KR20070014195A - 유기금속 전구체 화합물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학식 i-PrN=Ta(NR1R2)3 (여기서, R1 및 R2는 동일하거나 상이하고, 탄소 원자수 1 내지 3인 알킬이며, 단, (i) R1이 에틸인 경우, R2는 에틸이 아니고, (ii) R2가 에틸인 경우, R1은 에틸이 아님)의 유기금속 전구체 화합물과, 상기 유기금속 전구체 화합물로부터 필름, 코팅 또는 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.
유기금속 전구체 화합물, 화학적 증착법, 원자층 증착법, 금속-함유 필름

Description

유기금속 전구체 화합물{ORGANOMETALLIC PRECURSOR COMPOUNDS}
본 발명은 화학식 i-PrN=Ta(NR1R2)3 (여기서, R1 및 R2는 동일하거나 상이하고, 탄소 원자수 1 내지 3인 알킬이며, 단 (i) R1이 에틸인 경우, R2는 에틸이 아니고, (ii) R2가 에틸인 경우, R1은 에틸이 아님)의 유기금속 전구체 화합물과, 상기 유기금속 전구체 화합물로부터 필름 또는 코팅을 제조하는 방법에 관한 것이다.
화학적 증착법은 반도체 제조 또는 가공 과정 중에 웨이퍼 또는 다른 표면과 같은 기재 상에 물질의 필름을 형성하기 위해 사용된다. 화학적 증착에서, 화학적 증착 화합물로도 알려진 화학적 증착 전구체가 열적으로, 화학적으로, 광화학적으로 또는 플라즈마 활성화에 의하여 분해되어, 원하는 조성을 가지는 박막을 형성한다. 예를 들어, 증기상 화학적 증착 전구체는 전구체의 분해 온도보다 높은 온도로 가열된 기재와 접촉되어, 기재 상에 금속-함유 필름을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 화학적 증착 전구체는 휘발성이며, 열 분해성이고, 화학적 증착 조건 하에서 균일한 필름을 생성할 수 있다.
반도체 산업은 현재 다양한 적용 분야에 대하여 다양한 금속 박막을 사용하는 것을 고려하고 있다. 많은 유기금속 착체가 이러한 박막 형성을 위한 잠재적인 전구체로서 평가되어 왔다. 신규한 화합물 개발 및 이들의 필름 증착용 화학적 증착 전구체로서의 잠재성 시험에 대한 요구가 업계에 존재한다.
질화탄탈륨 (TaN) 재료는 구리 확산 차단재 및 전극을 포함하는, 차세대 기기를 위한 전자 산업에서의 각종 용도에 고려되고 있다. 박막의 고 균일성 및 형태 순응성에 대한 증가하는 요구에 기인한, 물리적 증착에서 화학적 증착 및 원자층 증착법으로의 산업적 이동 추세는 미래의 반도체 재료에 대한 적합한 전구체에 대한 요구로 이어졌다.
구리 인터커넥트 및 유전체 사이의 TaN 필름은 구리가 유전체 내로 확산되는 것을 방지하는 차단재 역할을 한다. 현재, TaN 차단재는 물리적 증착 (PVD) 기법으로 증착된다. 그러나, 크기가 65 nm 미만으로 감소할 차세대 마이크로전자기기를 위해서는, PVD 기법에 의해서는 요구조건을 만족시키는 순응성 초박막을 증착하지 못할 수도 있다. 원자층 증착 (ALD) 기법은 박막 증착에 있어 PVD 기법보다 우수하다. 그러나, ALD 기법의 문제점은 적합한 전구체가 존재하는지 여부이다. ALD 증착법은 여러 단계를 포함한다. 상기 단계는 1) 전구체를 기재 표면 상에 흡착시키는 단계; 2) 전구체 분자를 가스상으로 퍼징하는 단계; 3) 기재 상에서 전구체와 반응시키기 위하여 반응물을 도입하는 단계; 및 4) 잔여 반응물을 퍼징하여 제거하는 단계를 포함한다.
ALD법을 위해서는, 전구체는 엄격한 조건을 만족시켜야 한다. 첫째, ALD 전구체는 증착 조건 하에서 물리적 흡착 또는 화학적 흡착을 통해 기재 표면상에 단일층을 형성할 수 있어야 한다. 둘째, 흡착된 전구체는 표면상에서 미리 분해가 일어나는 것을 방지하여 고순도를 얻을 수 있을 정도로 안정적이어야 한다. 셋째, 흡착된 분자는 비교적 저온에서 반응물과 상호작용하여 표면상에 원하는 물질의 순수한 상만 남길 정도로 반응성이 있어야 한다.
TaN 이전에, ALD 전구체는 다음 단점 중 하나 이상을 가졌다: 1) 고체 상태, 2) 낮은 증기압, 3) 증착된 물질의 상이 잘못됨, 및 4) 필름중에 탄소 혼입이 높음. Ta(NMe2)5 (PDMAT)는 종래의 후보 화합물 중 하나였으나, 고체이다. 이 전구체는 또한 원하는 TaN 대신 Ta3N5를 생성하는 경향이 있다. Ta3N5는 절연체이고, 바람직하지 않은 상이다. 다른 종래의 TaN 전구체는 t-BuN=Ta(NEt2)3 (TBTDET)이고, 이는 낮은 증기압을 가지며 종종 필름에 많은 탄소 불순물을 남긴다.
종래 TaN 전구체에는 세가지 종류, 즉 TaCl5, Ta(NR2)5, R-N=Ta(NR2)3이 있다. TaCl5는 TaN 전구체들 중 가장 저렴하다. 그러나, TaCl5는 고체이며, 필름중의 Cl 혼입은 심각한 문제이다. 염소는 부식성이고, 마이크로전자기기에 오작동을 유발한다. PDMAT는 조성 중에 염소를 포함하지 않으므로 Cl 혼입 문제를 일으키지는 않는다. 그러나, PDMAT도 고체이며, 유전제인 Ta3N5를 생성하는 경향이 있고, 차단재로 사용하기에 바람직하지 않은 상이다. TaN 전구체의 세번째 종류는 R-N=Ta(NR2)3이고, 대표적인 예는 TBTDET이다. TBTDET는 휘발성 액체이고, TaN 상을 형성하기에 더 적합하다. 그러나, TBTDET는 비교적 낮은 증기압을 가지며, TBTDET으로 증착한 필름은 종종 높은 탄소 불순물을 나타낸다.
화학적 증착법에 의한 박막 형성을 위한 방법을 개발하는 것에 있어서, 바람직하게는 실온에서 액체이고, 비교적 높은 증기압을 가지며, 균일한 필름을 형성할 수 있는 화학적 증착 전구체에 대한 요구가 계속되어 왔다. 따라서, 신규한 화합물 개발 및 이들의 필름 증착용 화학적 증착 전구체로서의 잠재성 시험에 대한 요구가 계속되고 있다. 따라서, 실온에서 액체이고, 높은 증기압을 가지며, 균일한 필름을 형성할 수 있는 화학적 증착 전구체를 제공하는 것이 당업계에 바람직할 것이다.
발명의 요약
본 발명은 차세대 기기를 위한 화학적 증착 및 원자층 증착 전구체, 특히 바람직하게는 실온에서 액체이고, 비교적 높은 증기압을 가지며, 균일한 필름을 형성할 수 있는 탄탈륨-함유 전구체에 관한 것이다.
본 발명은 일반적으로 화학식 i-PrN=Ta(NR1R2)3 (여기서, R1 및 R2는 동일하거나 상이하고, 탄소 원자수 1 내지 3인 알킬이며, 단, (i) R1이 에틸인 경우, R2는 에틸이 아니고, (ii) R2가 에틸인 경우, R1은 에틸이 아님)의 유기금속 전구체 화합물에 관한 것이다. 전형적으로 R1 및 R2는 메틸, 에틸, n-프로필 및 i-프로필로부터 선택된다.
바람직한 유기금속 전구체 화합물은 i-PrN=Ta(NMeEt)3 (IPTEMT)이다. IPTEMT은 휘발 압력의 측면에서는 TBTDET와 동일한 부류에 속한다. 두 화합물은 Ta=N 결합 1개와 Ta-N 결합 3개를 갖는다. 따라서, IPTEMT는 올바른 질화탄탈륨 상, 즉 TaN을 형성하는 경향과 같은, TBTDET의 유리한 고유의 특성을 가진다. 그러나, IPTEMT에 대한 리간드는 TBTDET에 대한 것과 상이하다. 이미노 질소 상의 알킬기는 TBTDET의 tert-부틸에서, IPTEMT에서는 이소프로필로 바뀐다. tert-부틸기가 이소프로필기로 대체되는 것은 휘발성을 증가시킬 수 있고, 탄소 혼입을 감소시킬 수도 있다. 또한, 디에틸아미도 음이온이 에틸메틸아미도 음이온으로 대체되는 것은 증기압을 추가로 증가시킬 수 있다. PTEMT의 증기압은 TBTDET보다 10배 더 휘발성일 것으로 예상된다. 휘발성이 높은 전구체는 CVD/ALD법에 유리하다.
본 발명은 또한 화학식 i-PrN=Ta(NR1R2)3 (여기서, R1 및 R2는 동일하거나 상이하고, 탄소 원자수 1 내지 3인 알킬임)의 유기금속 전구체 화합물을 분해하여 필름, 코팅 또는 분말을 제조하는, 필름, 코팅 또는 분말의 제조 방법에 관한 것이다. 전형적으로, 상기 유기금속 전구체 화합물의 분해는 열적, 화학적, 광화학적 또는 플라즈마-활성화에 의한 것이다.
본 발명은 몇몇 장점을 지닌다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 다양한 화학적 구조와 물성을 가지는 유기금속 화합물 전구체를 생성하는데 유용하다. 상기 유기금속 화합물 전구체로부터 생성된 필름은 짧은 인큐베이션 시간 동안 증착되고, 상기 유기금속 화합물 전구체로 증착된 필름은 양호한 평활성을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시태양은 상기 유기금속 전구체 화합물이 실온에서 액체이며, 비교적 높은 증기압을 가지는 것이다. 대부분의 경우에, 액체는 반도체 제조과정 통합을 용이하게 하는 측면에서 고체보다 바람직할 수 있다.
상기 기재한 바와 같이, 본 발명은 화학식 i-PrN=Ta(NR1R2)3 (여기서, R1 및 R2는 동일하거나 상이하고, 탄소 원자수 1 내지 3인 알킬이며, 단, (i) R1이 에틸인 경우, R2는 에틸이 아니고, (ii) R2가 에틸인 경우, R1은 에틸이 아님)의 유기금속 전구체 화합물에 관한 것이다. 전형적으로 R1 및 R2는 메틸, 에틸, n-프로필 및 i-프로필로부터 선택된다.
본 발명의 예시적인 유기금속 전구체 화합물은 예를 들어, i-PrN=Ta(NMeEt)3, i-PrN=Ta(NMePr)3, i-PrN=Ta(NMeiPr)3 등을 포함하며, 여기서 Me는 메틸, Et는 에틸, Pr은 n-프로필이고 iPr은 i-프로필이다.
본 발명의 유기금속 전구체 화합물은 본 명세서에 그 개시사항이 포함되는 문헌[Chiu, H.T. et al, Polyhedron, 17 (1998), 2187-2190] 및 미국 특허 6,552,209에 기재된 바와 같은 통상의 방법에 의하여 제조될 수 있다.
상기 참고문헌에 기재된 합성법에 의해 형성된 유기금속 화합물을 특성결정하기 위해 사용될 수 있는 기법의 예로는, 분석용 가스 크로마토그래피, 핵 자기 공명, 열 중량 측정 분석, 유도 결합 플라즈마 질량 분석, 시차 주사 열량 측정, 증기압 및 점성도 측정을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 기재한 유기금속 화합물 전구체의 상대 증기압 또는 상대 휘발성은 당업계에 공지된 열 중량 측정 분석법에 의하여 측정할 수 있다. 평형 증기압도 측정할 수 있는데, 예를 들어 모든 가스를 밀봉된 용기로부터 제거하여 진공화한 뒤, 화합물의 증기를 용기에 도입하여, 당업계에 공지된 방법으로 압력을 측정할 수 있다.
상기 기재한 많은 유기금속 화합물 전구체는 실온에서 액체이며, 분말 및 고팅을 그 자리에서 제조하는데 매우 적합하다. 예를 들어, 액체 유기금속 화합물 전구체를 기재에 도포한 뒤, 전구체를 분해하기에 충분한 온도로 가열하여 금속-함유 코팅을 기재 상에 형성할 수 있다. 액체 전구체는 페인팅, 분무, 침지 또는 당업계에 공지된 다른 기법에 의하여 기재에 도포할 수 있다. 가열은 오븐에서, 힛 건(heat gun)으로, 전기적으로 기재를 가열하거나 또는 당업계에 공지된 다른 수단에 의해 실시할 수 있다. 층상 코팅은 유기금속 화합물 전구체를 도포하고, 가열하여 분해시킴으로서 제1 층을 형성한 뒤, 동일하거나 상이한 전구체로 하나 이상의 다른 코팅을 하고 가열함으로써 얻을 수 있다.
상기 기재한 바와 같은 액체 유기금속 화합물 전구체는 또한 기재 상에 분사(atomization)하고 분무할 수 있다. 사용할 수 있는 분사 및 분무 수단, 예컨대 노즐, 분무기 등은 당업계에 공지되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시태양에서, 상기 기재한 것과 같은 유기금속 화합물은 분말, 필름 또는 코팅을 형성하기 위한 가스상 증착 기법에 사용된다. 화합물은 단일 공급원 전구체로서 사용되거나, 1종 이상의 다른 전구체, 예를 들어 1종 이상의 다른 유기금속 화합물 또는 금속 착체를 가열하여 생성된 증기와 함께 사용될 수 있다. 상기 기재한 바와 같은 1종 이상의 유기금속 화합물 전구체가 또한 상기 방법에서 사용될 수 있다.
증착은 다른 가스상 성분의 존재하에서 실시될 수 있다. 본 발명의 실시태양에서, 필름 증착은 1종 이상의 비-반응성 캐리어 가스의 존재하에서 실시된다. 비-반응성 가스의 예로는 비활성 기체, 예를 들어, 질소, 아르곤, 헬륨, 및 가공 조건 하에서 유기금속 화합물 전구체와 반응하지 않는 다른 기체를 포함한다. 다른 실시태양에서, 필름 증착은 1종 이상의 반응성 가스의 존재하에서 실시된다. 사용할 수 있는 몇몇 반응성 기체는 히드라진, 산소, 수소, 공기, 산소 풍부 공기, 오존 (O3), 일산화질소 (N2O), 수증기, 유기물질 증기, 암모니아 등을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 당업계에 공지된 바와 같이, 예컨대 공기, 산소, 산소 풍부 공기, O3, N2O 또는 산화성 유기 화합물의 증기와 같은 산화성 가스는 금속 산화물 필름의 형성에 유리하다.
상기 기재한 바와 같이, 본 발명은 또한 필름, 코팅 또는 분말의 제조 방법에 관한 것이기도 하다. 상기 방법은 하기에 추가로 기재하는 바와 같이, 1종 이상의 유기금속 화합물 전구체를 분해하여 필름, 코팅 또는 분말을 제조하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 기재한 증착법은 단일의 금속을 포함하는 필름, 분말 또는 코팅, 또는 단일의 금속 산화물을 포함하는 필름, 분말 또는 코팅을 형성하기 위해 실시할 수 있다. 혼합 필름, 분말 또는 코팅도 예를 들어, 혼합 금속 산화물 필름으로 증착될 수 있다. 혼합 금속 산화물 필름은 예를 들어 그 중 1종 이상이 상기 기재한 유기금속 화합물로부터 선택되는 것인 수 종의 유기금속 전구체를 사용하여 형성될 수 있다.
가스상 필름 증착은 원하는 두께, 예를 들어 약 1 nm 내지 1 mm 이상의 범위의 필름 층을 형성하기 위해 실시할 수 있다. 본 명세서에 기재한 전구체는 특히 박막, 예를 들어 약 10 nm 내지 약 100 nm 범위의 두께를 가지는 필름 제조에 유용하다. 예를 들어, 질화탄탈륨 필름은 금속 전극, 특히 로직(logic)의 n-채널금속 전극, DRAM용 캐패시터 전극을 제조하는데 유전체로 고려될 수 있다.
상기 방법은 또한 둘 이상의 층이 상 또는 조성에서 상이한 층상 필름을 제조하는데 적합하다. 층상 필름의 예로는 금속-절연체-반도체 및 금속-절연체-금속을 포함한다.
한 실시태양에서, 본 발명은 상기 기재한 유기금속 화합물 전구체의 증기를 열적으로, 화학적으로, 광화학적으로 또는 플라즈마 활성화에 의하여 분해하여, 기재 상에 필름을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 화합물에 의하여 발생된 증기는 유기금속 화합물이 분해되기에 충분한 온도의 기재와 접촉하여 기재 상에 필름을 형성한다.
유기금속 화합물 전구체는 더욱 상세하게는 당업계에 유기금속 화학적 증착법으로 알려진 화학적 증착에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 기재한 유기금속 화합물 전구체는 대기압 및 저압 화학적 증착법에서 사용될 수 있다. 상기 화합물은 반응 챔버 전체가 가열되는 고온 벽 화학적 증착, 및 기재의 일부만 가열되는 저온 또는 가온 벽-형 화학적 증착에 사용될 수 있다.
상기 기재한 유기금속 화합물 전구체는 화학적 증착 전구체를 활성화하는데 각각 플라즈마 또는 전자기 에너지가 사용되는, 플라즈마 또는 광-보조 화학적 증착법에서도 사용될 수 있다. 상기 화합물은 또한, 각각 이온 빔 또는 전자 빔을 기재에 조사하여 화학적 증착 전구체를 분해하는 에너지를 공급하는 이온-빔, 전자-빔 보조 화학적 증착법에도 사용될 수 있다. 또한, 레이저광을 기재에 조사하여 화학적 증착 전구체의 광분해 반응에 영향을 주는 레이저-보조 화학적 증착법에도 사용될 수 있다.
본 발명의 방법은 당업계에 알려진, 예컨대 고온 또는 저온 벽 반응기, 플라즈마-보조, 빔-보조 또는 레이저-보조 반응기와 같은 다양한 화학적 증착 반응기에서 실시할 수 있다.
본 발명의 방법을 사용하여 코팅할 수 있는 기재의 예로는 고체 기재, 예컨대 Al, Ni, Ti, Co, Pt 및 Ta와 같은 금속 기재; TiSi2, CoSi2 및 NiSi2와 같은 규화 금속; Si, SiGe, GaAs, InP, 다이아몬드, GaN 및 SiC와 같은 반도체 재료; SiO2, Si3N4, HfO2, Ta2O5, Al2O3 및 바륨 스트론튬 티타네이트 (BST)와 같은 절연체; TiN 및 TaN와 같은 차단재; 또는 상기 재료의 조합을 포함하는 기재를 포함한다. 또한, 필름 또는 코팅은 유리, 세라믹, 플라스틱, 열경화성 중합체 재료, 및 다른 코팅 또는 필름층 상에 형성될 수 있다. 바람직한 실시태양에서, 필름 증착은 전자 부품의 제조 또는 가공에 사용되는 기재 상에 실시된다. 다른 실시태양에서, 기재는 고온에서 산화제의 존재하에서 안정적인 저 저항률 전도체 증착층, 또는 광학적으로 투과성인 필름을 지지하는데 사용된다.
본 발명의 방법은 매끄럽고 평편한 표면을 가지는 기재 상에 필름을 증착하기 위해 실시될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 상기 방법은 웨이퍼 제조 또는 가공에 사용되는 기재 상에 필름을 증착하기 위해 실시된다. 예를 들어, 상기 방법은 트렌치, 홀 또는 비아와 같은 부품을 포함하는 패턴화된 기재 상에 필름을 증착하기 위해 실시될 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 웨이퍼 제조 또는 가공, 예를 들어 마스킹, 에칭 등의 다른 단계에 통합될 수도 있다.
화학적 증착 필름은 원하는 두께로 증착될 수 있다. 예를 들어, 형성된 필름은 1 마이크론 미만, 바람직하게는 500 나노미터 미만, 더욱 바람직하게는 200 나노미터 미만의 두께일 수 있다. 예를 들어, 50 나노미터 미만의 두께의 필름, 및 약 1 내지 약 20 나노미터 사이의 두께를 가지는 필름도 제조할 수 있다.
상기 기재한 유기금속 화합물 전구체를 또한 본 발명의 방법에 사용하여, 기재를 전구체, 산화제 및 비활성 가스 류에 교대로 노출시키는 원자층 증착 (ALD) 또는 원자층 핵화 (ALN) 기법에 의하여 필름을 형성할 수 있다. 순차적 층 증착 기법은 또한, 예를 들어 미국 특허 6,287,965 및 미국 특허 6,342,277에 기재되어 있다. 상기 두 특허 문헌의 개시 사항은 본 명세서에 그 전문이 포함된다.
예를 들어, 한 ALD 주기에서, 기재는 차례로, a) 비활성 가스; b) 전구체 증기를 운반하는 비활성 가스; c) 비활성 가스; 및 d) 산화제 단독, 또는 비활성 가스 및 산화제에 노출된다. 일반적으로, 각 단계는 장비가 허용하는 만큼 (예를 들어, 1/1000 초 단위), 방법에서 필요로 하는 만큼 (예를 들어, 수 초 또는 분 단위) 짧을 수 있다. 한 주기의 길이는 1/1000초 단위로 짧을 수 있고, 분 단위로 길 수 있다. 주기는 수 분에서 수 시간 범위일 수 있는 기간에 걸쳐 반복된다. 제조된 필름은 수 나노미터 두께이거나, 예를 들어 1 밀리미터 (mm) 두께일 수 있다.
본 발명의 방법은 또한 초임계 유체를 사용하여 실시할 수도 있다. 현재 당업계에 공지된 초임계 유체를 사용한 필름 증착법의 예로는 화학적 유체 증착법; 초임계 유체 이동-화학적 증착법; 초임계 유체 화학적 증착법; 및 초임계 침지 증착법을 포함한다.
예를 들어, 화학적 유체 증착법은 고순도 필름을 제조하기에 적합하고, 복잡한 표면을 덮고 높은 종횡비의 표면을 채우기에 적합하다. 화학적 유체 증착법은 예를 들어, 미국 특허 5,789,027에 기재되어 있다. 초임계 유체의 필름 형성에의 이용은 또한 미국 특허 6,541,278 B2에 기재되어 있다. 상기 두 특허 문헌의 개시 사항은 그 전문이 본 명세서에 포함된다.
본 발명의 한 실시태양에서, 가열된 패턴화된 기재를 용매, 예컨대 거의 임계 또는 초임계 유체, 예를 들어 거의 임계 또는 초임계 CO2의 존재 하에서 1종 이상의 유기금속 화합물 전구체에 노출시킨다. CO2의 경우, 용매 유체는 약 100 psig의 압력 및 약 30℃ 이상의 온도에서 제공한다.
전구체는 기재 상에 금속 필름을 형성하도록 분해된다. 상기 반응은 또한 전구체로부터 유기 물질을 생성한다. 유기 물질은 용매 유체에 의하여 가용화되고, 기재로부터 쉽게 제거된다. 금속 산화물 필름은 또한 예를 들어, 산화성 가스를 사용하여 형성될 수 있다.
일례에서, 증착법은 1종 이상의 기재를 포함하는 반응 챔버 내에서 실시된다. 상기 기재들은 예를 들어 용광로를 이용하여, 챔버 전체를 가열함으로써 원하는 온도로 가열된다. 유기금속 화합물의 증기가 예를 들어, 챔버에 진공을 적용하여 생성된다. 저비점 화합물의 경우, 챔버는 화합물의 증기화를 일으키기에 충분히 온도가 높을 수 있다. 증기가 가열된 기재 표면에 접촉할 때 분해되어 금속-함유 필름을 형성한다. 상기 기재한 바와 같이, 유기금속 화합물 전구체는 단독으로 또는 1종 이상의 성분, 예컨대 다른 유기금속 전구체, 비활성 캐리어 가스 또는 반응성 가스와 함께 사용될 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 필름을 제조하는데 사용할 수 있는 계 내에서, 원료는 가스-혼합 매니폴드로 보내져, 필름 적층이 실시되는 증착 반응기에 공급될 공정 가스로 생성된다. 원료로는 캐리어 가스, 반응성 가스, 퍼징 가스, 전구체, 에칭/세척 가스 등을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 공정 가스 조성화를 정확하게 제어하기 위하여, 당업계에 공지된 질량-유동 제어기, 밸브, 압력 변환기, 기타 수단을 이용한다. 배출 매니폴드는 증착 반응기를 빠져나가는 가스 및 우회 스트림을 진공 펌프로 운반할 수 있다. 진공 펌프 하류의 제거 시스템은 배출 가스로부터 임의의 독성 물질을 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 증착 시스템에는 처리된 가스 조성의 측정을 가능하게 하는, 잔류 가스 분석기를 포함하는 장착된(in-situ) 분석 시스템이 장착될 수 있다. 제어 및 데이터 인식 시스템은 다양한 처리 파라미터 (예를 들어, 온도, 압력, 유속 등)를 모니터할 수 있다.
상기 기재한 유기금속 화합물 전구체는 단일 금속을 포함하는 필름, 또는 단일의 금속 산화물을 포함하는 필름을 제조하는데 사용될 수 있다. 혼합 필름은 또한 예를 들어 혼합 금속 산화물 필름로 증착될 수 있다. 이러한 필름은 예를 들어 몇몇 유기금속 전구체를 사용하여 제조할 수 있다. 금속 필름은 또한 예를 들어 캐리어 가스, 증기 또는 다른 산소 공급원을 이용하지 않고 제조될 수도 있다.
본 명세서에 기재된 방법에 의하여 형성된 필름은 당업계에 공지된 기법, 예를 들어, X-선 회절법, 오저(Auger) 분광법, X-선 광전자 방출 분광법, 원자 현미경, 전자 현미경 및 당업계에 공지된 다른 기법으로 특성화할 수 있다. 필름의 저항도 및 열 안정성도 당업계에 공지된 방법으로 측정할 수 있다.
본 발명의 다양한 수정 및 변형이 당업자에게 자명할 것이며, 이러한 수정 및 변형이 본 출원의 본지, 및 청구항의 요지 및 범위 내에 포함됨을 이해하여야 한다.
<실시예 1>
i- PrN = TaCl 3 Py 2 의 합성
글로브 박스에서, 500 ml 플라스크 내에 TaCl5 7.18 g (20 mmol)를 넣고, 톨루엔 200 ml을 가하였다. 교반하면서, 이소프로필아민 (2.37 g, 40 mmol)을 주사 기를 이용하여 천천히 가하였다. 혼합물을 30분간 교반한 뒤, 피리딘 (6.5 ml)을 가하였다. 혼합물을 6시간 동안 교반하였다. 생성된 고체를 여과로 수집하고, THF (100 ml)와 혼합하였다. 혼합물을 1시간 동안 교반한 뒤, 여과하였다. 진공 하에서, 여액을 농축하여 고체를 수득하고, 이를 여과하여 수집하였다. 중량: 6.45 g (12.8 mmol).
i- PrN = Ta ( NEfMe ) 3 ( IPTEMT )의 합성
글로브 박스에서, 250 ml 플라스크 내에 i-PrN=TaCl3Py2 (5.16 g)를 넣었다. 헥산 약 80 ml 및 THF 40 ml을 플라스크에 가하였다. 교반하면서, LiNEtMe (2.0 g)을 천천히 가하고, 혼합물을 밤새 교반하였다. 용매를 모두 제거하여 페이스트를 수득하였고, 헥산 50 ml을 상기 페이스트에 가하였다. 2시간 교반한 뒤, 고체를 여과로 제거하였다. 여액을 플라스크로 옮기고 농축하여 연갈색 액체를 수득하였다. 플라스크를 글로브 박스 밖으로 꺼내서 진공 증류하였다. 증류액을 수집하여 생성물을 수득하였다 (2.6 g).
1H NMR IPTEMT 스펙트럼 (톨루엔-d8): 1.15 (삼중, 18H), 1.29 (이중, 6H), 3.43 (오중, 12H), 4.34 ppm (칠중, 1H).

Claims (10)

  1. 화학식 i-PrN=Ta(NR1R2)3 (여기서, R1 및 R2는 동일하거나 상이하고, 탄소 원자수 1 내지 3인 알킬이며, 단, (i) R1이 에틸인 경우, R2는 에틸이 아니고, (ii) R2가 에틸인 경우, R1은 에틸이 아님)의 유기금속 전구체 화합물.
  2. 제1항에 있어서, R1 및 R2는 동일하거나 상이하고, 메틸, 에틸, n-프로필 또는 i-프로필인 유기금속 전구체 화합물.
  3. 제1항에 있어서, R1은 메틸이고, R2는 에틸인 유기금속 전구체 화합물.
  4. 제1항에 있어서, 실온에서 액체인 유기금속 전구체 화합물.
  5. 제1항의 유기금속 전구체 화합물을 분해하여 필름, 코팅 또는 분말을 형성하는 것인, 필름, 코팅 또는 분말의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유기금속 전구체 화합물의 분해가 열적, 화학적, 광화학적 또는 플라즈마-활성화에 의한 것인 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 유기금속 전구체 화합물이 증기화되고, 상기 증기가 기재를 포함하는 증착 반응기로 향하는 것인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기재가 금속, 규화 금속, 반도체, 절연체 및 차단재로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료로 이루어지는 것인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 기재가 패턴화된 웨이퍼인 방법.
  10. 제5항에 있어서, 상기 필름, 코팅 또는 분말이 가스상 증착에 의하여 제조되는 것인 방법.
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