KR20030083740A - 박막 형성 방법 및 박막 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따라, 반도체 기판(101)은 소정의 처리 용기에 배치되고, 예를 들어 플라즈마로의 전환에 의해 활성화된 산소 기체가 절연 막(108)에 공급된다. 인터레벨 절연 막(106) 및 절연 막(108)의 표면이 활성화 산소 기체에 노출된다. 이어서, CVD에 의해 루테늄 막(109)이 형성된다.

Description

박막 형성 방법 및 박막 형성 장치{THIN FILM FORMING METHOD AND THIN FILM FORMING APPARATUS}
집적 회로의 집적도가 증가함에 따라, 트랜지스터 및 축전기로 구성되는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)에서 메모리 셀의 면적 감소 및 메모리 용량의 증가가 요구되고 있다. 이러한 요구에 따라, 산화탄탈(Ta2O5)과 같은 고유전상수를 갖는 물질을 축전기를 구성하는 유전체 막(축전기 절연 막)으로서 사용함으로써 메모리 셀의 면적을 증가시키지 않으면서 메모리 셀의 용량을 증가시키기 위한 기법이 제안되어 왔다.
산화탄탈과 같은 고유전상수를 갖는 물질이 유전체 막으로서 사용되는 경우, 산화탄탈 막을 형성한 후 어닐링(annealing), UV 처리 등과 같은 후처리를 수행함으로써 기대 유전상수가 수득된다. 이 때, 산화물인 유전체 물질로부터 산소가 제거되는 것을 방지하기 위해 일반적으로 후처리는 산소를 함유하는 분위기에서 수행된다. 이러한 이유로, 질화텅스텐 또는 질화티탄은 저장 전극으로서 사용되는 경우 산화된다. 따라서, 루테늄과 같은, 쉽게 산화되지 않거나 산화후에도 전도성을 나타내는 금속 물질이 저장 전극으로서 사용된다.
DRAM에서의 메모리 용량을 증가시기 위해, 축전기를 원통 형상 또는 적층된 전극 구조를 갖도록 형성하여 그의 실질적인 면적을 증가시킴으로써 메모리 셀의 면적을 증가시키지 않으면서 메모리 셀의 메모리 용량을 증가시키기 위한 기법이 제안되어 왔다. 예를 들어, 원통형 축전기 구조가 이러한 기법에 사용되는 경우 전극은 보다 큰 단(step)을 갖도록 형성된다. 이러한 이유로, 전극으로서 전도성 막을 형성할 때는 전도성 막을 양호한 단 피복률(step coverage)로 형성할 수 있는 화학증착(CVD)이 사용된다.
루테늄을 열 CVD에서 사용할 때는 Ru(C2H5C5H5)2{Ru(EtCp)2}가 원료 기체로서 사용되고 산소 기체가 이러한 원료 기체에 가해진다.
그러나, 루테늄 막을 열 CVD에 의해 형성할 때, 막이 형성될 하부 층에 루테늄이 미리 부착되지 않을 경우에는 루테늄 막이 CVD에 의해 성장하지 않을 것이다. 통상적으로, 루테늄 박막(시드(seed) 층)은 일반적으로 PVD에 의해 형성되고, CVD에 의해 목적하는 두께를 갖는 루테늄 막이 양호한 단 피복률로 형성된다.
루테늄 박막이 루테늄 원료 기체 및 산소 기체를 사용한 열 CVD에 의해서만 형성될 경우, 기판이 소정 온도로 가열될 때까지 약 20분이 소요되고, 막이 하부층의 표면상에 형성되기 시작할 때까지 기판상으로의 상기 기체의 공급이 개시된다. 막이 형성되기 시작할 때까지의 시간을 단축하기 위해 보통보다 수십배 높은 농도로 기체의 공급량을 증가시키는 경우에도 막 형성 개시 시간은 수분을 필요로 한다. 게다가, 불량한 품질, 예를 들어 불량한 평활도를 갖는 막이 형성된다.
이러한 문제를 피하기 위해, 통상적으로는 먼저 시드(seed) 층을 PVD에 의해 형성한다. 그러나, 양호한 단 피복률을 갖는 막을 형성하기가 어렵고, 따라서 예를 들어 직경이 0.1㎛이고 깊이가 0.5㎛를 초과하는 높은 가로세로 비(aspect ratio)를 갖는 구멍의 측벽상에 시드 층을 형성하기는 매우 어렵다. 원통형 축전기 구조를 형성하고자 할 경우에는 루테늄 막이 높은 가로세로 비를 갖는 작은 구멍내에 양호한 단 피복률로 형성될 것이 요구된다. 초소형화에 대한 요구가 점점 증가함에 따라, 시드 층을 측벽상에 균일하게 형성하기가 어려워지고 있다.
본 발명은 금속 막을 형성하기 위한 박막 형성 방법 및 박막 형성 장치에 관한 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시태양에 따른 박막 형성 방법을 사용하여 반도체 장치를 제조하는 단계의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1a 내지 도 1c 이후의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시태양에 따른 박막 형성 방법을 사용하는 반도체 장치를 제조하는 단계의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3a 내지 도 3c 이후의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시태양에 따른 박막 형성 장치의 배열의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시태양에 따른 박막 형성 장치의 배열의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 박막 형성 장치의 배열의 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 형성된 루테늄 막의 주사 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)에 의한 전자 현미경사진이다.
도 9a 및 도 9b는 형성된 루테늄 막의 SEM에 의한 전자 현미경 사진이다.
도 10a 및 도 10b는 형성된 루테늄 막의 SEM에 의한 전자 현미경 사진이다.
도 11a 및 도 11b는 형성된 루테늄 막의 SEM에 의한 전자 현미경 사진이다.
도 12a 및 도 12b는 2차 이온 질량 분광법에 의해 수득된 측정 결과의 그래프이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 하부 층이 높은 가로세로 비로 보다 작은 단 형상을 갖는 경우에도 양호한 단 피복률 및 양호한 품질을 갖는 박막을 형성하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시태양에 따라, 활성화 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역과 접촉시켜 기판에 대한 전처리를 수행하고, 이어서 전처리된 기판의 막 형성 영역에, 전이 금속의 원료 기체 및 산소 기체를 사용한 열 CVD에 의해 전이 금속으로 된 금속 박막을 형성하는 것을 포함하는 박막 형성 방법이 제공된다.
이러한 박막 형성 방법에 따르면, 원료 기체 및 산소 기체는 가열에 의해 추가로 활성화된 막 형성 영역에 공급된다.
상기 박막 형성 방법에 있어서, 활성화 기체는, 예를 들어 활성화 산소이다. 다르게는, 활성화 기체는 활성화 아르곤과 같은 활성화 불활성 기체일 수도 있다.
또한, 전이 금속의 원료 기체는, 예를 들어 전이 금속 및 하나 이상의 사이클로펜타디엔 고리로 이루어진 유기금속 화합물이다. 전이 금속으로는 루테늄을 들 수 있다.
또한, 활성화 기체는 원기체(original gas)를 기판에서 떨어진 위치에서 활성화시킴으로써 수득된다. 활성화 기체는, 예를 들어 원기체를 극초단파(microwave)를 사용하여 여기시킴으로써 생성될 수 있다.
본 발명의 실시태양에 따르면, 활성화 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역과 접촉시키기 위한 전처리 수단, 기판의 막 형성 영역에 전이 금속의 원료 기체 및 산소 기체를 공급하기 위한 원료 기체 공급 수단, 및 기판을 가열하기 위한 가열 수단을 포함하는 박막 형성 장치가 제공된다.
이러한 박막 형성 장치에 따르면, 막 형성 영역이 전처리 수단에 의해 활성화된 후 원료 기체 및 산소 기체를 공급하고, 기판을 가열하여 열 CVD에 의해 전이 금속의 금속 막을 형성한다.
상기 박막 형성 장치에 있어서, 전처리 수단 및 원료 기체 공급 수단은 하나의 처리 용기내에 배치될 수 있고, 가열 수단은 처리 용기내에 배열된 서셉터(susceptor)상에 배치될 수 있으며, 기판은 서셉터상에서 활성화 기체와 접촉될 수 있고 원료 기체 및 산소 기체와 접촉될 수 있으며 가열 수단에 의해 가열될 수 있다.
본 발명의 다른 실시태양에 따르면, 활성화 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역과 접촉시켜 기판에 대한 전처리를 수행하는 단계, 및 전처리된 기판의 막 형성 영역에, 전이 금속의 원료 기체 및 첨가 기체를 사용한 CVD에 의해 전이 금속으로 된 금속 박막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 형성 방법이 제공된다.
이러한 박막 형성 방법에 따르면, 원료 기체 및 첨가 기체는 활성화된 박막 형성 영역에 공급된다.
본 발명의 다른 실시태양에 따르면, 전이 금속의 원료 기체 및 첨가 기체와 활성화 기체를 처리될 기판의 박막 형성 영역에 공급하여, CVD에 의해 전이 금속으로 된 금속 박막을 형성하는 것을 포함하는 박막 형성 방법이 제공된다.
이러한 박막 형성 방법에 따르면, 전이 금속의 원료 기체는 첨가 기체 뿐만 아니라 활성화 기체와 접촉된다.
상기 박막 형성 방법에 따르면, 전이 금속 기체의 원료 기체는 제 1 시간동안의 공급, 및, 이어서 제 2 시간동안의 공급 중지의 주기를 소정의 횟수로 반복함으로써 기판의 박막 형성 영역에 공급될 수 있다.
본 발명의 다른 실시태양에 따르면, 전이 금속의 원료 기체 및 활성화 첨가제 기체를 처리될 기판의 박막 형성 영역에 공급하여 CVD에 의해 전이 금속으로 제조된 금속 박막을 형성함을 포함하는 금속 박막 형성 방법이 제공된다.
이러한 박막 형성 방법에 따르면, 전이 금속의 원료 기체가 활성화 기체와접촉된다.
전술한 박막 형성 방법에서, 제 1 시간동안의 공급, 및, 이어서 제 2 시간동안의 공급 중지의 주기를 소정의 횟수로 반복함으로써, 전이 기체의 원료 기체를 기판의 박막 형성 영역으로 공급할 수 있다.
전술한 박막 형성 방법에서, 활성화 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역과 접촉하게 함으로써 기판에 대해 전처리후, 전이 금속으로 제조된 금속 박막을 CVD로 형성할 수 있다.
전술한 박막 형성 방법에서, 활성화 기체는, 예를 들어 활성화 산소를 함유한다. 활성화 기체로서, 산소 기체, 아산화질소 기체, 산화질소 기체 및 증기중 임의의 1종을 활성화시킴으로써 수득된 기체가 사용될 수 있고, 특히 활성화 산소 기체가 사용될 수 있다.
전술한 박막 형성 방법에서, 활성화 기체는 활성화된 불활성 기체일 수 있다. 활성화된 불활성 기체로서, 활성화 아르곤 기체를 사용할 수 있다.
전술한 박막 형성방법에서, 첨가제 기체는 산소를 함유하는 임의의 기체일 수 있다. 첨가제 기체로서, 산소 기체, 아산화질소, 산화질소 및 증기중 임의의 1종을 사용할 수 있고, 특히 산소를 사용할 수 있다.
전술한 박막 형성 방법에서, 활성화 기체 또는 활성화 첨가제 기체는, 기판에서 떨어진 위치에 존재하는 원기체를 활성화함으로써 수득될 수 있다. 활성화 기체 또는 활성화 첨가 기체는 극초단파를 사용하여 원기체를 여기시킴(exciting)으로써 생성될 수 있다.
전술한 박막 형성 방법에서, 전이 금속의 원료 기체는 전이 금속 및 하나 이상의 사이클로펜타디엔 고리로 구성된 유기금속 화합물일 수 있다. 예를 들어, 전이 금속은 루테늄일 수 있다.
본 발명의 다른 실시태양에 따르면, 활성화 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역과 접촉하도록 하는 전처리 수단 및 전이 금속의 원료 기체 및 첨가제 기체를 기판의 막 형성 영역에 공급하기 위한 원료 기체 공급 수단을 포함하는 것으로, 여기서 전이 금속으로 제조된 금속 박막이 CVD에 의해 기판상에 형성되는 박막 형성 장치가 제공된다.
이러한 박막 형성 장치에 따르면, 전처리 수단에 의해 막 형성 영역을 활성화시킨 후, 원료 기체 및 첨가제 기체가 공급되어, CVD에 의해 전이 금속으로 제조된 금속 박막을 형성한다.
본 발명의 다른 실시태양에 따르면, 전이 금속의 원료 기체, 첨가제 기체, 및 활성화 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역에 공급하기 위한 원료 기체 공급 장치를 포함하는 것으로, 여기서, 전이 금속으로 구성된 금속 박막이 CVD에 의해 기판에 형성되는 박막 형성 장치가 제공된다.
이러한 박막 형성 장치에 따라, 원료 기체, 첨가제 기체 및 활성화 기체를 공급하여, CVD에 의해 전이 금속으로 제조된 금속 박막이 형성된다.
본 발명의 다른 실시태양에 따르면, 전이 금속의 원료 기체 및 활성화 첨가제 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역에 공급하기 위한 원료 기체 공급 수단을 포함하는 것으로, 여기서 전이 금속으로 제조된 금속 박막이 CVD에 의해 기판에 형성되는 박막 형성 장치가 제공된다.
이러한 박막 형성 장치에 따르면, 원료 기체 및 활성화 첨가제 기체가 공급되어, CVD에 의해 전이 금속으로 구성된 금속 박막이 형성된다.
전술한 박막 형성 장치에서, 활성화 기체를 기판의 막 형성 영역과 접촉시키는 전처리 수단이 제공될 수 있다.
다르게는, 전처리 장치 및 원료 기체 공급 수단은 단일 처리 용기내에 제공될 수 있고, 바람직하게는, 기판이 서셉터상에서 활성화 기체와 접촉하고, 원료 기체 및 첨가제 기체와 접촉한다.
본 발명의 실시태양을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시태양을 설명한다. 먼저, 본 발명의 실시태양에 따른 박막 형성 방법의 예를 도 1a 내지 도 1c 및 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 기술한다. 도 1a에서 도시한 바와 같이, 게이트 전극(103)은, 예를 들어 게이트 절연 막(102)을 통해 규소로 제조된 반도체 기판(101)상에 형성된다. 공급원(104) 및 드레인(105)은 각각 게이트 전극(103)의 양측에 형성된다. 인터레벨(interlevel) 절연 막(106)은 게이트 전극(103)을 덮는 반도체 기판(101)상에 형성된다. 접촉 플러그(107)는 인터레벨 절연 막(106)을 통해 형성되어, 예를 들어 공급원(104)에 연결된다. 이어서, 산화규소로 제조된 절연 막(108)은 인터레벨 절연 막(106)상에 형성되고, 직경이 0.1㎛이고 깊이가 0.5 내지 1㎛인 개구(108a)는 접촉 플러그(107)상의 절연 막(108)의 상응하는 영역내부에 형성된다. 개구(108a)는 공지된 사진석판술(photolithography) 및 에칭 기법을 사용하여 형성될 수 있다.
이어서, 반도체 기판(101)은 소정의 처리 용기에 배치된다. 예를 들어, 플라즈마로의 전환에 의해 활성화된 산소 기체(활성화 기체)가 절연 막(108)에 공급되어, 인터레벨 절연 막(106) 및 절연 막(108)의 표면이 활성화 산소 기체에 노출된다(전처리). 활성화 산소의 분압은 전술한 처리 용기에서 약 444Pa로 설정되고, 처리 시간은 300초로 설정된다. 아르곤과 같은 불활성 기체는 산소 기체를 대신해서 공급하기 위해서 활성화될 수 있다.
이들 기체의 활성화는 예를 들어 기체의 플라즈마를 생성함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어 산소에 원자외선을 조사함으로써 오존으로 활성화되는 산소 기체를 사용할 수 있다. 종래 기술분야와 동일한 방식으로 전처리하기 전에 스퍼터링(sputtering) 등의 PVD에 의해 루테늄의 시드 층이 형성될 수 있다.
반도체 기판(101)을, 예를 들어 300℃로 가열하고, 이 상태에서 3sccm의 Ru(EtCp)2기체 및 50sccm의 산소 기체(첨가 기체)를 처리 용기의 반도체 기판(101) 위에 공급하여 총 압력이 약 27Pa가 되게 설정한다. sccm은 유속의 단위이고, 1sccm은 0℃ 및 1기압에서 1㎝3의 유체가 1분간 흐른 것을 나타낸다.
루테노센(Ru(C5H5)2) 등의 다른 메탈로센 구조를 갖는 루테늄의 유기금속 화합물(비스사이클로펜타디에닐 착체), 화합물의 치환된 리간드를 갖는 물질, 다른 사이클로펜타디에닐 착체 또는 이들의 유도체를 Ru(EtCp)2대신 원료 기체로서 사용할 수 있다. 메탈로센 구조는 2개의 사이클로펜타디엔 고리 및 다양한 종류의 전이 금속으로 구성된다. 오존 기체 또는 산소 이온 기체를 또한 산소 기체 대신 원료 기체로서 공급할 수 있다.
이 방식으로, 20 내지 30㎚의 두께를 갖는 루테늄 막(109)이 도 1b에 나타낸 바와 같이 절연 막(108) 및 개구(108a)의 측면 및 저면에 균일하게 형성된다. 상기 전처리가 없는 종래의 막 형성 방법으로는 루테늄 막이 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 산화규소로 제조된 절연 막(108)에 형성되지 않았다. 그러나, 본 실시태양에 따르면, 루테늄 막은 또한 산화규소막 또는 산화탄탈막에 형성되었다. 루테늄 막은 종래 방법 또는 본 실시태양에 따른 방법과 무관하게 루테늄의 시드 층에 형성되었다.
전처리 있음 전처리 없음
시드 층상 형성됨 형성됨
산화규소상 형성됨 형성되지 않음
산화탄탈상 형성됨 형성되지 않음
하기 표 2에 나타낸 바와 같이 산소 기체가 플라즈마 상태로 공급되는 전처리 조건이 변한다면 루테늄 막은 조건의 임의의 조합으로도 형성된다. 하기 표 2에 나타낸 "기체 압력"은 전처리시 플라즈마 발생부로부터 공급되는 산소 또는 아르곤의 분압을 의미하고, "출력"은 플라즈마의 생성시의 출력을 의미한다.
전처리 조건 측정
기체 압력 출력 기체 종류 처리 시간
222Pa 200W O2 300초 형성됨
242Pa 200W O2 300초 형성됨
444Pa 200W O2 300초 형성됨
485Pa 200W O2 300초 형성됨
667Pa 200W O2 300초 형성됨
444Pa 100W O2 300초 형성됨
444Pa 300W O2 300초 형성됨
485Pa 200W O2 120초 형성됨
444Pa 200W O2 600초 형성됨
489Pa 200W Ar 300초 형성됨
533Pa 200W Ar 300초 형성됨
막 형성의 처리 시간을 전술한 바와 동일한 조건하에 300초로 설정한 경우, 도 8의 SEM(주사 전자 현미경법)에 의한 전자 현미경사진에 나타난 바와 같이, 루테늄 막은 산화규소 막에 우수한 접착성을 가지며 형성된다. 도 8a는 30°로 경사진 시료의 표면에서 본 결과를 나타내고, 도 8b는 시료의 단면에서 본 결과를 나타냄을 주지한다. 막의 두께를 총 반사 형광 X-선 측정법에 의해 측정하여 39.1㎚의 측정치를 얻었다. 하기 기재된 막의 두께 값은 총 반사 형광 X-선 측정법에 의해 수득된 측정 결과이다.
전술한 바와 같이, 루테늄 막(109)을 절연 막(108)에 형성한 후, 도 1c에 나타낸 바와 같이 원통형 하부 전극(110)이 개구(108a)에 있는 접촉 플러그(107)의 상부와 접촉하여 형성되도록 개구(108a)상의 일부를 제외하고 루테늄 막을 제거한다. 루테늄 막(109)의 제거는 예를 들어 에치 백(etch back) 또는 화학 기계적 연삭에 의해 수행될 수 있다.
이어서, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 산화탄탈 막(111)을 원통형 하부 전극(110) 및 절연 막(108)의 저면 및 측면에 열 CVD에 의해 5 내지 15㎚의 두께로 형성한다. 산화탄탈 막(111)을 형성한 후, 산소 분위기하에 약 400 내지 750℃에서 어닐링 같은 후처리를 실시함으로써, 축전기 절연 막의 특성을 수득하게 된다.
도 2b에 나타낸 바와 같이, 루테늄 막(112)은 도 1b와 동일한 방식으로 산화탄탈 막(111)에 형성된다.
그 다음, 레지스트 패턴을 개구(108a)의 상부를 덮도록 형성하고, 상기 패턴을 마스크로서 사용하여 산화탄탈 막(111) 및 루테늄 막(112)을 제거한다. 이는 도 2c에 나타낸 바와 같이, 하부 전극(110), 축전기 절연 막(114) 및 상부 전극(115)으로 이루어진 원통형 축전기를 형성할 수 있게 한다.
원통형 하부 전극(110)의 외측면을 도 3 및 4에 나타낸 바와 같이 축전기로서 사용할 수 있다. 이 경우의 제작 과정을 기술할 것이다. 먼저, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 게이트 전극(103)을 게이트 절연 막(102)을 통해 반도체 기판(101)에 형성한다. 공급원(104) 및 드레인(105)을 각각 게이트 전극(103)의 양면에 형성한다. 인터레벨 절연 막(106)을 반도체 기판(101)에 형성하여 게이트 전극(103)을 덮는다. 접촉 플러그(107)를 인터레벨 절연 막(106)을 통해 형성하여, 예를 들어 공급원(104)에 연결시킨다. 전술한 실시태양과 동일한 방식으로, 원통형 하부 전극(110)을 개구(108a)에 있는 접촉 플러그(107)의 상부와 접촉하도록 형성한다.
그 다음, 도 3b에 나타낸 바와 같이 절연 막(108)을, 예를 들어 불화수소산을 사용하여 선택적으로 제거하여, 원통형 하부 전극(110)이 외면이 노출된 상태로인터레벨 절연 막(106) 위에 유일하게 놓이도록 한다.
도 3c에 나타낸 바와 같이, 산화탄탈 막(311)을 CVD에 의해 5 내지 15㎚의 두께로 원통형 하부 전극(110)의 저면, 내면 및 외면에 형성한다. 형성된 산화탄탈 막(311)에 산소 분위기하에 500 내지 750℃의 온도에서 어닐링 같은 후처리를 실시함으로써 축전기 절연 막의 특성을 수득한다.
도 4a에 나타낸 바와 같이, 루테늄 막(312)을 도 1b와 동일한 방식으로 산화탄탈 막(311)에 형성한다.
그 후, 산화탄탈 막(311) 및 루테늄 막(312)을 축전기 형성 영역을 제외하고 제거하여, 하부 전극(110), 축전기 절연 막(314) 및 상부 전극(315)으로 이루어진 원통형 축전기를 도 4b에 나타낸 바와 같이 형성한다.
전술한 실시태양에서, 전처리로 활성화된 활성화 산소 기체 또는 활성화 아르곤 기체를, 루테늄 원료 기체를 반도체 기판(101) 위에 공급하기 전에 반도체 기판(101) 위에 공급한다. 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 하기에 기재된 바와 같이, 활성화 기체 및 활성화 첨가 기체를 루테늄 등의 전이 금속의 원료 기체와 함께 반도체 기판(101) 위에 공급할 수 있다. 즉, 전처리 또는 막 형성시에만 활성화 기체를 사용한다.
활성화 기체 및 활성화 첨가 기체를 루테늄 원료 기체와 함께 공급한 경우를 하기에 기재할 것이다.
<제 1 실시태양>
먼저, 산화규소로 제조된 절연 막이 형성된 반도체 기판을 제조하였다. 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 넣고 300℃로 가열하였다. 이 상태로 Ru(EtCp)2기체, 산소 기체 및 활성화 산소 기체(산소 플라즈마 기체)를 처리 용기에 있는 반도체 기판 위에 공급하여 Ru(EtCp)2기체, 산소 기체 및 활성화 산소 기체의 분압을 각각 0.28Pa, 4.4Pa 및 44.5Pa로 설정하였다. 처리 용기의 전체 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 이 경우 처리 시간은 60초로 설정하였다. 산소 플라즈마 기체는 마이크로파를 사용한 원격 플라즈마 생성기를 사용하여 200W의 출력에서 생성되었다.
본 실시태양을 비롯한 이후에 기재될 모든 실시태양에서, 예를 들어 불활성 기체 등인 캐리어 기체, 그밖의 원료 기체, 산소 기체 및 활성화 산소 기체는 또한 처리 용기로 도입되고, 이들 기체는 실시태양에서 나타낸 처리 용기의 전체 압력의 값으로 고려된다.
그 결과, 반도체 기판에 형성된 절연 막에 약 8.8㎚의 두께로 루테늄 막이 형성되었다. 루테늄 막은 산화규소의 하부 절연 막에 우수한 접착성으로 형성되었다. 이 경우, 루테늄은 전술한 실시태양과는 다르게 전처리 없이 형성되었다.
<제 2 실시태양>
전처리후 루테늄 막이 형성되는 경우를 기술한다.
먼저, 산화규소로 제조된 절연 막이 형성되는 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고, 300℃로 가열한다. 예를 들어, 플라즈마로의 전환에 의해 활성화된 산소 기체를 반도체 기판에 공급하여 반도체 기판의 절연 막의 표면을 활성화 산소 기체에 노출시켰다. 이때, 처리 용기의 총 압력을 530Pa로 설정하고, 산소플라즈마 기체의 분압을 480Pa로 설정하였다. 이 경우에 처리 시간을 300초로 설정하였다.
상기 전처리후, 반도체 기판을 상기에서 기술된 실시태양에서와 동일한 방법으로 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, Ru(EtCp)2기체, 산소 기체 및 활성화 산소 기체의 분압이 각각 0.28Pa, 4.4Pa 및 44.5Pa로 설정되도록 Ru(EtCp)2기체, 산소 기체 및 활성화 산소 기체를 처리 용기의 반도체 기판상에 공급하였다. 처리 용기의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 이 경우에 막 형성 시간을 60초로 설정하였다. 극초단파를 사용하는 원격 플라즈마 발생기에 의해 200W의 출력에서 산소 플라즈마 기체가 발생하였다.
그 결과, 도 9의 SEM에 의한 전자 현미경 사진에 나타낸 바와 같이, 반도체 기판상에 형성된 절연 막상에 약 15.3nm의 두께로 루테늄 막이 형성되었다. 산화규소의 하부의 절연 막상에 우수한 접착성을 갖는 루테늄 막이 형성되었다. 도 9a는 30°로 경사진 시료의 표면을 관찰함으로써 수득된 결과를 나타내고, 도 9b는 시료의 단면을 관찰함으로써 수득된 결과를 나타낸 것임을 주의한다.
<제 3 실시태양>
상기 설명에서, 산소 기체 및 활성화 산소 기체는 루테늄 원료 기체와 함께 공급되었다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 루테늄 막은 루테늄 원료 기체와 함께 활성화 산소 기체(활성화 첨가 기체)를 공급함으로써 형성될 수 있다.
먼저, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 예를 들어, 플라즈마로의 전환에 의해 활성화된 산소 기체를 반도체 기판에 공급하여 반도체 기판의 절연 막의 표면을 활성화 산소 기체에 노출시켰다. 이때, 처리 용기의 총 압력을 530Pa로 설정하고, 산소 플라즈마 기체의 분압을 480Pa로 설정하였다. 이 경우, 처리 시간을 300초로 설정하였다.
상기 전처리후, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, Ru(EtCp)2기체 및 활성화 산소 플라즈마 기체의 분압이 각각 0.28Pa 및 44.5Pa로 설정되도록 Ru(EtCp)2기체 및 활성화 산소 플라즈마 기체를 처리 용기의 반도체 기판상에 공급하였다. 처리 용기의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 이 경우에 막 형성 시간을 60초로 설정하였다. 극초단파를 사용하는 원격 플라즈마 발생기에 의해 200W의 출력에서 산소 플라즈마 기체가 발생하였다.
그 결과, 반도체 기판상에 형성된 절연 막상에 약 13.3nm의 두께로 루테늄 막이 형성되었다. 산화규소의 하부의 절연 막상에 우수한 접착성을 갖는 루테늄 막이 형성되었다.
<제 4 실시태양>
전처리가 생략된다는 것을 제외하고는, 상기 실시태양과 동일한 경우를 기술한다.
먼저, 상시 실시태양에서와 같이 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, Ru(EtCp)2기체 및 활성화 산소 플라즈마기체의 분압이 각각 0.28Pa 및 44.5Pa로 설정되도록 Ru(EtCp)2기체 및 활성화 산소 플라즈마 기체를 처리 용기의 반도체 기판상에 제공하였다. 처리 용기의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 이 경우, 막 형성 시간을 60초로 설정하였다. 극초단파를 사용하는 원격 플라즈마 발생기에 의해 200W의 출력에서 산소 플라즈마 기체가 발생하였다.
그 결과, 이 실시태양에서도 마찬가지로 반도체 기판상에 형성된 절연 막상에 약 8.6nm의 두께로 루테늄 막이 형성되었다. 산화규소의 하부의 절연 막상에 우수한 접착성을 갖는 루테늄 막이 형성되었다.
<제 5 실시태양>
상기 설명에서, 루테늄 원료 기체가 막 형성 시간 동안 연속적으로 제공되었다. 그러나, 막 특성은 하기 실시태양에서 기술된 바와 같이 원료 기체를 간헐적으로 공급함으로써 개선될 수 있다.
원료 기체를 간헐적으로 공급하는 막 형성 방법을 하기에 기술한다. 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, 산소 기체 및 활성화 산소 플라즈마 기체의 분압이 각각 4.4Pa 및 44.5Pa로 설정되도록 산소 기체 및 활성화 산소 플라즈마 기체를 처리 용기의 반도체 기판상에 공급하였다. 처리 용기의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 극초단파를 사용하는 원격 플라즈마 발생기에 의해 200W의 출력에서 산소 플라즈마 기체가 발생하였다.
상기에서 기술된 바와 같이, 간헐성 Ru(EtCp)2원료 기체 공급은, 활성화 산소 기체를 공급하면서 원료 기체의 분압이 0.28Pa로 설정되도록 10초동안 기체 공급 및 60초동안 공급 중지의 주기를 반복하여 실시하였다.
10초동안 기체 공급 및 60초동안 공급 중지의 주기를 6회 반복하여 기체 공급의 총 시간이 60초가 될 때까지 막 형성 처리를 계속하였다. 그 결과, 도 10의 SEM에 의한 전자 현미경 사진에 나타낸 바와 같이 반도체 기판상에 형성된 절연 막상에 약 11.5nm의 두께로 루테늄 막이 형성되었다. 산화규소의 하부의 절연 막상에 우수한 접착성을 갖는 루테늄 막이 형성되었다. 도 10a는 30°로 경사진 시료의 표면을 관찰함으로써 수득된 결과를 나타내고, 도 10b는 시료의 단면을 관측함으로써 수득된 결과를 나타낸 것임을 주의한다.
<제 6 실시태양>
상기 실시태양에서, 산소 기체 및 활성화 산소 기체가 공급되었다. 그러나, 루테늄 막은 산소 기체가 아닌 활성화 산소 기체를 공급함으로써 유사하게 형성될 수 있다. 먼저, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, 활성화 산소 플라즈마 기체의 분압이 44.5Pa로 설정되도록 활성화 산소 플라즈마 기체를 처리 용기의 반도체 기판상에 공급하였다. 처리 용기의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 극초단파를 사용하는 원격 플라즈마 발생기에 의해 200W의 출력에서 산소 플라즈마 기체가 발생하였다.
전술한 바와 같이, 간헐성 Ru(EtCp)2원료 기체 공급은, 활성화 산소 기체를 공급하면서 원료 기체의 분압이 0.28Pa로 설정되도록 10초동안 기체 공급 및 60초동안 공급 중지 주기를 반복하여 실시하였다.
10초동안 기체 공급 및 60초동안 공급 중지의 주기를 6회 반복하여 Ru(EtCp)2기체 공급의 총 시간이 60초가 될 때까지 막 형성 처리를 계속하였다. 그 결과, 반도체 기판상에 형성된 절연 막상에 약 9.7nm의 두께로 루테늄 막이 형성되었다. 루테늄 막은 하부의 산화규소 절연 막 상에서 우수한 접착성으로 형성되었다.
<제 7 실시태양>
이어서, 전처리 이후에 루테늄 막이 원료 기체를 간헐적으로 공급함으로써 형성되는 경우를 기술한다.
반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 이어, 예를 들어 플라즈마로의 전환에 의해 활성화된 산소 기체를 반도체 기판에 공급하여 반도체 기판의 절연 막의 표면을 활성화 산소 기체에 노출시켰다. 이때, 처리 용기에서의 총 압력을 530Pa로 설정하였고, 산소 플라즈마 기체의 분압을 480Pa로 설정하였다. 이 경우에 처리 시간은 300초로 설정하였다.
상기 전처리후, 상기 실시태양에서와 동일한 방법으로 반도체 기판을 소정의 용기에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, 산소 기체 및 활성화 산소 플라즈마 기체의 분압이 각각 4.4Pa 및 44.5Pa로 설정되도록 산소 기체 및 활성화 산소 플라즈마 기체를 처리 용기의 반도체 기판상에 공급하였다. 처리 용기의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 극초단파를 사용하는 원격 플라즈마 발생기에 의해200W의 출력에서 산소 플라즈마 기체가 발생하였다.
전술한 바와 같이, 간헐적 Ru(EtCp)2원료 기체 공급은, 산소 기체 및 활성화 산소 기체를 공급하면서 원료 기체의 분압이 0.28Pa로 되도록 10초동안 기체 공급 및 60초동안 공급 중지 주기를 반복하여 실시하였다. 10초동안 기체 공급 및 60초동안 공급 중지 주기를 6번 반복시켜 기체 공급의 총 시간이 60초가 될 때까지 막 형성 처리를 계속하였다.
그 결과, 루테늄 막은 도 11의 SEM에 의해 전자 현미경 사진에서 볼 수 있는 바와 같이, 반도체 기판 상에 형성된 절연 막상에 약 21nm의 두께로 형성되었다. 루테늄 막은 하부의 산화규소 절연 막 상에 우수한 접착성으로 형성되었다. 도 11a는 30°로 경사진 시료의 표면을 관찰함으로써 나타난 결과를 도시한 것이며, 도 11b는 시료의 단면을 관측함으로써 나타난 결과를 도시한 것이다. 도 11b로부터 볼 수 있는 바와 같이, 본 실시태양에 따른 막의 표면은 매우 평활하다. 원자력 현미경에 의해 측정된 RMS 값은 1.42nm만큼 낮았다.
도 12b는 2차 이온 질량 분광법에 의해 본 실시태양을 사용하여 형성된 막의 두께 방향에서 C, O, Si등과 같은 불순물의 농도를 측정함으로써 나타난 결과를 도시한 것이다. 본 실시태양에 의해 형성된 막은 원료 기체 및 산소를 사용하는 열 CVD에 의한 활성화 기체 없이 통상의 PVD Ru 시드 상에서 형성된 막에 비하여 훨씬 낮은 탄소(C)의 농도를 갖는다. 그러므로, 본 실시태양에 따라, Ru 막은 시드 없이도 절연 막 상에서 우수한 접착성을 가질 수 있을 뿐만 아니라 평활하고 낮은 탄소 농도를 갖는 고질의 막을 형성할 수 있었다.
<제 8 실시태양>
루테늄 막은 전처리후 산소 기체가 아닌 활성화 산소 기체가 공급되면서 원료 기체의 간헐적인 공급에 의해 유사하게 형성될 수 있다. 먼저, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치한 후, 300℃로 가열하였다. 다음, 예컨대 플라즈마로의 전환에 의해 활성화된 산소 기체를 반도체 기판에 공급하여 반도체 기판의 절연 막의 표면을 활성화된 산소 기체에 노출시켰다. 이때, 처리 용기에서의 총 압력은 530Pa이었으며, 산소 플라즈마 기체의 분압은 480Pa이었다. 처리 시간은 300초이다.
상기 전처리후, 상기 실시태양에서와 같이, 반도체 기판을 소정의 용기에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 이러한 상태에서 산소 플라즈마 기체를 처리 용기 중의 반도체 기판에 공급하여 산소 플라즈마 기체의 분압을 44.5Pa가 되게 하였다. 처리 용기에서의 총 압력은 약 67Pa이었다. 극초단파를 사용하는 원격 플라즈마 발생기로 200W의 출력으로 산소 플라즈마 기체가 발생되었다.
전술한 바와 같이, 간헐적 Ru(EtCp)2원료 기체 공급은, 활성화 산소 기체를 공급하면서 원료 기체의 분압이 0.28Pa로 되도록 10초동안 기체 공급 및 60초동안 공급 중지 주기를 반복하여 실시하였다. 10초동안 기체 공급 및 60초동안 공급 중지 주기가 6번 반복되어 기체 공급의 총 시간이 60초가 될 때까지 막 형성 처리를 계속하였다.
그 결과, 본 실시태양에 있어서도 또한 루테늄 막은 반도체 기판 상에 형성된 절연 막상에 약 14.6nm의 두께로 형성되었다. 루테늄 막은 하부의 산화규소 절연 막 상에서 우수한 접착성으로 형성되었다.
상기 제 1 내지 제 8 실시태양에서, 산소 기체가 전이 금속인 루테늄의 막을 형성할 때 공급될 활성화 기체로서 사용되는 경우를 기술하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 루테늄 막은 원료 기체 및 산소 기체와 함께 아르곤 기체와 같은 불활성 기체를 공급함으로써 다음과 같은 방법으로 형성될 수 있다.
<제 9 실시태양>
먼저, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치한 후, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서 Ru(EtCp)2기체, 산소 기체 및 활성화 아르곤 기체(Ar 플라즈마 기체)를 처리 용기 중의 반도체 기판에 공급하여 Ru(EtCp)2기체, 산소 기체 및 활성화 아르곤 기체의 분압을 0.28Pa, 4.4Pa 및 44.5Pa가 되게 하였다. 처리 용기에서의 총 압력은 약 67Pa이었다. 이 경우 막 형성 시간은 약 300초이었다. 아르곤 플라즈마 기체는 극초단파를 사용하는 원격 플라즈마 발생기로 200W의 출력으로 발생되었다.
그 결과, 루테늄 막은 반도체 기판 상에 형성된 절연 막상에 약 59.3nm의 두께로 형성되었다. 루테늄 막은 하부의 산화규소 절연 막 상에서 우수한 접착성으로 형성되었다.
본 실시태양에서, 절술한 실시태양에 기술된 바와 같이, 전처리를 실시할 수 있다. 예컨대, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 다음, 예컨대 플라즈마로의 전환에 의해 활성화된 산소 기체를 반도체 기판에 공급한 후 반도체 절연 막의 표면을 활성화 산소 기체에 노출시켰다. 전처리후, 루테늄 막이 형성될 수 있다.
<제 10 실시태양>
전술한 실시태양에서, 루테늄 원료 기체를 연속적으로 공급하면서 막을 형성한다. 그러나, 원료 기체는 간헐적으로 공급될 수 있다. 원료 기체를 간헐적으로 공급하여 박막을 형성하는 방법을 이후 기술한다.
반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치한 후, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서 산소 기체 및 Ar 플라즈마 기체를 처리 용기 중의 반도체 기판에 공급하여 산소 기체 및 Ar 플라즈마 기체의 분압을 각각 4.4Pa 및 44.5Pa가 되게 하였다. 처리 용기에서의 총 압력은 약 67Pa이었다. 아르곤 플라즈마 기체는 극초단파를 사용하는 원격 플라즈마 발생기로 200W의 출력으로 발생되었다.
전술한 바와 같이, 간헐적 Ru(EtCp)2원료 기체 공급은, 산소 기체 및 Ar 플라즈마 기체를 공급하면서 원료 기체의 분압이 0.28Pa로 되도록 10초동안 기체 공급 및 60초동안 공급 중지 주기를 반복시켜 실시하였다. 막 형성 처리는 10초동안 기체 공급 및 60초동안 공급 중지 주기가 6번 반복되어 기체 공급의 총 시간이 60초가 될 때까지 계속하였다. 그 결과, 루테늄 막은 반도체 기판 상에 형성된 절연막상에 약 12.4nm의 두께로 형성되었다. 루테늄 막은 하부의 산화규소 절연 막 상에서 우수한 접착성으로 형성되었다.
<제 11 실시태양>
전처리의 실시를 제외하고는, 상기 실시태양과 동일한 경우를 기술한다.
먼저, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치한 후, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, 예컨대 플라즈마로의 전환에 의해 활성화된 산소 기체를 반도체 기판에 공급하여 반도체 기판의 절연 막의 표면을 활성화된 산소 기체에 노출시켰다. 이때, 처리 용기에서의 총 압력은 530Pa이었으며, 산소 플라즈마 기체의 분압은 480Pa이었다. 이 경우의 처리 시간은 300초이었다.
전처리후, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고 300℃로 가열하였다. 이러한 상태에서 산소 기체 및 Ar 플라즈마 기체를 처리한 용기 중의 반도체 기판에 공급하여 산소 기체 및 Ar 플라즈마 기체의 분압을 각각 4.4Pa 및 44.5Pa가 되게 하였다.
처리 용기내의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 극초단파를 사용한 원격 플라즈마 발생기를 사용하여 200W의 출력으로 산소 플라즈마 기체를 발생시켰다.
전술한 바와 같이, 간헐적인 Ru(EtCp)2원료 기체 공급을 수행하였다. 즉, 산소 기체 및 활성화된 산소 기체를 공급하는 동안, 10초동안의 기체공급 및 60초동안의 공급정지 주기를 반복하여 원료 기체의 분압을 0.28Pa로 설정하였다. 10초동안의 기체공급 및 60초동안의 공급정지 주기가 6회 반복되고 총 기체공급 시간이60초가 될 때까지 막 형성 처리를 계속하였다. 그 결과, 반도체 기판상에 형성된 절연 막 상에 루테늄막이 약 14.5nm의 두께로 형성되었다. 상기 형성된 루테늄막은 산화규소의 하부의 절연 막 상에서 우수한 접착성을 나타내었다.
<제 12 실시태양>
이하, 제 12 실시태양을 기술한다.
먼저, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치한 다음, 300℃로 가열하였다. 예를 들어, 플라즈마로의 전환에 의해 할성화된 산소 기체를 반도체 기판에 공급하고, 상기 반도체 기판의 절연 막의 표면을 활성화된 산소 기체에 노출시켰다. 이 때, 처리 용기의 총 압력을 530Pa, 산소 플라즈마 기체의 분압을 480Pa로 설정하였다. 이 경우, 처리 시간은 300초로 설정되었다.
전처리후, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고 300℃로 가열하였다. 이 단계에서, 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체를 상기 처리 용기내 반도체 기판상에 공급하여 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체의 분압을 각각 4.4Pa 및 44.1Pa로 설정하였다. 처리 용기내의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 극초단파를 사용한 원격 플라즈마 발생기를 사용하여 200W의 출력으로 산소 플라즈마 기체를 발생시켰다.
전술한 바와 같이, 간헐적인 Ru(EtCp)2원료 기체 공급을 수행하였다. 즉, 산소 기체 및 활성화된 산소 기체를 공급하는 동안, 10초동안의 기체 공급 및 60초동안의 공급 정지의 주기를 반복하여 원료 기체의 분압을 0.55Pa로 설정하였다.
10초동안의 기체 공급 및 60초동안의 공급정지의 주기가 6회 반복되고 총 기체공급 시간이 60초가 될 때까지 막 형성 처리를 계속하였다. 그 결과, 반도체 기판상에 형성된 절연 막 상에 루테늄막이 약 27.4nm의 두께로 형성되었다. 상기 형성된 루테늄막은 산화규소의 하부의 절연 막 상에서 우수한 접착성을 나타내었다.
<제 13 실시태양>
이하, 제 13 실시태양을 기술한다.
먼저, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치한 다음, 300℃로 가열하였다. 예를 들어, 플라즈마로의 전환에 의해 할성화된 산소 기체를 반도체 기판에 공급하고, 상기 반도체 기판의 절연 막의 표면을 활성화된 산소 기체에 노출시켰다. 이 때, 처리 용기의 총 압력을 530Pa, 산소 플라즈마 기체의 분압은 480Pa로 설정하였다. 이 경우, 처리 시간은 300초로 설정되었다.
전처리후, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체를 상기 처리 용기내 반도체 기판상에 공급하여 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체의 분압을 각각 4.4Pa 및 44.1Pa로 설정하였다. 처리 용기내의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 극초단파를 사용한 원격 플라즈마 발생기를 사용하여 200W의 출력으로 산소 플라즈마 기체를 발생시켰다.
전술한 바와 같이, 간헐적인 Ru(EtCp)2원료 기체 공급을 수행하였다. 즉, 산소 기체 및 활성화된 산소 기체를 공급하는 동안, 20초동안의 기체공급 및 60초동안의 공급 정지의 주기를 반복하여 원료 기체의 분압을 0.28Pa로 설정하였다.
20초동안의 기체공급 및 60초동안의 공급정지 주기가 6회 반복되고 총 기체공급 시간이 120초가 될 때까지 막 형성 처리를 계속하였다. 그 결과, 반도체 기판상에 형성된 절연 막 상에 루테늄막이 약 33.2nm의 두께로 형성되었다. 상기 형성된 루테늄막은 산화규소의 하부의 절연 막 상에서 우수한 접착성을 나타내었다.
<제 14 실시태양>
이하, 제 14 실시태양을 기술한다.
먼저, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치한 다음, 300℃로 가열하였다. 예를 들어, 플라즈마로의 전환에 의해 활성화된 산소 기체를 반도체 기판에 공급하고, 상기 반도체 기판의 절연 막의 표면을 활성화된 산소 기체에 노출시켰다. 이 때, 처리 용기의 총 압력을 530Pa, 산소 플라즈마 기체의 분압은 480Pa로 설정하였다. 이 경우, 처리 시간은 300초로 설정되었다.
전처리후, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체를 상기 처리 용기내 반도체 기판상에 공급하여 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체의 분압을 각각 1.8Pa 및 17.7Pa로 설정하였다. 처리 용기내의 총 압력을 약 27Pa로 설정하였다. 극초단파를 사용한 원격 플라즈마 발생기를 사용하여 200W의 출력으로 산소 플라즈마 기체를 발생시켰다.
전술한 바와 같이, 간헐적인 Ru(EtCp)2원료 기체 공급을 수행하였다. 즉,산소 기체 및 활성화된 산소 기체를 공급하는 동안, 10초동안의 기체 공급 및 60초동안의 공급 정지의 주기를 반복하여 원료 기체의 분압을 0.11Pa로 설정하였다.
10초동안의 기체 공급 및 60초동안의 공급 정지의 주기가 6회 반복되고 총 기체공급 시간이 60초가 될 때까지 막 형성 처리를 계속하였다. 그 결과, 반도체 기판상에 형성된 절연 막 상에 루테늄막이 약 11.1nm의 두께로 형성되었다. 상기 형성된 루테늄막은 산화규소의 하부의 절연 막 상에서 우수한 접착성을 나타내었다.
<제 15 실시태양>
이하, 제 15 실시태양을 기술한다.
먼저, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치한 다음, 300℃로 가열하였다. 예를 들어, 플라즈마로의 전환에 의해 활성화된 산소 기체를 반도체 기판에 공급하고, 상기 반도체 기판의 절연 막의 표면을 활성화된 산소 기체에 노출시켰다. 이 때, 처리 용기의 총 압력을 530Pa, 산소 플라즈마 기체의 분압은 480Pa로 설정하였다. 이 경우, 처리 시간은 300초로 설정되었다.
전처리후, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고 300℃로 가열하였다. 이 단계에서, 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체를 상기 처리 용기내의 반도체 기판상에 공급하여 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체의 분압을 각각 8.9Pa 및 88.5Pa로 설정하였다. 처리 용기내의 총 압력을 약 133Pa로 설정하였다. 극초단파를 사용한 원격 플라즈마 발생기를 사용하여 200W의 출력으로 산소 플라즈마 기체를 발생시켰다.
전술한 바와 같이, 간헐적인 Ru(EtCp)2원료 기체 공급을 수행하였다. 즉, 산소 기체 및 활성화된 산소 기체를 공급하는 동안, 10초동안의 기체공급 및 60초동안의 공급정지 주기를 반복하여 원료 기체의 분압을 0.55Pa로 설정하였다.
10초동안의 기체공급 및 60초동안의 공급정지 주기가 6회 반복되고 총 기체공급 시간이 60초가 될 때까지 막 형성 처리를 계속하였다. 그 결과, 반도체 기판상에 형성된 절연 막 상에 루테늄막이 약 20.8nm의 두께로 형성되었다. 상기 형성된 루테늄막은 산화규소의 하부의 절연 막 상에서 우수한 접착성을 나타내었다.
<제 16 실시태양>
이하, 제 16 실시태양을 기술한다.
먼저, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치한 다음, 300℃로 가열하였다. 예를 들어, 플라즈마로의 전환에 의해 활성화된 산소 기체를 반도체 기판에 공급하고, 상기 반도체 기판의 절연 막의 표면을 활성화된 산소 기체에 노출시켰다. 이 때, 처리 용기의 총 압력을 530Pa, 산소 플라즈마 기체의 분압은 480Pa로 설정하였다. 이 경우, 처리 시간은 300초로 설정되었다.
전처리후, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고 300℃로 가열하였다. 이 단계에서, 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체를 상기 처리 용기내 반도체 기판상에 공급하여 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체의 분압을 각각 6.0Pa 및 36.2Pa로 설정하였다. 처리 용기내의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 극초단파를 사용한 원격 플라즈마 발생기를 사용하여 200W의 출력으로 산소 플라즈마 기체를 발생시켰다.
전술한 바와 같이, 간헐적인 Ru(EtCp)2원료 기체 공급을 수행하였다. 즉, 산소 기체 및 활성화된 산소 기체를 공급하는 동안, 10초동안의 기체공급 및 60초동안의 공급정지 주기를 반복하여 원료 기체의 분압을 0.38Pa로 설정하였다.
10초동안의 기체공급 및 60초동안의 공급정지 주기가 6회 반복되고 총 기체공급 시간이 60초가 될 때까지 막 형성 처리를 계속하였다. 그 결과, 반도체 기판상에 형성된 절연 막 상에 루테늄막이 약 16.5nm의 두께로 형성되었다. 상기 형성된 루테늄막은 산화규소의 하부의 절연 막 상에서 우수한 접착성을 나타내었다.
<제 17 실시태양>
이하, 제 17 실시태양을 기술한다.
먼저, 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치한 다음, 300℃로 가열하였다. 예를 들어, 플라즈마로의 전환에 의해 활성화된 산소 기체를 반도체 기판에 공급하고, 상기 반도체 기판의 절연 막의 표면을 활성화된 산소 기체에 노출시켰다. 이 때, 처리 용기의 총 압력을 530Pa, 산소 플라즈마 기체의 분압은 480Pa로 설정하였다. 이 경우, 처리 시간은 300초로 설정되었다.
전처리후, 반도체 기판을 소정의 처리 용기내에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체를 처리 용기내의 반도체 기판상에 공급하여 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체의 분압을 각각 4.4Pa 및 44.5Pa로 설정하였다. 처리 용기내의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 100W의 출력에서극초단파를 사용하는 원격 플라즈마 발생기로 산소 플라즈마 기체를 발생시켰다.
전술한 바와 같이, 간헐적 Ru(EtCp)2원료 기체의 공급을 수행하였다. 즉, 산소 기체 및 활성화된 산소 기체를 공급하면서, 원료 기체를 10초동안 공급하고, 60초동안은 공급을 중지하는 주기를 반복하여 원료 기체의 분압을 0.28Pa로 설정하였다.
10초동안의 기체 공급과 60초동안의 기체 공급 중지의 주기를 6회 반복하여 기체 공급의 총 시간이 60초가 될 때까지 계속적으로 막 형성 처리를 실시하였다. 그 결과, 반도체 기판상에 형성된 절연 막상에 약 19.7㎚의 두께로 루테늄 막이 형성되었다. 하부의 산화규소의 절연 막상에 우수한 접착성을 갖는 루테늄 막이 형성되었다.
＜제 18 실시태양＞
이하, 제 18 실시태양을 기술한다.
먼저, 반도체 기판을 소정의 처리 용기내에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 예컨대, 플라즈마로의 전환에 의해 활성화된 산소 기체를 반도체 기판상에 공급하고, 반도체 기판의 절연 막의 표면을 상기 활성화된 산소 기체에 노출시켰다. 이 시점에서, 처리 용기내의 총 압력을 530Pa로 설정하고, 산소 플라즈마 기체의 분압을 480Pa로 설정하였다. 이 경우의 처리 시간을 300초로 설정하였다.
전처리후, 반도체 기판을 소정의 처리 용기내에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체를 처리 용기내의 반도체 기판상에 공급하여 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체의 분압을 각각 4.4Pa 및 44.5Pa로 설정하였다. 처리 용기내의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 200W의 출력에서 극초단파를 사용하는 원격 플라즈마 발생기로 산소 플라즈마 기체를 발생시켰다.
전술한 바와 같이, 간헐적 Ru(EtCp)2원료 기체의 공급을 수행하였다. 즉, 산소 기체 및 활성화된 산소 기체를 공급하면서, 10초동안의 공급 및 30초동안의 공급 중지의 주기를 반복하여 원료 기체의 분압을 0.28Pa로 설정하였다.
10초동안의 기체 공급과 30초동안의 기체 공급 중지의 주기를 6회 반복하여 기체 공급의 총 시간이 60초가 될 때까지 계속적으로 막 형성 처리를 실시하였다. 결과적으로, 반도체 기판상에 형성된 절연 막상에 약 16.1㎚의 두께로 루테늄 막이 형성되었다. 하부의 산화규소의 절연 막상에 우수한 접착성을 갖는 루테늄 막이 형성되었다.
이 실시태양에 따른 박막 형성 방법이 상기 실시태양에서 제시된 수치 값에 의해 지적된 범위내에 국한되지 않음을 주지한다. 예컨대, 상기 실시태양에서, 원료 기체가 연속적으로 공급되는 경우, 루테늄 원료 기체와 같은 Ru(EtCp)2기체, 산소 기체 및 활성화된 산소 기체의 분압은 0.28Pa, 4.4Pa 및 44Pa로 설정된다. 그러나, 이 실시태양은 이에 국한되지 않는다.
바람직하게는, 막이 원료 기체를 연속적으로 공급하여 형성되는 경우, 총 압력은 13 내지 667Pa의 범위내에 속하고, Ru(EtCp)2기체의 유속은 1.6 내지 125sccm의 범위내에 속하고, 산소 기체의 유속은 0 내지 2,000sccm의 범위내에 속하고, 활성화된 산소 기체의 유속은 15 내지 2,000sccm의 범위내에 속한다. 이들 범위하에서는, Ru(EtCp)2기체/(산소 기체 + 활성화된 산소 기체)의 분압 비율이 1/3 내지 1/500의 범위내로 설정되고, 상기 기체가, 캐리어로서 또는 배면 퍼징을 위해 나머지 기체가 Ar 기체이도록 공급되는 것으로 생각된다. 또한, Ru(EtCp)2기체, 산소 기체 및 활성화된 산소 기체의 분압은 각각 0.005 내지 250Pa, 0 내지 610Pa, 및 0.09 내지 610Pa로 설정된다. 이 경우, 루테늄 막이 유사하게 형성될 수 있다. 원료 기체가 간헐적으로 공급되는 경우, 루테늄 막이 동일한 범위내에서 형성될 수 있다.
예컨대, 루테늄 막은 다음 실시태양에 따른 방법에 의해 형성될 수 있다.
＜제 19 실시태양＞
이하, 제 19 실시태양을 기술한다.
먼저, 반도체 기판을 소정의 처리 용기내에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 활성화된 산소 기체, 예컨대 200W의 극초단파를 사용하여 플라즈마로 전환된 활성화된 산소 기체를 반도체 기판상에 공급하고, 반도체 기판의 절연 막의 표면을 상기 활성화된 산소 기체에 노출시켰다. 이 시점에서, 처리 용기내의 총 압력을 530Pa로 설정하고, 산소 플라즈마 기체의 분압을 484Pa로 설정하였다. 이 경우의 처리 시간을 300초로 설정하였다. 직경 130㎚와 깊이 650㎚를 각각 갖는 다수의 구멍이 반도체 기판의 절연 막내에 형성됨을 주지한다.
전처리후, 반도체 기판을 소정의 처리 용기내에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체를 처리 용기내의 반도체 기판상에 공급하여 산소 기체 및 산소 플라즈마 기체의 분압을 각각 4.4Pa 및 43.8Pa로 설정하였다. 처리 용기내의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 200W의 출력에서 극초단파를 사용하는 원격 플라즈마 발생기로 산소 플라즈마 기체를 발생시켰다.
전술한 바와 같이, 간헐적 Ru(EtCp)2원료 기체의 공급을 수행하였다. 즉, 산소 기체 및 활성화된 산소 기체를 공급하면서, 10초동안의 공급 및 60초동안의 공급 중지의 주기를 반복하여 원료 기체의 분압을 1.3Pa로 설정하였다.
10초동안의 기체 공급과 60초동안의 기체 공급 중지의 주기를 8회 반복하여 기체 공급의 총 시간이 80초가 될 때까지 계속적으로 막 형성 처리를 실시하였다. 결과적으로, 반도체 기판상에 형성된 절연 막상에 약 30㎚의 두께로 루테늄 막이 형성되었다. 하부의 산화규소의 절연 막상에 우수한 접착성을 갖는 루테늄 막이 형성되었다. 또한, 절연 막내에 형성된 정공은 80% 이상의 우수한 단 피복률을 달성하였으며, 이때 이는 구멍의 저부 두께/구멍의 상부 두께로 정의된다.
＜제 20 실시태양＞
이하, 제 20 실시태양을 기술한다.
먼저, 산화규소로 제조된 절연 막이 형성된 반도체 기판을 소정의 처리 용기내에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 오존 발생기를 사용하여 활성화된 산소 기체를 반도체 기판상에 공급하고, 반도체 기판의 절연 막의 표면을 상기 활성화된 산소 기체에 노출시켰다. 이 시점에서, 활성화된 산소 기체의 분압을 61Pa로 설정하였다. 이 경우의 처리 시간을 300초로 설정하였다.
전처리후, 상기 실시태양에서와 동일한 방식으로 반도체 기판을 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, Ru(EtCp)2기체, 산소 기체, 및 오존발생기에 의해 활성화된 산소 기체를 처리 용기내의 반도체 기판상에 공급하여 Ru(EtCp)2기체, 산소 기체 및 활성화된 산소 기체의 분압을 각각 0.28Pa, 4.4Pa 및 44.5Pa로 설정하였다. 처리 용기내의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다. 이 경우의 막 형성 시간은 300초로 설정하였다.
그 결과, 반도체 기판상에 형성된 절연 막상에 60㎚의 두께로 루테늄 막이 형성되었다. 하부의 산화규소의 절연 막상에 우수한 접착성을 갖는 루테늄 막이 형성되었다.
＜제 21 실시태양＞
이하, 제 21 실시태양을 기술한다.
이 실시태양에서, 전술된 전처리는 실시하지 않았다. 먼저, 산화규소로 제조된 절연 막이 형성된 반도체 기판을 소정의 처리 용기내에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, 오존발생기에 의해 활성화된 산소 기체를 처리 용기내의 반도체 기판상에 공급하고, 활성화된 산소 기체의 분압을 46.9Pa로 설정하였다. 처리 용기내의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다.
전술한 바와 같이, 간헐적 Ru(EtCp)2원료 기체의 공급을 수행하였다. 즉 오존발생기에 의해 활성화된 산소 기체를 공급하면서, 10초동안의 공급 및 60초동안의 공급 중지의 주기를 반복하여 원료 기체의 분압을 1.4Pa로 설정하였다.
10초동안의 기체 공급과 60초동안의 기체 공급 중지의 주기를 6회 반복하여 기체 공급의 총 시간이 60초가 될 때까지 계속적으로 막 형성 처리를 실시하였다. 결과적으로, 반도체 기판상에 형성된 절연 막상에 약 50㎚의 두께로 루테늄 막이 형성되었다. 하부의 산화규소의 절연 막상에 우수한 접착성을 갖는 루테늄 막이 형성되었다.
＜제 22 실시태양＞
이하, 제 22 실시태양을 기술한다.
먼저, 산화규소로 제조된 절연 막이 형성된 반도체 기판을 소정의 처리 용기내에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 오존발생기를 사용하여 활성화된 산소 기체를 처리 용기내의 반도체 기판상에 공급하고, 반도체 기판의 절연 막의 표면을 활성화된 산소 기체에 노출시켰다. 이 시점에서, 활성화된 산소 기체의 분압을 61Pa로 설정하였다. 이 경우의 처리 시간을 300초로 설정하였다.
전처리후, 반도체 기판을 소정의 처리 용기내에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, 오존발생기에 의해 활성화된 산소 기체를 처리 용기내의 반도체 기판상에 공급하여 활성화된 산소 기체의 분압을 46.9Pa로 설정하였다. 처리 용기내의 총 압력을 약 67Pa로 설정하였다.
전술한 바와 같이, 오존발생기에 의해 활성화된 산소 기체를 공급하면서, Ru(EtCp)2원료 기체를 간헐적으로 공급하는데, 즉 상기 기체를 10초동안 공급하고,60초동안은 공급을 중지하는 주기를 반복하여 원료 기체의 분압을 1.4Pa로 설정하였다.
10초동안의 기체 공급과 60초동안의 기체 공급 중지의 주기를 6회 반복하여 기체 공급의 총 시간이 60초가 될 때까지 계속적으로 막 형성 처리를 실시하였다. 결과적으로, 반도체 기판상에 형성된 절연 막상에 약 55㎚의 두께로 루테늄 막이 형성되었다. 하부의 산화규소의 절연 막상에 우수한 접착성을 갖는 루테늄 막이 형성되었다.
<제 23 실시태양>
이하, 제 23 실시태양을 기술한다. 이 실시태양에서는 전술된 전처리는 수행되지 않았다. 먼저, 산화규소로 제조된 절연 막이 형성되어 있는 반도체 기판을 소정의 처리 용기에 배치하고, 300℃로 가열하였다. 이 상태에서, 오존 발생기에 의해 활성화된 산소 기체를 처리 용기내의 반도체 기판 상으로 공급하여 그의 분압을 93Pa로 설정하였다. 처리 용기내의 총 압력은 약 133Pa로 설정되었다.
전술된 바와 같이, 간헐적 Ru(EtCp)2원료 기체 공급을 수행하였으며, 즉 오존 발생기에 의해 활성화된 산소 기체를 공급하면서, 원료 기체의 분압을 2.8Pa로 설정되도록 10초동안의 기체 공급과 60초동안의 공급 중지의 주기를 반복하였다.
10초동안의 기체 공급과 60초동안의 공급 중지의 주기를 6회 반복하고 기체 공급의 전체 시간이 60초가 될 때까지 막 형성 처리를 계속하였다. 그 결과, 반도체 기판 상에 형성된 절연 막에 약 55㎚의 두께로 루테늄 막이 형성되었다. 루테늄 막은 하부의 산화규소의 절연 막에 우수한 접착성으로 형성되었다.
전술된 바와 같이, 루테늄 막은 Ru(EtCp)2기체 및 산소 기체를 사용하여 CVD에 의해 형성되는 것으로 가정한다. Ru(EtCp)2기체 대 산소 기체의 비(활성화된 산소 기체) = {Ru(EtCp)2기체 : (산소 기체 + 활성화된 산소 기체)}(분압 비)가 1:3을 초과하는 경우, 즉 Ru(EtCp)2기체의 분압이 증가되면, 공급된 산소 기체가 반응하기에 불충분해져서 막 형성을 방해한다.
분압 비가 1:500 보다 낮아지면, 즉 산소 기체의 분압이 과도하게 증가되고 Ru(EtCp)2기체의 분압이 과도하게 감소되면, 루테늄 막중의 산소가 증가하므로 막의 저항성이 증가한다.
상기 설명에서는 루테늄 막이 형성되어 루테늄으로 제조된 전극을 형성하는 경우가 기술되었다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명을 또다른 전이 금속의 금속 막을 사용하는 CVD에 적용함으로써 동일한 효과가 얻어질 수 있다. 상기 방법에서, 유기 기 결합 및 전이 금속의 존재하에 또는 부재하에 산소가 하나 이상의 사이클로펜타디엔의 고리 구조로 제조된 원료 기체로서의 착염(사이클로펜타디네일 착화합물)에 첨가되어 막을 형성한다.
예를 들어, 본 발명은 산소 기체가 원료 기체, Pt(C2H5C5H4)(CH3)3또는 Ir(C2H5C5H4)(1,5-C8H12)에 첨가되는 CVD법에 적용될 수 있으며, 이들은 또 다른 유기 기 결합의 존재하에 또는 부재하에 백금 또는 이리듐 ,및 하나 이상의 사이클로펜타디에닐의 고리 구조로 이루어진 착염이다.
상기 설명에서는 산소 기체가 첨가 기체로 사용되는 경우가 기술되었다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. N2O(아산화질소) 기체, NO(산화질소) 기체 및 증기(H2O)가 사용될 수 있다.
다음으로, 루테늄 막을 형성하기 위한 본 발명의 실시태양에 따른 박막 형성 장치를 아래에 기술한다. 도 5는 본 발명의 실시태양에 따른 박막 형성 장비의 개략적인 단면도이다. 도 5에 도시된 막 형성 장비(500)는 원통형 또는 상자형으로 알루미늄 등으로 형성된 처리 용기(501)를 포함한다. 처리 용기(501)에서, 지지 칼럼(502)의 하부로부터 서 있는 서셉터(503)는 대상물로서 반도체 기판(101)을 위치시키기 위해 제공된다. 서셉터(503)는 예컨대 탄소 물질 또는 알루미늄 화합물(예: 질화알루미늄)로 제조되고, 예컨대 내장된 가열 수단으로서 저항 가열기(504)를 갖는다.
다수의, 예컨대 3개의 L-형 리프터(lifter) 핀(505)(도 5에서는 이중 2개가 도시됨)이 지지 부재(506)에 대해 수직방향으로 제공된다. 지지 부재(506)는 처리 용기의 저부를 통해 배열된 푸쉬 로드(push rod)(507)에 의해 수직으로 이동한다. 지지 부재(506)는 리프터 핀(505)이 서셉터(503)를 통해 연장하는 리프터 핀 구멍(508)을 통해 이동하도록 함으로써 반도체 기판(101)을 들어 올린다.
푸쉬 로드의 하부 말단(507)은 처리 용기(501)내의 밀페 상태를 유지하기 위해 팽창가능한 벨로우(bellow)(509)를 통해 작동기(510)에 연결된다.
질화알루미늄과 같은 세라믹으로 제조되고 디스크와 같은 모양의 반도체 기판(101)의 말단에 부합하는 대개 고리와 같은 형상을 갖는 클램프 고리 부재(511)가 반도체 기판(101)의 가장자리를 파지하고 서셉터(503) 측면에 이를 고정하기 위해 서셉터(503)의 외주면에 제공된다. 클램프 고리 부재(511)는 연결봉(512)을 통해 고리 지지 부재(506)에 연결되고 리프터 핀(505)과 함께 수직으로 이동하도록 배열된다. 리프터 핀(505), 연결봉(512) 등은 알루미나 등으로 형성된다.
예컨대, 알루미늄으로 제조되고 처리 용기(501)의 하부로부터 서있는 원통형의 격벽(513)이 서셉터(503) 주위에 형성된다. 벤트부(514)는 격벽(513)의 상부 말단을 수평 방향으로 구부림으로써 형성된다. 불활성 기체 퍼지 챔버(515)는 원통형 격벽(513)을 제공함으로써 서셉터(503)의 하부 표면 측에 형성된다. 벤트부(514)의 상부 표면은 대개 서셉터(503)의 상부 표면과 동일면이고 이는 서셉터(503)의 가장자리로부터 짧은 간격으로 이격되어 있다. 연결봉(512)은 이들 사이의 간격을 통해 연장되어 있다.
대개 등간격으로 배열된 다수의 접촉 돌출부(516)가 클램프 고리 부재(511)의 내주면에서 하부 표면에 형성된다. 클램핑(clamping)시, 접촉 돌출부(516)의 하부 표면은 가장자리에서 반도체 기판(101)의 상부 표면과 인접하여 이 기판에 압력을 가한다. 접촉 돌출부(516)는 약 1㎜의 지름 및 약 50㎛의 높이를 갖는다. 클램핑시, 고리와 같은 모양의 제 1 기체 퍼지 갭(517)이 그에 상응하는 부분에 형성된다. 클램핑시 반도체 기판(101)의 가장자리와 클램프 고리 부재(511)의 내주면의 중첩되는 정도(제 1 기체 퍼지 갭(517)의 유동 통로 길이)는 대략 수 ㎜이다.
클램프 고리 부재(511)의 가장자리는 격벽(513)의 상부 말단 벤트부(514) 위에 위치하고, 고리와 같은 모양의 제 2 기체 퍼지 갭(518)이 상기 가장자리와 벤트부(514) 사이에 형성된다. 제 2 기체 퍼지 갭(518)의 폭은 약 500㎛이며, 이는 제 1 기체 퍼지 갭(517)보다 약 10배 넓은 것이다. 클램프 고리 부재(511)의 가장자리와 벤트부(514)의 중첩되는 정도(제 2 기체 퍼지 갭(518)의 유동 경로 길이)는 예컨대 약 10㎜이다. 이는 불활성 기체 퍼지 챔버(515)내의 불활성 기체가 갭(517, 518)으로부터 처리 공간 측으로 유동할 수 있게 한다.
불활성 기체 공급 수단(519)의 일부를 형성하는 기체 노즐(520)은 처리 용기(501)의 저부에 형성된다. 기체 유동 통로(523)는 기체 노즐(520)에 연결되고, 질량 유속 조절기와 같은 유속 조절기(521) 및 개폐 밸브(522, 545)는 기체 유동 경로(523)를 따라 중간 통로에 배치된다. Ar 기체와 같은 불활성 기체를 저장하기 위한 Ar 기체 공급원(524)은 기체 유동 경로(523)의 다른 말단부에 연결된다. He 기체 등이 Ar 기체를 대신하여 불활성 기체로서 사용될 수 있다.
배기구(525)가 처리 용기(501)의 저부 말단에 제공되며, 이는 배기 통로(526)와 연결되어 있다. 배기 통로(526)는 소정의 진공도로 처리 용기내의 진공도를 유지하기 위해 진공 펌프(도시되지 않음)에 연결된다. 반도체 기판을 적재하는/하적하는 경우 개폐되는 게이트 밸브(527)는 처리 용기(501)의 측벽에 형성된다.
서스펙터(503)와 마주하는 처리 용기(501)의 천정부에는, 샤워 두상부(shower head section)(528)가 원료 기체 등을 처리 용기(501)내로 도입하기위한 처리 기체 공급 수단으로서 배치된다. 샤워 두상부(528)는 원통형으로 알루미늄 등으로 형성된 헤드 몸체(529)를 포함한다. 기체 유입구(530)는 그의 천정부에 형성된다. 처리에 요구되는 Ru(EtCp)2기체, 산소 기체 등의 기체 공급원은 기체 통로를 통해 기체 유입구(530)에 연결되어 유속을 조절하도록 한다.
다수의 기체 분무 구멍(531)이 헤드 본체(529)에 공급된 기체를 처리 공간으로 방출하기 위해 헤드 몸체(529)의 하부의 실질적으로 위에 형성되고, 반도체 기판의 전체 표면상으로 기체를 방출하도록 배열된다. 필요에 따라, 다수의 기체 분산 구멍(532)을 갖는 확산 판(533)이 헤드 본체(529)에 배치되어 기체를 반도체 기판 상으로 더욱 균일하게 공급한다. 카트리지 가열기(534, 535)는 각각 처리 용기(501)의 측벽 및 샤워 두상부(528)의 측벽에 온도 조정 수단으로 제공되어 각각 소정 온도에서 기체와 접촉하는 측벽 및 샤워 두상부의 온도를 유지한다.
또한, 이 실시태양에 따른 박막 형성 장치는, 활성화된 기체 공급구(541)가 활성화된 산소 기체 또는 불활성 기체(예: 아르곤)를 도입하기 위해 제공되도록 배열되어 활성화된 기체를 도입한다. 산소 기체 또는 아르곤 기체는 기체 공급원(도시되지 않음)으로부터 기체 유입구(542)를 통해 원격 플라즈마 발생부(기체 활성화 수단)로 공급되며, 플라즈마로 전환되고 원격 플라즈마 발생부(543)에 의해 활성화된 산소 기체는 처리 용기(501)로 도입된다. 처리 용기(501)내로 도입된 활성화된 기체는, 처리시 반도체 기판(101)의 표면을 활성화시키고 막 형성시 전이 금속의 원료 기체와 공급되는 경우 전이 금속의 원료 기체의 분해 및 막 형성을 촉진시킬것이다.
원격 플라즈마 발생부(543)는 극초단파를 사용하여 기체를 여기시키고 플라즈마로 전환시킴으로써 활성화된 기체를 수득하도록 배열된다. 극초단파, ICP 플라즈마, 평행-판 플라즈마, ECR 플라즈마, DC 플라즈마, RF 플라즈마 등이 사용될 수 있다. 원격 플라즈마 발생부를 대신하여, 또다른 활성화 수단이 사용될 수 있다. 예를 들어, 원자외선을 사용하여 산소 기체를 이온으로 전환시키는 이온 발생기가 사용될 수 있다.
이어서, 전술한 배열을 갖는 막 형성 장치를 이용한 막 형성 처리에 대해 기술한다. 먼저, 처리 용기(501)의 측벽에 배열된 게이트 밸브(527)가 열려서 이동 암(도시되지 않음)을 이용하여 반도체 기판(101)을 처리 용기(501)에 적재한다. 반도체 기판(101)을 상승된 리프터 핀(505)으로 통과시킨다. 푸쉬 로드(507)를 내려서 리프터 핀(505)을 하강시켜 반도체 기판(101)을 서셉터(503)에 배치한다. 반도체 기판(101)의 가장자리를 클램프 고리 부재(511)의 추로 누르고 추가로 하강된 푸쉬 로드(507)에 의해 고정시킨다. 내장형 저항식 가열기(504)에 의해 미리 소정의 온도까지 서셉터(503)를 가열하여 반도체 기판(101)의 온도를 처리 온도에서 유지시킨다.
이어서, Ar 기체를 서셉터(503) 아래에 위치한 주입구 기체 공급 수단(519)의 기체 노즐(520)로부터 불활성 기체 퍼지 챔버(515)로 소정의 유속으로 도입하였다.
산소 기체를 기체 공급원(도시되지 않음)으로부터 원격 플라즈마발생부(543)로 도입하여 플라즈마를 생성함으로써 산소 기체를 활성화시킨다. 활성화된 산소 기체를 불활성 기체 공급구(541)를 통해 처리 용기(501)로 도입하고, 반도체 기판(101)을 활성화된 산소 기체에 노출시킨다.
영역을 활성화된 산소 기체에 노출시킴으로써 막 형성 대상 영역을 활성화시키는 처리를 소정의 기간동안 계속한다. 그후, 원격 플라즈마 발생부(543)의 가동을 정지하고, 활성화된 산소 기체의 공급을 중단하고, 처리 용기(501)의 내부 기압을 배기구(525)로부터 배기시킴으로써, 활성화된 산소 기체를 처리 용기(501)로부터 배기시킨다.
원료 기체로서 Ru(EtCp)2기체를 소정의 양으로 산소 기체와 함께 처리 기체 공급원(도시되지 않음)에서 샤워 두상부(528)로 공급하여, 헤드 몸체(529)의 하부 표면의 기체 분무 구멍(531)으로부터 처리 용기(501)의 처리 공간으로 거의 균일하게 공급한다. 동시에, 처리 용기(501)에서의 압력을 배기구(525)로부터 내부 압력을 배기함으로써 소정의 압력으로 설정하였다.
공급된 원료 기체 및 산소 기체를 활성화된 막 형성 대상 영역과 접촉시켜 소정의 화학 반응을 일으킨다. Ru(EtCp)2에서 루테늄과 유기 기의 결합은 산소의 존재로 인해 차단된다. 루테늄은 막 형성 대상 영역에 남아있고, 반면, 유기 성분은 증발되고 분산된다. 그 결과, 루테늄이 반도체 기판(101)의 막 형성 대상 영역상에 점착되어 루테늄 막을 형성한다.
전술한 바와 같이, 활성화된 기체로서 활성화된 산소 기체를 이용하여 전처리한 후, 원료 기체로서의 Ru(EtCp)2기체, 및 첨가 기체로서의 산소 기체를 공급하여 루테늄 막을 형성한 경우가 개시되어 있다. 그러나, 활성화된 기체는 산소 기체로 제한되지 않고, 아르곤과 같은 불활성 기체를 사용할 수 있다. 다르게는, 활성화된 기체, 첨가 기체 및 원료 기체를 공급하여 동일한 배열을 갖는 장치에서 원료 기체를 형성하는 전이 금속으로 제조된 막을 형성할 수 있다. 활성화된 기체는 이 처리전에 미리 전처리되도록 공급될 수 있다.
다르게는, 원료 기체 및 활성화된 첨가 기체를 동일한 배열을 갖는 장치에 공급하여 원료 기체를 형성하는 전이 금속으로 제조된 막을 형성할 수 있다.
다르게는, 원료 기체는 상기 개시된 방법에 따라 막을 형성하는데 간헐적으로 공급될 수 있다.
막 형성에서, 서셉터(503) 아래의 불활성 기체 퍼지 챔버(515)로 공급되는 불활성 기체로서의 Ar 기체의 압력은 처리 공간에서의 원료 기체의 압력보다 약간 더 높다. 이 Ar 기체는 약 50㎛의 폭을 갖는 제 1 기체 퍼지 갭(517) 및 약 500㎛의 폭을 갖는 제 2 기체 퍼지 갭(518)을 통해 상기 처리 공간으로 점진적으로 흐른다.
따라서, 원료 기체는 제 1 기체 퍼지 갭(517)을 통해 불활성 기체 퍼지 챔버(515)로 들어가지 않고, 이에 의해 바람직하지 않은 루테늄 막이 반도체 기판(101)의 측면 및 저면 쪽에 침착되는 것이 방지된다. 유사하게, 바람직하지 않은 루테늄 막이 서셉터(503)의 표면에 점착되는 것도 방지할 수 있다. 이 설명에서, 클램프 고리 부재(511) 및 반도체 기판(101)이 접촉 돌출부(516)를 통해 서로 접촉하게 된다. 그러나, 클램프 고리 부재(511)의 내부 가장자리 및 반도체 기판(101)의 가장자리가 서로 직선으로 접촉하도록 배열될 수 있다.
만약 너무 많은 Ar 기체가 제 1 기체 퍼지 갭(517)을 통해 상기 처리 공간으로 흘러나가면, 원료 기체의 유동은 반도체 기판(101)의 표면에 도달하지 않도록 회피된다. 따라서, 루테늄 막은 반도체 기판상의 적절한 부분에 침착되지 않고 막 형성에 부정적인 영향을 미친다. 따라서, 상향으로의 Ar 기체의 유속을 적절히 제어할 필요가 있다.
활성화된 기체가 도 5의 막 형성 장치에서 처리 용기(501)의 측면부로부터 도입된다. 이 경우, 반도체 기판(101)은 활성화된 기체가 반도체 기판(101)의 표면상에 균일하게 작용하도록 회전 기작(도시되지 않음)에 의해 회전될 수 있다. 활성화된 기체를 측면부로부터 기체를 도입하는 대신 샤워 두상부(528)로부터 도입할 수 있다. 이 경우, 활성화된 기체가 반도체 기판(101)의 중앙부로 과도하게 유동되는 것을 방지하기 위해, 유동 통로를 차단하기 위한 플레이트를 활성화된 기체와 헤드 몸체(529)의 도입 부분 사이에 제공할 수 있다. 원료 기체 및 첨가 기체 또는 활성화된 기체가 샤워 두상부로부터 도입되는 경우, 기체의 혼합비에 따라 활성화된 기체 및 원료 기체가 샤워 부상부 내부에서 서로 반응할 수 있다. 샤워 두상부에서의 반응을 피하기 위해, 혼합후 체계를 사용할 수 있다. 이 체계에서 기체는 개별적인 유동 통로를 통과하여, 처리 용기(501)에서 혼합된다.
도 5의 막 형성 장치에서, 처리될 기판은 저항식 가열기(504)에 의해 가열된다. 본 발명은 이로 한정되지는 않는다. 도 6에 도시된 바와 같이 기판은 램프를 이용하여 가열될 수도 있다. 도 6의 막 형성 장치에 대해서 이하 기술한다. 도 5와 동일한 참조 부호를 도 6의 동일한 부분에 사용하였고, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 6에 도시된 막 형성 장치(600)에서, 서셉터(603)는 약 1mm의 두께를 갖는 예컨대 탄소 물질 또는 알루미늄 화합물, 예컨대, 질화알루미늄으로 제조된다. 서셉터(603)는, 예컨대 알루미늄으로 제조된 실린더 격벽(513)의 상부 내벽으로부터 연장되고, 처리 용기(501)의 저면으로부터 서있는 3개의 지지 암(604)(이들중 2개가 도시되어 있다)에 의해 지지된다.
서셉터(603) 바로 아래의 처리 용기의 저면에는, 석영과 같은 열 파장 전달 물질로 제조된 투명한 창(606)이 기밀로 제공되고, 상자형 가열 챔버(607)가 창(606)을 둘러싸 창 아래에 제공된다. 가열 수단으로서 다수의 가열 램프(608)가 회전 테이블(609)에 부착되어 가열 챔버(607)에서 반사 거울로서 작용한다. 회전 테이블(609)은 회전 축을 통해 가열 챔버(607)의 저면에 제공된 회전 모터(610)에 의해 회전된다. 따라서, 서셉터(603)의 저면은 투명한 창(606)을 통해 가열 램프(608)로부터 방출되는 열 파장으로 조사되고 가열된다.
막 형성 장치(600)에는 또한 활성화 기체 공급구(541)가 제공되어 있다. 산소 기체 및 아르곤 기체를 기체 공급원(도시되지 않음)으로부터 기체 주입구 통로(542)를 통해 원격 플라즈마 발생부(543)로 공급하여 플라즈마로 전환되고 원격 플라즈마 발생부(543) 등에 의해 활성화되는 산소 기체를 처리 용기(501)로 공급한다. 또한, 막 형성 장치(600)에서, Ar 기체는 기체 노즐(520)로부터 서셉터 아래의 불활성 기체 퍼지 챔버(515)로 도입되고 클램프 고리 부재(511)의 내주면상의 제 1 기체 퍼지 갭(517) 및 외주면상의 제 2 퍼지 갭(518)을 통해 처리 공간 측면으로 흘러 나가, 목적하지 않은 막이 처리되는 기판의 측면 및 하면상에 침착되는 것을 방지한다.
상기 개시된 막 형성 장치를 도 7의 연속 처리할 수 있는 집합 기계(cluster tool) 장치에 적용할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 집합 기계 장치(700)는 팔면체 용기의 형태로 중앙부에서, 예컨대 알루미늄으로 형성된 공통의 이동 챔버(701)를 갖는다. 공통의 이동 챔버(701)를 제 1 및 제 2 카세트 챔버(702, 703), 제습 처리 챔버(704), 제 1 막 형성 전처리 챔버(705), 제 2 막 형성 후처리 챔버(706), 제 1 및 제 2 막 형성 처리 챔버(707, 708), 및 냉각 처리 챔버(709)에 연결하고, 이들 각각은 각각의 챔버를 열고 닫을 수 있는 게이트 밸브(G1 내지 G8)를 통해 챔버(701) 주위에 위치한다.
제습 처리 챔버(704)는 필요한 만큼 기판을 가열함으로써 반도체 기판의 표면상에서 습기 등을 제거하기 위한 처리 챔버이다. 도 5 또는 6에 도시된 막 형성 장치는 제 1 막 형성 처리 챔버(707)에 적용된다. 제 2 막 형성 처리 챔버(708)는 열 CVD에 의해 산화탄탈을 형성하기 위한 처리 챔버이다.
제 1 막 형성 전처리 챔버(705)는 도 5 또는 6에 도시된 막 형성 장치의 전처리를 수행하기 위한 처리 챔버이다. 제 2 막 형성 후처리 챔버(706)는 오존, 자외선, 또는 원격 산소 플라즈마 기체를 이용하여 제 2 막 형성 처리 챔버(708)내에서 형성된 산화탄탈을 조사하여 산화탄탈 막을 재형성하기 위한 처리 챔버이다.
냉각 처리 챔버(709)는 그 위에 열 CVD에 의해 막이 형성되는 기판을 취급 온도까지 냉각하기 위한 처리 챔버이다. 개폐될 수 있는 게이트 도어(GD1, GD2)가 제 1 및 제 2 카세트 챔버(702, 703)로 출입하는, 예컨대 25개의 기판을 수용할 수 있는 카세트(711)의 적재/하적을 위해 제공되고, 상승/하강될 수 있는 카세트 테이블(도시되지 않음)이 카세트 챔버(702, 703)의 각각에 제공된다. 카세트 챔버(702, 703) 각각은 N2기체와 같은 불활성 기체를 공급하고 비워질 수 있다.
내부에서 꺼낸 기판의 위치를 지정하기 위한 회전식 위치 지정 기구(721), 및 기판을 파지한 채, 신장 및 회전이 가능한 다중 관절 암 기구로 구성된 이동 암(722)이 공통의 이동 챔버(701)에 배치된다. 이동 암(722)을 신장시키고, 굽히고, 회전시킴으로써 챔버 사이에서 기판을 적재/하적할 수 있다. 공통의 이동 챔버(701)는 N2기체와 같은 불활성 기체를 공급할 수 있고, 배기할 수 있다.
기밀 상자(730)를 각각의 처리 챔버 주위에 제공하여 처리 챔버를 덮는다. 각각의 기밀 상자(730)는 동일한 배열을 갖고 상자 주위로 처리 기체가 누출되는 것을 방지하도록 설계된다. 따라서, 높은 기밀도는 요구되지 않는다. 기밀 상자(730)는 한 부분에 깨끗한 기체를 도입하기 위한 깨끗한 기체 주입구를 갖고 그 부분과 떨어진 다른 부분에 기체 배기구를 갖는다. 이 기체 배기구는 기체가 기밀 상자(730)를 통해 유동하도록 공장 배기관으로 연결된다. 기체가 누출되면, 처리 기체는 기체 흐름을 따라 공장의 배기관 측면으로 배출된다.
이어서, 집합 기계 장치(700)에 의한 처리 순서를 기술한다. 카세트(711)에 수용된, 처리된 반도체 기판(101)은 게이트 도어(GD1)를 통해, 예컨대 제 1 카세트 챔버(702)에 적재된다. 게이트 도어(GD1)을 닫아 챔버를 전술한 기저 압력으로 배기시킨다. 이 경우 기저 압력은 이 상태에서 배기에 의해 수득되는 가장 낮은 압력을 의미한다. 제 1 카세트 챔버(702)에서 압력이 기저 압력에 도달하면, 게이트 밸브(G1)를 연다. 미리 압력이 기저 압력으로 유지된 공통의 이동 챔버(701)에서 이동 암(722)은 신장하여 처리될 반도체 기판(101)중 하나를 집는다. 회전 위치 지정 기구(721)를 이용하여 반도체 기판(101)의 배향 평면을 탐지함으로써 반도체 기판(101)의 위치가 정해진다.
정위된 기판(101)은 이동 암(722)을 이용하여 열린 게이트 밸브(G3)를 통해 미리 기저 압력으로 유지되는 제습 처리 챔버(704)에 적재된다. 이 챔버에서, 반도체 기판(101)을 가열하여 증발에 의해 반도체 기판(101) 상의 습기 등을 제거한다. 이 습기 제거 처리는 필요한 경우에만 수행한다. 필요하지 않으면 이 단계는 다음 단계 전에 생략될 수 있다.
제습되거나 되지않은 반도체 기판(101)은 게이트 밸브(G4)를 통해 제 1 막 형성 전처리 챔버(705)에 적재되고, 이 챔버의 압력은 미리 기저 압력으로 유지된다. 이 챔버에서 원격 플라즈마, 오존 등에 의해 활성화된 산소 기체를 이용한 상기 전처리를 수행한다.
그런 다음, 반도체 기판(101)을 게이트 밸브(G6)(도 5에서 참조 부호(527)에 상응함)을 통해 미리 기저 압력을 유지시킨 제 1 막 형성 처리 챔버(707)로 도입하여 루테늄 막을 형성한다.
남아있는 원료 기체를 제 1 막 형성 처리 챔버(707)에서 배기시킨 후에, 이의 압력을 기저 압력으로 설정하였다. 게이트 밸브(G6)를 열고, 반도체 기판(101)을 이동 암(722)을 이용하여 하적하였다. 반도체 기판(101)을 열린 게이트 밸브(G8)를 통해 냉각 처리 챔버(709)에 적재하고, 이 챔버의 압력은 미리 기저 압력으로 유지되었다. 이 챔버에서, 반도체 기판(101)은 소정의 취급 온도로 냉각된다. 냉각된 반도체 기판(101)은 제 2 카세트 챔버(703)에서 카세트(711)중의 게이트 밸브(G2)를 통해 수용되고, 챔버의 압력은 미리 기저 압력으로 유지된다.
이후에, 반도체 기판(101)을 에칭 백 및 CMP와 같이 처리하여 루테늄 막을 하부 전극 형태로 가공한다. 그런 다음, 반도체 기판(101)을 제 1 카세트 챔버(702)에 적재하여 전술한 상부 전극용 루테늄 막 및 산화탄탈 막을 형성한다. 제습이 필요한 경우, 반도체 기판(101)을 제습 실(704)에 적재하여 제습처리한다.
반도체 기판(101)을 열린 게이트 밸브(G7)를 통해 미리 기저 압력으로 유지된 제 2 막 형성 처리 챔버(708)에 적재하여 산화탄탈 막을 형성한다.
이어서, 반도체 기판(101)을 게이트 밸브(G5)를 통해 제 2 막 형성후 미리 기저 압력으로 유지된 처리 챔버(706)에 적재하여 오존, 자외선, 또는 원격 산소 플라즈마 기체를 이용하여 기판을 조사함으로써 산화탄탈 막을 재형성한다.
또한, 반도체 기판(101)을 제 1 막 형성 전처리 챔버(705), 이어서, 제 1 막 형성 처리 챔버(707)에 적재한다. 루테늄 막 형성을 위해 전처리하고, 루테늄 막이 형성되었을 때, 도 2b 또는 4a에 개시된 상태를 수득하였다.
이런 방식으로, 이 집합 기계 장치(700)는 처리될 반도체 기판을 순차적으로 처리할 수 있다.
상기 양태에서, 제 1 막 형성 전처리 챔버(705) 및 제 1 막 형성 처리 챔버(707), 또는 제 2 막 형성 처리 챔버(708) 및 제 2 막 형성 후처리 챔버(706)는 개별적으로 제공된다. 그러나, 도 5 또는 6에 도시된 막 형성 장치에서와 같이, 제 1 막 형성 전처리 및 제 1 막 형성 처리는 하나의 처리 용기에서 수행될 수 있다. 제 2 막 형성 처리 및 제 2 막 형성 후처리는 하나의 처리 챔버(도시되지 않음)에서 수행될 수 있다. 반도체 기판(101)의 처리 온도는 적절하게 변화될 수 있다. 이 경우, 전처리 및 후처리가 원격 산소 플라즈마 기체, 오존, 자외선 등을 이용한 조사와 같은 공통된 처리 내용을 갖기 때문에, 제 1 막 형성 전처리 및 제 2 막 형성 후처리가 하나의 처리 용기에서 수행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 우수한 효과가 수득될 수 있다. 보다 구체적으로, 하부층이 높은 가로세로 비를 갖는 작은 계단식 형태를 갖는 경우에 조차도 우수한 단 피복률 및 우수한 품질을 갖는 박막을 형성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 박막 형성 방법 및 박막 형성 장치는 더 작은 소자로 구성된 반도체 장치의 제조에 적합하다.

Claims (45)

  1. 활성화된 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역과 접촉시켜 기판을 전처리하는 단계; 및
    전이 금속의 원료 기체 및 산소 기체를 이용하여 열 화학증착(CVD)함으로써 전처리된 기판의 막 형성 영역에 전이 금속으로 제조된 금속 박막을 형성하는 단계
    를 포함하는, 박막 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    활성화된 기체가 활성화된 산소임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    활성화된 기체가 활성화된 불활성 기체임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    불활성 기체가 아르곤 기체임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    전이 금속의 원료 기체가 전이 금속 및 하나 이상의 사이클로펜타디엔 고리로 구성된 유기 금속 화합물임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    전이 금속이 루테늄임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    활성화된 기체가 기판과 떨어진 위치에 있는 원기체를 활성화시킴으로써 수득됨을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    활성화된 기체가 극초단파를 이용하여 원기체를 여기시킴으로써 생성됨을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  9. 활성화된 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역과 접촉시키는 전처리 수단;
    기판의 막 형성 영역에 전이 금속의 원료 기체 및 산소 기체를 공급하기 위한 원료 기체 공급 수단; 및
    기판을 가열하기 위한 가열 수단
    을 포함함을 특징으로 하는, 박막 형성 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    전처리 수단 및 원료 기체 공급 수단을 하나의 처리 용기에 제공하고,
    가열 수단을 처리 용기에 배열된 서셉터상에 배치하고,
    기판을 서셉터상에서 활성화된 기체와 접촉시키고, 원료 기체 및 산소 기체와 접촉시키고, 가열 수단에 의해 가열함을 특징으로 하는, 박막 형성 장치.
  11. 활성화된 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역과 접촉시켜 기판을 전처리하는 단계; 및
    전이 금속의 원료 기체 및 첨가 기체를 이용하여 CVD함으로써 전처리된 기판의 막 형성 영역에 전이 금속으로 제조된 금속 박막을 형성하는 단계
    를 포함함을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  12. 전이 금속의 원료 기체, 첨가 기체 및 활성화된 기체를 처리될 기판의 박막 형성 영역에 공급하여 CVD에 의해 전이 금속으로 제조된 금속 박막을 형성함을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    제 1 시간동안의 공급, 및, 이어서 제 2 시간동안의 공급 중지의 주기를 소정의 횟수로 반복함으로써 기판의 박막 형성 영역에 전이 금속의 원료 기체를 공급함을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  14. 활성화된 첨가 기체를 처리될 기판의 박막 형성 영역에 공급하는 단계,
    제 1 시간동안의 공급, 및, 이어서 제 2 시간동안의 공급 중지의 주기를 소정의 횟수로 반복함으로써 전이 금속의 원료 기체를 처리될 기판의 박막 형성 영역에 공급하는 단계, 및
    CVD에 의해 전이 금속으로 제조된 금속 박막을 형성하는 단계
    를 포함함을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    활성화된 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역과 접촉시켜 기판을 전처리한 후, CVD에 의해 전이 금속으로 제조된 금속 박막을 형성함을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    활성화된 기체가 활성화된 산소를 함유함을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    활성화된 기체가 활성화된 산소를 함유함을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    활성화된 기체가 산소 기체, 아산화질소 기체, 산화질소 기체 및 증기중에서 선택된 하나의 기체를 활성화시킴으로써 수득됨을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    활성화된 기체가 활성화된 산소 기체임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    활성화된 기체가 활성화된 불활성 기체임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  21. 제 12 항에 있어서,
    활성화된 기체가 활성화된 불활성 기체임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    활성화된 기체가 활성화된 아르곤 기체임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  23. 제 11 항에 있어서,
    첨가 기체가 산소를 함유함을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  24. 제 12 항에 있어서,
    첨가 기체가 산소를 함유함을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  25. 제 14 항에 있어서,
    첨가 기체가 산소를 함유함을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    첨가 기체가 산소 기체, 아산화질소 기체, 산화질소 기체 및 증기중에서 선택된 하나의 기체임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    첨가 기체가 산소 기체임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  28. 제 11 항에 있어서,
    활성화된 기체가 기판에서 떨어진 위치에서 원기체를 활성화시킴으로써 수득됨을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  29. 제 12 항에 있어서,
    활성화된 기체 또는 활성화된 첨가 기체가 기판에서 떨어진 위치에서 원기체를 활성화시킴으로써 수득됨을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  30. 제 14 항에 있어서,
    활성화된 첨가 기체가 기판에서 떨어진 위치에서 원기체를 활성화시킴으로써 수득됨을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  31. 제 11 항에 있어서,
    활성화된 기체가 극초단파를 이용하여 원기체를 여기시킴으로써 생성됨을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  32. 제 12 항에 있어서,
    활성화된 기체 또는 활성화된 첨가 기체가 극초단파를 이용하여 원기체를 여기시킴으로써 생성됨을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  33. 제 14 항에 있어서,
    활성화된 첨가 기체가 극초단파를 이용하여 원기체를 여기시킴으로써 생성됨을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  34. 제 11 항에 있어서,
    전이 금속의 원료 기체가 전이 금속 및 하나 이상의 사이클로펜타디엔 고리로 구성된 유기 금속 화합물임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  35. 제 12 항에 있어서,
    전이 금속의 원료 기체가 전이 금속 및 하나 이상의 사이클로펜타디엔 고리로 구성된 유기 금속 화합물임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  36. 제 14 항에 있어서,
    전이 금속의 원료 기체가 전이 금속 및 하나 이상의 사이클로펜타디엔 고리로 구성된 유기 금속 화합물임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  37. 제 34 항에 있어서,
    전이 금속이 루테늄임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  38. 제 35 항에 있어서,
    전이 금속이 루테늄임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  39. 제 36 항에 있어서,
    전이 금속이 루테늄임을 특징으로 하는, 박막 형성 방법.
  40. 활성화된 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역과 접촉시키는 전처리 수단; 및
    기판의 막 형성 영역에 전이 금속의 원료 기체 및 첨가 기체를 공급하기 위한 원료 기체 공급 수단
    을 포함하고, 이 때 전이 금속으로 제조된 금속 박막이 CVD에 의해 기판상에 형성됨을 특징으로 하는, 박막 형성 장치.
  41. 전이 금속의 원료 기체, 첨가 기체 및 활성화된 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역에 공급하는 원료 기체 공급 수단을 포함하고, 이 때 전이 금속으로 제조된 금속 박막이 CVD에 의해 기판상에 형성됨을 특징으로 하는, 박막 형성 장치.
  42. 전이 금속의 원료 기체 및 활성화된 첨가 기체를 처리될 기판의 막 형성 영역에 공급하는 원료 기체 공급 수단을 포함하고, 이 때 전이 금속으로 제조된 금속 박막이 CVD에 의해 기판상에 형성됨을 특징으로 하는, 박막 형성 장치.
  43. 제 41 항에 있어서,
    활성화된 기체가 처리될 기판의 막 형성 영역과 접촉하도록 하는 전처리 수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는, 박막 형성 장치.
  44. 제 40 항에 있어서,
    전처리 수단 및 원료 기체 공급 수단을 하나의 처리 용기에 제공하고,
    기판이 서셉터 상에서 활성화된 기체와 접촉하고, 원료 기체 및 첨가 기체와 접촉함을 특징으로 하는, 박막 형성 장치.
  45. 제 43 항에 있어서,
    전처리 수단 및 원료 기체 공급 수단을 하나의 처리 용기에 제공하고,
    기판이 서셉터 상에서 활성화된 기체와 접촉하고, 원료 기체 및 첨가 기체와 접촉함을 특징으로 하는, 박막 형성 장치.
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