KR100951389B1 - 박막 형성 장치 - Google Patents

박막 형성 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100951389B1
KR100951389B1 KR1020080003418A KR20080003418A KR100951389B1 KR 100951389 B1 KR100951389 B1 KR 100951389B1 KR 1020080003418 A KR1020080003418 A KR 1020080003418A KR 20080003418 A KR20080003418 A KR 20080003418A KR 100951389 B1 KR100951389 B1 KR 100951389B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
acceleration
passage hole
electrode
ion beam
thin film
Prior art date
Application number
KR1020080003418A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080067966A (ko
Inventor
카즈히로 시무라
켄지 시라코
코스케 타카기
Original Assignee
가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 filed Critical 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
Publication of KR20080067966A publication Critical patent/KR20080067966A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100951389B1 publication Critical patent/KR100951389B1/ko

Links

Images

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
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/46—Sputtering by ion beam produced by an external ion source
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/022—Details
    • H01J27/024—Extraction optics, e.g. grids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/08—Ion sources; Ion guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3178—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for applying thin layers on objects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/31—Processing objects on a macro-scale
    • H01J2237/3142—Ion plating
    • H01J2237/3146—Ion beam bombardment sputtering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

타겟에 조사되는 이온빔을 수속시키는 기능을 가지며, 또한 제작 원가의 증대를 억제한 박막 형성 장치를 제공한다.
이온원(22)으로부터의 이온빔(17)을 타겟(6)에 향해 조사하고, 이온빔에 의해 스퍼터된 입자에 의하여 기판(5) 표면에 박막을 형성하는 박막 형성 장치에 있어서, 상기 이온원은 플라즈마로부터 이온을 인출하여 가속 조사하는 평판상의 가속 전극판(26), 평판상의 감속 전극판(27)으로 구성되는 전극을 구비하며, 상기 가속 전극판, 상기 감속 전극판에는 이온이 투과하는 가속 통과공, 감속 통과공이 각각 대향해 다수 천설되고, 상기 가속 통과공과 상기 감속 통과공을 통과하는 이온빔이 수속하도록 편심하고 있다.
이온빔, 플라즈마

Description

박막 형성 장치{Thin Film Forming Apparatus}
본 발명은, 반도체 제조 공정의 한 공정인 기판 상에 성막 처리를 하는 박막 형성 장치에 관한 것으로서, 특히 이온빔 스퍼터에 의해 박막을 형성하는 박막 형성 장치에 관한 것이다.
이온빔 스퍼터에 의해 박막을 형성하는 박막 형성 장치(이하, 이온빔 스퍼터 장치)는, 기판과 전극과의 사이에 플라즈마가 개재하는 박막 형성 장치와 비교할 때, 고 진공 중에서의 성막이 가능하고, 박막 중에 대한 불순물의 침투가 적으며, 고품질의 박막을 형성할 수 있는 장점을 가지고 있다.
도 7, 도 8에 따라 종래의 이온빔 스퍼터 장치의 개략에 대하여 설명한다.
기밀실인 진공 챔버(vacuum chamber)(1)의 측벽에는, 이온원(2)이 기밀하게 연설(連設)되고, 상기 이온원(2)과 상기 진공 챔버(1)는 이온 사출공(3)을 개재하여 연통(連通)되고 있다. 상기 진공 챔버(1) 내의 저부에는 기판 보지기구(4)가 설치되고, 상기 기판 보지기구(4)에 박막이 형성되는 웨이퍼(wafer) 등의 기판(5)이 보지된다.
상기 이온 사출공(3)의 수평 방향으로서, 상기 기판 보지기구(4)의 상방에는 타겟(6)이 배치되고, 상기 타겟(6)은 상기 이온 사출공(3) 및 상기 기판 보지기구(4)에 대치하도록 경사지게 설치되어 있다. 또한, 상기 타겟(6)의 재질은, 상기 기판(5)에 형성되는 박막과 동일한 재료로 되어 있다.
또한, 상기 진공 챔버(1)에는, 진공 펌프(7)가 기밀하게 연설되고, 상기 진공 펌프(7)는 상기 진공 챔버(1) 내부가 10-4~10-5 Pa의 부압이 되도록 배기 가능하다.
상기 이온원(2)의 내부에는 필라멘트(8)가 설치되고, 또한 상기 필라멘트(8)에 대향하여, 상기 이온 사출공(3)을 횡단하도록 다공 전극판(9), (10)이 설치되며, 상기 필라멘트(8)에는 전력이 공급되고, 상기 다공 전극판(9), (10)에는 필요한 전압이 인가되도록 되어 있다.
상기 이온원(2)에는 이온화되는 가스의 공급원이 연통되고, 또한 상기 필라멘트(8)에 통전된 상태에서, 내부에 가스가 공급됨으로써, 상기 필라멘트(8)와 상기 이온원(2)의 벽 사이에 아크 방전을 일으켜, 플라즈마를 일으키게 한다. 가스로서는, 통상, 아르곤(Ar)이 사용되고, 아크 방전에 의해 아르곤의 플러스 이온 (Ar+)과 전자가 혼재한 상태가 되고, 상기 다공 전극판(9), (10)에 의해 구멍을 통해 Ar+이 인출된다.
상기 다공 전극판(9), (10)에 의해 가속된 Ar+는, 이온빔(17)으로서, 운동 에너지를 가지고 상기 타겟(6)을 조사하고, 상기 타겟(6)으로부터는 스퍼터 입자가 튀어나와, 스퍼터 입자가 상기 기판(5) 위에 부착 퇴적함으로써, 박막이 형성된다.
상기 종래의 이온빔 스퍼터 장치에 있어서는, 이온빔(17)은 평행하게 인출된다. 그 때문에, 광범위하게 이온빔(17)이 조사되고, 타겟 상에서의 전류 밀도가 낮고, 박막 생성 속도가 느리다. 또한 광범위하게 이온빔(17)이 조사됨으로써, 상기 타겟(6)의 크기도 커지고, 이온빔 스퍼터 장치 전체도 대형이 된다. 또한, 광범위한 조사에 의하여, 챔버 기타 구성 재료로부터 발생하는 물질에 의하여 기판이 오염될 우려가 있다.
도 9, 도 10은 종래의 이온빔 스퍼터 장치를 다른 예를 나타내고 있으며, 상기 이온원(2)로부터 조사되는 이온빔이 수속(收束)하도록 한 것이다. 한편, 이 다른 예에서는, 상기 종래의 이온빔 스퍼터 장치와 비교할 때 이온원(12)을 제외하고 주요한 구성은 같으며, 같은 것에는 같은 부호를 붙이고 설명은 생략한다.
이온빔 스퍼터 장치의 다른 예에 있어서의 이온원(12)에 대하여 설명한다.
상기 이온원(12)의 다공 전극판(13), (14)은 타겟(6)에 대치하는 면이 요면(凹面)이 되도록 만곡한 구면 형상을 하고 있으며, 상기 다공 전극판(13), (14)에 천설되는 구멍(15), (16)은 대향하도록 천설되고, 또한 대향한 2개의 구멍(15), (16)은 동일 축심 상에 위치하고, 그 축심은 구면의 만곡 중심을 향하도록 되어 있다.
필라멘트(8)에 통전하여 플라즈마가 발생하고, 플러스 이온(Ar+)이 상기 다공 전극판(13), (14)에 의하여 가속되고, 상기 구멍(15), (16)을 통과하여 조사된 다. 또한, 상기 다공 전극판(13), (14)의 만곡, 상기 구멍(15), (16)의 방향성에 의하여 조사되는 이온빔(17)이 수속된다.
상기 이온빔 스퍼터 장치의 다른 예에서는, 이온빔(17)이 수속되기 때문에, 이온빔(17)이 평행으로 조사되는 경우의 바람직하지 않은 상태는 해소된다. 그러나, 상기 다공 전극판(13), (14)은 내열 금속이 요구되어 재질로는 Mo 등이 사용되는데, Mo 등의 내열합금은 가공성이 나쁘다. 또한 상기 다공 전극판(13), (14)을 만곡한 형상으로 하고, 상기 구멍(15), (16)의 가공은 3차원적인 위치에서 정밀도가 요구되는 등 복잡하므로 가공 원가가 증대한다. 또한, 상기 다공 전극판(13), (14)은 만곡하고 있어, 상기 다공 전극판(13), (14)의 두께가 두껍게 되어, 상기 이온원(12)의 축심 방향의 치수가 커진다는 문제가 있었다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개번호 제1995-238372호 공보
본 발명은 이러한 점을 감안하여, 타겟에 조사되는 이온빔을 수속시키는 기능을 가지며, 또한 제작비의 증대를 억제한 박막 형성 장치를 제공하려고 하는 것이다.
본 발명은, 이온원으로부터의 이온빔을 타겟을 향하여 조사하고, 이온빔에 의해 스퍼터된 입자에 의해 기판 표면에 박막을 형성하는 박막 형성 장치에 있어서, 상기 이온원은 플라즈마로부터 이온을 인출하여 가속 조사하는 평판상의 가속 전극판 및 평판상의 감속 전극판으로 구성되는 전극을 구비하고, 상기 가속 전극판, 상기 감속 전극판에는 이온이 투과하는 가속 통과공, 감속 통과공이 각각 대향하여 다수 천설되고, 상기 가속 통과공과 상기 감속 통과공은 통과하는 이온빔이 수속하도록 편심하고 있는 박막 형성 장치에 관한 것이며, 또한 상기 가속 통과공은, 인접하는 가속 통과공의 중심점이 정삼각형이 되도록 배치된 박막 형성 장치에 관한 것이고, 또한 상기 감속 통과공은, 상기 가속 통과공에 대하여 전극 중심에 대하여 외측에 편심하고 있는 박막 형성 장치와 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 이온원으로부터의 이온빔을 타겟을 향하여 조사하고, 이온빔에 의해 스퍼터된 입자에 의해 기판 표면에 박막을 형성하는 박막 형성 장치에 있어서, 상기 이온원은 플라즈마로부터 이온을 인출하여 가속 조사하는 평판상의 가속 전극판, 평판상의 감속 전극판으로 구성되는 전극을 구비하고, 상기 가속 전극판, 상기 감속 전극판에는 이온이 투과하는 가속 통과공, 감속 통과공이 각각 대향하여 다수 천설되고, 상기 가속 통과공과 상기 감속 통과공은 통과하는 이온빔이 수속하도록 편심하고 있으므로, 이온빔 밀도(전류 밀도)가 높아지고, 성막 속도가 증대하며, 또한 상기 가속 전극, 상기 감속 전극은 모두 평판으로 해도 무방하므로 가공이 간단하고, 박막 형성 장치의 제작 비용이 낮게 되며, 또한 소모품인 전극의 제작비가 낮아지고, 런닝 코스트도 낮아지며, 타겟의 소형화, 이온원의 소형화가 가능하고, 박막 형성 장치 전체의 소형화가 가능하며, 또한, 이온빔을 타겟으로 수속하여 조사할 수 있으므로, 박막 형성 장치의 구성 부재로부터의 불순물 발생이 억제되어 기판의 오염을 방지할 수 있는 등 뛰어난 효과를 발휘한다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 설명한다.
먼저, 도 1에 있어서 본 발명이 실시되는 박막 형성 장치, 예를 들면 이온빔 스퍼터 장치에 대해 설명한다.
도 1에 나타내는 이온빔 스퍼터 장치(21)의 기본적인 구성은 도 7, 도 8에서 나타낸 바와 같고, 도 1에 있어서, 도 7, 도 8에서 나타낸 것과 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세에 대해서는 설명을 생략한다.
진공 챔버(1)에 이온원(22), 배기 장치(23)가 연설되고, 상기 진공 챔버(1) 내부에는 기판(5)이 설치되며, 상기 기판(5) 및 상기 이온원(22)의 쌍방에 대치하도록 타겟(6)이 배설된다.
상기 배기 장치(23)는 진공 펌프를 구비하고, 상기 진공 챔버(1) 내부를 10-4~l0-5 Pa의 부압이 되도록 배기한다.
상기 이온원(22)에는 이온원이 되는 가스가 공급되고, 플라즈마에 의하여 이온이 생성되고, 이온은 상기 이온원(22)으로부터 수속하는 이온빔(17)으로서 사출되며, 상기 이온빔(17)은 상기 타겟(6)을 조사하고, 상기 타겟(6)으로부터는 스퍼터 입자가 튀어나오고, 스퍼터 입자가 상기 기판(5) 상에 부착 퇴적함으로써 박막이 형성된다.
도 2는 본 발명의 이온빔 스퍼터 장치(21)에 사용되는 이온원(22)을 나타내고 있으며, 상기 이온원(22)은 상기 진공 챔버(1)에 기밀하게 부착되는 이온원 챔버(24), 상기 이온원 챔버(24)의 저부에 설치된 필라멘트(8), 상기 필라멘트(8)에 대향하여 설치된 전극(25)으로 주로 구성되고, 상기 전극(25)의 재질은 내열 금속, 예를 들면 Mo을 재질로 하고 있다.
상기 전극(25)은 평판상의 가속 전극(26), 평판상의 감속 전극(27)을 구비하고, 상기 가속 전극(26), 상기 감속 전극(27)은 간격(d)을 가지면서 평행으로 배설되고, 상기 가속 전극(26)에는 가속 통과공(28)이 다수 천설되며, 또한 상기 감속 전극(27)에는 감속 통과공(29)이 다수 천설된 구조로 되어 있다.
상기 전극(25)에 의하여 이온이 인출되어, 가속된 이온빔(17)으로서 조사되며, 또한 상기 전극(25)은 이온빔(17)을 수속시키는 작용을 가지고 있다.
상기 전극(25)의 이온빔 수속 작용은, 상기 가속 통과공(28)과 상기 가속 통 과공(28)에 대향하는 상기 감속 통과공(29)을, 축심이 어긋나도록(편심하도록) 배치함으로써 이온빔이 편향하는 것을 이용한 것이다.
이하, 상기 전극(25)에 대해 좀 더 설명한다.
도 3은, 상기 가속 전극(26), 상기 감속 전극(27), 상기 가속 통과공(28), 상기 감속 통과공(29)을 모식적으로 나타낸 것이다.
상기 가속 통과공(28)에 대해 상기 감속 통과공(29)이 d 편심했다고 하면, 상기 가속 통과공(28), 상기 감속 통과공(29)을 통과하는 이온빔(17)은, 상기 감속 통과공(29)이 편심하는 방향과는 반대 방향으로 a 편향한다.
상기 가속 전극(26)의 인가 전압(Va), 상기 감속 전극(27)의 인가 전압(-Vd), 상기 가속 통과공(28), 상기 감속 통과공(29)의 직경(2a), 상기 가속 통과공(28)과 상기 감속 통과공(29)과의 축심의 편심량δ, de(유효 가속 길이)로 한 경우에 생기는 이온빔(17)의 편향각을 α로 하면, α는 아래 식(Kaufman의 실험식)으로 표시된다.
Figure 112008002456841-pat00001
여기에서 R은 다음과 같다.
Figure 112008002456841-pat00002
Figure 112008002456841-pat00003
또한, R은 0.9~0.95인 경우가, 상기 이온빔(17)의 발산이 적은 것을 실험적으로 알 수 있다.
따라서, 모든 가속 통과공(28)과 감속 통과공(29)을 통과하는 이온빔(17)이 설정한 수속점으로 향하도록 상기 편향각 α, 즉 축심의 편심량 δ라고 하면 되고, 중심에 가까운 가속 통과공(28)과 감속 통과공(29)에 있어서는 축심의 편심량 δ을 작게, 중심으로부터 떨어진 가속 통과공(28)과 감속 통과공(29)에 있어서는 축심의 편심량 δ을 크게 설정하면 된다. 즉, 전극의 중심점으로부터 멀어지는 만큼 편심량 δ을 크게 되도록 한다.
한편, 전극 중심에 관한 상기 가속 통과공(28), 상기 감속 통과공(29)의 위치와, 상기 가속 통과공(28)과 상기 감속 통과공(29)과의 축심 편심량 δ과의 관계는, 도 4에 나타낸다.
즉, 전극 중심(O)에 대하여 의 방향, r인 거리에 위치하는 상기 가속 통과공(28-1)과 상기 감속 통과공(29-1)의 좌표를 각각(X1, Y1), (X1', Y1')로 하면, 다음 식과 같다.
Figure 112008002456841-pat00004
Figure 112008002456841-pat00005
또한, 상기 가속 전극(26)의 축심 상, F의 거리에 상기 이온빔(17)을 수속시키는 경우는, 다음과 같다(도 5 참조)
Figure 112008002456841-pat00006
따라서, 상기 [수학식 1]~[수학식 6]을 만족하도록, X1, Y1를 구하고, 상기 가속 통과공(28), 상기 감속 통과공(29)을 설치함으로써, 상기 이온빔(17)을 필요한 위치에 수속시킬 수가 있다.
도 6은, 상기 가속 통과공(28), 상기 감속 통과공(29)의 배치의 한 예를 나타내고 있다.
도 6에 나타내는 예에서는, 상기 가속 통과공(28), 상기 감속 통과공(29)을 정육각형의 정점 및 그 주변에 배치하고, 인접하는 세 구멍의 중심이 정삼각형을 형성하도록 한 것으로서, 인접하는 구멍의 간격이 동등하게 되어 있다. 도 6에 의한 배치예에 따르면, 인접하는 모든 구멍의 간격이 균일하게 됨으로써, 상기 이온빔(17)의 빔 밀도가 균일하게 된다.
한편, 상기 실시 형태의 변경예로서, 상기 기판 보지기구(4)를 상기 타겟(6)의 상측에 배치하여도 된다. 상기 기판 보지기구(4)를 상측에 배치함으로써, 기판(5)의 하면에 박막을 형성하게 되어, 이온빔(17)이 상기 타겟(6) 이외의 부분을 조사하여 발생한 불순물이 상기 기판(5)에 부착하기 어렵게 된다.
또한, 상기 타겟(6)의 상기 전극(25), 상기 기판(5)에 대한 각도, 위치는 막종(膜種), 막질에 따라 최적의 상태로 변경되는 것은 말할 나위 없고, 또한, 상기 타겟(6)은 복수의 피조사면을 가지고, 편면, 다른 쪽 면을 다른 재질로 하고, 상기 타겟(6)의 각면마다 이온빔 스퍼터를 실행할 수 있도록 하면, 복수의 막종의 형성에 대응이 가능해진다.
또한, 상기 타겟(6)을 육면체 등의 다면체로 하고, 각 피조사면 마다 재질을 다르게 하면, 다른 막종의 형성이 가능해진다.
또한, 상기 기판 보지기구(4)에, 상기 기판(5)을 회전시키는 기판 회전 기구를 설치하고, 처리 중에 일정속도로 회전시키면, 형성하는 막질의 균일성을 향상시킬 수 있다.
상기 타겟(6)의 재질은, 성막 처리에 대응하여 선택되고, 메탈(metal) 막의 형성, 절연막의 형성의 경우에는, 티탄, 알루미나가 선택되고 MRAM(Magnetic Random Access Memory)를 성막하는 경우에는, 니켈, 철, 산화마그네슘이 선택된다.
상기한 바와 같이 본 발명에서는, 이온빔(17)을 수속시키는 것이 가능하기 때문에, 이온빔 밀도(전류 밀도)가 높아지고, 성막 속도가 증대한다. 또한, 상기 가속 전극(26), 상기 감속 전극(27)은 모두 평판으로 해도 무방하므로 가공이 간단하고, 박막 형성 장치의 제작비가 낮게 된다. 또한, 소모품인 전극(25)의 제작비가 낮아지므로 런닝코스트도 낮아진다. 또한, 타겟의 소형화, 이온원의 소형화가 가능하고, 박막 형성 장치 전체의 소형화가 가능하다. 또한, 이온빔을 타겟으로 수속하 여 조사할 수 있으므로, 박막 형성 장치의 구성 부재로부터의 불순물 발생이 억제되어 기판의 오염을 방지할 수 있다.
(부기)
또한, 본 발명은 이하의 실시의 형태를 포함한다.
(부기 1) 이온원으로부터의 이온빔을 타겟에 향하여 조사하고, 이온빔에 의하여 스퍼터된 입자에 의해 기판 표면에 박막을 형성하는 박막 형성 장치에 있어서, 상기 이온원은 플라즈마로부터 이온을 인출하여 가속 조사하는 평판상의 가속 전극판, 평판상의 감속 전극판으로부터 되는 전극을 구비하고, 상기 가속 전극판, 상기 감속 전극판에는 이온이 투과 하는 가속 통과공, 감속 통과공이 각각 대향하여 다수 천설되고, 상기 가속 통과공과 상기 감속 통과공은 통과하는 이온빔이 수속하도록 편심하고 있는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
(부기 2) 상기 감속 통과공은, 상기 가속 통과공에 대하여 전극 중심에 대하여 외측으로 편심하고 있는 부기 1의 박막 형성 장치.
(부기 3) 편심량은 전극 중심으로부터 멀어질수록, 커지게 되는 부기 2의 박막 형성 장치.
(부기 4) 상기 가속 통과공, 상기 감속 통과공은, 전극 중심을 X, Y 좌표축 원점으로 한 가속 통과공의 위치(X1, Y1), 감속 통과공의 위치(X1', Y1')로 하고, 아래 [수학식 1]~[수학식 6]을 만족하도록 배치된 부기 1의 박막 형성 장치.
[수학식 1]
Figure 112008002456841-pat00007
여기에서 R은 다음과 같다.
[수학식 2]
Figure 112008002456841-pat00008
[수학식 3]
[수학식 4]
Figure 112008002456841-pat00010
[수학식 5]
Figure 112008002456841-pat00011
[수학식 6]
Figure 112008002456841-pat00012
상기 수학식에서, 각 부호의 의미는 다음과 같다.
Va : 가속 전극의 인가전압
-Vd : 감속 전극의 인가 전압
δ: 가속 통과공과 감속 통과공의 축심 편심량
d : 가속 전극과 감속 전극과의 거리
2a : 가속 통과공, 감속 통과공의 직경
α : 이온빔의 편향각
de : 유효 가속 길이
F : 이온빔의 전극 축심 상의 수속 위치
θ : 전극 중심(O)에 대한 가속 통과공, 감속 통과공의 방향
(부기 5) 상기 타겟은, 복수의 피조사면을 가지며, 상기 피조사면은 서로 다른 재질로 구성된 부기 1의 박막 형성 장치.
(부기 6) 상기 기판은 기판 보지 기구에 보지되고, 상기 기판 보지 기구는 기판 회전 기구를 가지며, 성막 중 상기 기판 회전 기구에 의해 기판이 회전되는 부기 1의 박막 형성 장치.
도 1은 본 발명의 실시 형태를 나타내는 개략 단면도.
도 2는 상기 실시 형태에 있어서 이온원의 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 있어서 전극에서의 이온빔의 편향을 나타내는 설명도.
도 4는 전극 중심에 대한 전극판의 구멍의 위치를 나타내는 설명도.
도 5는 전극과 이온빔 수속 위치와의 관계를 나타내는 설명도.
도 6은 전극판에 설치되는 구멍의 배치의 한 예를 나타내는 설명도.
도 7은 종래의 이온빔 스퍼터 장치의 개략 단면도.
도 8은 도 8에 있어서 이온원의 확대 단면도.
도 9는 종래의 이온빔 스퍼터 장치의 다른 예의 개략 단면도.
도 10은 도 9에 있어서 이온원의 확대 단면도.
<부호의 설명>
1 : 진공 챔버 4 : 기판 보지 기구 기판
5 : 기판 6 : 타겟
8 : 필라멘트 17 : 이온빔
22 : 이온원 25 : 전극
26 : 가속 전극 27 : 감속 전극
28 : 가속 통과공 29 : 감속 통과공

Claims (3)

  1. 이온원(ion source)으로부터의 이온빔을 타겟(target)을 향하여 조사하고, 이온빔에 의해 스퍼터(sputter)된 입자에 의하여 기판 표면에 박막을 형성하는 박막 형성 장치에 있어서,
    상기 이온원은 플라즈마(plasma)로부터 이온을 인출하여 가속 조사하는 평판상의 가속 전극판 및 평판상의 감속 전극판으로 구성되는 전극을 구비하고,
    상기 가속 전극판 및 상기 감속 전극판에는 이온이 투과하는 가속 통과공 및 감속 통과공이 각각 대향하여 다수 천설(穿設)되고,
    상기 가속 통과공과 상기 감속 통과공은 통과하는 이온빔을 수속(收束)하도록 편심(偏心)되어 있고,
    상기 가속 통과공과 상기 감속 통과공은, 전극 중심을 X, Y 좌표축 원점으로 한 상기 가속 통과공의 위치(X1, Y1) 및 상기 감속 통과공의 위치(X1', Y1')로 하고, 아래의 수학식 1 내지 수학식 6을 만족하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치;
    [수학식 1]
    Figure 112009072617477-pat00023
    [수학식 2]
    Figure 112009072617477-pat00024
    [수학식 3]
    Figure 112009072617477-pat00025
    [수학식 4]
    Figure 112009072617477-pat00026
    [수학식 5]
    Figure 112009072617477-pat00027
    [수학식 6]
    Figure 112009072617477-pat00028
    상기 수학식 1 내지 수학식 6에서,
    Va : 가속 전극의 인가전압
    -Vd : 감속 전극의 인가 전압
    δ: 가속 통과공과 감속 통과공의 축심 편심량
    d : 가속 전극과 감속 전극과의 거리
    2a : 가속 통과공, 감속 통과공의 직경
    α : 이온빔의 편향각
    de : 유효 가속 길이
    F : 이온빔의 전극 축심 상의 수속 위치
    θ : 전극 중심(O)에 대한 가속 통과공, 감속 통과공의 방향.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 가속 통과공은, 인접하는 가속 통과공의 중심점이 정삼각형이 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 감속 통과공은, 상기 가속 통과공에 대하여 전극 중심에 대하여 외측에 편심하고 있는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
KR1020080003418A 2007-01-17 2008-01-11 박막 형성 장치 KR100951389B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2007-00008110 2007-01-17
JP2007008110A JP2008174777A (ja) 2007-01-17 2007-01-17 薄膜形成装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080067966A KR20080067966A (ko) 2008-07-22
KR100951389B1 true KR100951389B1 (ko) 2010-04-08

Family

ID=39666709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080003418A KR100951389B1 (ko) 2007-01-17 2008-01-11 박막 형성 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20080179186A1 (ko)
JP (1) JP2008174777A (ko)
KR (1) KR100951389B1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120080308A1 (en) * 2010-10-05 2012-04-05 Veeco Instruments, Inc. Plume steering
EP2625306B1 (en) * 2010-10-05 2020-09-30 Veeco Instruments Inc. Grid providing beamlet steering
US9837254B2 (en) 2014-08-12 2017-12-05 Lam Research Corporation Differentially pumped reactive gas injector
US10825652B2 (en) * 2014-08-29 2020-11-03 Lam Research Corporation Ion beam etch without need for wafer tilt or rotation
US9406535B2 (en) 2014-08-29 2016-08-02 Lam Research Corporation Ion injector and lens system for ion beam milling
US9536748B2 (en) 2014-10-21 2017-01-03 Lam Research Corporation Use of ion beam etching to generate gate-all-around structure
US9779955B2 (en) 2016-02-25 2017-10-03 Lam Research Corporation Ion beam etching utilizing cryogenic wafer temperatures
US10847374B2 (en) 2017-10-31 2020-11-24 Lam Research Corporation Method for etching features in a stack
US10361092B1 (en) 2018-02-23 2019-07-23 Lam Research Corporation Etching features using metal passivation
US11195703B2 (en) 2018-12-07 2021-12-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and techniques for angled etching using multielectrode extraction source
US11715621B2 (en) 2018-12-17 2023-08-01 Applied Materials, Inc. Scanned angled etching apparatus and techniques providing separate co-linear radicals and ions

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08236030A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Shimadzu Corp 負イオン源
JP2003162966A (ja) 2001-11-27 2003-06-06 Toshiba Corp イオン源
KR100388594B1 (ko) 1995-04-28 2003-09-19 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 이온빔처리장치
JP2006004780A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Toshiba Corp 負イオン源

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4471224A (en) * 1982-03-08 1984-09-11 International Business Machines Corporation Apparatus and method for generating high current negative ions
US4481062A (en) * 1982-09-02 1984-11-06 Kaufman Harold R Electron bombardment ion sources
JPH032371A (ja) * 1989-05-29 1991-01-08 Hitachi Ltd イオンビームスパッタ装置及び方法
JPH0379761A (ja) * 1989-08-21 1991-04-04 Hitachi Ltd イオンビームスパッタ装置およびニュートラライザ装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08236030A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Shimadzu Corp 負イオン源
KR100388594B1 (ko) 1995-04-28 2003-09-19 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 이온빔처리장치
JP2003162966A (ja) 2001-11-27 2003-06-06 Toshiba Corp イオン源
JP2006004780A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Toshiba Corp 負イオン源

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008174777A (ja) 2008-07-31
KR20080067966A (ko) 2008-07-22
US20080179186A1 (en) 2008-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100951389B1 (ko) 박막 형성 장치
JP6220749B2 (ja) イオンガン及びイオンミリング装置、イオンミリング方法
JP2003268543A (ja) Ｒｍｉｍ電極及びその製造方法、並びにこれを備えたスパッタリング装置
US4541890A (en) Hall ion generator for working surfaces with a low energy high intensity ion beam
JP6100619B2 (ja) イオン源およびイオンミリング装置
JP2010519681A (ja) 可動マウントに取り付けられた電極を備えるイオンビーム加速装置
JP5550565B2 (ja) スパッタリング装置及びスパッタリング方法
JP5717444B2 (ja) カソードユニット及びこのカソードユニットを備えたスパッタリング装置
JP2008053116A (ja) イオンガン、及び成膜装置
JP5105729B2 (ja) ガスクラスターイオンビームによる加工方法
JP2006236772A (ja) 中性粒子ビーム源および中性粒子ビーム処理装置
KR20210089740A (ko) Pvd 스퍼터링 증착 챔버의 경사형 마그네트론
WO2013099044A1 (ja) イオンビーム処理装置および中和器
JP2010248576A (ja) マグネトロンスパッタリング装置
JP2008128887A (ja) プラズマ源，それを用いた高周波イオン源，負イオン源，イオンビーム処理装置，核融合用中性粒子ビーム入射装置
JP2008214709A (ja) マグネトロンスパッタ装置
TWI743879B (zh) 離子槍及離子銑削裝置
JP5231962B2 (ja) シートプラズマ成膜装置
JP2012164677A (ja) イオンガン、及び成膜装置
JP3064214B2 (ja) 高速原子線源
TWI632246B (zh) 用於反應性再濺射介電材料的ｐｖｄ腔室中之腔室糊貼方法
TWI449077B (zh) 用以製造工件之方法及離子蝕刻設備
WO2024024061A1 (ja) イオンミリング装置およびイオンミリング方法
JP2018022701A (ja) イオンガン及びイオンミリング装置、イオンミリング方法
JP3079802B2 (ja) プラズマ銃

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130304

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140228

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150302

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160303

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170302

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180316

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190319

Year of fee payment: 10