KR102083955B1 - 스퍼터링 장치, 박막증착 방법 및 컨트롤 디바이스 - Google Patents

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타케오 곤노
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캐논 아네르바 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 요철구조 전체에 걸쳐, 심지어 요철구조가 형성되는 기판에도 요철구조의 측면부에 증착된 박막의 균일한 막 두께를 보장할 수 있고 평평한 기판 표면에 균일한 막 두께를 갖는 다층막을 형성하는 기능을 갖는 스퍼터링 장치를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링 장치는 회전가능하게 기판(21)을 유지하도록 구성된 기판홀더(22)와, 상기 기판홀더(22) 맞은편 위치에 기판홀더 면의 법선에 대하여 경사지게 배열된 음극유닛(40)과, 기판홀더에 보유된 기판의 회전위치를 탐지하기 위한 위치센서(23)와, 탐지된 회전위치에 따라 기판의 회전속도를 조절하기 위한 홀더 회전 컨트롤러(51)를 포함한다. 홀더 회전 컨트롤러(51)는 음극 유닛(40)이 요철구조의 피처리 표면의 확장 방향으로서 제 1 방향으로 측면에 위치될 때 기판의 회전속도가 음극 유닛(40)이 제 1 방향에 수직하고 기판의 평면 방향에 나란한 제 2 방향으로 측면에 위치해 있을 때 기판의 회전속도보다 더 낮도록 회전속도를 컨트롤한다.

Description

스퍼터링 장치, 박막증착 방법 및 컨트롤 디바이스{SPUTTERING APPARATUS, FILM DEPOSITION METHOD, AND CONTROL DEVICE}
본 발명은 반도체, 전자 디바이스, 자기 디바이스, 디스플레이 디바이스 등의 제조공정시 표면요철구조(이하 요철구조라 함)를 갖는 기판을 박막에 증착하기 위한 스퍼터링 장치, 박막증착 방법 및 컨트롤 디바이스에 관한 것이다.
요철구조를 갖는 기판에 박막을 균일하게 증착하는 방법으로 화학기상증착법(특허참조문헌 1 참조) 및 원자층 증착법(특허참조문헌 2 참조)과 같이 기판에 화학반응을 이용한 방법들이 잘 알려져 있다. 이들 방법들은 하단면 및 깊이 바닥에 닿이는 트렌치 또는 홀의 내벽면의 코팅을 위해 사용된다. 그러나, 화학반응을 이용한 방법들은 처리과정에서 반응가스가 박막에 섞이는 사실로 인해 고순도의 금속막을 필요로 하는 애플리케이션에 적합하지 않다. 또한, 화학반응 소스로서 소스가스를 찾는데 개발시간이 필요하기 때문에, 매우 제한된 재료들만이 여태껏 금속막에 사용을 위해 수행되어왔다. 그러므로, 상기 방법들은 다양한 종류의 금속막 또는 합금박막의 다층박막 증착을 위해 사용되지 못한다.
원격 저압 스퍼터링(특허참조문헌 3 참조), 바이어스 스퍼터링(특허참조문헌 4 참조) 등이 물리기상증착법에 의해 트렌치 또는 홀의 내벽면과 하단면의 코팅을 위한 종래 기술로 알려져 있다. 그러나, 원격 저압 스퍼터링과 바이어스 스퍼터링은 타겟 표면이 실질적으로 기판 표면에 나란히 마주보며 배열되어 있기 때문에 본질적으로 기판 표면에 막 두께가 불균일한 것과 관련한 문제가 있다.
하단면 및 홀의 내벽면에서의 코팅 특성은 회전되는 기판의 각을 적절히 변화시키면서 막을 증착시킴으로써 향상되는 것으로 알려져 있으나(특허참조문헌 5 참조), 이는 기판 표면에 막 두께 분포의 향상에 있어 충분치 못하다. 막 두께 분포 뿐만 아니라 회전되는 기판의 각을 적절히 변화시킴으로써 코팅 특성을 향상시키는 방법에 대해, 세이퍼(shaper)라는 마스크가 특허참조문헌 6에 개시된 이온빔 스퍼터 증착방법의 예로서 예시된 바와 같이 입사 스퍼터 입자들의 양을 제어하기 위해 기판 바로 위에 제공될 필요가 있다. 그러나, 마스크의 사용은 박막이 시간이 지남에 따라 마스크에 증착되기 때문에 마스크로부터 박막을 벗겨냄으로 인해 분진 발생 문제를 일으킨다.
한편, 특허참조문헌 7에 개시된 비스듬한 입사 및 회전에 따른 증착법이 평평한 표면에 박막을 균일하게 증착하기 위한 방법으로 알려져 있다. 이 방법에서, 타켓을 지지하는 음극유닛은 기판에서 오프세트로, 즉, 기판 위에서 비스듬히 배열되어 있고, 타겟 재료는 기판이 피처리 표면을 따라 회전되는 동안 마그네트론 스퍼터링에 의해 스퍼터링된다.
또한, 비스듬한 입사 및 회전에 따른 증착 방법에 관하여, 자기장에 형성된 자기박막의 박막 두께 분포에 있어 불균일함을 줄이기 위해 기판의 회전속도를 컨트롤하는 방법(특허참조문헌 8)이 개시되어 있다.
인용목록
특허문헌
특허참조문헌 1: 미국특허 제5,877,087호
특허참조문헌 2: 미국특허 제6,699,783호
특허참조문헌 3: 일본특허출원공개공보 제7-292475호
특허참조문헌 4: 일본특허출원공개공보 제2004-107688호
특허참조문헌 5: 일본특허출원공개공보 제2009-41040호
특허참조문헌 6: 미국특허 제6,716,322호
특허참조문헌 7: 일본특허출원공개공보 제2000-265263호
특허참조문헌 8: 국제특허출원공개공보 WO 2010/038421호
박막이 비스듬한 입사 및 회전에 따른 종래 증착방법에 의해 기판에 요철구조로 증착될 때, 랜드 또는 그루브의 벽면 또는 경사진 표면부분(이하 측면이라 함)에 증착된 박막의 막 두께가 기판 표면에서 변하는 문제가 발생한다. 보다 상세하게, 기판의 상대 위치와 기판 위에 비스듬히 배열된 타겟으로 인해 기판의 외부를 향해 대면하는 측면(이하 제 1 면이라 함)과 기판의 중심을 향해 대면하는 측면(이하 제 2 면이라 함) 사이에 증착된 박막의 막 두께가 변하는 문제가 발생한다.
다시 말하면, 비스듬한 입사 및 회전에 따른 증착방법은 기판에 요철구조가 없는 평평한 기판에 효과적인 기술이다. 그러나, 비스듬한 입사 및 회전에 따른 증착방법이 메사 구조, V-그루브 또는 트렌치와 같이 요철구조를 갖는 기판에 스퍼터링을 가하는 경우, 스퍼터링에 의해 증착된 박막의 두께가 요철구조의 2개 중심 표면들(특히, 스퍼터링에 의한 피처리 표면들(가령, 서로 마주보고 있으면서 요철구조의 길이방향으로 뻗어 있는 2개 표면들)) 사이에서 변한다.
도 2, 도 18 및 도 19를 이용해 상세한 설명을 할 것이다. 도 2는 직사각형 하단면 및 상단면을 갖는 소위 메사 구조(211)가 기판(21)의 피처리 표면에 요철구조로 형성된 상태를 도시한 것이다. 메사 구조(211) 각각에서, 기판의 외부면을 향해 바라보는 제 1 표면은 참조번호(211a)로 표시되고 기판의 중심을 향해 바라보는 제 2 표면은 참조번호(211b)로 표시된다. 기판에 소정의 요철구조에 집중해, 도 18 및 도 19는 요철구조와 타겟의 상대 위치를 예시한 것이다. 도 19는 도 18에서의 위치로부터 180°회전된 기판을 예시한 것이다. 도 18의 위치에서, 기판(211a)은 타겟(400)을 바라보고, 스퍼터링에 의해 형성된 박막이 표면(211a)에 주로 증착된다. 도 19의 위치에서, 표면(211b)은 타겟(400)을 바라보고, 스퍼터링에 의해 형성된 박막은 표면(211b)에 주로 증착된다. 이때, 도 18에서 타겟(400)과 표면(211a) 간의 거리는 도 19에서 타겟(400)과 표면(211b) 간의 거리와 다른 것을 알 수 있다. 타겟과 피처리 표면 간의 거리가 더 멀수록, 증착량도 더 적어진다. 따라서, 도 18 및 도 19의 경우, 기판(211a)의 막 두께는 표면(211b)의 막 두께보다 더 크다. 그러므로, 기판에 형성된 요철구조가 같아도, 측면의 배향에 따라 측면들 간에 막 두께가 변한다. 이는 기판의 중심에 실제로 위치된 요철구조와는 다른 요철구조들 모두에 대해서도 여전히 들어맞는다.
이는 타겟이 기판 위에 비스듬하게(또는 오프세트로) 배열되어 있는 한 타겟이 어떤 위치에 배열되어 있더라도 이 경향이 또한 관찰된다고 말할 수 있다. 게다가, 기판 위에 비스듬히 배열된 타겟들의 개수가 하나 이상이더라도 이 경향이 또한 관찰된다고 말할 수 있다. 그 이유는 타겟들이 기판의 중심축에 대해 대칭 위치에 배열되더라도, 타겟, 표면(211a), 및 표면(211b)의 상대 위치에 전혀 변화가 없기 때문이다. 다시 말하면, 임의의 타겟에 대해, 서로 마주볼 때 표면(211a)과 타겟 간의 거리는 짧은 반면, 서로 마주볼 때 표면(211b)과 타겟 간의 거리는 길다.
따라서, 상술한 상황을 고려해, 본 발명의 목적은 요철구조 전체에 걸쳐, 심지어 요철구조가 형성되는 기판에도 요철구조의 측면부에 증착된 박막의 균일한 막 두께를 보장할 수 있는 스퍼터링 장치, 박막증착방법, 및 컨트롤 디바이스를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 회전가능하게 기판을 유지하도록 구성된 기판홀더와, 상기 기판홀더의 맞은편 위치에 기판홀더 면의 법선에 대하여 경사지게 배열되고 적어도 하나의 스퍼터링 타겟을 지지하도록 구성된 타겟 홀더와, 기판홀더에 보유된 기판의 회전위치를 탐지하기 위한 위치탐지수단과, 상기 위치탐지수단에 의해 탐지된 회전위치에 따라 기판의 회전속도를 조절하기 위한 회전 컨트롤 수단을 구비하고, 적어도 하나의 요철구조가 형성된 기판이 기판홀더에 배치될 경우, 회전 컨트롤 수단은 스퍼터링 타겟이 요철구조의 피처리 표면으로서 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때 기판의 회전속도가 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직하고 기판의 평면 방향에 나란한 제 2 방향으로 측면에 위치해 있을 때 기판의 회전속도보다 더 낮도록 기판의 회전속도를 컨트롤하는 스퍼터링 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판을 불연속적으로 회전시키면서 기판을 보유하도록 구성된 기판홀더와, 상기 기판홀더 맞은편 위치에 기판홀더 면의 법선에 대하여 경사지게 배열되고 적어도 하나의 스퍼터링 타겟을 지지하도록 구성된 타겟 홀더와, 기판홀더에 보유된 기판의 회전위치를 탐지하기 위한 위치탐지수단과, 상기 위치탐지수단에 의해 탐지된 회전위치에 따라 기판의 회전중단시간을 조절하기 위한 회전 컨트롤 수단을 구비하고, 적어도 하나의 요철구조가 형성된 기판이 기판홀더에 배치될 경우, 회전 컨트롤 수단은 스퍼터링 타겟이 요철구조의 피처리 표면으로서 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때 기판의 회전중단시간이 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직하고 기판의 평면 방향에 나란한 제 2 방향으로 측면에 위치해 있을 때 기판의 회전중단시간보다 더 길도록 기판의 회전중단시간을 컨트롤하는 스퍼터링 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전가능하게 기판을 유지하도록 구성된 기판홀더와, 상기 기판홀더 맞은편 위치에 기판홀더 면의 법선에 대하여 경사지게 배열된 적어도 하나의 스퍼터링 타겟을 스퍼터링하도록 구성된 음극유닛과, 기판홀더에 보유된 기판의 회전위치를 탐지하기 위한 위치탐지수단과, 상기 위치탐지수단에 의해 탐지된 회전위치에 따라 음극유닛에 대한 공급 전력을 조절하기 위한 전력 컨트롤 수단을 구비하고, 적어도 하나의 요철구조가 형성된 기판이 기판홀더에 배치될 경우, 전력 컨트롤 수단은 스퍼터링 타겟이 요철구조의 피처리 표면으로서 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때 음극유닛용 공급 전력이 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직하고 기판의 평면 방향에 나란한 제 2 방향으로 측면에 위치해 있을 때 음극유닛용 공급 전력보다 더 크도록 음극유닛에 대한 공급 전력을 조절하는 스퍼터링 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전가능한 기판홀더에 적어도 하나의 요철구조가 형성되는 기판을 배치하는 단계와, 기판을 회전시키면서, 스퍼터링 타겟의 법선이 기판의 법선에 대해 경사지도록 기판의 맞은편에 배열된 스퍼터링 타겟을 스퍼터링함으로써 요철구조의 피처리 표면에 박막을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 박막을 형성하는 단계는 피처리 표면으로서 측면에 대한 증착량은 스퍼터링 타겟이 기판상의 요철구조의 피처리 표면으로서 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때 상대적으로 많고, 피처리 표면으로서 측면에 대한 증착량은 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 측면에 위치하고 기판의 평면 방향으로 나란할 때 상대적으로 작도록 박막을 형성하는 단계를 포함하는 스퍼터링을 이용한 박막증착방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전가능한 기판홀더에 적어도 하나의 요철구조가 형성되는 기판을 배치하는 단계와, 기판을 회전시키면서, 스퍼터링 타겟의 법선이 기판의 법선에 대해 경사지도록 기판의 맞은편에 배열된 스퍼터링 타겟을 스퍼터링함으로써 요철구조의 피처리 표면에 박막을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 박막을 형성하는 단계는 기판의 회전위치를 탐지하는 단계와, 탐지된 회전위치에 따라 기판의 회전속도를 조절하는 단계를 포함하고, 상기 회전속도를 조절하는 단계는 스퍼터링 타겟이 기판상의 요철구조의 피처리 표면으로서 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때 기판의 회전속도가 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 측면에 위치하고 기판의 평면 방향으로 나란할 때 기판의 회전속도보다 낮도록 기판의 회전속도를 컨트롤하는 단계를 포함하는 스퍼터링을 이용한 박막증착방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전가능한 기판홀더에 적어도 하나의 요철구조가 형성되는 기판을 배치하는 단계와, 기판을 불연속적으로 회전시키면서, 스퍼터링 타겟의 법선이 기판의 법선에 대해 경사지도록 기판의 맞은편에 배열된 스퍼터링 타겟을 스퍼터링함으로써 요철구조의 피처리 표면에 박막을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 박막을 형성하는 단계는 기판의 회전위치를 탐지하는 단계와, 탐지된 회전위치에 따라 기판의 회전속도를 조절하는 단계를 포함하고, 상기 회전속도를 조절하는 단계는 스퍼터링 타겟이 기판상의 요철구조의 피처리 표면으로서 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때 기판의 회전중단시간이 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 측면에 위치하고 기판의 평면 방향으로 나란할 때 기판의 회전중단시간보다 더 길도록 기판의 회전중단시간을 컨트롤하는 단계를 포함하는 스퍼터링을 이용한 박막증착방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전가능한 기판홀더에 적어도 하나의 요철구조가 형성되는 기판을 배치하는 단계와, 기판을 회전시키면서, 스퍼터링 타겟의 법선이 기판의 법선에 대해 경사지도록 기판의 맞은편에 배열된 스퍼터링 타겟을 음극유닛에 전압을 공급함으로써 발생된 플라즈마로 스퍼터링함으로써 요철구조의 피처리 표면에 박막을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 박막을 형성하는 단계는 기판의 회전위치를 탐지하는 단계와, 탐지된 회전위치에 따라 기판의 전력을 조절하는 단계를 포함하고, 상기 전력을 조절하는 단계는 스퍼터링 타겟이 기판상의 요철구조의 피처리 표면으로서 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때 음극유닛에 공급된 전력이 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 측면에 위치하고 기판의 평면 방향으로 나란할 때 음극유닛에 공급된 전력보다 더 크도록 음극유닛에 대한 공급 전력을 조절하는 단계를 포함하는 스퍼터링을 이용한 박막증착방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전가능하게 기판을 유지하도록 구성된 기판홀더와, 상기 기판홀더 맞은편 위치에 기판홀더 면의 법선에 대하여 경사지게 배열되고 적어도 하나의 스퍼터링 타겟을 지지하도록 구성된 타겟 홀더와, 기판홀더에 보유된 기판의 회전위치를 탐지하기 위한 위치탐지수단과, 기판홀더의 회전을 컨트롤하기 위한 회전구동수단을 포함한 스퍼터링 장치를 컨트롤하기 위한 컨트롤 디바이스로서, 상기 위치탐지수단으로부터 회전위치에 대한 정보를 획득하기 위한 수단과, 적어도 하나의 요철구조가 형성된 기판이 기판홀더에 배치될 때, 스퍼터링 타겟이 요철구조의 피처리 표면으로서 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때 기판의 회전속도가 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 2 방향으로 측면에 위치될 때 기판의 회전속도보다 느리도록 회전위치에 대한 획득된 정보에 따라 회전구동수단을 컨트롤하기 위해 컨트롤 신호를 발생하기 위한 수단과, 회전구동수단에 발생된 컨트롤 신호를 전달하기 위한 수단을 구비하는 스퍼터링 장치를 컨트롤하기 위한 컨트롤 디바이스가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판을 불연속적으로 회전시키면서 기판을 유지하도록 구성된 기판홀더와, 상기 기판홀더 맞은편 위치에 기판홀더 면의 법선에 대하여 경사지게 배열되고 적어도 하나의 스퍼터링 타겟을 지지하도록 구성된 타겟 홀더와, 기판홀더에 보유된 기판의 회전위치를 탐지하기 위한 위치탐지수단과, 위치탐지수단에 의해 탐지된 회전위치에 따라 기판에 대한 회전중단시간을 조절하기 위한 회전구동수단을 포함한 스퍼터링 장치를 컨트롤하기 위한 컨트롤 디바이스로서, 상기 위치탐지수단으로부터 회전위치에 대한 정보를 획득하기 위한 수단과, 적어도 하나의 요철구조가 형성된 기판이 기판홀더에 배치될 때, 스퍼터링 타겟이 요철구조의 피처리 표면으로서 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때 기판에 대한 회전중단시간이 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 2 방향으로 측면에 위치될 때 기판에 대한 회전중단시간보다 더 길어지는 방식으로 회전위치에 대한 획득된 정보에 따라 기판에 대한 회전중단시간을 컨트롤하기 위해 컨트롤 신호를 발생하기 위한 수단과, 회전구동수단에 발생된 컨트롤 신호를 전달하기 위한 수단을 구비하는 스퍼터링 장치를 컨트롤하기 위한 컨트롤 디바이스가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판을 회전가능하게 보유하도록 구성된 기판홀더와, 상기 기판홀더 맞은편 위치에 기판홀더 면의 법선에 대하여 경사지게 배열되고 적어도 하나의 스퍼터링 타겟을 지지하도록 구성된 타겟 홀더와, 기판홀더에 보유된 기판의 회전위치를 탐지하기 위한 위치탐지수단과, 음극유닛에 전력을 공급하도록 구성된 전원 소스를 포함한 스퍼터링 장치를 컨트롤하기 위한 컨트롤 디바이스로서, 상기 스퍼터링 장치로부터 회전위치에 대한 정보를 획득하기 위한 수단과, 적어도 하나의 요철구조가 형성된 기판이 기판홀더에 배치될 때, 스퍼터링 타겟이 요철구조의 피처리 표면으로서 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때 음극유닛에 대한 공급 전력이 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 2 방향으로 측면에 위치될 때 음극유닛에 대한 공급 전력보다 더 커지는 식으로 회전위치에 대한 획득된 정보에 따라 음극유닛에 대한 공급 전력을 컨트롤하기 위해 컨트롤 신호를 발생하기 위한 수단과, 전원 소스에 발생된 컨트롤 신호를 전달하기 위한 수단을 구비하는 스퍼터링 장치를 컨트롤하기 위한 컨트롤 디바이스가 제공된다.
본 발명에 따르면, 타겟이 기판 위에 비스듬히 배열되는 구성에서 요철구조가 기판에 형성되더라도, 서로 마주한 요철구조들 각각의 양 면들(가령, 길이방향을 따라 형성되고 서로 대향한 두 측면들(즉, 경사진 표면들 또는 벽표면들)) 간에 막 두께의 변화를 줄일 수 있다.
본 발명의 내용에 포함됨.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링 장치를 도면 형태로 도시한 개략 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 메사 구조가 기판에 요철구조로 형성되는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 음극유닛과 기판홀더의 상대 증착을 도면 형태로 예시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 컨트롤 디바이스를 예시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라, 타겟의 상대 위치와 기판 및 기판의 상태를 설명하는 보조도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링 방법에서 기판홀더의 회전속도의 컨트롤 맵을 예시한 설명도이다.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따라 메사 구조가 형성되는 기판을 설명하는 보조도면이다.
도 7b는 도 7a의 선 A-A'를 따라 취한 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 기판의 회전속도(y)와 기판의 회전각도(θ) 간의 관계를 예시한 그래프이다.
도 9a는 본 발명의 일실시예에 따라 트렌치 구조가 형성되는 기판을 설명하는 보조도면이다.
도 9b는 도 9a의 선 B-B'를 따라 취한 횡단면도이다.
도 10a는 본 발명의 일실시예에 따라, 파형 요철구조가 형성되는 기판을 설명하는 보조도면이다.
도 10b는 도 10a의 선 C-C'를 따라 취한 횡단면도이다.
도 11a는 본 발명의 일실시예에 따른 파형 요철구조의 횡단면 파형의 예를 예시한 도면이다.
도 11b는 본 발명의 일실시예에 따른 파형 요철구조의 횡단면 파형의 예를 예시한 도면이다.
도 11c는 본 발명의 일실시예에 따른 파형 요철구조의 횡단면 파형의 예를 예시한 도면이다.
도 11d는 본 발명의 일실시예에 따른 파형 요철구조의 횡단면 파형의 예를 예시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라, 기판에 형성된 요철구조의 예로서 TMR 소자를 도시한 도면이다.
도 13a는 본 발명의 일실시예에 따라, 기판 회전의 회전속도가 제어될 때 기판(또는 기판홀더)의 연속 회전을 설명하는 보조 그래프이다.
도 13b는 본 발명의 일실시예에 따라, 기판 회전의 회전속도가 제어될 때 기판(또는 기판홀더)의 연속 회전을 설명하는 보조 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 컨트롤 디바이스를 예시한 블록도이다.
도 15a는 본 발명의 일실시예에 따라 음극용 전원이 컨트롤되는 기판(또는 기판홀더)의 연속 회전을 설명하는 보조 그래프이다.
도 15b는 본 발명의 일실시예에 따라 음극용 전원이 컨트롤되는 기판(또는 기판홀더)의 불연속 회전을 설명하는 보조 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링 장치를 도면 형태로 예시한 개략 횡단면도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링 장치를 도면 형태로 예시한 개략 횡단면도이다.
도 18은 기판 및 스퍼터링 타겟에 요철구조의 상대 위치를 도면 형태로 예시한 도면이다.
도 19는 기판 및 스퍼터링 타겟에 요철구조의 상대 위치를 도면 형태로 예시한 도면이다.
하기의 첨부도면을 참조로 본 발명의 실시예들을 설명할 것이나, 본 발명은 실시예들에 국한되지 않음을 알아야 한다. 첨언하면, 하기에 기술된 도면에서 동일한 기능을 갖는 부분들은 동일한 참조번호로 표시되며 상기 부분들의 반복 설명은 때로 생략될 것이다.
제 1 실시예
도 1 내지 도 3을 참조로 제 1 실시예에 따른 스퍼터링 장치를 설명한다. 도 1은 제 1 실시예의 스퍼터링 장치를 도면 형태로 예시한 개략 횡단면도이다. 또한, 도 2는 요철구조가 피처리 표면에 집적된 제 1 실시예에 따른 기판의 예 및 요철구조의 확대도를 도면 형태로 예시한 평면도이다. 또한, 도 3은 기판홀더와 음극유닛들의 상대 배치를 도면 형태로 예시한 평면도이다. 여기서, 도 1은 도 3의 선 A-O-B를 따라 취한 횡단면도에 해당한다.
도 1에 예시된 바와 같이, 제 1 실시예의 스퍼터링 장치(1)는 진공챔버(10)(이하 때로는 단지 "챔버"라 함)를 포함하고, 진공챔버(10)에 진공 밀봉을 위해 O링(15)을 통과하는 상부 리드(14)가 제공된다. 진공챔버(10)에 상기 진공챔버(10)의 배기를 위한 진공펌프(11)가 제공된다. 진공챔버(10)는 피처리 기판(21)에 가져오기 위해 게이트 밸브(미도시)를 통해 인접한 진공전달챔버(미도시)에 연결된다.
챔버(10)에는 가스주입포트(12)로서 개구가 제공되고, 상기 챔버(10)에 반응성 스퍼터링 가스를 주입하기 위한 가스주입 시스템(13)이 가스주입포트(12)에 연결된다. 가스 실린더(미도시)가 가령 질량유량계와 같은 자동 유량 컨트롤러(미도시)를 통해 가스주입 시스템(13)에 연결되고, 반응성 가스가 기설정된 유량으로 가스주입포트(12)를 통해 주입된다. 챔버(10)에서 스퍼터링 반응을 위해, 가스주입 시스템(13)이 반응성 가스를 챔버(10)에 공급한다.
챔버(10)에서 처리 공간의 하부에는 상단면에 기판(21)을 지지할 수 있는 기판홀더(22)가 제공된다. 처리 물체로서 기판(21)은 일반적으로 인접한 진공전달챔버(미도시)에 포함된 핸들링 로봇에 의해 게이트 밸브(미도시)를 통해 기판홀더(22)에 실려진다. 기판홀더(22)는 디스크형 좌대(또는 스테이지)이며, 가령, 정전기 인력에 의해 상단면에 기판(21)을 끌어당겨 지지하도록 구성된다. 기판홀더(22)는 진공을 위해 회전운동 피드스루(feedthrough)(16)를 통해 회전구동장치(60)에 연결되고, 진공을 유지하면서 중심축 주위로 회전할 수 있도록 구성된다. 그러므로, 기판홀더(22)는 피처리 표면을 따라 배치 표면에 끌어당기게 지지된 기판(21)을 회전시킬 수 있다. 자기장이 진공을 위한 회전운동 피드스루(16)로서 사용되나, 진공을 위한 회전운동 피드스루(16)는 이에 국한되지 않는 것을 알아야 한다.
또한, 기판홀더(22)에는 위치감지수단으로서 위치센서(23)가 제공되며 기판(21)의 회전위치를 탐지할 수 있다. 제 1 실시예에서, 회전 인코더가 위치센서(23)로서 사용된다. 제 1 실시예에서, 가령 상술한 회전 인코더의 경우에서와 같이 구성이 회전되는 기판(21)의 회전위치를 탐지할 수 있다면 어떠한 구성도 위치센서(23)로서 사용될 수 있다.
제 1 실시예에서, 위치센서(23)와 같은 센서가 기판(21) 또는 기판홀더(22)의 회전위치를 직접 탐지하는데 사용되고 이로써 기판홀더(22)에 보유된 기판(21)의 회전위치를 탐지한다; 그러나, 구성이 기판(21)의 회전위치를 탐지할 수 있다면 어떠한 구성도 사용될 있다. 기판(21)의 회전위치는 가령 기판홀더(22)의 회전속도 또는 시간으로부터 계산하거나 유사하게 행함으로써 간접적으로 구할 수 있다.
기판(21)은 수평 위치를 유지하면서 기판홀더(22)의 배치 표면에 보유된다. 가령 디스크형 실리콘 웨이퍼가 기판(21)용 재료로 사용되나, 이는 기판(21)이 이에 제한되지 않음을 알아야 한다.
도 2는 상술한 바와 같이 많은 메사 구조들(211)이 형성되는 처리 기판을 도시한 것이다. 메사 구조들(211)은 서로 나란히 정렬된 길이방향을 따라 규칙적인 순서로 배열된다. 또한, 제 1 실시예에서, 길이방향을 따른 측면들(211a,211b)은 스퍼터링에 의한 메사 구조(211)의 피처리 표면들(또는 아주 균일하게 막이 증착되는 소정의 표면들)이다. 다시 말하면, 측면들(211a,211b)은 메사 구조(211)의 복수의 측면들 가운데 서로 마주보는 2개 측면들로서 피처리 표면들이다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 측면(211a)은 기판(21)의 외부면을 향해 바라보는 메사 구조(211)의 표면이고, 측면(211b)은 기판(21)의 중심을 향해 바라보는 메사 구조(211)의 표면이다. 또한, 제 1 실시예에서, 메사 구조는 메사 구조(211)의 길이방향 표면이 노치(notch) 또는 오리엔테이션 플랫(orientation flat)(212)을 바라보는 식으로 제공된다.
*또한, 복수의 음극유닛들(40)이 챔버(10)내 처리 공간에서 기판홀더(22) 위에 비스듬하게 (또는 기판홀더(22)에 대해 대각선으로 반대편 위치에) 배열된다. 음극유닛(40)는 스퍼터링 타겟(400)(이하 타겟이라 함)을 지지할 수 있도록 구성된다. 다시 말하면, 복수의 음극유닛들(40)은 한 기판홀더(22)에 대해 제공되고, 음극유닛들(40)은 상부 리드(14)에 경사진 위치에서 부착된다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예에서, 상부 리드(14)에는 5개의 음극유닛들(40)(40a 내지 40e)이 제공된다; 그러나, 음극유닛들(40)의 개수는 이에 국한되지 않는다. 또한, 하나의 음극유닛(40)이 제공될 수 있다. 다시 말하면, 타겟을 지지하기 위한 적어도 하나의 음극유닛이 진공챔버(10)에 제공될 수 있다. 음극유닛(40)는 기판홀더(22)상의 기판(21)의 피처리 표면에 대해 기울어져 있고, 표면 방향에서 기판(21)의 중심축으로부터 동일하게 이격된 간격들로 서로 오프세트 배열된다. 특히, 음극유닛(40)는 기판홀더(22)의 회전축으로부터 오프세트된 음극 중심축에 위치해 있고, 회전축으로부터 기설정된 거리에 동일하게 이격된 간격들로 동심에 배열된다. 이런 식으로 하나 및 동일한 챔버(10)에 복수의 음극유닛들(40)을 제공함으로써 한 챔버(10)에서 복수의 다른 재료들로 제조된 다층 박막을 증착시킬 수 있다.
여기서, 기판 또는 타겟은 특히 직경에 국한되지 않는다; 그러나, 기판(21)이 기판의 중심 및 서로 오프세트로 배열된 음극의 중심과 함께 제 1 실시예에서와 같은 식으로 회전되면, 타겟 직경이 기판 직경보다 더 작아도 우수한 균일도로 막증착이 달성될 수 있다.
각 음극유닛(40)의 음극 하부면에 타겟의 상부면에 자기장을 형성하도록 복수의 영구자석들(또는 음극유닛 자석들)이 배열된 마그네트론이 제공된다.
*판 형태의 타겟들이 음극유닛(40)의 음극 상부면에 각각 부착된다. 다시 말하면, 타겟이 음극보다 처리 공간에 더 가까이 제공되고, 타겟들은 비스듬히 하방을 바라보며 배열된다. 타겟 재료들은 기판에 증착될 박막의 타입에 따라 변한다. 제 1 실시예에서, 5개 음극유닛(40)이 배열되기 때문에, 가령 다른 재료 성분들로 된 5개의 타겟 타입들이 부착된다; 그러나, 타겟 타입의 개수는 이에 국한되지 않는다.
전압을 음극에 가하기 위한 방전 전원(70)이 음극유닛(40)에 전기연결된다. 무선주파수 전력, DC(직류) 전력, 및 DC 전력에 그 자체로 중첩되는 무선주파수 전력 중 어느 하나가 방전 전력으로서 사용될 수 있다. 또한, 복수의 음극유닛들(40)에 전압을 선택적으로 인가하기 위해, 방전 전원이 개별적으로 음극유닛(40)에 연결될 수 있다. 대안으로, 방전 전원(70)은 전력의 선택적 공급을 제공하기 위해 스위치와 같은 스위칭 메카니즘을 포함하도록 공통 전원으로서 구성될 수 있다. 다시 말하면, 전압을 음극유닛(40)에 순차적으로 또는 번갈아 인가함으로써 다층박막이 기판(21)에 증착될 수 있다.
또한, 음극 부근에서 방전(또는 방전 가스)용 처리 가스를 제공하기 위한 방전가스 주입시스템(41)이 음극유닛(40)의 케이싱에 연결된다. 가령, Ar(아르곤) 또는 Kr(크립톤)과 같은 불활성 가스가 방전 가스로서 사용된다. 음극은 음극과 기판홀더(22) 사이에 플라즈마 방전을 유도함으로써 음극유닛(40)에 부착되는 타겟의 스퍼터링을 가능하게 한다.
또한, 기판홀더(22)로부터 음극의 일부를 선택적으로 폐쇄하기 위한 셔터(45)가 음극유닛(40) 앞에 제공된다. 셔터(45)의 선택적 개방으로 복수의 음극유닛들(40) 가운데서 소정의 타겟이 선택될 수 있고 소정의 타겟의 스퍼터링이 수행될 수 있으며, 스퍼터링되는 다른 타겟들로부터의 오염이 방지될 수 있다.
다음, 제 1 실시예의 스퍼터링 장치(1)에 포함된 상술한 구조의 구성요소들을 컨트롤하기 위한 컨트롤 디바이스(50)에 대하여 도 4를 참조로 설명을 한다. 도 4는 제 1 실시예의 컨트롤 디바이스를 예시한 블록도이다.
도 4에 예시된 바와 같이, 제 1 실시예의 컨트롤 디바이스(50)는 가령 범용 컴퓨터 및 다양한 종류의 드라이버들을 포함한다. 다시 말하면, 컨트롤 디바이스(50)는 다양한 산술, 컨트롤, 판단 및 다른 연산을 실행하는 CPU(중앙처리장치)(미도시) 및 CPU에 의해 실행되는 다양한 컨트롤 프로그램들을 저장하는 ROM(Read Only Memory) 등을 포함한다. 또한, 컨트롤 디바이스(50)는 상술한 CPU 연산, 입력 데이터 등 하에서 데이터를 일시적으로 저장하는 RAM(Random Access Memory)과 플래시 메모리 또는 SRAM(정적 RAM)과 같은 비휘발성 메모리를 포함한다. 이런 구성에서, 컨트롤 디바이스(50)는 ROM에 저장된 기설정된 프로그램 하에서 또는 호스트 컴퓨터로부터의 명령하에서 막증착 동작을 실행한다. 특히, 컨트롤 디바이스(50)는 방전 전원(70), 셔터(45)의 구동유닛, 방전가스 주입시스템(41), 불활성가스 주입시스템(13), 배기펌프(11), 기판홀더(22)용 회전구동장치(60) 등에 명령을 출력한다. 방전시간, 방전 전력, 타겟의 선택, 처리 압력, 및 기판홀더(22)의 회전과 같은 다양한 처리 조건들이 명령하에서 컨트롤된다. 또한, 챔버(10)에 압력을 측정하기 위한 압력 게이지 또는 기판의 회전위치를 탐지하기 위해 위치탐지수단으로서 위치센서(23)와 같은 센서로부터의 출력 값이 획득될 수 있으므로, 장치의 상태에 따라 컨트롤할 수 있다.
또한, 컨트롤 디바이스(50)는 위치센서(23)에 의해 탐지된 회전위치에 따라 기판(21)의 회전속도를 조절하기 위한 회전 컨트롤 수단으로서 홀더 회전 컨트롤러(51)를 포함한다. 홀더 회전 컨트롤러(51)는 타겟속도 계산기(51a)와 구동신호 발생기(51b)를 포함하고, 방전 과정에서 음극유닛(40)과 기판(21)의 회전위치의 상대 위치들을 기초로 기판의 회전위치에 따라 기판홀더(22)의 회전유닛의 회전을 컨트롤함으로써 기판(21)의 회전속도를 컨트롤하는 기능을 갖는다.
컨트롤 디바이스(50)는 위치센서(23)로부터 기판(21)의 회전위치에 대한 정보를 수신하도록 구성된다. 컨트롤 디바이스(50)가 회전위치에 대한 정보를 수신하면, 기판(21)의 회전위치를 검출하는 위치센서(23)에 의해 출력된 기판(21)의 현재 회전위치의 값을 기초로 타겟속도 계산기(51a)가 기판(21)의 현재 회전위치에서 타겟 회전속도를 계산한다. 타겟회전속도 값은 가령 기판(21)의 회전위치와 전에 맵으로서 타겟 회전속도 간에 일치를 유지함으로써 계산될 수 있다. 구동신호 발생기(51b)는 타겟속도 계산기(51a)에 의해 계산된 타겟 회전속도를 기초로 구동신호를 발생해 타겟 회전속도를 달성하고 상기 구동신호를 회전구동장치(60)로 출력한다. 컨트롤 디바이스(50)는 구동신호 발생기(51b)에 의해 발생된 구동신호를 회전구동장치(60)에 전달하도록 구성된다.
도 4에 예시된 예에서, 회전구동장치(60)는 타겟 값으로부터 위치센서(23)에 의해 출력된 실제 값(즉, 회전위치 또는 회전속도)의 편차를 기초로, 기판홀더(22)를 구동시키는 모터와 같은 홀더 회전구동장치(61)과 홀더 회전구동장치(61)에 대한 조작 변수를 결정하는 피드백 컨트롤러(62)를 포함하고, 기판홀더(22)를 구동시키기 위해 서보 메카니즘이 사용된다. 그러나, 피드백 컨트롤러는 본 발명의 필요 구성이 아니며, 또한 DC 모터 및 AC(교류전류) 모터 중 어느 하나가 모터로 사용될 수 있다. 회전구동장치(60)는 컨트롤 디바이스(50)로부터 수신된 구동신호를 기초로 홀더 회전구동장치(61)를 구동시켜 기판홀더(22)를 회전시킨다.
다음, 제 1 실시예의 스퍼터링 장치(1)의 동작과 연계하여 장치(1)를 이용해 실행되는 스퍼터링 방법에 대해 설명할 것이다.
제 1 실시예에 따른 스퍼터링 장치(1)를 이용한 스퍼터링 방법에서, 첫째, 처리 물체로서 기판(21)(또는 웨이퍼)이 기판홀더(22)에 배치된다. 예컨대, 기판(21)은 챔버(10)내에 진공이 유지되면서 인접한 진공전달챔버에 포함된 핸들링 로봇(미도시)에 의해 게이트 밸브(미도시)를 통해 기판홀더(22)에 올려진다.
그런 후, Ar과 같은 방전가스가 방전가스 주입시스템(41)으로부터 챔버(10)로 주입된다. 스퍼터링 반응을 위해, 반응가스가 반응가스 주입시스템(13)으로부터 챔버(10)로 주입된다.
다른 재료 성분들로 된 5가지 타입의 타겟들이 5개의 음극유닛들(40)에 각각 부착된다. 예컨대, 타겟들은 원형판 형태로 주어지고 모두 같은 크기로 형성된다. 상술한 바와 같이, 음극의 경사각은 특히 제 1 실시예의 애플리케이션에 국한되지 않는다; 그러나, 바람직하게는, 음극유닛(40)은 기판(21)의 피처리 표면에 법선으로 음극의 중심축의 각(φ)이 0°를 포함하지 않으나 45°를 포함하며 그 사이에 놓이도록 배열된다. 더 바람직하게는, 각(φ)이 5°와 35°를 포함해 그 사이에 설정됨으로써, 평면 균일성이 우수하게 달성된다.
이 조건 하에서, 첫째, 전원(미도시)에 의한 방전 전력이 제 1 음극유닛(40a)의 타겟 표면에 제공됨으로써 제 1 음극유닛(40a)과 기판홀더(22) 사이에 플라즈마 방전을 유도하고, 제 1 타겟의 스퍼터링을 달성하며, 기판(21)에 제 1 층을 증착시킨다.
박막 증착시, 제 1 음극유닛(40a)에 의한 방전 동안, 위치센서(23)는 기판(21)의 회전위치를 탐지하고 또한 홀더 회전 컨트롤러(51)는 탐지된 회전위치에 따라 컨트롤을 수행함으로써 위치센서(23)에 의해 탐지된 회전위치에 따라 기판(21)의 회전속도를 조절한다.
그 후, 전원이 순차적으로 스위치되고, 박막증착동작이 제 2 내지 제 5 음극유닛들(40b 내지 40e)에 동일한 방식으로 수행된다.
기판의 회전속도 컨트롤을 하기에 더 설명할 것이다. 도 5는 제 1 실시예에서 타겟과 기판의 상대위치 및 기판의 위상을 설명하는데 있어 보조도이다. 또한 도 6은 제 1 실시예에 따른 장치를 이용한 스퍼터링 방법에서 기판의 회전속도의 컨트롤 맵을 도시한 설명도이다.
도 5를 이용해 제 1 실시예에서 타겟 및 기판의 상대 위치들을 설명할 것이다. 기판(21)은 회전기판홀더(22)에 배치되고, 타겟(400)은 타겟(400)의 법선이 기판의 법선에 대해 30°경사지도록 기판(21) 위에 비스듬히 배열된다. 또한, 타겟(400)의 법선은 기판의 중심을 교차하거나 기판 표면을 교차할 필요가 없다. 원형판 형태로 타겟(400)의 중심으로부터 기판 표면을 포함한 면까지의 거리는 T/S로 정의되고, 제 1 실시예에서, 거리(T/S)는 240㎜로 설정된다.
다음, 제 1 실시예에서 기판의 회전위상에 대해 설명할 것이다. 도 5에 예시된 바와 같이, 기판의 회전위상(또는 회전각)(θ)은 타겟에 가장 가까운 위치에서 90°로 정의되고 타겟에서 가장 멀리 있는 위치에서는 270°로 정의되며, 회전각(θ)이 90°위치로부터 시계방향으로 90°회전되는 지점에서는 0°로 그리고 회전각(θ)이 90°위치로부터 반시계방향으로 90°회전되는 지점에서는 180°로 정의된다. 편의상, 기판 회전을 위한 시작점은 기판(21)의 노치 또는 오리엔테이션 플랫(212)이 180°에 있는 조건으로 설정된다; 그러나, 시작점은 이에 국한되지 않음을 알아야 한다. 또한 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예에서, 기판(21)은 노치 또는 오리엔테이션 플랫(212)이 메사 구조(211)의 길이방향 표면을 바라보는 식으로 제공된다. 따라서, 노치 또는 오리엔테이션 플랫(212)이 90° 및 270°위치에 있으면, 길이방향 표면 및 타겟은 서로 마주보는 관계에 있다.
제 1 실시예에 따른 스퍼터링 방법의 일예로서, 기판의 회전속도(y)는 도 5 및 도 6 및 수학식 1로 나타낸 바와 같이 기판의 회전 위상(θ)에 대해 사인파형을 형성하도록 회전속도가 컨트롤된다.
Figure 112017052598887-pat00001
Figure 112017052598887-pat00002
다시 말하면, 본 발명의 회전 컨트롤 수단으로서 홀더 회전 컨트롤러(51)는 수학식 1을 기초로 기판(21)의 회전각(θ)의 주기 배수 사인형 함수로서 회전속도를 계산한다. 여기서, A는 수학식 2에 나타낸 바와 같이 기준 속도 B에 변화 계수 a를 곱해 얻어지는 회전속도의 진폭을 나타낸다. α는 위상차를 나타내고, 메사 구조의 측면상에 막 두께 분포는 변화 계수(a)와 위상차(α)를 가변시켜 최적화될 수 있다. 여기서, 기판의 회전 위상(θ)은 0°를 포함하나 360°를 포함하지 않고 그 사이에(0°≤θ< 360°) 놓인다.
도 6의 예는 기준속도(B)가 30 rpm, 변화 계수(a)가 0.3, 및 위상차(α)가 45°로 설정될 때 기판의 회전 위상(θ)에 대한 기판의 회전속도(y)를 도시한 것이다. 이 경우는 노치 또는 오리엔테이션 플랫(212)이 0°및 180°위치에 있을 때 기판의 선회속도(또는 회전속도)가 가장 낮고, 노치 또는 오리엔테이션 플랫(212)이 90°및 270°위치에 있을 때 기판의 선회속도가 가장 높은 것을 나타낸다.
반대로, 기판(21)의 노치 또는 오리엔테이션 플랫(212)이 0°및 180°위치에 있을 때 기판의 선회속도가 가장 크고 노치 또는 오리엔테이션 플랫(212)이 90°및 270°위치에 있을 때 기판의 선회속도가 가장 낮도록, 위상차(α)가 -45°또는 45°로 설정될 수 있다. 이 경우, 메사 구조(211)의 길이방향에 수직한 방향을 따라 서로 대항하는 도 2에 예시된 메사 구조(211)의 2개 측면들은 가령 피처리 표면들이다.
제 1 실시예에서, 메사구조(211)의 측면(211a,211b)은 메사 구조(211)의 피처리 표면이다. 따라서, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 회전각(θ)이 0°및 180°일 때 또는 동일하게 메사구조(211)의 길이방향이 피증착 타겟(400)의 중심과 기판홀더(22)의 회전 중심을 연결하는 라인 세그먼트를 포함한 면(A)에 나란할 때 회전속도가 가장 낮도록 구동신호를 발생하고, 면(A)은 기판홀더(22)의 기판 지지면(또는 기판(21)의 기판 처리면(기판의 피처리 표면))에 수직하다(이하, 이 상태를 때로 "제 1 회전모드"라 한다). 한편, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 회전각(θ)이 90°및 270°일 때, 또는 동일하게 메사구조(211)의 길이방향이 면(A)에 수직할 때 회전속도가 가장 크도록 구동신호를 발생한다(이하, 이 상태를 때로 "제 2 회전모드"라 한다).
제 1 실시예에서, 기판(21)상의 소정의 메사 구조(211)에 대한 주의가 보내진다. 제 2 회전모드에서, 회전각(θ)이 90°이고 기판(21) 외부를 향해 바라보는 표면으로서 측면(211a)이 타겟(400)을 바라보고 있으면, 기판(21)의 중심을 향해 바라보는 표면으로서 측면(211b)은 타겟(400)으로부터 숨겨진다. 이때, 약간의 박막증착이 측면(211b)에 발생하나, 측면(211a)상에 박막증착이 우세하게 된다. 한편, 제 2 회전모드에서, 회전각(θ)이 270°이고, 제 2 기판으로서 측면(211b)이 타겟(400)을 바라보고 있으면, 제 1 기판으로서 측면(211a)이 타겟(400)으로부터 숨겨진다. 이때, 약간의 박막증착이 측면(211a)에 발생하나, 측면(211b)상에 박막증착이 우세하게 된다.
이때, 회전각(θ)이 90°(θ=90°)일 때 박막증착이 우세하게 되는 측면(211a)과 타겟(400) 간의 제 1 거리는 회전각(θ)이 270°(θ=270°)일 때 박막증착이 우세하게 되는 측면(211b)과 타겟(400) 간의 제 2 거리보다 더 짧다. 따라서, 타겟(400)으로부터 스퍼터 입자들의 방출량이 계속 일정하면, 회전각(θ)이 90°(θ=90°)일 때 측면(211a)에 형성된 막의 두께는 회전각(θ)이 270°(θ=270°)일 때 측면(211b)에 형성되는 막의 두께보다 더 크다. 이에 대해, 회전각(θ)이 0°(θ=0°)일 때 기판홀더(22)의 중심을 통과하고 회전각(θ)이 90°에서 270°까지 확장되는 라인에 배열된 메사구조와는 다른 메사구조에도 똑같이 유지된다.
따라서, 제 1 실시예에서, 기판홀더(22)의 회전이 기판(21)의 회전속도를 제 2 회전모드에서 가능한 한 크도록 컨트롤함으로써, 측면(211a)과 측면(211b) 간의 막 두께 변화의 주요 원인이 되는 제 2 회전모드에서의 막증착이 최소화된다.
한편, 제 1 회전모드의 경우, 메사 구조(211)의 길이방향은 면(A)에 나란하다. 이때, 타겟(400)은 측면(211a) 및 측면(211b)에 나란한 방향으로 측면에 위치해 있고 기판(21)의 평면 방향에 평행하다. 따라서, 측면(211a) 및 측면(211b)은 동일한 방식으로 기판(400)을 바라본다. 결과적으로, 측면(211a)과 타겟(400)의 거리 및 측면(211b)과 타겟(400)의 거리가 실질적으로 같아질 수 있어 이에 따라 측면(211a) 및 측면(211b) 간의 막 두께에서 변화가 줄어든 막증착을 달성하게 할 수 있다. 이런 식으로, 가능한 한 많이 제 1 회전모드에서 막증착을 증가시킴으로써 측면(211a) 및 측면(211b) 전체에 걸쳐 막 두께가 더 우수하게 균일해진 막증착이 달성될 수 있다. 제 1 실시예에서, 기판홀더(22)의 회전은 기판(21)의 회전속도가 제 1 회전모드에서 가능한 한 낮도록 컨트롤된다.
이때, 제 1 모드 및 제 2 모드는 각각 4개의 외벽면을 갖는 메사 구조(211)를 갖는 기판(21)의 1회전 동안 2번 나타난다. 따라서, 바람직하기로, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 사인함수에 따라 기판홀더(22)의 회전을 컨트롤하며, 상기 함수에서 로컬 최대값 및 로컬 최소값이 각각 기판홀더(22)의 1회전 동안 2번 (또는 회전속도의 사인파형이 1회전 동안 2 주기를 진행하는 사인형 함수로) 나타나거나 또는 동일하게 수학식 1 및 도 6에 나타낸 바와 같이 회전각(θ)과 기판의 회전속도(y)(또는 기판홀더(22)의 회전속도) 간의 관계를 나타낸다.
제 1 실시예에서, 도 6에 예시된 컨트롤 맵은 컨트롤 디바이스(50)에 포함된 ROM과 같이 메모리에 사전 저장될 수 있다. 따라서, 제 1 실시예에서, 컨트롤 맵은 사전에 메모리에 저장된다. 그러므로, 위치센서(23)로부터 기판(21)의 회전위치에 대한 정보의 수신시, 타겟속도 계산기(51a)는 메모리에 저장된 도 6에 예시된 컨트롤 맵을 말하며, 기판(21)의 현재 회전각(θ)에 해당하는 회전속도를 추출하고, 타겟 회전속도를 획득하며, 구동신호 발생기(51b)에 획득된 타겟 회전속도를 출력한다. 따라서, 회전각(θ)이 0°및 180°인 제 1 회전모드에서, 기판(21)의 회전속도는 가장 낮게 컨트롤할 수 있고, 회전각(θ)이 90°및 270°인 제 2 회전모드에서, 기판(21)의 회전속도는 가장 높게 컨트롤할 수 있다.
따라서, 제 1 실시예에서, 제 1 회전모드의 막증착이 제 2 회전모드에서 막증착보다 우세해지므로 소정 메사구조에서 제 1 표면(또는 측면(211a)) 및 제 2 표면(또는 측면(211b)) 간에 막 두께가 불균일해지는 요인이 되는 막증착의 영향을 줄일 수 있어, 막 두께가 제 1 표면과 제 2 표면 사이가 더 균일해지도록 막증착의 영향을 증가시킨다.
그러므로, 제 1 실시예에서, 제 1 회전모드의 막증착이 제 1 표면과 제 2 표면 간의 막 두께에서 변화의 원인이 되는 제 2 회전모드의 막증착보다 우세해지는 것이 중요하다. 따라서, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 제 1 회전에서 기판(21)의 회전속도가 제 2 회전모드에서 기판(21)의 회전속도보다 더 낮게 그리고 이로써 제 1 회전모드에서 막증착이 제 2 회전모드에서 막증착보다 우세해질 수 있도록 단지 기판홀더(22)의 회전을 컨트롤하여, 본 발명의 이점적인 효과를 달성할 수 있다.
메사 구조(211)는 기판(21)에 형성된 요철구조로 상술하였으나, 기판(21)의 피처리 표면에 형성된 트렌치 구조 또는 V-그루브가 요철구조로 채택될 수 있다. 이런 트렌치 구조 및 V-그루브의 예로는 직사각형 개구가 형성되고 길이방향들이 서로 나란히 배열되게 정렬된 트렌치 구조 또는 V-그루를 포함한다. 또한, 폭이 개구로부터 하단면 방향으로 더 좁아지는 역 사다리꼴 구조가 트렌치 구조의 예로서 채택될 수 있다.
따라서, 트렌치 구조 또는 V-그루브가 요철구조로 사용되면, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 피처리 표면으로서 서로 대면하는 2개의 내벽면들(가령, 길이방향에 나란한 트렌치 구조 또는 V-그루브의 2개의 내벽면들)에 나란한 방향이 면(A)에 나란할 경우 기판홀더(22)의 회전이 상대적으로 느려지도록(또는 바람직하게는 회전속도가 최소값을 나타내도록) 기판홀더(22)의 회전을 컨트롤한다. 또한, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 트렌치 구조 또는 V-그루브의 4개 내벽면들 중 피처리 표면으로서 서로 대면하는 2개의 내벽면들이 면(A)에 수직할 경우 기판홀더(22)의 회전이 상대적으로 빠르도록 기판홀더(22)의 회전을 컨트롤한다.
따라서, 제 1 실시예에서, 요철구조가 메사 구조, V-그루브 또는 후술되는 파형 요철구조에 무관한 오목 또는 볼록구조를 가지면, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 피증착 타겟(400)이 기판(21)의 요철구조의 측면에 나란하고 기판 처리 표면의 평면 방향으로 나란한 방향으로 측면에 위치될 경우(여기서 이 상태는 상술한 제 1 회전모드에 해당함) 기판(21)의 회전속도가 상대적으로 느리도록 회전구동장치(60)를 컨트롤한다. 반대로, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 피증착 타겟(400)이 제 1 방향에 수직이고 기판 처리 표면의 평면 방향으로 나란한 방향으로(이하, 종종 제 2 방향이라 함) 측면에 위치될 경우(여기서 이 상태는 상술한 제 2 회전모드에 해당함) 기판(21)의 회전속도가 상대적으로 빠르도록 회전구동장치(60)를 컨트롤한다.
그러므로, 타겟이 기판 위에 비스듬히 배열되고 기판을 회전시키면서 막증착이 발생될 때, 요철구조의 제 1 표면과 제 2 표면 간에 막 두께의 변화에 크게 기여하는 상태 하에서 막증착 비율을 줄이고 제 1 표면과 제 2 표면 간의 막 두께의 변화에 거의 기여하지 않는 조건 하에서 막증착 비율을 늘릴 수 있다. 따라서, 제 1 표면에 증착된 막의 막 두께와 제 2 표면에 증착된 막의 막 두께에서 균일함이 향상될 수 있다.
다음, 도면을 이용해 제 1 실시예의 예를 설명할 것이다.
예 1
제 1 실시예에 따른 스퍼터링 장치(1)를 이용한 막 두께 분포를 위해 요철구조를 갖는 기판들을 검사하였다. 여기서, 막 두께 분포는 수학식 3에 의해 기판 표면에서 막 두께의 최대값 및 최소값으로부터 결정된다.
Figure 112017052598887-pat00003
도 7a는 제 1 실시예의 이점적인 효과의 검증을 위해 사용된 메사구조를 갖는 기판의 개략도를 나타낸 것이다. 또한, 도 7b는 선 A-A'를 따라 취한 도 7a에 도시된 메사 구조(211)의 횡단면도이다. 4×2㎛ 치수의 직사각형 하단면을 갖는 메사 구조(211)는 각각 직경이 200㎜의 실리콘(Si) 기판인 기판(21)의 중심 및 노치(212a)의 방향을 포함한 4개 방향들에서의 중심으로부터 75㎜ 거리의 지점에 형성된다. 메사 구조(211)는 직사각형의 길이방향이 기판과 노치(212a)의 중심을 포함한 직선에 수직하도록 배열된다. 목적은 길이방향, 특히, 노치측 측면(또는 측면(212a)) 및 맞은편 측면(또는 측면(212b))을 따라 각각 메사 구조(211)의 2측면에 박막을 균일하게 형성시키는 것이다. 예 1에서, 기판의 피처리 표면(21a)에 대해 35°경사각을 갖는 노치측 측면과 맞은편 측면 모두가 사용되었다.
제 1 실시예의 이점적인 효과를 검사하기 위해 후술된 3개의 조건(A, B, 및 C)에 대하여 비교하였다.
조건 A: 기판(21)(또는 기판홀더(22))의 회전속도를 30rpm으로 설정하고, 계속 일정하게 유지시켰다. 다시 말하면, 수학식 1 및 2에서, a는 0(a=0)으로 설정되고 B는 30(B=30)으로 설정하였다.
조건 B: 사인파가 기판(21)(또는 기판홀더(22))의 1회전 동안 단지 1주기 진행한다. 특히, 수학식 1은 수학식 4로 변환된다.
Figure 112017052598887-pat00004
변화 계수(a) 및 기준 회전속도(B)는 0.1과 30으로 각각 설정되고, 이때, 수학식 2는 A가 3(A=3)이 되게 한다. α는 90°로 설정되고, 이는 최적값이다.
조건 C: 사인파가 기판(21)(또는 기판홀더(22))의 1 회전동안 2 주기 진행한 경우(즉, 제 1 실시예)에서, α, B 및 A는 조건 B와 같은 식으로 0.1(a=0.1), 30(B=30) 및 3(A=3)이게 각각 설정된다. α는 45°로 설정되고, 이는 최적값이다. 막증착을 위한 다른 조건들은 다음과 같다: 직경이 164㎜인 Cu(구리) 타겟을 스퍼터링 타겟으로 사용하였고, 기판의 법선에 대해 타겟에 대한 법선의 경사각을 30°로 설정하였으며, T/S 거리를 240㎜로 설정하였고, 타겟에 제공된 전력을 200 와트의 직류 전력으로 설정항였고, 주입된 Ar가스의 유량을 30sccm으로 설정하였다. 이런 조건하에서, Cu 박막을 직경이 200㎜인 기판에 25㎚ 두께로 증착시켰다.
도 8은 조건 A, B, 및 C 에 대해 기판(21)의 회전 위상(θ)에 대한 기판의 회전속도(y)의 그래프를 나타낸다. 도 8에서, 참조번호(81)는 조건 A에 대한 도표를, 참조번호(82)는 조건 B에 대한 도표를, 참조번호(83)는 조건 C에 대한 도표를 나타낸다. α는 45°인 조건 C하에서, 수학식(1)은 기파의 회전위상에 대한 2α의 위상차와, 차례로, 실질적으로 90°의 위상차를 이끈다. 이때, 기판의 회전 위상(θ)이 90°및 270°위치에 있으면, 기판의 선회속도(또는 회전속도)는 33rpm인 최대값을 취한다; 기판의 회전 위상(θ)이 0°및 180°위치에 있으면, 기판의 선회속도는 27rpm인 최소값을 취한다. 다시 말하면, 메사 구조(211)의 소정의 측면(211a,211b)이 뻗어 있는 방향인 메사 구조(211)의 길이방향이 타겟 중심과 기판홀더(22)의 회전 중심을 연결하는 라인 세그먼트를 포함한 면에 수직인 경우 회전속도는 최대이고, 면은 기판 처리 표면에 수직이다. 또한, 측면(211a,211b) 모두에 나란한 방향이 면에 나란할 때 회전속도가 최소이다.
표 1은 기판(21)상의 5개의 메사 구조 각각의 노치면 측면(또는 측면(211b))과 맞은편 측면(또는 측면(211a))의 막 두께의 최대값 및 최소값, 및 조건 A 내지 C 하에서 막증착의 경우 수학식 3으로부터 얻은 막 두께 분포의 측정된 결과들의 표이다.
기판 회전 컨트롤이 수행되지 않는 조건 A의 경우, 분포는 ±3.3%이다. 다른 한편으로, 사인파가 기판의 1회전 동안 단지 1 주기 진행하도록 기판 회전 컨트롤이 수행되는 조건 B의 경우에서, 위상차(α)가 90°인 경우 최적값을 얻으나, 막 두께 분포는 조건 A의 경우에서의 분포와 매우 같다. 이들과 반대로, 제 1 실시예가 적용되는 조건 C의 경우, 위상차(α)가 45°일 때 최적값을 얻을 수 있고, 이때, 막 두께 분포는 ±2.7%이다.
회전 컨트롤이 수행되지 않는 조건 A와 회전 컨트롤을 위한 종래 방법이 사용되는 조건 B를 비교함으로써 막 두께 분포의 최상의 값을 얻을 수 있다.
조건 막 두께의 최대값(㎚) 막 두께의 최소값(㎚) 막 두께 분포
A 25.0 23.4 ±3.3%
B 25.0 23.4 ±3.3%
C(제1실시예) 25.0 23.7 ±2.7%
예 2
예 1의 조건 C 하에서, 변화 계수는 위상차(α)가 최적값으로 45°로 고정됨에 따라 0.1에서 0.7까지 변하였다. 막 두께 분포의 측정 결과들이 표 2에 나타나 있다. 예 2에서, a가 0.5(a=0.5)일 때 막 두께 분포가 최상인 것으로 나타나 있다.
조건 C하에서 변화 계수(a) 막 두께의 최대값(㎚) 막 두께의 최소값(㎚) 막 두께 분포
0.1 25.0 23.7 ±2.7%
0.2 24.9 23.9 ±2.0%
0.3 24.9 24.0 ±1.8%
0.4 24.9 24.0 ±1.8%
0.5 24.8 24.0 ±1.6%
0.6 25.0 24.0 ±2.0%
0.7 25.3 24.0 ±2.6%
예 3
예 1 및 예 2에서, 도 9a 및 도 9b에 예시된 바와 같이 트렌치 구조(111)가 기판의 피처리 표면에 요철구조로서 채택되더라도, 제 1 실시예의 주기 배수 사인 함수를 이용해 기판의 선회속도를 컨트롤함으로써 트렌치 구조(111)에서 막 두께 분포를 향상시키는 효과가 기대될 수 있다.
도 9a 및 도 9b에서, 내벽면(111a)은 기판(21)의 외부를 향해 바라보는 제 1 표면이고, 내벽면(111b)은 기판(21)의 중심을 향해 바라보는 제 2 표면이며, 이들 2개 표면들은 피처리 표면들이다. 예 3에서, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 트렌치 구조(111)의 길이방향이 면(A)에 평행한 경우 회전 홀더(22)의 회전속도가 상대적으로 느리도록(또는 바람직하게는 회전속도가 최소값을 나타내도록) 회전구동장치(60)를 컨트롤함으로써 기판홀더(22)의 회전을 컨트롤한다. 또한, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 트렌치 구조(111)의 길이방향(b)이 면(A)에 수직한 경우 회전 홀더(22)의 회전속도가 상대적으로 크도록(또는 바람직하게는 회전속도가 최대값을 나타내도록) 회전구동장치(60)를 컨트롤함으로써 기판홀더(22)의 회전을 컨트롤한다.
예 4
예 4에서, 기판(21)의 피처리 표면에 요철구조로서, 횡단면에 주기 파형을 갖는 요철구조 (이하, 때로 파형 요철구조라 함)는 도 10a 및 도 10b에 예시된 바와 같이 기판(21)의 기판 처리 표면(123)에 전체적으로 또는 부분적으로 형성된다. 예 4에서, 파형 요철구조의 마루(121)와 골(122)이 정렬되고 도 10a 및 도 10b에 예시된 바와 같이 실질적으로 나란할 경우, 제 1 실시예의 주기 배수 사인 함수를 이용해 기판의 선회속도(또는 회전속도)를 컨트롤함으로써 기판 표면에 막 두께 분포를 향상시키는 효과가 예상될 수 있다. 도 10a 및 도 10b에서, 참조번호(124)는 기판(21)의 하부를 나타낸다.
예 5
예 4에서, 파형 요철구조의 횡단면 파형이 도 11a 내지 도 11d에 예시된 바와 같이 사인파형, 직사각파형, 삼각파형 및 사다리꼴 파형으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 파형일 경우, 제 1 실시예의 주기 배수 사인 함수를 이용해 기판의 선회속도를 컨트롤함으로써 기판 표면에 막 두께 분포를 향상시키는 효과가 예상될 수 있다.
예 4 및 예 5에서, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 파형 요철구조의 골과 마루가 면 A에서 나란할 경우 회전 홀더(22)의 회전속도가 상대적으로 느리도록(또는 바람직하게는, 회전속도가 최소값을 나타내도록) 회전구동장치(60)를 컨트롤함으로써 기판홀더(22)의 회전을 컨트롤한다. 또한, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 골과 마루가 면 A에서 수직할 경우 회전 홀더(22)의 회전속도가 상대적으로 크도록(또는 바람직하게는, 회전속도가 최대값을 나타내도록) 회전구동장치(60)를 컨트롤함으로써 기판홀더(22)의 회전을 컨트롤한다.
예 6
도 12는 제 1 실시예에 따라 기판(21)상에 메사 구조의 예로서 하드 디스크 드라이브(HDD)용 자기헤드에 사용하기 위한 TMR 소자(131)를 예시한 설명도이다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, TMR 소자를 자기저항소자(즉, TMR(Tunneling Magneto Resistance) 소자)라 한다.
도 12에 예시된 바와 같이, TMR 소자(131)의 기본층 구성은 핀자화층, 터널장벽층, 및 자유자화층을 갖는 자기터널접합부(또는 MTJ부)를 포함한다. 예컨대, 핀자화층은 강자성재료로 제조되고, 터널장벽층은 금속산화물(가령, 마그네슘 산화물, 알루미늄 등) 절연재료로 제조되며, 자유자화층은 강자성 재료로 제조된다. TMR 소자(131)는 기판(21)상에 형성된 하부전극(132)에 형성된다.
TMR 소자(131)는 하기의 특성을 갖는다: 터널장벽층의 양측에 있는 강자성 층을 가로질러 필요한 전압을 인가함으로써 공급된 소정 전류와 함께 외부자기장이 가해진 후 양측에 있는 강자성층의 자화방향이 나란하고 동일할 경우("평행 상태"라 함) TMR 소자가 최소 전기저항을 갖는다. 또한, TMR 소자(131)는 양측에 있는 강자성층의 자화방향이 나란하고 반대일 경우("반평행 상태"라 함) 최대 전기저항을 갖는 특성이 있다. 양측에 있는 강자성층 중에, 핀자화층은 자화를 고정시키게 형성되고, 자유자화층은 자화방향이 쓰기(writing)를 위해 외부자기장의 인가에 의해 역전될 수 있도록 형성된다. 여기서, 주요 성분으로서 Co(코발트), Fe(철), 또는 Ni(니켈)과 같은 강자성 재료를 포함하고 적절히 이들에 첨가되는 B(붕소)와 같은 재료를 갖는 재료가 가령 핀자화층용으로 사용될 수 있다.
TMR 소자(131)는 스퍼터링과 같은 막증착 방법에 의해 평평한 기판 표면에 증착되고 이온밀링법, 반응에칭법 등에 의해 메사 형태로 가공된다. 그 후, 절연막(133), 금속막(134), 금속막(135) 및 금속막(136)이 스퍼터링과 같은 막증착 방법에 의해 측벽 표면(예컨대, 도 2에서 메사 구조(211)의 측면(211a) 및 측면(211b))에 증착된다. 이때, 측벽 표면에 상술한 피증착 막들은 각각 메사 형태의 측벽 표면들 모두에 균일한 막 두께를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 전체 면적에 걸쳐 기판 표면에 규칙적인 순서로 배열된 메사 구조로서 TMR 소자들은 균일한 막 두께를 갖는 것이 바람직하다. 그러므로, 제 1 실시예의 스퍼터링 장치와 막증착 방법을 이용해 막 두께의 균일성이 향상될 수 있다.
제 2 실시예
상술한 바와 같이, 제 1 실시예에서, 기판(또는 기판홀더)의 회전속도는 타겟으로부터 스퍼터 입자들의 방출량이 일정하게 유지되면서 제 1 회전모드에서 회전속도가 제 2 회전모드에서의 회전속도와 다르게 컨트롤된다. 그러나, 연속 회전 또는 불연속 펄스 회전이 기판(또는 기판홀더)의 회전 모드로 채택될 수 있다. 제 2 실시예에서, 불연속 펄스 회전 형태를 설명할 것이다.
도 13a는 제 1 실시예에 따라 기판 회전의 회전속도가 컨트롤될 때 기판(또는 기판홀더)의 연속 회전을 설명하는 보조 그래프이다. 도 13b는 제 2 실시예에 따라 기판 회전의 회전속도가 컨트롤될 때 기판(또는 기판홀더)의 불연속 회전을 설명하는 보조 그래프이다.
기판(21)기판(또는 기판홀더(22))의 연속 회전을 위해, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 기판(21)의 회전속도(또는 각속도 ω)에서 연속 변화에 영향을 주도록 구동신호를 발생하여 도 13a에 예시된 바와 같이 수학식 1에 따라 기판(21)의 회전속도가 기판(21)의 1 회전(또는 1 주기) 동안 2 주기씩 변조된다. 다시 말하면, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 기판(21)이 연속으로 회전하도록 기판홀더(22)의 회전을 컨트롤한다. 도 13a에서, f0는 타겟으로부터 스퍼터 입자의 기준 방출량을 나타내고, ω0는 기준 각속도를 나타낸다.
한편, 기판(21)(또는 기판홀더(22))의 회전이 불연속(또는 클록) 형태일 경우, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 도 13b에 예시된 바와 같이 회전중단시간을 컨트롤한다. 다시 말하면, 예컨대, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 기판홀더(22)의 회전을 컨트롤하여 기판(21)이 복수의 기설정된 회전 각들에서 회전을 멈추고 기판홀더(22)의 회전유닛이 다른 회전각에서 일정한 각속도(또는 회전속도)로 회전하게 된다. 이런 컨트롤하에서, 기판(21)의 회전속도는 기판(21)이 불연속으로 회전하도록 컨트롤된다. 여기서, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 상술한 바와 같이 기판홀더(22)의 회전유닛의 회전속도를 일정하게 유지할 수 있거나, 회전속도의 변화에 영향을 줄 수 있다. 수직축이 회전속도(또는 각속도 ω)를 나타내고 수평축이 시간(t)을 나타내는 그래프에서, 각속도가 0인 동안의 시간을 "회전중단시간(s)"이라 한다. 다시 말하면, 회전중단시간(s)은 기판홀더(22)가 연속으로 회전할 경우 기판홀더(22)의 회전이 멈추는 동안의 시간을 말한다. s0는 기준 회전중단시간을 나타낸다.
제 2 실시예에서, 요철구조의 피처리 표면이 면(A)에 나란한 동안 시간 길이를 늘리고, 피처리 표면이 면(A)에 수직한 동안 시간 길이를 줄이는 것이 필요하다. 상술한 바와 같이, 제 2 실시예에서, 제 1 회전모드 및 제 2 회전모드는 각각 기판(21)(또는 기판홀더(22))의 1회전 동안 2회 나타난다. 따라서, 제 2 실시예에서, 기판(21)(또는 기판홀더(22))에 대한 중단시간은 기판(21)(또는 기판홀더(22))의 1 회전(또는 1 주기) 동안 2 주기씩 사인형으로 변조된다. 따라서, 타겟이 요철구조의 측면에 나란하고 기판 처리 표면의 평면 방향으로 나란한 방향으로 측면에 위치될 경우 회전중단시간이 상대적으로 길어질 수 있고(바람직하게는 가장 길어질 수 있고), 타겟이 상술한 방향에 수직하고 기판 처리 표면의 평면 방향으로 나란한 방향으로 측면에 위치될 경우 회전중단시간이 상대적으로 짧아질 수 있다(바람직하게는 가장 짧아질 수 있다).
도 2에 예시된 메사 구조(211)의 측면(211a,211b)이 회전각(θ)이 0°및 180°(θ=0°,180°)일 때 피처리 표면이면, 측면(211a,211b)이 기판 처리 표면의 평면 방향으로 뻗어 있는 방향으로 측면에 위치된다. 또한, 회전각(θ)이 90°및 270°(θ=90°,270°)일 때, 타겟은 상술한 뻗어 있는 방향에서 측면으로 그리고 기판(21)의 회전 방향을 따라 수직 방향으로 측면에 위치된다. 따라서, 도 13b에 예시된 바와 같이, 홀더 회전 컨트롤러(51)는 회전각(θ)이 0°및 180°(θ=0°,180°)일 때 회전중단시간(s)이 상대적으로 길고, 회전각(θ)이 90°및 270°(θ=90°,270°)일 때 회전중단시간(s)이 상대적으로 짧도록 구동신호를 발생할 수 있다.
제 3 실시예
제 1 및 제 2 실시예에서, 기판홀더(22)의 회전속도의 컨트롤 형태에 대해 설명할 것이다; 그러나, 제 3 실시예에서, 음극유닛(40)용 전기 전원(또는 전원)은 기판에 날라다니는 스퍼터 입자량을 컨트롤하고, 이로써 요철구조의 피처리 표면들 간에 막 두께의 균일성을 달성하도록 컨트롤된다.
제 3 실시예는 또한 기판홀더(22)가 회전할 때, 타겟이 요철구조의 측면에 나란하고 기판처리표면의 평면 방향에 평행한 방향으로 측면에 위치될 때 막증착 속도가 상대적으로 증가되고, 제 1 실시예의 경우에서와 같이 상술한 방향으로 측면에 기판의 회전을 따라 수직방향으로 측면에 타겟이 위치될 때 막증착 속도가 상대적으로 줄어드는 주요 특징을 갖는다.
도 14는 제 3 실시예에 따른 컨트롤 디바이스(50)의 블록도이다. 제 3 실시예에서, 컨트롤 디바이스(50)는 위치센서(23)에 의해 탐지된 회전위치에 따라 음극유닛(40)에 대한 파워(또는 전력)을 조절하기 위한 전력제어수단으로서 음극전력 컨트롤러(141)를 포함한다. 음극전력 컨트롤러(141)는 타겟 전력 계산기(141a)와 출력신호 발생기(141b)를 포함하고, 기판(21)의 회전위치의 상대 위치와 방전 과정에서 음극유닛(40)을 기초로 기판의 회전위치에 따라 음극유닛(40)에 대한 파워(또는 전력)을 컨트롤하기 위한 기능을 갖는다.
컨트롤 디바이스(50)는 위치센서(23)로부터 기판홀더(22)의 회전위치에 대한 정보를 수신하도록 구성된다. 컨트롤 디바이스(50)가 회전위치에 정보를 수신할 경우, 타겟전력 계산기(141a)는 기판홀더(22)의 회전위치를 탐지하는 위치센서(23)로부터 입력된 기판홀더(22)의 현재 회전위치 값을 기초로 기판홀더(22)의 현재 회전위치에서 타겟 파워(또는 타겟 전력)을 계산한다. 타겟 전력값은 가령 기판홀더(22)의 회전위치 컨트롤 디바이스(50)에 포함된 메모리 등에 맵으로서 타겟 전력 간의 일치를 사전에 유지함으로써 계산될 수 있다. 출력신호 발생기(141b)는 타겟전력 계산기(141a)에 의해 계산된 타겟 전력을 기초로 타겟 전력을 달성하기 위해 출력 신호를 발생하고, 출력신호를 방전 전원(70)에 제공한다. 컨트롤 디바이스(50)는 출력신호 발생기(141b)에 의해 발생된 출력신호를 방전 전원(70)에 전달하도록 구성된다.
도 14에 예시된 예에서, 방전 전원(70)은 방전 파워(또는 방전 전력)를 음극 유닛(40)에 공급하는 전력 출력유닛(71)과, 타겟값으로부터 위치센서(23)에 의해 출력된 실제값(즉, 회전위치 또는 회전속도)의 편차를 기초로 전력 출력유닛(71)에 대한 조작 변수를 결정하는 피드백 컨트롤러(72)를 포함한다. 그러나, 피드백 컨트롤은 본 발명의 필요 구성이 아니다.
도 2에 예시된 메사 구조(211)가 요철구조로 사용되고 및 측면(211a, 211b)이 스퍼터링에 의해 메사 구조(211)의 피처리 표면인 경우를 제시하며 제 3 실시예의 과정을 아래에 설명할 것이다. 제 3 실시예에서, 기판홀더(22)의 회전속도는 일정하게 유지된다.
제 3 실시예에서, 회전 홀더(22)가 일정한 회전속도로 회전할 경우, 음극유닛(40)에 공급된 방전 전력은 기판(21)(또는 기판홀더(22))으로 날아다니는 스퍼터 입자량이 제 2 회전모드로 기판(21)에 날아다니는 스퍼터 입자량보다 더 크도록 컨트롤된다. 따라서, 메사 구조(212)의 터리 타겟 표면으로서 측면(211a, 211b)이 음극에 마주하면, 측면(211a, 211b)에 도달한 스퍼터 입자량이 작아져 측면(211a) 및 측면(211b)에 형성된 막 두께의 변화를 억제할 수 있다. 한편, 측면(211a, 211b)이 음극을 바로는 위치로부터 90°회전되면, 측면(211a, 211b)에 도달한 스퍼터 입자량이 커져 측면(211a) 및 측면(211b)이 동일한 방식으로 타겟에 마주볼 때 막증착 속도를 높일 수 있다. 그러므로, 측면(211a)에서 막 두께와 측면(211b)에서 막 두께가 불균일한 요인이 되는 막증착이 줄어들 수 있어 이에 따라 측면(211a) 및 측면(211b)에서의 균일한 막 두께에 크게 기여하는 막증착이 우세해질 수 있어, 측면(211a) 및 측면(211b) 간에 막 두께의 변화가 줄어들 수 있다.
또한 제 3 실시예에서, 연속 회전 또는 불연속 펄스 회전이 제 1 실시예의 경우에서와 같이 기판홀더의 회전모드로 채택될 수 있다.
도 15a는 제 3 실시예에 따라 음극용 전원이 컨트롤될 때 기판(또는 기판홀더)의 연속 회전을 설명하는 보조 그래프이다. 도 15b는 제 3 실시예에 따라 음극용 전원이 컨트롤될 때 기판(또는 기판홀더)의 불연속 회전을 설명하는 보조 그래프이다.
제 3 실시예에서, 음극전력 컨트롤러(141)는 수학식 1로서 동일한 주기 배수 사인형 함수를 이용해 기판(21)의 회전각(θ)에 따라 방전 전력을 계산할 수 있다. 다시 말하면, 음극전력 컨트롤러(141)는 음극유닛(40)용 전원(또는 전기 전원)이 기판(21)(또는 기판홀더(22))의 1 회전(또는 1 주기) 동안 2주기씩 변조되도록 음극유닛(40)용 전원에 연속 변화를 초래하도록 출력신호를 발생한다. 가령, 도 15a 및 도 15b에 예시된 바와 같이, 음극전력 컨트롤러(141)는 회전각(θ)이 0°및 180°(θ= 0°및 180°)인 제 1 회전모드에서, 막증착을 수행하는 음극유닛에 공급된 파워(또는 전력)이 최대값을 나타내고 이로써 스퍼터 입자의 방출량(f)이 최대이게, 그리고 회전각(θ)이 90°및 270°(θ= 90°및 270°)인 제 2 회전모드에서 전력이 최소값을 나타내고 이로써 스퍼터 입자의 방출량(f)이 최소이게 방전 전원(70)을 컨트롤할 수 있다.
그러므로, 제 3 실시예에서, 음극전력 컨트롤러(141)는 제 1 회전모드에서 막증착을 수행하는 음극유닛용 전원이 제 2 회전모드에서 막증착을 수행하는 음극유닛용 전원보다 더 크게 방전 전원(70)을 컨트롤함으로써 막증착을 수행하는 음극유닛에 공급된 전원을 컨트롤할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 본 발명의 기술사상과 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변경들이 이루어질 수 있음을 알아야 한다.
가령, 도 16에 예시된 스퍼터링 장치(100)는 도 1에 예시된 스퍼터링 장치(1)에서 복수의 음극유닛들(40) 대신 육각 프리즘 형태의 음극유닛(101)을 포함한다. 음극유닛(101)은 컬럼 샤프트(101a) 주위로 회전할 수 있도록 구성되고, 타겟(102)은 음극유닛(101)의 각각의 측면에 위치될 수 있다. 음극유닛(101)은 측면에 위치된 타겟(102)에 각가 전압을 인가할 수 있도록 구성된다. 이런 구성에서, 스퍼터링 장치(100)는 컬럼 샤프트(101a) 주위로 회전함으로써 소정의 타겟을 선택할 수 있다. 따라서, 방전가스 주입시스템(41)이 음극유닛(101) 부근에서 진공챔버(10)의 측면으로 이동된다. 스퍼터링 장치(100)는 음극유닛(101)을 순차적으로 또는 번갈아 회전시킴으로써 기판(21)에 다층박막을 증착시킬 수 있다.
또한, 도 17에 예시된 스퍼터링 장치는 단지 다각형 프리즘 구조를 갖는 타겟 홀더(201)를 포함하며, 상기 프리즘 구조는 도 16에 예시된 스퍼터링 장치(100)에서 육각형 프리즘의 형태인 음극유닛(101)으로부터 음극 기능을 제거함으로써 얻어진다. 또한, 도 17에 예시된 스퍼터링 장치는 타겟 홀더(201)가 제공됨으로써 음극유닛을 제거하고, 이온빔소스(202)가 진공챔버(10)의 하단면에 대신 배열된다. 이온빔소스(202)로부터 가속된 이온빔은 육각형 프리즘 형태의 타겟 홀더(201)의 각 측면에 배치된 타겟(102)에 부딪혀, 타겟 표면을 스퍼터링한다. 이로써, 타겟 표면 너머로 날아다니는 스퍼터 입자들이 기판홀더(22)의 기판(21)에 증착된다. 컬럼 샤프트 주위로 육각형 프리즘 형태로 타겟 홀더를 회전시킴으로써 소정의 타겟이 선택될 수 있다. 이 경우, 방전가스가 이온빔소스(202)에 주입되는 것을 고려해 방전가스 주입시스템(41)이 이온빔소스(202)에 배열된다. 스퍼터링 장치(200)는 타겟 홀더(201)를 순차적으로 또는 번갈아 회전시킴으로써 기판(21)에 다층박막을 증착시킬 수 있다.
여기서, 이온빔소스(202)는 단지 상기 이온빔소스(202)가 스퍼터링 타겟(또는 타겟 홀더(201)의 스퍼터링 타겟 지지면)에 대해 대각선으로 맞은편에 그리고 기판홀더(22)와는 다른 위치에 배열된다면 진공챔버(10)의 하단면에 배열되는데 국한되지 않고 임의의 위치에 배열될 수 있다.
본 발명의 일실시예는 HDD용 자기기록 매체, 자기센서, 박막 태양전지, 발광소자, 압전소자, 및 반도체용 패터닝 뿐만 아니라 일예로 주어진 HDD용 자기 헤더를 포함한 많은 분야에 적용될 수 있다.
다른 실시예
본 발명의 일실시예에서, 제 1 실시예의 기판의 회전속도의 컨트롤 형태 및 제 2 실시예의 음극유닛용 전원 제어 형태 모두가 실행될 수 있다. 이 경우, 컨트롤 디바이스(50)는 홀더 회전 컨트롤러(51) 및 음극 전력 컨트롤러(141) 모두를 포함하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 일실시예에서, 컨트롤 디바이스(50)는 스퍼터링 장치에 포함될 수 있거나, 상기 컨트롤 디바이스(50)가 기판홀더용 회전구동장치와 스퍼터링 장치에 포함된 방전 전원을 컨트롤할 수 있다면, LAN(Local Area Network) 등에 의한 로컬 연결 또는 인터넷과 같은 WAN에 의한 연결을 통해 스퍼터링 장치로부터 별도로 제공될 수 있다.
또한, 이어지는 처리 방법도 상술한 실시예의 범위내에 있을 수 있다. 특히, 처리 방법은 상술한 실시예들 중 어느 하나의 구성을 동작시켜 상술한 실시예들 중 어느 하나의 기능을 수행하도는 프로그램을 저장매체에 저장하는 단계와, 저장매체에 저장된 프로그램을 코드로 읽는 단계와, 컴퓨터상에서 프로그램을 실행하는 단계를 포함한다. 다시 말하면, 컴퓨터 판독가능한 저장매체가 또한 실시예의 범위내에 있을 수 있다. 더욱이, 상술한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 저장매체뿐만 아니라 컴퓨터 프로그램도 그 자체가 상술한 실시예들의 범위 내에 있을 수 있다.
가령, 플로피 디스크(상표), 하드 디스크, 광디스크, 자기광 디스크, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory), 자기 테이프, 비휘발성 메모리 카드, ROM이 이같은 저장매체로서 사용될 수 있다.
더욱이, 상술한 저장매체에 저장된 프로그램은 처리를 하나씩 실행하는데 사용되게 국한되지 않고 연이은 프로그램도 또한 상술한 실시예의 범위 내에 있을 수 있다. 특히, 프로그램이 다른 소프트웨어 또는 확장보드의 기능과 협동으로 OS(운영 시스템)상에서 실행되어 상술한 실시예들 중 어느 하나의 연산을 실행한다.

Claims (7)

  1. 회전가능한 기판홀더에 제1 방향에 평행하게 배열되는 복수의 요철구조가 형성되는 기판을 배치하는 단계로, 상기 복수의 요철구조 각각은 상기 제1 방향에 평행한 두 측면을 포함하는 네 측면들을 갖고,
    스퍼터링 타겟의 법선이 회전가능한 기판홀더의 법선에 대해 경사지도록 스퍼터링 타겟을 기판의 전체 표면의 맞은편 위치에 배열하는 단계, 및
    기판을 불연속적으로 회전시키면서 상기 스퍼터링 타겟을 스퍼터링함으로써, 상기 요철구조의 상기 두 측면에 박막을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 박막을 형성하는 단계는:
    기판의 회전위치를 탐지하는 단계와;
    탐지된 회전위치에 따라 기판의 회전중단시간을 조절하는 단계;를 포함하고,
    상기 회전중단시간을 조절하는 단계는, 스퍼터링 타겟이 기판상의 요철구조의 상기 제1 방향에 평행한 두 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때의 기판의 제 1 회전중단시간이, 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 2 방향으로 측면에 위치될 때의 기판의 제 2 회전중단시간보다 더 길도록 기판의 회전중단시간을 제어하는 단계를 포함하며,
    기판은, 제 1 회전중단시간 동안 기판의 회전이 중단되는 제 1 기간과 제 2 회전중단시간 동안 기판의 회전이 중단되는 제 2 기간이 기판의 1회전 동안 각각 두 번 나타나도록 불연속적으로 회전하며,
    상기 요철구조는 상기 두 측면들이 기판의 노치 또는 오리엔테이션 플랫을 바라보도록 배열되고, 상기 회전중단시간은 상기 노치 또는 오리엔테이션 플랫의 측면 상에 위치되는 상기 두 측면들 중 하나 및 상기 노치 또는 오리엔테이션 플랫의 반대측면 상에 위치된 상기 두 측면들 중 다른 하나에 박막을 균일하게 증착하도록 제어되는 스퍼터링을 이용한 박막증착방법.
  2. 회전가능한 기판홀더에 제1 방향에 평행하게 배열되는 복수의 요철구조가 형성되는 기판을 배치하는 단계로, 상기 복수의 요철구조 각각은 상기 제1 방향에 평행한 두 측면을 포함하는 네 측면들을 갖고,
    스퍼터링 타겟의 법선이 회전가능한 기판홀더의 법선에 대해 경사지도록 스퍼터링 타겟을 기판의 전체 표면의 맞은편 위치에 배열하는 단계, 및
    기판을 회전시키면서, 상기 스퍼터링 타겟을 음극유닛에 전력을 공급하여 발생된 플라즈마로 스퍼터링함으로써, 상기 요철구조의 상기 두 측면에 박막을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 박막을 형성하는 단계는:
    기판의 회전위치를 탐지하는 단계와;
    탐지된 회전위치에 따라 전력을 조절하는 단계;를 포함하고,
    상기 전력을 조절하는 단계는, 스퍼터링 타겟이 기판상의 요철구조의 상기 제1 방향에 평행한 두 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때의 음극유닛에 공급된 제 1 전력이 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 2 방향으로 측면에 위치될 때의 음극유닛에 공급된 제 2 전력보다 더 크도록 음극유닛에 대한 전력을 조절하는 단계를 포함하며,
    음극 유닛에 대한 전력은 제 1 전력 및 제 2 전력이 기판의 1회전 동안 각각 두 번 나타나도록 제어되며,
    상기 요철구조는 상기 두 측면들이 기판의 노치 또는 오리엔테이션 플랫을 바라보도록 배열되고, 상기 음극 유닛에 대한 전력은 상기 노치 또는 오리엔테이션 플랫의 측면 상에 위치되는 상기 두 측면들 중 하나 및 상기 노치 또는 오리엔테이션 플랫의 반대측면 상에 위치된 상기 두 측면들 중 다른 하나에 박막을 균일하게 증착하도록 제어되는 스퍼터링을 이용한 박막증착방법.
  3. 회전가능한 기판홀더에 제1 방향에 평행하게 배열되는 복수의 요철구조가 형성되는 기판을 배치하는 단계로, 상기 복수의 요철구조 각각은 상기 제1 방향에 평행한 두 측면을 포함하는 네 측면들을 갖고,
    스퍼터링 타겟의 법선이 회전가능한 기판홀더의 법선에 대해 경사지도록 스퍼터링 타겟을 기판의 전체 표면의 맞은편 위치에 배열하는 단계, 및
    기판을 회전시키면서, 상기 스퍼터링 타겟을 음극유닛에 전력을 공급하여 발생된 플라즈마로 스퍼터링함으로써, 상기 요철구조의 상기 두 측면에 박막을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 박막을 형성하는 단계는:
    기판의 회전위치를 탐지하는 단계와;
    탐지된 회전위치에 따라 기판의 회전속도 및 전력을 조절하는 단계;를 포함하고,
    상기 회전속도 및 전력을 조절하는 단계는,
    스퍼터링 타겟이 기판상의 요철구조의 상기 제1 방향에 평행한 두 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때의 기판의 제 1 회전속도가, 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 2 방향으로 측면에 위치될 때의 기판의 제 2 회전속도보다 낮도록 기판의 회전속도를 제어하는 단계, 및
    스퍼터링 타겟이 기판상의 요철구조의 상기 제1 방향에 평행한 두 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때의 음극유닛에 공급된 제 1 전력이, 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 2 방향으로 측면에 위치될 때의 음극유닛에 공급된 제 2 전력보다 더 크도록 음극유닛에 대한 전력을 조절하는 단계를 포함하며,
    기판의 회전속도는 제 1 회전속도 및 제 2 회전속도가 기판의 1회전 동안 각각 두 번 나타나도록 제어되고,
    음극 유닛에 대한 전력은 제 1 전력 및 제 2 전력이 기판의 1회전 동안 각각 두 번 나타나도록 제어되며,
    상기 요철구조는 상기 두 측면들이 기판의 노치 또는 오리엔테이션 플랫을 바라보도록 배열되고, 상기 회전속도 및 음극 유닛에 대한 전력은 상기 노치 또는 오리엔테이션 플랫의 측면 상에 위치되는 상기 두 측면들 중 하나 및 상기 노치 또는 오리엔테이션 플랫의 반대측면 상에 위치된 상기 두 측면들 중 다른 하나에 박막을 균일하게 증착하도록 제어되는 스퍼터링을 이용한 박막증착방법.
  4. 회전가능한 기판 홀더에 제1 방향에 평행하게 배열되는 복수의 요철구조가 형성되는 기판을 배치하는 단계로, 상기 복수의 요철구조 각각은 상기 제1 방향에 평행한 두 측면을 포함하는 네 측면들을 갖고,
    스퍼터링 타겟의 법선이 회전가능한 기판홀더의 법선에 대해 경사지도록 스퍼터링 타겟을 기판의 전체 표면의 맞은편 위치에 배열하는 단계, 및
    기판을 회전시키면서 상기 스퍼터링 타겟을 스퍼터링함으로써, 상기 요철구조의 상기 두 측면에 박막을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 박막을 형성하는 단계는,
    스퍼터링 타겟이 기판 상의 요철구조의 상기 제1 방향에 평행한 두 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때, 요철구조의 상기 제1 방향에 평행한 두 측면들 상의 증착량이 상대적으로 크도록 박막을 형성하여, 상기 두 측면들 사이의 박막 두께의 분포 변화가 적도록 하고,
    스퍼터링 타겟이 제1 방향과 수직하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 2 방향으로 측면에 위치될 때, 상기 제1 방향에 평행한 두 측면들 상의 증착량이 상대적으로 작도록 박막을 형성하여, 상기 두 측면들 사이의 박막 두께의 분포 변화가 크도록 하고,
    기판의 1회전 동안, 증착량이 상대적으로 큰 제 1 기간과, 증착량이 상대적으로 적은 제 2 기간이, 각각 두 번 나타나도록 기판을 형성하며,
    상기 요철구조는 상기 두 측면들이 기판의 노치 또는 오리엔테이션 플랫을 바라보도록 배열되고, 상기 증착량은 상기 노치 또는 오리엔테이션 플랫의 측면 상에 위치되는 상기 두 측면들 중 하나 및 상기 노치 또는 오리엔테이션 플랫의 반대측면 상에 위치된 상기 두 측면들 중 다른 하나에 박막을 균일하게 증착하도록 제어되는 스퍼터링을 이용한 박막증착방법.
  5. 회전가능한 기판 홀더에 제1 방향에 평행하게 배열되는 복수의 요철구조가 형성되는 기판을 배치하는 단계로, 상기 복수의 요철구조 각각은 피처리 표면으로서 상기 제1 방향에 평행한 두 측면을 포함하는 네 측면들을 갖고,
    스퍼터링 타겟의 법선이 회전가능한 기판홀더의 법선에 대해 경사지도록 스퍼터링 타겟을 기판의 전체 표면의 맞은편 위치에 배열하는 단계, 및
    기판을 회전시키면서 상기 스퍼터링 타겟을 스퍼터링함으로써, 상기 요철구조의 상기 두 측면에 박막을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 박막을 형성하는 단계는:
    기판의 회전위치를 탐지하는 단계와;
    탐지된 회전위치에 따라 기판의 회전속도를 조절하는 단계;를 포함하고,
    상기 회전속도를 조절하는 단계는, 스퍼터링 타겟이 기판상의 요철구조의 상기 제1 방향에 평행한 두 측면에 나란하고 기판의 평면 방향으로 나란한 제 1 방향으로 측면에 위치될 때, 상기 두 측면들 사이의 박막 두께의 분포 변화가 적도록, 기판의 제 1 회전속도가 스퍼터링 타겟이 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 측면에 위치하고 기판의 평면 방향으로 나란할 때 기판의 제 2 회전속도보다 낮도록 기판의 회전속도를 제어하는 단계를 포함하며,
    기판의 회전속도는 제 1 회전속도 및 제 2 회전속도가 기판의 1회전 동안 각각 두 번 나타나도록 제어되며,
    상기 요철구조는 상기 두 측면들이 기판의 노치 또는 오리엔테이션 플랫을 바라보도록 배열되고, 상기 회전속도는 상기 노치 또는 오리엔테이션 플랫의 측면 상에 위치되는 상기 두 측면들 중 하나 및 상기 노치 또는 오리엔테이션 플랫의 반대측면 상에 위치된 상기 두 측면들 중 다른 하나에 박막을 균일하게 증착하도록 제어되는 스퍼터링을 이용한 박막증착방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철구조는 기판 상에 제공되는 자기저항소재인 스퍼터링을 이용한 박막증착방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철구조는 직사각형 하단면을 갖는 메사 구조이고, 상기 두 측면은 직사각형 하단면의 길이 방향을 따라 배열되는 스퍼터링을 이용한 박막증착방법.
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