KR20240093134A - 박막 증착 장치, 그를 이용한 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법, 및 금속-칼코겐 화합물 박막 - Google Patents
박막 증착 장치, 그를 이용한 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법, 및 금속-칼코겐 화합물 박막 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240093134A KR20240093134A KR1020220176106A KR20220176106A KR20240093134A KR 20240093134 A KR20240093134 A KR 20240093134A KR 1020220176106 A KR1020220176106 A KR 1020220176106A KR 20220176106 A KR20220176106 A KR 20220176106A KR 20240093134 A KR20240093134 A KR 20240093134A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal
- thin film
- chalcogen
- flux
- chalcogenide
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 136
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 37
- 150000001787 chalcogens Chemical class 0.000 claims abstract description 140
- 229910052798 chalcogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 138
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 133
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 99
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 93
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 60
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 60
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 58
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 claims abstract description 56
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 45
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 25
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 5
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 5
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 5
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 10
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 5
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- WCQOLGZNMNEYDX-UHFFFAOYSA-N bis(selanylidene)vanadium Chemical compound [Se]=[V]=[Se] WCQOLGZNMNEYDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 molybdenum chalcogenide Chemical class 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001786 chalcogen compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0623—Sulfides, selenides or tellurides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/58—After-treatment
- C23C14/5846—Reactive treatment
- C23C14/5866—Treatment with sulfur, selenium or tellurium
Abstract
기판이 장착되는, 스테이지, 금속 물질로부터 상기 기판이 장착된 상기 스테이지를 향하여 금속 플럭스를 형성하는, 펄스 레이저 증착부, 및 칼코겐 물질로부터 상기 기판이 장착된 상기 스테이지를 향하여 칼코겐 플럭스를 형성하는, 열 증착부를 포함하되, 상기 스테이지, 상기 펄스 레이저 증착부, 및 상기 열 증착부는 단일 챔버 내부에 마련되고, 상기 스테이지에 장착된 기판에는, 상기 금속 플럭스의 금속 원소와 상기 칼코겐 플럭스의 칼코겐 원소가 화합된 금속-칼코겐 화합물 박막이 형성되는 것을 포함하는, 박막 증착 장치가 제공된다.
Description
본 발명은 박막 증착 장치, 그를 이용한 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법, 및 금속-칼코겐 화합물 박막에 관련된 것으로, 보다 구체적으로는, 증기압이 상이한 금속 물질과 칼코겐 물질로부터, 금속 플럭스 및 칼코겐 플럭스를 동시에 각각 형성하는, 박막 증착 장치, 그를 이용한 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법, 및 금속-칼코겐 화합물 박막에 관련된 것이다.
종래에는 금속-칼코겐 화합물 박막을 제조하기 위하여, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막이 포함하는 금속 물질 및 칼코겐 물질을 각각 제공하여 박막으로 제조하는 방법을 이용하고 있다. 예를 들어, 대한민국특허 등록공보 10-1529788에는, 몰리브데늄 칼코게나이드 박막의 제조방법에 있어서, 기판 상에 몰리브덴층을 형성하는 몰리브덴층 형성단계, 기상 증착용 챔버 내에 상기 기판을 투입하고, 상기 챔버 내에서 칼코겐 원자-함유 기체와 아르곤 가스를 주입한 후, 플라스마를 발생시켜 상기 플라스마에 의해 분해된 칼코겐 원자가 상기 몰리브덴층을 구성하는 몰리브덴 원자와 화학적으로 결합되어 몰리브데늄 칼코게나이드 박막으로 형성되도록 하는 몰리브데늄 칼코게나이드 박막 형성단계를 포함하고, 상기 챔버의 내부 온도는 150 ℃ 내지 300 ℃인 것을 포함하는, 금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법이 개시되어 있다.
이는, 금속-칼코겐 화합물 박막의 경우, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막이 포함하는, 금속 물질과 칼코겐 물질 사이에 증기압 차이가 크기 때문일 수 있다.
상술된 바와 같이 두 물질 즉, 상기 금속 물질과 상기 칼코겐 물질 사이에 증기압 차이가 큰 경우, 금속-칼코겐 화합물 박막을 제조하는 공정이 단일 공정으로 이루어지면, 상기 단일 공정 내에서 둘 중에서 비교적 증기압이 낮은 물질이 먼저 기판 상에 증착되고, 둘 중에서 비교적 증기압이 높은 물질이 나중에 기판 상에 증착될 수 있음은 자명하다.
따라서, 종래의 방법으로는 단일 공정으로 금속-칼코겐 화합물 박막을 형성하는데 어려움이 있었다.
이에 따라 종래의 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법은, 기판 상에 먼저 금속 물질을 제공하여 금속 물질을 먼저 형성하고, 상기 금속 물질이 형성된 기판 상에 칼코겐 물질을 제공하여 상기 금속 물질과 상기 칼코겐 물질이 결합된 구조를 이루도록 할 수 있었다.
하지만, 이러한 종래 방법의 경우, 공정 단계가 증가하기 때문에, 비용 및 시간 관점에서 비효율적일 수 있다.
이에, 상술된 바와 같은 비효율적인 종래의 문제를 해결하기 위하여, 증기압 차이가 큰 금속 물질과 칼코겐 물질을 단일 공정으로 증착하여 금속-칼코겐 화합물 박막을 제조할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 증기압이 상이한 금속 물질과 칼코겐 물질로부터, 금속 플럭스 및 칼코겐 플럭스를 동시에 각각 형성하는, 박막 증착 장치, 그를 이용한 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법, 및 금속-칼코겐 화합물 박막을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 1T 상(1T phase)을 가지는, 박막 증착 장치, 그를 이용한 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법, 및 금속-칼코겐 화합물 박막을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 박막 증착 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 박막 증착 장치는, 기판이 장착되는, 스테이지, 금속 물질로부터 상기 기판이 장착된 상기 스테이지를 향하여 금속 플럭스를 형성하는, 펄스 레이저 증착부, 칼코겐 물질로부터 상기 기판이 장착된 상기 스테이지를 향하여 칼코겐 플럭스를 형성하는, 열 증착부를 포함하되, 상기 스테이지, 상기 펄스 레이저 증착부, 및 상기 열 증착부는 단일 챔버 내부에 마련되고, 상기 스테이지에 장착된 기판에는, 상기 금속 플럭스의 금속 원소와 상기 칼코겐 플럭스의 칼코겐 원소가 화합된 금속-칼코겐 화합물 박막이 형성되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 펄스 레이저 증착부 및 상기 열 증착부는 동시에 작동되되, 상기 펄스 레이저 증착부에서 조사되는 레이저의 에너지는, 상기 펄스 레이저 증착부 단독으로 작동되는 경우보다 높을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 펄스 레이저 증착부는, 상기 금속 물질을 지지하는 타겟 홀더, 및 상기 타겟 홀더가 지지하는 상기 금속 물질을 향하여 레이저 빔을 조사하여, 상기 금속 물질로부터 상기 금속 플럭스를 형성하는 레이저 조사부 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 열 증착부는, 상기 칼코겐 물질을 가열하여, 상기 칼코겐 물질로부터 상기 칼코겐 플럭스를 형성하는 히팅부, 및 상기 히팅부를 통하여 형성된 상기 칼코겐 플럭스를 집속하여 토출하는 집속 토출부 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법은, 기판을 준비하는 단계, 펄스 레이저 증착 공정으로 금속 물질로부터 금속 플럭스를 형성하는 단계, 열 증착 공정으로 칼코겐 물질로부터 칼코겐 플럭스를 형성하는 단계, 및 상기 기판 상에, 상기 금속 플럭스의 금속 원소와 상기 칼코겐 플럭스의 칼코겐 원소가 화합된 금속-칼코겐 화합물 박막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 플럭스를 형성하는 단계와, 상기 칼코겐 플럭스를 형성하는 단계는, 동시에 수행되되, 상기 동시에 수행되는 경우 레이저의 에너지는, 상기 금속 플럭스를 단독으로 형성하는 단계보다 높은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 물질과 상기 칼코겐 물질은 증기압이 상이한 것을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 금속-칼코겐 화합물 박막을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막은, 금속 원소, 및 칼코겐 원소를 포함하되, 상기 금속 원소와 상기 칼코겐 원소가 화합된 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막은, 1T 상(1T phase)을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 원소는, 순수 금속 원소 및 전이 금속 원소 중에서 적어도 어느 하나를 포함하되, 상기 금속 원소는, 텅스텐(Tungsten), 레늄(Rhenium), 오스뮴(Osmium), 탄탈륨(Tantalum), 몰리브데늄(Molybdenum), 니오븀(Niobium), 이리듐(Iridium), 루테늄(Ruthenium), 하프늄(Hafnium), 로듐(Rhodium), 바나듐(Vanadium), 크로뮴(Chromium), 지르코늄(Zirconium), 플래니늄(Platinum), 티타늄(Titanium), 팔라듐(Palladium), 아이언(Iron), 코발트(Cobalt), 니켈(Nickel), 실리콘(Silicon), 망가니즈(Manganese), 카퍼(Copper), 게르마늄(Germanium), 알루미늄(Aluminum), 안티모니(Antimony), 징크(Zinc), 카드뮴(Cadmium), 탈륨(Thallium), 비스무스(Bismuth), 틴(Tin), 인듐(Indium), 루비듐(Rubidium), 및 갈륨(Gallium) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 칼코겐 원소는, 황(Sulfur), 셀레늄(Selenium), 및 텔루륨(Tellurium) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 기판이 장착되는, 스테이지, 금속 물질로부터 상기 기판이 장착된 상기 스테이지를 향하여 금속 플럭스를 형성하는, 펄스 레이저 증착부, 및 칼코겐 물질로부터 상기 기판이 장착된 상기 스테이지를 향하여 칼코겐 플럭스를 형성하는, 열 증착부를 포함하되, 상기 스테이지, 상기 펄스 레이저 증착부, 및 상기 열 증착부는 단일 챔버 내부에 마련되고, 상기 스테이지에 장착된 기판에는, 상기 금속 플럭스의 금속 원소와 상기 칼코겐 플럭스의 칼코겐 원소가 화합된 금속-칼코겐 화합물 박막이 형성되는 것을 포함하는, 박막 증착 장치가 제공될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 상기 단일 챔버 내부에 상기 스테이지, 상기 펄스 레이저 증착부, 및 상기 열 증착부가 마련되기 때문에, 상기 펄스 레이저 증착부에서 상기 금속 플럭스 및 상기 열 증착부에서 상기 칼코겐 플럭스가 동시에 각각 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 공정 비용이 절감되고, 공정 시간이 단축될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 펄스 레이저 증착부에서 상기 금속 플럭스 및 상기 열 증착부에서 상기 칼코겐 플럭스가 동시에 각각 형성되기 때문에, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막은, 1T 상(1T phase)을 가질 수 있고, 이에 따라 강자성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실험 예에 따라 제조된 박막 증착 장치(1000)의 사진이다.
도 6은 본 발명의 실험 예들에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실험 예들에 따라 제조된 금속-칼코겐 화합물 박막의 어닐링 전 및 후의 라만 스펙트럼이다.
도 9는 본 발명의 실험 예들에 따라 제조된 금속-칼코겐 화합물 박막의 XRD(x-ray diffraction) 그래프이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실험 예들에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 13은 본 발명의 실험 예에 따른 금속 물질 또는 금속 원소 및 칼코겐 물질 또는 칼코겐 원소를 나타낸 표이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실험 예에 따라 제조된 박막 증착 장치(1000)의 사진이다.
도 6은 본 발명의 실험 예들에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실험 예들에 따라 제조된 금속-칼코겐 화합물 박막의 어닐링 전 및 후의 라만 스펙트럼이다.
도 9는 본 발명의 실험 예들에 따라 제조된 금속-칼코겐 화합물 박막의 XRD(x-ray diffraction) 그래프이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실험 예들에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 13은 본 발명의 실험 예에 따른 금속 물질 또는 금속 원소 및 칼코겐 물질 또는 칼코겐 원소를 나타낸 표이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 게재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
종래에는 금속-칼코겐 화합물 박막을 제조하기 위하여, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막이 포함하는 금속 물질 및 칼코겐 물질을 각각 제공하여 박막으로 제조하는 방법을 이용하고 있다.
이는, 금속-칼코겐 화합물 박막의 경우, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막이 포함하는, 금속 물질과 칼코겐 물질 사이에 증기압 차이가 크기 때문일 수 있다.
상술된 바와 같이 두 물질 즉, 상기 금속 물질과 상기 칼코겐 물질 사이에 증기압 차이가 큰 경우, 금속-칼코겐 화합물 박막을 제조하는 공정이 단일 공정으로 이루어지면, 상기 단일 공정 내에서 둘 중에서 비교적 증기압이 낮은 물질이 먼저 기판 상에 증착되고, 둘 중에서 비교적 증기압이 높은 물질이 나중에 기판 상에 증착될 수 있음은 자명하다.
따라서, 종래의 방법으로는 단일 공정으로 금속-칼코겐 화합물 박막을 형성하는데 어려움이 있었다.
이에 따라 종래의 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법은, 기판 상에 먼저 금속 물질을 제공하여 금속 물질을 먼저 형성하고, 상기 금속 물질이 형성된 기판 상에 칼코겐 물질을 제공하여 상기 금속 물질과 상기 칼코겐 물질이 결합된 구조를 이루도록 할 수 있었다.
하지만, 이러한 종래 방법의 경우, 공정 단계가 증가하기 때문에, 비용 및 시간 관점에서 비효율적일 수 있다.
이에, 본 발명에서는 상술된 바와 같은 비효율적인 종래의 문제를 해결하기 위하여, 증기압 차이가 큰 금속 물질과 칼코겐 물질을 단일 공정으로 증착하여 금속-칼코겐 화합물 박막을 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 장치가 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 박막 증착 장치(1000)는, 스테이지(100), 펄스 레이저 증착부(200), 및 열 증착부(300) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이하, 각 구성이 설명된다.
스테이지(100)
상기 스테이지(100)에는 기판(미 도시)이 장착될 수 있다.
이에 따라, 후술되는 펄스 레이저 증착부(200)를 통하여 제공되는 금속 플럭스의 금속 원소(1, 도 3 참조)와, 열 증착부(300)를 통하여 제공되는 칼코겐 플럭스의 칼코겐 원소(3, 도 3 참조)가 화합된, 금속-칼코겐 화합물 박막(10, 도 3 참조)이 상기 스테이지(100)에 장착된 상기 기판(미 도시) 상에 용이하게 형성될 수 있다.
펄스 레이저 증착부(200)
상기 펄스 레이저 증착부(200)는, 금속 물질(미 도시)로부터 금속 플럭스를 형성할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5를 참조하면, 상기 펄스 레이저 증착부(200)는, 상기 금속 물질(미 도시)로부터 상기 기판(미 도시)이 장착된 상기 스테이지(100)를 향하여 금속 플럭스를 형성할 수 있다.
이를 위해, 상기 펄스 레이저 증착부(200)는, 타겟 즉, 상기 금속 물질을 지지하는 타겟 홀더, 및 상기 타겟 홀더가 지지하는 상기 금속 물질을 향하여 레이저 빔을 조사하여, 상기 금속 물질로부터 상기 금속 플럭스를 형성하는 레이저 조사부 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 펄스 레이저 증착부(200)는, 상기 금속 물질로부터 상기 금속 플럭스를 형성할 수 있다.
열 증착부(300)
상기 열 증착부(300)는, 칼코겐 물질(미 도시)로부터 칼코겐 플럭스를 형성할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5를 참조하면, 상기 열 증착부(300)는, 상기 칼코겐 물질(미 도시)로부터 상기 기판(미 도시)이 장착된 상기 스테이지(100)를 향하여 칼코겐 플럭스를 형성할 수 있다.
이를 위해, 상기 열 증착부(300)는, 상기 칼코겐 물질을 가열하여, 상기 칼코겐 물질로부터 상기 칼코겐 플럭스를 형성하는 히팅부, 및 상기 히팅부를 통하여 형성된 상기 칼코겐 플럭스를 집속하여 토출하는 집속 토출부 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 집속 토출부는, 상기 칼코겐 플럭스가 이동하는 방향으로, 점차적으로 감소되는 면적의 개구부를 가질 수 있다. 이로 인해, 상기 열 증착부(300)에서 생성된 상기 칼코겐 플럭스의 대부분이 상기 기판 상에 용이하게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 또한, 상기 기판 상부면(스테이지(100)의 상부면)의 법선에 대해서 상기 칼코겐 플러스의 이동 방향(제공 방향)이 경사 각도를 이룰 수 있도록, 상기 집속 토출부는 상기 기판의 상부면의 법선에 대해서 소정의 각도로 기울어진 방향으로 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 펄스 레이저 증착부(200)에서 생성되는 상기 금속 플럭스의 이동 방향 역시 상기 기판의 상부면의 법선에 대해서 경사 각도를 이룰 수 있다. 상기 금속 플럭스의 이동 방향은, 레이저의 조사각도를 제어하거나, 또는 상기 기판의 상부면의 중심의 법선을 기준으로 상기 타겟 또는 상기 타겟 홀더의 중심의 법선을 타측으로 이동시키는 방법으로 제어될 수 있다.
다시 말하면, 상기 칼코겐 플럭스의 이동 방향이 상기 상기 기판의 상부면의 중심의 법선에 대해서 일측(도 5에서 좌측)으로 경사 각도를 갖는 경우, 상기 금속 플럭스의 이동 방향이 상기 기판의 상부면의 중심의 법선에 대해서 타측(도 5에서 우측)으로 경사각도를 가질 수 있고, 이로 인해, 상기 금속 플럭스 및 상기 칼코겐 플럭스가 합해진 전체 플럭스가 상기 기판의 상부면을 향할 수 있다. 이에 따라, 후술되는 바와 같이, 상기 기판 상에 금속-칼코겐 화합물 박막(10)이 용이하게 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 열 증착부(300)는, 상기 칼코겐 물질로부터 상기 칼코겐 플럭스를 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 스테이지(100), 상기 펄스 레이저 증착부(200), 및 상기 열 증착부(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이 단일 챔버(50) 내부에 마련될 수 있다.
이에 따라, 상기 스테이지(100) 장착된 상기 기판(미 도시) 상에는, 상기 펄스 레이저 증착부(200)를 통하여 제공되는 상기 금속 플럭스의 금속 원소(1, 도 3 참조)와, 상기 열 증착부(300)를 통하여 제공되는 상기 칼코겐 플럭스의 칼코겐 원소(3, 도 3 참조)가 화합된, 금속-칼코겐 화합물이 박막(10, 도 3 참조)이 형성될 수 있다.
한편, 일 실시 예에 따르면, 상기 열 증착부(300)는 적어도 하나 이상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 상기 열 증착부(300)가 복수로 마련되는 경우, 복수 원소가 화합된 화합물 박막을 제조할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 상기 열 증착부(300)가 제1 칼코겐 플럭스 및 제2 칼코겐 플럭스를 형성하도록 2 개로 마련되는 경우를 상정해 보기로 한다. 이 경우, 상기 펄스 레이저 증착부(200)를 통하여 제공되는 상기 금속 플럭스의 금속 원소(1, 도 5 참조)와, 상기 2 개의 열 증착부(300)를 통하여 제공되는 상기 제1 및 제2 칼코겐 플럭스의 제1 및 제2 칼코겐 원소(3, 도 5 참조)가 화합된, 금속-제1 칼코겐-제2 칼코겐 화합물이 박막이 형성될 수 있음은 물론이다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 박막 증착 장치(1000)가 설명되었다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 상기 단일 챔버(50) 내부에 상기 스테이지(100), 상기 펄스 레이저 증착부(200), 및 상기 열 증착부(300)가 마련되기 때문에, 상기 펄스 레이저 증착부(200)에서 상기 금속 플럭스 및 상기 열 증착부(300)에서 상기 칼코겐 플럭스가 동시에 각각 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 공정 비용이 절감되고, 공정 시간이 단축될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 펄스 레이저 증착부(200)에서 상기 금속 플럭스 및 상기 열 증착부(300)에서 상기 칼코겐 플럭스가 동시에 형성되는 경우, 상기 금속 플럭스 및 상기 칼코겐 플럭스 사이에 간섭이 발생될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 플럭스 및 상기 칼코겐 플럭스 사이에 간섭을 최소화하기 위하여, 상기 펄스 레이저 증착부(200)에서 조사되는 레이저의 에너지가 높을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 펄스 레이저 증착부(200) 및 상기 열 증착부(300)가 동시에 작동되는 경우, 상기 플럭스 사이의 간섭을 최소화하기 위하여, 상기 펄스 레이저 증착부(200)에서 조사되는 레이저의 에너지 또는 레이저의 펄스 횟수는, 상기 펄스 레이저 증착부(200) 단독으로 작동되는 경우보다 높을 수 있다. 다시 말하면, 상기 펄스 레이저 증착부(200)만을 이용하여 목표 두께를 갖는 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)을 증착하기 위해 금속-칼코겐 화합물 타겟에 조사해야 하는 레이저의 에너지와 비교하여, 상술된 본 출원의 실시 예에 따라서 상기 펄스 레이저 증착부(200) 및 상기 열 증착부(300)을 동시에 이용하여 상기 목표 두께를 갖는 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)을 증착하기 위해, 상기 타겟(금속)에 조사해야 하는 상기 펄스 레이저 증착부(200)의 레이저의 에너지가 더 클 수 있다.
이에 따라, 상술된 바와 같이, 상기 금속 플럭스 및 상기 칼코겐 플럭스 사이에 간섭이 발생되는 경우에도 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)의 형성이 용이할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예와는 다르게 종래와 같이 펄스 레이저 증착 공정(PLD, pulsed laser deposition)으로 금속-칼코겐 화합물 박막이 제조되는 경우, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막을 제조하는데 높은 에너지가 요구될 수 있다.
또한, 금속-칼코겐 화합물을 설정된 기준의 두께로 형성하는 것이 어려울 수 있다.
하지만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 펄스 레이저 증착부(200)에서 상기 금속 플럭스 및 상기 열 증착부(300)에서 상기 칼코겐 플럭스가 동시에 형성될 수 있기 때문에, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)을 형성하기 위한 공정 에너지를 낮출 수 있고, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)의 두께를 설정된 기준으로 제어할 수 있다.
이하, 상기 박막 증착 장치(1000)를 이용한 본 발명의 실시 예에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(10, 도 3 참조) 제조방법이 설명된다.
이하 설명되는 금속-칼코겐 화합물 박막(10) 제조방법에 있어서, 앞서 설명된 실시 예와 중복되는 설명은 생략될 수도 있다. 하지만 이하에서 중복되는 설명이 생략된다고 하여서 이를 배제하는 것은 아니며, 이하에서 중복되는 설명은 앞선 실시 예의 설명을 참고하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법은, 상기 기판을 준비하는 단계(S110), 상기 펄스 레이저 증착 공정으로 상기 금속 물질로부터 상기 금속 플럭스를 형성하는 단계(S120), 상기 열 증착 공정으로 상기 칼코겐 물질로부터 상기 칼코겐 플럭스를 형성하는 단계(S130), 및 상기 기판 상에, 상기 금속 플럭스의 금속 원소(1)와 상기 칼코겐 플럭스의 칼코겐 원소(3)가 화합된 금속-칼코겐 화합물 박막(10)을 형성하는 단계(S140) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이하, 각 단계가 설명된다.
단계 S110
단계 S110에서, 상기 기판이 준비될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 기판은 상기 스테이지(100)에 장착되어 준비될 수 있다.
상기 스테이지(100)에 관해서는 앞선 실시 예의 설명과 중복되는 바, 앞선 실시 예의 설명을 참고하기로 한다.
단계 S120
단계 S120에서, 상기 펄스 레이저 증착 공정으로 상기 금속 물질로부터 상기 금속 플럭스가 형성될 수 있다.
이를 위해, 도 5를 참조하면, 상기 펄스 레이저 증착부(200)는, 상기 금속 물질로부터 상기 기판이 장착된 상기 스테이지(100)를 향하여 상기 금속 플럭스를 형성할 수 있다.
상기 펄스 레이저 증착부(200)에서 형성되는 금속 플럭스에 관해서는 앞선 실시 예의 설명과 중복되는 바, 앞선 실시 예의 설명을 참고하기로 한다.
한편, 상기 금속 물질은, 예를 들어 순수 금속일 수 있다. 또는 다른 예를 들어, 상기 금속 물질은, 전이 금속일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 물질은, 텅스텐(Tungsten), 레늄(Rhenium), 오스뮴(Osmium), 탄탈륨(Tantalum), 몰리브데늄(Molybdenum), 니오븀(Niobium), 이리듐(Iridium), 루테늄(Ruthenium), 하프늄(Hafnium), 로듐(Rhodium), 바나듐(Vanadium), 크로뮴(Chromium), 지르코늄(Zirconium), 플래니늄(Platinum), 티타늄(Titanium), 팔라듐(Palladium), 아이언(Iron), 코발트(Cobalt), 니켈(Nickel), 실리콘(Silicon), 망가니즈(Manganese), 카퍼(Copper), 게르마늄(Germanium), 알루미늄(Aluminum), 안티모니(Antimony), 징크(Zinc), 카드뮴(Cadmium), 탈륨(Thallium), 비스무스(Bismuth), 틴(Tin), 인듐(Indium), 루비듐(Rubidium), 및 갈륨(Gallium) 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.
또는 일 실시 예에 따르면, 본 단계에서, 상기 펄스 레이저 증착 공정으로 상기 금속 물질과 칼코겐 물질이 결합된 전이금속-디칼코겐 화합물(TMD, transition metal dichalcogenide)로부터 전이금속-디칼코겐 플럭스가 형성될 수도 있다.
한편, 상기 금속 물질과 후술되는 칼코겐 물질은 증기압이 상이할 수 있다.
상술된 바와 같이 금속 물질과 칼코겐 물질의 증기압이 상이한 경우, 상기 금속 원소(1)와 상기 칼코겐 원소(3)가 화합된 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)을 형성하기 어려울 수 있다.
하지만 본 발명의 실시 예에 의하면, 상술된 바와 같이, 상기 스테이지(100), 상기 펄스 레이저 증착부(200), 및 상기 열 증착부(300)는 단일 챔버(50) 내부에 마련되는 바(도 1 참조), 본 단계 S120과 후술되는 단계 S130은 동시에 수행될 수 있고, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)의 형성이 용이할 수 있다.
단계 S130
단계 S130에서, 상기 열 증착 공정으로 상기 칼코겐 물질로부터 상기 칼코겐 플럭스가 형성될 수 있다.
이를 위해, 도 5를 참조하면, 상기 열 증착부(300)는, 상기 칼코겐 물질로부터 상기 기판이 장착된 상기 스테이지(100)를 향하여 상기 칼코겐 플럭스를 형성할 수 있다.
상기 열 증착부(300)에서 형성되는 칼코겐 플럭스에 관해서는 앞선 실시 예의 설명과 중복되는 바, 앞선 실시 예의 설명을 참고하기로 한다.
한편, 상기 칼코겐 물질은 예를 들어, 황(Sulfur), 셀레늄(Selenium), 및 텔루륨(Tellurium) 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.
한편, 상기 칼코겐 물질과 전술된 상기 금속 물질은 증기압이 상이할 수 있다.
상술된 바와 같이 금속 물질과 칼코겐 물질의 증기압이 상이한 경우, 상기 금속 원소(1)와 상기 칼코겐 원소(3)가 화합된 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)을 형성하기 어려울 수 있다.
하지만 본 발명의 실시 예에 의하면, 상술된 바와 같이, 상기 스테이지(100), 상기 펄스 레이저 증착부(200), 및 상기 열 증착부(300)는 단일 챔버(50) 내부에 마련되는 바(도 1 참조), 상술된 단계 S120과 본 단계 S130은 동시에 수행될 수 있고, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)의 형성이 용이할 수 있음은 물론이다.
단계 S140
단계 S140에서, 도 3을 참조하면, 상기 금속 플럭스의 금속 원소(1)와 상기 칼코겐 플럭스의 칼코겐 원소(3)가 화합된 금속-칼코겐 화합물 박막(10)이 형성될 수 있다.
이를 위해, 도 1을 참조하면, 앞서 설명된 바와 같이, 상기 스테이지(100), 상기 펄스 레이저 증착부(200), 및 상기 열 증착부(300)는, 상기 단일 챔버(50) 내부에 마련될 수 있음은 물론이다.
따라서, 상술된 단계 S120 및 단계 S130은 동시에 수행될 수 있다.
이에 따라, 상기 스테이지(100) 장착된 상기 기판 상에는, 상기 펄스 레이저 증착부(200)를 통하여 제공되는 상기 금속 플럭스의 금속 원소(1, 도 3 참조)와, 상기 열 증착부(300)를 통하여 제공되는 상기 칼코겐 플럭스의 칼코겐 원소(3, 도 3 참조)가 화합된, 금속-칼코겐 화합물이 박막(10, 도 3 참조)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)은, 1T 상(1T phase)을 가질 수 있다(도 4 참조).
이에 따라, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)은, 강자성(ferromagnetism)을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예와는 달리, 상술된 단계 S120과 단계 S130이 동시에 수행되지 않는 경우, 제조되는 금속-칼코겐 화합물 박막은, 2H 상(2H phase)을 가질 수 있다.
이 경우, 제조된 금속-칼코겐 화합물 박막은, 상기 강자성이 최소화될 수 있다.
하지만, 본 발명의 실시 예에 의하면, 상술된 단계 S120 및 단계 S130은 동시에 수행될 수 있고, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)은, 1T 상(1T phase)을 가지는 것에 의하여, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)은, 강자성을 가질 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(10) 제조방법이 설명되었다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 상기 펄스 레이저 증착부(200)에서 상기 금속 플럭스 및 상기 열 증착부(300)에서 상기 칼코겐 플럭스가 동시에 각각 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 공정 비용이 절감되고, 공정 시간이 단축될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 펄스 레이저 증착부(200)에서 상기 금속 플럭스 및 상기 열 증착부(300)에서 상기 칼코겐 플럭스가 동시에 형성되는 경우, 상기 금속 플럭스 및 상기 칼코겐 플럭스 사이에 간섭이 발생될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 플럭스 및 상기 칼코겐 플럭스 사이에 간섭을 최소화하기 위하여, 상기 펄스 레이저 증착부(200)에서 조사되는 레이저의 에너지가 높을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 펄스 레이저 증착부(200) 및 상기 열 증착부(300)가 동시에 작동되는 경우, 상기 플럭스 사이의 간섭을 최소화하기 위하여, 상기 펄스 레이저 증착부(200)에서 조사되는 레이저의 에너지는, 상기 펄스 레이저 증착부(200) 단독으로 작동되는 경우보다 높을 수 있다.
이에 따라, 상술된 바와 같이, 상기 금속 플럭스 및 상기 칼코겐 플럭스 사이에 간섭이 발생되는 경우에도 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)의 형성이 용이할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예와는 다르게 종래와 같이 펄스 레이저 증착 공정(PLD, pulsed laser deposition)으로 금속-칼코겐 화합물 박막이 제조되는 경우, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막을 제조하는데 높은 에너지가 요구될 수 있다.
또한, 금속-칼코겐 화합물을 설정된 기준의 두께로 형성하는 것이 어려울 수 있다.
하지만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 펄스 레이저 증착부(200)에서 상기 금속 플럭스 및 상기 열 증착부(300)에서 상기 칼코겐 플럭스가 동시에 형성될 수 있기 때문에, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)을 형성하기 위한 공정 에너지를 낮출 수 있고, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)의 두께를 설정된 기준으로 제어할 수 있다.
이하, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)이 설명된다.
이하 설명되는 금속-칼코겐 화합물 박막(10)에 있어서, 앞서 설명된 실시 예와 중복되는 설명은 생략될 수도 있다. 하지만 이하에서 중복되는 설명이 생략된다고 하여서 이를 배제하는 것은 아니며, 이하에서 중복되는 설명은 앞선 실시 예의 설명을 참고하기로 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)은, 상기 금속 원소(1) 및 상기 칼코겐 원소(3) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이하, 각 구성이 설명된다.
금속 원소(1)
상기 금속 원소(1)는, 순수 금속 원소 및 전이 금속 원소 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속 원소(1)는, 텅스텐(Tungsten), 레늄(Rhenium), 오스뮴(Osmium), 탄탈륨(Tantalum), 몰리브데늄(Molybdenum), 니오븀(Niobium), 이리듐(Iridium), 루테늄(Ruthenium), 하프늄(Hafnium), 로듐(Rhodium), 바나듐(Vanadium), 크로뮴(Chromium), 지르코늄(Zirconium), 플래니늄(Platinum), 티타늄(Titanium), 팔라듐(Palladium), 아이언(Iron), 코발트(Cobalt), 니켈(Nickel), 실리콘(Silicon), 망가니즈(Manganese), 카퍼(Copper), 게르마늄(Germanium), 알루미늄(Aluminum), 안티모니(Antimony), 징크(Zinc), 카드뮴(Cadmium), 탈륨(Thallium), 비스무스(Bismuth), 틴(Tin), 인듐(Indium), 루비듐(Rubidium), 및 갈륨(Gallium) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 금속 원소(1)는, 상기 금속 물질로부터 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 금속 원소(1)는, 상기 펄스 레이저 증착부(200)를 통하여 형성된 상기 금속 플럭스로부터 형성될 수 있다.
상기 펄스 레이저 증착부(200)에서 형성되는 금속 플럭스에 관해서는 앞선 실시 예의 설명과 중복되는 바, 앞선 실시 예의 설명을 참고하기로 한다.
칼코겐 원소(3)
상기 칼코겐 원소(3)는, 황(Sulfur), 셀레늄(Selenium), 및 텔루륨(Tellurium) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 칼코겐 원소(3)는, 상기 칼코겐 물질로부터 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 칼코겐 원소(3)는, 상기 열 증착부(300)를 통하여 형성된 상기 칼코겐 플럭스로부터 형성될 수 있다.
상기 열 증착부(300)에서 형성되는 칼코겐 플럭스에 관해서는 앞선 실시 예의 설명과 중복되는 바, 앞선 실시 예의 설명을 참고하기로 한다.
한편, 도 4를 참조하면, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)은, 1T 상(1T phase)을 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 금속-칼코겐 화합물 박막(10)은, 강자성(ferromagnetism)을 가질 수 있다.
이는 앞서 설명된 바와 같이, 상술된 단계 S120 및 단계 S130이 동시에 수행되기 때문일 수 있다. 이에 관해서는, 앞선 실시 예의 설명과 중복되는 바, 앞선 실시 예의 설명을 참고하기로 한다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(10)이 설명되었다.
이하, 본 발명의 실험 예가 설명된다.
실험 예 1 내지 실험 예 3에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex1~ ex3)의 제조
상기 스테이지(100)에 300 nm 두께의 SiO2/Si 기판을 장착하고, 상기 기판의 온도를 350 ℃로 유지시켰다.
상기 펄스 레이저 증착부(200)를 통하여, 106 Torr 진공도에서 2.3 J/cm2 및 10 Hz로 4,000 펄스 레이저를 인가하여, 상기 금속 물질로 바나듐(Vanadium)으로부터 금속 플럭스를 형성하였다.
상기 열 증착부(300)를 통하여, 190 ℃의 온도에서, 상기 칼코겐 물질로 셀레늄(Selenium)으로부터 칼코겐 플럭스를 형성하였다.
이로써, 실험 예 1 내지 실험 예 3에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex1~ ex3)을 제조하였다.
실험 예 4에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex4)의 제조
상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex1~ ex3) 제조방법에서, 2,000 펄스 레이저를 인가하여, 실험 예 4에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex4)을 제조하였다.
실험 예 5 및 실험 예 6에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex5, ex6)의 제조
상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex1~ ex3) 제조방법에서, 1,000 펄스 레이저를 인가하여, 실험 예 5 및 실험 예 6에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex5, ex6)을 제조하였다.
실험 예 7에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex7)의 제조
상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex1~ ex3) 제조방법에서, 4,000 펄스 레이저를 인가하고, 190 ℃의 온도에서 상기 칼코겐 플럭스를 형성하여, 실험 예 7에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex7)을 제조하였다.
실험 예 8에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex8)의 제조
상술된 실험 예 7에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex7) 제조방법에서, 200 ℃의 온도에서 상기 칼코겐 플럭스를 형성하여, 실험 예 8에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex8)을 제조하였다.
본 발명의 실험 예 1 내지 실험 예 8은 아래 <표 1>과 같이 정리될 수 있다.
| 실험 예 | 금속 플럭스 형성 조건 | 칼코겐 플럭스 형성 조건 |
| 실험 예 1(ex1) | 4,000 펄스 | 190 ℃ |
| 실험 예 2(ex2) | 4,000 펄스 | 190 ℃ |
| 실험 예 3(ex3) | 4,000 펄스 | 190 ℃ |
| 실험 예 4(ex4) | 2,000 펄스 | 190 ℃ |
| 실험 예 5(ex5) | 1,000 펄스 | 190 ℃ |
| 실험 예 6(ex6) | 1,000 펄스 | 190 ℃ |
| 실험 예 7(ex7) | 4,000 펄스 | 190 ℃ |
| 실험 예 8(ex8) | 4,000 펄스 | 200 ℃ |
도 5는 본 발명의 실험 예에 따라 제조된 박막 증착 장치(1000)의 사진이다.
도 5를 참조하면, 상술된 바와 같이, 단일 챔버(50) 내부에, 상기 스테이지(100), 상기 펄스 레이저 증착부(200), 및 상기 열 증착부(300)를 포함하는 것을 관측할 수 있다.
한편 도 5를 참조하면, 상기 스테이지(100)에는 기판(미 도시)이 장착될 수 있다.
또한, 상기 펄스 레이저 증착부(200)는, 금속 물질(미 도시)로부터 금속 플럭스를 형성할 수 있다.
또한, 상기 열 증착부(300)는, 칼코겐 물질(미 도시)로부터 칼코겐 플럭스를 형성할 수 있다.
한편, 앞서 설명된 바와 같이, 상기 스테이지(100), 상기 펄스 레이저 증착부(200), 및 상기 열 증착부(300)는, 상기 단일 챔버(50) 내부에 마련되는 바, 상기 스테이지(100) 장착된 상기 기판(미 도시) 상에는, 상기 펄스 레이저 증착부(200)를 통하여 제공되는 상기 금속 플럭스의 금속 원소(1)와, 상기 열 증착부(300)를 통하여 제공되는 상기 칼코겐 플럭스의 칼코겐 원소(3)가 화합된, 금속-칼코겐 화합물이 박막(10)이 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실험 예들에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 6을 참조하면, 실험 예 1 내지 실험 예 6(ex1~ex6)에 따라, 상기 금속 플럭스 형성 조건 즉, 레이저 펄스 수 별로 형성된 금속-칼코겐 화합물이 박막(10)의 라만 스펙트럼 피크를 관측할 수 있다.
도 6에 도시된 205 cm-1에 인접한 피크는, 1T 상(1T phase)을 가지는 바나듐 디셀레나이드(1T Vanadium Diselenide, VSe2)의 피크를 나타낼 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 205 cm-1에 인접한 피크 외의 다른 피크들은, 1T’-VSe2(distorted 1T phase) 피크를 나타낼 수 있다.
실험 예 1 내지 실험 예 6(ex1~ex6)을 통하여, 상기 레이저 펄스 수가 증가함에 상기 금속-칼코겐 화합물 박막의 두께가 두꺼워질 수 있지만, 상기 두께에 따른 상 변화는 비-관측됨을 알 수 있다.
다시 말해, 본 발명에 의하면, 상기 금속-칼코겐 화합물이 형성되는 두께가 증가하여도 1T 상(1T phase)이 유지됨이 입증될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 실험 예 1 내지 실험 예 3(ex1~ex3)을 통하여, 4,000 펄스에서 동일한 두께로 상기 금속-칼코겐 화합물이 형성되는 경우 재현성을 확인할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실험 예들에 따라 제조된 금속-칼코겐 화합물 박막의 어닐링 전 및 후의 라만 스펙트럼이다.
도 7을 참조하면, 실험 예 3(ex3)에 따라 제조된 금속-칼코겐 화합물이 박막을 470 ℃에서 어닐링 전(ex3p) 및 후(ex3a)의 라만 스펙트럼을 관측할 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 실험 예 6(ex6)에 따라 제조된 금속-칼코겐 화합물이 박막을 470 ℃에서 어닐링 전(ex6p) 및 후(ex6a)의 라만 스펙트럼을 관측할 수 있다.
도 7 및 도 8을 통하여, 실험 예 3 및 실험 예 6(ex3, ex6)에 따라 제조된 금속-칼코겐 화합물은 어닐링 전(ex3p, ex6p)에 1T 상(1T phase)을 가지되, 어닐링 후(ex3a, ex6a)에 2H 상(2H phase)으로 전환된 것을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 실험 예들에 따라 제조된 금속-칼코겐 화합물 박막의 XRD(x-ray diffraction) 그래프이다.
도 9를 참조한 실험 예에서는, 상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex1~ ex3) 제조방법에서, 상기 스테이지(100)에 bare Si 기판을 장착하고, 3,000 펄스 레이저를 인가하고, 190 ℃의 온도에서 칼코겐 플럭스를 형성하여, 실험 예 a에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex_a)을 제조하였다.
또한, 상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex1~ ex3) 제조방법에서, 상기 스테이지(100)에 bare Si 기판을 장착하고, 3,000 펄스 레이저를 인가하고, 170 ℃의 온도에서 칼코겐 플럭스를 형성하여, 실험 예 b에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex_b)을 제조하였다.
또한, 상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex1~ ex3) 제조방법에서, 상기 스테이지(100)에 bare Si 기판을 장착하고, 4,000 펄스 레이저를 인가하고, 190 ℃의 온도에서 칼코겐 플럭스를 형성하여, 실험 예 c에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex_c)을 제조하였다.
또한, 상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex1~ ex3) 제조방법에서, 상기 스테이지(100)에 bare Si 기판을 장착하고, 4,000 펄스 레이저를 인가하고, 170 ℃의 온도에서 칼코겐 플럭스를 형성하여, 실험 예 d에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex_d)을 제조하였다.
또한, 상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex1~ ex3) 제조방법에서, 상기 스테이지(100)에 SiO2/Si 기판을 장착하고, 4,000 펄스 레이저를 인가하고, 190 ℃의 온도에서 칼코겐 플럭스를 형성하여, 실험 예 e에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex_e)을 제조하였다.
또한, 상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex1~ ex3) 제조방법에서, 상기 스테이지(100)에 SiO2/Si 기판을 장착하고, 4,000 펄스 레이저를 인가하고, 170 ℃의 온도에서 칼코겐 플럭스를 형성하여, 실험 예 f에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막(ex_f)을 제조하였다.
도 9에 도시된 실험 예 a 내지 실험 예 f(ex_a~ex_f)에서 (001), (002) 등의 피크가 관측되는 것을 통하여, 2 차원의 바나듐 디셀레나이드(2D VSe2)가 형성되었음이 입증될 수 있다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실험 예들에 따른 금속-칼코겐 화합물 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 실험 예 7 및 실험 예 8(ex7, ex8)에 따라, 상기 칼코겐 플럭스 형성 조건 즉, 온도 별로 형성된 금속-칼코겐 화합물이 박막(10)의 라만 스펙트럼 피크를 관측할 수 있다.
도 10 내지 도 12를 통하여, 실험 예 7 및 실험 예 8(ex7, ex8)에 따라 제조된 금속-칼코겐 화합물은 어닐링 전에 1T 상과 함께 1T' 상을 가지는 것을 알 수 있다.
한편, 도 11을 통하여, 실험 예 7은 어닐링 후(ex7a)에 2H 상으로 전환되지만, 도 12를 통하여, 실험 예 8은 어닐링 후(ex8a)에 1T 상를 유지하는 것을 알 수 있다.
도 13은 본 발명의 실험 예에 따른 금속 물질 또는 금속 원소 및 칼코겐 물질 또는 칼코겐 원소를 나타낸 표이다.
도 13을 참조하면, 상기 금속 물질 또는 상기 금속 원소(1)는, 텅스텐(Tungsten), 레늄(Rhenium), 오스뮴(Osmium), 탄탈륨(Tantalum), 몰리브데늄(Molybdenum), 니오븀(Niobium), 이리듐(Iridium), 루테늄(Ruthenium), 하프늄(Hafnium), 로듐(Rhodium), 바나듐(Vanadium), 크로뮴(Chromium), 지르코늄(Zirconium), 플래니늄(Platinum), 티타늄(Titanium), 팔라듐(Palladium), 아이언(Iron), 코발트(Cobalt), 니켈(Nickel), 실리콘(Silicon), 망가니즈(Manganese), 카퍼(Copper), 게르마늄(Germanium), 알루미늄(Aluminum), 안티모니(Antimony), 징크(Zinc), 카드뮴(Cadmium), 탈륨(Thallium), 비스무스(Bismuth), 틴(Tin), 인듐(Indium), 루비듐(Rubidium), 및 갈륨(Gallium) 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 도 13을 참조하면, 상기 칼코겐 물질 또는 상기 칼코겐 원소(3)는, 황(Sulfur), 셀레늄(Selenium), 및 텔루륨(Tellurium) 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
1: 금속 원소
3; 칼코겐 원소
10: 금속-칼코겐 화합물 박막
50: 챔버
100: 스테이지
200: 펄스 레이저 증착부
300: 열 증착부
3; 칼코겐 원소
10: 금속-칼코겐 화합물 박막
50: 챔버
100: 스테이지
200: 펄스 레이저 증착부
300: 열 증착부
Claims (11)
- 기판이 장착되는, 스테이지;
금속 물질로부터 상기 기판이 장착된 상기 스테이지를 향하여 금속 플럭스를 형성하는, 펄스 레이저 증착부; 및
칼코겐 물질로부터 상기 기판이 장착된 상기 스테이지를 향하여 칼코겐 플럭스를 형성하는, 열 증착부;를 포함하되,
상기 스테이지, 상기 펄스 레이저 증착부, 및 상기 열 증착부는 단일 챔버 내부에 마련되고,
상기 스테이지에 장착된 상기 기판 상에는,
상기 금속 플럭스의 금속 원소와 상기 칼코겐 플럭스의 칼코겐 원소가 화합된 금속-칼코겐 화합물 박막이 형성되는 것을 포함하는, 박막 증착 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 펄스 레이저 증착부 및 상기 열 증착부는 동시에 작동되되,
상기 펄스 레이저 증착부에서 조사되는 레이저의 에너지는, 상기 펄스 레이저 증착부 단독으로 작동되는 경우보다 높은 것을 포함하는, 박막 증착 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 펄스 레이저 증착부는,
상기 금속 물질을 지지하는 타겟 홀더; 및
상기 타겟 홀더가 지지하는 상기 금속 물질을 향하여 레이저 빔을 조사하여, 상기 금속 물질로부터 상기 금속 플럭스를 형성하는 레이저 조사부; 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는, 박막 증착 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 열 증착부는,
상기 칼코겐 물질을 가열하여, 상기 칼코겐 물질로부터 상기 칼코겐 플럭스를 형성하는 히팅부; 및
상기 히팅부를 통하여 형성된 상기 칼코겐 플럭스를 집속하여 토출하는 집속 토출부; 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는, 박막 증착 장치.
- 기판을 준비하는 단계;
펄스 레이저 증착 공정으로 금속 물질로부터 금속 플럭스를 형성하는 단계;
열 증착 공정으로 칼코겐 물질로부터 칼코겐 플럭스를 형성하는 단계; 및
상기 기판 상에, 상기 금속 플럭스의 금속 원소와 상기 칼코겐 플럭스의 칼코겐 원소가 화합된 금속-칼코겐 화합물 박막을 형성하는 단계;를 포함하는, 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법.
- 제5 항에 있어서,
상기 금속 플럭스를 형성하는 단계와, 상기 칼코겐 플럭스를 형성하는 단계는, 동시에 수행되되,
상기 동시에 수행되는 경우 레이저의 에너지는,
상기 금속 플럭스를 단독으로 형성하는 단계보다 높은 것을 포함하는, 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법.
- 제5 항에 있어서,
상기 금속 물질과 상기 칼코겐 물질은 증기압이 상이한 것을 포함하는, 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법.
- 금속 원소; 및
칼코겐 원소;를 포함하되,
상기 금속 원소와 상기 칼코겐 원소가 화합된 것을 포함하는, 금속-칼코겐 화합물 박막.
- 제8 항에 있어서,
1T 상(1T phase)을 가지는, 금속-칼코겐 화합물 박막.
- 제8 항에 있어서,
상기 금속 원소는, 순수 금속 원소 및 전이 금속 원소 중에서 적어도 어느 하나를 포함하되,
상기 금속 원소는, 텅스텐(Tungsten), 레늄(Rhenium), 오스뮴(Osmium), 탄탈륨(Tantalum), 몰리브데늄(Molybdenum), 니오븀(Niobium), 이리듐(Iridium), 루테늄(Ruthenium), 하프늄(Hafnium), 로듐(Rhodium), 바나듐(Vanadium), 크로뮴(Chromium), 지르코늄(Zirconium), 플래니늄(Platinum), 티타늄(Titanium), 팔라듐(Palladium), 아이언(Iron), 코발트(Cobalt), 니켈(Nickel), 실리콘(Silicon), 망가니즈(Manganese), 카퍼(Copper), 게르마늄(Germanium), 알루미늄(Aluminum), 안티모니(Antimony), 징크(Zinc), 카드뮴(Cadmium), 탈륨(Thallium), 비스무스(Bismuth), 틴(Tin), 인듐(Indium), 루비듐(Rubidium), 및 갈륨(Gallium) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는, 금속-칼코겐 화합물 박막.
- 제8 항에 있어서,
상기 칼코겐 원소는, 황(Sulfur), 셀레늄(Selenium), 및 텔루륨(Tellurium) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는, 금속-칼코겐 화합물 박막.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240093134A true KR20240093134A (ko) | 2024-06-24 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102146553B (zh) | 沉积含金属膜于具有图案化构造的基板上的方法 | |
| US5104684A (en) | Ion beam induced deposition of metals | |
| JP3064701B2 (ja) | カルコパイライト型化合物薄膜の製造方法 | |
| EP2539942B1 (de) | Verfahren zur herstellung einer halbleiterschicht | |
| US7763535B2 (en) | Method for producing a metal backside contact of a semiconductor component, in particular, a solar cell | |
| US20100000466A1 (en) | P-Type Semiconductor Zinc Oxide Films Process for Preparation Thereof, and Pulsed Laser Deposition Method Using Transparent Substrates | |
| JP2003505845A (ja) | Ｘ線陽極およびその製造法 | |
| DE102015108608A1 (de) | Halbleiterwafer und Verfahren zur Bearbeitung eines Halbleiterwafers | |
| US9758859B2 (en) | Coated cutting tool and a method of producing a coated cutting tool | |
| US20180298490A1 (en) | Seed layer laser-induced deposition | |
| JP7445595B2 (ja) | 熱安定性が高められたＡｌ－Ｃｒベースのセラミックコーティング | |
| JP2015514323A (ja) | 薄膜太陽電池モジュールの製造方法、並びに、当該製造方法によって製造される薄膜太陽電池モジュール | |
| CN115233165B (zh) | 组合薄膜制备方法及装置 | |
| JP2006176826A (ja) | 薄膜処理装置 | |
| KR20240093134A (ko) | 박막 증착 장치, 그를 이용한 금속-칼코겐 화합물 박막 제조방법, 및 금속-칼코겐 화합물 박막 | |
| US20180158973A1 (en) | Silver copper indium gallium selenide reactive sputtering method and apparatus, and photovoltaic cell containing same | |
| CN102148237A (zh) | 晶相稳定结构 | |
| EP1348984A1 (en) | Optical broad band element and process for its production | |
| JP2012079997A (ja) | 化合物半導体薄膜太陽電池用光吸収層の製造方法、およびＩｎ−Ｃｕ合金スパッタリングターゲット | |
| US6200691B1 (en) | Oxidation resistance coating system for refractory metals | |
| JP7077518B2 (ja) | 非晶質薄膜の製造方法 | |
| KR100698691B1 (ko) | 엑시머 레이저를 이용한 비정질 실리콘의 결정화 방법 및이를 포함한 다결정 박막 트랜지스터의 제조방법 | |
| KR20220074958A (ko) | 내식성 부재 | |
| KR20220035202A (ko) | 내식성 부재 | |
| TWI690610B (zh) | 結構體及其製造方法 |