KR20010020525A - 스퍼터 코팅 시스템 및 기판 전극을 사용하는 방법 - Google Patents

스퍼터 코팅 시스템 및 기판 전극을 사용하는 방법 Download PDF

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노만 에이취. 폰드
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Abstract

기판(24)상에 박막을 피복하기 위한 장치는 스퍼터링 챔버(12)를 에워싸고 있는 하우징(10)과 스퍼터링 챔버(12)내에 기판(24)을 위치시키기 위한 기판 홀더(30) 및 스퍼터링 타겟(40,44)을 포함하고 상기 기판(24)의 표면상에 타겟(40,44) 원자의 박막을 피복하기 위한 스퍼터링 건(20,22)을 포함한다. 상기 챔버(12)는 플라즈마를 형성하는 가스를 포함한다. 전위는 기판(24)쪽으로 플라즈마로부터의 이온을 가속하기 위해 기판(24)에 인가된다. 상기 기판 전극(60,62)은 기판 홀더(30)에 의한 기판(24)의 운동을 허용하고 플라즈마로부터 보았을 때 기판(24) 주변부 주위에 실질적으로 균일한 전위를 설정한다. 상기 기판 전극(60,62)은 이온들이 기판(24) 표면과 실질적으로 균일하게 충돌하도록 바이어스될 수 있다.

Description

스퍼터 코팅 시스템 및 기판 전극을 사용하는 방법 {SPUTTER COATING SYSTEM AND METHOD USING SUBSTRATE ELECTRODE}
스퍼터 코팅으로도 알려진 스퍼터 피복은 예를들어, 하드 디스크 드라이브 또는 반도체 웨이퍼와 같은 기판상에 소정 재료의 박막을 피복하는 기술이다. 일반적으로, 플라즈마로부터의 불활성 가스 이온들은 피복될 재표의 타겟을 향해 가속된다. 타겟재료의 자유 원자들은 이온들이 타겟과 충돌할 때 방출된다. 일부의 자유 원자들은 기판 표면상에 수집되어 박막을 형성한다.
하나의 공지된 스퍼터링 기술은 마그네트론 스터퍼링이다. 마그네트론 스퍼터링은 스퍼터링 수율을 개선하기 위해 자기장을 사용한다. 자석은 타겟 뒤에 위치되며, 자력선은 타겟을 관통하여 타겟의 표면상에 아크를 형성한다. 자기장은 전자를 타겟 표면 근처에 한정하는데 도움을 준다. 결과적으로 향상된 전자의 농도는 고밀도 이온을 생성하며 스퍼터링 공정의 효율을 개선한다.
통상적인 디스크 스퍼터링 시스템에 있어서, 디스크는 두 개의 스퍼터원 사이에 놓이며, 박막이 디스크 양 표면상에 동시에 피복된다. 이러한 형태의 스퍼터링 시스템의 예는 인테벡 인코포레이티드에 의해 제작되어 판매되고 있는 모델 엠디피-250비이다. 다른 형태, 즉 양측 스퍼터링 시스템은 케네디 등에게 1980년 1월 15일자로 허여된 미국 특허 제 4,183,797호에 기술되어 있다.
하드 디스크 드라이브(HDD)의 제작에 있어서 중요한 단계는 매체(디스크)상에 박막을 스퍼터링하는 것이다. 고 기록 밀도를 달성하기 위해서는 고 보자력 및 저 잡음 매체를 필요로 한다. 이들 특성은 하나의 디스크로부터 다른 디스크로, 또한 디스크 표면을 통해 균일성을 유지하는 것이 중요하다. 자기 저항 헤드의 사용이 증가하면서, 상기 매체에 대한 균일성의 요건이 더욱 증가하게 되었다.
통상적으로, HDD매체는 하부층, 자기 기록층 및 상부 자기 보호층을 포함하는 여러 개의 막을 가진다. 이들 모든 박막은 동일한 스퍼터링 시스템내에서 피복될 수 있다. 상기 어떤 층은 "바이어스 스퍼터링"으로 공지된 기술을 사용하여 바이어스 전위에서 기판에 피복될 수 있다. 이러한 기술은 전압을 디스크에 인가하는 전술한 기본적인 스퍼터링 공정과는 상이하다. 상기 전압은 피복될 박막과 충돌하여 박막의 특성을 변화시키는 디스크 이온들을 흡인한다.
스퍼터링 시스템은 최적의 박막 균일도, 타겟 수명 및 (증가된 청정도 및 감소된 입자 생성에 대한)스퍼터된 재료의 수집성을 고려하여 설계된다. 그러한 설계 특성은 바이어스를 사용하여 디스크상에 생성된 박막의 특성들이 에너지, 디스크와 충돌하는 활성이온의 각도 및 수에 의존하므로 바이어스 스퍼터링 중의 박막 균일도가 항상 일정하지 않다. 이러한 가변성은 시스템내의 전극의 위치 및 형상에 민감하게 의존한다. 이러한 상황하에서, 전극은 타겟 및 디스크와 같은, 인가된 전압을 갖는 스퍼터링 시스템의 성분 또는 챔버벽 및 차폐물과 같은 접지 도전체이다.
2 세트의 전극은 바이어스 스퍼터 피복된 박막의 특성에 일차적인 영향을 부여한다. 첫째, 상기 디스크는 표면을 통해 실질적으로 일정한 바이어스 전압을 갖는 전극이다. 상기 전압은 디스크 엣지를 지나서 챔버내의 플라즈마 전압 또는 제로로 즉시 감소된다. 상기 디스크가 바이어스 스퍼터링중에 이온을 흡인하므로, 디스크의 형상 및 인가된 전압은 디스크와 충돌하는 이온의 공간적 분배에 커다란 영향력을 가진다. 통상적으로, 상기 전압은 기판 홀더를 통해 디스크에 가해진다. 기판 홀더가 바이어스 스퍼터링에 대한 충돌보다도 디스크 처리에 최적이므로, 보통 형상이 불균일하다. 비균일한 기판 홀더는 피복된 재료에 이미지(전기, 광학 및 기계적 이미지)를 생성하는 국부위치된 전기장의 변화를 유도한다. 이는 불균일한 바이어스 스퍼터링을 초래한다. 둘째, 스퍼터된 재료를 수집하고 가스 방출용 접지표면으로의 역할을 하는 차폐물이 디스크와 충돌하는 이온의 궤적에 영향을 끼친다. 차폐물의 형상은 디스크상의 다른 위치에서 충돌하는 이온의 각도와 수를 상당히 변경시킬 수 있다. 따라서, 상기 차폐물은 바이어스 스퍼터된 박막의 특성에 불균일성을 초래한다.
따라서, 전술한 불균일성을 감소 또는 제거할 수 있는 개선된 스퍼터링 방법 및 장치가 필요하다.
발명의 개요
본 발명의 제 1 특징에 따라서, 박막을 기판상에 피복하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 플라즈마를 형성하는 작동가스를 함유하는 스퍼터링 챔버, 기판을 스퍼터링 챔버내에 위치시키고 플라즈마로부터의 이온을 기판쪽으로 가속하기 위한 전위를 기판에 인가하는 기판 홀더, 및 상기 기판상에 타겟원자 박막을 피복하고 스퍼터링 타겟을 갖춘 스퍼터링 건을 포함한다. 상기 장치는 기판쪽으로 플라즈마로부터 가속된 이온의 궤적을 제어하는 기판 전극을 더 포함한다. 상기 기판전극은 기판홀더에 의한 기판의 운동을 허용하며 플라즈마로부터 보아 기판의 주위에 실질적으로 균일한 전위를 설정한다. 상기 기판 전극은 이온들이 기판표면과 거의 균일하게 충돌하도록 바람직하게 바이어스된다.
상기 기판전극은 기판과 동일하거나 조금 큰 구멍을 가지므로 상기 기판이 구멍을 통해 타겟에 노출된다. 양호한 실시예에 있어서, 상기 기판은 실질적으로 원형인 디스크를 포함하며, 상기 기판전극내의 구멍은 원형이다. 상기 기판전극은 기판 홀더에 의한 기판의 운동을 허용하도록 타겟쪽으로 기판으로부터 이격될 수 있다. 바람직하게, 상기 기판전극내의 구멍은 타겟과 기판 사이에 직선의 관찰통로를 제공하도록 기판쪽으로 내향 테이퍼진 내측벽을 가진다.
상기 기판전극은 음 전압원에 바람직하게 연결된다. 일 실시예에서, 상기 기판전극 및 기판은 동일한 전압원에 연결된다. 다른 실시예에서, 상기 기판전극 및 기판은 상이한 전압원에 연결된다.
본 발명의 제 2 특징에 따라서, 박막을 기판상에 피복하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 플라즈마를 형성하는 가스를 함유한 스퍼터링 챔버, 기판을 상기 스퍼터링 챔버내에 위치시키고 기판쪽으로 플라즈마로부터의 이온을 가속시키기 위한 전위를 기판에 인가하는 기판 홀더, 기판의 제 1 표면상에 제 1 타겟의 원자 박막을 피복시키기 위한 챔버 내부의 제 1 스퍼터링 타겟을 포함하는 제 1 스퍼터링 건, 및 상기 기판의 제 2 표면상에 제 2 타겟의 원자 박막을 피복시키기 위한 챔버 내부의 제 2을 포함하는 제 2 스퍼터링 건을 포함한다. 상기 장치는 기판쪽으로 플라즈마로부터 가속된 이온의 궤적을 제어하는 기판 전극 조립체를 더 포함한다. 상기 기판전극 조립체는 기판홀더에 의한 기판의 운동을 허용하며 플라즈마로부터 보아 기판의 주위에 실질적으로 균일한 전위를 설정한다. 상기 기판전극 조립체는 상기 기판의 제 1 표면에 근접하게 배열된 제 1 기판전극 및 상기 기판의 제 2 표면에 근접하게 배열된 제 2 기판전극을 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 기판 전극 조립체는 이온들이 기판의 제 1 및 제 2 표면과 거의 균일하게 충돌하도록 바람직하게 바이어스된다.
본 발명의 제 3 특징에 따라서, 기판을 처리하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 플라즈마를 형성하는 가스를 함유한 챔버, 기판을 상기 스퍼터링 챔버내에 위치시키고 기판의 표면쪽으로 플라즈마로부터의 이온을 가속시키기 위한 전위를 기판에 인가하는 기판 홀더, 및 기판쪽으로 플라즈마로부터 가속된 이온의 궤적을 제어하는 기판 전극을 포함한다. 상기 기판전극은 기판홀더에 의한 기판의 운동을 허용하며 상기 기판의 주위에 실질적으로 균일한 전위를 설정한다. 상기 기판 전극은 이온들이 기판표면과 거의 균일하게 충돌하도록 바람직하게 바이어스된다.
본 발명의 제 4 특징에 따라서, 기판상에 박막을 피복하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 플라즈마를 형성하는 가스를 함유한 스퍼터링 챔버내에 기판을 위치시키는 단계, 기판쪽으로 플라즈마로부터의 이온을 가속시키기 위한 전위를 기판에 인가하는 단계, 상기 스퍼터링 챔버내에 위치된 타겟 원자의 박막을 상기 기판의 표면상에 피복시키는 단계, 및 상기 기판쪽으로 플라즈마로부터 가속된 이온의 궤적을 기판전극으로 제어하는 단계를 포함한다. 상기 기판전극은 기판홀더에 의한 기판의 운동을 허용하며 상기 플라즈마로부터 보았을 때 기판의 주변부 주위에 실질적으로 균일한 전위를 설정한다. 상기 기판 전극은 이온들이 기판표면과 거의 균일하게 충돌하도록 바람직하게 바이어스된다.
본 발명은 기판의 플라즈마 처리에 관한 것이며, 더 상세하게는 챔버내의 플라즈마로부터 보았을 때 기판의 주변부에 실질적으로 균일한 전위를 설정하기 위해 기판 전극을 사용함으로써 이온들이 기판 표면에 실질적으로 균일하게 충돌하는 스퍼터링 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 명확한 이해를 위해, 예시적으로 설명된 첨부도면을 참조한다.
도 1은 본 발명에 따른 스퍼터링 장치 일례를 도시하는 개략적인 블록선도이며,
도 2는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 제 1 실시예를 도시하는 부분 횡단면도이며,
도 3은 도 2의 기판전극을 도시하는 정면도이며,
도 4는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 제 2 실시예를 도시하는 부분 개략도이다.
본 발명에 따른 스퍼터링 시스템의 일례를 도시하는 단순화한 개략적인 블록선도가 도 1에 제시되어 있다. 하우징(10)은 봉합된 스퍼터링 챔버(12)를 한정하고 있다. 상기 스퍼터링 챔버(12)는 챔버(12)내의 가공처리 환경을 제어하는 진공 펌프(14) 및 가스 공급원(16)에 연결된다. 통상적으로, 스퍼터링은 약 1 mtorr 내지 15 mtorr 범위의 압력에서 아르곤과 같은 불활성 가스 분위기에서 수행된다. 상기 스퍼터링 챔버(12)는 처리 중에 플라즈마를 형성하는 하나 이상의 가스를 함유한다.
제 1 스퍼터링 건(20) 및 제 2 스퍼터링 건(22)은 하우징(10)의 대향 측면에 장착된다. 하드 디스크 드라이브용 디스크와 같은 기판(24)은 스퍼터링 건(20,22) 사이의 스퍼터링 챔버(12)내에 위치된다. 기판(24)은 기판홀더(30)에 의해 스퍼터링 챔버(12)내의 정위치에 유지된다. 상기 기판홀더(30)는 스퍼터링 챔버(12) 내외측으로 기판(24)을 이동시킨다. 스퍼터링 건(20)은 타겟(40) 및 자석 조립체(42)를 포함한다. 타겟(40,44)은 기판(24)의 대향표면과 대향되게 이격된 스퍼터링 챔버(12)내에 위치된다. 상기 자석 조립체(42,46)는 스퍼터링 챔버(12)의 진공 밀봉체 외측에 위치될 수 있다.
각각의 자석 조립체는 스퍼터링 챔버(12)내측의 각 타겟 위의 영역에 자장을 발생시킨다. 상기 스퍼터링 타겟은 작동중 300 내지 600 볼트 정도의 RF 또는 DC 음 전위에 전기적으로 접속된다. 전기장, 자기장 및 스퍼터링 타겟 위의 가스 밀도를 조합으로 각각의 스퍼터링 타겟 위로 플라즈마 방전을 유도한다. 플라즈마는 기판(24)의 표면상에 피복되는 타겟 원자의 스퍼터링을 유발한다. DC 또는 RF 마그네트론 스퍼터링 기술은 본 기술분야에 공지되어 있으므로 더 상세히 설명하지 않는다.
바이어스 스퍼터링에 있어서, 음 전압이 통상 기판 홀더(30)에 의해 기판(24)에 인가된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(24)은 기판홀더(30)를 통해 전압원(50)에 연결된다. 통상, 약 500 볼트 이하 범위의 음 전압이 기판 홀더(30)를 통해 기판(24)에 인가된다. 음 전위는 플라즈마내의 이온을 흡인하여 이온들이 기판(24) 표며에 충돌되게 한다. 그러한 충돌에 의해 기판 표면(24)상에 피복된 박막의 특성을 바람직하게 변경시키게 된다.
통상적으로, 기판홀더(30)는 아래로부터 기판(24)을 지지하며 기판을 수용하기 위한 홈을 갖는 블레이드 형태일 수 있다. 이러한 형상은 수동적인 기판홀더로서 공지되어 있다. 기판 홀더의 일부의 형상은 클립 또는 기타 기구로 기판의 측면을 추가로 지지할 수 있으며, 이는 능동적인 기판 홀더로서 공지되어 있다. 다양한 기판 홀더의 형상은 본 기술분야에 공지되어 있다. 상기 기판홀더(30)와 관련된 전기장은 기판(24) 주변에서 불균일하다.
본 발명에 따라서, 상기 스퍼터링 시스템은 기판(24) 주변부 주위에 배열된 기판 전극을 포함한다. 도 1의 예에서, 기판전극(60)은 기파의 한 표면에 인접 위치되고 기판전극(62)은 기판(24)의 대향 표며에 인접 위치된다. 기판전극(60,62)은 각각의 타겟과 기판(24)의 각 표면 사이에 직선의 관찰통로를 제공하는 구멍(64,66)을 각각 가진다. 전술한 예에서, 기판(24)은 원형 디스크이다. 본 경우에, 상기 구멍(64,66)은 원형이고 기판(24)의 직경과 동일하거나 기판의 직경보다 조금 큰 직경을 가진다. 구멍(64,66)은 각각의 타겟과 기판(24)의 각 표면 사이에 직선의 관찰통로를 제공할 수 있도록 기판(24)쪽으로 내향 테이퍼진 벽(70)을 가진다. 기판 전극(60,62)은 가공처리 전후에 기판(24)의 운동을 허용하는 기판(24)과 기판 홀더(30)로부터 이격되어 있다.
상기 기판 전극(60,62)은 음 전압에 연결된다. 도 1의 예에서, 기판 전극(60,62)은 통상적으로, 약 500 볼트 까지의 음 전압을 전극(60,62)에 인가하는 전압 공급원(74)에 접속된다. 다른 실시예에서, 기판 전극(60,62)은 전압 공급원(50)에 접속될 수 있으며 전압 공급원(74)은 생략될 수 있다. 이러한 경우에, 기판 전극(60,62)은 동일한 전위로 작동한다.
상기 기판전극(60,62)은 각각의 타겟(40,44)과 기판(24)의 각 표면 사이의 영역에 플라즈마로부터 보아 기판(24) 주변의 주위에 거의 균일한 전위를 제공한다. 바람직하게, 균일한 전위는 플라즈마내의 이온들이 기판(24)의 표면쪽으로 거의 균일하게 가속되고 기판(24)의 각각의 표면과 거의 균일하게 충돌할 수 있게 한다. 그 결과, 피복된 박막은 기판(24) 표면에 걸쳐 균일한 특성을 가진다. 대조적으로, 기판 전극(60,62)이 없는 경우에 기판(24) 주변부 주위의 전위는 기판이 기판 홀더(30)에 의해 접촉되는 경우를 제외하면 제로로 감소된다. 이 경우에, 가스 이온에 의한 기판(24)과의 충돌은 불균일하고 피복된 박막도 불균일할 수 있다. 기판 전극(60,62)의 추가 이득은 기판 홀더(30)의 스퍼터링이 억제되고 기판홀더(30)상의 피복 재료의 축적이 감소된다는 점이다.
전술한 바와같이, 기판 전극(60,62)은 기판과의 이온 충돌을 거의 균일하게 보장하는 전위를 바람직하게 제공함으로써, 피복된 박막이 균일한 특성을 가진다. 더 일반적으로, 기판 전극은 기판과의 이온충돌을 정확하게 제어하는 전위를 제공함으로써 피복된 박막이 제어된 반경방향 분포 특성을 가진다. 실제로, 기판 전극은 기판과 충돌하는 이온에 촛점이 맞춰진다. 기판상의 반경방향으로의 이온 분포는 기판 전극에 인가되는 전압에 의해 영향을 받는다. 상기 기판 전극의 전압은 기판 전압보다 작거나 같을 수 있으며, 또한 클 수 있다.
도 1의 스퍼터링 시스템의 제 1 실시예가 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 하우징(110)은 스퍼터링 챔버(112)를 한정한다. 기판 홀더(130)는 기판(124)을 스퍼터링 챔버(112)내에 위치시킨다. 스퍼터링 건은 설명을 간단히 하기 위해 도 2 및 도 3에서 생략되어 있다. 기판 홀더(130)는 측판(120)내에서 이동한다. 제 1 기판전극(160) 및 제 2 기판 전극(162)은 기판(124) 대향 측면에 있는 측판(120)에 장착된다. 각각의 기판전극(160,162)은 알루미늄과 같은 도전체 재료로 제조된다. 상기 기판전극(160,162)은 기판(124)의 외경보다 조금 크거나 같은 내경을 갖는 구멍(164,166)을 각각 가진다. 구멍(164,166)의 벽(170)은 각각의 스퍼터링 타겟과 기판의 각각의 표면 사이에 직선의 관찰통로를 제공할 수 있도록 기판쪽으로 내향 테이퍼질 수 있다. 통상적으로, 각각의 기판 전극은 기판(124) 표면에 수직한 방향으로 기판(124)으로부터 약 0.25 인치 이하 이격될 수 있다. 기판 전극(160,162)은 도전성 판 스프링(180)에 의해 도 1에 도시된 바와 같이 전압 공급원에 전기 접속된다. 판 스프링(180)은 절연 패스너(182)에 의해 측판(120)으로부터 이격된다. 기판 전극(160,162)은 절연 슬리브(192)내의 도전성 소자(190)에 의해 서로 전기 접속된다. 이러한 형상은 기판 전극(160,162)이 통상적으로 접지된 측판(120)으로부터 전기 절연된다. 본 발명의 범주내에서 다양한 상이한 전기 접속방법이 사용될 수 있다고 이해해야 한다.
도 3으로부터 명확하듯이, 구멍(164)의 내경은 기판(164)의 외경보다 조금 켜서 기판 홀더(130)가 기판 전극(160)에 의해 가리워진다. 따라서, 기판전극(160)은 스퍼터링 챔버(112)내의 플라즈마로부터 보아 기판(124) 주변부의 주위에 거의 균일한 전기 전위를 설정한다. 이러한 형상은 플라즈마로부터의 이온에 의한 기판(124) 표면과 충돌을 실질적으로 균일하게 제공한다.
본 발명에 따른 스퍼터링 시스템의 제 2 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 스퍼터링 시스템이 부분 횡단면도로 도시되어 있다. 기판(224)은 기판홀더(230)에 의해 스퍼터링 챔버(212)내에 위치된다. 기판전극(260)은 기판 전극(260)이 기판(224)에 근접 위치되도록 스퍼터링 건(220)에 장착된다. 기판 전극(260)은 기판(224)의 외경보다 조금 크거나 동일한 내경을 갖는 구멍(264)을 가진다. 구멍(264)의 내측 벽(270)은 기판(224)과 타겟(240) 사이에 직선의 관찰통로를 제공하도록 기판(224)쪽으로 내향 테이퍼져 있다.
스퍼터링 건(220)은 기판(224)을 향해 스퍼터링 챔버(212) 내측으로 연장하는 차폐물(280)을 포함한다. 상기 차폐물(280)은 통상적으로 접지되어 있다. 기판 전극(260)은 기판 전극(260)이 차폐물(280)과 전기 절연되도록 절연 직립부(260)에 의해 차폐물(280)에 장착될 수 있다. 기판 전극(260)은 음 전압 공급원에 도전체(290)에 의해 전기 접속된다. 전술한 바와 같이, 기판 전극에 인가된 음 전압은 기판(224)에 인가된 음 전압과 동일하거나 상이할 수 있다. 기판 전극(260)은 스프링형 도전체(294)에 의해 기판(224)의 대향측에 위치된다. 상기 기판 전극(262)은 기판 전극(260)과 동일한 구조 및 장착 형상을 가질 수 있다.
본 발명은 바이어스 스퍼터링과 관련하여 설명했지만, 기판 전극은 기판이 하전 입자를 흡인할 수 있도록 바이어스되는 어떤 처리 시스템에 사용될 수도 있다. 예로서, DC 및 RF 스퍼터 에칭, 스퍼터 세정, 반응성 스퍼터링, 화학 증착 등에 사용될 수 있다. 게다가, 본 발명은 하드 디스크 드라이브용 디스크상의 박막 피복과 관련하여 설명했지만, 본 발명은 상이한 형태의 기판에 적용될 수 있고 상이한 형상 및 상이한 크기를 갖는 기판에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 도 1 및 전술한 바와 같이 단일측 스퍼터링뿐만 아니라 양측 스퍼터링에도 적용될 수 있다. 단일측 스퍼터링에 있어서, 단일 스퍼터링 건이 기판의 한 표면상에 박막을 피복한다. 각각의 경우에, 기판 전극은 기판에 근접 위치되고 챔버내의 플라즈마로부터 보아 기판 주변부의 주위에 실질적으로 균일한 전위를 설정하도록 구성된다.
본 발명은 기판의 처리에 다수의 장점을 제공한다. 기판 홀더의 이미지(광학, 전기 및 기계적 재료의 특성)는 피복된 박막에서 제거된다. 이온의 공간적 분포는 본 발명에 따라 정밀하고 균일하게 제어될 수 있다. 상기 기판 전극은 다수의 방식으로 장착될 수 있다. 예를들어, 기판 전극은 진공챔버에 고정 부품으로서 장착되거나, 기판 홀더에 부착되며, 또는 스퍼터링 건에 부착될 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예로서 고려된 예에 대해서 설명하고 도시하였지만, 본 기술분야의 숙련자들은 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 사상으로부터 이탈함이 없는 다수의 변형 및 변경예들이 있을 수 있다고 이해할 수 있다.

Claims (22)

  1. 기판상에 박막을 피복하기 위한 장치로서,
    플라즈마를 형성하는 가스를 함유한 스퍼터링 챔버를 둘러싸고 있는 하우징과,
    상기 스퍼터링 챔버내에 기판을 위치시키고 상기 기판쪽으로 플라즈마로부터의 이온을 가속시키기 위한 전위를 상기 기판에 인가하는 기판 홀더와,
    상기 챔버내에 스퍼터링 타겟을 포함하며 상기 기판의 표면상에 상기 타겟 원자의 박막을 피복시키기 위한 스퍼터링 건, 및
    상기 기판홀더에 의한 기판의 운동을 허용하며 상기 기판쪽으로 플라즈마로부터 가속된 이온의 궤적을 제어하고 상기 플라즈마로부터 보았을 때 기판 주변부의 주위에 실질적으로 균일한 전위를 설정하기 위한 기판 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 전극은 이온이 기판 표면과 거의 균일한 충돌을 하도록 바이어스되는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 전극은 기판보다 조금 크거나 같은 구멍을 포함하며, 상기 기판은 상기 구멍을 통해 타겟에 노출되는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 기판은 실제로 원형인 디스크를 포함하며, 상기 기판 전극내의 구멍은 원형인 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 전극은 기판 홀더에 의한 기판의 운동을 허용하도록 상기 타겟쪽으로 기판으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 원형 구멍은 상기 기판보다 조금 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 구멍은 상기 타겟과 기판 사이에 직선의 관찰통로를 제공하도록 기판쪽으로 내향 테이퍼진 내측면을 갖는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 홀더 및 기판 전극은 전압 공급원에 연결되는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 홀더 및 기판 전극은 각각 제 1 및 제 2 전압 공급원에 연결되는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 전극은 스퍼터링중에 상기 기판 홀더를 가릴 수 있도록 형상화된 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 전극은 상기 기판 주변부의 주위에 균일한 전위를 설정하면서, 상기 타겟과 기판 사이에 직선의 관찰통로를 제공할 수 있도록 스퍼터링 챔버내에 위치되는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  12. 기판상에 박막을 피복하기 위한 장치로서,
    플라즈마를 형성하는 가스를 함유한 스퍼터링 챔버를 둘러싸고 있는 하우징과,
    상기 스퍼터링 챔버내에 기판을 위치시키고 상기 기판쪽으로 플라즈마로부터의 이온을 가속시키기 위한 전위를 상기 기판에 인가하는 기판 홀더와,
    상기 기판의 제 1 표면상에 제 1 타겟의 원자 박막을 피복하기 위해 상기 챔버내에 제 1 스퍼터링 타겟을 포함하는 제 1 스퍼터링 건과,
    상기 기판의 제 2 표면상에 제 2 타겟의 원자 박막을 피복하기 위해 상기 챔버내에 제 2 스퍼터링 타겟을 포함하는 제 2 스퍼터링 건과, 및
    상기 기판홀더에 의한 기판의 운동을 허용하며 상기 기판쪽으로 플라즈마로부터 가속된 이온의 궤적을 제어하고 상기 플라즈마로부터 보았을 때 기판 주변부의 주위에 실질적으로 균일한 전위를 설정하기 위한 기판 전극 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 기판 전극 조립체는 상기 기판의 제 1 표면에 근접 배열되는 제 1 기판 전극 및 상기 기판의 제 2 표면에 근접 배열되는 제 2 기판 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 기판 전극은 이온이 상기 기판의 제 1 및 제 2 표면과 거의 균일한 충돌을 하도록 바이어스되는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 기판 전극은 기판보다 조금 크거나 같은 구멍을 각각 포함하며, 상기 기판은 상기 각각의 구멍을 통해 제 1 및 제 2 타겟에 노출되는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 기판은 원형인 디스크를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 기판 전극내의 구멍은 원형인 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 기판 홀더 및 제 1 및 제 2 기판 전극은 음 전압 공급원에 연결되는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 기판 홀더는 제 1 음 전압 공급원에 연결되며, 상기 제 1 및 제 2 기판 전극은 제 2 음 전압 공급원에 연결되는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
  19. 기판상에 박막을 피복하기 위한 장치로서,
    플라즈마를 형성하는 가스를 함유한 스퍼터링 챔버를 둘러싸고 있는 하우징과,
    상기 스퍼터링 챔버내에 기판을 위치시키고 상기 기판의 표면쪽으로 플라즈마로부터의 이온을 가속시키기 위한 전위를 상기 기판에 인가하는 기판 홀더, 및
    상기 기판홀더에 의한 기판의 운동을 허용하며 상기 기판쪽으로 플라즈마로부터 가속된 이온의 궤적을 제어하고 상기 플라즈마로부터 보았을 때 기판 주변부의 주위에 실질적으로 균일한 전위를 설정하기 위한 기판 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 기판 전극은 이온이 기판 표면과 거의 균일한 충돌을 하도록 바이어스되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  21. 기판상에 박막을 피복하기 위한 방법으로서,
    플라즈마를 형성하는 가스를 함유한 스퍼터링 챔버내에 기판을 위치시키는 단계와,
    상기 기판쪽으로 플라즈마로부터의 이온을 가속시키기 위한 전위를 기판에 인가하는 단계와,
    상기 스퍼터링 챔버내에 위치된 타겟 원자의 박막을 상기 기판의 표면상에 피복시키는 단계, 및
    상기 기판 홀더에 의한 기판의 운동을 허용하며 상기 플라즈마로부터 보았을 때 기판의 주변부 주위에 실질적으로 균일한 전위를 설정하는 기판전극에 의해 상기 기판쪽으로 플라즈마로부터 가속된 이온의 궤적을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 기판 전극은 이온이 기판 표면과 거의 균일한 충돌을 하도록 바이어스되는 것을 특징으로 하는 기판상의 박막 피복장치.
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