부(246)와, 가열장치(248)를 수용하는 가열부(250)와, 폴리싱 장치(252)를 수용하는 폴리싱 챔버(254), 및 복수의 스톡 야드(임시 스톡실; 256)를 포함한다. 이송부(246), 가열부(250), 폴리싱 챔버(254) 및 스톡 야드(256)는 중앙 피드실(242)의 방사상 바깥쪽으로 설치되며, 스톡 야드(256)는 이송부(246), 가열부(250) 및 폴리싱 챔버(254) 사이에 위치한다. 또, 이 장치는 피드실(242)과 로딩/언로딩실(258) 사이에 설치되고, 이동가능한 로봇(260)을 수용하는 제 2 피드실(262)도 포함한다.
도 12c 및 도 13c 에 도시된 바와 같이, 이송 장치(244)는 이송 시트(218)상에 있는 박막 전구체(216)를 함몰부(210)가 형성되어 있는 기판(212)의 표면과 서로 접촉시키고, 그 다음 기판(212)과 박막 전구체(216)를 압력롤러(230)로 서로에 대해 가압하여, 박막 전구체(216)를 도 12d 및 도 13d 에 도시된 바와 같이, 박막 전구체(216)의 일부분이 채워진 함몰부(210)를 구비한 기판(212)으로 이송시킨다.
가열장치(248)는 도 9 및 도 10에 도시된 가열장치(50)와 동일한 구조를 가진다. 가열장치(248)에 있어서, 박막 전구체(216)에서 막(214)이 벗겨진 후, 박막 전구체(216)상에 막(214)이 제거되지 않고 남아있는 채로, 기판(212)이 가열판(90)의 상부표면상에 위치된다. 이 가열판(90)은 기판(18)을 5 분 내에 300℃로 가열한다. 기판(18)이 5 분간 300℃ 로 유지된 후, 상온에서 10 분 동안 식힌다. 이 방법으로, 복합 금속 초미립자(14)의 금속성분 코어(10)는 용해되어 서로 결합된다.
폴리싱 장치는 화학기계적 폴리싱방법으로 기판(212)의 표면에 있는 잉여 금속을 제거한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 폴리싱 장치는 폴리싱 표면을 제공하기 위해 상부표면에 부착된 폴리싱패드(320)를 갖는 폴리싱테이블(322)과, 폴리싱될 표면이 폴리싱테이블(322)쪽으로 향하도록 기판(212)을 지지하는 탑링(324)을 포함한다. 이 폴리싱테이블(322)과 탑링(324)은 서로 독립적으로 자체축에 대하여 회전된다. 연마액이 폴리싱테이블(322) 위쪽에 위치한 연마액노즐(326)로부터 폴리싱패드(320)로 공급되는 동안, 탑링(324)은 일정한 압력하에 기판(212)을 폴리싱패드(320)에 대해 가압하여 기판(212) 표면을 폴리싱한다. 연마액노즐(326)로부터 공급된 연마액은 그 내부에 현탁된 실리카 등의 미세연마입자를 갖는 알칼리용액을 포함한다. 따라서, 기판(212) 표면이 알칼리에 의한 화학적 폴리싱 작용과 미세연마입자에 의한 기계적 폴리싱 작용의 조합인 화학기계적 폴리싱 작용에 의해 경면 마무리로 폴리싱된다.
기판에 대한 폴리싱이 폴리싱 장치상에서 계속되면, 폴리싱패드(320)의 로딩으로 인한 폴리싱패드(320)의 폴리싱면에 대한 폴리싱 성능이 감소된다. 폴리싱 성능을 회복하기 위해서는, 예를 들면, 폴리싱된 기판(212)이 다른 기판(212)으로 교체될 때, 폴리싱패드(320)를 드레서(328)에 의해 드레싱한다. 특히, 드레서(328)의 하부 드레싱면은 폴리싱패드(320)에 대해 가압되며, 드레서(328)와 폴리싱테이블(322)은 그 자체축으로 독립적으로 회전되어, 폴리싱패드(320)로부터 부스러기 및 연마액을 제거한다. 따라서, 폴리싱패드(320)의 폴리싱면은 재생 상태로 드레싱되고 평탄화된다.
이송 장치(244)를 수용하는 이송부(246), 가열장치(248)를 수용하는 가열부(250) 및 폴리싱 장치(252)를 수용하는 폴리싱 챔버(254)은 통합될 수 있으며, 이송부(246), 가열부(250) 및 폴리싱 챔버(254)내에서의 처리들은 기판상에 배선을 형성하도록 개별적으로 수행되고 조합할 수 있다.
상기 실시예에 있어서, 복합 금속 초미립자(14)는 초미립자로서 사용되고, 박막 전구체를 위한 초미립자 분산액은 용매내에서 복합 금속 초미립자(14)를 분산시킴으로써 준비된다. 그러나, 복합 금속 초미립자(14)는 일반적으로 알려진 금속으로만 만들어진 초미립자로 대체할 수 있으며, 초미립자 분산액은 용매내에 공지된 초미립자를 분산시킴으로써 준비할 수도 있다.
본 발명의 이러한 구성으로, 충분한 전도성을 가지며 그 두께를 쉽게 조절할 수 있는 금속박막을 용이하면서도 저렴하게 제조하는 것이 가능하다. 양질의 금속박막을 기판 표면상에 안정하게 형성할 수 있어, 기판 표면에 형성된 함몰부 또는 소형 배선홈내에 전도체를 확실하게 장착할 수 있다.
비록 본 발명에서는 임의의 바람직한 실시예를 도시하고 자세하게 기술하였지만, 첨부된 청구범위의 범위에서 벗어나지 않는 다양한 변형예 및 실시예가 가능하다는 것은 명백하다.

Claims (42)

  1. 금속성분 함유용액으로서,
    대체로 금속성분으로 만들어진 코어 및 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한 복합 금속 초미립자를 포함하고;
    상기 코어는 1 내지 10 ㎚ 범위의 평균직경을 가지며;
    상기 복합 금속 초미립자는 용매내에 균일하게 분산되는 것을 특징으로 하는 금속성분 함유용액.
  2. 금속성분 함유용액으로서,
    대체로 금속성분으로 만들어진 코어 및 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한 복합 금속 초미립자를 포함하고;
    상기 코어는 1 내지 50 ㎚ 범위의 평균직경을 가지며;
    상기 복합 금속 초미립자는 용매내에 균일하게 분산되는 것을 특징으로 하는 금속성분 함유용액.
  3. 금속성분 함유용액으로서,
    적어도 하나 이상의 복합 금속 초미립자와 유기 금속 화합물; 및
    1 내지 10 ㎛ 범위의 평균입경을 갖는 금속 분말을 포함하고;
    상기 각각의 복합 금속 초미립자는, 대체로 금속성분으로 만들어진 코어 및상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 가지며;
    상기 코어는 1 내지 10 ㎚ 범위의 평균직경을 가지고;
    상기 복합 금속 초미립자, 상기 유기 금속 화합물, 및 상기 금속 분말 중 적어도 하나는 용매내에 균일하게 분산되는 것을 특징으로 하는 금속성분 함유용액.
  4. 금속성분 함유용액으로서,
    적어도 하나 이상의 복합 금속 초미립자와 유기 금속 화합물; 및
    1 내지 10 ㎛ 범위의 평균입경을 갖는 금속 분말을 포함하고;
    상기 각각의 복합 금속 초미립자는, 대체로 금속성분으로 만들어진 코어 및 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 가지며;
    상기 코어는 1 내지 50 ㎚ 범위의 평균직경을 가지고;
    상기 복합 금속 초미립자와, 상기 유기 금속 화합물, 및 상기 금속 분말 중 적어도 하나는 용매내에 균일하게 분산되는 것을 특징으로 하는 금속성분 함유용액.
  5. 금속박막 형성방법으로서,
    대체로 금속성분으로 만들어진 코어와 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한 복합 금속 초미립자와, 1 내지 10 ㎚ 범위의 평균직경을 갖는 상기 코어와, 용매내에 균일하게 분산되는 복합 금속 초미립자를 포함하는 금속성분 함유용액을 준비하는 단계;
    상기 용액이 기판 표면에 접촉되도록 하는 단계;
    상기 기판의 상기 표면상에서 상기 용액 내의 용매를 기화시켜, 상기 기판의 상기 표면상에 초미립자 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 초미립자 코팅층을 0.01 내지 10 ㎛ 의 두께를 갖는 금속박막으로 열적으로 분해하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 용액 내의 금속성분은 30 내지 90 중량 % 범위의 총량을 가지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  7. 금속박막 형성방법으로서,
    대체로 금속성분으로 만들어진 코어와 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한 복합 금속 초미립자와, 1 내지 50 ㎚ 범위의 평균직경을 갖는 상기 코어와, 용매내에 균일하게 분산되는 복합 금속 초미립자를 포함하는 금속성분 함유용액을 준비하는 단계;
    상기 용액이 기판 표면에 접촉되도록 하는 단계;
    상기 기판의 상기 표면상에서 상기 용액 내의 용매를 기화시켜, 상기 기판의 상기 표면상에 초미립자 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 초미립자 코팅층을 0.01 내지 10 ㎛ 범위의 두께를 갖는 금속박막으로 열적으로 분해하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 용액 내의 금속성분은 30 내지 90 중량 % 범위의 총량을 가지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  9. 금속박막 형성방법으로서,
    적어도 하나 이상의 복합 금속 초미립자와 유기 금속 화합물, 및 1 내지 10 ㎛ 범위의 평균입경을 갖는 금속 분말을 포함하는 금속성분 함유용액을 준비하는 단계;
    상기 용액이 기판 표면에 접촉되도록 하는 단계;
    상기 기판의 상기 표면상에서 상기 용액 내의 용매를 기화시켜, 상기 기판의 상기 표면상에 초미립자 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 초미립자 코팅층을 10 내지 1000 ㎛ 범위의 두께를 갖는 금속박막으로 열적으로 분해하는 단계를 포함하며;
    상기 각각의 복합 금속 초미립자는, 대체로 금속성분으로 만들어진 코어 및 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 가지며;
    상기 코어는 1 내지 10 ㎚ 범위의 평균직경을 가지고;
    상기 복합 금속 초미립자와, 상기 유기 금속 화합물, 및 상기 금속 분말 중 적어도 하나는 용매내에 균일하게 분산되는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 용액 내의 금속성분은 30 내지 90 중량 % 범위의 총량을 가지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  11. 금속박막 형성방법으로서,
    적어도 하나 이상의 복합 금속 초미립자와 유기 금속 화합물, 및 1 내지 10 ㎛ 범위의 평균입경을 갖는 금속 분말을 포함하는 금속성분 함유용액을 준비하는 단계;
    상기 용액이 기판 표면에 접촉되도록 하는 단계;
    상기 기판의 상기 표면상에서 상기 용액 내의 용매를 기화시켜, 상기 기판의 상기 표면상에 초미립자 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 초미립자 코팅층을 10 내지 1000 ㎛ 범위의 두께를 갖는 금속박막으로 열적으로 분해하는 단계를 포함하며;
    상기 각각의 복합 금속 초미립자는, 대체로 금속성분으로 만들어진 코어 및 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 가지며;
    상기 코어는 1 내지 50 ㎚ 범위의 평균직경을 가지고;
    상기 복합 금속 초미립자와, 상기 유기 금속 화합물, 및 상기 금속 분말 중 적어도 하나는 용매내에 균일하게 분산되는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 용액 내의 금속성분은 30 내지 90 중량 % 범위의 총량을 가지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  13. 금속박막 형성장치로서,
    대체로 금속성분으로 만들어진 코어와 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한, 용매내에 균일하게 분산되는 상기 복합 금속 초미립자를 포함하는 상기 금속성분 함유용액을 기판 표면에 접촉하도록 하는 용액공급장치; 및
    상기 기판의 상기 표면상에 초미립자 코팅층을 형성하도록 상기 기판의 상기 표면상에서 상기 용액내의 용매를 기화시키고, 상기 초미립자 코팅층을 금속박막으로 열적으로 분해시키는 가열장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 용액 내의 금속성분은 30 내지 90 중량 % 범위의 총량을 가지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 기판의 상기 표면상에서 상기 용액내의 용매를 건조시키는 보조건조장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성장치.
  16. 금속박막 형성방법으로서,
    적어도 부분적으로는 금속으로 만들어지고, 용매속으로 분산되는 초미립자를 함유하는 초미립자 분산액을 준비하는 단계;
    상기 초미립자 분산액을 진공분위기에서 분사노즐로부터 기판 표면쪽으로 분사하여 상기 용액내의 용매를 기화시킴으로써 초미립자를 기판 표면과 충돌시키는 단계; 및
    기판 표면상에서, 적어도 상기 초미립자의 일부분으로 만들어진 금속을 결합하는 단계를 포함하는 금속박막 형성방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 금속은 노출된 상태에서 기판 표면과 충돌되거나, 또는 노출된 상태에서 이온화되고, 소정의 전압으로 가속되어 기판 표면과 충돌되는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 초미립자는 대체로 금속성분으로 만들어진 코어와 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한 복합 금속 초미립자를포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  19. 금속박막 형성장치로서,
    배기가능한 처리 챔버;
    기판을 고정하기 위해 상기 처리 챔버내에 설치된 기판 홀더;
    상기 기판 홀더에 의해 고정되는 상기 기판을 가열하기 위해 상기 기판 홀더내에 내장된 히터; 및
    적어도 부분적으로는 금속으로 만들어지고, 용매속으로 분산되는 초미립자를 함유하는 초미립자 분산액을 상기 기판 홀더에 의해 고정된 기판 표면으로 분사하기 위해 상기 처리 챔버내에 설치된 분사노즐을 구비한 초미립자 분사헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    적어도 상기 초미립자의 일부분을 이루는 상기 금속을, 용매는 증발하고 상기 초미립자 분사헤드로부터 분사되는 초미립자 분산액으로부터 노출된 상태로 만드는 적어도 하나 이상의 장치와, 상기와 같이 노출된 상태에서 금속을 이온화시키는 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성장치.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 초미립자는 대체로 금속성분으로 만들어진 코어와 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한 복합 금속 초미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성장치.
  22. 금속박막 형성방법으로서,
    막의 일 표면상에 박막 전구체를 위치시켜 이송 시트를 형성하는 단계;
    베이스의 표면상에 상기 이송 시트를 이송하는 단계; 및
    상기 이송 시트와 상기 막을 열적으로 분해하여 상기 박막 전구체로부터 상기 베이스의 표면상에 금속박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 베이스는 전도체를 채우기 위해 표면내에 형성되는 함몰부를 구비한 기판을 포함하고;
    상기 이송 시트는 상기 박막 전구체의 일부분으로 채워진 상기 함몰보조 있는 상기 기판의 표면상에 이송되며;
    상기 금속박막이 형성된 후, 상기 기판의 표면이 폴리싱되어 그 표면상에 남은 잉여 금속박막을 제거하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 박막 전구체는 균일하게 분산된 1 내지 20 ㎚ 범위의 평균직경을 갖는초미립자를 포함하는 초미립자 분산액으로 구성되고;
    상기 초미립자는 적어도 금속으로 만들어진 일부분을 가지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 초미립자는 대체로 금속성분으로 만들어진 코어와 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한 복합 금속 초미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  26. 제 23항에 있어서,
    상기 박막 전구체는 균일하게 분산된 1 내지 50 ㎚ 범위의 평균직경을 갖는 초미립자를 포함하는 초미립자 분산액으로 구성되어 있고;
    상기 초미립자는 적어도 금속으로 만들어진 일부분을 가지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 초미립자는 대체로 금속성분으로 만들어진 코어와 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한 복합 금속 초미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  28. 제 22항에 있어서,
    상기 막은 C, H, O, N 으로 구성된 유기 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  29. 금속박막 형성방법으로서,
    막의 일 표면상에 박막 전구체를 위치시켜 이송 시트를 형성하는 단계;
    상기 이송 시트를 베이스의 표면상에 이송하는 단계;
    상기 막을 벗기고 상기 이송 시트를 열적으로 분해하여, 상기 박막 전구체로부터 상기 베이스의 표면상에 금속박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 베이스는 전도체를 채우기 위해 표면내에 형성되는 함몰부를 구비한 기판을 포함하고;
    상기 이송 시트는 상기 박막 전구체의 일부분으로 채워진 상기 함몰보조 있는 상기 기판의 표면상에 이송되며;
    상기 금속박막이 형성된 후, 상기 기판의 표면이 폴리싱되어 그 표면상에 남은 잉여 금속박막을 제거하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 박막 전구체는 균일하게 분산된 1 내지 20 ㎚ 범위의 평균직경을 갖는 초미립자를 포함하는 초미립자 분산액으로 구성되어 있고;
    상기 초미립자는 적어도 금속으로 만들어진 일부분을 가지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 초미립자는 대체로 금속성분으로 만들어진 코어와 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한 복합 금속 초미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  33. 제 30항에 있어서,
    상기 박막 전구체는 균일하게 분산된 1 내지 50 ㎚ 범위의 평균직경을 갖는 초미립자를 포함하는 초미립자 분산액으로 구성되어 있고;
    상기 초미립자는 적어도 금속으로 만들어진 일부분을 가지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 초미립자는 대체로 금속성분으로 만들어진 코어와 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한 복합 금속 초미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  35. 제 29항에 있어서,
    상기 막은 C, H, O, N 으로 구성된 유기 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
  36. 금속박막 형성장치로서,
    막의 일 표면상에 위치한 박막 전구체를 포함하는 이송 시트를 이송하기 위한, 베이스의 표면 위에 있는 이송 장치; 및
    상기 이송 시트 또는 상기 이송 시트와 상기 막을 열적으로 분해하여, 상기 박막 전구체로부터 상기 베이스의 표면상에 금속박막을 형성하는 가열장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성장치.
  37. 제 36항에 있어서,
    상기 베이스는 전도체를 채우기 위해 표면내에 형성되는 함몰부를 구비한 기판을 포함하고;
    상기 이송 시트는 상기 박막 전구체의 일부분으로 채워진 상기 함몰보조 있는 상기 기판의 표면상에 이송되며;
    상기 장치는, 상기 금속박막이 형성된 후에 상기 기판의 표면이 폴리싱되어 그 표면상에 남은 잉여 금속박막을 제거하는 폴리싱 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성장치.
  38. 제 37항에 있어서,
    상기 박막 전구체는 균일하게 분산된 1 내지 20 ㎚ 범위의 평균직경을 갖는 초미립자를 포함하는 초미립자 분산액으로 구성되어 있고;
    상기 초미립자는 적어도 금속으로 만들어진 일부분을 가지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성장치.
  39. 제 38항에 있어서,
    상기 초미립자는 대체로 금속성분으로 만들어진 코어와 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한 복합 금속 초미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성장치.
  40. 제 37항에 있어서,
    상기 박막 전구체는 균일하게 분산된 1 내지 50 ㎚ 범위의 평균직경을 갖는 초미립자를 포함하는 초미립자 분산액으로 구성되어 있고;
    상기 초미립자는 적어도 금속으로 만들어진 일부분을 가지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성장치.
  41. 제 40항에 있어서,
    상기 초미립자는 대체로 금속성분으로 만들어진 코어와 상기 코어에 화학적으로 결합된 유기 화합물로 만들어진 피복층을 각각 구비한 복합 금속 초미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성장치.
  42. 제 36항에 있어서,
    상기 막은 C, H, O, N 로 구성된 유기 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성장치.
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