KR102195789B1 - Process gas segmentation for static reactive sputter processes - Google Patents

Process gas segmentation for static reactive sputter processes Download PDF

Info

Publication number
KR102195789B1
KR102195789B1 KR1020167028850A KR20167028850A KR102195789B1 KR 102195789 B1 KR102195789 B1 KR 102195789B1 KR 1020167028850 A KR1020167028850 A KR 1020167028850A KR 20167028850 A KR20167028850 A KR 20167028850A KR 102195789 B1 KR102195789 B1 KR 102195789B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
gas
cathodes
deposition
static deposition
Prior art date
Application number
KR1020167028850A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160134786A (en
Inventor
안드레아스 크뢰펠
마르쿠스 하니카
클라우스 젠겔
에블린 쉬어
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20160134786A publication Critical patent/KR20160134786A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102195789B1 publication Critical patent/KR102195789B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0036Reactive sputtering
    • C23C14/0063Reactive sputtering characterised by means for introducing or removing gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3464Sputtering using more than one target
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/352Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using more than one target
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405Magnetron sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414Targets
    • H01J37/3417Arrangements

Abstract

기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 장치가 설명된다. 장치는, 기판 운송 방향을 따라서 이격된 셋 또는 그 초과의 캐소드들(cathodes)을 갖는 캐소드 어레이 및 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들을 제공하기 위한 가스 분배 시스템을 포함하고, 가스 분배 시스템은, 기판 운송 방향을 따른 둘 또는 그 초과의 포지션들에 대해서 독립적으로, 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들 중 적어도 하나의 프로세스 가스의 유량을 제어하도록 구성된다.An apparatus for static deposition of material on a substrate is described. The apparatus includes a cathode array having three or more cathodes spaced along a substrate transport direction and a gas distribution system for providing one or more process gases, the gas distribution system comprising: Configured to control the flow rate of at least one of the one or more process gases, independently for two or more positions along the direction.

Description

정적 반응성 스퍼터 프로세스들을 위한 프로세스 가스 세그먼트화{PROCESS GAS SEGMENTATION FOR STATIC REACTIVE SPUTTER PROCESSES}Process gas segmentation for static reactive sputter processes {PROCESS GAS SEGMENTATION FOR STATIC REACTIVE SPUTTER PROCESSES}

[0001] 본 발명의 실시예들은, 타겟으로부터의 스퍼터링에 의한 층 증착에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들은 구체적으로, 대면적(large area) 기판들에 대한 스퍼터링, 더 구체적으로, 정적(static) 증착 프로세스들을 위한 스퍼터링에 관한 것이다. 실시예들은 특히, 기판 상에 재료의 층을 증착시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.[0001] Embodiments of the present invention relate to layer deposition by sputtering from a target. Embodiments of the present invention relate specifically to sputtering for large area substrates, and more particularly, sputtering for static deposition processes. Embodiments relate particularly to an apparatus and method for depositing a layer of material on a substrate.

[0002] 많은 어플리케이션들에서, 기판 상에, 예컨대, 유리 기판 상에 얇은 층들을 증착시키는 것이 필수적이다. 전형적으로, 기판들은 코팅 장치의 다양한(different) 챔버들에서 코팅된다. 몇몇 어플리케이션들의 경우, 기판들은, 진공 증착 기법을 사용하여 진공에서 코팅된다.[0002] In many applications, it is necessary to deposit thin layers on a substrate, eg, on a glass substrate. Typically, the substrates are coated in different chambers of the coating apparatus. For some applications, the substrates are coated in a vacuum using a vacuum deposition technique.

[0003] 기판 상에 재료를 증착시키기 위한 여러 방법들이 공지되어 있다. 예를 들어, 기판들은 물리 기상 증착(PVD) 프로세스, 화학 기상 증착(CVD) 프로세스, 또는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 프로세스, 등에 의해 코팅될 수 있다. 전형적으로, 프로세스는, 코팅될 기판이 로케이팅되는 프로세스 챔버 또는 프로세스 장치에서 수행된다. 증착 재료가 장치에 제공된다. 복수의 재료들뿐만 아니라 그러한 재료들의 산화물들, 질화물들, 또는 탄화물들이, 기판 상에서의 증착을 위해 사용될 수 있다. 코팅되는 재료들은 여러 어플리케이션들 및 여러 기술 분야들에서 사용될 수 있다. 예컨대, 디스플레이들을 위한 기판들은 보통, 물리 기상 증착(PVD) 프로세스에 의해 코팅된다.[0003] Several methods are known for depositing material on a substrate. For example, substrates may be coated by a physical vapor deposition (PVD) process, a chemical vapor deposition (CVD) process, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process, or the like. Typically, the process is performed in a process chamber or process apparatus in which the substrate to be coated is located. A vapor deposition material is provided to the device. A plurality of materials as well as oxides, nitrides, or carbides of such materials may be used for deposition on a substrate. The materials to be coated can be used in many applications and in many fields of technology. For example, substrates for displays are usually coated by a physical vapor deposition (PVD) process.

[0004] PVD 프로세스의 경우, 증착 재료는 고체 상(solid phase)으로 타겟에 존재할 수 있다. 에너지가 풍부한(energetic) 입자들로 타겟에 충격을 가함으로써(bombarding), 타겟 재료의 원자들, 즉, 증착될 재료가 타겟으로부터 방출된다. 타겟 재료의 원자들은 코팅될 기판 상에 증착된다. PVD 프로세스에서, 스퍼터 재료, 즉, 기판 상에 증착될 재료는 다양한 방식들로 배열될 수 있다. 예컨대, 타겟은 증착될 재료로 만들어질 수 있거나, 또는 백킹 요소(backing element) - 증착될 재료는 백킹 요소 상에 고정됨 - 를 가질 수 있다. 증착될 재료를 포함하는 타겟은 증착 챔버에서 미리 정의된 포지션에 고정되거나 지지된다. 회전 가능한 타겟이 사용되는 경우에, 타겟은 회전식(rotating) 샤프트에 연결되거나, 또는 샤프트와 타겟을 연결하는 연결 요소에 연결된다.[0004] In the case of a PVD process, the deposition material may be present in the target in a solid phase. By bombarding the target with energetic particles, atoms of the target material, ie the material to be deposited, are released from the target. The atoms of the target material are deposited on the substrate to be coated. In a PVD process, the sputter material, ie the material to be deposited on the substrate, can be arranged in a variety of ways. For example, the target may be made of the material to be deposited, or it may have a backing element-the material to be deposited is fixed on the backing element. The target containing the material to be deposited is fixed or supported in a predefined position in the deposition chamber. In case a rotatable target is used, the target is connected to a rotating shaft, or to a connecting element connecting the shaft and the target.

[0005] 전형적으로, 스퍼터링은 마그네트론(magnetron) 스퍼터링으로서 실행될 수 있고, 자석 조립체는, 개선된 스퍼터링 조건들을 위해, 플라즈마를 한정하는데(confine) 활용된다. 이로써, 플라즈마 한정은 또한, 기판 상에 증착될 재료의 입자 분포(participle distribution)를 조절하는데 활용될 수 있다. 플라즈마 분포, 플라즈마 특성들, 및 다른 증착 파라미터들은, 기판 상에서의 원하는 층 증착을 획득하기 위해, 제어될 필요가 있다. 예컨대, 원하는 층 특성들을 갖는 균일한 층이 요구된다. 이는 대면적 증착, 예컨대, 대면적 기판들 상에서 디스플레이들을 제조하는데 있어서 특히 중요하다. 또한, 균일성 및 프로세스 안정성(stability)은 특히, 기판이 증착 구역을 통해 연속적으로 이동되지 않는 정적 증착 프로세스들의 경우에, 달성하기 어려울 수 있다. 따라서, 대규모의 광-전자(opto-electronic) 디바이스들 및 다른 디바이스들의 제조에 대해 증가하는 요구들을 고려하여, 프로세스 균일성 및/또는 안정성은 더 개선될 필요가 있다.Typically, sputtering can be performed as magnetron sputtering, and the magnet assembly is utilized to confine the plasma, for improved sputtering conditions. As such, plasma confinement can also be utilized to control the particle distribution of the material to be deposited on the substrate. Plasma distribution, plasma properties, and other deposition parameters need to be controlled in order to obtain the desired layer deposition on the substrate. For example, a uniform layer with desired layer properties is desired. This is particularly important in large area deposition, for example manufacturing displays on large area substrates. In addition, uniformity and process stability can be difficult to achieve, particularly in the case of static deposition processes in which the substrate is not continuously moved through the deposition zone. Thus, taking into account the increasing demands on the manufacture of large-scale opto-electronic devices and other devices, process uniformity and/or stability needs to be further improved.

[0006] 특히, 반응성 스퍼터 프로세스에 의한 화합물 층들(compound layers)의 증착은 대면적 기판들에 대해서 난제일 수 있다. 필름의 화학량론(stoichiometry)은, 비-반응성 가스(예컨대, 아르곤) 및 반응성 가스들(예컨대, O2, N2, H2, H2O, 등)의 혼합물을 사용하여, 금속성, 반-금속성, 또는 화합물 타겟들을 스퍼터링함으로써 획득된다.[0006] In particular, deposition of compound layers by a reactive sputter process can be a challenge for large area substrates. The stoichiometry of the film is a metallic, semi-metallic, or compound target, using a mixture of non-reactive gases (e.g. argon) and reactive gases (e.g. O2, N2, H2, H2O, etc.). Are obtained by sputtering.

[0007] 따라서, 특히 대면적 기판들에 대한 PVD 증착을 개선하기 위한 요구가 존재한다.[0007] Thus, there is a need to improve PVD deposition, particularly for large area substrates.

[0008] 상기 내용을 고려하여, 독립 청구항 제 1 항 및 제 11 항에 따른, 재료의 층을 기판 상에 증착시키기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 추가적인 양태들, 장점들, 및 특징들은 종속 청구항들, 상세한 설명, 및 첨부한 도면들로부터 자명하다.[0008] In view of the above, an apparatus and method for depositing a layer of material on a substrate according to independent claims 1 and 11 are provided. Additional aspects, advantages, and features of the invention are apparent from the dependent claims, the detailed description, and the accompanying drawings.

[0009] 일 실시예에 따르면, 기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 장치가 제공된다. 장치는, 기판 운송 방향을 따라서 이격된 셋 또는 그 초과의 캐소드들(cathodes)을 갖는 캐소드 어레이 및 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들을 제공하기 위한 가스 분배 시스템을 포함하고, 가스 분배 시스템은, 기판 운송 방향을 따른 둘 또는 그 초과의 포지션들에 대해서 독립적으로, 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들 중 적어도 하나의 프로세스 가스의 유량을 제어하도록 구성된다.[0009] According to an embodiment, an apparatus for static deposition of a material on a substrate is provided. The apparatus includes a cathode array having three or more cathodes spaced along a substrate transport direction and a gas distribution system for providing one or more process gases, the gas distribution system comprising: Configured to control the flow rate of at least one of the one or more process gases, independently for two or more positions along the direction.

[0010] 제 2 실시예에 따르면, 기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 장치가 제공된다. 장치는, 기판 운송 방향을 따라서 이격된 셋 또는 그 초과의 캐소드들(cathodes)을 갖는 캐소드 어레이 및 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들을 제공하기 위한 가스 분배 시스템을 포함하고, 가스 분배 시스템은, 기판 운송 방향을 따른 둘 또는 그 초과의 포지션들에 대해서 독립적으로, 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들 중 적어도 하나의 프로세스 가스의 유량을 제어하도록 구성되며, 가스 분배 시스템은, 셋 또는 그 초과의 캐소드들의 길이방향 축들(longitudinal axes)에 대해 평행한 셋 또는 그 초과의 가스 라인들을 포함하고, 셋 또는 그 초과의 가스 라인들은 기판 운송 방향을 따라서 이격된다.[0010] According to a second embodiment, an apparatus for static deposition of a material on a substrate is provided. The apparatus includes a cathode array having three or more cathodes spaced along a substrate transport direction and a gas distribution system for providing one or more process gases, the gas distribution system comprising: Configured to control the flow rate of at least one of the one or more process gases, independently for two or more positions along the direction, the gas distribution system comprising: the length of the three or more cathodes It comprises three or more gas lines parallel to the longitudinal axes, the three or more gas lines being spaced along the substrate transport direction.

[0011] 다른 실시예에 따르면, 기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들을 가스 분배 시스템을 통해 제공하는 단계; 기판 운송 방향을 따른 둘 또는 그 초과의 포지션들에 대해서 독립적으로, 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들 중 적어도 하나의 프로세스 가스의 유량을 제어하는 단계; 및 재료를 캐소드 어레이로부터 스퍼터링하는 단계를 포함하고, 캐소드 어레이는, 기판 운송 방향을 따라서 이격된 셋 또는 그 초과의 캐소드들을 갖는다.[0011] According to another embodiment, a method for static deposition of a material on a substrate is provided. The method includes providing one or more process gases through a gas distribution system; Controlling a flow rate of at least one of the one or more process gases independently for two or more positions along the substrate transport direction; And sputtering the material from the cathode array, wherein the cathode array has three or more cathodes spaced along the substrate transport direction.

[0012] 또 다른 실시예에 따르면, 기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들을 가스 분배 시스템을 통해 제공하는 단계; 기판 운송 방향을 따른 둘 또는 그 초과의 포지션들에 대해서 독립적으로, 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들 중 적어도 하나의 프로세스 가스의 유량을 제어하는 단계; 재료를 캐소드 어레이 - 캐소드 어레이는, 기판 운송 방향을 따라서 이격된 셋 또는 그 초과의 캐소드들을 가짐 - 로부터 스퍼터링하는 단계, 및 셋 또는 그 초과의 캐소드들의 길이방향 축들에 대해 평행하게 포지셔닝된 적어도 하나의 가스 라인으로부터의 프로세스 가스를 사용하여, 기판 상에 재료를 추가적으로 스퍼터링하는 단계를 포함한다.[0012] According to another embodiment, a method for static deposition of a material on a substrate is provided. The method includes providing one or more process gases through a gas distribution system; Controlling a flow rate of at least one of the one or more process gases independently for two or more positions along the substrate transport direction; Sputtering material from a cathode array, the cathode array having three or more cathodes spaced along the substrate transport direction, and at least one positioned parallel to the longitudinal axes of the three or more cathodes. Using the process gas from the gas line, additionally sputtering material onto the substrate.

[0013] 본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로 앞서 간략히 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들과 관련된 것이고 이하에서 설명된다.
도 1은, 현재 기술(state of the art)에 따른, 단일 가스 유입구 포인트를 갖는 프로세스 가스 분배부를 도시하고;
도 2는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 다수의 가스 라인들 내의 다수의 가스 유입구 포인트들 및 2-폴드(fold) 수평 세그먼트화(segmentation)를 갖는 프로세스 가스 분배부를 도시하며;
도 3a는, 회전식(rotary) 캐소드 어레이 구성 - 어레이는 AC 발전기들에 의해 공급받고, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 세그먼트화된 가스 분배부가 제공됨 - 의 평면도를 도시하고;
도 3b는, 회전식 캐소드 어레이 구성 - 어레이는 DC 발전기들에 의해 공급받고, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 세그먼트화된 가스 분배부가 제공됨 - 의 평면도를 도시하며;
도 4는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 다수의 가스 라인들 내의 다수의 가스 유입구 포인트들, 2-폴드 수평 세그먼트화, 및 2-폴드 수직 세그먼트화를 갖는 프로세스 가스 분배부를 도시하고;
도 5는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 다수의 가스 라인들(가스 라인들의 수평 배열) 내의 다수의 가스 유입구 포인트들 및 2-폴드 수평 세그먼트화를 갖는 프로세스 가스 분배부를 도시하며;
도 6은, 본원에서 설명되는 실시예에 따른, 가스 라인들의 3-폴드 수직 세그먼트화를 갖는, 프로세스 가스 유동의 수평 세그먼트화의 테스트를 위한 배열체를 도시하고; 그리고
도 7은, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 재료의 층을 기판 상에 증착시키는 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
[0013] A more specific description of the invention briefly summarized above may be made with reference to embodiments in a way that the above-listed features of the invention can be understood in detail. The accompanying drawings are related to embodiments of the present invention and are described below.
1 shows a process gas distribution with a single gas inlet point, according to the state of the art;
FIG. 2 shows a process gas distribution having a two-fold horizontal segmentation and a plurality of gas inlet points within a plurality of gas lines, according to embodiments described herein;
3A shows a top view of a rotary cathode array configuration, the array being supplied by AC generators and provided with a segmented gas distribution according to embodiments described herein;
3B shows a top view of a rotary cathode array configuration, the array being supplied by DC generators and provided with a segmented gas distribution according to embodiments described herein;
4 depicts a process gas distribution with multiple gas inlet points, two-fold horizontal segmentation, and two-fold vertical segmentation in multiple gas lines, according to embodiments described herein;
5 shows a process gas distribution having a two-fold horizontal segmentation and multiple gas inlet points in multiple gas lines (horizontal arrangement of gas lines), according to embodiments described herein;
6 shows an arrangement for testing horizontal segmentation of a process gas flow, with a three-fold vertical segmentation of gas lines, according to an embodiment described herein; And
7 shows a flow diagram illustrating a method of depositing a layer of material onto a substrate, in accordance with embodiments described herein.

[0014] 이제, 본 발명의 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 다양한 실시예들 중 하나 또는 그 초과의 예들은 도면들에 예시된다. 도면들에 대한 이하의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 각각의 예는 본 발명의 설명으로써 제공되고, 본 발명의 제한으로서 의도되지 않는다. 또한, 일 실시예의 부분으로서 예시되거나 설명되는 특징들은, 더 추가적인 실시예를 생성하기 위해 다른 실시예들과 함께 사용되거나 또는 다른 실시예들에 대해 사용될 수 있다. 상세한 설명은 그러한 수정들 및 변형들을 포함하도록 의도된다.[0014] Reference will now be made in detail to various embodiments of the present invention, and examples of one or more of the various embodiments are illustrated in the drawings. Within the following description of the drawings, like reference numbers refer to like components. In general, only the differences for the individual embodiments are described. Each example is provided as a description of the invention and is not intended as a limitation of the invention. In addition, features illustrated or described as part of an embodiment may be used in conjunction with other embodiments or for other embodiments to create further additional embodiments. The detailed description is intended to include such modifications and variations.

[0015] 본원에서 설명되는 실시예들은 재료의 층을 기판 상에 증착시키는 장치 및 방법들에 관한 것이다. 특히 반응성 스퍼터링 프로세스들의 경우, 균일성 및/또는 플라즈마 안정성은 고려되어야 할 중요한 파라미터이다. 반응성 스퍼터링 프로세스들, 예컨대, 스퍼터링되는 재료의 산화물 등을 함유하는 층을 증착시키기 위해 증착 프로세스들 동안에 재료가 산소 분위기(atmosphere) 또는 다른 반응성 분위기 하에서 스퍼터링되는 그러한 증착 프로세스들은, 플라즈마 안정성에 대해 제어될 필요가 있다. 전형적으로, 반응성 증착 프로세스는 이력 곡선(hysteresis curve)을 갖는다. 반응성 증착 프로세스는, 예컨대, 알루미늄 산화물(Al2O3), 실리콘 산화물(SiO2), 인듐-갈륨-아연-산화물(IGZO), ZnO, ZnON, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 또는 다른 금속 산화물의 증착일 수 있으며, 알루미늄, 실리콘, 인듐, 갈륨, 또는 아연이 캐소드로부터 스퍼터링되는 동안 산소가 플라즈마에 제공된다. 이로써, 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 인듐-갈륨-아연-산화물, ZnO, ZnON, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 또는 다른 금속 산화물이 기판 상에 증착될 수 있다. 이력 곡선은 전형적으로, 산소와 같은 프로세스 가스의 유량에 의존하는, 스퍼터 캐소드에 제공되는 전압과 같은 증착 파라미터들의 함수이다.[0015] Embodiments described herein relate to apparatus and methods for depositing a layer of material onto a substrate. Especially for reactive sputtering processes, uniformity and/or plasma stability are important parameters to be considered. Reactive sputtering processes, such as those in which the material is sputtered under an oxygen atmosphere or other reactive atmosphere during the deposition processes to deposit a layer containing an oxide of the material being sputtered, etc., may be controlled for plasma stability. There is a need. Typically, the reactive deposition process has a hysteresis curve. Reactive deposition processes include, for example, aluminum oxide (Al2O3), silicon oxide (SiO2), indium-gallium-zinc-oxide (IGZO), ZnO, ZnON, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or other It may be a deposition of a metal oxide, and oxygen is provided to the plasma while aluminum, silicon, indium, gallium, or zinc is sputtered from the cathode. Thereby, aluminum oxide, silicon oxide, indium-gallium-zinc-oxide, ZnO, ZnON, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or other metal oxides may be deposited on the substrate. The hysteresis curve is typically a function of deposition parameters, such as the voltage provided to the sputter cathode, depending on the flow rate of a process gas such as oxygen.

[0016] 정적 반응성 스퍼터 프로세스들 동안, 타겟들의 중앙에서 그리고 타겟들의 단부들에서 상이한 플라즈마 밀도가 획득될 수 있다. 이러한 차이는 기판들 상에서 불-균일한 증착을 초래한다. 보통의 프로세스 가스 분배 시스템들은, 타겟들의 중앙에서 그리고 타겟들의 단부들에서의 상이한 플라즈마 밀도를 보상하기 위해, 수직 세그먼트화(즉, 타겟들의 길이방향 축들을 따른 세그먼트화)를 사용한다. 본원에서 설명되는 실시예들은, 정적 반응성 스퍼터 프로세스들 동안에, 이하에서 수평 방향으로 지칭되는 기판 운송 방향을 따른 상이한 포지션들에서의 상이한 반응성 가스 소모 또는 상이한 플라즈마 밀도가 존재하는 경우, 개선된 균일성을 허용한다. 이러한 차이들은 또한, 기판들 상에서의 불-균일한 증착을 초래한다. 본원에서 설명되는 실시예들은, 수평 방향, 즉, 기판 운송 방향 또는 회전식 캐소드들의 회전축에 대해 수직인 방향으로의 필름 특성들의 변동을 보상하는 것을 허용한다.[0016] During static reactive sputter processes, a different plasma density may be obtained at the center of the targets and at the ends of the targets. This difference results in non-uniform deposition on the substrates. Typical process gas distribution systems use vertical segmentation (ie, segmentation along the longitudinal axes of the targets) to compensate for the different plasma density in the center of the targets and at the ends of the targets. The embodiments described herein provide improved uniformity during static reactive sputter processes when there are different reactive gas consumption or different plasma densities at different positions along the substrate transport direction referred to below as the horizontal direction. Allow. These differences also lead to non-uniform deposition on the substrates. Embodiments described herein allow for compensating for variations in film properties in the horizontal direction, ie in the direction of substrate transport or perpendicular to the axis of rotation of the rotary cathodes.

[0017] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 장치 및 방법들은 프로세스 가스를 제공하기 위한 가스 분배 시스템을 포함한다. 그런 후에, 가스 분배 시스템은 기판 운송 방향을 따른 둘 또는 그 초과의 포지션들에 대해 독립적으로 프로세스 가스의 유량을 제어하도록 구성된다. 따라서, 수평 방향으로의 국부적인 필름 특성들은 수정될 수 있다. 이는 특히, 기판이 정적 증착 프로세스를 위해 포지셔닝되는 증착 프로세스들에 대해서 유익하다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 프로세스 가스의 유량은, 시간에 걸쳐서, 적어도 하나의 세그먼트에 대해서 독립적으로 변화될 수 있다.[0017] According to embodiments described herein, apparatus and methods include a gas distribution system for providing a process gas. Thereafter, the gas distribution system is configured to independently control the flow rate of the process gas for two or more positions along the substrate transport direction. Thus, local film properties in the horizontal direction can be modified. This is particularly beneficial for deposition processes in which the substrate is positioned for a static deposition process. According to some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, the flow rate of at least one process gas may vary independently for at least one segment over time.

[0018] 따라서, 본원에서 설명되는 실시예들은, 수평 방향으로, 국부적인 프로세스 가스 조성을 수정하는 것을 허용하고, 이에 의해서, 본 발명은, 수평 방향으로, 증착된 층들의 필름 특성들을 조정하는 것을 허용한다. 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들은, 예컨대, 수평 및 수직 양쪽 모두의 방향으로, 타겟 어레이의 상이한 포지션들에서, 국부적인 프로세스 가스의 상이한 유량들을 제공하는 것을 허용한다. 본 발명의 수직 및 수평 세그먼트화는, 오직 수직 세그먼트화만 가능한 층 증착과 비교하여, 더 양호한 증착 특성들을 초래한다.Accordingly, the embodiments described herein allow to modify the local process gas composition, in the horizontal direction, whereby the invention allows, in the horizontal direction, to adjust the film properties of the deposited layers. do. Additional embodiments described herein allow for providing different flow rates of the local process gas at different positions of the target array, eg in both horizontal and vertical directions. The vertical and horizontal segmentation of the present invention results in better deposition properties as compared to layer deposition where only vertical segmentation is possible.

[0019] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 상이한 실시예들에 따르면, 스퍼터링은 DC 스퍼터링, MF(middle frequency) 스퍼터링, RF 스퍼터링, 또는 펄스(pulse) 스퍼터링으로서 수행될 수 있다. 본원에서 설명되는 바와 같이, 몇몇 증착 프로세스들은 유리하게, MF, DC, 또는 펄스식 스퍼터링을 적용할 수 있다. 그러나, 다른 스퍼터링 방법들이 또한 적용될 수 있다.According to different embodiments that can be combined with other embodiments described herein, sputtering may be performed as DC sputtering, middle frequency (MF) sputtering, RF sputtering, or pulse sputtering. As described herein, some deposition processes can advantageously apply MF, DC, or pulsed sputtering. However, other sputtering methods can also be applied.

[0020] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 설명되는 실시예들에 따른 스퍼터링은 셋 또는 그 초과의 캐소드들을 이용하여 수행될 수 있다. 그러나, 특히, 대면적 증착을 위한 어플리케이션들의 경우, 캐소드들의 어레이는 6 또는 그 초과의 캐소드들, 예컨대, 10 또는 그 초과의 캐소드들을 갖는다. 이로써, 셋 또는 그 초과의 캐소드들 또는 캐소드 쌍들(pairs), 예컨대, 넷, 다섯, 여섯, 또는 심지어 그 초과의 캐소드들 또는 캐소드 쌍들이 제공될 수 있다. 이로써, 어레이는 하나의 진공 챔버에 제공될 수 있다. 또한, 어레이는 전형적으로, 인접한 캐소드들 또는 캐소드 쌍들이, 예컨대, 상호작용하는 플라즈마 한정(interacting plasma confinement)을 갖는 것에 의해 서로 영향을 미치도록, 정의될 수 있다. 전형적인 구현예들에 따르면, 스퍼터링은 회전식 캐소드 어레이, 예컨대, Applied Materials Inc.의 PiVot과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는 시스템에 의해 수행될 수 있다.According to some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, sputtering according to the described embodiments may be performed using three or more cathodes. However, especially for applications for large area deposition, the array of cathodes has 6 or more cathodes, eg 10 or more cathodes. Thereby, three or more cathodes or pairs of cathodes, for example four, five, six, or even more cathodes or pairs of cathodes may be provided. Thus, the array can be provided in one vacuum chamber. In addition, the array can typically be defined such that adjacent cathodes or pairs of cathodes influence each other, eg, by having an interacting plasma confinement. According to typical implementations, sputtering may be performed by a rotating cathode array, such as a system such as, but not limited to, a PiVot from Applied Materials Inc.

[0021] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 전형적인 실시예들에 따르면, 기판 상에서의 재료의 정적 증착은 반응성 스퍼터 프로세스에 의해 이루어진다. 이는, 필름의 화학량론이, 비-반응성 가스 및 반응성 가스들의 혼합물을 사용하여, 금속성, 반-금속성, 또는 화합물 타겟들을 스퍼터링하는 것에 의해 획득된다는 것을 의미한다. 전형적으로, 본원에서 설명되는 실시예들은 또한, 프로세스 가스로서 오직 비-반응성 가스만 사용하는, 금속 층들 또는 반도체(semiconducting) 층들의 정적 증착에 대해 적합할 수 있다. 이러한 경우에, 본 발명의 장치 및 방법은, 수평 방향을 따라서, 상이한 국부적인 프로세스 압력을 갖는 것을 허용할 수 있다.[0021] According to further exemplary embodiments, which can be combined with other embodiments described herein, the static deposition of material on the substrate is done by a reactive sputter process. This means that the stoichiometry of the film is obtained by sputtering metallic, semi-metallic, or compound targets, using a mixture of non-reactive gas and reactive gases. Typically, the embodiments described herein may also be suitable for static deposition of metal layers or semiconducting layers, using only a non-reactive gas as the process gas. In this case, the apparatus and method of the present invention may allow to have different localized process pressures along the horizontal direction.

[0022] 본원에서 설명되는 다른 실시예와 결합될 수 있는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 프로세스 가스들 중 적어도 하나의 부분 압력은 수평 방향을 따라서, 즉, 기판 운송 방향을 따라서 변화된다. 예컨대, 반응성 가스(예컨대, 산소)의 부분 압력은 변화된다. 제 2 프로세스 가스, 예컨대, 비-반응성 또는 불활성 가스의 압력이 부가적으로 변화되는 것이, 추가적으로 가능하다. 따라서, 전체 압력은 본질적으로 일정할 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 둘 또는 그 초과의 프로세스 가스들의 조성 또는 혼합물은 수평 방향을 따라, 즉, 기판 운송 방향을 따라 변화된다.According to the embodiments described herein, which can be combined with other embodiments described herein, the partial pressure of at least one of the process gases is varied along the horizontal direction, that is, along the substrate transport direction. . For example, the partial pressure of the reactive gas (eg, oxygen) is varied. It is additionally possible that the pressure of the second process gas, for example a non-reactive or inert gas, is additionally changed. Thus, the total pressure can be essentially constant. According to some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, the composition or mixture of two or more process gases is varied along the horizontal direction, ie along the substrate transport direction.

[0023] 상이한 국부적인 프로세스 압력은 기판의 수평 방향에 따른 상이한 필름 특성들로 이어질 수 있다. 예컨대, 증착 프로세스가 스위칭 오프되는(switched off) 동안, 기판은 증착 지역에서 증착을 위해 포지션 내로 이동된다. 그런 다음에, 프로세스 압력은 안정화될 수 있다. 일 예에 따르면, 일단 프로세스 압력이 안정화되면, 캐소드 자석 조립체들은, 증착의 종료까지, 증착될 재료의 정확한 화학량론을 정적인 기판 상에 증착시키기 위해 전방을 향해 회전될 수 있다.[0023] Different local process pressures can lead to different film properties along the horizontal direction of the substrate. For example, while the deposition process is switched off, the substrate is moved into position for deposition in the deposition area. Then, the process pressure can be stabilized. According to one example, once the process pressure is stabilized, the cathode magnet assemblies can be rotated forward to deposit the correct stoichiometry of the material to be deposited onto the static substrate, until the end of the deposition.

[0024] 전형적인 실시예들에 따르면, 프로세스 가스들은 비-반응성 가스들, 예컨대, 아르곤(Ar) 및/또는 반응성 가스들, 예컨대, 산소(O2), 질소(N2), 수소(H2), 물(H2O), 암모니아(NH3), 오존(O3), 활성화된 가스들(activated gases), 등을 포함할 수 있다.[0024] According to typical embodiments, the process gases are non-reactive gases such as argon (Ar) and/or reactive gases such as oxygen (O2), nitrogen (N2), hydrogen (H2), water (H2O), ammonia (NH3), ozone (O3), activated gases, and the like.

[0025] 도 1은, 프로세스 가스 혼합물마다(per) 단일 MFC들(mass flow controllers)(134)을 통해 프로세스 가스가 공급되는 일반적인 프로세스 가스 분배 시스템 예들을 도시한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 프로세스 가스들 중 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들의 유량, 즉, 프로세스 가스들 중 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들의 양은 또한, 니들 밸브(needle valve)와 같은 다른 유량 제어 요소에 의해 제어될 수 있다. 따라서, MFC들, 니들 밸브들, 및/또는 다른 유량 제어 요소들은, 가스 분배 시스템의 세그먼트들에 대해 독립적으로 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들의 유량을 제어하는데, 또는 가스 분배 시스템의 세그먼트들에 대해 독립적으로 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들의 양을 제어하는데 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 도 1은, 캐소드들(122)을 갖는 캐소드 어레이(222) 및 프로세스 가스 분배 시스템을 도시한다. 프로세스 가스 분배 시스템은 프로세스 가스를 포함하는 2개의 가스 탱크들(tanks)(136)을 갖는다. 프로세스 가스에 존재하는 반응성 가스 및/또는 비-반응성 가스의 양 및/또는 유량들은 MFC들(135)에 의해 제어된다. 프로세스 가스는, 예컨대, 캐소드 어레이 수평 방향의 중간지점에 그리고 캐소드 어레이 수직 방향의 중간지점에 위치된 단일 가스 유입구 포인트(138)로 피딩된다(fed). 프로세스 가스 피딩은 단일 MFC(134)를 통해서 가스 도관 또는 가스 파이프(pipe)(133)를 통해 이루어진다. 유사하게, 분배 시스템은, 수평 방향을 따라 캐소드들(122)의 쌍들 사이에 위치된 단일 가스 라인 내에 다수의 가스 유입구 포인트들(138)을 더 가질 수 있다.1 shows examples of a typical process gas distribution system in which process gas is supplied through single mass flow controllers (MFCs) 134 per process gas mixture. According to further embodiments that may be combined with other embodiments described herein, the flow rate of one or more of the process gases, i.e., the amount of one or more of the process gases, is It can also be controlled by other flow control elements such as needle valves. Thus, MFCs, needle valves, and/or other flow control elements control the flow rate of one or more process gases independently of the segments of the gas distribution system, or for segments of the gas distribution system. It can be used to independently control the amount of one or more process gases. More specifically, FIG. 1 shows a cathode array 222 with cathodes 122 and a process gas distribution system. The process gas distribution system has two gas tanks 136 containing the process gas. The amount and/or flow rates of reactive gas and/or non-reactive gas present in the process gas are controlled by the MFCs 135. The process gas is fed, for example, to a single gas inlet point 138 located at the midpoint in the horizontal direction of the cathode array and at the midpoint in the vertical direction of the cathode array. The process gas feeding takes place through a gas conduit or a gas pipe 133 through a single MFC 134. Similarly, the distribution system may further have multiple gas inlet points 138 within a single gas line located between pairs of cathodes 122 along the horizontal direction.

[0026] 정적 증착 프로세스들의 경우, 필름 특성들은 다수의 방식들로 변할 수 있고 불-균일성들로 이어진다는 것이 밝혀졌다. 상기-언급된 설계들 및 프로세스들에서, 수평 방향으로의 필름 특성들의 어떠한 변화도, 보상하는 것이 가능하지 않다. 정적 증착에 대해서 수평 방향으로의 국부적인 필름 특성들을 수정하는 것을 가능하게 하기 위해, 본 발명은 수평 방향으로의 프로세스 가스 유동들의 변화가 가능한 장치 및 방법을 제공한다. 이를 가능하게 하기 위해, 타겟 어레이 내의 상이한 가스 라인들은 더이상, 공동 MFC로부터 오는 프로세스 가스로 공급받지 않는다. 대신에, 프로세스 가스는 다수의 MFC들에 의해 공급받고, 이들 각각은 가스 라인들의 상이한 세그먼트에 수평 방향으로 연결된다.[0026] It has been found that for static deposition processes, film properties can vary in a number of ways and lead to non-uniformities. In the above-mentioned designs and processes, it is not possible to compensate for any change in film properties in the horizontal direction. In order to make it possible to modify local film properties in the horizontal direction for static deposition, the present invention provides an apparatus and method capable of changing process gas flows in the horizontal direction. To make this possible, the different gas lines in the target array are no longer supplied with the process gas coming from the common MFC. Instead, the process gas is supplied by a number of MFCs, each of which is connected in a horizontal direction to a different segment of gas lines.

[0027] 상이한 부가적인 또는 대안적인 구현예들에 따르면, 수평 방향, 즉, 기판 운송 방향으로의 세그먼트화는 다양한 실시예들에 의해 제공될 수 있으며, 그러한 실시예들 중 일부는 도 2, 도 3a, 도 3b, 도 4, 및 도 5와 관련하여 예시적으로 설명된다. 이러한 도면들을 참조하면, 세그먼트화는 수평 방향으로 더 세밀한(fine-grained) 것이 가능하다. 예컨대, 2-폴드 수평 세그먼트화가 제공될 수 있지만, 또한, 3, 4, 또는 심지어 더 높은 숫자들의 수평 세그먼트들이 제공될 수 있다.[0027] According to different additional or alternative implementations, segmentation in a horizontal direction, that is, a substrate transport direction, may be provided by various embodiments, some of which are illustrated in FIGS. 3A, 3B, 4, and 5 are illustratively described. Referring to these figures, it is possible for the segmentation to be fine-grained in the horizontal direction. For example, a two-fold horizontal segmentation may be provided, but also 3, 4, or even higher numbers of horizontal segments may be provided.

[0028] 도 2를 참조하면, 다수의 가스 라인들(116) 내의 다수의 가스 유입구 포인트들(138) 및 2-폴드 수평 세그먼트화를 갖는, 프로세스 가스를 제공하기 위한 프로세스 가스 분배 시스템이 도시된다. 다수의 가스 라인들(116), 예컨대, 내부에 개구부들을 갖는 도관들은 캐소드 어레이(222)의 캐소드들(122)의 쌍들 사이에, 수평 방향을 따라 캐소드들의 길이방향 축들에 대해 평행하게 위치된다. 프로세스 가스는, 2-폴드 수평 세그먼트화의 각각의 수평 세그먼트에 대해 하나씩, 2개의 상이한 MFC들(134 및 234)에 의해 공급된다. 프로세스 가스 분배 시스템은 프로세스 가스를 포함하는 4개의 가스 탱크들(136)을 갖는다. 프로세스 가스에 존재하는 반응성 가스 및/또는 비-반응성 가스의 양 및/또는 유량들은 MFC들(135)에 의해 제어된다. 프로세스 가스는, 각각, MFC들(134 및 234)을 통해서 가스 도관들 또는 가스 파이프들(133 및 233)을 통해, 다수의 가스 라인들(116) 내의 다수의 가스 유입구 포인트들(138)로 피딩된다.[0028] Referring to FIG. 2, a process gas distribution system for providing process gas is shown, having a two-fold horizontal segmentation and a plurality of gas inlet points 138 within a plurality of gas lines 116. . A number of gas lines 116, e.g., conduits having openings therein, are positioned between pairs of cathodes 122 of cathode array 222, parallel to the longitudinal axes of the cathodes along a horizontal direction. Process gas is supplied by two different MFCs 134 and 234, one for each horizontal segment of the two-fold horizontal segmentation. The process gas distribution system has four gas tanks 136 containing process gas. The amount and/or flow rates of reactive gas and/or non-reactive gas present in the process gas are controlled by the MFCs 135. Process gas is fed to multiple gas inlet points 138 in multiple gas lines 116, through gas conduits or gas pipes 133 and 233, respectively, through MFCs 134 and 234 do.

[0029] 따라서, 본 실시예는, 수평 방향으로 캐소드 어레이(222)의 2개의 포지션들에 대해 독립적으로, 특히, 반응성 가스들의 변화에 의해, 상이한 프로세스 가스 혼합물 및/또는 프로세스 가스의 상이한 양 및/또는 프로세스 가스의 상이한 유량을 제공하는 것을 허용한다. 2-폴드 수평 세그먼트화는 오직 예시의 목적들로만 도 2에서 사용된다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 상이한 실시예들에 따르면, 프로세스 가스 분배 시스템은 여러 개의 폴드 수평 세그먼트화를 가질 수 있다. 따라서, 프로세스 가스 분배 시스템은, 수평 방향으로 캐소드 어레이의 둘 또는 그 초과의 포지션들에 대해 독립적으로, 프로세스 가스의, 특히, 반응성 가스들의 상이한 양 및/또는 프로세스 가스의 상이한 유량을 제공하는 것을 허용한다.[0029] Thus, the present embodiment is independently for the two positions of the cathode array 222 in the horizontal direction, in particular, by a change of reactive gases, different process gas mixtures and/or different amounts of process gas and /Or allow to provide different flow rates of process gas. It should be understood that the two-fold horizontal segmentation is used in FIG. 2 for illustrative purposes only. Further, according to different embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, the process gas distribution system may have multiple fold horizontal segmentation. Thus, the process gas distribution system allows to provide different flow rates of process gas and/or different amounts of process gas, in particular reactive gases, independently for two or more positions of the cathode array in the horizontal direction. do.

[0030] 타겟 어레이 내에서, 증착 프로세스의 본질에 따라, 이웃하는 캐소드들의 각각의 쌍은 AC 전력 공급부(도 3a)에 연결되거나, 또는 각각의 캐소드는 DC 전력 공급부(도 3b)에 연결된다. 도 3a는 증착 장치(100)를 도시한다. 예시적으로, 내부에서의 층들의 증착을 위한 하나의 진공 챔버(102)가 도시된다. 도 3a에 표시된 바와 같이, 추가적인 챔버들(102)이, 챔버(102)에 인접하여 제공될 수 있다. 진공 챔버(102)는, 밸브 하우징(104) 및 밸브 유닛(105)을 갖는 밸브에 의해, 인접한 챔버들로부터 분리될 수 있다. 이로써, 상부에 기판(14)을 갖는 캐리어(114)가, 화살표(1)에 의해 표시된 바와 같이, 진공 챔버(102)에 삽입된 후에, 밸브 유닛(105)은 폐쇄될 수 있다. 따라서, 진공 챔버들(102)의 분위기는, 예컨대, 챔버(102)에 연결된 진공 펌프들을 이용하여 기술적 진공(technical vacuum)을 생성함으로써, 그리고/또는 프로세스 가스들을 챔버의 증착 영역에 삽입함으로써, 개별적으로 제어될 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 많은 대면적 프로세싱 어플리케이션들의 경우에, 대면적 기판들은 캐리어에 의해 지지된다. 그러나, 본원에서 설명되는 실시예들은 캐리어에 제한되지 않으며, 프로세싱 장치 또는 프로세싱 시스템을 통해 기판을 운송하기 위한 다른 운송 요소들이 사용될 수 있다.[0030] Within the target array, depending on the nature of the deposition process, each pair of neighboring cathodes is connected to an AC power supply (FIG. 3A), or each cathode is connected to a DC power supply (FIG. 3B). 3A shows the deposition apparatus 100. Illustratively, one vacuum chamber 102 is shown for the deposition of layers therein. Additional chambers 102 may be provided adjacent to chamber 102, as indicated in FIG. 3A. The vacuum chamber 102 can be separated from adjacent chambers by a valve having a valve housing 104 and a valve unit 105. Thereby, after the carrier 114 having the substrate 14 thereon is inserted into the vacuum chamber 102, as indicated by the arrow 1, the valve unit 105 can be closed. Thus, the atmosphere of the vacuum chambers 102 is individually controlled, for example, by creating a technical vacuum using vacuum pumps connected to the chamber 102 and/or inserting process gases into the deposition area of the chamber. Can be controlled by As explained above, in the case of many large area processing applications, large area substrates are supported by a carrier. However, the embodiments described herein are not limited to a carrier, and other transport elements for transporting a substrate through a processing apparatus or processing system may be used.

[0031] 챔버(102) 내에, 상부에 기판(14)을 갖는 캐리어(114)를 챔버(102) 안과 밖으로 운송하기 위해 운송 시스템이 제공된다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "기판"이라는 용어는 비가요성(inflexible) 기판들, 예컨대, 유리 기판, 웨이퍼, 사파이어 등과 같은 투명 크리스탈의 슬라이스들(slices), 또는 유리 플레이트를 포함한다.[0031] In the chamber 102, a transport system is provided for transporting the carrier 114 with the substrate 14 thereon into and out of the chamber 102. The term “substrate” as used herein includes inflexible substrates, eg, glass substrates, slices of a transparent crystal such as wafers, sapphire, or the like, or a glass plate.

[0032] 도 3a에 예시된 바와 같이, 챔버(102) 내에, 증착 소스들(122)이 제공된다. 증착 소스들은, 예컨대, 기판 상에 증착될 재료의 타겟들을 갖는 회전 가능한 캐소드들일 수 있다. 전형적으로, 캐소드들은 캐소드들 내부에 자석 조립체(121)를 갖는 회전 가능한 캐소드들일 수 있다. 이로써, 층들의 증착을 위해 마그네트론 스퍼터링이 수행될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 캐소드들(122)은, 캐소드들이 교류 방식(alternating manner)으로 바이어싱될 수 있도록, AC 전력 공급부(123)에 연결된다.As illustrated in FIG. 3A, in the chamber 102, deposition sources 122 are provided. The deposition sources may be, for example, rotatable cathodes having targets of a material to be deposited on a substrate. Typically, the cathodes may be rotatable cathodes with a magnet assembly 121 inside the cathodes. Thus, magnetron sputtering can be performed for deposition of the layers. According to some embodiments that may be combined with other embodiments described herein, the cathodes 122 are connected to the AC power supply 123 so that the cathodes can be biased in an alternating manner. do.

[0033] 도 3a에 추가적으로 예시된 바와 같이, 챔버(102) 내에, 다수의 가스 라인들(116)이 제공된다. 장치(100)의 가스 분배 시스템은, 프로세스 가스들을 포함하는 6개의 가스 탱크들(136)을 더 갖는다. 프로세스 가스에 존재하는 반응성 가스 및/또는 비-반응성 가스의 양 또는 유량은 MFC들(135)에 의해 제어된다. 프로세스 가스는, 각각, MFC들(134, 234, 및 334)을 통해서 가스 도관들 또는 가스 파이프들(133, 233, 및 333)을 통해, 다수의 가스 라인들(116) 내의 다수의 가스 유입구 포인트들(도시되지 않음)로 피딩된다. 따라서, 본 실시예는, 수평 방향으로 캐소드 어레이의 3개의 포지션들에 대해 독립적으로, 상이한 프로세스 가스 혼합물 및/또는 프로세스 가스의 상이한 유량들을 제공하는 것을 허용한다.As further illustrated in FIG. 3A, within the chamber 102, a number of gas lines 116 are provided. The gas distribution system of the apparatus 100 further has six gas tanks 136 containing process gases. The amount or flow rate of reactive gas and/or non-reactive gas present in the process gas is controlled by the MFCs 135. The process gas is a number of gas inlet points within a number of gas lines 116, through gas conduits or gas pipes 133, 233, and 333, respectively, through MFCs 134, 234, and 334. Are fed with a field (not shown). Thus, this embodiment allows to provide different process gas mixtures and/or different flow rates of process gas independently for the three positions of the cathode array in the horizontal direction.

[0034] 본원에서 사용되는 바와 같이, "마그네트론 스퍼터링"은 마그네트론, 즉, 자석 조립체, 다시 말해서, 자기장을 생성할 수 있는 유닛을 사용하여 수행되는 스퍼터링을 지칭한다. 전형적으로, 그러한 자석 조립체는 하나 또는 그 초과의 영구 자석들로 구성된다. 이러한 영구 자석들은 전형적으로, 회전 가능한 타겟 표면 아래에 생성되는 생성된 자기장 내에 자유 전자들이 포획되도록 하는 방식으로, 평면(planar) 타겟에 커플링되거나, 또는 회전 가능한 타겟 내에 배열된다. 그러한 자석 조립체는 또한, 평면 캐소드에 커플링되어 배열될 수 있다. 전형적인 구현예들에 따르면, 마그네트론 스퍼터링은, TwinMagTM 캐소드 조립체와 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는 이중(double) 마그네트론 캐소드, 즉, 캐소드들(122)에 의해 실현될 수 있다. 특히, 타겟으로부터 MF 스퍼터링(중간 주파수 스퍼터링)의 경우, 이중 캐소드들을 포함하는 타겟 조립체들이 적용될 수 있다. 전형적인 실시예들에 따르면, 증착 챔버에서의 캐소드들은 교체 가능하다. 따라서, 타겟들은, 스퍼터링될 재료가 소모된 후에 교환된다. 본원의 실시예들에 따르면, 중간 주파수는 0.5kHz 내지 350kHz, 예컨대, 10kHz 내지 50kHz의 범위 내의 주파수이다.[0034] As used herein, “magnetron sputtering” refers to sputtering performed using a magnetron, ie a magnet assembly, ie a unit capable of generating a magnetic field. Typically, such a magnet assembly consists of one or more permanent magnets. These permanent magnets are typically coupled to a planar target or arranged within a rotatable target in a manner that allows free electrons to be trapped in the generated magnetic field created below the rotatable target surface. Such magnet assemblies may also be arranged coupled to the planar cathode. According to typical implementations, magnetron sputtering may be realized by a double magnetron cathode, i.e., cathodes 122, such as, but not limited to, a TwinMagTM cathode assembly. In particular, in the case of MF sputtering (medium frequency sputtering) from a target, target assemblies including double cathodes may be applied. According to typical embodiments, the cathodes in the deposition chamber are interchangeable. Thus, the targets are exchanged after the material to be sputtered is consumed. According to embodiments of the present application, the intermediate frequency is a frequency in the range of 0.5 kHz to 350 kHz, for example 10 kHz to 50 kHz.

[0035] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 상이한 실시예들에 따르면, 스퍼터링은 DC 스퍼터링, MF(middle frequency) 스퍼터링, RF 스퍼터링, 또는 펄스(pulse) 스퍼터링으로서 수행될 수 있다. 본원에서 설명되는 바와 같이, 몇몇 증착 프로세스들은 유리하게, MF, DC, 또는 펄스식 스퍼터링을 적용할 수 있다. 그러나, 다른 스퍼터링 방법들이 또한 적용될 수 있다.According to different embodiments that can be combined with other embodiments described herein, sputtering may be performed as DC sputtering, middle frequency (MF) sputtering, RF sputtering, or pulse sputtering. As described herein, some deposition processes can advantageously apply MF, DC, or pulsed sputtering. However, other sputtering methods can also be applied.

[0036] 도 3a는, 캐소드들에 마그네트론 또는 자석 조립체(121)가 제공되는 복수의 캐소드들(122)을 도시한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 설명되는 실시예들에 따른 스퍼터링은 셋 또는 그 초과의 캐소드들을 이용하여 수행될 수 있다. 그러나, 특히, 대면적 증착을 위한 어플리케이션들의 경우, 캐소드들의 어레이는 또는 캐소드 쌍들이 제공될 수 있다. 이로써, 셋 또는 그 초과의 캐소드들 또는 캐소드 쌍들, 예컨대, 셋, 넷, 다섯, 여섯, 또는 심지어 그 초과의 캐소드들 또는 캐소드 쌍들이 제공될 수 있다. 이로써, 어레이는 하나의 진공 챔버에 제공될 수 있다. 또한, 어레이는 전형적으로, 인접한 캐소드들 또는 캐소드 쌍들이, 예컨대, 상호작용하는 플라즈마 한정(interacting plasma confinement)을 갖는 것에 의해 서로 영향을 미치도록, 정의될 수 있다.3A shows a plurality of cathodes 122 in which a magnetron or magnet assembly 121 is provided on the cathodes. According to some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, sputtering according to the described embodiments may be performed using three or more cathodes. However, in particular for applications for large area deposition, an array of cathodes or pairs of cathodes may be provided. Thereby, three or more cathodes or pairs of cathodes, such as three, four, five, six, or even more cathodes or cathode pairs may be provided. Thus, the array can be provided in one vacuum chamber. In addition, the array can typically be defined such that adjacent cathodes or pairs of cathodes influence each other, eg, by having an interacting plasma confinement.

[0037] 회전 가능한 캐소드들의 경우, 자석 조립체들은 백킹 튜브 내에 제공될 수 있거나 또는, 자석 조립체들에 타겟 재료 튜브가 제공될 수 있다. 도 3a는 캐소드들의 3쌍들을 도시하고, 각각은 증착 소스(120a, 120b, 및 120c)를 각각 제공한다. 캐소드들의 쌍은, 예컨대, MF 스퍼터링, RF 스퍼터링, 등을 위해, AC 전력 공급부를 갖는다. 특히 대면적 증착 프로세스들의 경우 및 산업적 규모의(on an industrial scale) 증착 프로세스들의 경우, 원하는 증착 레이트들을 제공하기 위해 MF 스퍼터링이 실시될 수 있다. 전형적으로, 도 3a에 도시된 바와 같이, 하나의 챔버에서의 캐소드들의 자석 조립체들은 본질적으로 동일한 회전 포지션들을 가질 수 있거나, 기판(14) 또는 대응하는 증착 지역을 향하여 적어도 전부 지향될 수 있다. 전형적으로, 증착 지역은 증착 시스템의 지역 또는 영역이고, 이는, 기판 상에서의 재료의 증착(의도된 증착)을 위해 제공되고 그리고/또는 배열된다.In the case of rotatable cathodes, the magnet assemblies may be provided in the backing tube, or the magnet assemblies may be provided with a target material tube. 3A shows three pairs of cathodes, each providing a deposition source 120a, 120b, and 120c, respectively. The pair of cathodes has an AC power supply, for example for MF sputtering, RF sputtering, etc. In particular for large area deposition processes and on an industrial scale deposition processes, MF sputtering can be performed to provide desired deposition rates. Typically, as shown in FIG. 3A, the magnet assemblies of cathodes in one chamber may have essentially the same rotational positions, or may be oriented at least all towards the substrate 14 or the corresponding deposition area. Typically, the deposition area is an area or area of a deposition system, which is provided and/or arranged for deposition of material on a substrate (intentional deposition).

[0038] 또한, 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 상이한 실시예들에 따르면, 하나의 챔버에서의 플라즈마 소스들은, 기판 상에서의 층의 증착 동안, 바뀌는(varying) 플라즈마 포지션들(회전식 캐소드들의 경우에 회전 포지션들)을 가질 수 있다. 예컨대, 자석 조립체들 또는 마그네트론들은, 증착될 층의 균일성을 증가시키기 위해, 예컨대, 진동 방식으로 또는 전후왕복(back-and-forth) 방식으로, 서로에 대해 그리고/또는 기판에 대해 이동될 수 있다.[0038] Further, according to different embodiments that can be combined with other embodiments described herein, plasma sources in one chamber, during deposition of a layer on a substrate, varying plasma positions ( Rotating positions) in the case of rotating cathodes. For example, the magnet assemblies or magnetrons may be moved relative to each other and/or relative to the substrate, e.g. in a vibrating manner or in a back-and-forth manner, to increase the uniformity of the layer to be deposited. have.

[0039] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 본원에서 설명되는 실시예들은 디스플레이 PVD, 즉, 디스플레이 시장을 위한 대면적 기판들 상에서의 스퍼터 증착을 위해 활용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 대면적 기판들 또는 각각의 캐리어들 - 캐리어들은 복수의 기판들을 가짐 - 은 적어도 0.67 m²의 크기를 가질 수 있다. 전형적으로, 크기는 약 0.67㎡ (0.73x0.92m - 4.5세대) 내지 약 8㎡, 더 전형적으로 약 2㎡ 내지 약 9㎡ 또는 심지어 12㎡ 까지일 수 있다. 전형적으로, 기판들 또는 캐리어들은 본원에서 설명되는 바와 같은 대면적 기판들이고, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 구조물들, 장치들, 예컨대, 캐소드 조립체들, 및 방법들이 이러한 기판들 또는 캐리어들을 위해 제공된다. 예컨대, 대면적 기판 또는 캐리어는, 약 0.67㎡ 기판들(0.73x0.92m)에 대응하는 4.5 세대, 약 1.4㎡ 기판들(1.1 x 1.3m)에 대응하는 5 세대, 약 4.29㎡ 기판들(1.95m x 2.2m)에 대응하는 7.5 세대, 약 5.7㎡ 기판들(2.2m x 2.5m)에 대응하는 8.5 세대, 또는 심지어, 약 8.7㎡ 기판들(2.85m x 3.05m)에 대응하는 10 세대일 수 있다. 심지어 11 세대 및 12 세대와 같은 더 큰 세대들 및 대응하는 기판 면적들이 유사하게 구현될 수 있다.[0039] According to some embodiments that can be combined with other embodiments described herein, embodiments described herein utilize display PVD, ie, for sputter deposition on large area substrates for the display market. Can be. In some embodiments, the large area substrates or respective carriers-the carriers having a plurality of substrates-may have a size of at least 0.67 m². Typically, the size can be from about 0.67 m2 (0.73x0.92 m-4.5 generations) to about 8 m2, more typically from about 2 m2 to about 9 m2 or even up to 12 m2. Typically, the substrates or carriers are large area substrates as described herein, and structures, apparatuses, such as cathode assemblies, and methods according to embodiments described herein are used for such substrates or carriers. Is provided. For example, a large area substrate or carrier is 4.5 generation corresponding to about 0.67 m 2 substrates (0.73 x 0.92 m), 5 generation corresponding to about 1.4 m 2 substrates (1.1 x 1.3 m), about 4.29 m 2 substrates (1.95 m). mx 2.2m), 8.5 generations corresponding to about 5.7m2 substrates (2.2mx 2.5m), or even 10 generations corresponding to about 8.7m2 substrates (2.85mx 3.05m). Even larger generations such as 11th and 12th generation and corresponding substrate areas can be similarly implemented.

[0040] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 타겟 재료는: 알루미늄, 실리콘, 탄탈륨, 몰리브덴, 니오븀, 티타늄, 인듐, 갈륨, 아연, 및 구리로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 특히, 타겟 재료는 인듐, 갈륨, 및 아연으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 반응성 스퍼터 프로세스들은 전형적으로, 이러한 타겟 재료들의 증착된 산화물들을 제공한다. 그러나, 질화물 또는 산-질화물들(oxi-nitrides)이 또한 증착될 수 있다.[0040] According to further embodiments that can be combined with other embodiments described herein, the target material is composed of: aluminum, silicon, tantalum, molybdenum, niobium, titanium, indium, gallium, zinc, and copper Can be selected from the group. In particular, the target material may be selected from the group consisting of indium, gallium, and zinc. Reactive sputter processes typically provide deposited oxides of these target materials. However, nitrides or oxi-nitrides can also be deposited.

[0041] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 방법들은, 정적 증착 프로세스를 위한, 기판의 포지셔닝에 대해 스퍼터 증착을 제공한다. 전형적으로, 특히 대면적 기판 프로세싱, 예컨대, 수직으로 배향된 대면적 기판들의 프로세싱의 경우, 정적 증착과 동적(dynamic) 증착이 구별될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 본원에서 설명되는 가스 분배 시스템들을 활용하기 위한 장치들 그리고 본원에서 설명되는 기판들 및/또는 캐리어들은 수직적 기판 프로세싱을 위해 구성될 수 있다. 이로써, 수직적 기판 프로세싱이라는 용어는 수평적 기판 프로세싱과 구별하기 위한 것으로 이해된다. 즉, 수직적 기판 프로세싱은, 기판 프로세싱 동안의 기판 및 캐리어의 본질적으로 수직인 배향에 관한 것이며, 정확한 수직 배향으로부터 몇 도, 예를 들어, 10°까지 또는 심지어 15°까지의 편차는 여전히 수직적 기판 프로세싱으로 고려된다. 작은 경사도(inclination)를 갖는 수직적 기판 배향은, 예컨대, 더 안정적인 기판 취급 또는 증착된 층을 오염시키는 입자들의 위험에 대한 감소를 초래할 수 있다. 대안적으로, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 가스 분배 시스템들은 또한, 본질적으로 수직 이외의 기판 배향들, 예컨대, 수평 기판 배향을 위해 활용될 수 있다. 수평 기판 배향의 경우, 캐소드 어레이는 또한, 예컨대, 본질적으로 수평일 것이다.In accordance with embodiments described herein, methods provide sputter deposition for positioning of a substrate, for a static deposition process. Typically, particularly in the case of large area substrate processing, such as the processing of vertically oriented large area substrates, a distinction can be made between static and dynamic deposition. According to some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, the devices for utilizing the gas distribution systems described herein and the substrates and/or carriers described herein are used for vertical substrate processing. Can be configured. As such, the term vertical substrate processing is understood to be used to distinguish it from horizontal substrate processing. In other words, vertical substrate processing relates to the essentially vertical orientation of the substrate and carrier during substrate processing, and the deviation from the correct vertical orientation by a few degrees, e.g., up to 10° or even 15° is still a vertical substrate processing. Is considered as Vertical substrate orientation with small inclination can lead to, for example, more stable substrate handling or a reduction in the risk of particles contaminating the deposited layer. Alternatively, gas distribution systems according to embodiments described herein may also be utilized for substrate orientations other than essentially vertical, such as horizontal substrate orientation. In the case of a horizontal substrate orientation, the cathode array will also, for example, be essentially horizontal.

[0042] 동적 스퍼터링, 즉, 증착 소스에 인접하여 기판이 연속적으로 또는 준-연속적으로(quasi-continuously) 이동하는 인라인(inline) 프로세스는, 기판들이 증착 지역 내로 이동하기 전에 프로세스가 안정화될 수 있고 그런 다음에 기판들이 증착 소스를 지나갈 때 일정하게 유지될 수 있다는 사실에 기인하여, 더 용이할 것이다. 그러나, 동적 증착은 다른 단점들, 예컨대, 입자 생성을 가질 수 있다. 이는 특히, TFT 백플레인(backplane) 증착에 적용될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 정적 스퍼터링은, 예컨대, TFT 프로세싱에 대해 제공될 수 있으며, 여기서 플라즈마는, 원시(pristine) 기판 상에서의 증착 이전에 안정화될 수 있다. 이로써, 동적 증착 프로세스들과 비교하여 상이한 정적 증착 프로세스라는 용어는, 숙련자에게 이해될 바와 같이, 기판의 임의의 이동을 배제하지 않는다는 점이 주지되어야 한다. 정적 증착 프로세스는, 예컨대, 증착 동안의 정적 기판 포지션, 증착 동안의 진동(oscillating) 기판 포지션, 증착 동안의 본질적으로 일정한 평균 기판 포지션, 증착 동안의 디더링(dithering) 기판 포지션, 증착 동안의 워블링(wobbling) 기판 포지션, 캐소드들이 하나의 챔버에 제공되는, 즉, 캐소드들의 미리 결정된 세트가 챔버에 제공되는 증착 프로세스, 증착 챔버가, 예컨대, 챔버를 인접한 챔버로부터 분리시키는 밸브 유닛들을 폐쇄하는 것에 의해, 이웃하는 챔버들에 대해 밀봉된 분위기를 갖는, 층의 증착 동안의 기판 포지션, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 따라서, 정적 증착 프로세스는 정적 포지션을 갖는 증착 프로세스, 본질적으로 정적인 포지션을 갖는 증착 프로세스, 또는 기판의 부분적으로 정적인 포지션을 갖는 증착 프로세스로서 이해될 수 있다. 이로써, 본원에서 설명되는 바와 같은 정적 증착 프로세스는, 정적 증착 프로세스를 위한 기판 포지션이, 증착 동안에 완전히 어떠한 이동도 없을 필요 없이, 동적 증착 프로세스로부터 분명하게 구별될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 완전히 정적인 기판 포지션으로부터의 변동(deviation), 예컨대, 상기 설명된 바와 같이, 기판들을 진동, 워블링, 또는 다르게 이동시키는 것 - 이는, 당업자에 의해, 여전히 정적 증착으로 여겨짐 - 은, 부가적으로 또는 대안적으로, 캐소드들 또는 캐소드 어레이의 이동, 예컨대, 워블링, 진동, 등에 의해 제공될 수 있다. 일반적으로, 기판 및 캐소드들(또는 캐소드 어레이)은 서로에 대해, 예컨대, 기판 운송 방향으로, 기판 운송 방향에 대해 본질적으로 수직인 측방향(lateral direction)으로, 또는 양자 모두의 방향으로 이동할 수 있다.[0042] Dynamic sputtering, that is, an inline process in which the substrate moves continuously or quasi-continuously adjacent to the deposition source, the process can be stabilized before the substrates move into the deposition area and It will then be easier due to the fact that the substrates can remain constant as they pass the deposition source. However, dynamic deposition can have other drawbacks, such as particle generation. This can be particularly applied to TFT backplane deposition. According to embodiments described herein, static sputtering may be provided, for example, for TFT processing, where the plasma may be stabilized prior to deposition on a pristine substrate. As such, it should be noted that the term static deposition process, which is different compared to dynamic deposition processes, does not preclude any movement of the substrate, as will be appreciated by the skilled person. Static deposition processes include, for example, static substrate position during deposition, oscillating substrate position during deposition, essentially constant average substrate position during deposition, dithering substrate position during deposition, wobbling during deposition ( wobbling) the substrate position, the deposition process in which the cathodes are provided in one chamber, i.e., a predetermined set of cathodes is provided in the chamber, the deposition chamber, for example, by closing valve units separating the chamber from an adjacent chamber, Substrate position during deposition of the layer, or a combination thereof, having a sealed atmosphere for neighboring chambers. Thus, the static deposition process can be understood as a deposition process having a static position, a deposition process having an essentially static position, or a deposition process having a partially static position of the substrate. Thereby, the static deposition process as described herein can be clearly distinguished from the dynamic deposition process, without the need for the substrate position for the static deposition process to be completely any movement during deposition. According to further embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, a deviation from a fully static substrate position, e.g., vibrating, wobbling, or otherwise, the substrates, as described above. Moving-which is still considered static deposition by one of ordinary skill in the art-may be provided by silver, additionally or alternatively, by movement of the cathodes or array of cathodes, such as wobbling, vibration, etc. In general, the substrate and cathodes (or cathode array) can move relative to each other, e.g., in a direction of substrate transport, in a lateral direction essentially perpendicular to the direction of substrate transport, or in both directions. .

[0043] 도 3a에 도시된 바와 같이, 예컨대, 밸브 유닛들(105)이 증착 동안 폐쇄되고, 복수의 회전식 캐소드들, 예컨대, 셋 또는 그 초과의 회전식 캐소드들을 갖는, 본원에서 설명되는 실시예들이 정적 증착 프로세스를 위해 제공될 수 있다. 증착 프로세스가 스위칭 오프되는 동안, 기판(14)은 증착 지역에서 증착을 위해 포지션 내로 이동된다. 프로세스 압력은 안정화될 수 있다. 일단 프로세스가 안정화되면, 캐소드 자석 조립체들(121)은, 증착의 종료까지, 증착될 재료의 정확한 화학량론을 정적인 기판 상에 증착시키기 위해 전방을 향해 회전된다. 예컨대, 이는 AlxOy 증착에 대해 정확한 화학량론일 수 있다.As shown in FIG. 3A, for example, the valve units 105 are closed during deposition and have a plurality of rotary cathodes, such as three or more rotary cathodes, embodiments described herein. It can be provided for a static deposition process. While the deposition process is switched off, the substrate 14 is moved into position for deposition in the deposition area. The process pressure can be stabilized. Once the process is stabilized, the cathode magnet assemblies 121 are rotated forward to deposit the correct stoichiometry of the material to be deposited onto the static substrate until the end of the deposition. For example, this may be the correct stoichiometry for AlxOy deposition.

[0044] 도 3a에 도시된 바와 ƒˆ이, 몇몇 필름들, 예컨대, Al2O3의 경우, AC 전력 공급부들(123), 예컨대, MF 전력 공급부들이 제공될 수 있다. 그러한 경우에, 캐소드들은 부가적인 애노드들을 필요로 하지 않으며, 그러한 애노드들은, 예컨대, 제거될 수 있는데, 이는, 캐소드들(122)의 쌍에 의해, 캐소드 및 애노드를 포함하는 완전한 회로가 제공되기 때문이다.[0044] As shown in FIG. 3A, in the case of some films, such as Al2O3, AC power supplies 123, for example, MF power supplies may be provided. In such a case, the cathodes do not require additional anodes, such anodes can be removed, for example, because a complete circuit comprising the cathode and anode is provided by a pair of cathodes 122. to be.

[0045] 도 3b에 도시된 바와 같이, 본원에서 설명되는 방법들은 또한, 다른 스퍼터 증착 프로세스들을 위해 제공될 수 있다. 도 3b는, DC 전력 공급부(226)에 전기적으로 연결된 캐소드들(124) 및 애노드(115)를 도시한다. 타겟, 예컨대, 투명 전도성 산화물 필름으로부터 스퍼터링은 전형적으로, DC 스퍼터링으로서 실시된다. 스퍼터링 동안 전자들을 수집하기 위해, 애노드(115)와 함께 캐소드들(124)은 DC 전력 공급부(226)에 연결된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 가스 라인들(116)은 애노드(115) 또는 쉴드(도 3a 참고)의 일 측(side) 상에 제공될 수 있고, 캐소드는 애노드 또는 쉴드의 다른 측 상에 제공될 수 있다. 가스는 애노드 또는 쉴드의 개구부들(도시되지 않음)을 통해 증착 지역에 제공될 수 있다. 대안적인 구현예에 따르면, 가스 라인들 또는 도관들 및 캐소드들은 또한, 애노드 또는 쉴드의 동일한 측에 제공될 수 있다.[0045] As shown in FIG. 3B, the methods described herein may also be provided for other sputter deposition processes. 3B shows cathodes 124 and anode 115 electrically connected to the DC power supply 226. Sputtering from a target, such as a transparent conductive oxide film, is typically performed as DC sputtering. In order to collect electrons during sputtering, the cathodes 124 together with the anode 115 are connected to a DC power supply 226. According to some embodiments that may be combined with other embodiments described herein, gas lines 116 may be provided on one side of the anode 115 or shield (see FIG. 3A), and , The cathode may be provided on the other side of the anode or shield. The gas may be provided to the deposition area through openings (not shown) in the anode or shield. According to an alternative embodiment, gas lines or conduits and cathodes may also be provided on the same side of the anode or shield.

[0046] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 캐소드들 중 하나 또는 그 초과는 각각 자신의 대응하는 개별 전압 공급부를 가질 수 있다. 이로써, 하나의 전력 공급부는, 캐소드들 중 적어도 하나, 일부, 또는 전체에 대해서, 캐소드마다 제공될 수 있다. 따라서, 적어도 제 1 캐소드는 제 1 전력 공급부에 연결될 수 있고, 제 2 캐소드는 제 2 전력 공급부에 연결될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, ITO, IZO, IGZO 또는 MoN과 같은 재료들은 DC 스퍼터 증착 프로세스를 이용하여 증착될 수 있다.[0046] According to further further embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, one or more of the cathodes may each have their own corresponding separate voltage supply. Accordingly, one power supply unit may be provided for each cathode for at least one, some, or all of the cathodes. Thus, at least the first cathode can be connected to the first power supply, and the second cathode can be connected to the second power supply. According to further embodiments that may be combined with other embodiments described herein, materials such as ITO, IZO, IGZO or MoN may be deposited using a DC sputter deposition process.

[0047] 도 3b에 더 예시된 바와 같이, 챔버(102) 내에, 다수의 가스 라인들(116) 및 마스크 쉴드들(130)이 또한 제공된다. 장치(100)의 가스 분배 시스템은, 프로세스 가스를 포함하는 6개의 가스 탱크들(136)을 더 갖는다. 프로세스 가스에 존재하는 반응성 가스 및/또는 비-반응성 가스의 유량은 MFC들(135)에 의해 제어된다. 프로세스 가스는, 각각, MFC들(134, 234, 및 334)을 통해서 가스 도관들 또는 가스 파이프들(133, 233, 및 333)을 통해, 다수의 가스 라인들(116) 내의 다수의 가스 유입구 포인트들(138)(도시되지 않음)로 피딩된다. 따라서, 본 실시예는, 수평 방향으로 캐소드 어레이의 3개의 포지션들에 대해 독립적으로, 상이한 프로세스 가스 혼합물 및/또는 프로세스 가스의 상이한 유량을 제공하는 것을 허용한다.As further illustrated in FIG. 3B, within the chamber 102, a number of gas lines 116 and mask shields 130 are also provided. The gas distribution system of apparatus 100 further has six gas tanks 136 containing process gas. The flow rate of reactive gas and/or non-reactive gas present in the process gas is controlled by the MFCs 135. The process gas is a number of gas inlet points within a number of gas lines 116, through gas conduits or gas pipes 133, 233, and 333, respectively, through MFCs 134, 234, and 334. Are fed to s 138 (not shown). Thus, this embodiment allows to provide different process gas mixtures and/or different flow rates of process gas independently for the three positions of the cathode array in the horizontal direction.

[0048] 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 3-폴드 수평(기판 운송 방향) 세그먼트화가 제공될 수 있으며, 적어도 하나의 프로세스 가스, 예컨대, 반응성 가스의 유량은 하나의 세그먼트에서 인접한 세그먼트로 변화될 수 있다. 도 3a에서, 다른 가스 라인들(116) 각각은 하나의 세그먼트, 즉, 2개의 외측 세그먼트들을 제공한다. 또한, 중앙 세그먼트가 제공된다. 도 3a에서, 중앙 세그먼트는 예시적으로 3개의 가스 라인들(116)을 포함한다. 도 3b에서, 각각의 2개의 다른 가스 라인들(116) 각각은 하나의 세그먼트, 즉, 2개의 외측 세그먼트들을 제공한다. 또한, 중앙 세그먼트가 제공된다. 도 3b에서, 중앙 세그먼트는 예시적으로 하나의 가스 라인(116)을 포함한다.[0048] As shown in FIGS. 3A and 3B, a three-fold horizontal (substrate transport direction) segmentation may be provided, and the flow rate of at least one process gas, eg, a reactive gas, varies from one segment to an adjacent segment. Can be. In Fig. 3A, each of the other gas lines 116 provides one segment, ie, two outer segments. In addition, a central segment is provided. In FIG. 3A, the central segment illustratively includes three gas lines 116. In Fig. 3B, each of the respective two different gas lines 116 provides one segment, ie, two outer segments. In addition, a central segment is provided. In FIG. 3B, the central segment illustratively includes one gas line 116.

[0049] 플라즈마 안정화는, 이력 곡선을 갖는 스퍼터링 프로세스들, 예컨대, 반응성 스퍼터링 프로세스들에 대해서 특히 유용할 수 있다. 도 3a 및 3b에 예시적으로 도시된 바와 같이, 프로세스는 회전식 캐소드들 및 회전식 자석 조립체, 즉, 회전식 캐소드들 내부의 회전식 자석 요크(yoke)를 이용하여 실시될 수 있다. 이로써, 회전식 캐소드의 길이방향 축을 중심으로 한 회전이 실시된다.Plasma stabilization may be particularly useful for sputtering processes having a hysteresis curve, such as reactive sputtering processes. As illustratively shown in FIGS. 3A and 3B, the process may be carried out using rotary cathodes and a rotary magnet assembly, ie, a rotary magnetic yoke inside the rotary cathodes. Thereby, rotation about the longitudinal axis of the rotary cathode is performed.

[0050] 도 4에 도시된 바와 같이, 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들은, 추가적인 세그먼트화, 예컨대, 2-폴드 수평 세그먼트화 및 2-폴드 수직 세그먼트화를 갖고 그리고 다수의 가스 라인들 내에 다수의 가스 유입구 포인트들을 갖는 프로세스 가스 분배 시스템을 제공한다. 다수의 가스 라인들(116)은 캐소드들(122)의 쌍들 사이에, 예컨대, 길이방향 축들에 대해 평행하게, 수평 방향을 따라 위치된다. 본 실시예의 다수의 가스 라인들(116)은 수직 방향을 따른 둘 또는 그 초과의 세그먼트들을 더 제공한다. 이로써, 프로세스 가스는 4개의 상이한 MFC들(134, 234, 334, 및 434)에 의해 - 2개는 2-폴드 수평 세그먼트화의 각각의 수평 세그먼트에 대해, 그리고 2개는 2-폴드 수직 세그먼트화의 각각의 수직 세그먼트에 대해 - 공급된다. 도 4의 프로세스 가스 분배 시스템은, 프로세스 가스를 포함하는 8개의 가스 탱크들(136)을 더 갖는다. 프로세스 가스에 존재하는 반응성 가스 및/또는 비-반응성 가스의 양 및/또는 유량은 MFC들(135)에 의해 제어된다. 프로세스 가스는, 각각, MFC들(134, 234, 334, 및 434)을 통해서 가스 도관들 또는 가스 파이프들(133, 233, 333, 및 433)을 통해, 다수의 가스 라인들(116) 내의 다수의 가스 유입구 포인트들(138)로 피딩된다. 본원에서 설명되는 실시예들에서, 각각의 세그먼트를 위한 가스 탱크들이 일반적으로 분리되어(separately) 도시되었더라도, 도 4에 도시된 4개의 세그먼트들은 가스 탱크들의 4쌍들에 대응하며, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 세그먼트들은, 프로세스 가스들 각각에 대해 하나의 단일 가스 탱크 배터리 또는 하나의 단일 가스 탱크에, 그리고/또는 제조 설비의 가스 분배 시스템에 연결될 수 있다. 또한, 몇몇 가스들은 각각의 세그먼트에 대해 개별 소스들(예컨대, 탱크들)에 의해 제공될 수 있고, 몇몇 가스들은 공동 소스에 의해 제공될 수 있다.[0050] As shown in FIG. 4, additional embodiments described herein have additional segmentation, such as two-fold horizontal segmentation and two-fold vertical segmentation, and multiple gas lines within a plurality of gas lines. A process gas distribution system with gas inlet points is provided. A number of gas lines 116 are located along a horizontal direction between pairs of cathodes 122, eg parallel to the longitudinal axes. The plurality of gas lines 116 of this embodiment further provide two or more segments along the vertical direction. Thereby, the process gas is divided by four different MFCs 134, 234, 334, and 434-two for each horizontal segment of a two-fold horizontal segmentation, and two for a two-fold vertical segmentation. For each vertical segment of-is supplied. The process gas distribution system of FIG. 4 further has eight gas tanks 136 containing process gas. The amount and/or flow rate of reactive gas and/or non-reactive gas present in the process gas is controlled by the MFCs 135. The process gas is a number of gas lines in multiple gas lines 116, through gas conduits or gas pipes 133, 233, 333, and 433, respectively, through MFCs 134, 234, 334, and 434. Is fed to the gas inlet points 138 of. In the embodiments described herein, although the gas tanks for each segment are shown generally separately, the four segments shown in FIG. 4 correspond to four pairs of gas tanks, and the implementation described herein. The segments according to the examples may be connected to one single gas tank battery or one single gas tank for each of the process gases and/or to the gas distribution system of the manufacturing facility. Further, some gases may be provided by separate sources (eg tanks) for each segment, and some gases may be provided by a common source.

[0051] 따라서, 본 실시예는 수평 및 수직 방향 양쪽 모두의, 캐소드 어레이(222)의 상이한 포지션들에서 프로세스 가스, 특히 반응성 가스들의 상이한 유량을 제공하는 것을 허용한다. 2-폴드 수평 세그먼트화 및 2-폴드 수직 세그먼트화는 오직 예시의 목적들로만 도 4에서 사용된다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 상이한 실시예들에 따르면, 프로세스 가스 분배 시스템은, 예컨대, 3-폴드, 4-폴드, 5-폴드, 또는 심지어 더 고차의(higher order) 수평 세그먼트화 및, 예컨대, 3-폴드, 4-폴드, 5-폴드, 또는 심지어 더 고차의 수직 세그먼트화를 가질 수 있다. 따라서, 프로세스 가스 분배 시스템은, 수평 방향으로 타겟 어레이의 둘 또는 그 초과의 포지션들에 대해 그리고 수직 방향으로 타겟 어레이의 둘 또는 그 초과의 포지션들에 대해 독립적으로, 프로세스 가스의, 특히 반응성 가스들의 상이한 유량들을 제공하는 것을 허용한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 가스 유입구 포인트들(138)과 같은 개구부들이 내부에 제공되는 가스 라인들(116)을 통해 가스가 제공될 수 있다. 예컨대, 각각의 가스 라인은 셋 또는 그 초과의 개구부들, 예컨대, 6 또는 그 초과의 개구부들, 예컨대, 6 내지 20개의 개구부들을 가질 수 있다.Accordingly, this embodiment allows to provide different flow rates of process gases, particularly reactive gases, at different positions of the cathode array 222, both in the horizontal and vertical directions. It should be understood that 2-fold horizontal segmentation and 2-fold vertical segmentation are used in FIG. 4 for illustrative purposes only. Further, according to different embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, the process gas distribution system may be, for example, 3-fold, 4-fold, 5-fold, or even higher order. ) Horizontal segmentation and, for example, 3-fold, 4-fold, 5-fold, or even higher order vertical segmentation. Thus, the process gas distribution system can independently of two or more positions of the target array in the horizontal direction and two or more positions of the target array in the vertical direction, of the process gas, in particular of reactive gases. Allows to provide different flow rates. According to some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, gas may be provided through gas lines 116 in which openings such as gas inlet points 138 are provided. For example, each gas line may have three or more openings, such as 6 or more openings, such as 6 to 20 openings.

[0052] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 전형적인 실시예들에 따르면, 프로세스 가스 분배 시스템은, 2-폴드 수평 세그먼트화 및 다수의 가스 라인들 내의 다수의 가스 유입구 포인트들을 갖는 프로세스 가스 분배 시스템일 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 가스 라인들(116)은 캐소드들(122)의 길이방향 축들에 대해 수직으로, 수직 방향을 따라 위치될 수 있다. 프로세스 가스는, 2-폴드 수평 세그먼트화의 각각의 수평 세그먼트에 대해 하나씩, 2개의 상이한 MFC들(134 및 234)에 의해 공급된다. 도 5의 프로세스 가스 분배 시스템은, 프로세스 가스를 포함하는 4개의 가스 탱크들(136)을 더 갖는다. 프로세스 가스에 존재하는 반응성 가스 및/또는 비-반응성 가스의 유량은 MFC들(135)에 의해 제어된다. 프로세스 가스는, 각각, MFC들(134 및 234)을 통해서 가스 도관들 또는 가스 파이프들(133 및 233)을 통해, 다수의 가스 라인들(116) 내의 다수의 가스 유입구 포인트들(138)로 피딩된다. 따라서, 본 실시예는 수평 방향의, 캐소드 어레이(222)의 상이한 포지션들에서 적어도 하나의 프로세스 가스, 특히 하나 또는 그 초과의 반응성 가스들의 상이한 유량을 제공하는 것을 허용한다.[0052] According to further exemplary embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, the process gas distribution system includes two-fold horizontal segmentation and multiple gas inlet points within multiple gas lines. It may be a process gas distribution system having. As shown in FIG. 5, the plurality of gas lines 116 may be positioned perpendicular to the longitudinal axes of the cathodes 122 and along a vertical direction. Process gas is supplied by two different MFCs 134 and 234, one for each horizontal segment of the two-fold horizontal segmentation. The process gas distribution system of FIG. 5 further has four gas tanks 136 containing process gas. The flow rate of reactive gas and/or non-reactive gas present in the process gas is controlled by the MFCs 135. Process gas is fed to multiple gas inlet points 138 in multiple gas lines 116, through gas conduits or gas pipes 133 and 233, respectively, through MFCs 134 and 234 do. Thus, this embodiment allows to provide different flow rates of at least one process gas, in particular one or more reactive gases, in different positions of the cathode array 222 in the horizontal direction.

[0053] 도 2, 3a 및 3b, 및 4에 대응하는 실시예들은, 2개의 타겟들마다 하나의 가스 라인을 갖는 가스 분배 시스템들을 도시한다. 그러나, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 가스 분배 시스템들은 임의의 개수의 가스 라인들을 가질 수 있다. 예컨대, 가스 분배 시스템들은 4개의 가스 라인들 내지 13개의 가스 라인들을 가질 수 있다. 유사하게, 각각의 가스 라인은 2 내지 30개의 가스 유입구 포인트들을 가질 수 있다. 예컨대, 각각의 가스 라인은 3 또는 20개의 가스 유입구 포인트들, 예컨대, 5 내지 10개, 예컨대, 9개의 가스 유입구 포인트들을 가질 수 있다.Embodiments corresponding to FIGS. 2, 3A and 3B, and 4 illustrate gas distribution systems having one gas line for every two targets. However, gas distribution systems according to embodiments described herein may have any number of gas lines. For example, gas distribution systems can have from 4 gas lines to 13 gas lines. Similarly, each gas line may have 2 to 30 gas inlet points. For example, each gas line may have 3 or 20 gas inlet points, eg 5 to 10, eg 9 gas inlet points.

[0054] 도 6은, 프로세스 가스 유동의 수평 세그먼트화의 테스트를 위한 증착 장치에 관련된 또 다른 실시예를 예시한다. 장치는: 수평 방향을 따라 이격된 12개의 캐소드들(122)을 갖는 캐소드 어레이 및 4-폴드 수평 세그먼트화를 갖는, 프로세스 가스를 제공하기 위한 가스 분배 시스템을 포함한다. 가스 분배 시스템에는, 예컨대, 3-폴드 수직 세그먼트화를 갖는, 캐소드들의 길이방향 축들에 대해 평행한 11개의 가스 라인들(116)이 수평 방향을 따라 제공될 수 있다. 장치의 가스 분배 시스템은 하나의 MFC(134)를 더 포함하며, 개별 가스 라인들을 MFC들, 예컨대, 밸브들에 의해 조절하거나 차단(shut)하는 것이 가능하다. 프로세스 가스는, MFC들(134)을 통해서 가스 도관들 또는 가스 파이프들을 통해, 다수의 가스 라인들 내의 다수의 가스 유입구 포인트들(138)로 피딩된다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 가스 분배 시스템들은 임의의 개수의 MFC들을 가질 수 있다. 예컨대, 가스 분배 시스템들은 2 내지 36개의 MFC들을 가질 수 있다. 도 6에 도시된 실시예들은, 파선들에 의해 표시된 12개의 세그먼트들(634)을 포함한다. 세그먼트들 각각에 대해, 적어도 하나의 프로세스 가스의 부분 압력 및/또는 적어도 하나의 프로세스 가스의 유량은, 개별적으로, 다시 말해서, 이웃하는 세그먼트로부터 독립적으로 제어될 수 있다.[0054] Figure 6 illustrates another embodiment related to a deposition apparatus for testing horizontal segmentation of a process gas flow. The apparatus comprises: a cathode array with 12 cathodes 122 spaced along a horizontal direction and a gas distribution system for providing process gas, with a 4-fold horizontal segmentation. The gas distribution system may be provided with 11 gas lines 116 parallel to the longitudinal axes of the cathodes, for example with a three-fold vertical segmentation, along a horizontal direction. The gas distribution system of the device further comprises one MFC 134, and it is possible to regulate or shut off individual gas lines by means of MFCs, eg valves. The process gas is fed through MFCs 134 through gas conduits or gas pipes to a number of gas inlet points 138 in a number of gas lines. Gas distribution systems according to embodiments described herein may have any number of MFCs. For example, gas distribution systems can have 2 to 36 MFCs. The embodiments shown in FIG. 6 include twelve segments 634 indicated by broken lines. For each of the segments, the partial pressure of the at least one process gas and/or the flow rate of the at least one process gas can be controlled individually, ie independently from a neighboring segment.

삭제delete

[0055] 따라서, 본원에서 설명되는 실시예들은, 개별 가스 라인들을 단지 개방하거나 폐쇄하는 것 대신에 상이한 가스 라인들을 통한 프로세스 가스 유동들의 변화를 이용하여, 층 특성들의 수평 분배에 대한 더 정확한 제어를 제공한다.[0055] Accordingly, embodiments described herein allow more precise control of the horizontal distribution of layer properties, using a change in process gas flows through different gas lines instead of just opening or closing individual gas lines. to provide.

[0056] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 증착 장치는 수평 방향을 따라 연장되는 하나의 애노드 또는 수평 방향을 따라 이격된 적어도 3개의 애노드들을 포함할 수 있다.[0056] According to further further embodiments that can be combined with other embodiments described herein, the deposition apparatus may include one anode extending along a horizontal direction or at least three anodes spaced apart along the horizontal direction. I can.

[0057] 전형적인 실시예들에 따르면, 캐소드 어레이는 셋 또는 그 초과의 회전식 스퍼터 타겟들을 포함할 수 있고, 특히 캐소드 어레이는 8개의 회전식 스퍼터 타겟들을 포함할 수 있으며, 더 특히, 캐소드 어레이는 12개의 회전식 스퍼터 타겟들을 포함할 수 있다. 전형적으로, 캐소드 어레이의 캐소드들은, 캐소드들의 길이방향 축들이 서로에 대해 평행하도록 서로로부터 이격되고, 그리고 길이방향 축들은, 처리될 기판으로부터 등거리에(equidistant) 배열된다.[0057] According to typical embodiments, the cathode array may comprise three or more rotary sputter targets, in particular the cathode array may comprise eight rotary sputter targets, and more particularly, the cathode array may comprise 12 It may include rotary sputter targets. Typically, the cathodes of the cathode array are spaced apart from each other such that the longitudinal axes of the cathodes are parallel to each other, and the longitudinal axes are arranged equidistant from the substrate to be processed.

[0058] 재료의 층을 기판 상에 증착시키는 방법의 실시예는 도 8에 도시된다. 단계(802)에서, 프로세스 가스는 가스 분배 시스템을 통해 제공되고, 가스 분배 시스템은, 기판 운송 방향을 따른 둘 또는 그 초과의 포지션들에 대해 독립적으로 프로세스 가스의 유량을 제어하도록 구성된다. 단계(804)에서, 캐소드 어레이로부터의 재료는 스퍼터링되며, 캐소드 어레이는, 기판 운송 방향을 따라서 이격된 셋 또는 그 초과의 캐소드들을 갖는다. 재료는 기판 상에 증착되고, 기판은 정적 증착 프로세스를 위해 포지셔닝된다. 전형적으로, 타겟의 재료는 타겟 재료의 산화물, 질화물, 또는 산-질화물의 형태로, 즉, 반응성 스퍼터링 프로세스를 이용하여 증착될 수 있다.[0058] An embodiment of a method of depositing a layer of material on a substrate is shown in FIG. 8. In step 802, the process gas is provided through a gas distribution system, and the gas distribution system is configured to independently control the flow rate of the process gas for two or more positions along the substrate transport direction. In step 804, material from the cathode array is sputtered, and the cathode array has three or more cathodes spaced along the substrate transport direction. The material is deposited on the substrate, and the substrate is positioned for a static deposition process. Typically, the material of the target may be deposited in the form of an oxide, nitride, or oxy-nitride of the target material, ie using a reactive sputtering process.

[0059] 전술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 본 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 본 발명의 범위는 이하의 청구항들에 의해서 결정된다.[0059] The foregoing description relates to embodiments of the present invention, but other and additional embodiments of the present invention can be devised without departing from the basic scope of the present invention, and the scope of the present invention is determined by the following claims. Is determined.

Claims (15)

기판 상에서의 재료의 정적 증착(static deposition)을 위한 장치로서, 상기 장치는:
기판 운송 방향을 따라서 이격된 셋 또는 그 초과의 캐소드들을 갖는 캐소드 어레이(cathode array); 및
하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들을 제공하기 위한 가스 분배 시스템을 포함하고,
상기 가스 분배 시스템은, 상기 기판 운송 방향을 따른 둘 또는 그 초과의 포지션들에 대해서 독립적으로, 상기 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들 중 적어도 하나의 프로세스 가스의 유량을 제어하도록 구성되고, 상기 가스 분배 시스템은 셋 또는 그 초과의 가스 라인들을 포함하며, 상기 가스 라인들은, 상기 셋 또는 그 초과의 캐소드들의 길이방향 축들에 대해 평행한 방향을 따른 둘 또는 그 초과의 세그먼트들을 제공하고, 각각의 상기 세그먼트들은 상기 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들 중 적어도 하나의 프로세스 가스의 유량을 독립적으로 제어하도록 구성되는,
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 장치.
An apparatus for static deposition of material on a substrate, the apparatus comprising:
A cathode array having three or more cathodes spaced along the substrate transport direction; And
A gas distribution system for providing one or more process gases,
The gas distribution system is configured to control a flow rate of at least one of the one or more process gases independently for two or more positions along the substrate transport direction, the gas distribution The system comprises three or more gas lines, the gas lines providing two or more segments along a direction parallel to the longitudinal axes of the three or more cathodes, each of the segments Are configured to independently control the flow rate of at least one of the one or more process gases,
Apparatus for static deposition of material on a substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 셋 또는 그 초과의 가스 라인들은 상기 셋 또는 그 초과의 캐소드들의 길이방향 축들(longitudinal axes)에 대해 평행하며, 상기 셋 또는 그 초과의 가스 라인들은 상기 기판 운송 방향을 따라서 이격되는,
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 장치.
The method of claim 1,
The three or more gas lines are parallel to the longitudinal axes of the three or more cathodes, and the three or more gas lines are spaced along the substrate transport direction,
Apparatus for static deposition of material on a substrate.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 가스 분배 시스템은, 상기 셋 또는 그 초과의 가스 라인들에 대한 상기 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들의 유량을 독립적으로 제어하도록 구성된 셋 또는 그 초과의 질량 유동 제어기들(mass flow controllers)을 더 포함하는,
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 장치.
The method of claim 1,
The gas distribution system further comprises three or more mass flow controllers configured to independently control the flow rate of the one or more process gases to the three or more gas lines. doing,
Apparatus for static deposition of material on a substrate.
제 1 항에 있어서,
수평 방향을 따라 연장되는 하나의 애노드(anode), 또는 상기 기판 운송 방향을 따라 이격된 적어도 3개의 애노드들을 더 포함하는,
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 장치.
The method of claim 1,
One anode extending along the horizontal direction, or further comprising at least three anodes spaced apart along the substrate transport direction,
Apparatus for static deposition of material on a substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 캐소드 어레이는 8 또는 그 초과의 회전식 스퍼터 타겟들(rotary sputter targets)을 포함하는,
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 장치.
The method of claim 1,
The cathode array comprises 8 or more rotary sputter targets,
Apparatus for static deposition of material on a substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 셋 또는 그 초과의 캐소드들은 DC 전력 공급부에 연결되는,
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 장치.
The method of claim 1,
The three or more cathodes are connected to a DC power supply,
Apparatus for static deposition of material on a substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 셋 또는 그 초과의 캐소드들 중 이웃하는 캐소드들의 쌍들은 AC 전력 공급부에 연결되는,
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 장치.
The method of claim 1,
The pairs of neighboring cathodes of the three or more cathodes are connected to an AC power supply,
Apparatus for static deposition of material on a substrate.
제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐소드 어레이의 상기 셋 또는 그 초과의 캐소드들은, 상기 캐소드들의 길이방향 축들이 서로에 대해 평행하도록 서로로부터 이격되고, 그리고 상기 길이방향 축들은, 처리될 기판으로부터 등거리에(equidistant) 배열되는,
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 장치.
The method according to any one of claims 1, 2, 5 to 9,
The three or more cathodes of the cathode array are spaced apart from each other such that the longitudinal axes of the cathodes are parallel to each other, and the longitudinal axes are arranged equidistant from the substrate to be processed.
Apparatus for static deposition of material on a substrate.
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법으로서,
하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들을 가스 분배 시스템을 통해 제공하는 단계 - 상기 가스 분배 시스템은 셋 또는 그 초과의 가스 라인들을 포함하며, 상기 가스 라인들은, 셋 또는 그 초과의 캐소드들의 길이방향 축들에 대해 평행한 방향을 따른 둘 또는 그 초과의 세그먼트들을 제공함 -;
기판 운송 방향을 따른 둘 또는 그 초과의 포지션들에 대해서 독립적으로, 상기 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들 중 적어도 하나의 프로세스 가스의 유량을 제어하는 단계; 및
캐소드 어레이 - 상기 캐소드 어레이는, 상기 기판 운송 방향을 따라서 이격된 상기 셋 또는 그 초과의 캐소드들을 가짐 - 로부터의 재료를 스퍼터링하는 단계를 포함하고,
각각의 상기 세그먼트들은 상기 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들 중 적어도 하나의 프로세스 가스의 유량을 독립적으로 제어하도록 구성되는,
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법.
A method for static deposition of material on a substrate, comprising:
Providing one or more process gases through a gas distribution system, the gas distribution system comprising three or more gas lines, the gas lines being relative to the longitudinal axes of the three or more cathodes. Providing two or more segments along a parallel direction;
Controlling a flow rate of at least one of the one or more process gases independently for two or more positions along the substrate transport direction; And
Sputtering material from a cathode array, the cathode array having the three or more cathodes spaced along the substrate transport direction,
Each of the segments is configured to independently control the flow rate of at least one of the one or more process gases,
Method for static deposition of material on a substrate.
제 11 항에 있어서,
상기 셋 또는 그 초과의 캐소드들의 길이방향 축들에 대해 평행하게 포지셔닝된 적어도 하나의 상기 가스 라인으로부터의 프로세스 가스를 사용하여 재료를 기판 상에 스퍼터링하는 단계를 더 포함하는,
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법.
The method of claim 11,
Sputtering material onto the substrate using a process gas from at least one of the gas lines positioned parallel to the longitudinal axes of the three or more cathodes,
Method for static deposition of material on a substrate.
제 11 항에 있어서,
상기 가스 분배 시스템에 의해 제공되는 상기 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들은, 비-반응성 가스 및 반응성 가스들의 혼합물을 제공하는 둘 또는 그 초과의 프로세스 가스들인,
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법.
The method of claim 11,
Wherein the one or more process gases provided by the gas distribution system are two or more process gases providing a mixture of non-reactive gas and reactive gases,
Method for static deposition of material on a substrate.
제 11 항에 있어서,
상기 가스 분배 시스템에 의해 제공되는 상기 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들은 비-반응성 가스인,
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법.
The method of claim 11,
The one or more process gases provided by the gas distribution system are non-reactive gases,
Method for static deposition of material on a substrate.
제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들 중 적어도 하나의 프로세스 가스의 부분 압력은 변화될 수 있는,
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법.
The method according to any one of claims 11 to 14,
The partial pressure of at least one of the one or more process gases can be varied,
Method for static deposition of material on a substrate.
KR1020167028850A 2014-03-18 2014-03-18 Process gas segmentation for static reactive sputter processes KR102195789B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2014/055427 WO2015139739A1 (en) 2014-03-18 2014-03-18 Process gas segmentation for static reactive sputter processes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160134786A KR20160134786A (en) 2016-11-23
KR102195789B1 true KR102195789B1 (en) 2020-12-28

Family

ID=50349598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167028850A KR102195789B1 (en) 2014-03-18 2014-03-18 Process gas segmentation for static reactive sputter processes

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6535685B2 (en)
KR (1) KR102195789B1 (en)
CN (1) CN106103787B (en)
TW (1) TWI721940B (en)
WO (1) WO2015139739A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3254296B1 (en) 2015-02-03 2021-04-14 Cardinal CG Company Sputtering apparatus including gas distribution system
CN106893988A (en) * 2015-12-18 2017-06-27 北京有色金属研究总院 A kind of gas-distributing system for vacuum coating
FR3051697B1 (en) * 2016-05-27 2018-05-11 Saint Jean Industries PROCESS FOR MANUFACTURING A WORK PART AT LEAST PARTIALLY OF A METAL ALLOY, AND METHOD OF OPTIMIZATION

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002508447A (en) 1997-12-17 2002-03-19 ユナキス・トレーディング・アクチェンゲゼルシャフト Magnetron sputter source
US20050103620A1 (en) * 2003-11-19 2005-05-19 Zond, Inc. Plasma source with segmented magnetron cathode
JP2008274366A (en) 2007-05-01 2008-11-13 Ulvac Japan Ltd Sputtering system and sputtering method
JP2013049884A (en) * 2011-08-30 2013-03-14 Ulvac Japan Ltd Sputtering apparatus
WO2013178288A1 (en) 2012-06-01 2013-12-05 Applied Materials, Inc. Method for sputtering for processes with a pre-stabilized plasma

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0835064A (en) * 1994-07-20 1996-02-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Sputtering device
JP5291907B2 (en) * 2007-08-31 2013-09-18 株式会社アルバック Sputtering equipment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002508447A (en) 1997-12-17 2002-03-19 ユナキス・トレーディング・アクチェンゲゼルシャフト Magnetron sputter source
US20050103620A1 (en) * 2003-11-19 2005-05-19 Zond, Inc. Plasma source with segmented magnetron cathode
JP2008274366A (en) 2007-05-01 2008-11-13 Ulvac Japan Ltd Sputtering system and sputtering method
JP2013049884A (en) * 2011-08-30 2013-03-14 Ulvac Japan Ltd Sputtering apparatus
WO2013178288A1 (en) 2012-06-01 2013-12-05 Applied Materials, Inc. Method for sputtering for processes with a pre-stabilized plasma

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017509795A (en) 2017-04-06
TW201602372A (en) 2016-01-16
KR20160134786A (en) 2016-11-23
CN106103787A (en) 2016-11-09
JP6535685B2 (en) 2019-06-26
CN106103787B (en) 2019-06-28
WO2015139739A1 (en) 2015-09-24
TWI721940B (en) 2021-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150136585A1 (en) Method for sputtering for processes with a pre-stabilized plasma
KR100776861B1 (en) Improved magnetron sputtering system for large-area substrates
TW201726956A (en) Apparatus and system for vacuum deposition on a substrate and method for vacuum deposition on a substrate
US20100206713A1 (en) PZT Depositing Using Vapor Deposition
JPWO2008149891A1 (en) Deposition equipment
KR102195789B1 (en) Process gas segmentation for static reactive sputter processes
CN206654950U (en) Sputter deposition apparatus for coated substrates
KR101557341B1 (en) Apparatus for plasma enhanced chemical vapor deposition
KR20140072492A (en) Plasma cvd apparatus
CN109983150B (en) Apparatus and method for depositing a layer on a substrate
KR102005540B1 (en) Edge uniformity improvement in pvd array coaters
US10731245B2 (en) Vacuum arc deposition apparatus and deposition method
WO2016095976A1 (en) Apparatus and method for coating a substrate with a movable sputter assembly and control over power parameters
KR102142002B1 (en) Method for depositing material on substrate, controller for controlling material deposition process, and apparatus for depositing layer on substrate
KR20170061764A (en) Sputtering Apparatus
WO2016095975A1 (en) Apparatus and method for coating a substrate with a movable sputter assembly and control over process gas parameters
WO2016032444A1 (en) Vacuum deposition apparatus and method of operating thereof
CN104947048A (en) Coating device
WO2016099437A1 (en) Method and apparatus for layer deposition on a substrate, and method for manufacturing a thin film transistor on a substrate
KR20150022958A (en) Apparatus for plasma enhanced chemical vapor deposition
KR20170061167A (en) Cathode sputtering mode

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant