KR102492976B1

KR102492976B1 - 연자성 다층 증착 장치, 제조 방법 및 자성 다층

Info

Publication number: KR102492976B1
Application number: KR1020197035161A
Authority: KR
Inventors: 클라우디우 발렌틴 팔루브; 마틴 블리스
Original assignee: 에바텍 아크티엔게젤샤프트
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2023-01-30
Also published as: WO2018197305A3; JP2020517832A; TW201907425A; KR20190140054A; TWI744521B; CN110785825A; EP3616222B1; CN110785825B; US20200203071A1; WO2018197305A2; US20240186064A1; EP3616222A2; JP2023054117A

Abstract

연자성 재료 다층 증착 장치는 진공 운반 챔버(3)의 원형 내부 공간에 다수의 기판 캐리어(11)의 원형 배열을 포함한다. 작동시, 기판 캐리어(11)는 처리 스테이션(17A, 17B)을 통과한다. 처리 스테이션(17A) 중 하나는 제1 연자성 재료로 구성된 스퍼터링 타겟(TA)을 갖는다. 제2 처리 스테이션(17B)은 제1 언급된 타겟(TA)의 제1 연자성 재료와 다른 제2 연자성 재료로 구성된 타겟(TA)을 포함한다. 제1 및 제2 처리 스테이션(17A, 17B)이 지속적으로 작동하는 동안, 처리 스테이션(17A, 17B)에 대한 기판 캐리어(11)의 상대 이동을 제어하는 제어 장치(23)는 진공 이송 챔버(3)의 원형 내부 공간의 축(AX) 주위에서 다수의 기판 캐리어(11)의 하나 이상의 360°회전을 제공한다.

Description

연자성 다층 증착 장치, 제조 방법 및 자성 다층

본 발명은 연자성 다층 증착 장치, 제조 방법 및 자성 다층에 관한 것이다.

예를 들어, 최대 수 GHz의 매우 높은 주파수에서 작동하는 변압기, 유도 코일 등 통합 유도 기반 장치의 소형화에 대한 필요성이 존재한다.

예를 들어, 미국등록특허 제7,224,254호에, 기판 상에 상이한 연자성 재료의 다층을 증착함으로써 이러한 장치를 실현하는 것이 공지되어 있다. 본 발명은 2 개 이상의 연자성 재료의 매우 얇은 층을 적층함으로써, 층 스택의 전체 거동이 고주파 자기 응용들에 대한 개선된 특성들을 초래한다는 인식에서 출발하여, 이에 의해 기판상의 유도 마이크로 장치들의 크기를 더욱 감소시키고 고주파 거동이 개선된다.

산업 응용 분야의 경우 매우 얇은 연자성 재료 층을 효율적이고 잘 제어된 스택에 증착하는 기술을 사용할 수 있어야 한다.

이는 본 발명에 따른 연자성 재료 다층 증착 장치에 의해 실현된다. 축 주위의 원형 내부 공간 진공 이송 챔버를 포함한다. 따라서 "원형"이라는 용어는 각각의 원의 다각형 근사를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 후술하는 바와 같이, 원형 내부 공간은 환형 또는 원통형일 수 있다. 방사상 범위에 대한 원형 내부 공간이 축 방향 범위이면 크거나 작을 수 있다.

축에 수직인 평면을 따라, 다수의 기판 캐리어의 원형 배열이 내부 공간에 그리고 축에 동축으로 제공된다.

축에 수직인 평면을 따라, 기판 처리 스테이션들의 원형 배열이 제공되며, 스테이션들은 내부 공간으로 처리 작동된다. 다수의 기판 캐리어의 원형 배열과 처리 스테이션의 원형 배열 사이에 작동 가능하게 연결된 회전 구동부가 추가로 제공되어, 다수의 기판 캐리어의 원형 배열과 처리 스테이션의 원형 배열 사이의 상대 회전이 확립된다.

다수의 기판 캐리어들의 원형 배열 및 처리 스테이션들의 원형 배열은 서로 정렬된다. 이들은 축에 수직인 공통 평면을 따라 제공되는 것으로 정렬되거나, 2 개의 원형 배열이 축에 대해 동일한 반경의 원을 따라 배열되도록 정렬된다.

각각의 기판 캐리어는 연장된 표면들 중 하나가 기판을 수용하도록 구성되어, 각각의 기판의 연장된 표면들 중 하나 -장치에 의해 처리될 표면- 는 2 개의 원형 배열의 상대 회전이 회전 구동에 의해 확립됨에 따라 처리 스테이션의 배열의 스테이션들과 대면한다.

층 스택을 증착하는 특정 기술과 전체 구조에 따라, 처리 스테이션의 배열은 예를 들어, 전기 전도성 또는 유전체 재료, 에칭 스테이션 등의 반응성 또는 비 반응성 스퍼터 증착을 위한 상이한 층 증착 스테이션을 포함할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따르면 기판 처리 스테이션의 배열은 각각 하나의 타겟을 갖는 적어도 하나의 제1 및 적어도 하나의 제2 스퍼터 증착 스테이션을 포함한다.

제1 스퍼터 증착 스테이션은 제1 연자성 재료의 제1 타겟을 갖는다. 따라서, 기판 상에 매우 얇은 층으로 증착될 제1 연자성 재료는 반응하지 않고 고체 단일 타겟으로부터 스퍼터링되고 반응하지 않는다. 제1 타겟이 혼합 재료, 예를 들어 둘 이상의 강자성 원소로 구성되고/구성되거나 하나 이상의 비 강자성 원소를 포함하는 경우, 단일 타겟의 고체로부터의 스퍼터 증착은 증착된 제1 재료의 화학량론의 정확한 제어 및 시간에 따른 화학량론의 정확한 안정성을 허용한다. 스퍼터링과 관련하여 이 제1 연자성 재료의 특성들에 따라 HIPIMS- 또는 Rf-단일 또는 다중 주파수 공급 스퍼터링을 포함한 DC-, 펄스 DC-가 적용된다. 제2 스퍼터 증착 스테이션은 제1 연자성 재료와는 다른 제2 연자성 재료의 타겟을 갖는다. 가장 일반적인 측면에서 "다른"은 동일한 재료 조성을 의미하지만 화학양론이 다른 것을 의미할 수 있다.

기판 상에 매우 얇은 층으로서 증착되는 제2 연자성 재료는 단일 타겟 고체로부터 스퍼터링되고 반응하지 않는다. 제2 타겟이 혼합 재료, 예를 들어 둘 이상의 강자성 원소로 구성되고/구성되거나 하나 이상의 비 강자성 원소를 포함하는 경우, 단일 타겟의 고체로부터의 스퍼터 증착은 증착된 제2 재료의 화학량론의 정확한 제어 및 시간에 따른 화학량론의 정확한 안정성을 허용한다. 스퍼터링과 관련하여 이 제2 연자성 재료의 특성들에 따라 HIPIMS- 또는 Rf-단일 또는 다중 주파수 공급 스퍼터링을 포함한 DC-, 펄스 DC-가 적용된다.

장치는 처리 스테이션의 배열의 스테이션 및 회전 구동부에 작동 가능하게 연결된 제어 장치를 더 포함한다. 제어 장치는 언급된 축 둘레로 처리 스테이션의 원형 배열에 대한 다수의 기판 캐리어의 원형 배열의 하나 이상의 360°상대 회전 동안, 상기 기판 캐리어를 향해 연속적으로 스퍼터 증착이 가능하도록 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션을 제어하도록 구성되는데, 언급된 회전은 서로 직접적으로 이어진다.

따라서, 적어도 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션의 스퍼터 동작 및 다수의 기판 캐리어의 배열을 향한 각각의 스퍼터링은 처리 스테이션의 배열에 대한 다수의 기판 캐리어의 배열의 하나 이상의 상대 회전 동안 중단되지 않는다.

이에 의해, 스퍼터 증착을 간헐적으로 가능하게하거나 불가능하게 함으로써 발생할 수 있는 스퍼터링 효과의 전이 상태가 회피된다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 원형 내부 공간은 환형이고, 다수의 기판 캐리어의 배열 또는 처리 스테이션의 배열은 환형의 반경 방향 외부 원형 표면, 또는 환형 내부 공간의 상부 표면 또는 바닥 표면에 장착된다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 상기 원형 내부 공간은 환형이고 상기 다수의 기판 캐리어 또는 상기 처리 스테이션의 배열은 상기 환형 내부 공간의 반경 방향 내부 원형 표면에 장착된다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 원형 내부 공간은 원통형이고 다수의 기판 캐리어의 배열 또는 처리 스테이션의 배열이 원통형 내부 공간의 주변 표면, 또는 원통형 내부 공간의 바닥면 또는 상부면인, 원형 표면에 장착된다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 처리 스테이션의 배열은 고정적이며 다수의 기판 캐리어의 배열은 회전 가능하다. 그럼에도 불구하고 다수의 기판 캐리어의 배열을 정지 상태로 유지하고 처리 스테이션의 배열을 회전시키는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제1 타겟은 Fe, Ni, Co 그룹의 하나 이상의 원소를 포함하거나 이로 이루어지고, 제2 타겟은 Fe, Ni, Co 그룹으로부터 하나 이상의 하나 이상의 원소를 포함하거나 이로 이루어진다.

본 발명에 따른 2 개의 타겟 재료는 상이하다:

따라서, 두 개의 타겟이 하나의 단일 언급된 원소로 구성되는 경우, 타겟은 언급된 그룹과 다른 원소로 구성된다.

타겟이 언급된 원소 중 각각 2 개로 구성되는 경우, 언급된 그룹과 다른 커플로 구성되거나 언급된 그룹과 동일한 커플로 구성되지만 화학량론이 다르다.

타겟이 지정된 그룹의 세 가지 원소 모두로 구성되는 경우 화학량론과 관련하여 다르다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제1 타겟은 Fe, Ni, Co 그룹에서 하나 이상의 원소 및 적어도 하나의 비 강자성 원소로 구성되고 및/또는 제2 타겟은 Fe, Ni, Co 그룹 중 하나 이상의 원소 및 하나 이상의 비 강자성 원소로 구성된다.

따라서, 제1 및 제2 타겟의 재료의 차이는 전술한 바와 같은 하나 이상의 강자성 원소의 차이에 기초하고/기초하거나 상이한 화학량론에 기초한 차이를 포함하여 하나 이상의 비 강자성 원소에 대한 차이에 기초할 수 있다

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 방금 언급된 적어도 하나의 비 강자성 원소는 주기율 시스템의 IIIA, IVB 및 VB 그룹(IUAPC 그룹 13, 4, 5에 따름) 중 적어도 하나의 원소이다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 방금 언급된 적어도 하나의 비 강자성 원소는 그룹 B, Ta, Zr 중 적어도 하나의 원소이다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제1 타겟은 Fe, Ni, Co 그룹의 하나 이상의 원소를 포함하거나 이로 구성되고, 제2 타겟은 Fe, Ni, Co 그룹의 하나 이상의 원소를 포함하거나 이것으로 구성되며, 또한, 제1 및/또는 제2 스퍼터 증착 스테이션에 인접하고 적어도 하나의 비 강자성 원소의 타겟을 갖는 적어도 하나의 추가 스퍼터 증착 스테이션을 포함한다.

방금 언급된 실시예의 일 실시예에서, 추가 스퍼터 증착 스테이션의 타겟의 적어도 하나의 비 강자성 원소는 주기율표 시스템의 IIIA, IVB 및 VB 그룹(IUPAC 그룹 13,4,5에 따름) 중 적어도 하나의 원소이다.

방금 언급된 실시예의 일 실시예에서, 적어도 하나의 비 강자성 원소는 그룹 B, Ta, Zr 중 적어도 하나이다.

처리 스테이션의 배열 및 언급된 축에 대한 다수의 기판 캐리어의 배열의 하나 이상의 360°상대 회전 동안, 기판은 적어도 제1 연자성 재료 및 제2 연자성 재료 중 매우 얇은 층으로 1 회 이상 코팅된다.

기판 처리 스테이션의 배열이 제1 스퍼터 증착 스테이션과 제2 스퍼터 증착 스테이션 사이에 추가적인 처리 스테이션-스퍼터 증착 스테이션이라고도 함-을 포함하지 않거나 이러한 추가 처리 스테이션에 의한 기판 처리가 언급된 회전 동안 작동되지 않으면, 제1 연자성 재료 및 제2 연자성 재료의 매우 얇은 층이 서로 직접 증착된다.

처리 스테이션의 배열이 추가 처리 스테이션을 포함하지 않는 경우, 언급된 회전 동안 처리가능하게 되면, 제1 및 제2 연자성 재료 층의 스택이 기판 상에 실현된다. 스택의 매우 얇은 층의 수는 360°상대 회전수에 의해 좌우된다.

처리 스테이션의 배열에는 분명히 하나 이상의 제1 스퍼터 증착 스테이션 및 하나 이상의 제2 스퍼터 증착 스테이션이 제공될 수 있어, 2 개 이상의 제1 및 제2 연자성 재료 층이 360°회전당 기판 상에 서로 직접 증착되거나 하나 이상의 매우 얇은 층에 의해 분리되고, 처리 스테이션의 배열의 하나 이상의 추가 층 증착 스테이션에 의해 증착되고, 하나 이상의 360°상대 회전 중에 증착 가능할 수 있다.

언급된 하나 이상의 360°회전당, 언급된 바와 같이 제1 및/또는 제2 강자성 타겟 재료 중 하나의 각각의 매우 얇은 층을 증착한 직후에, 비 강자성 재료의 매우 얇은 층은 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션들과 같이 증착 가능한 추가 스퍼터 증착 스테이션에 의해 증착될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제어 장치는 단계적으로 처리 스테이션의 배열에 대한 다수의 기판 캐리어의 배열의 회전 구동 및 이에 따른 상대 회전을 제어하도록 구성된다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제어 장치는 상기 하나 이상의 360°회전 중 적어도 일부가 서로 직접적으로 연속하여, 상기 축에 대하여 일정한 각속도로 연속 상대 회전을 위하여 회전 구동을 제어하고, 따라서 처리 스테이션의 배열에 대한 다수의 기판 캐리어 배열의 상대 회전을 제어하도록 구성된다.

따라서, 이러한 상대 회전 중 하나는 제1 일정한 각속도로, 다른 하나는 다른 일정한 속도로 수행될 수 있다.

제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션을 제어하는 것과 결합하여, 언급된 축을 중심으로 다수의 기판 캐리어의 배열의 적어도 하나 이상의 직접적으로 360°상대 회전하는 동안 연속적으로 스퍼터링하여, 전이적이고, 증착 거동을 제어하기 어렵다. 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션을 제어하는 것과 결합하여, 언급된 축을 중심으로 다수의 기판 캐리어의 배열의 적어도 하나 이상의 직접적으로 연속하여 360°상대 회전하는 동안 연속적으로 스퍼터링하여, 전이적인, 증착 거동을 제어하기 어려운 것이 방지된다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제어 장치는 각각의 상기 기판 캐리어가 상기 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션에 각각 노출되는 노출 시간에 의존하여 적어도 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션의 스퍼터링 전력을 제어하도록 구성되어, 상기 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션 각각에 의해 각각 원하는 두께(d_1,d₂)의 상기 제1 및 제2 재료의 층을 스퍼터 증착한다.

일 실시예에서 방금 언급된 제어 장치는 제어를 수행하는 것으로 해석된다.

따라서, 다음이 유효하다:

10nm ≥(d₁,d₂) ≥ 0.1 nm

일 실시예에서 제어 장치는 제어를 수행하는 것으로 해석되어 다음이 유효하다:

5 nm ≥(d₁,d₂) ≥ 0.1 nm

1nm ≥(d₁,d₂) ≥ 0.1 nm

0.5nm ≥(d₁,d₂,) ≥ 0.1 nm

또는

0.5nm ≥(d₁,d₂) ≥ 0.2 nm

일 실시예에서, 제어 장치는 두께 d₁및 d₂가 동일하도록 제어를 수행하도록 구성된다.

일 실시예에서, 제어 장치는 d₁및 d₂가 1 nm가 되도록 제어를 수행하도록 구성된다.

일 실시예에서, 제어 장치는 d₁및 d₂ 중 적어도 하나가 < 1 nm 가 되도록 제어를 수행하도록 구성된다.

일 실시예에서, 제어 장치는 다음 중 적어도 하나가 유효하도록 제어를 수행하도록 구성된다:

0.1 nm ≤(d₁,d₂) ≤ 3 nm

0.3 nm ≤(d₁,d₂) ≤ 2 nm

0.5 nm ≤(d₁,d₂) ≤ 1.5 nm

일 실시예에서, 제어 장치는 제1 및 제2 층이 서로 직접 인접하여 있도록 제어를 수행하도록 구성된다.

일 실시예에서, 제1 스퍼터 증착 스테이션은 FeCoB를 증착하도록 구성되고 제2 스퍼터 증착 스테이션은 CoTaZr을 증착하도록 구성된다.

일 실시예에서, 제어 장치는 기판 캐리어가 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션을 다수 회 반복적으로 통과하도록 제어를 수행하도록 구성된다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 처리 스테이션의 배열은 적어도 하나의 추가 층 증착 스테이션을 포함한다.

한편, 제어 장치는 적어도 하나 이상의 360°회전 동안 연속적으로 증착되도록 추가 층 증착 스테이션을 제어하도록 구성된다.

제어 장치는 또한 각각의 기판 캐리어가 추가 층 증착 스테이션에 노출되는 노출 시간에 의존하여 추가 층 증착 스테이션의 재료 증착 속도를 제어하여, 추가 층 증착 스테이션에 의해, 원하는 두께 d₃의 층이 증착된다. 이에 의해, 바람직한 실시예에서, 언급된 추가 층 증착 스테이션은 위에서 언급된 비 강자성 재료 또는 원소에 대한 스퍼터 증착 스테이션이다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제어 장치는 원하는 두께 d₃ 에 대해 다음이 유효하도록 제어를 수행하도록 구성된다 :

10nm ≥(d₃) ≥ 0.1 nm

이에 의해 일 실시예에서, 제어 장치는 다음이 유효하도록 제어를 수행한다.

5nm ≥ d₃ ≥ 2nm

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 장치는 하나 이상의 제1 스퍼터 증착 스테이션을 포함한다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 장치는 하나 이상의 제2 스퍼터 증착 스테이션을 포함한다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션은 진공 이송 챔버의 내부 공간을 따르는 한 쌍의 이웃 스테이션이다.

다수의 방금 언급된 쌍을 포함하는 본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션은 교대로 배열된다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션은 2 층 이상의 증착 스테이션 그룹의 2 개의 스테이션이고, 그룹의 층 증착 스테이션은 서로 이웃하는 내부 공간을 따라 제공되며, 그룹의 스테이션은 제어 장치의 제어에 의해 동시에 증착 활성화된다.

따라서, 처리 스테이션의 배열와 관련하여 다수의 기판 캐리어의 배열의 상대 회전의 한 방향으로 고려하여, 예를 들어, 제1 스퍼터 증착 스테이션 바로 앞 및/또는 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션 사이 및/또는 제2 스퍼터 증착 스테이션 바로 다음에 하나의 추가 층 증착 스테이션이 제공될 수 있다. 그룹의 모든 스테이션 부재들은 제어 장치에 의해 제어되는 동시에 증착 활성화된다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 장치는 하나 이상의 그룹을 포함하고/포함하거나 다른 그룹을 포함한다.

따라서, 예를 들어 다수의 3-스테이션 그룹 및/또는 상이한 개수의 스테이션 및/또는 상이한 스테이션을 갖는 그룹들이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 기판 처리 스테이션의 배열은 기판 또는 기판 홀더 상에 또는 기판 또는 기판 홀더를 향해 추가의 재료를 스퍼터 증착하도록 구성된 적어도 하나의 추가 스퍼터 증착 스테이션을 포함한다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 언급된 재료는 비자성 금속 또는 비 자성 금속 합금 또는 유전체 재료이다.

유전체 재료는 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 규소, 탄탈륨 산화물, 질화규소, 질화 알루미늄 또는 각각의 탄화물, 옥시-카바이드, 니트로-카바이드 등일 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제어 장치는 선택된 기판 또는 모든 처리 스테이션에 의해 기판의 처리를 제어가능하게 활성화하고 비활성화하도록 구성된다.

제1 스퍼터 증착 스테이션 및 제2 스퍼터 증착 스테이션을 포함하는 기판 처리 스테이션의 배열의 처리 스테이션의 선택된 비활성화는 예를 들어 장치를 기판에 기판을 로딩 및/또는 언 로딩하기 위해 적용될 수 있고, 이에 의해 모든 기판의 전체 처리를 동일하게 유지한다. 각 스테이션에 의한 기판 처리 비활성화 및 활성화는 스테이션으로부터 기판 캐리어로의 처리 연결을 폐쇄 또는 개방함으로써 및/또는 각각의 스테이션으로의 전원을 스위치 온 및 오프함으로써, 셔터에 인해 수행될 수 있다. 셔터를 사용하면 전이 동작(transitional behaviors)이 스위칭되는 것을 피할 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제어 장치는 상기 서로 직접적으로 이어지는 하나 이상의 360°상대 회전 중 적어도 하나에 대한 축 및 회전 구동의 회전의 반대 방향에 관하여, 일정한 각속도로 연속 상대 회전을 위한 회전 구동을 제어한다. 처리 스테이션의 배열에 대하여 다수의 기판 캐리어의 배열의 상대 회전 또는 회전 방향을 반전시킴으로써 층 증착이 균일화될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션 중 적어도 하나는 각각의 타겟 하부에 콜리메이터(collimator)를 포함한다. 이러한 콜리메이터에 의해 원하는 미세 구조가 매우 얇은 층에서 유도되어 원하는 자기 특성을 야기할 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제1 타겟와 제2 타겟 중 하나는 Fe_x1Co_y1인데, 처리 스테이션의 배열은 하나의 스퍼터 증착 스테이션에 후속하여 인접하고 붕소 타겟을 갖는 추가의 스퍼터 증착 스테이션을 포함한다. 추가 스퍼터 증착 스테이션은 하나의 스퍼터 증착 스테이션과 동시에 증착이 가능하도록 제어 장치에 의해 제어되며, x1+y1=100 및 20<y1<50 이 유효하다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제1 및 제2 타겟 중 하나는 Co 이다. 처리 스테이션의 배열은 하나 이상의 스퍼터 증착 스테이션에 인접하고 Ta 및 Zr의 타겟을 각각 갖는 적어도 2 개의 추가 스퍼터 증착 스테이션을 포함한다. 추가 스퍼터 증착 스테이션은 하나의 스퍼터 증착 스테이션과 동시에 증착이 가능하도록 제어 장치에 의해 제어된다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제1 및 제2 타겟 중 적어도 하나는 Fe_x2Co_y2B_z2이고, x2 + y2 + z2 = 100이다.

방금 언급된 실시예의 일 실시예에서, 처리 스테이션의 배열은 유전체 층을 증착하도록 구성된 적어도 하나의 추가 층 증착 스테이션을 포함한다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제1 및 제2 타겟 중 하나 이상은 Ni_x3Fe_y3이고, x3 + y3 = 100이고 50 < y3 < 60 또는 17.5 < y3 < 22.5이 유효하다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제1 타겟은 Fe_x4Co_y4이고, 제2 타겟은 Ni_x5Fe_y5이며 x4 + y4 = 100 및 x5 + y5 = 100 및 5 < y4 < 20 및 17.5 < y5 < 22.5 또는 50 < y5 < 60 이 유효하다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제1 타겟은 Fe_x6Co_y6B_z6으로 구성되고 제2 타겟은 Co_x7Ta_y7Zr_z7로 구성되며, x6 + y6 + z6 = 100 및 x7 + y7 + z7 = 100 이다.

방금 언급된 실시예의 일 실시예에서 다음이 유효하다:

x6 > y6

방금 언급된 바와 같이 본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서 다음이 유효하다 :

y6 ≥ z6

x7 > y7

y7 ≥ z7

방금 언급된 바와 같이 본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 다음 중 하나 이상이 유효하다 :

45 ≤ x6 ≤ 60,

50 ≤ x6 ≤ 55,

x6 = 52,

20 ≤ y6 ≤ 40,

25 ≤ y6 ≤ 30,

y6 = 28,

10 ≤ z6 ≤ 30,

15 ≤ z6 ≤ 25,

z6 = 20

85 ≤ x7 ≤ 95,

90 ≤ x7 ≤ 93,

x7 = 91.5,

3 ≤ y7 ≤ 6,

4 ≤ y7 ≤ 5,

y7 = 4.5,

2 ≤ z7 ≤ 6,

3 ≤ z7 ≤ 5,

z7 = 4

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 제어 장치는 적어도 제1 및 제2 타겟에 그리고 가능하면 처리 스테이션의 배열의 추가 층 증착 스테이션에 적용되는 상대 회전 및/또는 전력을 제어하여, 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션들 및 가능하게는 적어도 하나의 추가 층 증착 스테이션에 의해 증착되는데, 기판 노출 당, 각각의 두께 d의 층에 대하여 다음 중 적어도 하나가 유효하다:

0.1 nm ≤ d≤ 3 nm

0.3 nm ≤ d ≤ 2 nm

0.5 nm ≤ d ≤ 1.5 nm

본 발명에 따른 그리고 언급된 바와 같은 장치의 둘 이상의 실시예는 모순되지 않는 한 조합될 수 있다.

본 발명은 또한 코어를 포함하는 유도 장치를 갖는 기판을 제조하는 방법에 관한 것이며, 코어는 스퍼터링에 의해 증착된 박막을 포함하며, 박막의 적어도 일부는 본 발명에 따른 장치 또는 이 장치의 하나 이상의 언급된 실시예에 의해 증착된다.

본 발명은 또한 제1 연자성 재료의 제1 층, 제2 연자성 재료의 제2 층을 포함하는 연자성 다층 스택에 관한 것으로, 제2 연자성 재료는 제1 연자성 재료와 상이하며, 제1 층은 각각 두께 d₁을 갖고, 제2 층은 각각 두께 d₂를 가지며 다음이 유효하다.

5 nm ≥(d₁,d₂) ≥ 0.1 nm

이에 의해, 두께 d₁ 및 d₂는 d₁ 및 d₂에 대한 언급된 범위 내에서 개별 층마다 변할 수 있다.

본 발명에 따른 연자성 다층 스택의 일 실시예에서, 다음이 유효하다 :

1nm ≥(d₁,d₂) ≥ 0.1 nm

본 발명에 따른 연자성 다층 스택의 일 실시예에서, 다음 중 적어도 하나가 유효하다 :

0.1 nm ≤(d₁,d₂) ≤ 3 nm,

0.3 nm ≤(d₁,d₂) ≤ 2 nm,

0.5 nm ≤(d₁,d₂) ≤ 1.5 nm

본 발명에 따른 연자성 다층 스택의 일 실시예에서 다음이 유효하다 :

0.5nm ≥(d₁,d₂,) ≥ 0.1 nm

또는

0.5nm ≥(d₁,d₂,) ≥ 0.2 nm

본 발명에 따른 연자성 다층 스택의 일 실시예에서, 두께 d₁ 및 d₂는 동일하다.

본 발명에 따른 연자성 다층 스택의 일 실시예에서, 두께 d₁ 및 d₂는 1 nm 이다.

본 발명에 따른 연자성 다층 적층 스택의 일 실시예에서 d₁ 및 d₂ 중 적어도 하나는 1 nm보다 작다.

본 발명에 따른 연자성 다층 스택의 일 실시예에서, 제1 및 제2 층은 서로 직접 인접하여 있다.

본 발명에 따른 연자성 다층 적층 스택의 일 실시예에서, 제1 층은 FeCoB이고 제2 층은 CoTaZr이다.

본 발명에 따른 연자성 다층 적층 스택의 일 실시예에서, 제1 및 제2 층은 서로 직접 인접하여 있고, 스택은 다수의 제1 층 및 제2 층을 포함하며, 다수는 비 강자성 재료 층으로 덮여있다.

일 실시예에서, 언급된 비 강자성 재료는 AlO₂이다.

일 실시예에서, 연자성 다층은 비 강자성 재료의 적어도 하나의 각각의 층을 사이에 두고, 하나 이상의 언급된 다수를 포함한다.

본 발명은 또한 다음을 포함하는 연자성 다층에 관한 것이다 :

· 다수의 FeCoB 층

· 다수의 CoTaZr 층

· CoTaZr 층에 직접 교대로 배열되는 FeCoB 층

방금 언급한 바와 같이 본 발명에 따른 연자성 다층 적층 스택의 일 실시예에서, FeCoB의 층은 두께 d₁을 갖고, CoTaZr의 층은 두께 d₂을 가지며, d₁ 및 d₂가 동일하다. 방금 언급한 바와 같이 본 발명에 따른 연자성 다층 스택의 일 실시예에서, 다음 중 적어도 하나가 유효하다.

0.1 nm ≤(d₁, d₂) ≤ 3 nm,

0.3 nm ≤(d₁,d₂) ≤ 2 nm,

0.5 nm ≤(d₁,d₂) ≤ 1.5 nm

방금 언급된 본 발명에 따른 연자성 다층 스택의 일 실시예에서 d₁ 및 d₂는 1nm보다 작고 0.2nm 까지 작다. 본 발명은 또한 유도 장치용 코어 또는 코어를 구비한 유도 장치에 관한 것이며, 코어는 본 발명에 따른 또는 하나 이상의 실시예에 따른 하나 이상의 연자성 다층을 포함한다.

본 발명에 따른 자성 다층의 하나 이상의 실시예는 모순되지 않으면, 각각의 실시예 중 하나 이상과 조합될 수 있다.

본 발명은 상기 설명으로부터 당업자에게 명백하다는 사실에도 불구하고, 본 발명은 이제 도면에 의해 추가로 예시될 것이다. 도면들은 다음을 나타낸다:
도 1은 본 발명에 따른 장치의 실시예를 개략적으로 단순화한 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 장치의 표현에서 출발하여 본 발명에 따른 장치의 추가 실시예의 운반 챔버 및 기판 처리 스테이션을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 장치를 작동시키는 예로서 작동 단계(a) 내지 (e)의 순서를 나타내며, 이에 의해 본 발명에 따른 방법의 실시예가 수행된다.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예에 의한, 다수의 기판 캐리어의 배열 및 기판 처리 스테이션의 배열에 대한 개략적이고 단순화된 상이한 기계적 개념에 대한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 실시예에서 처리 스테이션의 추가 배열의 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 연자성 재료 다층 증착 장치의 실시예를 가장 개략적으로 단순화한 것이다. 장치(1)는 펌핑 장치(5)에 의해 펌핑되는 진공 운반 챔버(3)를 포함한다.

진공 이송 챔버(3)는 축(AX) 주위에 원통형인 원통형 내부 공간(7)을 갖는다. 진공 이송 챔버(3)의 내부 공간(7)과 동축으로 및 내부 공간(7)에, 회전 가능하게 장착 된 원통형 운송 캐러셀(carrousel)(9)이 제공된다. 도 1의 도면 평면에 부합하고 축 AX에 직각인 평면(E)을 따라, 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)이 제공되며, 운송 캐러셀(9)의 주변을 따라 균등하게 분배된다.

각 기판 캐리어(11)는 기판(13)을 제 위치에 수용 및 유지하도록 구성되어 각각의 기판(13)의 연장된 표면(13_o) 중 하나는 도 1의 실시예에서 원통형 내부 공간(7)의 원통형 표면(7_c)을 향한다. 여전히 도 1의 실시예에 따라 내부 공간(7)의 원통형 표면(7_c)을 따라, 기판 처리 스테이션의 배열(15)이 제공된다. 도 1에서, 이들 기판 처리 스테이션 중 2 개가 도시되어 있고 참조 부호 17A 및 17B로 표시되어있다. 언급된 배열(15)의 기판 처리 스테이션은 기판 캐리어(11)의 궤적 경로를 향하여 처리가능(treatment-enabled)하게 되어 기판 처리기(13)의 표면(13_o)을 처리한다. 회전 구동부(19)는 운송 캐러셀(9)에 작동 가능하게 연결되어 축선(AX)을 중심으로 운송 캐러셀(9)을 회전시킨다. 이에 의해, 기판(13)이 로딩된 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)은 배열(15)의 각각의 처리 스테이션의 처리 영역을 통과한다.

따라서, 처리 스테이션의 배열(15)에 대한 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)의 상대 회전이 확립된다.

처리 스테이션의 배열(15)은 최소 구성에서 제1 스퍼터 증착 스테이션(17A) 및 제2 스퍼터 증착 스테이션(17B)을 포함하거나 심지어 최소 구성으로 이루어진다. 제1 스퍼터 증착 스테이션(17A)은 기판(13) 상에 층 재료로서 증착될 제1 연자성 재료로 구성된 제1 스퍼터링 타겟(T_A)을 갖는다. 이 제1 타겟 재료는 도 1에서 M_A로 언급된다. 재료(M_A)는 하나 이상의 강자성 원소(Fe, Co, Ni)로 구성되거나 하나 이상의 이들 원소 외에 하나 이상의 비 강자성 원소를 포함할 수 있다. 이러한 적어도 하나의 비 강자성 원소는 주기율 시스템의 그룹 IIIA, IVB 및 VB(IUAPC의 그룹 13, 4, 5에 따름) 중 하나 이상의 원소일 수 있고, 특히 그룹 B, Ta, Zr 에서이다.

제2 스퍼터 증착 스테이션(17B)은 기판(13) 상에 층 재료로서 증착되고, 제1 스퍼터 증착 스테이션(17A)의 타겟 T_A의 연자성 재료(M_A)와 다른 제2 연자성 재료(M_B)로 구성된 제2 타겟 T_B를 포함한다. 재료(M_B)는 하나 이상의 강자성 원소(Fe, Co, Ni)로 구성되거나 하나 이상의 이들 원소 이외에 하나 이상의 비 강자성 원소를 포함 할 수 있다. 이러한 적어도 하나의 비 강자성 원소는 주기율 시스템의 그룹 IIIA, IVB 및 VB(IUAPC의 그룹 13, 4, 5에 따름) 중 하나 이상의 원소일 수 있고, 특히 그룹 B, Ta, Zr 에서이다. 따라서, 이들 2 개의 스퍼터 증착 스테이션(17A 및 17B)에서 비 반응성 스퍼터 증착이 수행되고 기판(13) 상에 증착될 재료는 각각의 타겟 T_A, T_B의 고체 재료이다. 이에 의해, M_A 및/또는 M_B가 하나 이상의 원소의 재료인 경우, 기판(13)의 연장된 표면(13_o) 상에 증착된 재료의 시간에 따른 화학량론 및 화학량론의 불변성은 정확하게 결정된다.

스퍼터 증착 스테이션(17A 및 17B)은 각각의 공급 장치(21A 및 21B)에 의해 전기적으로 공급된다. 타겟 재료(M_A 및 M_B)에 따라, 공급 장치(21A 및 21B)는 HIPIMS 공급 장치를 포함하는 DC- 펄스 DC-이거나 단일 또는 다중 주파수 전기 공급을 위한 Rf 공급 장치이다. 타겟 재료(M_A 및 M_B)에 따라, 공급 장치(21A 및 21B)는 HIPIMS 공급 장치를 포함하는 DC- 펄스 DC-이거나 단일 또는 다중 주파수 전기 공급에 대한 Rf 공급 장치이다. 재료 M_A 및 M_B 모두를 동일하게 또는 선택적으로 증착하기 위해 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)의 기판 캐리어(11)를 전기적으로 바이어스시키는 것도 가능하다(미도시).

도 1의 실시예에서, 이것은 운송 캐러셀(9)을 통해 바이어싱 소스로부터 기판 캐리어(11)로의 각각의 전기 연결을 필요로 한다.

장치(1)는 제어 장치(23)를 더 포함한다. 한편으로 제어 장치(23)는 회전식 구동부(19) 및 이에 따라 운송 캐러셀(9)의 상대 회전 운동을 제어하고, 다른 한편으로 스퍼터 증착 스테이션(17A 및 17B)의 처리 가능 및 불가능을 제어한다. 이에 의해, 처리 스테이션의 배열(15)와 관련하여, 축 AX 주위의 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)의 하나 이상의 360°이상의 상대 회전이 직접 계속해서 이어지는 동안, 제어 장치(23)는 기판 캐리어(11)를 향한 스퍼터 증착 타겟 재료에 대하여 그리고 기판(13) 상에 스퍼터 증착 스테이션(17A, 17B)을 증착 가능(deposition-enabled)하게 유지한다. 스퍼터 증착 스테이션(17A, 17B)이 증착 가능한 동안 회전 수는 기판(13)의 연장된 표면(13_o) 상에 스택으로서 증착될 재료(M_A 및 M_B)의 얇은 층의 수에 의존한다. 스퍼터 증착 스테이션들(17A 및 17B)이 증착 가능한 동안 360°이상의 언급된 상대 회전이 서로 직접적으로 이어진다.

예를 들어, 2-방향 로드 록 장치(two-directional load-lock arrangement)(25)를 통해 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 예를 들어, 기판(13)을 장치에, 도 1의 실시예에 따르면, 운송 캐러셀(9)에 로드 및 언로드하기 위해, 제어 장치(23)는 스퍼터 증착 스테이션(17A, 17B)을 포함하는 처리 스테이션의 배열(15)을 추가로 제어하여 기판(13)의 각각의 처리를 선택적으로 비활성화시킨다. 이것은 21A 및 21B에서와 같이 각각의 전기 공급 장치를 비활성화하거나 각각의 셔터를 폐쇄 및 개방함으로써 실현될 수 있는데(미도시), 이에 의해 각 스테이션에 의한 기판 처리가 중단된다. 특히 장치(1)에 의해 처리된 모든 기판(13)이 장치에 로딩되는 것과 장치로부터 언로딩되는 것 사이에서 동일하게 처리되어야한다는 사실에 주목해야한다.

다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)의 상대 회전 운동을 수행하는 것이 절대적으로 가능하지만, 축 AX에 대한 운송 캐러셀(9)에 대한 도 1에 따르면, 그리고 양호한 실시예에서, 재료(M_A 및 M_B)의 매우 얇은 층을 증착하는 목적을 고려하여, 증분 단계(incremental steps)에서 화살표(Ω)로 도 1에 도시된, 제어 장치는 서로 직접적으로 이어지는 하나 이상의 360°상대 회전 중 일부 동안 적어도 축 AX에 대해 일정한 각속도로 지속적인 상대 회전을 위해 회전 구동부(19)를 제어한다. 이러한 운송 캐러셀(9)의 도 1에 따르면, 이러한 일정한 속도의 상대 회전을 계속함으로써, 정지 및 진행 상대 회전에 의해 야기될 수 있는 추가적인 전이 상태가 회피된다. 스퍼터 증착 스테이션(17A, 17B)에 의해 매우 얇은 층의 스퍼터 증착을 위해 제어할 수 없는 전이 상태를 피함으로써 그러한 증착의 제어성을 향상시킨다. 이것은 또한 기판 처리 스테이션의 배열(15)의 추가 층 증착 스테이션을 제공함으로써 기판 상에 층 증착에 유효하다.

적어도 하나 이상의 360°중단되지 않은 상대 회전 중에 운송 캐러셀(9)이 회전 구동부(19) 및 제어 장치(23)를 통해 제어되어 축 AX에 대해 일정한 각 상대 속도로 상대적으로 회전하는 양호한 실시예에 따르면, 특히 기판(13)의 표면(13_o) 상에 스퍼터 증착 스테이션(17A, 17B)에 의해 증착된 각각의 매우 얇은 층의 두께는 각각의 스퍼터 증착 스테이션(17A 및 17B)이 공급 장치(21A 및 21B)에 의해, 실제로 각각의 증착 속도, 즉 시간 단위당 증착되는 재료의 양에 의해 공급되는 전력에 의해 지배된다. 따라서, 제어 장치(23)는 공급 장치(21A 및 21B)에 의해 각각의 스퍼터 증착 스테이션(17A 및 17B)으로 전달되는 전력을 제어하도록 구성되는데, 한편으로 처리 스테이션의 배열(15)에 대한 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)의 일정한 상대 회전 속도에 의존하고, 다른 한편으로 재료 M_A에 대한 바람직한 매우 작은 층 두께 d₁ 및 재료 M_B에 대한 d₂에 의존한다.

처리 스테이션의 배열(15)이 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션(17A, 17B)과 동일한 시간 동안 증착이 가능한 추가 층 증착 스테이션을 포함한다면, 동일한 것이 우선한다:

이러한 추가 스테이션의 증착 속도는 또한 언급된 일정한 상대 회전 속도에 의존하여 제어 장치(23)에 의해 제어되며, 다른 한편으로, 이러한 추가적인 층 증착 스테이션에 의해 증착되는 바람직한 매우 작은 층 두께에 의존한다.

본 발명에 따른 장치에 의해 실현되고 도 1에 예시된 바와 같은, 각각의 재료 M_A 및 M_B의 d₁, d₂ 및 가능하면 추가의 재료를 포함하는 두께 d가 도1의 21A 및 21B에서와 같이, 복수의 360°회전에 대한 일정한 상대 회전 속도를 위해 제어 장치(23)에 의해 제어되고, 각각의 제어에 의해, 공급 장치의 장치(23)에 의해 제어된다.

도 1의 운송 캐러셀(9)에서와 같이 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)이 처리 스테이션의 배열(15)에 대해 증분 단계로 상대적으로 회전되면, 스퍼터 증착 스테이션(17A, 17B)을 포함하는 장치(15)의 처리 스테이션은 각각의 상대 증분 회전에서 기판 캐리어(11)가 처리 스테이션 중 하나와 잘 정렬되도록 기판 캐리어(11)의 상호 각도 공간과 동일하게 각도로 이격되어야 한다.

언급된 상대 회전이 회전 드라이브(19)에 의해 구동되고 일정한 상대 각속도 회전을 위해 제어 장치(23)에 의해 제어되는 경우, 그 후, 장치(15)의 처리 스테이션의 각도 간격은, 예를 들어 운송 캐러셀(9)을 따라 기판 캐리어(11)의 상호 각도 간격에 적합할 필요가 없다.

특히, 상대 회전이 제어 장치(23)에 의해 그리고 회전 구동(19)을 통해 2 개 이상의 360°연속 상대 회전에 대해 연속되도록 제어되는 경우, 도 1에 -Ω로 점선으로 도시된 바와 같이, 매우 얇은 층들의 결과적인 전체 스택의 균질성은 예를 들어, 운송 캐러셀(9)의 상대 회전 방향을 반전시킴으로써 개선된다. 이러한 반전은 스퍼터 증착 스테이션(17A, 17B)에 의해 바람직한 개수의 얇은 층이 증착된 후에 제어 장치(23)에 의해 제어될 수 있다.

진공 운반 챔버(3)를 여전히 간략하고 가장 개략적으로 도시한 도 2에 따르면, 도 1과 같이 스퍼터 증착 스테이션(17A 및 17B)의 둘 이상의 커플링이 제공되며, 이는 17A₁, 17A₂, 17B₁, 17B₂등으로 표시되는데, 이에 의해, 각각의 스퍼터 증착 스테이션(17A_x)은 재료(M_A)의 각각의 타겟을 가지며, 따라서 스퍼터 증착 스테이션(17B_x) 각각은 도 1과 관련하여 언급된 바와 같이 재료(M_B)의 타겟을 갖는다.

그럼에도 불구하고, 하나 이상의 제1 및/또는 하나 이상의 제2 스퍼터 증착 스테이션은 상이한 연자성 재료의 각각의 타겟을 가질 수 있으며, 예를 들어 스테이션(17_A1)은 연자성 재료(M_A1)의 타겟을 가질 수 있고, 스테이션(17_A2)은 상이한 연자성 재료(M_A2) 등의 타겟, 및 유사하게 다수의 제2 스퍼터 증착 스테이션(17_B1, 17_B2 등)을 가질 수 있다.

도 2에 더 도시된 바와 같이, 장치의 일 실시예에서, 처리 스테이션의 배열(15)의 일부로서 추가 층 증착 스테이션(25)이 제공된다. 이 증착 스테이션은 예를 들어 운송 캐러셀(9)의 하나 이상의 360°상대 회전 동안 증착 활성화되지 않을 수 있다.

더 이상 도 2에 도시되지 않은 제어 장치(23)에 의해, 추가 층 증착 챔버(25)는 미리 정해진 수의 언급된 연속된 360°상대 회전의 완료 후에 각각의 전원을 스위치 온 및/또는 선택된 시간 범위에서 기판(13)(도 2에 미도시) 상에 셔터 차단 증착을 개방함으로써만 증착 활성화될 수 있다.

이 증착 스테이션(25)에 의해, 양호한 실시예에서, 예를 들어, 재료 M_A 및 M_B의 매우 얇은 층의 완성된 스택상의 최종 층으로서 및/또는 M_A 및 M_B의 스택의 추가 부분이 추가 증착되기 전에, 증착된 M_A 및 M_B의 최초 예정된 개수의 매우 얇은 층이 증착된 후 중간 유전층으로서, 산화 알루미늄, 산화 규소, 탄탈륨 산화물, 질화규소, 질화 알루미늄 및 각각의 탄화물 또는 옥시 탄화물 또는 질화 탄화물 등의 유전체 재료의 박층이 증착된다.

반면에 도 1 및 도 2의 실시예에서, 스퍼터 증착 스테이션들(17A, 17B)은 서로 인접하며, 일 실시예에서, 각각의 스퍼터 증착 스테이션들(17A 및 17B), 특히 하나 이상의 추가 층 증착 스테이션, 특히 하나 이상의 추가 스퍼터 증착 챔버 사이에 추가 처리 스테이션이 제공된다.

이러한 추가의 적어도 하나의 층 증착 스테이션에 의해 하나 이상의 비 강자성 원소 또는 주기율 시스템의 IIIA, IVB 및 VB 그룹(IUAPC의 13,4,5 그룹을 따름) 중 하나 이상의 원소, 특히 붕소 및/또는 탄탈륨 및/또는 지르코늄이 증착될 수 있다. 그러한 적어도 하나의 중간 스테이션이 제공되면, 이어서, 스퍼터 증착 스테이션(17A, 17B)과 같이 또는 선택된 간격으로 연속적으로 작동될 수 있는데, 이는 재료(M_A 및 M_B)의 미리 정해진 개수의 매우 얇은 층이 기판(13) 상에 증착된 후만을 의미한다.

도 5는 다수의 기판 캐리어(11)(도 5에는 미도시)의 배열(16)의 상대 회전 Ω의 궤도 경로를 따라, 처리 스테이션의 배열(15)와 관련하여, 언급된 궤적 경로를 따라 배열된 스테이션의 예를 가장 개략적으로 도시한다. 제1 스퍼터 증착 스테이션은 Fe, Ni, Co 원소 중 적어도 하나로 구성된 타겟을 갖는다. 이웃하는 이어지는 추가의 스퍼터 증착 스테이션(18a)은 원소 B, Ta, Zr 중 적어도 하나의 타겟을 갖는다.

제2 스퍼터 증착 스테이션(17B)은 Co 타겟을 갖는다. 이웃한 다음의, 추가 스퍼터 증착 스테이션(18b 및 18c)이 각각 설치되고 Ta 및 Zr 타겟을 갖는다.

모든 스테이션들(18a 내지 18c)은 예로서 스테이션들(17A 및 17B)과 동일한 시간에 증착이 가능하다.

매우 얇은 층의 자기 특성들을 더욱 향상시키기 위해, 콜리메이터(미도시)는 각각의 타겟(T_A 및 T_B)과 회전 기판 캐리어(11) 사이에 제공될 수 있다. 이러한 콜리메이터는 또한 처리 스테이션의 배열(15)의 추가 층 증착 스테이션에 제공될 수 있다.

도 3은 예를 들어, 도 1 및 2의 실시예들에 따른 장치의 동작의 예를 도시한다. 이로부터, 진공 이송 챔버(3)의 원통형 내부 공간(7)은 다각형에 의해 근사된 의미에서 원통형으로 이해되는 것으로 볼 수 있다.

도 3에 따른 사이클(a)에서, 층 증착 스테이션(25)은 증착 가능하고, 운송 캐러셀(9)상의 모든 기판(13)은 두께가 4nm 인 산화 알루미늄의 버퍼층으로 코팅된다. 운송 캐러셀(9)은 일정한 각속도로 시계 방향으로 연속적으로 회전된다. 산화 알루미늄의 버퍼층이 기판(13) 상에 증착되면, 증착 스테이션(25), 예를 들어 산화 알루미늄 재료 타겟상에서 작동하는 Rf 스퍼터 증착 챔버가 증착 불가능하게 된다. 사이클(b)에서, 스퍼터 증착 스테이션(17A, 17B)은 기판(13)상의 버퍼층 상에 스퍼터 증착을 가능하게 하며, 운송 캐러셀(9)은 여전히 일정한 각속도로 시계 방향으로 회전한다. 40 번의 360°연속 회전에 의해 40 커플의 재료 M_A 및 M_B 층들이 증착된다. 상기 언급된 바와 같이 재료 M_A는 Fe_x6Co_y6B_z6이고 재료 M_B는 화학량론 계수 x6, y6, z6 및 x7, y7, z7의 값을 갖는 Co_x7Ta_y7Zr_z7이다.

구체적으로, 일례에서, 재료 M_A는 Fe₅₂Co₂₈B₂₀이고 재료 M_B는 Co_91.5Ta_4.5Zr₄이다. 두께 d₁ 및 d₂의 합은 약 2nm였다.

결과적으로 약 80nm의 총 두께를 갖는 언급된 M_A- 및 M_B- 매우 얇은 층의 층 스택이 생성되었다.

이 층 스택을 약 80nm 두께로 증착한 후, 산화 알루미늄 증착을 위한 증착 챔버(25)는 증착가능하고 사이클(c)에 따라 약 4nm 두께의 알루미늄 산화물의 얇은 층이 80nm 층 스택 상에 증착되었다. 이에 의해, 운송 캐러셀(9)의 회전 방향이 반 시계 방향으로 반전되었다. 이어서, 도 3의 사이클(d)에 따라, 증착 챔버(25)는 다시 증착 불가능하고 스퍼터 증착 스테이션(17A, 17B)은 스퍼터 증착 가능했다.

이후에, 운송 캐러셀(9)의 40 번의 360°반시계 방향 연속 회전에 의해, 재료 M_A 및 M_B 의 매우 얇은 층의 80nm 스택이 다시 증착되었다.

이에 의해, 언급된 M_A 및 M_B 타겟 재료로부터 증착된 층의 d₁ 및 d₂를, 예를 들어 1 nm에서 0.2 nm로 감소시킴으로써, 스택의 자기 특성 H_k가 35 Oe에서 거의 50 Oe로 개선되어 보자력이 극히 낮게 즉, 약 0.1에서 0.2 Oe보다 작게 유지되는데, 이는 초 저손실 RF 패시브 디바이스에 필요한 연자성 다층에 필수이다.

화학양론 파라미터 및 x_n,y_n,z_n은 하나 또는 여러 개의 GHZ에서 매우 높은 주파수 응용에 대하여 매우 얇은 연자성 재료 층의 결과 스택의 연자성 거동을 추가로 최적화하기 위해 상기 언급된 범위 내에서 변할 수 있다.

도 3에 따른 실시예에서 코팅된 기판은 실리콘 산화물 층으로 덮인 실리콘 기판이다.

반면, 도 1 내지 도 3의 실시예에 따르면, 기판 캐리어(11)는 운송 캐러셀(9)의 주변을 따라 배열되며, 그 내부에 지지되는 기판은 회전축(AX)에 대해 방사상으로 그리고 배열(15)의 각각의 배열된 스테이션을 향해 방사상으로 향하는 법선을 갖는 연장된 표면(13_o)을 갖는다.

도 4(a) 내지(g)는 처리 스테이션의 배열(16)에 대한 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)의 상대 회전이 확립되는 본 발명에 따른 장치의 가장 개략적으로 다양한 기계적 개념을 도시한다.

도 4a의 실시예에서, 처리 스테이션의 장치(15)는 정지되어 있다. 기판(13)을 갖는 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)은 회전 가능하고, 기판(13)의 처리될 표면은 처리 스테이션의 고정 배열(15)을 향하여 축(AX)에 대해 외측을 향한다.

도 4b의 실시예에서, 기판(13)을 갖는 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)은 정지되어 있다. 처리 스테이션의 배열(15)은 회전가능하다. 기판(13)의 처리될 표면은 처리 스테이션의 회전 가능한 배열(15)을 향하여 축(AX)에 대해 내측을 향한다.

도 4c의 실시예에서, 처리 스테이션의 장치(15)는 회전 가능하다. 기판(13)을 갖는 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)은 고정식이고, 기판(13)으로 처리될 표면은 축(AX)에 대해 바깥 쪽을 향하고 처리 스테이션의 회전 가능한 배열(15)을 향한다.

도 4d의 실시예에서, 기판(13)을 갖는 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)은 회전 가능하다. 처리 스테이션의 배열(15)는 정지되어 있다. 처리될 기판(13)의 표면은 축(AX)에 대해 안쪽을 향하고 처리 스테이션의 고정 장치(15)를 향한다.

도 4a ~ 4d의 고정 마운트(stationary mount)는 ST에 의해 개략적으로 설명된다.

도 4e의 실시예에서, 진공 이송 챔버(3)의 내부 공간(7)은 도 4a 내지 4d의 실시예에서와 같이 원통형이 아니라 환형이다. 처리 스테이션의 장치(15)는 고정식 또는 회전식이다. 기판(13)을 갖는 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)은 각각 회전가능하거나 고정식이다. 기판(13)으로 처리될 표면은 처리 스테이션의 배열(15)을 향하는 축(AX)에 대해 바깥쪽으로 향한다.

도 4f의 실시예에서, 진공 이송 챔버(3)의 내부 공간(7)은 도 4a 내지 4d의 실시예에서와 같이 원통형이 아니라 환형이다. 처리 스테이션의 장치(15)는 고정식 또는 회전식이다. 기판(13)을 갖는 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)은 각각 회전가능하거나 고정식이다. 기판(13)으로 처리될 표면은 축(AX)에 대해 안쪽을 향하고 처리 스테이션(15)의 배열(15)을 향한다. 도 4g의 실시예에서, 내부 공간(7)은 원통형이다. 처리 스테이션의 장치(15)는 고정식 또는 회전식이다. 기판(13)을 갖는 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16)은 각각 회전가능하거나 고정식이다.

처리 스테이션의 장치(15)의 스테이션의 처리 방향은 축(AX)에 평행하다. 기판(13)의 처리될 표면은 축(AX)에 평행하게되고 처리 스테이션의 배열(15)을 향한다.

당업자에게 명백한 바와 같이, 기판(13)에 대한 다수의 기판 캐리어(11)의 배열(16) 및 처리 스테이션의 배열(15)를 실현하는 추가적인 기계적 조합이 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 가능하다.

그럼에도 불구하고 도 1 내지 3 및 5의 실시예와 관련된 모든 설명들이 또한 도 4에 따른 실시예에 우선한다.

Claims

· 축 주위의 원형 내부 공간 진공 이송 챔버;
· 상기 축에 수직인 평면을 따르는, 상기 내부 공간에서 상기 축에 동축으로 다수의 기판 캐리어의 원형 배열;
· 상기 축에 수직인 평면을 따르는, 기판 처리 스테이션의 원형 배열로서, 스테이션이 상기 내부 공간으로 처리 작동(treatment-operative)되는 기판 처리 스테이션의 원형 배열;
· 상기 다수의 기판 캐리어의 원형 배열과 상기 기판 처리 스테이션의 원형 배열 사이에 작동 가능하게 연결되어 상기 다수의 기판 캐리어의 원형 배열과 상기 기판 처리 스테이션의 원형 배열 사이에 상대 회전을 확립하는, 회전 구동부를 포함하는
연자성 재료 다층 증착 장치로서,
· 상기 다수의 기판 캐리어의 상기 원형 배열 및 상기 기판 처리 스테이션의 원형 배열은 서로 정렬되어 있고;
상기 기판 처리 스테이션의 배열은,
· 각각 단일 타겟을 갖는 적어도 하나의 제1 및 적어도 하나의 제2 스퍼터 증착 스테이션;
· 기판 상에 층 재료로서 증착될 제1 연자성 재료의 제1 타겟을 갖는 제1 스퍼터 증착 스테이션;
· 상기 제1 연자성 재료와 다른 제2 연자성 재료의 제2 타겟을 갖고 상기 기판 상에 층 재료로서 증착되는 제2 스퍼터 증착 스테이션을 포함하고,
상기 연자성 재료 다층 증착 장치는
· 상기 처리 스테이션의 배열의 스테이션들과 상기 회전 구동부에 작동 가능하게 결합되고 상기 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션들을 제어하도록 구성되어, 적어도 상기 처리 스테이션의 배열에 대하여 및 상기 축 둘레로 상기 다수의 기판 캐리어의 상기 배열의 하나 이상의 360°회전 동안 상기 기판 캐리어를 향하여 연속적인 스퍼터 증착이 가능하며, 상기 360°회전은 서로 직접 이어지는, 제어 장치를 더 포함하는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 원형 내부 공간은 환형 또는 원통형이고, 상기 다수의 기판 캐리어의 배열 또는 상기 처리 스테이션의 배열은 상기 환형 내부 공간의 반경 방향 외부 원형 표면 또는 반경 방향 내부 원형 표면 또는 상기 환형 내부 공간의 상부 표면 또는 하부 표면에 장착되는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 처리 스테이션의 배열은 고정식이며, 상기 다수의 기판 캐리어의 배열은 회전가능한, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 장치는 다음 방식 중 적어도 하나로 상기 회전 구동을 제어하도록 구성되는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
- 서로 직접적으로 후속하는 하나 이상의 360°회전 중 적어도 일부에 관하여, 상기 축에 대하여 일정한 각속도로 연속적인 상대 회전을 위한 방식
- 단계적 방식
- 상기 회전 구동의 상대 회전의 방향을 반전시키기 위한 방식
제1항에 있어서, 상기 제1 스퍼터 증착 스테이션 및 상기 제2 스퍼터 증착 스테이션 중 하나 이상을 포함하는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션은 상기 내부 공간을 따라 서로 이웃하는 한 쌍의 스테이션인, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제6항에 있어서, 다수의 쌍의 스테이션을 포함하고, 상기 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션은 교대로 배열되는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션은 2 개 이상의 층 증착 스테이션의 그룹의 2 개의 스테이션이고, 상기 그룹의 상기 층 증착 스테이션은 다른 하나의 이웃하는 상기 내부 공간을 따라 제공되며, 상기 그룹의 스테이션은 상기 제어 장치의 제어에 의해 동시에 증착 활성화되는(deposition-activated), 연자성 재료 다층 증착 장치.
제8항에 있어서, 상기 그룹 중 두 개 이상을 포함하고, 두 개 이상의 그룹은 서로 동일하거나, 또는 상이한 그룹을 포함하는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 장치는 각각의 상기 기판 캐리어가 상기 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션에 노출되는 노출 시간에 의존하여 적어도 상기 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션의 스퍼터링 전력을 제어하도록 구성되어, 각각, 상기 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션 각각에 의해 상기 제1 및 제2 재료의 층이 각각 소정의 두께(d₁,d₂)로 스퍼터 증착되는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제10항에 있어서, 다음이 유효하도록 제어되는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
10nm ≥(d₁,d₂) ≥ 0.1 nm
5 nm ≥(d₁,d₂,) ≥ 0.1 nm
1nm ≥(d₁,d₂,) ≥ 0.1 nm
0.5nm ≥(d₁,d₂,) ≥ 0.1 nm
0.5nm ≥(d₁,d₂,) ≥ 0.2 nm
d₁ 및 d₂ 중 적어도 하나가 <1 nm
d₁ 및 d₂가 동일
0.1 nm ≤(d₁,d₂) ≤ 3 nm
0.3 nm ≤(d₁,d₂) ≤ 2 nm
0.5 nm ≤(d₁,d₂) ≤ 1.5 nm
제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 층이 서로 직접 인접하여 있도록 제어되는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제11항에 있어서, 상기 기판 캐리어가 상기 제1 스퍼터 증착 스테이션 및 상기 제2 스퍼터 증착 스테이션을 다수의 시간 동안 반복적으로 통과하도록 제어되는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제11항에 있어서, 상기 처리 스테이션의 배열은 적어도 하나의 추가 층 증착 스테이션을 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 추가 층 증착 스테이션을 제어하여 상기 하나 이상의 360°회전 동안 적어도 연속적으로 증착되도록 하고, 상기 제어 장치는 상기 추가 층 증착 스테이션의 재료 증착 속도를 추가로 제어하고, 노출 시간에 의존하여, 상기 기판 캐리어 각각은 상기 추가 층 증착 스테이션에 노출되어, 상기 추가 층 증착 스테이션에 의해 원하는 두께 d₃의 층을 증착하고, 상기 추가 층 증착 스테이션은 상기 기판 캐리어를 향해 추가 재료를 스퍼터링 증착하도록 구성되고, 상기 추가 재료는 비자성 금속 또는 금속 합금 또는 유전체 재료인, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제14항에 있어서, 상기 원하는 두께 d₃에 대해 다음 중 하나 이상이 유효하도록 제어되는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
10nm ≥(d₃) ≥ 0.1 nm
5nm ≥ d₃ ≥ 2nm
제1항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 타겟은 Fe, Ni, Co 그룹 중 하나 이상의 원소를 포함하거나 이로 이루어지고, 상기 제2 타겟은 Fe, Ni, Co 그룹 중 하나 이상의 원소를 포함하거나 이로 이루어지거나, 또는
상기 제1 타겟은 및 상기 제2 타겟은 Fe, Ni, Co 그룹 중 하나 또는 하나 이상의 원소 및 하나 이상의 비 강자성 원소로 구성되는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제16항에 있어서, 상기 하나 이상의 비 강자성 원소는 주기율 시스템의 IIIA, IVB 및 VB 그룹(IUAPC의 그룹 13, 4, 5에 따름) 중 하나 이상의 원소인, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 타겟은 Fe, Ni, Co 그룹 중 하나 이상의 원소를 포함하거나 이로 구성되고, 상기 제2 타겟은 Fe, Ni, Co 그룹 중 하나 이상의 원소를 포함하거나 이로 구성되고, 상기 제1 및 상기 제2 스퍼터 증착 스테이션의 하나 이상에 인접하고 적어도 하나의 비 강자성 원소의 타겟을 갖는 적어도 하나의 추가 스퍼터 증착 스테이션을 더 포함하는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제18항에 있어서, 상기 하나 이상의 비 강자성 원소는 주기율 시스템의 IIIA, IVB 및 VB 그룹(IUAPC의 그룹 13, 4, 5에 따름) 중 하나 이상의 원소인, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제17항에 있어서, 상기 하나 이상의 비 강자성 원소는 그룹 B, Ta, Zr 중 하나 이상인, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제19항에 있어서, 상기 하나 이상의 비 강자성 원소는 그룹 B, Ta, Zr 중 하나 이상인, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 스퍼터 증착 스테이션은 FeCoB를 증착하도록 구성되고 상기 제2 스퍼터 증착 스테이션은 CoTaZr을 증착하도록 구성되는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 타겟 중 하나는 Fe_x1Co_y1이고, 처리 스테이션의 배열은 상기 하나의 스퍼터 증착 스테이션에 인접하고 붕소 타겟을 갖는 추가 스퍼터 증착 스테이션을 포함하고, 상기 추가 스퍼터 증착 스테이션은 상기 하나의 스퍼터 증착 스테이션과 동일한 시간 동안 증착 가능하도록 상기 제어 장치에 의해 제어되고, x1 + y1 = 100 및 20 < y1 <50 가 유효한, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 타겟 중 하나는 Co 이고, 처리 스테이션의 배열은 하나 이상의 스퍼터 증착 스테이션에 인접하고 Ta 및 Zr 타겟을 각각 갖는 적어도 2 개의 추가 스퍼터 증착 스테이션을 포함하고, 상기 추가 스퍼터 증착 스테이션은 상기 하나의 스퍼터 증착 스테이션과 동일한 시간 동안 증착 가능하도록 상기 제어 장치에 의해 제어되는, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 타겟 중 적어도 하나는 Fe_x2Co_y2B_z2이고, x2 + y2 + z2 = 100인, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 타겟 중 하나 이상은 Ni_x3Fe_y3이고, x3 + y3 = 100이고, 50 < y3 < 60 또는 17.5 < y3 < 22.5이 유효한, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 타겟은 Fe_x4Co_y4이고, 상기 제2 타겟은 Ni_x5Fe_y5이고, x4 + y4 = 100 및 x5 + y5 = 100 및 5 < y4 < 20 및 17.5 < y5 < 22.5 또는 50 < y5 < 60이 유효한, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제1항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 타겟은 Fe_x6Co_y6B_z6이고 상기 제2 타겟은 Co_x7Ta_y7Zr_z7이며, x6 + y6 + z6 = 100 및 x7 + y7 + z7 = 100인, 연자성 재료 다층 증착 장치.
제28항에 있어서, 다음 중 하나 이상이 유효한, 연자성 재료 다층 증착 장치.
x6 > y6
45 ≤ x6 ≤ 60,
50 ≤ x6 ≤ 55,
x6=52,

y6 ≥ z6
20 ≤ y6 ≤ 40,
25 ≤ y6 ≤ 30,
y6 = 28,

x7 > y7
85 ≤ x7 ≤ 95,
90 ≤ x7 ≤ 93,
x7 = 91.5,

y7 ≥ z7
3 ≤ y7 ≤ 6,
4 ≤ y7 ≤ 5,
y7=4.5,

10 ≤ z6 ≤ 30,
15 ≤ z6 ≤ 25,
z6 = 20

2 ≤ z7 ≤ 6,
3 ≤ z7 ≤ 5,
z7 = 4
제1항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 처리 스테이션의 배열의 적어도 상기 제1 및 상기 제2 타겟에 적용되는 상기 상대 회전 및/또는 전력을 제어하도록 구성되어, 기판 노출 당 상기 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션 각각에 의해 증착되고, 각각 두께 d인 층은 다음 중 하나 이상이 유효하고,
0.1 nm ≤ d ≤ 3 nm
0.3 nm ≤ d ≤ 2 nm
0.5 nm ≤ d ≤ 1.5 nm
또는
상기 제어 장치는 적어도 하나의 상기 제1 및 상기 제2 타겟 및 상기 처리 스테이션의 배열의 적어도 하나의 추가 층 증착 스테이션에 적용되는 상기 상대 회전 및/또는 전력을 제어하도록 구성되어, 기판 노출 당 상기 제1 및 제2 스퍼터 증착 스테이션 각각에 의해 그리고 상기 적어도 하나의 추가 층 증착 스테이션에 의해 증착되고, 각각 두께 d인 층은 다음 중 하나 이상이 유효한, 연자성 재료 다층 증착 장치.

0.1 nm ≤ d ≤ 3 nm
0.3 nm ≤ d ≤ 2 nm
0.5 nm ≤ d ≤ 1.5 nm
유도 장치(induction device)용 코어를 제조하는 방법에 있어서, 상기 코어는 스퍼터링에 의해 증착된 얇은 층들을 포함하고, 상기 얇은 층의 적어도 일부가 제1항 내지 15항 중 어느 한 항에 따른 장치에 의해 증착되는, 유도 장치용 코어를 제조하는 방법.
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