KR101366125B1 - 마이크로파―보조형 회전가능한 ｐｖｄ - Google Patents

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Abstract

개시된 발명은 PVD 또는 IPVD에서 이온화를 향상시키기 위해 동축 마이크로파 안테나를 이용한다. 동축 마이크로파 안테나는 전력 공급이 가해지는 스퍼터링 캐소드 또는 타겟 근방에서 균질하게 플라즈마 밀도를 증가시킨다. 동축 마이크로파 소스는 횡 전자기(TEM) 모드에서 전자기파들을 생성한다. 본 발명은 또한, 추가로 스퍼터링을 향상시키기 위해 스퍼터링 캐소드 또는 타겟 근처에서 자전관을 이용한다. 게다가, 고가의 타겟 물질들의 높은 활용을 위해, 타겟은 활용 효율을 개선하도록 회전할 수 있다. 타겟은 유전체 물질들, 금속들, 또는 반도체들을 포함한다. 타겟은 또한, 타겟이 주위를 회전하는 중심 축을 중심으로 실질적으로 대칭인 단면을 가진다. 타겟은 실질적으로 원형 또는 환형인 단면을 가질 수 있다.

Description

마이크로파―보조형 회전가능한 ＰＶＤ{MICROWAVE-ASSISTED ROTATABLE ＰＶＤ}
글로우 방전 박막 증착 프로세스들은 산업 애플리케이션들 및 물질 연구, 특히 새로운 진보된 물질들을 창출하는데 있어서 광범위하게 이용된다. 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD)이 일반적으로, 트렌치들 또는 홀들에 물질들을 증착하는 것에 대해 우수한 성능을 나타내지만, 물리 기상 증착(physical vapor deposition; PVD)이 그 단순성 및 더 낮은 비용 때문에 선호된다. PVD에서, 자전관 스퍼터링이 자전관을 이용하지 않는 스퍼터링보다 약 백 배 증가된 증착 레이트 및 약 백 배 더 낮은 요구되는 방전 압력을 가질 수 있기 때문에, 자전관 스퍼터링이 종종 선호된다. 불활성 가스들, 특히 아르곤은, 이들이 타겟 물질들과 반응하지 않기 때문에, 스퍼터링 에이전트(agent)들로서 통상적으로 이용된다. 음의 전압이 타겟에 인가되는 경우에, 양으로 하전된 아르곤 이온들과 같은 양 이온들이 타겟과 부딪히고 원자들을 나오게 한다(knock out). 이차 전자들이 또한 타겟 표면으로부터 배출된다. 자기장은 타겟 가까이에 이차 전자들을 가둘 수 있고, 이차 전자들은 불활성 가스들과의 더 많은 이온화 충돌들을 유발할 수 있다. 이는 타겟 근처의 플라즈마의 이온화를 향상시키고, 더 높은 스퍼터링 레이트로 이끈다. 이는 또한 플라즈마가 더 낮은 압력에서 유지될 수 있다는 것을 의미한다. 종래의 자전관 스퍼터링에서, 타겟에 대한 전력을 증가시킴으로써 또는 타겟으로부터의 거리를 감소시킴으로써 더 높은 증착 레이트가 달성될 수 있다. 그러나, 단점은 자기화된(magnetized) 플라즈마가 플라즈마 밀도에서 더 큰 변화들을 갖는 경향이 있다는 것인데, 이는 자기장의 세기가 거리에 따라 현저하게 변화하기 때문이다. 이러한 비-균질성(non-homogeneity)은 넓은 영역들의 증착에 대해 문제들을 야기할 수 있다. 또한, 종래의 자전관 스퍼터링은 상대적으로 낮은 증착 레이트를 가진다.
증발 기술들과는 달리, PVD에서의 이온들 또는 원자들의 에너지는 전형적인 표면들의 결합 에너지와 비슷하다. 이는 결국, 원자 이동성 및 표면 화학 반응 레이트들을 증가시키는데 도움을 줄 것이고, 그에 따라, 에피택셜(epitaxial) 성장이 감소된 온도들에서 발생할 수 있고, 화학적으로 준안정한(metastable) 물질들의 합성이 허용될 수 있다. 소정의 에너지를 갖는(energetic) 원자들 또는 이온들을 이용함으로써, 화합물 형성이 또한 더 용이하게 될 수 있다. 증착 물질이 이온화되는 경우에, 훨씬 더 큰 이점이 달성될 수 있다. 이러한 경우에, 막 혼합(intermixing), 마이크로구조의 나노 또는 마이크로스케일 변형, 및 준안정 페이즈들의 생성을 제어하기 위해, 전기장 또는 자기장을 이용함으로써, 이온들은 원하는 에너지들로 가속될 수 있고, 이온들의 진행 방향이 안내될(guided) 수 있다. 중성들보다는 이온들의 형태로 증착 플럭스를 달성하는 것에 대한 관심 때문에, 기판 상의 RF 바이어스를 이용함으로써 생성되는 플라즈마 쉬스(sheath)를 이용하여, 스퍼터링되는 물질을 이온화시키고, 후속하여, 기판을 향하여 이온들을 안내하기 위해, 몇몇의 새로운 이온화 물리 기상 증착(IPVD) 기술들이 개발되어 왔다.
원자들의 이온화는 높은 밀도의 플라즈마를 요구하며, 이는 증착 원자들이 소정의 에너지를 갖는 전자들에 의해 이온화되지 않고 탈출하는 것을 어렵게 한다. 용량성으로 생성된 플라즈마들은 통상적으로 매우 약간 이온화되어, 낮은 증착 레이트를 유발한다. 더 밀도가 높은 플라즈마는 유도성 방전들을 이용하여 생성될 수 있다. 유도성 커플링된 플라즈마는 비슷한 용량성으로 생성된 플라즈마보다 대략 100배 더 높은 1011ions/cm3의 플라즈마 밀도를 가질 수 있다. 전형적인 유도성 이온화 PVD는 13.56 MHz의 RF 소스를 갖는 내부 코일을 이용함으로써 생성되는 유도성 커플링된 플라즈마를 이용한다. 이러한 기술에 대한 단점은, 약 100eV의 에너지를 가지는 이온들이 코일에 충격을 주고, 코일들을 침식시키고, 그 후에, 증착에 악영향을 줄 수 있는 스퍼터링된 오염물들을 생성한다는 것이다. 또한, 이온들의 높은 에너지는 기판에 대한 손상을 야기할 수 있다. 내부 ICP 코일과 연관된 문제를 해결하기 위해 외부 코일을 이용함으로써 약간의 개선이 이루어져 왔다.
플라즈마 밀도를 증가시키기 위한 또 다른 기술은 마이크로파 주파수 소스를 이용하는 것이다. 저주파수들에서, 전자기파들은 플라즈마에서 전파되지 않고, 대신에 반사되는 것으로 잘 알려져 있다. 그러나, 전형적인 마이크로파 주파수와 같은 고주파수들에서, 전자기파들은 효과적으로, 플라즈마 전자들의 직접적인 가열을 허용한다. 마이크로파들이 플라즈마 내로 에너지를 입력함에 따라, 플라즈마를 이온화시키기 위해 충돌들이 발생할 수 있고, 그에 따라, 더 높은 플라즈마 밀도가 달성될 수 있다. 전형적으로, 마이크로파를 주입하기 위해 호른(horn)들이 이용되거나, 또는 마이크로파를 챔버 내로 입력하기 위해 작은 스터브(stub) 안테나가 진공 챔버에서 스퍼터링 캐소드 근방에 배치된다. 그러나, 이러한 기술은 플라즈마 생성을 향상시키기 위한 균질한 보조를 제공하지 않는다. 이는 또한 스퍼터링 캐소드의 보조 없이 자체의 방전을 유지하기에 충분한 플라즈마 밀도를 제공하지 않는다. 부가적으로, 넓은 영역의 증착을 위한 이러한 시스템들의 스케일 업(scale up)은 비-선형성(non-linearity)으로 인해 대략 1 미터 또는 그 미만의 길이로 제한된다.
넓은 영역들에 걸쳐 막들을 증착하기 위한, 그리고 국부적인 이온화 효율을 증가시키기 위해 스퍼터링 캐소드 근방에 높은 밀도의 균질한 방전을 제공하기 위한 필요성이 여전히 남아있다. 또한, 기판에 대한 표면 손상을 감소시키고, 따라서 결함 밀도들을 감소시키기 위해 이온들의 에너지를 낮추기 위한 필요성이 존재한다. 추가로, 좁은 트렌치들에서의 갭필(gapfill)과 같은, 마이크로구조 성장 및 증착 커버리지에 영향을 주기 위한, 그리고 벌크 플라즈마에서 그리고 기판 표면 근처에서 이온 밀도 및 이온 에너지를 제어하는 것을 통해 막 화학 반응을 향상시키기 위한 필요성이 존재한다.
본 발명의 실시예들은 PVD 또는 IPVD에서 이온화를 향상시키기 위해 동축 마이크로파 안테나를 이용한다. 동축 마이크로파 안테나는 전력 공급이 가해지는 스퍼터링 캐소드 또는 타겟 근방에서 플라즈마 밀도를 균질하게 증가시킨다. 동축 마이크로파 소스는 횡 전자기(transverse electromagnetic; TEM) 모드에서 전자기파들을 생성한다. 본 발명의 실시예들은 또한, 추가로 스퍼터링을 향상시키기 위해 스퍼터링 캐소드 또는 타겟 근처에서 자전관을 이용한다. 게다가, 고가의 타겟 물질들의 높은 활용을 위해, 활용 효율을 개선하도록 타겟이 회전할 수 있다. 타겟은 유전체 물질들, 금속들, 또는 반도체들을 포함한다. 타겟은 또한, 타겟이 주위를 회전하는 중심 축을 중심으로 실질적으로 대칭인 단면을 가진다. 특정 실시예에서, 타겟은 실질적으로 원형 또는 환형 단면을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들의 일 세트에서, 동축 마이크로파 소스는 PVD 또는 IPVD를 보조하기 위해 타겟 외부에 배치될 수 있다. 타겟이 유전체 물질 또는 반도체를 포함하는 경우에, 타겟이 캐소드로서 기능하게 하도록, 타겟에는 AC, RF 또는 펄스형 전력이 가해질 수 있다. 타겟이 금속을 포함하는 경우에, 타겟이 캐소드로서 기능하게 하도록, 타겟에는 DC 전압이 가해질 수 있다. 동축 마이크로파 소스는 선형일 수 있고, 횡 전자기(TEM) 모드에서 전자기파들을 생성한다. 평면(planar) 마이크로파 소스는 복수의 평행한 동축 마이크로파 라인 소스들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 세트에서, 더 높은 물질 활용을 위해 회전하도록 구성된 타겟 근처에 자전관 또는 복수의 자전관들이 부가될 수 있다. 타겟에는 DC, AC, RF 또는 펄스형 전력 중 적어도 하나가 가해진다. 동축 마이크로파 소스는 이온화를 향상시키기 위해 이차(secondary) 소스로서 타겟 외부에 위치된다. 자전관들은 이차 전자들을 한정(confine)시키고 추가로 이온화를 향상시키는데 도움을 줄 수 있다. 타겟 내부에 하나의 자전관이 있는 특정한 경우에, 자전관은 기판 위의 국부적인 이온화를 향상시키기 위해 타겟의 바닥 근처에 그리고 수평 위치에 있는 것이 바람직하다. 더욱이, 타겟 내부에 2개의 자전관들과 같은 복수의 자전관들이 있는 경우에, 자전관들은 수평 위치에 대해 소정의 각도를 가지고 위치되는 것이 바람직하다. 2개의 자전관들은 타겟의 수직 중심 축을 중심으로 대칭으로 위치될 수 있다. 더욱이, 자전관들은, 이온화를 향상시키기 위해 타겟 표면 근방에 자기장을 제공하도록 타겟들 외부에 위치할 수 있다. 추가로 이온화를 향상시키기 위해, 자전관들 사이에 전위가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 여전히, 기판 위에 막을 증착하기 위한 2개의 회전가능한 타겟들의 구성을 더 포함하고, 여기서, 안테나가 2개의 타겟들 외부에 있다. 2개의 타겟들은 안테나를 중심으로 실질적으로 대칭으로 배치된다. 타겟들 각각 근처에서, 자전관 또는 복수의 자전관들이 국부적인 이온화 향상을 위해 부가될 수 있다.
부가적인 실시예들 및 특징들이 부분적으로는 이후의 설명에서 설명되고, 부분적으로는 본 명세서의 검토 시에 당업자에게 명확하게 될 것이거나, 또는 본 발명의 실시에 의해 학습될 수 있다. 본 발명의 성질 및 이점들의 추가적인 이해는 본 명세서의 나머지 부분들 및 도면들을 참조하여 실현될 수 있다.
도 1은 동축 마이크로파 소스가 회전가능한 타겟 외부에 있는 마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착에 대한 단순화된 개략도를 예시한다.
도 2는 동축 마이크로파 소스가 회전가능한 타겟 외부에 있는 마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착의 트윈(twin) 구성에 대한 단순화된 개략도를 도시한다.
도 3은 2개의 회전가능한 타겟들이 있고 타겟들 각각 내부에 자전관이 있는 마이크로파-보조형 회전가능한 자전관 스퍼터링 증착의 구성에 대한 단순화된 개략도를 도시한다.
도 4는 2개의 회전가능한 타겟들이 있고 타겟들 각각 내부에 2개의 자전관들이 있는 마이크로파-보조형 회전가능한 자전관 스퍼터링 증착에 대한 대안적인 개략도를 도시한다.
도 5는 타겟 외부에 마이크로파 소스가 있고 타겟 내부에 2개의 자전관들이 있는 마이크로파-보조형 회전가능한 자전관 스퍼터링 증착의 구성을 제공한다.
도 6은 마이크로파 소스 및 자전관들이 타겟 외부에 위치하는, 동축 마이크로파-보조형 회전가능한 자전관 스퍼터링 증착에 대한 상이한 단순화된 개략도를 도시한다.
도 7은 예시적인 단순화된 마이크로파-보조형 회전가능한 PVD 증착 시스템이다.
도 8은 기판 상에 막을 형성하기 위한 단순화된 증착 단계들을 예시하기 위한 흐름도이다.
도 9a는 4개의 동축 마이크로파 라인 소스들로 구성된 평면 플라즈마 소스의 단순화된 개략도를 제공한다.
도 9b는 8개의 평행한 동축 마이크로파 플라즈마 소스들로 구성된 평면 마이크로파 소스의 시각적인(optical) 이미지를 제공한다.
도 10은 연속적인 마이크로파 전력과 비교되는 경우의 펄스형 마이크로파 전력을 이용하는데 있어서 개선된 플라즈마 효율을 도시하는 그래프이다.
1. 마이크로파-보조형 PVD의 개요
마이크로파-보조형 PVD는, 13.56 MHz에서의 전형적인 라디오 주파수(RF) 커플링된 플라즈마 소스들과 비교되는 경우에, 2.45 GHz에서의 개선된 전력 커플링 및 흡수의 결과로서, 더 높은 플라즈마 밀도들(예를 들면, ~1012ions/cm3) 및 더 높은 증착 레이트를 달성하도록 개발되어 왔다. RF 플라즈마의 하나의 단점은 입력 전력의 많은 부분이 플라즈마 쉬스(다크 스페이스(dark space))에 걸쳐 줄어들게 된다는 것이다. 마이크로파 플라즈마를 이용함으로써, 좁은 플라즈마 쉬스가 형성되고, 라디칼 및 이온 종의 생성을 위해 더 많은 전력이 플라즈마에 의해 흡수될 수 있고, 이는 플라즈마 밀도를 증가시키고, 이온 에너지 분포를 넓히는 충돌을 감소시켜서, 좁은 에너지 분포를 달성한다.
마이크로파 플라즈마는 또한, 좁은 에너지 분포와 함께 더 낮은 이온 에너지들과 같은 다른 이점들을 가지고 있다. 예를 들면, 마이크로파 플라즈마는 1-25 eV의 낮은 이온 에너지를 가질 수 있고, 이는 RF 플라즈마와 비교되는 경우에 더 낮은 손상으로 이끈다. 대조적으로, 일반적인 평면 방전은 이온 에너지에서의 더 넓은 분포와 함께 100eV의 높은 이온 에너지를 유발할 것이고, 이는, 이온 에너지가 관심있는 대부분의 물질들에 대한 결합 에너지를 초과하기 때문에, 더 높은 손상으로 이끌 것이다. 이는 궁극적으로, 본질적인(intrinsic) 결함들의 도입을 통해 높은 품질의 결정질 박막들의 형성을 억제한다. 낮은 이온 에너지 및 좁은 에너지 분포로 인해, 마이크로파 플라즈마는 표면 변형에 도움이 되고 코팅 특성들을 개선한다.
부가하여, 더 낮은 이온 에너지에서의 증가된 플라즈마 밀도가 막들의 결함 밀도를 감소시키는데 도움을 주기 때문에, 더 낮은 기판 온도(예를 들면 200℃ 미만, 예를 들어 100℃)가 마이크로파 플라즈마 소스를 이용한 결과로서 달성된다. 이러한 더 낮은 온도는 동역학적으로(kinetically) 제한된 조건들에서 더 양호한 마이크로결정질 성장을 허용한다. 또한, 플라즈마가 약 50 mtorr 보다 더 낮은 압력에서 불안정하게 되기 때문에, 자전관들이 없는 일반적인 평면 방전은 통상적으로 자기-유지(self-sustained) 방전을 유지하기 위해 약 50 mtorr 보다 더 큰 압력을 요구한다. 여기에서 설명된 마이크로파 플라즈마 기술은 약 10-6 torr 내지 1 기압의 범위의 압력을 허용한다. 그러므로, 프로세싱 윈도우들(예를 들면, 온도 및 압력)은 마이크로파 플라즈마 소스를 이용함으로써 확장된다.
과거에, 진공 코팅 산업에서 마이크로파 소스 기술과 연관된 하나의 단점은, 작은 웨이퍼 프로세싱으로부터 매우 넓은 영역의 프로세싱으로의 스케일 업(scale up) 동안에 균질성(homogeneity)을 유지하는데 있어서 어려움이 있다는 것이다. 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로파 반응기 디자인들은 이러한 문제들을 다룬다. 동축 플라즈마 라인 소스들의 어레이들은 조밀하고 두꺼운 막들(예를 들면, 5-10μm의 두께)을 형성하기 위해 높은 증착 레이트로 매우 넓은 영역(1m2보다 더 큰)의 실질적으로 균일한 코팅들을 증착하도록 개발되어 왔다.
진보된 펄싱(pulsing) 기술은 플라즈마를 생성하기 위한 마이크로파 전력을 제어하고, 따라서 플라즈마 밀도 및 플라즈마 온도를 제어하도록 개발되어 왔다. 이러한 진보된 펄싱 기술은 기판 위에 배치되는 열적 로드(load)를 감소시킬 수 있다. 이러한 특징은, 기판이 폴리머 기판의 경우에서와 같이 낮은 녹는점 또는 낮은 유리 전이 온도를 갖는 경우에 적절하다. 진보된 펄싱 기술은 펄스들 사이에 휴지기(off time)들을 가지면서 플라즈마 내로의 높은 전력 펄싱을 허용하고, 이는 기판의 연속적인 가열에 대한 필요를 감소시킨다. 펄싱 기술의 다른 양상은 연속적인 마이크로파 전력과 비교하여 플라즈마 효율에서의 현저한 개선이다.
2. 예시적인 마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착
도 1은 타겟을 갖는 단순화된 마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착 시스템(100)을 도시한다. 원통형 튜브 형태의 타겟(106)은, 종종 매우 고가인 타겟 물질의 더 높은 활용을 제공하기 위해 타겟의 중심 주위를 회전할 수 있다. 안테나(110)는 동축 마이크로파 플라즈마 라인 소스이고, 타겟(106) 외부에서 중심 축(118) 상에 위치된다. 타겟(106) 위에서 중심 축(118) 상에 위치된 가스 공급부(112)는 스퍼터링 에이전트들로서 기능하기 위한, 아르곤, 헬륨, 크세논 및 이들의 혼합물들과 같은 불활성 가스들의 연속적인 유동을 제공한다. 가스 공급부(112)는 또한 타겟(106)과 기판(102) 사이에 위치될 수 있다(도시되지 않음). 플라즈마(104)는 타겟(106)의 외측 표면 근처에 형성된다. 타겟 물질의 막은 타겟(106) 아래에 위치된 기판(102) 상에 형성될 수 있다. 기판(102)은 기판(102) 상에 막을 형성하기 위해 이온들을 끌어당기도록 바이어스(bias)될 수 있다.
도 2에 예시되는 대안적인 실시예에서, 구성(200)은 마이크로파 소스 또는 안테나를 중심으로 실질적으로 대칭으로 위치된 2개의 회전가능한 타겟들을 포함한다. 다시, 타겟(206)은 타겟 물질의 더 높은 활용을 제공하기 위해 회전하도록 구성된다. 안테나(210)는 동축 마이크로파 라인 소스를 포함하고, 타겟 외부에서 중심선(210)에 위치된다. 가스 공급부(212)가 기판(202)과 타겟(206) 사이의 임의의 위치에 있을 수 있지만, 2개의 타겟들 위에서 중심 축(218)을 따라 위치된 가스 공급부(212)가 스퍼터링 에이전트들로서 기능하기 위한, 아르곤, 헬륨, 크세논 및 이들의 혼합물들과 같은 불활성 가스들의 연속적인 유동을 제공한다. 플라즈마(204)는 타겟(206)의 외측 표면 근처에 형성된다. 타겟 물질의 막은 타겟(206) 아래에 위치된 기판(202) 상에 형성된다. 기판(202)은 기판(202) 상에 막을 형성하기 위해 이온들을 끌어당기도록 바이어스될 수 있다.
도 3에 예시되는 다른 실시예에서, 구성(300)은 타겟들 각각에 하나의 자전관이 있는 2개의 회전가능한 타겟들을 포함한다. 다시, 2개의 타겟들은 마이크로파 소스 또는 안테나를 중심으로 실질적으로 대칭으로 위치된다. 타겟(306)은 타겟 물질들의 더 높은 활용을 제공하기 위해 회전할 수 있다. 안테나(310)는 동축 마이크로파 소스를 포함하고, 타겟(306) 외부에서 중심선(318)에 위치된다. 자전관(314)은 타겟의 바닥 근처에 그리고 수평 위치에 있을 수 있다. 도 3의 자기장 라인(316)에 의해 예시된 바와 같이, 자기장은 타겟(306) 외부에서 생성되고, 기판(302) 위에 국부화된다. 이러한 자기장은 타겟 표면 근처에 이차 전자들을 한정시키고 충돌 그리고 따라서 이온화를 향상시키는데 도움을 준다.
본 발명자들은 자전관 스퍼터링을 보조하기 위해 이차 마이크로파 소스를 이용함으로써 증착 효율이 약 60배 증가할 수 있다는 것을 보여주기 위한 실험들을 수행하였다. 마이크로파 주입의 결과로서 플라즈마 균질성이 또한 현저히 개선된다.
2개의 타겟들(306) 위에 중심 축(318)을 따라 위치된 가스 공급부(312)는 스퍼터링 에이전트들로서 기능하기 위한, 아르곤과 같은 불활성 가스들의 연속적인 유동을 제공한다. 플라즈마(304)는 타겟(306)의 외측 표면 근처에서 형성된다. 타겟 물질의 막은 타겟(306) 아래에 위치된 기판(302) 상에 형성된다. 기판(302)은 기판(302) 상에 막을 형성하기 위해 이온들을 끌어당기도록 바이어스될 수 있다.
도 4는 2개의 회전가능한 타겟들(406)이 동축 마이크로파 소스(안테나)(410)를 중심으로 실질적으로 대칭으로 위치되는, 2개의 회전가능한 타겟들을 갖는 또 다른 구성(400)을 제공한다. 2개의 자전관들(414)이 2개의 회전가능한 타겟들(406) 각각 내부에 위치된다. 2개의 자전관들(414)은 수직 중심 축(418)으로부터 소정의 각도를 가지고 기울어져 있고, 중심 축(418)에 대하여 실질적으로 대칭적인 위치에 있다. 자기장 라인(416)은, 자기장이 타겟(406) 외부로 그리고 아래로 확장하는 것을 보여준다. 전위(422)가 2개의 자전관들 사이에 존재할 수 있으며, 이에 따라 추가로 이온화를 향상시킬 수 있다. 가스 공급 라인(412)은 타겟(406) 위에서 중심 축(420) 상에 위치된다. 플라즈마(404)는 기판(402) 위에서 그리고 타겟(406) 외부에서 생성된다.
도 5는 하나의 회전가능한 타겟(506) 및 자전관들(514)을 갖는 상이한 구성(500)을 나타낸다. 도 4와 유사하게, 안테나(510)는 중심 축(518) 상에서 타겟(506)의 외부에 있다. 2개의 자전관들(514)은 타겟(506) 내부에서 중심 축(518)에 대하여 실질적으로 대칭으로 위치된다. 자기장 라인(516)은 자기장이 타겟(506) 외부로 그리고 아래로 확장하는 것을 보여준다. 추가로 이온화를 증가시키기 위해 2개의 자전관들 사이에 전위(520)가 존재할 수 있다. 가스 공급 라인(512)은 중심 축(518)에 위치된다. 플라즈마(504)는 타겟들(506) 외부에 형성된다. 도 6은 자전관들이 타겟(606) 외부에 있는 것을 제외하고는 도 5에 도시된 구성(500)과 유사한 구성(600)을 나타내고 있다.
3. 플라즈마 방전을 유지하기 위한 스퍼터링 캐소드 및 조건들
알루미늄, 구리, 티타늄 또는 탄탈룸(tantalum)과 같은 금속을 포함하는 타겟에 있어서, 타겟이 캐소드로서 기능하게 하고 기판이 애노드로서 기능하게 하기 위해 DC 전압이 타겟에 인가될 수 있다. DC 전압은 자유 전자들을 가속하는데 도움을 줄 것이다. 자유 전자들은 아르곤 가스로부터의 아르곤(Ar) 원자와 같은 스퍼터링 에이전트들과 충돌하여, Ar 원자들의 여기(excitation) 및 이온화를 야기한다. Ar의 여기는 가스 글로우를 유발한다. Ar의 이온화는 Ar+ 및 이차 전자들을 생성한다. 이차 전자들은 플라즈마 방전을 유지하기 위해 여기 및 이온화 프로세스를 반복한다.
전자들이 이온들보다 더 작은 그의 질량으로 인하여 훨씬 더 빨리 이동하기 때문에, 캐소드 근처에서, 양의 전하들이 축적된다(build up). 그러므로, 더 적은 전자들이 Ar과 충돌하고, 그에 따라, 높은 에너지 전자들과의 더 적은 충돌들이 여기보다는 대부분 이온화를 유발한다. 크룩스 다크 스페이스(Crookes dark space)라고 또한 불리는 캐소드 다크 스페이스(플라즈마 쉬스)가 캐소드 근처에서 형성된다. 다크 스페이스에 진입하는 양의 이온들은 캐소드 또는 타겟을 향하여 가속되고, 타겟에 충격을 주고, 그에 따라, 원자들이 타겟으로부터 나오게 되고, 그 후에, 기판으로 운반된다. 또한, 이차 전자들이 플라즈마 방전을 유지하기 위해 생성된다. 캐소드와 애노드 사이의 거리가 다크 스페이스 보다 더 작은 경우에, 몇몇 여기들이 발생하고, 방전이 유지될 수 없다. 반면에, 챔버에서의 Ar 압력이 너무 낮은 경우에, 더 큰 전자 평균 자유 행로가 존재할 것이고, 그에 따라, 이차 전자들이 Ar 원자들과 충돌하기 전에 애노드에 도달할 것이다. 이러한 경우에, 방전이 또한 유지될 수 없다. 그러므로, 플라즈마를 유지하기 위한 조건은 다음과 같다.
L*P > 0.5 (cm-torr)
여기서, L은 전극 간격이고, P는 챔버 압력이다. 예를 들면, 타겟과 기판 사이의 간격이 10cm인 경우에, P는 50 mtorr 보다 더 커야한다.
가스에서의 원자의 평균 자유 행로 λ는 다음과 같이 주어진다.
λ(cm) ~ 5xlO-3/P (torr)
P가 50 mtorr인 경우에, λ는 약 0.1 cm이다. 이는 스퍼터링된 원자들 또는 이온들이 기판에 도달하기 전에 전형적으로 수백 번의 충돌들을 갖는다는 것을 의미한다. 이는 증착 레이트를 현저하게 감소시킨다. 사실상, 스퍼터링 레이트 R은 챔버 압력 및 기판과 타겟 사이의 간격에 반비례한다. 그러므로, 방전을 유지하기 위해 요구되는 챔버 압력을 낮추는 것은 증착 레이트를 증가시킨다.
스퍼터링 캐소드 근처의 이차 마이크로파 소스로 인해, 스퍼터링 시스템은 캐소드를 더 낮은 압력, 더 낮은 전압, 그리고 가능하게는 더 높은 증착 레이트에서 작동시키도록 허용된다. 동작 전압을 감소시킴으로써, 원자들 및 이온들은 더 낮은 에너지를 갖고, 그에 따라, 기판에 대한 손상이 감소된다. 마이크로파 보조로부터의 높은 플라즈마 밀도 및 더 낮은 에너지의 플라즈마로 인해, 기판에 대한 더 낮은 손상과 함께 높은 증착 레이트가 달성될 수 있다.
도 1 내지 도 6을 다시 참조하면, 타겟들(106, 206, 306, 406, 506, 및 606)은 실리콘 옥사이드(silicon oxide), 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide) 또는 티타늄 옥사이드(titanium oxide)와 같은 유전체 물질로 이루어질 수 있다. 타겟들에는 자유 전자들을 가속하기 위해 AC, RF, 또는 펄스형 전력이 인가될 수 있다.
4. 예시적인 마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착
도 7은 마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착 시스템(700)의 단순화된 개략적인 단면도를 도시한다. 시스템은 본 발명의 실시예들을 실시하는데 이용될 수 있다. 시스템(700)은 진공 챔버(748), 2개의 회전가능한 타겟들(716), 2개의 타겟들(716) 사이에 위치된 동축 마이크로파 안테나(710), 자전관(714), 기판 지지 부재(724), 진공 펌프 시스템(726), 컨트롤러(728), 가스 공급 시스템(740), 및 스퍼터링 증착으로부터 기판 지지 부재(724)의 측면들 및 챔버 벽들을 보호하기 위한 실드(shield)(754)를 포함한다. 다음의 인용들, 즉, 미국 특허 번호 제 6,620,296 B2 호, 미국 특허 출원 공개 번호 제 US2007/0045103 A1 호, 및 미국 특허 출원 공개 번호 제 US2003/0209422 A1 호는 Applied Materials 등에 의해 이용되는 예시적인 물리 기상 증착(PVD) 자전관 스퍼터링 시스템들을 위해 여기서 인용된다. 전술한 특허들 각각의 전체 내용은 모든 목적들에 대해 본 명세서에 인용에 의해 포함된다.
타겟(716)은 막(718)을 형성하기 위해 기판(720) 상에 증착되는 유전체 물질 또는 금속을 포함한다. 타겟(716)은 타겟 물질의 활용을 최대화하기 위해 회전되도록 구성된다. 타겟(716)은 전형적으로 스퍼터링 시스템(700) 내로의 제거가능한 삽입을 위해 구성된다. PVD 프로세스가 각각의 타겟의 증착될 물질을 침식시키는 것을 고려하여, 타겟(716)은 주기적으로 새로운 타겟들로 교체된다.
DC 전력 공급부(738) 및 고주파수 또는 펄스형 전력 공급부(732) 양자 모두는 디바이스를 통해 타겟(716)에 커플링된다. 디바이스는 스위치(736)일 수 있다. 스위치(736)는 DC 전력 공급부(738)로부터의 전력 또는 AC, RF 또는 펄스형 전력 공급부(732)로부터의 전력 중 어느 하나를 선택한다. 상대적으로 음인 전압 소스는 수백 볼트의 DC 캐소드 전압을 제공한다. 특정한 캐소드 전압은 디자인에 따라 변화한다. 타겟이 음으로 하전된 입자들의 소스로서 기능할 수 있기 때문에, 타겟은 또한 캐소드라고 지칭될 수 있다. 당업자는 기능을 이행할, DC 및 RF 전력을 스위칭하기 위한 많은 방법들이 존재할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 게다가, 몇몇 실시예들에서, 타겟에 동시에 커플링되는, DC 및 RF 전력 양자 모두를 갖는 것이 유익할 수 있다.
스퍼터링 레이트는 마이크로파-보조에 부가하여 도 7에 예시된 바와 같은 자전관을 이용함으로써 추가로 증가될 수 있다. 자전관(714)은 일반적으로 타겟(716) 부근에, 예를 들면 도 7에 도시된 바와 같이 타겟 내부에 위치된다. 자전관(714)은 자전관(714) 부근에서 챔버 내에 자기장을 생성하기 위해 대향하는 자석들(S, N)을 갖는다. 전하 중성을 위해, 자기장은 이차 전자들을 한정시키고, 그에 따라, 자전관(714) 근방에서 챔버 내에 높은 밀도의 플라즈마(750)를 형성하도록 이온 밀도가 증가할 것이다. 타겟(716)의 스퍼터링 동안에 완전한 커버리지를 달성하기 위해, 자전관(714)은 타겟(716)의 중심 축을 중심으로 움직이지 않는다. 자전관(714)은 플라즈마 이온화의 정도를 제어하기 위해 가변적인 사이즈들, 위치들 및 다수의 형상들을 가질 수 있다. 자전관(714)은 임의의 형상들, 특히 타원형, 삼각형, 원형, 및 평평한 신장(kidney) 형상을 가질 수 있다. 자전관(714)은 또한 불균형한(unbalanced) 디자인을 가질 수 있는데, 즉, 외측 폴(pole)의 자기 플럭스(magnetic flux)가 내측 폴에 의해 생성되는 자기 플럭스보다 더 클 수 있다. 몇몇의 인용들, 예를 들면, 평평한 신장 형상 자전관에 대한 미국 특허 번호 제 5,242,566 호, 삼각형 형상의 외측 폴에 대한 미국 특허 번호 제 6,306,265 호, 상이한 형상들의 자전관에 대한 미국 특허 번호 제 6,290,825 호가 여기서 제공된다. 전술한 특허들 각각은 모든 목적들에 대해 본 명세서에 인용에 의해 포함된다.
마이크로파들을 방사하기 위해 동축 마이크로파 안테나(710)에는 펄스형 또는 연속적인 전력(752)이 가해질 수 있다. 마이크로파들은 플라즈마 내로 에너지를 입력하고, 플라즈마는 이온화를 향상시키고 따라서 플라즈마 밀도를 증가시키기 위해 가열된다. 동축 마이크로파 안테나(710)는 복수의 동축 마이크로파 안테나들을 포함할 수 있다. 동축 안테나(710)의 길이는 몇몇 실시예들에서 대략 3m 까지일 수 있다. 동축 마이크로파 안테나(710)의 일 양상은 스퍼터링 캐소드 또는 타겟(716) 근방에서 균질한 방전을 제공하는 것이다. 이는 기판(720) 위의 넓은 영역의 균일한 증착을 허용할 것이다.
기판(720) 상에 스퍼터링된 층(718)의 증착을 제어하기 위한 목적으로, 기판(720)은, 통상적으로 실드(754) 내부 내에서 타겟(716)과 이격된 그리고 타겟(716) 아래 중심에 제공되는 기판 지지 부재(724)에 커플링된 RF 전력(830)에 의해 바이어스될 수 있다. 바이어스 전력은 13.56 MHz, 또는 더 일반적으로는 400 kHz 내지 약 500 MHz의 전형적인 주파수를 가질 수 있다. 지지 부재는 전기 전도성이고, 타겟(716)과 지지 부재(724) 사이에 추가적인 전기장을 정의하도록 일반적으로 접지(ground) 또는 다른 상대적으로 양인 기준 전압(reference voltage)에 커플링된다. 기판(720)은 웨이퍼, 예를 들어 실리콘 웨이퍼, 또는 폴리머 기판일 수 있다. 특정한 애플리케이션이 요구하는 바와 같이, 기판(720)은 스퍼터링 동안에 가열 또는 냉각될 수 있다. 전력 공급부(762)는, 통상적으로 페데스탈이라고 지칭되는 기판 지지 부재(724)에 매립된 저항성 히터(764)에 전류를 제공할 수 있어서, 그에 의해, 기판(720)을 가열할 수 있다. 제어가능한 칠러(chiller)(760)는 냉각수(chilled water) 또는 다른 냉각제들을 페데스탈에 형성된 냉각 채널로 순환시킬 수 있다. 막(718)의 증착이 기판(720)의 전체 상단 표면에 걸쳐 균일한 것이 바람직하다.
진공 펌프(726)는 챔버(748)를 10-8torr의 범위 내의 매우 낮은 기본 압력으로 펌핑(pump)할 수 있다. 질량 유동 컨트롤러(742)를 통하여 챔버(748)에 연결된 가스 소스(740)는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 크세논(Xe) 및/또는 이들의 조합들과 같은 불활성 가스들을 공급한다. 가스들은 타겟(716) 위에서 도 7에 예시된 바와 같이 챔버의 상단 부근에서, 또는 기판(720)과 타겟(716) 사이의 챔버의 중앙에서(도시되지 아니함) 챔버 내로 유동될 수 있다. 챔버 내부의 가스들의 압력은 전형적으로 0.2 mtorr 내지 100 mtorr에서 유지된다.
마이크로프로세서 컨트롤러(728)는 질량 유동 컨트롤러(742), 고주파수 전력 공급부(732), DC 전력 공급부(738), 마이크로파 전력 공급부(752), 바이어스 전력 공급부(730), 저항성 히터(764) 및 칠러(760)를 제어한다. 컨트롤러(728)는, 예를 들면, 국부적인 또는 원거리의, 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용(read only) 메모리, 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브 또는 임의의 다른 형태의 디지털 저장 장치와 같은 메모리, 및 범용 컴퓨터 프로세서(CPU)에 커플링된 카드 랙(rack)을 포함할 수 있다. 컨트롤러는, 하드 디스크 상에 저장된 컴퓨터 프로그램의 제어 하에서 또는 탈착식 디스크 상에 저장된 바와 같은 다른 컴퓨터 프로그램들을 통해 동작한다. 컴퓨터 프로그램은, 예를 들면, 타이밍, 가스들의 혼합, 타겟들 상에 인가되는 DC 또는 RF 전력, 기판에 대한 바이어스되는 RF 전력, 마이크로파 소스에 대한 펄스형 전력 또는 연속적인 전력, 기판 온도, 및 특정한 프로세스의 다른 파라미터들을 지시한다.
5. 예시적인 증착 프로세스
예시의 목적으로, 도 8은 기판 상에 막을 형성하는데 이용될 수 있는 프로세스의 흐름도를 제공한다. 먼저, 블록(804)에서, 스퍼터링 타겟이 프로세싱 챔버 내로 로딩된다. 블록(806)에서, 동축 마이크로파 안테나는 마이크로파들을 생성하기 위해 스퍼터링 타겟 내부에 위치된다. 블록(808)에서, 전압이 전력 소스에 의해 스퍼터링 캐소드 타겟에 인가된다. 전력 소스는 DC, AC, RF 또는 펄스형 전력 중 적어도 하나이다. 블록(810)에서, 마이크로파들의 전력은, 예를 들면, 펄싱 전력 또는 연속적인 전력을 이용하여 전력 공급부에 의해 변조(modulate)될 수 있다. 그 후에, 블록(812)에서, 스퍼터링 에이전트들과 같은 가스들이 프로세싱 챔버 내로 유동된다.
운반 가스들이 스퍼터링 에이전트로서 기능할 수 있다. 예를 들면, 운반 가스에는 He의 유동 또는 심지어 Ar과 같은 더 무거운 불활성 가스의 유동을 포함한 불활성 가스의 유동, 또는 H2의 유동이 제공될 수 있다. 상이한 운반 가스들에 의해 제공되는 스퍼터링의 레벨은 그들의 원자 질량과 역으로 관련된다. 예를 들어, 프로세싱 챔버에서 혼합되는, H2의 유동 및 He의 유동 양자 모두를 제공함으로써, 때때로, 다수의 가스들이 유동에 제공될 수 있다. 대안적으로는, H2/He의 유동이 프로세싱 챔버 내로 제공되는 경우와 같이, 때때로, 다수의 가스들이 운반 가스들을 제공하는데 이용될 수 있다.
블록(814)에 표시된 바와 같이, 플라즈마는 스퍼터링 캐소드에 의해 가스들로부터 형성되고, 1GHz 내지 10 GHz의 범위, 예를 들면, 통상적으로 2.45 GHz(12.24cm의 파장)의 주파수에서의 마이크로파들에 의해 추가로 향상된다. 부가하여, 전력 요구사항이 중요하지 않은 경우에 5.8 GHz의 더 높은 주파수가 종종 이용된다. 더 높은 주파수 소스를 이용하는 것의 이익은, 더 높은 주파수 소스가 2.45 GHz의 더 낮은 주파수 소스보다 더 작은 사이즈(거의 절반의 사이즈)를 가진다는 것이다.
몇몇 실시예들에서, 플라즈마는 1012 ions/cm3를 초과하는 이온 밀도를 가지는 높은 밀도 플라즈마일 수 있다. 또한, 몇몇 예들에서, 증착 특성들은 기판에 전기적인 바이어스를 인가함으로써 영향을 받을 수 있다. 이러한 바이어스의 인가는 플라즈마의 이온 종이 기판으로 끌어 당겨지게 하며, 때때로 증가된 스퍼터링을 유발한다. 프로세싱 챔버 내의 환경은 또한, 몇몇 실시예들에서, 프로세싱 챔버 내의 압력을 제어하는 것, 가스들의 유량들 및 가스들이 프로세싱 챔버에 진입하는 곳을 제어하는 것, 플라즈마를 생성하는데 이용되는 전력을 제어하는 것, 기판을 바이어스하는데 이용되는 전력을 제어하는 것 등과 같은 다른 방법들로 조절될 수 있다. 따라서, 특정한 기판을 프로세싱하기 위해 정의되는 조건들 하에서, 블록(816)에 표시된 바와 같이 물질은 기판 위에 증착된다.
6. 예시적인 동축 마이크로파 소스 및 특징들
도 9a는 4개의 동축 마이크로파 라인 소스들(910)로 구성된 평면 동축 마이크로파 소스(902), 기판(904), 동축 전력 제공기(908), 및 임피던스 매칭된 직사각형 도파관(waveguide)(906)을 포함하는 단순화된 시스템의 개략도를 도시한다. 동축 마이크로파 라인 소스는 전기 전도성 플라즈마를 이용하는 것을 통해 외측 전도성 층을 대체함으로써 동축 케이블로부터 형성될 수 있다. 동축 마이크로파 라인 소스를 따르는 마이크로파 전파(propagation)는 전자기파 에너지를 열 플라즈마로 변환함으로써 높은 감쇠(attenuation)를 경험한다.
동축 케이블은 유전체 스페이서(spacer) 그리고 이어서 외측 원통형 전도 층에 의해 둘러싸이는 실질적으로 둥근 내측 전도 중심 와이어를 포함하는 전기 전도 케이블이다. 전자기장은 내측 전도 중심 와이어와 외측 원통형 전도 층 사이의 유전체 스페이서에 실질적으로 존재할 수 있다.
동축 마이크로파 라인 소스(910)에서, 마이크로파들은, 어떠한 전기장 또는 자기장도 길이 방향 또는 축 방향을 따라서 존재하지 않는 횡 전자기(TEM) 모드에서 챔버 내로 방사된다. 이는, 전자기파들이 횡 전기(transverse electric; TE) 또는 횡 자기(transverse magnetic; TM) 모드에서 전파되는 도파관과 상이하다. TE 모드에서, 전기장은 전적으로 횡단하지만, 자기장은 길이 방향 성분들을 가진다. 반면에, TM 모드에서, 자기장은 전적으로 횡단하지만, 전기장은 길이 방향 성분들을 가진다.
석영 또는 알루미나와 같은, 높은 열 저항 및 낮은 유전 손실의 유전체 물질을 포함하는 튜브는 도파관과 진공 챔버 사이에서 인터페이스(interface)로서 기능한다. 유전체 층과 도파관 사이에서, 도파관을 냉각시키는 것을 돕기 위해 공기 또는 질소와 같은 가스들을 이용함으로써 기압이 유지된다. 마이크로파들은 유전체 물질을 통해 누설될 수 있고, 프로세싱 챔버에서 플라즈마 방전을 점화할 수 있다.
도 9b는 8개의 평행한 동축 마이크로파 라인 소스들로 구성된 평면 동축 마이크로파 소스의 시각적인 이미지를 도시한다. 각각의 동축 마이크로파 라인의 길이는 몇몇 실시예들에서 대략 3m 까지일 수 있다.
전형적으로, 마이크로파 플라즈마 라인 균일성은 약 +/-15%이다. 본 발명자들은, 동적인 어레이(dynamic array) 구성에서 1m2에 걸쳐서 대략 +/- 1.5%의 균질성이 달성될 수 있고, 정적인 어레이(static array) 구성들에서 1m2에 걸쳐서 2%가 달성될 수 있다는 것을 입증하기 위한 실험들을 수행하였다. 이러한 균질성은 넓은 영역들에 걸쳐 +/- 1% 미만이 되도록 추가로 개선될 수 있다.
게다가, 플라즈마 밀도가 2.2xlO11/cm3 위로 증가하는 경우에, 플라즈마 밀도는 마이크로파 전력이 증가함에 따라 포화하기 시작한다. 이러한 포화의 이유는, 플라즈마 밀도가 조밀하게 되면, 마이크로파 방사가 더 많이 반사되기 때문이다. 이용가능한 마이크로파 소스들에서의 제한된 전력으로 인해, 임의의 실질적인 길이의 마이크로파 플라즈마 라인 소스들은 최적의 플라즈마 조건들, 즉 매우 조밀한 플라즈마를 달성하지 않을 수 있다. 자전관 내로 마이크로파 전력을 펄싱하는 것은 연속적인 마이크로파보다 안테나 내로의 훨씬 더 높은 피크(peak) 에너지를 허용하고, 그에 따라, 최적의 플라즈마 조건에 근접할 수 있다.
도 10은, 펄싱 마이크로파가 연속적인 마이크로파와 동일한 평균 전력을 가진다고 가정할 때의, 연속적인 마이크로파에 비한 펄싱 마이크로파의 개선된 플라즈마 효율을 예시하는 그래프를 도시한다. 중성의 N2에 비한 질소 라디칼 N2+의 비율에 의해 측정된 바와 같이, 연속적인 마이크로파가 더 적은 해리(disassociation)를 유발한다는 것을 유의한다. 펄스형 마이크로파 전력을 이용함으로써 플라즈마 효율에서 31% 증가가 달성될 수 있다.
상술된 바가 본 발명의 특정 실시예들의 완전한 설명이지만, 다양한 변형들, 변화들 및 대안들이 채용될 수 있다. 더욱이, 증착의 파라미터들을 변화시키기 위한 다른 기술들이 동축 마이크로파 소스와 함께 채용될 수 있다. 가능한 변화들의 예들은, 자전관들이 있거나 없는 동축 마이크로파 안테나로 보조되는 회전가능한 타겟들의 다양한 구성들, 상이한 형상들의 자전관, 타겟에 대한 DC, RF, 또는 펄스형 전력, 선형 또는 평면의 마이크로파 소스, 마이크로파 소스에 대한 펄스형 또는 연속적인 전력, 기판에 대한 RF 바이어스 조건, 기판의 온도, 증착의 압력, 및 불활성 가스들의 유량 등을 포함하지만, 이들에 제한되지는 않는다.
몇몇 실시예들을 설명하였으므로, 다양한 변형들, 대안적인 구성들, 및 동등물들이 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하고 이용될 수 있다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 부가적으로, 본 발명을 불필요하게 불명확하게 하는 것을 피하기 위해 다수의 잘 알려진 프로세스들 및 엘리먼트들은 설명되지 않았다. 따라서, 위의 설명은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 취해지지 않아야 한다.

Claims (19)

  1. 마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 시스템으로서,
    프로세싱 챔버;
    상기 프로세싱 챔버 내부에 배치된 회전가능한 타겟;
    상기 회전가능한 타겟과 전기적으로 소통하며, 상기 회전가능한 타겟에 전압을 인가하도록 구성된 전력 공급부;
    마이크로파들을 방출하기 위해 상기 회전가능한 타겟 외부에 위치된 동축 마이크로파 안테나 ― 상기 마이크로파들은 펄싱되고(pulsed), 상기 동축 마이크로파 안테나는 외측 전도성 층을 포함하지 않음 ―;
    상기 프로세싱 챔버 내로 가스들을 공급하도록 구성된 가스 시스템; 및
    기판을 홀딩(holding)하기 위해 상기 프로세싱 챔버 내에서 구성된 기판 지지 부재
    를 포함하는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전가능한 타겟은 유전체 물질, 금속, 또는 반도체를 포함하는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 공급부는 DC, AC, RF, 또는 펄스형 전력 공급부 중 적어도 하나를 포함하는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전가능한 타겟은 상기 동축 마이크로파 안테나를 중심으로 대칭으로 위치된 복수의 회전가능한 타겟들을 포함하는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전가능한 타겟은 상기 회전가능한 타겟의 중심 축을 중심으로 대칭인 단면을 가지는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단면은 원형 또는 환형(annular)인,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로파들은 횡 전자기파(transversal electromagnetic wave; TEM) 모드에 있는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전가능한 타겟으로부터 이격되어 자전관(magnetron)이 위치되는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 회전가능한 타겟은 적어도 2개의 타겟들을 포함하고, 상기 자전관은 상기 타겟들로부터 이격된 적어도 2개의 자전관들을 포함하며, 상기 2개의 타겟들은 상기 동축 마이크로파 안테나를 중심으로 대칭으로 위치되는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 회전가능한 타겟은 유전체 물질, 금속, 또는 반도체를 포함하는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 회전가능한 타겟은 상기 회전가능한 타겟의 중심 축을 중심으로 대칭인 단면을 가지는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 단면은 원형 또는 환형인,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  13. 마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 방법으로서,
    프로세싱 챔버 내에서 타겟을 회전시키는 단계;
    상기 타겟에 DC, AC, RF, 또는 펄스형 전력 중 적어도 하나를 인가하는 단계;
    상기 타겟 외부에 위치된 동축 마이크로파 안테나로부터 마이크로파들을 생성하는 단계 ― 상기 동축 마이크로파 안테나는 외측 전도성 층을 포함하지 않음 ―;
    생성된 마이크로파들의 전력을 변조하는(modulating) 단계;
    상기 프로세싱 챔버 내로 가스들을 유동시키는 단계;
    상기 생성된 마이크로파들을 이용하여 상기 가스들로부터 플라즈마를 형성하는 단계; 및
    상기 플라즈마로부터 기판 상에 막을 형성하는 단계
    를 포함하는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 마이크로파들은 횡 전자기파(TEM) 모드에 있는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 타겟으로부터 이격되게 자전관을 배치하는 단계를 더 포함하는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 동축 마이크로파 안테나는 복수의 평행한 동축 마이크로파 안테나들을 포함하는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 타겟은 유전체 물질, 금속, 또는 반도체를 포함하는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 타겟은 상기 타겟의 중심 축을 중심으로 대칭인 단면을 가지는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판을 RF 전력으로 바이어스하는 단계를 더 포함하는,
    마이크로파-보조형 회전가능한 스퍼터링 증착을 위한 방법.
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