KR101683414B1 - 스퍼터링 장치 - Google Patents

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캐논 아네르바 가부시키가이샤
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Abstract

스퍼터링 장치는, 챔버와, 상기 챔버 중에서 기판을 보유 지지하기 위한 기판 홀더와, 타깃을 보유 지지하기 위한 타깃 홀더와, 상기 기판 홀더와 상기 타깃 홀더의 사이에 배치되고, 상기 기판 홀더측의 제1 면 및 상기 제1 면의 반대측인 제2 면을 갖는 셔터와, 상기 셔터의 상기 제2 면에 대향하는 부분을 포함하는 제3 면 및 상기 제3 면의 반대측인 제4 면을 갖는 제1 실드와, 상기 셔터의 단부 및 상기 제1 실드의 단부에 대향하는 부분을 포함하는 제5 면을 갖는 제2 실드와, 상기 셔터의 상기 제2 면과 상기 제1 실드의 상기 제3 면과의 사이에 형성되는 제1 간극에 연통되도록 상기 제1 실드의 외측에 배치된 가스 확산 공간에 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비한다. 상기 제2 실드는, 상기 셔터의 단부와의 사이에 제2 간극을 구성하도록 상기 제5 면으로부터 돌출된 돌출부를 포함한다.

Description

스퍼터링 장치{SPUTTERING DEVICE}
본 발명은 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 기판을 보유 지지하는 기판 홀더와, 타깃을 탑재하는 스퍼터링 캐소드와, 타깃과 기판의 사이에 이동 가능하게 배치된 셔터판과, 이것을 수용하는 진공 용기와, 진공 용기 내에 아르곤 가스 등의 가스를 공급하기 위한 가스 도입구를 갖는 스퍼터링 장치가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2005-187830호 공보
플라즈마를 발생시키기 위한 착화시에는 타깃이 면하고 있는 공간의 압력을 상응하는 압력까지 높일 필요가 있다. 착화 후에는 진공 용기 내의 공간은 스퍼터링을 위한 적정한 압력까지 감압된다. 특허문헌 1에 기재된 스퍼터링 장치는, 타깃이 면하고 있는 공간의 압력을 선택적으로 높이기 위한 구성을 갖지 않는다. 따라서, 착화를 위해 진공 용기 내의 공간 전체의 압력을 높게 할 필요가 있다.
본 발명은 착화에 유리한 구성을 갖는 스퍼터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 측면은, 챔버와, 상기 챔버 중에서 기판을 보유 지지하기 위한 기판 홀더와, 타깃을 보유 지지하기 위한 타깃 홀더를 갖는 스퍼터링 장치에 관한 것이며, 상기 스퍼터링 장치는, 상기 기판 홀더와 상기 타깃 홀더의 사이에 배치되고, 상기 기판 홀더측의 제1 면 및 상기 제1 면의 반대측인 제2 면을 갖는 셔터와, 상기 셔터의 상기 제2 면에 대향하는 부분을 포함하는 제3 면 및 상기 제3 면의 반대측인 제4 면을 갖는 제1 실드와, 상기 셔터의 단부 및 상기 제1 실드의 단부에 대향하는 부분을 포함하는 제5 면을 갖는 제2 실드와, 상기 셔터의 상기 제2 면과 상기 제1 실드의 상기 제3 면과의 사이에 형성되는 제1 간극에 연통되도록 상기 제1 실드의 외측에 배치된 가스 확산 공간에 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비하며, 상기 제2 실드는, 상기 셔터의 단부와의 사이에 제2 간극을 구성하도록 상기 제5 면으로부터 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 가스 공급부에 의해 상기 가스 확산 공간에 공급된 가스는, 상기 제1 간극을 통하여 상기 타깃 근방의 공간을 향하여 이동 가능하다.
본 발명에 따르면, 착화에 유리한 구성을 갖는 스퍼터링 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태의 스퍼터링 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 도 1에 도시하는 스퍼터링 장치의 단면도의 일부를 확대한 도면.
도 3은 도 1에 도시하는 스퍼터링 장치의 단면도의 일부를 확대한 도면.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시하는 스퍼터링 장치의 변형예를 도시하는 도면.
도 5는 도 1 내지 도 3에 도시하는 스퍼터링 장치의 변형예를 도시하는 도면.
도 6은 도 1 내지 도 3에 도시하는 스퍼터링 장치의 변형예를 도시하는 도면.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시 형태의 스퍼터링 장치(100)의 개략 구성이 도시되어 있다. 도 2에는 스퍼터링 장치(100)의 일부가 확대되어 도시되어 있다. 스퍼터링 장치(100)는, 챔버(101)와, 챔버(101) 중에서 기판(S)를 보유 지지하기 위한 기판 홀더(103)와, 1개 또는 복수의 타깃(110)을 보유 지지하기 위한 1개 또는 복수의 타깃 홀더(120)를 갖는다. 챔버(101)는, 예를 들어 상부 챔버(101a)와 하부 챔버(101b)를 포함하고, 상부 챔버(101a)와 하부 챔버(101b)로 분할 가능하다. 상부 챔버(101a)와 하부 챔버(101b)는 도시하지 않은 힌지로 결합될 수 있다. 유지 보수시에는 챔버(101)가 상부 챔버(101a)와 하부 챔버(101b)로 분할될 수 있다. 상부 챔버(101a)와 하부 챔버(101b)의 사이에는 O링 등의 시일 부재(131)가 배치될 수 있다. 타깃(110)에는 타깃 홀더(120)를 통하여 도시하지 않은 전원 장치로부터 전력이 공급된다.
스퍼터링 장치(100)는 셔터 유닛(104), 제1 실드(105), 제2 실드(109), 가스 공급부(22) 및 배기 장치(102)를 구비할 수 있다. 셔터 유닛(104)은 1개 또는 복수의 셔터를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 실시 형태에서는, 셔터 유닛(104)은 제1 셔터(104a)와 제2 셔터(104b)를 포함한다. 제1 셔터(104a)와 제2 셔터(104b)는 회전 기구(118)에 의해 독립하여 회전된다. 제1 셔터(104a) 및 제2 셔터(104b)는 각각 적어도 하나의 개구를 갖는다. 제1 셔터(104a) 및 제2 셔터(104b)는, 스퍼터링에 사용되는 타깃(110)이 챔버(101)의 내측 공간(기판(S)이 면하고 있는 공간)(34)에 대하여 제1 셔터(104a)의 개구 및 제2 셔터(104b)의 개구를 통하여 면하도록 회전 기구(118)에 의해 구동된다. 제1 셔터(104a)는 기판 홀더(103)와 타깃 홀더(120)의 사이에 배치되고, 기판 홀더(103)측의 제1 면(S1) 및 제1 면(S1)의 반대측인 제2 면(S2)을 갖는다. 제2 셔터(104b)는 제1 면(S1)에 대향하는 면을 갖는다.
제1 실드(105)는 제1 셔터(104a)의 제2 면(S2)에 대향하는 부분을 포함하는 제3 면(S3) 및 제3 면(S3)의 반대측인 제4 면(S4)을 갖는다. 제1 실드(105)는, 또한 타깃(110)의 주위를 둘러싸도록 배치된 부분(15)을 포함할 수 있다. 부분(15)은, 예를 들어 타깃(110) 외에 타깃(110) 근방의 공간(31)을 둘러싸는 통 형상부일 수 있다. 제2 실드(109)는 제1 셔터(104a)의 단부(11) 및 제1 실드(105)의 단부(12)에 대향하는 부분(109a, 109b)을 포함하는 제5 면(S5)을 갖는다. 제2 실드(109)는 링 형상을 가질 수 있다.
제1 셔터(104a)의 제2 면(S2)과 제1 실드(105)의 제3 면(S3)의 사이에는 제1 간극(G1)이 형성되어 있다. 제1 실드(105)의 외측에는 제1 간극(G1)에 연통되도록 가스 확산 공간(21)이 배치되어 있다. 가스 확산 공간(21)은, 예를 들어 환형의 공간일 수 있다. 가스 공급부(22)는 가스 확산 공간(21)에 가스를 공급한다. 가스 확산 공간(21)은 제1 실드(105)의 제4 면(S4) 및 제2 실드(109)의 제5 면(S5)에 의해 적어도 일부가 획정될 수 있다.
제2 실드(109)는 돌출부(112)를 포함한다. 돌출부(112)는 제1 셔터(104a)의 단부(11)와 돌출부(112)의 사이에 제2 간극(G2)을 구성하도록 제5 면(S5)으로부터 돌출되어 있다. 돌출부(112)는, 타깃(110)과 기판(S) 사이의 내측 공간(34) 및/또는 타깃(110) 근방의 공간(31)으로부터의 스퍼터링 입자가 제1 셔터(104a)의 단부(11)와 제2 실드(109)의 사이를 통과하여 가스 확산 공간(21)에 침입하는 것을 방지한다. 가스 공급부(22)에 의해 가스 확산 공간(21)에 공급된 가스, 예를 들어 Ar, Kr 또는 Xe 가스는 제1 간극(G1)을 통하여 타깃(110) 근방의 공간(31)을 향하여 이동 가능하다.
스퍼터링 장치(100)는, 셔터 유닛(104)과 기판 홀더(103) 사이의 내측 공간(34)을 둘러싸도록 배치된 제3 실드(117)를 구비할 수 있다. 제3 실드(117)는 제3 실드(117)와 챔버(101)의 사이에 외측 공간(35)이 형성되도록 배치되어 있다. 제2 실드(109)는 가스 확산 공간(21)과 외측 공간(35)을 분리하도록 배치될 수 있다. 가스 확산 공간(21)으로부터 제1 간극(G1)을 통하여 타깃(110) 근방의 공간(31)에 유입된 가스는, 셔터 유닛(104)과 기판 홀더(103) 사이에서의 제3 실드(117)에 의해 둘러싸인 내측 공간(34)을 통과하여, 기판 홀더(103)의 기판 보유 지지면보다 낮은 위치에 설치될 수 있는 배기구를 통하여 배기 장치(102)에 의해 흡인될 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 타깃(110) 근방의 공간(31)의 압력이 내측 공간(34)보다 높아지는 압력 분포를 챔버(101) 내에 형성할 수 있다. 이에 의해, 가스 공급부(22)로부터의 가스 공급의 개시 후, 플라즈마를 발생시키기 위한 착화 가능의 상태로 빠르게 이행할 수 있다.
플라즈마를 발생시키기 위한 착화는, 도 3에 예시되는 바와 같이, 스퍼터링을 위하여 사용하는 타깃(110)이 내측 공간(34)에 면하지 않도록 셔터 유닛(104)을 제어하여 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 플라즈마를 발생시키기 위한 착화는, 스퍼터링을 위하여 사용되는 타깃(110) 근방의 공간(31)과, 기판(S)측의 내측 공간(34)이 셔터 유닛(104)(제1 셔터(104a) 및/또는 제2 셔터(104b))에 의해 분리된 상태로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 상태는 타깃(110) 근방의 공간(31)의 압력을 기판(S)측의 내측 공간(34)의 압력보다 충분히 높게 하기 때문에 효과적이다.
제2 간극(G2)은 제1 실드(105)와 제2 실드(109)의 사이의 최소 거리보다 작은 것이 바람직하다. 이것은 가스 확산 공간(21)으로부터 제2 간극(G2)을 통하여 내측 공간(34)에 이르는 경로의 컨덕턴스를 작게 하여, 가스 확산 공간(21)으로부터 제1 간극(G1)을 통하여 타깃(110) 근방의 공간(31)에 가스를 공급하기 쉽게 하는 데 기여한다.
제2 실드(109)는 제5 면(S5)에 외측 볼록부(111)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 외측 볼록부(111)는, 제1 실드(105)의 단부(12)가 제5 면(S5) 중 돌출부(112)와 외측 볼록부(111)와의 사이의 부분(109a)에 대향하도록 배치된다. 외측 볼록부(111)는, 타깃(110)과 기판(S) 사이의 내측 공간(34) 및/또는 타깃(110) 근방의 공간(31)으로부터의 스퍼터링 입자가 가스 확산 공간(21)에 침입하는 것을 방지한다.
외측 볼록부(111)와 제1 실드(105)의 단부(12)로 제3 간극(G3)이 구성된다. 제3 간극(G3)은, 제2 실드(109) 중 돌출부(112)와 외측 볼록부(111)와의 사이의 부분(109a)과 제1 실드(105)와의 사이의 최소 거리보다 작은 것이 바람직하다. 이것은 가스 확산 공간(21)의 압력을 일정하게 하여, 복수의 타깃(110) 중 어느 근방의 공간(31)에 대해서도 동일한 압력을 제공하는 데 기여한다. 이것은 복수의 타깃(110) 사이에서의 압력 상태의 변동을 저감하기 때문에 유리하다.
제2 실드(109)는 제5 면(S5)에 내측 볼록부(113)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 내측 볼록부(113)는, 제1 셔터(104a)의 단부(11)(및 제2 셔터(104b)의 단부(13))가 제5 면(S5) 중 돌출부(112)와 내측 볼록부(113)와의 사이의 부분(109b)에 대향하도록 배치될 수 있다. 내측 볼록부(113)는, 타깃(110)과 기판(S) 사이의 내측 공간(34) 및/또는 타깃(110) 근방의 공간(31)으로부터의 스퍼터링 입자가 가스 확산 공간(21)에 침입하는 것을 방지한다.
돌출부(112), 외측 볼록부(111), 내측 볼록부(113), 제1 셔터(104a), 제2 셔터(104b) 및 제1 실드(105)는, 가스 확산 공간(21)으로부터 공간(31, 34)에 직접 이르는 경로를 사행시켜, 이에 의해 상기 경로의 컨덕턴스를 높임과 함께 스퍼터링 입자가 가스 확산 공간(21)에 침입하는 것을 방지한다.
도 4에 예시되는 바와 같이, 제2 실드(109)는, 제1 셔터(104a)의 단부(11)와 제2 셔터(104b)의 단부(13) 사이의 공간을 향하여 돌출된 돌출부(114)를 가져도 된다. 돌출부(114)의 추가는, 가스 확산 공간(21)으로부터 공간(31, 34)에 직접 이르는 경로의 컨덕턴스를 증가시키는 데 유리하다. 돌출부(114)의 추가는, 또한 스퍼터링 입자가 가스 확산 공간(21)에 침입하는 것을 방지하는 효과의 향상에 유리하다.
도 5에 예시되는 바와 같이, 셔터 유닛(104)과 내측 공간(34)의 사이에 추가의 실드(130)가 설치되어도 된다. 추가의 실드(130)는 제2 실드(109)에 결합될 수 있다. 추가의 실드(130)는 제1 간극(G1)을 통하지 않고 가스 확산 공간(21)으로부터 공간(31, 34)에 이르는 경로의 컨덕턴스를 높인다.
제1 셔터(104a) 및 제2 셔터(104b)로서 예시된 셔터는, 도 1 내지 도 5에 예시되는 바와 같이 만곡되어도 되고, 도 6에 예시되는 바와 같이 평면 형상을 가져도 된다. 제2 실드(109)의 구조는 셔터의 형상에 따라 변경될 수 있다.
본 발명은 상기 실시 형태에 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 여러가지 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 밝히기 위하여, 이하의 청구항을 첨부한다.
본원은 2013년 4월 10일에 제출된 일본 특허 출원 제2013-082484호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 그 기재 내용의 모두를 여기에 원용한다.

Claims (9)

  1. 챔버와, 상기 챔버 중에서 기판을 보유 지지하기 위한 기판 홀더와, 타깃을 보유 지지하기 위한 타깃 홀더를 갖는 스퍼터링 장치이며,
    상기 기판 홀더와 상기 타깃 홀더의 사이에 배치되고, 상기 기판 홀더측의 제1 면 및 상기 제1 면의 반대측인 제2 면을 갖는 셔터와,
    상기 셔터의 상기 제2 면에 대향하는 부분을 포함하는 제3 면 및 상기 제3 면의 반대측인 제4 면을 갖는 제1 실드와,
    상기 셔터의 단부 및 상기 제1 실드의 단부에 대향하는 부분을 포함하는 제5 면을 갖는 제2 실드와,
    상기 셔터의 상기 제2 면과 상기 제1 실드의 상기 제3 면과의 사이에 형성되는 제1 간극에 연통되도록 상기 제1 실드의 외측에 배치된 가스 확산 공간에 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비하며,
    상기 제2 실드는, 상기 셔터의 단부와의 사이에 제2 간극을 구성하도록 상기 제5 면으로부터 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 가스 공급부에 의해 상기 가스 확산 공간에 공급된 가스는, 상기 제1 간극을 통하여 상기 타깃 근방의 공간을 향하여 이동 가능한 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 간극은, 상기 제1 실드와 상기 제2 실드의 사이의 최소 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 실드는 상기 제5 면에 외측 볼록부를 더 포함하고, 상기 외측 볼록부는, 상기 제1 실드의 단부가 상기 제5 면 중 상기 돌출부와 상기 외측 볼록부와의 사이의 부분에 대향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 외측 볼록부와 상기 제1 실드의 단부로 제3 간극이 구성되고,
    상기 제3 간극은, 상기 제2 실드 중 상기 돌출부와 상기 외측 볼록부와의 사이의 부분과 상기 제1 실드와의 사이의 최소 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 실드는 상기 제5 면에 내측 볼록부를 더 포함하고, 상기 내측 볼록부는, 상기 셔터의 단부가 상기 제5 면 중 상기 돌출부와 상기 내측 볼록부와의 사이의 부분에 대향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 셔터의 상기 제1 면에 대향하는 면을 갖는 제2 셔터를 더 구비하고, 상기 내측 볼록부는, 상기 제2 셔터의 단부가 상기 제5 면 중 상기 돌출부와 상기 내측 볼록부와의 사이의 부분에 대향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 가스 확산 공간은, 상기 제1 실드의 상기 제4 면 및 상기 제2 실드의 상기 제5 면에 의해 적어도 일부가 획정되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 실드는, 상기 타깃의 주위를 둘러싸도록 배치된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타깃 홀더 외에 적어도 하나의 타깃 홀더를 더 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
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