KR100437867B1

KR100437867B1 - 가변 자석 구조를 가진 캐소드

Info

Publication number: KR100437867B1
Application number: KR10-2001-7007322A
Authority: KR
Inventors: 허위트스티븐
Original assignee: 도쿄 엘렉트론 리미티드
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2004-06-30
Also published as: EP1145278A1; JP3727849B2; JP2003531284A; KR20010108016A; WO2000038214A1

Abstract

기판(148) 상에 박막을 증착하기 위한 스퍼터링 시스템(10)이 개시되는데, 이 시스템은 기판을 포함하는 진공실(12)을 포함한다. 특히, 이런 시스템은 진공실내에 위치된 타겟(144)을 포함하고, 이 타겟은 배면 및 스퍼터링 표면(146)을 가진다. 더욱이, 시스템은 박막을 형성하는 재료를 제공하도록 타겟을 침식시키는 플라즈마를 포함하는데, 이 타겟의 침식은 미리 정해진 침식 패턴으로 일어나고, 플라즈마의 형상에 의해 제어된다. 시스템은 또한 스퍼터링 표면의 반대편에 기판을 지지하는 지지대(150)를 포함한다. 플라즈마의 형상을 제어하기 위해 타겟 상에 자장을 제공하는 자석 장치가 구비되는데, 이런 자석 장치는 배면에 인접하여 배치된다. 자석 장치(28)는, 원하는 위치내로 이동되어, 자석 장치의 형상을 변화시킬 수 잇는 다수의 자석 세그먼트(36-50)를 포함한다. 이것은, 타겟의 미리 정해진 부분에 걸친 자장의 드웰 시간의 조정으로, 플라즈마의 형상을 변화시켜, 타겟의 침식 패턴을 변화시킬 수 있다.

Description

가변 자석 구조를 가진 캐소드{CATHODE HAVING VARIABLE MAGNET CONFIGURATION}

스퍼터링 공정에서, 스퍼터링 캐소드 조립체는, 일반적으로 박막으로서의 금속 또는 다른 도전 재료를 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 표면상에 증착하는데 사용된다. 스퍼터링 캐소드 조립체는, 스퍼터링 타겟을 기판에 근접하여 배치하는 진공실을 포함한다. 이런 타겟에 에너지를 가할 시에, 원자는 긍극적으로 타겟의 표면에서 스퍼터되거나 퇴거되어, 기판상에 증착된다.

빈번히, 막의 비균일성(non-uniformities)은 결과적으로 타겟 구조(즉, 스퍼터링 소스)가 기판의 외부 가장 자리(edge)에서보다 기판의 중심 근처에 더 많이 배치되도록 한다. 이론상, 모든 다른 파라미터가 동일하므로, 균일한 침식 프로파일을 가진 매우 큰 타겟은 타겟 사이즈로 인해 막의 비균일성을 극복할 수 있다. 그래서, 피막되는 기판의 표면에 대해 타겟을 크게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 사용될 수 있는 스퍼터링 타겟의 사이즈를 실질적으로 제한한다. 보통, 피막되는 기판의 직경보다 거의 1.5배 더 큰 직경을 가진 타겟을 제공함으로서 절충안(compromise)이 행해진다. 그럼에도 불구하고, 이런 절충안으로서도 여전히 비균일하게 침식되는 타겟은, 결과적으로 기판의 가장 자리에서 기판의 중심으로 이동할 시에, 두께가 증가하는 막을 형성한다.

고율의 증착이 고려되는 공정과 같은 많은 상업적 공정에서, 마그네트론 여기(enhanced) 플라즈마 생성 및 형상 기술은, 스퍼터링 타겟의 원하는 침식 프로파일을 확립하는데 이용되고 있다. 최근에, 스퍼터 코팅 장비 제조자는, 회전 자석 패키지가 플라즈마의 마그네트론 여기(enhancement)를 지원하는데 사용되는 스퍼터 피막 타겟 및 캐소드 조립체를 제공하였다. 이와 같은 회전 자석 캐소드 조립체 중의 하나는, 명칭이 "회전 자석 캐소드를 가진 마그네트론 스퍼터 코팅 방법 및 장치"이고, 머티리얼즈 리서치 코포레이션에게 양도된 미국 특허 제5,130,005호에 기술되어 있다.

타겟의 침식 프로파일을 형상화하여, 더욱 엷은 가장 자리 피막 효과 및, 막의 비균일성에 기여하는 다른 요소를 보상하도록 하기 위한 캐소드 조립체의 설계가 최적화되었다. 이것은, 플라즈마를 형상화하는데 사용되는 자석 조립체를 선택적으로 구성함으로서 빈번히 달성된다. 예컨대, 기판 가장 자리에서 막의 두께를 보상하기 위하여, 자석 조립체는 종종 타겟 가장 자리 주변에서 장시간 플라즈마를 생성하도록 설계된다. 이것은, 타겟이 타겟 가장 자리 근처에서 고율로 침식하게 하여, 기판 가장 자리 근처에서 타겟 노출의 감소를 보상하도록 한다.

도 1 및 2에서는 회전 자석 조립체가 도시되어 있다. 자석 캐리어 판(20)은 샤프트(18)상의 중심축(26) 주변에서 회전 가능하도록 배치된다. 판(20)은 미리 정해진 고정 형상을 가진 자기 물질(28)의 어레이(array)를 포함한다. 특히, 자기 물질(28)은, 불규칙한 부분 형성 루프내의 중심축(26)에서 여러 반경에 위치된 부분이 있도록 선택적으로 구성된다. 이런 구성에서, 자기 물질(28)은, 자기 북극이 외부 주변면(32)에 있지만, 자기 남극은 내부 주변면(34)에 있도록 지향된다. 자기 물질(28)에 인접한 제 1 타겟(72)의 스퍼터링 플라즈마 및 결과로 생긴 침식의 형상은, 제 1 타겟(72)의 면상에 폐쇄 루프 자장 터널(tunnel)을 생성시키는 자기 북극(32) 및 남극(34) 사이로 연장하는 자속 경로(76)로 형성된다.

자기 물질(28)이 제 1 타겟(72)에 대해 회전될 시에, 침식 프로파일(74)은 제 1 타겟(72)내에 형성된다. 프로파일(74)은 거의 원형 "bulls eye" 패턴을 포함하는데, 프로파일(74)의 깊은 및 얕은 부분은 자기 물질(28)의 특정 패턴 형상으로 형성된다. 프로파일(74)의 제 1 의 가장 외측 부분(78)은 자기 물질(28)의 가장 외측 영역(79)의 회전 드웰(dwell)만큼 돌출되는 반면에, 제 1 타겟(72)의 중심 부분(82)의 침식 깊이는 자기 물질(28)의 중심 영역(84)만큼 돌출된다. 마찬가지로, 제 1 의 가장 외측 부분(78)과 중심 부분(82) 간의 중간 부분(86)의 침식은 자기 물질(28)의 중간 영역(88)의 회전 드웰로부터 유발된다.

제 1 타겟(72) 및 기판(92)의 사이즈와, 제 1 타겟(72) 및 기판(92) 간의 공간과 같은 다른 요소 이외에, 프로파일(74)의 형상은 막 두께 균일성을 결정하는 어떤 요소이다. 더욱이, 두께 균일성은 타겟의 수명 동안에는 일정하지 않다. 제 1 타겟(72)이 새로울 시에, 초기 스퍼터링 표면(90)은, 스퍼터 재료로 피막될 수 있는 기판(92)에서의 공지된 거리에서는 거의 평평하다. 침식이 진행함에 따라, 표면(90)은 점진적으로 프로파일(74)의 형상을 취한다. 침식과 함께, 표면(90)과 기판(92) 간의 거리는 증가한다.

이런 변화의 결과는 도 3에 도시되어 있다. 도 3은 6 인치 기판의 직경에 걸친 스퍼터 재료의 두께를 도시한 것이다. 곡선(94)은, 제 1 타겟(72)이 새롭고, 표면(90)이 거의 평평할 시에 획득된 스퍼터 재료의 두께를 도시한 것이다. 타겟 침식이 진행함에 따라, 타겟 수명의 중간점에서 곡선(96)으로 설명된 바와 같이 균일성은 저하한다. 제 1 타겟(72)이 수명의 끝에 접근함에 따라, 스퍼터 재료의 두께는 곡선(98)으로 도시된 것으로 떨어진다. 제 1 타겟(72)이 침식할 시의 스퍼터 재료의 두께의 진행은 기판(92)의 가장 자리로의 막 두께의 감소를 나타낸다.

이런 결함은, 자기 물질(28)을, 최외측 영역(79)에 고 드웰 시간(higher dwell time)을 제공하는데 적합한 상이한 형상을 가진 자기 물질로 주기적으로 치환하여 보정됨으로써, 제 1 타겟의 제 1 가장 외측 부분(78)에서 스퍼터링이 증가하도록 할 수 있다. 그러나, 자기 물질(28)의 치환은 판(20)의 제거 및 스퍼터링 시스템의 서트다운(shutdown)을 필요로 하여, 결과적으로 비용을 증가시키고, 생산성을 감소시킨다.

더욱이, 상이한 물질 또는 결정 구조의 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 공정에서 상이하게 수행하는 것으로 공지되어 있다. 도 4A에서는, 알루미늄으로부터 제조된 제 2 타겟(124) 상의 위치(122)에서 스퍼터된 재료(120)의 각(angular) 분포가 도시되어 있다. 이런 분포는, 스퍼터된 재료의 대부분이 타겟 표면에 수직으로 배치되는 것을 나타낸다. 도 4B에서는, 테르븀 또는 금으로부터 제조된 제 3 타겟(128) 상의 위치(126)에서 스퍼터된 재료(132)의 각 분포가 도시되어 있다. 여기서, 스퍼터 재료는 도 4A에 도시된 것보다 로브(lobe)(130)를 따라 더 작아진 각도로 분포된다. 이들 및 다른 재료에 대한 증착 균일성을 최적화하기 위해서는 자석 구조를 치환할 필요가 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 이것은, 스퍼터링 시스템의 원하지 않은 서터다운을 필요로 한다.

1990년 12월 13일자로 출원되고, 명칭이 "회전 자석 캐소드를 가진 마그네트론 스퍼터 코팅 방법 및 장치"인 미국 특허 제5,130,005호는 여기서 참조로 포함되어 있다.

본 발명은 스퍼터링 공정시에 이용된 캐소드에 관한 것으로서, 특히, 스퍼터링 타겟의 침식(erosion)으로 유발된 증착막 두께의 변화를 보상하는 가변 자석 구조를 가진 스퍼터링 캐소드 조립체에 관한 것이다.

도 1은 종래의 회전 자석 조립체를 도시한 것이다.

도 2는 종래의 회전 자석 조립체 및 타겟 침식 프로파일의 측면도이다.

도 3은 타겟 수명의 여러 단계에서의 막 균일성을 도시한 것이다.

도 4A는 알루미늄 타겟으로부터 스퍼터된 재료의 각 분포를 도시한 것이다.

도 4B는 알루미늄 타겟으로부터 스퍼터된 재료의 각 분포를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 가변 자석 캐소드를 가진 스퍼터링 시스템의 도면이다.

도 6은 자기 세그먼트를 도시한 도 5의 도면 라인 6-6을 따른 시스템의 부분도이다.

도 7은 중심축에 대해 가장 내부 위치의 요크(yoke)를 도시한 도 5의 도면 라인 7-7을 따른 시스템의 부분도이다.

도 8은 요크가 중심축에 대해 가장 외부 위치에 도달하여 자기 세크먼트를 가장 외부 영역내에 위치시킬 시의 시스템의 도면이다.

도 9는 도 2에 도시된 침식 프로파일의 가장 외부의 본 발명에 따른 외향 시프트(outward shift)를 도시한 것이다.

도 10은 자기 세그먼트의 외향 위치 지정으로 인해 개선된 막 균일성을 나타낸 곡선을 도시한 것이다.

박막을 기판상에 증착하는 스퍼터링 시스템이 개시되는데, 이런 시스템은 기판을 포함하는 진공실을 가지고 있다. 특히, 이런 시스템은 진공실내에 배치된 타겟을 포함하는데, 이런 타겟은 배면 및 스퍼터링 표면을 포함한다. 더욱이, 이 시스템은 박막을 형성하는 재료를 제공하도록 타겟을 침식시키는 플라즈마를 포함하는데, 이런 타겟의 침식은 미리 정해진 침식 패턴으로 발생하고, 플라즈마의 형상에 의해 제어된다. 게다가, 플라즈마의 형상을 제어하기 위해 타겟 상에 자장을 제공하는 자석 장치가 제공되는데, 이 자석 장치는 배면에 인접하여 배치된다. 이런 시스템은, 또한 스퍼터링 표면의 반대편에 기판을 지지하는 지지대(support) 및, 타겟의 미리 정해진 부분에 걸친 자장의 드웰 시간을 조정하여, 플라즈마의 형상을 변화시켜 타겟의 침식 패턴을 변화시키는 조정 장치를 포함한다.

본 발명이 많은 상이한 형태의 실시예가 가능하지만, 도면에 도시되고, 특정 실시예에서 상세히 기술되며, 본 명세서는 본 발명의 원리의 일례로서 고려되고, 본 발명을 도시되고 기술된 특정 실시예로 제한하는 것으로 의도되는 것이 아닌 것을 알 수 있다. 본 설명에서, 동일 참조 번호는 도 1 내지 도 10에서 동일하고, 유사하거나 대응하는 부분을 기술하는데 사용된다.

도 5에서, 본 발명에 따른 스퍼터링 시스템(10)이 도시된다. 이런 시스템(10)은, 공동부(cavity) 또는 실(chamber)(12)을 형성하도록 바닥 하우징(16)에 착탈 가능하게 부착되는 고정 커버(14)를 포함한다. 공동부(12)는 펌프(142)에 의해 스퍼터링하는데 적당한 진공 레벨로 진공 상태가 된다. 제 4 타겟(144)은 공동부(12)내에 위치된다. 제 4 타겟(144)은, 타겟 재료가 제거되고, 긍극적으로 박막을 형성하도록 기판(148) 상에 증착되는 스퍼터링 표면(146)을 포함한다. 시스템(10)은 또한 일반적으로 스퍼터링 표면(146)에 대향한 위치에 기판(148)을 유지하는 지지대(150)를 포함한다. 사용 시에, 아르곤 등의 스퍼터링 가스는 노즐(152)을 통해 공동부(12)내에 도입된다. 그 후, 제 4 타겟(144)은, 제 4 타겟(144)으로부터 전자를 방출하여 캐소드 소자(154)를 형성하도록 전원(108)에 의해 음전기로 에너자이즈된다. 더욱이, 지지대(150) 및 기판(148)은 접지(156)에 접속되어 애노드 소자(158)를 형성한다.

고정 커버(14)를 통해 샤프트(18)가 돌출된다. 비자기 스테인레스강 또는 이와 같은 다른 재료로부터 제조된 자석 캐리어판(20)은, 샤프트(18)의 내부 단부에 부착되고, 고정 커버(14)와 거의 평행하여 공동부(12)내에 배치된다. 판(20)은, 샤프트(18)가 부착되는 제 1 표면(22) 및, 자기 물질(28)이 부착되는 제 2 표면(24)을 갖는다. 판(20)은 샤프트(18)의 중심축(26)에 대해 회전한다. 샤프트(18)의 외부 단부, 즉, 공동부(12) 외부의 샤프트(18)의 단부는, 샤프트(18)를 선택된 속도로 회전하는 (도시되지 않은) 구동 모터에 연결된다. 이제는 도 5의 라인 6-6을 따른 시스템(10)의 부분도인 도 6을 참조하기로 한다. 본 발명에 따르면, 가장 외부 영역(79)내에 위치되지 않는 자기 물질(28)의 일부는, 갭(138)에 의해 분리되는 제 1(134) 및 제 2(136) 단부를 형성하도록 제거된다. 다수의 자기 세그먼트(36-50)는 제 1(134) 및 제 2(136) 단부 사이의 갭(138)내에 배치된다. 자기 세그먼트(36-50)는, 제거되는 자기 물질(28)의 부분의 형상과 유사한 형상으로 배치된다. 그러나, 자기 세그먼트(36-50)는 원하는 다른 형상으로 배치될 수 있다는 것을 알 수 있다.

각각의 자기 세그먼트(38-48)는, 제각기 인접한 자기 세그먼트와 실질적으로 접촉하도록 위치된다. 더욱이, 자기 세그먼트(36 및 50)는, 실질적으로, 제각기 한 측면상에서 인접한 자기 세그먼트(38 및 48)와 접촉해 있고, 제각기 대향 측면상에서는 제 1(134) 및 제 2(136) 단부와 접촉해 있다. 자기 세그먼트(36-50)는 자기 방향이 자기 물질(28)과 동일하다. 더욱이, 자기 물질(28)은, 금속 또는 전자석을 포함하고, 스퍼터링 공정을 증진하기 위해 적당한 자장 세기를 생성시키기에 충분한 공지된 자기 물질을 포함할 수 있다.

도 5와 관련한 도 7에서, 도 5의 라인 7-7을 따른 시스템(10)의 부분도가 도시되어 있다. 자기 세그먼트(36-50)의 각각은 판(20)내의 다수의 슬롯(54)의 대응하는 슬롯을 통해 돌출하는 수직 연장 핀(52)을 갖는다. 슬롯(54)은 각 핀(52)의 이동을 제어하여, 화살표(56)의 방향으로 자기 세그먼트(36-50)의 이동을 제어한다. 시스템(10)은, 판(20)상에서 화살표(56)로 표시된 방향으로 슬라이드하는데 적합한 요크(58)를 더 포함한다. 요크(58)는, 일정한 간격으로 떨어져 있고, 대향하는 상부(60) 및 하부(62) 볼록면을 포함하여, 장고형(hourglass-shaped) 개구(59)를 형성한다. 상부(60) 및 하부(62) 면은, 판(20)을 통해 돌출하는 각 핀(52)의 일부와 맞물릴 수 있다. 초기에, 상부면(60)은 가장 내부 위치, 즉, 중심축(26)에 가장 근접하여 위치된다. 이것은, 결과적으로 각 핀(52)과 상부면(60) 간에 접촉하게 하여, 상부면(60)에 대응하는 아크형 구성으로 핀을 위치시킨다. 이런 위치에서, 자기 세그먼트(36-50)는 도 6에 관련하여 상술한 바와 같이 구성된다. 그와 같이, 자기 세그먼트(36-50)는, 자기 물질(28)과 협력하여, 새로운 스퍼터링 타겟을 위해 도 3의 곡선(94)으로 표시된 것과 거의 유사한 막 두께 균일성을 제공하는데 적합하다.

요크(58)는 아치형을 가진 한쌍의 가이드(64)를 포함한다. 이런 가이드(64)는, 각 가이드(64)의 제 1 단부가 제 2 단부보다 더 떨어져 퍼늘(funnel) 구성을 형성하도록 배치된다. 게다가, 시스템(10)은 샤프트(70)에 회전 가능하게 부착되는 롤러(66)를 포함한다. 가이드(64)는 판(20)의 각 회전 동안에 롤러(66)를 포획(capture)하는 역할을 한다. 샤프트(70)는, 샤프트(70)의 회전이 제한된 아크를 통해 아암(68)을 스윙하도록 중심축(26)에서 오프셋된다. 그와 같이, 샤프트(70)의 시계 방향 회전으로, 롤러(66)가 중심축(26)에 더욱 근접하여 이동되는 반면에, 시계 반대 방향 회전으로는 롤러(66)가 중심축(26)에서 더욱 떨어져 이동된다. 이것은, 롤러(66)의 위치에 따라 요크(58)의 대응하는 상향 또는 하향 이동을 유발시킨다. 핀(52) 및 요크(58)의 위치는, 롤러(66)가 가이드(64)에 의해 맞물려지지 않을 시에, 판(20)의 회전부 동안에 마찰로 유지된다. 본 발명에 따르면, 이것은, 축(26)에 대해 자기 세그먼트(36-50)를 주기적으로 조정할 수 있게 한다.

제 4 타겟(144)이 침식함에 따라, 요크(58)는 점진적으로 중심축(26)에서 외향으로 떨어져 이동된다. 이것이 일어날 시에, 자기 세그먼트(42,44)와 결합된 핀(52)은 초기에 상부면(62)에 맞물려, 축(26)에서 떨어져 이동된다. 요크(58)가 계속 외향으로 이동함에 따라, 요크(58)는 순차적으로 자기 세그먼트(40,46), 자기 세그먼트(38,48) 및 최종으로는 자기 세그먼트(36,50)와 결합된 핀(52)과 맞물린다. 도 8에서, 요크(58)가 가장 외부 위치에 도달할 시에, 자기 세그먼트(36,50)는, 중심축(26)에 가장 근접하여 위치되며, 자기 세그먼트(38,48) 및 (40,46)는, 점진적으로 더 떨어져 위치되고, 자기 세그먼트(42,44)는, 중심축(26)에서 가장 떨어져 위치되어, 아크형 구성을 형성한다. 본 발명에 따르면, 자기 세그먼트(36-50)가 점진적으로 외향으로 이동됨에 따라, 제 4 타겟(144)의 가장 자리를 따른 회전 드웰도는 증가한다. 도 9에서, 증가한 회전 드웰의 결과는 비교를 위해 전술된 제 1 타겟(72)에 대해 도시되어 있다. 특히, 회전 드웰의 증가는, 제 1 타겟(72) 상에 형성된 침식 패턴에서의 외향 시프트를 유발시켜, 제 1 의 최외측 부분(78)보다 중심축(26)에서 더 떨어진 (점선으로 표시된) 제 2 의 최외측 부분(140)을 형성한다. 도 10에서, 이것은, 긍극적으로 (점선으로 도시된) 곡선(100)으로 도시된 바와 같은 막 두께 균일성을 생성시키는데, 이런 균일성은, 곡선(96)(타겟 수명의 중간점) 또는 곡선(98)(타겟 수명의 접근 단부(approaching end)의 것보다 실질적으로 개선되고, 새로운 타겟(곡선(94))의 것과 비슷하다.

도 5를 다시 참조하면, 샤프트(70)는, 고정 커버(14)를 통과하여, 절연 커플링(102)를 통해 모터(104)에 결합된다. 어드밴스드 에너지사에 의해 제조된 것과 같은 전원(108)은 케이블 커넥션(110)을 통해 스퍼터링 전력을 제공한다. 시스템(10)은, 또한 제 1(112) 및 제 2(116) 케이블에 의해 제각기 전원(108) 및 모터(104) 사이에 접속되는 제어기(114)를 포함한다. 주어진 타겟의 수명은, 타겟의 교체가 필요하기 전에, 흡수하는 전체 에너지량(킬로와트-시간)으로 나타낼 수 있는 것으로 공지되어 있다. 그와 같이, 여기에 기술된 자기 재구성은 조작원의 주의없이 일어나도록 자동화될 수 있다. 특히, 전력 사용량은, 컴퓨터 코드를 저장하는 메모리 및 마이크로프로세서를 포함할 수 있는 제어기(114)로 전송된다. 컴퓨터 코드는, 타겟 수명의 미리 정해진 단계에서 각종 타입의 스퍼터링 타겟에 대한 자기 세그먼트(36-50)의 바람직한 위치 조정을 상관시키는 조사표를 포함한다. 시스템(10)은 샤프트(70)의 위치를 검출하는 위치 센서(106)를 더 포함한다. 이런 정보는 또한 제어기(114)에 제공된다. 그 후, 제어기(114)는, 모터(104)를 활성화시켜, 제 4 타겟(144)이 침식할 시에 샤프트(70)를 통해 요크(46)의 위치를 적절히 조정한다. 이것은, 전술된 바와 같이 자기 세그먼트(36-50)를 외향으로 이동할 수 있게 하여, 막 균일성을 개선하도록 하기 위하여 제 4 타겟(144)의 가장 자리 근처에서 회전 드웰을 증가시킨다. 선택적으로, 모터(104)는 단계적(stepper) 모터일 수 있고, 자기 세그먼트(36-50)는, 개방 루프 방식의 스퍼터링 전력에 관계없이, 제어기(114)에 의해 발생되는 신호에 응답하여 주기적으로 증분하여 조정될 수 있다.

어떤 일례의 양호한 실시예가 첨부한 도면에 기술되고 도시되었지만, 그런 실시예는 단지 설명을 위한 것이고, 광의의 발명에 제한하는 것이 아닌 것으로 이해될 수 있다. 더욱이, 다양한 수정 또는 변경이 청구된 바와 같이 본 발명의 정신 및 범주내에서 당업자에게 일어날 수 있으므로, 본 발명은 도시되고 기술된 특정 구성 및 장치로 제한되지 않는 것으로 이해될 수 있다. 예컨대, 다른 형태의 자석 및 메카니즘이 사용될 수 있다. 특히, 어떤 자석 구성에 의해, 고정 자석은 션트(shunt) 또는 자극편의 이동으로 동일한 효과를 달성할 수 있다.

Claims

기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템으로서,

진공실,

상기 진공실내의 기판,

상기 진공실내에 위치되고, 배면 및 스퍼터링 표면을 가진 타겟,

상기 박막을 형성하는 재료를 제공하기 위해 상기 타겟(144)를 침식시키는 플라즈마 생성 수단으로서, 상기 타겟의 침식은 상기 플라즈마의 형상에 의해 결정되는 침식 패턴으로 일어나는 플라즈마 생성 수단,

상기 타겟의 배면 뒤에 위치되어 상기 타겟의 스퍼터링 표면 위에 자장을 공급하는 영구 자석 구조로서, 상기 자석 구조는 상기 플라즈마의 형상을 결정하는 구성을 가지고, 상기 구성은 이동 가능한 영구 자석 세그먼트의 부분내에 형성되는 불규칙 루프를 포함하는 영구 자석 구조 및,

상기 타겟의 초기 수명에서의 초기 위치로부터 상이한 위치로 이동 가능한 자석 세그먼트를 조정하여, 타겟이 타겟의 수명 중에 침식할 시에 플라즈마의 형상을 변화시키도록 하는 제어기를 포함하는, 기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 루프는 갭을 가지며, 상기 이동 가능한 자석 세그먼트는 상기 자석 구조의 중심으로부터의 여러 반경에서 상기 갭내에 위치되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제어기는, 상기 세그먼트에 맞물려, 상기 플라즈마의 형상을 변화시키도록 초기 위치에서 후속 위치로 세그먼트를 점진적으로 이동시켜, 상기 타겟이 그의 수명 중에 침식할 시에 침식 패턴을 변화시키는 위치 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제어기는 하나 이상의 상기 자기 세그먼트를 재배치시켜 드웰을 조정하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제어기는 상기 타겟에 가해진 에너지를 모니터하여, 상기 에너지의 모니터링에 응답하여 구성을 변화시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템.
기판 상에 실질적인 균일층의 스퍼터 재료를 스퍼터링하는 방법으로서,

스퍼터링 타겟에 근접하여, 상기 스퍼터링 타겟의 단면 상에 제 1 형상을 가진 자장 터널을 제공하도록 구성된 자기 조립체를 제공하는 단계,

플라즈마를 발생시켜, 상기 스퍼터링 타겟을 침식시키는 단계,

상기 타겟의 침식 상태의 변화를 결정하는 단계 및,

침식 상태의 결정된 변화에 따라, 초기 위치에서 후속 위치로 터널의 형상을 변화시켜, 상기 타겟이 침식할 시에 상기 플라즈마의 형상을 변화시키도록 자기 조립체의 일부를 이동하는 단계를 포함하는, 기판 상에 실질적인 균일층의 스퍼터 재료를 스퍼터링하는 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 결정 단계는 상기 스퍼터링 타겟으로 전달된 누적량의 에너지를 모니터하는 단계를 포함하고,

상기 이동 단계는 상기 스퍼터링 타겟으로 전달된 누적량의 에너지의 함수로서 자기 조립체의 구성을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상에 실질적인 균일층의 스퍼터 재료를 스퍼터링하는 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 이동 단계는 상기 스퍼터링 타겟의 외부에서 상기 플라즈마의 드웰을 증가시키도록 상기 자기 조립체의 일부를 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상에 실질적인 균일층의 스퍼터 재료를 스퍼터링하는 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 이동 단계는, 상기 스퍼터링 타겟이 새로울 시에 중심 기준축에 대한 중간 반경에서, 상기 스퍼터링 타겟의 수명에 걸쳐 상기 스퍼터링 타겟으로 에너지가 전달될 시에 점진적으로 커지는 반경으로, 자기 조립체의 세그먼트를 이동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상에 실질적인 균일층의 스퍼터 재료를 스퍼터링하는 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 결정 단계는 상기 스퍼터링 타겟에 공급된 누적 에너지를 모니터하는 제어기를 제공하는 단계를 포함하고,

상기 이동 단계는, 일련의 기판을 순차적으로 스퍼터 피막하는 공정을 방해하지 않고, 자기 조립체의 구성을 점진적으로 변경함으로서 자기 조립체의 구성을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상에 실질적인 균일층의 스퍼터 재료를 스퍼터링하는 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 이동 단계는 상기 자기 조립체에 의해 발생된 자장의 외부 회전 드웰을 증가시키도록 상기 스퍼터링 타겟에 에너지를 가할 동안에 자장 터널의 형상을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상에 실질적인 균일층의 스퍼터 재료를 스퍼터링하는 방법.
기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템으로서,

진공실,

상기 진공실내의 기판,

상기 진공실내에 위치되고, 배면 및 스퍼터링 표면을 가진 타겟,

상기 박막을 형성하기 위한 재료를 제공하도록 상기 타겟을 침식시키는 플라즈마 생성 수단으로서, 상기 타겟의 침식은 상기 플라즈마의 형상에 의해 결정된 침식 패턴으로 일어나는 플라즈마 생성 수단,

상기 타겟의 배면 뒤에 회전 가능하게 설치되어, 상기 타겟의 스퍼터링 표면에 걸친 자장을 제공하는 영구 자석 구조로서, 상기 자석 구조는 상기 플라즈마의 형상을 결정하는 구성을 가지고, 상기 구성은 이동 가능한 영구 자석 세그먼트의 부분내에 형성된 루프를 포함하는 영구 자석 구조 및,

타겟의 초기 수명에서의 초기 위치로부터 상이한 위치로 이동 가능한 자석 세그먼트를 조정하여, 타겟이 타겟의 수명 중에 침식할 시에 플라즈마의 형상을 변화시키도록 하는 제어기를 구비하는데,

상기 루프는 내부 및 외부와 갭을 가지고, 하나 이상의 자석 세그먼트는 상기 갭내에 배치되며,

상기 제어기는, 상기 갭내의 상기 자기 세그먼트에 맞물리고, 상기 구성을 변화시키도록 초기 위치에서 후속 위치로 자기 세그먼트를 점진적으로 이동시켜, 상기 타겟에 대해 회전 드웰을 변화시키는 위치 조정 수단을 포함하는, 기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 갭내의 자기 세그먼트의 이동은 상기 타겟에 가해진 에너지량의 모니터링에 응답하여 상기 제어기에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 회전 드웰은 상기 루프의 외부에서 증가되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 갭내의 상기 자기 세그먼트는 맞물림 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템.
제 15 항에 있어서,

상기 맞물림 부재는 상기 갭내의 자기 세그먼트의 이동을 가이드하는 가이드 소자를 통해 연장하고, 상기 가이드 소자는 상기 영구 자석 구조를 지지하는 판내에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템.
제 15 항에 있어서,

상기 위치 조정 수단은 상기 맞물림 부재와 맞물린 요크 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 위치 조정 수단은 상기 요크 소자를 이동시켜 상기 자석 세그먼트를 이동시키도록 상기 요크 소자와 맞물릴 수 있는 회전 샤프트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템.
제 18 항에 있어서,

상기 요크 소자는 상기 샤프트의 단부에 접촉한 한 쌍의 가이드 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 박막 증착용 스퍼터링 시스템.