KR100912756B1 - 위치 제어 이중 마그네트론 - Google Patents

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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

플라즈마 스퍼터링을 위한 이중 마그네트론(60)은 소스 마그네트론(62) 및 보조 마그네트론(64)을 포함하며, 각각의 마그네트론은 타겟(18)의 중심(14)을 중심으로 각각의 반경으로 회전한다. 마그네트론의 위치는 타겟을 스퍼터링하는 단계(112)와 타겟을 세척하는 단계(116) 사이에서 상보적인 방사상 위치로 이동될 수 있다. 마그네트론은 상이한 크기, 강도 및 불균형 특성을 갖는다. 소스 마그네트론은 더 작고 더 강하며 더 불균형하고, 스퍼터 위치에서 및 에칭시 웨이퍼의 에지에 인접하여 위치된다. 보조 마그네트론은 더 크고, 더 약하며 보다 균형적이며, 타겟의 중심을 세척하고 스퍼터 위치에서 소스 마그네트론으로부터 스퍼터 이온을 안내하는데 사용된다. 각각의 마그네트론은 자신의 방사상 외부 위치에서 플라즈마 단락될 수 있다.

Description

위치 제어 이중 마그네트론{POSITION CONTROLLED DUAL MAGNETRON}
본 발명은 일반적으로 재료의 스퍼터링에 관한 것이다. 특히 본 발명은 플라즈마 스퍼터링에 사용되는 마그네트론에 관한 것이다.
대안적으로 물리 기상 증착(PVD)으로 지칭되는 스퍼터링은 반도체 집적회로 제조시 금속 및 관련 물질 층을 증착하는 가장 일반적인 방법이다. 스퍼터링은 주로 전기 접촉을 위한 알루미늄 도금으로 된 평평한 증착층을 형성하도록 발달되었다. 그러나 최근 몇 년 동안 진보된 집적 회로는 전기화학 도금(ECP)에 의해 도포되는 구리 도금으로 점점 더 사용되어 오고 있지만, 또한 Ta/TaN 및 나중에 도포된 ECP 구리용 구리 시드 층과 같은 배리어 층을 포함하는 종횡비가 높은 구멍에서 얇고 등각인 라이너 층의 증착을 위한 스퍼터링에 의존하여 왔다.
바이어스(vias)와 같이 깊은 구멍 내부로 얇은 층을 스퍼터링하는 것은 타겟으로부터 스퍼터링된 대량의 스퍼터 원자(sputtered atoms)가 이온화되고 웨이퍼가 전기적으로 편향되어 깊은 구멍 내에서 이온을 끌어당기도록 요구한다. 널리 사용되는 접근법에서, 소형 마그네트론이 타겟의 원주에 인접하여 회전되고 소형 마그네트론의 중심이 타겟의 스퍼터링 면에 인접하여 강한 자기장을 투사하여 고밀도 플라즈마를 생성하는데, 고밀도 플라즈마는 스퍼터링 속도를 증가시킬 뿐 아니라 대량의 이온화된 스퍼터 입자를 발생시킨다. 마그네트론이 타겟 중심으로부터 멀리 위치되더라도, 이온은 중심을 향하여 확산되고 전체 웨이퍼에 걸쳐서 증착물(deposit)을 스퍼터링하는 경향이 있다. 실제로, 다른 방법이 강구되지 않는 한, 스퍼터 증착(sputter deposition)은 챔버 벽에 대한 이온의 엣지 손실(edge loss)로 인해 웨이퍼 에지에서보다 웨이퍼 중심에서 더 두터운 경향이 있다.
그러나 원주에 위치된 소형 마그네트론은 스퍼터링되지 않는 타겟의 영역 상에 상당한 양의 스퍼터 원자가 재증착되는 문제점을 갖는다. 타겟 중심에 재증착된 물질은 추가로 스퍼터링 되기 쉽지 않으며, 기초 타겟에 잘 부착되지 않는 두꺼운 막(thickening films)을 형성한다. 어떤 면에서, 재증착된 막은 타겟으로부터 벗겨져서 챔버 내에 과도하게 많은 입자를 발생시킨다. 이러한 입자들은 처리되는 웨이퍼 상에 떨어지는 경향이 있으며 결과적인 수율의 손실 또는 장치 신뢰도의 저하로 인해 최종 집적 회로에 결함을 일으킨다. 그 결과, 타겟을 때때로 세척하는 것이 일반적인 관행이 되었다. 세척 모드에서, 일반적으로 스퍼터링 챔버에 없는 생산 웨이퍼(production wafers)로 인해, 스퍼터링 조건이 변경되어 타겟의 중심은 타겟의 중심에 재증착된 스퍼터 물질을 제거하도록 스퍼터링된다.
공지된 세척 기술은 원주에 위치되고 크기가 축소되는 마그네트론 및 세척을 필요로 하며 크기가 증가하는 타겟의 중심 영역에 의해 복잡해졌다. 그러나 임의의 방법은 챔버 복잡성 또는 비용의 상당한 증가를 초래하거나 과도한 세척 시간으로 인하여 시스템 생산성에 악영향을 미쳐서는 안된다.
본 발명의 일 양태는 스퍼터링 타겟의 뒤에서 상이한 가변 반경으로 모두 회전하는 2개의 마그네트론을 포함한다. 마그네트론은 크기, 강도 및 불균형도가 상이할 수 있다.
소스 마그네트론은 비교적 작고 강하며 불균형적이고, 스퍼터 증착 및 스퍼터 에칭중에 타겟의 원주에 인접하여 회전된다. 보조 마그네트론은 비교적 더 크고 더 약하며 덜 불균형적이고, 타겟 세척중에 타겟의 중심 영역의 대부분에 걸쳐서 회전된다.
소스 마그네트론은, 스퍼터 증착중에 각자의 방사상 내측 위치이지만 타겟 원주에 인접하여서, 그리고 타겟 세척중에 챔버 벽에 인접하는 방사상 외측 위치에 위치되며, 타겟 세척시 소스 마그네트론의 플라즈마는 억제되거나 단락된다. 보조 마그네트론은 타겟 세척중에 타겟 중심에 인접하는 영역 위에 놓이는 각자의 방사상 내측 위치에 위치되고, 스퍼터 증착중에 챔버 벽에 인접하는 방사상 외측 위치에 위치되며, 스퍼터 증착시 보조 마그네트론의 플라즈마는 바람직하게 억제되거나 단락된다. 2개의 마그네트론은 상보적인 방사상 위치로 이동한다. 생산 웨이퍼는 타겟 세척중이 아닌 스퍼터 증착중에 타겟에 대향하여(in opposition to) 위치된다.
2개의 마그네트론은 챔버 중심 축선을 중심으로 회전되는 아암 상에 지지되는 스윙 부재상에 지지될 수 있으며, 이러한 스윙 부재는 중심 축선으로부터 변위된 피봇 축선을 중심으로 피봇한다. 2개의 마그네트론은 아암의 대향 측면 상에 위치될 수 있으며 아암과 맞물리는 2개의 유사하게 배치된 범퍼는 피봇 동작을 제한할 수 있다.
본 발명은 스퍼터 증착 또는 스퍼터 에칭 및 타겟 세척을 포함하는 스퍼터링 처리의 상이한 단계에 대한 증진된 제어를 제공하기 위해 회전 중심을 중심으로 상보적인 방사상 위치에서 이동될 수 있는 복수의 서로 다른 마그네트론을 포함하도록 통상적인 마그네트론 스퍼터 챔버를 변형한다.
PVD 챔버 또는 스퍼터 챔버(10)가 도 1에 개략적 횡단면으로 도시된다. 도 1은 캘리포니아 산타 클라라에 소재한 어플라이드 머티어리얼스 사에서 시판중인 Endura PVD 스퍼터 시스템을 기초로 한다. 스퍼터 챔버(10)는 중심 축선(14) 둘레에 배치되고 세라믹 절연체(16)를 통해 일반적으로 금속인 재료로 이루어진 스퍼터 타겟(18)에 대해 밀봉되는 진공 챔버(12)를 포함하며, 스퍼터 타겟은 정전 척 또는 도시되지 않은 웨이퍼 클램프에 의하여 웨이퍼(20) 또는 가열기 전극 페디스털(22) 상에 유지되는 다른 기판에 스퍼터 증착된다. 타겟 재료는 알루미늄, 구리, 알루미늄, 티타늄, 탄탈, 몇 퍼센트의 합금 원소를 함유하는 이들 금속의 합금, 또는 DC 스퍼터링할 수 있는 다른 금속일 수 있다. 챔버 내에 유지되는 전기적 접지 실드(24)는 스퍼터 재료로부터 진공 챔버(12)의 벽을 보호하고 양극 접지 평면(anode grounding plane)을 제공한다. 선택 및 제어 가능한 DC 전원 공급원(26)은 실드(24)에 관하여 타겟(18)을 약 -600VDC까지 음으로 편향시킨다. 페디스털(22) 및 그에 따른 웨이퍼(20)는 전기적으로 비접지 상태로 남겨질 수 있지만, 일부 스퍼터 링의 경우에는 RF 전원 공급원(28)이 AC 용량성 결합 회로(30) 또는 보다 복잡한 정합 및 절연 회로(matching and isolation circuitry)를 통해 페디스털(22)에 결합되어 전극 페디스털(22)은 DC 자기 편향 전압을 나타내며, DC 자기 편향 전압은 고밀도 플라즈마에서 생성되는 양전하 스퍼터 이온을 종횡비가 높은 구멍 내부로 깊이 끌어당긴다. 페디스털(22)은 전기적으로 비접지 상태인 경우에도 약간의 DC 자가 편향(self-bias)을 나타낸다.
스퍼터 가스원(34)은 질량 유량 제어기(36)를 통해 스퍼터링 작업 가스, 통상적으로 아르곤을 챔버(12)로 공급한다. 예를 들면 티타늄 질화물 또는 탄탈 질화물로 된 반응성 금속 질화물 스퍼터링에서, 질소는 반응성 가스원(38)으로부터 자신의 질량 유량 제어기(40)를 통해 공급된다. 또한, Al2O3와 같은 산화물을 발생시키도록 산소가 공급될 수 있다. 도시된 바와 같이, 가스는 실드(24)의 뒤에서 가스를 공급하는 하나 이상의 입구 파이프를 이용하여 바닥에 인접한 곳을 포함하여 챔버(12) 내의 여러 위치로부터 들여보내질 수 있다. 가스는 실드(24)의 바닥에 있는 개구를 통해서 또는 페디스털(22)과 실드(24) 사이에 형성된 갭(42)을 통해 퍼진다. 폭이 넓은 펌핑 포트(46)를 통해 챔버(12)에 연결되는 진공 펌핑 시스템(44)은 챔버(12)의 내부를 낮은 압력으로 유지시킨다. 베이스 압력은 약 10-7Torr 또는 더 낮게 유지될 수 있지만, 아르곤 작업 가스의 통상적인 압력은 일반적으로 약 1 내지 1000mTorr에서 유지된다. 그러나 반-이온화 스퍼터링(semi-ionized sputtering)을 위한 압력은 예를 들면 0.1mTorr까지 낮춰져서 다소 낮을 수 있다. 지속된 자가 스퍼터링(sustained self-sputtering; SSS)을 위해 일단 플라즈마가 점화되었다면, 아르곤 공급이 중단될 수 있으며, 챔버 압력은 매우 낮아지게 될 수 있다. 컴퓨터 기반 제어기(48)는 DC 전원 공급원(26) 및 질량 유량 제어기(36, 40)를 포함하는 반응기를 제어한다.
아르곤이 챔버 내부로 들여보내지면, 타겟(18)과 실드(24) 사이의 DC 전압은 아르곤을 플라즈마로 점화시킨다. 타겟의 하부 원주와 접지 실드(24) 사이의 플라즈마 암흑 공간 영역(50)의 간격은 플라즈마를 지원할 최소 거리 이하로 유지되어, 실드(24)가 플라즈마를 통하여 편향 타겟(18)을 단락시키지 않음에 주의한다. 플라즈마 암흑 공간 영역(50) 내에는 높은 전계가 있지만, 실질적으로 플라즈마 암흑 공간에 걸쳐서 전류를 전도하는 충전된 플라즈마 입자는 없다.
플라즈마에서 여기된 양전하 아르곤 이온은 음으로 편향된 타겟(18)으로 끌어 당겨지며, 타겟(18)에 부딪칠 때, 타겟 원자가 타겟(18)으로부터 스퍼터링되게 하는데 충분한 실질적인 에너지로 가속된다. 타겟 입자 중 일부는 웨이퍼(20)에 부딪쳐서 웨이퍼 상에 증착됨으로써 타겟 재료로 된 막을 형성한다. 금속성 질화물의 반응성 스퍼터링시, 질소는 챔버(12) 내부로 추가로 들여보내지며, 스퍼터링된 금속성 원자와 반응하여 웨이퍼(20) 상에 금속성 질화물을 형성한다.
효율적인 스퍼터링을 제공하기 위해, 마그네트론 시스템(60)은 타겟(18)의 뒤에 위치되어 타겟의 스퍼터링 표면에 인접하여 진공 챔버 내부에 자기장을 생성한다. 자기장은 전자 및 그의 이온을 또한 포착하여 플라즈마 밀도를 증가시키고 스퍼터링 속도를 또한 증가시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그네트론 시스템(60)은 소스 마그네트론(62) 및 보조 마그네트론(64)을 포함하며, 이 두 마그네트론은 모두 챔버(12)의 중심 축선(14)에 대하여 회전 아암(66)의 상이한 위치에서 지지된다. 2개의 마그네트론(62, 64)은 유사하기는 하나 상이한 구조를 가지며, 적절한 제어하에서 상이한 효과를 얻는다. 소스 마그네트론(62)은 자기 요크(70)를 포함하는데, 이 자기 요크는 제 1 방사상 위치에서 회전 아암(66)에 고정되고, 수직 방향에서 제 1 자기 극성인 외부 폴(72) 및 제 1 자기극성의 외부 폴과 마주하며 제 2 자기 극성인 내부 폴(74)을 자기적으로 결합시키고 지지하며, 내부 폴(74)은 외부 폴(72)에 의해 둘러싸이고 폐쇄 링 내에 형성된 갭(78)에 의해 외부 폴(72)로부터 분리된다. 2개의 폴(72, 74) 사이에서 연장하는 자기장은 타겟(18)의 스퍼터링 면의 제 1 부분에 인접하는 소스 고밀도 플라즈마 영역(80)을 생성한다. 소스 고밀도 플라즈마 영역(80)은 폐쇄된 플라즈마 트랙 형상 또는 플라즈마의 단부 손실을 방지하는 갭(78)의 형상을 따르는 고리 형상으로 형성한다. 유사하게, 보조 마그네트론(64)은 자기 요크(82)를 포함하는데, 이 자기 요크는 제 2 방사상 위치에서 회전 아암(66)에 고정되고, 바람직하게 제 1 자기 극성인 외부 폴(84) 및 반대 자기극성인 내부 폴(86)을 자기적으로 결합시키고 지지하며, 내부 폴(86)은 외부 폴(84)에 의해 둘러싸이고 다른 폐쇄 링 내에 형성된 갭(88)에 의해 외부 폴(84)로부터 분리된다. 2개의 폴(84, 86) 사이에서 연장하는 자기장은 타겟(18)의 스퍼터링 면의 제 2 부분에 인접하여 보조 고밀도 플라즈마 영역(90)을 생성한다. 보조 고밀도 플라즈마 영역(90)은 다른 폐쇄된 플라즈마 트랙 형상 또는 유사하게 플라즈마의 단부 손실을 방지하는 갭(88)의 모양인 고리 형상으로 형성된다. 2개의 고밀도 플라즈마 영역(80, 90) 내의 플라즈마 고리는 넓게 분리되어 있으며 서로 충분히 독립적으로 작동한다. 중요한 것은 하기에 논의되는 바와 같이 하나의 플라즈마 고리는 다른 플라즈마 고리가 소화되는 동안에 여기될 수 있다는 것이다.
모터(96)에 의해 동력이 공급되는 회전 샤프트(94)는, 중심 축선(14)을 따라 연장되고 방사상 이동 기구(98)를 지지하며, 방사상 이동 기구 아래에 회전 아암(66) 및 2개의 마그네트론(62, 64)을 지지한다. 이에 따라, 방사상 이동 기구(98)는 상보적인 방사상 방향으로 2개의 마그네트론(62, 64)을 이동시킨다. 즉, 하나의 마그네트론은 중심 축선(14)을 향하여 방사상으로 이동하고, 다른 하나의 마그네트론은 중심 축선으로부터 외부로 방사상으로 이동한다. 2개의 반경은 공통 직경을 사용할 필요가 없다.
스퍼터링은 타겟(18)을 상당히 가열시킨다. 따라서, 후방 챔버(100)는 타겟(18)의 후방에 대해 밀봉되고, 냉각수로 이루어진 액체 배스(102)로 채워지며, 냉각수는 도시되지 않은 칠러(chiller) 및 냉각수를 재순환시키는 수관(water piping)에 의해 냉각된다. 회전 샤프트(94)는 회전 시일(104)을 통해 후방 챔버(100)를 통과한다. 방사상 이동 기구(98)를 포함하는 마그네트론 시스템(60)은 액체 배스(102) 내에 잠긴다.
소스 마그네트론(62)은 작고 강하며 불균형적이다. 소스 마그네트론(62)의 크기는 외부 폴(72)의 외주에 의해 둘러싸이는 영역으로 한정될 수 있다. 불균형은 외부 폴(72)에 걸쳐서 합성되는 전체 자기 강도 또는 자속을 내부 폴(74)에 걸 쳐서 합성되는 전체 자기 강도 또는 자속으로 나눈 비율로 정의된다. 불균형은 예를 들면 4배 만큼보다 실질적으로 더 크다. 자기 불균형은 외부 폴(72)로부터 발산하는 자기장의 일부가 웨이퍼(20)를 향하여 투입되어 이온화된 스퍼터 입자를 웨이퍼(20)로 안내하게 한다. 소스 마그네트론(62)은 작기 때문에 소스 마그네트론(62) 밑의 영역에서 타겟(18)에 가해지는 출력을 집중시킨다. 즉, 출력 밀도가 증가된다. 소스 마그네트론(62)의 강도는 고밀도 플라즈마를 생성한다. 강도의 일부는 갭(78)의 폭과 역관계에 있다. 결과적으로, 타겟(18)은 소스 마그네트론(62)의 영역에서 강하게 스퍼터링되며, 고밀도 플라즈마(80)는 상당한 양의 스퍼터 입자가 이온화되게 한다. 이온화된 입자는 불균형 자기장에 의해 웨이퍼(20)로 안내된다.
한편, 보조 마그네트론(64)은 상당히 크며 소스 마그네트론(62)보다 덜 불균형적일 수 있다. 통상적으로 보조 마그네트론의 크기가 소스 마그네트론보다 더 크며 보조 마그네트론의 갭(88)은 소스 마그네트론(62)의 갭(78)보다 더 넓다.
이러한 마그네트론으로부터의 스퍼터 증착 균일도는 소스 마그네트론(62)이 타겟(18)의 방사상 외측 부분 상에 위치되는 경우에 개선되는 것으로 밝혀졌는데, 이는 이온 확산 및 자기 안내장(magnetic guiding field)이 중심 축선(14)을 향하여 스퍼터 이온을 미는 경향이 있기 때문이다. 그러나 주요 스퍼터링은 타겟(18)의 외측 원주 밴드 내에서 발생하며, 스터퍼링된 타겟 원자의 일부는 아마도 스퍼터링된 밴드 내에서 타겟(18)의 내측 부분 상에 재증착될 것이다. 스퍼터링이 거의 없거나 소스 마그네트론(62)으로부터 멀리에서 발생하기 때문에, 재증착된 재료 는 엉성하게 결합된 재료로 된 두꺼운 층으로 쌓아 올려질 것이다. 재증착된 막은 충분히 두껍게 성장한다면, 벗겨져서 상당한 입자를 생성할 것이며, 그에 따라 타겟(18)의 중앙으로부터 떨어지는 입자에 인접하여 형성되는 임의의 소자 및 웨이퍼(20) 상에 증착되는 막의 품질을 저하시킬 것이다.
본원에서 참조되며 US 출원공보 제2006/0076232호로 공개되고 2005년 9월 14일자로 제출된 US 특허출원 제11/226,858호에서 밀러(Miller) 등은 세척 모드중에 타겟의 중심을 향하여 소스 마그네트론을 이동시킴으로써 타겟의 내측 부분을 때때로 세척하여야 할 필요성을 인정하였다. 상기 특허의 제 1 실시예는 2개의 방사상 위치 사이에서 기계적으로 편향된 소스 마그네트론을 변화시키기 위해 가변 회전 속도 및 원심력에 의존한다. 그러나 이러한 원심성 작동은 타겟의 정확한 중심의 세척에 적용되기가 용이하지 않은데, 이는 마그네트론을 중심 위에 놓기 어렵기 때문이며, 또한 소스 마그네트론의 매우 작은 크기가 다른 방사상 위치에서 재증착된 중심 영역을 세척하는데 불충분할 수 있기 때문이다. 또한, 밀러 등은 웨이퍼 반경에 걸쳐서 소스 마그네트론을 능동적으로 이동시키기 위한 일부 장치를 제안한다. 이러한 장치가 가능할 수도 있지만, 이러한 능동적인 제어는 실행 및 유지보수가 어렵다. US 특허 제6,228,236호에서 로젠스테인 등은 소스 마그네트론이 웨이퍼의 중심 부분을 주로 스퍼터링 하지만 외측 부분을 세척하도록 이동될 수 있는 관련 문제를 다룬다. 이 장치는 2개의 방사상 위치 사이에서 지지 마그네트론 및 회전 아암을 변화시키도록 수압 또는 유체역학적 항력(drag)에 의해 작동되는 제 2 자유 회전 아암 및 가역 회전 동작에 따라 좌우된다. 그러나 또한 이러한 기구는 타겟의 정확한 중심 및 에지를 세척하는 소형 소스 마그네트론에 적용하기 어렵다. 본원에서 참조되며 현재 US 특허 출원공보 제2006/0060470호로 공개되어 있고 2004년 9월 23일자로 제출된 US 특허출원 제10/949,829호에서 본 발명의 발명자 중 한 명인 궁(Gung)은 크기가 상이한 2개의 방사상으로 고정된 마그네트론을 개시한다. 궁은 더 큰 마그네트론이 플라즈마를 지원하는 최소 압력 이하로 챔버 압력을 감소시킴으로써 스퍼터 증착중에 2개의 마그네트론 중 더 작은 마그네트론만을 여기시키는 것을 설명한다. 그러나 이러한 압력 전환은 질화물 반응성 스퍼터링에 사용되는 높은 챔버 압력에서 효과가 없음이 밝혀졌다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 소스 마그네트론(62)에 비해 상대적으로 큰 보조 마그네트론(64)이 타겟(18)의 중심을 세척하는데 사용된다. 그러나 주요 스퍼터링 작용중에 보조 마그네트론(64)의 플라즈마를 소화시키는 것이 바람직하다. 따라서, 도 2의 처리 흐름도에 도시된 바와 같이, 단계(110)에서 소스 마그네트론(62)은 타겟(18)이 스퍼터 증착을 위해 스퍼터링되는 처리 반경에 대해 방사상 안쪽으로 이동되고 보조 마그네트론(64)은 방사상 바깥쪽으로 이동된다. 그러나 내측 위치에서조차 전체적으로 소스 마그네트론(62)은 웨이퍼(20)의 외측 부분에 걸쳐서 위치된다. 보조 마그네트론(64)의 외측 위치에서 보조 마그네트론(64)의 플라즈마 트랙은 플라즈마 암흑 공간(50)을 차단하고 플라즈마 암흑 공간(50)에 의해 전기적으로 차단되거나 접지 실드(24)로 바로 접지될 수 있다. 어느 경우에나 보조 고밀도 플라즈마 영역(90)에서의 과도한 플라즈마 손실은 스퍼터링 조건하에서 보조 마그네트론(64)의 외측 위치에서 보조 플라즈마의 유지를 방지하기에 충분 하다. 이렇게 위치된 마그네트론(62, 64)으로 인해, 단계(112)에서 타겟(18)은 소스 마그네트론(62)의 영역에서 스퍼터링되며, 소스 마그네트론(62)은 소화를 방지하기 위해 플라즈마 암흑 공간(50)으로부터 충분히 제거된다. 처리 조건에 따라 타겟 스퍼터 단계(112)에서 웨이퍼(20)는 스퍼터 증착이 아닌 스퍼터 에칭될 수 있다. 하나 이상의 웨이퍼(20)는 단계(112) 중에 처리될 수 있다.
어떤 면에서, 증착된 재료는 타겟(18)의 중심에 쌓이며 제거할 필요가 있다. 단계(114)에서, 소스 마그네트론(62)이 바깥쪽으로 이동되고, 이제 소스 마그네트론의 플라즈마 트랙이 플라즈마 암흑 공간(50)을 통해 배수되며 접지 실드(24)로 바로 접지된다. 한편, 보조 마그네트론(64)은 플라즈마 암흑 공간(50)으로부터 안쪽으로 세척을 필요로 하는 모든 영역을 포함하는 타겟의 중심(14)을 향하여 이동된다. 이렇게 재위치된 마그네트론(62, 64)으로 인해, 단계(116)에서 타겟(18)은 바람직하게 처리 챔버내에서 생산 웨이퍼를 이용하지 않고 세척된다. 높은 타겟 전력하에서조차, 소스 마그네트론(62)은 플라즈마를 지원할 수 없으므로, 모든 타겟 전력은 세척 플라즈마로 전달된다.
약 3/4"(2cm)의 방사상 도달거리(radial throw)가 2개의 마그네트론 중 하나 또는 다른 하나와 관련된 플라즈마를 소화시키기에 충분한 것으로 밝혀졌다.
본 발명은 도 3의 저면도에 도시된 마그네트론을 사용하여 증명되었다. 이 실시예의 소스 마그네트론(62)은 앞서 인용된 특허 출원에서 밀러 등에 의해 설명된 LDR 마그네트론일 수 있다. 도시된 바와 같이, 소스 마그네트론의 외부 폴은 환형 폴 피스(120)를 포함하며, 폴 피스(120)는 폴 피스(120) 아래에 하나의 열로 배열되는 제 1 자기 극성, N으로 된 20개의 원통형 자석(122)이 밑에 놓인다. 도시된 바와 같이, 소스 마그네트론의 내측 폴은 호형 폴 피스(124)를 포함하며, 호형 폴 피스(124)는 2개의 조밀 충진된 열 내에 배열되는 제 2 자기 극성, S로 된 10개의 자석(126)이 밑에 놓인다. 소스 마그네트론(62)은 2:1만큼 자기적으로 불균형적이다. 폴 피스(120, 124)는 실질적으로 폭이 일정한 폐쇄 갭(128)에 의해 분리된다. 자석(122, 126)은 폴 피스(120, 124)와 자기 지지 요크(70) 사이에 포착된다. 폴 피스(120, 124)의 호형 부분 및 그에 따른 갭(128)의 부분은 회전 중심(14)으로부터 플라즈마 고리를 형성하는 갭(128)의 실질적인 분리로 인해 중심 축선(14)을 중심으로 하는 회전 원을 따르기 쉽다. 보조 마그네트론(64)의 외부 폴은 환형 외부 폴 피스(130)를 포함하는데, 환형 외부 폴 피스(130)는 제 1 자기 극성으로 된 34개의 자석(132)이 밑에 놓이고 회전 축선(14)에 인접하는 정점을 따라 연속적으로 서서히 만곡되며 전체적으로 삼각형으로 배열된다. 보조 마그네트론(64)의 내부 폴은 내부 폴 피스(134)를 포함하며, 내부 폴 피스(134)는 2중 열로 배열된 제 2 자기 극성으로 된 28개의 자석(136)이 밑에 놓인다. 보조 마그네트론(64)은 17:14만큼 자기적으로 다소 불균형적이지만 소스 마그네트론보다 덜 불균형적이다. 내부 폴 피스(134)는 내부 개구(138)를 따라 동일하게 연속적으로 서서히 만곡되며 전체적으로 삼각형 형상을 가지며, 소스 마그네트론(62)의 갭(128)보다 더 넓고 거의 일정한 폭으로 된 폐쇄 갭(140)에 의해 외부 폴 피스(130)와 분리된다. 보조 마그네트론(64)은 소스 마그네트론(62)보다 더 크고 덜 불균형적이며, 갭(140)의 증가된 폭으로 인해 일반적으로 감소된 자기장 밀도를 발생시킨다. 일 실시예에서, 2개의 마그네트론(62, 64)은 도시된 간격 및 배향을 유지하지만, 회전 중심(14)의 위치는 작동 모드의 변화중에 하나 또는 다른 마그네트론(62, 64)을 향해 이동한다.
마그네트론 시스템(60)은 작동 위치에서 전체적으로 위로부터의 도 4의 직각 투상도에 도시된다. 마그네트론 시스템(60)은 중심이 클램프(152)에 의해 회전 샤프트(94)에 고정되는 크로스 아암(150)을 포함한다. 크로스 아암의 일단부는 포스트(158)의 상부에 말굽자석(156)을 포함하는 평형추(154)를 지지하여 회전 축선(14)을 중심으로 마그네트론 시스템(60)의 회전에 대한 외부 자기 감시(external magnetic monitoring)를 허용한다. 회전 축선(14)을 지나는 크로스 아암(150)의 타단부는 회전 베어링(160)을 지지하며, 회전 베어링(160)은 편향된 수직 피봇 축선(163)을 중심으로 하는 회전을 위해 L 형상 링크(162)를 회전 가능하게 지지한다. 링크(162)는 나사(166)에 의해 소스 마그네트론(62)의 지지 요크(70)의 연장된 측부에 고정되는 제 1 아암(164)을 포함한다. 또한, 링크(162)는 편향된 수직 피봇 축선(163)으로부터 제 1 아암(164)에 거의 수직으로 연장하는 제 2 아암(168)을 포함한다. 제 2 아암(168)은 나사(170)에 의해 보조 마그네트론(64)의 지지 요크(82)의 중심부에 고정된다. 제 1 및 제 2 아암(164, 168)을 포함하는 링크(162)는 2개의 마그네트론(62, 64)을 지지하고 이들을 피봇 축선(163)을 중심으로 피봇시키는 스윙 부재로서 기능한다.
스윙 부재의 도시된 구성으로 인해 마그네트론(62, 64)은 회전 축선(14)에 대해 상이하고 상보적인 방사상 위치에서 회전하게 된다. 이러한 상보적인 동작이 일어나는 이유는 일반적으로 제 1 아암(164)을 따르는 소스 마그네트론(62)의 중심과 피봇 중심(163) 사이의 소스 축선이 일반적으로 크로스 아암(150)을 따르는 회전 축선(14)과 피봇 축선(163) 사이에서 연장하는 피봇 아암의 일 측면상에 놓이는 반면, 일반적으로 제 2 아암(168)을 따르는 보조 마그네트론(64)의 중심과 피봇 중심(163) 사이의 보조 축선은 피봇 아암의 타측면 상에 놓이기 때문이다. 마그네트론의 중심들은 마그네트론의 대향 폴 사이의 갭의 중심선을 따르는 원주를 갖는 영역에 대한 중력의 기하학적 중심의 중심으로서 정의될 수 있다. 그러나 통상적으로 중심은 내부 폴의 외주 내부의 임의의 지점에 의해 어림된다.
마그네트론 시스템(60)은 타겟(18)의 뒤의 냉각 배스(102) 내에 잠기고, 마그네트론(62, 64)은 전기 전도성 타겟(18)으로부터 근접하게 이격된다. 그 결과, 회전 샤프트(94)가 중심 축선(14)을 중심으로 어느 방향으로든 마그네트론(62, 64)을 회전시킬 때, 냉각 배스(102)의 점성 액체로부터의 수압 항력 및 전도성 타겟(18)에서 마그네트론(62, 64)에 의해 유도된 자기 와전류는 양쪽 모두 회전을 방해하기 쉽다. 중심 축선(14)을 중심으로 마그네트론 시스템(60)의 회전중에 동일한 원주 방향으로 작동하는 와전류 및 수압 항력의 결과로서, 마그네트론(62, 64)은 회전 방향에 반대 방향으로 반력(impeding forces)을 받는다. 반력은 피봇 축선(163)을 중심으로 회전 모멘트를 발생시키며 링크(162)가 피봇 축선(163)을 중심으로 회전되게 한다. 수압 항력은 회전 샤프트(94)가 회전하기 시작하거나 방향을 변경중일 때 최대이지만, 배스(102)가 마그네트론 시스템(60)과 함께 선회하기 시작할 때 소멸되지 않을 수 있는데, 이는 냉각수가 계속 공급되기 때문이다. 와류 는 회전 시간에 걸쳐서 상당히 감소되지 않는다. 원심력으로부터의 약간의 영향이 있지만, 이러한 영향은 2개의 마그네트론(62, 64)의 유사한 중량 및 모멘트 아암으로 인해 비교적 작다. 링크(162)의 기하구조 및 링크가 지지하는 마그네트론(62, 64)으로 인해 마그네트론(62, 64) 중 하나는 중심 축선(14)을 향하여 이동하고 다른 하나는 중심 축선(14)으로부터 멀리 이동한다. 하나의 마그네트론의 내측 동작 및 그에 따른 다른 마그네트론의 외측 동작은 대안적으로 정지구로 지칭되는 2개의 범퍼(174, 176)에 의해 제한되며, 크로스 아암(150)의 대향 측면에 맞물림으로써 각각의 추가의 내측 동작으로부터 정지된다. 제 1 범퍼(174)는 나사(180)에 의해 소스 마그네트론(62)의 요크 지지부(70)의 다른 연장 부분에 고정되는 반면, 제 2 범퍼(176)는 보조 마그네트론(64)의 지지 요크(82)에 고정된다.
2개의 위치 사이에서의 전환은 회전 축선(14)을 중심으로 회전 샤프트(94) 및 그에 따른 회전 축선(14)을 중심으로 전체 마그네트론 시스템(60)의 회전 방향을 역전시키는 컴퓨터 제어 모터(96)에 의해 실행된다. 도 5의 평면도에 도시된 바와 같이, 회전 샤프트(94)가 회전 축선(14)을 중심으로 반시계 방향으로 크로스 아암(150)을 회전시킬 때, 반력으로 인해 링크(162) 및 그 아암(164, 168)은, 소스 마그네트론(62)에 고정된 범퍼(174)가 크로스 아암(150)의 일측면에 맞물릴 때까지 피봇 축선(163)을 중심으로 시계 방향으로 회전하게 된다. 이러한 처리 구성에서, 소스 마그네트론(62)이 챔버 벽(12), 접지 실드(24) 및 플라즈마 암흑 공간(50)으로부터 먼 방사상 내측 위치에 배치되어, 소스 마그네트론(62)은 웨이퍼(20)의 스퍼터 증착 또는 스퍼터 에칭을 위한 플라즈마를 지원할 수 있다. 또한, 이러한 처 리 구성에서, 보조 마그네트론(64)이 챔버 벽(12)에 인접한 방사상 외측 위치에 배치되어 보조 마그네트론(64)의 플라즈마 트랙은 플라즈마 암흑 공간을 통해 배수되거나 실드(24)에 접지된다. 따라서, 보조 마그네트론(64)은 방사상 외부 위치에서 상당한 플라즈마를 지원할 수 없다.
그러나 도 6의 평면도에 도시된 바와 같이, 회전 샤프트(94)가 회전 축선(94)을 중심으로 시계방향으로 크로스 아암(150)을 회전시킬 때, 반력으로 인해 링크(162) 및 그 아암(164, 168)은, 보조 마그네트론(64)에 고정된 범퍼(176)가 크로스 아암(150)의 타측면에 맞물릴 때까지 피봇 축선(163)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이러한 세척 구성에서, 보조 마그네트론(64)이 챔버 벽(12) 및 전기 접지 요소로부터 먼 내측 위치에 배치되어, 보조 마그네트론(64)은 적어도 더 높은 챔버 압력에서 플라즈마를 지원하고 타겟을 세척할 수 있다. 또한, 내측 위치에서 대형 보조 마그네트론(64)은 타겟 중심(14)에 인접한 영역을 포함하는 대면적에 걸쳐서 연장함으로써 타겟(18)의 넓은 중심 부분에 대한 효율적인 세척을 제공한다. 한편, 이러한 세척 구성에서 소스 마그네트론(62)은 챔버 벽(12), 접지 실드(24), 및 플라즈마 암흑 공간(50)에 인접한 외측 위치에 배치된다. 결과적으로, 소스 마그네트론(62)은 플라즈마를 지원하는데 훨씬 덜 효율적이어서 세척 단계중에 타겟(18)을 상당히 스퍼터링 및 부식시키지 않는다.
통상적으로 처리 모드는 낮은 챔버 압력에서 실행되며, 낮은 챔버 압력은 내부 위치에서 소스 마그네트론(62)에 인접하는 타겟의 영역에 높은 이온화 비율을 촉진시킨다. 이러한 낮은 압력에서 보조 마그네트론(64)은 외부 위치에서 전기적 인 접지와도 별도로 플라즈마를 지원하지 않을 수 있다. 결과적으로 처리 모드중에 보조 마그네트론이 완전히 접지되도록 요구되지도 않는다. 그러나 이미 지적된 바와 같이, TaN 또는 TiN의 반응성 스퍼터링은 통상적으로 보조 마그네트론(64)이 플라즈마를 지원할 수 있는 높은 챔버 압력에서 실행된다. 따라서, 처리중에 소스 마그네트론(62)에서 타겟 출력을 집중시키기 위해, 보조 마그네트론(64)을 능동적으로 단락시키는 것이 바람직하다. 플라즈마를 지원하거나 하지 않는 경우, 보조 마그네트론(64)은 보조 자기장을 발생시키며, 보조 자기장은 소스 마그네트론(62)에 인접하여 발생되는 스퍼터 이온을 안내하도록 작용한다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 양쪽 마그네트론의 외부 폴이 동일한 극성을 갖는 경우, 처리 모드중에 보조 마그네트론은 타겟 중심(14)으로부터 이온을 반발시키도록 작용한다. 2007년 3월 22일 제출된 US 특허 출원 제11/689,720호에서 탕(Tang) 등이 설명한 바와 같이, 소형 편향 소스 마그네트론만을 사용하면 중심이 무거운 스퍼터 증착 및 스퍼터 에칭을 초래하기 쉽다. 플라즈마를 지원하지 않을 때조차 보조 마그네트론(64)에 의해 발생되는 척력은 소스 마그네트론(62)에 의해 대부분 발생되지 않는다면 유리하게 스퍼터 증착 및 스퍼터 에칭의 방사상 균일성을 향상시킨다. 그러나 2개의 마그네트론(62, 64)은 다른 적용을 위해 반대 극성의 외부 폴을 가질 수 있다. 보조 마그네트론(64)의 상대 극성은 스퍼터 증착 또는 스퍼터 에칭용인지 여부에 관계없이 균일성을 향상시키는 보조 장을 제공할 때 소스 마그네트론(62)의 처리 요구조건에 따른다.
전술한 실시예는 엄밀히 2개의 마그네트론의 방사상 운동에 관한 것이지만, 다른 실시예는 이들 각각의 방사상 운동의 독립적인 제어를 허용할 수 있다.
전술한 실시예는 2개의 마그네트론의 방사상 위치를 변화시키기 위해 회전 방향의 반전에 의지하지만, 밀러(Miller) 등에 의해 설명되는 바와 같은 원심 가변 속도 제어, 또는 2개의 마그네트론의 이음 운동 또는 이들의 별도로 제어되는 운동을 위한 양의 방사상 운동(positive radial movement)을 제공하는 하나 이상의 액츄에이터를 포함하는 다른 유형의 제어가 가능할 수 있다. 도 4의 2개의 마그네트론(62, 64)의 상보적인 운동을 위한 기계적 위치 제어의 단순한 구성은, 대향 피봇 방향에서 작용하고 유사하게 배열되는 편향 스프링의 가능한 추가와 함께 링크 아암(164, 168) 중 하나와 크로스 아암(150) 사이에 외부 제어되는 기계적 액츄에이터를 연결한다. 이에 따라, 마그네트론 위치는 회전 방향 및 속도와 별도로 신속하게 제어될 수 있다.
따라서, 본 발명은 수율에 거의 악영향을 주지 않으면서 향상된 스퍼터 증착 성능 및 효율적인 타겟 세척, 그리고 스퍼터링 장치에 비교적 단순하고 저렴한 향상을 허용한다.
도 1은 본 발명이 이중 마그네트론을 일체화하는 플라즈마 스퍼터 챔버의 횡단면도.
도 2는 본 발명에 포함되는 스퍼터링 처리의 흐름도.
도 3은 본 발명의 이중 마그네트론의 일 실시예의 소스 마그네트론 및 보조 마그네트론의 평면도.
도 4는 도 3의 소스 마그네트론 및 보조 마그네트론을 일체화하는 마그네트론 시스템의 직각 투상도.
도 5는 스퍼터 증착 위치에 있는 소스 마그네트론 및 보조 마그네트론의 평면도.
도 6은 타겟 세척 위치에 있는 소스 마그네트론 및 보조 마그네트론의 평면도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
14: 타겟 중심 16: 세라믹 절연체
24: 접지 실드 46: 펌핑 포트
48: 컴퓨터 기반 제어기 60: 마그네트론 시스템
62: 소스 마그네트론 64: 보조 마그네트론
72: 외부 폴 74, 86: 내부 폴
78, 88: 갭 94: 회전 축선
96: 컴퓨터 제어 모터 100: 후방 챔버
102: 배스 120: 폴 피스
130: 외부 폴 피스 134: 내부 폴 피스
150: 크로스 아암 152: 클램프
160: 회전 베어링 162: 링크

Claims (22)

  1. 플라즈마 스퍼터 챔버에서 타겟에 인접하여 사용하기 위한 마그네트론 시스템으로서,
    회전 축선을 따라 연장하는 회전 샤프트에 고정시키도록 형성되는 아암;
    상기 회전 축선으로부터 멀리 변위된 피봇 축선에서 상기 아암 상에 회전 가능하게 장착되는 스윙 부재;
    상기 스윙 부재상의 제 1 위치에 지지되는 제 1 마그네트론; 및
    상기 스윙 부재상의 제 2 위치에 지지되며, 크기, 강도, 및 불균형도 중 하나 이상이 상기 제 1 마그네트론과 상이한 제 2 마그네트론을 포함하며,
    상기 스윙 부재의 일 방향으로의 회전이 상기 제 1 마그네트론을 상기 회전 축선으로부터 멀리 이동시키고 상기 제 2 마그네트론을 상기 회전 축선을 향하여 이동시키는
    마그네트론 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 위치가 상기 아암의 일 측면상에 위치되고, 상기 제 2 위치가 상기 아암의 대향되는 제 2 측면 상에 위치되며,
    상기 스윙 부재가 상기 피봇 축선을 중심으로 피봇운동할 때, 상기 아암과 맞물리며 상기 아암의 대향되는 양 측면 상의 피봇 부재에 고정되는 제 1 및 제 2 범퍼를 더 포함하는
    마그네트론 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 마그네트론이 제 1 전체 자기 강도를 갖는 제 1 자기 극성의 제 1 외부 자기 폴 및
    제 2 전체 자기 강도를 가지며 상기 제 1 외부 자기 폴에 의해 둘러싸이고 제 1 갭에 의해 상기 제 1 외부 자기 폴로부터 분리되며 상기 제 1 자기 극성과 반대인 제 2 자기 극성의 제 2 내부 자기 폴을 포함하고,
    상기 제 2 마그네트론이 제 3 전체 자기 강도를 갖는 제 3 자기 극성의 제 3 외부 자기 폴 및
    제 4 전체 자기 강도를 가지며 상기 제 3 외부 자기 폴에 의해 둘러싸이고 제 2 갭에 의해 상기 제 3 외부 자기 폴로부터 분리되며 상기 제 3 자기 극성과 반대인 제 4 자기 극성의 제 4 내부 자기 폴을 포함하는
    마그네트론 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 3 자기 극성이 동일한 방향으로 연장하는
    마그네트론 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 갭이 상기 제 2 갭보다 작은
    마그네트론 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 외부 자기 폴의 외주에 의해 둘러싸이는 영역이 상기 제 3 외부 자기 폴의 외주에 의해 둘러싸이는 영역보다 작은
    마그네트론 시스템.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 전체 자기 강도에 대한 상기 제 1 전체 자기 강도의 비율이 상기 제 4 전체 자기 강도에 대한 상기 제 3 전체 자기 강도의 비율보다 큰
    마그네트론 시스템.
  8. 처리될 기판용 지지부를 포함하고 타겟에 대해 밀봉되도록 형성되며 중심 축선 둘레에 배치되는 진공 챔버 본체;
    상기 중심 축선을 따라 배치되는 회전 샤프트;
    상기 회전 샤프트에 의해 회전되고 상기 중심 축선에 대해 방사상으로 변위가능한 제 1 마그네트론; 및
    상기 회전 샤프트에 의해 회전되고 상기 중심 축선에 대해 방사상으로 변위 가능하며, 크기, 강도, 및 불균형도 중 하나 이상이 상기 제 1 마그네트론과 상이한 제 2 마그네트론;을 포함하는
    플라즈마 스퍼터링 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 마그네트론이 상보적인 방사상 방향으로 이동하도록 연결되는
    플라즈마 스퍼터링 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 마그네트론 각각이 각각의 방사상 내측 위치에서 플라즈 마를 더 효율적으로 지원하고 각각의 방사상 외부 위치에서 플라즈마를 덜 효율적으로 지원하는
    플라즈마 스퍼터링 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 마그네트론이,
    제 1 전체 자기 강도를 갖는 제 1 자기 극성의 제 1 외부 자기 폴, 및
    제 2 전체 자기 강도를 가지며 상기 제 1 외부 자기 폴에 의해 둘러싸이고 제 1 갭에 의해 상기 제 1 외부 자기 폴로부터 분리되며 상기 제 1 자기 극성과 반대인 제 2 자기 극성의 제 2 내부 자기 폴을 포함하고,
    상기 제 2 마그네트론이,
    제 3 전체 자기 강도를 갖는 제 3 자기 극성의 제 3 외부 자기 폴, 및
    제 4 전체 자기 강도를 가지며 상기 제 3 외부 자기 폴에 의해 둘러싸이고 제 2 갭에 의해 상기 제 3 외부 자기 폴로부터 분리되며 상기 제 3 자기 극성과 반대인 제 4 자기 극성의 제 4 내부 자기 폴을 포함하는
    플라즈마 스퍼터링 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 3 자기 극성이 동일한 방향으로 연장하는
    플라즈마 스퍼터링 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 갭이 상기 제 2 갭보다 작은
    플라즈마 스퍼터링 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 외부 자기 폴의 외주에 의해 둘러싸이는 영역이 상기 제 3 외부 자기 폴의 외주에 의해 둘러싸이는 영역보다 작은
    플라즈마 스퍼터링 시스템.
  15. 제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 전체 자기 강도에 대한 상기 제 1 전체 자기 강도의 비율이 상기 제 4 전체 자기 강도에 대한 상기 제 3 전체 자기 강도의 비율보다 큰
    플라즈마 스퍼터링 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 마그네트론이,
    제 1 전체 자기 강도를 갖는 제 1 자기 극성의 제 1 외부 자기 폴, 및
    제 2 전체 자기 강도를 가지며 상기 제 1 외부 자기 폴에 의해 둘러싸이고 제 1 갭에 의해 상기 제 1 외부 자기 폴로부터 분리되며 상기 제 1 자기 극성과 반대인 제 2 자기 극성의 제 2 내부 자기 폴을 포함하고,
    상기 제 2 마그네트론이,
    제 3 전체 자기 강도를 갖는 제 3 자기 극성의 제 3 외부 자기 폴, 및
    제 4 전체 자기 강도를 가지며 상기 제 3 외부 자기 폴에 의해 둘러싸이고 상기 제 1 갭보다 작은 제 2 갭에 의해 상기 제 3 외부 자기 폴로부터 분리되며 상기 제 3 자기 극성과 반대인 제 4 자기 극성의 제 4 내부 자기 폴을 포함하며, 그리고
    상기 제 1 외부 자기 폴의 외주에 의해 둘러싸이는 영역이 상기 제 3 외부 자기 폴의 외주에 의해 둘러싸이는 영역보다 작으며,
    상기 제 2 전체 자기 강도에 대한 상기 제 1 전체 자기 강도의 비율이 상기 제 4 전체 자기 강도에 대한 상기 제 3 전체 자기 강도의 비율보다 큰
    플라즈마 스퍼터링 시스템.
  17. 중심 축선을 중심으로 배치되고 기판용 지지부와 대향하는 타겟을 갖는 스퍼터 챔버내에서 실행되는 스퍼터링 방법으로서,
    제 1 작동 모드에서, 상기 타겟의 뒤에서 중심 축선을 중심으로 제 1 마그네트론의 제 1 중심을 제 1 반경으로 회전시키고, 크기, 강도, 및 불균형도 중 하나 이상이 상기 제 1 마그네트론과 상이한 제 2 마그네트론의 제 2 중심을 제 2 반경으로 회전시키는 단계; 및
    제 2 작동 모드에서, 상기 타겟의 뒤에서 상기 중심 축선을 중심으로 상기 제 1 마그네트론의 상기 제 1 중심을 상기 제 1 반경보다 큰 제 3 반경으로 회전시키고, 상기 제 2 마그네트론의 상기 제 2 중심을 상기 제 2 반경보다 큰 제 4 반경으로 회전시키는 단계를 포함하는
    스퍼터링 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 모드에서 생산 기판이 상기 지지부 상에 배치되어 스퍼터 처리되고, 상기 제 2 모드에서 상기 타겟이 세척되는 동안 상기 지지부 상에 생산 기판이 배치되지 않는
    스퍼터링 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 마그네트론이 상기 제 2 모드에서보다 상기 제 1 모드에서 상기 챔버 내에 플라즈마를 보다 효율적으로 지원하고, 상기 제 2 마그네트론이 상기 제 1 모드에서보다 상기 제 2 모드에서 상기 챔버 내에 플라즈마를 보다 효율적으로 지원하는
    스퍼터링 방법.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 마그네트론이 상기 중심 축선을 따라 연장하는 회전 샤프트에 고정되는 아암 상의 피봇점을 중심으로 피봇운동하는 스윙 플레이트 상에 장착되는
    스퍼터링 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 모드에서, 상기 회전 샤프트가 제 1 회전 방향으로 회전되고, 상기 제 2 모드에서 상기 회전 샤프트가 대향되는 제 2 회전 방향으로 회전되는
    스퍼터링 방법.
  22. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 3 자기 극성이 동일한 방향으로 연장하고,
    상기 제 1 갭이 상기 제 2 갭보다 작으며,
    상기 제 1 외부 자기 폴의 외주에 의해 둘러싸이는 영역이 상기 제 3 외부 자기 폴의 외주에 의해 둘러싸이는 영역보다 작고,
    상기 제 2 전체 자기 강도에 대한 상기 제 1 전체 자기 강도의 비율이 상기 제 4 전체 자기 강도에 대한 상기 제 3 전체 자기 강도의 비율보다 큰
    마그네트론 시스템.
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