KR101573667B1 - 타겟 백킹 튜브를 위한 자석 배열체, 자석 배열체를 포함하는 타겟 백킹 튜브, 원통형 타겟 조립체 및 스퍼터링 시스템 - Google Patents

타겟 백킹 튜브를 위한 자석 배열체, 자석 배열체를 포함하는 타겟 백킹 튜브, 원통형 타겟 조립체 및 스퍼터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 개시는 스퍼터링 시스템을 위한 자석 배열체(800, 900, 1000)에 관한 것으로서, 상기 자석 배열체는 스퍼터링 시스템의 회전가능한 타겟(126a, 126b)을 위해서 구성되고: 제 1 축선(X)을 따라서 연장하는 제 1 자석 요소(810, 910, 1010); 상기 제 1 자석 요소 주위에서 제 1 평면(A)에 대칭적으로 배치된 제 2 자석 요소(820, 920, 1020)를 포함하고; 상기 제 2 자석 요소는 상기 제 1 평면과 교차하는 하나 이상의 자석 섹션(826, 827, 926, 927, 1028)을 포함하고; 그리고 하나 이상의 자석 섹션의 자기 축선(822, 922, 1022)이 상기 제 1 축선(X)에 직교하는 제 2 평면(B)에 대해서 경사진다. 또한, 본 개시는 스퍼터링 시스템의 회전가능한 타겟, 스퍼터링 시스템을 위한 원통형 회전가능한 타겟, 및 스퍼터링 시스템을 위한 타겟 백킹 튜브에 관한 것이다.

Description

타겟 백킹 튜브를 위한 자석 배열체, 자석 배열체를 포함하는 타겟 백킹 튜브, 원통형 타겟 조립체 및 스퍼터링 시스템{MAGNET ARRANGEMENT FOR A TARGET BACKING TUBE, TARGET BACKING TUBE INCLUDING THE SAME, CYLINDRICAL TARGET ASSEMBLY AND SPUTTERING SYSTEM}
본 개시는 회전가능한 타겟을 위한 자석 배열체에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시는 스퍼터링 시스템의 회전가능한 타겟을 위한 자석 배열체에 관한 것이다. 또한, 본 개시는 스퍼터링 시스템의 회전가능한 타겟을 위한 타겟 백킹 튜브에 관한 것이다. 또한, 본 개시는 스퍼터링 시스템의 회전가능한 타겟 실린더(cylinder)에 관한 것이다. 추가적으로, 본 개시는 타겟 백킹 튜브를 포함하는 원통형 타겟 조립체에 관한 것이다. 또한, 본 개시는 하나 이상의 타겟 백킹 튜브 및 진공 챔버를 포함하는 스퍼터링 시스템에 관한 것이다.
많은 적용예들에서, 기판 상에 얇은 층들을 증착(deposit)할 필요가 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "기판"이라는 용어는 비가요성 기판들, 예를 들어, 웨이퍼 또는 유리 플레이트, 그리고 가요성 기판들, 예를 들어, 웨브들(webs) 및 포일들(foils) 모두를 포괄할 것이다. 층들을 증착하기 위한 전형적인 기술들에는, 증발(evaporating), 스퍼터링, 및 화학 기상 증착이 있다.
대표적인 예들은 다음과 같은 적용예들을 포함하고(그러나 이러한 것으로 제한되는 것은 아니다), 상기 적용예들은: 반도체 및 유전체 재료들 및 디바이스들(devices), 실리콘-기반 웨이퍼들, 평판 디스플레이들(예컨대 TFT들), 마스크들 및 필터들, 에너지 변환 및 저장장치(예컨대, 광전지들, 연료전지들, 및 배터리들), 솔리드-스테이트(solid-state) 발광체(예컨대, LED들 및 OLED들), 자기 및 광학 저장장치, 마이크로-전자-기계적 시스템들(micro-electro-mechanical systems; MEMS) 및 나노-전자-기계적 시스템들(nano-electro-mechanical systems; NEMS), 마이크로-광학 및 광-전자-기계적 시스템들(micro-optic and opto-electro-mechanical systems; MOEMS), 마이크로-광학 및 광전자 디바이스들, 투명 기판들, 건축용 및 자동차용 유리들, 금속 및 폴리머 포일들 및 패키징을 위한 금속화(metallization) 시스템들, 그리고 마이크로- 및 나노-몰딩을 포함한다.
증발 프로세스에서, 증착되는 재료는 재료가 증발하여 기판 상에 응축되도록 가열된다. 스퍼터링은 기판의 표면 상에 여러 재료들의 얇은 필름들을 증착시키는데 사용되는 진공 코팅 프로세스이다. 예를 들면, 스퍼터링은 알루미늄 또는 세라믹의 얇은 층과 같은 금속 층을 증착시키는데 사용될 수 있다. 스퍼터링 프로세스 동안, 높은 전압에 의해 가속된 불활성 가스(inert gas)의 이온들로 타겟의 표면을 충격(bombarding)하는 것에 의해서, 코팅 재료는 타겟으로부터 코팅되는 기판으로 운반된다. 가스 이온들이 타겟의 외측 표면을 타격(hit)할 때, 재료의 원자들 중 일부가, 타겟 표면으로부터 탈출하고 기판 상에 증착되기 위해서 그들의 결합 에너지를 극복하기에 충분한 에너지를 얻을 수 있도록, 가스 이온들의 모멘텀이 재료의 원자들로 전달된다. 기판 상에서, 그 원자들은 원하는 재료의 필름을 형성한다. 증착된 필름의 두께는, 특히, 스퍼터링 프로세스에 기판을 노출시키는 지속 시간에 좌우된다.
전형적으로, 스퍼터링 시스템들은 기판들, 예를 들어, 윈도우 페인트들(paints), 반도체 디바이스들, 디스플레이들 등을 코팅하는데 사용된다. 전형적으로, 스퍼터링 타겟이 내부에 배치되는 진공 챔버 내에 플라즈마가 형성된다. 예를 들어, 회전하는 스퍼터링 타겟들이 사용될 수 있다. 전형적으로, 회전하는 스퍼터링 타겟들은 원통형 형태를 가지고 그리고 그들의 길이방향(longitudinal) 축선을 중심으로 회전한다. 스퍼터링 타겟들은 마그네트론들이 내부에 배열될 수 있는 백킹 튜브(backing tube) 상에 배치된다. 마그네트론들은 직류 또는 교류에 의해서 구동될 수 있다. 마그네트론들은 진공 챔버 내에 플라즈마를 생성하는데 사용된다.
전형적으로, 자석 배열체 또는 회전 음극(rotary cathode)이 백킹 튜브 내에 배치된다. 자석 배열체는 내측 자석 요소 및 상기 내측 자석 요소의 주위에 배치된 외측 자석 요소를 포함한다. 스퍼터링 시스템의 동작에 있어서, 플라즈마는 부피 내로 한정(confine)되는데, 예를 들어, 자기장이 타겟 표면에 주로 평행한, 내측 자석 요소와 외측 자석 요소 사이에서, 타겟 요소 위에 코팅되는 기판이 위치된다면 타겟 요소 위의 부피 내로 한정된다. 전형적으로, 플라즈마가, 자석 배열체의 양 단부들에서의 곡선 그리고 자석 배열체의 긴 측(side)을 따르는 2개의 직선 파트들을 가지는 폐쇄 루프를 형성하므로, 이러한 영역은 "레이스 트랙(race track)"으로 지칭될 수 있다. 자석 요소들의 전형적인 배열은, 레이스 트랙 곡선들 또는 플라즈마 턴 어라운드들(turn arounds)이라고 또한 지칭되는, 자석 배열체의 특히 길이방향의 단부들에서 언밸런스된 상황을 초래한다. 외측 위치에서 더 큰 자기 질량(magnetic mass)이 존재하기 때문에, 플라즈마는 음극 표면 위의 높이에 따라서 내측 자석을 향해서 변위되거나 시프트(shift)된다. 이는 플라즈마 턴 어라운드가 자석 요소들 위의 높이와 관련하여 안정적인(stable) 위치를 가지지 못한다는 것을 의미한다. 더 두꺼운 타겟들은 더 짧은 레이스 트랙을 가질 것이고, 그에 따라, 타겟들의 길이방향의 단부에서 재증착(redeposition)되는 보다 큰 구역을 가질 것이다.
삭제
하나의 양태에 따라서, 스퍼터링 시스템을 위한 자석 배열체가 제공되며, 상기 자석 배열체는 스퍼터링 시스템의 회전가능한 타겟을 위한 타겟 백킹 튜브를 위해서 구성되고 상기 자석 배열체는: 제 1 축선을 따라서 연장하는 제 1 자석 요소, 상기 제 1 자석 요소 주위에서 제 1 평면에 대해서 대칭적으로 배치된 제 2 자석 요소를 포함하고, 상기 제 2 자석 요소는 상기 제 1 평면과 교차하는 하나 이상의 자석 섹션을 포함하고, 그리고 하나 이상의 자석 섹션의 자기 축선은 상기 제 1 축선에 직교하는 제 2 평면에 대해서 경사진다.
제 1 축선을 따라서 연장하는 제 1 자석 요소는 제 1 축선을 횡단하는 방향, 예를 들어 제 1 축선에 직교하는 방향보다 제 1 축선의 방향에서 더 긴 연장부(extension)를 가진다. 예를 들어, 제 1 축선의 방향의 연장부는 0.5m 초과, 예를 들어 2 m 초과, 특히 3.5 m 초과일 수 있다. 전형적으로, 제 1 축선이 제 1 자석 요소의 길이방향 축선이 된다.
전형적으로, 제 2 자석 요소는 제 1 자석 요소 주위에서 링을 형성한다. 예를 들어, 자석 요소 위에서 본 도면에서, 제 2 자석 요소는 제 1 자석 요소를 둘러싼다. 예를 들어, 자석 요소 위에서 본 도면은 제 1 평면 내에 놓이고 제 1 축선에 직교하는 직선의 방향의 도면일 수 있다.
전형적으로, 자석 배열체는, 특히 제 1 축선의 방향의 제 1 자석 요소의 단부들 중 하나 이상에서 밸런스된다(balanced). 본원에 개시된 실시예들에 따라서, 제 1 축선의 방향의 재증착의 구역은 다른 두께를 가지는 타겟 요소들에 대해서 실질적으로 동일하다. 따라서, 스퍼터링 프로세스 동안에 타겟 재료가 더 양호하게 사용된다.
실시예에서, 제 2 자석 요소는 제 1 축선에 평행하게 연장하는 2개의 제 1 자석 부분들을 가진다. 실시예에서, 이러한 제 1 자석 부분들의 자기 축선이 배치되는 직선이 제 1 평면에 대해서 경사질 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 자석 요소가 세미(semi)-원형 또는 세미-타원형 표면 상에 배열될 수 있다.
실시예에서, 자석 섹션의 자기 축선은 제 2 평면에 대해서 약 45 도보다 더 큰, 특히 60 도보다 더 큰, 예를 들어 80 도보다 더 큰 경사 각도를 가진다.
본원에 개시된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 추가적인 실시예에 따라서, 특히 실질적으로 밸런스된 자석 배열체를 제공하기 위해서, 자석 섹션의 자기 축선이 제 1 자석 요소로부터 멀리 틸팅(tilt)된다.
전형적인 실시예에서, 제 1 축선은 제 1 평면 내에 놓인다.
예를 들어, 실시예에서, 자석 섹션의 자기 축선은, 제 1 자석 요소에, 특히 제 1 축선에 실질적으로 평행하게 연장하는 또는 배열되는 제 2 자석 요소의 제 1 자석 부분의 자기 축선에 대해서, 약 45 도보다 더 큰, 특히 60 도보다 더 큰, 예를 들어 80 도보다 더 큰 경사 각도를 가진다. 특히, 자석 섹션의 자기 축선은 제 1 자석 요소에 실질적으로 평행하게 연장하는 또는 배열되는 제 2 요소의 제 1 자석 부분으로부터 멀리, 외측 방향으로 틸팅된다.
본원에 개시된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예에 따라서, 자석 섹션은 제 1 평면의 양 측들 상에서 대칭적으로 연장한다.
예를 들어, 실시예에서, 자석 섹션의 형태는 실질적으로 U-형상, 실질적으로 V-형상, 반-원형, 원의 원호, 및 바아(bar)로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예에서, 자석 섹션은, 제 1 자석 요소의 자기 축선에 직교하는 그리고 제 1 축선에 직교하는 방향, 예를 들어 제 1 평면의 법선(normal)의 방향에서 제 2 자석 요소의 연장부의 적어도 30 퍼센트, 특히 적어도 50 퍼센트에 대응한다.
예를 들어, 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예에서, 제 1 자석 요소는, 제 1 축선의 방향에서, 제 1 단부 및 상기 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부를 가지고; 하나 이상의 자석 섹션은 제 1 자석 요소의 제 1 단부 및/또는 제 2 단부에서 제 1 축선에 평행하게 연장하는 제 2 자석 요소의 제 1 자석 부분들을 연결한다.
일부 실시예들에서, 제 1 자석 요소는, 제 1 축선의 방향에서, 제 1 단부 및 상기 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부를 가지며, 제 2 자석 요소는 제 1 축선에 평행하게 연장하는 제 1 자석 부분들 그리고 제 1 단부 및/또는 제 2 단부에서 제 1 자석 부분들을 연결하는 제 2 자석 부분들을 포함하며, 제 2 자석 부분들은 자석 섹션들을 포함한다.
실시예에서, 제 2 자석 요소는 2개의 자석 섹션들을 포함한다.
추가적인 양태에 따라서, 스퍼터링 시스템의 회전가능한 타겟을 위한 타겟 백킹 튜브가 제공되고, 타겟 백킹 튜브는 길이방향 축선을 가지고, 타겟 백킹 튜브는 본원에 개시된 실시예들 중 하나에 따른 자석 배열체를 포함하고, 제 1 축선은 백킹 튜브의 길이방향 축선에 평행하다.
전형적인 실시예에서, 타겟 백킹 튜브가 내부에 배치되도록 구성되는 진공 챔버 내의 타겟 백킹 튜브의, 특히 제 1 축선의 방향의, 길이방향 연장부는 제 1 및/또는 제 2 자석 요소의 길이방향 연장부에 실질적으로 대응한다.
예를 들어, 실시예에서, 하나 이상의 타겟 실린더는 타겟 백킹 튜브 주위에 배치된다.
추가적인 양태에 따라서, 스퍼터링 시스템을 위한 원통형 회전가능한 타겟이 제공되고, 원통형 회전가능한 타겟은 길이방향 축선을 가지고, 원통형 회전가능한 타겟은 선행하는 청구항들 중 하나에 따른 자석 배열체를 포함하며, 제 1 축선은 백킹 튜브의 길이방향 축선에 평행하다.
추가적인 양태에 따라서, 본원에 개시된 실시예에 따른 하나 이상의 원통형 회전가능한 타겟 및 진공 챔버를 포함하는 스퍼터링 시스템이 제공되고, 상기 원통형 회전가능한 타겟은 진공 챔버 내에 배치된다.
본 발명의 추가적인 양태들, 장점들, 및 특징들이 청구항들, 상세한 설명, 및 첨부 도면들로부터 자명하다.
당업자에 대한, 최상의 모드를 포함하는 완전하고 구현가능한(full and enabling) 개시 내용이, 첨부 도면들에 대한 참조를 포함하여 본원 명세서의 나머지에서 더 구체적으로 설명된다.
도 1은 스퍼터링 시스템의 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 자석 배열체의 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 자석 배열체의 다른 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 플라즈마를 생성하는 밸런스된 자석 배열체의 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5는 플라즈마를 생성하는 언밸런스된 자석 배열체의 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6은 플라즈마를 생성하는 언밸런스된 자석 배열체의 다른 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 7은 자석 배열체의 길이방향 단부들에서 플라즈마를 생성하는 언밸런스된 자석 배열체의 실시예의 길이방향의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 8은 자석 배열체까지의 제 1 거리(I)에서 플라즈마의 위치를 나타내는 도 7의 자석 배열체를 위에서 본 개략도를 도시한다.
도 9는 자석 배열체까지의 제 1 거리(I) 보다 더 먼 제 2 거리(II)에서 플라즈마의 위치를 나타내는 도 7의 자석 배열체를 위에서 본 개략도를 도시한다.
도 10은 플라즈마를 생성하는 밸런스된 자석 배열체의 실시예의 길이방향의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 11은 플라즈마를 생성하는 밸런스된 자석 배열체의 실시예를 위에서 본 개략도를 도시한다.
도 12는 플라즈마를 생성하는 밸런스된 자석 배열체의 다른 실시예를 위에서 본 개략도를 도시한다.
도 13은 플라즈마를 생성하는 밸런스된 자석 배열체의 추가적인 실시예를 위에서 본 개략도를 도시한다.
이제, 여러 가지 실시예들을 구체적으로 참조할 것이며, 그러한 실시예들 중 하나 또는 둘 이상의 예들이 각각의 도면에 도시되어 있다. 각각의 예는 설명으로 제공되고 제한적인 것을 의미하지 않는다. 예를 들어, 하나의 실시예의 일부로서 설명되거나 기술된 특징들이 다른 실시예들에 대해 또는 다른 실시예들과 함께 또 다른 실시예들을 제공하는데 사용될 수 있다. 본 개시가 그러한 변경들 및 변형들을 포함하는 것이 의도된다.
상이한 도면들에 걸쳐 같은 또는 유사한 요소들이 동일한 참조 번호들로 표시된 도면들을 참조하면, 도 1은 진공 챔버(110)를 가지는 스퍼터링 시스템(100)의 개략적인 단면도를 도시한다. 진공 챔버는 유입구 포트(112)를 가지고, 그리고 배출구(펌핑) 포트(도시하지 않음)를 포함할 수 있고, 상기 유입구 포트(112)는 진공 챔버(110) 내로 스퍼터링 가스를 제공하는데 사용될 수 있다. 진공 챔버는 진공 챔버 벽들(114)에 의해서 한정된다. 전형적인 실시예에서, 스퍼터링 시스템(100)은 2개의 회전하는 원통형 타겟 조립체들(120a, 120b)을 포함한다. 도 1의 단면은 원통형 타겟 조립체들의 회전 축선에 직교하는 평면 내에 있다.
본원에 개시된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예들에서, 스퍼터링 시스템은 하나, 셋, 넷 또는 그 초과의 원통형 타겟 조립체들을 포함할 수 있다. 본원에 개시된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 전형적인 실시예에서, 회전하는 원통형 타겟 조립체들(120a, 120b)은 도 1에 도시되지 않은 구동 조립체에 의해서 구동된다. 회전하는 원통형 타겟 조립체들(120a, 120b) 각각은 자석 배열체들(124a, 124b)이 내부에 배치되는 백킹 튜브(122a, 122b)를 포함한다. 또한, 원통형 타겟 요소들(126a, 126b)은 백킹 튜브(122a, 122b) 주위에 배치된다. 예를 들어, 원통형 타겟 요소들(126a, 126b)이 각각의 백킹 튜브(122a, 122b)에 결합되지 않을 수 있다. 예를 들어, 원통형 타겟 요소들(126a, 126b)은 이들이 다 사용된 이후에 교환될 수 있다. 도 1에서, 수평의 회전하는 원통형 타겟 조립체들이 도시되어 있다. 본원에 개시된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 수직의 원통형 타겟 조립체들이 사용될 수 있다. 본원에 개시된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 자석 배열체(124a, 124b)는 원통형 타겟 요소들 내에, 특히 백킹 튜브가 없이 배치될 수 있다. 그런 다음에, 원통형 타겟 요소들을 그들의 길이방향 축선을 중심으로 회전시키기 위해서 원통형 타겟 요소들이 구동 메커니즘에 연결된다.
또한, 진공 챔버(110) 내에서, 기판(130)이 원통형 타겟 조립체들(120a, 120b) 아래에 배치된다. 본원에 개시된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 전형적인 실시예에서, 기판(130)이 기판 지지부(132) 상에 배열될 수 있다. 동작 중에, 스퍼터링 가스를 여기시킴으로써, 플라즈마가 원통형 타겟 조립체와 기판 사이에서 진공 챔버(110) 내부에 형성된다. 전형적인 실시예에서, 스퍼터링 가스는 아르곤을 포함한다. 추가적인 실시예들에서, 진공 챔버는 코팅되는 기판(130)을 진공 챔버(110)의 내외로 드라이브하기 위한 기판 드라이브 시스템들을 포함할 수 있다. 그러한 이유로, 진공 챔버는 진공 챔버(110)의 벽 내에 배치된 진공 록 챔버를 포함할 수 있다. 본원에 개시된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예에서, 원통형 타겟 조립체들(120a, 120b)의 회전 축선은 실질적으로 평행하다.
전형적으로, 자석 배열체들(124a, 124b)은 백킹 튜브(122a, 122b)의 길이방향 연장부에 평행하게 연장하는 긴(elongated) 구조를 가지고, 백킹 튜브 내에는 자석 배열체들이, 예를 들어, 백킹 튜브들(122a, 122b)의 길이방향 또는 회전 축선에 평행하게 배치된다. 예를 들어, 각각의 자석 배열체는 대칭 평면(A)을 갖는다. 예를 들어, 백킹 튜브들(122a, 122b)의 회전 축선은 대칭 평면 상에 놓인다. 전형적으로, 자석 배열체들(124a, 124b)은 백킹 튜브들과 실질적으로 동일한 길이를 가진다. 예를 들어, 자석 배열체는 진공 챔버(110) 내의 타겟 요소들 및/또는 백킹 튜브의 일부의 길이방향 연장부의 약 80% 또는 그 초과, 예를 들어, 90% 또는 그 초과의 길이를 가질 수 있다.
도 2는 타겟 백킹 튜브를 위한 자석 배열체(200)의 실시예의 단면을 도시한다. 전형적으로, 실시예들에서, 대면적 코팅 시스템들을 위한 마그네트론들은 도 2 내지 13에 도시된 바와 같은 자석 배열체를 가질 수 있다. 그 단면은 대칭 평면에 그리고 제 1 자석 요소(210)의 길이방향 축선에 직교하는 평면 내에 있다. 제 1 자석 요소(210)는 자석 배열체(200)의 길이방향 또는 제 1 축선을 따라서 연장한다. 전형적으로, 도 2의 단면은 도 1의 단면에 대응한다. 자석 배열체는 대칭 평면(A)에 대칭적이다. 대칭 평면(A)은 또한 제 1 평면(A)으로서 지칭될 수 있다. 전형적으로, 백킹 튜브(122a, 122b) 내에 장착될 때, 백킹 튜브(122a, 122b)의 회전 축선이 대칭 평면(A) 상에 놓인다. 자석 배열체(200)는, 본원에 개시된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 하나의 실시예에서, 세미-원통형 표면(208)을 구비한 부분을 가지는 기본 본체(202)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 기본 본체(202)는 세미-원통형 표면(208)이 코팅되는 기판(130)을 대면하게 구성되도록 진공 챔버의 백킹 튜브 내에 배열된다.
본원의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예에서, 제 1 자석 요소(210) 및 제 2 자석 요소(220)가 세미-원통형 표면(208) 상에 배치된다. 제 1 자석 요소(210)는 대칭 평면 상에 놓이는 제 1 축선(X)을 따라서 연장한다. 전형적인 실시예에서, 제 1 축선(X)은 도 1에 도시된 원통형 타겟 조립체의 회전 축선에 평행하다. 제 2 자석 요소(220)는 제 1 자석 요소(210) 주위에 배치된다. 예를 들어, 제 2 자석 요소는, 제 1 축선(X)에 평행하게 각각 연장하는 2개의 자석 부분들(224, 225)을 가진다.
전형적으로, 제 1 자석 요소(210) 및 제 2 자석 요소(220)는 복수의 자석들을 포함하고, 그러한 자석들은 차례로(one after the other) 배열되어 제 1 자석 요소(210) 및 제 2 자석 요소(220)를 형성한다. 다른 실시예들에서, 제 1 자석 요소(210) 및 제 2 자석 요소(220)는 단일 자석에 의해서 형성될 수 있다.
각각의 자석 요소가 각각의 위치에서 각각의 자기 축선(212, 222)을 가진다. 편의상, 자기 축선들이 남극으로부터 북극으로 각각의 자석 요소들(210, 220)에서 도시되어 있다. 전형적으로, 본 개시의 실시예들에 따른 자기 축선들은 방향을 가진다. 따라서, 타겟 요소들 및 백킹 튜브를 대면하는 자석 요소들(210, 220)의 자극들(poles)이 제 1 축선(X)에 직교하는 단면에서 교호적으로(alternatingly) 배치된다. 예를 들어 제 2 자석 요소들의 북극이 타겟 요소 및 코팅되는 기판을 대면하고 그리고 제 1 자석 요소의 남극이 타겟 재료 및 코팅되는 기판을 대면한다. 전형적으로, 제 1 축선(X)에 평행하게 연장하는 부분들(224, 225)의 제 2 자석 요소의 자기 축선은 제 1 평면(A)에 대해서 경사지게 배치된다. 전형적으로, 제 1 자석 요소의 자기 축선이 코팅되는 기판의 코팅되는 표면의 법선에 평행하게 배열된다.
도 3은 자석 배열체의 제 1 평면(A)에 직교하고, 그리고 제 1 자석 요소(310)의 길이방향 축선에 대응하는 제 1 축선(X)에 직교하는 단면으로 자석 배열체의 추가적인 실시예를 도시한다. 100 만큼 증가된 동일한 참조번호들이 도 2에서와 같은 특징부들을 지칭한다. 자석 배열체(300)는 2개의 자석 요소들(310, 320) 즉, 기본 본체(302) 상에 배치된 제 1 자석 요소(310) 및 제 2 자석 요소(320)를 포함한다. 기본 본체는 코팅되는 기판으로 지향되는 실질적으로 편평한 표면(308)을 가진다. 전형적인 실시예에서, 상기 표면(308)은 코팅되는 기판의 코팅되는 표면에 평행하다. 자석 요소들은, 도 3에 도시된 제 1 축선에 직교하는 단면에서, 제 1 자석 요소(310)의 자기 축선(312)이 제 2 자석 요소(320)의 자기 축선(322)에 역평행하도록(anti parallel), 기본 본체(302)의 표면(308) 상에 배열된다.
도 4, 5 및 6은 밸런스된 및 언밸런스된 자석 배열체들의 자석 요소들에 의해서 생성된 플라즈마의 배열을 설명하는데 사용된다. 특히, 도 4, 5 및 6은 제 1 자석 요소가 따라서 연장하는 제 1 축선(X)에 직교하는 단면을 도시한다.
도 4는 도 3의 자석 조립체와 유사한 2개의 자석들을 포함하는 자석 배열체를 도시한다. 동일한 특징부들은 100 만큼 증가된 동일한 참조번호들로 표시되었다. 또한, 타겟 요소(480) 및 코팅되는 기판(460)이 도시되어 있다. 단순함을 위해서, 도 4, 5 및 6에서, 타겟 요소가 실질적으로 평면형 표면을 가지는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 회전 타겟 조립체들에서 사용되는 타겟 요소들은 통상적으로 실질적으로 원통형이다.
또한, 도 4에서, 제 1 자석 요소와 제 2 자석 요소 사이의 자기장이 도시되어 있다. 전형적으로, 스퍼터링 시스템의 동작에서, 플라즈마는 타겟(480)과 코팅되는 기판(460) 사이에서 생성된다. 플라즈마는, 방향(446)으로 타겟(480)을 볼 때, 폐쇄형 루프(또한, 도 8 및 9 참조)를 형성한다. 따라서, 도 4에서, 플라즈마(440a, 440b)의 단면만이 도시되어 있다. 단순함을 위해서, 플라즈마가 도 4에서 직사각형 단면으로 도시되어 있다. 실제로는, 플라즈마는 그러한 이상적인 직사각형 형태를 가지지 않는다. 플라즈마는, 도 4의 단면도에서, 플라즈마가 가장 높은 밀도를 가지는 위치들을 따라서 연장하는 기준 곡선(444a, 444b)을 가진다.
전형적으로, 플라즈마(440a, 440b)는 자석 배열체(400)와 코팅되는 기판(460) 사이에 위치된다.
볼 수 있는 바와 같이, 제 1 및 제 2 자석 요소들(410, 420)의 자기장의 자력선들(field lines)은 코팅되는 기판(460)을 대면하는 타겟(480)의 표면에 실질적으로 평행한 접선(442a, 442b, 442c)을 가진다. 또한, 타겟 요소(480)의 표면에 대한 실질적으로 평행한 접선(442a, 442b, 442c)을 가지는 자기장들의 지점들은 직선 상에 배치된다. 자력선들(magnetic field lines)이 실질적으로 평행한 접선을 가지는 이러한 위치들에서, 플라즈마가 가장 높은 밀도를 가진다. 다시 말해서, 플라즈마는 직선들 또는 기준 곡선들(444a, 444b)을 따라서 연장하는 가장 높은 밀도를 가진다.
밸런스된 자석 요소들의 경우에, 플라즈마가 가장 높은 밀도를 가지는 기준 곡선은 직선(444a, 444b)에 대응하고, 그러한 직선은 도 4에 도시된 바와 같이, 코팅되는 기판(460)을 대면하는 타겟 요소(480)의 표면에 실질적으로 직교한다. 밸런스된 원통형 타겟의 경우에, 기준 곡선들(444a, 444b)은 직선들이고 그리고 서로에 대해서 경사지고(단순함을 위해서 도시하지 않음), 각각의 기준 곡선(444a, 444b)은 타겟 요소에 가장 근접한 플라즈마의 부분이 생성되는, 타겟 요소의 표면의 각각의 접선에 실질적으로 직교한다.
만약 플라즈마가 타겟 표면에 수직인 동일한 위치 상에서 내측 및 외측 자석 요소들 사이에서 포커싱되어 유지된다면, 마그네트론이 밸런스된 것으로 지칭된다.
만약 외측 자석 요소가 내측 자석 요소보다 상당히 더 강하다면, 플라즈마는 내측 자석들을 향해서 더 포커싱될 것이다. 만약 내측 자석 배열체가 외측 자석 요소보다 더 강하다면, 플라즈마는 외측 영역들을 향해서 더 포커싱될 것이다. 이러한 2가지 상황들은 전형적으로 언밸런스된 마그네트론들로서 지칭된다. 본 개시에서, 마그네트론과 자석 조립체는 교환가능하게 사용된다.
도 5 및 6은 언밸런스된 자석 배열체를 각각 구비하는 자석 요소들(500 및 600)을 도시한다. 동일한 특징부들은 도 4에서와 같은 동일한 참조 번호들로 지정되었고 이 참조 번호들은 도 5에서는 100 만큼 그리고 도 6에서는 200만큼 증가되었다.
도 5에서, 제 1 자석 요소(510)가 제 2 자석 요소(520) 보다 더 큰 자기 질량을 가진다. 따라서, 자기장이 타겟 요소에 실질적으로 평행한 접선을 갖는 위치들이 서로에 대해서 시프트되어서, 코팅되는 기판을 대면하는 타겟 요소(580)의 표면에 대한 자기장의 실질적으로 평행한 접선의 지점들을 연결하는 기준 곡선은, 90도와는 다른, 타겟 요소(580)의 표면에 대한 각도를 가진다. 다시 말해서, 타겟에 대한 거리가 증가할 때, 플라즈마가 가장 높은 밀도를 가지는 기준 곡선들(544a, 544b)이 외측으로 이동한다.
다시 말해서, 원통형 타겟의 경우에, 생성된 플라즈마의 일부가 타겟 요소에 가장 근접하는 타겟 요소의 표면 부분 및 타겟 요소의 축선에 걸쳐 방사상 방향으로 연장하는 직선 상에 기준 곡선이 배치되지 않는다.
기준 곡선들(544a, 544b, 644a, 644b)이 도 5 및 6에서 직선으로 도시되어 있다. 그러나, 플라즈마가 가장 높은 밀도를 가지는 기준 곡선들(544a, 544b, 644a, 644b)은 또한, 특히 언밸런스된 자석 배열체들의 경우에, 곡선형 또는 벤딩된(bent) 형상을 가질 수 있다. 자기장의 실질적으로 평행한 접선들의 지점들을 연결하는 직선(544a, 544b)은 플라즈마(540a, 540b)가 가장 높은 밀도를 가지는 플라즈마(540a, 540b)의 지점들에 대응한다. 특히, 플라즈마(540a, 540b)의 기준 곡선들(544a, 544b)은, 평면형 타겟 요소의 경우에, 제 1 평면(A)에 대해서 외측으로 틸팅 또는 벤딩되거나 또는, 원통형 타겟 요소의 경우에, 생성된 플라즈마의 일부가 타겟 요소에 가장 근접하는 타겟 요소의 표면의 일부의 법선에 대해서 틸팅 또는 벤딩되고, 그 표면의 일부는 코팅되는 기판을 대면한다.
도 6은 제 1 자석 요소(610) 보다 더 큰 자기 질량을 가지는 제 2 자석 요소(620)를 포함하는 자석 배열체의 실시예를 도시한다. 따라서, 스퍼터링 조립체의 동작 중에 플라즈마(640a, 640b)는 플라즈마가 그 플라즈마의 가장 높은 밀도를 가지는 기준 곡선(644a, 644b)을 가지며, 상기 기준 곡선은, 평면형 타겟 요소의 경우에, 제 1 평면(A)에 대해서, 또는 원통형 타겟 요소의 경우에, 생성되는 플라즈마의 일부가 타겟 요소에 가장 근접하는 타겟 요소의 표면의 일부의 법선에 대해서 내측으로 벤딩 또는 틸팅되고, 그 표면의 일부는 코팅되는 기판(660)을 대면한다.
언밸런스된 자석 배열체의 경우에 그리고, 따라서, 생성된 플라즈마의 일부가 타겟 요소에 가장 근접하는 타겟 요소의 일부 또는 타겟 표면에 대해서 틸팅된 기준 곡선(644a, 644b)을 가지는 플라즈마의 경우에, 타겟 요소들(580, 680)의 표면에 대한 플라즈마의 위치는 타겟 요소(580, 680)의 두께에 의존할 수 있다. 이는 타겟 재료의 불균등한 사용 또는 불균등한 증착을 초래할 수 있다.
도 7은 원통형 타겟 조립체의 종래의 자석 배열체(700)의 제 1 축선(X) 및 제 1 평면(A)을 따른 단면을 도시한다. 도 8 및 9는 각각, 도 4의 방향(446)에 대응하는, 도 7의 자석 배열체에 대한 도면을 도시하여, 자석 배열체(700)에 대한 제 1 거리(I)(도 8)에서의 그리고 자석 배열체(700)에 대한 제 2 거리(II)(도 9)에서의 플라즈마의 위치를 나타내며, 여기에서 제 2 거리(II)는 제 1 거리(I) 보다 더 크다. 동일한 특징부들은 도 4에서와 같은 동일한 참조 번호로 지정되었고 이 참조 번호는 300만큼 증가되었다.
도 7, 8 및 9는 자석 배열체에 의해서 생성된 플라즈마(740, 740a, 740b)를 도시한다. 도 7에는 타겟 요소(780)가 추가적으로 도시되어 있다. 도 7에서, 자기장의 자력선들 없이 플라즈마(740a, 740b)의 위치만 도시되었다. 도 8 및 9는 플라즈마가 링을 형성하는 것을 도시한다. 이는 또한 레이스 트랙이라고 지칭된다.
자석 배열체는 자석 배열체(700)의 길이방향 축선(X) 또는 제 1 축선의 방향에서 제 1 단부(704) 및 제 2 단부(706)를 가진다. 제 2 자석 요소(720)는 제 1 자석 요소(710)에 실질적으로 평행하게 배열된 2개의 제 1 자석 부분들 및 자석 요소의 2개의 제 1 자석 부분들(724, 725)을 연결하는 2개의 제 2 자석 부분들(726, 727)을 포함한다. 자석 배열체의 제 1 및 제 2 단부(704, 706)는 또한 자석 배열체 또는 자석 조립체의 턴 어라운드 부분들이라고 지칭될 수 있다. 자석 배열체의 턴 어라운드 부분들은 언밸런스되는데, 이는 외측의 제 2 자석 요소가 턴 어라운드에서 제 1의 내측 자석 요소보다 상당히 더 큰 자기 질량을 가지기 때문이다. 특히, 제 2 자석 요소의 제 2 자석 부분들(726, 727)은 제 1 축선(X) 방향의 제 1 자석 요소(710)의 단부보다 더 큰 자기 질량을 가진다. 따라서, 동작 중에, 플라즈마가 그 가장 높은 밀도를 가지는 플라즈마의 기준 곡선들(744a, 744b)이 타겟 요소(780)의 표면에 대해서 제 1 평면(A) 내에서 틸팅되거나 곡선화된다(curved). 따라서, 도 8 및 9에서 도시된 바와 같이, 그 도면들에서, 플라즈마(740)의 단면이 자석 조립체에 대한 상이한 거리, 특히 도 7에 도시된 제 1 거리(I) 및 제 2 거리(II)로 도시되어 있다. 예를 들어, 코팅되는 기판으로 지향된 타겟 요소(780)의 표면이 제 1 거리(I) 및 제 2 거리(II)에 배열될 수 있다.
도 8에서, 플라즈마(740)는 얇은 타겟의 표면 상에서 도시되어 있고, 그리고 도 9에서, 플라즈마(740)는 두꺼운 타겟의 표면 상에서 도시되어 있다. 제 1 자석 요소(710)의 길이방향의 제 1 단부(704) 및 제 2 단부(706)에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 축선(X)의 방향의 플라즈마(740)의 연장부는 도 8에 도시된 얇은 타겟의 표면 상에서보다 두꺼운 타겟의 표면 상에서 더 짧다. 따라서, 증착 프로세스 동안에 기판이 사용되거나 또는 마모되는 경우에, 그러한 기판은 회전 가능한 타겟의 전체 폭에 걸쳐서 균등하게 사용되지 않는다. 따라서, 타겟들의 일부는 사용되지 않을 수 있거나 또는 타겟(780)의 재료의 더 불균일한 증착을 초래할 수 있다.
도 10 및 11에서, 도 7, 8 및 9에 도시된 실시예들에 대해서 동일한 참조 번호들이 동일한 특징부들에 대해 100만큼 증가되어서 지정된 자석 배열체(800)가 도시되어 있다. 도 10은 대칭 평면(A)에서의 자석 배열체(800)의 단면을 더 도시한다. 도 11에서, 타겟 요소의 측으로부터 자석 요소(800)를 본 각 도면이 도시되어 있다. 전형적인 실시예에서, 제 1 및 제 2 자석 요소들은 실질적으로 동일한 크기를 각각 가지는 복수의 자석들을 포함한다. 다른 실시예들에서, 자석 조립체는 제 1 자석 요소 또는 제 2 자석 요소를 위해서 특별하게 제조될 수 있다.
제 1 자석 요소(810)는 도 7, 8 및 9에 도시된 자석 배열체에서와 같이 배열된다. 제 2 자석 요소(820)는 복수의 부분들, 즉 제 1 자석 요소(810)에 실질적으로 평행하게 배열된 제 1 자석 부분들(824, 825), 그리고 각각, 전형적으로 제 1 자석 요소의 길이방향 축선에 대응하는 제 1 축선(X)의 방향의 자석 배열체의 단부들(804, 806)에서 제 2 자석 부분(826, 827)을 가진다. 제 2 자석 요소(820)의 제 2 자석 부분들(826, 827)이 제 2 자석 요소(820)의 제 1 자석 부분들(824, 825)을 연결한다. 또한, 제 1 자석 부분들(824, 825)은 제 1 평면(A)에 대해서 대칭적으로 배열된다. 제 2 자석 부분들(826, 827)은 제 1 축선(X) 및 제 1 평면 상에 배치된다. 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 2 자석 부분들(826, 827)은 제 1 자석 요소에 대해서 그리고/또는 제 1 축선(X)에 직교하는 제 2 평면(B)에 대해서 90°의 각도만큼 외측으로 틸팅된 자기 축선(822)을 가진다. 또한, 자기 축선(822)은 제 2 자석 요소(820)의 제 1 자석 부분들(824, 825)의 자기 축선에 대해서 외측으로 90°만큼 틸팅된다. 다른 실시예들에서, 제 1 축선(X) 상에 놓인 제 2 자석 요소(820)의 제 2 자석 부분(826, 827)의 자기 축선(822)의 틸팅 각도는, 제 1 자석 요소에 평행하게 연장하는 제 2 자석 요소(820)의 제 1 자석 부분들(824, 825)의 자기 축선, 및/또는 제 1 축선에 직교하는 제 2 평면(B)에 대해서 45 도보다 더 클 수 있고, 특히 60 도보다 더 클 수 있고, 예를 들어 90 도보다 더 클 수 있다. 임의의 경우에, 제 1 자석 부분들(824, 825)에서의 제 2 자석 요소의 자기 축선, 및/또는 제 1 축선(X)에 직교하는 제 2 평면(B)에 대한 각도는, 제 1 축선(X)의 방향의 자석 배열체의 제 1 단부(804) 및 제 2 단부(806)에서 밸런스된 자석 배열체를 제공하도록 선택된다. 다른 실시예들에서, 전체(complete) 제 2 자석 부분들이 아니라, 제 2 자석 부분들(826, 827)에 포함된 제 2 자석 요소(820)의 섹션이, 제 1 축선에 직교하는 제 2 평면(B)에 대해서 틸팅된 자기 축선을 가진다.
따라서, 플라즈마가 그 가장 높은 밀도를 가지는 플라즈마의 기준 곡선들(844a, 844b)이, 자석 조립체(800)의 동작 중에 제 1 평면(A)에서 제 1 축선(X)에 직교하고/하거나, 코팅되는 기판을 대면하는 타겟 요소(880)의 표면에 실질적으로 수직이 되도록, 도 10 및 11에 따른 자석 배열체는 제 1 단부 및 제 2 단부(804, 806)에서 밸런스된다. 따라서, 자석 배열체의 단부들(804 ,806)에서, 특히 제 1 자석 부분들(824, 825)에서의 제 2 자석 요소(820)의 자기 축선에 대해서 외측으로, 제 2 자석 부분들(826, 827)을 틸팅시킴으로써, 밸런스된 자석 배열체가 제공된다. 스퍼터링 장치의 동작 중에 자석 배열체에 대한 상이한 거리들 또는 상이한 타겟 두께들에 대해서, 플라즈마는 타겟 표면에 수직인 동일한 위치에서 머무른다. 전형적으로, 회전 타겟 조립체들에서 제 1 평면은 회전 축선을 가로지른다.
본원에 개시된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 전형적인 실시예들에서, 제 1 자석 요소 및 제 2 자석 요소에 대해서 동일한 자석들이 사용될 수 있다.
실시예들은 플라즈마 턴 어라운드 위치들에서 틸팅된 자석들을 가지는 스퍼터 마그네트론들을 위한 자석 배열체들을 개시한다. 상이한 타겟 두께들에 대해서 플라즈마가 동일한 레이스 트랙 곡선 위치들을 가진다는 점이 장점이다. 이는 회전 마그네트론들 뿐만 아니라 평면형 마그네트론들에 대해서도 적용 가능하다. 추가적인 장점은, 플라즈마가 대칭 평면 내의 섹션에서 내측 자석과 단부 자석 사이에 위치되지 않고 단부 자석의 상단부 상에 위치된다는 것이다. 이는, 자석 조립체들의 동일한 길이에 대해서, 제 1 축선 상의 제 2 자석 요소의 섹션, 또는 제 2 자석 부분들(826, 827)의 틸팅된 단부 자석의 경우에 플라즈마가 더 넓은 타겟 표면을 커버하는 장점을 제공한다.
예를 들어, 자석 배열체의 제 1 단부(804) 및 제 2 단부(806)에서 대칭 평면 상에 배열되는 자석 섹션의 자기 축선은, 자석 배열체의 길이방향 축선에 직교하는 평면에 대해서, 약 45°보다 더 큰, 그리고 특히 60°보다 더 큰, 예를 들어, 80°보다 더 큰 경사 각도를 가질 수 있다.
도 12 및 도 13은 도 12의 자석 배열체(900) 및 도 13의 자석 배열체(1000)의 각각 상이한 턴 어라운드 부분들 또는 제 2 자석 부분들(926, 927, 1026, 1027)을 도시한다. 각각의 자석 배열체(900, 1000)는 자석 배열체(900, 1000)의 대칭 평면(A) 상에 놓이는 제 1 축선(X)을 따라서 연장하는 제 1 자석 요소(910, 1010)를 포함한다. 제 2 자석 요소(920, 1020)는 제 1 자석 요소(910, 1010) 주위에 배열된다. 동일한 참조 번호들이 동일한 특징부들에 대해서, 도 12에서 100 만큼 그리고 도 13에서 200 만큼 증가되어 도 10 및 11의 도면들에와 같이 사용되었다.
도 12에서, 제 2 자석 요소(920)의 제 2 자석 부분들(926, 927) 또는 턴 어라운드 부분은, 자석 배열체를 보는 시점에서 즉, 제 1 평면에서 제 1 축선에 직교하는 방향에서, 절반 원 형상 또는 절반 타원 형상을 가진다. 제 2 자석 요소(920)의 제 2 자석 부분들(926, 927)의 자기 축선은 도 10 및 11에 도시된 이전의 실시예에서와 같이 틸팅된다. 다른 실시예들에서, 각각의 제 2 자석 부분(926, 927)만이 섹션을 포함하며, 상기 섹션은 특히 제 1 평면(A) 및/또는 제 1 축선(X) 상에 놓이고, 제 2 자석 요소(920)의 제 1 자석 부분들(924, 925)의 자기 축선에 대해서 그리고/또는 제 1 축선에 직교하는 평면에 대해서 틸팅된 자기 축선을 갖는다.
도 13에서, 제 2 자석 요소(1020)의 제 2 자석 부분들(1026, 1027)은 자석 배열체(1000)의 제 1 및 제 2 단부(1004, 1006)에서 복수의 단일(single) 자석들(1028)을 각각 포함한다. 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 제 2 자석 부분들(1026, 1027)은 5개의 단일 자석들(1028)로 각각 이루어진다. 다른 실시예들에서, 제 2 자석 부분들은 5개 초과의 단일 자석들(1028), 예를 들어, 7개, 9개 또는 그 초과의 단일 자석들(1028)로 이루어진다. 전형적인 실시예들에서, 단일 자석들(1028)의 수는 홀수(uneven)이다. 전형적으로, 제 2 자석 요소(1020)의 턴 어라운드 부분을 형성하기 위해서, 제 2 자석 부분들(1026, 1027)이 제 1 평면에서 제 1 축선에 직교하는 방향으로 볼 때 실질적으로 V-형상이 되도록, 단일 자석들(1028)이 배열된다.
전형적인 실시예에서, 제 2 자석 부분(1026, 1027)의 제 1 축선(X) 방향 극단부들(extremities)의 단일 자석들(1028) 또는 단일 자석들(1028)의 최외측이 제 1 축선(X) 상에 배치된다. 최외측 자석(1028)의 자기 축선은, 자석 배열체(1000)의 제 1 단부(1004) 및 제 2 단부(1006)에서 밸런스된 자석 배열체를 제공하기 위해서 제 1 축선(X)에 직교하는 평면에 대해서 틸팅된다. 다른 실시예들에서, 제 2 자석 부분들(1026, 1027)의 다른 자석들의 자기 축선이 제 2 자석 요소(1020)의 제 1 자석 부분들(1024, 1025)의 자기 축선에 대해서 그리고/또는 제 1 축선에 직교하는 제 2 평면(B)에 대해서 틸팅될 수 있다. 실시예에서, 각각의 단일 자석(1028)의 틸팅은 제 2 자석 요소들(1020)의 제 1 자석 부분들(1024, 1025)의 자기 축선 그리고/또는 길이방향 축선(X)에 직교하는 제 2 평면(B)에 대해서 상이할 수 있다.
전형적인 실시예에서, 코팅되는 기판의 표면의 법선이 제 1 평면(A)에 평행하다.
전형적으로, 제 2 요소는 실시예들에서 작은 간극들(interstices)을 가질 수 있으나, 이러한 간극들은 플라즈마가 연속적인 레이스 트랙을 형성하도록 하는 형상을 가진다.
이렇게 기술된 설명은, 최상의 모드를 포함하여, 본 발명을 개시하기 위해서, 그리고 또한, 임의의 디바이스들 또는 시스템들의 제조 및 사용 그리고 임의의 포함된 방법들의 실행을 포함하여, 기술된 청구-대상(subject-matter)을 당업자가 실시할 수 있게 하기 위해 예들을 사용한다. 여러 가지 특정 실시예들이 앞서서 개시되었지만, 당업자는 청구항들의 범위 및 사상이 동등하게 효과적인 변형들을 허용한다는 것을 인식할 것이다. 특히, 전술한 실시예들의 상호 비-배타적인 특징부들이 서로 조합될 수 있다. 특허받을 수 있는 범위는 청구항들에 의해서 규정되고, 그리고 당업자들에게 일어나는 그러한 변형들 및 다른 예들을 포함할 수 있다. 그러한 다른 예들은, 그 다른 예들이 청구항들의 문헌적인 언어와 다르지 않은 구조적 요소들을 갖는다면, 또는 그 다른 예들이 청구항들의 문헌적인 언어와 사소한 차이점들을 가지는 동등한 구조적 요소들을 포함한다면, 청구항들의 범위 내에 있도록 의도된다.

Claims (21)

  1. 회전가능한 타겟을 구비하는 스퍼터링 시스템을 위한 자석 배열체로서:
    제 1 축선을 따라서 연장하는 제 1 자석 요소로서, 상기 제 1 자석 요소는, 상기 제 1 축선 방향에서, 제 1 단부 및 상기 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부를 가지는, 제 1 자석 요소;
    각각이 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지고, 각각이 상기 제 1 축선에 평행하게 연장하고 그리고 상기 제 1 축선에 대한 대향 측상에 대칭적으로 배치되는, 2개의 제 2 자석 요소들;
    상기 2개의 제 2 자석 요소들의 상기 제 1 단부들을 연결하는 제 3 자석 요소; 및
    상기 2개의 제 2 자석 요소들의 상기 제 2 단부들을 연결하는 제 4 자석 요소를 포함하고,
    상기 제 2 자석 요소들, 상기 제 3 자석 요소, 및 상기 제 4 자석 요소는 상기 제 1 자석 요소를 둘러싸도록 되어 있고,
    제 2 자석 요소 각각의 상기 제 1 단부는 상기 제 1 자석 요소의 상기 제 1 단부의 측상에 배치되고,
    제 2 자석 요소 각각의 상기 제 2 단부는 상기 제 1 자석 요소의 상기 제 2 단부의 측상에 배치되고;
    상기 제 3 자석 요소의 자기 축선은 상기 제 1 축선에 직교하는 제 1 평면에 대해 경사지어져 있고;
    상기 2개의 제 2 자석 요소들의 자기 축선은 상기 회전가능한 타겟 내에서 상기 제 1 자석 요소의 자기 축선과 역평행(anti-parallel)하거나 또는 상기 2개의 제 2 자석 요소들의 자기 축선은 상기 회전가능한 타겟의 표면에 수직인, 자석 배열체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 자석 요소의 자기 축선은, 상기 제 1 평면에 대해서 80 도보다 더 큰 경사 각도를 가지는, 자석 배열체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 자석 요소의 자기 축선은, 상기 제 1 자석 요소로부터 멀어지도록 틸팅(tilt)되는, 자석 배열체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 축선은 제 2 평면 내에 놓이고, 상기 제 2 평면은 상기 제 1 평면에 수직인, 자석 배열체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 자석 요소의 자기 축선은, 상기 제 1 자석 요소의 상기 제 1 축선에 평행하게 연장하는 상기 2개의 제 2 자석 요소들의 자기 축선에 대해 60 도보다 더 큰 경사 각도를 가지는, 자석 배열체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 자석 요소의 자기 축선은, 상기 제 1 자석 요소의 상기 제 1 축선에 평행하게 연장하는 상기 2개의 제 2 자석 요소들의 자기 축선에 대해 80 도보다 더 큰 경사 각도를 가지는, 자석 배열체.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 자석 요소는 상기 제 2 평면의 양 측들 상에서 대칭적으로 연장하는, 자석 배열체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 자석 요소의 형태는 U-형상, 반-원형, 원의 원호, 및 바아(bar)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 자석 배열체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 자석 요소는, 상기 제 1 자석 요소의 자기 축선에 직교하는 그리고 상기 제 1 축선에 직교하는 방향에서, 상기 2개의 제 2 자석 요소들의 연장부의 적어도 30 퍼센트에 대응하는, 자석 배열체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 자석 요소는, 상기 제 1 자석 요소의 자기 축선에 직교하는 그리고 상기 제 1 축선에 직교하는 방향에서, 상기 2개의 제 2 자석 요소들의 연장부의 적어도 50 퍼센트에 대응하는, 자석 배열체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 4 자석 요소의 자기 축선은, 상기 제 1 축선에 직교하는 상기 제 1 평면에 대해 경사지어져 있는, 자석 배열체.
  12. 제 1 항에 있어서,
    길이방향(longitudinal) 축선을 갖는 타겟 백킹 튜브를 더 포함하고,
    상기 타겟 백킹 튜브는 상기 자석 배열체를 포함하고,
    상기 제 1 축선은 상기 타겟 백킹 튜브의 상기 길이방향 축선에 평행한, 자석 배열체.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 4 자석 요소의 자기 축선은, 상기 제 1 축선에 직교하는 상기 제 1 평면에 대해서 45 도보다 더 큰 경사 각도를 가지는, 자석 배열체.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 4 자석 요소의 자기 축선은, 상기 제 1 자석 요소로부터 멀어지도록 틸팅(tilt)되는, 자석 배열체.
  15. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 4 자석 요소의 자기 축선은, 상기 제 1 축선에 직교하는 상기 제 1 평면에 대해 경사지어져 있는, 자석 배열체.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 4 자석 요소의 자기 축선은, 상기 제 1 자석 요소에 평행하게 연장하는 제 2 자석 요소의 자기 축선에 대해 45 도보다 더 큰 경사 각도를 가지는, 자석 배열체.
  17. 제 1 항에 있어서,
    길이방향(longitudinal) 축선을 갖는 타겟 백킹 튜브; 및
    상기 타겟 백킹 튜브 둘레에 배치되는 적어도 하나의 타겟 실린더를 더 포함하고,
    상기 타겟 백킹 튜브는 상기 자석 배열체를 포함하고 상기 자석 배열체는 원통형이고,
    상기 제 1 축선은 상기 타겟 백킹 튜브의 상기 길이방향 축선에 평행한, 자석 배열체.
  18. 스퍼터링 시스템을 위한 원통형 회전가능한 타겟으로서,
    상기 원통형 회전가능한 타겟은 길이방향 축선을 가지고, 상기 원통형 회전가능한 타겟은 제 1 항에 따른 자석 배열체를 포함하고, 상기 제 1 축선은 상기 원통형 회전가능한 타겟의 길이방향 축선에 평행한, 원통형 회전가능한 타겟.
  19. 스퍼터링 시스템으로서,
    진공 챔버, 및 길이방향 축선을 포함하는 적어도 하나의 원통형 회전가능한 타겟을 포함하고,
    상기 원통형 회전가능한 타겟은 제 1 항에 따른 자석 배열체를 포함하고, 상기 제 1 축선은 상기 원통형 회전가능한 타겟의 길이방향 축선에 평행하고, 상기 원통형 회전가능한 타겟은 상기 진공 챔버 내에 배치되는, 스퍼터링 시스템.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 자석 요소의 자기 축선은, 상기 제 1 축선에 직교하는 상기 제 1 평면에 대해서 45 도보다 더 큰 경사 각도를 가지는, 자석 배열체.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 자석 요소의 자기 축선은, 상기 제 1 평면에 대해서 60 도보다 더 큰 경사 각도를 가지는, 자석 배열체.
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