KR20050063807A - 원자층 증착법(ａｌｄ)으로 일반적 금속 전달 소스를제공하고 결합하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
원자층 증착법(ａｌｄ)으로 일반적 금속 전달 소스를제공하고 결합하기 위한 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
공정 장치에 기체 형태로 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위한 일반적 금속 전달 소스(GMDS)는 고체 금속 소스 물질을 보유하고 공정 장치에 연결하며, 휘발성 금속 화합물의 제공을 위한 배출구를 가지는 반응 챔버, 상기 고체 금속 소스 물질을 가열하기 위하여 반응 챔버에 커플되는 소스 히터, 반응성 기체를 제공하기 위한 기체 소스, 반응 챔버에 기체 화학종을 전달하기 위한, 기체 소스로부터 반응 챔버까지의 기체 전달 도관, 및 기체 전달 도관에 커플되는 플라즈마 생성 장치를 가진다. 플라즈마 생성 장치는 반응 챔버에 단원자 반응성 화학종을 제공하는 반응성 기체 분자를 분리하며, 단원자 반응성 화학종은 휘발성 금속 화합물을 형성하는 가열된 고체 금속 소스 물질의 금속과 결합한다.
Description
<기술분야>
본원 발명은 원자층 증착(ALD)을 포함하는 CVD 공정 분야이며, 더욱 상세하게는 이러한 공정으로 공정 지점에서 오염물이 없는 금속성 전구물질을 제조하고 전달하기 위한 방법 및 장치에 관련된다.
<관련된 문서에 대한 상호-참조>
본원 발명은 미국 아미 스페이스(US Army Space)사와 미실리 디펜스 커맨드(Missile Defense Command)사에 의하여 이루어진 F33615-99-C-2961 계약하에서 정부 지원으로 발명되었다. 그러므로 미국 정부는 이러한 발명에 대한 권리를 갖는다.
더 얇은 박막(thin film) 증착(deposition), 더 큰 표면에 걸쳐 개선된 균일성(uniformity), 및 더 높은 제조율에 대한 요구는 여전하며, 코팅 웨이퍼를 전기적 장치로 만들기 위하여 연구 단체에 의하여 개발되고 장비 제조업자에 의하여 상업화된 새로운 기술의 추진력이 되고 있다. 이러한 장비들이 점점 소형화되고 빨라짐에 따라, 전도성 등과 같은 막 성질 이외에도 개선된 균질성 및 더 잘 정의된 층 두께에 대한 요구가 급격하게 높아지고 있다.
집적 회로(ICs) 제조 공정에서 박막을 웨이퍼 또는 다른 그밖의 기판(substrate)에 처리하기 위한 다양한 기술이 당분야에 공지되어 있다. 박막을 처리하는데 사용할 수 있는 입증된 기술들 중에서, 화학기상 증착법(CVD)은 상업화된 공정에서 종종 사용된다. CVD의 변형인 원자층 증착(ALD)은 이제 균일성, 뛰어난 스텝 커버리지(step coverage) 및 기판 크기를 증가시키기 위한 비용 효율적 규모성(cost effective scalability)를 달성하기 위한 가능성 있는 우수한 방법으로 알려지고 있다. 그러나 ALD는 CVD보다 일반적으로 더 낮은 증착 작업 처리량(전형적으로 100A˘min 미만)을 나타낼 수 있지만, 전형적으로 100A˘ 미만의 초박막에 적합하다.
CVD는 기판 표면에 균일한 두께 및 성질을 가지는 원하는 층을 제조하기 위하여 전구물질(화학종) 유동의 엄격한 균일성 및 특수하고 균일한 기판 온도를 요하는 유동-의존적 기술이다. 이러한 엄격한 요구사항은 기판 크기가 증가함에 따라 더욱 문제가 되며, 때때로 적절한 막 균일성 및 성질을 뒷받침하기 위하여 여러가지의 복잡한 문제 및 챔버 디자인의 추가적인 복잡성을 요구한다. 반응물과 반응 생성물이 증착 표면에 대하여 아주 근접하게 공존하는 CVD 코팅에 있어서, 또다른 문제는 각각의 증착층에 반응 생성물과 다른 오염물의 내포 가능성이다. 또한 고도의 반응성 전구물질 분자는 막의 재질 및 장치의 성능에 유해한 원하지 않는 입자들을 생성할 수 있는 균질한 기체상 반응의 원인이 된다.
박막 기술의 또다른 중요한 분야는 스텝 커버리지로 언급되었던 복잡한 토폴로지(topology)를 능가하는 고도의 균일성 및 두께 제어를 제공하기 위한 시스템의 능력이다. CVD의 경우에, 스텝-커버리지는 전형적으로 전형적인 물리기상 증착(PVD) 성능을 능가한다. 그러나 CVD의 특정한 단점들은 초박막 CVD를 많은 알려져있는 중요한 반도체에 적용하는 것을 부적절하게 만든다. 예를 들어, 핵형성(nucleation)을 통한 막 초기화(film initiation)는 CVD막을 불연속적으로 만들어 많은 하위 50A˘수요에 대하여 실제적으로 쓸모 없게 한다. 또한 높은 종횡비를 갖는 코팅은 등각(conformal)의 CVD막으로 특성화되는데, 막의 재질 및 적절한 작업 처리량을 유지시키는 것이 어렵다.
ALD는 비록 현재에는 CVD보다 속도가 느린 공정이지만, 복잡한 토폴로지(topology)에 비하여 균일한 초박막을 증착하는데 두드러진 기능을 나타낸다. 이러한 고유의 강한 성질은 ALD의 유동 독자성(flux independence)으로 인한 것이다. ALD 방법은 분리된 분자 전구물질이 차례로 기체상 반응을 거쳐 고도의 반응성 전구물질의 이용을 가능하게 하는 시간과 공간을 필요로 한다. 따라서, ALD 공정 온도는 전형적으로 그리고 유리하게 전통적 CVD 공정 온도보다 더 낮다.
ALD 공정은 일련의 표면 자가 포화 공정(self saturating surface processes)에 의하여 수행된다. 일반적으로, ALD는 전통적인 CVD 공정이 하나의-단일층 증착 단계로 나누어지는 공정인데, 여기서 각 별개의 증착 단계는 단일층이 물질의 표면위에 형성되었을 때, 이론적으로 하나의 분자 또는 원자 단일층 두께로 포화되며, 자가-종결(self- terminates)된다. 일반적으로, 표준 CVD 공정에서, 전구물질은 동시에 반응기에 제공된다. ALD 공정에서, 전구물질은 상이한 단계에서 별개로 반응기에 도입된다. 전형적으로 전구물질은 반응기 안으로 도입되는 운반 기체와 결합되는 전구물질의 유동을 교대시킴으로써 별개로 도입되는데, 반응기 안의 전구물질의 공존은 전구물질의 연속적인 도입사이에 반응기를 적절하게 제거하거나 비움으로써 억제된다.
예를 들어, ALD가 반도체 기판과 같은 물질층에 박막층을 증착하는데 사용될 때, 하나의 분자 또는 원자층의 두께에서 포화시키는 것은 원하는 순수한 막을 형성하고, 분자 전구물질(또는 리간드)을 포함하는 여분의 원자를 제거한다. 전구물질을 교대로 사용함으로써, ALD는 일 순환당(per cycle) 하나의 층을 제조할 수 있게 하여, 초박막을 증착시키기 위한 훨씬 더 엄격한 두께 제어가 실행될 수 있다. 또한 ALD막은 단일층(3-5 )만큼 얇은 두께로 연속적으로 제조될 수 있다. 이러한 성능은 초박막을 필요로 하는 적용에 대하여 ALD를 우수한 기술로 만드는 ALD막의 독특한 특성이다. ALD에 관련된 기본적인 개념의 논의를 제공하는 원자층 적층 성장(Atomic Layer Epitaxy)의 분야의 우수한 참고문헌은 Tuomo Suntola에 의하여 저술되고, 1994년에 Elsevier Science B. V, D. T. J. Hurle에 의하여 편집된 "the Handbook ef in Crystal Growth" 제 3권의 14장에 있다. 14장의 제목은 "Atomic Layer Epitaxy"이다. 이 참고문헌은 여기에 배경기술 정보로서 참고문헌으로 첨부되어 있다.
ALD에 의하여 제공되는 막 형성의 독특한 메카니즘은 앞에서 논의된 기술들을 능가하는 여러가지 이점을 제공한다. 하나의 이점은 완화된 디자인-법칙 및 디자인 스케일링(scaling)에 기여하는 유동-독자성(flux-independent nature)에서 비롯된다. 장치 기술은 상업적 증착-장비 기술을 개선시키면서 빠른속도로 발달하고 있다. 개선된 미래의 장치 요구사항에 대한 산업적 로드맵이 상당히 잘 만들어져 있는 반면에, 몇몇 중요한 적용은 현재의 공정 기술에 의하여 실현될 수 없다. 예를 들어, 상업적 실용가능성은 절연 메모리 커패시터(capacitor), RF 제품, "시스템온칩(systems on a chip)" 적용, 그리고 금속 산화물 게이트(gate)를 가진 향상된 게이트 절연체(dielectrics)와 같은 장치에 사용되는 높은 재질의 절연 박판 공정(dielectric laminate process)에서 달성되는 것이 바람직하다.
ALD 공정은 종종 적절한 전구물질 노출을 생성하기 위하여 가열되는 고체 물질 소스(source)(예컨대, 낮은 증기압의 금속 할로겐화물 고체로부터의 Knudsen 열 증발기 소스)에 의존하여 왔다. 그러나 고온 소스는 열원에 대해 하류(downstream)에 위치하는 모든 다기관들이 소스 온도에서(또는 그 이상으로) 유지될 것을 요구한다. 이러한 온도 및 온도의 유지는 배관(tubing), 확산기(diffuser) 등과 같은 전체 수동 구성기관을 유지하는데 중요하지 않다. 그러나 전구물질의 시간 제어되고 진동된(pulsed) 도입을 유도하는데 필요하고, ALD의 핵심인 밸브는 전형적으로 사용가능한 온도에 제한되며, 특히 부식성인 전구물질이 관련될 때 사용가능한 온도에 제한된다. 따라서 많은 바람직한 고체 전구물질의 사용은 ALD 다기관(manifold)에 대하여 극복할 수 없는 작업성능 및 신뢰도의 제한을 가하여, 이들을 반도체 제조에 부적합하게 만든다. 비록 몇가지 고체 전구물질 전달 시스템이 연구 및 개발에서 제안되어 왔으며, 어느정도 성공적으로 수행되었지만, 지금까지는 큰 부피 제조에 적합한 시스템이 알려져 있지 않다. 현존하는 시스템은 전형적으로 유지 집중적이고, 낮은 작업 처리량을 보이며, 오염되고 비능률적이다.
전통적인 가열된 고체 소스의 결점을 극복하기 위하여, 일반적 금속 전구물질 전달 시스템(General Metal precursor Delivery System, GMDS) 기술이 본원 발명에 기술되어 있다. 이러한 소스는 상대적으로 일반적이며, ALD 반응기 안으로 다양한 금속 전구물질을 전달하는 진동을 가능하게 한다. 바람직하게는, GMDS는 낮은 유지 작업과 양립할 수 있는 온도에서 밸브와 같이 중요한 다양한 구성기관을 유지하는 구체예에 의하여 수행된다. 또한 GMDS는 낮은 증기압 전구물질의 고도의 유동을 제공할 수 있다. 이러한 시스템은 ALD 증착 시스템의 성능을 강화하기 위하여 결합될 수 있다.
도 1은 본원 발명의 구체예에 의한 플라즈마-기초의 일반적 금속 전달 시스템(GMDS)의 단면도이다.
도 2는 본원 발명의 구체예에 의한 ALD 반응기에 연결된 도 1의 GMDS 를 설명하는 블록 도식이다.
도 3은 본원 발명의 구체예에 의한 Ta2O5 ALD 공정에서 탄탈륨, 염소, 및 아르곤을 사용하는 기본 공정 단계를 설명하는 공정 흐름도이다.
<발명의 요약>
본원 발명의 바람직한 구체예에서, 공정 장치에 기체 형태의 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위한 일반적인 금속 전달 소스가 제공되는데, 이는 고체 금속 소스 물질을 보유하고 공정장치에 연결하며, 상기 공정 장치에 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위한 배출구를 가지는 반응 챔버, 상기 고체 금속 소스 물질을 가열하기 위한 반응 챔버 내부의 소스 히터(heater), 반응성 기체를 제공하기 위한 기체 소스, 반응 챔버에 기체 화학종을 전달하기 위한, 기체 소스로부터 반응 챔버까지의 기체 전달 도관, 및 기체 전달 도관에 커플되는 분리 장치를 포함한다. 일반적 금속 전달 소스는 분리 장치가 반응 챔버에 한 가지 이상의 단원자 반응성 화학종을 제공하는 반응성 기체 분자를 분리하며, 단원자 반응성 화학종이 휘발성 금속 화합물을 형성하는 가열된 고체 금속 소스 물질의 금속과 결합하는 것을 특징으로 한다.
몇몇 바람직한 구체예에서, 기체 전달 도관과 반응 챔버는 통상의 석영 배관(quartz tubing)을 포함한다. 또한 바람직한 구체예에서, 플라즈마 생성 장치는 헬리컬 공진기(helical resonator)를 포함한다. 몇몇 적용예에서, 고체 금속 소스 물질은 탄탈륨이고, 반응성 기체는 염소이다. 몇몇 구체예에서 기체 소스는 반응성 기체의 빠른 진동이 반응 챔버에 제공되고, 이에 의하여 반응 챔버 배출구에서 휘발성 금속 화합물의 빠른 진동을 제공하는 방식으로 그 유동이 조절될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 분리 장치는 플라즈마 생성기를 포함한다.
본원 발명의 또다른 양태에서, 반응 챔버의 배출구에서 휘발성 금속 화합물을 제공하는 방법이 제공되는데, 이는 (a) 기체 소스로부터, 고체 금속 소스를 보유하는 가열된 반응 챔버에 연결된 기체 전달 도관으로 반응성 기체가 유동하는 단계; (b) 유동하는 반응성 기체안에서 플라즈마를 충돌시켜, 이에 의해 반응성 기체의 단원자 화학종을 형성하는 단계; (c) 가열된 금속 소스와 단원자 반응성 기체 사이의 화학 반응을 통하여 반응 챔버안에서 휘발성 금속 화합물을 형성하는 단계; 및 (d) 반응 챔버의 배출구에서 휘발성 금속 화합물을 전달하는 단계를 포함한다.
몇몇 바람직한 구체예에서, 반응 챔버와 기체 전달 도관은 통상의 석영 배관을 포함한다. 또한 몇몇 바람직한 구체예에서, 플라즈마 생성 장치는 헬리컬 공진기를 포함한다.
몇몇 적용예에서, 고체 금속 소스 물질은 탄탈륨이며, 반응성 기체는 염소이다. 또한 기체 소스는 반응성 기체의 빠른 진동이 반응 챔버에 제공되고, 이에 의하여 반응 챔버 배출구에서 휘발성 금속 화합물의 빠른 진동을 제공하는 방식으로 그 유동이 조절될 수 있다.
본원 발명의 또다른 양태에서, 공정 시스템이 제공되는데, 이는 코팅 챔버에서 기판을 지지하기 위하여 가열된 노상(hearth), 후속적인 공정을 위하여 기판을 교체하기 위한 장치, 코팅 챔버에 전구물질로서 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위한 주입구 포트(port); 그리고 주입구 포트에 연결되는 일반적 금속 전달 소스를 포함하며, 일반적 금속 전달 소스는 고체 금속 소스 물질을 보유하고 상기 코팅 챔버에 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위하여 배출구를 가지는 반응 챔버, 상기 고체 금속 소스 물질을 가열하기 위한 반응 챔버 내부의 히터, 반응성 기체를 제공하기 위한 기체 소스, 반응 챔버에 기체 화학종을 전달하기 위한, 기체소스로부터 반응 챔버까지의 기체 전달 도관, 및 기체 전달 도관에 커플되는 플라즈마 생성 장치를 포함한다. 플라즈마 생성 장치는 반응 챔버에 한가지 이상의 단원자 반응성 화학종을 제공하는 반응성 기체 분자를 분리하며, 단원자 반응성 화학종은 코팅 챔버에 전달되는 휘발성 금속 화합물을 형성하는 가열된 고체 금속 소스 물질의 금속과 결합한다.
몇몇 바람직한 구체예에서, 기체 전달 도관과 반응 챔버는 통상의 석영 배관을 포함한다. 또한 몇몇 바람직한 구체예에서, 플라즈마 생성 장치는 헬리컬 공진기를 포함한다. 몇몇 적용예에서, 고체 금속 소스 물질은 탄탈륨이며, 반응성 기체는 염소이다.
몇몇 바람직한 구체예에서, 기체 소스는 반응성 기체의 빠른 진동이 반응 챔버에 제공되고, 이에 의하여 반응 챔버 배출구에서 휘발성 금속 화합물의 빠른 진동을 제공하는 방식으로 그 유동이 조절될 수 있다. 또한 몇몇 바람직한 구체예에서, 시스템은 화학기상 증착법에 맞춤되고, 또는 다른 구체예에서는 원자층 증착법에 맞춤될 수 있다.
본원 발명의 또다른 양태에서, 화학기상 증착(CVD) 시스템이 제공되는데, 이는 CVD 공정에 전구물질로서 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위한 주입구 포트, 및 주입구 포트에 연결되는 일반적 금속 전달 소스를 포함하며, 일반적 금속 전달 소스는 고체 금속 소스 물질을 보유하고, 상기 코팅 챔버에 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위하여 배출구를 가지는 반응 챔버, 상기 고체 금속 소스 물질을 가열하기 위한 반응 챔버 내부의 히터, 반응성 기체를 제공하기 위한 기체 소스, 반응 챔버에 기체 화학종을 전달하기 위한, 기체소스로부터 반응 챔버까지의 기체 전달 도관, 및 기체 전달 도관에 커플되는 분리 장치를 포함한다. 플라즈마 생성 장치는 반응 챔버에 한가지 이상의 단원자 반응성 화학종을 제공하는 반응성 기체 분자를 분리하며, 단원자 반응성 화학종은 주입구 포트에 전달되는 휘발성 금속 화합물을 형성하는 가열된 고체 금속 소스 물질의 금속과 결합한다.
본원 발명의 또다른 양태에서, 원자층 증착(ALD) 시스템이 제공되는데, 이는 ALD 공정에 전구물질로서 휘발성 금속 화합물을 반복하여 전달하기 위한 주입구 포트 및 주입구 포트에 커플되는 일반적 금속 전달 소스를 포함하며, 일반적 금속 전달 소스는 고체 금속 소스 물질을 보유하고 상기 코팅 챔버에 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위하여 배출구를 가지는 반응 챔버, 상기 고체 금속 소스 물질을 가열하기 위한 반응 챔버 내부의 히터, 반응성 기체를 제공하기 위한 기체 소스, 반응 챔버에 기체 화학종을 전달하기 위한, 기체소스로부터 반응 챔버까지의 기체 전달 도관, 및 기체 전달 도관에 커플되는 분리 장치를 포함한다. 플라즈마 생성 장치는 반응 챔버에 한가지 이상의 단원자 반응성 화학종을 제공하는 반응성 기체 분자를 분리하며, 단원자 반응성 화학종은 주입구 포트에 전달되는 휘발성 금속 화합물을 형성하는 가열된 고체 금속 소스 물질의 금속과 결합한다.
이하에서 상세히 설명되는 본원 발명의 구체예에서, 금속을 가지는 휘발성 전구물질을 고체 소스로부터 전달할 수 있는 일반적 금속 전달 소스, 또는 몇몇 경우에는 폭넓고 다양한 공정을 위하여 비-금속 원소가 처음으로 제공된다.
고체 금속 소스 물질은 절연체(금속 산화물), 금속 질화물 및 금속막과 같은 다양한 막 적용을 위하여 고려되고 연구된다. 금속 할로겐화물 소스가 바람직하지만, 휘발성 할로겐화물 금속 소스가 희박하기 때문에, 이러한 노력은 실현이 제한된다. 몇몇 금속 유기적 액체 소스는 우수한 휘발성을 가지고 있지만, 막으로의 부수적(parasitic) 결합에 의하여 탄소 오염을 제공할 수 있거나 제공할 것이다. 금속-유기적 액체 소스는 비록 업계에서 비용 추가된 전문화된 억제 절차에 따라 사용하고 있지만, 안전하게 다루기가 어렵다.
CVD에서는 액체 전달 라인으로부터 증기를 전달하고, 액체 소스를 증발시키는 장치가 사용된다. 이러한 장치들은 액체 전달 라인을 사용하며, 가열가능한 노즐(nozzle) 또는 가열가능한 다공성 글래스 프릿(glass frit)을 통하여 계량된 방식으로 액체를 증발시킨다. 이러한 전달 체계는 오랜 반응 시간으로 인하여 상업적 ALD 적용에는 적합하지 못할 수 있다.
대부분의 금속 할로겐화물 전구물질은 고도로 부식성이다. 만약 이러한 물질들이 고체 전구물질의 실제적인 증기 압력을 견뎌내는데 필요한 온도에서 전통적인 공압 밸브 또는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)를 통하여 진동된다면, 밸브는 실질적으로 부식하여 질이 악화되고 파손될 것이다. 또한 120℃ 이하의 특정 온도 범위로 제한한 초고순도(UHP) 밸브는 비-휘발성 화합물의 수득가능한 증기압에 대하여 상당한 제한을 가한다.
ALD는 막 증착 챔버로의 전구물질의 진동된 유동에 의존한다. 전구물질은 짧은 시간동안 도입되어야 한다. 낮은 증기압을 가진 부식성 고체는 적절한 증기압에 도달하기 위하여 전형적으로 고온으로 가열되어야 한다. 증기는 가열가능한 라인을 통하여 반응 챔버로 이동된다. 이러한 물질은 어느 유형의 밸브라도 막히게 및/또는 부식하게 할 것이다. 그러므로 이러한 물질의 유동 진동을 생성하는 것은 기술적 과제이다.
낮은 증기압 물질을 전달하기 위한 용액은 일반적으로 T. Suntola, Handbook of Crystal Growth 3, edited by D. T. J. Hurle, Elsevier, 1994, p. 616-621에 기술되어 있으며, 이는 참고문헌으로 본원 발명에 첨부되어 있다. 이 참고문헌의 619 페이지에 있는 그림은 가열된[Knudsen 셀(cell)-유사] 고체 금속 전구물질 소스(예컨대 TaCl5)를 제공할 수 있는 소스(들)을 나타낸다. 이러한 ALD 소스는 가열된 반응물 소스가 "온(ON, 유동하는)" 상태일 때, 비활성 기체를 가열된 반응물 소스(들)로 전달할 수 있는 하나의 저온 UHP 밸브에 의하여 제어된다. 편리하게, 소스는 Knudsen 셀(cell)에 대하여 상류에 존재하며 상대적으로 저온에서 유지될 수 있는 하나의 밸브를 사용한다. 소스의 "오프(OFF, 유동을 멈춘)" 상태는 Knudsen 셀의 배출구로 유동하는 비활성 기체의 부수적 루프(side loop)에 의하여 유지된다. Knudsen 셀에 대한 주입구가 진공 펌프에 연결되기 때문에, 배출구로부터 셀에 유입하는 비활성 기체의 역 유동은 상기 유동을 역전시키고 진공 펌프 안으로 화학물질을 전달함으로써 화학물질의 하류 유동을 억제하도록 고안되어 있다. 적절하게 선택된 모세관 세트는 "오프" 상태 동안 물질 손실을 최소한으로 유지하도록 배치되어 있다. 이러한 소스는 연구 및 개발이 광범위하게 수행되었으며, 250℃ 이상의 온도를 요하는 금속 전구물질을 전달할 수 있었다. 불행하게도, 제조 환경에 필요한 장기화적 이용에서, 고체물질의 응축 및 고체화 그리고 냉각 밸브의 후속적인 불리한 막힘을 억제하는 조건을 유지하는 것은 상당히 어렵다. 이러한 문제는 소스가 "오프" 상태일 때, 정체된 레그(leg, 밸브에서 Knudsen 셀까지)로의 증기의 역-분산(back-diffusion)에 주로 관계된다. 이러한 레그는 진공 외부에 전형적으로 배치되고 실질적으로 더 차가운 온도에서 유지되는 비활성 기체 밸브, 그리고 진공 담안에 전형적으로 배치된 모세관 뒷면(back capilary) 및 뜨거운 Knudsen-셀 사이에 열적 장애물을 제공하기 위하여 필요하다. 이러한 제한은 선행 기술 소스에 일반적이며, 특정 시스템의 특수한 설계가 아니다. 따라서 최적의 성능으로 소스를 유지하는 것은 상당히 비실용적인 빈번한 일정의 철저한 유형의 유지를 필요로 한다. 또한 빈번한 진공 라인(진공 펌프에 대한 역류 라인) 막힘은 전형적으로 이러한 소스의 유지를 훨씬 더 힘들게 한다. 결국 고체물질을 주입구 라인으로 크리핑(creeping) 하는 것은 "오프" 상태 및 ALD 공정의 질 저하를 유도한다. "오프" 상태의 질 저하는 거의 즉시에 일어났으며, ALD 막에서 점진적으로 증가된 CVD 구성요소로 인한 것이었다.
실질적인 디자인 개선 및 전구물질 전달 방법론이 공식화되고 수행되어야 한다. 이러한 일반적 금속 증착 소스(GMDS)가 본 발명자에 의하여 제공되고, 이하의 상세한 설명에서 개시된다. GMDS는 사용시에 금속 전구물질을 생성한다. 비-휘발성 금속 전구물질의 시간-제어된 진동을 생성하는 과제는 이하에 기술되는 GMDS의 독특한 디자인에 의하여 해결된다. 기본 디자인은 이하에 설명된 더욱 상세한 도면에서 도시된다.
도 1은 본원 발명의 구체예에 따른 플라즈마-강화된 GMDS(25)의 단면도이다. GMDS(25)에서 고체 금속 소스(33)는 기체로 도입되는 하나 이상의 원소와 결합된다. 바람직한 구체예에서, 도입된 원소의 원자 또는 분자는 반응성을 증가시키기 위하여 도입되기 이전에 실질적으로 분리되거나 그렇지 않으면 여기된다(excited).
GMDS(25)를 사용하는 예로서, 고체 탄탈륨 소스 및 실질적으로 분리된 염소를 사용하는 휘발성 TaCl5 의 제조가 기술되어 있다. 이러한 실시예에서 GMDS(25)는 도관(51) 옆에 있는 장치(53)를 통하여 사용시에 휘발성 TaCl5를 생성한다. 반응 금속 전구물질의 정기적 진동의 생성은 분리된 염소의 정기적 생성에 의하여 유도된다. 반응성 염소의 정기적 생성은 최적의 조건에서 냉각기 다기관(cooler manifold) 및 밸브가 작동하고 있는 소스에 대한 상류에서 유도되어, 고온에서 밸브를 작동시킬 필요가 없다. 고압, 고주파 전원(42)에 의하여 전력이 공급되는 플라즈마 생성기 구성요소(27)는 휘발성 전구물질 TaCl5 를 제조하기 위해 Ta와 결합하는데 있어서 증가된 화학적 반응성을 수득하기 위해 Cl2분자를 더욱 반응성있는 Cl원자로 분리하는 일정한 플라즈마 소스를 유지할 목적으로 제공된다. 바람직한 구체예에서 플라즈마 생성기(27)는 이러한 용도로 제작된 헬리컬 공진기이다. 노 어셈블리(furnace assembly)(29)는 소스 Ta(33) 및 생성된 플라즈마 모두를 함유하기 위하여 개조된 석영 배관(31)안에 배치되어 있는 고체 Ta 금속성 소스(33)를 가열하기 위하여 제공되고, 개조된다. 석영 배관(31)은 플라즈마 생성기와 고체 Ta 소스 물질을 운반하는 가열된 범위 전체에 뻗어있다.
가열 원소(35)는 Ta(33)에 직접적이고 조절가능한 열원을 제공한다. 바람직한 구체예에서, 노 전력은 200-400℃의 범위에서 온도를 제어하도록 조절된다.
노 어셈블리(29)는 플랜지(flange)(43)에 의하여 구성요소(27)로부터 분리되고, 유사하게 말단-플랜지(45)에 의하여 반응기 측면으로부터 분리된 이중벽으로 차단되어 있다. 그러나 제한되지 않은 자유로운 유동 가능성은 공유된 배관(31)의 내부를 통하여 유지된다. 당해 기술분야에 알려진 바와 같이 오븐 온도를 측정하기 위하여 열전대 틀(thermocouple housing)(37)이 제공되고, 개조된다. 노 어셈블리(29)는 누출을 방지하기 위하여 개조된 이중 봉쇄 외부(36)를 가진다. 당해 기술 분야에 또한 공지된 바와 같이, 시스템의 누출이 가능하도록 배출구 구멍(39)이 제공되고 개조된다. 장치(53) 및 장치(47)은 각각 증착 반응기 및 상류 기체 전달 다기관에 대한 연결을 제공한다.
본원 발명의 바람직한 구체예에서, Cl2 및 아르곤과 같은 비활성 기체-할로겐화 혼합물은 두가지 이유로 도입된다. 첫번째 이유는 반응 시기 동안 TaCl5 전구물질이 5 내지 40msec 이내에 매우 빠르게 그리고 많은 양으로 생성되기 때문이다. ALD 반응 시기에 대한 시간 분해능은 대략 100msec이다. 그러므로 비활성 기체와 혼합하여 Cl2를 희석시키는 것은 과잉의 전구물질 생성을 차단하는데 적절하다. 두번째로, 예컨대 Ar과 같은 비활성 기체를 사용하는 것은 플라즈마가 연속적으로 유지되도록 하여 플라즈마 생성시간을 제거한다. 이러한 방법에서, Cl2 유동이 중단되었을 때, 비록 플라즈마가 연속적인 Ar 유동에 의하여 계속적으로 유동하고 유지된다고 하더라도, Ta 소스의 식각(TaCl5 생성)은 중단된다. 다른 방법으로, 몇몇 예에서 플라즈마는 Cl2 기체의 도입과 동시에 작동되도록 할 수 있다.
Cl2/비활성 기체 혼합물은 플랜지(41)를 통과하는 도관(49)에 의해 장치(47)을 통하여 배관(31)로 도입된다. 한 구체예에서 분(minute)당 대략 20 표준 입방 센티미터(SCCM)의 유동에서 더욱 반응성인 Cl 원자를 생성하기 위하여, 혼합물을 헬리컬 공진기(플라즈마 생성)에 통과시킨다. Cl 원자는 유용한 비율로 생성된다(예컨대, 대량 30sccm). 원자는 고도로 휘발성인 TaCl5를 생성하는 금속을 식각하기 위하여 배관(31)에서 Ta(33)과 반응한다[노(29)가 유지되는 온도에서]. 노(29)는 식각 생성물 분자를 생성율보다 더 빠르게 흡수제에서 제거함으로써 Ta(33)이 유동-제한된 방식으로 작동하기에 충분히 높은 온도로 가열되도록 유지시킨다. 전구물질은 장치(53)을 통하여 ALD 반응기로 유동된다.
오염 형성을 억제하는 방법 또한 이하에 설명된 바와 같이 GMDS(25)에 의하여 이용된다.
도 2는 본원 발명의 구체예에 따른 ALD 반응기(55) 및 기체 소스에 상호연결된 도 1의 GMDS(25)를 나타내는 횡단면도이다. 반응기(55)는 증착 공정동안 가열된 노상(hearth)에, 통상적으로 실리콘 웨이퍼인 기판을 지지하기 위한 장치 및 부분적 진공을 유지하기 위한 장치를 가진다. GMDS(25)는 전체 길이가 대략 18 인치이고, 실제적으로 어떠한 ALD 또는 CVD 시스템으로도 쉽게 설치되고 결합될 수 있을 만큼 치밀하다. 이러한 예에서, GMDS(25)는 ALD 반응기(55)에 연결되는 것으로 도시된다.
TaCl5를 반응기(55)로 전달하는 동안, 고체 전구물질은 전달 라인의 벽에서 형태가 변형되지 않는다는 것이 중요하다. 더욱이, 오염의 소스가 될 수 있는 어떠한 Cl 원자도 챔버(55)안으로 통과하게 하지 않는 것 또한 중요하다. 니켈-도금된 전달 라인(59) 및 표준 라인 히터(57)을 추가하는 것은 이러한 걱정을 덜어준다. 라인(59)의 내부면의 니켈 도금은 Cl 원자들이 반응기(55)에 들어가기 전에 이들을 제거(quentch)하는 기능을 한다. 이러한 방법으로, 반응기(55) 안으로 뜻하지 않게 도입되는 염소로부터 어떠한 오염도 생기지 않게 된다. 라인(59)은 약 90℃의 온도로 가열된 상태로 유지되어 전구물질이 라인(59) 및 연결된 핀치 밸브(61)를 막는 것을 효율적으로 억제한다. 라인(59)의 바람직한 길이는 Cl 원자를 완전히 제거하기에 충분하여야 한다. 더욱이, 어떠한 TaCl5도 내부벽위에 고체화 되지 않기 때문에, 고체 전구물질의 후속적인 박편화가 진행되지 않고, 입자의 유해한 상류 생성이 차단된다. GMDS(25)를 사용하면 상기 언급한 개선점으로 인하여 유지 세척 시간이 실질적으로 감소된다.
GMDS(25) 말단의 운반-소스에서, 네개의 조절된 기체 라인이 도시되어 있는데, 각 라인은 특정 기체를 도입하도록 되어 있다. 반응성 및 비활성 기체 유형의 선택은 고체 소스 유형 및 원하는 전구물질의 선택에 따라 달라질 것이다. 플루오르, 브롬, 및 다른 통상적으로 알려진 금속-식각 기체들 또한 사용될 수 있다. 또한 비활성 기체의 사용이 바람직하다 하더라도, 어떠한 경우에는 질소와 같은 다른 기체가 사용될 수도 있다.
반응성 및 비활성 기체의 GMDS(25) 안으로의 상류 유동 조절이 중요하다. GMDS 말단에, 기체 유동을 계속하도록 또는 멈추도록 바꿀 수 있게 하기 위하여 표준 밸브(63)가 각각 별개의 라인에 제공된다. 유사하게, ALD 공정에서 유동율을 제한하고, 측정되고 진동된 유동을 제공하기 위하여 유동 제한기(65)가 제공되는데, 여기서 각 공급 라인에 있는 밸브는 교대로 순환된다. 각 라인은 상류압 조절기(69) 뿐만 아니라 유동을 조정하는데 도움을 주기 위한 질량 유량계(MFM)를 가지고 있다. H2 는 당해 기술 분야에 알려진 바와 같이 플라즈마 제어를 돕는데 사용될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 제어는 공정 목적에 필요한 소프트웨어에 의한다.
GMDS(25)의 독특한 수행은 본원 발명의 범주 및 원리를 벗어나지 않고 CVD 적용 뿐만 아니라 다양한 막 및 그 적용을 위하여 폭넓게 다양한 ALD 공정과도 결합될 수 있음은 당해 기술 분야의 당업자에게는 명백할 것이다. 최적의 금속성 소스 및 관련된 반응물 기체 진행에 관한 연구가 계속 됨에 따라, 새로운 미래의 공정 물질 및 상호작용 경로는 고품질의 절연체(dielectrics) 및 전자 장치용 전도막 제조에서의 상업적 사용에 최적화 될 수 있다.
도 3은 본원 발명의 구체예에 따른 Ta2O5 ALD 공정에서 탄탈륨, 염소 및 아르곤을 사용하는 기본 공정 단계를 도시하는 공정 흐름도이다. 비록 여기에 나타난 공정 단계들이 자가-종결 ALD 순환을 설명하지만, 연속적인 전구물질 유동은 표준 CVD에서와 같은 다른 적용에서도 사용될 수 있다.
단계(71)에서, 플라즈마는 고도로 가열되고(ignited), 연속적인 아르곤 유동과 함께 안정화된다.
또한, 플라즈마는 반응성 기체를 이용한 진동과 동시에 작동될 수 있다. 단계(73)에서, Cl2 와 같은 반응성 기체가 헬리컬 공진기 안으로 도입된다(플라즈마 생성). 이 단계에서, Cl2는 앞에서 설명하였던 이유로 아르곤과 같은 비활성 기체와 혼합될 수 있다.
단계(75)에서 플라즈마에서 생성된 Cl 원자는 본 실시예에서 바람직한 전구물질인, 고도로 휘발성인 TaCl5를 생성하기 위하여 Ta 소스를 후속적으로 식각한다. 단계(77)에서 단계(75)에서 생성된 TaCl5는 적절한 ALD 반응기 안으로 진동되거나 또는 적절한 CVD 반응기 안으로 연속적인 유동으로서 도입된다. 만약 상기 공정이 CVD라면, 분명히 산소를 함유하는 전구물질이 TaCl5과 동시에 CVD 반응기로 도입될 것이다. 간결함을 위하여, 도 3은 ALD 공정에 초점을 맞춘다.
단계(79)에서, TaCl5는 원하는 Ta2O5 층을 제조하기 위하여 준비된 기판 표면(OH)과 반응한다. 단계(81)에서, 별개의 정화(Ar) 및 H20 수증기와의 표면 반응은 금속 전구물질의 다음 진동을 위한 기판 표면을 제조하기 위하여 이루어진다. 순환은 TaCl5의 다음 진동인 단계(83)으로 반복한다.
GMDS(25)와 같은 효율적이고 오염 없는 GMDS의 혁신적 디자인 및 수행은 다양한 적용예를 위한 ALD 막의 제조에서 작업 처리량과 재질을 상당히 개선한다. 순수하고 정제된 주괴(ingots)에서 더욱 유용하고, 다루기에 더 안전하며, 기체 또는 액체 금속성 소스보다 더 통상적인 고체 금속성 소스는 이제 고체 화합물 소스를 사용하는 선행-기술 적용에서 전형적인 미립자 오염의 조절 필요성 및 세척의 요구와 관련된 휴지시간 지연(downtime delay)을 겪지 않고 편리하게 사용될 수 있다. 금속 소스를 가열하는데 더 낮은 온도가 사용될 수 있으며, 더 짧은 진동 간격이 더 높은 반응 속도로 인하여 달성될 수 있다. 공정-독립적인 화학적-전달 소스로서의 GMSD(25)는 본원 발명의 범주 및 원리를 벗어나지 않고 ALD 에서 뿐만 아니라 일반적인 CVD에서도 사용될 수 있다.
상기 설명에서 탄탈륨(Ta)은 분리된 염소와 함께 사용되는, 바람직하게는 아르곤과 같은 비활성 기체와 혼합되는 고체 소스로 기술되었다. 또한 반응성 기체 및 비활성 기체 유형의 선택은 고체 소스 유형 및 원하는 전구물질의 선택에 따라 달라진다는 것도 설명되었다. 플루오르, 브롬, 및 그밖의 다른 통상적으로 알려진 금속-식각 기체들이 사용될 수 있다. 유사하게, 다양한 고체물질이 원하는 휘발성 전구물질에 따라 달리 사용될 수 있다. 예를 들어, 원소에 대하여 잘 알려진 과학적 주석을 사용하여, 본원 발명의 구체예에서 고체 소스로서 다음의 모든 원소가 고려될 수 있다: Ta, Zr, Hf, W, Nb, Mo, Bi, Zn, Pb, Mg, Ba, Sr, Cr, Co, P, Sr, As, Ni, Ir 및 기타.
본원 발명의 범주 및 원리를 벗어나지 않고 상기 기술된 구체예에서 다양한 변화가 이루어 질 수 있음은 당해 기술의 당업자에게는 또한 명백할 것이다. 분리(플라즈마 형성)에 사용되는 장치 및 전원은 상업적으로 입수가능하거나 맞춤 제작된 수많은 장치 중 어느 것이라도 사용할 수 있다. 더욱이, 다양한 금속과 소스 온도 등이 폭넓게 사용될 수 있다. 또한 비록 할로겐화물을 형성하는 Ge 및 Si와 같은 원소 물질은 엄격하게는 금속으로 분류되지 않을 수 있지만, 본원 발명의 작동적 및 기능적 범주안에서 사용될 수 있다. 또한 다양한 구체예에서 설명된 장치들은 정상(steady) 유동 CVD 공정에 사용될 수 있으며, 또한 차단된(interruped) 유동(진동된) ALD 공정에도 사용될 수 있다. 또한 기체 기류는 소스의 작동에 비활성인 질소와 같은 다른 운반 기체들과 결합될 수 있으며, 하류 웨이퍼 반응기 구역 및 공간에 있는 다른 비활성 기체들과 혼합될 수 있다. 전형적으로 본원 발명의 GMDS는 ALD 반응기 또는 CVD 반응기에 대하여 상류에 부착될 것이며, 전형적으로 이러한 제조 시스템은 ALD 또는 CVD 반응기를 통하여 일련의 기판을 순차적으로 순환하기 위한 장치 및 공정에서 기판을 지지하고 가열하기 위한 가열된 노상(hearth)을 가진다. 본원 발명의 범주 및 원리는 이하의 청구항에 의하여만 제한된다.
Claims (21)
- 다음을 포함하는, 공정 장치에 기체 형태로 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위한 일반적 금속 전달 소스 :고체 금속 소스 물질을 보유하고 공정 장치에 연결하며, 그리고 휘발성의 금속 화합물을 상기 공정 장치에 전달하기 위한 배출구를 가지는 반응 챔버;상기 고체 금속 소스 물질을 가열하기 위한 반응 챔버 내부의 소스 히터;반응성 기체를 제공하기 위한 기체 소스;반응 챔버에 기체 화학종을 전달하기 위한, 기체 소스로부터 반응 챔버까지의 기체 전달 도관;및 상기 기체 전달 도관에 커플되는(coupled) 분리 장치;여기서 상기 분리 장치는 반응 챔버에 한가지 이상의 단원자 반응성 화학종을 제공하는 반응성 기체 분자를 분리하며, 상기 단원자 반응성 화학종은 휘발성 금속 화합물을 형성하는 가열된 고체 금속 소스 물질의 금속과 결합함.
- 제 1항에 있어서, 상기 기체 전달 도관 및 반응 챔버는 통상의 석영 배관을 포함하는 일반적 금속 전달 소스.
- 제 1항에 있어서, 상기 기체 소스는 반응성 기체의 빠른 진동이 반응 챔버에 제공되고, 이에 의하여 반응 챔버 배출구에서 휘발성 금속 화합물의 빠른 진동을 제공하는 방식으로 기체 소스의 유동이 조절되는 일반적 금속 전달 소스.
- 제 1항에 있어서, 상기 분리 장치는 플라즈마 생성기를 포함하는 일반적 금속 전달 소스.
- 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 생성장치는 헬리컬 공진기(helical resonator)를 포함하는 일반적 금속 전달 소스.
- 제 1항에 있어서, 상기 고체 금속 소스 물질은 탄탈륨이며, 상기 반응성 기체는 염소인 일반적 금속 전달 소스.
- 다음의 단계를 포함하고, 반응 챔버의 배출구에서 휘발성 금속 화합물을 제공하는 방법 :(a) 고체 금속 소스를 보유하는 가열된 반응 챔버에 연결된 기체 전달 도관으로 기체 소스로부터 반응성 기체를 유동하는 단계;(b) 유동하는 반응성 기체내에서 플라즈마를 충돌(strike)시켜, 이에 의해 한가지 이상의 단원자 반응성 기체 화학종을 형성하는 단계;(c) 가열된 금속 소스와 한가지 이상의 단원자 반응성 기체 사이에서 화학 반응을 통해 반응 챔버안에서 휘발성 금속 화합물을 형성하는 단계; 및(d) 반응 챔버의 배출구에서 휘발성 금속 화합물을 전달하는 단계.
- 제 7항에 있어서, 상기 반응 챔버 및 기체 전달 도관은 통상의 석영 배관을 포함하는 방법.
- 제 7항에 있어서, 상기 기체 소스는 반응성 기체의 빠른 진동이 반응 챔버에 제공되고, 이에 의하여 반응 챔버 배출구에서 휘발성 금속 화합물의 빠른 진동을 제공하는 방식으로 기체 소스의 유동이 조절되는 방법.
- 제 7항에 있어서, 상기 플라즈마 생성 장치는 헬리컬 공진기를 포함하는 방법.
- 제 7항에 있어서, 상기 고체 금속 소스 물질은 탄탈륨이고, 상기 반응성 기체는 염소인 방법.
- 다음을 포함하는 공정 시스템:증착 챔버안에서 기판을 지지하기 위한 가열된 노상(hearth);후속적인 공정을 위하여 기판을 교체하기 위한 장치;코팅 챔버에 전구물질로서 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위한 주입구 포트; 및 주입구 포트에 연결되고, 다음을 포함하는 일반적 금속 전달 소스:고체 금속 소스 물질을 보유하고, 상기 코팅 챔버에 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위한 배출구를 가지는 반응 챔버;상기 고체 금속 소스 물질을 가열하기 위한 반응 챔버 내부의 히터;반응성 기체를 제공하기 위한 기체 소스;상기 반응 챔버에 기체 화학종을 전달하기 위한, 상기 기체 소스로부터 반응 챔버까지의 기체 전달 도관; 및상기 기체 전달 도관에 커플되는 플라즈마 생성 장치;여기서 상기 플라즈마 생성 장치는 상기 반응 챔버에 한가지 이상의 단원자 반응성 화학종을 제공하는 반응성 기체 분자를 분리하며, 상기 단원자 반응성 화학종은 상기 코팅 챔버에 전달되는 휘발성 금속 화합물을 형성하는 가열된 고체 금속 소스 물질의 금속과 결합함.
- 제 12항에 있어서, 상기 기체 전달 도관 및 반응 챔버는 통상의 석영 배관을 포함하는 공정 시스템.
- 제 12항에 있어서, 상기 기체 소스는 반응성 기체의 빠른 진동이 반응 챔버에 제공되고, 이에 의하여 반응 챔버 배출구에서 휘발성 금속 화합물의 빠른 진동을 제공하는 방식으로 기체 소스의 유동이 조절되는 공정 시스템.
- 제 12항에 있어서, 상기 플라즈마 생성 장치는 헬리컬 공진기를 포함하는 공정 시스템.
- 제 12항에 있어서, 상기 고체 금속 소스 물질은 탄탈륨이고, 반응성 기체는 염소인 공정 시스템.
- 제 12항에 있어서, 상기 공정 시스템은 화학기상 증착법(chemical vapor deposition)에 맞춤되는 공정 시스템.
- 제 12항에 있어서, 상기 공정 시스템은 원자층 증착법에 맞춤되는 공정 시스템.
- 다음을 포함하는 화학기상 증착(CVD) 시스템:CVD 공정을 위하여 전구물질로서 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위한 주입구 포트; 및상기 주입구 포트에 연결된 일반적 금속 전달 소스, 상기 일반적 금속 전달 소스는 고체 금속 소스 물질을 보유하고, 상기 코팅 챔버에 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위한 배출구를 가지는 반응 챔버, 상기 고체 금속 소스 물질을 가열하기 위한 반응 챔버 내부의 히터; 반응성 기체를 제공하기 위한 기체 소스; 상기 반응 챔버에 기체 화학종을 전달하기 위한, 상기 기체 소스로부터 반응 챔버까지의 기체 전달 도관; 및 상기 기체 전달 도관에 커플되는 플라즈마 생성 장치를 포함하며;여기서 상기 플라즈마 생성 장치는 상기 반응 챔버에 한가지 이상의 단원자 반응성 화학종을 제공하는 반응성 기체 분자를 분리하며, 상기 단원자 반응성 화학종은 상기 주입구 포트에 전달되는 휘발성 금속 화합물을 형성하는 가열된 고체 금속 소스 물질의 금속과 결합함.
- 다음을 포함하는 원자층 증착(ALD) 시스템: ALD 공정을 위하여 전구물질로서 휘발성 금속 화합물을 반복하여 전달하기 위한 주입구 포트; 및 상기 주입구 포트에 연결된 일반적 금속 전달 소스, 상기 일반적 금속 전달 소스는 고체 금속 소스 물질을 보유하고, 상기 코팅 챔버에 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위한 배출구를 가지는 반응 챔버, 상기 고체 금속 소스 물질을 가열하기 위한 반응 챔버 내부의 히터; 반응성 기체를 제공하기 위한 기체 소스, 상기 반응 챔버에 기체 화학종을 전달하기 위한, 상기 기체 소스로부터 반응 챔버까지의 기체 전달 도관, 및 상기 기체 전달 도관에 커플되는 분리 장치를 포함하며;여기서 상기 플라즈마 생성 장치는 상기 반응 챔버에 한가지 이상의 단원자 반응성 화학종을 제공하는 반응성 기체 분자를 분리하고, 상기 단원자 반응성 화학종은 상기 주입구 포트에 전달되는 휘발성 금속 화합물을 형성하는 가열된 고체 금속 소스 물질의 금속과 결합함.
- 반응 챔버의 배출구에서 휘발성 금속 화합물을 제공하기 위한, 다음을 포함하는 장치:기체 소스로부터 고체 금속 소스를 보유하는 가열된 반응 챔버에 연결된 기체 전달 도관으로 반응성 기체를 유동시키기 위한 수단;유동하는 반응성 기체내에서 플라즈마를 충돌시켜, 이에 의해 상기 한가지 이상의 단원자 반응성 기체의 화학종을 형성하기 위한 수단;상기 가열된 금속 소스 및 단원자 이상의 반응성 기체 사이의 화학 반응을 통해 상기 반응 챔버안에서 휘발성 금속 화합물을 형성하기 위한 수단; 및상기 반응 챔버의 배출구에서 휘발성 금속 화합물을 전달하기 위한 수단.
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