KR100299782B1 - 이온화스퍼터링장치 - Google Patents

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KR100299782B1
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마사히코 고바야시
노부유키 다카하시
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니시히라 순지
아네르바 가부시키가이샤
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Abstract

고주파코일의 스퍼터에 의한 문제를 해결하고, 불필요한 플라즈마 형성을 방지하고, 플라즈마 형성을 위한 최적의 가스 공급의 구성을 제공하여 플라즈마형성 효율을 개선하고, 실용적인 이온화 스퍼터링장치를 제공한다.
타겟(2)과 기판홀더(5) 사이의 이온화공간을 둘러싸도록 설치된 고주파코일(61)에는, 스퍼터에 의하여 방출되는 재료가 기판(50)에 도달하는 것을 차폐하는 코일실드(64)가 설치된다. 코일실드(64)는 금속제이고, 접지되어 불필요한 장소에서의 플라즈마 형성을 방지하는 코일실드(64)는 중공이고, 이온화 공간을 향한 안쪽면에 가스취출구멍이 균등하게 형성되고, 이온화공간을 향하여 가스를 불어낼 수 있도록 구성된다.

Description

이온화 스퍼터링장치{IONIZING SPUTTERING DEVICE}
본원의 발명은, 각종 반도체 디바이스의 제작에 사용되는 스퍼터링장치에 관한 것이고, 특히 스퍼터 입자를 이온화하는 기능을 구비한 이온화 스퍼터링장치에 관한 것이다.
각종 메모리나 로직등의 반도체 디바이스에서는, 각종 배선막의 형성이나 다른 종류의 층의 상호 확산을 방지하는 배리어막을 작성할 때 스퍼터링 프로세스를 이용하고 있다. 스퍼터링 프로세스에는 스퍼터링장치가 사용되고 있다. 이와 같은 스퍼터링장치는 기판에 형성된 홀의 내면에 커버리지성이 양호하게 피복할 수 있는 것이 최근 강하게 요구되고 있다.
배리어막의 경우, 홀 주위의 면에 대한 홀 저면으로의 성막속도의 비율인 버텀 커버리지율의 향상이 최근 특히 강하게 요청되고 있다. 집적도의 증가를 배경으로 콘택트 홀과 같은 홀은 그 애스팩트비(홀의 개구의 크기에 대한 홀의 깊이의 비)가 해마다 높아지고 있다. 이와 같은 고 애스팩트비의 홀에 대해서는, 종래의 스퍼터링 방법으로는, 버텀 커버리지율이 양호하도록 성막을 실시할 수가 없다. 버텀 커버리지율이 저하하면, 홀의 저면에서 배리어 막이 얇아지고 접합부 리크(leak)와 같은 디바이스 특성에 치명적인 결함을 줄 우려가 있다.
버텀 커버리지율을 향상시키는 스퍼터링 방법으로서, 콜리메이트 스퍼터링이나 저압원격 스퍼터링방법 등이 현재까지 개발되어 왔다. 이들 방법의 상세한 설명은 생략하지만, 모두가 중성 스퍼터 입자를 대부분 기판에 수직으로 입사시키려는 시도이다.
그러나, 콜리메이트 스퍼터링으로는 콜리메이터의 부분에 스퍼터 입자가 퇴적하여 손실되므로 성막속도가 저하되는 문제가 있고, 또, 저압원격 스퍼터링으로서는, 압력을 낮게 하고 타겟과 기판과의 거리를 멀게 하기 위하여 본질적으로 성막속도가 저하되는 문제가 있다. 이와 같은 문제 때문에, 콜리메이트 스퍼터링에서는 64메가 비트까지, 저압원격 스퍼터링에서는 256메가 비트의 제 1 세대 정도까지가 한계인 것으로 예측되고 있다. 256메가비트 이상의 차세대의 디바이스 제작에 이용가능한 실용적인 방법이 모색되고 있다.
이와 같은 요구에 응할 수 있는 것으로서, 최근 이온화 스퍼터링방법이 유력한 것으로 고려되고 있다. 이온화 스퍼터링은, 타겟에서 방출되는 스퍼터 입자를 이온화하고, 이온의 작용에 의하여 홀내에 효율적으로 스퍼터입자를 도달시키는 방법이다. 이온화 스퍼터링은, 콜리메이트 스퍼터링이나 저압원격 스퍼터링에 비하여훨씬 높은 버텀 커버리지율을 얻을 수 있다.
이온화 스퍼터링은, 전형적으로 기판과 타겟의 사이의 스퍼터 입자의 비행경로상에 플라즈마를 형성하고, 스퍼터 입자가 플라즈마를 통과할 때 이온화하도록 한다. 플라즈마로서는, 유도결합형 플라즈마가 통상 형성된다. 구체적으로는, 비행경로상의 이온화를 실시하는 공간(이하, 이온화 공간)을 둘러싸도록 고주파코일을 설치한다. 이 고주파코일에 일정의 고주파를 공급하여 고주파코일에 내부에 플라즈마를 형성한다. 플라즈마 중에는 고주파 전류가 흐르고, 플라즈마와 고주파코일은 유도성 결합한다. 이와 같은 작용때문에, 유도결합형 플라즈마라고 불린다.
그러나, 발명자의 검토에 의하면, 종래의 이온화 스퍼터링에서는, 이하와 같은 과제를 안고 있음이 판명되었다.
첫째, 충분한 강도의 고주파 전계를 이온화 공간에 설정하기 위하여, 고주파코일은 통상 스퍼터 챔버의 내부에 배설된다. 플라즈마에 의해 고주파코일이 스퍼터되고, 스퍼터된 고주파코일의 재료가 기판에 닿은 결과, 기판을 오손시키는 문제가 있다.
둘째, 스퍼터 챔버내를 가스가 확산해 가기 때문에, 고주파코일의 바깥쪽에서도 플라즈마가 형성되는 경우도 있고, 이와 같은 장소에 형성되는 플라즈마는 이온화에 불필요할 뿐만 아니라, 그 장소에 배치되어 있는 부재에 손상을 주는 경우가 있다.
셋째, 플라즈마를 형성하는 경우, 스퍼터 방전을 위한 최적의 가스도입과 이온화용의 플라즈마 형성을 위한 최적의 가스도입 구성과는 다르다. 플라즈마 형성을 위해 효율적으로 가스를 공급할 수 없고, 플라즈마 형성 효율도 좋지 않다.
본원 발명은, 이와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이고, 이온화 스퍼터링이 갖는, 이와 같은 문제를 해결하고, 차세대의 디바이스의 제작에 유효한 실용적인 이온화 스퍼터링장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
도 1은 본원 발명의 제 1 실시형태의 스퍼터링장치의 구성을 도시한 정면개략도이다.
도 2는 도 1의 장치에 사용된 코일실드(64)의 구체적 치수의 설명도이다.
도 3은 도 1의 코일실드(64)내에 있어서의 전계의 상태를 도시한 단면개략도이다.
도 4는 도 1의 코일실드(64)의 바람직한 구성을 도시한 단면개략도이다.
도 5는 본원 발명의 제 2 실시형태에 관한 이온화 스퍼터링장치의 주요부 구성을 도시한 정면개략도이다.
도 6은 본원 발명의 제 3 실시형태에 관한 이온화 스퍼터링장치의 주요부 구성을 도시한 정면개략도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1 : 스퍼터챔버 11 : 배기계
2 : 타겟 3 : 스퍼터전극
4 : 가스도입수단 41 : 가스봄베
42 : 배관 43 : 밸브
44 : 유량조정기 45 : 챔버내배관
46 : 가스분배기 47 : 보조배관
48 : 보조챔버내배관 49 : 온도조절기
5 : 기판홀더 50 : 기판
6 : 이온화수단 61 : 고주파코일
62 : 고주파전원 63 : 정합기
64 : 코일실드 65 : 보조실드
7 : 전계설정수단 71 : 기판바이어스용 고주파전원
상기 과제를 해결하기 위하여, 본원 청구항 1기재의 발명은 이온화수단을 갖는 이온화 스퍼터링장치이다. 이온화 수단은 타겟과 기판 홀더 사이의 이온화 공간을 둘러싸도록 스퍼터 챔버 내에 설치된 고주파코일과, 이 고주파코일에 고주파를 공급하여 이온화 공간에 고주파 유도 결합형 플라즈마를 형성하는 고주파 전원으로 구성되어 있다. 그리고 본 발명은 고주파코일에는, 당해 고주파코일이 스퍼터되어 방출되는 고주파코일의 재료로 이루어진 스퍼터 입자가 기판에 도달하는 것을 차폐하는 코일실드가 설치되어 있는 것이 특징이다. 이온화 스퍼터링장치는 배기계를 구비한 스퍼터 챔버를 갖는다. 스퍼터 챔버는 그 안에 설치된 타겟과, 타겟을 스퍼터하는 스퍼터 전극과, 스퍼터 챔버 내에 가스를 도입하는 가스 도입수단과, 스퍼터에 의하여 타겟에서 방출된 스퍼터 입자를 이온화시키는 이온화 수단과, 이온화한 스퍼터 입자가 입사하는 위치에 기판을 유지하는 기판홀더를 구비한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 2기재의 발명은, 이온화한 티탄을 기판으로 끌어들이기 위하여 기판에 수직방향으로 전계를 설정하는 전계 설정수단을 구비하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 3기재의 발명은, 코일실드는, 금속제의 부재로 형성되어 있어서 전기적으로 접지되어 있고, 고주파코일의 일부를 덮도록 배치되어 있다. 코일실드는 고주파코일을 향한 표면이, 고주파코일에서 방사되는 전계의 등전위면에 부합되도록 형성되어 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 4기재의 발명은, 코일실드는, 고주파코일의 바깥쪽을 덮고, 이온화 공간을 향하여 고주파가 방사되도록 고주파코일의 안쪽에 고주파 통과용 개구를 설치한 형상이다. 코일실드는 그 코일실드에서 고주파 통과용 개구를 통해서는 기판상 및 타겟의 피스퍼터면 상의 어느 곳도 보이지 않는 형상을 갖는다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 5기재의 발명은, 고주파코일은, 기판에 작성하는 박막의 재료인 타겟의 재료와 동일한 재료로 형성되어 있고, 또한, 당해 고주파코일의 바깥쪽에는 보조실드가 설치되어 있다. 이 보조실드는, 금속제의 부재로 형성되고 전기적으로 접지되어 있고, 고주파코일의 안쪽에 플라즈마를 가둔다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 6기재의 발명은, 보조실드는, 고주파코일을 향한 표면이, 고주파코일에서 방사되는 전계의 등전위면에 부합되는 형상이 되도록 형성되어 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 7기재의 발명은, 고주파코일은, 내부가 중공이고 이온화 공간을 향한 내면측에 가스취출구멍이 균등하게 형성되어 있고, 상기 가스도입수단의 보조챔버내배관이 접속되어서 가스취출구멍에서 가스를 이온화 공간에 도입할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 8기재의 발명은, 가스도입수단은, 고주파코일에 공급하는 가스의 온도를 일정의 온도로 유지하는 온도조절기가 있고, 고주파코일의 온도조절을 할 수 있게 되어 있다.
발명의 실시의 형태
이하, 본원 발명의 실시의 형태에 대해 설명한다. 먼저 청구항 1, 2 및 3의 발명에 따른 제 1 실시형태에 대해 설명한다. 도 1은 본원 발명의 제 1 실시형태의 스퍼터링장치의 구성을 설명하는 정면개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시형태의 스퍼터링장치는, 배기계(11)를 구비한 스퍼터 챔버(1)를 갖는다. 스퍼터 챔버(1)는 그 안에 설치된 타겟(2)과 이 타겟(2)을 스퍼터하는 스퍼터 전극(3)과, 스퍼터 챔버(1) 내에 가스를 도입하는 가스도입수단(4)을 갖는다. 스퍼터에 의하여 타겟(2)에서 방출된 스퍼터 입자를 이온화시키기 위해서, 스퍼터 챔버(1)는 이온화수단(6)과, 이온화한 스퍼터 입자를 기판(50)에 끌어들이기 위해 기판(50)에 수직방향으로 전계를 설정하는 전계설정수단(7)을 더 구비하고 있다. 이온화한 스퍼터 입자는 기판홀더(5)에 유지된 기판(50)에 입사한다.
스퍼터 챔버(1)는, 도시하지 않은 게이트 밸브를 구비한 기밀한 용기이다. 이 스퍼터 챔버(1)는, 스테인레스등의 금속제이고, 전기적으로는 접지되어 있다.
배기계(11)는, 터보분자펌프나 확산펌프등을 구비한 다단식의 진공배기시스템이다. 배기계(11)는 스퍼터 챔버(1) 내를 10-8∼10-9Torr 정도까지 배기할 수 있다. 배기계(11)는, 가변 오리피스와 같은, 도시하지 않은 배기속도 조정기를 구비하고, 배기속도를 조정할 수 있도록 되어 있다.
타겟(2)은, 두께 6mm, 지름 300mm정도의 원판상이다. 타겟(2)은, 도시하지 않은 타겟 홀더를 통하여 스퍼터 전극(3)에 장치되어 있다.
스퍼터 전극(3)은, 자석어셈블리를 구비한 마그네트론 캐소드로 되어 있다. 자석어셈블리는, 중심자석(31)과 이 중심자석(31)을 둘러싸는 주변자석(32)과, 중심자석(31) 및 주변자석(32)과를 연계하는 원판상의 요크(33)로 구성되어 있다. 각 자석은 어느것이나 영구자석이지만, 전자석으로 이들을 구성하는 것도 가능하다.
스퍼터 전극(3)은 스퍼터 챔버(1)에 대하여 절연된 상태로 장치되어 있고, 스퍼터 전원(35)이 접속되어 있다. 이 스퍼터 전원(35)은, 소정의 부의 고전압 또는 고주파 전압을 스퍼터 전극(3)에 인가한다. 티탄의 스퍼터의 경우, 600V정도의 부의 직류전압을 인가한다.
가스도입수단(4)은, 아르곤과 같은 스퍼터 방전용의 가스를 저장한 가스 봄베(41)와, 챔버내배관(45)의 선단에 접속된 가스분배기(46)가 주된 구성이다. 가스봄베(41)와 스퍼터 챔버(1)는 배관(42)으로 연결되어 있다. 배관(42)에는 밸브(43)나 유량조정기(44)를 장치하고 있다. 배관(42)의 선단에 챔버내배관(45)이 연결되어 있다.
가스분배기(46)는, 원환상으로 형성한 파이프가 채용되어 있고, 그것의 중심측면에 가스취출구멍이 형성되어 있다. 가스분배기(46)는, 타겟(2)과 기판홀더(5)와의 사이의 공간에 균일하게 가스를 도입한다.
이온화 수단(6)은, 본 실시형태에서는, 타겟(2)에서 기판(50)으로의 티탄의 비행경로에 있어서 유도결합형 고주파 플라즈마를 형성하는 것이 채용되어 있다. 이온화 수단(6)은, 타겟(2)과 기판홀더(5) 사이의 이온화 공간을 둘러싸도록 하여 설치된 고주파코일(61)과, 이 고주파코일(61)에 정합기(63)를 통하여 접속된 고주파 전원(62)이 주된 구성이다.
고주파코일(61)은 굵기 10mm정도의 금속봉을 대략 나선형상으로 형성한 것이고, 스퍼터 챔버(1)의 중심축에서 고주파코일(61)까지의 반지름 거리는 150∼250mm정도이다. 본 실시형태에서는, 고주파코일(61)에, 하기하는 코일실드(64)가 설치되어 있으므로, 고주파코일(61)의 재질은 특별한 제한이 없다. 고주파코일(61)은, 고주파를 좋은 효율로 여진(勵振)하는 재질의 것이 사용되고, 예를 들면 티탄이다.
고주파 전류(62)는, 주파수 13.56MHz이고 출력 5KW 정도인 것이 사용되고, 정합기(63)를 통하여 고주파코일(61)에 고주파 전력을 공급한다. 고주파코일(61)에 의하여, 이온화 공간에 고주파 전계가 설정된다. 가스도입수단(4)에 의하여 도입된 가스가 이 고주파 전계에 의하여 플라즈마화하여 플라즈마(P)가 형성된다. 플라즈마(P) 내에는 고주파 전류가 흐르고, 플라즈마(P)와 고주파코일(61)은 유도성 결합한다.
타겟(2)에서 방출된 스퍼터 입자는 플라즈마(P) 속을 통과할 때 플라즈마(P) 내의 전자와 충돌하고, 이온화한다. 이온화한 스퍼터 입자는 하기하는 전계에 의하여 가속되어 기판(50)에 도달하도록 되어 있다.
기판홀더(5)는 타겟(2)에 대하여 평행하게 기판(50)을 유지하도록 되어 있다. 기판홀더(5)에는, 기판(50)을 정전기에 의하여 흡착하는, 도시하지 않은 정전 흡착기구나, 성막중에 기판(50)을 가열하여 성막을 효율적으로 하는, 도시하지 않은 가열기구가 설치되어 있다.
전계설정수단(7)은, 본 실시형태에서는, 기판홀더(5)에 일정의 고주파 전압을 인가하여 기판(50)에 부의 바이어스 전압을 부여한다. 전계설정수단(7)은 기판홀더(5)에 블록킹 콘덴서(72)를 통하여 접속된 기판 바이어스용 고주파 전원(71)에 의하여 구성되어 있다.
기판바이어스용 고주파 전원(71)은, 주파수 13.56MHz, 출력 300W정도의 것이다. 기판바이어스용 고주파 전원(71)에 의하여 기판(50)에 고주파 전압이 인가되면, 기판(50)의 표면에는 플라즈마중의 하전입자가 주기적으로 끌어 당겨진다. 이 가운데 이동도가 높은 전자는 양이온에 비하여 대부분이 기판(50)의 표면에 끌어당겨지고, 그 결과, 기판(50)의 표면은 부의 전위에 바이어스된 것과 같은 상태가 된다. 구체적으로는, 상기 예의 기판 바이어스용 고주파 전원(71)의 경우, 평균치로 -100 V 정도의 바이어스 전압을 기판(50)에 부여할 수 있다.
상기 기판 바이어스 전압이 부여된 상태는, 직류 2극 방전으로 플라즈마를 형성한 경우의 음극시스영역과 동일하고, 플라즈마와 기판(50)과의 사이에 기판(50)을 향하여 내려가는 전위 경사도를 갖는 전계(이하, 인출용 전계)가 설정된 상태가 된다. 이 인출용 전계에 의하여 이온화 스퍼터 입자(정이온의 티탄)는,플라즈마에서 인출되어 기판(50)에 효율적으로 도달한다.
상기 기판홀더(5)는, 타겟(2)이 금속인 경우에는 타겟(2)과 동일의 금속재료, 타겟(2)이 유전체인 경우, 스테인레스같은 내열성이 있는 금속으로 형성되어 있다. 어느 것으로 하든, 기판 홀더(5)는 금속제이고, 따라서, 기판홀더(5)의 배치면내에는 직류분의 전계는 원리적으로 존재하지 않는다. 따라서, 상기 인출용 전계는 기판(50)에 대하여 수직으로 향한 전계뿐이다. 기판(50)에 대하여 수직으로 이온화 스퍼터 입자를 가속하도록 작용한다. 기판(50)에 형성된 홀의 저면까지 효율적으로 이온화 스퍼터 입자를 도달시킬수 있다.
본 실시형태의 장치의 커다란 특징인 코일실드(64)의 구성에 대해 설명한다. 본 실시형태의 장치에서는, 고주파코일(61)이 스퍼터되어 방출되는 고주파코일(61)의 재료가 기판(50)에 도달하는 것을 차폐하는 코일실드(64)가 설치되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 코일실드(64)는, 고주파코일(61)의 안쪽부분을 남기고 고주파코일(61)의 주위를 덮는 형상으로 되어 있다. 코일실드(64)는, 고주파코일(61)의 단면형상과 동심의 원주상의 단면형상으로 되어 있다. 코일실드(64)는 고주파코일(61)이 뻗어있는 방향으로 똑같이 뻗어있고, 고주파코일(61)의 전체 길이에 걸쳐서 고주파코일(61)을 덮고 있는 형상이다.
고주파코일(61)의 안쪽에는 개구(640)가 형성되어 있고, 이 개구(640)에서 고주파를 통과시킨다(이하, 이 개구를 고주파 통과용 개구라 부른다). 고주파 통과용 개구(640)는 고주파코일(61)의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있으므로, 형상으로서는 나선 형상의 슬릿이 되어있다.
도 2를 이용하여 코일실드(64)의 구체적인 칫수예에 대해 설명한다. 도 2는, 도 1의 장치에 사용된 코일실드(64)의 구체적인 칫수의 설명도이다.
도 2에 있어서, 고주파코일(61)의 굵기(d1)가 10mm정도인 경우, 코일실드(64)와 고주파코일(61)의 표면과의 거리(d2)는 3∼5mm정도, 고주파 통과용 개구(640)의 폭(d3)은 10mm정도이다. 고주파 통과용 개구(640)의 크기를, 고주파코일(61)의 굵기의 중심으로부터의 허용각도 θ로 표시하면, θ는 70°정도이다.
이 고주파 통과용 개구(640)의 폭(d3)의 선정은, 플라즈마 형성 효율 문제와 코일실드(64) 내부로의 플라즈마 확산 문제 양쪽에 있어서 중요한 기술사항이다. 즉, 이온화 공간에 보다 많이 고주파를 방사시켜서 플라즈마 형성효율을 높이는 의미에서는, 고주파 통과용 개구(640)의 폭(d3)은 크게하는 것이 바람직하다. 그러나, d3을 크게 하면, 코일실드(64) 내로의 플라즈마 확산 문제가 생긴다.
d3이 커지면, 코일실드(64) 내에 플라즈마가 확산하여 코일실드(64) 내에서 고주파 방전이 생기게 된다. 이것은 마치 고주파 할로우(hollow) 방전의 경우와 마찬가지이지만, 코일실드(64) 내에서 방전이 생기면, 당해 방전에 고주파 에너지가 많이 사용되고 만다. 고주파코일(61)의 안쪽의 이온화 공간에 충분한 에너지가 공급되지 않아서, 결과적으로 플라즈마 형성 효율이 저하하고 만다. 고주파코일(61)의 스퍼터링도 격해져, 고주파코일(61)의 손상이라는 문제도 커진다.
따라서, 이와 같은 점을 감안하여, 플라즈마가 코일실드(64) 내에 확산하지 않는 범위에서, 가능한 한 큰 값을 d3에 부여해야 한다. 이 값은, 압력이나 플라즈마 밀도에 따라서도 변하므로, 이들의 파라미터도 고려해야 한다.
이와 같은 코일실드(64)는, 스테인레스 또는 알루미늄 등의 금속제이고, 전기적으로는 접지되어 있다. 코일실드(64)의 표면(내면 및 외면)은 알루마이트 처리등의 내열성 및 내플라즈마성을 고려한 표면처리가 실시되 있다.
코일실드(64)의 내면 즉 고주파코일(61)을 향한 표면에는 퇴적된 박막의 낙하를 방지하는 요철이 형성되어 있다. 플라즈마에 의하여 고주파코일(61)의 표면이 스퍼터되고, 스퍼터된 고주파코일(61)의 재료가 코일실드(64)의 표면에 퇴적된다. 그리고, 이 퇴적막이 어느 정도의 양에 도달하면 자체 중량에 의하여 낙하하여 더스트입자가 된다. 더스트입자는 스퍼터 챔버내를 부유하고, 때로는 기판상에 부착하여 기판을 오손시키는 원인이 된다. 이 때문에, 코일실드(64)의 표면 퇴적막이 용이하게 낙하하지 않도록 요철을 형성하여 막의 밀착성을 높이고 있는 것이다.
도 1을 이용하여, 본 실시형태의 이온화 스퍼터링장치의 동작에 대해 설명한다.
기판(50)이 도시하지 않은 게이트 밸브를 통하여 스퍼터 챔버(1) 내에 반입되고, 기판홀더(5)상에 배치된다. 스퍼터챔버(1) 내는 미리 10-8∼10-9Torr 정도까지 배기되어 있다. 기판(50)의 배치후 가스도입수단(4)이 동작하여, 아르곤등의 프로세스 가스가 일정 유량으로 도입된다. 이 프로세스 가스는 스퍼터 방전용 가스이기도 하고, 이온화 공간에서의 플라즈마 형성용 가스이기도 하다.
배기계(11)의 배기속도 조정기를 제어하여 스퍼터 챔버(1) 내를 30∼40 mTorr정도로 유지하고, 이 상태에서 스퍼터 전극(3)을 동작시킨다. 스퍼터전원(35)에 의하여 스퍼터 전극(3)에 일정 전압을 부여하고, 마그네트론 스퍼터 방전을 발생시킨다.
동시에, 이온화 수단(6)도 동작시켜, 고주파 전원(62)에 의하여 고주파코일(61)에 고주파 전압을 인가하고, 이온화 공간에 고주파 전계를 설정한다. 스퍼터 방전용 가스는 이온화 공간에도 확산하고, 스퍼터 방전용 가스가 전리하여 플라즈마(P)가 형성된다. 동시에 전계설정수단(7)도 동작하고, 기판 바이어스용 고주파 전류(71)에 의하여 기판(50)에 소정의 바이어스 전압이 인가되고, 플라즈마(P)와의 사이에 인출용 전계가 설정된다.
스퍼터 방전에 의하여 타겟(2)이 스퍼터되고, 스퍼터된 티탄은, 기판(50)을 향하여 비행한다. 그 비행 도중, 이온화 공간의 플라즈마(P)를 통과할 때 이온화한다. 이온화한 티탄은, 인출 전계에 의하여 플라즈마에서 효율적으로 인출되어, 기판(50)에 입사한다. 기판(50)에 입사한 티탄은 홀의 저면이나 측면에 도달하여 막을 퇴적시키고 효율적으로 홀내를 피복한다.
일정의 두께로 막이 작성되면, 전계설정수단(7), 이온화수단(6), 스퍼터 전극(3) 및 가스도입수단(4)의 동작을 각각 정지시키고, 기판(50)은 스퍼터 챔버(1)에서 반출한다.
상기 동작에 있어서, 플라즈마(P)로부터 날아오는 주로 프로세스 가스의 이온(드물게 스퍼터 입자의 이온의 경우도 있다)에 의하여 고주파코일(61)의 표면이 스퍼터된다. 그러나, 이 스퍼터에 의하여 방출된 고주파코일(61)의 재료로 이루어진 스퍼터 입자는 거의가 코일실드(64)에 차폐되기 때문에, 기판(50)이나 타겟(2)에 도달하는 것이 없다. 스퍼터된 고주파코일(61)의 재료에 의한 기판(50) 오손 문제는, 본 실시형태에서는 거의 없어졌다. 고주파코일(61)의 재료로 이루어진 스퍼터 입자가 타겟(2)에 부착하면, 재스퍼터되어 기판(50)에 도달하는 경우가 있으므로, 기판(50)뿐만 아니라, 타겟(2)에 대해서도 차폐하는 것이 중요하다.
이와 같은 접지된 코일실드(64)를 고주파코일(61)의 바깥쪽에 설치한 경우에는, 고주파코일(61)의 안쪽에 충분한 에너지의 고주파를 저장할 수 있다.
다음에, 청구항 3의 발명에 따른 실시형태에 대해 보충적으로 설명한다. 도 3은, 도 1의 코일실드(64) 내에 있어서의 전계의 상태를 설명한 단면개략도이다.
코일실드(64)는 고주파코일(61)의 단면형상과 동심원주상의 단면을 갖고 있다. 코일실드(64) 자체는 접지되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 고주파코일(61)에 공급된 고주파 전압에 의한 전기력선(610)은, 도 2에 도시한 바와 같이 고주파코일(61) 굵기의 중심점을 중심으로 방사상으로 발산한다. 그리고, 고주파코일(61)에서 방사되는 전계의 등전위면(611)은, 중심에서 동심 원주상으로 퍼져나가는 상태가 된다. 코일실드(64) 내에서 고주파 전계가 흐트러짐 없이 유기되고, 고주파 통과용 개구(640)에서 안정되게 고주파가 방사되고, 그 결과 이온화 공간에 안정된 플라즈마를 형성할 수 있다.
다음에 청구항 4의 발명에 따른 실시형태에 대해 보충적으로 설명한다. 도 4는 도 1의 코일실드(64)의 바람직한 구성을 도시한 단면개략도이다.
상술한 바와 같이, 코일실드(64)는 고주파코일(61)의 바깥쪽을 덮는 것이고, 스퍼터되어 방출되는 고주파코일(61)의 재료가 기판(50)에 도달하는 것을 차폐하는것이다. 고주파코일(61)에서 기판(50)에 스퍼터 입자를 차폐하는 것을 가장 효과적으로 하기위해서는, 코일실드(64)에서 고주파 통과용 개구(640)를 통해서는 기판(50)상 및 타겟(2)의 피스퍼터면 상의 어느 곳도 볼 수 없게 하는 것이 바람직하다.
도 4를 이용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 한 예로서, 도면상 우측에 위치하는 고주파 통과용 개구(640)에 대해 설명한다. 도 4에 도시한 바와 같이 이 고주파 통과용 개구(640)의 아래 가장자리를 통과하고 고주파코일(61)의 위쪽 면에 접하는 접선(이하, 제 1 접선)(641)이 기판(50)의 좌측의 가장자리에서 바깥쪽을 통과하는 경우, 이 고주파 통과용 개구(640)를 통해서는 기판(50)상의 어느 곳도 볼 수 없게 된다. 따라서 기판(50)은 원형인 것을 상정할 수 있다.
이 고주파 통과용 개구(640)의 윗가장자리를 통과하고 고주파코일(61)의 아래측의 면에 접하는 접선(이하, 제 2 접선)(642)이 타겟(2)의 피스퍼터면의 좌측의 가장자리에서 바깥쪽을 통과하는 경우, 이 고주파 통과용 개구(640)를 통해서는 타겟(2)의 피스퍼터면 상의 어느 곳도 볼 수 없게 된다. 타겟(2)의 피스퍼터면이란 것은, 타겟홀더에 고정되는 타겟(2)의 표면영역을 제외하고, 오로지 스퍼터 전극(3)에 의하여 스퍼터되는 표면영역을 의미하고 있다.
도 4상에서 좌측에 위치하는 고주파 통과용 개구(640)도 동일하고, 제 1 접선(641)이 기판(50)의 우측의 가장자리에서 바깥쪽을 통과하고, 제 2 접선(642)이 타겟(2)의 피스퍼터면의 우측의 가장자리에서 바깥쪽을 통과하는 경우, 이 고주파 통과용 개구(640)를 통해서는 기판(50)상 및 타겟(2)의 피스퍼터면 상의 어느 곳도볼 수 없게 된다.
고주파 통과용 개구(640)의 기하학적 배치를 상기와 같이 구성함으로써, 고주파코일(61)에서 기판(50)쪽으로의 스퍼터입자의 차폐효과를 가장 잘 얻을 수 있다. 고주파의 통과효율의 관점으로는 고주파 통과용 개구(640)는 가능한 한 큰 편이 좋으므로, 제 1 접선(641)이 기판(50)의 가장자리에 접하고, 제 2 접선(642)이 타겟(2)의 피스퍼터면의 가장자리에 접하는 것과 같은 임계적인 배치가 채용되는 경우도 있다.
이어서 청구항 5 및 6의 발명에 따른 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 도 5는 본원 발명의 제 2 실시형태와 관련한 이온화스퍼터링장치의 주요부의 구성을 설명하는 정면개략도이다.
이 제 2 실시형태의 장치에서는 기판(50)에 작성하는 박막의 재료인 타겟(2)의 재료와 동일한 재료로 고주파코일(61)이 형성되어 있는 점과 고주파코일(61)의 바깥쪽에는 보조실드(65)가 설치되어 있는 점이 큰 특징이 되어 있다.
고주파코일(61)을 타겟(2)과 동일 재료로 하는 것은, 상술한 스퍼터된 고주파코일(61)의 재료에 의한 기판(50)의 오손과 같은 문제를, 제 1 실시형태와는 별도의 고려방식에 의하여 해결하는 것이다. 고주파코일(61)의 재료가 기판(50)에 부착하더라도 문제가 되지 않는 재료로 고주파코일(61)을 형성한다는 방식이다. 배리어막을 작성하는 경우, 타겟(2)은 티탄제이고, 고주파코일(61)도 마찬가지로 티탄제로 이루어진다.
고주파코일(61)은 시간의 경과에 따라 스퍼터되어 소모되므로, 교환이 용이한 상태로 스퍼터 챔버(1) 내에 장치되어 있는 것이 바람직하다.
고주파코일(61)의 바깥쪽의 보조실드(65)는 제 1 실시형태의 코일실드(64)와는 약간 목적이 다르다. 고주파코일(61)은 타겟(2)과 동일재료이므로, 고주파코일(61)로부터의 스퍼터입자를 차폐할 필요성은, 이 제 2 실시형태에는 그렇게 많지 않다. 이 보조실드(65)의 주된 목적은 고주파코일(61)의 바깥쪽에서의 에너지 공급을 방지하고, 고주파코일(61)의 안쪽에 플라즈마를 가둘 수 있다.
이 보조실드(65)가 없으면, 고주파코일(61)의 바깥쪽에도 고주파가 방사되고, 고주파코일(61)의 바깥쪽에 존재하는 가스 분자에 에너지를 부여하여 방전을 발생시키고, 고주파코일(61)의 바깥쪽에도 플라즈마를 형성하고 만다. 플라즈마는 고주파코일(61)의 안쪽에서 바깥쪽으로 퍼져서 형성되고 만다. 고주파코일(61)의 바깥쪽에 형성된 플라즈마는 타겟에서의 스퍼터입자를 이온화시키는 데는 전혀 도움이 안된다. 이와같은 불필요한 영역에 플라즈마가 형성되면, 그 영역에 존재하는 부재를 불필요하게 스퍼터하는 등의 여러 가지 문제를 파생시킨다. 그렇지만, 본 실시형태에서는 보조실드(65)에 의하여 고주파코일(61)의 바깥쪽에서의 플라즈마 형성이 억제되고 있으므로, 이와같은 문제는 생기지 않는다.
도 4에 도시한 보조실드(65)는 도 3에 도시한 코일실드(64)와 마찬가지로, 고주파코일(61)의 굵기의 중심과 동심 원주상의 단면 형상을 갖고 있다. 보조실드(65)의 고주파코일(61)을 향한 표면이 고주파코일(61)에서 방사되는 전계의 등전위면에 부합하는 형상이 된다. 고주파코일(61)과 보조실드(65) 사이의 전계 분포는 중심 대칭적인 것이 되고, 이온화공간에서의 안정된 고주파 전계의 설정에공헌하고 있다.
보조실드(65)는 코일실드(64)와 마찬가지로, 스테인레스나 알루미늄등의 금속으로 형성되고, 전기적으로는 접지되어있다. 또, 보조실드(65)의 표면을 알루마이트 처리하거나, 퇴적막의 낙하를 방지하는 요철을 설치하면 좋은 점도 마찬가지이다.
상술한 제 1 실시형태에 있어서의코일실드(64)도, 이 보조실드(65)와 동일한 효과를 갖고 있는 것은 물론이다. 이 보조실드(65)에 관해서도, 코일실드(64)와 마찬가지로 고주파코일(61)에서의 스퍼터 입자의 차폐효과를 갖도록 해도 좋다.
다음에, 청구항 7 및 8의 발명에 따른 제 3 실시형태에 대해 설명한다. 도 6은 본원 발명의 제 3 실시형태에 관련한 이온화 스퍼터링장치의 주요부의 구조를 설명하는 전면개략도이다.
이 제 3 실시형태의 장치는, 코일실드(64)가 설치되어 있는 점은 제 1실시형태와 동일하지만, 고주파코일(61)이 이온화 공간으로의 가스 도입 기능을 갖고 있는 점이 크게 다르다. 즉, 제 3 실시형태에 있어서의 고주파코일(61)은 내부가 중공이 되어 있고, 이온화 공간을 향한 안쪽면에 가스취출구멍(612)이 균등하게 형성되어 있다.
고주파코일(61)은 내경 6 mm, 외경 10 mm의 파이프형상의 부재를 나선형으로 형성한 것이다. 가스취출구멍(612)은 지름 0.2 mm정도의 원형이고, 20 mm정도의 간격으로 설치할 수 있다. 가스취출구멍(612)을 너무 크게하면, 가스취출구멍(612)을 통하여 고주파코일(61)의 내부로 플라즈마가 진입하는 문제가 있으므로, 너무 크게해서는 안된다.
이와 같은 고주파코일(61)은 가스도입수단(4)의 배관(42)에 접속되어 있다. 배관(42)에서 분리하도록하여 보조배관(47)이 설치되어 있고, 보조배관(47)에 보조챔버내배관(48)이 접속되어 있다. 그리고, 보조챔버내배관(48)의 선단에 고주파코일(61)이 접속되어 있다. 가스분배기(46)에서 도입되는 가스와 같은 가스가 고주파코일(61)에서도 도입되도록 되어있다.
이와 같은 고주파코일(61)의 구성은, 고주파 에너지가 많이 공급되는 장소에 많은 가스를 공급하여 플라즈마 형성효율을 높힌다. 고주파코일(61)로부터는 안쪽의 이온화공간에 고주파에너지가 가장 많이 공급되지만, 가스 분배기(46)만의 구성이면, 가스분배기(46)에서 이온화공간까지는 거리가 있기때문에, 이온화공간에 도달하기 전에 가스가 확산하여 충분한 양의 가스가 공급되지 않을 우려가 있다.
한편, 고주파코일(61)의 가스취출구멍(612)에서 가스공급을 실시하도록 하면, 이온화공간은 그 바로 앞에 있으므로, 충분한 양의 가스가 공급된다. 이 결과 플라즈마의 형성효율이 높아진다.
스퍼터전극(3)으로의 가스공급에 대해서는, 가스분배기(46)를 사용하지 않고 고주파코일(61)에서의 가스공급으로 충분한 경우가 있고, 이 경우는 가스분배기(46) 및 챔버내배관(45)은 생략된다.
고주파코일(61)을 접속한 보조배관(47)에는 고주파코일(61)에 공급되는 가스의 온도조절기(49)가 설치되어 있다. 온도조절기(49)는 구체적으로는 가스를 소정의 온도로 냉각하는 냉각기이다.
고주파코일(61)은 이온화공간에 형성되는 플라즈마로부터의 전자충격이나 표면에 흐르는 고주파전류에 수반하는 주울열에 의하여 가열된다. 고주파코일(61)이 한도 이상으로 가열되면, 고주파코일(61)에 열적 손상이 발생하거나, 고주파코일(61)에 막퇴적이 촉진되는 문제가 있다.
본 실시형태에서는 고주파코일(61)에 공급되는 가스를 온도조절기(49)에 의하여 냉각하고, 가스의 냉각효과에 의하여 고주파코일(61)의 온도상승을 일정 온도 이하로 억제하고 있다. 열적손상이나 과잉의 막퇴적 문제가 고주파코일(61)에 생기지 않도록 되어 있다.
온도조절기(49)는 고주파코일(61)의 냉각 이외의 목적으로도 사용할 수 있다. 예를 들면 이온화 공간에 공급하는 가스의 온도를 어떤 이유로 온도 조절할 필요가 있을 경우, 온도조절기(49)가 바람직하게 사용된다. 이 제 3 실시형태에 있어서의 고주파코일(61)에 관해서도, 제 2 실시형태와 마찬가지로 타겟(2)과 동일 재료로 하는 것이 가능하다. 코일실드(64) 대신에 제 2실시형태의 보조실드(65)를 채용하는 것도 가능하다.
상기 각 실시형태에서는, 이온화수단(6)으로서는 고주파 유도결합형 플라즈마를 채용하였지만, 이것 이외에도 많은 구성을 고려할 수 있다. 예컨대, 플라즈마를 형성하는 것으로는 고주파 용량결합형 플라즈마나 직류 2극 방전 플라즈마, 전자 사이클로트론 공명(ECR)플라즈마, 헬리콘파 플라즈마등을 형성하는 것을 채용할 수 있다. 또, 이온화공간에 양이온을 조사하여 스퍼터 입자로부터 전자를 빼앗아 이온화시키는 이온원등도, 이온화수단(6)으로서 채용할 수 있다.
상기 각 실시형태에서는 이온화한 스퍼터 입자를 기판(50)에 인출하기 위한 전계를 설정하기 위한 전계 설정수단(7)을 사용하고 있지만, 이와 같은 전계 설정수단(7)을 설치하지 않아도 이온화 스퍼터링의 효과가 얻어지는 경우가 있다. 예컨데, 고주파코일(61)이 부여하는 고주파 전계에 의하여 가속되어 효과적으로 이온을 기판(50)에 입사시키는 것이 가능한 경우가 있고, 이와 같은 경우는 전계 설정수단(7)은 불필요하다.
고주파코일(61)의 구성으로는 상술한 나선형상 외에 링형상의 부재만으로 이루어지는 단권코일이나, 2개(또는 3개이상) 링 형상의 부재를 상하에 일정 간격을 두고 배치하여 연결 막대로 연계한 구성도, 고주파코일(61)의 구성으로 채용할 수 있다.
본원 발명의 스퍼터링장치는 각종 반도체 디바이스 외에, 액정디스플레이나 기타 각종 전자제품의 제작에 이용할 수 있다.
이상 설명한 대로 본원의 청구항 1의 발명에 의하면, 스퍼터에 의하여 방출된 고주파코일의 재료로 이루어진 스퍼터입자는, 대부분이 코일실드에 차폐된다. 스퍼터입자는 기판이나 타겟에 도달하지 못한다. 따라서, 스퍼터된 고주파코일의 재료에 의한 기판 오손 문제가 없어진다.
청구항 2의 발명에 의하면, 상기 청구항 1의 효과에 덧붙여, 이온화 스퍼터의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
청구항 3의 발명에 의하면, 상기 청구항 1 또는 2의 효과에 덧붙여, 코일실드내의 전계가 중심 대칭적인 것이 되고, 이온화공간에 안정하게 고주파를 방사시켜서 이온화를 안정하게 실시할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
청구항 4의 발명에 의하면, 상기 청구항 1, 2 또는 3의 효과에 덧붙여 고주파코일에서의 스퍼터입자의 차폐효과가 가장 높아지는 효과를 얻을 수 있다.
청구항 5의 발명에 의하면, 고주파코일의 재료에 의한 기판 오손 문제가 없어지고, 불필요한 장소에서의 플라즈마 형성을 억제할 수 있다.
청구항 6의 발명에 의하면, 상기 청구항 5의 효과에 덧붙여, 보조실드(65) 내의 전계가 중심 대칭적인 것이 되고, 이온화 공간에 안정하게 고주파를 방사시켜 이온화를 안정하게 실시할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
청구항 7의 발명에 의하면, 고주파 에너지가 많이 공급되는 이온화공간에 많은 가스를 공급할 수 있으므로, 플라즈마 형성 효율을 높일 수 있게 된다.
청구항 8의 발명에 의하면, 상기 청구항 7의 효과에 덧붙여, 고주파코일을 소망 온도로 냉각하여 고주파코일의 열적 손상이나 과잉의 막퇴적 문제를 방지하도록 온도조절을 용이하게 실시할 수 있다.

Claims (7)

  1. 배기계를 구비한 스퍼터 챔버와, 스퍼터 챔버 내에 설치된 타겟과, 타겟을 스퍼터하는 스퍼터 전극과, 스퍼터 챔버 내에 가스를 도입하는 가스도입수단과, 스퍼터에 의하여 타겟에서 방출된 스퍼터 입자를 이온화시키는 이온화수단과, 이온화한 스퍼터 입자가 입사하는 위치에 기판을 유지하는 기판 홀더를 구비한 이온화 스퍼터링장치로서,
    상기 이온화 수단은, 타겟과 기판홀더 사이의 이온화 공간을 둘러싸도록 스퍼터 챔버 내에 설치된 고주파코일과, 이 고주파코일에 고주파를 공급하여 이온화 공간에 고주파 유도 결합형 플라즈마를 형성하는 고주파 전원으로 구성되어 있고,
    고주파코일에는, 당해 고주파코일이 스퍼터되어 방출되는 고주파코일의 재료로 이루어진 스퍼터 입자가 기판에 도달하는 것을 차폐하는 코일실드가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 스퍼터링장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기의 이온화한 티탄을 기판에 끌어들이기 위해 기판에 수직인 방향으로 전계를 설정하는 전계설정수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 이온화 스퍼터링장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 코일실드는, 금속제의 부재로 형성되어 있고, 전기적으로 접지되어 있고, 또한 상기 고주파코일의 일부를 덮도록 배치되어 있고, 또한 고주파코일을 향한 표면이, 고주파코일에서 방사되는 전계의 등전위면에 부합되는 형상이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 스퍼터링장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 코일실드는, 고주파코일의 바깥쪽을 덮고, 이온화 공간을 향해 고주파가 방사되도록 고주파코일의 안쪽에 고주파 통과용 개구를 설치한 형상이고, 또한 코일실드로부터 고주파 통과용 개구를 통해서는 기판상 및 타겟의 피스퍼터면 상의 어느 곳도 보이지 않는 형상인 것을 특징으로 하는 이온화 스퍼터링장치.
  5. 배기계를 구비한 스퍼터 챔버와, 스퍼터 챔버 내에 설치된 타겟과, 타겟을 스퍼터하는 스퍼터 전극과, 스퍼터 챔버 내에 가스를 도입하는 가스도입수단과, 스퍼터에 의하여 타겟에서 방출된 스퍼터 입자를 이온화시키는 이온화수단과, 이온화한 스퍼터 입자가 입사하는 위치에 기판을 유지하는 기판홀더를 구비한 이온화 스퍼터링장치에 있어서,
    상기 이온화 수단은, 타겟과 기판 홀더 사이의 이온화 공간을 둘러싸도록 스퍼터 챔버 내에 설치된 고주파코일과, 이 고주파코일에 고주파를 공급하여 이온화 공간에 고주파 유도 결합형 플라즈마를 형성하는 고주파 전원으로 구성되어 있고,
    상기 고주파코일은, 기판에 작성되는 박막의 재료인 타겟의 재료와 동일한 재료로 형성되어 있고, 또한 당해 고주파코일의 바깥쪽에는 보조실드가 설치되어 있고, 이 보조실드는 금속제의 부재로 형성되어 전기적으로 접지되어 있고, 고주파코일의 안쪽에 플라즈마를 가두고 있고, 상기 보조실드는, 상기 고주파코일을 향하는 표면이, 고주파코일에서 방사되는 전계의 등전위면에 부합되는 형상이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 스퍼터링장치.
  6. 배기계를 구비한 스퍼터 챔버와, 스퍼터 챔버 내에 설치된 타겟과, 타겟을 스퍼터하는 스퍼터 전극과, 스퍼터 챔버 내에 가스를 도입하는 가스도입수단과, 스퍼터에 의하여 타겟에서 방출된 스퍼터 입자를 이온화시키는 이온화수단과, 이온화한 스퍼터 입자가 입사하는 위치에 기판을 유지하는 기판 홀더를 구비한 이온화 스퍼터링장치로서,
    상기 이온화 수단은, 타겟과 기판 홀더 사이의 이온화 공간을 둘러싸도록 스퍼터 챔버 내에 설치된 고주파코일과, 이 고주파코일에 고주파를 공급하여 이온화 공간에 고주파 유도 결합형 플라즈마를 형성하는 고주파 전원으로 구성되어 있고,
    고주파코일은, 내부가 중공이고 상기 이온화 공간을 향한 안쪽면에 가스취출구멍이 균등하게 형성되어 있고, 상기 가스도입수단의 보조챔버내배관이 접속되어 가스취출구멍으로부터 가스를 이온화 공간으로 도입할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 스퍼터링장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 가스도입수단은, 상기 고주파코일에 공급하는 가스의 온도를 조절하기 위한 온도조절기를 갖고, 고주파코일의 온도조절이 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 이온화 스퍼터링장치.
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Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6429120B1 (en) * 2000-01-18 2002-08-06 Micron Technology, Inc. Methods and apparatus for making integrated-circuit wiring from copper, silver, gold, and other metals
JP4355036B2 (ja) * 1997-03-18 2009-10-28 キヤノンアネルバ株式会社 イオン化スパッタリング装置
US6210539B1 (en) * 1997-05-14 2001-04-03 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for producing a uniform density plasma above a substrate
US6287977B1 (en) 1998-07-31 2001-09-11 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for forming improved metal interconnects
US6165567A (en) * 1999-04-12 2000-12-26 Motorola, Inc. Process of forming a semiconductor device
US6812718B1 (en) 1999-05-27 2004-11-02 Nanonexus, Inc. Massively parallel interface for electronic circuits
US7382142B2 (en) 2000-05-23 2008-06-03 Nanonexus, Inc. High density interconnect system having rapid fabrication cycle
US6238532B1 (en) * 1999-10-29 2001-05-29 International Business Machines Corporation Radio-frequency coil for use in an ionized physical vapor deposition apparatus
US6350353B2 (en) * 1999-11-24 2002-02-26 Applied Materials, Inc. Alternate steps of IMP and sputtering process to improve sidewall coverage
JP3610289B2 (ja) * 2000-04-28 2005-01-12 キヤノン株式会社 スパッタ装置及びスパッタ方法
US6551471B1 (en) 1999-11-30 2003-04-22 Canon Kabushiki Kaisha Ionization film-forming method and apparatus
US6344419B1 (en) 1999-12-03 2002-02-05 Applied Materials, Inc. Pulsed-mode RF bias for sidewall coverage improvement
US7262130B1 (en) * 2000-01-18 2007-08-28 Micron Technology, Inc. Methods for making integrated-circuit wiring from copper, silver, gold, and other metals
US6420262B1 (en) 2000-01-18 2002-07-16 Micron Technology, Inc. Structures and methods to enhance copper metallization
JP3297415B2 (ja) * 2000-02-09 2002-07-02 株式会社半導体先端テクノロジーズ 半導体装置の製造方法
US6627056B2 (en) * 2000-02-16 2003-09-30 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for ionized plasma deposition
TW584905B (en) 2000-02-25 2004-04-21 Tokyo Electron Ltd Method and apparatus for depositing films
US7952373B2 (en) 2000-05-23 2011-05-31 Verigy (Singapore) Pte. Ltd. Construction structures and manufacturing processes for integrated circuit wafer probe card assemblies
US6554979B2 (en) 2000-06-05 2003-04-29 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for bias deposition in a modulating electric field
US6746591B2 (en) 2001-10-16 2004-06-08 Applied Materials Inc. ECP gap fill by modulating the voltate on the seed layer to increase copper concentration inside feature
JP4078084B2 (ja) * 2002-01-28 2008-04-23 キヤノン株式会社 イオン化成膜方法及び装置
US6946054B2 (en) 2002-02-22 2005-09-20 Tokyo Electron Limited Modified transfer function deposition baffles and high density plasma ignition therewith in semiconductor processing
US7147759B2 (en) * 2002-09-30 2006-12-12 Zond, Inc. High-power pulsed magnetron sputtering
US6896773B2 (en) * 2002-11-14 2005-05-24 Zond, Inc. High deposition rate sputtering
US20060249370A1 (en) * 2003-09-15 2006-11-09 Makoto Nagashima Back-biased face target sputtering based liquid crystal display device
US9771648B2 (en) * 2004-08-13 2017-09-26 Zond, Inc. Method of ionized physical vapor deposition sputter coating high aspect-ratio structures
US20050103620A1 (en) * 2003-11-19 2005-05-19 Zond, Inc. Plasma source with segmented magnetron cathode
US9123508B2 (en) * 2004-02-22 2015-09-01 Zond, Llc Apparatus and method for sputtering hard coatings
US20060066248A1 (en) * 2004-09-24 2006-03-30 Zond, Inc. Apparatus for generating high current electrical discharges
JP4830421B2 (ja) 2005-06-28 2011-12-07 東京エレクトロン株式会社 金属膜の成膜方法及び成膜装置
US20070012557A1 (en) * 2005-07-13 2007-01-18 Applied Materials, Inc Low voltage sputtering for large area substrates
US20070205096A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-06 Makoto Nagashima Magnetron based wafer processing
US8454810B2 (en) 2006-07-14 2013-06-04 4D-S Pty Ltd. Dual hexagonal shaped plasma source
US8308915B2 (en) * 2006-09-14 2012-11-13 4D-S Pty Ltd. Systems and methods for magnetron deposition
TWI386502B (zh) * 2007-05-25 2013-02-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 濺鍍承載裝置
KR20160087391A (ko) 2008-08-28 2016-07-21 가부시키가이샤 이엠디 스퍼터링 박막형성장치
KR20100120336A (ko) * 2009-05-06 2010-11-16 인제대학교 산학협력단 확산펌프 유도결합 플라즈마 처리장치
US9398680B2 (en) 2010-12-03 2016-07-19 Lam Research Corporation Immersible plasma coil assembly and method for operating the same
KR102592144B1 (ko) * 2015-12-15 2023-10-20 삼성전자주식회사 등각 증착을 위한 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 3차원 이차전지의 등각 전해질막 제조방법
KR102654487B1 (ko) * 2021-12-29 2024-04-05 피에스케이 주식회사 플라즈마 발생 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07268624A (ja) * 1994-03-25 1995-10-17 Tatsuo Asamaki 放電装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5178739A (en) * 1990-10-31 1993-01-12 International Business Machines Corporation Apparatus for depositing material into high aspect ratio holes
WO1992007969A1 (en) * 1990-10-31 1992-05-14 International Business Machines Corporation Apparatus for depositing material into high aspect ratio holes
US5397962A (en) * 1992-06-29 1995-03-14 Texas Instruments Incorporated Source and method for generating high-density plasma with inductive power coupling
US5431799A (en) * 1993-10-29 1995-07-11 Applied Materials, Inc. Collimation hardware with RF bias rings to enhance sputter and/or substrate cavity ion generation efficiency
US5545978A (en) * 1994-06-27 1996-08-13 International Business Machines Corporation Bandgap reference generator having regulation and kick-start circuits
US5763851A (en) * 1995-11-27 1998-06-09 Applied Materials, Inc. Slotted RF coil shield for plasma deposition system
US5800619A (en) * 1996-06-10 1998-09-01 Lam Research Corporation Vacuum plasma processor having coil with minimum magnetic field in its center
US5707398A (en) * 1996-11-12 1998-01-13 Pacesetter, Inc. Automatic determination of optimum electrode configuration for a cardiac stimulator
US5800688A (en) * 1997-04-21 1998-09-01 Tokyo Electron Limited Apparatus for ionized sputtering
US5903106A (en) * 1997-11-17 1999-05-11 Wj Semiconductor Equipment Group, Inc. Plasma generating apparatus having an electrostatic shield

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07268624A (ja) * 1994-03-25 1995-10-17 Tatsuo Asamaki 放電装置

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US5968327A (en) 1999-10-19
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JP3846970B2 (ja) 2006-11-15

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