KR102334224B1 - 스퍼터링 방법, 스퍼터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스퍼터링 방법은, 피성막 기판에 있어서 막이 형성되는 형성영역을 향해 스팩터 입자를 방출가능한 타겟을 가지는 캐소드 유닛과, 기판면 내측방향이 되는 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에 대해서 상기 캐소드 유닛을 상대적으로 왕복 동작시키는 주사부와, 상기 캐소드 유닛에서의 상기 타겟에 이로젼 영역을 형성하는 마그넷과, 상기 주사방향으로 상기 마그넷을 왕복 동작시키는 마그넷 주사부를 이용한다. 상기 캐소드 유닛이 상기 주사부에 의해 상기 주사방향으로 상기 피성막 기판에 대해서 상대적으로 왕복동작되는 동안, 상기 마그넷을 상기 마그넷 주사부에 의해서 상기 주사방향으로 왕복동작시킨다. 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 속도에 대응하고, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 왕로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작과, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 귀로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작이 서로 보상하도록 설정된다.

Description

스퍼터링 방법, 스퍼터링 장치

본 발명은 스퍼터링 방법, 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 특히 캐소드와 마그넷이 요동하는 스퍼터링에 이용하여 적합한 기술에 관한 것이다.

본원은 2018년 6월 19일에 일본에 출원된 특원2018－116343호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

액정 디스플레이 또는 유기 EL디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이는 표시 소자를 구동하는 복수의 박막 트랜지스터를 구비하고 있다. 박막 트랜지스터는 채널층을 가지며, 채널층의 형성재료는 예를 들면, 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO) 등의 산화물 반도체이다. 근래에는 채널층 형성 대상인 기판이 대형화하고, 대형의 기판에 성막하는 스퍼터링 장치로, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 화합물막의 특성이 분산되는 것을 억제하도록, 본 출원인들은 타겟이 주사하는 스퍼터링 장치를 이용하고 있었다.

이러한 스퍼터링 장치에서는 성막 시 타겟이 기판에 대해서 주사될 때, 타겟의 후방쪽에 위치하는 마그넷도 요동시키도록 제어하고 있었다.

구체적으로는, 도 12, 도 13에 도시한 바와 같이, 타겟(23) 및 마그넷(25)의 주사방향에 있어서, 마그넷(25)에 가까운 기판(S)의 단부(Re1)로부터 떨어진 위치에 마그넷(25)이 위치한 상태에서, 타겟(23)이 기판(S)으로 근접해 가고, 스퍼터링을 수행함과 동시에 타겟(23)에 대해서 마그넷(25)이 주사방향으로 왕복동작을 수행한다. 이 때, 주사방향에 있어서 마그넷(25)은 타겟(23)의 기판(S) 단부(Re1)로부터 떨어진 개시위치에서 주사를 개시하고, 또한, 종료시에는 개시위치와 동일한 타겟(23)의 기판(S) 단부(Re1)에서 떨어진 종료위치(개시위치)에 마그넷(25)이 위치하도록 제어하고 있었다.

여기서, 도 12는 타겟(23)의 왕로(往路)를 나타내고 있고, 도 13은 타겟(23)의 귀로를 나타내고 있다.

1)일본 공개특허공보 제5801500호

그러나, 상기와 같이 타겟에 대해서 마그넷을 주사(요동)시키는 기술에서는 막 두께 분포나 막질(膜質) 분포에 불규칙이 발생하는 것이 여전히 해소되고 있지 않다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기의 사정을 비추어 이루어진 된 것으로, 이하의 목적을 달성하고자 하는 것이다.

1. 막 두께 분포나 막질분포에서 불규칙이 발생하는 것을 극적으로 저감하는 것.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 형태에 따른 스퍼터링 방법은, 피성막 기판에 있어서 막이 형성되는 형성영역을 향해 스팩터 입자를 방출가능한 타겟을 가지는 캐소드 유닛과, 기판면 내측방향이 되는 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에 대해서 상기 캐소드 유닛을 상대적으로 왕복 동작시키는 주사부와, 상기 캐소드 유닛에서의 상기 타겟에 이로젼 영역을 형성하는 마그넷과, 상기 주사방향으로 상기 마그넷을 왕복 동작시키는 마그넷 주사부를 이용하여, 상기 캐소드 유닛이 상기 주사부에 의해 상기 주사방향으로 상기 피성막 기판에 대해서 상대적으로 왕복 동작되는 동안, 상기 마그넷을 상기 마그넷 주사부에 의해 상기 주사방향으로 왕복 동작시키고, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 속도에 대응하고, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 왕로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작과, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 귀로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작이 서로 보상하도록 설정된다.

본 발명의 제1 형태에 따른 스퍼터링 방법에 있어서는, 상기 타겟 및 상기 마그넷의 개시위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에서 먼 상기 타겟의 단부에 위치하는, 또는, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에서 가까운 상기 타겟의 단부에 위치함과 동시에, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 1 왕복동작에 있어서, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 왕복동작의 회수가 홀수회로 설정되어도 좋다.

본 발명의 제1 형태에 따른 스퍼터링 방법에 있어서는, 상기 타겟의 왕로동작 종료위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 타겟의 중앙부에 위치해도 좋다.

본 발명의 제1 형태에 따른 스퍼터링 방법에 있어서는, 상기 타겟 및 상기 마그넷의 개시위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 타겟의 중앙부에 위치함과 동시에, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 1 왕복동작에 있어서, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 왕복동작의 회수가 짝수회로 설정되어도 좋다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제2 형태에 따른 스퍼터링 장치로, 피성막 기판에 있어서 막이 형성되는 형성영역을 향해 스팩터 입자를 방출하는 캐소드 유닛과, 상기 캐소드 유닛과 상기 피성막 기판을 상대적으로 기판면 내측방향이 되는 주사방향으로 왕복동작 가능한 주사부와, 이로젼 영역이 형성되는 타겟과, 상기 타겟에 대해서 상기 피성막 기판과는 반대측에 배치되어 상기 타겟에 상기 이로젼 영역을 형성하는 마그넷과, 상기 마그넷을 상기 타겟의 상기 주사방향에서의 단부간에서 왕복동작 가능한 마그넷 주사부와, 상기 주사부와 상기 마그넷 주사부에 접속되고, 상기 캐소드 유닛의 왕복동작 및 상기 마그넷의 왕복동작을 제어하는 제어부를 가지고, 상기 제어부에 있어서, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 속도에 대응하고, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 왕로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작과, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 귀로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작이 서로 보상하도록 설정된다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제3 형태에 따른 스퍼터링 장치로, 피성막 기판에 있어서 막이 형성되는 성막영역에 대향하고, 상기 성막영역에 대해서 상대적으로 이동하면서 스팩터 입자를 방출하는 가늘고 긴 형상의 캐소드 유닛과, 상기 캐소드 유닛을, 상기 성막영역의 일단보다 외측의 제1 성막 외측 위치에서부터, 상기 성막영역의 타단보다 외측의 제2 성막 외측 위치 사이에서 왕복 이동하도록, 상기 캐소드 유닛의 장변에 교차하는 주사방향으로 이동시키는 캐소드 주사부를 가지고, 상기 캐소드 유닛은 가늘고 긴 타겟과, 상기 타겟의 이면에 배치되는 마그넷과, 상기 마그넷을 상기 타겟의 장변에 교차하는 방향으로 왕복시키는 마그넷 주사부를 가지고, 상기 성막영역에 있어서, 상기 캐소드 유닛의 왕로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작과, 상기 캐소드 유닛의 귀로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작이 상기 피성막 기판과 상기 마그넷의 상대속도에 있어서 보상하도록 제어된다.

본 발명의 제3 형태에 따른 스퍼터링 장치에 있어서는, 상기 성막영역에 있어서 상기 캐소드 유닛의 왕로동작과 상기 마그넷의 왕복동작의 합성속도의 최소치가 되는 영역과, 상기 캐소드 유닛의 귀로동작과 상기 마그넷의 왕복동작의 합성속도의 최소치가 되는 영역이 중복되지 않아도 좋다.

본 발명의 제1 형태에 따른 스퍼터링 방법은, 피성막 기판에 있어서 막이 형성되는 형성영역을 향해 스팩터 입자를 방출가능한 타겟을 가지는 캐소드 유닛과, 기판면 내측방향이 되는 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에 대해서 상기 캐소드 유닛을 상대적으로 왕복 동작시키는 주사부와, 상기 캐소드 유닛에서의 상기 타겟에 이로젼 영역을 형성하는 마그넷과, 상기 주사방향으로 상기 마그넷을 왕복 동작시키는 마그넷 주사부를 이용하여 상기 캐소드 유닛이 상기 주사부에 의해 상기 주사방향으로 상기 피성막 기판에 대해서 상대적으로 왕복동작되는 동안, 상기 마그넷을 상기 마그넷 주사부에 의해서 상기 주사방향으로 왕복동작시키고, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 속도에 대응하고, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 왕로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작과, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 귀로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작이 서로 보상하도록 설정된다.

이로 인해, 마그넷의 왕복동작이 타겟의 왕복동작 전체에 걸쳐서 균일화된다. 따라서, 마그넷에 의해 발생하는 플라즈마가 피처리 기판에 대해서 균일하게 주사되어, 피처리 기판에 성막되는 막 두께 등의 막 특성을 기판면 내의 주사방향에 있어서 균일화하는 것이 가능해진다.

여기서, "서로 보상하도록"에 대해서 설명한다. 상기 피성막 기판에 대한 상기 마그넷의 속도를, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 속도와, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 속도의 합으로 나타낸 합성속도라고 칭해진다. 이 합성속도에 관해서, 합성속도가 최대치가 되는 시간도, 합성속도가 최소치가 되는 시간도 동일하게 되므로, 합성속도가 최대치가 되는 영역이 합성속도가 최소치가 되는 영역보다 길어진다. 이 때문에, "서로 보상하도록"이라는 것은, 합성속도가 최대치가 되는 영역이 일부 중복하는 경우가 있으나, 합성속도가 최소치가 되는 영역은 중복하지 않는 것을 의미한다.

본 발명의 제1 형태에 따른 스퍼터링 방법에 있어서는, 상기 타겟 및 상기 마그넷의 개시위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에서 먼 상기 타겟의 단부에 위치하는, 또는, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에서 가까운 상기 타겟의 단부에 위치함과 동시에, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 1 왕복동작에 있어서, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 왕복동작의 회수가 홀수회로 설정된다.

이로 인해, 타겟의 왕로에서의 마그넷의 주사상태와, 타겟의 귀로에서의 마그넷의 주사상태의 불균형이 상쇄된다. 결과적으로, 도 12, 도 13에 도시한 바와 같이, 타겟의 일단에서 타단까지 짝수회 주사하는 풀 스트로크에서의 스퍼터링에 비해, 막 두께 등의 성막 특성에서의 불규칙이 반정도 이하로 균일화하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제1 형태에 따른 스퍼터링 방법에 있어서는, 상기 타겟의 왕로동작 종료위치에 있어서 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 타겟의 중앙부에 위치한다.

이로 인해, 타겟의 일단에서 타단까지 짝수회 주사하는 풀 스트로크로의 스퍼터링에 비해, 막 두께 등의 성막 특성에서의 불규칙이 반정도 이하로 균일화하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제1 형태에 따른 스퍼터링 방법에 있어서는, 상기 타겟 및 상기 마그넷의 개시위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 타겟의 중앙부에 위치함과 동시에, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 1 왕복동작에 있어서, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 왕복동작의 회수가 짝수회로 설정된다.

이로 인해, 타겟에 대한 마그넷의 왕복동작의 회수를 홀수회로 설정하는 것이 가능하게 되고, 결과적으로 막 두께 등의 성막 특성에서의 불규칙이 반정도 이하로 균일화할 수 있다.

또한, 상기 타겟의 개시위치에 있어서, 상기 주사방향에서의 상기 피성막 기판에 근접하는 상기 타겟 단부와, 상기 주사방향에서의 상기 타겟으로 근접하는 상기 피성막 기판 단부가 이간한다. 이에 따라, 타겟에 대한 마그넷의 주사 개시를, 타겟이 피처리 기판에 중복하지 않는 위치에서 개시하도록 설정하는 것이 가능하게 되고, 피처리 기판 전면에서 균일한 막 특성으로서 스퍼터링 성막을 수행하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 타겟의 반환위치에 있어서, 상기 주사방향에서의 상기 피성막 기판에 근접하는 상기 타겟 단부와, 상기 주사방향에서의 상기 타겟으로 근접하는 상기 피성막 기판 단부가 이간한다. 이에 따라, 타겟에 대한 마그넷의 주사 종료를, 타겟이 피처리 기판에 중복하지 않는 위치로 설정하는 것이 가능해지고, 피처리 기판 전면에서 균일한 막 특성으로서 스퍼터링 성막을 수행하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제1 형태에 따른 스퍼터링 방법에 있어서는, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 왕로동작에서의 속도와, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 귀로동작에서의 속도가 일정 그리고 서로 동일하게 설정된다. 이에 따라, 타겟의 왕로에 있어서의 마그넷의 왕로에서의 피처리 기판에 대한 속도와, 타겟의 귀로에 있어서의 마그넷의 귀로에서의 피처리 기판에 대한 속도를 동일하게 할 수 있다. 또한, 스퍼터링 시 피성막 기판에 대한 마그넷 속도를, 피성막 기판에 대한 타겟의 속도와, 타겟에 대한 마그넷의 속도의 합으로 나타낼 수 있다. 이 2개의 속도의 합인 마그넷의 속도로, 피성막 기판을 주사하는 영역이 주사방향에서의 피성막 기판의 전장(全長)에 걸쳐 연속하도록 설정할 수 있다. 이에 따라, 타겟의 왕로에서의 마그넷의 주사상태와, 타겟의 귀로에서의 마그넷의 주사상태의 불균형을 상쇄하고, 주사방향에서의 기판내 위치에 따른 성막 불균형이 발생하는 것을 방지하여, 성막 특성의 균일화를 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 왕로동작에서의 속도와, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 귀로동작에서의 속도가 일정하게 그리고 서로 동일하게 설정될 수 있다. 이에 따라, 타겟의 왕로에서의 마그넷의 주사상태와, 타겟의 귀로에서의 마그넷의 주사상태의 불균형을 상쇄하고, 주사방향에서의 기판면내 위치에 따른 성막 불균형이 발생하는 것을 방지하여, 성막 특성의 균일화를 도모하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제2 형태에 따른 스퍼터링 장치는, 피성막 기판에 있어서 막이 형성되는 형성영역을 향해 스팩터 입자를 방출하는 캐소드 유닛과, 상기 캐소드 유닛과 상기 피성막 기판을 상대적으로 기판면 내측방향이 되는 주사방향으로 왕복동작 가능한 주사부와, 이로젼 영역이 형성되는 타겟과, 상기 타겟에 대해 상기 피성막 기판과는 반대측에 배치되어 상기 타겟에 상기 이로젼 영역을 형성하는 마그넷과, 상기 마그넷을 상기 타겟의 상기 주사방향에서의 단부간에서 왕복동작 가능한 마그넷 주사부와, 상기 주사부와 상기 마그넷 주사부에 접속되고, 상기 캐소드 유닛의 왕복동작 및 상기 마그넷의 왕복동작을 제어하는 제어부를 가지며, 상기 제어부에 있어서, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 속도에 대응하고, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 왕로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작과, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 귀로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작이 서로 보상하도록 설정된다.

이로 인해, 마그넷의 왕복동작이 타겟의 왕복동작 전체에 걸쳐서 균일화된다. 따라서, 마그넷에 의해 발생하는 플라즈마가 피처리 기판에 대해서 균일하게 주사되어, 피처리 기판에 성막되는 막 두께 등의 막 특성을 기판면 내의 주사방향에 있어서 균일화할 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제3 형태에 따른 스퍼터링 장치는, 피성막 기판에 있어서 막이 형성되는 성막영역에 대향하고, 상기 성막영역에 대해서 상대적으로 이동하면서 스팩터 입자를 방출하는 가늘고 긴 형상의 캐소드 유닛과, 상기 캐소드 유닛을, 상기 성막영역의 일단보다 외측의 제1 성막 외측 위치에서부터, 상기 성막영역의 타단보다 외측의 제2 성막 외측 위치 사이에서 왕복 이동하도록, 상기 캐소드 유닛의 장변에 교차하는 주사방향으로 이동시키는 캐소드 주사부를 가지고, 상기 캐소드 유닛은 가늘고 긴 타겟과, 상기 타겟의 이면에 배치되는 마그넷과, 상기 마그넷을 상기 타겟의 장변에 교차하는 방향으로 왕복시키는 마그넷 주사부를 가지고, 상기 성막영역에 있어서, 상기 캐소드 유닛의 왕로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작과, 상기 캐소드 유닛의 귀로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작이 상기 피성막 기판과 상기 마그넷의 상대속도에 있어서 보상하도록 제어된다.

이로 인해, 마그넷의 왕복동작이 타겟의 왕복동작 전체에 걸쳐서 균일화된다. 따라서, 마그넷에 의해 발생하는 플라즈마가 피처리 기판에 대해서 균일하게 주사되어, 피처리 기판에 성막되는 막 두께 등의 막 특성을 기판면 내의 주사방향에 있어서 균일화할 수 있는 스퍼터링 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 제3 형태에 따른 스퍼터링 장치에 있어서는, 상기 성막영역에 있어서 상기 캐소드 유닛의 왕로동작과 상기 마그넷의 왕복동작의 합성속도의 최소치가 되는 영역과, 상기 캐소드 유닛의 귀로동작과 상기 마그넷의 왕복동작의 합성속도의 최소치가 되는 영역이 중복되지 않는다.

이로 인해, 마그넷의 왕복동작에 의해 변동하는 피처리 기판으로의 성막 레이트를 균일화하게 되어, 피처리 기판에 성막되는 막 두께 등의 막 특성을 기판면 내의 주사방향 전장이 되는 영역에 있어서 균일화하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제4 형태에 따른 스퍼터링 방법에 있어서는, 상기 타겟 및 상기 마그넷의 왕복동작에 있어서, 상기 피성막 기판에 대한 상기 마그넷의 속도를, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 속도와, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 속도의 합으로 나타낼 수 있다. 이 2개의 속도의 합인 마그넷의 속도로, 피성막 기판을 주사하는 영역이 상기 주사방향에서의 상기 피성막 기판의 전장에 걸쳐 연속하도록 설정할 수 있다. 이에 따라, 피처리 기판에 대해서 속도의 합으로 빠른 속도로 마그넷이 주사하는 상태를 주사방향에서의 기판 전체로 실현하고, 마그넷의 빠른 상태와 늦은 상태의 영역이 중복되어, 성막 불규칙을 흩어지게 하는 것이 가능해진다.

여기서, 상기 타겟 및 상기 마그넷의 왕복동작에 있어서, 상기 피성막 기판에 대한 상기 마그넷의 속도를, 상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 속도와, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 속도 차의 최소치로서 주사하는 영역이, 상기 피성막 기판의 상기 주사방향에 있어서 단속적으로 배치되어도 좋다.

본 발명에 따르면, 피처리 기판에 대해서 캐소드가 주사되고, 캐소드에 대해서 마그넷이 주사되는 스퍼터링에 있어서, 성막 특성의 불규칙이 발생하는 것을 극적으로 저감하는 것이 가능해진다는 효과를 나타내는 것이 가능해진다.

도 1은, 본 발명의 제1실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 스퍼터링 장치의 전체구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 제1실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 스팩터 챔버의 구성을 모식적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은, 본 발명의 제1실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 캐소드 유닛의 구성을 모식적으로 나타내는 구성도이다.
도 4는, 본 발명의 제1실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 타겟 왕로에서의 스퍼터링을 설명하기 위한 도로서, 스퍼터링에서의 작용을 나타내는 도이다.
도 5는, 본 발명의 제1실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 타겟 귀로에서의 스퍼터링을 설명하기 위한 도로서, 스퍼터링에서의 작용을 나타내는 도이다.
도 6은, 본 발명의 제1실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 타겟과 마그넷의 주사방향에서의 위치와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은, 본 발명의 제1실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 타겟과 마그넷의 합성속도와 기판 내 마그넷 위치의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은, 본 발명의 제2실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 타겟 왕로에서의 스퍼터링을 설명하기 위한 도로서, 스퍼터링에서의 작용을 나타내는 도이다.
도 9는, 본 발명의 제2실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 타겟 귀로에서의 스퍼터링을 설명하기 위한 도로서, 스퍼터링에서의 작용을 나타내는 도이다.
도 10은, 본 발명의 제2실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 타겟과 마그넷의 주사방향에서의 위치와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은, 본 발명의 제2실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 타겟과 마그넷의 합성속도와 기판 내 마그넷 위치의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는, 종래의 스퍼터링 방법에서의 타겟 왕로에서의 스퍼터링을 설명하기 위한 도로서, 스퍼터링에서의 작용을 나타내는 도이다.
도 13은, 종래의 스퍼터링 방법에서의 타겟 귀로에서의 스퍼터링을 설명하기 위한 도로서, 스퍼터링에서의 작용을 나타내는 도이다.
도 14는, 종래의 스퍼터링 방법에서의 타겟과 마그넷의 주사방향에서의 위치와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15는, 종래의 스퍼터링 방법에서의 타겟과 마그넷의 합성속도와 기판 내 마그넷 위치의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 16은, 본 발명의 실시예와 관련되는 스퍼터링 방법에서의 마그넷의 왕복 회수와 막 두께 분포의 관계를 나타내는 것이다.
도 17은, 본 발명의 제1실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 타겟과 마그넷의 합성속도와 기판 내 마그넷 위치의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18은, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 스퍼터링 장치의 전체구성을 나타내는 구성도이다.
도 19는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 스퍼터링 장치의 전체구성을 나타내는 구성도이다.

이하, 본 발명의 제1실시형태에 따른 스퍼터링 방법, 스퍼터링 장치를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은, 본 실시형태에 따른 스퍼터링 방법을 수행하는 스퍼터링 장치의 전체구성을 나타내는 구성도이다. 도 2는, 본 실시형태에서의 스팩터 챔버의 구성을 모식적으로 나타내는 구성도이다. 도 3은, 본 실시형태에서의 캐소드 유닛의 구성을 모식적으로 나타내는 구성도이다. 도 1에 있어서, 부호10은 스퍼터링 장치이다.

본 실시형태에 따른 스퍼터링 장치(10)로서, 일례로 기판에 형성되는 화합물막이 인듐 갈륨 아연 산화물 막(IGZO막)인 경우를 설명한다. 그러나, 스퍼터링 장치(10)에 의해 성막되는 막의 조성에 관해서는 이에 한정되지 않는다. ITO(산화 인듐 주석), IZO(산화 인듐·산화 아연) 등의 산화막, 혹은 Ag, Al등의 금속막 등의 다른 조성의 성막을 수행할 수도 있다.

이하에서는, 스퍼터링 장치의 전체구성, 스팩터 챔버의 구성, 캐소드 유닛의 구성, 및 스팩터 챔버의 작용을 순서대로 설명한다.

［스퍼터링 장치의 전체구성］

본 실시형태에 따른 스퍼터링 장치(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 반출입 챔버(11), 전처리 챔버(12), 및 스팩터 챔버(13)가 하나의 방향인 반송방향을 따라 배열되어 있다. 3개의 챔버의 각각은 상호 인접하는 다른 챔버와 게이트 밸브(14)에 의해 연결되어 있다. 3개의 챔버 각각에는, 챔버 내의 가스를 배기하여 챔버 안을 진공상태로 하는 배기부(15)가 연결되고, 3개의 챔버의 각각은 배기부(15)의 구동에 의해 개별적으로 감압된다. 3개의 챔버 각각의 저면에는 반송방향을 따라 연장되는 상호 평행한 2개의 레인인 성막 레인(16)과 회수 레인(17)이 깔려 있다.

성막 레인(16)과 회수 레인(17)이란, 예를 들면, 반송방향을 따라 연장되는 레일과, 반송방향을 따라 배치된 복수의 롤러와, 복수의 롤러 각각을 자전시키는 복수의 모터 등으로부터 구성된다. 성막 레인(16)은 스퍼터링 장치(10)의 내부로 반입된 트레이(T)를 반출입 챔버(11)로부터 스팩터 챔버(13)를 향해 반송하고, 회수 레인(17)은 스팩터 챔버(13)의 내부로 반입된 트레이(T)를 스팩터 챔버(13)로부터 반출입 챔버(11)를 향해 반송한다.

트레이(T)에는 지면(紙面)의 앞을 향해 연장되는 구 형상을 이루는 기판(피처리 기판)(S)이 세워진 상태로 고정되어 있다. 기판(S)의 폭은 예를 들면, 반송방향을 따라 2200mm이고, 지면의 앞을 향해 2500mm일 수 있다. 여기서, 트레이(T), 기판(S)을 수평상태로 하여 반송할 수도 있다.

반출입 챔버(11)는 스퍼터링 장치(10)의 외부로부터 반입되는 성막전의 기판(S)을 전처리 챔버(12)로 반송하고, 전처리 챔버(12)로부터 반입되는 성막 후의 기판(S)을 스퍼터링 장치(10)의 외부에 반출한다. 성막 전의 기판(S)이 외부에서 반출입 챔버(11)로 반입될 때, 그리고, 성막 후의 기판(S)이 반출입 챔버(11)에서 외부로 반출될 때, 반출입 챔버(11)의 내부를 대기압까지 승압한다. 성막전의 기판(S)이 반출입 챔버(11)에서 전처리 챔버(12)로 반입될 때, 또한, 성막 후의 기판(S)이 전처리 챔버(12)에서 반출입 챔버(11)로 반출될 때, 반출입 챔버(11)의 내부는 전처리 챔버(12)의 내부와 동일한 정도로까지 감압된다.

전처리 챔버(12)는 반출입 챔버(11)에서 전처리 챔버(12)로 반입된 성막전의 기판(S)에, 성막에 필요로 하는 처리로서, 예를 들면 가열 처리나 세정처리 등을 수행한다.

전처리 챔버(12)는 반출입 챔버(11)에서 전처리 챔버(12)로 반출된 기판(S)을 스팩터 챔버(13)로 반입한다. 또한, 전처리 챔버(12)는 스팩터 챔버(13)에서 전처리 챔버(12)로 반출된 기판(S)을 반출입 챔버(11)로 반출한다.

스팩터 챔버(13)는 기판(S)을 향해 스팩터 입자를 방출하는 캐소드 장치(18), 및 성막 레인(16)과 회수 레인(17) 사이에 배치된 레인 변경부(19)를 구비하고 있다. 스팩터 챔버(13)는 전처리 챔버(12)에서 스팩터 챔버(13)로 반입된 성막전의 기판(S)에 대해서 캐소드 장치(18)를 이용하여 IGZO막을 형성한다.

스팩터 챔버(13)는 레인 변경부(19)를 이용하여 성막 후의 트레이(T)를 성막 레인(16)에서 회수 레인(17)으로 이동시킨다.

［스팩터 챔버의 구성］

스팩터 챔버(13)의 성막 레인(16)은 도 2에 도시한 바와 같이, 전처리 챔버(12)에서 스팩터 챔버(13)로 반입된 기판(S)을 반송방향을 따라 반송하고, 기판(S)으로의 박막형성이 개시될 때부터 종료될 때까지 성막 레인(16)의 도중에 트레이(T)의 위치를 고정한다. 트레이(T)의 위치가 트레이(T)를 지지하는 지지부재에 의해 고정될 때, 기판(S)에서의 반송방향의 가장자리 위치도 고정된다.

스팩터 챔버(13)의 가스 공급부(21a)는 트레이(T)와 캐소드 장치(18) 사이의 틈에, 스팩터에 이용되는 가스를 공급한다. 가스 공급부(21a)에서부터 공급되는 가스로는, 아르곤 가스 등의 스팩터 가스와 산소가스 등의 반응가스가 포함될 수 있다.

가스 공급부(21b)는 캐소드 유닛(22)에 접속되고, 캐소드 유닛(22)과 함께 이동 가능하도록 되며, 가스의 일부(예를 들면, 반응성 가스의 산소) 혹은 전부를 공급한다.

또한, 가스 공급부(21b)를 구비하지 않고, 가스 공급부(21a)만으로 하는 구성도 가능하다.

캐소드 장치(18)는 1개의 캐소드 유닛(22)을 가지고, 캐소드 유닛(22)은 기판(S)의 표면(Sa)과 대향하는 평면을 따라 배치되어 있다. 캐소드 유닛(22)에서는 타겟(23), 백킹 플레이트(backing plate)(24), 및 마그넷(자기회로)(25)가 기판(S)에 가까운 측에서부터 이 순서대로 배치되어 있다.

타겟(23)은 기판(S)과 대향하는 평면에 따른 평판형상으로 형성되고, 지면과 직교하는 방향인 높이방향에 있어서 기판(S)보다 긴 폭을 가지며, 또한, 반송방향에 있어서 기판(S)보다 작은 폭, 예를 들면, 5분의 1 정도의 폭을 가진다. 타겟(23)의 형성재료로서 주된 성분이 IGZO이며, 예를 들면, 타겟(23)의 형성재료 중 95질량%이 IGZO이며, 바람직하게는 99질량%이상이 IGZO일 수 있다.

백킹 플레이트(24)는 기판(S)과 대향하는 평면에 따른 평판 형상으로 형성되고, 타겟(23)에서 기판(S)과 서로 마주보지 않는 면에 접합되어 있다. 백킹 플레이트(24)에는 직류전원(26D)이 접속되어 있다. 직류전원(26D)으로부터 공급되는 직류전력은 백킹 플레이트(24)를 통해 타겟(23)으로 공급된다.

캐소드의 전원으로 직류전원(26D)으로 변환하고, AC전원을 이용해도 좋다. 이 경우, 타겟은 2매를 1쌍으로 하여 1조, 또는 그 이상 마련하는 것이 바람직하다.

마그넷(자기회로)(25)은 서로 다른 자극을 가진 복수의 자성체에 의해 구성되고, 타겟(23)의 표면(23a)으로, 기판(S)과 서로 마주보는 타겟(23)의 측면에 마그네트론 자기장을 형성한다. 타겟(23)의 표면(23a)에 대한 법선을 따른 방향이 법선방향일 때, 타겟(23)의 표면(23a)과 기판(S)의 표면(Sa) 사이의 틈에서 생성되는 플라즈마 밀도는 마그넷(25)이 형성하는 마그네트론 자기장 중 법선방향을 따른 자기장 성분이 0(B⊥0)인 부분에 있어서 가장 높아진다. 이하, 마그넷(25)이 형성하는 마그네트론 자기장 중, 법선방향을 따른 자기장 성분이 0인 영역이 플라즈마 밀도가 높은 영역이다.

캐소드 장치(18)는 캐소드 유닛(22)을 하나의 방향인 주사방향을 따라 이동시키는 주사부(27)를 구비한다. 주사방향은 반송방향과 평행방향이다. 주사부(27)는 예를 들면, 주사방향을 따라 연장되는 레일과, 캐소드 유닛(22)에서의 높이방향의 2개의 단부 각각에 장착된 롤러와, 롤러의 각각을 자전시키는 복수의 모터 등으로 구성된다. 주사부(27)의 레일은, 주사방향에 있어서 기판(S)보다 긴 폭을 가진다. 여기서, 주사부(27)는 주사방향을 따라 캐소드 유닛(22)을 이동시키는 것이 가능하면, 다른 구성으로 구체화되어도 좋다.

주사부(27)는 캐소드 유닛(22)을 주사방향을 따라 이동시킴에 따라, IGZO막의 형성영역(R1)(막이 형성되는 형성영역, 성막영역)과 대향하는 공간인 대향영역(R2)에서 캐소드 유닛(22)을 주사한다. 성막 대상물의 일 예인 기판(S)에서의 표면(Sa) 전체가, IGZO막의 형성영역(R1)의 일예이다. 주사부(27)는 캐소드 장치(18)가 스팩터 입자를 방출하여 IGZO막의 형성을 개시할 때, 예를 들면, 주사부(27)에서의 주사방향의 일단부인 개시위치(St)에서, 주사방향의 타단부인 반환위치(En)를 향해 주사방향을 따라 캐소드 유닛(22)을 이동시킨다. 이에 따라, 주사부(27)는 캐소드 유닛(22)의 타겟(23)을 형성영역(R1)과 대향하는 대향영역(R2)에서 주사한다.

형성영역(R1)과 대향영역(R2)이 대향하는 방향이 대향방향이다. 대향방향에서, 기판(S)의 표면(Sa)과 타겟(23)의 표면(23a) 사이의 거리는 예를 들면, 300mm이하이고, 예를 들면, 150mm일 수 있다.

캐소드 유닛(22)이 개시위치(St)에 배치될 때, 주사방향에서의 형성영역(R1)의 2개의 단부 중, 스팩터 입자가 먼저 도달하는 제1 단부(Re1)와, 주사방향에서 제1 단부(Re1)에 가까운 타겟(23)의 제1 단부(23e1) 사이의 주사방향에 따른 거리(D1)가 150mm이상일 수 있다.

여기서, 캐소드 유닛(22)이 개시위치(St)에 배치될 때, 주사방향에서의 제1 단부(Re1)와, 타겟(23)의 제1 단부(23e1) 사이의 주사방향에 따른 거리(D1)는 0mm~300mm이다.

캐소드 유닛(22)이 반환위치(En)에 위치할 때, 주사방향에서의 형성영역(R1)의 2개의 단부 중, 스팩터 입자가 이후에 도달하는 제2 단부(Re2)와, 주사방향에서 제2 단부(Re2)에 가까운 타겟(23)의 제2 단부(23e2) 사이의 주사방향에 따른 거리(D1)가 150mm이상일 수 있다.

이들 거리(D1)와 거리(D2)란, 주사방향에 있어서 기판(S)의 중심에 대해서 대칭, 즉, 이들은 동일해지도록 설정될 수 있다.

여기서, 형성영역(R1)에 IGZO막 등이 형성될 때, 주사부(27)는 캐소드 유닛(22)을 개시위치(St)에서 반환위치(En)까지 주사방향을 따라 주사한 후, 반환위치(En)에서 개시위치(St)까지 주사방향을 따라 1회 주사해도 좋다.

또는, 주사부(27)는 캐소드 유닛(22)을 개시위치(St)에서 반환위치(En)까지 주사하고, 반환위치(En)에서 개시위치(St)를 향해 주사방향을 따라 1 왕복주사 한 후, 더욱 왕복하여 주사해도 좋다. 이에 따라, 주사부(27)는 캐소드 유닛(22)을 주사방향을 따라 2 왕복 주사한다.

더욱, 주사부(27)는 캐소드 유닛(22)을 주사방향을 따라 개시위치(St)에서 반환위치(En)를 거쳐 개시위치(St)까지 복수회 왕복 이동시킴으로써, 캐소드 유닛(22)을 개시위치(St)와 반환위치(En) 사이에서 복수회 왕복해 주사해도 좋다.

주사부(27)가 캐소드 유닛(22)을 주사하는 회수는, IGZO막의 두께에 맞추어 변경되고, 캐소드 유닛(22)의 주사 회수 이외의 조건이 동일하면, IGZO막의 두께가 클수록, 주사부(27)가 캐소드 유닛(22)을 왕복 주사하는 회수가 큰 값으로 설정된다.

［캐소드 유닛의 구성］

다음으로, 캐소드 유닛(22)의 구성을 보다 자세하게 설명한다. 더불어, 도 3에는 도 2에서 설명된 개시위치(St)에 캐소드 유닛(22)이 배치된 상태가 도시되어 있다.

기판(S)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 그 표면(Sa)이 배치되는 평면이 가상평면(Pid)이다. 타겟(23)에서 기판(S)과 서로 마주보는 측면인 표면(23a)은 가상평면(Pid)과 평행한 1개의 평면상에 배치되어 있다.

타겟(23)의 표면(23a) 상에 마그네트론 자기장을 형성하는 마그넷(25)은 법선에 따른 자기장 성분이 0(B⊥0)인 2개의 수직 자기장 제로영역을 타겟(23)의 표면(23a)에 형성한다. 타겟(23)의 표면(23a)에서는, 주로 2개의 수직 자기장 제로영역에서 스팩터 입자가 방출된다. 2개의 제로 자기장 영역 중, 주사방향에서 형성영역(R1)의 제1 단부(Re1)에 가까운 수직 자기장 제로영역이 제1 이로젼 영역이고, 제1 단부(Re1)에서부터 먼 수직 자기장 제로영역이 제2 이로젼 영역이다.

마그넷(25)은 지면과 직교하는 높이방향에 있어서 타겟(23)과 대략 동일한 폭을 가지고, 주사방향에 있어서 예를 들면, 타겟(23)보다 짧은 폭을 가지는 가늘고 긴 형상이다.

캐소드 유닛(22)은 타겟(23)에 대한 마그넷(25)의 위치를 바꾸는 마그넷 주사부(29)를 구비한다. 마그넷 주사부(29)는 예를 들면, 주사방향을 따라 연장되는 레일과, 마그넷(25)에서의 높이방향의 2개의 단부 각각에 장착된 롤러와, 롤러 각각을 자전시키는 복수의 모터 등으로 구성된다. 마그넷 주사부(29)의 레일은, 주사방향에 있어서 타겟(23)과 대략 동일한 폭을 가진다. 여기서, 마그넷 주사부(29)는 주사방향을 따라 마그넷(25)을 이동시키는 것이 가능하면, 다른 구성으로 구체화되어도 좋다.

마그넷 주사부(29)는 예를 들면, 주사방향에 있어서, 타겟(23)의 제1 단부(23e1)와 마그넷(25)이 중복되는 제1 위치(P1)와, 타겟(23)의 제2 단부(23e2)와 마그넷(25)이 중복되는 제2 위치(P2) 사이에서, 마그넷(25)을 주사할 수 있다.

마그넷 주사부(29)는 캐소드 장치(18)가 스팩터 입자를 방출하여 IGZO막의 형성을 개시할 때, 마그넷(25)을 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)를 향해 이동시킨다. 마그넷 주사부(29)는 주사부(27)가 캐소드 유닛(22)을 개시위치(St)에서 반환위치(En)를 향해 이동시킬 때, 예를 들면, 마그넷(25)을 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이에서 왕복 동작시킨다.

즉, 마그넷(25)은 캐소드 유닛(22)이 개시위치(St)에서 반환위치(En)로 이동을 개시할 때, 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)로의 이동을 개시하고, 캐소드 유닛(22)이 반환위치(En)를 거쳐 개시위치(St)로 돌아와 다시 도달했을 때, 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이에 위치한다. 이와 같이, 마그넷 주사부(29)는 주사방향을 따라 캐소드 유닛(22)의 이동속도와는 독립하여 마그넷(25)을 왕복 동작시킨다.

본 실시형태에 있어서는 후술하는 바와 같이, 주사부(27)가 캐소드 유닛(22)을 개시위치(St)에서 반환위치(En)를 향해 주사하고, 그리고 개시위치(St)로 돌아오고, 타겟(23)에 대향영역(R2)을 1회 왕복시킬 때, 마그넷 주사부(29)는 마그넷(25)을 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이에서 홀수회 왕복시키는 것이 바람직하다.

타겟(23)이 대향영역(R2)을 1회 왕복하여 IGZO막을 형성할 때, 마그넷(25)이 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이를 복수회 왕래하면, 타겟(23)의 주사방향에 대한 마그넷(25)의 주사방향이 바뀔 때마다, 타겟(23)에 대한 마그넷(25)의 상대속도가 바뀐다. 후술하는 바와 같이, 마그넷(25)의 상대속도가 바뀌면, 기판(S)에 대한 마그넷(25)의 속도는 타겟(23)의 속도와 마그넷(25)의 속도의 합이 되는 속도, 및 차가 되는 속도의 사이에서 그 상태도 변화한다.

본 실시형태에서는, 타겟(23)의 속도와 마그넷(25)의 속도의 합이 되는 속도로 마그넷(25)이 이동하는 주사방향에서의 영역이, 이 주사방향에서의 기판(S) 전면, 즉, 형성영역(R1)에서의 주사방향 전역을 덮도록 설정된다. 이에 따라, 타겟(23) 및 마그넷(25)의 주사방향에 있어서 IGZO막의 두께에 불균형이 생기는 것을 저감할 수 있다.

［스퍼터링 방법］

다음으로, 스팩터 챔버(13)에서의 타겟(23)과 마그넷(25)의 요동에 대해서 설명한다.

여기에서는, 캐소드 유닛(22)이 개시위치(St)에서부터 반환위치(En)를 거쳐 개시위치(St)까지 주사방향을 따라 1왕복하는 경우의 작용을, 도 4 내지 도 7를 기초하여 설명한다.

도 4, 도 5는, 본 실시형태에서의 스퍼터링에서의 타겟과 마그넷과의 요동을 설명하기 위한 도로서, 스퍼터링에서의 작용을 나타내는 도이다. 도 6은, 본 실시형태에서의 타겟과 마그넷의 주사방향에서의 위치와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 7은, 본 실시형태에서의 타겟과 마그넷의 합성속도와 기판 내 마그넷 위치의 관계를 나타내는 그래프이다.

캐소드 장치(18)가 IGZO막의 형성영역(R1)(성막영역)을 향해 스팩터 입자의 방출을 개시할 때, 도 4에 도시한 바와 같이, 캐소드 유닛(22)은 개시위치(St)에 배치된다. 이 때, 주사방향에서의 형성영역(R1)의 2개의 단부 중, 스팩터 입자가 먼저 도달하는 제1 단부(Re1)와, 주사방향에서의 타겟(23)의 2개의 단부 중, 형성영역(R1)에 가까운 제1 단부(23e1) 사이의 거리(D1)는 0mm~300mm이고, 주사방향에 있어서 제1 단부(Re1)와 제1 단부(23e1)는 이간하고 있다.

또한, 캐소드 유닛(22)이 개시위치(St)에 배치된 상태에서, 마그넷(25)은 도 4에 도시한 바와 같이, 타겟(23)의 제2 단부(23e2)의 근처에 위치하고 있다.

그리고, 캐소드 유닛(22)이 주사방향을 따라 이동하면, 우선, 타겟(23)으로부터 방출되는 스팩터 입자 중, 제1이로젼 영역(E1)에서 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 스팩터 입자가 기판(S)에 도달한다.

이 때, 캐소드 유닛(22) 및 마그넷(25)이 주사방향을 따라 이동하는 주사율은 다음과 같이 설정된다.

주사방향으로 캐소드 유닛(22)이 이동을 시작하면, 마그넷(25)도 주사방향으로 이동하기 시작했을 때, 도 6, 도 7에 도시한 바와 같이, 캐소드 유닛(22)은 순간적으로 가속한 후, 일정한 캐소드 주사율(VCa)로 기판(S)에 대해서 이동한다. 캐소드 주사율(VCa)은 도 6에서의 그래프선(Ca)의 기울기로 나타낸다.

동시에, 마그넷(25)은 캐소드 유닛(22)의 타겟(23)에 대해서 마그넷 주사율(VMg)로 이동한다. 마그넷 주사율(VMg)은 도 6에서의 그래프선(Mg)의 기울기로 나타낸다.

여기서, 캐소드 유닛(22)의 이동거리보다 마그넷(25)의 이동거리 쪽이 짧은 상태가 되어 있다.

캐소드 유닛(22)의 주사거리를 LCa, 주사시간을 VCa로 하고, 마그넷(25)의 주사거리를 LMg, 주사시간을 VMg로 했을 때,

LCa/VCa＞LMg/VMg

를 만족하는 관계가 된다.

즉, 캐소드 유닛(22)이 주사 개시하는 위치에서 반대측까지 이동하기 전에, 마그넷(25)이 주사 개시하는 위치와 반대측으로 도달하는 관계로 되어 있다.

캐소드 유닛(22)이 개시위치(St)에서부터 반환위치(En)에 도달하는 왕로에 있어서, 마그넷(25)은 타겟(23)에 대해서 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이를 짝수회 및 반(半)왕래한다.

즉, 캐소드 유닛(22)이 도 6에 선(Ca)으로 나타낸 바와 같이, 그래프 좌단의 개시위치(St)에서부터 그래프 중앙의 반환위치(En)까지 이동하는 동안, 마그넷(25)은 도 6에 선(Mg)으로 나타낸 바와 같이, 4회와 반 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이를 왕복한다. 즉, 타겟(23)의 왕로에서, 마그넷(25)은 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)로 2회 도달한다.

이 때문에, 마그넷(25)은 도 7에 도시한 바와 같이, 캐소드 주사율(VCa)과 마그넷 주사율(VMg)의 합속도(Vmax)와, 캐소드 주사율(VCa)과 마그넷 주사율(VMg)의 차 속도(Vmin) 중 어느 하나로, 일정 속도로 기판(S)에 대해서 주사된다. 게다가, 이들 합 속도(Vmax)와 차 속도(Vmin)와의 절환시에는 가능한 짧은 시간 및 거리로 가속하도록 설정된다.

이 때, 도 6, 도 7에 있어서, 타겟(23)의 왕로에서의 위치 또는 속도의 변화를 선(Ca) 및 선(Mg)상의 검은 삼각 화살표로 도시하고, 타겟(23)의 귀로에서의 위치 또는 속도의 변화를 선(Ca) 및 선(Mg)상의 2 개 선의 화살표로 도시한다.

타겟(23)의 왕로가 종료하고, 타겟(23)이 반환위치(En)에 도달했을 때, 도 4에 도시한 바와 같이, 마그넷(25)은 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)의 중앙위치(C)에 위치한다.

그리고, 타겟(23)은 도 6, 도 7에 도시한 바와 같이, 반환위치(En)에 도달하면, 곧바로 개시위치(St)를 향해 귀로가 스타트된다. 동시에, 마그넷(25)은 도 6, 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)의 중앙에서부터의 제1 위치(P1)로 향하는 움직임을 계속한다.

캐소드 유닛(22)이 반환위치(En)에서 개시위치(St)로 도달하는 귀로에 있어서도, 마그넷(25)은 타겟(23)에 대해서 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이를 짝수회와 반왕래한다.

즉, 캐소드 유닛(22)이, 도 6에 선(Ca)로 나타낸 바와 같이, 그래프 중앙의 반환위치(En)에서 그래프 우단의 개시위치(St)까지 이동하는 동안, 마그넷(25)은 도 6에 선(Mg)로 나타낸 바와 같이, 4회와 반(半) 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이를 왕복한다. 즉, 타겟(23)의 귀로에서, 마그넷(25)은 제2 위치(P2)에서 제1 위치(P1)로 2회 도달한다.

타겟(23)의 귀로에 있어도, 마그넷(25)은 도 7에 도시한 바와 같이, 캐소드 주사율(VCa)과 마그넷 주사율(VMg)의 합 속도(Vmax)와, 캐소드 주사율(VCa)과 마그넷 주사율(VMg)의 차 속도(Vmin) 중 어느 하나로, 일정 속도로 기판(S)에 대해서 주사된다. 게다가, 이들 합 속도(Vmax)와 차 속도(Vmin)와의 절환시에는 가능한 짧은 시간 및 거리로 가속하도록 설정된다.

이로 인해, 마그넷(25)이 캐소드 주사율(VCa)과 마그넷 주사율(VMg)의 합 속도(Vmax)로 기판(S)에 대해서 주사되는 영역은, 주사방향에서의 형성영역(R1)의 전역, 즉, 기판(S)의 전역에 걸쳐 배치하도록 설정된다.

구체적으로는, 도 7에 있어서, 선상의 검은 삼각 화살표로 나타낸 타겟(23)의 왕로에서의 마그넷(25)이 합 속도(Vmax)로 이동하는 영역과, 도 7에 있어서 선상의 2 개선의 화살표로 나타낸 타겟(23)의 귀로에서의 마그넷(25)이 합 속도(Vmax)로 이동하는 영역이 연속한다. 이에 따라, 개시위치(St)에서 반환위치(En)를 통해 개시위치(St)까지 1왕복 캐소드 유닛(22)이 이동하는 동안, 주사방향에서의 형성영역(R1)의 전역에서, 마그넷(25)이 합 속도(Vmax)로 이동한 부분이 연속한다.

실제로는, 도 7에 도시한 바와 같이, 타겟(23)의 왕로에서의 합 속도(Vmax)의 영역과, 타겟(23)의 귀로에서의 합 속도(Vmax)의 영역은 서로 중복되는 부분도 있다. 적어도, 캐소드 유닛(22)이 기판(S)에 대해서 1왕복하는 동안에 있어서, 마그넷(25)이 합 속도(Vmax)로 이동하는 영역이, 주사방향에서의 기판(S)의 전체를 덮도록 되어있다.

타겟(23)의 귀로가 종료하고, 타겟(23)이 개시위치(St)에 도달했을 때, 도 5에 도시한 바와 같이, 마그넷(25)은 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)의 중앙위치(C)에 위치한다.

이로 인해, 타겟(23)의 왕복동작을 1회 종료한다.

본 실시형태에 있어서는, 타겟(23)의 왕로에서의 마그넷(25)의 주사상태와, 타겟(23)의 귀로에서의 마그넷(25)의 주사상태의 불균형을 상쇄한다. 이에 따라, 주사방향에서의 기판(S)내 위치에 따른 성막 불균형이 발생하는 것을 방지하여 불규칙이 발생하는 것을 없애고, 성막 특성의 균일화를 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 도 6에 파선으로 둘러싼 것처럼, 기판(S) 중앙에 있어서, 좌측의 타겟(23) 왕로에 있어서 마그넷(25)이 도면에서 상향 이동하고 있는 부분에서는, 우측의 타겟(23)의 귀로에 있어서 마그넷(25)은 도면에서 하향 이동하고 있다.

이와 같이, 마그넷(25)을 타겟(23)의 왕복동작에 있어서, 제1 위치(P1)에서 스타트하여 홀수회 왕복하도록 설정함으로써, 마그넷(25)의 이동방향이 타겟(23)의 왕로와 귀로에 있어서 서로 캔슬되도록 마그넷(25)의 이동방향을 설정하는 것이 가능해진다.

이로 인해, 주사방향에서의 기판(S)내 위치에 따른 성막 불균형이 발생하는 것을 방지하여 불규칙이 발생하는 것을 없애고, 성막 특성의 균일화를 도모하는 것이 가능해진다.

본 실시형태에 있어서는, 상기와 같이 캐소드 유닛(22)(타겟(23)) 및 마그넷(25)의 주사율 및 방향을 설정함으로써 성막의 불규칙 발생을 저감할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 캐소드 유닛(22)이 개시위치(St)에 배치된 상태에서, 마그넷(25)은 도 4에 나타낸 제2 단부(23e2)측이 아닌, 타겟(23)의 기판(S)에 가까운 제1 단부(23e1)의 근처에 위치해도 좋다.

이 경우, 도 17에 도시한 바와 같이, 도 7에서의 검은 삼각 화살표와 2개의 선의 화살표가 거꾸로 된 상태로 주사한다.

도 17은, 본 실시형태에서의 타겟과 마그넷의 합성속도와 기판 내 마그넷 위치의 관계의 다른 예를 나타내는 그래프이다.

구체적으로는, 도 17에 대해 선상의 검은 삼각 화살표로 나타낸 타겟(23)의 왕로에서의 마그넷(25)이 합 속도(Vmax)로 이동하는 영역과, 도 17에 대해 선상의 2 개선의 화살표로 나타낸 타겟(23)의 귀로에서의 마그넷(25)이 합 속도(Vmax)로 이동하는 영역이 연속한다. 이로 인해, 개시위치(St)에서부터 반환위치(En)를 통해 개시위치(St)까지 1왕복 캐소드 유닛(22)이 이동하는 동안, 주사방향에서의 형성영역(R1)의 전역에서, 마그넷(25)이 합 속도(Vmax)로 이동한 부분이 연속할 수 있다.

실제로는, 도 17에 도시한 바와 같이, 타겟(23)의 왕로에서의 합 속도(Vmax) 영역과 타겟(23)의 귀로에서의 합 속도(Vmax) 영역은 서로 중복되는 부분도 있으나, 적어도 캐소드 유닛(22)이 기판(S)에 대해서 1왕복하는 동안에 있어서, 마그넷(25)이 합 속도(Vmax)로 이동하는 영역이 주사방향에서의 기판(S) 전체를 덮도록 할 수 있다.

이로 인해, 성막의 불규칙 발생을 저감 할 수 있다.

이하, 본 발명의 제2실시형태에 따른 스퍼터링 방법, 스퍼터링 장치를 도면에 기초하여 설명한다.

도 8, 도 9는, 본 실시형태에서의 스퍼터링에서의 타겟과 마그넷의 요동을 설명하기 위한 도로서, 스퍼터링에서의 작용을 나타내는 도이다. 도 10은, 본 실시형태에서의 타겟과 마그넷의 주사방향에서의 위치와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 11은, 본 실시형태에서의 타겟과 마그넷의 합성속도와 기판 내 마그넷 위치의 관계를 나타내는 그래프이다.

마그넷의 주사상태에 관한 점에서 본 실시형태는 상술한 제1실시형태와 상이하다. 그 외의 상술한 제1실시형태와 대응하는 구성에는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

본 실시형태에 있어서는, 캐소드 유닛(22)이 개시위치(St)에 배치된 상태에서 마그넷(25)은, 도 8에 도시한 바와 같이, 타겟(23)의 제1 단부(23e1)와 제2 단부(23e2)의 중앙위치(C)에 위치하고 있다.

또한, 기판(S)에 대한 타겟(23)의 개시위치(St)에서부터 반환위치(En)를 통해 개시위치(St)까지 돌아올 때까지의 1 왕복동작에 있어서, 타겟(23)에 대한 마그넷(25)의 왕복동작의 회수가 도 10, 도 11에 도시한 바와 같이 짝수회로 설정된다.

상세하게 설명하면, 본 실시형태에 있어서 주사방향으로 캐소드 유닛(22)이 이동하기 시작하면, 마그넷(25)도 주사방향으로 이동하기 시작했을 때, 도 10, 도 11에 도시한 바와 같이, 캐소드 유닛(22)은 순간적으로 가속한 후, 일정한 캐소드 주사율(VCa)로 기판(S)에 대해서 이동한다. 캐소드 주사율(VCa)은 도 10에서의 그래프선(Ca)의 기울기로 나타낸다.

동시에, 마그넷(25)은 캐소드 유닛(22)의 타겟(23)에 대해서 마그넷 주사율(VMg)로 이동한다. 마그넷 주사율(VMg)은 도 10에서의 그래프선(Mg)의 기울기로 나타낸다.

여기서, 캐소드 유닛(22)의 주사거리를 LCa, 주사시간을 VCa로 하고, 마그넷(25)의 주사거리를 LMg, 주사시간을 VMg로 했을 때,

LCa/VCa＞LMg/VMg

를 만족하는 관계가 된다.

캐소드 유닛(22)이 개시위치(St)에서부터 반환위치(En)에 도달하는 왕로에 있어서, 마그넷(25)은 타겟(23)에 대해서 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)의 사이를 홀수회 왕래한다.

즉, 캐소드 유닛(22)이 도 10에 선(Ca)으로 나타낸 바와 같이 그래프 좌단의 개시위치(St)에서 그래프 중앙의 반환위치(En)까지 이동하는 동안, 마그넷(25)은 도 10에 선(Mg)으로 나타낸 바와 같이, 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이를 5회 왕복한다. 즉, 타겟(23)의 왕로에서 마그넷(25)은 중앙위치(C)에서부터 제2 위치(P2)로 3회, 및 제1 위치(P1)로 2회 도달한다.

이 때문에, 마그넷(25)은 도 11에 도시한 바와 같이, 캐소드 주사율(VCa)과 마그넷 주사율(VMg)의 합 속도(Vmax)와, 캐소드 주사율(VCa)과 마그넷 주사율(VMg)의 차 속도(Vmin) 중 어느 하나로 일정 속도로 기판(S)에 대해서 주사된다. 게다가, 이들 합 속도(Vmax)와 차 속도(Vmin)의 절환시에는 가능한 짧은 시간 및 거리로 가속하도록 설정된다.

이 때, 도 10, 도 11에 있어서도, 타겟(23)의 왕로에서의 위치 또는 속도의 변화를 선(Ca) 및 선(Mg)상의 검은 삼각 화살표로 나타내고, 타겟(23)의 귀로에서의 위치 또는 속도의 변화를 선(Ca) 및 선(Mg)상의 2 개선의 화살표로 나타낸다.

타겟(23)의 왕로가 종료하고, 타겟(23)이 반환위치(En)에 도달했을 때, 도 8에 도시한 바와 같이, 마그넷(25)은 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)의 중앙위치(C)에 위치한다.

그리고, 타겟(23)은 도 10, 도 11에 나타낸 바와 같이, 반환위치(En)에 도달하면, 곧바로 개시위치(St)를 향해 귀로가 스타트된다. 동시에, 마그넷(25)은 도 10, 도 11에 도시한 바와 같이, 중앙위치(C)에서 제1 위치(P1)로 향하는 움직임을 계속한다.

캐소드 유닛(22)이 반환위치(En)에서부터 개시위치(St)로 도달하는 귀로에 있어서도, 마그넷(25)은 타겟(23)에 대해서 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이를 홀수회 왕래한다.

즉, 캐소드 유닛(22)이 도 10에 선(Ca)으로 나타낸 바와 같이, 그래프 중앙의 반환위치(En)에서 그래프 우단의 개시위치(St)까지 이동하는 동안, 마그넷(25)은 도 10에 선(Mg)으로 나타낸 바와 같이, 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이를 5회 왕복한다. 즉, 타겟(23)의 귀로에서, 마그넷(25)은 중앙위치(C)에서 제2 위치(P2)로 2회, 및 제1 위치(P1)로 3회 도달한다.

타겟(23)의 귀로에 있어서도, 마그넷(25)은 도 11에 도시한 바와 같이, 캐소드 주사율(VCa)과 마그넷 주사율(VMg)의 합 속도(Vmax)와, 캐소드 주사율(VCa)과 마그넷 주사율(VMg)의 차 속도(Vmin) 중 어느 하나로, 일정 속도로 기판(S)에 대해서 주사된다. 더욱, 이들 합 속도(Vmax)와 차 속도(Vmin)의 절환시에는 가능한 한 짧은 시간 및 거리로 가속하도록 설정된다.

이로 인해, 마그넷(25)이 캐소드 주사율(VCa)과 마그넷 주사율(VMg)의 합 속도(Vmax)로 기판(S)에 대해서 주사되는 영역은, 주사방향에서의 형성영역(R1)의 전역, 즉, 기판(S)의 전역에 걸쳐서 배치하도록 설정된다.

구체적으로는, 도 11에 있어서 선상의 검은 삼각 화살표로 나타낸 타겟(23)의 왕로에서의 마그넷(25)이 합 속도(Vmax)로 이동하는 영역과, 도 11에 있어서 선상의 2 개선의 화살표로 나타낸 타겟(23)의 귀로에서의 마그넷(25)이 합 속도(Vmax)로 이동하는 영역이 연속한다. 이에 따라, 개시위치(St)에서부터 반환위치(En)를 통해 개시위치(St)까지 1왕복 캐소드 유닛(22)이 이동하는 동안, 주사방향에서의 형성영역(R1)의 전역에서 마그넷(25)이 합 속도(Vmax)로 이동한 부분이 연속한다.

실제로는, 도 11에 도시한 바와 같이, 타겟(23)의 왕로에서의 합 속도(Vmax)의 영역과, 타겟(23)의 귀로에서의 합 속도(Vmax)의 영역은 서로 중복되는 부분도 있으나, 적어도 캐소드 유닛(22)이 기판(S)에 대해서 1왕복하는 동안에 있어서, 마그넷(25)이 합 속도(Vmax)로 이동하는 영역이 주사방향에서의 기판(S)의 전체를 덮도록 되어있다.

타겟(23)의 귀로가 종료하고, 타겟(23)이 개시위치(St)에 도달했을 때, 도 9에 도시한 바와 같이, 마그넷(25)은 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)의 중앙위치(C)에 위치한다.

이로 인해, 타겟(23)의 왕복동작을 1회 종료한다.

본 실시형태에 있어서는, 타겟(23)의 왕로에서의 마그넷(25)의 주사상태와, 타겟(23)의 귀로에서의 마그넷(25)의 주사상태의 불균형이 상쇄된다. 주사방향에서의 기판(S)내 위치에 따른 성막 불균형이 발생하는 것을 방지하여 불규칙 발생을 없애고, 성막 특성의 균일화를 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 기판(S)중앙에 있어서, 좌측의 타겟(23) 왕로에 있어서 마그넷(25)이 도에서 상향 이동하고 있는 부분에서는 우측의 타겟(23)의 귀로에 있어서 마그넷(25)은 도에서 하향으로 이동하고 있다.

이와 같이, 마그넷(25)을 타겟(23)의 왕복동작에 있어서, 중앙위치(C)에서 제2 위치(P2)로 향하는 방향으로 스타트하고, 짝수회 왕복하도록 설정함으로써, 마그넷(25)의 이동방향이 타겟(23)의 왕로와 귀로에 있어서 서로 캔슬되도록 마그넷(25)의 이동방향을 설정하는 것이 가능해진다.

이로 인해, 주사방향에서의 기판(S)내 위치에 따른 성막 불균형이 발생하는 것을 방지하여 불규칙 발생을 없애고, 성막 특성의 균일화를 도모하는 것이 가능해진다.

더욱이, 마그넷(25)이 주사방향과 반대의 방향으로 스타트해도 좋다. 이 경우, 도 11에서 나타낸 검은 삼각 화살표와 2 개선화살표를 반대로 한 상태가 된다. 이 경우도 동일하게 성막의 불규칙을 저감할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 상기와 같이 캐소드 유닛(22)(타겟(23)) 및 마그넷(25)의 주사율 및 방향을 설정함으로써, 성막의 불규칙을 저감할 수 있다.

여기서, 상기의 각 실시형태에 있어서는, 직류전원(26D)에 한 장의 타겟(23)이 접속되는 구성으로 하였으나, 교류전원에 접속된 짝수매의 타겟을 가지는 구성으로 할 수도 있다.

또한, 캐소드 유닛(22)과 마그넷(25)의 속도비를 유지하는 경우에는 캐소드 유닛(22)의 속도를 내릴 수도 있다. 예를 들면, 기판(S)의 단부에서 늦게 기판(S)의 단에서의 막 두께를 두껍게 하는 경우 등이 고려된다.

상기의 실시형태에 있어서는, 스팩터 챔버(13)가 레인을 변경하는 구성으로 설명하였으나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다.

예를 들면, 본 발명은 도 18에 도시한 바와 같이, 플래턴(platen) 기구를 가지는 클러스터형 매엽식 스퍼터링 장치를 채용할 수도 있다.

도 18은, 다른 실시형태에서의 스퍼터링 장치의 전체구성을 나타내는 구성도이다.

이 스퍼터링 장치(100)는 피처리 기판(S)을 반입/반출하는 로드·언로드실(102)과, 기판(S)상에 소정의 피막을 스팩터 방법에 의해 형성하는 성막실(챔버)(104)과, 성막실(104)과 로드·언로드실(102) 사이의 반송실(103)을 구비하고 있다. 스퍼터링 장치(100)는, 도에 있어서 사이드 스팩터식으로 도시하고 있으나, 스팩터 다운식, 또는 스팩터 업식일 수도 있다.

스퍼터링 장치(100)에는 성막실(104A)과 로드·언로드실(102A)이 설치되어 있다. 이들 복수의 챔버(102, 102A, 104, 104A)가 반송실(103) 주위를 둘러싸도록 형성되어 있고, 이러한 챔버는 예를 들면, 서로 인접하여 형성된 2개의 로드·언로드실(챔버)과, 복수의 처리실(챔버)로 구성된다.

예를 들면, 한편의 로드·언로드실(102)은 외부에서 스퍼터링 장치(100)를 향해 기판(S)을 반입하는 로드실, 다른 한편의 로드·언로드실(102A)은 스퍼터링 장치(100)에서 외부로 기판(S)을 반출하는 언로드실로, 또한, 성막실(104)과 성막실(104A)이 상이한 성막 공정을 수행하는 구성으로 할 수도 있다.

이러한 각각의 챔버(102, 102A, 104, 104A)와 반송실(103) 사이에는 각각 구획 밸브가 형성되어 있어도 좋다.

로드·언로드실(102)에는 외부로부터 반입된 기판(S)의 재치위치를 설정하여 얼라이먼트 가능한 위치결정 부재가 배치되어 있어도 좋다.

로드·언로드실(102)에는 또한, 이 실내를 러프 진공 펌핑하는 로터리 펌핑 등의 러프 펌핑 배기수단이 설치된다.

반송실(103)의 내부에는 도 18에 도시한 바와 같이, 반송장치(반송로봇)(103a)가 배치되어 있다.

반송장치(103a)는 회전축과 이 회전축에 장착된 로봇암과 로봇암 일단에 형성된 로봇 핸드와 상하동 장치를 가지고 있다. 로봇 암은 서로 굴곡 가능한 제1, 제2의 능동암과 제1, 제2의 종동암으로 구성되어 있다. 반송장치(103a)는, 피반송물인 기판(S)을 챔버(102, 102A, 103, 104, 104A) 사이에서 이동시킬 수 있다.

성막실(104)은 상술한 제1 및 제2실시형태의 스팩터 챔버(13)와 마찬가지로, 무빙 캐소드에 의해 스퍼터링을 수행하는 구성으로 이루어질 수 있다.

더욱, 본 발명은 도 19에 도시한 바와 같이, 인터백 방식의 스퍼터링 장치를 채용할 수도 있다.

도 19는, 다른 실시형태에서의 스퍼터링 장치의 전체구성을 나타내는 구성도이다.

이 스퍼터링 장치(200)는 인터백 방식의 스팩터 장치이고, 기판(또는 캐리어)(S)을 반입/반출하는 사입(仕入)/취출(取出)실(202)과, 기판(S) 상에 소정의 피막을 스팩터법에 의해 형성하는 내압의 성막실(진공조)(203)을 구비하고 있다.

사입/사출실(202)에는 이 실내를 러프 진공 펌핑하는 로터리 펌프 등의 러프 펌핑 배기수단(204)이 설치되고, 이 실내에는 기판을 유지/반송하기 위한 기판 트레이(205)가 이동 가능하게 배치되어 있다. 성막실(203)의 내부에는, 기판을 가열하기 위한 히터(211)가 설치되어 있다. 또한, 타겟을 유지하는 백킹 플레이트(206)에 마이너스 전위의 스팩터 전압을 인가하는 전원(207), 이 실내에 가스를 도입하는 가스 도입 수단(208), 성막실(203)의 내부를 고진공(高眞空)하여 바큠하는 터보 분자펌프 등의 고진공 배기수단(209), 실드 전극이 되는 침니(구조체)(210)가 설치되어 있다.

성막실(203)은 상술한 제1 및 제2실시형태의 스팩터 챔버(13)와 마찬가지로, 무빙 캐소드에 의해 스퍼터링을 수행하는 구성이 될 수 있다.

이러한 구성에 있어서도, 본 발명의 스퍼터링 방법을 적용할 수 있고, 주사방향에서의 기판(S) 내 위치에 따른 성막 불균형이 발생하는 것을 방지하여 불규칙 발생을 없애고, 성막 특성의 균일화를 도모하는 것이 가능해진다.

[실시예]

이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

이 때, 본 발명에서의 구체적인 예에 대해서 설명한다.

여기에서는, 도 4 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 개시위치(St)에서의 타겟(23)에 대해서 마그넷(25)을 제1 위치(P1)에서 스타트시킴과 동시에, 타겟(23)에 대해서 마그넷(25)을 홀수회 왕복동작 시키고, 개시위치(St)에서의 타겟(23)에 대해서 중앙위치(C)에서 정지하도록, 타겟(23)을 기판(S)에 대해서 1왕복시키고, 스퍼터링을 수행하였다. 이 때 모든 구성을 나타낸다.

막종류：ITO

기판：1500x1850

막 두께 측정 포인트：224pt(기판의 단(10mm)은 제외)

Power：3.1kW

압력：0.3Pa

가스：Ar720sccm

여기서, 마그넷의 왕복 회수를 7pass 및 9pass로 하여 성막을 수행하고, 그 막 두께를 상기의 측정 포인트수로 측정하여 막 두께 분포를 산출하였다. 이 때, 막 두께 분포는 막 두께의 최대치(Max)와 최소치(Min)의 차 및 합으로부터,

(Max－Min)/(Max＋Min)Х100

로 하여 막 두께%를 산출하였다.

그 결과를 도 16에 도시한다.

더욱이, 비교를 위해서 도 12 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 개시위치(St)에서의 타겟(23)에 대해서 마그넷(25)을 제1 위치(P1)에서 스타트시킴과 동시에, 반환위치(En)에서의 타겟(23)에 대해서 제2 위치(P2)가 되도록, 타겟(23)에 대해서 마그넷(25)을 짝수회 왕복동작시킨다. 이 상태에서, 타겟(23)을 기판(S)에 대해서 1왕복시키고, 개시위치(St)에서 정지한 타겟(23)에서의 마그넷이 제1 위치(P1)에 정지하도록 스퍼터링을 수행하였다.

이 때, 도 14 내지 도 15에 도시한 바와 같이, 기판(S)에 대해서 합 속도(Vmax)로 마그넷(25)이 주사되는 영역이, 타겟(23)의 왕로와 귀로에서 중복됨과 동시에, 차 속도(Vmin)로 마그넷(25)이 주사되는 영역이, 타겟(23)의 왕로와 귀로에서 중복되도록 하였다.

여기서, 마그넷의 왕복회수를 4pass 및 10pass로 하여 성막을 수행하고, 그 막 두께를 상기의 측정 포인트수로 측정하여, 동일하게 막 두께 분포를 산출하였다.

그 결과를 도 16에 도시한다.

이러한 결과로부터 타겟(23)에 대해서 마그넷(25)의 왕복 회수(Pass)를 홀수회로 하고, 타겟(23)의 왕로와 귀로에 있어서 마그넷의 pass 주사방향의 차이를 캔슬하도록 마그넷을 요동시키면, 막 두께 분포가 반정도까지 작아져, 막 특성이 큰 폭으로 개선되는 것을 알 수 있다.

더욱, 타겟(23)에 대해서 마그넷(25)의 왕복 회수(Pass)를 많이 하면, 막 두께 분포가 개선되는 것도 알 수 있다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명의 활용예로서 OLED용의 TFT의 채널층, 톱 에미션 구조의 캐소드의 금속 박막 층, IMI구조의 ITO층 등의 제조를 들 수 있다.

10: 스퍼터링 장치
11: 반출입 챔버
12: 전처리 챔버
13: 스팩터 챔버
14: 게이트 밸브
15: 배기부
16: 성막 레인
17: 회수 레인
18: 캐소드 장치
19: 레인 변경부
21: 가스 공급부
22: 캐소드 유닛
23: 타겟
23a: 표면
23e1: 제1 단부
23e2: 제2 단부
25: 마그넷
26D: 직류전원
27: 주사부
29: 마그넷 주사부
P1: 제1 위치
P2: 제2 위치
C: 중앙 위치
St: 개시위치
En: 반환위치
S: 기판(피처리 기판)
R1: 형성영역
R2: 대향영역
Re1: 단부
Re2: 단부
VCa: 캐소드 주사율
VMg: 마그넷 주사율
Vmax: 합 속도
Vmin: 차 속도

Claims (10)

1. 스퍼터링 방법으로서,
   피성막 기판에 있어서 막이 형성되는 형성영역을 향해 스팩터 입자를 방출가능한 타겟을 가지는 캐소드 유닛과, 기판면 내측방향이 되는 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에 대해서 상기 캐소드 유닛을 상대적으로 왕복 동작시키는 주사부와, 상기 캐소드 유닛에서의 상기 타겟에 이로젼 영역을 형성하는 마그넷과, 상기 주사방향으로 상기 마그넷을 왕복 동작시키는 마그넷 주사부를 이용하고,
   상기 캐소드 유닛이 상기 주사부에 의해 상기 주사방향으로 상기 피성막 기판에 대해서 상대적으로 왕복 동작되는 동안, 상기 마그넷을 상기 마그넷 주사부에 의해 상기 주사방향으로 왕복동작시키고,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 속도에 대응하고,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 왕로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작과,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 귀로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작이,
   서로 보상하도록 설정되고,
   상기 타겟의 주사방향에 대한 상기 마그넷의 주사방향이 바뀔 때마다, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 상대속도를 바꾸고,
   상기 타겟 및 상기 마그넷의 개시위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에서 먼 상기 타겟의 단부에 위치하거나, 또는, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에서 가까운 상기 타겟의 단부에 위치함과 동시에, 상기 타겟의 왕로동작 종료위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 타겟의 중앙부에 위치하고,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 1 왕복동작에 있어서, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 왕복동작의 회수가 홀수회로 설정되는,
   스퍼터링 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 스퍼터링 방법으로서,
   피성막 기판에 있어서 막이 형성되는 형성영역을 향해 스팩터 입자를 방출가능한 타겟을 가지는 캐소드 유닛과, 기판면 내측방향이 되는 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에 대해서 상기 캐소드 유닛을 상대적으로 왕복 동작시키는 주사부와, 상기 캐소드 유닛에서의 상기 타겟에 이로젼 영역을 형성하는 마그넷과, 상기 주사방향으로 상기 마그넷을 왕복 동작시키는 마그넷 주사부를 이용하고,
   상기 캐소드 유닛이 상기 주사부에 의해 상기 주사방향으로 상기 피성막 기판에 대해서 상대적으로 왕복 동작되는 동안, 상기 마그넷을 상기 마그넷 주사부에 의해 상기 주사방향으로 왕복동작시키고,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 속도에 대응하고,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 왕로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작과,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 귀로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작이,
   서로 보상하도록 설정되고,
   상기 타겟의 주사방향에 대한 상기 마그넷의 주사방향이 바뀔 때마다, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 상대속도를 바꾸고,
   상기 타겟 및 상기 마그넷의 개시위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 타겟의 중앙부에 위치함과 동시에,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 1 왕복동작에 있어서, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 왕복동작의 회수가 짝수회로 설정되는,
   스퍼터링 방법.
5. 스퍼터링 장치로서,
   피성막 기판에 있어서 막이 형성되는 형성영역을 향해 스팩터 입자를 방출하는 캐소드 유닛과,
   상기 캐소드 유닛과 상기 피성막 기판을 상대적으로 기판면 내측방향이 되는 주사방향으로 왕복동작 가능한 주사부와,
   이로젼 영역이 형성되는 타겟과,
   상기 타겟에 대해 상기 피성막 기판과는 반대측에 배치되어 상기 타겟에 상기 이로젼 영역을 형성하는 마그넷과,
   상기 마그넷을 상기 타겟의 상기 주사방향에서의 단부간에서 왕복동작 가능한 마그넷 주사부와,
   상기 주사부와 상기 마그넷 주사부에 접속되고, 상기 캐소드 유닛의 왕복동작 및 상기 마그넷의 왕복동작을 제어하는 제어부와,
   를 가지며,
   상기 제어부에 있어서,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 속도에 대응하고,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 왕로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작과,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 귀로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작이 서로 보상하도록 설정되고,
   상기 타겟의 주사방향에 대한 상기 마그넷의 주사방향이 바뀔 때마다, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 상대속도를 바꾸고,
   상기 타겟 및 상기 마그넷의 개시위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에서 먼 상기 타겟의 단부에 위치하거나, 또는, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에서 가까운 상기 타겟의 단부에 위치함과 동시에, 상기 타겟의 왕로동작 종료위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 타겟의 중앙부에 위치하고,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 1 왕복동작에 있어서, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 왕복동작의 회수가 홀수회로 설정되는,
   스퍼터링 장치.
6. 스퍼터링 장치로서,
   피성막 기판에 있어서 막이 형성되는 성막영역에 대향하고, 상기 성막영역에 대해서 상대적으로 이동하면서 스팩터 입자를 방출하는 가늘고 긴 형상의 캐소드 유닛과,
   상기 캐소드 유닛을, 상기 성막영역의 일단보다 외측의 제1 성막 외측 위치에서부터, 상기 성막영역의 타단보다 외측의 제2 성막 외측 위치 사이에서 왕복 이동하도록, 상기 캐소드 유닛의 장변에 교차하는 주사방향으로 이동시키는 캐소드 주사부를 가지고,
   상기 캐소드 유닛은,
   가늘고 긴 타겟과,
   상기 타겟의 이면에 배치되는 마그넷과,
   상기 마그넷을 상기 타겟의 장변에 교차하는 방향으로 왕복시키는 마그넷 주사부와,
   를 가지고,
   상기 성막영역에 있어서, 상기 캐소드 유닛의 왕로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작과, 상기 캐소드 유닛의 귀로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작이 상기 피성막 기판과 상기 마그넷의 상대속도에 있어서 보상하도록 제어되고,
   상기 타겟의 주사방향에 대한 상기 마그넷의 주사방향이 바뀔 때마다, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 상대속도를 바꾸고,
   상기 타겟 및 상기 마그넷의 개시위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에서 먼 상기 타겟의 단부에 위치하거나, 또는, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 피성막 기판에서 가까운 상기 타겟의 단부에 위치함과 동시에, 상기 타겟의 왕로동작 종료위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 타겟의 중앙부에 위치하고,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 1 왕복동작에 있어서, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 왕복동작의 회수가 홀수회로 설정되는,
   스퍼터링 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 성막영역에 있어서,
   상기 캐소드 유닛의 왕로동작과 상기 마그넷의 왕복동작의 합성속도의 최소치가 되는 영역과,
   상기 캐소드 유닛의 귀로동작과 상기 마그넷의 왕복동작의 합성속도의 최소치가 되는 영역이 중복되지 않는,
   스퍼터링 장치.
8. 스퍼터링 장치로서,
   피성막 기판에 있어서 막이 형성되는 형성영역을 향해 스팩터 입자를 방출하는 캐소드 유닛과,
   상기 캐소드 유닛과 상기 피성막 기판을 상대적으로 기판면 내측방향이 되는 주사방향으로 왕복동작 가능한 주사부와,
   이로젼 영역이 형성되는 타겟과,
   상기 타겟에 대해 상기 피성막 기판과는 반대측에 배치되어 상기 타겟에 상기 이로젼 영역을 형성하는 마그넷과,
   상기 마그넷을 상기 타겟의 상기 주사방향에서의 단부간에서 왕복동작 가능한 마그넷 주사부와,
   상기 주사부와 상기 마그넷 주사부에 접속되고, 상기 캐소드 유닛의 왕복동작 및 상기 마그넷의 왕복동작을 제어하는 제어부와,
   를 가지며,
   상기 제어부에 있어서,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 속도에 대응하고,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 왕로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작과,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 귀로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작이 서로 보상하도록 설정되고,
   상기 타겟의 주사방향에 대한 상기 마그넷의 주사방향이 바뀔 때마다, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 상대속도를 바꾸고,
   상기 타겟 및 상기 마그넷의 개시위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 타겟의 중앙부에 위치함과 동시에,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 1 왕복동작에 있어서, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 왕복동작의 회수가 짝수회로 설정되는,
   스퍼터링 장치.
9. 스퍼터링 장치로서,
   피성막 기판에 있어서 막이 형성되는 성막영역에 대향하고, 상기 성막영역에 대해서 상대적으로 이동하면서 스팩터 입자를 방출하는 가늘고 긴 형상의 캐소드 유닛과,
   상기 캐소드 유닛을, 상기 성막영역의 일단보다 외측의 제1 성막 외측 위치에서부터, 상기 성막영역의 타단보다 외측의 제2 성막 외측 위치 사이에서 왕복 이동하도록, 상기 캐소드 유닛의 장변에 교차하는 주사방향으로 이동시키는 캐소드 주사부를 가지고,
   상기 캐소드 유닛은,
   가늘고 긴 타겟과,
   상기 타겟의 이면에 배치되는 마그넷과,
   상기 마그넷을 상기 타겟의 장변에 교차하는 방향으로 왕복시키는 마그넷 주사부와,
   를 가지고,
   상기 성막영역에 있어서,
   상기 캐소드 유닛의 왕로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작과, 상기 캐소드 유닛의 귀로동작에서의 상기 마그넷의 왕복동작이 상기 피성막 기판과 상기 마그넷의 상대속도에 있어서 보상하도록 제어되고,
   상기 타겟의 주사방향에 대한 상기 마그넷의 주사방향이 바뀔 때마다, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 상대속도를 바꾸고,
   상기 타겟 및 상기 마그넷의 개시위치에 있어서, 상기 마그넷이 상기 주사방향에 있어서 상기 타겟의 중앙부에 위치함과 동시에,
   상기 피성막 기판에 대한 상기 타겟의 1 왕복동작에 있어서, 상기 타겟에 대한 상기 마그넷의 왕복동작의 회수가 짝수회로 설정되는,
   스퍼터링 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 성막영역에 있어서,
    상기 캐소드 유닛의 왕로동작과 상기 마그넷의 왕복동작의 합성속도의 최소치가 되는 영역과,
    상기 캐소드 유닛의 귀로동작과 상기 마그넷의 왕복동작의 합성속도의 최소치가 되는 영역이 중복되지 않는,
    스퍼터링 장치.

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