KR19980032508A - 스퍼트링장치 및 스퍼트링방법 - Google Patents

Abstract

직사각형 타겟으로 스퍼트링을 하기 위한 스퍼트링장치는 타겟(6)의 한쌍의 변부를 따라 설치되는 봉형의 제1자석, 및 타겟의 후면측에 이동가능하게 설치되는 봉형의 제2자석을 포함한다.

Description

스퍼트링장치 및 스퍼트링방법

본 발명은 마그네트론 스퍼트링장치 및 스퍼트링방법, 또는 박막형성기술에 관한 것이다.

일반적으로, 스퍼트링방법은 저 진공분위기에서 가스 방전을 발생시키고, 캐소우드라고 불리는 음극에 위치된 타겟에 대해 플라즈마 양이온을 충돌시켜, 충돌에 의해 스퍼트된 입자들이 기재에 고착되도록 함으로써 박막을 형성시키는, 플라즈마를 형성시키기 위한 방법이다. 합성물제어와 장치작동을 위해 비교적 용이한 취급을 필요로 하는 이 스퍼트링방법은 박막형성 프로세서에 광범위하게 사용된다.

그러나, 이 스퍼트링방법은, 박막형성의 속도가 진공증착방법 등에 비해 느리다는, 통상적인 단점을 가졌다. 이러한 이유 때문에, 영구자석 또는 전자석의 자기회로로 타겟 근처에 자기장을 형성하기 위한 마그네트론 스퍼트링방법이 고안되었고, 그리고 이 방법은 박막형성율을 개선하였고 또한 반도체부품, 전자부품등의 제조프로세스에서 이 스퍼트링방법으로 박막의 대량 생산이 가능하게 되었다.

상기 언급된 마그네트론 스퍼트링방법은, 타겟의 국부적인 부식으로 인해 박막두께와 박막품질에 비균일성이 존재한다는 문제점을 가졌다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전기장에 수직인 균일한 자기장을 형성하기 위한 장치가 고안 되어있다.

도 20은 선행기술 스퍼트링장치의 장치구성도이다. 도 20에서, 챔버(1), 진공펌프로 공기를 방출하기 위한 챔버(1)의 진공배풀포트(2), 챔버(1)용 개스 유입파이프(3) 및 개스 유입파이프(3)에 설치된 가스 흐름율제어기(4)가 도시되어 있다. 참조번호(5)는 개스 유입파이프(3)에서 챔버(1)로 도입되게 되게 방전가스를 나타내고 그리고 개스는 아르곤가스로 제공된다. 도면에는 타겟(6), 스퍼트링전극(7), 방전전력원(8), 자석홀더(9), 자석(10) 및 기판홀더(11)가 도시되어 있다. 참조번호(12)는 박막이 형성되는 기재를 나타낸다.

상기와 같이 구성된 스퍼트링장치의 동작이 아래에서 설명된다. 먼저, 챔버(1) 내측의 공기가 진공펌프에 의해 약 10^-7토르까지 방출포트(2)에서부터 배출된다. 그런다음, 방전가스(5)가 챔버(1)의 한 단부에 연결된 가스 유입포트(3)를 통해 챔버(1)내에 도입되고, 그런다음 챔버(1)의 내부압력은 약 10^-3내지 10^-2가지 유지된다. 음전압 또는 고주파전압이 타겟(6)이 위치되는 스퍼트링전극(7)에 DC 또는 고주파 스퍼트링전력원(8)에 의해 인가되면, 전력원(8)에 의해 발생된 전기장과 자석홀더(9)에 하우징과 자석(10)에 의해 생성된 자기장의 작동에 의해 타겟(6)의 표면 근처에 전기방전으로 인한 플라즈마가 형성되어, 스퍼트링현상이 발생해 타겟(6)으로부터 방전된 입자들을 스퍼트링함으로써 기재홀더(11)상에 위치된 기재(12)에 박막이 형성된다.

그러한 상기 언급된 스퍼트링장치에 따라, 타겟(6)에 강자성채재료이면 자석(10)으로부터 발생된 자속의 대부분이 타겟(6)을 통과하게 되어, 매우 작은 양의 자속이 플라즈마형성에 기여를 하게 된다. 따라서, 이는 박형성율이 감소되는 문제점을 가진다.

상기의 관점에서 보아, 일본특허공보 제 61-124567호에 기술된 바와 같이, 강자성체로 만들어진 타겟의 경우에, 타겟의 전면에 설치된 자석외에 타겟의 후면에 자석을 설치함으로써 막형성율이 감소되는 것을 방지하기 위한 방법이 있었다. 도 21은 자석(10 및 13)이 타겟(6)의 전후면에 설치되는 경우에 스퍼트링전극의 구성을 보여준다. 이때, 참조번호 13은 타겟(6)의 후면에 설치된 자석을 나타낸다. 이러한 구성은, 타겟(6)은 타겟(6)의 후면에 설치된 자석(13)으로부터 생성된 자속으로 채워지게 되어, 이에 의해 타겟의 후면에 설치된 자석(10)으로부터 생성된 자속이 타겟(6)을 통과해 가는 것을 방지하게 된다. 이러한 효과로, 강자성체재료로 만들어진 타겟(6)에서 발생할 수 있는 막형성율의 감소가 방지된다.

상기 언급된 선행기술 구성은 강자성체로 만들어진 타겟에서 막형성율의 개선을 이루었지만, 그러나 자속이 전체 타겟표면을 통해 동일한 방향으로 향하기 때문에 플라즈마내 전자들은 전체 타겟표면을 통해 동일한 방향으로 힘을 받게된다. 따라서, 플라즈마내의 전자밀도는 타겟표면에서 균일하지 않게 된다. 결과적으로, 타겟의 부식은 전자가 힘을 받는 방향으로 급속히 진전되게 되고 그리고 반대 방향에서는 천천히 진전되게 되어, 부식이 진행됨에 따라 부식이 균일하지 않게 진행된다는 문제점을 야기시킨다. 이는, 타겟재료의 재료사용 효율성이 상당이 나빠지게 되는 문제점 뿐만 아니라, 기재표면에서 생성되게 되는 박막의 두께의 균일성이 보장될 수 없다는 문제점을 야기시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 자석재료에 상관없이 타겟의 부식이 거의 균일하게 이루어질 수 있게 하는 스퍼트링장치 및 방법을 제공하여, 상기 언급된 문제점들을 해결하는 것이다.

이들 목적과 다른 목적들을 달성함에 있어서, 본 발명의 제1특징에 따라, 타겟의 변부쌍을 따라 설치된 봉형 제1자석; 및 타겟의 후면에 이동가능하게 설치된 봉형 제2자석을 포함하는, 직사각형 타겟으로 스퍼트링을 실행하기 위한 스퍼트링장치가 제공된다.

본 발명의 제2특징에 따라, 제1특징에서 주장된 것과 같은 스퍼트링장치가 제공되는 바, 제1자석들은 서로에 대해 정반대로 설치된 동일한 극성을 가지고, 또한 제2자석들은 서로에 대해 정반대로 설치된 제1자석들의 극성과는 다른 그의 극성이 타겟의 후면을 향한다.

본 발명의 제3특징에 따라, 제1 또는 제2특징에서 주장된 것과 같은 스퍼트링장치가 제공되는 바, 제2자석들은 제1자석들의 간격에 상응하는 범위내에서 타겟의 후면측에서 왕복운동을 한다.

본 발명의 제4특징에 따라, 제1 내지 제3특징중 어느 하나에서 주장된 것과 같은 스퍼트링장치가 제공되는 바, 제2자석은 다수의 봉형 자석으로 구성된다.

본 발명의 제5특징에 따라, 타겟의 변부 반대편에 설치된 제3자석; 및 거의 원형운동으로 이동할 수 있도록 타겟의 후면측에 설치된 제4자석을 포함하는, 원형타겟으로 스퍼트링을 실행하기 위한 스퍼트링장치가 제공한다.

본 발명의 제6특징에 따라, 제5특징에서 주장된 것과 같은 스퍼트링장치가 제공되는 바, 제3자석은 타겟의 중심을 향하는 동일한 극성을 가지고 그리고 제4자석은 타겟의 중심을 향하는 제3자석의 극성과는 다른 그의 극성이 타겟의 후면을 향하도록 설치된다.

본 발명의 제7특징에 따라, 제5 및 제6특징에서 주장된 것과 같은 스퍼트링장치가 제공되는 바, 다수의 제4자석들이 제공된다.

본 발명의 제8특징에 따라, 제5 내지 제7특징중 어느 하나에서 주장된 것과 같은 스퍼트링장치가 제공되는 바, 제4자석들은 나선운동으로 이동한다.

본 발명의 제9특징에 따라, 원형타겟으로 스퍼트링을 실행하기 위한 스퍼트링장치가 제공되는 바, 다수의 전자석들이 타겟의 변부에 정반대로 설치되고 그리고 전자석들은 시간에 따라 변하는 자극을 가진다.

본 발명의 제10특징에 따라, 제9특징에서 주장된 것과 같은 스퍼트링장치가 제공되는 바, 전자석들은 타겟의 내측으로 향하는 독립적인 제어가능한 극들을 가진다.

본 발명의 제11특징에 따라, 제9 또는 제10특징에서 주장된 것과 같은 스퍼트링장치가 베공되는 바, 네 개 이상의 짝수의 전자석들이 제공된다.

본 발명의 제12특징에 따라, 제9 내지 제11특징중 어느 하나에서 주장된 것과 같은 스퍼트링장치가 제공되는 바, 전자석들은 각각 진공챔버의 대기측에 설치된 코일을 가진다.

본 발명의 제13특징에 따라, 봉형 제1자석들이 타겟의 변부쌍을 따라 설치되고 그리고 봉형 제2자석들이 타겟의 후면측에 이동가능하게 설치되는 상태에서 직사각형 타겟으로 스퍼트링을 실행하기 위한 스퍼트링방법이 제공되고, 방법은 자속의 방향을 시간에 따라 변경시키면서 타겟의 후면측의 제2자석을 이동시켜 타겟의 표면에서 플라즈마밀도를 거의 평균화시키는 동안 스퍼트링을 실행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제14특징에 따라, 제13특징에서 주장된 것과 같은 스퍼트링방법이 제공되는 바, 제1자석들은 서로에 대해 정반대로 설치된 동일한 극성을 가지고 그리고 제2자석은 서로에 대해 정반대로 설치된 제1자석들의 극성과는 다른 그의 극성이 타겟의 후면을 면하도록 설치된다.

본 발명의 제15특징에 따라, 제13 또는 제14특징에서 주장된 것과 같은 스퍼트링방법이 제공되는 바, 제2자석은 제1자석들간의 간격에 상응하는 범위내에서 타겟의 후면측에서 왕복운동을 한다.

본 발명의 제16특징에 따라, 제3자석이 타겟의 변부에 정반대로 설치되고 그리고 제4자석이 타겟의 후면측에 이동가능하게 설치되는 상태에서 원형 타겟으로 스퍼트링을 실행하기 위한 스퍼트링방법이 제공되는 바, 방법은 자속의 방향을 시간에 따라 변경시키면서 타겟의 후면측에서 제4자석을 거의 원형 운동으로 이동시켜 타겟의 후면상의 플라즈마밀도를 시간에 따라 평균화시키는 동안 스퍼트링을 실행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제17특징에 따라, 제16특징에서 주장된 것과 같은 스퍼트링방법이 제공되는 바, 제3자석들은 타겟의 중심을 향하는 동일한 극성을 가지고 그리고 제14자석은 타겟의 중심을 향하는 제3자석의 극성과는 다른 그의 극성이 타겟의 후면을 향하도록 설치된다.

본 발명의 제18특징에 따라, 제16 또는 제17특징에서 주장된 것과 같은 스퍼트링장치가 제공되는 바, 제4자석은 나선운동으로 이동한다.

본 발명의 제19특징에 따라, 다수의 전자석들이 타겟의 변부에 정반대로 설치되는 상태에서 원형 타겟으로 스퍼트링을 실행하기 위한 스퍼트링방법이 제공되는 바, 방법은 플라즈마의 전자들이 힘을 받는 방향과 자속방향을 변경시켜, 시평균 바이어스로 타겟의 표면상의 플라즈마밀도를 균일하게 하기 위해 전자석들의 자극을 시간에 따라 변경시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 제20특징에 따라, 제19특징에서 주장된 것과 같은 스퍼트링방법이 제공되는 바, 플라즈마의 전자들이 힘을 받는 자속방향은 전자석들의 자극을 시간에 따라 360° 회전시킴으로써 변경되어, 이에 의해 시평균 바이어스로 타겟표면상의 플라즈마밀도를 거의 균일하게 한다.

본 발명의 이들 목적과 특징들은 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시예와 함께 이루어진 다음 상세한 설명으로부터 명확해지게 될 것이다.

도 1은 본 방법의 제1실시예에 따른 스퍼트링방법을 구현하기 위한 스퍼트링장치의 단면도.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 스퍼트링장치의 스퍼트링전극의 구조와 전극의 근처를 보여주는 평면도.

도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 이루어진 단면도.

도 4A, 4B 및 4C도는 제1실시예의 스퍼트링장치내에서 타겟의 후면측에 배설된 자석의 운동을 보여주는 도면.

도 5는 제1실시예의 스퍼트링장치내 타겟표면에서 시간에 따른 자속밀도의 변화를 보여주는 그래프도.

도 6은 제1실시예의 스퍼트링장치에 의해 부식된 타겟의 형태를 보여주는 단면도.

도 7A, 7B 및 7C도는 본 발명의 제2실시예에 따른 스퍼트링방법을 구현하기 위한 스퍼트링장치내에서 타겟의 후면측에 배설된 자석의 운동을 보여주는 도면.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 스퍼트링방법을 구현하기 위한 스퍼트링장치의 스퍼트링전극과 전극 근처의 구조를 보여주는 도면.

도 9는 도 8의 선 Ⅸ-Ⅸ를 따라 이루어진 단면도.

도 10은 제3실시예의 스퍼트링장치에 의해 부식된 타겟의 형상을 보여주는 단면도.

도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 스퍼트링방법을 구현하기 위한 스퍼트링장치의 스퍼트링전극과 전극 근처의 구조를 보여주는 평면도.

도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 스퍼트링방법을 구현하기 위한 스퍼트링장치의 스퍼트링전극과 전극 근처의 구조를 보여주는 평면도.

도 13은 도 12의 선 XIII-XIII를 따라 이루어진 단면도.

도 14A, 14B 및 14C도는 제5실시예의 자극, 자속 및 플라즈마내 전자들이 스퍼트링장치에서 힘을 받는 방향의 시간에 따른 변화를 보여주는 도면.

도 15는 제5실시예의 스퍼트링장치에 의해 부식된 타겟의 형상을 보여주는 도면.

도 16A, 16B, 16C, 16D, 16E, 16F, 16G 및 16H도는 본 발명의 제6실시예에 따른 스퍼트링방법을 구현하기 위한 스퍼트링장치의 자극의 시간에 따른 변화를 보여주는 도면.

도 17은 제6실시예의 스퍼트링장치에 의해 부식된 타겟의 형상을 보여주는 도면.

도 18은 제6실시예의 스퍼트링장치의 박막형성율을 보여주는 그래프도.

도 19는 제6실시예의 스퍼트링장치의 다른 전자석의 구성을 보여주는 단면도.

도 20은 선행기술 스퍼트링장치를 보여주는 단면도.

도 21은 타겟의 전면과 후면에 자석을 가지는 선행기술 스퍼트링전극을 보여주는 도면.

본 발명의 상세한 설명을 시작하기에 앞서, 첨부도면 전체를 통해 동일한 부분들은 동일한 참조번호로 표시된다는 것을 명심해야 한다.

본 발명의 바람직한 실시예가 도 1 내지 19를 참조하여 아래에서 설명된다.

[제1실시예]

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스퍼트링방법을 구현하기 위한 스퍼트링장치를 보여준다. 도 1에는, 진공챔버(1), 챔버(1)에 제공되어 진공펌프와 연통하는 진공배출펌프(2), 챔버(1)에 제공된 가스유입파이프(3) 및 가스유입파이프(3)에 설치된 가스흐름율 제어기(4)가 도시되어 있다. 참조번호 5는 가스유입파이프(3)에서 챔버(1)내로 도입되는 방전가스를 나타내고 그리고 가스는 일반적으로 아르곤가스로 제공된다. 또한 도면에는 챔버(1)내에 위치되는 타겟(6), 절연체(80)를 통해 챔버(1)에 설치되는 스프트링전극(7), 스프트링전극(7)에 음전압 또는 고주파 전압을 인가하는 DC 또는 고주파 전기방전 전력원(8), 타겟(6)의 길이 방향으로 한쌍의 변부에 설치되는, 챔버(1) 내측에 위치되는 한쌍의 자석홀더(9) 및 한쌍의 자석홀더(9)에 지지되고 또한 타겟(6)의 한쌍의 변부를 따라 설치되는 한쌍의 봉형 자석(10)이 도시되어 있다. 참조번호 11은 챔버(1)내측의 타겟(6)반대편 위치에 위치되는 기재홀더를 나타낸다. 참조번호 12는 기재홀더(11)에 의해 지지되는 기재를 나타내고 그리고 박막은 이 기재위에 형성된다. 참조번호 14는 스프트링전극(7) 내측에 설치되고 또한 타겟(6)의 길이방향으로 배열되게 되도록 타겟의 후면측에 설치되는 봉형 자석(14)을 나타낸다. 이 자석(14)에는 타겟(6)의 길이방향에 수직인 방향으로 타겟(6)의 후면측 상에서 이동하는 이동매카니즘을 나타낸다.

도 2는 도 1에 도시된 스퍼트링장치내 스퍼트링전극부의 평면도이다. 도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 이루어진 단면을 보여준다. 도 2에 도시된 바와 같이, 자석(10)들은 직사각형 타겟(6)의 길이방향으로 변부를 따라 배열되게 타겟(6)의 외측에 설치되고 그리고 한 쌍의 자석(10)이 타겟(6)을 가운데에 두고서 서로에 대해 정반대로 배열된 동일한 극성을 가지는 구성이 이루어진다. 도 2에서, 한쌍의 자석(10)의 북극(N극)은 서로에 대해 반대되도록 만들어진다. 또한, 타겟(6)의 후면측에 설치된 자석(14)은 타겟을 가운데에 두고서 서로에 대해 정반대로 설치된 자석(10)의 극성에 대해 반대인 그의 극성이 타겟의 후면을 향하도록 설치된다. 도 2에서 자석(10)의 북극이 서로에 대해 반대되기 때문에, 타겟의 후면측에 배열된 자석(14)의 양극(S극)은 타겟(6)이 후면을 향한다. 또한, 타겟의 후면측에 배열된 자석은, 타겟(6)의 길이방향에 수직인 방향으로, 즉 참조번호(91)에 의해 표시된 방향으로 상기 언급된 이동매카니즘에 의해 이동 및 왕복운동을 할 수 있도록 구성된다. 자석(14)은 시간이 경과함에 따라 도 4A에 도시된 상태에서 도 4B에 도시된 상태를 지나 도 4C에 도시된 상태로 이동하고, 그리고 그런 다음 도 4C에 도시된 상태에서 도 4B에 도시된 상태를 지나 도 4C에 도시된 상태로 이동한다. 즉, 타겟(6)의 후면측에서 한쌍의 자석(10)의 간격에 상응하는 범위내에서 자석(14)은 한 자석(10)의 근처에서부터 점진적으로 멀어지게 이동하여 다른 자석(10)에 가까이 가게 되고, 그리고 계속하여 자석(14)이 다른 자석(10)의 근처에 위치되게 되면, 반대로 자석(14)은 다른 자석(10)의 근처에서부터 점진적으로 떨어져 한 자석(10)에 가까이 가게 되고, 그런 다음 한 자석(10)의 근처에 위치되게 된다. 이 동작에서 자석(14)의 이동속도는 시간에 따른 플라즈마밀도를 평균화시키기 위해 균일한 속도가 되는 것이 바람직하다.

상기의 구성으로, 자가장의 세기와 방향은 타겟(6)의 모든 점에서 시간에 따라 변환된다. 도 5는, 타겟의 후면측에 설치된 자석(14)의 이동속도가 50mm/s라 가정할 때, 타겟의 표면으로부터 2㎜ 떨어져 위치된 지점에서 Ⅲ-Ⅲ의 방향으로 자속밀도의 시간에 따른 변화가 타겟(6)의 중심에서 및 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ상의 타겟(6)의 중심에서 50㎜ 떨어져 위치된 지점에서 각각 측정된 실선과 점선으로 표시되는 예를 보여주는 그래프이다. 그래프에서, 도 3의 자석(14)의 우측방향 이동은 양의 운동으로 표시된다. 도 5로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 자기장의 세기와 방향은 타겟상의 각 지점에서 시간에 따라 변한다.

도 2에서, 자속이 우측방향으로 향하면, 플라즈마의 전자들은 도 2에서 아랫방향 힘을 받는다. 자속이 좌측방향으로 향하면, 플라즈마의 전자들은 윗방향 힘을 받는다. 따라서, 자속방향의 시간에 따른 변화는 플라즈마밀도가 증가되게 되도록 타겟표면상의 플라즈마를 한정하여, 부식율이 증가되고 또한 기재상에 막형성율이 증가된다. 게다가, 타겟표면상의 플라즈마밀도는 시간에 따라 평균화되어, 타겟(6)의 부식된 부분(6a)은 도 6에 도시된 바와 같이 거의 균일하게 되고 그리고 재료의 사용효율성이 증가된다.

[제2실시예]

도 7A 내지 도 7C는 본 발명의 제2실시예에 따른 스퍼트링방법을 구현하기 위한 스퍼트링장치를 보여준다. 대부분의 구성은 제1실시예의 구성과 비슷하지만, 그러나 차이점은 다수, 예컨대 두 개의 봉형 자석(14)이 타겟(6)의 후면측에 설치된다는 것이다. 이러한 구성으로, 도 7A 내지 도 7C에 도시된 바와 같이, 서로로부터 지정된 간격으로 떨어져 위치된 두 개의 자석(14)들은 제1실시예의 이동매카니즘과 비슷한 매카니즘으로 도 4에 도시된 바와 같이 이동한다. 즉, 도 7A 내지 도 7C에 도시된 바와 같이 타겟(6)의 후면측에서, 한쌍의 자석(10)간의 간격에 상응하는 범위내에서 타겟(6)의 후면측상의 좌측자석(14)은 타겟(6)의 후면측상의 우측자석(14)과 함께 일체적으로 우측으로 이동하여, 타겟 전면측상의 좌측자석(10)으로부터 떨어지게 점진적으로 이동한다. 이 우측자석(14)이 타겟(6)의 전면측상의 우측자석(10)에 가까이 다가가면, 자석(10)의 근처위치에 위치되고, 반대로 우측자석(14)이 자측자석(14)과 함께 일체적으로 우측자석(10)으로부터 떨어지게 좌측으로 이동하면, 좌측자석(14)은 좌측좌석(10)에 가까이 가게 되어, 자석(10)의 근처위치에 위치된다. 이 동작에서, 두 자석(14)의 이동속도는 플라즈마밀도를 시간에 따라 평균화시키기 위한 균일한 속도가 되는 것이 바람직하다.

이 제2실시예는 도 1의 실시예와 비슷한 효과를 발생시킬 수 있다. 게다가, 타겟이 클 때, 즉 자석(10)간의 견격이 넓을 때, 타겟의 표면에서 자속의 감소가 발생할 가능성과 막형성율이 감소가 발생할 가능성이 다수의 자석(14)을 설치함으로써 억제될 수 있다.

[제3실시예]

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 스퍼트링방법을 구현하기 위한 스퍼트링장치의 스퍼트링전극부를 보여준다. 도 8은, 도 1에 도시된 제1실시예의 스퍼트링장치의 스퍼트링전극부의 평면도인 도 2와 비슷하다. 도 9는 도 8의 선IX-IX를 따라 이루어진 단면을 보여준다.

제3실시예는 직사각형 타겟(6)을 위한 것이 아니라 원형 타겟(46)을 위한 것이라는 점에서 제2실시예와 다르다.

원형타겟(46)의 원부변부를 따라 설치된 환상자석(15)은 동일한 극이 타겟(46)의 원주를 따라 원형타겟(46)의 중심을 향하도록 설치된다. 도 8에서 예컨대, 북극이 타겟(46)의 중심을 향하는 구성이 도시되어 있다. 세 개의 실린더형 자석(16)들이 타겟(46)의 후면측에 120°의 간격을 두고서 설치되고 그리고 이들 세 자석(16)들은 원형운동, 특히 120°의 간격을 유지하면서 타겟(46)의 중심에 대해 상이한 반경을 가지는 각 동심원상에서 균일한 각속도로 동일한 방향으로 운동할 수 있도록 설치되고 그리고 자석(15)의 중심을 향하는 극에 반대인 극이 타겟의 전면을 향하도록 설치된다. 따라서, 도 8에서, 남극은 타겟(46)의 후면을 향한다.

도 8에서, 자속은 타겟의 중심을 향하여, 따라서 플라즈마의 전자들은 타겟의 후면측에 설치된 세 자석(16)의 운동에 따라 타겟(46)의 원주방향으로 전자들이 운동하게 되는 방향으로 힘을 받는다. 이 단계에서, 세 자석(16)들은 타겟(46)의 중심에 대해 상이한 반경을 가지는 원주 위를 운동하게 되어, 따라서 플라즈마밀도는 타겟표면의 각 지점에서 시평균 바이어스로 균일하게 되어, 타겟(46)의 부식부(46a)는 도 10에 도시된 바와 같이 거의 균일하게 된다. 참조번호 47은 도 1에 도시된 스프트링전극(7)에 상응하는 원형 스퍼트링전극을 나타낸다는 것을 명심해야 한다.

비록 세 자석(16)들이 상기 기술에 따라 타겟의 후면측에 120°의 간격으로 설치된다 하더라도, 다수의 자석들로 비슷한 효과가 발생될 수 있다. 규칙적이 각 간격으로 자석들을 설치하는 것이 바람직하다. 타겟의 후면측에 설치된 자석(16)들은 원형 대신에 환형자석(15)에 상응하는 원호 주변표면을 가지는 선형(扇形)을 가질 수 있다. 게다가, 세 자석(16)들은 항상 동일한 방향으로 서로 일체적으로 이동할 필요가 없고 그리고 세 자석(16)들이 서로 일체적으로 이동하는 방향을 규칙적인 시간간격으로 변경시킬 수 있다.

[제4실시예]

도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 스퍼트링방법을 구현하기 위한 스퍼트링장치의 스퍼트링전극부를 보여준다. 도 11은 도 1에 도시된 제1실시예의 스퍼트링장치의 스퍼트링전극부의 평면도인 도 2와 비슷하다.

이 제4실시예는, 타겟(46)의 후면측에서 이동하는 세 자석(16)들이 설치되어 거의 원형운동으로 동심적으로 운동하는 구성 대신에 하나의 실린더형 자석(16)이 동심적인 원에서 이동하여 왕복운동하지 않고 나선적으로 거의 원형운동을 한다는 것이 제3실시예와 상이하다.

자석(15)은, 동일한 극들이 도 8과 비슥하게 타겟(46)의 중심을 향하도록 타겟(46)의 원주를 따라 설치된다. 타겟(46)의 후면측에 설치된 자석(16)의 타겟(46)의 중심측에서 최외측 주변측으로 나선운동으로 이동한다. 자석(16)이 최외측 주변측의 지정된 위치에 도달하면, 자석은 반대로 타겟(46)의 최외측 주변측에서 중심측으로 나선운동으로 이동한다. 이 운동은 플라즈마밀도를 시간에 따라 거의 평균화시키기 위한 균일한 각속도로 이루어지는 것이 바람직하다. 자석(16)의 자석(15)의 중심을 향하는 극의 반대극이 제3실시예와 비슷하게 타겟(46)의 전면을 향하도록 설치된다.

이러한 구성으로, 플라즈마밀도는 타겟의 후면측에 설치된 자석(16)의 나선 운동에 따라 타겟표면상의 각 지점에서 시평균된 바이어스로 거의 균일하게 되어, 타겟(46)의 재료사용 효율성이 증가된다.

비록 상기 설명에 따라 타겟의 후면측에 한 자석(16)이 설치된다 하더라도, 다수의 자석들을 설치하여 동일한 방향으로 일체적으로 나선이동시키는 것이 가능하다.

[제5실시예]

도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 스퍼트링방법을 구현하기 위한 스퍼트링장치의 스퍼트링전극부를 보여준다. 도 12은, 도 1에 도시된 제1실시예의 스퍼트링장치의 스퍼트링전극부의 평면도인 도 2와 비슷하다. 도 13는 도 12의 선XIII-XIII를 따라 이루어진 단면을 보여준다.

이 제5실시예에서, 타겟(46)의 전면측에 원구성으로 설치된 여덟 개의 호형(arc-shaped)전자석(17)의 극성들이, 제4실시예와는 달리 타겟(46)의 후면측에 자석들을 설치하는 대신에 시간에 따라 변한다.

여덟 개의 전자석(17)들은 타겟(46)의 원주를 따라 규칙적인 간격으로 설치되고 그리고 이들은 동일한 형상을 가진다. 전자석(17)들은 각각 자화되게 되는 자성체(17a), 자성체(17a) 둘레에 감겨진 코일(17b) 및 코일(17b)에 전류를 흘러보내기 위한 전력원(17c)으로 구성되고, 그리고 여덟 개의 전력원(17c)를 제어하기 위한 제어유닛(17d)이 제공된다. 여덟 개의 전자석(17)의 코일(17b)을 통해 전류가 흐르는 방향을 제어유닛(17d)으로 제어함으로써, 타겟(46)의 전면에서 발생된 전자석(17)의 극은 독립적으로 제어될 수 있다.

도 14A 내지 도 14C는 타겟(46)의 전면에서 발생된 전자석(17)의 자극이 시간에 따라 변화를 보여준다. 자극을 변경시킴으로써, 참조번호 92로 표시된 자속의 방향은 도 14A에서 도 14B에 도시된 상태를 통해 도 14C에 도시된 상태로 변경되고 그리고 그런 다음, 도 14C에서 도 14B를 통해 도 14A에 도시된 상태로 변경된다. 그런 다음, 도 14A에 도시된 상태에서 도 14C로 도시된 상태로 그리고 도 14C에 도시된 상태에서 도 14A에 도시된 상태로의 변경은 다수의 임의 차례 반복된다. 따라서, 자극의 변화에 따라, 플라즈마의 전자들이 힘을 받는, 참조번호 93으로 표시된 방향이 변경되다. 플라즈마의 전자들이 힘을 받는 방향(93)의 시간에 따른 변화로, 타겟표면상의 플라즈마밀도는 시평균 바이이스로 거의 균일하게 되어, 도 15에 도시된 바와 같이 전체적으로 거의 균일한 타겟(46b)의 부식이 이루어진다.

비록 상기 설명에 따라 여덟 개의 전자석(17)들이 타겟의 원주를 따라 설치된다 하더라도, 네 개 이상의 짝수의 전자석들이 제공되는 한 아무런 문제점이 없다. 제5실시예의 목적에 따라 전자들이 힘을 받는 방향을 시간에 따라 변화시키는 것을 달성하기 위해 세 개 이상의 자석들이 필요하다. 게다가, 타겟표면에서 전자들의 대칭을 고려하면, 짝수개의 자석들이 바람직하다. 따라서, 네개 이상의 짝수개의 전자석들을 제공하는 것이 바람직하다.

[제6실시예]

도 16A 내지 도 16H는 본 발명의 제6실시예에 따른 스퍼트링방법을 구현하기 위한 스퍼트링장치를 보여준다. 이 도면은 도 14와 비슷하게 타겟(46)의 전면에서 발생된 자극의 시간에 따른 변화를 보여준다.

이 제6실시예에서, 여덟 개의 전자석(17)들이 제5실시예와 비슷하게 타겟(46)의 원주를 따라 규칙적인 간격으로 설치된다. 제6실시예는, 제어유닛(17d)의 제어로 연속적인 네 개의 전자석(17)들이 동일한 극을 발생시키도록 설치되고 이들 자석들에 반대편에 있는 네 개의 전자석(17)들은 상기 연속적인 전자석들의 극과는 다른 극을 발생시키고, 그리고 네 개의 연속적인 전자석(17)들은 시간이 경과함에 따라 차례차례 변위된다는 점에서 제5실시예와는 상이하다.

순간적으로, 플라즈마의 전자들은 타겟의 표면에 평행한 특정방향으로 힘을 받는다. 이 제6실시예서, 방향은 360° 회전되어, 따라서 타겟(46)표면상의 플라즈마밀도는 시평균 바이어스로 거의 균일하게 된다. 따라서, 도 17에 도시된 바와 같이, 타겟(46)의 부식부(46c)의 부식은 전체적으로 거의 균일하게 진행되어, 재료의 사용효율성이 증가된다. 게다가, 이 단계에서 막형성율과 기재상에 형성된 막의 분포도가 도 18에 도시된 바와 같이 매우 급속하게 되고 또한 거의 균일하게 된다.

게다가, 이 제6실시예에 따라, 사이에 타겟(46)을 두고서 서로에 대해 정반대로 위치된 전자석(17)들은 확실하게 상이한 극들을 가진다. 따라서, 도 19에 도시된 바와 같이 한 전자석(57)으로 두 자극이 제공되는 구성을 택함으로써, 전자석(57)은 네 개로 감소될 수 있어서, 이에 의해 장치가 단순하게 된다. 자성체(57a)의 둘레에 코일(57b) 이 감긴 전자석(57)을 제공해, 코일(57b)을 통해 전력원(57c)에서부터 전류를 흘리고 그리고 상기에서 언급된 제어유닛(17d)과 비슷한 제어유닛(57d)으로 네 개의 전력원(57c)을 제어하는 것이 적절하다. 전자석(17 및 57)의 코일부는 챔버(1)의 대기측에 위치되는 것이 가장 바람직하다.

비록 여덟 개의 전자석(17)이 상기의 설명에 따라 타겟(46)의 원주를 따라 설치된다 하더라도, 네 개 이상의 전자석들이 제공되는 한 아무런 문제점이 없다. 짝수개의 전자석(17)을 제공하는 것이 가장 바람직하다.

상기 언급된 각 실시예에서, 각 자석의 이동주파수, 자극의 변화주파수 및 이들의 작동시간을 측정하는 것이 적절하다.

게다가, 제1 및 제2실시예에서, 타겟의 전면측에 설치된 자석(10)과 타겟의 후면측에 설치된 자석(14)들이 설치되는 방향으로 직사각형 타겟(6)의 길이방향으로만 제한되지 않고, 그리고 이들은 길이방향에 수직인 보다 짧은 측을 따라 설치될 수 있다. 게다가, 제1 및 제2실시예에서, 타겟의 후면측에 임의 수의 자석(14)들이 제공될 수 있다.

게다가, 제4실시예에서, 타겟의 후면측에 설치된 자석(16)의 수는 하나로 제한되지 않고, 임의 수가 될 수 있다.

게다가, 제5 및 제6실시예에서, 플라즈마밀도를 시간에 따라 거의 평균화시키기 위해 동일한 시간간격에서 전자석(17 및 57)의 자극을 변경시키는 방법을 채택하는 것이 바람직하다.

상기에서 설명된 것과 같이, 본 발명은 타겟표면에서 플라즈마밀도를 거의 균일하게 하고, 타겟의 부식을 거의 균일하게 하고, 타겟재료의 사용효율성을 증가시키고 또한 기재상에 박막의 형성율을 증가시키는 유리한 효과를 발생시켜, 이에 의해 막두께의 균일성이 보장되게 된다.

1996년 10월2일 출원된 일본특허출원 제8-261643호의, 상세한 설명, 청구항, 도면, 및 요약을 포함한 전체 설명은 여기에서 참조문헌으로 사용된다.

비록 본 발명이 첨부도면을 참조해 바람직한 실시예와 함께 상세히 설명되었다 하더라도, 다양한 수정과 변경이 이루어질 수 있다는 것을 본 기술분야의 당업자라면 잘 알 수 있을 것이다. 그러한 변경과 수정들은 청구항의 범위를 이탈하지 않는다면, 본 발명의 범위내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

내용없음

Claims (20)

1. 타겟(46)의 한쌍의 변부를 따라 설치된 봉형 제1자석(10); 및

   타겟의 후면측에 이동가능하게 설치된 봉형 제2자석(14)을 포함하는 것이 특징인, 직사각형 타겟(46)을 스퍼트링하기 위한 스퍼트링장치.
2. 청구항 1에 있어서, 제1자석(10)은 서로에 대해 정반대로 설치된 동일한 극성을 가지고; 또한 제2자석(14)은 서로에 대해 정반대로 설치된 제1자석의 극성과는 다른 그의 극성이 타겟의 후면을 향하도록 설치되는 것이 특징인 스퍼트링장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 제2자석(14)은 제1자석(10)간의 간격에 상응하는 범위내에서 타겟의 후면측에서 왕복운동하는 것이 특징인 스퍼트링장치.
4. 청구항 1 내지 3중 어느 하나에 있어서, 제2자석(14)은 다수의 봉형 자석을 포함하는 것이 특징인 스퍼트링장치.
5. 타겟의 변부의 양편에 설치된 제3자석(15); 및

   거의 원운동으로 이동할 수 있도록 타겟의 후면측에 설치된 제4자석(16)을 포함하는 것이 특징인, 원형타겟(46)으로 스퍼트링을 하기 위한 스퍼트링장치.
6. 청구항 5에 있어서, 제3자석(15)은 타겟의 중심을 향하는 동일한 극성을 가지고, 또한 제4자석(16)은 타겟의 중심을 향하는 제3자석의 극성과는 다른 그의 극성이 타겟의 후면을 향하도록 설치되는 것이 특징인 스퍼트링장치.
7. 청구항 5 또는 6에 있어서, 다수의 제4전극(16)이 제공되는 것이 특징인 스퍼트링장치.
8. 청구항 5 내지 7중 어느 하나에 있어서, 제4전극(16)은 나선운동으로 이동하는 것이 특징인 스퍼트링장치.
9. 다수의 전자석(17, 57)들이 타겟의 양변부에 설치되고 도한 전자석들은 시간에 따라 변화되는 자극을 가지는 것이 특징인, 원형타겟(46)으로 스퍼트링을 하기 위한 스퍼트링장치.
10. 청구항 9에 있어서, 전자석들은 타겟의 내측으로 향하는 독립적인, 제어가능한 극을 가지는 것이 특징인 스퍼트링장치.
11. 청구항 9 도는 10에 있어서, 네 개 이상의 짝수개의 전자석들이 제공되는 것이 특징인 스퍼트링장치.
12. 청구항 9 내지 11중 어느 하나에 있어서, 전자석들은 각각 진공챔버의 대기측에 설치된 코일을 가지는 것이 특징인 스퍼트링장치.
13. 봉형의 제1자석(10)들이 타겟(6)의 한쌍의 변부를 따라 설치되고 그리고 봉형의 제2자석(14)들이 타겟이 후면측에 이동가능하게 설치되는 상태에서 직사각형 타겟(46)으로 스퍼트링을 하기 위한 스퍼트링방법에 있어서,

    방법은 자속방향을 시간에 따라 변경시키기 위해 타겟의 후면측에 있는 제2자석을 이동시키는 동안 스퍼트링을 하여, 이로써 타겟표면상의 플라즈마밀도를 시간에 따라 평균화시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 스퍼트링방법.
14. 청구항 13에 있어서, 제1자석(10)은 서로에 대해 정반대로 배열된 동일한 극성을 가지고 또한 제2자석(14)은 서로에 대해 정반대로 설치된 제1자석의 극성과는 상이한 그의 극성이 타겟의 후면을 향하도록 설치되는 것이 특징인 스퍼트링방법.
15. 청구항 13 또는 14에 있어서, 제2자석(14)은 제1자석(10)간의 간격을 상응하는 범위내에서 타겟의 후면측에서 왕복운동을 하는 것이 특징인 스퍼트링방법.
16. 제3자석(15)이 타겟의 변부 양측에 설치되고 또한 제4자석(16)이 타겟의 후면측에 이동가능하게 설치되는 상태에서 원형타겟(46)으로 스퍼트링을 하기 위한 스퍼트링방법에 있어서,

    방법은 자속방향으로 시간에 따라 변경시키기 위해 타겟의 후면측에서 제4자석을 거의 원운동으로 이동시키는 동안 스퍼트링을 실행하여, 이로써 타겟표면상의 플라즈마밀도를 시간에 따라 거의 평균화시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 스퍼트링방법.
17. 청구항 16에 있어서, 제3자석(15)은 타겟의 중심을 향하는 동일한 극성을 가지고 또한 제4자석(16)은 타겟의 중심을 향하는 제3자석의 극성과는 상이한 그의 극성이 타겟의 후면측을 향하도록 설치되는 것이 특징인 스퍼트링방법.
18. 청구항 16 또는 17에 있어서, 제4자석(16)은 나선운동으로 이동하는 것이 특징인 스퍼트링방법.
19. 다수의 전자석(17, 57)들이 타겟의 변부 양측에 설치되는 상태에서 원형타겟(46)으로 스퍼트링을 하기 위한 스퍼트링방법에 있어서,

    방법은 자속방향을 변경시키기 또한 플라즈마의 전자들이 힘을 받는 방향(93)을 변경시키기 위해 전자석의 자극들을 시간에 따라 변경시켜, 이로써 타겟표면상에서 플라즈마밀도를 시간에 따라 거의 평균화시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 스퍼트링방법.
20. 청구항 19에 있어서, 자속방향은 전자석의 자극을 360° 회전시켜 시간에 따라 변경시키고 또한 플라즈마의 전자들이 힘을 받는 방향(93)를 시간에 따라 변경시킴으로써 변경되어, 이로써 시평균 바이어스로 타겟표면상에서 플라즈마밀도를 거의 균일하게 만드는 것이 특징인 스퍼트링방법.